KR20040098768A - Data transmission method for mimo radio communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 다중입출력 이동통신 시스템을 위한 데이터 전송 방법에서는, 단말을 구분하는 채널코드의 수가 단말의 수보다 적을 경우 채널 상황에 따라 하나 이상의 단말이 채널코드를 공유할 수 있다. 채널코드가 제한된 경우에 채널코드를 단말 간에 송신 안테나 별로 공유하게 함으로써 각각의 채널코드를 통하여 보낼 수 있는 데이터의 용량(throughput)을 증가 시킬 수 있다.In the data transmission method for a multiple input / output mobile communication system according to the present invention, when the number of channel codes for identifying terminals is smaller than the number of terminals, one or more terminals may share the channel codes according to channel conditions. When the channel code is limited, the channel code can be shared between the terminals for each transmit antenna, thereby increasing the throughput of data that can be transmitted through each channel code.
Description
본 발명은 다중입출력 (MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT: MIMO) 무선통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중입출력 무선통신 시스템에서 효율적으로 자원을 이용할 수 있는 신호전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT (MIMO) wireless communication system, and more particularly to a signal transmission method that can efficiently use resources in a multiple input-output wireless communication system.
이동통신 기술의 급성장과 함께 무선환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스가요구 됨에 따라, 전송 데이터의 대용량화 및 데이터 전송의 고속화가 진행되고 있다. 이에 따라, 다양한 멀티미디어 서비스를 효과적으로 제공하기 위해 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위한 많은 연구이를 위해, 이동 통신 환경에서 다수의 안테나를 사용하여 데이터를 송/수신하는 다중입출력(MIMO) 신호 처리 기술을 적용한 새로운 데이터 전송 방식들이 활발히 논의되고 있다.With the rapid growth of mobile communication technology and the demand for various multimedia services in a wireless environment, a large capacity of transmission data and a high speed of data transmission are progressing. Accordingly, for many studies to efficiently use the limited frequency resources to effectively provide a variety of multimedia services, multiple input and output (MIMO) signal processing technology for transmitting and receiving data using a plurality of antennas in a mobile communication environment New data transmission schemes are actively discussed.
안테나 신호 처리기술을 사용하는 전송 기법은 크게 개-루프 방식과 폐-루프 방식으로 나눌 수 있다. 개-루프 방식은 code re-use와 안테나 다이버시티를 함께 구현할 수 있는 방법으로, 이동국이 기지국으로 채널 정보를 피드백 할 필요가 없다. 한편, 폐-루프 방식은 수신단에서 측정되어 피드백된 채널 정보를 이용하여 다중 안테나에 사용할 가중치 정보 w를 구하고 이 각각의 안테나에 해당 가중치를 적용하여 신호를 전송한다.Transmission techniques using antenna signal processing techniques can be largely divided into open-loop and closed-loop. The open-loop scheme enables code re-use and antenna diversity to be implemented together so that the mobile station does not need to feed back channel information to the base station. Meanwhile, in the closed-loop method, the weight information w used for the multiple antennas is obtained by using the channel information measured and fed back at the receiving end, and the respective weights are applied to each antenna to transmit a signal.
멀티 스트림 빔형성 (Multi-Stream Beamforming: MSB) MIMO 시스템은 주파수분할이중화 (Freq단말ncy Division Duplex: FDD) 방식의 폐루프 MIMO 시스템 중 하나이다.Multi-Stream Beamforming (MSB) MIMO system is one of closed-loop MIMO system of Frequency Division Duplex (FDD).
도 1은 종래의 MSB MIMO 시스템의 구성보여주는 도면으로, 송신단은 수신단에서 추정하는 채널 행렬의 고유치 분리를 통해 각 고유치 값들의 크기를 살펴본 후 고유치 값이 큰 채널 공간에 대해서는 64QAM 또는 16QAM 등의 고도의 변조방식(high order modulation)을 사용하도록 하고 상대적으로 고유치 값이 작은 채널 공간에 대해서는 BPSK 혹은 QPSK 등의 저도의 변조방식 (low order modulation)을 사용하도록 하며 각각 다른 스트림으로 전송되는 심볼의 독립성을유지하도록 하기 위해 채널 행렬의 고유 벡터를 각각의 심볼에 곱해 전송한다. 다시 말해, 각 송신 스트림으로 전송되는 심볼이 모두 동일한 변조방식을 사용하는 것이 아니라 송수신단의 채널 상황을 단말로부터 귀환(feedback) 받아서 채널 상황에 맞게 각 스트림에 사용할 변조방식을 결정하도록 하고 (물론 수신단도 같은 알고리즘을 가지고 있어야 수신할 때 각 안테나에서 사용하는 변조방식을 알 수 있을 것이다) 아울러 각 스트림으로 서로 다르게 전송되는 심볼들은 각 심볼에 채널 행렬의 고유치 분리를 통해 얻은 고유 벡터 들을 각 심볼에 곱해서 전송하도록 함으로서 채널공간에서의 상관관계(correlation)을 최대로 이용하게 되며, 또한 송신 스트림 간의 독립성을 유지하게 된다. 아울러 채널 행렬의 고유치 분리를 통해 얻은 고유치 값들이 특정 값 이하의 작은 채널공간에 대해서는 아예 심볼을 전송하지 않도록 하여 송신 안테나에서 전송한 심볼이 수신단에서 에러를 유발할 가능성을 미리 배제하도록 한다. 이렇게 하더라도 채널 상황이 좋은 스트림에 고도의 변조방식을 사용하도록 심볼을 할당도 1에서 보는 바와 같이, MSB MIMO 시스템은개의 송신 안테나와개의 수신 안테나로 구성되며.개의 송신 안테나를 통해 각각 다르게 송신된 신호 벡터가 수신단에 수신되기 전 거치게 되는 이동 통신 채널 행렬을라고 할 때 수신단에서 채널 행렬을 추정한 후 수신단에서 고유치 분리를 통해 분리된 각 고유치들과 고유벡터 값들을 송신단으로 귀환되거나 혹은 고유치 값들의 비교를 통해 송수신단 미리 약속된 변조방식 할당 테이블을 가지고 있다가 각 스트림에 사용할 변조방식에 해당하는 인덱스(index)를 귀환할 수도 있다.1 is a block diagram of a conventional MSB MIMO system. The transmitter examines the magnitude of each eigen value through eigenvalue separation of a channel matrix estimated by a receiver, and then uses a high level of 64QAM or 16QAM for a channel space having a large eigen value. Use high order modulation and use low order modulation, such as BPSK or QPSK, for channel spaces with relatively small eigenvalues, and maintain the independence of symbols sent to different streams. To ensure that the eigenvectors of the channel matrix are multiplied by each symbol, they are transmitted. In other words, instead of using the same modulation scheme for all symbols transmitted in each transmission stream, the receiver receives a channel status of the transmitter / receiver from the terminal to determine the modulation scheme to be used for each stream according to the channel situation. The same algorithm can be used to know the modulation scheme used by each antenna when receiving.) In addition, the symbols transmitted differently in each stream are multiplied by the eigenvectors obtained by the eigenvalue separation of the channel matrix. By using the transmission, the correlation in the channel space is maximized, and the independence between the transmission streams is maintained. In addition, the eigenvalues obtained through the eigenvalue separation of the channel matrix do not transmit a symbol at all for a small channel space below a certain value, thereby preliminarily excluding a possibility that a symbol transmitted from a transmitting antenna causes an error at a receiving end. Even if you do this, you can assign symbols to the streams with good channel conditions to use a high modulation scheme. Transmission antennas Consists of two receiving antennas. A mobile communication channel matrix that passes through different transmission signals through two transmission antennas before being received by a receiver When the receiver estimates the channel matrix, the eigenvalues and eigenvector values separated by the eigenvalue separation at the receiver are fed back to the transmitter or have a pre-and-committed modulation scheme assignment table by comparing the eigenvalues. May return an index corresponding to the modulation scheme to be used for each stream.
수신단은 일반적으로 잘 알려진 제로포싱(zero-forcing)이나 MMSE 방법으로 송신단에서 각 심볼에 빔형성을 실시하여 생성한 신호 벡터를 추정하고 신호 벡터에다 송신단에서 각 심볼에 곱한 웨이트 벡터들의 복소(conjugate)값들을 곱해 각 심볼을 검출한다. 아울러 각 송신 안테나에서 전송된 심볼에 해당하는 변조방식에 맞게 변조해서 결국 송신단에서 전송한 비트들을 알아내고 송신단에서 송신한 비트 스트림들을 재 구성하기 위해 다중화(multiplexing) 한다.The receiver generally estimates the signal vector generated by beamforming each symbol at the transmitter by the well-known zero-forcing or MMSE method, and conjugates the signal vectors to the weight vectors multiplied by each symbol at the transmitter. Multiply the values to detect each symbol. In addition, it modulates according to the modulation scheme corresponding to the symbol transmitted from each transmitting antenna, and finally multiplexes to find out the bits transmitted from the transmitter and reconstructs the bit streams transmitted from the transmitter.
종래의 MSB MIMO 시스템에서 각 심볼에 빔을 형성하는 방법을 다음 식1 으로 요약할 수 있다.In the conventional MSB MIMO system, a method of forming a beam in each symbol may be summarized by Equation 1 below.
<식 1><Equation 1>
= =
여기서는 각 심볼에 빔형성을 실시하기 위한 웨이트 벡터를 지칭하는 것이고부터까지는 데이터 심볼을,는 각 심볼에 빔형성을 실시한 빔형성 후의 신호 벡터라고 할 수 있다. 각 심볼,...,은 독립적인 M개의 코딩블록에서 나온 독립적인 비트 스트림으로부터 구성된 심볼이다.here Is a weight vector for beamforming each symbol. from Up to the data symbol, Can be referred to as a signal vector after beamforming in which beamforming is performed on each symbol. Each symbol , ..., Is a symbol composed of independent bit streams from independent M coding blocks.
각 송신 안테나에서 전송되는 심볼은 모두 동일한 변조방식으로 변조되는 것이 아니라 각 안테나의 채널 상태 정보를 단말로부터 귀환 받아서 각각의 채널 상황에 맞게 결정된 변조방식에 의해 변조된다. 따라서 식 1의 이 때 각 심볼에 곱할 웨이트 벡터를 다음과 같이 구해진다.The symbols transmitted from each transmit antenna are not modulated by the same modulation scheme, but are modulated by a modulation scheme determined for each channel situation by receiving channel state information of each antenna from the terminal. Therefore, the weight vector to be multiplied by each symbol at Equation 1 is obtained as follows.
개의 송신 안테나를 통해 각각 다르게 송신된 신호 벡터가 수신단에 수신되기 전 거치게 되는 이동 통신 채널 행렬을라고 할 때 수신단에서개의 수신 안테나를 가진 경우 채널 행렬는 N*M 행렬이 된다. 송신단의 각 안테나에서 송/수신단에서 미리 알고 있는 파일롯 (pilot) 심볼 혹은 별도의 파일롯 채널을 전송하는 경우 수신단에서는 채널 행렬의 각 성분을 추정할 수 있다. A mobile communication channel matrix that passes through different transmission signals through two transmission antennas before being received by a receiver At the receiving end Matrix with two receive antennas Becomes an N * M matrix. When each antenna of the transmitter transmits a pilot symbol or a separate pilot channel known to the transmitter / receiver in advance, the receiver matrix Each component of can be estimated.
이 채널 행렬에 대해 수신단에서 식 2와 고유치 분해 (Eigen-Decomposition)을 실시한다. 이 시스템에서는 송신단의 안테나 어레이의 안테나 개수가 수신단의 안테나 어레이의 안테나 개수보다 많은 시스템을 가정하였기 때문에 채널 행렬는 정방행렬이 아니므로 채널 행렬 자체를 고유치 분해를 할 수 없고 따라서의 고유치 분해를 실시하도록 한다.This channel matrix The receiver performs Eigen-Decomposition with Equation 2. In this system, the channel matrix is assumed because the number of antennas of the antenna array of the transmitting end is larger than that of the antenna array of the receiving end. Since is not a square matrix, the eigenvalue decomposition of the channel matrix itself cannot be performed. Perform eigenvalue decomposition of.
<식 2><Equation 2>
=> =>
여기서 H는 Hermitian연산을,는 행렬의 고유치(eigenval단말)들을는 고유벡터(eigenvector)들을 나타낸다.Where H is Hermitian Is a matrix Eigenval terminals Denotes eigenvectors.
각 고유 벡터는 일반적으로 서로 직교(orthogonal)성을 유지하기 때문에 송신단의 안테나 수에 맞게 심볼을 한꺼번에 송신단에서 전송하고자 할 경우 각 심볼에 독립적인 웨이트 벡터를 곱하여 신호를 전송할 수 있다.Since each eigenvector generally maintains orthogonality with each other, when a transmitter wants to transmit a symbol at a time according to the number of antennas of a transmitter, a signal may be multiplied by an independent weight vector.
송신단에서 <식1> 와 같이 각 심볼에 빔형성을 실시하여 신호를 전송한 경우수신단에서는 다음과 같이 신호 처리를 실시한다. 각 심볼에 독립적인 웨이트 벡터를 곱하여 신호를 전송하였기 때문에 일반적으로 잘 알려진 zero-forcing이나 MMSE 방법으로 우선를 추정한 후 송신단에서 각우선 각 심볼에 웨이트 벡터를 곱해 송신단에서 전송한 신호를 수신단에서 수신한 신호를 다음 식 3과 같이 나타낼 수 있다.When the transmitter transmits signals by beamforming each symbol as shown in <Equation 1>, the receiver performs signal processing as follows. Since each symbol is multiplied by an independent weight vector, the signal is generally transmitted using the well-known zero-forcing or MMSE method. After estimating, multiply each symbol by the weight vector and the weight vector, and the signal received by the transmitter can be represented by Equation 3 below.
<식 3><Equation 3>
여기서는 AWGN을 나타낸다.here Represents AWGN.
Zero-forcing을 이용하여 각 심볼에 웨이트 벡터를 곱해 전송한 신호 벡터를 추정한 신호 벡터를라고 하면는 다음 식 4와 같이 나타낼 수 있다.Signal vector transmitted by multiplying each symbol by weight vector using zero-forcing To estimate the signal vector Say Can be expressed as in Equation 4.
<식 4><Equation 4>
= =
MMSE를 이용하여 각 심볼에 웨이트 벡터를 곱해 전송한 신호 벡터를 추정한 신호 벡터를라고 하면는 다음 식5와 같이 나타낼 수 있다.Signal vector transmitted by multiplying each symbol by weight vector using MMSE To estimate the signal vector Say Can be expressed as in Equation 5 below.
<식 5><Equation 5>
= =
여기서는 신호 대 간섭 잡음비,는 항등 행렬을 나타낸다. 이렇게 zero-forcing 혹은 MMSE 방법을 이용하여 각 심볼에 웨이트 벡터를 곱해 전송한 신호 벡터를 추정한 신호 벡터인를 추정한 후 송신단에서 각 심볼에 곱하여 전송한 웨이트 벡터의 복소값(conjugate)값을 다시에 곱하여 전송단에서 전송한 심볼들인부터까지의 추정치부터를 다음 식 6과 같이 추정할 수 있다.here Is the signal-to-interference noise ratio, Denotes an identity matrix. Signal vector transmitted by multiplying each symbol by weight vector using zero-forcing or MMSE method Is a signal vector After estimating, multiply each symbol by the transmitter and reconstruct the conjugate value of the weight vector. Multiply by the symbols sent by the transmitter from Estimate to from Can be estimated as
<식 6><Equation 6>
= =
......
= =
이 후 추정된부터을 각각 사용된 변조방식에 맞게 복조하여 각 심볼로 할당하기 전의 비트들을 알아내고 아울러 각 안테나에서 전송된 심볼의 비트들을 알아낸 당음 다중화를 통해 송신단에서 전송한 비트 스트림을 알아낸다.Estimated after from To find the bits before assigning them to each symbol by demodulating according to the modulation scheme used, and to find out the bit stream transmitted from the transmitter through the consonant multiplexing which finds the bits of the symbol transmitted from each antenna.
전송된 안테나에서 각각 다른 심볼을 전송할 때 수신단에서 추정한 채널 행렬의 고유 벡터들을 각 심볼에 곱해서 전송하는 것 외에 각 안테나의 채널 상황을 함께 고려하기 위해 수신단에서 고유치 분리를 통해 얻은 채널 행렬의 고유치 값들을 상대적으로 비교해서 각 안테나에서 전송할 심볼의 채널 코딩과 변조 방법을 선택하도록 한다. 각 송신 안테나에서 독립적으로 전송할 심볼에 곱하여 줄 웨이트 벡터를 구하기 위해서는 수신단에서 추정한 채널 행렬의 고유치 분리를 실시해야 하고 고유치 분리를 통해서 고유치 값들과 고유 벡터들을 함께 구할 수 있기 때문에 별도의 계산이 더 요구되는 것은 없다. 즉 각 송신 안테나에서 전송되는 심볼에 모두 동일한 변조방식이 사용되는 것이 아니라 각 채널공간 상황을 단말로부터 피드백 받아서 채널 상황에 맞게 각 스트림에 사용할 변조방식을 결정하기 때문에 수식부터는 채널 행렬의 고유치 값들의 비교를 통해 각각 다른 변조방식이 사용된다. 즉, 채널 행력의 고유치 분리를 통해 고유치 값이 큰 채널 공간에 할당되는 스트림에 대해서는 고도의 변조방식이 할당디고 고유치 값이 상대적으로 작은 채널 공간에 할당되는 안테나에 대해서는 저도의 변조방식이 할당된다. 물론 각 스트림에 전송할 심볼의 채널 코딩 방식과 변조 방식을 결정한 후에는 수신단에서 구한 채널 행렬의 고유 벡터들을 웨이트 벡터로 사용하여 각 심볼에 독립적으로 빔형성을 실시하는 것에는 변함이 없다. 이 때 각 안테나에 할당할 변조 및 코딩 방식 (Modulation and Coding Scheme: MCS)를 결정하는 방법은 다음과 같다.In addition to multiplying each symbol by the eigenvectors of the channel matrix estimated by the receiver when transmitting different symbols from the transmitted antennas, the eigenvalues of the channel matrix obtained through the eigenvalue separation at the receiver to consider channel conditions of each antenna together. The comparison is made to select the channel coding and modulation method of symbols to be transmitted by each antenna. In order to obtain Joule weight vectors by multiplying the symbols to be transmitted independently from each transmitting antenna, the eigenvalue separation of the channel matrix estimated by the receiver must be performed, and since the eigenvalue separation can be obtained together, eigenvalue values and eigenvectors can be obtained. There is nothing to be done. That is, since the same modulation scheme is not used for all symbols transmitted from each transmitting antenna, the modulation scheme to be used for each stream is determined according to the channel situation by receiving feedback from each channel space situation. from Different modulation schemes are used by comparing the eigenvalues of the channel matrix. That is, a high modulation scheme is assigned to a stream allocated to a channel space having a high eigen value through separation of channel eigenvalues, and a low modulation scheme is assigned to an antenna allocated to a channel space having a relatively small eigen value. Of course, after determining the channel coding scheme and modulation scheme of the symbol to be transmitted to each stream, beamforming is independently performed on each symbol using the eigenvectors of the channel matrix obtained at the receiver as the weight vector. In this case, a method of determining a modulation and coding scheme (MCS) to be allocated to each antenna is as follows.
식 2에서와 같이 실시된 고유치 분리를 통해 얻은 고유치 값들을 가지고 각 스트림에 할당할 변조방식을 결정하기 위해 우선 각 고유치 값들의 상대적인 비 ()를 결정한다.In order to determine the modulation scheme to be allocated to each stream with the eigenvalues obtained through the eigenvalue separation carried out as in Equation 2, the relative ratio of each eigenvalue ( Is determined.
이 상대적인 비를 통해 가장 작은 고유치(eigenval단말)값이 특정 문턱값 이하이면 그에 대응되는 고유벡터로 만들어지는 채널공간에는 심볼이 전송되지 않도록 하고 그 배제된 고유치 값 말고 최소 고유치 값에는 저도의 MCS를 사용하며 가장 큰 고유치 값을 가지는 채널공간에 대해서는 고도의 MCS를 사용하도록 한다. 중간값들에 대해서는 상대적인 값들의 비교를 통해 중간 단계의 MCS를 사용하도록 한다. 아울러 이런 선택을 미리 시뮬레이션을 통해 여러 채널 상황을 실험을 통해 확인한 후 필요한 매핑테이러한 시스템에서 동시에 여러 단말이 서비스를 받는 경우, 채널 코드(channelization code)를 사용하여 단말을 구분하게 된다. 한 단말이 동시에 전송하는 스트림들은 고유벡터의 직교특성에 의해 구분이 가능하며, 단말간의 구분은 채널 코드(channelization code)로 구분 된다.Through this relative ratio, if the smallest eigenval value is below a certain threshold, the symbol is not transmitted in the channel space that is created by the corresponding eigenvector. For the channel space with the largest eigenvalue, use high MCS. For intermediate values, compare the relative values to use the intermediate MCS. In addition, after confirming this selection in advance through experiments through various channel conditions, when multiple terminals are serviced simultaneously in a required mapping system, the terminals are distinguished by using a channelization code. Streams transmitted by one terminal at the same time can be distinguished by the orthogonal characteristics of the eigenvectors, and the distinction between the terminals is divided into channelization codes.
도 2은 종래의 MIMO 시스템에서 동시에 여러 단말이 서비스를 받고 채널 코드가 단말 수 보다 적은 경우 무선자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 테이블이다. 도 3은 단말 수는 8이고 채널코드의 수는 4일 경우의 예로, 단말 1, 단말 3, 단말 7, 그리고 단말 8 만이 채널코드를 할당 받아 통신을 하고 있으며 나머지 단말 2, 단말 4, 단말 5, 단말 6은 사용할 수 있는 자원의 여지가 있음에도 불구하고 채널코드를 할당받지 못해 통신을 하지 못하고 있다.FIG. 2 is a table for explaining a method of allocating radio resources when several terminals are serviced simultaneously and a channel code is smaller than the number of terminals in a conventional MIMO system. 3 is an example in which the number of terminals is 8 and the number of channel codes is 4, only terminals 1, 3, 7, 7, and 8 are assigned with a channel code and communicate with each other. In spite of the availability of available resources, the terminal 6 does not receive a channel code and thus cannot communicate.
도 2에서 보는 바와 같이, 종래의 MIMO 시스템에서는 채널코드(channelization code)가 단말 수 보다 적을 경우, 제한된 채널 자원 내에 사용될 수 있는 자원의 여지가 남아 있음에도 불구하고 채널코드의 부족으로 자원을 할당 받지 못한다.As shown in FIG. 2, in the conventional MIMO system, when the number of channelization codes is smaller than the number of UEs, resources are not allocated due to lack of channel codes even though there is room for resources that can be used within limited channel resources. .
또한, 기지국과 단말간의 채널링크품질이 모두 좋은 경우가 아닐 경우, 즉 송수신 채널 링크가 일부는 좋고 일부는 나쁠 경우, 나쁜 링크로 할당된 스트림은 낮은 MCS (modulation and coding scheme)를 사용하거나 아예 전송을 하지 않게 되는 등 충분히 이용되지 못한다고 할 수 있다.In addition, if the channel link quality between the base station and the terminal is not all good, that is, if the transmission and reception channel link is some good and some bad, the stream assigned to the bad link uses a low MCS (modulation and coding scheme) or transmit at all It can not be used enough, such as not doing.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명의 목적은 단말의 수가 채널코드 수보다 많은 경우 채널코드를 여러 단말이 공유함으로써 무선 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 다중입출력 무선통신 시스템에서의 신호 전송 방법을 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-input / output wireless communication system that can efficiently utilize radio resources by sharing multiple channel codes when the number of terminals is greater than the number of channel codes. It is to provide a signal transmission method of.
도 1은 종래의 다중입출력 시스템의 구성을 보인 블록도;1 is a block diagram showing the configuration of a conventional multi-input and output system;
도 2은 종래의 다중입출력 통신 시스템에서 동시에 여러 단말이 서비스를 받고 채널 코드가 단말 수 보다 적은 경우 무선자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 테이블;2 is a table for explaining a method for allocating radio resources when multiple terminals are serviced simultaneously and a channel code is smaller than the number of terminals in a conventional multiple input / output communication system.
도 3은 본 발명에 따른 다중입출력 시스템의 구성을 보인 블록도; 그리고3 is a block diagram showing the configuration of a multi-input / output system according to the present invention; And
도 4은 본 발명에 따른 다중입출력 통신 시스템에서 동시에 여러 단말이 서비스를 받고 채널 코드가 단말 수 보다 적은 경우 무선자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 테이블이다.4 is a table for explaining a method for allocating radio resources when multiple terminals are serviced simultaneously and have fewer channel codes than the number of terminals in a multiple input / output communication system according to the present invention.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다중입출력 이동통신 시스템에서의 데이터 전송 방법에서는, 단말을 구분하기 위한 채널코드의 수가 서비스를 받고 있는 단말의 수보다 적을 경우 채널 상황에 따라 하나 이상의 단말에 동일한 채널코드를 할당한다.In the data transmission method of the multi-input and output mobile communication system according to the present invention to achieve the above object, when the number of channel codes for identifying the terminal is less than the number of the terminal receiving the service to one or more terminals according to the channel situation Assign the same channel code.
본 발명은 위에 설명한 바와 같이 기존의 시스템에 여러 단말이 있어 채널코드를 통하여 단말을 구분하는 경우, 단말간에 서로 채널코드를 공유해서 사용 한다. 이 경우에 코드를 공유한 단말의 구분이 필요하게 되며, 이는 단말들의 데이터 스트림에 곱해지는 가중치 벡터들의 상호 상관 값이 일정 문턱 값보다 작은 경우에만 채널코드공유를 허용하여, 코드 공유의 영향으로 생기는 타 단말로부터의 일정 간섭을 허용 하에 단말간의 데이터 스트림 구분을 하게 된다.According to the present invention, when there are several terminals in an existing system and distinguishing terminals through channel codes, the present invention uses the channel codes shared among the terminals. In this case, it is necessary to distinguish the terminal sharing the code, which allows channel code sharing only when the cross-correlation value of the weight vectors multiplied by the data streams of the terminals is smaller than a predetermined threshold value. Data streams are distinguished between terminals with a certain interference from other terminals.
본 발명에 따른 MSB MIMO시스템은 M개의 송신 안테나를 가진 MIMO 시스템을 가정하고 PARC, MSB와 같이 각 동일 채널코드를 사용하는 스트림이 별도로 코딩되고 CRC가 각각 붙는 시스템에 적용된다.The MSB MIMO system according to the present invention assumes a MIMO system having M transmit antennas, and is applied to a system in which streams using the same channel code, such as PARC and MSB, are separately coded and CRCs are respectively attached.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중입출력 무선통신 시스템에서의 신호 전송 방법을 설명한다.Hereinafter, a signal transmission method in a multiple input / output wireless communication system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 MSB MIMO 시스템은 멀티유저를 고려한 컨트롤 블록이 추가되는 것을 제외하면 기존의 폐루프 MSB MIMO시스템의 구성과 동일하다.As shown in Figure 3, the MSB MIMO system according to the present invention is the same as the configuration of the existing closed loop MSB MIMO system except that a control block considering a multi-user is added.
도 4는 본 발명에 따른 MSB MIMO 시스템에서 동시에 여러 단말이 서비스를 받고 채널 코드가 단말 수 보다 적은 경우 무선자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 테이블이다.4 is a table for explaining a method of allocating radio resources when several terminals are simultaneously serviced and the channel code is smaller than the number of terminals in the MSB MIMO system according to the present invention.
도 4는 단말 수는 8이고 채널코드의 수는 4일 경우의 예로, 단말 1, 단말 3, 단말 7, 그리고 단말 8 만이 채널코드를 할당 받아 통신을 하고 있으며 나머지 단말 2, 단말 4, 단말 5, 단말 6은 사용할 수 있는 자원의 여지가 있음에도 불구하고 채널코드를 할당받지 못해 통신을 하지 못하고 있다.4 shows an example in which the number of terminals is eight and the number of channel codes is four. Only terminals 1, 3, 7, 7, and 8 are assigned with a channel code, and the remaining terminals 2, 4, and 5 are communicating. In spite of the availability of available resources, the terminal 6 does not receive a channel code and thus cannot communicate.
채널코드 C1, C2, C3, C4로 표시된 단말들의 스트림들은 서로 자명하게 구분될 수 있다. 즉 단말1의 스트림1, 스트림2, 스트림3과 단말2의 스트림1과 단말3의 스트림1, 스트림2, 스트림3과 단말6의 스트림 1, 스트림2는 서로 다른 채널코드를 사용하므로 간섭 없이 서로 구분이 된다. 그러나 단말1의 스트림1, 스트림2, 스트림3과 단말4의 스트림1은 서로 같은 채널코드를 사용하게 되므로 다른 변별 방법이 필요하다. MSB의 특성상 같은 단말의 데이터 스트림인 단말1의 스트림1, 스트림2, 스트림3은 서로 직교특성을 갖는 고유벡터의 특성으로 인해 서로 구분이 가능하지만 단말4의 스트림1의 경우 이 스트림1에 사용되는 고유벡터와 단말1의 스트림1, 스트림2, 스트림3에 사용되는 고유벡터와의 직교특성이 없기 때문에 서로 다른 단말간에 채널코드를 공유하려면, 같은 채널코드를 공유하여 전송되는 데이터들에 곱해지는 가중치 벡터간의 상관 값이 일정 문턱값 이하여야 한다. 이는 다음 식 7과 같이 표현된다.Streams of the terminals indicated by channel codes C1, C2, C3, and C4 may be clearly distinguished from each other. That is, stream 1, stream 2, stream 3 of terminal 1, and stream 1 of the terminal 2, stream 1 of the terminal 3, stream 2, stream 1 of the terminal 3, and stream 2 of the terminal 6 use different channel codes, so that they do not interfere with each other. It is distinguished. However, since stream 1, stream 2, stream 3 of terminal 1 and stream 1 of terminal 4 use the same channel code, different discrimination methods are required. Due to the characteristics of the MSB, stream 1, stream 2, and stream 3 of the terminal 1, which are data streams of the same terminal, can be distinguished from each other due to characteristics of eigenvectors having orthogonal characteristics, but in the case of stream 1 of terminal 4 Since there is no orthogonality between the eigenvectors and the eigenvectors used in stream 1, stream 2, and stream 3 of the terminal 1, in order to share channel codes between different terminals, the weights are multiplied by the data transmitted by sharing the same channel code. The correlation value between vectors should be below a certain threshold. This is expressed as in Equation 7 below.
<식 7><Equation 7>
여기서는 k번째 단말의 i번째 스트림에 곱해지는 가중치 벡터를 지칭하는 것이고는 k번째 단말의 i번째 독립적인 코딩블록에서 나온 독립적인 비트 스트림으로부터 구성된 심볼이다.는 각 심볼에 빔형성을 실시한 빔형성 후의 신호 벡터라고 할 수 있다. 즉 단말1의 가중치 벡터 집합과 단말4 의간에는 직교특성이 없으므로 두 집합의 원소간의 상관값,()들이 어느 문턱값 이하일 경우에만 채널코드공유를 허용한다.here Denotes a weight vector multiplied by the i th stream of the k th terminal. Is a symbol configured from an independent bit stream derived from an i-th independent coding block of a k-th terminal. Can be referred to as a signal vector after beamforming in which beamforming is performed on each symbol. That is, the weight vector set of the terminal 1 And terminal 4 Since there is no orthogonality between them, the correlation between ( ) Allows channel code sharing only if the thresholds are below a certain threshold.
위의 기술을 일반화 해서 표현하면, 채널코드 공유를 허용하는 다중 단말의 가중치 집합의 요건을 다음 식 8과 같이 쓸 수 있다.If the above technique is generalized and expressed, the requirement of weight set of multiple terminals to allow channel code sharing can be written as in Equation 8.
<식 8><Equation 8>
여기서 k와 l는 단말 번호, i와 j는 각 단말별 고유벡터의 인덱스를 의미한다.Where k and l are terminal numbers, and i and j are indexes of eigenvectors for each terminal.
다수의 안테나를 송신단 및 수신단에서 공히 사용하면 데이터 전송 속도를높일 수 있고 아울러 통신 품질을 향상시킬 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 발명에 따른 다중입출력 시스템에서의 신호 전송 방법에서는 많은 사용자가 있고 채널코드가 제한된 경우에 채널코드를 단말 간에 송신 안테나 별로 공유하게 함으로써 각각의 채널코드를 통하여 보낼 수 있는 데이터의 용량(throughput)을 증가 시키는 효과를 얻을 수 있다.It is well known that the use of multiple antennas at the transmitting and receiving end can increase the data transmission speed and improve the communication quality. In the signal transmission method in the multi-input and output system according to the present invention, when there are many users and the channel code is limited, the channel code is shared between the terminals for each transmitting antenna, thereby increasing the throughput of data that can be transmitted through each channel code. Increasing effect can be obtained.
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