KR20070032548A - 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 채널 보정장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 채널 보정장치 및 방법 Download PDF

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KR20070032548A
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Abstract

본 발명은 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 채널 보정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 채널 보정 방법은, 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제1 역방향 채널정보를 추정하는 과정과, 순방향 채널정보가 웨이팅(weighting)된 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제2 역방향 채널정보를 추정하는 과정과, 상기 제1 역방향 채널정보와 상기 제2 역방향 채널정보를 이용해 각 안테나 쌍에 대한 보정 값을 산출하는 과정과, 상기 제1 역방향 채널정보를 상기 산출된 보정값들을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 획득하는 과정을 포함한다. 이와 같이 본 발명은 채널 보정(calibration)에 필요한 정보를 아날로그 형태로 송수신함으로써, 보정에 필요한 자원(resource) 및 시간 낭비를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
캘리브레이션, 파일럿, TDD, MIMO, 웨이팅

Description

다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 채널 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING CHANNEL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING MULTIPLE ANTENNAS}
도 1은 종래기술에 따른 SVD-MIMO 시스템에서 채널정보간 부정합을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래기술에 따른 TDD-MIMO 시스템에서 채널정보를 보정하기 위한 절차를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 송신기의 보정모드 수행 절차를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 수신기(단말기로 가정)의 보정모드 수행 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 TDD-MIMO(Time Division Duplexing - Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에 관한 것으로, 특히 추정된 채널을 보정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, TDD-MIMO 시스템에서 에어(air) 상의 순방향 및 역방향 채널은 상반적(reciprocal)이나, 실제 기저대역(baseband)단에서 획득한 순방향 및 역방향 채널정보는 상반적(reciprocal)하지 못하다. 그 이유는, 기지국(BS : Base Station)의 Tx체인(chain)-단말기(MS : Mobile Station)의 Rx체인과 단말기의 Tx체인-기지국의 Rx체인 사이에 게인(gain)과 위상(phase)이 서로 다르기 때문이다.
따라서, TDD-MIMO 시스템에서 역방향 채널을 통해 구한 채널정보를 그대로 순방향 웨이팅(weighting)에 사용할 경우 성능을 저하시킨다. 즉, 기지국에서 추정한 역방향 채널정보(CSI : Channel State Information)가 실제 순방향 채널과 다르기 때문에, 기지국에서 역방향 채널 정보로부터 구한 최적의 웨이팅(weighting)은 순방향 채널에서는 최적의 웨이팅이 아니며, 이 때문에 성능 저하가 발생한다. 따라서, 이러한 채널정보간 부정합(mismatch)을 해결하기 위해서는 추정한 채널정보와 실제 채널정보를 같게 만드는 보정(calibration)이 필요하다.
도 1은 종래기술에 따른 SVD-MIMO 시스템에서 채널정보간 부정합을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 기지국(BS)에서 생성된 신호는 Tx체인(101) 및 실제 에어상의 채널(103)을 거쳐 단말기(MS)에 수신된다. 그리고 이렇게 수신된 신호는 Rx체 인(105)을 거쳐 기저대역(baseband)단에 전달된다. 그러면, 기저대역단의 채널추정기(107)는 수신된 순방향 신호를 이용해 순방향 채널(HB->M)을 추정하고, SVD기(109)는 상기 순방향 채널정보를 유일값(singular value) 분해하여 수신 고유벡터(eigenvector) 행렬(UB->M 행렬)을 획득한다.
한편, 단말기에서 생성된 신호는 Tx체인(111) 및 실제 에어상의 채널(113)을 거쳐 기지국(BS)에 수신된다. 그리고 이렇게 수신된 신호는 Rx체인(115)을 거쳐 기저대역단에 전달된다. 그러면, 기저대역단의 채널추정기(117)는 수신된 역방향 신호를 이용해 역방향 채널(HM->B)을 추정하고, SVD기(119)는 상기 역방향 채널정보를 유일값 분해하여 송신 고유벡터 행렬(VM->B 행렬)을 획득한다.
이후, 기지국의 가중치 곱셈기(121)는 송신 데이터(Tx data)와 상기 송신 고유벡터 행렬(VM->B 행렬)을 곱해 빔포밍하여 송신한다. 그리고, 단말기의 가중치 곱셈기(123)는 상기 기지국으로부터 수신된 신호와 상기 수신 고유벡터 행렬(UH B->M)을 곱해 수신 데이터(Rx data)를 복조한다.
상기와 같은 과정에서, 실제 에어상의 순방향 채널(103)과 역방향 채널(113)은 상반적(reciprocal)이나, 각 장치내 Tx체인 및 Rx체인(101, 105, 111, 115)에서 발생하는 게인 및 위상은 서로 다르기 때문에, 기지국내 채널추정기(117)에서 획득한 역방향 채널정보와 실제 순방향 채널정보는 다르다. 따라서, 상기와 같이 역방향 채널정보를 순방향 채널정보로 간주하여 순방향 가중치를 계산하면 성능 저하를 유발한다. 따라서, 추정된 역방향 채널정보를 실제 순방향 채널에 근접하도록 보정(calibration)하는 작업이 필요하다.
도 2는 종래기술에 따른 TDD-MIMO 시스템에서 채널정보를 보정하기 위한 절차를 도시하고 있다.
설명에 앞서 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
서로 다른 송신 안테나에 대하여 Tx 체인들간의 격리(isolation)이 완벽한 경우 Tx 체인의 게인 및 위상은 대각 행렬(diagonal matrix)
Figure 112005052014720-PAT00001
로 모델링이 가능하다. 또한, 서로 다른 수신 안테나에 대하여 Rx체인들간의 격리가 완벽한 경우, Rx체인의 게인 및 위상은 대각 행렬
Figure 112005052014720-PAT00002
로 모델링이 가능하다.
송신기의 DAC(Digital to Analog Converter)에서 각 안테나까지의 응답을
Figure 112005052014720-PAT00003
, 수신기의 안테나에서 ADC(Analog to Digital Converter)까지의 응답을
Figure 112005052014720-PAT00004
, 무선채널 응답을
Figure 112005052014720-PAT00005
라 할 경우, 수신기에서 추정된 컴포짓 채널 응답(composit channel response)은 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112005052014720-PAT00006
이때, 순방향 채널정보가 실제 순방향(DL : Downlink) 채널과 다르기 때문에 종래기술에서는 다음 수학식 2와 같은 보정(calibration)을 수행한다.
Figure 112005052014720-PAT00007
상기 수학식 2에서의 두 식은 전치(transpose) 관계에 있으므로, 보정 행렬(calibration matrix)
Figure 112005052014720-PAT00008
와
Figure 112005052014720-PAT00009
은 하기 수학식 3과 같이 나타난다.
Figure 112005052014720-PAT00010
여기서, 상기
Figure 112005052014720-PAT00011
와
Figure 112005052014720-PAT00012
을 구하기 위한 종래기술의 절차를 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 먼저 기지국(BS)은 201단계에서 단말기(MS)로 채널 사운딩 요청(channel sounding request)을 전송한다. 상기 요청을 수신한 단말기는 203단계에서 채널 사운딩 신호(파일럿 신호)를 기지국으로 전송한다. 그러면, 상기 기지국은 205단계에서 역방향 파일럿 신호를 수신하여 역방향 채널(
Figure 112005052014720-PAT00013
)을 추정한다.
그리고, 상기 기지국은 207단계에서 상기 단말기로 파일럿 신호를 전송한다. 그러면, 상기 단말기는 209단계에서 순방향 파일럿 신호를 수신하여 순방향 채널(
Figure 112005052014720-PAT00014
)을 추정한다. 이후, 상기 단말기는 211단계에서 상기 추정된 순방향 채널정보를 양자화(quantization)를 통해 데이터화하여 상기 기지국으로 전송한다.
한편, 상기 기지국은 213단계에서 수신된 신호에서 상기 양자화된 순방향 채널정보를 복원한다. 그리고, 상기 기지국은 215단계에서 상기 순방향 채널정보와 상기 역방향 채널정보를 이용해 하기 수학식 4를 만족하는
Figure 112005052014720-PAT00015
와
Figure 112005052014720-PAT00016
을 산출한다. 여기서, 보정 행렬
Figure 112005052014720-PAT00017
는 기지국에서 역방향 채널정보를 보정하는데 사용하고, 보정행렬
Figure 112005052014720-PAT00018
는 단말기로 전송한다.
Figure 112005052014720-PAT00019
즉, 상기 기지국은 217단계에서 상기 산출된 보정 행렬
Figure 112005052014720-PAT00020
를 양자화(quantization)를 통해 데이터화하여 상기 단말기로 전송한다. 그리고, 상기 단말기는 219단계에서 수신된 신호에서 상기 양자화된 보정 행렬
Figure 112005052014720-PAT00021
를 복원한다. 이렇게 복원된 보정 행렬을 가지고 순방향 채널정보를 보정한다.
상기와 같은 종래기술은, 단말기에서 추정된 순방향 채널정보를 양자화하여 데이터 형태로 기지국에 보내줘야 하고(211단계), 기지국에서 산출된 보정 행렬을 데이터 형태로 단말기에게 보내줘야 한다(217단계). 이와 같이, 보정에 필요한 정보를 데이터 형태로 전송하기 때문에, 자원(resource) 낭비가 크며 보정(calibration)에 필요한 정보를 도출하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 TDD 방식의 무선통신시스템에서 추정된 채널을 보정(calibration)하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 TDD 방식의 무선통신시스템에서 채널 보정에 필요한 자원(resource) 낭비를 최소화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 TDD 방식의 무선통신시스템에서 채널 보정에 소용되는 시간낭비를 최소화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 송신기의 채널 보정(calibration) 수행 장치에 있어서, 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제1 역방향 채널정보를 추정하고, 순방향 채널정보가 웨이팅(weighting)된 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제2 역방향 채널정보를 추정하는 채널추정부와, 상기 제1 역방향 채널정보와 상기 제2 역방향 채널정보를 이용해 각 안테나 쌍에 대한 보정값을 산출하는 계산부와, 상기 채널추정부로부터의 제1 역방향 채널정보를 상기 계산부로부터의 보정값들을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 획득하는 채널보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 수신기의 채널 보정(calibration) 수행 장치에 있어서, 순방향 사운딩 신호를 수신하여 순방향 채널정보를 추정하는 채널추정부와, 사운딩 신호에 상기 채널추정부로부터의 순방향 채널정보를 웨이팅(weighting)하여 채널보정용 사운딩 신호를 생성하는 사운딩신호 생성부와, 상기 사운딩신호 생성부로부터 의 채널보정용 사운딩 신호를 복수의 안테나들을 통해 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 송신기의 채널 보정(calibration) 수행 방법에 있어서, 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제1 역방향 채널정보를 추정하는 과정과, 순방향 채널정보가 웨이팅(weighting)된 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제2 역방향 채널정보를 추정하는 과정과, 상기 제1 역방향 채널정보와 상기 제2 역방향 채널정보를 이용해 각 안테나 쌍에 대한 보정 값을 산출하는 과정과, 상기 제1 역방향 채널정보를 상기 산출된 보정값들을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 수신기의 채널 보정(calibration) 수행 방법에 있어서, 순방향 사운딩 신호를 수신하여 순방향 채널정보를 추정하는 과정과, 역방향 사운딩 신호에 상기 순방향 채널정보를 웨이팅(weighting)하여 채널보정용 사운딩 신호들을 생성하는 과정과, 상기 생성된 채널보정용 사운딩 신호들을 복수의 안테나들을 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 TDD-MIMO 방식의 무선통신시스템에서 추정된 채널정보를 보정하기 위한 방안에 대해 살펴보기로 한다. 특히, 본 발명은 최소한의 자원과 시간으로 채널정보를 보정하기 위한 기술을 제안한다.
이하 설명에서 "순방향"이라 함은 보정(calibration)의 주체가 되는 송신기에서 수신기로의 방향을 나타내고, "역방향"이라 함은 수신기에서 보정의 주체가 되는 송신기로의 방향을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템의 구성을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명과 직접적인 관련이 있는 구성부들 위주로 도시한 것으로, 기지국(300)은 역다중화부(301), 가중치곱셈부(303), 복수의 IFFT연산부들(305-1 ∼ 305-NT), 복수의 안테나들(307-1 ∼307-NT), 채널추정부(309), 보정 행렬(calibration matrix) 계산부(311), 채널 보정부(313), 가중치 생성부(315)를 포함하여 구성된다. 그리고 단말기(320)는 복수의 안테나들(321-1 ∼321-NR), 복수의 FFT연산부들(323-1 ∼ 323-NR), 가중치 곱셈부(325), MIMO검출부(327), 채널추정부(329), 가중치 생성부(331), 파일럿 신호 생성부(333), 복수의 IFFT연산부들(335-1 ∼335-NR)을 포함하여 구성된다.
여기서, 보정(calibration)의 주체는 채널정보를 이용하여 데이터를 송신하는 곳이며, 상기 보정의 주체에 따라 참조부호 300 및 320은 각각 단말기 및 기지국이 될 수 있다. 이하 설명은 기지국이 주체가 된 보정에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 기지국을 살펴보면, 채널추정부(309)는 복수의 안테나들(307-1 ∼307-NT)을 통해 수신되는 파일럿 신호들을 이용해 제1 역방향 채널(
Figure 112005052014720-PAT00022
)을 추정한다. 그리고, 상기 채널추정부(309)는 복수의 안테나들(307-1 ∼307-NT)을 통해 수신되는 본 발명에 따라 순방향 채널정보가 웨이팅된 파일럿 신호들을 이용해 제2 역방향 채널(
Figure 112005052014720-PAT00023
)을 추정한다. 여기서, 상기 제2 역방향 채널
Figure 112005052014720-PAT00024
는 하기 수학식 5와 같은 관계를 갖는다.
Figure 112005052014720-PAT00025
여기서, i는 기지국의 안테나 인덱스를 나타내고, j는 단말기의 안테나 인덱스를 나타낸다.
이와 같이 획득된 제1 및 제2 역방향 채널정보는 보정 행렬 계산부(311)로 제공된다. 그러면, 상기 보정 행렬 계산부(311)는 상기 제1 및 제2 역방향 채널정 보를 이용하여 하기 수학식 6과 같이 보정값
Figure 112005052014720-PAT00026
을 산출한다.
Figure 112005052014720-PAT00027
이렇게 획득된 각 안테나 쌍에 대한 보정값
Figure 112005052014720-PAT00028
은 채널 보정부(313)로 제공된다.
상기 채널보정부(313)는 하기 수학식 7과 같이 상기 채널추정부(309)로부터의 상기 제1 역방향 채널정보
Figure 112005052014720-PAT00029
를 상기 보정 행렬 계산부(311)로부터의 보정값들
Figure 112005052014720-PAT00030
을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 출력한다.
Figure 112005052014720-PAT00031
가중치 생성부(315)는 상기 채널보정부(313)로부터의 보정된 채널응답 행렬에 근거해서 가중치(weight) 행렬을 생성하여 가중치 곱셈부(303)로 제공한다.
역다중화부(301)는 입력되는 사용자 데이터를 역다중화하여 출력한다. 여기서, 상기 역다중화부(301)로 입력되는 데이터는 소정의 채널 부호기(channel encoder) 및 변조기(modulator)를 통해 부호화 및 변조된 데이터이다. 상기 가중치 곱셈부(303)는 상기 역다중화부(301)로부터의 송신 벡터와 상기 가중치 생성부(315)로부터의 가중치 행렬을 곱하여 출력한다.
이때, 생성되는 복수의 안테나 신호들을 각각 대응되는 IFFT연산부(305)로 제공된다. 복수의 IFFT연산부들(305-1 ∼305-NT) 각각은 상기 가중치 생성부(303)로부터 입력되는 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 안테나(307)로 통해 송신한다. 실제로, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호는 아날로그 신호로 변환되고, 상기 아날로그 기저대역 신호는 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환되어 대응되는 안테나를 통해 송신된다.
다음으로 단말기를 살펴보면, 복수의 안테나들(321-1∼321-NR)을 통해 수신된 신호들은 각각 기저대역 신호로 변환되고, 상기 기저대역 신호는 디지털 신호로 변환되어 대응되는 FFT연산부(323)로 입력된다. 복수의 FFT연산부들(323-1∼321-NR)은 각각 입력되는 디지털 신호(샘플데이터)를 고속 푸리에 변환하여 출력한다.
채널추정부(329)는 상기 복수의 FFT연산부들(323-1∼323-NR)로부터 출력되는 신호들에서 파일럿 신호(또는 사운딩 신호)들을 추출하고, 상기 추출된 파일럿 신호들을 이용해서 순방향 채널정보
Figure 112005052014720-PAT00032
을 추정하여 출력한다.
가중치 생성부(331)는 상기 채널추정부(329)로부터의 순방향 채널정보 및/혹은 기지국으로부터 수신된 정보를 이용해 가중치 행렬을 생성하여 출력한다. 예를들어, 상기 가중치 생성부(331)는 코드북 기반의 프리코딩(precoding) 행렬 혹은 SVD 기반의 고유벡터(eigenvalue) 행렬을 생성하여 출력한다. 가중치 곱셈부(325)는 상기 복수의 FFT연산부들(323-1∼323-NR)로부터의 신호들과 상기 가중치 생성부(331)로부터의 가중치 행렬을 곱하여 출력한다. MIMO검출부(327)는 상기 가중치 곱 셈부(325)로부터의 신호들을 해당 MIMO 방식에 대응하는 소정 규칙으로 복호하여 수신 심볼들을 출력한다. 이렇게 출력되는 수신 심볼은 복조기(demodulator) 및 채널 복호기(channel decoder)를 통해 복조 및 복호화되어 원래의 정보데이터로 복원된다.
한편, 본 발명에 따라 보정(calibration)모드 수행시, 상기 채널추정보(329)는 추정된 순방향 채널정보
Figure 112005052014720-PAT00033
을 파일럿 신호 생성부(333)로 제공한다. 그러면, 상기 파일럿 신호 생성부(333)는 입력되는 파일럿 신호에 상기 순방향 채널정보를 웨이팅(weighting)하여 복수의 IFFT연산부들(335-1∼335-NR)로 출력한다.
상기 복수의 IFFT연산부들(335-1∼335-NR) 각각은 입력되는 상기 웨이팅된 파일럿 신호를 미리 정해진 부반송파 위치에 매핑한후 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 안테나(321)를 통해 송신한다. 실제로, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호는 아날로그 신호로 변환되고, 상기 아날로그 기저대역 신호는 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환되어 대응되는 안테나를 통해 송신된다. 이와 같이, 순방향 채널정보가 웨이팅된 파일럿 신호는 기지국(300)에서 보정 행렬을 산출하는데 이용된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 송신기의 보정모드 수행 절차를 도시하고 있다. 보정의 주체가 되는 송신기(기지국으로 가정)는 보정이 필요한 시점에 채널의 시간에 따른 변화량을 측정하고, 상기 측정된 채널의 변화량이 미리 정한 기준값 이하인 경우 보정모드를 개시한다.
도 4를 참조하면, 보정모드시, 기지국은 401단계에서 단말기로 채널 사운딩 요청(channel sounding request)을 전송한다. 이후, 상기 기지국은 403단계에서 상기 단말기로부터 사운딩 신호(파일럿 신호)가 수신가 수신되는지 검사한다.
상기 파일럿 신호 수신시, 상기 기지국은 405단계에서 상기 수신된 파일럿 신호를 이용해서 제1 역방향 채널정보
Figure 112005052014720-PAT00034
을 추정한다. 이후, 상기 기지국은 407단계에서 단말기로 채널 보정용 파일럿 신호를 요청한다. 그리고 상기 기지국은 409단계에서 상기 단말기로부터 채널 보정용 파일럿 신호(웨이팅된 파일럿 신호)가 수신되는지 검사한다.
여기서, 상기 채널 보정용 파일럿 신호가 수신될 경우, 상기 기지국은 411단계로 진행하여 상기 수신된 채널 보정용 파일럿 신호를 이용해 제2 역방향 채널정보를 추정하고, 상기 제1 및 제2 역방향 채널정보를 이용해 상기 수학식 6과 같이 각 안테나 쌍에 대한 보정값
Figure 112005052014720-PAT00035
을 산출한다.
상기 각 안테나 쌍에 대한 보정 행렬을 산출한후, 상기 기지국은 413단계에서 상기 수학식 7과 같이 추정된 역방향 채널정보에 상기 보정값을 곱해 역방향 채널정보를 보정한다. 상기 기지국은 이렇게 보정된 역방향 채널정보를 이용해 가중치 행렬을 산출하고, 송신 벡터와 상기 가중치 행렬을 곱하여 상기 단말기로 송신한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 무선통신시스템에서 수신기(단말기로 가정)의 보정모드 수행 절차를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 단말기는 501단계에서 송신기로부터 채널 사운딩 요청이 수신되는지 검사한다. 만일, 상기 채널 사운딩 요청이 수신되지 않으면 상기 단말기는 511단계로 진행하여 해당모드를 수행한다. 만일, 상기 채널 사운딩 요청이 수신되면, 상기 단말기는 503단계에서 사운딩 신호(예 : 파일럿 신호)를 상기 기지국으로 전송한다.
그리고, 상기 단말기는 505단계에서 상기 기지국으로부터 채널보정용 파일럿 요청이 수신되는지 검사한다. 상기 보정용 파일럿 요청이 수신될 경우, 상기 단말기는 507단계에서 수신되는 순방향 파일럿 신호를 이용해서 순방향 채널정보
Figure 112005052014720-PAT00036
을 추정한다. 그리고 상기 단말기는 509단계에서 역방향 파일럿 신호에 상기 추정된 순방향 채널정보
Figure 112005052014720-PAT00037
을 웨이팅하여 채널보정용 파일럿 신호를 상기 기지국으로 전송한다.
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 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 채널 보정(calibration)에 필요한 정보를 아날로그 형태로 송수신함으로써, 보정에 필요한 자원(resource) 및 시간 낭비를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (20)

  1. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 송신기의 채널 보정(calibration) 수행 장치에 있어서,
    역방향 사운딩 신호를 수신하여 제1 역방향 채널정보를 추정하고, 순방향 채널정보가 웨이팅(weighting)된 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제2 역방향 채널정보를 추정하는 채널추정부와,
    상기 제1 역방향 채널정보와 상기 제2 역방향 채널정보를 이용해 각 안테나 쌍에 대한 보정값을 산출하는 계산부와,
    상기 채널추정부로부터의 제1 역방향 채널정보를 상기 계산부로부터의 보정값들을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 획득하는 채널보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널보정부로부터의 상기 보정된 채널응답 행렬에 근거해서 송신벡터에 적용할 가중치 행렬을 생성하여 출력하는 가중치 생성부와,
    송신벡터와 상기 가중치생성부로부터의 가중치 행렬을 곱하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 가중치 곱셈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가중치 곱셈부로부터의 상기 복수의 안테나 신호들 각각을 역 고속 푸리에 변환하여 출력하기 위한 복수의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산부들과,
    대응되는 IFFT연산부로부터의 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 해당 안테나로 출력하기 위한 복수의 RF처리기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는 다음 수식과 같이 i-번째 송신안테나와 j-번째 수신안테나에 대한 보정값
    Figure 112005052014720-PAT00038
    을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112005052014720-PAT00039
    여기서,
    Figure 112005052014720-PAT00040
    는 상기 제2 역방향 채널정보이고,
    Figure 112005052014720-PAT00041
    는 상기 제1 역방향 채널정보를 나타냄.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 생성부는, 코드북 기반의 프리코딩(precoding) 행렬 혹은 SVD(singular vector decomposition) 기반의 고유벡터 행렬을 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사운딩 신호는 파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 수신기의 채널 보정(calibration) 수행 장치에 있어서,
    순방향 사운딩 신호를 수신하여 순방향 채널정보를 추정하는 채널추정부와,
    사운딩 신호에 상기 채널추정부로부터의 순방향 채널정보를 웨이팅(weighting)하여 채널보정용 사운딩 신호를 생성하는 사운딩신호 생성부와,
    상기 사운딩신호 생성부로부터의 채널보정용 사운딩 신호를 복수의 안테나들을 통해 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 송신부는,
    상기 사운딩신호 생성부로부터의 채널보정용 사운딩 신호를 미리 정해진 부 반송파 위치에 매핑한후 역 고속 푸리에 변환하여 출력하기 위한 복수의 IFFT연산부들과,
    대응되는 IFFT연산부로부터의 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 해당 안테나로 출력하기 위한 복수의 RF처리기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 사운딩 신호는 파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 송신기의 채널 보정(calibration) 수행 방법에 있어서,
    역방향 사운딩 신호를 수신하여 제1 역방향 채널정보를 추정하는 과정과,
    순방향 채널정보가 웨이팅(weighting)된 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제2 역방향 채널정보를 추정하는 과정과,
    상기 제1 역방향 채널정보와 상기 제2 역방향 채널정보를 이용해 각 안테나 쌍에 대한 보정 값을 산출하는 과정과,
    상기 제1 역방향 채널정보를 상기 산출된 보정값들을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보정된 채널응답 행렬에 근거해서 송신벡터에 적용할 가중치 행렬을 생성하는 과정과,
    송신벡터와 상기 가중치 행렬을 곱하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 신호들 각각을 역 고속 푸리에 변환하는 과정과,
    각각의 역고속 푸리에 변환된 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 해당 안테나를 통해 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    i-번째 송신안테나와 j-번째 수신안테나에 대한 보정값
    Figure 112005052014720-PAT00042
    은 다음 수식과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112005052014720-PAT00043
    여기서,
    Figure 112005052014720-PAT00044
    는 상기 제2 역방향 채널정보이고,
    Figure 112005052014720-PAT00045
    는 상기 제1 역방향 채널정보를 나타냄.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 가중치 행렬은 코드북 기반의 프리코딩(precoding) 행렬 혹은 SVD(singular vector decomposition) 기반의 고유벡터 행렬인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 사운딩 신호는 파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 수신기의 채널 보정(calibration) 수행 방법에 있어서,
    순방향 사운딩 신호를 수신하여 순방향 채널정보를 추정하는 과정과,
    역방향 사운딩 신호에 상기 순방향 채널정보를 웨이팅(weighting)하여 채널보정용 사운딩 신호들을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 채널보정용 사운딩 신호들을 복수의 안테나들을 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 송신 과정은,
    상기 생성된 채널보정용 사운딩 신호들 각각을 미리 정해진 부반송파 위치에 매핑한후 역 고속 푸리에 변환하는 과정과,
    각각의 역고속 푸리에 변환된 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 해당 안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 사운딩 신호는 파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신시스템에서 채널 보정(calibration) 수행 방법에 있어서,
    송신기가, 역방향 사운딩 신호를 수신하여 제1 역방향 채널정보를 추정하는 과정과,
    상기 송신기가, 수신기로 채널보정용 사운딩 신호를 요청하는 과정과,
    상기 수신기가, 순방향 사운딩 신호를 수신하여 순방향 채널정보를 추정하 고, 역방향 사운딩 신호에 상기 순방향 채널정보를 웨이팅하여 전송하는 과정과,
    상기 송신기가, 상기 웨이팅된 사운딩 신호를 수신하여 제2 역방향 채널정보를 추정하는 과정과,
    상기 송신기가, 상기 제1 역방향 채널정보와 상기 제2 역방향 채널정보를 이용해 각 안테나 쌍에 대한 채널 보정값을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 송신기가, 상기 제1 역방향 채널정보를 상기 산출된 채널보정값들을 이용해 보정하여 보정된 채널응답 행렬을 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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