KR20070094442A - 다중 사용자를 지원하는 다중 안테나 시스템에서의 피드 백정보 송/수신방법 및 이를 지원하는 피드 백 시스템 - Google Patents

다중 사용자를 지원하는 다중 안테나 시스템에서의 피드 백정보 송/수신방법 및 이를 지원하는 피드 백 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 피드백 정보를 송/수신하는 방법 및 이를 지원하는 피드백 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 피드백 정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들을 사전에 정의한다. 그리고 상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 피드백 정보를 전송한다. 이때 상기 피드백 정보는 상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 정보에 의해 구성한다.
다중입력 다중 출력 (MIMO) 방식, 폐 루프 방식, 다중 사용자 모드, 피드백 정보, 채널 품질 정보, 피드백 프로토콜 시나리오

Description

다중 사용자를 지원하는 다중 안테나 시스템에서의 피드 백 정보 송/수신방법 및 이를 지원하는 피드 백 시스템{METHOD FOR TRANSMITING/RECEIVING FEEDBACK INFORMATION IN A MULTI-ANTENNA SYSTEM OF SELPORTING MULTI-USER}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템을 보이고 있는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치의 구체적인 구조를 보이고 있는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제3피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제4피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제5피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제6피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제7피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제8피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있는 도면.
본 발명은 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 다중 사용자를 지원하기 위해 피드 백 정보를 송/수신하는 방법 및 이를 지원하는 피드 백 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 무선 채널 환경은 유선 채널과 달리 다중경로 간섭, 쉐도윙(Shadowing), 전파 감쇄, 시변 잡음, 간섭 등으로 인한 낮은 신뢰도를 나타낸다. 이것은 이동 통신에서 데이터의 전송 속도를 높이지 못하는 대표적인 원인이 된다.
이와 같은 원인을 극복하기 위한 대표적인 기술로써 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multi Input Multi Output) 시스템이 제안되었다. 상기 MIMO 시스템은 다중 안테나 시스템의 대표적인 예라 할 수 있다.
상기 다중 안테나 시스템은 단일 사용자 모드와 다중 사용자 모드를 지원한다. 상기 단일 사용자 모드에서는 복수의 송신 안테나를 통해 동일한 사용자에게 데이터를 전송하며, 상기 다중 사용자 모드에서는 복수의 송신 안테나를 통해 복수의 사용자에게 데이터를 전송한다.
그리고 상기 다중 안테나 시스템은 자원 할당을 피드 백 정보에 의존하는 폐 루프 방식과, 피드 백 정보에 의존하지 않는 개 루프 방식으로 구분된다. 상기 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 피드 백 정보를 전송하는 방식으로는 풀 피드 백 방식 (Full Feedback scheme)과 싱글 피드 백 방식 (Single Feedback scheme)이 존재한다.
상기 풀 피드 백 방식은 프리 코딩을 사용하는 경우, 각 사용자가 코드 북 (code book) 내의 모든 컬럼 벡터들에 대응한 모든 전송률을 피드 백하는 방식이다. 상기 풀 피드 백 방식은 자원 할당에 있어서의 성능은 우수하나 피드 백 정보의 양이 많다는 단점이 있다. 상기 피드 백 정보의 양이 많은 것은 피드 백 정보를 생성하기 위한 복잡도가 증가할 뿐만 아니라 피드 백 정보의 전송에 필요한 자원이 증가한다.
상기 싱글 피드 백 방식은 프리 코딩을 사용하는 경우, 각 사용자가 최대 전송률을 가지는 컬럼 벡터의 인덱스 정보만을 피드 백하는 방식이다. 상기 싱글 피드 백 방식은 피드 백 정보의 양을 감소시킬 수는 있으나 최적의 자원 할당을 기대하기는 어렵다.
앞에서 살펴 본 바와 같이 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서는 최소의 피드 백 정보에 의해 자원 할당을 효율적으로 수행할 수 있는 방안 마련이 중요한 과제라 할 수 있다. 대표적으로 다중 안테나 시스템의 동작 모드, 피드 백 방식 등을 고려한 최적의 피드 백 정보를 전송할 수 있는 방안 마련이 시급하다 할 것이다.
전술한 바를 달성하기 위해 본 발명은 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 동작 모드에 대응한 피드 백 정보를 생성하여 전송하고, 상기 피드 백 정보를 수신하는 방법 및 이를 지원하는 피드 백 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 지원할 피드 백 방식에 대응한 피드 백 정보를 생성하여 전송하고, 상기 피드 백 정보를 수신하는 방법 및 이를 지원하는 피드 백 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 동작 모드와 피드 백 방식 등을 고려한 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 생성하고, 상기 전송 파라미터에 의해 데이터를 전송하는 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공한다.
전술한 바를 달성하기 위한 제1견지에 있어, 본 발명은 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템의 수신장치에서, 피드백 정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들을 정의하는 과정과, 상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하는 과정과, 상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 피드백 정보를 획득하는 과정 및 상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 상기 획득된 피드백 정보를 송신장치로 전송하는 과정에 의해 피드백 정보를 송신하는 방법을 제안한다.
전술한 바를 달성하기 위한 제2견지에 있어, 본 발명은 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템의 송신장치에서, 피드백 정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들을 정의하는 과정과, 상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하는 과정 및 상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 수신장치로부터 피드백 정보를 수신하는 과정을 포함하며, 상기 피드백 정보는 상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 피드백 정보임을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법을 제안한다.
전술한 바를 달성하기 위한 제3견지에 있어, 본 발명은 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서, 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하고, 상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 피드백 정보를 획득하며, 상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 상기 획득된 피드백 정보를 전송하는 수신장치와, 상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하고, 상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 피드백 정보를 수신하는 송신장치를 포함하며, 상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들은 피드백 정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 정의함을 특징으로 하는 피드백 시스템을 제안한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구 성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 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.
본 발명에서는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 제안될 수 있는 다양한 피드 백 시나리오를 위해 피드 백 정보를 생성하는 방안에 대해 설명한다. 그리고 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 제안될 수 있는 다양한 피드 백 시나리오 별로 수신되는 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 생성하는 방안에 대해서도 설명하도록 한다.
먼저 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위해 사용될 파라미터들에 대해 정의하면 다음과 같다.
Mt ; 송신 안테나의 개수
Mr ; 수신 안테나의 개수
C ; 코드 셋
L ; 하나의 코드 셋을 구성하는 코드 북의 개수
E ; 코드 북
N ; 하나의 코드 북을 구성하는 프리코딩 메트릭스의 개수
Wi ; i 번째 프리코딩 메트릭스
M ; 주어진 프리코딩 메트릭스를 구성하는 프리코딩 벡터들의 개수
Wi,j ; i 번째 프리코딩 메트릭스 내에서 j 번째 프리코딩 벡터
Q ; 채널 품질 정보 (CQI ; Channel Quality Information)를 위한 비트 수
이하 앞서 정의한 용어와 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템을 보이고 있다. 도 1에서는 다중 안테나 시스템이 하나의 송신장치(110)와 복수의 수신장치(120-1, 120-N)로 구성된 예를 보이고 있다. 상기 송신장치(110)는 기지국이라 가정할 수 있으며, 상기 복수의 수신장치(120-1, 120-N)는 이동 단말이라 가정할 수 있다. 하기에서는 하나의 수신장치(120-1)를 기준으로 하여 동작을 설명하나 설명된 동작은 나머지 수신장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
도 1을 참조하면, 수신장치(120-1)의 채널 추정부(122-1)는 적어도 하나의 수신 안테나에 의한 수신신호를 입력으로 하여 채널 추정을 수행한다. 상기 채널 추정에 의해 각 프리 코더 행렬의 컬럼 벡터에 해당되는 데이터 스트림에 대응한 CQI 정보를 획득한다. 상기 CQI 정보는 CQI 값 (value)으로 표현될 수 있다. 즉 상기 채널 추정부(122-1)는 채널 추정을 기반으로 하여 프리코딩 메트릭스 또는 프리코딩 벡터 각각에 대응한 CQI 값들을 측정한다.
상기 수신장치(120-1)의 피드 백 정보 생성부(124-1)는 상기 측정된 CQI 값들과 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 하나를 기반으로 하여 피드백 정보를 생성한다. 상기 생성되는 피드백 정보는 대상이 되는 피드백 프로토콜 시나리오에서 최적의 정보들로써 구성된다. 상기 피드백 정보 생성부(124-1)에서 고려되는 피드백 프로토콜 시나리오들에 대해서는 뒤에서 구체적인 설명하도록 한다. 그리고 상기 피드백 정보의 구성을 위해서는 다중 안테나 시스템에서 코드 북이 사전에 약속되어야 한다.
상기 모든 수신장치들(120-1, 120-N)은 본 발명에서 제안하는 바에 의해 피드백 정보를 생성하고, 상기 생성된 피드백 정보를 송신장치(110)로 전송한다.
송신장치(110)의 피드백 정보 처리부(114)는 모든 수신장치(120-1, 120-N)로부터 피드백 정보를 수신한다. 상기 피드백 정보 처리부(114)는 상기 피드백 정보에 의해 적어도 하나의 사용자 (즉 수신장치)와 프리 코딩을 위한 단위 행렬 (unitary matrice)을 선택한다. 상기 프리 코딩을 위한 단위 행렬은 각 수신장치로부터의 피드 백 정보에 의해 선택된다.
상기 피드 백 정보 처리부(114)는 상기 선택된 송신장치에 관한 정보와 상기 단위 행렬에 관한 정보를 신호 송신부(112)로 제공한다. 상기 신호 송신부(112)는 상기 선택된 송신장치로 전송할 데이터 스트림을 상기 선택된 단위 행렬에 의한 프리 코딩을 수행한 후 복수의 송신 안테나들을 통해 전송한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치의 구체적인 구조를 보이고 있다.
도 2를 참조하면, 피드백 정보 제어부(210)는 모든 수신장치로부터의 피드백 정보를 수신하고, 상기 피드백 정보에 의해 데이터 스트림의 전송 동작을 전반적으로 제어한다. 상기 도 1에서의 피드 백 정보 처리부(114)는 상기 피드백 정보 제어부(210)와 프리 코더 할당부(240)로 구성된다.
선택부(220)는 상기 피드백 정보 제어부(210)로부터의 제어에 의해 SU-MIMO 모드 (SDM ; Spatial Division Multiplexing)에서는 하나의 사용자를 선택하고, MU-MIMO 모드 (SDMA ; Spatial Division Multiple Access)에서는 적어도 두 명의 사용자를 선택한다.
그리고 상기 선택부(220)는 상기 피드백 정보 제어부(210)로부터의 제어에 의해 전송할 데이터 스트림들과, 데이터 스트림들의 전송을 위한 서브채널을 할당한다. 뿐만 아니라 상기 선택부(220)는 데이터 전송을 위한 MCS 레벨, 프리코더 및 랭크를 결정한다. 상기 선택부(220)는 선택된 사용자에 대응하여 전송할 데이터 스트림을 출력하고, 프리코더 및 랭크에 관한 정보를 프리 코더 할당부(240)로 제공한다. 상기 프리 코더 할당부(240)는 전송할 데이터 스트림에 대한 프리 코딩을 수행하기 위해 필요한 제어 정보를 생성하고, 이를 프리 코더(250)로 전달한다.
MCS 부(230)는 상기 선택부(220)로부터 제공되는 각 데이터 스트림 별로 최적의 부호화 율에 의한 부호화를 수행하고, 상기 부호화가 이루어진 각 부호화 비트 열에 대해 최적의 변조방식에 의한 변조를 수행한다. 이를 위해 상기 MCS 부(230)는 상기 피드백 정보 제어부(210)의 제어를 받는다.
상기 프리 코더(250)는 프리 코딩을 위한 소정의 코드북을 사용한다. 상기 프리 코더(250)에 의해 사용되는 코드북의 디자인 방안은 다양하게 제안되고 있다. 그 대표적인 방안으로는FFT precoder, Givens precoder 및 Grassmannian precoder가 존재한다. 상기 각 코드북 디자인 방안은 이미 공지된 기술임에 따라 구체적인 설명은 생략한다.
상기 프리 코더(250)는 사전에 디자인된 코드북에 의해 상기 MCS 부(230)로부터 제공되는 데이터 스트림에 대한 프리 코딩을 수행한다. 상기 코드북으로부터 프리 코딩을 위해 사용할 프리 코딩 행렬은 상기 프리 코더 할당부(240)로부터 제공되는 제어 정보에 의해 선택된다. 상기 프리 코딩을 통해 출력되는 변조 심볼 열들은 IFFT & CP 부(260, 270)에 의해 고속 푸리에 변환 (IFFT) 및 사이클릭 프리픽스 (CP)가 삽입되어 대응하는 송신 안테나를 통해 전송된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제3피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있다.
상기 제1피드 백 시나리오는, 수신장치에서 각 코드북의 엘리먼트들, 즉 각 프리코딩 메트릭스를 구성하는 빔포밍 벡터 각각에 대응하여 측정된 모든 CQI 값들을 피드 백 정보로써 제공한다. 이 경우 모든 프리코딩 메트릭스들을 위한 CQI 값들이 피드 백되므로, 피드 백되는 정보의 크기는 QㅧMㅧN로 정의된다. 따라서 제안될 수 있는 모든 시나리오들 중 가장 큰 오버헤드를 갖는다.
상기 제2피드 백 시나리오는, 수신장치에서 코드 북을 구성하는 프리코딩 메트릭스들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 프리코딩 메트릭스에 대응하여 측정된 CQI 값들을 피드 백 정보로써 제공한다. 이 경우 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00001
으로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00002
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00003
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스를 기반으로 하는 CQI 값들에 의해 피드 백 정보가 구성된다. 따라서 상기 제1피드 백 시나리오에 비해 작은 오버헤드를 갖는다.
상기 제3피드 백 시나리오는, 수신장치에서 주어진 코드북 내에서 선택된 프리코딩 메트릭스의 단일 빔포밍 벡터와 상기 단일 빔포밍 벡터에 대응하여 측정된 CQI 값을 피드 백 정보로써 제공한다. 이 경우 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00004
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00005
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00006
로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스의 프리코딩 벡터의 인덱스 및
Figure 112006077006189-PAT00007
로 정의되는 선택된 프리코딩 벡터에 대응하여 측정된 CQI 값에 의해 피드 백 정보가 구성된다. 따라서 상기 제2피드 백 시나리오에 비해 작은 오버헤드를 갖는다.
도 3을 참조하면, 수신장치는 310단계에서 채널 추정을 통해 채널 응답을 측정한다. 그리고 상기 수신장치는 312단계에서 주어진 코드북을 기반으로 프리코딩 메트릭스와/또는 적어도 하나의 빔포밍 벡터를 결정한다.
상기 수신장치는 314단계에서 앞에서 결정된 프리코딩 메트릭스와/또는 적어도 하나의 빔포밍 벡터에 대응하는 CQI 값들을 계산한다. 상기 수신장치는 상기 계산된 CQI 값과 상기 결정된 프리코딩 메트릭스와/또는 적어도 하나의 빔포밍 벡터의 인덱스에 의해 피드 백 정보를 구성하고, 상기 구성한 피드 백 정보를 송신장치 로 전송한다.
상기 송신장치는 316단계에서 수신된 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 할당한다. 여기서 전송 파라미터는 사용자들, 스트림들, 서브 채널들, 프리코더, 랭크 및 MCS로 구성된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제4피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있다.
상기 제4피드 백 시나리오는, 수신장치에서 다중 사용자를 지원하기 위한 동작 모드 (MU-MIMO)와 단일 사용자를 지원하기 위한 동작 모드 (SU-MIMO) 중 하나를 선택한다. 상기 동작 모드의 선택은 셀 내에서 임시로 저장된 활성 사용자 셋을 기반으로 하여 이루어진다. 상기 선택된 동작 모드는 L2 시그널링에 의해 구분된다. 상기 수신장치에서는 선택되는 동작 모드에 따라 서로 다른 피드 백 정보가 구성된다.
상기 동작 모드로 SU-MIMO 모드가 선택되는 경우, 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00008
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00009
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00010
로 정의되는 랭크와,
Figure 112006077006189-PAT00011
로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스의 프리코딩 벡터의 인덱스 및
Figure 112006077006189-PAT00012
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스를 기반으로 하는 CQI 값들에 의해 피드 백 정보가 구성된다. 앞에서도 확인된 바와 같이 상기 랭크는 빔포밍 벡터 들에 따라 선택되며, 상기 CQI 값의 수는 상기 랭크에 종속된다.
상기 동작 모드로 MU-MIMO 모드가 선택되는 경우에는 앞에서 살펴본 제1 내지 제3피드 백 시나리오들이 응용될 수 있다. 이때 제2피드 백 시나리오의 응용을 가정하면, 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00013
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00014
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00015
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스를 기반으로 하는 CQI 값들에 의해 피드 백 정보가 구성된다.
도 4를 참조하면, 수신장치는 410단계에서 지원할 동작 모드가 SU-MIMO 모드인지 MU-MIMO 모드인지를 판단한다. 상기 판단은 L2 시그널링에 의해 식별될 수 있다.
상기 수신장치는 SU-MIMO 모드를 지원하고자 하는 경우, 412단계에서 피드 백 정보를 생성한다. 이때 생성되는 피디 백 정보는 프리코딩 메트릭스와 빔포밍 벡터들과 랭크 및 CQI 값들로 구성된다. 그렇지 않고 MU-MIMO 모드를 지원하고자 하는 경우, 상기 수신장치는 414단계에서 프리코딩 메트릭스와 CQI 값들에 의해 피드 백 정보를 구성한다. 그리고 상기 수신장치는 상기 피드 백 정보를 송신장치로 전송한다.
상기 송신장치는 416단계에서 수신된 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 할당한다. 여기서 전송 파라미터는 사용자들, 스트림들, 서브 채널들, 프리코더, 랭크 및 MCS로 구성된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제5피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있다.
상기 제5피드 백 시나리오는, SU-MIMO 모드만을 위한 시나리오이다. 수신장치는 저속 피드백 시그널링과 고속 피드백 시그널링 중 하나를 선택한다. 상기 저속 피드백 시그널링에서는 랭크와 코드북 인덱스에 의해 피드 백 정보가 구성되며, 상기 고속 피드백 시그널링에서는 프리코딩 메트릭스만으로 피드 백 정보가 구성된다.
따라서 저속 피드백 시그널링의 경우, 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00016
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00017
로 정의되는 랭크의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00018
로 정의되는 코드북의 인덱스에 의해 피드 백 정보가 구성된다.
그리고 고속 피드백 시그널링의 경우, 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00019
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00020
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00021
내지
Figure 112006077006189-PAT00022
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스를 기반으로 하는 적어도 하나의 CQI 값에 의해 피드 백 정보가 구성된다.
도 5를 참조하면, 수신장치는 피드 백 방법으로 저속 피드백과 고속 피드백 중 하나를 선택한다. 상기 수신장치는 저속 피드백을 선택할 시, 510단계에서 랭크 및 코드북 인덱스에 의해 피드백 정보를 구성하고, 상기 구성한 피드백 정보를 송신장치로 전송한다. 그렇지 않고 고속 피드백을 선택하면, 상기 수신장치는 512단계에서 프리코딩 메트릭스 및 CQI 인덱스에 의해 피드백 정보를 구성한다. 그리고 상기 구성한 피드백 정보를 송신장치로 전송한다.
상기 송신장치는 514단계에서 수신된 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 할당한다. 여기서 전송 파라미터는 사용자들, 스트림들, 서브 채널들, 프리코더, 랭크 및 MCS로 구성된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제6피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있다.
상기 제6피드 백 시나리오는, SU-MIMO 모드와 MU-MIMO 모드가 동적으로 선택되는 경우에 적용될 수 있는 시나리오이다. 수신장치는 SU-MIMO 모드를 위한 최적 빔포밍 벡터와, MU-MIMO 모드를 위한 랭크 및 빔포밍 벡터들에 의해 피드 백 정보가 구성한다.
따라서 피드 백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00023
내지
Figure 112006077006189-PAT00024
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00025
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00026
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스의 프리코딩 벡터의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00027
로 정의되는 랭크의 인덱스 및
Figure 112006077006189-PAT00028
내지
Figure 112006077006189-PAT00029
으로 정의되는 선택된 랭크를 기반으로 하는 적어도 하나의 CQI 값에 의해 피드 백 정보가 구성된다.
도 6을 참조하면, 수신장치는 610단계에서 채널 추정을 통해 채널 응답을 측정한다. 그리고 612단계에서 SDMA를 위한 프리코딩 메트릭스, 빔포밍 벡터 및 CQI와, SDM을 위한 랭크 및 CQI에 의해 피드백 정보를 구성한다. 상기 수신장치는 상 기 구성한 피드백 정보를 송신장치로 전송한다.
상기 송신장치는 614단계에서 수신된 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 할당한다. 여기서 전송 파라미터는 사용자들, 스트림들, 서브 채널들, 프리코더, 랭크 및 MCS로 구성된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제7피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있다.
상기 제7피드 백 시나리오는, 수신장치에서 긴 주기에 의해 피드백이 이루어지는 방안 (long-term)과 짧은 주기에 의해 피드백이 이루어지는 방안 (short-term)에 의해 구분되는 두 개의 제어 시그널링을 지원한다.
상기 긴 주기에 의해 피드백이 이루어지는 방안에서 상기 수신장치는 SU-MIMO 모드와 MU-MIMO 모드를 선택적으로 지원한다. 상기 SU-MIMO 모드 또는 MU-MIMO 모드는 스케줄되는 사용자 셋을 기반으로 결정된다. 추가로 코드북의 선택과 랭크 크기는 모드 스위칭 주기와 동일한 주기에 의해 선택된다.
그리고 상기 짧은 주기에 의해 피드백이 이루어지는 방안에서 상기 수신장치는 SU-MIMO모드의 경우, 할당된 CQI 값들과 함께 랭크 기반 프리코딩 벡터들에 의해 피드백 정보가 구성한다. 그리고 MU-MIMO의 경우에는 프리코딩 메트릭스와 CQI 값들에 의해 피드백 정보를 구성한다.
따라서 긴 주기에 의해 피드백이 이루어지는 경우, 피드백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00030
로 정의된다. 즉 1비트로 정의되는 SU/MU-MIMO 모드를 선 택하는 식별자와,
Figure 112006077006189-PAT00031
로 정의되는 랭크와,
Figure 112006077006189-PAT00032
로 정의되는 코드북에 의해 피드백 정보가 구성된다.
그리고 짧은 주기에 의해 피드백이 이루어지고, SU-MIMO 모드를 지원하는 경우, 피드백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00033
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00034
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00035
로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스의 적어도 하나의 프리코딩 벡터의 인덱스 및
Figure 112006077006189-PAT00036
으로 정의되는 선택된 적어도 하나의 프리코딩 메트릭스를 기반으로 하는 CQI 값들에 의해 피드 백 정보가 구성된다.
한편 짧은 주기에 의해 피드백이 이루어지고, SU-MIMO 모드를 지원하는 경우, 피드백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00037
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00038
로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00039
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스를 기반으로 하는 CQI 값들에 의해 피드 백 정보가 구성된다.
도 7을 참조하면, 수신장치는 피드백 정보를 전송할 주기를 결정한다. 만약 피드백 정보를 긴 주기에 의해 전송할 것으로 결정하면, 긴 주기에 대응하여 피드 백 정보를 생성한다. 이때 생성되는 피드백 정보는 동작 모드 선택 비트와 랭크 및 코드북에 관한 정보로 구성된다.
하지만 피드백 정보를 짧은 주기에 의해 전송할 것으로 결정하면, 상기 수신 장치는 710단계에서 지원할 동작 모드가 SU-MIMO 모드인지 MU-MIMO 모드인지를 판단한다. 상기 판단은 L2 시그널링에 의해 식별될 수 있다.
상기 수신장치는 SU-MIMO 모드를 지원하고자 하는 경우, 712단계에서 피드 백 정보를 생성한다. 이때 생성되는 피디 백 정보는 프리코딩 메트릭스와 빔포밍 벡터들과 랭크 및 CQI 값들로 구성된다. 그렇지 않고 MU-MIMO 모드를 지원하고자 하는 경우, 상기 수신장치는 714단계에서 프리코딩 메트릭스와 CQI 값들에 의해 피드 백 정보를 구성한다. 그리고 상기 수신장치는 상기 피드 백 정보를 송신장치로 전송한다.
상기 송신장치는 716단계에서 수신된 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 할당한다. 여기서 전송 파라미터는 사용자들, 스트림들, 서브 채널들, 프리코더, 랭크 및 MCS로 구성된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제8피드백 시나리오를 위한 처리 흐름을 보이고 있다.
상기 제8피드 백 시나리오는, 수신장치에서 이동 단말의 복잡성에 대응하여 구분되는 두 개의 모드에 의해 피드백 프로토콜이 정의된다. 상기 피드백 프로토콜을 정의하는 두 개의 모드는 SIC 모드와 Non-SIC 모드이다.
상기 수신장치는 SIC 모드의 경우, 프리코딩 메트릭스와 프리코딩 벡터 및 CQI 값들에 의해 피드백 정보가 구성한다. 그리고 Non-SIC 모드의 경우에는 피드백 정보를 구성함에 있어, 랭크가 추가로 고려된다.
따라서 SIC 모드를 지원하는 경우, 피드백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00040
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00041
으로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00042
선택된 프리코딩 메트릭스의 프리코딩 벡터의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00043
로 정의되는 선택된 프리코딩 벡터를 기반으로 하는 CQI 값 및
Figure 112006077006189-PAT00044
로 정의되는 선택된 랭크를 기반으로 하는 CQI 값들에 의해 피드백 정보가 구성된다.
그리고 Non-SIC 모드를 지원하는 경우, 피드백 정보의 크기는
Figure 112006077006189-PAT00045
로 정의된다. 즉
Figure 112006077006189-PAT00046
으로 정의되는 프리코딩 메트릭스의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00047
으로 정의되는 선택된 프리코딩 메트릭스의 프리코딩 벡터의 인덱스와,
Figure 112006077006189-PAT00048
로 정의되는 선택된 프리코딩 벡터를 기반으로 하는 CQI 값,
Figure 112006077006189-PAT00049
로 정의되는 1 스트림 내지 M 스트림으로부터 랭크 인덱스 및
Figure 112006077006189-PAT00050
로 정의되는 선택된 랭크를 기반으로 하는 적어도 하나의 CQI 값에 의해 피드백 정보가 구성된다.
도 8을 참조하면, 수신장치는 810단계에서 SIC 모드와 Non-SIC 모드 중 어떠한 모드에 의해 피드백 절차를 수행할 지를 결정한다. 만약 SIC 모드로 결정하면, 상기 수신장치는 812단계에서 프리코딩 메트릭스, 빔포밍 벡터, SDMA를 위한 CQI 값 및 SDM을 위한 CQI 값들에 의해 피드 백 정보를 구성한다. 그리고 상기 구성된 피드백 정보를 송신장치로 전송한다.
하지만 Non-SIC 모드로 결정하면, 상기 수신장치는 814단계에서 프리코딩 메 트릭스, SDMA를 위한 CQI 값과 랭크 및 SDM을 위한 CQI 값들에 의해 피드백 정보를 생성한다. 그리고 상기 생성된 피드백 정보를 송신장치로 전송한다.
상기 송신장치는 816단계에서 수신된 피드 백 정보에 의해 전송 파라미터를 할당한다. 여기서 전송 파라미터는 사용자들, 스트림들, 서브 채널들, 프리코더, 랭크 및 MCS로 구성된다.
한편 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 다중 안테나 시스템의 동작 모드, 피드 백 방식 등을 고려하여 최적의 피드백 정보를 구성하기 위해 고유한 피드백 프로토콜 시나리오를 마련한다. 이는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에서 최소의 피드백 정보에 의해 자원 할당을 효율적으로 수행할 수 있도록 함으로써, 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템의 수신장치에서 피드백 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    피드백정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들을 정의하는 과정
    상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하는 과정
    상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 피드백 정보를 획득하는 과정 및
    상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 상기 획득된 피드백 정보를 송신장치로 전송하는 과정을 포함하는 피드백 정보 송신방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통신 환경은, 다중 사용자 모드와 단일 사용자 모드로 구분되는 동작 모드와, 저속 피드백 모드와 고속 피드백 모드로 구분되는 피드백 모드와, 피드백 주기 및 연속 간섭 제거의 사용 여부에 의해 결정함을 특징으로 하는 피드백 정보 송신방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신 환경으로 짧은 피드백 주기가 선택되면, 다중 사용자 모드와 단일 사용자 모드를 추가로 고려하여 상기 통신 환경을 결정함을 특징으로 하는 피드백 정보 송신방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 통신 환경을 고려하지 않고, 프리 코딩을 위한 각 코드북 내의 모든 빔포밍 벡터들 각각에 대응한 채널 품질 정보들에 의해 피드백 정보를 획득하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 피드백 정보 송신방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 통신 환경을 고려하지 않고, 최대 합 데이터 레이트를 얻을 수 있는 하나의 프리 코딩 메트릭스를 상기 프리 코딩을 위한 코드북 내에서 선택하고, 상기 선택된 프리 코딩 메트릭스에 관한 정보와 상기 프리 코딩 메트릭스 내의 빔포밍 벡터들 각각에 대응한 채널 품질 정보에 의해 피드백 정보를 획득하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 피드백 정보 송신방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 선택된 프리 코딩 메트릭스 내에서 하나의 빔포밍 벡터를 선택하고, 상기 선택된 빔포밍 벡터에 대응하는 채널 품질 정보에 의해 피드 백 정보를 획득하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 피드백 정보 송신방법.
  7. 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 피드백 정보를 수신하는 방법에 있어서,
    피드백 정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들을 정의하는 과정
    상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하는 과정 및
    상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 수신장치로부터 피드백 정보를 수신하는 과정을 포함하며,
    여기서 상기 피드백 정보는 상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 피드백 정보임을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 통신 환경은, 다중 사용자 모드와 단일 사용자 모드로 구분되는 동작 모드와, 저속 피드백 모드와 고속 피드백 모드로 구분되는 피드백 모드와, 피드백 주기 및 연속 간섭 제거의 사용 여부에 의해 결정함을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통신 환경으로 짧은 피드백 주기가 선택되면, 다중 사용자 모드와 단일 사용자 모드를 추가로 고려하여 상기 통신 환경을 결정함을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 상기 통신 환경을 고려하지 않고 프리 코딩을 위한 각 코드북 내의 모든 빔포밍 벡터들 각각에 대응한 채널 품질 정보들에 의해 획득됨을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 상기 통신 환경을 고려하지 않고 최대 합 데이터 레이트를 얻을 수 있는 하나의 프리 코딩 메트릭스를 상기 프리 코딩을 위한 코드북 내에서 선택하고, 상기 선택된 프리 코딩 메트릭스에 관한 정보와 상기 프리 코딩 메트릭스 내의 빔포밍 벡터들 각각에 대응한 채널 품질 정보에 의해 피드백 정보를 획득함을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 상기 선택된 프리 코딩 메트릭스 내 에서 하나의 빔포밍 벡터를 선택하고, 상기 선택된 빔포밍 벡터에 대응하는 채널 품질 정보에 의해 획득함을 특징으로 하는 피드백 정보 수신방법.
  13. 다중 사용자를 지원하는 폐 루프 방식의 다중 안테나 시스템에 있어서,
    복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하고, 상기 사용하고자 하는 통신 환경에서 요구되는 피드백 정보를 획득하며, 상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 상기 획득된 피드백 정보를 전송하는 수신장치 및
    상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들 중 사용하고자 하는 통신 환경에 대응하여 정의된 피드백 프로토콜 시나리오를 결정하고, 상기 결정된 피드백 프로토콜 시나리오에 의해 피드백 정보를 수신하는 송신장치를 포함하며,
    여기서 상기 복수의 피드백 프로토콜 시나리오들은 피드백 정보의 구성에 영향을 주는 통신 환경을 고려하여 정의함을 특징으로 하는 피드백 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 통신 환경은, 다중 사용자 모드와 단일 사용자 모드로 구분되는 동작 모드와, 저속 피드백 모드와 고속 피드백 모드로 구분되는 피드백 모드와, 피드백 주기 및 연속 간섭 제거의 사용 여부에 의해 결정함을 특징으로 하는 피드백 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 통신 환경으로 짧은 피드백 주기가 선택되면, 다중 사용자 모드와 단일 사용자 모드를 추가로 고려하여 상기 통신 환경을 결정함을 특징으로 하는 피드백 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 수신장치는 상기 통신 환경을 고려하지 않을 시, 프리 코딩을 위한 각 코드북 내의 모든 빔포밍 벡터들 각각에 대응한 채널 품질 정보들에 의해 피드백 정보를 획득함을 특징으로 하는 피드백 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 수신장치는 상기 통신 환경을 고려하지 않을 시, 최대 합 데이터 레이트를 얻을 수 있는 하나의 프리 코딩 메트릭스를 상기 프리 코딩을 위한 코드북 내에서 선택하고, 상기 선택된 프리 코딩 메트릭스에 관한 정보와 상기 프리 코딩 메트릭스 내의 빔포밍 벡터들 각각에 대응한 채널 품질 정보에 의해 피드백 정보를 획득함을 특징으로 하는 피드백 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수신장치는, 상기 선택된 프리 코딩 메트릭스 내에서 하나의 빔포밍 벡터를 선택하고, 상기 선택된 빔포밍 벡터에 대응하는 채널 품질 정보에 의해 피드백 정보를 획득함을 특징으로 하는 피드백 시스템.
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