KR20080040105A - Efficient transmission apparatus and method based on beam - Google Patents

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KR20080040105A
KR20080040105A KR1020060107639A KR20060107639A KR20080040105A KR 20080040105 A KR20080040105 A KR 20080040105A KR 1020060107639 A KR1020060107639 A KR 1020060107639A KR 20060107639 A KR20060107639 A KR 20060107639A KR 20080040105 A KR20080040105 A KR 20080040105A
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송영석
권동승
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한국전자통신연구원
삼성전자주식회사
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    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0456Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting

Abstract

A beam-based transmission apparatus and a method thereof are provided to increase sector throughput by increasing the number of ATs(Access Terminals) which participate in a multi-user MIMO(Multiple Input Multiple Output) system and optimize the MIMO system by increasing the number of terminals participating in the MIMO system. An AN(Access Node) estimates a spatial channel matrix, which is formed by its Rx antennas and the Tx antennas of ATs within its own coverage, and a channel rank(S100). An AT selection part selects an AT set within the coverage of the AN(S102). A precoding matrix selection part selects one among the combinations of the precoding matrix of the selected AT set and forms a new spatial channel matrix containing the selected precoding matrix(S104). Using the new spatial channel matrix, a performance estimation calculation part obtains an estimated performance value and stores it in a spatial channel matrix storage part. A control part compares the obtained estimated performance value with a previously stored estimated performance value and stores a better one in an optimum AT set storage part(S106). The control part judges whether a new spatial channel matrix has been formed for every precoding matrix combination(S108). If so, the control part judges whether performance estimation has been completed for the spatial channel matrixes of all the AT sets within the coverage of the AN(S110). If so, the control part executes scheduling using the optimum AT set which shows the optimum performance value stored in the optimum AT set storage part(S112).

Description

효율적인 빔 기반 전송 장치 및 방법{Efficient Transmission Apparatus and Method Based on Beam} Efficient Transmission Apparatus and Method Based on Beam}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티유저 MIMO의 빔 전송 일례를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of beam transmission of a multi-user MIMO according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빔 기반 전송 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a beam-based transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빔 기반 전송 장치를 이용하여 멀티유저(Multiuser) MIMO 방식의 빔 기반 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a beam-based transmission method of a multiuser MIMO method using a beam-based transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 효율적인 빔 기반 전송 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 상향링크에서 멀티유저(Multiuser) 다중 입출력(Multi Input Multi Output, 이하 'MIMO'라 칭함) 방식의 효율적인 빔 기반 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an efficient beam-based transmission apparatus and method, and more particularly to an efficient beam-based transmission apparatus and method of a multi-user multi input multi output (MIMO) scheme in the uplink. .
무선 전송 기술 중에서 다중 안테나를 이용하여 섹터 처리량(Sector Throughput)을 올리는 기술들이 많이 연구되어 왔다. 스마트 안테나 기술은 다수의 안테나가 형성하는 빔으로서 신호의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 높 여 전송하거나 수신하여 이득을 얻는다. Among the wireless transmission technologies, techniques for increasing sector throughput using multiple antennas have been studied. Smart antenna technology is a beam formed by multiple antennas, and gains by transmitting or receiving a signal with a high signal-to-noise ratio.
다중 안테나를 이용하는 다이버시티(Diversity) 기술은 채널의 상관도가 낮을 경우 신호 경로를 다중화하여 신호 대 잡음비가 낮은 신호로 수신되는 확률을 낮추어 이득을 얻는다. 그리고 신호 대 잡음비가 높은 경우에는, 다수의 안테나에 각각 다른 신호를 전송하여 다중화 이득(Multiplexing Gain)을 얻는 공간 다중화(Spatial Multiplexing: SM) 기술이 사용된다. 전술한 공간 다중화, 다이버시티, 신호 대 잡음비 기술은 MIMO 시스템에서 섹터 처리량을 높이는 데 중요한 역할을 한다.Diversity technology using multiple antennas gains by lowering the probability of receiving a signal with a low signal-to-noise ratio by multiplexing the signal path when the channel correlation is low. When the signal-to-noise ratio is high, a spatial multiplexing (SM) technique is used in which different signals are transmitted to a plurality of antennas to obtain a multiplexing gain. The spatial multiplexing, diversity, and signal-to-noise ratio techniques described above play an important role in increasing sector throughput in MIMO systems.
상향 링크에서 전술한 무선 전송 기술을 이용하는 경우, 송신 안테나의 수가 소비 전력 및 단말기 크기로 인해 제약을 받는다. 현재의 표준화 동향을 살펴보면 IEEE 802. 16e에서 상향 링크 MIMO 기술은 송신 안테나의 수를 2개까지 고려하고 있다.When using the above-described radio transmission technique in the uplink, the number of transmit antennas is limited by power consumption and terminal size. Looking at the current standardization trend, the uplink MIMO technology in IEEE 802.11e considers up to two transmit antennas.
그러나 종래의 상향 링크 MIMO 기술은 다수의 안테나를 사용한 빔 형성 및 프리코딩 기술 등은 본격적으로 적용되지 않고 있다. 또한, 종래 상향 링크 MIMO 기술에서 여러 단말의 송신 안테나 수가 다른 경우의 통합적인 전송 방법은 알려져 있지 않다.However, in the conventional uplink MIMO technique, beam forming and precoding techniques using a plurality of antennas are not applied in earnest. In addition, in the conventional uplink MIMO technology, an integrated transmission method when the number of transmission antennas of different terminals is different is not known.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상향링크에서 멀티유저(Multiuser) MIMO 방식의 효율적인 빔 기반 전송 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide an efficient beam-based transmission apparatus and method of a multiuser MIMO scheme in the uplink.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 멀티유저(Multiuser) 다중 입출력(Multi Input Multi Output: MIMO) 방식의 빔 기반 전송 방법은, (a) 기지국의 커버리지 영역 내 하나 이상의 단말 세트 조합을 선택하는 단계; (b) 상기 선택된 단말 세트를 기초로 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 형성하여 성능을 추정하는 단계; (c) 상기 프리코딩 행렬의 조합을 변경하면서 새로운 공간 채널 행렬을 형성하여 성능을 추정하고, 상기 형성된 새로운 공간 채널 행렬과 기저장된 기존 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치를 비교하여 최적 성능 수치를 저장하고, 이에 매칭되는 최적 단말 세트를 선정하는 단계; 및 (d) 상기 선정된 최적 단말 세트로 스케줄링을 수행하는 단계를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, a beam-based transmission method of a multiuser multi input multi output (MIMO) method includes: (a) a combination of one or more terminal sets in a coverage area of a base station; Selecting; (b) estimating performance by forming a spatial channel matrix including a precoding matrix based on the selected terminal set; (c) estimating the performance by forming a new spatial channel matrix while changing the combination of the precoding matrices, and comparing the formed new spatial channel matrix with a previously estimated performance estimate of the existing spatial channel matrix to store an optimal performance figure. Selecting an optimal terminal set matched thereto; And (d) performing scheduling with the selected optimal terminal set.
본 발명의 특징에 따른 멀티유저(Multiuser) 다중 입출력(Multi Input Multi Output: MIMO) 방식의 빔 기반 전송 장치는, 기지국의 커버리지 영역 내 하나 이상의 단말 세트 조합을 선택하는 단말 선택부; 상기 선택된 단말 세트의 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 생성하고, 상기 프리코딩 행렬의 조합을 변경하여 새로운 프리코딩 행렬을 포함한 새로운 공간 채널 행렬을 구성하는 프리코딩 행렬 선택부; 상기 구성된 새로운 공간 채널 행렬을 기초로 성능을 추정한 결과를 수치로 계산하는 성능 추정 계산부; 및 상기 구성된 새로운 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치와 기저장된 기존 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치와 비교하여 최적 성능 추정 수치를 저장하고, 이에 매칭되는 최적 단말 세트로 스케줄링 기능을 수행하는 제어부를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a beam-based transmission apparatus of a multiuser multi input multi output (MIMO) system, including: a terminal selector configured to select a combination of one or more terminal sets in a coverage area of a base station; A precoding matrix selector for generating a spatial channel matrix including a precoding matrix of the selected terminal set and changing a combination of the precoding matrices to form a new spatial channel matrix including a new precoding matrix; A performance estimation calculator for calculating a numerical result of the performance estimation based on the configured new spatial channel matrix; And a controller configured to store an optimal performance estimation value by comparing the performance estimation value of the configured new spatial channel matrix with a previously stored performance estimation value of an existing spatial channel matrix, and perform a scheduling function with an optimal terminal set matched thereto.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
이제 본 발명의 실시예에 따른 효율적인 빔 기반 전송 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.An efficient beam based transmission apparatus and method according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티유저 MIMO의 빔 전송 일례를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of beam transmission of a multi-user MIMO according to an embodiment of the present invention.
기지국은 상향 링크에서 단말로부터 수신한 파일럿 신호를 통해 단말의 송신 안테나와 기지국의 수신 안테나가 이루는 공간 채널 행렬을 모두 알고 있다고 가정한다. 또한, 기지국은 각 단말에 미리 정의된 모든 조합의 빔을 할당할 수 있으며, 이때 미리 정의된 프리코딩(Precoding) 행렬을 사용한다고 가정한다.It is assumed that the base station knows both the spatial channel matrix formed by the transmitting antenna of the terminal and the receiving antenna of the base station through the pilot signal received from the terminal in the uplink. In addition, the base station may allocate all predefined beams to each terminal, and it is assumed that a predefined precoding matrix is used.
송신 안테나가 1개인 단말의 경우 하나의 빔만 형성하지만, 2개 이상의 송신 안테나를 가지는 경우에는, 송신 신호에 가중치(Weight)를 곱함에 따라 다양한 송신 빔을 형성할 수 있다. 빔 형성은 단말에 최대의 수신 전력을 제공하기 위하여 복수의 안테나 엘리먼트에 대한 가중치(Weight)를 다르게 주어 단말의 방향으로 지향성 빔을 제공하는 기술이다.In the case of a terminal having one transmission antenna, only one beam is formed, but in the case of having two or more transmission antennas, various transmission beams may be formed by multiplying the transmission signal by weight. Beamforming is a technique for providing a directional beam in the direction of the terminal by giving a weight (weight) for a plurality of antenna elements in order to provide the maximum received power to the terminal.
송신 안테나에서 생성되는 빔은 송신 안테나 크기의 유니터리(Unitary) 행렬로 제한하는 경우 송신 안테나 수만큼의 빔이 가능하다. 따라서, N개의 유니터리 행렬 세트(Set)을 가정하면 N * 송신 안테나 수의 개수만큼 빔 형성이 가능하다.When the beams generated by the transmit antennas are limited to a unitary matrix of transmit antenna sizes, as many beams as the number of transmit antennas are possible. Therefore, assuming N unitary matrix sets, beamforming is possible by the number of N * transmit antennas.
그러나 수신기 입장에서는 신호를 성공적으로 수신하기 위해서 단말이 이루는 채널 행렬의 랭크(Rank)만큼의 빔이 의미가 있다. 따라서, 송신 안테나에서 형성할 수 있는 빔 수는 채널 랭크 수가 된다.However, from the receiver's point of view, a beam corresponding to a rank of the channel matrix formed by the terminal is meaningful in order to successfully receive a signal. Therefore, the number of beams that can be formed by the transmitting antenna is the number of channel ranks.
도 1에 도시된 일례는 최적의 단말 세트와 각 단말의 빔을 나타낸 것으로서, AT1은 1개, AT2는 2개, AT3는 1개의 데이터 스트림을 기지국으로 전송한다. 다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 최적의 단말 세트와 각 단말의 빔을 찾는 스케줄링 과정을 설명한다.The example shown in FIG. 1 shows an optimal set of terminals and a beam of each terminal. AT1 transmits one data stream, AT2 transmits two, and AT3 transmits one data stream to the base station. Next, a scheduling process of finding an optimal terminal set and a beam of each terminal will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빔 기반 전송 장치(100)의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the beam-based transmission device 100 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 빔 기반 전송 장치(100)는 단말 선택부(102), 프리코딩 행렬 선택부(104), 성능 추정 계산부(106), 제어부(108) 및 데이터 저장부(109)를 포함한다. 여기서, 데이터 저장부(109)는 단말 세트 조합 저장부(109c), 공간 채널 행렬 저장부(109b) 및 최적 단말 조합 저장부(109c)를 포함한다.In the beam-based transmission apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, the terminal selector 102, the precoding matrix selector 104, the performance estimation calculator 106, the controller 108, and the data storage 109 It includes. Here, the data storage unit 109 includes a terminal set combination storage unit 109c, a spatial channel matrix storage unit 109b, and an optimal terminal combination storage unit 109c.
단말 선택부(102)는 기지국의 커버리지 영역 내 하나 이상의 단말 세트 조합을 선택하여 단말 세트 조합 저장부(109c)에 저장한다.The terminal selector 102 selects one or more terminal set combinations within the coverage area of the base station and stores the terminal set combination storage 109c.
단말 세트를 선택한 일예(AT1, AT2, AT3)는 다음의 [표 1]과 같다.An example of selecting a terminal set (AT1, AT2, AT3) is shown in Table 1 below.
Figure 112006080343907-PAT00001
Figure 112006080343907-PAT00001
각 단말(AT1, AT2, AT3)의 도1에 도시된 바와 같이, 각각 송신 안테나는 1, 2, 4개이고, 채널 랭크(Rank)는 각각 1, 1, 2이며, 데이터 스트림은 1, 1, 2개의 송신 데이터로 구성될 때 빔 조합을 나타낸다. 기지국 수신 안테나는 4개라고 가정한다. 채널 행렬 H는 수신 안테나 수 × 송신 안테나 수로, 프리코딩 행렬 P는 송신 안테나 수 × 데이터 스트림 수로 구성된다. As shown in Fig. 1 of each terminal AT1, AT2, AT3, there are 1, 2, 4 transmit antennas, 1, 1, 2 channel ranks, 1, 1, 2, respectively. The beam combination is shown when composed of two transmission data. Assume that there are four base station receive antennas. The channel matrix H consists of the number of receive antennas × the number of transmit antennas, and the precoding matrix P consists of the number of transmit antennas × the number of data streams.
이때 기지국 수신 신호 벡터를 Y라 하면, 3개의 단말에 의한 송신 신호 벡터 X와 수신 신호 벡터 Y와의 관계는 다음의 [수학식 1]과 같다.In this case, when the base station reception signal vector is Y, the relationship between the transmission signal vector X and the reception signal vector Y by the three terminals is expressed by Equation 1 below.
Figure 112006080343907-PAT00002
Figure 112006080343907-PAT00002
여기서, Hk, Pk는 각각 단말의 채널 행렬과 프리코딩 행렬이며, H는 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬이다.Here, H k and P k are the channel matrix and the precoding matrix of the terminal, respectively, and H is the spatial channel matrix including the precoding matrix.
기지국 수신 신호 벡터는 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 단말에 의한 송신 신호 벡터와 곱한 값이 된다. 여기서, 프리코딩 행렬은 유니터리(Unitary) 행렬을 사용하여 데이터 스트림마다 행렬의 벡터를 곱해주는 행렬이다. The base station received signal vector is a value obtained by multiplying the spatial channel matrix including the precoding matrix by the transmission signal vector by the terminal. Here, the precoding matrix is a matrix that multiplies the vector of the matrix for each data stream by using a unitary matrix.
표 1에 기재된 프리코딩 행렬을 참조하면, AT1은 1×1, AT2는 2×2, AT3는 4×4 유니터리 행렬이 가능하다. 각각 1개의 유니터리 행렬만 프리코딩에 사용한다고 가정하면, 유니터리 행렬의 조합은 1×2×4C2 = 12가지가 된다. AT3의 경우, 데이터 스트림이 2개이므로 유니터리 행렬의 4개의 열벡터 중 2개를 선택하게 된다.Referring to the precoding matrix shown in Table 1, AT1 is 1x1, AT2 is 2x2, and AT3 is a 4x4 unitary matrix. Assuming that only one unitary matrix is used for precoding, the combination of unitary matrices is 1 × 2 × 4 C 2 = 12. In the case of AT3, since there are two data streams, two of four column vectors of a unitary matrix are selected.
프리코딩 행렬 선택부(104)는 각 단말기 안테나 수에 따른 유니터리 행렬로 가능한 빔조합 중 하나를 선택하여 선택된 단말 세트의 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 생성한다.The precoding matrix selector 104 selects one of the beam combinations available as a unitary matrix according to the number of terminal antennas to generate a spatial channel matrix including the precoding matrix of the selected terminal set.
성능 추정 계산부(106)는 구성된 공간 채널 행렬의 성능 추정 결과를 수치로 계산하여 공간 채널 행렬 저장부(109b)에 저장한다. 성능 추정은 수신 방식에 따라 달라질 수 있다. 최소 평균 제곱 에러(Minimum Mean Squared Error: MMSE) 수신기를 가정하면, 성능 추정 계산부(106)는 최소 평균 제곱 에러 수신기에서 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio: SINR)를 산출하고, 데이터 레이트를 나타내는 매핑 테이블과 비교하여 데이터 레이트 수치를 구한다. 성능 추정 계산부(106)는 데이터 스트림별 성능 추정을 수치로 나타낼 수 있는 것이다. 일반적인 성능 추정 수치를 구하는 방법은 공지된 기술로서 상세한 설명을 생략하기로 한다.The performance estimation calculator 106 calculates the performance estimation result of the configured spatial channel matrix numerically and stores the result in the spatial channel matrix storage 109b. Performance estimation may vary depending on the reception method. Assuming a minimum mean squared error (MMSE) receiver, the performance estimation calculator 106 calculates a signal to interference and noise ratio (SINR) at the minimum mean squared error receiver. The data rate value is obtained by comparing with a mapping table representing the data rate. The performance estimation calculator 106 may numerically represent the performance estimation for each data stream. A method for obtaining a general performance estimation value is a well-known technique and will not be described in detail.
제어부(108)는 계산된 성능 추정 수치와 공간 채널 행렬 저장부(109b)에 기저장된 기존 단말 조합의 기존 성능 추정 수치를 비교하여 성능 기준이 더 높은 최적 성능 추정 수치를 추출하고 해당 최적 단말 세트와 함께 최적 단말 조합 저장부(109c)에 저장한다. 여기서, 성능 기준이란 각 단말의 데이터 레이트(Rate)의 총합을 의미한다.The controller 108 compares the calculated performance estimation value with the existing performance estimation value of the existing terminal combination previously stored in the spatial channel matrix storage unit 109b, extracts an optimal performance estimation value having a higher performance criterion, The optimal terminal combination storage unit 109c is stored together. Here, the performance criterion refers to the sum of data rates of respective terminals.
제어부(108)는 추출한 최적 단말 세트로 스케줄링 기능을 수행한다.The controller 108 performs a scheduling function with the extracted optimal terminal set.
단말 세트 조합 저장부(109c)는 단말 선택부(102)에 의해 선택된 단말 세트 조합을 저장한다. 공간 채널 행렬 저장부(109b)는 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치를 저장한다. 최적 단말 조합 저장부(109c)는 추출한 최적 성능 추정 수치와 이에 매칭되는 최적 단말 세트와 함께 저장한다.The terminal set combination storage unit 109c stores the terminal set combination selected by the terminal selection unit 102. The spatial channel matrix storage unit 109b stores performance estimation values of the spatial channel matrix including the precoding matrix. The optimal terminal combination storage unit 109c stores the extracted optimal performance estimation value together with the optimal terminal set matched thereto.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빔 기반 전송 장치(100)를 이용하여 멀티유저(Multiuser) MIMO 방식의 빔 기반 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a beam-based transmission method of a multiuser MIMO method using the beam-based transmission apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
먼저, 기지국은 커버리지 영역 내 단말의 송신 안테나와 기지국의 수신 안테나가 이루는 공간 채널 행렬 및 채널 랭크를 추정한다(S100). 이어서, 단말 선택부(102)는 기지국의 커버리지 영역 내에서 하나의 단말 세트 조합을 선택한다(S102).First, the base station estimates the spatial channel matrix and channel rank formed by the transmitting antenna of the terminal and the receiving antenna of the base station in the coverage area (S100). Subsequently, the terminal selector 102 selects one terminal set combination in the coverage area of the base station (S102).
프리코딩 행렬 선택부(104)는 프리코딩 행렬의 조합 중 하나를 선택하여 수 학식 1에 기재된 바와 같이 새로운 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 형성한다(S104). 성능 추정 계산부(106)는 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 이용하여 성능을 추정한 결과를 수치로 계산하여 공간 채널 행렬 저장부(109b)에 저장한다.The precoding matrix selector 104 selects one of the combinations of the precoding matrix to form a spatial channel matrix including the new precoding matrix as described in Equation 1 (S104). The performance estimation calculator 106 calculates the result of the performance estimation using a spatial channel matrix including a precoding matrix as a numerical value and stores the result in the spatial channel matrix storage 109b.
제어부(108)는 계산된 성능 추정 수치와 기저장된 기존 성능 추정 수치와 비교하여 성능 기준이 더 높은 최적 성능 추정 수치를 저장하고, 최적 성능 추정 수치에 매칭되는 최적 단말 조합을 최적 단말 조합 저장부(109c)에 저장한다(S106). The controller 108 stores the optimal performance estimation value having a higher performance criterion compared to the calculated performance estimation value and the previously stored existing performance estimation value, and stores the optimal terminal combination that matches the optimal performance estimation value. 109c) (S106).
제어부(108)는 수학식 1에서 전술한 프리코딩 행렬 조합을 모두 바꾸어가면서 새로운 프리코딩 행렬을 형성하였는지 판단한다(S108). 이어서, 제어부(108)는 모든 프리코딩 행렬 조합을 시험하지 못하였다고 판단하는 경우, 단계 S104로 진행하여 이후 단계를 반복한다.The controller 108 determines whether a new precoding matrix is formed while changing all the precoding matrix combinations described above in Equation 1 (S108). Subsequently, when determining that all precoding matrix combinations have not been tested, the controller 108 proceeds to step S104 and repeats the subsequent steps.
제어부(108)는 모든 프리코딩 행렬 조합을 시험한 경우, 기지국의 커버리지 영역 내에 모든 단말 세트 조합의 공간 채널 행렬에 대한 성능 추정 시험을 완료했는지 판단한다(S110). 다시 말해 표 1에서, 제어부(108)는 AT1, AT2, AT3의 단말 세트를 선택하여 프리코딩 행렬의 조합을 포함한 공간 채널 행렬을 기초로 성능을 추정하였는데, AT3, AT7, AT9와 같이 단말 세트 조합을 변경하면서 커버리지 영역 내에 모든 단말 세트의 성능 추정 시험이 완료될 때까지 반복하게 된다.When all the precoding matrix combinations have been tested, the controller 108 determines whether the performance estimation test for the spatial channel matrices of all the terminal set combinations is completed in the coverage area of the base station (S110). In other words, in Table 1, the controller 108 selects a terminal set of AT1, AT2, and AT3 and estimates performance based on a spatial channel matrix including a combination of precoding matrices. Iteratively iterates until the performance estimation test of all terminal sets in the coverage area is completed.
이어서, 제어부(108)는 기지국의 커버리지 영역 내 모든 단말 세트 조합의 공간 채널 행렬에 대한 성능 추정 시험을 완료하지 못하였다고 판단하는 경우, 단계 S102로 진행하여 이후 단계를 반복한다.Subsequently, if it is determined that the performance estimation test for the spatial channel matrix of all the terminal set combinations in the coverage area of the base station is not completed, the control unit 108 proceeds to step S102 and repeats the subsequent steps.
제어부(108)는 기지국의 커버리지 영역 내 모든 단말 세트 조합의 공간 채널 행렬에 대한 성능 추정 시험을 완료하였다고 판단하는 경우, 최적 단말 조합 저장부(109c)에 저장된 최적 성능 수치를 나타내는 최적 단말 조합을 이용하여 스케줄링을 수행한다(S112).When the controller 108 determines that the performance estimation test for the spatial channel matrix of all the terminal set combinations in the coverage area of the base station is completed, the controller 108 uses an optimal terminal combination indicating an optimal performance value stored in the optimal terminal combination storage unit 109c. Then, scheduling is performed (S112).
위에 언급한 [수학식 1]을 일반적인 형태로 다시 쓰면 다음의 [수학식 2]와 같다.Equation 1 above is rewritten in a general form as shown in Equation 2 below.
Figure 112006080343907-PAT00003
Figure 112006080343907-PAT00003
여기서, S는 멀티유저 MIMO에 포함된 단말의 수, D는 기지국에 수신되는 모든 데이터 스트림의 총합, Hk, Pk는 단말의 채널 행렬, 프리코딩 행렬이다.Here, S is the number of terminals included in the multi-user MIMO, D is the sum of all data streams received by the base station, H k , P k are the channel matrix, precoding matrix of the terminal.
기지국은 프리코딩 행렬을 다음의 [수학식 3]와 같이 1 또는 0으로 설정하면 전형적인 빔이 아닌 안테나를 선택하여 스케줄링할 수도 있다.The base station may select and schedule an antenna other than a typical beam when the precoding matrix is set to 1 or 0 as shown in Equation 3 below.
Figure 112006080343907-PAT00004
Figure 112006080343907-PAT00004
제어부(108)는 유니터리 행렬의 조합만큼 새로운 프리코딩 행렬을 형성하여 공간 채널 행렬에 대한 성능 추정 시험을 반복 수행하고, 기지국의 커버리지 영역 내 모든 단말 세트에 대한 공간 채널 행렬의 성능 추정 시험을 수행한다.The controller 108 repeats the performance estimation test for the spatial channel matrix by forming a new precoding matrix as much as the unitary matrix combination, and performs the performance estimation test for the spatial channel matrix for all UE sets in the coverage area of the base station. do.
제어부(108)는 프리코딩 행렬을 변경하여 새로운 공간 채널 행렬을 형성하고, 단말 선택부(102)에서 선택한 새로운 단말 세트 조합으로 최적 성능 추정 수치와 이에 매칭되는 최적 단말 세트를 추출하는 작업을 반복한다.The controller 108 changes the precoding matrix to form a new spatial channel matrix, and repeats an operation of extracting an optimal performance estimation value and an optimal terminal set matched with the new terminal set combination selected by the terminal selector 102. .
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 다양한 형태의 단말을 묶어 스케줄링 할 수 있으므로 MIMO에 참여하는 단말의 수를 늘이게 됨으로써 최적의 멀티유저 MIMO 시스템을 구성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to the above configuration, the present invention can schedule various types of terminals, thereby increasing the number of terminals participating in the MIMO, and thus, an effect of configuring an optimal multi-user MIMO system can be expected.
본 발명은 멀티유저 MIMO 시스템에 참여하는 단말의 수를 늘일 수 있어 섹터 처리량을 증가할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.The present invention can increase the number of terminals participating in the multi-user MIMO system can be expected to increase the sector throughput.

Claims (7)

  1. 멀티유저(Multiuser) 다중 입출력(Multi Input Multi Output: MIMO) 방식의 빔 기반 전송 방법에 있어서,In a multiuser multi input multi output (MIMO) beam-based transmission method,
    (a) 기지국의 커버리지 영역 내 하나 이상의 단말 세트 조합을 선택하는 단계;(a) selecting a combination of one or more terminal sets in the coverage area of the base station;
    (b) 상기 선택된 단말 세트를 기초로 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 형성하여 성능을 추정하는 단계;(b) estimating performance by forming a spatial channel matrix including a precoding matrix based on the selected terminal set;
    (c) 상기 프리코딩 행렬의 조합을 변경하면서 새로운 공간 채널 행렬을 형성하여 성능을 추정하고, 상기 형성된 새로운 공간 채널 행렬과 기저장된 기존 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치를 비교하여 최적 성능 수치를 저장하고, 이에 매칭되는 최적 단말 세트를 선정하는 단계; 및(c) estimating the performance by forming a new spatial channel matrix while changing the combination of the precoding matrices, and comparing the formed new spatial channel matrix with a previously estimated performance estimate of the existing spatial channel matrix to store an optimal performance figure. Selecting an optimal terminal set matched thereto; And
    (d) 상기 선정된 최적 단말 세트로 스케줄링을 수행하는 단계(d) performing scheduling with the selected optimal terminal set
    를 포함하는 전송 방법.Transmission method comprising a.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 (c)단계에서,In the step (c),
    상기 형성된 새로운 공간 채널 행렬은 상기 프리코딩 행렬의 유니터리 행렬 조합 중 하나를 선택하여 새로운 프리코딩 행렬을 형성함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 전송 방법. Wherein the formed new spatial channel matrix is configured by selecting one of the unitary matrix combinations of the precoding matrix to form a new precoding matrix.
  3. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 (c)단계와 상기 (d)단계 사이에,Between step (c) and step (d),
    상기 프리코딩 행렬의 유니터리 행렬 조합을 모두 바꾸어가면서 새로운 프리코딩 행렬을 형성하였는지 판단하는 단계; 및Determining whether a new precoding matrix is formed by changing all unitary matrix combinations of the precoding matrix; And
    상기 유니터리 행렬 조합만큼 새로운 프리코딩 행렬을 형성한 경우, 상기 기지국의 커버리지 영역 내 모든 단말 세트 조합의 공간 채널 행렬을 이용하여 성능 추정을 검사하였는지 판단하는 단계If a new precoding matrix is formed as much as the unitary matrix combination, determining whether the performance estimation is checked using the spatial channel matrix of all the terminal set combinations in the coverage area of the base station;
    를 더 포함하는 전송 방법.Transmission method further comprising.
  4. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 프리코딩 행렬이 1 또는 0으로 이루어진 경우, 안테나 선택 방식으로 공간 채널 행렬을 형성하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.If the precoding matrix is 1 or 0, the transmission method, characterized in that for forming a spatial channel matrix by the antenna selection method.
  5. 멀티유저(Multiuser) 다중 입출력(Multi Input Multi Output: MIMO) 방식의 빔 기반 전송 장치에 있어서,In a multiuser multi input multi output (MIMO) beam-based transmission device,
    기지국의 커버리지 영역 내 하나 이상의 단말 세트 조합을 선택하는 단말 선택부;A terminal selector for selecting a combination of one or more terminal sets in a coverage area of the base station;
    상기 선택된 단말 세트의 프리코딩 행렬을 포함한 공간 채널 행렬을 생성하고, 상기 프리코딩 행렬의 조합을 변경하여 새로운 프리코딩 행렬을 포함한 새로운 공간 채널 행렬을 구성하는 프리코딩 행렬 선택부;A precoding matrix selector for generating a spatial channel matrix including a precoding matrix of the selected terminal set and changing a combination of the precoding matrices to form a new spatial channel matrix including a new precoding matrix;
    상기 구성된 새로운 공간 채널 행렬을 기초로 성능을 추정한 결과를 수치로 계산하는 성능 추정 계산부; 및A performance estimation calculator for calculating a numerical result of the performance estimation based on the configured new spatial channel matrix; And
    상기 구성된 새로운 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치와 기저장된 기존 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치와 비교하여 최적 성능 추정 수치를 저장하고, 이에 매칭되는 최적 단말 세트로 스케줄링 기능을 수행하는 제어부Control unit for storing the optimal performance estimation value by comparing the performance estimation value of the configured new spatial channel matrix with the previously stored performance estimation value of the existing spatial channel matrix, and performs the scheduling function with the optimal terminal set
    를 포함하는 전송 장치.Transmission device comprising a.
  6. 제5 항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 프리코딩 행렬 선택부는 상기 프리코딩 행렬의 유니터리 행렬 조합 중 하나를 선택하여 상기 새로운 프리코딩 행렬을 형성하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.And the precoding matrix selector selects one of the unitary matrix combinations of the precoding matrix to form the new precoding matrix.
  7. 제5 항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제어부는 상기 구성된 새로운 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치와 기저장된 기존 공간 채널 행렬의 성능 추정 수치와 비교하는 경우, 각 단말의 데이터 레이트(Rate)의 총합을 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.The control unit, when comparing the performance estimation value of the configured new spatial channel matrix with the performance estimation value of the existing spatial channel matrix previously stored, characterized in that the determination based on the sum of the data rate (Rate) of each terminal .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030125040A1 (en) * 2001-11-06 2003-07-03 Walton Jay R. Multiple-access multiple-input multiple-output (MIMO) communication system
US7020110B2 (en) * 2002-01-08 2006-03-28 Qualcomm Incorporated Resource allocation for MIMO-OFDM communication systems
US7298805B2 (en) * 2003-11-21 2007-11-20 Qualcomm Incorporated Multi-antenna transmission for spatial division multiple access

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280854B1 (en) * 2009-03-17 2013-07-02 알까뗄 루슨트 Method and device for multiple-cell collaborative communication in mimo system

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