KR20080105831A - 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에서의 송 수신 장치및 방법 - Google Patents

중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에서의 송 수신 장치및 방법 Download PDF

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KR20080105831A
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Abstract

본 발명은 다중 안테나를 구비한 중계국을 포함한 다중 안테나 시스템에 대한 것으로 다중 안테나를 구비하는 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에 있어서 제 1 채널상태정보 및 제 2 채널상태정보를 기반으로 소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 처리하고 상기 제 1 채널상태정보 및 상기 제 2 채널상태정보를 기반으로 상기 제 2 노드의 중계방식을 결정하여 전송하는 제 1 노드와 상기 제 1 노드가 전송한 데이터 및 상기 중계방식에 대한 정보를 수신하여 상기 중계방식에 의해 상기 데이터를 변환하여 전송하며, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 1 채널상태정보를 상기 제 1 노드로 전송하는 제 2 노드와 상기 제 2 노드가 전송한 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 2 채널상태정보를 상기 제 2 노드로 전송하는 제 3 노드를 포함하는 것으로 기지국에서 전처리를 수행하고 중계국에서 단순한 선형 처리를 수행하므로 현저히 낮은 복잡도 및 낮은 처리지연 시간을 가지며 따라서 더 높은 성능을 발휘할 수 있다.
Figure P1020070053902
MIMO, 전 처리기, 기지국, 단말기, 중계국, 선형처리, AF, DF.

Description

중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에서의 송 수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMISSION AND RECEPETION IN MULTI INPUT MULTI OUTPUT SYSTEM WITH RELAY}
도 1은 일반적인 중계국을 포함하는 셀룰러 통신 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중계국에서 선형처리를 수행하는 다중 사용자 고정 중계국 통신 시스템을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중계국에서의 TDD 모드의 프레이밍을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계국에서의 FDD 모드의 프레이밍을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계국의 블록 구성을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말기의 블록 구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 최적화 블록을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 톰린슨 하라시마 전처리기의 블록 구성을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 채널 정보 획득 과정을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기지국의 하향링크 시그널링을 이용한 중계국 W 최적화 설정 과정을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 채널 정보 획득 과정을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 피드백 과정을 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 및 제어 채널의 동작과정을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 피드백 시의 프레이밍을 도시한 도면, 및,
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템과 비교하기 위한 기존의 시스템을 도시한 도면.
본 발명은 광대역 무선접속 통신시스템에서 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 송 수신 장치 및 방법에 관한 것으로 특히, 다중 입력 다중 출력(Multi Input Multi Output, 이하 MIMO 라고 칭한다) 기능에 기지국에서의 전처리 및 중 계국에서의 선형신호처리를 더하여 높은 성능을 발휘하는 다중 안테나 통신 시스템의 프레임워크에 대한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 중계국은 기지국에서 단말기 또는 단말기에서 기지국으로 무선 채널을 통해서 데이터를 전송하고 수신하여 중계하는 노드를 나타낸다.
도 1은 일반적인 중계국을 포함하는 셀룰러 통신 시스템을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 중계국이 사용될 경우 통신 커버리지(Coverage)가 넓어진다. 이는 높은 속도의 통신 환경에서 셀 가장자리와 같이 신호가 감쇄되는 정도가 큰 장소에서 낮은 비용 및 낮은 복잡도의 중계국을 이용하는 것으로도 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 나타낸다. 이 사항은 중계국을 사용하는 모든 통신 시스템에서 동일하게 적용될 수 있다.
그리고, 더 높은 성능을 위해 기지국 및 단말기에 MIMO 기술을 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있고, 당연히, 중계국에서도 MIMO 기술을 지원할 경우, 더 높은 성능을 발휘할 수 있다. 여기에서, 다중 사용자 전송 기술은 상기 MIMO 시스템의 가장 중요한 부분이다.
하지만, 최근의 중계국에 대한 연구는 단일 사용자 중계에 집중되어 있고 중계국에서의 MIMO 기술 사용을 사용하는 다중 사용자 중계 기술은 아직까지 충분히 연구되고 있지 않고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 송 수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 낮은 복잡도와 높은 성능을 발휘하는 송 수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 안테나를 구비하는 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에 있어서 제 1 채널상태정보 및 제 2 채널상태정보를 기반으로 소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 처리하고 상기 제 1 채널상태정보 및 상기 제 2 채널상태정보를 기반으로 상기 제 2 노드의 중계방식을 결정하여 전송하는 제 1 노드와 상기 제 1 노드가 전송한 데이터 및 상기 중계방식에 대한 정보를 수신하여 상기 중계방식에 의해 상기 데이터를 변환하여 전송하며, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 1 채널상태정보를 상기 제 1 노드로 전송하는 제 2 노드와 상기 제 2 노드가 전송한 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 2 채널상태정보를 상기 제 2 노드로 전송하는 제 3 노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 안테나를 구비하는 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에 있어서 소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 수신하여 상기 처리방식에 따라 상기 데이터를 처리하여 전송하는 제 1 노드와 상기 제 1 노드가 전송한 데이터를 수신하여 제 1 채널상태정보를 측정하고, 상기 제 1 채널상태정보 및 제 2 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 제 1 노드의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 상기 제 1 노드로 전송하는 제 2 노드와 상기 제 2 노드가 전송한 데이터를 수신하고, 상기 데이 터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 2 채널상태정보를 상기 제 2 노드로 전송하는 제 3 노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 중계국을 사용하는 중 안테나 시스템에서의 송 수신 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.
본 발명은 MIMO 중계국을 이용한 MIMO 통신시스템에서 다중 사용자 전송(multiuser transmission)을 지원하는 프레임워크를 위한 장치 및 방법을 제공할 것이다. 상기 MIMO 중계국은 단순한 선형 처리를 이용하여 중계기능을 수행한다. 그리고, 다중 안테나는 기지국 및 중계국에서 모두 사용되고, 다중 사용자 전송기술은 기지국에서 하나의 중계국을 통해 지원된다.
본 발명은 TDD(Time Division Duplex) 및 FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서도 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중계국에서 선형처리를 수행하는 다중 사용자 중계국 통신 시스템을 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 기지국(210), 중계국(250), 단말기(270, 272, 274)는 다중 안테나를 구비하며, 상기 중계국(250)은 단순한 선형 신호처리를 수행하여 다중 사용자를 지원한다. 이러한 구조는 낮은 구현 복잡도를 가지며 중계국에서 디코딩이 필요한 DF(decode-forward)기술에 비해 낮은 처리 지연시간을 가진다. 각각의 노드에서의 동작은 하기에서 설명될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중계국에서의 TDD 모드의 프레이밍을 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, TDD 모드에서 하향링크 전송은 2 페이즈로 진행된다. 각각의 페이즈의 지속 시간은 동일하다.
1 페이즈에서 기지국은 데이터를 직접 중계국으로 전송한다. 그리고, 상기 중계국은 상기 데이터를 저장하고 처리한다. 2 페이즈에서 상기 중계국은 처리한 데이터를 다중 사용자에게 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계국에서의 FDD 모드의 프레이밍을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, FDD 모드에서는 2 종의 서로 다른 주파수 대역이 하향링크 전송, 즉, 기지국에서 중계국 및 중계국에서 단말기의 전송에 사용된다.
상기 중계국은 양방향 통신(Full Duplex) 기능을 구비하고 있어, 상기 기지국으로부터 신호를 수신하고, 처리한 신호를 다른 주파수 밴드에서 전송하는 것을 동시에 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국(510)은 각각의 하향링크 프레임을 통해 데이 터를 전송한다. F(514)는 전처리기로서 인코더(512)에서 인코딩된 다중 사용자로 향하는 다중 데이터 스트림을 전처리하기 위해 사용된다.
상기 F(514)는 입력 신호 스트림에 대해 선형 변환을 수행할 수 있는 행렬을 이용한 알고리즘을 수행하는 블록이다.
상기 기지국은 인코딩 및 스케줄링 및 단말 및 중계국 그리고 다른 사용자들의 트래픽에 대한 채널상태정보에 기반하여 이들을 모두 고려한 F(514)를 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계국의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 중계국(650)은 기지국으로부터 신호를 수신하고 처리한다. 이후, 처리된 신호는 다중 사용자로 전송된다. 상기 중계국(650)의 주기능은 하향링크 전송의 커버리지를 향상시키는 것이다.
상기 기지국과 단말기 사이의 직접 링크가 심하게 감쇄되었을 때, 이러한 기능은 기지국과 단말기 사이에 신뢰성 있는 통신을 가능하게 한다.
중계블록인 W(652)는 선형신호처리를 이용하여 수신 데이터 스트림을 변환한다. 상기 중계국(650)은 상기 기지국과 상기 중계국(650) 사이의 링크에 대한 채널상태정보(channel state information) 또는 다른 정보를 상기 기지국으로 피드백할 필요가 있다. 도면에서는 미도시되었지만 피드백부(652)는 상기 기지국으로부터 수신한 신호를 측정하여 채널상태정보를 생성할 수 있다. 채널상태정보는 기지국에서 송신한 파일롯 심볼로 단말에서 쉽게 추정이 가능하고, 이를 직접 피드백하거나 양자화시켜서 수 비트의 정보로(FDD의 경우) 혹은 아날로그 신호에 실어(TDD 의 경 우) 기지국으로 다시 피드백한다. 이를 가지고 기지국은 다운링크 채널정보를 알수 있고 미리 선처리해서 보냄으로써 빔포밍을 가능하게 하고 이는 하향링크 전송의 커버리지를 증가시킬 수 있다.
상기 중계국(650)은 상기 기지국과 상기 중계국(650) 사이의 링크에 대한 채널상태정보 및 단말기와 상기 중계국(650) 사이의 링크에 대한 채널상태정보를 기반으로 상기 기지국이 알려주는 사용자에 대한 트래픽 정보와 함께 스케줄링을 수행할 수 있다.
상기 스케줄링 기능의 일환으로써, 상기 중계국(650)은 F와 W를 최적화하고 설정할 수 있다. 그리고 이는 상기 중계국이 F또는 F를 나타내는 정보를 상기 기지국으로 피드백할 것을 요구한다. 전처리기는 채널을 단일값 분해(Singular Value Decomposition) 하였을 때 우측 단일값 행렬을 사용하는 것이 일반적이나 이 정보를 패드백해 주기 위한 양이 많으므로 "전처리기를 나타내는 정보"로 수 비트로 양자화해서 코드북 형식으로 기지국으로 피드백하면 기지국은 보내진 코드북 인덱스로 코드북을 유추할 수 있다. 이렇게 코드북을 이용하는 방식은 F를 직접 피드백하는 것이 아니고 제일 비슷한 코드북 인덱스만 피드백하기 때문에 "전처리기를 나타내는 정보"라 한다.
만약, 상기 중계국(650)이 이러한 스케줄링 기능을 전혀 구비하고 있지 않을 경우에, 상기 기지국은 스케줄링과 F와 W에 대한 최적화를 수행한다.
이러한 경우, 상기 중계국(650)은 상기 기지국으로 상기 중계국(650)과 단말기 사이의 링크에 대한 채널상태정보 및 상기 기지국과 상기 중계국(650) 사이의 링크에 대한 채널상태정보를 피드백할 필요가 있다.
상기 기지국은 하향링크 시그널링(downlink signaling)을 통해 W를 상기 중계국(650)에 설정하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말기의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 중계가 필요한 경우, 단말기(770)는 수신부(772)를 통해 중계국으로부터 전송된 신호를 수신하거나 중계가 필요하지 않을 경우, 기지국으로부터 직접 신호를 수신한다.
상기 단말기(770)는 채널추정수행 및 수신신호를 디코딩하고 상향 링크 채널을 통해 채널상태정보를 피드백한다.
상기 기지국 또는 중계국은 전술한 바 있는 전처리기(F)와 선형신호처리기 (W)를 최적화한다. 하기는 최적화에 대해 설명이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 최적화 블록을 도시한 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 몇 가지 구조의 MIMO 중계를 위한 최적화 블록(W)에서 사용되는 행렬(W)가 제안될 것이다.
기지국에서의 전처리 행렬의 최적화 및 중계국에서의 선형 신호처리 행렬의 최적화를 수행함에 있어 상기 F와 W 구조의 복잡도를 낮추는 알고리즘을 제안한다.
먼저 첫 번째 알고리즘에 대해 설명하면 하기와 같다.
상기 첫 번째 알고리즘은 "모두 전달 중계"(All-pass relay)개념의 기술로서 중계국에서의 W는 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112007040397093-PAT00001
여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
상기 구조에서, 중계국에서의 전력 로딩(power loading)과 중계국에서의 이득 팩터를 모두 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 최적화한다. 비용 함수(cost function)는 섬 커패서티(Sum Capacity)의 하위 바운드를 기반으로 유도된다.
상기 최적화문제는 지형학적 프로그램밍의 구조를 가진다. 그리고, 컨벡스(convex) 최적화로 변환될 수 있고, 인테리어 방법(Interiror Method)과 같은 효율적인 반복 알고리즘을 이용하면 해결될 수 있다.
이제, 두 번째 알고리즘에 대해 설명하면 하기와 같다.
상기 두 번째 알고리즘은 대각선 중계(Diagonal relay) 개념의 기술로서, 중계국에서의 W는 하기 <수학식 2>과 같다.
Figure 112007040397093-PAT00002
여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 중계국에서의 전력 로딩을 결정한다. 그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 중계국과 사용자 사이의 무선 채널 및 기지국과 상기 중계국 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다. 상기 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계국에서의 전력 로딩 및 기지국에서의 전력 로딩을 함께 조절하여 최적화를 수행한다.
상기 최적화문제는 지형학적 프로그램밍의 구조를 가진다. 그리고, 컨벡스(convex) 최적화로 변환될 수 있고 인테리어 방법(Interiror Method)과 같은 효율적인 반복 알고리즘을 이용하면 해결될 수 있다.
이제, 세 번째 알고리즘에 대해 설명하면 하기와 같다.
상기 세 번째 알고리즘은 중계국에서 워터필링(waterfilling) 기법을 수행하여 동일한 전력 전송을 수행하는 것으로 하기와 같다.
기지국은 모든 전송 데이터에 대해 동일 전력으로 전송하고 중계국이 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 전력 로딩을 조절한다. 이 기법은 상기 두 번째의 구조와 유사하다. 이 기법의 이점은 최적화 문제는 컨백스 기법으로 해결될 수 있고 인테리어 방법으로 직접 해결될 수 있다.
이제, 네 번째 알고리즘에 대해 설명하면 하기와 같다.
상기 네 번째 알고리즘은 감소시킨 복잡도와 사용자 선택에 대한 것으로, 각각의 프레임에서 데이터를 전송할 다중 사용자들이 선택된다. 사용자 선택과 정 렬(ordering)은 스케줄링 기능 중의 하나이고 전체적인 시스템의 성능을 위해 중요하다.
본 발명은 사용자의 채널의 품질을 미리 정하는 기술을 제안한다. 상기 기술은 양쪽 링크의 채널 품질을 고려하고, 전체 시스템 성능의 지시자(indicator)의 역할을 담당한다. 본 발명은 현재 기술에서 방송 채널에 있는 모든 사용자 중에서 우수한 채널 상태를 가진 특정 그룹의 사용자를 정렬하고 찾기 위해 사용자 선택 알고리즘을 수정한다. 본 발명의 알고리즘은 낮은 연산 복잡도와 다중 사용자 다이버시티 이득(diversity gain)을 가진다.
본 발명의 전처리기에 대해 설명하면 하기와 같다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 톰린슨 하라시마 전처리기의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 모든 사용자 중에서 전술한 알고리즘을 이용하여 선택된 우수한 채널 상태를 가진 다중 사용자들이 선택된다. 본 발명에서, 톰린슨 하라시마 전처리기(THP:Tomlinson-Harashima precoder)가 기지국에서 구비되고, 중계국은 단순한 선형 처리만을 담당한다.
이러한 구조는 효과적으로 기지국에서 주 처리를 수행하고 중계국에서는 단순한 신호처리만을 요구한다. 더우기, 기지국의 상기 톰린슨 하라시마 전처리기는 다중 사용자 전송을 위한 기지국의 직접적인 커버리지 내에서 사용자에 의해 공유될 수 있다. 여기에서 각각의 사용자에게 타켓 심볼 에러 율(SER: symbol error rate) 제한을 맞추기 위해 순시 SINR가 요구된다.
채널들은 시간에 따라 변하기 때문에, 각각 다른 QAM 변조와 전력 할당이 다른 채널들에게 사용되기 위해 필요하다. 본 발명은 전력 할당과 QAM변조를 함께 수행하여 사용자들에 대한 타겟 심볼 에러 율 제한을 만족하는 범위 내에서 합계 주파수 효율을 최적화한다. 이러한 과정은 변조방식 및 채널 조건에 따라 변하는 데이터의 스트림의 수를 조절하는 것을 포함할 수 있다.
상기의 전처리기 및 선형처리 기법을 이용한 동작과정은 크게 2 종류로 구분될 수 있다.
첫 번째는 기지국에서 스케줄링에 대한 결정 및 F 및 W에 대한 최적화를 수행한다.
1 단계로서 기지국은 채널 정보를 획득한다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 채널 정보 획득 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 10을 참조하면, 채널 정보는 중계국(1020)과 단말기(1030)에서 측정되고 기지국(1010)으로 피드백된다. 특히, 상기 중계국(1020)과 상기 단말기(1030) 사이의 채널 정보가 측정되고 중계를 통해 상기 기지국(1010)으로 피드백된다.
2 단계로서, 상기 기지국(1010)은 F 및 W를 피드백정보에 기반하여 최적화한다.
3 단계로서, 상기 기지국(1010)은 중계국에 대해 하향링크 시그널링을 수행한다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기지국의 하향링크 시그널링을 이용 한 중계국 W 최적화 설정 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 11을 참조하면, 상기 기지국(1110)은 하향링크 시그널링 메커니즘을 이용하여 상기 중계국(1120)을 설정한다. 이는 행렬 W에 대한 갱신을 포함한다.
두 번째로 중계국이 F 및 W에 대한 최적화를 수행하고 기지국과 함께 하향링크 스케줄링을 위해 협력한다.
1 단계로서, 채널 정보를 획득과정을 수행한다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 채널 정보 획득 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 12을 참조하면, 중계국(1220)은 기지국(1210)과 상기 중계국(1220) 사이의 채널 정보를 측정할 수 있다. 상기 중계국(1220)과 상기 단말기(1230) 사이의 채널정보는 상기 단말기(1230)로부터 상기 중계국(1220)으로 피드백된다.
2 단계로서, 상기 중계국(1220)은 F 및 W를 최적화한다.
상기 최적화는 상기 기지국(1210)과 상기 중계국(1220) 사이의 채널상태정보 및 상기 단말기(1230)와 상기 중계국(1220) 사이의 채널상태정보에 기반하여 수행된다. 상기 중계국(1220)은 상기 기지국(1210)으로 사용자의 트래픽 정보를 전송할 것을 요청할 수 있다.
3 단계로서, 상기 중계국(1220)은 F 또는 W를 나타내는 정보 및 기타 파라미터를 상기 기지국(1210)으로 피드백한다. F는 각 사용자에게 도달하는 신호의 품질을 높이기 위해서 구해지고 반드시 사용자의 채널을 알아야 구할 수 있다. 이를 기지국에서 계산한다고 하면 중계기는 각 사용자의 중계기-단말 사이의 채널 정보까 지 알고 있어야 하는데 이렇게 하면 피드백 양이 너무 많고 복잡하다. 그래서 기지국-중계기 사이의 채널을 다운링크 파일럿을 통해 쉽게 추정 가능하고 사용자의 중계기-단말 사이의 채널을 피드백을 통해 쉽게 알 수 있는 중계기에서 F를 계산해서 기지국으로 수 비트로 양자화해서 피드백 해 주는 방식을 사용한다. 이렇게 하면 중계기와 기지국 각각에서 계산할 때보다 피드백 오버헤드를 줄일 수 있고 F와 W를 동시에 구할 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 피드백 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 13을 참조하면, 상기 중계국(1320)은 최적의 F를 구하고 이를 상기 기지국(1310)으로 알린다.
이제 본 발명의 피드백 방식에 대해 설명하면 하기와 같다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 및 제어 채널의 동작과정을 도시한 도면이다.
상기 도 14를 참조하여 첫 번째 방식에 대해 설명하면, 제한된 피드백 방식을 이용하는 것이다. 이것은 단말기 또는 중계국이 측정된 채널에 대한 정보를 양자화하고 이를 포함한 피드백 메시지를 생성할 것을 요구한다.
두 번째 방식은 상향링크 채널 사운딩 방식을 이용하여 하향링크 채널 계수를 상기 기지국 또는 중계국으로 상향링크 사운딩 파형과 함께 전송하는 것이다.
이를 상기 최적화에 있어서의 첫 번째 방식, 즉, 기지국이 최적화를 담당하는 방식과 같이 설명하면, 이 방식은 단말기에서 중계국의 중계를 통해 기지국으로 상기 중계국으로부터 상기 단말기까지의 채널상태정보가 전달되는 것을 요구한다.
그리고, 상기 중계국에서 상기 기지국으로 상기 기지국으로부터 상기 중계국까지의 채널상태정보가 피드백될 것을 요구한다. 상기 채널상태정보는 양자화된 채널상태정보 또는 다른 형태의 채널상태정보를 포함한다.
그리고, 이를 상기 최적화에 있어서의 두 번째 방식, 즉, 중계국이 최적화를 담당하는 방식과 같이 설명하면, 이 방식은 단말기에서 중계국으로 상기 중계국으로부터 상기 단말기까지의 채널상태정보가 전달되는 것을 요구한다.
그리고, 상기 중계국은 상기 기지국과 중계국의 채널상태정보를 기지국으로 피드백한다. 상기 채널상태정보는 양자화된 채널상태정보 또는 다른 형태의 채널상태정보를 포함한다.
또한, 이 방식은 상기 중계국에서 상기 기지국으로 최적의 F 또는 양자화된 F 또는 다른 형태의 F가 피드백될 것을 요구한다. 상기 F는 중계 방식 설계 최적화 과정에서 계산된다.
선택적으로, 이러한 피드백 정보들은 상향링크 채널 사운딩 메커니즘을 통해 수행될 수 있다.
도 15는 발명의 실시 예에 따른 상향링크 피드백 시의 프레이밍을 도시한 도면이다
상기 도 15를 참조하면, 기지국이 최적화를 수행하는 경우의 상향링크 피드백에 대한 프레이밍으로 피드백 정보를 전달하기 위한 중계국 및 단말기에 정해진 피드백 타임 슬롯이 할당된다.
이제 본 발명의 성능을 기존의 시스템이 성능과 비교하면 하기와 같다. 하기에서는 중계국의 복잡도와 본 발명 시스템의 피드백 요구사항을 도 16에 도시된 기존의 시스템과 비교할 것이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템과 비교하기 위한 기존의 시스템을 도시한 도면이다.
상기 도 16을 참조하면, 이 시스템은 MIMO 링크와 MIMO 방송링크가 연결된 구조이다. 그리고, 중계국에서는 DF(decode-and-forward) 기술을 사용한다.
여기에서, 기지국은 기지국으로부터 중계국까지에 대한 링크의 채널상태정보를 기반으로 MIMO 인코딩을 수행한다. 상기 채널상태정보는 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 피드백된 것이다.
상기 중계국은 상기 기지국으로부터의 신호를 디코딩하고 사용자의 채널상태정보에 기반하여 상기 중계국의 커버리지 이내에 위치하는 단말기에 대한 스케줄링을 수행한다.
상기 중계국은 선택된 사용자에 대한 데이터를 인코딩하고 MIMO 기술을 이용하여 전송한다. 상기 중계국에서 MMSE/Zero-forcing 와 같은 선형 수신기가 사용될 수 있다.
상기 중계국의 복잡도에 대한 비교는 하기 <표 1>에 나타나 있다.
중계국 동작 아이템 본 발명의 시스템 기존의 시스템
Matrix Multiplication 예 예
Matrix Inversion (MMSE / ZF) 아니오 예
Error decoding (e.g.,Turbo decoding) 아니오 예(높은 복잡도)
Multiuser BC encoding (e.g.,Dirty paper coding) 아니오 (BS가 수행) 예(높은 복잡도)
Scheduling (user selection and adaptive modulation) 아마도 필요할 수 있음 (기지국에서 부가적인 스케줄링이 필요할 수 있음) 예 (MAC 기능) (높은 복잡도)
상기 <표 1>에서 상기 중계국의 복잡도는 기존의 것에 비해 현저히 낮은 것을 알 수 있다.
본 발명의 시스템과 기존의 시스템의 피드백 요구사항에 대한 비교는 하기 <표 2>에 나타나 있다.
피드백 링크 본 발명의 시스템 기존의 시스템
Feedback Link 1 RS->MS 링크의 채널상태정보 RS->MS 링크의 채널상태정보
Feedback Link 2 (BS가 최적화 수행) BS->RS 링크의 채널상태정보 RS->MS 링크의 채널상태정보 BS->RS 링크의 채널상태정보
Feedback Link 2 (RS가 최적화 수행) BS->RS 링크의 채널상태정보 최적의 F 또는 F에 대한 표현 BS->RS 링크의 채널상태정보
Data/Control Link 1 (BS가 최적화 수행) 중계국을 설정하기 위한 하향링크 시그널링 기지국으로부터의 부가적인 트래픽 정보가 스케줄링을 위해 필요할 수 있음.
Data/Control Link 1 (RS가 최적화 수행) 기지국으로부터의 부가적인 트래픽 정보가 RS에 대한 스케줄링을 위해 필요할 수 있음. 기지국으로부터의 부가적인 트래픽 정보가 RS에 대한 스케줄링을 위해 필요할 수 있음.
상기 <표 2>에서 상기 중계국이 최적화를 수행할 경우 본 발명의 시스템은 기존과 유사한 정도의 피드백 요구사항을 가진다. 그리고, 상기 기지국이 최적화를 수행할 경우 본 발명의 시스템은 상기 중계국과 단말기 사이의 링크에 대한 채널상태정보의 피드백을 상기 중계국에서 상기 기지국으로 전달할 필요가 있기 때문에 기존의 시스템에 비해 더 높은 피드백 요구사항을 가진다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 기존의 시스템과 비교하여 기지국에서 전처리를 수행하고 중계국에서 단순한 선형 처리를 수행하므로 현저히 낮은 복잡도 및 낮은 처리지연 시간을 가지며 따라서 더 높은 성능을 발휘할 수 있다.

Claims (64)

  1. 다중 안테나를 구비하는 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에 있어서,
    제 1 채널상태정보 및 제 2 채널상태정보를 기반으로 소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 처리하고 상기 제 1 채널상태정보 및 상기 제 2 채널상태정보를 기반으로 상기 제 2 노드의 중계방식을 결정하여 전송하는 제 1 노드와,
    상기 제 1 노드가 전송한 데이터 및 상기 중계방식에 대한 정보를 수신하여 상기 중계방식에 의해 상기 데이터를 변환하여 전송하며, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 1 채널상태정보를 상기 제 1 노드로 전송하는 제 2 노드와,
    상기 제 2 노드가 전송한 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 2 채널상태정보를 상기 제 2 노드로 전송하는 제 3 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 상기 제 3 노드로부터 상기 제 2 채널상태정보를 수신하여 상기 제 1 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 기지국이고, 상기 제 2 노드는 중계국이며, 상기 제 3 노드는 단말기인 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단말기는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 톰린슨 하라시마 전처리기(Tomlinson-Harashima precoder)를 이용하여 제 1 채널상태정보 및 제 2 채널상태정보를 기반으로 소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 처리하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬을 하기 <수학식 3>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
    Figure 112007040397093-PAT00003
    여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬(W)를 하기 <수학식 4>와 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
    Figure 112007040397093-PAT00004
    여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 상기 제 2 노드에서의 전력로딩을 결정한다.
    그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 제 2 노드와 상기 제 3 노드 사이의 무선 채널 및 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 제 1 노드에서는 모든 데이터를 같은 전력크기로 전송하고 상기 제 2 노드로 하여금 전력을 조절하도록 중계방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 우수한 채널상태를 가진 사용자를 그룹으로 묶어 부호화된 데이터를 처리하도록 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 AF(Ampilfy and Forward)방식을 이용하여 중계하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 노드 및 상기 제 3 노드는 양자화된 채널상태정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 노드 및 상기 제 3 노드는 상향링크 사운딩 웨이브폼(Sounding Waveform)을 이용하여 채널상태정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 다중 안테나 시스템에서의 기지국에 있어서,
    전송할 데이터를 부호화하는 인코딩부와,
    단말기의 채널상태정보 및 중계국의 채널상태정보를 기반으로 상기 중계국의 중계방식 및 상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 최적화부와
    상기 부호화한 데이터를 상기 최적화부의 처리방식에 의해 처리하는 전처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전처리부는 톰린슨 하라시마 전처리기(Tomlinson-Harashima precoder)를 이용하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 최적화부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬을 하기 <수학식 5>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
    Figure 112007040397093-PAT00005
    여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 최적화부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬(W)를 하기 <수학식 6>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
    Figure 112007040397093-PAT00006
    여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 상기 중계국에서의 전력로딩을 결정한다.
    그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 중계국과 상기 단말기의 무선 채널 및 상기 기지국과 상기 중계국 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 최적화부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 기지국에서는 모든 데이터를 같은 전력크기로 전송하고 상기 중계국으로 하여금 전력을 조절하도록 중계방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 우수한 채널상태를 가진 사용자를 그룹으로 묶어 부호화된 데이터를 처리하도록 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 다중 안테나 시스템에서의 기지국의 전송방법에 있어서,
    데이터를 부호화하는 과정과,
    단말기의 채널상태정보 및 중계국의 채널상태정보를 수신하는 과정과,
    상기 단말기의 채널상태정보 및 중계국의 채널상태정보를 기반으로 상기 중계국의 중계방식 및 상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 과정과,
    상기 부호화한 데이터를 상기 처리방식에 의해 처리하여 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 과정은 톰린슨 하라시마 전처리기(Tomlinson-Harashima precoder)를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 중계방식은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬을 하기 <수학식 7>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007040397093-PAT00007
    여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 중계방식은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬(W)를 하기 <수학식 8>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007040397093-PAT00008
    여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 상기 중계국에서의 전력로딩을 결정한다.
    그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 중계국과 상기 단말기의 무선 채널 및 상기 기지국과 상기 중계국 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 과정은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 기지국에서는 모든 데이터를 같은 전력크기로 전송하는 과정을 포함하고, 상기 중계방식은 상기 중계국으로 하여금 전력을 조절하도록 중계방식을 결정하함을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 과정은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 우수한 채널상태를 가진 사용자를 그룹으로 묶어 부호화된 데이터를 처리하도록 스케줄링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 다중 안테나 시스템에서의 중계국에 있어서,
    단말기의 채널상태정보를 수신하고 기지국이 전송한 데이터에서 채널상태를 측정한 채널상태정보를 기지국으로 전송하는 피드백부와,
    상기 기지국으로부터 중계방식에 대한 정보를 제공받아 상기 기지국이 전송한 데이터를 상기 중계방식에 따라 상기 단말기로 전송하는 중계부를 포함하는 것 을 특징으로 하는 중계국
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 중계부는 AF(Ampilfy and Forward)방식을 이용하여 중계하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 피드백부는 양자화된 채널상태정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 피드백부는 상향링크 사운딩 웨이브폼(Sounding Waveform)을 이용하여 채널상태정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  29. 다중 안테나 시스템에서의 중계국의 중계방법에 있어서,
    단말기의 채널상태정보를 수신하고 기지국이 전송한 데이터에서 채널상태를 측정하여 상기 단말기의 채널상태 정보 및 상기 측정한 채널상태정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 중계방식에 대한 정보를 제공받아 상기 기지국이 전송한 데이터를 상기 중계방식에 따라 상기 단말기로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 중계방식에 따라 상기 단말기로 전송하는 과정은 AF(Ampilfy and Forward)방식을 이용하여 중계하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 29항에 있어서,
    상기 측정한 채널상태정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정은 양자화된 채널상태정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 29항에 있어서,
    상기 측정한 채널상태정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정은 상향링크 사운딩 웨이브폼(Sounding Waveform)을 이용하여 채널상태정보를 전송하는 것을 특징 으로 하는 방법.
  33. 다중 안테나를 구비하는 중계국을 사용하는 다중 안테나 시스템에 있어서,
    소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 수신하여 상기 처리방식에 따라 상기 데이터를 처리하여 전송하는 제 1 노드와,
    상기 제 1 노드가 전송한 데이터를 수신하여 제 1 채널상태정보를 측정하고, 상기 제 1 채널상태정보 및 제 2 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 제 1 노드의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 상기 제 1 노드로 전송하는 제 2 노드와,
    상기 제 2 노드가 전송한 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 수신한 채널상태를 측정한 상기 제 2 채널상태정보를 상기 제 2 노드로 전송하는 제 3 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 상기 제 3 노드로부터 상기 제 2 채널상태정보를 수신하여 상기 제 1 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 33항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 기지국이고, 상기 제 2 노드는 중계국이며, 상기 제 3 노드는 단말기인 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 단말기는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제 33항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 톰린슨 하라시마 전처리기(Tomlinson-Harashima precoder)를 이용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제 33항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬을 하기 <수학식 9>와 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
    Figure 112007040397093-PAT00009
    여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
  39. 제 33항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬(W)를 하기 <수학식 10>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
    Figure 112007040397093-PAT00010
    여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 상기 제 2 노드에서의 전력로딩을 결정한다.
    그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 제 2 노드와 상기 제 3 노드 사이의 무선 채널 및 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다.
  40. 제 33항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 제 1 노드로 하여금 모든 데이터를 같은 전력크기로 전송하게 하고 상기 제 2 노드는 전력을 조절하는 중계방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  41. 제 33항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 제 1 노드로 하여금 우수한 채널상태를 가진 사용자를 그룹으로 묶어 부호화된 데이터를 처리하도록 스케줄링하게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  42. 제 33항에 있어서,
    상기 제 2 노드는 AF(Ampilfy and Forward)방식을 이용하여 중계하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  43. 제 33항에 있어서,
    상기 제 3 노드는 양자화된 채널상태정보를 전송하고 상기 제 2 노드는 양자화된 채널상태정보 및 데이터처리방식을 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  44. 제 33항에 있어서,
    상기 제 3 노드는 상향링크 사운딩 웨이브폼(Sounding Waveform)을 이용하여 채널상태정보를 전송하고 상기 제 2 노드는 상향링크 사운딩 웨이브폼을 이용하여 채널상태정보 및 데이터처리방식을 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  45. 다중 안테나 시스템에서의 기지국에 있어서,
    전송할 데이터를 부호화하는 인코딩부와,
    소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 수신하여 상기 처리방식에 따라 상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 최적화부와
    상기 부호화한 데이터를 상기 최적화부의 처리방식에 의해 처리하는 전처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 전처리부는 톰린슨 하라시마 전처리기(Tomlinson-Harashima precoder) 를 이용하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  47. 다중 안테나 시스템에서의 기지국의 전송방법에 있어서,
    데이터를 부호화하는 과정과,
    소정의 사용자로 향하는 부호화된 데이터 처리방식을 수신하여 상기 처리방식에 따라 상기 전송할 데이터의 처리방식을 결정하는 과정과,
    상기 부호화한 데이터를 상기 처리방식에 의해 처리하여 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 47항에 있어서,
    상기 전송할 데이터를 처리하는 과정은 톰린슨 하라시마 전처리기(Tomlinson-Harashima precoder)를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 다중 안테나 시스템에서의 중계국에 있어서,
    단말기의 채널상태정보를 수신하고 기지국이 전송한 데이터에서 채널상태를 측정하고 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 제공받아 출력하는 피드백부와,
    상기 단말기의 채널상태정보 및 상기 측정한 채널상태의 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하여 출력하는 중계부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계국
  50. 제 49항에 있어서,
    상기 중계부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬을 하기 <수학식 11>과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 중계국.
    Figure 112007040397093-PAT00011
    여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
  51. 제 49항에 있어서,
    상기 중계부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬(W)를 하기 <수학식 12>와 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 중계국.
    Figure 112007040397093-PAT00012
    여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 상기 중계국에서의 전력로딩을 결정한다.
    그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 중계국과 상기 단말기 사이의 무선 채널 및 상기 기지국과 상기 중계국 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다.
  52. 제 49항에 있어서,
    상기 중계부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 기지국으로 하여금 모든 데이터를 같은 전력크기로 전송하게하고 상기 중계부는 전력을 조절하는 중계방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  53. 제 49항에 있어서,
    상기 중계부는 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 기지국으로 하여금 우수한 채널상태를 가진 사용자를 그룹으로 묶어 부호화된 데이터를 처리하도록 스케줄링하게 하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  54. 제 49항에 있어서,
    상기 중계부는 AF(Ampilfy and Forward)방식을 이용하여 중계하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  55. 제 49항에 있어서,
    상기 피드백부는 양자화된 채널상태정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  56. 제 49항에 있어서,
    상기 피드백부는 상향링크 사운딩 웨이브폼(Sounding Waveform)을 이용하여 채널상태정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  57. 다중 안테나 시스템에서의 중계국의 중계방법에 있어서,
    단말기의 채널상태정보를 수신하고 기지국이 전송한 데이터에서 채널상태를 측정하는 과정과
    상기 단말기의 채널상태정보 및 상기 측정한 채널상태의 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하는 과정과,
    상기 부호화된 데이터 처리방식 및 상기 측정한 채널상태 및 상기 단말기의 채널상태정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 57항에 있어서,
    상기 단말기의 채널상태정보 및 상기 측정한 채널상태의 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하는 과정은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬을 하기 <수학식 13>과 같이 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007040397093-PAT00013
    여기서, gw는 이득 팩터(Gain Factor)이다.
  59. 제 57항에 있어서,
    상기 단말기의 채널상태정보 및 상기 측정한 채널상태의 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하는 과정은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 중계방식에 대한 행렬(W)를 하기 <수학식 12>와 같이 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007040397093-PAT00014
    여기서, ki는 설계 파라미터(design parameter)이고, 상기 중계국에서의 전력로딩을 결정한다.
    그리고, U와 V는 유니터리 행렬(unitary matrices)이고, 상기 중계국과 상기 단말기 사이의 무선 채널 및 상기 기지국과 상기 중계국 사이의 무선 채널을 등가시키기 위해(equalize) 사용된다.
  60. 제 57항에 있어서,
    상기 단말기의 채널상태정보 및 상기 측정한 채널상태의 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하는 과정은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 기지국으로 하여금 모든 데이터를 같 은 전력크기로 전송하게 하고 상기 중계국은 전력을 조절하는 중계방식을 사용하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  61. 제 57항에 있어서,
    상기 단말기의 채널상태정보 및 상기 측정한 채널상태의 채널상태정보를 기반으로 중계방식 및 상기 기지국의 부호화된 데이터 처리방식을 결정하는 과정은 처리량(throughput)을 최대화하기 위해 상기 기지국으로 하여금 우수한 채널상태를 가진 사용자를 그룹으로 묶어 부호화된 데이터를 처리하도록 스케줄링하게 하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  62. 제 57항에 있어서,
    상기 중계방식은 AF(Ampilfy and Forward)방식을 이용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제 57항에 있어서,
    상기 부호화된 데이터 처리방식 및 상기 측정한 채널상태 및 상기 단말기의 채널상태정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정은 양자화된 채널상태정보를 전송하 는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제 57항에 있어서,
    상기 부호화된 데이터 처리방식 및 상기 측정한 채널상태 및 상기 단말기의 채널상태정보를상기 기지국으로 전송하는 과정은 상향링크 사운딩 웨이브폼(Sounding Waveform)을 이용하여 전송하는 과정을 포함하는 \것을 특징으로 하는 방법.
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