KR20090017973A - 다중입력 다중출력 시스템에서 코드워드를 전송하는 방법 - Google Patents

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Abstract

다중입력 다중출력(multiple input multiple output) 시스템에서 코드워드를 효율적으로 송수신하는 방법이 공개된다. 복수개의 미리 결정된 랭크 구성을 갖는 시스템에서, 수신단은 송신단에게 랭크정보(RI), 프리코딩 행렬 인덱스(PMI), 및 각 코드워드의 채널 품질 정보(CQI)를 전송한다. 송신단은 수신단으로부터 받은 정보를 기초로 하나의 랭크 구성을 선택한다. 선택된 랭크 구성에서 사용 가능한 여러 개의 코드워드 블록 중 일부의 코드워드 블록만을 선택하여 신호를 전송하고, 선택되지 않은 코드워드 블록에 대해서는 널(null) 신호를 전송한다.
Figure P1020080069668
코드워드, 레이어, 널(null) 신호 전송, 랭크

Description

다중입력 다중출력 시스템에서 코드워드를 전송하는 방법{METHODS FOR TRANSMITTING CODEWORDS IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 이동 통신 시스템에서 사용되는 다중입력 다중출력 시스템에서의 신호 송수신 방법에 관한 것이다.
종래에는 이동 통신 분야에서 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나가 사용되었다. 이와는 달리, 다중송신안테나와 다중수신안테나를 사용하여 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법으로서 MIMO(Multi-Input Multi-Output)가 사용된다. MIMO에서는 무선통신시스템의 송신단 혹은 수신단에서 다중안테나를 사용한다. 이로 인해 용량증대 혹은 성능개선을 달성할 수 있다. MIMO는 다중안테나로 지칭될 수도 있다.
송/수신단 모두에 다수의 안테나를 사용하는 다중안테나 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전송효율 향상 방법이다.
다중안테나의 기술에는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식이 있다. 공간 다이버시티 방식을 사용하면 다양한 채널 경로를 통과한 심볼들을 이용함으로써 전송 신뢰도를 높일 수 있다. 공간 멀티플렉싱 방식을 사용하면 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식의 장점을 얻기 위해 이 두 가지 방식을 결합할 수도 있다.
페이딩(fading) 채널은 무선통신시스템의 성능저하를 가져오는 주요원인이다. 시간, 주파수, 공간에 따라 채널이득값이 변하며, 그리고 채널이득값이 낮을수록 성능저하가 심각해진다. 다이버시티 기법은 페이딩을 극복할 수 있는 방법 중 하나인데, 여러 개의 독립적인 채널들이 모두 다 낮은 이득값을 가질 확률이 매우 낮다는 점을 이용한다.
일반적인 통신 시스템에서는, 채널에서 발생되는 오류를 수신단에서 정정(correct)해주기 위해, 송신단에서 보내는 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용하여 부호화(coding)를 한 후 전송하게 된다. 수신단에서는 수신신호를 복조(demodulation)한 후 오류정정부호의 복호(decoding)화 과정을 거친 후 전송 정보를 복원하게 된다. 이러한 복호화 과정에서, 채널에 의해서 생긴 수신신호상의 오류를 정정하게 된다.
CRC(cyclic redundancy checking; 순환중복검사)는 오류정정이 아니라 오류검출을 위해 사용하는 부호화(coding) 방법의 하나이다. 일반적으로는 전송 정보를 CRC를 사용하여 부호화한 후, CRC 부호화된 정보에 오류정정부호(forward error correction code)를 사용한다.
MIMO 시스템을 효율적으로 운영하기 위해서는 채널의 품질에 대한 정 보(CQI), 현재 전송 순간에 몇 개의 독립적인 데이터 스트림을 전송할 수 있는지에 대한 정보(rank), 그리고 프리코딩을 사용하는 MIMO시스템의 경우 현재 채널 상태에 가장 적합한 프리코딩 벡터 또는 프리코딩 행렬에 대한 정보가 필요하다.
도 2에 도시한 바와 같이 CQI(Channel Quality Information)를 보고(reporting)할 수 있다. 이 때, 상향링크의 피드백 부담을 줄이기 위해서 RI(rank information), PMI(precoding matrix index)등의 정보를 시간주기 및 측정 주파수 대역을 변경하여 보낼 수 있다.
도 3은 4x4 안테나 구성을 갖는 MIMO 시스템의 예시적인 전송구조이다. 도 3을 참조하면, 랭크 넘버(rank number)에 따라서 전송가능한 스트림 수가 정해진다. 랭크 1의 경우, 레이어(Layer) 1, 2, 3, 4 의 4개의 레이어 중 하나를 통하여 CW1(코드워드 블록 1)의 코드워드가 전송될 수 있다. 단말이 레이어 별로 채널을 측정한 후 가장 채널 상태가 좋은 레이어를 선택하여 전송할 수 있다. 하지만 이러한 선택과정 및 모든 가능한 조합을 허용할 경우에는, 단말의 연산량이 증가되며, 기지국으로 알려주는 시그널링 양이 증가하게 된다. 따라서 성능향상과 오버헤드(overhead) 사이에서 타협(trade-off)이 필요하다. 따라서, 도 3과 같이 각 랭크별로 하나의 조합을 허용할 수 있다.
도 4는 도 3과 같은 조합만을 허용한 상태에서, 특정 코드워드의 전송이 실패한 후 데이터 버퍼가 비었을 때 재전송하는 상황을 예시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 랭크 3에서 CW1의 코드워드 및 CW2(코드워드 블록 2)의 코드워드가 전송되며, 3개의 레이어에서의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)이 모두 동일하다고 하면, CW2의 코드워드는 두 개의 레이어를 통해 전송되므로, CW2는 1개의 레이어를 통해 전송하는 CW1에 비해 2배의 데이터를 전송할 수 있다. 이후 CW1의 코드워드의 수신은 성공하였으나, CW2의 코드워드는 수신에 실패했을 때에는 CW2의 코드워드만을 재전송할 수 있다. CW2의 코드워드를 재전송할 때에, 송신단의 데이터 버퍼가 비었다면 새롭게 전송할 데이터가 없기 때문에 재전송만이 필요하게 된다. 즉 하나의 코드워드만의 전송이 필요하다. 그러나, 도 3과 같이 각 랭크 별로 조합이 제약되기 때문에, 하나의 코드워드를 전송할 때에는 랭크1로 1개의 레이어를 통해 전송해야만 한다. 즉, 이전에 랭크3의 CW2를 통해 전송되던 코드워드를 랭크1의 CW1을 통해 전송하게 된다. 이 때, 채널이 변하지 않았다고 가정하면, 이전 전송에서는 랭크3의 CW2의 코드워드를 2개의 레이어를 통해 전송하였지만, 재전송할 때에는 랭크 1의 CW1에 매핑되는 1개의 레이어를 통해 전송하므로 전송할 수 있는 데이터 양에서의 손실이 발생한다. 즉 채널상태가 양호함에도 불구하고, 사용가능한 코드워드와 레이어간의 조합이 제약되기 때문에, 좋은 채널을 사용할 수 없는 상황이 생기는 것이다. 따라서 주어진 조합 하에서 위와 같은 손실을 줄이고 보다 효율적인 전송을 할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명에서는 다중 안테나를 사용하는 광대역 무선 이동 통신 시스템에 있어서 사용가능한 코드워드와 레이어간의 조합이 제약되어 있는 경우에 좋은 채널을 선택할 수 없었던 문제점을 해결하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 일 양상에 의하면, 다중입력 다중출력 시스템(MIMO system)의 전송측에서 신호를 전송하는 방법은, 복수개의 미리 결정된 랭크 구성으로부터 n개의 코드워드 블록을 사용하도록 구성되어 있는 하나의 랭크 구성을 선택하는 단계, 상기 선택된 랭크 구성의 n개의 코드워드 블록 중 m개의 코드워드 블록을 선택하는 단계(1≤m<n; m,n은 자연수), 및 상기 m개의 코드워드 블록에 매핑되는 하나 이상의 레이어에서는 각 레이어에 매핑되는 각 코드워드에 따라 신호를 전송하고, 상기 m개의 코드워드 블록에 매핑되지 않는 하나 이상의 다른 레이어에서는 널 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
여기서 '널 신호'는 실제로는 신호를 전송하지 않는 것을 의미한다.
위의 방법 중 상기 랭크 구성을 선택하는 단계에서 상기 하나의 랭크 구성은 수신측으로부터 보고되는 RI(Rank Information)에 의해 선택될 수 있다. 또한, 상기 코드워드 블록을 선택하는 단계에서, 상기 코드워드 블록의 선택은 상기 n개의 코드워드 블록 중에서, 수신측으로부터 보고되는 하나 이상의 코드워드에 대한 CQI(Channel Quality Indicator)가 가장 양호한 상위 m개의 코드워드 블록을 선택하는 것일 수 있다.
또한, 위의 방법은 전송블록 크기(transport block size; TB size) 또는 MCS(modulation coding scheme)에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 상기 전송측으로부터 수신측으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 n개의 코드워드 블록 중 선택되지 않은 (n-m)개의 코드워드 블록에 대응하는 제어 정보의 전송블록 크기가 가장 작은 값을 갖도록 상기 제어 정보를 구성할 수 있다. 또한, 상기 전송측이 수신측으로부터 보고되는 최근(latest) 랭크를 항상 사용하는 경우에는, 상기 전송측에서 사용하는 랭크에 관한 정보를 상기 제어 정보에 포함시키지 않을 수 있다. 또한, 상기 전송측이 수신측으로부터 보고되는 랭크에 따른 PMI를 항상 사용하는 경우에는, 상기 전송측에서 사용하는 PMI에 관한 정보를 상기 제어 정보에 포함시키지 않을 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 일 양상에 의한 방법은, 상기 널 신호가 전송된다는 것을 알리는 시그널링을 수신측에 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 시그널링을 송신하는 단계는, 특정 MCS(modulation coding scheme) 인덱스 또는 특정 HARQ 처리 인식자(HARQ Process ID) 중 하나 이상을 상기 널 신호가 전송되는 레이어에서 송신함으로써 수행되며, 상기 특정 MCS 인덱스 및 상기 특정 HARQ 처리 인식자는 널 신호가 전송된다는 것을 나타내도록 미리 결정된 것일 수 있다. 또한, 전송블록 크기(transport block size)가 코드워드 별로 독립적으로 구성되는 경우에, 상기 시그널링을 송신하는 단계는, 특정 전송블록 크기(transport block size)를 상기 널 신호가 전송되는 레이어에서 송신함으로써 수행되며, 상기 특정 전송블록 크기는 널 신호가 전송된다는 것을 나타내도록 미리 결정된 것일 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 일 양상에 의한 방법에 있어서, 상기 하나 이상의 다른 레이어에서 사용되지 않는 전력은 상기 하나 이상의 레이어에 배분될 수 있다. 이 때, 상기 배분되는 전력에 의해 상기 하나 이상의 레이어에서 증가되는 전력에 따라 MCS를 증가시킬 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 일 양상에 의한 방법에 있어서, 상기 m개의 코드워드 블록에는 재전송되는 코드워드가 입력되고, 상기 n개의 코드워드 블록 중 상기 선택된 m개의 코드워드 블록을 제외한 (n-m)개의 코드워드 블록에는 코드워드가 입력되지 않을 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 일 양상에 의한 방법에 있어서, m=2이고, n=1일 수 있다.
본 발명에 의한 다른 양상에 의하면, 다중입력 다중출력 시스템(MIMO system)의 수신측에서 신호를 수신하는 방법은, 복수개의 미리 결정된 랭크 구성 중 하나의 랭크 구성을 선택하는 단계, 상기 선택된 랭크 구성에서 사용되는 복수의 코드워드 블록 중 일부의 코드워드 블록에 대하여 널 신호가 전송된다는 것을 알리는 시그널링을 수신하는 단계, 및 상기 복수의 코드워드 블록 중 상기 선택된 일부의 코드워드 블록을 제외한 나머지 코드워드 블록에 대하여만 디코딩을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 각 랭크 별로 미리 결정된 코드워드-레이어 매핑 관계가 주어지는 경우에 있어서, 효율적인 채널을 선택하여 전송할 수 있는 장점이 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시 적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
다중안테나 기술은, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고, 여러 개의 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각(fractional data segment)을 한데 모아 하나의 전체 메시지를 복원하는 기술을 응용한 것이다. 이 방법을 사용하면 특정 영역에 대하여(for a specific coverage) 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다. 또는, 특정 데이터 전송 속도에 대하여 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 다중안테나 기술은, 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용될 수 있으며, 데이터 통신이 확대됨으로 인하여 한계 상황에 다다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술이다. 차세대 이동통신은 기존 이동통신에 비해 훨씬 높은 데이터 전송률을 요구하므로 효율적인 다중안테나 기술이 요구된다.
도 1과 같이 송/수신 단에서 모두 복수의 안테나를 사용하면, 송신기 또는 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리, 안테나 수에 비례하여 채널 전송 용량이 이론적으로 증가한다. 따라서, 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
다중안테나의 기술에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째로, 공간 다이버시티 방식에는 시공간 블록 부호(space-time block code) 방식과 다이버시티 이득과 부호화 이득을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스 부호(space-time trellis code) 계열 방식이 있다. 일반적으로 비트 오류율 개선 성능(bit error rate improving performance) 및 부호 생성의 자유도(degree of freedom)에 있어서는 트렐리스 부호 방식이 우수하다. 그러나 연산 복잡도(calculation complexity)에 있어서는 시공간 블록 부호 방식이 간단하다. 공간 다이버시티 이득은 송신 안테나 수와 수신 안테나 수의 곱에 해당되는 양을 얻을 수 있다.
둘째로, 공간 멀티플렉싱 기법은 각 송신 안테나에서 서로 다른 데이터 스트림을 송신하는 방법이다. 이때, 수신기에서는 송신기로부터 동시에 전송된 복수의 데이터 사이에 상호 간섭이 발생하게 된다. 수신기에서는 이 간섭을 신호처리 기법을 이용하여 제거하여 수신한다. 여기에 사용되는 잡음 제거 방식(noise removing scheme)은 최대 우도(maximum likelihood) 수신기, ZF 수신기, MMSE 수신기, D-BLAST, V-BLAST 등이 있으며, 특히 송신단에서 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 SVD(singular value decomposition) 방식 등을 사용할 수 있다.
셋째로, 공간 다이버시티 기법(spacial diversity scheme)과 공간 멀티플렉싱 기법(spacial multiplexing scheme)이 결합된 방식이 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻는 방식에서는, 다이버시티의 차수(dimension of diversity)가 증가함에 따라 성능개선 이득이 점차 포화된다. 그리고, 공간 멀티플렉싱 이득만을 얻는 방식에서는, 무선 채널에서의 전송 신뢰도가 떨어진다. 이러한 문제점을 해결하면서 두 가지 이득을 모두 얻는 방식으로서 시공간 블록 부호 (Double-STTD), 시공간 BICM(STBICM) 등의 방식이 있다.
다중사용자 다이버시티(multiuser diversity)는 여러 가지 다이버시티 방식 중 하나이다. 셀 내에 여러 명의 사용자가 있을 때에, 각 사용자에 대한 채널 이득 값들은 서로 확률적으로 독립(stochastically independent)이다. 따라서 모든 사용자들이 모두 낮은 이득값을 가질 확률은 매우 작다. 정보이론에 따르면, 기지국의 송신 파워가 충분하며 셀 내에 여러 명의 사용자가 있는 경우에는, 가장 높은 채널 이득값을 가지는 사용자에게 채널을 모두 할당함으로써 채널의 총용량(total capacity)을 최대화할 수 있다. 이러한 다중사용자 다이버시티는 다시 3가지로 구분할 수 있다.
시간적 다중사용자 다이버시티(time multiuser diversity)는, 시간에 따라 채널이 변하는 경우에 매순간마다 가장 높은 이득값을 가지는 사용자에게 채널을 할당하는 방식이다.
주파수적 다중사용자 다이버시티(frequency multiuser diversity)는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 같은 주파수 다중반송파시스템(multi-carrier system)에 있어서 각 주파수 대역에서 최대의 이득값을 가지는 사용자에게 부반송파(sub-carrier)를 할당하는 방식이다. 만약 다중반송파를 사용 하지 않는 시스템에서 채널이 매우 천천히 변한다면, 가장 높은 채널이득값을 가지는 사용자가 채널을 오랜 시간동안 독점하게 될 것이므로 다른 사용자들은 통신을 할 수 없게 된다. 이런 경우 멀티유저 다이버시티를 이용하기 위해서는 채널의 변화를 유도할 필요가 있다.
공간적 다중사용자 다이버시티는, 공간에 따라 사용자들의 다른 채널 이득값을 이용하는 방법이다. 이의 구현 예로는 RBF(Random Beamforming)등을 들 수 있다. RBF는 "기회적 빔포밍(opportunistic beamforming)"이라고도 하며, 송신단에서 다중안테나를 사용하여 임의의 가중치(weighting factor)를 적용하여 빔포밍을 해줌으로써 채널의 변화를 유도하는 기술로서, 공간적 멀티유저 다이버시티를 이용한다.
모든 오류정정부호 방식(error correction scheme)은 채널 오류 정정시에 최대로 정정한 수 있는 한계를 갖는다. 즉, 수신된 신호가 갖는 오류가 해당 오류정정부호에 의해 정정할 수 있는 한계를 넘는 경우에는, 수신단에서는 복호화하여 오류가 없는 정보를 만들어 낼 수 없게 된다. 따라서, 수신단에서는 복호된 정보에 오류가 있는지 없는지 판단할 방법이 필요하게 된다. 이와 같이, 오류정정부호화 과정과는 별도로 오류검출(error detection)을 위한 부호화 과정이 더 필요하다. 이런 오류검출부호로는 일반적으로 CRC(Cyclic Redundancy Check code)가 널리 쓰인다.
CRC와 오류정정부호가 적용되어 부호화된 한 개의 단위를 코드워드(codeword)라고 지칭한다. 여러 개의 전송정보가 중첩되어 수신되는 경우에는 간섭제거(interference cancellation) 방식의 수신기를 사용하여 성능을 향상시킬 수 있다. 여러 개의 전송정보가 중첩되어 수신되는 경우에는, 예를 들면, 다중안테나(MIMO) 기술, 다중사용자 수신(Multiuser Detection) 기술, 또는 다중코드(Multicode) 기술이 사용될 수 있다. 간섭제거 구조를 간단히 설명하면 다음과 같다. 일단 여러 개의 정보가 중첩된 전체 수신 신호로부터 첫번째 정보를 복조/복호(demodulation/decoding) 한다. 그 다음, 전체 수신신호로부터 첫번째 정보와 관련된 정보를 제거한다. 이렇게 전체 수신 신호로부터 첫번째 정보가 제거된 신호를 사용하여 두번째 신호를 복조/복호하게 된다. 처음 수신한 전체 수신 신호로부터 첫번째 정보와 두번째 정보가 제거된 신호를 가지고 세번째 신호를 복조/복호한다. 네 번째 이후의 신호들은 위의 과정을 반복해서 수행하며 복조/복호 된다. 이러한 간섭제거 방식을 사용하기 위해서는 수신 신호로부터 빼주는 복조/복호된 신호에 오류가 없어야 한다. 만일 일부 단계에서 오류가 발생한다면, 그 이후의 단계에서 신호를 복조/복호할 때에는 계속적으로 오류가 발생하는 오류 전파(error propagation)현상이 일어나게 된다.
다중안테나 기술에서도 간섭제거 기술을 사용 가능하다. 이러한 간섭제거 기술이 사용되기 위해서는 우선 여러 개의 전송정보가 다중안테나에 걸쳐서 중첩되어 전송되어야 한다. 즉, 공간 멀티플렉싱 기술(spacial multiplexing scheme)이 사용된 경우에 각 전송정보를 검출하면서 간섭제거 기술을 사용할 수 있다.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 간섭제거시에 생기는 오류 전파 현상을 최소화하기 위해서는, 빼주어야 할 복조/복호된 신호에 오류가 발생하였는지 여부를 판별한 후에 선택적으로 간섭을 제거하는 것이 바람직하다. 이렇게 각각의 수신된 정보에 오류가 발생하였는지를 판단하기 위하여 앞서 언급한 CRC를 사용할 수 있다. 보통 CRC 부호화 과정을 통과한 서로 구분되는 정보의 단위를 코드워드라고 할 수 있다. 따라서, 간섭제거 기술을 사용하기 위해서는, 전송 정보가 여러 개가 있어야 하며, 또한 코드워드도 여러 개가 있어야 한다.
MIMO 시스템을 효율적으로 운영하기 위해 몇 가지 제어 정보가 요구된다.
첫번째로, 채널의 품질에 대한 정보를 알려주어야 한다. 이동통신시스템에서 채널의 용량(capacity)을 최대한 사용하기 위해, 그리고 사용자들에게 효율적으로 데이터를 전송하기 위하여 링크 적응법(link adaptation)을 사용한다. 기지국이 이러한 링크 적응법을 수행하려면 사용자가 채널품질정보를 기지국으로 피드백하여야 한다. 다중반송파 시스템에서는 데이터가 전송되는 주파수 대역마다 채널품질이 서로 다르며, 사용자는 효율적인 자원할당을 위하여 모든 주파수 대역에 대한 채널품질 정보를 전송하게 된다. 그러므로 전체 주파수 대역을 여러 개의 단위 주파수 대역으로 나누고, 이렇게 나뉜 단위 주파수 대역마다 채널품질 정보를 보낸다. 이러한 채널정보를 가리켜, 채널정보지시자 즉, CQI(Channel Quality Indicator)라 한다. 이러한 CQI는 여러 가지 방법으로 생성할 수 있다. 예를 들면, 채널상태를 그대로 양자화하여서 알려주는 방법, SINR을 계산하여 알려주는 방법, 그리고 MCS(Modulation Coding Scheme)와 같이 채널이 실제 적용되는 상태를 알려주는 방법 등이 있다.
CQI는 MCS를 기반으로 하여 생성될 수 있다. 이러한 예로서, 3GPP에서는 HSDPA(high speed downlink packet access)등의 전송 방식을 위해 CQI를 생성한다. 이와 같이 만일 CQI가 MCS를 기반으로 하여 생성되는 경우에는, 구체적으로 MCS는 변조방식과 코딩방식 및 이에 따른 부호화율(code rate) 등을 포함하게 된다. 따라서, CQI는 변조방식 및 코딩이 변하게 되면 이에 따라 변해야 하므로, CQI는 코드워드 단위당 한 개 이상이 필요하게 된다.
기지국과 단말간의 통신을 위한 채널로서 데이터 트래픽 채널 및 이를 제어하기 위한 제어채널이 존재한다. 이러한 두 채널이 각각 전송되는 주파수 대역과 공간대역이 서로 다를 수 있으므로, 이 두 채널의 CQI는 서로 다를 수 있다. 일반적으로 다중반송파 시스템에서, 제어채널에 대하여는 보통 전대역에 걸쳐서 주파수 다이버시티 및 공간 다이버시티를 사용한다. 따라서, 제어채널을 위한 CQI는 전체대역에 대해서 측정하여 피드백을 한다. 이에 비하여, 데이터 트래픽 채널에 대하여는 주파수 대역별 스케줄링과 공간 멀티플렉싱이 사용된다. 따라서, 데이터 트래픽 채널을 위한 CQI는 주파수 대역을 나누고 공간적으로 구분하여 측정한 후 피드백을 한다.
두번째로, MIMO 시스템에서는 여러 개의 독립적인 데이터 스트림을 전송할 수 있기 때문에, 현재 전송 순간에 몇 개의 독립적인 데이터 스트림을 전송할 수 있는 지에 대한 제어 정보를 전송해야 한다. 이와 같은 제어 정보를 랭크(rank)라 한다. 따라서, 랭크는 전송 순간에 최대로 전송할 수 있는 데이터 스트림의 수이다. CQI는 코드 워드당 최소 1개 이상 전송해야 하지만, 랭크 정보는 송수신기의 안테나 조합에 따라 결정된다. 즉, 송신 안테나 수 M, 수신 안테나 수 N인 시스템 에서 최대 랭크는 min(M,N)이 된다.
세번째로, 프리코딩(precoding)을 사용하는 MIMO 시스템의 경우, 현재 채널 상태에 가장 적합한 프리코딩 벡터(precoding vector) 또는 프리코딩 행렬(precoding matrix)에 관한 제어 정보를 전송해야 한다. 프리코딩 벡터 또는 프리코딩 행렬은 랭크별로 송수신단에서 미리 정해놓을 수 있다. 이 경우, 송수신단에 미리 정해진 프리코딩 벡터 또는 프리코딩 행렬의 인덱스 정보만을 전송함으로써 제어 정보 전송 부담을 줄일 수 있는 방법이 있다.
이러한 채널 품질 정보는 상위계층신호(upper layer signal) 또는 물리계층제어신호(physical layer control signal)를 이용하여 전송할 수 있다. 물리계층제어신호로의 전송은, 상위로 전송하기 위해 해당 단말에 할당된 공유데이터채널(DL-SCH: downlink shared channel)이 존재하는지 여부에 따라 공유데이터채널의 데이터 심볼 또는 비트(bit)를 펑처링(puncturing) 해서 전송되거나, PUCCH(physical uplink control channel)과 같은 예약된 제어채널로 전송이 될 수 있다.
도 5는, 본 발명에 따른 일실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 랭크에 따른 코드워드의 레이어에 대한 매핑 및 널 신호 전송(null signal transmission)을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5a의 랭크1에 의한 구성은 프리코딩 블록과 1개의 코드워드 블록으로 구성되어 있다. 도 5a 및 도 5b의 랭크 2 내지 랭크 4에 의한 구성은 프리코딩 블록과 2개의 코드워드 블록으로 구성되어 있다.
4개의 랭크 각각에 대해, 코드워드의 레이어에 대한 매핑관계를 도 5a와 같이 제한될 수 있다. 이하, 도 5a의 구성을 기초로 설명한다. 다양한 매핑 관계를 허용하지 않고 이와 같이 매핑 관계에 제한을 둠으로써 기지국에서 단말에 알려주기 위한 시그널링 정보를 감소시킬 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각 랭크(랭크 1 내지 랭크 4) 별로 1가지의 코드워드와 레이어의 매핑관계가 허용된다. 따라서 4개의 랭크에 대하여 4가지 매핑조합이 가능하므로, 4가지의 매핑조합에 관한 정보를 2비트(bit)를 사용하여 알려줄 수 있다.
도 5a와 같은 구성에 대하여, 다음과 같은 상황을 가정할 수 있다. 즉, 시점 t1에서 랭크2를 사용하여 CW1의 코드워드와 CW2의 코드워드가 동시에 전송되고, 그 후 CW1의 코드워드는 전송에 성공하였지만 CW2의 코드워드는 전송에 실패한 경우를 가정할 수 있다. 그리고, 전송에 실패한 코드워드를 재전송해야 하는 시점인 t2에서는 기지국에서 전송할 데이터 버퍼가 비어 있을 수 있다. 또한, t1 및 t2에서 CW2가 매핑되던 채널의 CQI가 CW1이 전송되던 채널의 CQI보다 양호한 경우를 가정할 수 있다. 위와 같은 조건에서 전송에 실패한 코드워드를 t2에서 재전송할 때에는, 채널의 CQI가 더 좋은 레이어2를 통해 재전송하는 것이 유리하다. 그러나, 레이어의 채널 특성을 좌우하는 주어진 프리코딩 행렬(Precoding Matrix) 내의 벡터(vector)의 퍼뮤테이션이(permutation) 또는 안테나 구성을 재구성할 수 없기 때문에, 레이어에 대한 코드워드의 매핑이 재구성되는 것이 허용되지 않는다. 따라서, 위의 조건에서, 재전송되어야 하는 코드워드는 랭크1의 CW1을 통해 레이어1으 로 재전송되는 것으로 구성되므로, 레이어2를 통하여 재전송할 수 없게 된다. 즉, 하나의 코드워드만을 전송할 때에는 각 채널의 상태를 고려할 여지 없이, 위의 주어진 구성 중에서 랭크1의 구성만을 사용하여야 하며, 따라서 레이어1 만을 통하여 코드워드를 전송할 수 있다.
그러나, 도 5b의 구성(C1)을 참조하여, 다음과 같은 방식으로 전송할 수 있다. 즉, 비록 하나의 코드워드만을 재전송하는 경우에도, 랭크2를 이용하여 마치 CW1의 코드워드와 CW2의 코드워드가 전송되는 것처럼 제어 정보를 구성한 뒤, CW1의 전송블록 크기 (Transport Block size) 정보에 전송블록 크기가 0임을 알려주고, 레이어1에서는 데이터를 전송하지 않을 수 있다(Null Transmission or Tx off or Blanking). 그리고, 재전송될 코드워드는 랭크2의 CW2를 통하여 전송할 수 있다. 결국, 랭크2를 사용하면서 재전송될 코드워드만을 전송할 수 있게 되므로, 기본적으로 도 5a와 같이 제약된 구성을 사용하는 경우에도, 더 양호한 채널을 통하여 전송할 수 있다.
이때, 단말이 기지국에게 전송한 랭크를 기지국이 항상 그대로 사용할 경우에는, 기지국과 단말의 사전 약속에 의해 기지국에서의 단말로 전송하는 랭크 정보 없이 다운링크 제어 정보를 구성할 수도 있다.
또, 이때 단말이 기지국에 보고한 랭크에 대응하는 CQI를 구할 때 사용한 PMI를 그대로 사용할 수 있다. 또한, CW1을 통하여는 실제로 코드워드가 전송되지 않기 때문에, CW2을 통해 전송되는 코드워드는 CW1에 의한 간섭이 없다. 따라서, 기지국에서 전송하는 CW2의 코드워드가 전송되는 채널의 CQI는, 단말이 계산한 랭 크2의 CW2에 매핑되는 채널의 CQI (단말은 CW1이 전송되는 것을 가정하고 CQI를 구했기 때문에 간섭이 포함됨) 보다 좋거나 같다. 즉, 단말로부터 보고된 CQI와 같거나 더 양호한 CQI가 보장된다.
이때, 단말이 기지국에 보내온 PMI를 기지국이 항상 그대로 사용할 경우에는 기지국과 단말의 사전 약속에 의해 기지국에서 단말로의 PMI 정보 없이 다운링크 제어 정보를 구성할 수도 있다.
또, 널 신호를 전송하지 않고 CW1의 코드워드와 CW2의 코드워드를 전송할 때 기지국에서 사용하는 전력을 두 개의 코드워드에 대하여 분배하게 된다. 그러나, CW1의 전송블록 크기 (Transport Block size) 정보에 전송블록 크기가 0임을 알려주고 데이터를 전송하지 않는 경우에는, CW1의 코드워드는 전송을 하지 않고 CW2의 코드워드만 전송하므로 CW1에 할당될 수 있는 파워를 CW2에 추가로 할당해서 전송할 수 있다. 따라서, 최소한 CW2에 매핑되는 채널에 대하여 이미 보고되었던 CQI가 보장되므로, CW2의 코드워드에 대한 파워의 증분에 대응하여 CW2의 MCS를 증가하거나 리던던시(redundancy)를 증가시켜서 전송할 수 있다.
일반적으로 전송블록 크기는 데이터가 전송되는 자원의 양, 및 변조 방식의 조합과 코드 레이트(code rate)를 조절하기 위한 전송블록 크기에 대한 정보 비트)들로 구성된다. 하지만 데이터가 전송되는 자원의 양을 CW1의 코드워드와 CW2의 코드워드가 공유하는 경우에는, 널 신호가 전송된다는 것을 알리는 시그널링을 위하여 전송블록 크기 필드를 사용하기 어렵다. 따라서, 널 신호 전송임을 알려주는 상태(state)로서, 변조 방식과 전송블록 크기에 대한 정보 비트들로 구성되는 정 보(예를 들어 MCS(Modulation coding set)정보)의 한 상태를 이용할 수 있다. 이 조합은 랭크를 알려주는 정보보다 상태(state)의 가짓수가 많으므로, 추가로 비트 수를 늘이지 않고 널 신호 전송임을 알려 줄 수 있는 널 상태(MCS=Null 또는 0)의 정보를 전송할 수 있다. 즉, 널 신호 전송임을 알려주기 위하여 앞서 나열한 정보들의 특정한 조합을 이용하더라도 시스템 동작에 큰 영향을 미치지 않게 된다. 일 예로 앞서 나열한 MCS를 구성하는 정보들이 총 6 비트로 구성되는 경우를 가정할 경우, 중복되는 경우를 고려하지 않으면 26=64개의 MCS의 상태가 존재 가능하므로, 이 64개의 상태 중 하나가 MCS=0을 나타내는 것으로 정할 경우, 전체 상태의 1/64에 불과하므로 시스템에 미치는 영향이 크지 않다. 앞서 설명한 랭크2를 사용하는 예시에서, 단말은 랭크2의 정보를 수신하며 또한 MCS를 체크하기 때문에, 이 단말은 CW1의 코드워드는 실제로 전송되지 않으며 CW2의 코드만 전송된다는 사실을 확인할 수 있다.
만일, 최종 전송블록 크기를 구성하는 모든 정보가 코드워드 별로 독립적으로 구성된다면, 데이터가 전송되는 자원의 양, 및 변조 방식의 조합과 코드 레이트(code rate)를 조절하기 위한 전송블록 크기에 대한 정보 비트들의 조합에 의해 결정되는 모든 상태 중의 어느 하나의 상태를 널 신호 전송을 위해(예를 들어 전송블록 크기 = Null 혹은 전송블록 크기 = 0과 같이 정의하여) 할당할 수 있다.
상술한 설명에서, 예컨데, 데이터가 전송되는 자원의 양은 NPRB, 변조 방식은 Qm,코드 레이트(code rate)를 조절하기 위한 전송블록 크기에 대한 정보 비트는 ITBS 로 표기할 수도 있다. 또한, MCS(Modulation coding set)정보는 IMCS로 표기될 수 있다. 이때, NPRB는 할당된 물리적 자원 블록(physical resource block)의 총 개수를 나타낼 수 있다. Qm은 예컨대 2, 4, 6 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다.
표 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 PDSCH(physical downlink shared channel)에 대한 변조 및 TBS 인덱스 테이블의 한 예이다. UE(사용자 단말)은 표 1과 IMCS를 사용하여 변조 상태(modulation order; Qm)를 결정할 수 있다. 또한, UE는 IMCS를 사용하여 TBS 인덱스(ITBS)를 결정할 수 있다. 표 1에서는 IMCS가 0~31의 값을 갖지만, 상술한 바와 같이 MCS를 구성하는 정보들이 총 6 비트로 구성되는 경우를 가정하면, 총 26=64개의 MCS의 상태가 존재 가능하므로, 이 64개의 상태 중 하나가 MCS=0을 나타내는 것으로 정할 수 있다.
Figure 112008051526078-PAT00001
표 2는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 TBS 인덱스(ITBS) 및 NPRB에 의해 결정되는 전송블록 크기를 나타낸 예시적인 테이블이다. 상술한 바와 같이, 만일 최종 전송블록 크기를 구성하는 모든 정보가 코드워드 별로 독립적으로 구성된다면, NPRB, Qm, ITBS의 조합에 의해 결정되는 모든 상태 중의 어느 하나의 상태를 널 신호 전송을 위해 할당할 수 있다. 즉, 표 2에 의하면 총 27 x 110 개의 조합이 가능한데 이 중 하나에 대하여 0을 할당하여 널 신호를 전송한다는 것을 나타낼 수 있다. 표 2에서 예컨대 ITBS=0 이며 NPRB=1일 때에는 전송블록 크기는 16으로 결정된다.
Figure 112008051526078-PAT00002
한편, PDSCH를 스케줄링하기 위해 사용되는 하향링크 제어 정보(Downlink control information)는 자원할당헤더(resource allocation header),자원블록할당(resource block allocation), PUCCH를 위한 TPC 명령, 하향링크 할당 인덱스, HARQ 처리 넘버(HARQ process number), HARQ 교환 플래그(HARQ swap flag) 등에 대한 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 널 신호 전송을 알려주기 위해 HARQ 처리 인식자를 전송하는 필드를 이용할 수도 있다. 일 예로 널 신호 전송을 하는 것과 하지 않는 것 두 가지로 구분하여 HARQ 처리 인식자를 시그널링할 수 있다.
또한, 일부 코드워드가 전송되지 않는다는 것을 널 상태 시그널링(null state signaling)을 통해 알려줌으로써, 전송되지 않는 코드워드에 할당될 수 있는 파워를 전송되는 코드워드에 할당하는 경우에는 16QAM, 64QAM에서 효율적으로 복조할 수 있다.
또한, 기지국에서 단말로 널 신호 전송에 대한 시그널링을 하는 경우에는 전송되지 않는 코드워드의 간섭을 배제함으로써, 전송되는 코드워드만을 고려한 최적화된 디코딩을 수행하도록 할 수 있는 장점이 있다.
상술한 방법은 하나 이상의 코드워드를 전송하는 경우에 사용할 수 있다. 따라서, 상술한 방법에서 최대 두 개의 코드워드를 전송하는 경우에는, 하나의 코드워드에 대해서만 널 신호 전송을 하게 된다. 두 개의 코드워드를 널 신호 전송하는 방법은 다른 용도를 위해 사용될 수 있다. 예컨대 다운링크 채널정보를 수신받지 못했을 경우에 디폴트 모드로 전송한다는 사실을 알려주기 위해 두 개의 코드워드를 널 신호 전송할 수 있다.
한편, 기지국에서 임의로 하나의 코드워드(예컨데, CW1의 코드워드)를 널 신호 전송하면서, 기지국에서 단말로 널 상태를 시그널링 하지 않을 수도 있다. 이때, 단말이 해당 코드워드(CW1의 코드워드)에 대한 디코딩을 시도면 디코딩에 실패하게 된다. 그 다음, 단말은 기지국으로 해당 코드워드(CW1의 코드워드)에 대해서 NACK을 전송하고 재전송을 기다린다. 해당 코드워드(CW1의 코드워드)에 대해서 기지국에서 데이터를 전송하게 될 경우에는, 재전송되는 데이터가 아니라 새롭게 전송되는 데이터임을 알려주기 위한 컨트롤정보가 전송된다. 그러면, 재전송을 기다리던 버퍼를 비우고 새로운 데이터에 대한 송수신이 수행된다. 한편, 특정 시간 동안 해당 코드워드(CW1의 코드워드)가 송신되지 않는 경우에는, 단말은 해당 코드워드(CW1의 코드워드)에 대한 재전송 대기 상태를 종료한다.
단말이 휴면 상태(idle state)로 들어가는 것을 고려할 경우에도, 단말은 최종 다운링크 제어 정보를 수신한 시점 이후의 특정 시간 이후에 휴면 상태로 들어가므로 널 신호 전송에 대한 시그널이 있는지 여부에 관계없이, 동일한 시점에 휴면 상태로 들어갈 수 있다.
한편, 단말에서 널 신호 전송에 대한 시그널링을 하지 않을 경우, 전송되지 않는 코드워드에 대한 자원 할당 정보, 변조 정보, 전송블록 크기 정보 등이 전송되게 된다. 단말은 이러한 정보를 바탕으로 디코딩을 시도하게 되므로, 단말이 디코딩 시도할 때의 연산량과 버퍼의 크기를 줄일 수 있도록, 바람직하게는 해당 코드워드에 대한 변조 정보나 전송블록 크기 정보 등을 최대한으로 낮추어 최소의 전송블록 크기를 구성하는 정보를 전송할 수 있다.
도 6은, 본 발명에 따른, 기지국(node B)과 UE 사이에서의 메시지를 교환하는 예시적인 방법을 나타낸 것이다.
도 6a를 참조하면, 기지국은 널 신호 전송을 한다는 사실을 알려주는 시그널링을 하지 않고, 특정 코드워드에 대하여 널 신호 전송을 수행한다(S601a). UE는 이 특정 코드워드에 대한 디코딩에 실패하고, 이 특정 코드워드에 대한 NACK을 전송한다(S602a). 그 후, UE는 이 특정 코드워드에 대한 NACK을 전송한 후에 이 특정 코드워드의 재전송을 기다린다(P601a). 기지국에서는 새로운 데이터를 전송하면서, 이 데이터가 재전송되는 데이터가 아니라 새롭게 전송되는 데이터임을 알려주기 위한 제어 정보를 함께 전송할 수 있다(S603a). UE는 이 제어 정보를 수신한 후에 버퍼를 비우고 새로운 데이터에 대한 송수신을 수행한다(P602a).
도 6b을 참조하면, 기지국은 널 신호 전송을 한다는 사실을 알려주는 시그널링을 하지 않고, 특정 코드워드에 대하여 널 신호 전송을 수행한다(S601b). UE는 이 특정 코드워드에 대한 디코딩에 실패하고, 이 특정 코드워드에 대한 NACK을 전송한다(S602b). 그 후, UE는 이 특정 코드워드에 대한 NACK을 전송한 후에 이 특정 코드워드의 재전송을 기다린다(P601b). 만일, 이때 수신한 다운링크 제어 정보가 최종 다운링크 제어 정보였다면, 이 최종 다운링크 제어 정보를 수신한 시점 이후의 특정 시간이 경과한 후에 휴면 상태로 들어갈 수 있다(P601b).
도 6c를 참조하면, 기지국은 널 신호 전송을 한다는 사실을 알려주는 시그널링을 전송하면서, 특정 코드워드에 대하여 널 신호 전송을 수행한다(S601c). 만일, 이때 수신한 다운링크 제어 정보가 최종 다운링크 제어 정보였다면, 이 최종 다운링크 제어 정보를 수신한 시점 이후의 특정 시간이 경과한 후에 휴면 상태로 들어갈 수 있다(P601c).
다시 도 5a를 참조하면, 도 5a에 의한 구성 중 랭크3의 구성에 대하여도 본 발명이 적용될 수 있다. CW2의 코드워드는 2개의 레이어(레이어2, 레이어3)를 통해 전송되므로, 만일 레이어1과 레이어2, 레이어3의 MCS가 동일한 경우에는, CW2에 의해 전송되는 데이터 량은 CW1에 비해 두 배가 된다. 시점 t1에서 CW1의 코드워드 및 CW2의 코드워드를 전송한 후, CW1의 코드워드의 전송이 성공하고 CW2의 코드워드의 전송은 실패할 수 있다. 이 때, 시점 t2에서 전송에 실패한 코드워드를 재전송할 필요가 있다. 그러나, 랭크3의 CW1의 데이터 버퍼가 t2에서 비어있는 경우에는, 재전송되는 1개의 코드워드만이 존재하기 때문에, 랭크3의 구성을 변형하지 않고 그대로 사용할 수는 없다. 이 경우 다음과 같은 방법들을 고려할 수 있다.
첫째, 도 5a의 랭크1에 의한 구성을 사용할 수 있다. 즉, 재전송되어야 할 코드워드를 랭크1의 코드워드 블록에 입력하여 레이어1을 통해 전송할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 하나의 레이어, 즉, 레이어1만을 사용하므로 전송속도가 감소할 수 있다.
둘째, 도 5a의 랭크2에 의한 구성을 도 5b의 구성(C1) 또는 구성(C2)와 같이 변형하여 사용할 수 있다. 이 때, 하나의 코드워드만을 재전송하기 때문에, 상술한 본 발명에 의한 실시예처럼 CW1에 대해서 널 신호 전송을 할 수 있다(C1). 예컨대, CW1에 대해 널 신호 전송을 수행하고, 재전송되는 코드워드는 CW2에 할당할 수 있다. 그러나, 이 경우 재전송되는 코드워드는 하나의 레이어, 즉 레이어2를 통해서만 전송되므로 전송속도가 감소할 수 있다. 또는 그와 반대로 CW2에 대해서 널 신호 전송을 할 수도 있다(C2). 이 때에도 마찬가지로 재전송되는 코드워드는 하나의 레이어, 즉 레이어 1을 통해서만 전송되므로 전송속도가 감소할 수 있다.
셋째, 바람직하게는 도 5a의 랭크3에 의한 구성을 도 5b의 구성(C3)와 같이 변형하여 사용할 수 있다. 재전송되는 코드워드를 CW2에 할당하고, CW1에 대해서는 널 신호 전송을 수행하면(C3), 재전송되는 코드워드는 t2에서도 두 개의 레이어, 즉 레이어 2 및 레이어 3을 통해 전송되기 때문에, 재전송을 효율적으로 할 수 있다.
반대로, 재전송되는 코드워드를 CW1에 할당하고, CW2에 대해서는 널 신호 전송을 수행하면(C4), 재전송되는 코드워드는 하나의 레이어, 즉 레이어 1을 통해서만 전송되므로 전송속도가 감소할 수 있다.
넷째, 다르게는, 도 5a의 랭크4에 의한 구성을 도 5b의 구성(C5) 또는 구성(C6)과 같이 변형한 구조를 고려할 수 있다. 이때에는, 재전송되어야 할 코드워드를 CW1 및 CW2 중 어느 하나에 할당할 수 있다. 재전송할 코드워드를 CW2에 할당하고, CW1에 대해서는 널 신호 전송을 수행할 수 있다(C5). 다르게는, 재전송할 코드워드를 CW1에 할당하고, CW2에 대해서는 널 신호 전송을 수행할 수 있다(C6).
다시 도 5a를 참조하면, 도 5a에 의한 구성 중 랭크4의 구성에 대하여도 본 발명이 적용될 수 있다. 이 구성에서, 시점 t1에서 CW1의 코드워드 및 CW2의 코드워드를 전송한 후, CW1의 코드워드의 전송은 실패하고 CW2의 코드워드의 전송은 성공할 수 있다. 이 때, 전송에 실패한 코드워드를 시점 t2에서 재전송할 필요가 있다. 그러나, 랭크4의 CW2의 데이터 버퍼가 t2에서 비어 있는 경우에는, 1개의 재전송되는 코드워드만이 존재하기 때문에, 랭크4에 의한 구성을 변형하지 않고 그대로 사용할 수는 없다. 이 경우 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 적용된 방법들을 사용할 수 있다. 즉, 다음과 같은 방법들을 고려할 수 있다.
첫째, 도 5a의 랭크1에 의한 구성을 사용할 수 있다. 즉, 재전송되어야 할 코드워드를 랭크1의 코드워드 블록에 입력하여 레이어1을 통해 재전송할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 하나의 레이어, 즉, 레이어1만을 사용하므로 전송속도가 감소할 수 있다.
둘째, 도 5a의 랭크2에 의한 구성을 변형하여 사용할 수 있다. 이 때, 하나의 코드워드만을 재전송하기 때문에, 상술한 본 발명에 의한 실시예처럼 CW1 및 CW2 중 어느 하나에 대해서는 널 신호 전송을 할 수 있다. 예컨대, CW1에 대해 널 신호 전송을 수행하고, 재전송되는 코드워드는 CW2에 할당할 수 있다. 그러나, 이 경우 재전송되는 코드워드는 하나의 레이어, 즉 레이어2를 통해서만 전송되므로 전송속도가 감소할 수 있다.
셋째, 도 5a의 랭크3에 의한 구성을 변형하여 사용할 수 있다. 재전송되는 코드워드를 CW1에 할당하고, CW2에 대해서는 널 신호 전송을 수행하면, 재전송되는 코드워드는 하나의 레이어, 즉 레이어 1만을 통해 전송되기 때문에 전송속도가 감소할 수 있다. 바람직하게는, 반대로, 재전송되는 코드워드를 CW2에 할당하고, CW1에 대해서는 널 신호 전송을 수행하면, 재전송되는 코드워드는 t2에서도 두 개의 레이어, 즉 레이어 2 및 레이어 3을 통해 전송되기 때문에, 재전송을 효율적으로 할 수 있다.
넷째, 도 5a의 랭크4에 의한 구성을 변형한 구조를 고려할 수 있다. 이때에는, 재전송되어야 할 코드워드를 CW1 및 CW2 중 어느 하나에 할당할 수 있다. 재전송할 코드워드를 CW1에 할당하고, CW2에 대해서는 널 신호 전송을 수행할 수 있다. 다르게는, 재전송할 코드워드를 CW2에 할당하고, CW1에 대해서는 널 신호 전송을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 코드워드 전송 방법을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, UE는 채널상태를 측정한 후 RI(Rank Information)로서 랭크3을 사용할 수 있다는 사실을 기지국에 보고한다(S701). 또한, PMI(Precoding Matrix Index), CW1의 CQI(CQICW1), 및 CW2의 CQI(CQICW2)를 전송한다(S701). 여기서, CQI들은 보고되는 PMI를 사용해서 계산한 값이다. 기지국은 단말로부터 위에서 기술한 하향링크의 채널상태에 관한 정보를 수신한다. 예컨대, 위에서 수신한 정보에 의해, 채널 상태가 랭크3를 사용하여 두 개의 코드워드를 전송할 수 있는 상태임을 알 수 있다. 그러나 기지국에는 하나의 코드워드만을 전송하려고 한다. 기지국은 CQICW1을 CQICW2과 비교한 후 보다 나은 채널상태를 나타내는(더 많은 데이터를 보낼 수 있는) 레이어에 매핑되는 코드워드 블록을 선택할 수 있다(S702)(그러나, 코드워드 블록을 선택하는 기준으로서 다른 방법을 사용할 수도 있다). 여기서 CW2가 선택되었다고 가정할 수 있다. 기지국은 랭크3의 CW2를 사용해서 데이터를 전송하고 랭크3에서 정의되는 CW1으로는 아무런 데이터를 전송하지 않을 수 있다(S703). 즉, 그 CW1에 대응하는 안테나에서는 데이터를 전송하지 않을 수 있다. 여기서 CW2는 랭크3에서 정의된 코드워드-레이어 매핑(codeword-to-layer mapping)에 의한 PMI가 사용되며, 레이어2와 레이어3을 통해 전송된다(도 5의 랭크3 참조). 기지국은 단말이 보고한 코드워드-레이어 매핑(즉, 랭크3)와 PMI를 사용했음을 확인하는 메시지를 단말에게 전송한다(S703). 그리고 CW1에 대해서는 널 신호가 전송된다는 사실을 알려주는 메시지를 전송한다(S703). 단말은 기지국으로부터의 제어 메시지를 수신하고 CW2의 코드워드만을 디코딩한다(S704). 기지국이 항상 단말이 전송한 RI를 사용할 경우에는 단계(S703)에서 단말이 보고한 코드워드-레이어 매핑과 PMI를 사용했음을 알리는 메시지를 전송하지 않을 수 있다. 단계(S702)에서 널 신호 전송을 알리는 제어 정보를 구성하지 않을 수 있고, 단계(S703)에서 널 신호 전송을 알리는 제어 정보를 전송하지 않을 수 있다. 이 경우에, 단말은 단계(S704)를 수행하지 않고, 그 대신 상술한 도 6a에 의한 방법을 사용하여 처리할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 송신단(예컨데, 기지국)과 수신단(예컨데, 단말) 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은, 효율적인 채널을 선택하여 전송할 필요가 있으며, 각 랭크 별로 미리 결정된 코드워드-레이어 매핑 관계가 주어지는 시스템, 기지국, 또는 단말 등에 이용될 수 있다.
도 1은 일반적인 다중안테나 시스템의 구성도이다.
도 2는 CQI(Channel Quality Information, 채널품질정보)를 상향으로 보고(reporting)하는 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 4x4 안테나 구성을 갖는 MIMO 시스템의 예시적인 전송구조이다.
도 4는, 도 3과 같은 조합만이 허용된 상태에서, 특정 코드워드의 전송이 실패하고 데이터 버퍼가 비었을 때 재전송하는 상황을 예시하는 도면이다.
도 5는, 본 발명에 따른 일실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 코드워드의 레이어에 대한 랭크별 매핑관계, 및 널 신호 전송(null signal transmission)을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 기지국(node B)과 UE 사이에서의 메시지를 교환 방법을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 코드워드 전송 방법을 나타낸 것이다.

Claims (15)

  1. 다중입력 다중출력 시스템(MIMO system)의 전송측에서 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    복수개의 미리 결정된 랭크 구성으로부터, n개의 코드워드 블록을 사용하도록 구성되어 있는 하나의 랭크 구성을 선택하는 단계;
    상기 선택된 랭크 구성의 n개의 코드워드 블록 중 m개의 코드워드 블록을 선택하는 단계(1≤m<n; m, n은 자연수); 및
    상기 m개의 코드워드 블록에 매핑되는 하나 이상의 레이어에서는 각 레이어에 매핑되는 각 코드워드에 따라 신호를 전송하고, 상기 m개의 코드워드 블록에 매핑되지 않는 하나 이상의 다른 레이어에서는 널 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는
    신호 전송방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랭크 구성을 선택하는 단계에서, 상기 하나의 랭크 구성은 수신측으로부터 보고되는 RI(Rank Information)를 기초로 하여 선택되는, 신호 전송방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코드워드 블록을 선택하는 단계에서, 상기 코드워드 블록의 선택은 상 기 n개의 코드워드 블록 중에서, 수신측으로부터 보고되는 하나 이상의 코드워드에 대한 CQI(Channel Quality Indicator)가 가장 양호한 상위 m개의 코드워드 블록을 선택하는 것인, 신호 전송방법.
  4. 제1항에 있어서,
    전송블록 크기(transport block size; TB size) 또는 MCS(modulation coding scheme)에 관한 정보를 포함하는 제어 정보를 상기 전송측으로부터 수신측으로 송신하는 단계를 더 포함하는, 신호 전송방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 n개의 코드워드 블록 중 선택되지 않은 (n-m)개의 코드워드 블록에 대응하는 제어 정보의 전송블록 크기가 가장 작은 값을 갖도록 상기 제어 정보를 구성하는, 신호 전송방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전송측이 상기 수신측으로부터 보고되는 최근(latest) 랭크를 항상 사용하는 경우에는, 상기 전송측에서 사용하는 랭크에 관한 정보를 상기 제어 정보에 포함시키지 않는, 신호 전송방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전송측이 상기 수신측으로부터 보고되는 랭크에 따른 PMI를 항상 사용하는 경우에는, 상기 전송측에서 사용하는 PMI에 관한 정보를 상기 제어 정보에 포함시키지 않는, 신호 전송방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 널 신호가 전송된다는 것을 알리는 시그널링을 수신측에 송신하는 단계를 더 포함하는, 신호 전송방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시그널링을 송신하는 단계는, 특정 MCS(modulation coding scheme) 인덱스 또는 특정 HARQ 처리 인식자(HARQ Process ID) 중 하나 이상을 상기 널 신호가 전송되는 레이어에서 송신함으로써 수행되며,
    상기 특정 MCS 인덱스 및 상기 특정 HARQ 처리 인식자는 널 신호가 전송된다는 것을 나타내도록 미리 결정된 것인,
    신호 전송방법.
  10. 제8항에 있어서,
    전송블록 크기(transport block size)가 코드워드 별로 독립적으로 구성되는 경우에, 상기 시그널링을 송신하는 단계는, 특정 전송블록 크기(transport block size)를 상기 널 신호가 전송되는 레이어에서 송신함으로써 수행되며,
    상기 특정 전송블록 크기는 널 신호가 전송된다는 것을 나타내도록 미리 결정된 것인,
    신호 전송방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 다른 레이어에서 사용되지 않는 전력은 상기 하나 이상의 레이어에 배분되는, 신호 전송방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배분되는 전력에 의해 상기 하나 이상의 레이어에서 증가되는 전력에 따라 MCS를 증가시키는, 신호 전송방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 m개의 코드워드 블록에는 재전송되는 코드워드가 입력되고
    상기 n개의 코드워드 블록 중 상기 선택된 m개의 코드워드 블록을 제외한 (n-m)개의 코드워드 블록에는 코드워드가 입력되지 않는,
    신호 전송방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 m=1이고, 상기 n=2인, 신호 전송방법.
  15. 다중입력 다중출력(multiple input multiple output)의 수신측에서 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    복수개의 미리 결정된 랭크 구성 중 하나의 랭크 구성을 선택하는 단계;
    상기 선택된 랭크 구성에서 사용되는 복수의 코드워드 블록 중 일부의 코드워드 블록에 대하여 널 신호가 전송된다는 것을 알리는 시그널링을 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 코드워드 블록 중 상기 선택된 일부의 코드워드 블록을 제외한 나머지 코드워드 블록에 대하여만 디코딩을 수행하는 단계
    를 포함하는
    신호 수신방법.
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