KR20090043174A - 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법, 생성된 송신데이터 전송 방법, 생성된 송신 데이터 수신 방법 및 그전송 장치 - Google Patents

프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법, 생성된 송신데이터 전송 방법, 생성된 송신 데이터 수신 방법 및 그전송 장치 Download PDF

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KR20090043174A KR1020070108883A KR20070108883A KR20090043174A KR 20090043174 A KR20090043174 A KR 20090043174A KR 1020070108883 A KR1020070108883 A KR 1020070108883A KR 20070108883 A KR20070108883 A KR 20070108883A KR 20090043174 A KR20090043174 A KR 20090043174A
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Abstract

프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법, 생성된 송신 데이터 전송 방법, 생성된 송신 데이터 수신 방법 및 그 전송 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법은 수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하고, 상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하며, 상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하는 과정을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 커버리지를 넓힐 수 있는 특징과 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있는 특징을 동시에 구현할 수 있으므로, 미약한 수신 신호 세기를 갖는 셀 경계에 위치한 단말에 대해 빔포밍을 통해 수신신호의 세기를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 가상 안테나와 코드북을 이용한 MIMO를 적용하여 데이터 전송속도를 높일 수 있다.
Figure P1020070108883
다중 안테나, 프리코딩, 빔포밍

Description

프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법, 생성된 송신 데이터 전송 방법, 생성된 송신 데이터 수신 방법 및 그 전송 장치 {Method for generating transmission data with precoding, transmitting and receiving the generated data, and Transmitter thereof}
본 발명은 이동통신에서 이용되는 다중 안테나 기술에 관한 것으로, 특히, 빔포밍 기술과 코드북 기반 폐루프 프리코딩(Codebook based closed-loop precoding) 기술을 결합하여 셀 가장자리에 있는 사용자들에게 고속 데이터 전송 서비스를 가능하게 하는 기술에 관한 것이다.
스마트 안테나는 이동통신 시스템에서 송신기 혹은 수신기 상의 안테나의 개수를 여러 개로 증가시켜, 송수신기의 효율을 높이는 기술이다. 전송신호를 전송하는 단말이 이동하거나 전송신호의 도달각이 상황에 따라 가변적인 경우. 여러 안테나를 각도를 달리하여 배열한다. 즉, 수신되는 신호의 거리와 각도에 따라 송신신호의 출력과 방사패턴을 조절하는 방식을 스마트 안테나라고 한다.
스마트 안테나는 기지국 셀 내에서 각 단말기에 독립된 빔을 송수신간 제공하고, 원하는 단말기 방향으로 이득이 최대가 되도록 빔을 형성시킴으로써 다른 단 말기 방향에 전파량을 최소가 되도록 한다. 이와 같이 함으로서 수신신호의 잡음을 대폭 감소시킬 수 있다. 스마트 안테나는 통화 채널간 간섭성분을 최소화하여 통화품질을 향상시키고, 가입자 수를 증가시킬 수 있다.
스마트 안테나는 셀내의 모든 단말에게 방향성 빔패턴을 제공함으로써 통화방향으로는 최대의 이득을 설정하고, 다른 방향으로는 이득을 최소화한다. 이는 송신과 수신 양방향에 제공되며, 셀 내의 모든 단말에게 독립적으로 제공된다. 이와 같은 최적의 빔패턴을 제공하기 위해 기지국에 배열 안테나(Array Antenna)를 설치하고, 각 단말에 맞는 최적의 가중치를 독립적으로 계산하여 각 단말에게 제공한다.
스마트 안테나를 이용하여 효율을 높이는 방법으로 크게 두 가지가 있다. 첫 번째가 다이버시티(diversity)를 이용하는 것이며 두 번째가 빔포밍(beamforming)이다. 다이버시티는 안테나 간에 거리를 두어 다중경로 페이딩을 극복하는 방법이며, 빔포밍은 상술한 바와 같이 스마트 안테나의 가중치를 지속적으로 변화시켜 단말에 방향성 빔패턴을 제공하는 방법이다.
종래 다중안테나 시스템에서는 안테나간 상관도에 따라 STC(Space-Time Coding)/ MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 또는 빔포밍 방식을 각각 선택할 수 있다. 수신 안테나 주변에 산란체가 있어서 채널간 상관도가 낮을 때는 다이버시티, MIMO 기술을 선호하여 신호의 성능 또는 전송속도를 높일 수 있지만, 산란체가 희소하거나 기지국이 높이 있을 때는 이러한 기술들을 적용할 수 없게 된다. 이러한 경우, 적응 어레이 안테나 기술인 빔포밍 기술을 적용하여 송신신호의 질을 높일 수 있지만, 서로 다른 안테나간 상관 특성이 요구되는 안테나 기술들을 함께 수용할 수 있는 방법에 대한 연구가 또한 필요하다.
도 1은 종래의 MIMO 안테나 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 1에서, d1, d2, ..., dk는 입력 데이터를 나타낸다. 도 1에서 송신기는 m개의 안테나를 이용하여 STC, 프리코딩 등을 사용할 수 있다. 이 방식의 안테나 간 간격은 단말 수신단에서 안테나 채널간 낮은 상관도를 얻기 위해 4λ 혹은 10λ가 되게 함으로써 수신 단에서 필요한 성능개선이나 고속 데이터 전송이 가능하게 된다.
도 2는 종래의 적응 어레이 안테나를 이용한 빔포밍 방식 안테나 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 2에서, d1, d2, ..., dk는 입력 데이터를 나타내고, a1, a2, ..., am은 안테나 가중치를 나타낸다. 상향링크를 통해 피드백된 채널정보를 이용해서 사용자 단말이 있는 특정한 방향으로 빔패턴을 형성하기 위해서는 각 안테나간 송신신호들 사이의 채널에 대한 상관도가 높아야 한다. 이를 위해 m개의 안테나의 안테나 간 간격을 보통 λ/2로 하고 있다.
도 3은 종래의 안테나 다중 모드 시스템의 예를 도시한 것이다.
이 예의 시스템에서는 M개의 안테나 배열을 사용하며, 이 M개의 안테나 배열을 다시 N개의 서브 어레이 그룹으로 나누어서 각각의 서브 어레이그룹에서 빔포밍을 수행하게 된다. 이때의, 각 안테나간 간격은 일률적으로 λ/2가 되며, SM(Spatial Mutiplexing)과 같은 MIMO 방식을 수행할 때는 개개의 서브 어레이 그룹에서 형성된 빔패턴 위에 서로 다른 데이터 스트림을 보냄으로써, 다중경로 신호의 부족으로 수신된 안테나 채널간 상관도가 높은 경우에도 빔포밍을 이용한 MIMO 데이터 전송을 가능하게 한다. 따라서, 이 방식을 이용하게 되면, 채널 상관도가 높은 다중안테나 환경에서도 빔포밍 및 STC/MIMO와 같은 안테나 다중모드를 선택하여 수행할 수 있는 장점을 갖는다.
도 3에서 M개의 소자로 구성된 송신기는 적응적으로 서로 다른 안테나 다중모드 기술들을 지원할 수 있다. 이 시스템의 안테나 소자간 간격은 상대적으로 작아 λ/2이며, M개 소자의 안테나는 서로 이웃한 N개의 서브 어레이 그룹으로 나뉘게 된다. 빔포밍이 선택되면, M개 소자의 안테나는 하나의 빔을 형성하거나 SDMA(Spatial Division Multiple Access)를 위해 여러 개의 빔을 형성하게 된다. SM(Spatial Multiplexing)과 같은 MIMO나 STC가 선택되면, 각 서브어레이 그룹이 하나의 빔을 형성하여 독립적인 다른 데이터 스트림을 전송하거나 STC를 위해 부호화된 스트림을 전송하게 된다.
이 경우에, 각 스트림에 대한 빔포밍은 단말의 수신 SNR를 증가시키게 된다. 각 스트림에 대해 빔포밍 될 경우는, 각 개개의 스트림이 SDMA과 같은 방법으로서 여러 가입자에게 전송된다. 도 3의 시스템은 빔포밍, MIMO/STC를 함께 지원하는 안테나 다중모드 시스템으로서 다양한 셀 커버리지에 적응적으로 응용할 수 있다. 넓은 커버리지 영역에서는 빔포밍과 MIMO 시스템이 우선적으로 선택된다. 빔포밍은 셀 범위를 넓힐 뿐만 아니라, MIMO의 유효범위도 또한 넓힐 수 있다. 댁내 환경과 같은 작은 커버리지 영역에서는 STC와 MIMO가 우선적으로 적용될 수 있을 것이다.
위와 같은 안테나 다중 모드 시스템은 여러 개의 그룹으로 나누어진 개루프(Open-loop) 빔포밍을 통해 개루프 MIMO 방식인 STC(Spatial Time Code) 및 SM(Spatial Multiplexing)을 수행한다.
그러나, 종래의 안테나 다중 모드 시스템은 코드북 기반 프리코딩과 결합한 폐루프 MIMO를 구현하지 못하고, 스펙트럼 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 개루프 빔포밍과 폐루프 MIMO 방식을 결합함으로써 셀의 커버리지를 넓히면서 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있는 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기의 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법을 통해 생성된 송신 데이터를 수신단에 전송하기 위한 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 상기의 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법을 통해 생성된 송신 데이터를 수신단에서 수신하기 위한 프리코딩을 이용한 송신 데이터 수신 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 네 번째 기술적 과제는 상기의 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법을 다중 안테나 시스템에서 구현하기 위한 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법은 수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하고, 상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하며, 상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하는 과정을 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 과정에서, 상기 안테나 그룹의 수에 따른 코드북을 적용할 수 있다. 특히, 상기 안테나 그룹의 수와 동일한 크기를 갖는 컬럼벡터를 상기 코드워드에 곱하여 프리코딩을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 안테나 그룹 간에는 4λ이상 이격되는 경우, 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 과정은 각 안테나 그룹이 하나 이상의 가상 안테나를 형성하는 과정일 수 있다.
바람직하게는, 상기 송신 데이터를 생성하는 과정에서, 상기 수신단으로부터 전송된 임의 신호의 도달각을 추정하여 상기 안테나 그룹마다 빔포밍 안테나 가중치를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
상기의 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법은 수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하고, 상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하며, 상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하고, 상기 안테나 그룹별로 상기 송신 데이터를 상기 수신단에 전송하는 과정을 포함한다.
바람직하게는, 상기 송신 데이터를 상기 수신단에 전송하는 과정에서, 상기 송신 데이터를 OFDM 신호로 변환하여 상기 안테나 그룹별로 상기 수신단에 전송할 수 있다.
상기의 세 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 수신 방법은 송신단에 코드북 인덱스를 피드백하고, 송신단에서 상기 코드북 인덱스를 이용하여 코드워드를 프리코딩하여 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하며 상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하면, 수신단의 복수의 안테나를 이용하여 상기 송신단으로부터 상기 송신 데이터를 수신하는 과정을 포함한다.
상기의 네 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치는 수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하는 코드북 벡터 생성부, 상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 프리코딩부, 상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하는 안테나 가중치 적용부, 및 상기 안테나 그룹을 구비하고 상기 안테나 그룹별로 상기 송신 데이터를 상기 수신단에 전송하는 모뎀부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치는 상기 코드워드가 소정 개수의 레이어에 대응되도록 상기 코드워드를 해당 레이어로 매핑하는 레이어 매퍼를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 프리코딩부는 상기 레이어별로 상기 코드워드를 프리코딩한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치는 상기 수신단으로부터 전송된 임의 신호의 도달각을 추정하여 빔포밍 안테나 가중치를 산출하는 안테나 가중치 생성부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 안테나 그룹은 그룹간에 4λ이상 이격되어 각 안테나 그룹이 하나 이상의 가상 안테나를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 프리코딩부는 상기 안테나 그룹의 수와 동일한 크기를 갖는 컬럼벡터를 상기 코드워드에 곱하여 프리코딩을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 모뎀부는 상기 송신 데이터를 OFDM 신호로 변환하여 상기 안테나 그룹별로 상기 수신단에 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 빔포밍과 코드북 기반 폐루프 MIMO를 결합하여 빔포밍의 장점인 커버리지를 넓힐 수 있는 특징과 코드북 기반 프리코딩 폐루프 MIMO의 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있는 특징을 동시에 구현할 수 있으므로, 미약한 수신 신호 세기를 갖는 셀 경계에 위치한 단말에 대해 빔포밍을 통해 수신신호의 세기를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 가상 안테나와 코드북을 이용한 MIMO를 적용하여 데이터 전송속도를 높일 수 있다. 또한, 빔포밍을 적용하기 때문에 셀내 또는 셀간 간섭을 줄이면서, SDMA(Spatial Division Multiple Access)와 같이, 멀티유저(Multi-user) MIMO를 구현할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있 으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 개루프 빔포밍과 폐루프 MIMO 방식을 결합함으로써 스펙트럼 효율의 향상을 도모한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치의 블록도이다. 도 4의 송신 데이터 전송 장치는 N개의 안테나로 구성된 안테나 그룹을 K개 포함한다.
레이어 매퍼(Layer Mapper)(410)는 코드워드(Codeword)가 소정 개수의 레이어에 대응되도록 코드워드를 해당 레이어로 매핑한다. 여기서, 소정 개수는 안테나 그룹의 수로 정해질 수 있고, 프리코딩부(420)의 설계 형태에 따라 정해질 수도 있다. 즉, 송신 데이터는 채널상에서 특정 스트림 수의 코드워드로 전송되는데, 이 코드워드는 생성되는 레이어(Layer) 수에 맞춰 레이어 매퍼(410)에서 해당 레이어로 각각 매핑(Mapping)된다.
프리코딩부(420)는 프리코딩 벡터(vector)로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성한다. 이때, 안테나 그룹은 그룹간에 4λ이상 이격될 수 있다. 이 경우, 각 안테나 그룹이 하나 이상의 가상 안테나를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 프리코딩부(420)는 레이어별로 매핑된 코드워드를 프리코딩한다. 즉, 레이어 매퍼(410)에서 매핑된 신호들은 각 레이어 별로, 코드북 벡터 생성부(425)로부터 전송된 가상 안테나 수 만큼의 크기를 갖는 컬럼 벡터에 의해 프리코딩될 수 있다. 바람직하게는, 프리코딩부(420)는 안테나 그룹의 수와 동일한 크기를 갖는 컬럼벡터를 코드워드에 곱하여 프리코딩을 수행할 수 있다.
코드북 벡터 생성부(425)는 수신단(490)으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성한다. 수신단(490)에서 선텍된 코드북 인덱스는 역방향 링크로 송신단에 전송된다. 여기서, 송신단은 채널 정보를 이용하지 않고 수신단(490)에서 선택된 코드북 인덱스를 이용하므로, 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있다.
코드북 벡터 생성부(425)는 코드북에 대한 정보를 메모리에 저장하고 있어 코드북 인덱스에 해당하는 프리코딩 벡터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 송신단의 가상 안테나의 수, 즉 안테나 그룹의 수가 2 또는 4인 경우, 2TX 또는 4TX용 코드 북을 적용하여 빔포밍과 결합된 폐루프 MIMO 동작을 수행하게 된다.
따라서, 각 가상 안테나에는 해당 코드북의 컬럼 벡터의 성분(Element)이 곱해지며, 전체적으로 가상 안테나에 대해 코드북 기반 프리코딩이 수행된다.
안테나 가중치 적용부(430)는 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성한다. 즉, 각 가상안테나 별로 프리코딩된 신호는 안테나 가중치 적용부(430)에서 각 안테나 그룹에 해당되는 빔포밍 안테나 가중치가 곱해진다.
안테나 가중치 생성부(435)는 수신단(490)에서 전송된 임의 신호의 도달각을 추정하여 빔포밍 안테나 가중치를 산출한다. 도달각 추정에 사용되는 신호는 수신단(490)에서 전송된 어떠한 신호라도 무관하다. 당업자는 필요한 스펙이나 도달각 추정의 성능을 고려하여 수신단(490)에서 전송되는 신호 중 어느 하나의 신호의 도달각을 추정하게 할 수 있다. 또는, 수신단(490)에서 전송되는 모든 신호의 도달각을 추정하게 할 수도 있다.
모뎀부(440)는 안테나 그룹을 구비하고, 안테나 그룹별로 송신 데이터를 수신단(490)에 전송한다. 바람직하게는, 모뎀부(440)는 송신 데이터를 OFDM 신호로 변환하여 안테나 그룹별로 수신단(490)에 전송할 수 있다. 즉, 안테나 가중치 적용부(430)에서 빔포밍 안테나 가중치가 곱해진 신호는 모뎀부(440)에서 OFDM 신호로 변환된 후, 빔포밍으로 형성된 가상 안테나를 통해 단말로 전송될 수 있다.
수신단(490)은 모뎀부(440)에서 전송되는 OFDM 신호를 수신하고, 코드북 인덱스를 선택한다. 이를 위한 수신단(490)은 여러가지 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 복수의 안테나들을 통해 수신되는 신호에는 잡음이 가산되는데, 수신단(490)은 수신 신호를 이용한 채널추정을 통해 채널계수 매트릭스를 산출하고, 수신벡터와 채널계수 매트릭스를 이용해 수신심볼을 검출하여 출력한다. 수신단(490)은 검출된 수신심볼들을 복조 및 복호하여 원래의 정보데이터로 복원한다. 이 경우, 수신단(490)은 채널계수 매트릭스를 이용하여 최적의 코드북 인덱스를 찾는다.
도 4에서는 안테나 그룹 K개로 구성되는 빔패턴에 의한 가상안테나 K개가 형성된다. 가상안테나로 간주되는 빔패턴을 생성하기 위해 각 안테나 그룹간 간격을 4λ이상 이격시킬 수 있다. 이 경우, 각 안테나 그룹은 서로 다른 독립적인 채널 경로를 가지는 것으로 간주한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법의 흐름도이다.
먼저, 수신단(490)으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성한다(S510). 이때, 안테나 그룹의 수에 따른 코드북을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 안테나 그룹의 수와 동일한 크기를 갖는 컬럼벡터를 코드워드에 곱하여 프리코딩을 수행할 수 있다.
다음, 생성된 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성한다(S520). 이때, 안테나 그룹 간에는 4λ이상 이격시킬 수 있다.
마지막으로, 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성한다(S530). 이때, 수신단(490)으로부터 전송된 신호의 도달각을 추정하여 안테나 그룹마다 빔포밍 안테나 가중치를 산출할 수 있다. 여기서, 수신단(490)에 따른 신호의 도달각 추정은 기존에 널리 알려져 있는 MUSIC, ESPRIT 등의 알고리즘을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법의 흐름도이다.
먼저, 코드워드가 소정 개수의 레이어에 대응되도록 코드워드를 해당 레이어로 매핑한다(S605).
레이어 매핑이 되면, 수신단(490)으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성한다(S610). 다음, 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 안테나 그룹별 빔패턴을 생성한다(S620).
한편, 수신단(490)으로부터 전송된 신호의 도달각을 추정하여 안테나 그룹마다 빔포밍 안테나 가중치를 산출한다(S625). 다음, 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 위에서 생성된 안테나 그룹별 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성한다(S630).
마지막으로, 안테나 그룹별로 송신 데이터를 수신단(490)에 전송한다(S640). 이때, 송신 데이터를 OFDM 신호로 변환하여 안테나 그룹별로 수신단(490)에 전송할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그리고, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명은 이동통신에서 이용되는 다중 안테나 기술에 관한 것으로, 특히, 빔포밍과 코드북 기반 폐루프 프리코딩을 결합하는 기술에 관한 것으로, 다중 안테나 시스템, 그 송신단 및 수신단 장비 등에 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 STC 및 프리코딩 등을 사용하는 MIMO 안테나 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 적응 어레이 안테나를 이용한 빔포밍 방식 안테나 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 3은 종래의 안테나 다중 모드 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법의 흐름도이다.

Claims (14)

  1. 복수의 안테나로 구성된 안테나 그룹을 둘 이상 포함하는 다중 안테나 시스템에서 송신 데이터를 생성하는 방법에 있어서,
    수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하고, 상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하는 단계
    를 포함하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 단계는,
    상기 안테나 그룹의 수에 따른 코드북을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코드북을 적용하는 단계는,
    상기 안테나 그룹의 수와 동일한 크기를 갖는 컬럼벡터를 상기 코드워드에 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 단계는,
    상기 안테나 그룹 간에는 4λ이상 이격되어 각 안테나 그룹이 하나 이상의 가상 안테나를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 수신단으로부터 전송된 신호의 도달각을 추정하여 상기 안테나 그룹마다 빔포밍 안테나 가중치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 생성 방법.
  6. 복수의 안테나로 구성된 안테나 그룹을 둘 이상 포함하는 다중 안테나 시스템에서 송신 데이터를 수신단에 전송하는 방법에 있어서,
    상기 수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하고, 상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 단계;
    상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 안테나 그룹별로 상기 송신 데이터를 상기 수신단에 전송하는 단계
    를 포함하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신 데이터를 상기 수신단에 전송하는 단계는,
    상기 송신 데이터를 OFDM 신호로 변환하여 상기 안테나 그룹별로 상기 수신단에 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 방법.
  8. 복수의 안테나로 구성된 안테나 그룹을 둘 이상 포함하는 다중 안테나 시스템에서 생성된 송신 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    송신단에 코드북 인덱스를 피드백하는 단계; 및
    송신단에서 상기 코드북 인덱스를 이용하여 코드워드를 프리코딩하여 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하며, 상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하면, 수신단의 복수의 안테나를 이용하여 상기 송신단으로부터 상기 송신 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 수신 방법.
  9. 복수의 안테나로 구성된 안테나 그룹을 둘 이상 포함하는 다중 안테나 시스템에서 송신 데이터를 전송하는 장치에 있어서,
    수신단으로부터 피드백된 코드북 인덱스를 이용하여 프리코딩 벡터를 생성하는 코드북 벡터 생성부;
    상기 프리코딩 벡터로 코드워드를 프리코딩하여 상기 안테나 그룹별 빔패턴을 생성하는 프리코딩부;
    상기 안테나 그룹을 구성하는 안테나마다 해당하는 빔포밍 안테나 가중치를 상기 빔패턴에 곱하여 서로 독립적인 송신 데이터를 생성하는 안테나 가중치 적용부; 및
    상기 안테나 그룹을 구비하고, 상기 안테나 그룹별로 상기 송신 데이터를 상기 수신단에 전송하는 모뎀부
    를 포함하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 안테나 그룹은,
    그룹간에 4λ이상 이격되어 각 안테나 그룹이 하나 이상의 가상 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 모뎀부는,
    상기 송신 데이터를 OFDM 신호로 변환하여 상기 안테나 그룹별로 상기 수신단에 전송하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 코드워드가 소정 개수의 레이어에 대응되도록 상기 코드워드를 해당 레이어로 매핑하는 레이어 매퍼를 더 포함하고,
    상기 프리코딩부는,
    상기 레이어별로 상기 코드워드를 프리코딩하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 프리코딩부는,
    상기 안테나 그룹의 수와 동일한 크기를 갖는 컬럼벡터를 상기 코드워드에 곱하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신단으로부터 전송된 신호의 도달각을 추정하여 빔포밍 안테나 가중치를 산출하는 안테나 가중치 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 프리코딩을 이용한 송신 데이터 전송 장치.
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