KR20090115781A - Ｍｕ-ｍｉｍｏ를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임송신 방법 및 그 방법을 지원하는 기지국 - Google Patents

Ｍｕ-ｍｉｍｏ를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임송신 방법 및 그 방법을 지원하는 기지국 Download PDF

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Abstract

FDD 방식의 통신 시스템에서 하향링크 프레임의 오버헤드를 감소시킬 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법은 각 단말의 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI) 및 이전 프레임의 프리코딩(Precoding Matrix) 행렬에 기초하여 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 계산하는 단계; 상기 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 단말로 송신될 하향 데이터 및 각 단말 별 전용 파일럿(Dedicate Pilot)을 프리코딩하는 단계; 및 상기 프리코딩된 전용 파일럿(Precoded Dedicate Pilot) 및 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임을 해당 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
파일럿, 전용, 공용, 프리코딩, 오버헤드

Description

ＭＵ-ＭＩＭＯ를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법 및 그 방법을 지원하는 기지국{Method for Transmitting Frame Using Precoding for Supporting MU-MIMO and Base Station for Supporting That Method}
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 프레임 전송에 관한 것으로서 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신에 관한 것이다.
대용량의 데이터를 고속으로 전송할 수 있는 4세대 통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 또는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access)방식을 사용하고 있다. OFDM 또는 OFDMA 방식은 사용 대역폭을 여러 개의 서브캐리어(Subcarrier)로 나누어 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 데이터 열을 N개의 병렬 데이터 열로 변환하여 각각 분리된 부반송파에 실어 전송함으로써 데이터률을 높이는 방법이다.
이와 같은 OFDM 또는 OFDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서는 데이터 전송의 효율성 향상을 위하여, 다수의 안테나를 포함하는 기지국에서 각각의 안테나를 이용하여 상이한 데이터를 전송하는 MIMO(Multi-Input Multi-Out) 방식이 사용되고 있다. MIMO 방식의 사용에 따라 통신 시스템에서는 다이버시티 이득을 얻을 수 있게 되었으며, 데이터 전송률을 증가시키는 효과도 있다.
특히, 이러한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식을 이용하여 동시에 기지국과 다수의 단말 사이에서 데이터 또는 신호를 송수신할 수 있다. 이러한, 다중 사용자(Multi User: MU) MIMO 방식은 기지국에 M개의 안테나를 배열하고 복수개의 단말에 N개의 안테나를 배열한다. 이와 같이, 배열된 안테나를 사용하여 신호를 송수신하면 전송률을 증가시킬 수 있게 된다.
이처럼, MU-MIMO 방식에서 다수의 안테나를 통해서 다중 사용자 다중 안테나 서비스를 제공하기 위해서 기지국은 다수의 단말들의 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI)를 필요로 한다.
TDD(Time Division Duplex) 방식의 통신 시스템에서는 하향채널 및 상향 채널의 채널 특성이 서로 대칭적이기 때문에, 사운딩 심볼(Sounding Symbol)들을 이용함으로써 이러한 채널 상태 정보를 용이하게 획득할 수 있는 반면, FDD(Frequency Division Duplex) 방식의 통신 시스템에서는 하향채널 및 상향채널의 채널 특성이 대칭적이지 않기 때문에 다수의 단말들로부터 직접 채널 상태 정보가 포함된 피드백 정보를 제공 받아야 한다.
이러한 FDD 방식의 통신 시스템에서 MU-MIMO 방식을 이용하여 프레임을 전송하는 방법을 살펴보면, 먼저, 각각의 단말들이 기지국으로부터 전송된 공용 파일럿(Common Pilot)을 이용하여 생성된 채널 상태 정보를 기지국으로 피드백하면, 기지국은 다수의 단말들 중 일부를 그룹핑하고, 그룹핑된 단말들의 채널 상태 정보를 이용하여 그룹핑된 단말들에 대한 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)을 계산한다.
이후, 그룹핑된 단말들로 전송될 데이터를 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩한 후, 프리코딩된 데이터의 디텍션을 위한 프리코딩된 전용 파일럿(Dedicate Pilot) 및 채널 추정을 위한 공용 파일럿을 프리코딩된 데이터와 함께 각 단말로 전송한다.
여기서, 프리코딩이란 무선 통신 시스템에서 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키기 위한 기법들 중 하나로써, 데이터 전송에 있어서 채널 상에서 발생되는 페이딩 및 간섭 등을 고려하여 이러한 페이딩 및 간섭에 대한 정보에 근거하여 생성된 프리코딩 행렬을 이용하여 전송될 데이터를 코딩 하여 전송함으로써 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키는 것을 의미한다.
상술한 바와 같이, 일반적인 FDD 방식의 MU-MIMO 시스템에서 기지국은 채널 추정을 위한 공용 파일럿과 데이터 디텍션을 위한 전용 파일럿이 하향 데이터에 함께 포함되어야만 하기 때문에, 송신 안테나의 개수가 증가하는 경우 하향 프레임에 너무 많은 개수의 파일럿이 포함되게 되고, 이는 하향링크 프레임의 오버헤드가 증가로 이어져 무선자원이 낭비될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, FDD 방식의 통신 시스템에서 하향링크 프레임의 오버헤드를 감소시킬 수 있는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법 및 그 방법을 지원하는 기지국을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법은 각 단말의 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI) 및 이전 프레임의 프리코딩(Precoding Matrix) 행렬에 기초하여 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 계산하는 단계; 상기 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 단말로 송신될 하향 데이터 및 각 단말 별 전용 파일럿(Dedicate Pilot)을 프리코딩하는 단계; 및 상기 프리코딩된 전용 파일럿(Precoded Dedicate Pilot) 및 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임을 해당 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 현재 프레임의 프리코딩 행렬 계산 단계는, 상기 단말의 채널 상태 정보에 기초하여 제1 프리코딩 행렬을 계산하는 단계; 및 상기 이전 프레임의 프리코딩 행렬과 상기 제1 프리코딩 행렬을 곱함으로써 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법은 상기 프리코딩 행렬 계산 단계 이전에, 상기 각 단말로부터 프리코딩된 전용 파일럿을 이용하여 추정된 채널 상태 정보를 피드백 받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법은 상기 프리코딩 단계 이전에, 상기 각 단말로 전송될 상기 하향 데이터들을 상기 채널 상태 정보를 이용하여 스케쥴링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 프리코딩 행렬 계산 단계에서, 상기 각 단말들 중에서 MIMO 방식으로 상기 하향 데이터를 전송할 단말들을 선택하여 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 단말들의 채널 상태 정보를 이용하여 상기 프리코딩 행렬을 계산하는 것을 특징으로 하고, 상기 하향링크 프레임 전송 단계에서, 상기 프리코딩된 전용 파일럿 및 상기 프리코딩된 하향 데이터는 상기 각 그룹의 단말 별로 다른 송신 안테나를 통해 전송되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 수신 방법은 기지국으로부터 프리코딩된 전용 파일럿을 수신하는 단계; 상기 수신된 프리코딩된 전용 파일럿을 이용해서 상기 기지국과의 채널을 추정함으로써 채널 상태 정보를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 수신 방법은, 상기 수신된 프리코딩된 전용 파일럿을 이용해서 상기 기지국으로부터 전송되는 프레임에 포함된 하향 데이터를 디텍션하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 측면에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신을 지원하는 기지국은 각 단말로부터 피드백되는 채널 상태 정보 및 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬에 기초하여 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬(Accumulated Precoding Matrix)을 계산하고, 상기 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 이용하여 해당 단말로 송신될 하향 데이터 및 전용 파일럿을 프리코딩하는 프리코더; 및 상기 프리코딩된 전용 파일럿을 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임을 해당 단말로 전송하는 데이터 전송부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 프리코더는, 상기 단말의 채널 상태 정보에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬(New Precoding Matrix)을 계산하는 새로운 프리코딩 행렬 계산부; 상기 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬이 저장되는 메모리; 상기 새로운 프리코딩 행렬과 상기 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 곱함으로써 상기 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 계산하는 축적된 프리코딩 행렬 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, FDD 방식의 통신 시스템에서 채널 추정을 위해 전용 파일롯 만이 하향링크 프레임에 포함되기 때문에, 하향링크 프레임의 오버헤드를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 무선자원의 낭비를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 데이터 심볼 및 파일롯 심볼을 각각 데이터 및 파일롯으로 축약해서 기재하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FDD 방식의 통신 시스템에 포함된 기지국의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도로써, 기지국(200)은 다중 사용자(Multi User: MU)에게 MIMO 방식으로 데이터를 전송할 수 있는 것으로서, 이때, 기지국(200)은 복수개의 전송 안테나(220)가 배치되어 있고, 단말의 경우 복수개의 안테나가 배치될 수 있지만 하나의 안테나 만이 배치될 수도 있다.
먼저, 기지국(200)은 프리코더(230), 프레임 전송부(240), 스케쥴러(250), 및 피드백 수신부(260)를 포함한다.
스케쥴러(230)는 각 단말로부터 피드백된 채널 상태 정보를 고려하여 상위 계층으로부터 전달받은 데이터들의 전송 위한 스케쥴링 작업을 수행한다. 구체적으로, 스케쥴러(230)는 각 단말로부터 피드백된 채널 상태 정보를 고려하여 각각의 단말로 전송될 데이터들의 변조 및 코딩 기법(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 각 단말로 전송될 데이터들에 대한 버스트를 할당하며, 해당 버스트들의 할당을 지시하기 위한 맵 메시지를 작성하는 작업을 수행함으로써 하향 데이터 전송을 위한 프레임을 구성한다.
한편, 스케줄러(230)는 상술한 스케줄링 작업을 수행함에 있어서, 각 단말의 채널 추정을 위해 사용될 전용 파일롯(Pilot)을 미리 정해진 패턴에 따라 배치할 수 있다.
이후, 스케쥴러(230)는 하향 데이터 및 전용 파일롯을 후술할 프리코더(240)로 제공한다.
프리코더(240)는 프리코딩 행렬을 계산하여, 해당 프리코딩 행렬을 이용하여 스케쥴러(230)로부터 제공된 하향 데이터 및 전용 파일롯(Dedicate Pilot)을 프리코딩하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 새로운 프리코딩 행렬 계산부(242), 메모리(244), 축적된 프리코딩 행렬 계산부(246), 및 코딩 수행부(248)를 포함한다.
새로운 프리코딩 행렬 계산부(242)는 후술할 피드백 수신부(260)를 통해 피드백된 각 단말(210)의 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI)에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬(New Precoding Matrix)를 계산한다. 일 실시예에 있어서, 각 단말(210)로부터 피드백되는 채널 상태 정보는 프리코딩된 전용 파일럿(Precoded Dedicated Pilot)을 이용한 채널 추정을 통해 생성된 것이다.
새로운 프리코딩 행렬 계산부(242)가 새로운 프리코딩 행렬을 계산함에 있어서, 먼저 복수개의 단말들 중 MIMO 방식으로 데이터를 전송할 단말들을 그룹핑하고(예컨대, 2개의 단말을 하나의 그룹을 결정함), 각 그룹에 포함된 단말들로부터 피드백되는 채널 상태 정보를 이용하여 해당 그룹에 포함된 단말들을 위한 새로운 프리코딩 행렬을 계산한다.
메모리(244)는 이전 프레임에서 계산된 축적된 프리코딩 행렬이 저장된다.
축적된 프리코딩 행렬 계산부(246)는 새로운 프리코딩 행렬 계산부(242)에 의해 계산된 새로운 프리코딩 행렬과 메모리(244)에 저장되어 있는 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 이용하여 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 계산한다. 일 실시예에 있어서, 축적된 프리코딩 행렬 계산부(246)는 새로운 프리코딩 행렬과 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 서로 곱함으로써 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 계산할 수 있다.
이후, 축적된 프리코딩 행렬 계산부(246)는 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 메모리(244)에 저장함과 동시에 후술할 코딩 수행부(246)로 제공한다. 메모리(244)에 저장된 축적된 프리코딩 행렬은 다음 프레임의 축적된 프리코딩 행렬 계산에 이용된다.
코딩 수행부(246)는 축적된 프리코딩 행렬 계산부(246)로부터 제공되는 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 이용하여 스케쥴러(250)로부터 제공되는 하향 데이터 및 전용 파일롯을 프리코딩하고, 프리코딩된 데이터 및 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임을 프레임 전송부(250)로 제공한다.
상술한 프리코더(240)에 의해 수행되는 축적된 프리코딩(Accumulated Precoding)을 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112008031976042-PAT00001
여기서,
Figure 112008031976042-PAT00002
는 i번째 사용자에 대한 k번째 프레임에서의 프리코딩 행렬을 나타내며,
Figure 112008031976042-PAT00003
을 의미한다.
한편, 상술한 수학식 1에 기재된
Figure 112008031976042-PAT00004
를 가지는 다음 프레임을 스케쥴링 하는 경우에, 이전에 선택된 사용자 단말들은 0이라는 채널 엘리먼트(Channel Element)로 인해 도움이 되지 못할 수 있다. 이로 인해 효과적인 채널 파워(Channel Power)가 감소된다.
따라서, 변형된 실시예에 있어서는 수정된 축적된 프리코딩(Power Adjusted Accumulated Precoding)을 제안한다. 이 수정된 축적된 프리코딩을 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 2와 같다.
Figure 112008031976042-PAT00005
여기서, 선택된 사용자 단말들은
Figure 112008031976042-PAT00006
를 가진다.
수학식 2에 기재된 바와 같이, 수정된 축적된 프리코딩은 1 프레임보다 큰 코히어런스 타임(Coherence Time)을 가지는 채널들에 대해 선택되지 않은 사용자 단말들에게는 1/2를 곱하게 된다. 이때, 1/2를 곱하는 것은 코히어런스 타임에 의존하여 적응적으로(Adaptively) 수행되어 질 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 프리코더(240)가 채널 상태 정보에 근거하여 계산된 새로운 프리코딩 행렬이 아닌, 이전 프레임의 축약된 프리코딩 행렬과 새로운 프리코딩 행렬을 결합하여 계산된 현재 프레임의 축약된 프리코딩 행렬을 이용하여 데이터 및 전용 파일롯을 프리코딩하기 때문에, 이전 프레임의 축약된 프리코딩 행렬이 현재 프레임에도 반영될 수 있게 된다.
프레임 전송부(250)는 프리코딩된 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임을 각각의 단말(210)로 제공한다. 일 실시예에 있어서, 하향 링크 프레임 전송부(250)는 복수개의 전송 안테나들(220) 중 프리코딩된 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임이 각 그룹에 속한 단말 별로 다른 전송 안테나를 통해 제공될 수 있도록 한다.
피드백 수신부(260)는 각 단말(210)의 채널 상태 정보를 포함하는 피드백을 각 단말(210)로부터 수신하고, 수신된 피드백에 포함되어 있는 채널 상태 정보를 스케쥴러(230) 및 프리코더(240)의 새로운 프리코딩 행렬 계산부(242)로 제공한다.
즉, 종래에는 프리코딩된 데이터 및 전용 파일롯뿐만 아니라 채널 추정을 위해 이용되는 공용 파일롯(Common Pilot)을 각 단말로 모두 전송했어야 했는데, 본 발명에서는 각각의 단말이 프리코딩된 전용 파일롯을 이용하여 채널 추정을 할 수 있기 때문에, 별도의 공용 파일롯을 각 단말로 전송할 필요가 없게 되어, 하향링크 프레임의 오버헤드를 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
한편, 복수개의 단말(210)들은 기지국(200)으로부터 프리코딩된 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임을 수신하고, 수신된 하향링크 프레임에 포함된 프리코딩된 전용 파일롯을 이용하여 채널을 추정함으로써 채널 상태 정보를 생성한다. 이후, 생성된 채널 상태 정보를 기지국(200)으로 피드백한다.
즉, 단말(210)의 경우, 종래에는 공용 파일롯을 이용하여 채널 상태를 추정하고, 프리코딩된 전용 파일롯을 이용하여 자신에게 수신되는 데이터를 디텍션하였는데, 본 발명에서는 프리코딩된 전용 파일롯만을 이용하여 채널 상태 추정뿐만 아니라 자신에게 수신되는 데이터의 디텍션까지 모두 수행하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말(210)은 i번째 사용자 단말에 대하 채널 추정을 수행함으로써 아래의 수학식 3과 같은 피드백 정보를 생성하여 기지국(200)으로 전송한다.
Figure 112008031976042-PAT00007
여기서,
Figure 112008031976042-PAT00008
는 서로 직교(Orthonomal)관계에 있는 파일롯을 의미한다.
한편, 기지국(200)은 단말(210)로부터 상술한 수학식 3에 도시된 바와 같은 정보를 피드백 받게 되는데, 상술한 수학식 3은 아래의 수학식 4와 같이 기재될 수 있으므로, 기지국(200)은 수학식 5에 기재된 바와 같은 프리코딩 인버전 기법(Precoding Inversion Scheme)을 통해 채널(Raw Channel)을 추정할 수 있다.
Figure 112008031976042-PAT00009
여기서,
Figure 112008031976042-PAT00010
를 의미한다.
Figure 112008031976042-PAT00011
수학식 4에서
Figure 112008031976042-PAT00012
는 시뮬레이션을 통해 획득할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도시된 바와 같이, 먼저 각 단말은 기지국으로부터 전송된 프리코딩된 전용 파일롯을 이용해서 채널을 추정한다(S300). 이후, 채널 추정을 통하여 채널 상태 정보를 생성하고(S310), 생성된 채널 상태 정보를 기지국으로 피드백한다(S320).
다음으로, 기지국은 단말로부터 피드백된 채널 상태 정보를 이용하여 해당 단말로 전송될 하향 데이터들을 스케쥴링한다(S330). 일 실시예에 있어서, 데이터를 스케쥴링함에 있어서, 기지국은 각 단말로 제공될 전용 파일롯을 미리 정해진 파일롯 배치 패턴에 따라 배치할 수 있다.
다음으로, 기지국은 복수개의 단말들 중 MIMO 방식으로 데이터를 전송할 단말들을 선택하여 그룹핑하고(S340), 그룹핑된 단말들로부터 피드백된 채널 상태 정보를 이용하여 새로운 프리코딩 행렬을 계산한다(S350).
이후, S350에서 계산된 새로운 행렬과 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임 의 축적된 프리코딩 행렬을 결합함으로써 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 계산한다(S360). 본 발명은 이와 같이 프리코딩 행렬을 계산함에 있어서, 현재 채널 상태 정보에 근거한 새로운 프리코딩 행렬뿐만 아니라 이전 프레임의 축약된 프리코딩 행렬을 함께 고려하여 현재 프레임의 축약된 프리코딩 행렬을 계산하기 때문에, 이전 프레임들의 축약된 프리코딩 행렬이 현재 프레임에도 반영되게 된다.
이러한 과정을 통해 생성된 축약된 프리코딩 행렬은 메모리에 저장되는데, 저장된 축약된 프리코딩 행렬은 다음 프레임의 축약된 프리코딩 행렬을 계산하는데 이용된다.
다음으로, 현재 프레임의 축약된 프리코딩 행렬을 이용하여 각 그룹에 포함된 단말로 전송될 하향 데이터 및 전용 파일롯을 프리코딩하고(S370), 프리코딩된 하향 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임을 각 그룹에 포함된 단말로 제공한다(S380).
일 실시예에 있어서, 프리코딩된 하향 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임을 각 단말로 제공함에 있어서, 각 단말 별로 서로 다른 안테나를 통해 프리코딩된 하향 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임이 제공될 수 있도록 한다.
마지막으로, 프리코딩된 데이터 및 프리코딩된 전용 파일롯을 포함하는 하향링크 프레임을 수신한 단말은 프리코딩된 전용 파일롯을 이용하여 자신에게 수신되는 하향 데이터를 디텍션한다(S390). 이후, 각 프리코딩된 전용 파일롯을 수신한 각 단말들은 다시 S300으로 돌아가 S380에서 제공된 프리코딩된 전용 파일롯을 이 용하여 채널을 추정하게 된다.
상술한 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FDD 방식의 통신 시스템에서 MU-MIMO 방식을 지원하는 기지국의 블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코딩 행렬을 이용한 다중 사용자 MIMO 방식의 데이터 송신 방법을 보여주는 플로우차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200: 기지국 210: 단말
220: 송신 안테나 230: 스케쥴러
240: 프리코더 242: 새로운 프리코딩 행렬 계산부
244: 메모리 246: 축적된 프리코딩 행렬 계산부
248: 코딩 수행부 250: 프레임 전송부
260: 피드백 수신부

Claims (16)

  1. 각 단말의 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI) 및 이전 프레임의 프리코딩(Precoding Matrix) 행렬에 기초하여 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 계산하는 단계;
    상기 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 단말로 송신될 하향 데이터 및 전용 파일럿(Dedicate Pilot)을 프리코딩하는 단계; 및
    상기 프리코딩된 전용 파일럿(Precoded Dedicate Pilot) 및 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임을 해당 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 현재 프레임의 프리코딩 행렬 계산 단계는,
    상기 단말의 채널 상태 정보에 기초하여 제1 프리코딩 행렬을 계산하는 단계; 및
    상기 이전 프레임의 프리코딩 행렬과 상기 제1 프리코딩 행렬을 곱함으로써 현재 프레임의 프리코딩 행렬을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프리코딩 행렬 계산 단계 이전에,
    상기 각 단말로부터 프리코딩된 전용 파일럿을 이용하여 추정된 채널 상태 정보를 피드백 받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프리코딩 단계 이전에,
    상기 각 단말로 전송될 상기 하향 데이터들을 상기 채널 상태 정보를 이용하여 스케쥴링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프리코딩 행렬 계산 단계에서,
    상기 각 단말들 중에서 MIMO 방식으로 상기 하향 데이터를 전송할 단말들을 선택하여 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 단말들의 채널 상태 정보를 이용하여 상기 프리코딩 행렬을 계산하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하향링크 프레임 전송 단계에서, 상기 프리코딩된 전용 파일럿 및 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임은 상기 각 그룹의 단말 별로 다른 송신 안테나를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 송신 방법.
  7. 다수의 단말들을 위한 제1 프리코딩 행렬에 의해 프리코딩된 데이터 심볼과 전용 파일럿심볼들을 포함하는 제1 하향링크 프레임을 전송하는 단계;
    상기 전용 파일럿 심볼들로부터 얻은 상기 단말들의 채널 상태 정보에 근거하여, 상기 단말들 중 선택된 단말들을 위해 생성된 제2 프리코딩 행렬과 상기 제1 프리코딩 행렬을 조합하여 제3 프리코딩 행렬을 생성하는 단계; 및
    상기 제3 프리코딩 행렬에 의해 프리코딩된 데이터 심볼들과 전용 파일럿들을 포함하는 제2 하향링크 프레임을 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송 방법.
  8. 기지국으로부터 프리코딩된 전용 파일럿을 수신하는 단계;
    상기 수신된 프리코딩된 전용 파일럿을 이용해서 상기 기지국과의 채널을 추정함으로써 채널 상태 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 수신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신된 프리코딩된 전용 파일럿을 이용해서 상기 기지국으로부터 전송 되는 하향링크 프레임에 포함된 프리코딩된 하향 데이터를 디텍션하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 수신 방법.
  10. 각 단말로부터 피드백되는 채널 상태 정보 및 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬에 기초하여 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬(Accumulated Precoding Matrix)을 계산하고, 상기 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 이용하여 해당 단말로 송신될 하향 데이터 및 전용 파일럿을 프리코딩하는 프리코더; 및
    상기 프리코딩된 전용 파일럿과 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임을 해당 단말로 전송하는 프레임 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
  11. 제10항에 있어서, 상기 프리코더는,
    상기 단말의 채널 상태 정보에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬(New Precoding Matrix)을 계산하는 새로운 프리코딩 행렬 계산부;
    상기 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬이 저장되는 메모리; 및
    상기 새로운 프리코딩 행렬과 상기 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 곱함으로써 상기 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 계산하는 축적된 프리코딩 행렬 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 프리코딩된 전용 파일럿(Pilot)을 이용한 채널 추정에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 각 단말로부터 상기 채널 상태 정보를 피드백 받는 피드백 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 각 단말로 전송될 상기 하향 데이터들을 상기 채널 상태 정보를 이용하여 스케쥴링한 후 상기 프리코더로 제공하는 스케쥴러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 프리코더는, 상기 각 단말들 중에서 MIMO 방식으로 하향링크 프레임을 전송할 단말들을 선택하여 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 단말들의 채널 상태 정보 및 해당 단말들의 이전 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 현재 프레임의 축적된 프리코딩 행렬을 계산하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프레임 전송부는 상기 프리코딩된 전용 파일럿 및 상기 프리코딩된 하향 데이터를 포함하는 하향링크 프레임을 상기 그룹의 각 단말 별로 다른 송신 안테나를 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 MU-MIMO를 지원하기 위한 프리코딩을 이용한 프레임 전송을 지원하는 기지국.
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