KR20100035086A - Method of designing codebook for network multiple input multiple output communication systme and method of using the codebook - Google Patents
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Abstract
Description
다음의 실시예들은 다중 입출력 통신 시스템에 사용되는 코드북을 설계하는 방법 및 상기 설계된 코드북을 활용하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 기지국들에 의해 공유되는 네트워크 코드북을 설계하고, 상기 네트워크 코드북을 활용하는 기술에 관한 것이다.The following embodiments relate to a method of designing a codebook used in a multiple input / output communication system and a method of utilizing the designed codebook, and more particularly, to design a network codebook shared by a plurality of base stations, and to designate the network codebook. It's about the technology you use.
최근 무선 통신 환경에서 음성 서비스를 비롯한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고, 고품질 및 고속의 데이터 전송을 지원하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 공간 영역에서 다수의 채널들을 이용하는 MIMO(multi input multi output) 통신 시스템과 관련된 기술이 급속도로 발전하고 있다. MIMO 통신 시스템은 필수적으로 적어도 하나의 기지국을 포함하며, 일반적으로 복수의 사용자들과 하나의 기지국으로 구성된 다중 사용자 MIMO 통신 시스템 및 하나의 사용자와 하나의 기지국으로 구성된 단일 사용자 MIMO 통신 시스템으로 분류될 수 있다.Recently, researches are being actively conducted to provide various multimedia services including voice services in a wireless communication environment and to support high quality and high speed data transmission. As part of this research, technologies related to multi-input multi-output (MIMO) communication systems using multiple channels in the spatial domain are rapidly developing. The MIMO communication system essentially includes at least one base station, and generally can be classified into a multi-user MIMO communication system consisting of a plurality of users and one base station and a single user MIMO communication system consisting of one user and one base station. have.
MIMO 통신 시스템에서 적어도 하나의 기지국 및 단말기들은 코드북을 사용한다. 특정 공간은 복수 개의 벡터(또는 매트릭스)들로 양자화될 수 있으며, 공간을 양자화하여 생성된 복수의 벡터(또는 매트릭스)들은 코드북으로서 기지국 및 단말기들에 저장될 수 있다.At least one base station and terminals in a MIMO communication system use a codebook. The specific space may be quantized into a plurality of vectors (or matrices), and the plurality of vectors (or matrices) generated by quantizing the space may be stored in the base station and the terminals as a codebook.
단말기들 각각은 기지국과 각각의 단말기들 사이의 채널에 따라 코드북에 포함된 매트릭스들 혹은 벡터들 중 어느 하나의 매트릭스 혹은 벡터를 선택할 수 있으며, 기지국 또한 코드북을 이용하여 단말에 의해 선택된 매트릭스 혹은 벡터를 파악할 수 있다. 그리고, 그 선택된 매트릭스 혹은 벡터는 기지국이 프리코딩 매트릭스 혹은 프리코딩 벡터를 생성하는 데에 이용된다.Each terminal may select one of the matrices or vectors included in the codebook according to the channel between the base station and each terminal, and the base station may also use the codebook to select the matrix or vector selected by the terminal. I can figure it out. The selected matrix or vector is then used by the base station to generate the precoding matrix or precoding vector.
또한, 최근 복수의 기지국들을 포함하는 네트워크 MIMO 통신 시스템에 관한 연구가 진행되고 있다. 즉, 복수의 기지국들은 공간적으로 분리되어 있으며(예를 들어, 100미터 정도), 서로 협력하여 또는 협력함이 없이 단말들을 서빙한다. 이 때, 네트워크 MIMO 통신 시스템에 적절한 네트워크 코드북을 설계하는 기술이 필요하다.In addition, research on a network MIMO communication system including a plurality of base stations has recently been conducted. That is, the plurality of base stations are spatially separated (for example, about 100 meters), and serve the terminals with or without cooperation with each other. At this time, a technique for designing a network codebook suitable for a network MIMO communication system is required.
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 복수의 기지국들로부터 단말로의 대규모 페이딩(large scale fading)과 관련된 정보를 수신하는 단계, 상기 대규모 페이딩과 관련된 정보 및 미리 정의된 제1 코드북을 기초로 제2 코드북을 생성하는 단계 및 상기 복수의 기지국들의 코드북들로부터 생성된 연결된(concatenated) 코드북을 기초로 상기 제2 코드북으로부터 네트워크 코드북을 생성하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of generating a network codebook, the method comprising: receiving information related to large scale fading from a plurality of base stations to a user equipment; Generating a second codebook based on the second codebook; and generating a network codebook from the second codebook based on the concatenated codebook generated from the codebooks of the plurality of base stations.
이 때, 상기 제2 코드북을 생성하는 단계는 상기 대규모 페이딩과 관련된 값들을 포함하는 매트릭스를 이용하여 상기 제1 코드북에 포함된 원소들을 가공함으로써 상기 제2 코드북을 생성하는 단계일 수 있다. 여기서, 상기 대규모 페이딩의 값들은 대각 원소들로서 포함될 수 있고, 상기 복수의 기지국들로부터 상기 단말로의 대규모 페이딩은 상기 단말에 의해 측정될 수 있다.In this case, the generating of the second codebook may include generating the second codebook by processing elements included in the first codebook using a matrix including values related to the large scale fading. Here, the values of the large scale fading may be included as diagonal elements, and the large scale fading from the plurality of base stations to the terminal may be measured by the terminal.
이 때, 상기 제2 코드북을 생성하는 단계는 상기 제1 코드북에 포함된 원소들을 대각화하는 단계 및 상기 대규모 페이딩과 관련된 값들을 포함하는 매트릭스 및 상기 대각화된 상기 제1 코드북에 포함된 원소들을 이용하여 상기 제2 코드북을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the generating of the second codebook may include: diagonalizing the elements included in the first codebook and a matrix including values related to the large scale fading, and the elements included in the diagonalized first codebook. And generating the second codebook using the second codebook.
그리고, 상기 네트워크 코드북을 생성하는 단계는 상기 연결된 코드북에 포함된 원소들 및 상기 제2 코드북에 포함된 원소들을 내적함으로써 상기 네트워크 코드북을 생성하는 단계일 수 있다.The generating of the network codebook may include generating the network codebook by internalizing elements included in the connected codebook and elements included in the second codebook.
이 때, 상기 제1 코드북은 일정 계수(constant modulus) 조건(criterion)을 만족하거나, 상기 제1 코드북에 포함된 매트릭스들 사이의 코달 거리(Chordal distance)를 고려하여 미리 정의된 것일 수 있다.In this case, the first codebook may be predefined by satisfying a constant modulus criterion or considering a chordal distance between matrices included in the first codebook.
이 때, 네트워크 코드북 생성 방법은 상기 복수의 기지국들의 코드북들을 기초로 상기 연결된 코드북을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 연결된 코드북을 생성하는 단계는 상기 복수의 기지국들의 코드북들에 포함된 원소들을 내적함으로써 상기 연결된 코드북을 생성하는 단계일 수 있다.In this case, the network codebook generation method may further include generating the connected codebook based on codebooks of the plurality of base stations. In this case, the generating of the connected codebook may be generating the connected codebook by internalizing the elements included in the codebooks of the plurality of base stations.
이 때, 상기 네트워크 코드북은 상기 복수의 기지국들이 프리코딩을 수행하는 데에 사용되거나, 상기 단말이 채널 상태 정보를 상기 복수의 기지국들로 피드백하는 데 사용될 수 있으며, 상기 복수의 기지국들의 코드북들은 하나의 기지국을 포함하는 다중 입출력 통신 시스템에서 사용되는 것들일 수 있다.In this case, the network codebook may be used by the plurality of base stations to perform precoding, or the terminal may be used to feed back channel state information to the plurality of base stations, and the codebooks of the plurality of base stations are one. It may be used in a multiple input and output communication system including a base station of.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 피드백 방법은 제1 기지국으로 상기 제1 기지국의 코드북에 대한 단말의 선호 매트릭스 지시자(Preferred Matrix Indicator) 및 상기 제1 기지국 및 상기 단말 사이의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator)를 피드백하는 단계 및 제2 기지국으로 상기 제2 기지국의 코드북에 대한 상기 단말의 선호 매트릭스 지시자 및 네트워크 코드북에 대한 상기 단말의 선호 매트릭스 지시자를 피드백하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 네트워크 코드북은 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국에 의해 공유되는 것이다.In addition, a feedback method of a terminal according to an embodiment of the present invention includes a preferred matrix indicator of a terminal for a codebook of the first base station and a channel quality indicator between the first base station and the terminal to a first base station. And feeding back a channel quality indicator and feeding back a preference matrix indicator of the terminal to a codebook of the second base station and a preference matrix indicator of the terminal to a network codebook to a second base station. Here, the network codebook is shared by the first base station and the second base station.
이 때, 상기 네트워크 코드북을 공유하는 제3 기지국이 더 존재하는 경우, 상기 제2 기지국으로 상기 네트워크 코드북에 대한 상기 단말의 선호 매트릭스 지 시자를 피드백하는 단계는 상기 네트워크 코드북에 대한 상기 단말의 선호 매트릭스 지시자의 일부를 상기 제2 기지국으로 피드백하는 단계일 수 있다. 여기서, 상기 네트워크 코드북을 이용한 단말의 피드백 방법은 상기 제3 기지국으로 상기 네트워크 코드북에 대한 상기 단말의 선호 매트릭스 지시자의 다른 일부를 피드백하는 단계를 더 포함한다.At this time, if there is further a third base station sharing the network codebook, the step of feeding back the preference matrix indicator of the terminal for the network codebook to the second base station is the preference matrix of the terminal for the network codebook And feeding back a portion of the indicator to the second base station. Here, the feedback method of the terminal using the network codebook further includes feeding back another part of the preference matrix indicator of the terminal to the network codebook to the third base station.
상기 네트워크 코드북은 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국으로부터 상기 단말로의 대규모 페이딩(large scale fading)과 관련된 정보 및 미리 정의된 제1 코드북을 기초로 제2 코드북을 생성하는 단계 및 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국의 코드북들로부터 생성된 연결된(concatenated) 코드북을 기초로 상기 제2 코드북으로부터 상기 네트워크 코드북을 생성하는 단계를 수행함으로써 생성될 수 있다.The network codebook generates a second codebook based on information related to large scale fading from the first base station and the second base station to the terminal and a predefined first codebook and the first base station. And generating the network codebook from the second codebook based on the concatenated codebook generated from the codebooks of the second base station.
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 복수의 기지국들로부터 단말로의 대규모 페이딩에 따라 미리 정의된 제1 코드북을 가공함으로써, 보다 효율적으로 네트워크 코드북을 생성할 수 있다.The network codebook generation method according to an embodiment of the present invention can generate a network codebook more efficiently by processing a first predefined codebook according to large-scale fading from a plurality of base stations to a terminal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 미리 잘 알려진 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템 또는 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북들을 기반으로 네트워크 코드북을 생성함으로써, 높은 호환성을 가질 수 있다.In addition, the network codebook generation method according to an embodiment of the present invention may have a high compatibility by generating a network codebook based on codebooks for a single-user multi-input / output communication system or a multi-user multi-input / output communication system that is well known in advance.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 네트워크 코드북을 이용하여 높은 호환성을 가지고 시그널링을 수행할 수 있다.In addition, the terminal according to an embodiment of the present invention can perform signaling with high compatibility using a network codebook.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 다중 사용자(Multi Users) MIMO(Multiple Input Multiple Output) 통신 시스템의 일예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a multi-user multiple input multiple output (MIMO) communication system.
도 1을 참조하면, 다중 사용자 MIMO 통신 시스템은 기지국(110) 및 복수의 사용자들(120, 130, 140)을 포함한다. 기지국(110)에는 복수의 안테나들이 설치되며, 복수의 사용자들(120, 130, 140) 각각에는 적어도 하나의 안테나가 설치될 수 있다. 그리고, 기지국(110)과 각각의 복수의 사용자들(120, 130, 140) 사이에는 채널들이 존재하며, 기지국(110)과 각각의 복수의 사용자들(120, 130, 140)은 채널들을 통하여 신호를 송/수신한다.Referring to FIG. 1, a multi-user MIMO communication system includes a
기지국(110)은 복수의 사용자들(120, 130, 140)에게 하나 이상의 데이터 스트림을 전송할 수 있다. 이 때, 기지국(110)은 공간 분할 다중화 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법에 따라 데이터 스트림을 빔포밍하여 전송 신호를 생성한다. 이 때, 기지국(110)은 코드북 C(i) 을 이용하여 프리코딩 매트릭스를 생성하고, 생성된 프리코딩 매트릭스를 이용하여 전송 신호를 생성한다. 여기서, 코드북은 로 정의될 수 있고, 2B(i) 개의 매트릭스들 혹은 벡터들을 포함한다. 여기서, i는 기지국의 인덱스를 의미한다.The
보다 구체적으로, 기지국(110)은 파일럿 신호들을 하향링크 채널을 통해 복수의 사용자들(120, 130, 140)에게 전송한다. 여기서, 파일럿 신호는 기지국(110) 및 복수의 사용자들(120, 130, 140)에게 잘 알려진(well-known) 신호이다. 복수의 사용자들(120, 130, 140) 각각은 파일럿 신호를 수신하여 기지국(110) 및 복수의 사용자들(120, 130, 140) 사이의 채널을 추정한다. More specifically, the
그리고, 복수의 사용자들(120, 130, 140) 각각은 추정된 채널을 기초로 미리 저장된 코드북 C(i)에 포함된 매트릭스들 또는 벡터들 중 어느 하나의 매트릭스 또는 벡터를 선호(preferred) 매트릭스 또는 선호 벡터로 선택한다. 여기서, 각각의 복수의 사용자들(120, 130, 140)은 여러 가지 기준에 따라 2B(i) 개의 벡터들 혹은 매트릭스들 중 어느 하나의 벡터 혹은 매트릭스를 선호 벡터 혹은 선호 매트릭스로 선택할 수 있다. 예를 들어, 복수의 사용자들(120, 130, 140) 각각은 달성될 수 있는 데이터 전송률 또는 신호 대 간섭 및 잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio, SINR)를 고려하여 2B(i)개의 벡터들 중 어느 하나의 벡터 혹은 매트릭스를 선호 벡터 혹은 선호 매트릭스로 선택할 수 있다.Each of the plurality of users 120, 130, and 140 may be a matrix or vector that is one of the matrices or vectors included in the codebook C (i) stored in advance based on the estimated channel. Select as a preference vector. Here, each of the plurality of users 120, 130, and 140 may select any one vector or matrix among 2 B (i) vectors or matrices as a preferred vector or a preferred matrix according to various criteria. For example, each of the plurality of users 120, 130, 140 may have 2 B (i) vectors in view of the data rate or signal to interference and noise ratio (SINR) that can be achieved. Any one of these vectors or matrices may be selected as a preferred vector or a preferred matrix.
또한, 각각의 복수의 사용자들(120, 130, 140)은 선택된 선호 벡터 또는 선호 매트릭스와 관련된 정보를 기지국(110)으로 피드백한다. 여기서, 선택된 선호 벡터 또는 선호 매트릭스와 관련된 정보는 채널 방향 지시자(Channel Direction Indicator, CDI) 또는 선호 매트릭스 지시자(Preferred Matrix indicator, PMI) 또는 프리코딩 매트릭스 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)로 불려지기도 한다.In addition, each of the plurality of users 120, 130, 140 feeds back information related to the selected preference vector or preference matrix to the
기지국(110)은 복수의 사용자들(120, 130, 140) 각각의 선호 벡터 또는 선호 매트릭스와 관련된 정보를 수신하여 프리코딩 매트릭스를 결정한다. 이 때, 기지국(110)은 다양한 프리코딩 기법(예를 들어, 제로 포싱, PU2RC(Per User Unitary Rate Control))에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정할 수 있다.The
도 1에 도시된 바와 같은 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북뿐만 아니라 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북 및 이중 편파(dual polarization)을 위한 코드북 등과 같이 다양한 코드북들은 3GPP LTE 또는 IEEE 802.16m 등의 표준에서 잘 정의되어 있다. 다만, 지금까지 여러 표준들, 여러 발행된 제안들에서 정의되어 있는 코드북들은 하나의 기지국을 포함하는 다중 입출력 통신 시스템에 관한 것이다.Various codebooks, such as codebooks for single-user multi-input / output communication systems as well as codebooks for dual polarization and dual polarization, as shown in FIG. Well defined in the standard. However, codebooks defined in various standards and various issued proposals so far relate to a multiple input / output communication system including one base station.
최근 복수의 기지국들을 포함하는 네트워크 MIMO 통신 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 네트워크 MIMO 통신 시스템에서 복수의 기지국들에 의해 공유되는 네트워크 코드북이 명확히 정의되어 있지 않다. 지금까지 잘 정의된 하나의 기지국을 포함하는 다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북을 변경하지 않으면서도, 네트워크 MIMO 통신 시스템에도 잘 적용될 수 있는 네트워크 코드북을 설계할 필요가 있다.Recently, a research on a network MIMO communication system including a plurality of base stations has been actively conducted. In the network MIMO communication system, a network codebook shared by a plurality of base stations is not clearly defined. There is a need to design a network codebook that can be applied well to a network MIMO communication system without changing the codebook for a multiple input / output communication system including one well-defined base station.
도 2는 복수의 수퍼 셀들을 포함하는 네트워크 MIMO 통신 시스템의 일예를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a network MIMO communication system including a plurality of super cells.
도 2를 참조하면, 수퍼 셀 1(210)은 7 개의 기지국들(기지국 1~기지국 7)을 포함하고, 수퍼 셀 2(220) 역시 7 개의 기지국들(기지국 8~기지국 14)을 포함한다. Referring to FIG. 2,
수퍼 셀들(210, 220) 내부의 i 번째 기지국을 위한 B 비트의 사이즈를 갖는 코드북 C(i)을 라고 가정한다. 이 때, C(i)는 2B(i) 개의 매트릭스들을 포함하며, 2B(i) 개의 매트릭스들 각각의 차원은 Mi x r이다. 여기서, Mi는 i 번째 기지국에 설치된 안테나들의 개수로서, 예를 들어, 기지국 1의 안테나들의 개수인 M1은 2이고, 기지국 5의 안테나들의 개수인 M5는 1이다. 그리고, r은 랭크를 의미하며, 3GPP LTE에서 MU-MIMO 모드를 위한 랭크 r은 1로 설정되며, SU-MUIMO 모드를 위한 랭크 r은 1부터 min(Mi, Nk)까지의 범위로 제한된다. 여기서, Nk는 사용자 k의 안테나들의 개수이다.A codebook C (i) having a size of B bits for the i th base station in the
그리고, 는 하나의 기지국을 포함하는 다중 입출력 통신 시스템에 대해 이미 잘 정의된 코드북으로서, 3GPP LTE 또는 IEEE 802.16m 등에서 정의된 코드북일 수 있다.And, Is a well-defined codebook for a multiple input / output communication system including one base station, and may be a codebook defined in 3GPP LTE or IEEE 802.16m.
사용자 k는 파일럿 신호들과 같은 잘 알려진 신호들을 이용하여 다른 기지국 들로부터의 채널들을 측정한다. User k measures channels from other base stations using well known signals such as pilot signals.
이 때, 사용자 k는 사용자 k에서 수신된 파일럿 신호들의 세기가 큰 순서에 따라 기지국들을 오더링(ordering)할 수 있다. 즉, 가장 큰 세기를 갖는 수신된 파일럿 신호에 대응하는 기지국은 1, i 번째 큰 세기를 갖는 수신된 파일럿 신호에 대응하는 기지국은 i, p 번째 큰 세기를 갖는 기지국은 p로 인덱싱된다.In this case, the user k may order the base stations according to the order in which the strengths of the pilot signals received by the user k are large. That is, the base station corresponding to the received pilot signal having the largest intensity is indexed as 1, the base station corresponding to the received pilot signal having the i th largest intensity, and the base station having the i th and p th largest strengths are indexed as p.
여기서, 는 i 번째 기지국으로부터 사용자 k로의 채널과 관련된 대규모 페이딩으로서 사용자 k에 의해 측정된다고 가정한다. 이러한 대규모 페이딩은 경로 손실(path loss)와 쉐도잉(shadowing)의 합과 같다. 이 때, 대규모 페이딩은 i 번째 기지국으로부터 사용자 k로의 채널과 관련된 다른 값들로 대체될 수 있음은 당업자에게 자명하다.here, Is assumed to be measured by user k as the large fading associated with the channel from the i th base station to user k. This large fading is equal to the sum of path loss and shadowing. It is apparent to those skilled in the art that large scale fading can be replaced with other values associated with the channel from the i th base station to user k at this time.
복수의 기지국들에 의해 공유되는 네트워크 코드북은 다음의 프로시져를 통하여 설계될 수 있다. 여기서, 네트워크 코드북은 동일한 슈퍼 셀에 속하는 복수의 기지국들에 의해 공유되며, 복수의 기지국들은 수퍼 셀의 레벨에서 네트워크 코드북을 이용하여 프리코딩을 수행할 수 있고, 단말은 네트워크 코드북을 이용하여 복수의 기지국들로 채널 방향 지시자, 선호 매트릭스 지시자, 채널 품질 지시자 등과 같은 채널 상태 정보를 피드백할 수 있다.A network codebook shared by a plurality of base stations may be designed through the following procedure. Here, the network codebook is shared by a plurality of base stations belonging to the same super cell, the plurality of base stations may perform precoding using the network codebook at the level of the super cell, and the terminal may use a plurality of base stations using the network codebook. The base station may feed back channel state information such as a channel direction indicator, a preference matrix indicator, a channel quality indicator, and the like.
1) 기지국들의 코드북들을 연결(concatenation)1) concatenation of codebooks of base stations
단말은 측정된 대규모 페이딩들의 크기에 따라 기지국들의 코드북들을 인덱싱한다. 기지국들의 코드북들을 라 하면, 연결된 코드북은 로 표현된다. 여기서, CC에 속하는 임의의(any) 원소 u는 하기 수학식 1과 같이 표현된다.The terminal indexes the codebooks of the base stations according to the measured large fadings. Codebooks of base stations Say, connected codebooks It is expressed as Herein, any element u belonging to C C is represented by
[수학식 1][Equation 1]
2) 제1 코드북 D의 도입2) Introduction of the first codebook D
네트워크 코드북을 생성하는 데에 사용되는 제1 코드북 D가 정의된다. 이 때, 제1 코드북 D는 하기 수학식 2와 같이 표현된다. 제1 코드북 D에 포함되는 매트릭스들 각각은 p x r의 차원을 갖고, 상기 매트릭스들에 포함되는 컬럼 벡터들 각각은 단위 놈(unit norm) 벡터이다.The first codebook D, which is used to generate the network codebook, is defined. In this case, the first codebook D is represented by
[수학식 2][Equation 2]
제1 코드북 D는 일정 계수(constant modulus) 조건(criterion)을 만족하거나, 제1 코드북 D에 포함된 매트릭스들 사이의 코달 거리(Chordal distance)를 고려하여 정의될 수 있다. 특히, 제1 코드북 D는 주어진 랭크 r에 대하여 제1 코드북 D에 포함된 매트릭스들 사이의 코달 거리가 최대가 되도록 정의될 수 있다.The first codebook D may be defined by satisfying a constant modulus criterion or by considering a chordal distance between matrices included in the first codebook D. In particular, the first codebook D may be defined such that a codal distance between matrices included in the first codebook D is maximum for a given rank r.
3) Q 매트릭스의 정의3) Definition of Q Matrix
대규모 페이딩을 나타내는 값들을 기초로 제1 코드북 D에 속하는 매트릭스들 각각에 가중치를 부여하기 위한 Q 매트릭스가 하기 수학식 3과 같이 정의된다. A Q matrix for weighting each of the matrices belonging to the first codebook D based on values representing large fading is defined as in
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, diag{a, b, c, d}는 대각 행렬이고, a, b, c, d를 대각 원소들로 포함한다. 즉, diag{a, b, c, d}의 첫 번째 행 및 첫 번째 열에 있는 원소는 a이고, diag{a, b, c, d}의 네 번째 행 및 네 번째 열에 있는 원소는 d이다.Here, diag {a, b, c, d} is a diagonal matrix and contains a, b, c, d as diagonal elements. That is, the element in the first row and first column of diag {a, b, c, d} is a, and the element in the fourth row and fourth column of diag {a, b, c, d} is d.
4) 제2 코드북 E의 생성4) Generation of Second Codebook E
Q 매트릭스 및 제1 코드북 D를 기초로 네트워크 코드북 F를 생성하는 과정에서 매개로 사용되는 제2 코드북 E가 하기 수학식 4와 같이 생성된다.A second codebook E, which is used as a medium in the process of generating the network codebook F based on the Q matrix and the first codebook D, is generated as shown in
[수학식 4][Equation 4]
5) 네트워크 코드북 F를 생성5) Generate network codebook F
네트워크 코드북 F에 속하는 어떠한 원소(행렬) t는 하기 수학식 5와 같이 정의된다.Any element (matrix) t belonging to the network codebook F is defined as in
[수학식 6]&Quot; (6) "
여기서, uj는 CC에 속하는 원소들 중 j 번째 원소를 의미한다.Here, u j means the j th element among the elements belonging to C C.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of generating a network codebook according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 상술한 바와 같이 대상 단말과 관련된 기지국들의 코드북들을 연결한다(310). 여기서, 연결된 코드북은 상기 수학식 1을 통해 알 수 있는 바와 같이 기지국들의 코드북들에 포함된 원소들을 내적함으로써 정의될 수 있다.3, the network codebook generation method according to an embodiment of the present invention connects the codebooks of the base stations associated with the target terminal as described above (310). Here, the connected codebook may be defined by internalizing the elements included in the codebooks of the base stations as shown in
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 대규모 페이딩과 관련된 정보를 수신한다(320). 즉, 단말은 측정된 대규모 페이딩과 관련된 정보를 내부 모듈로 제공하며, 대규모 페이딩과 관련된 정보는 단말에 의해 기지국들로 제공된다.In addition, the network codebook generation method according to an embodiment of the present invention receives information related to large scale fading (320). That is, the terminal provides information related to the measured large fading to an internal module, and the information related to the large scale fading is provided to the base stations by the terminal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 제1 코드북 D를 도입한다(330). 이 때, 일정 계수 조건을 만족하거나, 코달 거리를 고려하여 도입된다.In addition, the network codebook generating method according to an embodiment of the present invention introduces a first codebook D (330). At this time, it is introduced in consideration of a constant counting condition or in consideration of a codal distance.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 대규모 페이딩과 관련된 정보를 기초로 Q 매트릭스를 정의한다(340). 이 때, Q 매트릭스는 대규모 페이딩과 관련된 값들을 상기 수학식 3과 같이 대각 원소들로 포함한다.In addition, the network codebook generation method according to an embodiment of the present invention defines a Q matrix based on information related to large scale fading (340). At this time, the Q matrix includes values related to large scale fading as diagonal elements as shown in
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 제1 코드북 D 및 대규모 페이딩과 관련된 값들을 기초로 제2 코드북 E를 생성한다(350).In addition, the network codebook generation method according to an embodiment of the present invention generates a second codebook E based on the values associated with the first codebook D and the large scale fading (350).
보다 구체적으로, 네트워크 코드북 생성 방법은 상기 수학식 4의 diag(W1), diag(W2)을 통해 알 수 있는 바와 같이 제1 코드북 D에 포함된 원소들을 대각화한다. 그리고, 네트워크 코드북 생성 방법은 상기 수학식 4와 같이 대규모 페이딩과 관련된 값들을 포함하는 매트릭스인 Q 매트릭스 및 대각화된 제1 코드북 D의 원소들을 이용하여 제2 코드북 E를 생성할 수 있다.More specifically, the network codebook generation method diagonalizes elements included in the first codebook D as can be seen through diag (W 1 ) and diag (W 2 ) of
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법은 연결된 코드북을 기초로 제2 코드북 E로부터 네트워크 코드북 F를 생성한다(360).In addition, the network codebook generating method according to an embodiment of the present invention generates a network codebook F from the second codebook E based on the connected codebook (360).
즉, 네트워크 코드북 생성 방법은 상기 수학식 6과 같이, 연결된 코드북에 포함된 원소들과 제2 코드북 E에 포함된 원소들을 내적함으로써, 네트워크 코드북 F를 생성한다.That is, in the network codebook generation method, as shown in
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 장치를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an apparatus for generating a network codebook according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 장치는 정보 수신부(410), 메모리(420), 제2 코드북 생성부(430) 및 네트워크 코드북 생성부(440)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 장치는 기지국 및 단말에 설치되어 동작할 수 있다.Referring to FIG. 4, an apparatus for generating a network codebook according to an embodiment of the present invention includes an
정보 수신부(410)는 복수의 기지국들로부터 단말로의 대규모 페이딩(large scale fading)과 관련된 정보를 수신한다.The
또한, 메모리(420)에는 미리 정의된 제1 코드북 및 복수의 기지국들의 코드북들(또는, 연결된 코드북들)이 저장된다.In addition, the
또한, 제2 코드북 생성부(430)는 메모리(420)에 저장된 제1 코드북을 기초로 제2 코드북을 생성한다.In addition, the
또한, 네트워크 코드북 생성부(440)는 연결된 코드북을 기초로 제2 코드북으로부터 네트워크 코드북을 생성한다.In addition, the network
구체적인 동작 예Specific operation example
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 장치의 구체적인 동작 예는 아래와 같다. 여기서, 수퍼 셀이 4 개의 기지국들(1, 2, 3, 4)로 구성되고, 4 개의 기지국들 각각에는 두 개의 안테나들이 설치되어 있다고 가정한다. 그리고, 이고, 랭크 r은 1로 설정되어 있다고 가정한다. 또한, 4 개의 기지국들의 코드북들 각각은 3GPP LTE에서 정의된 A detailed operation example of the network codebook generating apparatus according to an embodiment of the present invention is as follows. Here, it is assumed that the super cell is composed of four
라고 가정한다. 그리고, 제1 코드북 또한 3GPP LTE에서 랭크 1 코드북으로 정의된 것으로, 이고, 여기서, D의 원소들은 아래와 같다고 가정한다. 참고로, D의 원소들 사이의 코달 거리는 0.75이고, D는 일정 계수 조건을 만족한다. Assume that The first codebook is also defined as a
D의 원소들의 개수가 16개, 4 개의 기지국들 각각의 코드북의 원소들의 개수가 4개이므로, 네트워크 코드북 F는 4x4x4x4x16=4096 개의 벡터들을 포함한다. 그리고, 4096 개의 벡터들 각각의 차원은 8 x 1 이다. Since the number of elements of D is 16 and the number of elements of the codebook of each of the four base stations is four, the network codebook F includes 4x4x4x4x16 = 4096 vectors. And, the dimension of each of 4096 vectors is 8 × 1.
에 대하여 사용자 k로부터 기지국 1로의 PMI는 '1'이고, 사용자 k로부터 기지국 2로의 PMI는 3, 사용자 k로부터 기지국 3으로의 PMI는 2, 사용자 k로부터 기지국 4로의 PMI는 1이라고 가정한다. 여기서, PMI는 코드북에 포함된 원소들의 인덱스를 의미하며, PMI '1'은 코드북에 포함된 첫 번째 원소로서, 을 의미한다. It is assumed that PMI from user k to
예를 들어, 코드북 D에서 12 번째 원소와 관련된 네트워크 코드북 F의 원소 t는 다음과 같이 표현된다.For example, the element t of the network codebook F related to the 12th element in the codebook D is expressed as follows.
도 4에 도시된 네트워크 코드북 생성 장치에는 도 1 내지 도 3을 통하여 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 상기 장치에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.Since the contents described with reference to FIGS. 1 through 3 may be applied to the apparatus for generating a network codebook shown in FIG. 4, a detailed description of the apparatus will be omitted.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 피드백 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart illustrating a feedback method of a terminal according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 단말의 피드백 방법에 대해 설명하기에 앞서, 단말과 관련된 기지국들이 제1 기지국 및 제2 기지국이라고 가정한다. 따라서, 단말은 채널 상태 정보를 제1 기지국 및 제2 기지국으로 피드백해야 한다. Before describing the feedback method of the terminal with reference to FIG. 5, it is assumed that the base stations associated with the terminal are the first base station and the second base station. Therefore, the terminal should feed back channel state information to the first base station and the second base station.
여기서, 가장 큰 세기를 갖는 수신된 파일럿 신호에 대응하는 기지국을 제1 기지국, 두 번째로 큰 세기를 갖는 수신된 파일럿 신호에 대응하는 기지국을 제2 기지국이라고 가정한다.Here, it is assumed that the base station corresponding to the received pilot signal having the largest intensity is the first base station, and the base station corresponding to the received pilot signal having the second largest intensity is the second base station.
상술한 상황에서, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 제1 기지국 및 단말 사이의 채널과 관련하여 제1 기지국의 코드북 C(1)에 대한 단말의 선호 매트릭스 지시자를 계산한다(510). 여기서, 제1 기지국의 코드북 C(1)은 제1 기지국에 의해 사용되는 코드북으로서, 이미 잘 알려진 하나의 기지국을 포함하는 다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북일 수 있다.In the above-described situation, the terminal according to an embodiment of the present invention calculates a preference matrix indicator of the terminal for the codebook C (1) of the first base station with respect to the channel between the first base station and the terminal (510). Here, the codebook C (1) of the first base station is a codebook used by the first base station, and may be a codebook for a multiple input / output communication system including one base station that is well known.
즉, 단말은 제1 기지국의 코드북 C(1)에 포함된 복수의 매트릭스들(혹은 벡터들) 중 어느 하나를 선호 매트릭스(혹은 선호 벡터)로 결정하고, 결정된 선호 매트릭스(혹은 선호 벡터)에 관한 정보인 선호 매트릭스 지시자를 생성한다.That is, the terminal determines any one of the plurality of matrices (or vectors ) included in the codebook C (1) of the first base station as a preference matrix (or preference vector) and relates to the determined preference matrix (or preference vector). Create a preference matrix indicator, which is information.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 제1 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산한다(520).In
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 제2 기지국과 단말 사이의 채널과 관련하여 제2 기지국의 코드북 C(2)에 대한 선호 매트릭스 지시자를 계산한다(530).In addition, the terminal according to an embodiment of the present invention calculates a preferred matrix indicator for the codebook C (2) of the second base station with respect to the channel between the second base station and the terminal (530).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 상술한 바와 같이 제1 기지국 및 제2 기지국의 코드북들을 가공하여 네트워크 코드북을 생성한다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 생성된 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 계산한다(540).In addition, the terminal according to an embodiment of the present invention generates a network codebook by processing the codebooks of the first base station and the second base station as described above. In
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은 계산된 제1 기지국의 코드북 C(1)에 대한 선호 매트릭스 지시자, 제1 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지 시자, 제2 기지국의 코드북 C(2)에 대한 선호 매트릭스 지시자, 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 제1 기지국 또는 제2 기지국으로 피드백한다(550).In addition, the terminal according to an embodiment of the present invention, the calculated preference matrix indicator for the codebook C (1) of the first base station, channel quality indicator for the channel between the first base station and the terminal, codebook C of the second base station The preferred matrix indicator for (2) and the preferred matrix indicator for the network codebook are fed back to the first base station or the second base station (550).
보다 구체적으로, 단말은 제1 기지국의 코드북 C(1)에 대한 선호 매트릭스 지시자, 제1 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자를 제1 기지국으로 피드백할 수 있고, 제2 기지국의 코드북 C(2)에 대한 선호 매트릭스 지시자를 제2 기지국으로 피드백할 수 있다. 이 때, 단말은 제2 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자를 피드백하는 대신에, 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 제2 기지국으로 피드백할 수 있다. 즉, 제2 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자를 위한 피드백 비트들은 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 위해 할당될 수 있다.More specifically, the terminal may feed back a preference matrix indicator for the codebook C (1) of the first base station, a channel quality indicator for the channel between the first base station and the terminal, to the first base station, and the codebook C of the second base station The preference matrix indicator for (2) may be fed back to the second base station. In this case, the terminal may feed back the preferred matrix indicator for the network codebook to the second base station, instead of feeding back the channel quality indicator for the channel between the second base station and the terminal. That is, feedback bits for the channel quality indicator for the channel between the second base station and the terminal may be allocated for the preference matrix indicator for the network codebook.
특히, 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자는 균등하게 분할되어 제1 기지국을 제외한 나머지 기지국들(상술한 예에서 나머지 기지국은 제2 기지국이다)로 피드백될 수 있다. 예를 들어, 제3 기지국 및 제4 기지국이 더 존재한다고 가정한다면, 단말은 제2 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자, 제3 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자, 제4 기지국 및 단말 사이의 채널에 대한 채널 품질 지시자를 제2 기지국, 제3 기지국 및 제4 기지국으로 피드백하는 대신에, 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 균등하게 분할하여 제2 기지국, 제3 기지국, 제4 기지국으로 피드백할 수 있다.In particular, the preference matrix indicator for the network codebook may be equally divided and fed back to the remaining base stations except the first base station (in the above example, the remaining base station is the second base station). For example, assuming that the third base station and the fourth base station further exist, the terminal may include a channel quality indicator for the channel between the second base station and the terminal, a channel quality indicator for the channel between the third base station and the terminal, and a fourth base station. Instead of feeding back the channel quality indicator for the channel between the base station and the terminal to the second base station, the third base station and the fourth base station, the preferred matrix indicators for the network codebook are equally divided so that the second base station, the third base station, 4 Can feed back to the base station.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 단말에 의해 피드백되는 정보의 구조를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure of information fed back by a terminal according to an embodiment of the present invention.
단말과 관련된 기지국들이 제1 기지국 및 제2 기지국이고, 가장 큰 세기를 갖는 수신된 파일럿 신호에 대응하는 기지국을 제1 기지국, 두 번째로 큰 세기를 갖는 수신된 파일럿 신호에 대응하는 기지국을 제2 기지국이라고 가정한다.The base stations associated with the terminal are the first base station and the second base station, the base station corresponding to the received pilot signal having the largest intensity is the first base station, and the base station corresponding to the received pilot signal having the second largest intensity is the second. Assume that it is a base station.
도 6의 610을 참조하면, 단말은 제1 기지국 및 단말 사이의 채널 품질 지시자를 제1 기지국으로 피드백한다. 또한, 단말은 제1 기지국의 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 제1 기지국으로 피드백한다. 여기서, '0'는 피드백 비트가 '사용되고 있음'을 의미한다.Referring to 610 of FIG. 6, the terminal feeds back a channel quality indicator between the first base station and the terminal to the first base station. The terminal also feeds back a preference matrix indicator for the codebook of the first base station to the first base station. Here, '0' means that the feedback bit is 'used'.
도 6의 620을 참조하면, 단말은 제2 기지국의 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 제2 기지국으로 피드백한다. 다만, 단말은 제2 기지국 및 단말 사이의 채널 품질 지시자를 제2 기지국으로 피드백하지 않고, 남아 있는 피드백 비트들을 이용하여 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 제2 기지국으로 피드백한다. 여기서, 'x'는 피드백 비트들이 '사용되지 않음'을 의미한다.Referring to 620 of FIG. 6, the terminal feeds back a preference matrix indicator for the codebook of the second base station to the second base station. However, the terminal does not feed back the channel quality indicator between the second base station and the terminal to the second base station, and feeds back the preferred matrix indicator for the network codebook to the second base station using the remaining feedback bits. Here, 'x' means that feedback bits are not used.
만약, 제3 기지국이 더 존재한다면, 단말은 네트워크 코드북에 대한 선호 매트릭스 지시자를 분할하여 일부를 제2 기지국으로 피드백하고, 나머지 일부를 제3 기지국으로 피드백할 수 있다.If the third base station is further present, the terminal may divide a preference matrix indicator for the network codebook to feed back a portion to the second base station and feed back a portion to the third base station.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특 별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The methods described above may be embodied in the form of program instructions that may be executed by various computer means and may be recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 다중 사용자(Multi Users) MIMO(Multiple Input Multiple Output) 통신 시스템의 일예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a multi-user multiple input multiple output (MIMO) communication system.
도 2는 복수의 수퍼 셀들을 포함하는 네트워크 MIMO 통신 시스템의 일예를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a network MIMO communication system including a plurality of super cells.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of generating a network codebook according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코드북 생성 장치를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an apparatus for generating a network codebook according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 피드백 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart illustrating a feedback method of a terminal according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 단말에 의해 피드백되는 정보의 구조를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure of information fed back by a terminal according to an embodiment of the present invention.
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