KR20100081903A - 다중 사용자 다중 입출력 시스템에서 사용자 기기로 파일롯 할당 정보를 전송하는 방법 - Google Patents

다중 사용자 다중 입출력 시스템에서 사용자 기기로 파일롯 할당 정보를 전송하는 방법 Download PDF

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Abstract

MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 통신에 참여하는 이동국에게 할당되는 파일롯의 할당 정보를 상기 이동국에게 송신하는 방법은 기지국에서, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보를 생성하는 단계, 및 상기 기지국에서 상기 이동국에게 상기 생성된 파일롯 할당 정보를 송신하는 단계를 포함한다. 상기 파일롯 할당 정보는 상기 MU-MIMO 통신에 참여하는 복수의 이동국들이 사용하는 총 파일롯 스트림의 개수(K), 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M) 및 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림에 대한 비트맵 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
파일롯 패턴, 파일롯 스트림

Description

다중 사용자 다중 입출력 시스템에서 사용자 기기로 파일롯 할당 정보를 전송하는 방법{A METHOD FOR TRANSMITTING A PILOT ALLOCATION INFORMATION TO A USER EQUIPMENT IN MULTI USER MIMO SYSTEM}
본 발명은 다중 사용자 다중 입출력 시스템에 관한 것으로, 특히, 사용자에게 파일롯 할당 정보를 전송하는 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신 및 무선 전송 시스템에서는 데이터 전송률과 시스템 용량의 향상을 위하여, 다수의 안테나를 이용하여 데이터를 전송하는 다중 입출력(multi-input multi-output) 방식이 사용되고 있다.
단일 사용자 MIMO(single user multiple input multiple output)는 2개 또는 그 이상의 안테나를 가진 한 개의 이동국과 2개 또는 그 이상의 안테나를 가진 한개의 기지국 사이에서 채널 행렬 H를 형성하는 것이다. 이에 비해, 다중 사용자 MIMO (multi user multiple input multiple output; MU-MIMO)는 두 개 또는 그 이상의 안테나를 가진 2 이상의 이동국과 두 개 또는 그 이상의 안테나를 가진 1개의 기지국 사이에서 채널 행렬 H를 형성하는 것이다.
도 1은 상향링크 협력적 MIMO의 개념을 나타낸 것이다. 도 2는 하향링크 다 중 사용자 MIMO 시스템의 예를 나타낸 것이다.
1세대 MIMO 방식이 기지국과 한 명의 사용자 간에 여러 개의 안테나를 통하여 동시에 복수 개의 정보를 전송하는 것을 가정하고 있었다면, 다중 사용자 MIMO 방식은, 도 1과 도 2에서 볼 수 있듯이, 기지국과 복수의 사용자 사이에서 MIMO SM(spatial multiplexing)을 위한 행렬을 만드는 방법이다. MIMO의 기본 개념에서 유추할 수 있듯이, MIMO SM을 위한 채널 특성 행렬은, 행렬의 내부 값들 사이의 상관도가 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 여러 명의 사용자들을 한 번에 고려를 한다면, 사용자들의 안테나 사이에서는 보다 더 낮은 상관도가 예상되므로 더 우수한 형태의 채널 특성 행렬을 얻을 수 있다.
특히 도 2에서 만일 단일 사용자 MIMO 밖에 사용할 수 없다면, 기지국은 특정 순간에 임의의 이동국과 2*2 행렬을 형성할 때에, 가장 높은 전송 속도를 달성하기 위해 어떤 이동국과 2*2 행렬을 형성해야 하는지를 결정하여야 한다. 만약 기지국이 User-1과 MIMO를 형성하게 되면 총 2.5 Mbps(2.0+0.5)의 전송 속도를 달성할 수 있으며, User-2와 MIMO를 형성하면 총 2.0Mbps, User-3과 MIMO를 형성하면 1.8Mbps를 달성할 수 있다. 따라서, 기지국은 주어진 순간에 User-1과 단일 사용자 MIMO를 형성하게 된다.
그러나, 만약 다중사용자 MIMO를 사용하게 되면, 다수개의 송신 안테나를 이용하여 서로 다른 사용자에게 전송되는 신호로 결정한다. 이 경우 User-1에게 전송되는 신호와 User-2에게 전송되는 신호를 실어서, 총 3.5Mbps(2.0+1.5)의 전송 속도를 달성할 수 있다.
다중사용자 MIMO 시스템에서도, 특정 순간에 기지국과 한 사용자 사이에서 얻을 수 있는 전송 속도가 모든 조합 중 가장 높은 경우에는 기지국과 단일 사용자 사이에서MIMO가 형성될 수도 있다. 따라서, 다중사용자 MIMO가 단일 사용자 MIMO보다 더 넓은 개념이라고 이해할 수 있다.
한편, 채널추정 방법 및 파일롯 신호에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
동기 신호를 검출하기 위해서 수신기는 무선 채널의 정보(감쇄, 위상 편이 또는 시간지연 등)를 알아야 한다. 이때 채널 추정은 반송파의 크기 및 기준 위상을 추정하는 것을 말한다. 무선채널환경은 시간과 주파수 영역 상에서 채널 상태가 시간적으로 불규칙하게 변하게 되는 페이딩 특성을 갖는다. 이러한 채널에 대해 진폭과 위상을 추정하는 것을 채널추정이라고 한다. 즉, 채널추정은 무선구간 또는 무선채널의 주파수 응답을 추정하는 것이다.
채널추정 방법으로는, 2차원 채널 추정기를 사용하여 몇 개 기지국의 파일롯 심볼(pilot symbol)을 바탕으로 기준값을 추정하는 방법이 있다. 이때, 파일롯 심볼이란 반송파 위상 동기화 및 기지국 정보 획득 등에 도움이 되도록 실제 데이터를 가지지 않지만, 높은 출력을 갖는 심볼을 말한다. 송신단 및 수신단은 상기와 같은 파일롯 심볼을 이용하여 채널추정을 수행할 수 있다. 파일롯 심볼에 의한 채널 추정은 송수신단에서 공통적으로 알고 있는 파일롯 심볼을 통해서 채널을 추정하고, 그 추정치를 이용하여 데이터를 복원하는 것이다.
따라서, 기지국은 MU-MIMO 시스템의 각 이동단말에게 할당되는 파일롯에 관 련된 파일롯 할당 정보를 알려주어야 한다. 이 때, MU-MIMO 시스템에서는 이동단말 별로 할당되는 파일롯 할당 정보를 알려주기 위한 추가적인 시그널링(signaling)이 필요하다.
본 발명은, MU-MIMO 시스템에 있어서 효율적인 파일롯 할당 정보를 제공하는 방식을 제안하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 통신에 참여하는 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보를 상기 이동국에게 송신하는 방법은 기지국에서, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보를 생성하는 단계, 및 상기 기지국에서 상기 이동국에게 상기 생성된 파일 할당 정보를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 파일롯 할당 정보는 상기 MU-MIMO 통신에 참여하는 복수의 이동국들이 사용하는 총 파일롯 스트림의 개수(K), 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M) 및 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림을 지시하는 비트맵 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K) 보다 작지 않은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴 중에서 가장 작은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴을 상기 MU-MIMO 통신에 사용되는 파일롯 패턴으로 특정한다.
이때, 바람직하게는 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 파일롯 패턴이 2 이상 존재할 경우, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보는, 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 2 이상의 파일롯 패턴들 중 어느 하나를 특정하기 위한 정보를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당된다.
바람직하게는 상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 연속된 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당된다.
바람직하게는 상기 이동국에 둘 이상의 파일롯 스트림이 할당되는 경우, 상기 파일롯 할당 정보는 상기 이동국에 할당되는 두 번째 이상의 파일롯 스트림의 인덱스와 상기 k와의 차에 관한 정보를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 비트맵 정보는 K비트 정보이다.
본 발명의 다른 양상에 따른 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output)에 참여하는 이동국에게 할당되는 파일롯의 할당 정보를 상기 이동국에게 송신하는 방법은 기지국에서 복수의 이동국에게 할당하는 총 파일롯 스트림 개수(K), 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 및 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M)를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 K, k, M에 관한 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계를 포함한다.
이때, 바람직하게는 상기 K보다 작지 않은 수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴 중에서 가장 작은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴이 상기 MU-MIMO 통신에 사용되는 파일롯 패턴으로 특정된다.
바람직하게는 상기 특정된 파일럿 패턴의 상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당된다.
이때 바람직하게는 상기 결정된 K, k, M에 관한 정보는 상기 K, k, M으로 이루어진 파일롯 할당 정보에 부여된 인덱스 정보이다.
본 발명의 다른 양상에 따른 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 통신에 있어서, 이동국에게 할당되는 파일롯(pilot)의 할당 정보의 이용방법은 이동국에서, 상기 기지국으로부터 전송된 파일롯 할당 정보를 수신하는 단계; 및
상기 파일롯 할당 정보를 이용하여 파일롯 패턴에서 상기 이동국에게 할당된 파일롯의 위치를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 파일롯 할당 정보는 상기 MU-MIMO 통신에 참여하는 복수의 이동국들이 사용하는 총 파일롯 스트림의 개수(K), 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M) 및 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림을 지시하는 비트맵 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K) 보다 작지 않은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴 중에서 가장 작은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴을 상기 MU-MIMO 통신에 사용되는 파일롯 패턴으로 특정한다.
이때, 바람직하게는 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 파일롯 패턴이 2 이상 존재할 경우, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보는, 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 2 이상의 파일롯 패턴들 중 어느 하나를 특정하기 위한 정보를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당된다.
바람직하게는 상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 연속된 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당된다.
바람직하게는 상기 이동국에 둘 이상의 파일롯 스트림이 할당되는 경우, 상기 파일롯 할당 정보는 상기 이동국에 할당되는 두 번째 이상의 파일롯 스트림의 인덱스와 상기 k와의 차에 관한 정보를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 비트맵 정보는 K비트 정보이다.
바람직하게는 상기 방법은 상기 이동국이, 상기 기지국으로부터 파일롯 신호를 수신하는 단계; 및 상기 결정된 파일롯의 위치와 상기 수신한 파일롯 신호를 이용하여 상기 기지국과 상기 이동국 사이의 무선채널을 추정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 이동국이, 상기 결정된 파일롯 위치에 위치한 파일롯 신 호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의해 MU-MIMO 시스템에 있어서 파일로 할당 정보를 사용자 기기로 효율적으로 전송할 수 있다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
다중 사용자 MIMO (multi user multiple input multiple output; MU-MIMO)는
한 개 이상의 안테나를 가진 2 이상의 사용자와 다수개의 안테나를 가진 1개 의 기지국 사이에서 채널 행렬 H를 형성하는 것이다. 이때 기지국과 사용자 사이의 채널을 추정하기 위하여 파일롯 심볼을 이용하는데 파일롯 심볼에 의한 채널 추정을 위해서는 송수신단이 공통적으로 알고 있는 파일롯 심볼이 사용된다. 따라서, 기지국은 사용자에게 할당되는 파일롯에 관한 정보를 사용자에게 제공할 필요가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 MU-MIMO 시스템에서 사용자에게 파일롯 할당 정보를 제공하는 방법에 관하여 기술된다.
프레임에서 지원하는 파일롯 스트림(pilot stream)의 수는 파일롯 패턴 별로 상이할 수 있다. 파일롯 패턴 표시자를 i라 할때 Pi는 파일롯 패턴 i가 지원하는 스트림의 수로 정의하기로 한다. 이하에서는 PA=2를 만족하는 파일롯 패턴 A와 PB=4를 만족하는 파일롯 패턴 B의 두 가지의 파일롯 패턴이 존재하는 것으로 가정한다.
MU-MIMO의 시스템에서 총 사용자 수가 n이라 할 때, 각 사용자는 MS1, MS2, ···, MSn로 나타낼 수 있다. 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 Mn이라 하고, 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 모두 합한 수를 총 스트림 수 K라 하면, 하기의 두 가지 방법을 이용하여 각 사용자에게 파일롯 패턴 할당 정보를 제공할 수 있다.
실시예 1
도 3은 본 발명에 따른 파일롯 할당 정보의 전송 방법의 일 실시예의 순서도이다. 제 1 방법은 기지국에서 각 사용자에 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수 Mn, 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 모두 합한 총 스트림 수 K와 사용자에게 할당된 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 사용자에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k를 결정하고(301단계) 상기 결정된 K, Mn 및 k 값에 관한 정보를 상기 사용자에게 전송하는 것이다(302단계).
상기 K, Mn 및 k을 이용하여 파일롯 패턴이 어떻게 특정되고 특정된 파일롯 패턴의 파일롯 스트림이 어떻게 사용자에게 할당되는 지에 대해서 설명하면 다음과 같다.
우선 K값을 이용하여 파일롯 패턴을 자동으로 매칭시킨다. 구체적으로, K보다 작지 않은 개수의 스트림을 지원하는 패턴 중에서 가장 작은 개수의 스트림 수를 지원하는 패턴을 선택한다. 바람직하게는 K개의 스트림을 지원하는 패턴이 있으면 그 패턴을 선택할 수 있다. 예를 들어, K=3인 경우, 즉, 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 모두 합한 총 스트림 수가 3인 경우, 3보다 작지 않은 수의 스트림 수를 지원하는 패턴 중에서 가장 작은 스트림 수를 지원하는 패턴 B를 선택한다.
선택된 파일롯 패턴에서 제공되는 스트림 별 파일롯에서 k번째 스트림부터 시작하여 총 Mn개의 파일롯 톤(pilot tone)을 이용한다. 따라서, 사용되는 파일롯 스트림의 파일롯 스트림 인덱스는 k부터 k+Mn-1이 된다. 예를 들어, 파일롯 패턴 B가 선택되어 스트림 1 내지 4까지 파일롯 톤이 존재하는 경우, 이때, k=2인 경우, 스트림 2부터 2+Mn-1까지의 파일롯 톤을 해당 사용자가 사용한다. 따라서, 기지국에서 상기 K, Mn 및 k 값을 사용자에게 전달하면 사용자는 상기 K, Mn 및 k을 이용하여 자신에게 할당되는 파일롯 패턴 및 파일롯 패턴의 스트림을 알 수 있게 된다.
실시예 2
제 2 방법은 각 사용자에 사용되는 파일롯 패턴의 스트림의 수 Mn, 파일롯 패턴, 사용자 MSn에 할당되는 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k를 이용하여 파일롯 패턴 관련 정보를 제공하는 방법이다.
상기 제 2 방법은 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 모두 합한 수를 총 스트림 수 K를 이용하여 파일롯 패턴을 자동으로 매칭시키는 것이 아니라 직접 사용자에게 패턴 정보를 알려주는 방법이다. 예를 들어 파일롯 패턴이 위에서 언급한 것처럼 2가지(패턴 A와 패턴 B)만 존재한다면, 1비트(bit)를 할당하여 패턴 A와 패턴 B를 구분하도록 한다. 다만, 해당 단말이 사용하는 파일롯 스트림은 상기 제 1 방법과 동일하게 k부터 k+Mn-1까지를 이용한다.
한편 MU-MIMO 동작을 위하여 K, Mn 혹은 k 정보를 대체할 수 있는 다른 정보가 파일롯 패턴 관련 정보에 포함되어 있는 경우, 혹은 시스템의 환경에 의해 상기 정보 중 전송할 필요가 없는 정보가 존재하는 경우 해당 정보는 생략될 수 있다. 예를 들어, 시스템에서 Mn이 1로 고정되는 경우 Mn의 정보 전송은 생략될 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 방법에 있어서, K값이 고정되는 경우에는 K값을 전송할 필요가 없다. 예를 들어, IEEE 802.16m의 상향링크에서 타일 기반 DRU(tile based Distributed Resource Unit)가 할당된 경우이다. IEEE 802.16m는 2개의 스트림까지 지원하므로 자원할당에서 이 영역을 할당 받을 경우, K=1인 경우에는 MU-MIMO 시스템이 적용될 수 없기 때문에 K=2로 한정된다. 따라서 본 경우에는 할당된 자원영역의 특성을 이용하면 MU-MIMO 인덱스만으로도 K값을 알 수 있기 때문에 K값은 전송할 필요가 없다. 또한, K=2 일 때 Mn=2이면 각 사용자에 할당되는 스트림의 수가 2가 되어 사용자가 한 명 존재하게 되므로 MU-MIMO시스템이 적용될 수 없다. 따라서, K=2 일 때 Mn 도 1로 한정된다. 따라서 K=2로 한정되는 경우 사용자 MSN에게는 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k 또는 어떤 파일롯 스트림을 이용하는지를 나타내는 지시(indication) 정보만 필요하다.
또한 기지국에서 2Tx 안테나 또는 최대 2개의 스트림만 지원하도록 제한된 경우에는 K값을 전송할 필요가 없다. MU-MIMO 인덱스만으로도 K값을 알 수 있기 때문에 K값의 전송은 필요하지 않으며, 첫 번째 경우와 마찬가지로 Mn은 1로 한정되게 된다. 따라서 사용자 MSn에 할당되는 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k 또는 어떠한 파일롯 스트림을 이용하는지에 대한 지시 정보만 필요하다. 다만, 2 개의 스트림을 지원하는 파일롯 패턴이 복수 개 존재한다면, 복수 개의 파일롯 패턴을 구분하기 위한 인덱스가 추가로 필요하다.
한편 K, Mn 및 k 정보는 각각 독립적으로 적용될 수 있다. 예를 들면 K 정보와 k 정보만 존재한다고 할 경우, 사용자가 총 K개의 파일럿 스트림 중 k정보로부터 사용자에 할당되는 첫 번째 파일롯 스트림을 인식하였을 지라도, 연속된 Mn개의 스트림을 이용하지 않고 기지국에서 설정된 특정 파일롯 스트림을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 사용자에게 할당되는 특정 파일롯 스트림을 지정하기 위한 방법으로 사용자에 할당되는 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k값과의 차이에 관한 정보를 이용하는 방법을 고려할 수 있다.
아래의 표 1은 각 사용자에 사용되는 파일롯 패턴의 스트림의 수 Mn, 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 모두 합한 수를 총 스트림 수 K, 사용자 MSN에 할당되는 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k를 이용하여 각 사용자에게 제공되는 파일롯 할당 정보 구성 테이블이다.
K Mn K Stream
K=2
 Mn=1 k=0 use first pilot stream in pilot pattern A (second pilot stream in pilot pattern A shall be null transmission)
Mn=1 k=1 use second pilot stream in pilot pattern A (first pilot stream in pilot pattern A shall be null transmission)
K=3 Mn=2 k=0 use first and second pilot streams in pilot pattern B (third pilot stream in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=2 k=1 use second and third pilot streams in pilot pattern B (first pilot stream in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=0 use first pilot stream in pilot pattern B (second and third pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=1 use second pilot stream in pilot pattern B (first and third pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=2 use third pilot stream in pilot pattern B (first and second pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
K=4 Mn=3 k=0 use first, second, and third pilot streams in pilot pattern B(fourth pilot stream in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=3 k=1 use second, third, and fourth pilot streams in pilot pattern B (first pilot stream in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=2 k=0 use first and second pilot streams in pilot pattern B (third and fourth pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=2 k=1 use second and third pilot streams in pilot pattern B (first and fourth pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=2 k=2 use third and fourth pilot streams in pilot pattern B (first and second pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=0 use first pilot stream in pilot pattern B (the other pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=1 use second pilot stream in pilot pattern B (the other pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=2 use third pilot stream in pilot pattern B (the other pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
Mn=1 k=3 use fourth pilot stream in pilot pattern B (the other pilot streams in pilot pattern B shall be null transmission)
상기와 표 1에서와 같이 K, Mn, k값을 각 사용자에게 제공하여 각 사용자에게 파일롯 패턴 할당 정보를 제공할 수 있다. 각 사용자는 전송 받은 K, Mn, k값을 이용하여 자신에게 할당된 파일롯 패턴과 파일롯 패턴의 스트림을 알 수 있다.
상기 표 1은 K=2 내지 K=4까지 허용되는 MU-MIMO 시스템의 예를 들고 있다. 따라서 MU-MIMO 시스템의 사용자는 1개 내지 3개까지의 스트림을 이용할 수 있고, k는 0번째부터 3번째까지 총 4가지 경우의 값을 가질 수 있지만, 이들의 조합은 상기 표 1과 같이 제한적이다.
다만, 시스템의 특정 자원영역에 있어서(예를 들어, 위에서 언급한 바와 같이 IEEE802.16m의 경우 최대 2개의 스트림을 지원하거나 시스템이 2Tx 안테나로 구성되어 있는 경우) K값이 2로 한정되는 경우, 상기에서 언급한 에서 K=2인 경우만 존재하게 되며, 이 때에는 2가지의 조합만 존재하므로 사용자에게 1비트로 파일롯 할당 정보를 부여할 수 있다.
실시예 3
상기 표 1은 K, Mn, k값을 이용하여 파일롯 정보를 구성하고 있는데, 인덱스를 이용하여 보다 간단하게 파일롯 정보를 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 파일로 할당 정보 전송 방법의 일 실시예의 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국에서 각 사용자에 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수 Mn, 각 사용자에게 할당되는 파일롯 패턴의 스트림의 수를 모두 합한 총 스트림 수 K와 사용자에게 할당된 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 사용자에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스 k를 결정한다(401단계).
다음으로 상기 결정된 K, k, Mn으로 이루어진 파일롯 할당 정보에 대하여 인덱스를 부여한다(402단계). 그리고 기지국에서, 상기 인덱스를 상기 사용자에게 전송한다(403단계).
상기 표 1에서는 총 16가지의 모드(여기서 모드란 인덱스에 매칭되는 K, Mn, k 값에 의해 사용자에 결정되는 파일롯 패턴과 파일롯 패턴의 스트림을 나타낸다)가 존재한다. 따라서, 기지국은 4비트로 상기 모드 각각에 대하여 인덱스를 부여하고 상기 인덱스를 사용자에게 전송함으로써 사용자에게 상기 인덱스 파일롯 할당 정보를 제공할 수 있다.
아래의 표 2는 인덱스를 이용하여 상기 표 1의 파일롯 할당 정보 구성 테이블을 재 구성한 것이다.
Index K Mn k
0 2 1 0
1 2 1 1
2 3 2 0
3 3 2 1
4 3 1 0
5 3 1 1
6 3 1 2
7 4 3 0
8 4 3 1
9 4 2 0
10 4 2 1
11 4 2 2
12 4 1 0
13 4 1 1
14 4 1 2
15 4 1 3
만약 시스템에서 4개의 스트림을 지원하는 경우에는 상기 표 1의 인덱스 0부터 인덱스 15까지 필요하게 된다. 반면 시스템에서 최대 2개의 스트림만을 지원하는 경우(예를 들어, 기지국에서 2Tx 안테나로 구성되거나 또는 타일 기반 DRU 영역이 할당된 MU-MIMO 사용자의 경우) 라면 상기 표 1의 인덱스 0부터 15까지 전부 필요로 하지 않으며, 인덱스 0, 1 만을 필요로 한다.
따라서 인덱스를 이용한 파일롯 정보 구성 테이블에서 시스템의 필요(오버헤드 또는 최대 Mn값 또는 사용 가능한 K 값의 한정 등)에 따라 사용 가능한 경우만을 추출하는 것도 가능하며 이 때 추출된 값에 대하여 새로운 인덱스를 부여하여 파일롯 정보 구성 테이블을 재구성할 수 있다.
아래의 표 3은 MU-MIMO 시스템에서 K=4로 제한되고, Mn은 1 또는 2만 가능한 경우의 파일롯 정보 구성 테이블의 일례를 나타낸다.
Index K Mn K
0 4 2 0
1 4 2 1
2 4 2 2
3 4 1 0
4 4 1 1
5 4 1 2
6 4 1 3
상기 표 3에서는 파일롯 할당 정보 구성표를 재구성함으로써 3비트로 상기 표 3의 7가지 경우를 표현할 수 있게 된다.
한편, K값 또는 Mn값이 유일한 값을 갖거나 다른 설정에 의해 그 값을 알 수 있는 경우에는 그 값은 생략 가능하다. 예를 들어, MU-MIMO 시스템에서 K=4만 가능하며, Mn은 1 또는 2만 가능한 경우에는 K값은 생략 가능하다. 이 경우에 상기 표 3은 아래의 표 4와 같이 재구성할 수 있다. 즉, 경우에 따라서, 필요하지 않은 정보는 생략하여 파일롯 할당 정보 구성 테이블을 재구성할 수 있다.
Index Mn K
0 2 0
1 2 1
2 2 2
3 1 0
4 1 1
5 1 2
6 1 3
사용자가 파일롯 정보 구성 테이블을 인덱스를 이용하여 구성하는 경우에 사용자가 상기 테이블의 내용을 알고 있는 경우에 기지국은 상기 인덱스만 사용자에게 전송하면 사용자는 상기 인덱스를 가지고 자신에게 할당되는 파일롯 패턴과 패턴 내의 스트림을 알게 된다.
상기 내용을 적용함에 있어서 비트맵(bitmap)을 이용하는 것을 고려할 수 있다.
만일, 4개의 파일롯 스트림이 사용가능한 경우 4비트(bit) 영역에 각각 할당받는 파일롯 스트림을 지칭하도록 할 수 있다. 예를 들어 만약 값이 '1100'이면 0번째와 1번째 파일롯 스트림이 상기 이동국에게 할당된 것을 의미하며, '0110'이면 1번째와 2번째 파일롯 스트림이 상기 이동국에게 할당되었다고 할 수 있다.
이와 같은 비트맵의 사용에 있어서, 만일 다수개의 파일롯 패턴이 존재하는 경우 어떠한 패턴이 사용되는지 사전에 알고 있어야 한다. 이를 위하여, 사용되는 패턴을 직접 전송해 주는 방법 혹은 상기에서 설명되어 있는 K 값을 이용하여 할당하는 방법 등을 고려할 수 있다. 만일 K값이 3이라면, 전체 MU-MIMO 사용자에 의하여 이용되는 스트림이 3이 되고, 따라서 총 3비트의 비트맵이 필요하게 된다. 하지만 만일 시스템에서 고정된 비트 영역을 사용하고 있다면 비트맵의 총 크기는 K값의 최대값이 되며 LSB (Least Significant Bit) 혹은 MSB(Most Significant Bit)부터 사용되지 않는 비트는 저장(reserved)되어 사용되지 않을 수도 있다.
상기와 같이 파일롯 할당 정보를 구성함으로써 파일롯 정보를 효과적으로 각 사용자에게 전송할 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 파일롯 할당 정보 전송 방법은 상향링크(uplink) MU-MIMO에서 뿐만 아니라 하향링크(downlink) MU-MIMO에서도 적용 가능하다.
상기에서 설명한 파일롯 할당 정보 전송 방법이, 상향링크 MIMO와 하향링크 MIMO에 적용되어, 상기 방법에 의해 사용자 기기에 파일롯 할당 정보가 전송되는 경우에, 사용자 기기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상향링크 MU-MIMO에 있어서, 사용자 기기는 데이터와 상기에서 설명한 방법에 의해 할당된 파일롯을 기지국으로 전송하고, 기지국은 상기 파일롯을 이용하여 채널 상황을 파악하고, 채널 상황을 활용하여 데이터를 복호화한다.
한편, 하향링크 MU-MIMO에 있어서, 기지국으로부터 데이터와 상기에서 설명한 방법에 의해 할당된 파일롯이 사용자 기기에 전송되면, 해당 사용자 기기는 할당된 파일롯을 사용하여 채널 상황을 파악하고, 채널 상황을 활용하여 전송된 데이터를 복호화(decoding)한다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용자는 '이동 단말(MS: Mobile Station)'에 해당하며, '이동 단말(MS: Mobile Station)'은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 또는 단말(Mobile Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 또는 음성 서비스를 전송하는 노드를 말하고, 수신단은 데이터 또는 음성 서비스를 수신하는 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 단말이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 단말이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 이동 단말로는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 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 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 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. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있다.
본 발명은 무선접속 시스템에 사용되는 단말 또는 네트워크 기기에 이용할 수 있다.
도 1은 상향링크 협력적 MIMO의 개념을 나타낸 것이다.
도 2는 하향링크 다중 사용자 MIMO 시스템의 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 파일롯 할당 정보 전송 방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파일롯 할당 정보 전송 방법의 일 실시예의 순서도이다.

Claims (20)

  1. MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 통신에 참여하는 이동국에게 할당되는 파일롯(pilot)의 할당 정보를 상기 이동국에게 송신하는 방법으로서,
    기지국에서, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 기지국에서 상기 이동국에게 생성된 파일 할당 정보를 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 파일롯 할당 정보는 상기 MU-MIMO 통신에 참여하는 복수의 이동국들이 사용하는 총 파일롯 스트림(stream)의 개수(K), 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M) 및 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림을 지시하는 비트맵 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K) 보다 작지 않은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴 중에서 가장 작은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴을 상기 MU-MIMO 통신에 사용되는 파일롯 패턴으로 특정하는
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 파일롯 패턴이 2 이상 존재할 경우, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보는, 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 2 이상의 파일롯 패턴들 중 어느 하나를 특정하기 위한 정보를 더 포함하는,
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당되는,
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 연속된 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당되는,
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동국에 둘 이상의 파일롯 스트림이 할당되는 경우, 상기 파일롯 할당 정보는 상기 이동국에 할당되는 두 번째 이상의 파일롯 스트림의 인덱스와 상기 k와의 차에 관한 정보를 더 포함하는,
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비트맵 정보는 K비트 정보인,
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  8. MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output)에 참여하는 이동국에게 할당되는 파일롯(pilot)의 할당 정보를 상기 이동국에게 송신하는 방법으로서,
    기지국에서 복수의 이동국에 할당하는 총 파일롯 스트림(stream) 개수(K), 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 및 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M)를 결정하는 단계;
    상기 결정된 K, k, M에 관한 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    파일롯 할당 정보 송신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 K보다 작지 않은 수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴 중에서 가장 작은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴이 상기 MU-MIMO 통신에 사용되는 파일롯 패턴으로 특정되는,
    파일롯 할당 정보 제공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 특정된 파일럿 패턴의 상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당되는,
    파일롯 할당 정보 제공방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 결정된 K, k, M에 관한 정보는 상기 K, k, M으로 이루어진 파일롯 할당 정보에 부여된 인덱스인,
    파일롯 할당 정보 제공방법.
  12. MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 통신에 있어서, 이동국에게 할당되는 파일롯(pilot)의 할당 정보의 이용방법으로서,
    이동국에서, 상기 기지국으로부터 전송된 파일롯 할당 정보를 수신하는 단 계; 및
    상기 파일롯 할당 정보를 이용하여 파일롯 패턴에서 상기 이동국에게 할당된 파일롯의 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 파일롯 할당 정보는 상기 MU-MIMO 통신에 참여하는 복수의 이동국들이 사용하는 총 파일롯 스트림의 개수(K), 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림의 첫 번째 파일롯 스트림의 인덱스(k), 상기 이동국에 할당되는 파일롯 스트림의 개수(M) 및 상기 파일롯 패턴에 정의되어 있는 복수의 파일롯 스트림 중 상기 이동국에게 할당되는 하나 이상의 파일롯 스트림을 지시하는 비트맵 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    파일롯 할당 정보 이용 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K) 보다 작지 않은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴 중에서 가장 작은 개수의 파일롯 스트림을 지원하는 파일롯 패턴을 상기 MU-MIMO 통신에 사용되는 파일롯 패턴으로 특정하는,
    파일롯 할당 정보 이용 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 파일롯 패턴이 2 이상 존재할 경우, 상기 이동국에게 할당되는 파일롯 할당 정보는, 상기 복수의 이동국에게 할당되는 파일롯 스트림의 총 개수(K)에 대응하는 2 이상의 파일롯 패턴들 중 어느 하나를 특정하기 위한 정보를 더 포함하는,
    파일롯 할당 정보 이용 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당되는,
    파일롯 할당 정보 이용 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 k번째 파일롯 스트림을 포함하여 연속된 총 M개의 파일롯 스트림이 상기 이동국에 할당되는,
    파일롯 할당 정보 제공방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 이동국에 둘 이상의 파일롯 스트림이 할당되는 경우, 상기 파일롯 할당 정보는 상기 이동국에 할당되는 두 번째 이상의 파일롯 스트림의 인덱스와 상기 k와의 차에 관한 정보를 더 포함하는,
    파일롯 할당 정보 이용 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 비트맵 정보는 K비트 정보인,
    파일롯 할당 정보 이용방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 방법은
    상기 이동국이, 상기 기지국으로부터 파일롯 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 결정된 파일롯의 위치와 상기 수신한 파일롯 신호를 이용하여 상기 기지국과 상기 이동국 사이의 무선채널을 추정하는 단계를 더 포함하는,
    파일롯 할당 정보 이용방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 방법은
    상기 이동국이, 상기 결정된 파일롯 위치에 위치한 파일롯 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는,
    파일롯 할당 정보 이용방법.
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