KR20110013195A - 다중 안테나를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

다중 안테나를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하는 단계, 상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 단계와 데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 단계를 포함하고 상기 시스템 상에서 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의된다.

Description

다중 안테나를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법 및 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR TRANSMITTING PILOT SIGNALS IN WIRELES COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
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.
IEEE 802.16m의 부채널화(subchannelization)에는 크게 두 가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 로컬화(localized) 모드로 일반적으로 CRU(Contiguous Resource Unit)가 사용되고, 두 번째 모드는 다이버시티(diversity) 모드로 일반적으로 DRU(Distributed Resource Unit)이 사용된다.
IEEE 802.16m의 하향링크 CRU 및 DRU, 상향링크 CRU의 파일럿 패턴은 다음의 도 1 내지 도 11과 같다.
도 1 은 1개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이고, 도 2와 도 3은 2개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
상기 도 1의 1개의 스트림의 파일럿 패턴과 도 2와 도 3의 2개의 스트림의 파일럿 패턴은 6개의 심볼로 구성된 서브프레임을 도시하고 있지만, 5개의 심볼로 서브프레임의 경우, 마지막 OFDM 심볼이 없는 구조로 구성되고, 7개의 심볼로 구성된 서브프레임의 경우, 7번째 심볼의 파일럿 패턴은 첫 번째 OFDM 심볼과 동일하게 반복되는 구조로 구성된다.
도 4 내지 도 6은 3개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다. 또한, 도 7 내지 도 10은 4개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다. 도 11은 5개 내지 8개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
IEEE 802.16m의 상향링크 DRU의 파일럿 패턴은 다음의 도 12 및 도 13과 같다. 도 12는 1개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이고, 도 13은 2개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
또한, IEEE 802.16m의 상향링크 분산(distributed) PUSC (Partially Used Sub-Carrier)의 파일럿 패턴은 다음의 도 14 및 도 15와 같다.
도 14는 1개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이고, 도 15는 두 개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
한편, 본 발명이 적용되는 다중 안테나(이하 "MIMO"라 함) 기술에 대해 개괄적으로 살펴 보도록 한다.
간단히 말해, MIMO는 "Multiple Input Multiple Output"의 준말로서, 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신안테나와 다중 수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고, 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 이와 같은 MIMO 기술에 의하면 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다. 즉, MIMO 기술은 이동통신의 사용자 기기(User Equipment; UE)와 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이다, 상기 기술은 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 이른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로 관심을 모으고 있다.
도 16은 일반적인 다중 안테나 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 16과 같이 송/수신 단에서 안테나의 수를 동시에 증가시키게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
90년대 중반 MIMO 시스템의 이론적 용량 증가가 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇 개의 기술들은 이미 3세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중 안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중 안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, MIMO 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
MIMO 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼 들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 "공간 다이버시티(spatial diversity)" 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 "공간 다중화(spatial multiplexing)" 방식이 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다.
도 17은 전송단에서의 하향링크 MIMO의 구조(architecture)를 도시한 도면이다. 상기 도 17에 도시된 바와 같이, MIMO 인코더(201)은 L(≥1)개의 레이어(layer)를 Mt(≥L)의 스트림(stream)에 사상(mapping)한다. 상기 스트림은 프리코더(202)에 입력된다. 레이어는 MIMO 인코더(201)에 입력되는 부호 및 변조 경로(coding and modulation path)로 정의된다. 또한, 스트림은 프리코더(202)를 통과하는 MIMO 인코더(201)의 출력으로 정의된다.
프리코더(202)는 선택된 MIMO 모드에 따라 안테나 고유(antenna specific) 데이터 심볼을 생성함으로써 스트림을 안테나에 사상한다.
부반송파 맵퍼(subcarrier mapper)(203)는 안테나 고유 데이터를 OFDM 심볼에 사상한다.
레이어 대 스트림(layer to stream) 사상은 상기 MIMO 인코더(201)에 의해 수행된다. 상기 MIMO 인코더(201)은 한번에 M개의 입력 심볼들에 대해서 동작하는 일괄 처리기(batch processor)이다. 상기 MIMO 인코더(201)에 대한 입력은 아래의 수학식 1에 나타난 바와 같이 Mx1 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서
Figure pat00002
는 하나의 일괄(batch)에서의 i번째 입력 심볼을 나타낸다. 상기 입력 심볼의 레이어 대 스트림 사상은 우선 공간 차원(space dimension)에서 이루어진다.
우선, MIMO 인코더(201)의 출력은 아래의 수학식 2에 나타난 바와 같이,
Figure pat00003
MIMO STC(Space Time Coding) 행렬로 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
이때,
Figure pat00005
는 스트림의 개수이며,
Figure pat00006
는 하나의 MIMO 블록이 차지하는 부반송파의 개수이다.
Figure pat00007
는 MIMO 인코더(201)의 출력이고,
Figure pat00008
는 입력 레이어 벡터이고,
Figure pat00009
는 STC 행렬이다.
또한
Figure pat00010
는 아래의 수학식 3과 같이 행렬로 표현된다.
Figure pat00011
SU-MIMO 전송에 있어서, STC 레이트(rate)는 아래의 수학식 4와 같이 정의된다.
Figure pat00012
MU-MIMO 전송에 있어서, 레이어 당 STC 레이트는 1에 해당한다.
MIMO 인코더(201)의 포맷(format)은 SFBC(Space Frequency Block Code), 수직적 인코딩(Vertical Encoding; VE), 수평적 인코딩(Horizontal Encoding; HE)의 세 가지가 존재한다.
SFBC(Space Frequency Block Code) 인코딩에 있어서, MIMO 인코더(201)로 입력되는 입력은 아래의 수학식 5에 나타난 바와 같이 2ⅹ1 벡터로 표현될 수 있다.
Figure pat00013
MIMO 인코더(201)은 아래의 수학식 6에 나타난 바와 같은 SFBC 행렬을 생성한다.
Figure pat00014
이때,
Figure pat00015
는 2x2 행렬이고, SFBC 행렬
Figure pat00016
는 두 개의 연속한(consecutive) 부반송파(subcarrier)를 점유한다.
수직적 인코딩에 있어서, MIMO 인코더(201)의 입력과 출력은 아래의 수학식 7에 나타난 바와 같이 Mx1 벡터로 표현된다.
Figure pat00017
이때,
Figure pat00018
는 하나의 일괄(batch)에서의 i번째 입력 심볼이고, 수직적 인코딩에 대하여,
Figure pat00019
은 동일한 레이어에 속한다.
수평적 인코딩에 있어서, MIMO 인코더(201)의 입력과 출력은 아래의 수학식 8에 나타난 바와 같이 Mx1 벡터로 표현된다.
Figure pat00020
이때,
Figure pat00021
는 하나의 일괄(batch)에서의 i번째 입력 심볼이고, 수직적 인코딩에 대하여,
Figure pat00022
은 서로 다른 레이어에 속한다.
스트림을 안테나에 사상하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
스트림을 안테나에 사상하는 것은 프리코더(202)에 의해 수행된다. MIMO인코더(201)의 출력은
Figure pat00023
프리코더,
Figure pat00024
가 곱해진다. 프리코더의 출력은
Figure pat00025
행렬, z로 표시된다. 스트림을 안테나에 사상하는 방법은 아래의 수학식 9와 같다.
Figure pat00026
이때,
Figure pat00027
는 전송 안테나의 개수를 나타내고, zj ,k 는 k 번째 부반송파 상에서 j번째 물리 안테나를 통해 전송되는 출력 심볼을 나타낸다.
하향링크의 경우, 기지국에서는 단말이 전송 받을 MIMO 모드에 따라 전송 스트림의 수 (M t )를 결정하고, 전송할 파일럿 패턴을 결정한다. 이때 전송할 스트림의 수가 1 또는 2라면 다음의 수학식 10에 의해 파일럿 패턴 세트를 결정한다.
Figure pat00028
상기 수학식 10에서 p k 는 파일럿 패턴을 지시하는 인덱스를 나타낸다. 만약에 전송할 스트림의 수가 3이상이라면 해당 파일럿 패턴을 선정한다.
i번째 스트림의 파일럿 위치에 해당 프리코더 (wi)가 곱해져서 전송된다.
상향링크의 경우, 기지국에서는 단말이 전송 할 MIMO 모드에 따라 전송 스트림의 수 (Mt)를 결정한다. 단말은 전송 MIMO 모드, 퍼뮤테이션(permutation) (DRU/PUSC/CRU), 전체 스트림의 수 (한 영역에서 셀 내의 모든 단말이 전송할 스트림 수)에 따라서 파일럿 패턴을 결정하고, i번째 스트림의 파일럿 위치에 해당 프리코더 (wi)가 곱해서 전송한다. 스트림의 수가 1 또는 2일 때에는 상기 파일럿 패턴 중에서 세트 1을 사용한다.
파일럿 부스팅(boosting)은 채널 추정의 성능을 높이기 위해서 사용된다. 하지만, 파일럿 부스팅을 크게 할수록, 데이터의 톤 전력(tone power)는 줄어들게 된다. 따라서, 상황에 따른 부스팅 레벨을 설정하여 사용하는 것이 요구된다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 입출력 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법 및 이를 수행할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 양상에 따른 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법은 채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하는 단계, 상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 단계 및 데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 단계를 포함하고 상기 시스템 상에서 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의된다.
상기 데이터 스트림의 개수가 1개 또는 2개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1.58로 미리 정의될 수 있다.
상기 데이터 스트림의 개수가 3개 내지 8개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비는 1:1로 미리 정의될 수 있다.
상기 파일럿 신호는 하향링크로 전송될 수 있다.
상기 데이터 스트림의 개수가 1개 내지 4개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1로 미리 정의될 수 있다.
상기 파일럿 신호는 상향링크로 전송될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 기지국은, 채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하고 상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 처리부, 상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 전송부와; 상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 단말로부터 상기 파일럿 신호를 이용하여 구한 상기 기지국과 상기 단말 사이의 채널 정보를 수신하는 수신부를 포함하며, 상기 시스템 상에서, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의된다.
상기 데이터 스트림의 개수가 1개 또는 2개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1.58로 미리 정의될 수 있다.
상기 데이터 스트림의 개수가 3개 내지 8개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비는 1:1로 미리 정의될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 단말은, 채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하고 상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 처리부, 상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 전송부와 기지국으로부터 상기 파일럿 신호를 이용하여 구한 상기 기지국과 상기 단말 사이의 채널 정보를 수신하는 수신부를 포함하며, 상기 시스템 상에서, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의된다.
상기 데이터 스트림의 개수가 1개 내지 4개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1로 미리 정의될 수 있다.
본 발명에 의하면 파일럿 신호의 전력을 적절하게 제어함으로써, 채널 추정의 효과를 높일 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1 은 1개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이고, 도 2와 도 3은 2개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 3개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 4개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
도 11은 5개 내지 8개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
도 12는 1개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이고, 도 13은 2개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
도 14는 1개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이고, 도 15는 두 개의 스트림의 파일럿 패턴을 도시한 도면이다.
도 16은 일반적인 다중 안테나 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 전송단에서의 하향링크 MIMO의 구조(architecture)를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 전송하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 19는 기지국과 사용자 기기에 적용 가능하고 본 발명을 수행할 수 있는 디바이스의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802. 16m 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
또한, 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.
파일럿 신호의 부스팅은 채널 추정의 성능을 높이기 위해서 사용되는데, 파일럿 신호를 많이 부스팅할수록 데이터의 톤 전력(tone power)는 줄어들게 된다. 따라서, 상황에 따라 적절하게 부스팅 레벨을 설정하여 사용하는 것이 중요하다.
우선 파일럿 신호를 전송하는 방법을 설명하기로 한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 전송하는 방법을 설명하는 순서도이다.
상기 도 18에 도시된 바와 같이, 우선 파일럿 신호의 패턴을 결정한다(S180). 상기 파일럿 신호의 전송 전력을 제어한다(S181). 상기 전송 전력은 이하에서 설명하는 4가지 방법 중 하나를 이용하여 설정할 수 있다. 상기 파일럿 신호에 프리코딩을 곱하여 상기 전송 전력으로 전송한다(S182).
이하, 본 발명에 따른, 파일럿 신호의 전력을 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
파일럿 부스팅 레벨은 각 전송 스트림에 있어서, 데이터 톤(data tone) 전력에 대한 상대적인 파일럿 전력의 부스팅으로 정의할 수 있다.
상기와 같이 파일럿 부스팅 레벨을 정의할 때, 하향링크에 있어서, 다음의 두 가지의 파일럿 부스팅 레벨을 설정하는 방법을 제안하기로 한다. 다음의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 방법과 제2 방법에 따라 파일럿 부스팅 레벨을 설정하는 일 예를 나타낸 표이다.
제1 방법 제2 방법
데이터 스트림의 수 데이터 스트림 당 전력 파일럿 부스팅 레벨 파일럿 전력 파일럿 부스팅 레벨 파일럿 전력
1 1 5dB 3.16 2dB 1.58
2 0.5 5dB 1.58 5dB 1.58
3 0.3333 6dB 1.33 4.8dB 1
4 0.25 6dB 1.00 6dB 1
5 0.2 6dB 0.80 7dB 1
6 0.1667 6dB 0.66 7.8dB 1
7 0.1429 6dB 0.57 8.5dB 1
8 0.125 6dB 0.50 9dB 1
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 제1 방법은 각 스트림의 전력 대비 파일럿의 부스팅 레벨을 고정시키는 방법이다. 예를 들어, 데이터 스트림의 수가 1인 경우에, 데이트 스트림 당 전력을 1이라고 할 때, 파일럿 부스팅 레벨은 5dB로 고정 시킬 수 있다. 제1 방법에 따르면, 많은 수의 스트림이 지오메트리(geometry)(장기간(long term)의 SNR)이 좋은 유저에게 할당되고, 지오메트리가 높아지면서 채널 추정의 성능(performance)이 증가하므로, 스트림의 개수가 증가함에 따라, 파일럿의 전력이 작아져도 채널 추정의 성능은 유지된다.
한편, 제2 방법은 파일럿의 전력을 고정시키는 방법이다. 제2 방법은 스트림의 개수에 따라서, 총(total) OFDM 심볼에 전송되는 전력이 달라지므로, 스트림의 개수에 따라 전체 데이터 톤 전력에 대한 총 OFDM 심볼에 전송되는 전력을 유지시키는 방법이다. 예를 들어, 데이터 스트림의 수가 1인 경우에, 데이트 스트림 당 전력을 1이라고 할 때, 파일럿 전력을 1.58로 고정시키는 방법이다. 단, 교차된(interlaced) 파일럿 패턴(예를 들어, 스트림의 개수가 1 또는 스트림의 개수가 2인 경우)에 대해서는 데이터와 파일럿이 다른 셀에서 충돌되기 때문에 파일럿의 전력을 데이터보다 높게 전송해야 한다.
다음의 표 2는 상향링크 상황에서 상기 제1 방법을 이용하여 파일럿 부스팅 레벨을 설정하는 일 예를 나타낸 표이다.
하나의 셀에서 데이터 스트림의 총 수 단말에 대한 데이터 스트림의 수 데이터 스트림 당 전력 파일럿 부스팅 레벨 파일럿 전력
1 1 1 0dB 1
2 1 1 0dB 1
2 2 0.5 3dB 1
3 1 1 0dB 1
3 2 0.5 3dB 1
3 3 0.3333 4.8dB 1
4 1 1 0dB 1
4 2 0.5 3dB 1
4 3 0.3333 4.8dB 1
4 4 0.25 6dB 1
한편, 파일럿 부스팅 레벨을 데이터 톤 전력에 대한 상대적인 파일럿 전력의 부스팅으로 정의할 수 있다.
이때, 하향링크의 경우, 다음의 두 가지의 파일럿 부스팅 레벨을 설정하는 방법을 제안하기로 한다.
다음의 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 방법과 제4 방법에 따라 파일럿 부스팅 레벨을 설정하는 일 예를 나타낸 표이다.
제3 방법 제4 방법
데이터 스트림의 수 데이터 톤 전력 파일럿 부스팅 레벨 파일럿 전력 파일럿 부스팅 레벨 파일럿 전력
1 1 5dB 3.16 2dB 1.58
2 1 2dB 1.58 2dB 1.58
3 1 1.2dB 1.33 0dB 1
4 1 0dB 1.00 0dB 1
5 1 -1dB 0.80 0dB 1
6 1 -1.8dB 0.66 0dB 1
7 1 -2.4dB 0.57 0dB 1
8 1 -3dB 0.50 0dB 1
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 제3 방법은 각 스트림의 전력 대비 파일럿의 부스팅 레벨을 고정시키는 방법이다. 제3 방법에 따르면, 많은 수의 스트림이 지오메트리(geometry)(장기간(long term)의 SNR)가 좋은 유저에게 할당되고, 지오메트리가 높아지면서 채널 추정의 성능(performance)이 증가하므로, 스트림의 개수가 증가함에 따라, 파일럿의 전력이 작아져도 채널 추정의 성능은 유지된다.
한편, 제4 방법은 파일럿의 전력을 고정시키는 방법이다. 제2 방법은 스트림의 개수에 따라서, 총(total) OFDM 심볼에 전송되는 전력이 달라지므로, 스트림의 개수에 따라 총 OFDM 심볼에 전송되는 전력을 유지시키는 방법이다. 단, 교차된(interlaced) 파일럿 패턴에 대해서는 데이터와 파일럿이 다른 셀에서 충돌되기 때문에 파일럿의 전력을 데이터 보다 높게 전송해야 한다.
다음의 표 4는 상향링크 상황에서 상기 제4 방법을 이용하여 파일럿 부스팅 레벨을 설정하는 일 예를 나타낸 표이다.
하나의 셀에서 데이터 스트림의 총 수 단말에 대한 데이터 스트림의 수 데이터 스트림 당 전력 파일럿 부스팅 레벨 파일럿 전력
1 1 1 0dB 1
2 1 1 0dB 1
2 2 1 0dB 1
3 1 1 0dB 1
3 2 1 0dB 1
3 3 1 0dB 1
4 1 1 0dB 1
4 2 1 0dB 1
4 3 1 0dB 1
4 4 1 0dB 1
상기에서 설명한 파일럿 신호의 전력을 제어하는 방법에 의하면, 파일럿 신호의 전력을 적절하게 제어함으로써, 채널 추정의 효과를 높일 수 있다.
도 19는 기지국과 사용자 기기에 적용 가능하고 상기에서 설명한 방법을 수행할 수 있는 디바이스의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 디바이스(100)는 처리 유닛(101), 메모리 유닛(102), RF(Radio Frequency) 유닛(103), 디스플레이 유닛(104)과 사용자 인터페이스 유닛(105)을 포함한다. 물리 인터페이스 프로토콜의 계층은 상기 처리 유닛(101)에서 수행된다. 상기 처리 유닛(101)은 제어 플레인(plane)과 사용자 플레인(plane)을 제공한다. 각 계층의 기능은 처리 유닛(101)에서 수행될 수 있다. 상기 처리 유닛(101)은 상기에서 설명한 본 발명의 실시예를 수행할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 처리 유닛(101)은 사용자 기기 위치 결정용 서브프레임을 생성하거나 상기 서브프레임을 수신하여 사용자 기기의 위치를 결정하는 기능을 수행할 수 있다. 메모리 유닛(102)은 처리 유닛(101)과 전기적으로 연결되어 있고, 오퍼레이팅 시스템(operating system), 응용 프로그램(application) 및 일반 파일을 저장하고 있다. 만약 상기 디바이스(100)가 사용자 기기라면, 디스플레이 유닛(104)은 다양한 정보를 표시할 수 있으며, 공지의 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode)등을 이용하여 구현될 수 있다. 사용자 인터페이스 유닛(105)은 키패드, 터치 스크린 등과 같은 공지의 사용자 인터페이스와 결합하여 구성될 수 있다. RF 유닛(103)은 처리 유닛(101)과 전기적으로 연결되어 있고, 무선 신호를 전송하거나 수신한다.
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 발명에서 사용자 기기(User Equipment; UE)는 이동 단말(MS: Mobile Station), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 또는 단말(Mobile Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.
한편, 본 발명의 UE로는 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 무선 이동 통신 시스템의 단말기, 기지국, 또는 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법은,
    채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하는 단계;
    상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 단계; 및
    데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 단계를 포함하고
    상기 시스템 상에서 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의되는,
    파일럿 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 개수가 1개 또는 2개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1.58로 미리 정의되는,
    파일럿 신호 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 개수가 3개 내지 8개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비는 1:1로 미리 정의되는,
    파일럿 신호 전송 방법.
  4. 제2항 및 제3항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 하향링크로 전송되는,
    파일럿 신호 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 개수가 1개 내지 4개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1로 미리 정의되는,
    파일럿 신호 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상향링크로 전송되는,
    파일럿 신호 전송 방법.
  7. 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 기지국은,
    채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하고 상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 처리부;
    상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 전송부와;
    상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 단말로부터 상기 파일럿 신호를 이용하여 구한 상기 기지국과 상기 단말 사이의 채널 정보를 수신하는 수신부를 포함하며,
    상기 시스템 상에서, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의되는,
    기지국.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 개수가 1개 또는 2개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1.58로 미리 정의되는,
    기지국.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 개수가 3개 내지 8개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비는 1:1로 미리 정의되는.
    기지국.
  10. 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 단말은,
    채널 추정을 위한 파일럿 신호(pilot signal)의 패턴을 결정하고 상기 파일럿 신호의 패턴에 포함된 파일럿 신호의 전력을 설정하는 처리부;
    상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 데이터 스트림(data stream)과 상기 파일럿 신호를 포함하는 서브프레임을 전송하는 전송부와;
    상기 처리부에 전기적으로 연결되고, 기지국으로부터 상기 파일럿 신호를 이용하여 구한 상기 기지국과 상기 단말 사이의 채널 정보를 수신하는 수신부를 포함하며,
    상기 시스템 상에서, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력의 비가 일정하도록 미리 정의되는,
    단말.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 개수가 1개 내지 4개인 경우, 상기 데이터 스트림의 전체 전송 전력에 대한 상기 파일럿 신호의 전체 전력 비가 1: 1로 미리 정의되는,
    단말.
KR1020100032188A 2009-07-30 2010-04-08 다중 안테나를 지원하는 무선 이동 통신 시스템에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 방법 및 장치 KR20110013195A (ko)

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