KR20110030494A

KR20110030494A - 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법

Info

Publication number: KR20110030494A
Application number: KR1020107029396A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 옴; 루츠 쉐너슈테트
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2011-03-23
Also published as: JP2011525763A; EP2451086A1; US9438324B2; US20120063344A1; CN103259576A; JP5244235B2; US8040865B2; WO2010006845A3; EP2141824B1; WO2010006845A2; CN101621360A; US20100020709A1; EP2141824A1; KR101155299B1; ATE548811T1; JP2013153505A; JP5622883B2; CN103259576B; EP2451086B1; CN101621360B

Abstract

본 발명은 기지국(21)뿐만 아니라 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하기 위한 방법에 관한 것이다. 기지국(21)은 인덱스화된 프리코딩 벡터들을 포함하는 코드 북을 다운링크 채널(1001, 2001, 3001)을 통해 기지국(21)과 연관되는 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)로 제공한다. 기지국(21)과 연관되는 이동국(41, 42, 43)은 코드 북으로부터 우선순위 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 선택하고 하나 이상의 우선순위 프리코딩 벡터들의 인덱스들을 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 기지국(21)에 보고한다. 이동국(41, 42, 43)은 코드 북으로부터 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 선택하고, 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들과 연관되는 하나 이상의 인덱스들을 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 기지국(21)으로 보고하고, 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들은 기지국(21)에 의해 동일한 시간/주파수 자원 상에서 기지국(21)에 의해 서빙되는 다른 이동국들을 위해 바람직하게 이용되는 프리코딩 벡터들이다. 기지국(21)과 연관되는 각각의 이동국에 대해, 기지국(21)은 상기 우선순위 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들에 기초하고 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들에 기초하여 프리코딩 벡터들을 결정한다.

Description

모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법{METHOD OF ASSIGNING PRECODING VECTORS IN A MOBILE CELLULAR NETWORK}

본 발명은 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터(precoding vector)들을 할당하기 위한 방법 및 기지국에 관한 것이다.

본 발명의 기술 분야는 기지국(BS = base station)이 동일한 시간/주파수 자원들 상에서 MU-MIMO 시스템(MU = multiple user, MOMO = multiple input multiple output)에 의해 다수의 이동국(MS = mobile station)들을 서빙하는 셀룰러 시스템들 또는 무선 데이터 시스템들에 관한 것이다. MU-MIMO 시스템은, 기지국이 N≥2의 송신 안테나들을 포함하고 다수의 이동국들을 동일한 시간/주파수 자원들 상에서 서빙하는 시스템이다. 각각의 이동국으로 하여금 이동국으로 지향되는 데이터 스트림들(data streams)만을 수신하도록 하기 위해서, 기지국은 자신이 이동국들로 송신하는 데이터 스트림들에 어떤 안테나 가중치들(또한 프리코딩 벡터들로 칭해진다)을 적용해야만 한다.

프리코딩 벡터들을 적절하게 선택하기 위해서, 기지국은 어떤 채널 상태 정보를 가져야할 필요가 있다. TDD 시스템들에서(TDD : time-division duplex), 이 채널 상태 정보는 업링크 및 다운링크 채널들의 상호성(reciprocity)으로 인한 업링크 채널 사운딩(sounding)에 의해 획득될 수 있다. 그러나, FDD 시스템들에서(FDD = frequency-division duplex)에서, 이 상호성은 이용 가능하지 않으므로 이용될 수 없다. 프리코딩 벡터들의 고정 또는 미리 설정된 세트를 규정하는 것이 필요하다. 프리코딩 벡터들의 세트는 코드 북(code book)으로 칭해진다. 이 코드북은 기지국 및 이동국 모두에 공지된다. 이동국은 자체의 수신 신호 품질을 개선하기 위해 신호 품질 파라미터를 정의하는 일부 메트릭(metric)을 최대화하거나 최소화하는 프리코딩 벡터를 선택한다. 그러나, 높은 셀 내 공간 간섭이 여전히 존재하는 것이 가능하다.

2008년 5월 5일, 미국 뉴저지에서의 COMMUNICATION NETWORKS AND SERVICES RESEARCH CONFERENCE, 2008. CNSR 2008. 6TH ANNUAL, IEEE, PISCATAWAY, 논문 "Multi-antenna Techniques in Ultra Mobile Broadband Communication System", 페이지 397 내지 403은 향상된 시스템 성능을 위해 양 무선 링크들 상에서 MIMO를 이용하는 직교 주파수 분할 다중 액세스 시스템(Orthogonal Frequency Division MUltiple Access system)인 울트라 모바일 브로드밴드(Ultra Mobile Broadband)에 의해 이용되는 다중-안테나 기술들을 개시한다. 수신기는 코드 북에서 최상의 프리코딩 매트릭스를 선택하여 각각의 프리코딩 매트릭스 인덱스를 송신기로 역으로 공급한다.

2007년 5월 2일, 3GPP DRAFT; R1-072422 PRECODING SCHEME FOR DL MU-MIMO, 3RD GENERATION PARTNERSHIP PROJECT (3GPP), MOBILE COMPETENCE CERTRE; 650, ROUTE DES LUCIOLES; F-06921 SOPHIA-ANTIPOLIS CEDEX; FRANCE, vol.tsg_ran＼WG1_RL1＼TSGR1_49＼문서 번호 Kobe, Japan; 20070507인 논문 "Investigation on Precoding Scheme for MU-MIMO in E-UTRA Downlink"는 다운링크 MU-MIMO를 위한 세 코드북-기반 프리코딩 방식들을 개시하는데 유니터리 프리코딩(unitary precoding) 방식에서 UE는 우선순위 벡터 인덱스를 Node B로 역으로 공급하기 위해 유니터리 매트릭스-기반 코드북으로부터 최상의 벡터를 선택한다.

2009-02-26에 인터넷: URL: http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/tsgc.cfm>에서 검색된, 2007년 8월의 3GGP2;3RD GENERATION PARTNERSHIP PROJECT 2, [Online] no.C.S0084-001-0, 논문 "Physical Layer for Ultra Mobile Broadband(UMB) Air Interface Specification" 페이지들 2-86 내지 2-95는 프리코딩 매트릭스들의 세트가 코드 북을 형성하고, 코드 북으로부터 액세스 단말기가 우선순위 매트릭스를 액세스 네트워크로 역으로 공급할 수 있는 MIMO 절차를 개시한다.

본 발명의 목적은 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들의 개선된 할당을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 제 1 항에 따라 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 목적은 또한 청구항 제 11 항에 따라 모바일 셀룰러 네트워크의 기지국에 의해 달성된다.

본 발명은 셀 내 공간 간섭을 감소시키기 위한 효과적인 방법을 제공한다. 실제적으로, 이동국만이 완전한 채널 정보를 갖는다. 그러므로, 기지국은 단지 신호-대-잡음-및-간섭-비와 같은 신호 품질 파라미터들을 추정할 수 있다. 그러나, 이동국은 적절한 신호 품질 파라미터들을 측정하거나 계산할 수 있다. 종래대로 기지국에 의해 이동국을 위한 프리코딩 벡터들을 선택하고 이동국들로 할당하는 것은 단지 이동국들의 우선순위 프리코딩 벡터들에 기반하고 자체의 우선순위 프리코딩 벡터를 갖는 하나의 이동국으로의 송신이 또한 동일한 시간/주파수 자원들 상에서 서빙되는 모든 다른 이동국들에 대하여 간섭을 생성한다는 것이 고려되지 않는다. 본 발명은 이동국이 다른 이동국들의 정보를 우선순위 컴패니언(companion) 프리코딩 벡터들에 의해 기지국으로 제공하기 때문에 이 단점을 제거한다. 본 발명의 기지국은 자신과 관련되는 상호 배타적인 이동국들에 프리코딩 벡터들을 할당할 수 있다. 상호 배타적임은 바람직하게도 제 1 이동국에 할당되는 프리코딩 벡터가 동일한 기지국에 의해 서빙되는 다른 이동국의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터임을 의미하고 역도 마찬가지이다. 그러므로, 이동국에서의 신호 품질이 개선될 뿐만 아니라 기지국에 의해 기지국과 연관되는 이동국들 각각에 제공되는 통신 대역폭이 개선된다. 그 결과로, 기지국 및 이동국 사이의 송신 에러들이 감소하고 데이터 처리량이 증가된다. 더욱이, 단지 기지국 및 이동국 사이에서 프리코딩 벡터 인덱스들을 교환함으로써, 시그널링 오버헤드(signaling overhead)의 양이 감소한다. 기지국 및 이동국 사이에서 감소한 시그럴링 트래픽량은 부가적으로 셀 내 공간 간섭을 감소시킨다.

부가적인 장점들은 종속 청구항들에 의해 나타내는 본 발명의 실시예들에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동국은 코드 북의 각각의 프리코딩 코드 또는 코드 북의 프리코딩 벡터들의 서브세트에 대한 신호 품질 파라미터를 계산한다. 특히, 신호 품질 파라미터는 셀간 공간 간섭, 셀 내 공간 간섭, 수신된 신호 강도, 신호-대-잡음비, 및/또는 신호-대-간섭-및-잡음-비를 나타내는 셀간 실 스칼라(real scalar) 셀간 간섭 표시자이다. 실 스칼라 셀간 간섭 표시자는 관계들, 특히 "보다 적은", "보다 큰", 및/또는 "와 같은"에 의해 동일한 유형의 다른 실수들과 용이하게 비교될 수 있는 실수이다. 그러므로, 프리코딩 벡터들에 대한 평가 기준이 존재하고, 이는 우선순위 프리코딩 벡터들 및 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 선택 프로세스 동안 이용될 수 있다. 이동국은 계산된 신호 품질 파라미터들에 기초하여 우선순위 프리코딩 벡터들 및 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 인덱스들을 선택한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기지국은 기지국의 안테나들에 기준 신호들의 시퀀스를 인가한다. 기지국과 연관되는 하나 이상의 이동국들의 각각의 이동국은 상기 기준 신호들의 시퀀스 중 기준 신호들을 측정하고 상기 측정에 기초하여 상기 신호 품질 파라미터들을 계산한다.

기준 신호들이 파일럿 신호(pilot signal)들에 전용, 즉, 기준 신호들이 코드 북 내에 포함되는 프리코딩 벡터들과 연관되는 것이 가능하다.

바람직하게도, 기지국은, 기지국과 연관되는 하나 이상의 이동국들에, 코드 북에 포함되는 프리코딩 벡터들과 연관되는 전용 기준 신호들의 시퀀스가 기지국의 안테나에 인가되는 것에 대해 고지한다. 이 정보는 기지국으로부터 다운링크 채널을 통해 이동국들로, 바람직하게는 특정 신호 메시지들에 의해, 시그널링될 수 있다.

또한, 기준 신호들은 공통 기준 신호들, 즉 프리코딩 벡터들과 연관되지 않는 기준 신호들인 것이 가능하다.

신호 품질 파라미터들의 계산은 데이터 송신에 대하여 공지되어 있는 코드 북으로부터의 프리코딩 벡터들을 이용한다는 가정 하에 수행된다. 바람직하게는, 상기 측정에 기초하여, 이동국은 수신된 신호 강도, 신호-대-잡음비, 신호-대-간섭-및-잡음비, 및/또는 셀 내 공간 간섭 표시자를 계산한다. 기준 신호들이 공통 파일럿 신호인 경우, 하나 이상의 이동국들의 각각의 이동국은 상기 측정 및 프리코딩 벡터들에 기초하여 신호 품질 파라미터들을 계산하고, 여기서 바람직하게는 기준 신호들의 시퀀스의 하나 이상의 기준 신호들은 각각의 프리코딩 벡터에 의해 승산된다.

게다가, 상기 측정에 기초하여 상기 계산된 신호 품질 파라미터들을 프리코딩 벡터 인덱스의 함수로 제공하는 것이 가능하다. 상기 함수의 극값들은 우선순위 프리코딩 벡터 인덱스들 및 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터 인덱스들과 관련된다. 예를 들어, 계산된 신호 품질 파라미터가 수신된 신호 강도, 신호-대-잡음비, 신호-대-간섭-및-잡음비인 경우, 상기 함수의 최소값의 영역들에 근접한 인덱스들은 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터 인덱스들로 지정되고 상기 함수의 최대값들의 영역들에 근접한 인덱스들은 우선순위 프리코딩 벡터 인덱스들로 지정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동국은 계산된 신호 품질 파라미터들에 기초하여 우선순위 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들 및 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 선택한다. 바람직하게는, 선택 프로세스는 상술한 바와 같이, 프리코딩 벡터 인덱스에 따라 신호 품질 파라미터를 나타내는 각각의 함수에 의해 수행된다. 하나 이상의 우선순위 벡터들은 높은 또는 최대 수신 신호 강도, 신호-대-잡음비 및/또는 신호-대-간섭-및-잡음비를 나타낸다. 이와는 대조적으로, 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들은 낮은 또는 최소 수신 신호 강도, 신호-대-잡음비 및/또는 신호-대-간섭-및-잡음비를 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동국은 하나의 우선순위 프리코딩 벡터의 인덱스 및 업링크 채널을 통해 기지국으로 보고되는 보조 우선순위 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 선택한다. 보조 프리코딩 벡터는 우선순위 프리코딩 벡터가 결정된 프리코딩 벡터로서 각각의 이동국으로 할당될 수 없는 경우에 우선순위 프리코딩 벡터를 대체한다. 보조 프리코딩 벡터들을 도입함으로써, 심지어 이 두 이동국들이 동일한 우선순위 프리코딩 벡터 인덱스를 기지국에 보고하는 경우라도, 상이한 프리코딩 벡터들을 두 개의 상이한 이동국들에 할당하는 것이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동국은 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들에 할당되는 계산된 신호 품질 파라미터들을 기지국에 보고한다. 그리고나서, 기지국은 상기 신호 품질 파라미터들이 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들에 할당되는 것에 기초하여 이동국들에 대한 프리코딩 벡터들을 결정한다. 기지국은 신호 품질 파라미터들의 추가 정보가 이동국에 의해 제공되는 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들에 할당되는 것에 기초하여 상기 기지국의 연관된 이동국들에 걸쳐 전체 신호 품질을 최적화할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기지국은 기지국과 연관되는 하나 이상의 이동국들에게, 프리코딩 벡터가 각각의 이동국에서 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 선택되는 것이 허용 가능한 신호 품질 파라미터의 각각의 임계값에 대해 고지한다. 각각의 이동국은 코드 북의 둘 이상, 바람직하게는 모든 프리코딩 벡터들에 대한 신호 품질 파라미터들을 계산한다. 각각의 이동국은 계산된 신호 품질 파라미터들을 상기 임계값과 비교한다. 각각의 이동국은 상기 프리코딩 벡터들의 인덱스 또는 인덱스들을 상기 임계값에 부합하는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 선택한다. 임계값은 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터의 최소 허용 레벨을 제공한다. 상기 임계값을 만족하지 않고 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터로서, 즉, 다른 이동국의 프리코딩 벡터로 이용되는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터는 이동국에서의 신호 품질을 현저하게 저하시킬 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동국은 단지 상기 프리코딩 벡터들을, 우선순위 프리코딩 벡터와 결합하여 미리 정의된 임계값 이하로 남아있는 셀 내 공간 간섭을 발생시키는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 선택한다. 셀 내 공간 간섭 대신, 향상될 수신 신호 강도, 신호-대-잡음비 또는 신호-대-간섭-및-잡음비가 이용되는 것이 또한 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기지국은 기지국과 연관되는 하나 이상의 이동국들의 이동국에게, 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 미리 설정된 인덱스들의 수에 대해 고지한다. 이동국은 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 미리 설정된 인덱스들의 수를 선택한다. 우선순위의 컴패니언의 미리 설정된 인덱스들의 수가 이용될 경우, 우선순위 프리코딩 벡터들의 인덱스들의 수는 업링크 피드백에서 필요하지 않으므로 이동국 및 기지국 사이의 관리 시그널링을 감소시킨다. 더욱이, 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 미리 설정된 인덱스들의 수는 기지국에서 각각의 이동국과 연관되는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터의 관리를 간소화한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기지국은 이동국의 프리코딩 벡터 인덱스가 이동국들의 최대수에 대하여 다른 이동국의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터 인덱스이도록 이동국들에 대한 프리코딩 벡터들을 결정한다. 예를 들어, 기지국은 수신된 인덱스들을 최적화 알고리즘, 예를 들어 철저 탐색 알고리즘의 입력 파라미터로 이용하여 상술한 조건을 완수하는 이동국들로의 프리코딩 벡터들의 할당을 발견한다.

바람직하게도, 셀 내 공간 간섭 감소를 기지국과 연관되는 최대수의 이동국들에 제공하기 위해, 기지국은 보고된 하나 이상의 우선순위 프리코딩 벡터들의 각각의 인덱스를 보고된 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 인덱스들 중 하나의 인덱스와 쌍을 이루거나 결합한다. 상기 최대수의 이동국들의 이동국들 중 하나와 연관되는 우선순위 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들의 각각의 인덱스는 상기 최대수의 이동국들의 다른 이동국과 연관되는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들 중 하나의 인덱스와 쌍을 이룬다.

기지국과 연관되는 각각의 이동국은 선택된 하나 이상의 인덱스들과 연관되는 선택된 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들이 임계값 이하의 신호 품질 파라미터를 갖는 경우 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 인덱스들의 하나 이상의 인덱스들만을 선택하고 각각의 이동국은 선택된 하나 이상의 인덱스들을 업링크 채널을 통해 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들과 연관되는 선택된 하나 이상의 인덱스들로서 기지국으로 보고하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들의 할당이 개선된다.

도 1은 세 이동국들에 통신을 제공하는 안테나를 갖는 기지국을 도시하는 도면.

본 발명의 이 특성들뿐만 아니라 부가적인 특성들 및 장점들은 첨부 도면과 함께 취해지는 현재의 바람직한 실시예들의 다음 상세한 설명을 판독함으로써 더 양호하게 이해될 것이다.

도 1은 모바일 셀룰러 네트워크의 셀 내에 있는 기지국(21) 및 세 이동국들(41, 42, 43)을 도시한다. 기지국(21)은 안테나를 포함한다. 안테나는 세 안테나 유닛들(212)을 포함하고, 각각의 안테나 유닛(212)은 셀의 상이한 섹터에 할당된다. 각각의 안테나 유닛(212)은 평행하게 배열되는 네 개의 동일 선형 안테나 소자들(213)을 갖는 선형 안테나 어레이로 형성된다. 또한, 기지국(21)의 안테나 유닛(212)은 임의의 다른 안테나 구성, 예를 들어 수평 또는 수직 분극 안테나 소자들(213) 또는 교차 분극(cross polarized) 안테나 소자들을 가지며, 이로 인해, 바람직하게는 두 안테나 소자들은 +45°로 배열되고 두 안테나 소자들은 -45°로 배열된다. 기지국(21)의 제어 유닛은 빔 포밍(beam forming)을 제어하기 위해, 기지국(21)의 각각의 안테나 어레이에 각각 상이한 프리코딩 벡터들을 인가할 수 있다. 빔은 자체의 연관된 프리코딩 벡터에 의해 규정된다. 그러나, 빔 포밍은 선형 프리코딩의 특수한 경우이다. 특히, 상관되어 있는 안테나 어레이들, 예를 들어 λ/2로 이격되어 있는 선형 어레이들의 경우, 프리코딩은 빔 형성의 결과를 발생시키고; 상관되어 있지 않은 안테나들, 예를 들어 10 λ로 이격되어 있는 안테나 어레이들의 경우, 개별 빔들이 형성되지 않는다. 발명된 해법은 상관 및 비상관되어 있는 안테나 어레이들 모두와 동작한다. 프리코딩 벡터는 각각의 선형 안테나 소자(213)에 대한 복수 안테나 가중치를 규정하는 복수 벡터이다. 바람직하게는, 안테나 가중치의 절대값은 1과 같고 이로 인해서는 단지 위상 팩터(phase factor)만을 규정한다. 안테나 가중치의 절대값이 1과 같지 않을 때 진폭을 정의하는 것 또한 가능하다. 더욱이, 기지국(21)의 제어 유닛은 소프트웨어 및 하드웨어 수단, 즉 하나 이상의 프로세싱 유닛들, 소프트웨어 플랫폼(platform) 및 상기 시스템 플랫폼상에서 실행되는 하나 이상의 애플리케이션 프로그램들로 구성되고, 이들은 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들의 할당을 수행하도록 적응된다.

기지국(21)의 제어 유닛은 안테나 유닛(212)의 빔 형성을 제어하고 기지국(21)이 셀룰러 모바일 네트워크의 다른 기지국들 및/또는 이동국들(41, 42, 43)과 통신하는 기능을 제공하도록 적응된다. 셀룰러 모바일 네트워크의 기지국들은 코어 네트워크(core network)의 고정 통신 회선들을 통해 다른 기지국들과 통신한다. 셀룰러 모바일 네트워크의 기지국(21)은 셀룰러 모바일 네트워크에 위치되는 이동국들(41, 42, 43)로의 무선 액세스를 제공한다. 기지국(21)에 무선으로 액세스하기 위해, 각각의 이동국(41, 42, 43)은 제어 유닛, 안테나, 및 상기 안테나에 통신을 공급하는 RF (RF = radio frequency) 통신 유닛을 포함한다. 각각의 이동국(41, 42, 43)의 안테나가 하나 이상의 안테나 유닛들을 포함하는 것이 가능하다. 각각의 이동국(41, 42, 43)의 제어 유닛은 각각의 이동국(41, 42, 43)의 안테나를 제어하고 이동국(41, 42, 43)에 무선 통신 기능을 제공한다. 더욱이, 각각의 이동국(41, 42, 43)의 제어 유닛은 신호 품질 파라미터들, 예를 들어 SIR(SIR = signal-to-interference-ratio), SNR(SNR = signal-to-noise-ratio), SINR(SNIR = signal-to-interference-and noise-ratio), 및/또는 수신된 신호 강도를 계산하고 또는 측정하기 위한 기능을 제공한다. 각각의 이동국(41, 42, 43)의 제어 유닛은 또한 이동국들(41, 42, 43) 사이의 무선 통신을 제공하는 신호들을 송신, 수신, 및/또는 전송하기 위한 기능을 제공한다. 게다가, 각각의 이동국(41, 42, 43)의 제어 유닛은 계산 및/또는 측정된 신호 품질 파라미터들의 신호들을 송신, 수신 및/또는 전송하기 위한 기능을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 기지국(21)은 정보를 다운링크 채널들(1001, 2001, 3001)을 통해 자신과 연관되는 이동국들(41, 42, 43)로 각각 송신한다. 기지국(21)과 연관되는 이동국들(41, 42, 43)은 정보를 업링크 채널들(1002, 2002, 3002)을 통해 자신들의 기지국(21)으로 각각 송신한다. 다운링크 채널들(1001, 2001, 3001)은 업링크 채널들(1002, 2002, 3002)과는 주파수에 있어서 구분된다.

바람직하게, 기지국(21) 및 이동국들(41, 42, 43)은 MU-MIMO 시스템의 구성요소들이다.

예를 들어, 기지국(21)은 다수의 K의 이동국들(41, 42, 43)에 서빙하는 N ≥ 2 송신 안테나 유닛들을 갖는다. 각각의 이동국(41, 42, 43i, i = 1, ...,K)은 M_i > 1의 수신 안테나 유닛들(또는 안테나 유닛들로 칭해진다)을 포함한다. 어떤 시간/주파수 자원 상에서 데이터를 송신하기 위해서, 기지국(21)은 모든 K개의 이용 가능한 이동국들로부터 이동국들(41, 42, 43)의 그룹을 선택한다. 일반성을 상실하지 않고, 이동국들(41, 42, 42 j, j = 1,...,L, L ≤ N)이 선택되는 것으로 가정된다. 본 경우에, 각각의 이동국(41, 42, 43)은 수신 안테나로서 단 하나의 안테나 유닛만을 포함하는, 즉, M_i = M = 1로 더 가정된다. 이동국(21)은 하나의 데이터 스트림(s_j)을 각각의 이동국(41, 42, 43)으로 송신한다. 각각의 이동국(41, 42, 43 j)으로 하여금 자신에게 향하는 데이터 스트림(s_j)만을 수신하도록 하기 위해, 기지국(21)은 프리코딩 벡터들에 의해 정의되는 특정 안테나 가중치들을 기지국(21)이 송신한 데이터 스트림들에 적용한다. N 기지국 안테나 유닛들로부터 송신되는 신호들의 벡터 t는

와 같이 매트릭스 표시법으로 기록될 수 있고, 여기서 s는 데이터 스트림들의 벡터이고, p _j(j = 1,...,L)는 안테나 가중치들의 벡터들, 즉, 프리코딩 열 벡터들이며 프리코딩 매트릭스 P를 정의한다. 이동국(41, 42, 43 j)에서 수신되는 신호는

이고, 채널 벡터

는 기지국(21)의 N개의 안테나 유닛들 및 이동국의 수신 안테나 유닛 사이의 채널들을 나타낸다.

는 가산 잡음 및 셀간 간섭 항이다. 이동국(41, 42, 43 j)에서 수신되는 신호는

로 재기록될 수 있다.

항

는 이동국(41, 42, 43 j)에 대한 신호를 기술하고 항

은 이동국(41, 42, 43 j)에 의해 관찰되는 공간 셀 내(다중 이용자) 간섭을 기술한다.

이동국(41, 42, 43 j)으로 하여금 자체의 데이터 스트림(s_j)을 적절하게 수신하기 위해서, 기지국(21)은 공간 간섭이 원하는 신호에 대해 허용 가능한 레벨로 유지되는 방식으로 프리코딩 벡터들을 선택한다. 예들은:

이거나,

또는 더욱 엄격하게,

이다.

기지국(21)에서의 이 선택은 상기 조건들이 모든 L개의 선택된 이동국들에 대해 충족되는 방식으로 수행된다. 두 개의 제공된 기준들 특히 실제 데이터 스트림들(s_j, j = 1,...,L)을 포함하여 선택 프로세스를 행하는 것이 가능하다. 또한 일부의 항들

, n = 1,...,L, n ≠ j의 함수를 포함하여 선택 프로세스를 행하는 것이 가능하고, 이들은 공간 간섭에 대한 측정치로, 바람직하게는 파라미터로서 s_j의 평균 전력으로 이용될 수 있다.

실제로, 기지국(21)은 프리코딩 벡터들을 적절하게 선택하기 위해 채널 상태 정보를 필요로 한다. 시-분할 듀플렉스(TDD) 시스템들에서, 이 채널 상태 정보는 업링크 채널들 및 다운링크 채널들의 상호성으로 인해 업링크 채널 사운딩에 의해 획득될 수 있다. 그러나, 주파수-분할 듀플렉스(FDD) 시스템들에서, 이 상호성은 이용 가능하지 않으므로 이용될 수 없다. 그러므로 흔히들 기지국(21) 및 이동국(41, 42, 43)에 공지되어 있는 고정 또는 미리 설정된 프리코딩 벡터들의 세트, 즉 코드 북을 정의하고, 이로부터 이동국(41, 42, 43)은 어떤 메트릭, 예를 들어 수신된 신호 전력 또는 신호-대-잡음-및-간섭-비를 최대화하거나 최소화하는 벡터를 선택한다. 그리고나서, 단지 우선순위 프리코딩 벡터 인덱스(PVI = precoding vector index)만이 역으로 기지국(21)으로 시그널링되어야만 한다.

각각의 이동국(41, 42, 43)에 대한 채널 벡터/매트릭스를 완전하게 인지하지 않고 동일한 시간/주파수 자원들 상에서 송신하기 위해서, 선택 프로세스를 개선하고 기지국(21)의 프리코딩 벡터들을 자체의 연관된 이동국(41, 42, 43)으로 할당하는 것을 개선하도록 다음이 행해질 수 있다.

이동국들(41, 42, 43)은 자신들의 우선순위 PVI들(PVI = precoding vector index)을 업링크 피드백을 통해 보고할 뿐만 아니라, 우선순위 CPVI(CPVI = companion precoding vector index), 즉 이동국(41, 42, 43)에서 매우 낮은 또는 적어도 허용 가능한 공간 간섭을 발생시키는 프리코딩 벡터의 인덱스들을 보고한다. 기지국(21)은 우선순위 PVI들이 상호 배타적인 방식으로, 이동국들(41, 42, 43), 즉, 자체의 연관된 우선순위 PVI들을 선택한다. 동시에, 각각의 이동국의 우선순위 PVI들은 모든 다른 선택된 이동국들의 우선순위 CPVI의 세트 내에 있거나 각각의 이동국의 적어도 우선순위 PVI들은 다수의 다른 선택된 이동국들의 우선순위 CPVI의 세트 내에 있다.

우선순위 CPVI들의 보고를 위해, 각각의 이동국(41, 42, 43)은 기지국(21)에 적어도 하나의 우선순위 CPVI 또는 미리 설정되거나 고정된 수의 우선순위 CPVI들을 보고한다. 우선순위 CPVI는 셀 내 공간 간섭을 최소화하는 프리코딩 벡터에 대응한다.

공간 간섭이 추가 대응 프리코딩 벡터에 대해 어떤 임계값, 예를 들어 이동국에서의 SINR의 임계값 이하로 남는 경우, 이동국(41, 42, 43)은 하나 이상의 우선순위 CPVI를 보고할 수 있다. 그러나, 임계값은 고정 및/또는 미리 설정된 수의 우선순위 CPVI들이 기지국(21)으로 보고되는 경우 적용가능하지 않다. 임계값은 제 1 우선순위 CPVI의 값과 동일한 값일 수 있거나, 또는 제 1 우선순위 CPVI의 값보다 더 높은 값일 수 있다.

관계들 "더 큰", "이상" 등의 의미는 메트릭의 유형에 좌우되고 메트릭에 따라 "작은", "이하" 등으로 교환되어야만 하는 것이 명백하다. 예를 들어, 메트릭이 간섭에 직접적으로 관련되는 경우, 이동국(41, 42, 43)에서, 허용 가능한 CPVI들은 허용 가능한 간섭의 레벨을 나타내는 임계값보다 더 낮은 간섭을 제공한다. 그러나, 메트릭이 간섭에 간접적으로 관련되는 경우는 그 반대, 즉, 허용 가능한 CPVI들이 임계값을 초과하는 각각의 값을 제공한다.

바람직하게, 하나 이상의 우선순위 CPVI가 보고되는 경우, 우선순위 CPVI들은 오름차순으로, 즉, 제 1의 우선순위 CPVI에 대해 대응하는 프리코딩 벡터가 가장 낮은 공간 간섭을 발생시키고, 마지막의 우선순위 CPVI에 대해 대응하는 프리코딩 벡터가 가장 높은 공간 간섭을 발생시킨다고 보고한다. 우선순위 CPVI들 외에도, 이동국(41, 42, 43)은 또한, 예를 들어 어떤 스칼라 공간 간섭 표시자 값 또는 신호 품질을 나타내는 메트릭에 기반하여 임의의 다른 적절한 스칼라 실수 값에 의해 대응하는 공간 간섭의 양을 보고할 수 있다.

바람직하게, 최대수의 보고된 우선순위 CPVI들은, 최대수의 보고된 우선순위 CPVI들을 다운링크 채널(1001, 2001, 3001)을 통해 이동국(41, 42, 43)에 시그널링하는 것에 의해 기지국(21)에 의해 동적, 반-정적, 또는 정적인 방식으로 구성될 수 있다. 상기 최대수의 보고된 우선순위 CPVI들은 각각의 이동국(41, 42, 43)에 대해 개별적으로 지정될 수 있다.

바람직하게, 제 1 바람직한 CPVI에 대한 임계값에 관한 추가 바람직한 CPVI들에 대한 임계값은 동적, 반-정적, 또는 정적인 방식으로 기지국(21)에 의해 구성되고 다운링크 채널(1001, 2001, 3001)을 통해 이동국들(41, 42, 43)로 시그널링된다. 제 1 우선순위 CPVI에 대한 값에 관한 추가 우선순위 CPVI들에 대한 상기 임계값은 각각의 이동국(41, 42, 43)에 대해 개별적으로 지정될 수 있다.

게다가, 기지국(21)은 유사한 프리코딩 벡터들이 유사한 인덱스로 인덱스화되는 방식으로 프리코딩 벡터들의 인덱스들을 정렬하며, 여기서 인덱스는 바람직하게는 수이다. 예를 들어, 코드 북은 인덱스 i = 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6을 갖는 여섯 개의 프리코딩 벡터들 p _i 를 포함한다. 각각의 프리코딩 벡터들은 기지국(21)의 안테나들에 의해 생성될 수 있는 빔 폼(beam form)들을 정의할 수 있다. 이 여섯 개의 프리코딩 벡터들은 인덱스들 i = 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 중 두 개의 절대차(absolute difference)가 셀 내 공간 간섭의 양에 간접적으로 관련되도록 정렬된다. 예를 들어, 이동국(41)은 프리코딩 벡터 p ₁를 우선순위 프리코딩 벡터로 보고하고, 프리코딩 벡터들 p ₄ 및 p ₆를 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 보고하고; 이동국(42)은 프리코딩 벡터 p ₄를 우선순위 프리코딩 벡터로 보고하고, 프리코딩 벡터들 p ₁ 및 p ₆를 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 보고하고; 이동국(43)은 프리코딩 벡터 p ₆를 우선순위 프리코딩 벡터로 보고하고, 프리코딩 벡터들 p ₁ 및 p ₄를 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 보고한다. 이와 같은 경우, 기지국(21)은 프리코딩 벡터 p ₁을 이동국(41)에 할당하고, 프리코딩 벡터 p ₄를 이동국(42)에 할당하고, 프리코딩 벡터 p ₆를 이동국(41)에 할당한다. 이 경우에, 컴패니언 프리코딩 벡터들에 대한 임계값을 인덱스들의 최소 절대차 │j-j│를 갖도록 정의, 예를 들어│i-j│는 2와 같도록 정의하는 것이 가능하다.

21 : 기지국 41, 42, 43 : 이동국
212 : 안테나 유닛 213 : 안테나 소자들
1001,2001,3001 : 다운링크 채널 1002,2002,3002: 업링크 채널

Claims

모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법으로서, 상기 방법은:
기지국(21)에 의해, 인덱스화된 프리코딩 벡터들을 포함하는 코드 북을 다운링크 채널(1001, 2001, 3001)을 통해 상기 기지국(21)과 연관되는 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)에 제공하는 단계, 상기 기지국(21)과 연관되는 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 코드 북으로부터 우선순위 프리코딩 벡터들(preferred precoding vectors)의 하나 이상의 인덱스를 선택하는 단계, 및 상기 우선순위 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 상기 기지국(21)으로 보고하는 단계를 포함하는, 상기 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법에 있어서:
상기 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 코드 북으로부터 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들(preferred companion precoding vectors)의 하나 이상의 인덱스들을 선택하는 단계로서, 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들은 동일한 시간/주파수 자원 상에서 상기 기지국(21)에 의해 서빙되는 다른 이동국들을 위해 상기 기지국(21)에 의해 바람직하게 이용되는 프리코딩 벡터들인, 상기 선택 단계, 및 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들과 연관되는 하나 이상의 인덱스들을 상기 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 상기 기지국(21)으로 보고하는 단계, 및 상기 기지국(21)에 의해, 상기 우선순위 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들에 기초하고 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들에 기초하여 상기 기지국(21)과 연관되는 각각의 이동국에 대해 프리코딩 벡터를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 코드 북의 각각의 프리코딩 벡터 또는 상기 코드 북의 프리코딩 벡터들의 서브세트에 대한 신호 품질 파라미터를 계산하는 단계, 및 상기 계산된 신호 품질 파라미터들에 기초하여 상기 우선순위 프리코딩 벡터들 및 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 인덱스들을 선택하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기지국(21)에 의해, 기준 신호들의 시퀀스를 상기 기지국(21)의 안테나들로 인가하는 단계,
상기 기지국(21)과 연관되는 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)의 각각의 이동국에 의해, 상기 기준 신호들의 시퀀스의 기준 신호들을 측정하는 단계, 및
상기 측정에 기초하여 상기 신호 품질 파라미터들을 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 계산된 신호 품질 파라미터들에 기초하여 상기 우선순위 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들 및 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 선택하여, 상기 하나 이상의 우선순위 프리코딩 벡터들이 높은 수신 신호 강도, 신호-대-잡음-비 및/또는 신호-대-간섭-및-잡음-비를 나타내고 상기 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩이 낮은 수신 신호 강도, 신호-대-잡음-비 및/또는 신호-대-간섭-및-잡음-비를 나타내도록 하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동국(41, 42, 43)에 의해, 하나의 우선순위 프리코딩 벡터의 인덱스 및 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 상기 기지국(21)으로 보고되는 보조 우선순위 프리코딩 벡터의 적어도 하나의 인덱스를 선택하는 단계를 포함하고, 상기 보조 프리코딩은 상기 우선순위 프리코딩 벡터가 결정된 프리코딩 벡터로서 상기 각각의 이동국(41, 42, 43)에 할당될 수 없는 경우 상기 우선순위 프리코딩 벡터의 대체인, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들에 할당되는 상기 계산된 신호 품질 파라미터들을 상기 기지국(21)에 보고하는 단계, 및
상기 기지국(21)에 의해, 상기 하나 이상의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들에 할당되는 상기 신호 품질 파라미터들에 기초하여 상기 이동국들(41, 42, 43)에 대한 프리코딩 벡터들을 결정하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기지국(21)에 의해, 상기 기지국(21)과 연관되는 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)에, 상기 각각의 이동국(41, 42, 43)에서 프리코딩 벡터가 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터로 선택되도록 허용 가능한 신호 품질 파라미터의 각각의 임계값에 대해 고지하는 단계,
상기 각각의 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 신호 품질 파라미터들을, 상기 코드 북의 둘 이상, 바람직하게는 모든 프리코딩 벡터들에 대해 계산하는 단계,
상기 각각의 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 계산된 신호 품질 파라미터들을 상기 임계값과 비교하는 단계, 및
상기 각각의 이동국(41, 42, 43)에 의해, 상기 프리코딩 벡터들의 인덱스 또는 인덱스들을 상기 임계값에 부합하는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터 인덱스들로서 선택하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동국에 의해, 단지 상기 프리코딩 벡터들을, 우선순위 프리코딩 벡터와 결합하여 미리 정의된 임계값 이하로 남아있는 셀 내 공간 간섭을 발생시키는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들로 선택하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기지국(21)에 의해, 상기 기지국(21)과 연관되는 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)의 이동국(41, 42, 43)에게, 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 미리 설정된 수의 인덱스들에 대해 고지하는 단계, 및
상기 이동국(41, 42, 43)에 의해, 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 미리 설정된 수의 인덱스들을 선택하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동국(41, 42, 43)의 우선순위 프리코딩 벡터 인덱스가 최대수의 이동국들(41, 42, 43)에 대한 다른 이동국의 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터 인덱스이도록 이동국에 대한 프리코딩 벡터들을 결정하는 단계를 포함하는, 모바일 셀룰러 네트워크에서 프리코딩 벡터들을 할당하는 방법.
모바일 셀룰러 네트워크의 기지국(21)으로서, 상기 기지국(21)은:
인덱스화된 프리코딩 벡터들을 포함하는 코드 북을 다운링크 채널(1001, 2001, 3001)을 통해 상기 기지국(21)과 연관되는 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)로 제공하고,
상기 코드 북으로부터 선택되는 우선순위 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 상기 하나 이상의 이동국들(41, 42, 43)의 각각으로부터 수신하도록 구성되는, 상기 프리코딩 벡터들을 할당하기 위한 제어 유닛을 포함하는, 상기 모바일 셀룰러 네트워크의 기지국(21)에 있어서:
상기 제어 유닛은:
상기 코드 북으로부터 선택되는 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 하나 이상의 인덱스들을 상기 업링크 채널(1002, 2002, 3002)을 통해 상기 하나 이상의 이동국들의 각각으로부터 수신하고,
상기 우선순위 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들에 기초하고 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들의 보고된 하나 이상의 인덱스들에 기초하여 상기 기지국(21)과 연관되는 각각의 이동국에 대해 프리코딩 벡터를 결정하도록 구성되고, 상기 우선순위 컴패니언 프리코딩 벡터들은 동일한 시간/주파수 자원 상에서 상기 기지국(21)에 의해 서빙되는 다른 이동국들에 대해 상기 이동국(21)에 의해 바람직하게 이용되는 프리코딩 벡터들인 것을 특징으로 하는, 모바일 셀룰러 네트워크의 기지국.