KR20110081753A - 다중 안테나 시스템에서 채널품질정보의 피드백 방법 및 장치 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 채널품질정보의 피드백 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다중 기지국 협력 처리를 위한 합동 다중 안테나(Co-MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백 방법 및 장치를 개시한다. 단말은 주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 결합 CQI를 측정하고, 상기 주변 기지국들로부터의 개별 수신 신호들에 대해 채널 크기들을 측정하며, 상기 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 상기 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 생성하여, 서빙 기지국으로 피드백한다. 상기 피드백 정보는 상기 주변 기지국들의 채널 크기들 중 최대 채널 크기에 의해 정규화된 상기 채널 크기들을 나타낸다.

Description

다중 안테나 시스템에서 채널품질정보의 피드백 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FEEDBACKING CHANNEL QUALITY INFORMATION IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}
본 발명은 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 통신을 위해 사용되는 채널품질정보(Channel Quality Information: CQI)를 피드백하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 셀룰러 통신 시스템은 전체 서비스영역을 다수의 기지국들(Base Stations: BSs)에 의해 커버되는 복수의 셀들로 분할하고, 각 기지국과 해당 셀 내의 각 단말(Mobile Station: MS) 간에 무선 인터페이스(Air Interface)를 연결함으로써 사용자에게 무선 통신 서비스를 제공한다. 무선 인터페이스는 무선 자원을 기반으로 연결되는데, 무선 자원은 시간 영역, 주파수 영역 혹은 시간 및 주파수의 2차원 영역으로 구성될 수 있다. 특히 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템은 전체 무선 자원을 주파수축(Frequency Domain)과 시간축(Time Domain)의 2차원 영역으로 구성하고, 상기 무선 자원을 채널 조건 및 사용자 특성에 따라 분할하여 할당하는 방식을 사용하고 있다.
무선 통신 시스템에 있어서 스펙트럼 효율성과 전송속도의 극대화를 위해 다중 송수신 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 기술을 시스템에 적용하는 노력이 계속되고 있다. 특히 향상된 무선 통신 시스템에서는 무선 통신 품질을 향상시키기 위하여 폐루프(Closed-Loop: CL) MIMO 방식 중 하나인 코드북 인덱스 피드백(codebook index feedback) 방식이 널리 사용되고 있다. 코드북 인덱스 피드백 방식은 다수의 코드북 벡터(codebook vector)를 포함하는 코드북 조합(Codebook Set: CS)을 미리 설정해 놓고, 각 단말에서의 수신 신호 품질을 최대화시키는 코드북 벡터 인덱스를 기지국으로 피드백하는 방식이다. 여기서, 기지국에서 송신 가능한 데이터 스트림(data stream)의 개수에 따라 코드북 벡터 인덱스를 피드백할 수도 있고, 프리코딩 행렬 인덱스(Precoding Matrix Index: PMI)를 피드백할 수도 있다. 코드북 벡터 인덱스 피드백 방식을 사용할 경우, 단말은 신호 품질을 최대화시키는 코드북 벡터 인덱스 혹은 프리코딩 행렬 인덱스를 기지국으로 피드백하여 시스템 처리량(throughput)을 최대화시킬 수 있다.
코드북 벡터 인덱스 방식은 하나의 기지국 만을 고려하는 단일 기지국 처리(single-BS processing) 방식을 지원하며, 상기 단일 기지국 처리 방식은 신호 품질의 최대화, 즉 시스템 처리량의 최대화가 기지국 단위로 이루어진다는 단점을 가진다. 즉, 코드북 벡터 인덱스 방식은 기지국들 각각이 개별적으로 시스템 처리량의 최대화를 추구하지만, 기지국들 상호간에는 간섭이 발생하는 상황이 발생할 수 있다는 단점을 가진다.
즉, 각 코드북 벡터는 빔 포밍(beamforming) 벡터이며, 공간상에서 이득을 최대로 하는 방향(direction)을 갖는다. 만약, 제1 기지국이 제1 주파수 대역 상에서 셀 경계에 위치하는 제1 단말로 송신하는 빔포밍 벡터의 방향이, 제2 기지국이 동일 주파수 대역 상에서 자신의 셀 경계에 위치하는 제2 단말로 송신하는 방향과 중복될 경우, 동일 채널 간섭(co-channel interference), 즉 셀간 간섭(inter-cell interference)이 발생하게 된다.
상기 셀간 간섭은 결국 시스템 처리량을 감소시키고, 전체 시스템 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 되며, 따라서 셀간 간섭의 발생을 해결하기 위한 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 다중 송수신 안테나(MIMO) 시스템에서 채널품질정보(Channel Quality Information: CQI)를 피드백하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 셀 MIMO 시스템에서 기지국들간 채널 전력들의 비를 이용하여 계산된 셀별(per-cell) CQI를 피드백하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 셀 MIMO 시스템에서 제로포싱(Zero-Forcing: ZF) 프리코더의 사용을 지원하기 위해 CQI를 피드백하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 셀 MIMO 시스템에서 다중 셀 프리코더의 생성을 지원하기 위하여 셀별 CQI를 피드백하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 셀 MIMO 시스템에서 셀별 CQI의 합을 스케쥴링을 위한 결합 CQI로서 사용하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 셀 MIMO 시스템에서 셀별 CQI의 합을 스케쥴링을 위한 결합 CQI로서 사용하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 셀 MIMO 시스템에서 각 단말에서의 결합된 신호의 최소 전력을 최대화하기 위하여 각 기지국에서 모든 단말들에게 공평하게 전력을 할당하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은; 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백 방법에 있어서,
주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 결합 CQI를 측정하는 과정과, 상기 주변 기지국들로부터의 개별 수신 신호들에 대해 채널 크기들을 측정하는 과정과, 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 상기 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 서빙 기지국으로 피드백하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 방법은; 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백을 수신하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 단말로부터, 주변 기지국들에 대해 측정되고 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 피드백 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 단말에 대한 스케쥴링을 수행하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는; 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백을 수행하는 단말 장치에 있어서,
주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 결합 CQI를 측정하고, 상기 주변 기지국들로부터의 개별 수신 신호들에 대해 채널 크기들을 측정하는 측정기와, 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 상기 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 생성하는 제어기와, 상기 피드백 정보를 서빙 기지국으로 전송하는 송수신기를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 장치는; 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백을 수신하는 장치에 있어서,
적어도 하나의 단말로부터, 주변 기지국들에 대해 측정되고 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 수신하는 수신기와, 상기 피드백 정보 를 기반으로 상기 적어도 하나의 단말에 대한 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러를 포함한다.
본 발명은 셀간 간섭을 완화시킴으로써 시스템 처리량을 증가시키고, 전체 시스템 성능을 개선할 수 있다. 또한 각 기지국에서 모든 단말들에게 공평하게 전력을 할당함으로써, 각 단말에서 결합된 신호의 최소 전력을 최대화한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 셀 MIMO를 지원하는 무선 셀룰러 시스템의 셀 구조를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 셀 MIMO 시스템에서의 송수신기 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 피드백 동작을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 피드백을 수신하는 일원화 제어기의 동작을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
본 명세서에서는 다중 송수신 안테나(MIMO) 시스템에서의 피드백 동작을 설명함에 있어서 IEEE 802.16m을 기반으로 하는 통신 표준을 참조할 것이다. 그러나 본 발명에 따른 피드백 동작이 특정 통신 프로토콜 혹은 시스템 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당해 기술분야에서 숙련된 기술을 가진 당업자에게 있어서 자명한 사항임은 물론이다. 구체적으로 후술되는 본 발명의 실시예들은 MIMO 방식을 지원하기 위해 CQI를 피드백하거나 전력을 할당하는 경우에 적용 가능하다.
무선 통신 시스템은 단말들에게 다양한 고속 대용량 서비스를 제공하는 형태로 발전해나가고 있으며, 이를 위해 다양한 셀간 간섭 일원화(intercell interference coordination) 방식들이 제안되고 있다. 다중 셀(Multi-cell) MIMO(혹은 다중 기지국(Multi-BS) MIMO라고도 칭함)는 셀간 간섭을 완화시켜 셀 경계(cell edge) 및 셀에서의 평균 처리량(cell edge and cell average throughput)을 증가시키고 기지국 서비스영역을 확장시키기 위하여 제안된 효율적인 기법으로서, 분할 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse: FFR)과 같은 간섭 회피 기법과 비교할 때 다중 셀 MIMO는 매우 높은 스펙트럼 효율을 보인다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 셀 MIMO를 지원하는 무선 셀룰러 시스템의 셀 구조를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 복수의 기지국(BS)(112,114,116)은 각자 자신의 셀 (102,104,106) 내의 단말들(122,124,126)과 하나 혹은 복수의 송수신 안테나를 통해 무선 인터페이스를 연결하고 서비스를 제공한다. 여기에서는 설명의 편의를 위하여 각 기지국(112,114,116)의 전체 셀이 아닌 일부 서비스영역만을 도시하였다. 다중 셀 환경에서 상기 복수의 기지국(112,114,116)은 일원화(Coordination)를 통해 하나의 클러스터, 즉 다중 기지국 그룹을 구성한다. 상기 다중 기지국 그룹 내의 기지국(112,114,116)은 일원화된 기지국이라 칭하며, 일원화 제어기(Coordination Controller)(130)라 불리는 상위 장치에 백본을 통해 연결된다. IEEE 802.16m의 향상된 무선 인터페이스(Advanced Air Interface: AAI)가 적용되는 경우, 기지국(BS)은 향상된 기지국(Advanced BS: ABS)라고도 칭한다.
일원화 제어기(130)는 다중 기지국 그룹 내의 특정 기지국, 일 예로서 서빙 기지국에 구비되거나 혹은 별도의 시스템으로서 구현될 수 있으며, 다중 기지국 내의 모든 일원화된 기지국들(112,114,116)을 위한 일원화된 스케쥴링(Coordinated Scheduling), 일원화된 빔포밍(Coordinated Beamforming), 협력 프리코딩(Joint Precoding) 등을 담당한다.
셀 영역의 중심 근방에 위치한 단말들(124,126)의 경우 비교적 양호한 품질의 신호를 수신하게 되지만, 셀 영역의 경계(edge)에 위치한 단말(122)은 서빙 기지국(122)으로부터의 신호 이외에, 인접 기지국들(114,116)으로부터의 원치 않는 신호, 즉 간섭 신호를 수신하게 된다.
다중 셀 협력 처리(Multi-Cell Joint Processing)는 이러한 셀 경계에서의 셀간 간섭을 완화시키기 위하여 개발된 것으로서, 하향링크의 특정 구간 동안 미리 정해진 다중 기지국 그룹의 기지국들(112,114,116)이 동일 주파수 채널을 통해 동시에 콘텐츠를 전송함으로써 송신 다이버시티 이득 혹은 다중화 이득을 제공한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 셀 MIMO 시스템에서의 송수신기 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 송신하고자 하는 정보 비트는 채널 부호화기(202)에 의해 부호화된 후 심볼 매핑기(204)에 의해 변조 심볼들로 매핑된다. 역다중화기(206)는 상기 심볼 매핑기(204)로부터의 변조 심볼들을 공간 다중화(Spatial Multiplexing: SM) 혹은 송신 다이버시티(Transmit Diversity: TD) 부호화에 근거하여 다수의 심볼 스트림들로 역다중화하며, 다중 셀 매핑기(208)는 상기 심볼 스트림들을 다수의 송신 안테나들(214)에 대응하는 다수의 OFDM 변조기(210,212)로 분배하여 전달한다. 상기 다중 셀 매핑기(208)의 출력은 해당 OFDM 변조기(210,212)를 거쳐 OFDM 변조된 후 다중 셀들에 각각 위치하는 송신 안테나들(214)을 통해 해당 셀 내의 단말들에게로 송출된다.
도 2b를 참조하면, 해당 셀의 기지국으로부터 송출된 신호는 단말에 구비된 다수의 수신 안테나들(220)에 의해 수신된 후, 대응하는 OFDM 복조기(222,224)에 의해 OFDM 복조되어 다중 셀 디매핑기(226)로 전달된다. 다중 셀 디매핑기(226)는 다중 셀 매핑기(208)에 대응하는 역동작을 수행하여 심볼 스트림들을 다중화기(228)로 전달한다. 다중화기(228)는 역다중화기(206)의 역동작을 수행하여 변조 심볼들을 복조기(230)로 전달한다. 상기 다중화기(228)의 출력은 복조기(230)를 거쳐 복조된 후 채널 복호기(232)에 의해 정보 비트들로서 복구된다.
이동 광대역 무선 접속 시스템(Mobile Broadband Wireless Access Systems), 일 예로 IEEE 802.16m 표준을 기반으로 하는 통신 시스템에서는 하기와 같은 두 가지 유형의 다중 셀 MIMO 기법들을 제공한다.
첫번째로, 다중 기지국 일원화(Multi-BS coordination)를 포함하는 단일 기지국 프리코딩 기법은, 코드북 기반 피드백에 의해 지원되는 프리코딩 행렬 인덱스(Precoding Matrix Index: PMI) 일원화와, 코드북 기반 피드백 혹은 상향링크 사운딩에 의해 지원되는 간섭 널링(interference nulling)으로 분류된다. 다중 기지국 일원화를 포함하는 단일 기지국 프리코딩 기법은 서빙 및 인접 셀들에서 폐루프 MIMO(Closed Loop MIMO: CL MIMO) 프리코딩이 적용되는 경우에 IEEE 802.16m을 지원하는 향상된 BS(Advanced BS: ABS)에 의해 하나 혹은 다수의 향상된 단말(Advanced MS: AMS)에 대해 이네이블될 수 있다. 상기 단일 기지국 프리코딩 기법은 단말이 각 해당 서빙 기지국으로 송신하는 피드백을 기반으로 상위계층 시그널링을 통해 인접 셀들 내에 적용된 프리코더를 조정함으로써 셀간 간섭을 완화시킨다.
코드북 기반 피드백이 사용되는 경우, PMI 일원화는 기지국의 지시에 따라 PMI 제한(PMI restriction) 혹은 PMI 추천(PMI recommendation) 방식으로서 적용될 수 있으며, 단말은 권고 혹은 제한되는 하나의 PMI 혹은 PMI들의 조합을 계산하여 주기적 피드백 헤더를 통해 기지국으로 보고한다.
다음으로, 다중 기지국 협력 처리(Multi-BS Joint processing)(혹은 다중 셀 협력 처리라 칭함)에 의한 MIMO 전송 기법이 있다. 기지국과 단말 모두는 다중 기지국 협력 처리 모드, 일 예로서 폐루프 매크로 다이버시티(Closed-Loop Macro Diversity: CL-MD) 및 합동 MIMO(Collaborative MIMO: Co-MIMO) 전송에 의해, 적응적 프리코딩을 지원하거나 혹은 비적응적 프리코딩을 지원할 수 있다. Co-MIMO가 이네이블될 때, 다수의 단말들이 일원화된 다중 기지국들에 의해 다중 사용자 MIMO(Multiple User MIMO: MU-MIMO) 스케쥴링 및 프리코딩을 통해 공통적으로 서비스된다.
서빙 및 인접 셀들에서 적응적 혹은 비적응적 프리코딩이 적용되고 사용자 데이터가 다중 셀들간에 공유되는 경우, 기지국은 하나 혹은 다수의 단말에 대해 다중 기지국 협력 처리 모드를 이네이블할 수 있다. 적응적 프리코딩이 적용되는 경우, 프리코딩 행렬 Wk는 단말로부터의 피드백, 일 예로서 코드북 기반 피드백 및 사운딩 기반 피드백으로부터 획득된다. 코드북 기반 피드백의 경우, 각 단말은 각 추정된 채널 상태 정보를 근거로 서빙 셀 및 인접 셀들에 대한 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)들을 선택하여 피드백한다. 이때 서빙 기지국은 시스템 효율을 보다 향상시키기 위하여 단말에게 인접 셀들의 연접 PMI(concatenating PMI: CPMI)를 추가적으로 피드백하도록 지시할 수 있다. 일 예로서 연접 PMI는 PMI들을 위상 천이한 후 연결함으로써 생성될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 다중 셀 협력 처리는 CL-MD 및 Co-MIMO로 구성된다. 부호어 차원에서 예비적으로 제한되는 경우에, CL-MD는 다중 기지국 그룹 내의 개별 기지국에 의해 생성된 다수의 단일 셀 프리코더들만을 사용할 수 있다. 반면 Co-MIMO는 다수의 단일 셀 프리코더들 뿐 아니라 모든 다중 기지국 안테나들에 대한 빔 포밍 가중치를 동시에 생성하는 다중 셀 프리코더를 사용할 수도 있다.
다중 셀 협력 처리 방식을 지원하기 위한 CQI 피드백 방식을 설명하면 다음과 같다. 즉, CQI 피드백은 특정 송신 혹은 수신 처리를 전제로 하는 묵시적인 피드백이다. 일 예로 다중 셀 협력 처리에 의한 신호를 수신하는 단말은, 관찰된 채널을 연쇄 PMI(concatenating PMI: CPMI)의 포맷으로 서빙 기지국에게 피드백하며, CPMI는 다중 셀 MIMO를 담당하는 일원화 제어기로 전달된다.
상기 피드백을 통해, 일원화 제어기는 일 예로 하기 <수학식 1>와 같은 행렬 형태의 채널 H을 획득하게 된다. 여기서 hat(^)은 추정된 값임을 나타낸다. 하기의 채널 행렬은 Co-MIMO 전송을 위해 3개의 기지국들과 4개의 단말들이 참여하는 경우를 고려한 것이다.
Figure pat00001
여기서 Hi ,j는 정규화된(normalized) 채널을 나타내는 피드백된 CPMI으로서, Mti * Ntj 행렬로 구성되고, Mti 및 Ntj는 i번째 단말을 위한 스트림들의 개수와 j번째 기지국을 위한 송신 안테나들의 개수를 각각 의미한다. Co-MIMO의 경우, 모든 i에 대하여 Mti는 1이다.
다중 셀 프리코더를 사용하는 다중 기지국 기술과는 달리 일원화 제어기는 단말들의 결합 CQI들(Combined CQIs: C-CQIs) 및 해당 전송에 관여하는 협력 셀 내의 모든 기지국들에 근거하여 단말들을 스케쥴할 수 있다. 따라서 특히 셀 경계에 위치하는 모든 단말들은 강한 셀간 간섭에 의해 악영향을 받는다. 여기서 결합 CQI란 각 단말이 협력 셀 내의 기지국(즉 합동 기지국: Collaborative BS)으로부터 결합되어 수신되는 신호로부터 측정한 신호의 크기(Amplitude), 일 예로 반송파대 간섭 잡음비(Carrier to Interference and Noise Ratio: CINR)를 의미하거나, 혹은 채널 품질을 나타낼 수 있는 다른 포맷의 정보, 일 예로 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 등을 의미할 수 있다.
상기와 같은 강한 셀간 간섭을 완화시키기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 Co-MIMO 방식을 위해 다수의 단일 셀 제로포싱(Zero-Forcing) 프리코더들을 사용한다. 바람직한 예로서 각 단말은 유효 채널로부터 획득한 결합 CQI와 다중 기지국의 채널 전력 비를 기반으로 셀별 CQI(per-cell CQI)를 계산하여 기지국으로 피드백한다. 기지국은 피드백된 셀별 CQI를 사용함으로써 채널 전력, 즉 채널 놈(channel norm)을 나타내는 파라미터를 생성할 수 있다. 또한 기지국은 각 단말에서 결합된 신호의 최소 전력을 최대화하기 위하여 모든 단말들에게 공평하게(evenly) 전력을 할당한다.
다중 기지국 협력 처리 방식을 지원하기 위한 CQI 피드백 방식을 다음과 같다. 즉, 피드백을 위한 자원 할당 정보를 나타내는 피드백 폴링 A(Advanced)-MAP IE(Information Element)를 통해, 서빙 기지국은 다중 기지국 MIMO 피드백을 위해 요구되는 정보를 단말에게 통보한다. 상기 피드백 폴링 A-MAP IE는, 일 예로서 측정을 위해 어떤 자원 유닛들(Resource Units: RUs) 혹은 어떤 유형의 RU가 사용되는지를 지시하는 대상 자원 유닛(Target Resource Unit: TRU)을 지시하는 TRU 필드, 단일 기지국 프리코딩 방식인 PMI 제한과 PMI 추천 중 하나를 나타내거나 다중 기지국 프리코딩 방식인 CL-MD와 Co-MIMO 중 하나를 나타내는 ICT(Interference Coordination Type) 필드, 기본 코드북을 기반으로 PMI를 보고할지 혹은 코드북 조합(Codebook Set: CS)을 기반으로 PMI를 보고할지를 나타내는 CS 필드, 해당 CQI를 보고할 다중 기지국들의 개수를 나타내는 N-multiBS-reports 필드, 동일 자원 내에서 Co-MIMO로 지원되는 최대 사용자 수를 나타내는 MaxUser 필드 등을 포함할 수 있다.
그러면 각 단말은 상기 피드백 폴링 A-MAP IE에 응답하여, 요구된 정보를 포함하는 주기적 피드백 헤더를 피드백한다. 여기서 단말은 다중 셀 MIMO를 위해 미리 정해진 다중 기지국 그룹의 기지국들에 대해 부여되는 임시 기지국 식별자(Temp_BSID)로 인덱스된 N-multiBS-reports만큼의 합동(Collaborative) 기지국들을 선택하며, 해당 선택된 합동 기지국들에 대한 PMI 및/또는 CPMI(CPMI 피드백이 이네이블된 경우)를 서빙 기지국에게 보고한다. 추가적으로 단말의 피드백은 단말에서 측정한 결합 CQI를 포함할 수 있다.
일 예로서 N-multiBS-reports에 대해 3비트가 사용되고 Temp_BSID에 대해 4비트가 사용되는 경우, 이는 다중 셀 MIMO를 위해 그룹화된 16개의 기지국들 중에서 최대 8개의 합동 기지국들이 선택됨을 의미한다. 다수의 단말들로부터 피드백을 수신하면, 서빙 기지국은 수신된 피드백에 포함된 PMI들 및/또는 CPMI들을 인접 기지국들 혹은 일원화 제어기에게로 전달하여, 상기 PMI들을 사용한 스케쥴링이 수행될 수 있도록 한다.
사운딩 기반 피드백의 경우 각 단말은 기지국의 지시에 따라 상향링크 사운딩 신호를 전송하며, 기지국은 하나 혹은 다수의 단말들로부터 수신되는 사운딩 신호(들)을 기반으로 프리코딩을 수행한다.
이하 다중 기지국 협력 처리 모드 중 Co-MIMO에 대한 피드백 방식을 설명한다.
Co-MIMO 방식은 일 예로서 CPMI와 결합 CQI(Combined CQI: C-CQI)와 같은 피드백 정보를 요구하며, 단말들로부터 보고된 C-CQI들에 근거한 랭크 적응화(Rank adaptation)과 준-최적 알고리즘을 사용하여 단말들을 스케쥴한다. 스케쥴된 단말이 결정되면, 기지국은 제로포싱(Zero-Forcing: ZF) 프리코더를 구성하고, 상기 ZF 프리코더를 위해 각 단말에게 할당한 전력 할당 가중치를 동일 다중 기지국 그룹에 속한 각 일원화된 기지국과 공유한다. ZF 프리코딩은 송신하고자 하는 신호들의 가중치 합(weighted sum)이 제로(Zero)의 결과를 보이도록, 전력 할당 가중치를 할당함으로써 수행될 수 있다.
단말들과 기지국들 간의 실제 Co-MIMO 채널은 하기 <수학식 2>와 같은 행렬 형태의 H로 표현된다. 하기의 채널 행렬은 각 단말이 2개의 수신 안테나들을 가지고 각 기지국이 2개의 송신 안테나를 가지며, CPMI들이 상기 송수신 안테나들 간의 채널들에 정확히 매칭되는 것으로 가정하고, Co-MIMO 전송을 위해 3개의 기지국들과 4개의 단말들이 참여하는 경우를 고려한 것이다.
Figure pat00002
여기서 파라미터
Figure pat00003
는 경로 손실과 광역 페이딩(large-scale fading) 및 국부 페이딩(small-scale fading)을 포함하는 채널 전력을 나타내는 채널 놈(channel norm)으로서, 해당 j번째 기지국으로부터 i번째 단말로의 채널 특성, 즉 채널의 크기(Amplitude)를 나타낸다. Hi ,j는 i번째 단말과 해당 j번째 기지국에 대한 정규화된 채널 벡터, 즉 피드백된 CPMI를 나타낸다. 즉 Hi ,j는 1*2 벡터이다.
Co-MIMO 방식에서 파라미터
Figure pat00004
에 대한 피드백을 수행하지 않는 경우, 기지국의 랭크 적응화 동작을 설명하면 하기와 같다.
1개의 스트림을 지원하는 경우 기지국은 랭크 적응화를 위해 먼저 상기 <수학식 1>과 같은 피드백된 채널 행렬 H 중 최대 C-CQI를 가지는 하나의 단말에 대응하는 행(row), 일 예로서 3번째 행을 찾아내어 상기 스트림을 위해 할당한다.
2개의 스트림을 지원하는 경우 기지국은 최대 전체 C-CQI를 가지는 2개의 행들의 조합(일 예로서 1번째 및 3번째 행들)을 찾아내어, 상기 스트림들을 위해 할당하고, 송신 전력을 상기 스트림들에 공평하게 할당한다. 이때 C-CQI는 정규화되어야 한다.
이와 같은 방식으로 랭크 적응화가 완료되면, 기지국은 ZF 빔포밍을 위해 상기 채널 행렬을 재구성(Resize)하고, 상기 재구성된 채널 행렬을 이용하여 ZF 빔포밍을 수행한다. 상기 재구성된 채널 행렬은 선택된 행들만으로 구성된 것으로서, 기지국이 2개의 행들을 선택한 경우 2*3 행렬이 된다.
이상과 같이 1,3번째 행이 선택되는 경우, ZF 빔포밍을 사용함으로써 2개의 단말들을 위한 유효 채널 행렬은 하기 <수학식 3>과 같이 표현된다.
Figure pat00005
여기서 H([1,3],:)은 채널 행렬 H 중 1번째 및 3번째 행들만으로 재구성된 행렬을 의미한다.
상기와 같이 피드백 절차에서 채널 크기를 나타내는 파라미터
Figure pat00006
에 대한 정보를 전달하지 않는 경우, ZF 빔포밍에서 재구성된 H 행렬을 제외한 나머지 부분이 정확히 항등(Identity: I) 행렬이 되지 않으므로, 수신기에서는 스트림간 간섭을 제거할 수가 없다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스트림간 간섭 없이 다중 셀 프리코더를 구성하도록 지원하기 위하여, 셀별 채널 크기들의 비에 대한 정보를 피드백하는 방식을 제안한다. 이때 상기 채널 크기들은 소정 기준, 일 예로서 합동 기지국들 중 최대 채널 크기 혹은 합동 기지국들의 채널 크기들의 합 등에 따라 정규화될 수 있다. 또한 채널 크기들의 합은 단말들을 스케쥴링하고 변조 및 부호화(Modulation and Coding Scheme: MCS) 레벨을 결정(arrange)하기 위한 결합 CQI로서 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피드백 절차를 설명한다.
단말에서 측정하는 채널 크기들과 셀별 CQI들은 하기 <수학식 4>와 같이 정의되는 관계를 가진다.
Figure pat00007
여기서 CQIi ,j는 j번째 기지국에 대해 i번째 단말이 생성한 셀별 CQI를 의미한다. 따라서 단말은 채널 크기들의 비에 대한 정보 혹은 미리 정해지는 기준에 대한 상대적인 채널 크기들을 나타내는 셀별 CQI들을 기지국으로 피드백함으로써, 다중 기지국 협력 처리를 위한 스케쥴링을 지원할 수 있다.
상기 상대적인 채널 크기들은 일 예로서 다중 셀(즉 다중 기지국 그룹)에 속한 합동 기지국들의 채널 크기들 중 최대 채널 크기에 의해 정규화되거나, 혹은 상기 채널 크기들의 합을 나타내는 결합 CQI에 의해 정규화될 수 있다. 결합 CQI는 하기 <수학식 5>와 같이 정의된다.
Figure pat00008
여기서, no_ABS는 동일 다중 셀 MIMO를 위한 다중 기지국 그룹에 속한 기지국들의 개수를 의미한다.
결합 CQI가 사용되는 경우, 단말은 기지국들로부터의 개별 수신 신호들로부터 채널 크기들, 즉 채널 놈의 값들을 측정하고, 각 기지국에 대응하는 셀별 CQI를 하기 <수학식 6>과 같이 계산한다.
Figure pat00009
여기서 C-CQIi는 i번째 단말이 추정한 C-CQI를 의미한다.
단말은 복수의 셀별 CQI와 CPMI들을 피드백한다. 그러면, 기지국들에 대한 셀별 CQI들의 합은 i번째 단말에 대한 C-CQI가 된다.
일원화 제어기는 단말의 피드백을 근거로 하기 <수학식 7>과 같은 채널 행렬을 생성할 수 있다.
Figure pat00010
셀별 CQI를 사용하는 Co-MIMO 방식에 따른 랭크 적응화 동작을 설명하면 하기와 같다.
1개의 스트림에 대한 랭크 적응화를 위해, 일원화 제어기는 하기 <수학식 8>을 만족하는 하나의 단말에 대응하는 행(일 예로서 3번째 행)을 찾아낸다.
Figure pat00011
여기서 CQIi ,j는 i번째 단말이 j번째 기지국에 대해 추정한 상대적인 채널 크기를 나타내는 셀별 CQI이다. 따라서 기지국들에 대한 셀별 CQI들의 합을 최대로 하는 i번째 단말에 대응하는 i번째 행이 선택된다.
2개의 스트림을 지원하는 경우 일원화 제어기는 앞서 설명한 바와 같이 최대 전체 C-CQI를 가지는 2개의 단말들에 대응하는 행들의 조합(일 예로서 1번째 및 3번째 행)을 결정한다. 상기 행들의 조합을 결정하는 수식은 하기 <수학식 9>와 같이 표현된다.
Figure pat00012
즉, 상기 <수학식 9>에 의해 2개의 행들, i1, i2가 결정된다.
이후 일원화 제어기는 ZF 빔포밍을 위해 상기 선택된 행들만을 포함하도록 채널 행렬 H를 재구성(resize)한다. 그러면 ZF 빔포밍을 사용함으로써 상기 선택된 2개의 단말들을 위한 유효 채널은 하기 <수학식 10>과 같이 표현된다.
Figure pat00013
Figure pat00014
상기한 분석으로부터, 서로 다른 수신 스트림을 통한 전력은 불균형화되지만, 스트림간 간섭은 거의 제거될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 셀별 CQI는 미리 정해진 구간 동안에 단말에 의해 측정된 채널 전력 값들을 기반으로 계산된다. 셀별 CQI의 피드백 주기는 채널 행렬의 생성을 지원하기 위해 CPMI의 피드백 주기와 동일하게 설정된다. 셀별 CQI는 채널 크기를 나타내는 파라미터
Figure pat00015
와 정확히 동일하지 않지만, 파라미터
Figure pat00016
를 나타내는 상대적인 값으로서 간주될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 피드백 동작을 나타낸 흐름도이다.
도시한 바와 같이, 과정 302에서 단말은 서빙 기지국으로부터 지시된 측정 대상이 되는 주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 C-CQI를 추정한다. 상기 주변 기지국들은 상기 서빙 기지국을 포함할 수 있다. 여기서 C-CQI를 추정하는 구체적인 방식은 해당 시스템의 프로토콜 표준에 의해 정해질 수 있으며 본 발명의 주요한 요지와 큰 관련이 없으므로 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 과정 304에서 단말은 상기 주변 기지국들로부터 수신된 개별 신호들을 이용하여 각 신호에 대한 채널 크기, 즉 채널 놈
Figure pat00017
를 측정한다. 여기서 단말은 서빙 기지국으로부터 기 수신된 인접 기지국 정보를 참조함으로써 상기 개별 신호들을 구별할 수 있다.
과정 306에서 단말은 채널 놈 값들의 비에 따라 앞서 언급한 <수학식 4>를 이용하여 각 주변 기지국에 대한 상대적인 채널 크기를 나타내는 셀별 CQI를 계산한다. 즉 서빙 기지국이 지시한 no_ABS만큼의 셀별 CQI들이 계산된다. 과정 308에서 상기 계산된 셀별 CQI들 및 선택적으로 상기 C-CQI는 미리 약속된 피드백 메시지에 실려 서빙 기지국으로 피드백된다. 상기 피드백 메시지는 일 예로서 IEEE 802.16m의 향상된 무선 인터페이스(Advanced Air Interface: AAI)에 따른 AAI 다중 기지국 MIMO 피드백(AAI_MultiBS_MIMO_FBK) 메시지로 구성된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 피드백을 수신하는 일원화 제어기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서는 단말에서 측정된 채널 크기들이 C-CQI에 의해 정규화되고, 단말이 C-CQI를 피드백 메시지에서 생략하는 경우의 실시예를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 과정 402에서 일원화 제어기는 일원화된 각 기지국으로부터 해당하는 기지국에 의해 서비스되는 단말들로부터 피드백된 CPMI들 및 셀별 CQI들을 전달받는다. 과정 404에서 일원화 제어기는 상기 셀별 CQI들에 따라 앞서 언급한 <수학식 5>를 사용하여 각 단말에 대한 C-CQI를 생성한다. 다른 실시예로서 각 단말은 CPMI와 C-CQI 및 최대 채널 크기에 의해 정규화된 셀별 CQI 들을 피드백할 수 있다.
과정 406에서 일원화 제어기는 상기 단말들로부터의 피드백 및 사용자 프로파일들을 근거로 상기 단말들에 대한 스케쥴링을 수행하며, 스케쥴링된 단말들이 결정되면 해당 단말에 대한 C-CQI에 근거하여 각 스케쥴링된 단말을 위한 MCS 레벨을 결정한다. 과정 408에서 일원화 제어기는 앞서 언급한 <수학식 7>을 사용하여 상기 스케쥴된 단말들을 위한 ZF 프리코딩 행렬을 구성하며, 제어되는 각 기지국에게 프리코딩을 위한 가중치들을 분배한다.
일 예로, 3개의 기지국들이 협력하며 2개의 단말들이 스케쥴되고, 각 기지국이 4개의 송신 안테나를 가지며 각 단말이 2개의 수신 안테나를 가질 때, 셀별 CQI 피드백에 근거하여 일원화 제어기는 12 (3개의 기지국 당 4개의 송신 안테나) * 2 (각 단말당 1개의 스트림) 크기의 행렬을 구성하며, 상기 구성된 행렬을 4 * 2 프리코더 가중치 행렬로 분배하여 각 기지국에게로 전달한다.
하기에서는 일원화 제어기가 ZF 프리코더의 동작을 위한 각 단말별 전력, 즉 전력 할당 가중치를 할당하는 동작을 설명한다.
구체적으로, 일원화 제어기는 단말로부터 보고된 CPMI들로부터 다음 <수학식 11>과 같은 행렬 형태의 채널 H를 획득한 예를 설명한다. 하기에서는 각 기지국이 4개의 송신 안테나들을 가지며 4개의 단말들이 동시에 스케쥴될 수 있는 것으로 가정한다.
Figure pat00018
여기서 Hu ,(u,j)는 j번째 기지국으로부터 u번째 단말로의 채널에 대한 CPMI 피드백을 나타낸다. 각 행은 해당 행의 단말이 선택한 기지국에 대한 CPMI 피드백을 나타내며, 0은 해당 기지국이 단말에 의해 선택되지 않았음을 의미한다. 일 예로서 첫번째 행은 해당 단말(즉 첫번째 단말)이 첫번째, 두번째 및 네번째 기지국에 대한 CPMI를 피드백하며 세번째 및 다섯번째 기지국에 대한 CPMI를 피드백하지 않았음을 의미한다. 상기 선택된 첫번째, 두번째 및 네번째 기지국은 첫번째 단말에 대하여 1,2,3으로 인덱스된다.
각 단말에 대해 기지국의 모든 안테나를 사용하는 경우, 제어기는 각 단말로부터 보고된 C-CQI를 근거로 단말들을 스케쥴한다. 상기 C-CQI는 채널 행렬의 각 행(row)에 대한 관점(perspective)에서 획득된다. 그러나 채널 행렬의 각 열(column)에 대한 관점에서, 하나의 열에 대응하는 모든 단말들이 동시에 서비스될 수 있다.
한편, 실제 채널 행렬은 다음 <수학식 12>와 같이 표현된다.
Figure pat00019
여기서
Figure pat00020
는 채널 크기를 나타내는 채널 놈으로서, j번째 기지국으로부터 i번째 단말로의 채널 특성을 나타낸다.
파라미터
Figure pat00021
가 기지국들에서 유효한 경우, 각 기지국은 모든 단말들을 위한 단일 셀 ZF 프리코더를 하기와 같이 구성할 수 있다. 일 예로서 1번째 기지국에 대한 프리코딩의 수행은 다음 <수학식 13>과 같이 나타내어진다.
Figure pat00022
여기서
Figure pat00023
는 u번째 단말을 위한 전력 할당 가중치를 의미하며, xu ,j는 j번째 기지국으로부터 u번째 단말로 전송하고자 하는 데이터를 의미하고, H1은 1번째 기지국으로부터 해당 기지국을 선호하는 모든 단말들로의 재구성된(resized) 채널 행렬을 나타낸다. 즉, H1은 <수학식 12>의 채널 행렬 중 첫번째 열로만 구성된 행렬이 된다.
j번째 기지국이 u번째 단말의 선호(preferred) 기지국이 아닌 경우, xu ,j=0이고
Figure pat00024
=0이 되며 1번째 기지국으로부터 수신된 신호는 다음 <수학식 14>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00025
여기서 I는 항등 행렬을 의미한다. 즉, 기지국의 ZF 프리코더가 송신하고자 하는 데이터에 대해 전력 할당 가중치들을 곱함으로써 프리코딩을 수행하면, 이상적인 경우 프리코딩된 데이터는 원래 형태 그대로 단말들에 수신될 수 있다.
한편, 모든 단말들에서의 결합된 신호는 하기 <수학식 15>와 같은 벡터 형태로 표현된다.
Figure pat00026
상기 <수학식 15>로부터, u번째 단말의 결합된 신호는 u번째 단말과 j번째 기지국에 대한 각 전력 할당 가중치에 의해 결정됨을 알 수 있다. 각 단말에 대한 결합된 신호의 최소 전력을 최대화하기 위해서는, 명백히 모든 단말들에 대한 전력이 공평하게 할당되는 것이 바람직하다. 즉, 하기 <수학식 16>의 관계가 성립하여야 한다.
Figure pat00027
상기와 같은 전력 할당 가중치들의 할당은, 각 기지국에 의해 개별적으로 수행되거나 혹은 일원화 제어기에 의하여 일괄적으로 수행될 수 있다. 반면 프리코딩 동작은 각 기지국 내에서 개별적으로 수행된다.
상기한 결론으로부터, 채널 행렬 H에 대한 전력 할당은 다음 <수학식 17>의 전력 할당 행렬과 같이 이루어져야 한다.
Figure pat00028
상기 <수학식 17>의 각 성분은, 해당 열의 기지국이 해당 행의 단말에게 할당한 전력 할당 가중치를 의미한다.
단말이 셀별 CQI들을 피드백하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 단말에 대한 모든 셀별 CQI들의 합은 상기 단말의 MCS 레벨을 결정하는 기준이 되는 C-CQI가 된다. 그러면 일원화 제어기는 모든 단말들로부터 피드백된 셀별 CQI들을 사용하여 빔포밍을 위한 채널 행렬을 하기 <수학식 18>과 같이 생성할 수 있다.
Figure pat00029
그러면, ZF 빔포밍을 사용하여 서비스되는 단말들을 위한 유효 채널은 다음 <수학식 19>와 같게 된다.
Figure pat00030
Figure pat00031
여기서 U는 서비스되는 단말들의 전체 개수를 의미한다. Hj는 H의 j번째 열로 구성되며, 서비스되는 단말들을 위한 빔을 생성하기 위해 재구성(reshape)된 행렬을 의미한다.
앞서 설명한 동작은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 일원화 제어기, 기지국 및 단말에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉 일원화 제어기, 기지국 및 단말은 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작을 실행한다. 구체적으로는 일원화 제어기, 기지국 및 단말의 둘다 혹은 어느 하나는 앞서 설명한 실시예들 중 적어도 하나에 따른 피드백 동작을 실현 가능하도록 구성된다.
하기에서는 앞서 설명한 피드백 동작을 수행하기 위한 시스템과 단말의 구성에 대한 일 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸 블록도이다. 여기에서는 본 발명의 실시예의 실행과 관련된 주요한 구성만을 도시하였다.
도 5를 참조하면, 측정기(508)는 제어기(504)의 제어 하에 측정 대상이 되는 주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 C-CQI를 추정하는 한편, 상기 주변 기지국들로부터 수신된 개별 신호들을 이용하여 각 신호에 대한 채널 크기, 즉 채널 놈을 측정한다. 상기 측정된 값들은 제어기(504)로 전달된다.
제어기(504)는 상기 채널 크기에 따라, 앞서 언급한 <수학식 4> 또는 <수학식 6>를 이용하여 각 주변 기지국에 대한 셀별 CQI를 계산하고, 상기 셀별 CQI들 및 별도로 계산한 CPMI들을 포함하는 미리 정해지는 포맷의 피드백 메시지를 생성한다. 상기 피드백 메시지는 송수신기(506)를 통해 서빙 기지국으로 전송된다. 메모리(502)는 제어기(504)의 동작을 위한 각종 파라미터, 일 예로서 인접 기지국 정보 등과, 동작 프로그램 코드 등을 저장한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다. 여기에서는 본 발명의 실시예의 실행과 관련된 주요한 구성만을 도시하였다.
도 6을 참조하면, 기지국들(610,620)에 연결된 단말들(630,632)로부터의 피드백 메시지들은 각 기지국(610,620)를 거쳐 백본(606)을 통해 일원화 제어기(602)로 전달된다. 일원화 제어기(602)는 상기 피드백 메시지들을 수신하여 그에 포함된 셀별 CQI들과 CPMI들을 수집하는 수신기(도시하지 않음)와, 앞서 언급한 동작에 따라 상기 단말들에 대한 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러(도시하지 않음)를 포함한다. 한편, 각 단말로 전달되고자 하는 데이터 스트림들은 일원화 제어기(602)에 의한 스케쥴링 결정에 따라 사용자 데이터 분배기(604)에 의해 기지국들(610,620)에게로 분배된다. 상기 분배된 데이터 스트림들은 백본(606)을 통해 해당하는 기지국들(610,620)에게 전달된다.
상기 스케쥴링에 따른 스케쥴링 결정 명령은 백본(606)을 통해 기지국들(610,620)로 전달된다. 기지국들(610,620) 내의 프리코딩 행렬 생성기(612,622)는 상기 스케쥴링 결정 명령에 근거하여 각 기지국에서 서비스하도록 스케쥴링된 모든 단말들에 대해 균등한 전력 할당 가중치들을 가지는 프리코딩 행렬 W를 생성하며, 프리코더(614,624)로 전달한다. 프리코더(614,624)는 프리코딩 행렬 생성기(612,622)로부터 전달된 프리코딩 행렬을 이용하여 해당 분배된 데이터 스트림을 프리코딩한 후 할당된 안테나들을 통해 각 스케쥴된 단말들(630,632)에게로 전달한다.
상기에서는 일원화 제어기(602)가 할당된 전력 할당 가중치들을 나타내는 스케쥴링 결정 명령을 전달하면 그에 따라 각 기지국에서 프리코딩 행렬을 생성하는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로서 일원화 제어기(602)가 프리코딩 행렬을 생성하여 전달하도록 구성될 수 있음은 물론이며, 이러한 변형은 통신 프로토콜 표준 혹은 시스템 설계자의 선택에 따라 가능하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (22)

  1. 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백 방법에 있어서,
    주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 결합 CQI를 측정하는 과정과,
    상기 주변 기지국들로부터의 개별 수신 신호들에 대해 채널 크기들을 측정하는 과정과,
    미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 상기 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 서빙 기지국으로 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    상기 주변 기지국들의 채널 크기들 중 최대 채널 크기에 의해 정규화된 상기 채널 크기들을 나타냄을 특징으로 하는 피드백 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    하기 수학식을 이용하여 계산되는 셀별 CQI들을 포함함을 특징으로 하는 피드백 방법.
    Figure pat00032

    여기서 CQIi ,j는 j번째 기지국과 i번째 단말 간의 셀별 CQI를 의미하며, no_ABS는 상기 주변 기지국들의 개수를 의미하며, 파라미터
    Figure pat00033
    는 j번째 주변 기지국과 i번째 단말 간의 상기 채널 크기를 의미하며, C-CQIi는 i번째 단말에서 측정한 상기 결합 CQI를 의미함.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 기지국들은,
    다중 셀 MIMO를 위한 다중 기지국 그룹에 포함되는 합동 기지국들을 나타냄을 특징으로 하는 피드백 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 단말에 의해 선택된 상기 주변 기지국들에 대한 연접 프리코딩 행렬 인덱스(Concatenating Precoding Matrix Index: CPMI)들과 상기 결합 CQI를 포함함을 특징으로 하는 피드백 방법.
  6. 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백을 수신하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 단말로부터, 주변 기지국들에 대해 측정되고 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 수신하는 과정과,
    상기 피드백 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 단말에 대한 스케쥴링을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 수신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    상기 주변 기지국들의 채널 크기들 중 최대 채널 크기에 의해 정규화된 상기 채널 크기들을 나타냄을 특징으로 하는 피드백 수신 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    하기 수학식을 이용하여 계산되는 셀별 CQI들을 포함함을 특징으로 하는 피드백 수신 방법.
    Figure pat00034


    여기서 CQIi ,j는 j번째 기지국과 i번째 단말 간의 셀별 CQI를 의미하며, no_ABS는 상기 주변 기지국들의 개수를 의미하며, 파라미터
    Figure pat00035
    는 j번째 주변 기지국과 i번째 단말 간의 상기 채널 크기를 의미하며, C-CQIi는 i번째 단말에서 측정한 결합 CQI를 의미함.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 주변 기지국들은,
    다중 셀 MIMO를 위한 다중 기지국 그룹에 포함되는 합동 기지국들을 나타냄을 특징으로 하는 피드백 수신 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 단말에 의해 선택된 상기 주변 기지국들에 대한 연접 프리코딩 행렬 인덱스(Concatenating Precoding Matrix Index: CPMI)들과 상기 주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호에 대해 측정된 결합 CQI를 포함함을 특징으로 하는 피드백 수신 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 스케쥴링 결과 각 기지국에서 서비스하도록 스케쥴링된 모든 단말들에 대해 0이 아닌 균등한 전력 할당 가중치들을 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 수신 방법.
  12. 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백을 수행하는 단말 장치에 있어서,
    주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호를 이용하여 결합 CQI를 측정하고, 상기 주변 기지국들로부터의 개별 수신 신호들에 대해 채널 크기들을 측정하는 측정기와,
    미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 상기 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 생성하는 제어기와,
    상기 피드백 정보를 서빙 기지국으로 전송하는 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    상기 주변 기지국들의 채널 크기들 중 최대 채널 크기에 의해 정규화된 상기 채널 크기들을 나타냄을 특징으로 하는 단말 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    하기 수학식을 이용하여 계산되는 셀별 CQI 들을 포함함을 특징으로 하는 단말 장치.
    Figure pat00036

    여기서 CQIi ,j는 j번째 기지국과 i번째 단말 간의 셀별 CQI를 의미하며, no_ABS는 상기 주변 기지국들의 개수를 의미하며, 파라미터
    Figure pat00037
    는 j번째 주변 기지국과 i번째 단말 간의 상기 채널 크기를 의미하며, C-CQIj는 i번째 단말에서 측정한 상기 결합 CQI를 의미함.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 주변 기지국들은,
    다중 셀 MIMO를 위한 다중 기지국 그룹에 포함되는 합동 기지국들을 나타냄을 특징으로 하는 단말 장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 단말에 의해 선택된 상기 주변 기지국들에 대한 연접 프리코딩 행렬 인덱스(Concatenating Precoding Matrix Index: CPMI)들과 상기 결합 CQI를 포함함을 특징으로 하는 단말 장치.
  17. 다중 기지국(Multiple Base Station: Multi-BS) 협력 처리를 위한 합동(Collaborative) 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)를 지원하는 통신 시스템에서 채널품질정보(CQI)의 피드백을 수신하는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 단말로부터, 주변 기지국들에 대해 측정되고 미리 정해지는 기준에 대해 상대적인 채널 크기들을 나타내는 피드백 정보를 수신하는 수신기와,
    상기 피드백 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 단말에 대한 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 수신 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    상기 주변 기지국들의 채널 크기들 중 최대 채널 크기에 의해 정규화된 상기 채널 크기들을 나타냄을 특징으로 하는 피드백 수신 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
    하기 수학식을 이용하여 계산되는 셀별 CQI들을 포함함을 특징으로 하는 피드백 수신 장치.
    Figure pat00038

    여기서 CQIi ,j는 j번째 기지국과 i번째 단말 간의 셀별 CQI를 의미하며, no_ABS는 상기 주변 기지국들의 개수를 의미하며, 파라미터 는 j번째 주변 기지국과 i번째 단말 간의 상기 채널 크기를 의미하며, C-CQIi는 i번째 단말에서 측정한 결합 CQI를 의미함.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 주변 기지국들은,
    다중 셀 MIMO를 위한 다중 기지국 그룹에 포함되는 합동 기지국들을 나타냄을 특징으로 하는 피드백 수신 장치.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 피드백 정보는, 단말에 의해 선택된 상기 주변 기지국들에 대한 연접 프리코딩 행렬 인덱스(Concatenating Precoding Matrix Index: CPMI)들과 상기 주변 기지국들로부터의 결합된 수신 신호에 대해 측정된 결합 CQI를 포함함을 특징으로 하는 피드백 수신 장치.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 스케쥴러는,
    상기 스케쥴링 결과 각 기지국에서 서비스하도록 스케쥴링된 모든 단말들에 대해 0이 아닌 균등한 전력 할당 가중치들을 할당하는 것을 특징으로 하는 피드백 수신 장치.
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