KR20120044926A - 다중 사용자-mimo 통신 네트워크에서의 채널 품질 지수를 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
MU-MIMO를 지원하는 무선 통신 네트워크에서 CQI 데이터를 이동국으로부터 기지국으로 송신하는 것과 연관된 제어 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위해, MU-MIMO 동작 동안의 CQI가 SU-MIMO CQI 데이터, 이동국 지오메트리 데이터, 및 이동국 PMI(Precoding Matrix Index) 데이터에 기초하여 추정된다. 보다 상세하게는, 기지국은 지오메트리 데이터 및 알아낸 간섭하는 프리코더 데이터의 영향 데이터를 SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로의 전환에 따른 CQI 값의 열화에 상관시키는 지식 풀(knowledge pool)을 유지하고 업데이트한다. 이어서, 기지국이 SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로 전환할 때, 기지국은 CQI의 열화를 예측하기 위해 지식 풀을 조회하고, 이 열화를 각각의 관련 이동국에 대한 기지의 전환전 SU-MIMO CQI 피드백 데이터로부터 차감하여 그 이동국에 대한 전환후 MU-MIMO CQI를 예측한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된 2009년 4월 21일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/171,292호에 기초하여 우선권을 주장한다.
기술분야
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 채널 품질 정보의 교환에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 MU-MIMO(Multiple-User Multiple-Input Multiple-Output) 동작을 지원하는 통신 네트워크(IEEE 802.16 기반 네트워크 등)에서의 채널 품질 지수의 결정에 관한 것이다.
IEEE 802.16은 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)에 의해 개발된 일련의 무선 광대역(wireless broadband) 표준이며, 참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다. IEEE 802.16e는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하여 데이터를 전달한다. 이는 적응 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding)을 지원하며, 따라서 채널 품질 조건이 비교적 양호할 때, 총 채널 수 또는 단위 시간당 송신될 수 있는 데이터를 최대화하기 위해 보다 효율적이지만 덜 견고한 코딩 방식, 예를 들어, 64 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)이 사용될 수 있다. 그러나, 채널 품질 조건이 비교적 열악할 때, (낮은 데이터 전송 속도를 대가로 하여) 채널 품질을 높이기 위해 덜 효율적이지만 보다 견고한 변조 및 코딩 방식, 예를 들어, BPSK(Binary Phase Shift Keying)가 사용될 수 있다. 채널 조건에 따라 다수의 상이한 변조 방식이 지원될 수 있다. 예를 들어, 최상의 조건 하에서, 64 QAM 변조 방식이 선택될 수 있고, 최악의 조건 하에서, BPSK 변조 방식이 선택될 수 있다. 채널 조건이 이 2가지 극단 사이에 있을 때, 효율성과 견고성 사이의 중간 절충안을 갖는 다른 중간 변조 방식, 예컨대 16 QAM, QPSK 등이 선택될 수 있다.
IEEE 802.16은 또한 개선된 오류 검출 및 정정 성능을 위해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 지원한다.
IEEE 802.16의 다른 특징은 MIMO 동작이다. MIMO는 송신기에서의 전력을 증가시키지 않고 의도된 수신기에 대한 신호 세기를 향상시키기 위해 송신기에 의해 의도된 수신기의 방향으로 조준될 수 있는 및/또는 그 반대로 될 수 있는 지향성 빔 패턴을 가능하게 하기 위해 네트워크 내의 각각의 송수신기가 다수의 송신 및/또는 수신 안테나를 가지는 특징이다. 이는 또한 채널 사이의 간섭을 감소시키고 NLOS(Non-Line-Of-Sight) 특성을 개선시키는 경향이 있다.
SU-MIMO(Single-User MIMO)는 임의의 주어진 때에 임의의 주어진 통신 자원 단위를 통해 단지 하나의 송신기 및 수신기가 통신을 하는 MIMO의 사용을 말한다. MU-MIMO(Multiple-User MIMO)는 송신기, 예를 들어, 기지국이 동일한 통신 자원 단위에서 2개의 상이한 신호를 2개의 상이한 수신기로 동시에 송신하기 위해 MIMO를 사용하는 기술이다. 보다 상세하게는, 송신기가 송신 빔을 빔 형성할 수 있기 때문에, 송신기는 하나의 수신기(예를 들어, 이동국)에 대해 의도된 데이터/신호를 그 수신기 쪽으로 지향시키고 다른 수신기에 대해 의도된 데이터/신호를 다른 수신기 쪽으로 지향시킬 수 있다. 2개의 빔이 충분히 다른 방향으로 지향되고 2개의 수신기가 송신기로부터 충분히 멀리 떨어져 있음으로써 각각의 수신기에서 그 수신기에 대해 의도된 데이터 신호가 통신 자원 단위에서 동작하는 다른 수신기에 대해 의도된 데이터/신호보다 실질적으로 더 강한 경우, 2개의 수신기가 동일한 채널을 공유할 수 있다.
OFDM에서, 기지국과 이동국 사이의 각각의 하향링크 통신 채널이 실제로 네트워크에서 이용가능한 전체 시간 및 주파수 스펙트럼에서 부반송파 주파수의 특정 부분집합 및 (예를 들어, 프레임 내의) 시간 슬롯의 특정 부분집합을 포함한다는 것이 잘 알려져 있다. 전술한 바와 같이, MU-MIMO에서, 기지국은 시간 슬롯 및 주파수의 동일한 부분집합 내에서 2개의(또는 그 이상의) 이동국으로 송신한다. 달리 말하면, MU-MIMO에서, 기지국은 시간 슬롯 및 주파수의 동일한 부분집합을 통해 2개의 상이한 통신 채널을 지원하고 있다. 그러한 이유는, 본 명세서에서의 혼동을 피하기 위해, "통신 자원 단위(communication resource unit)"라는 용어는 여기서 시간 슬롯 및 주파수의 주어진 부분집합을 지칭하기 위해 사용되고, "통신 채널(communication channel)"이라는 용어는 개개의 이동국에 대한 개개의 하향링크를 지칭하기 위해 사용된다.
MU-MIMO 동작을 지원하는 네트워크는 종종 호출 부하(call load)가 특정 임계값을 초과할 때까지 SU-MIMO에서 동작할 것이고, 이어서 비록 보다 낮은 품질일지라도 보다 많은 수의 동시 호출을 지원하기 위해 호출들 중 일부 또는 전부를 MU-MIMO 동작으로 전환할 것이다. 일부 네트워크에서, SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로 전환할 때, 통신 자원 단위는 동일한 크기를 유지할 수 있고(즉, 단위 시간당 동일한 수의 부반송파 주파수 및 시간 슬롯을 차지할 수 있고) 단지 2개의(또는 그 이상의) 이동국에 의해 공유된다. 그러나, 일부 네트워크에서, 전체 호출 처리 능력(overall call capacity)의 보다 작은 증가를 대가로 하여 MU-MIMO 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대한 통신 품질의 열화를 감소시키기 위해, MU-MIMO 동작에 대한 통신 자원 단위는 SU-MIMO 통신 자원 단위와 다른 크기(어쩌면 더 클 수 있음 - 단위 시간당 더 많은 부반송파 주파수 및/또는 시간 슬롯을 차지함)일 수 있다.
IEEE 802.16 네트워크와 같은 적응 변조 및 코딩(AMC)을 갖는 무선 통신 네트워크에서, 통상적으로 기지국이 어느 변조 및 코딩 방식을 사용할지를 결정한다. 이상에서 언급한 바와 같이, 이러한 결정은 통상 채널, 특히 하향링크 채널의 품질의 어떤 측정에 기초하고 있다. 기지국이 그 자신의 하향링크 채널의 품질을 직접 측정할 수 없기 때문에, 이동국은, 하향링크 채널에서의 파일럿 비트, 수신된 데이터에 관한 비트 오류 정정률 등을 관찰하는 등에 의해, 하향링크 채널 품질을 판정하고 채널 품질 데이터를 제어 채널을 통해 다시 기지국으로 송신하도록 구성되어 있다. 예를 들어, IEEE 802.16에서, 이동국은 CQI(Channel Quality Index)라고 하는 파라미터를 기지국으로 송신한다. 코드북 기반 CQI 및 사운딩 기반 CQI를 비롯하여 IEEE 802.16에서 CQI를 발생하고 송신하는 몇가지 기법이 있다. 코드북 기반 CQI에서는, 제한된 수의 가능한 CQI 값이 있고, 각각의 CQI 값은 채널 조건에 대응한다. 이동국 및 기지국 둘다는 이들 가능한 CQI 값 각각의 의미를 나타내는 코드북을 가진다. 이동국은 CQI 값을 기지국으로 송신하고(이는 아주 적은 대역폭을 필요로 함), 기지국은 그 CQI 값이 무엇을 의미하는지를 판정하기 위해 이를 코드북에 집어 넣는다. 예를 들어, 코드북은, 그 중에서도 특히, 4의 CQI 값이 기지국이 1/2 코딩률(coding rate)을 갖는 16 QAM의 변조 방식을 선택해야 한다는 것을 의미한다는 것을 알려줄 수 있다.
그럼에도 불구하고, MU-MIMO 모드에 있을 때, 이동국마다 많은 CQI 데이터를 송신할 필요가 있을 수 있는데, 그 이유는 이동국이 통신 자원 단위를 공유할 수 있는 다른 이동국에 관한 어떤 정보도 가지지 않기 때문이다.
MU-MIMO를 지원하는 무선 통신 네트워크에서 CQI 데이터를 이동국으로부터 기지국으로 송신하는 것과 연관된 제어 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위해, MU-MIMO 동작 동안의 CQI가 SU-MIMO CQI 데이터, 이동국 지오메트리 데이터, 및 이동국 PMI(Precoding Matrix Index) 데이터에 기초하여 추정된다. 보다 상세하게는, 기지국은 지오메트리 데이터 및 알아낸 간섭하는 프리코더 데이터의 영향 데이터를 SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로의 전환에 따른 CQI 값의 열화에 상관시키는 지식 풀(knowledge pool)을 유지하고 업데이트한다. 이어서, 기지국이 SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로 전환할 때, 기지국은 CQI의 열화를 예측하기 위해 지식 풀을 조회하고, 이 열화를 각각의 관련 이동국에 대한 기지의 전환전 SU-MIMO CQI 피드백 데이터로부터 차감하여 그 이동국에 대한 전환후 MU-MIMO CQI를 예측한다.
이것은 CQI 및 PMI 피드백과 연관된 상당한 양의 오버헤드 통신을 절감하는데, 그 이유는, MU-MIMO에서, 이동국이 MU-MIMO 동작에서 통신 자원 단위를 공유하고 있는 다른 이동국(들)의 식별자를 모르기 때문이다. 따라서, 기지국이 MU-MIMO 채널에서의 채널 품질을 판정하기 위해, 각각의 이동국은 상이한 간섭하는 이동국에 대한 최상의 CQI 및 최악의 CQI와 같은 많은 양의 CQI 데이터를 송신해야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 구현되는 예시적인 셀룰러 통신 네트워크를 나타낸 블록도이다.
도 2는 예시적인 OFDM 송신기 아키텍처의 논리적 분석의 블록도이다.
도 3은 예시적인 OFDM 수신기 아키텍처의 논리적 분석의 블록도이다.
도 4는 SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로 전환한 것에 응답하여 지오메트리(geometry)와 CQI 열화 사이의 상관을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따른 기지국 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 예시적인 OFDM 송신기 아키텍처의 논리적 분석의 블록도이다.
도 3은 예시적인 OFDM 수신기 아키텍처의 논리적 분석의 블록도이다.
도 4는 SU-MIMO 동작으로부터 MU-MIMO 동작으로 전환한 것에 응답하여 지오메트리(geometry)와 CQI 열화 사이의 상관을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따른 기지국 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 1은 본 발명을 구현하는 예시된 셀룰러 통신 네트워크의 기본 구성요소를 나타낸 것이다. BSC(base station controller, 기지국 제어기)(10)는 다수의 셀(12)[이 셀은 대응하는 BS(base station, 기지국)(14)에 의해 서비스됨] 내에서의 무선 통신을 제어한다. 일부 구성에서, 각각의 셀은 다수의 섹터(13) 또는 구역(도시 생략)으로 추가로 분할된다. 일반적으로, 각각의 기지국(14)은 OFDM을 사용하여 대응하는 기지국(14)과 연관된 셀(12) 내에 있는 이동 및/또는 무선 단말(이후부터 이동국이라 함)(16)과의 통신을 용이하게 한다. 이동국(16)이 기지국(14)와 관련하여 이동하면 채널 조건에 상당한 변동이 생긴다. 예시된 바와 같이, 기지국(14) 및 이동국(16) 각각은 통신에 대한 공간 다이버시티를 제공하기 위해 다수의 안테나를 포함하고 있다. 일부 구성에서, 중계국(15)은 기지국(14)과 이동국(16) 사이의 통신을 지원하기 위해 제공될 수 있다. 이동국(16)은 임의의 셀(12), 섹터(13), 구역(도시 생략), 기지국(14) 또는 중계기(15)로부터 다른 셀(12), 섹터(13), 구역(도시 생략), 기지국(14) 또는 중계기(15)로 핸드오프(18)될 수 있다. 일부 구성에서, 기지국(14)은 백홀 네트워크(backhaul network)(11)를 통해 서로 또한 다른 네트워크(코어 네트워크 또는 인터넷 등: 둘다 도시되지 않음)와 통신한다. 일부 구성에서, 기지국 제어기(10)가 필요하지 않다.
OFDM 변조에서, 각각의 통신 자원 단위에 대한 송신 대역은 다수의 직교 반송파로 분할된다. 각각의 반송파는 송신될 디지털 데이터에 따라 변조된다. OFDM이 송신 대역을 다수의 반송파로 분할하기 때문에, 단일 반송파 기법에 비해 반송파당 대역폭이 감소되고 반송파당 변조 시간이 증가된다. 다수의 반송파가 병렬로 송신되기 때문에, 임의의 주어진 반송파에서의 디지털 데이터 또는 심볼에 대한 송신 속도는 단일 반송파 기법에서보다 낮다.
OFDM 변조는 송신될 정보에 IFFT(inverse fast Fourier transform)를 수행하는 것을 이용한다. 복조의 경우, 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하면 송신된 정보가 복원된다. 실제로, IFFT 및 FFT가 각각 적당한 알고리즘을 수행하는 디지털 신호 처리에 의해 제공된다. 따라서, OFDM 변조를 특징지우는 특징은 송신 자원 단위 내의 다수의 대역에 대해 직교 반송파가 발생된다는 것이다. 변조된 신호는 비교적 낮은 송신 속도를 가지고 그 각자의 대역 내에 들어갈 수 있는 디지털 신호이다. 개개의 반송파가 디지털 신호에 의해 직접 변조되지 않는다. 오히려, 모든 반송파가 IFFT 알고리즘에 의해 한꺼번에 변조된다.
동작에서, OFDM은 바람직하게는 적어도 기지국으로부터 이동국으로의 하향링크 송신에 사용된다. 각각의 기지국(14)은 n개의 송신 안테나를 구비하고 있으며, 각각의 이동국은 m개의 수신 안테나를 구비하고 있다. 주목할 것은, 각자의 안테나가 적절한 듀플렉서 또는 스위치를 사용함으로써 수신은 물론 송신에도 사용될 수 있다는 것이다.
도 2를 참조하여, 논리적 OFDM 송신 아키텍처에 대해 기술할 것이다. 먼저, 기지국 제어기(10)는 그 기지국(14)에 의해 다양한 이동국(16)으로 송신되기로 되어 있는 데이터를 기지국(14)으로 직접 또는 중계국(15)의 도움을 받아 송신할 것이다. 기지국(14)은 이동국과 연관된 CQI를 사용하여 송신을 위한 데이터를 스케줄링하는 것은 물론 스케줄링된 데이터를 송신하기에 적절한 변조 및 코딩 방식을 선택할 수 있다. CQI는 이동국(16)으로부터 직접 수신될 수 있거나, 이동국(16)에 의해 제공된 정보에 기초하여 기지국(14)에서 결정될 수 있다. 어느 경우라도, 각각의 이동국(16)에 대한 CQI는 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 채널 진폭(또는 응답)이 변하는 정도의 함수이다.
비트 스트림인 스케줄링된 데이터(44)는 데이터 스크램블링 논리(46)에 의해 데이터와 연관된 피크 대 평균 전력비(peak-to-average power ratio)를 감소시키는 방식으로 스크램블된다. 스크램블된 데이터에 대한 CRC(cyclic redundancy check)가 결정되고 CRC 추가 논리(48)에 의해 스크램블된 데이터에 첨부된다.
데이터에 효과적으로 중복성을 부가하여 이동국(16)에서의 복원 및 오류 정정을 용이하게 하도록 채널 인코더 논리(50)에 의해 채널 코딩이 수행된다. 다시, 특정의 이동국(16)에 대한 채널 코딩은 CQI에 기초한다. 일부 구현에서, 채널링 코더 논리는 기지의 터보 인코딩 기법을 사용한다. 인코딩된 데이터는 이어서 인코딩과 연관된 데이터 확장을 보상하기 위해 레이트 매칭 논리(rate matching logic)(52)에 의해 처리된다.
비트 인터리버 논리(54)는 연속적인 데이터 비트의 손실을 최소화하기 위해 인코딩된 데이터 내의 비트를 체계적으로 재정렬한다. 얻어진 데이터 비트는, 매핑 논리(56)에 의해, 선택된 기저대역 변조에 따라 체계적으로 대응하는 심볼에 매핑된다. 바람직하게는, QAM 또는 QPSK 변조가 사용된다. 그러나, 채널 품질이 특히 열악한 경우, BSK 또는 다른 아주 견고한 변조 기법도 역시 사용될 수 있다. 변조도가 바람직하게는 특정의 이동국에 대해 결정된 CQI에 기초하여 선택된다. 심볼 인터리버 논리(58)에 의한 주파수 선택적 페이딩에 의해 야기되는 주기적인 데이터 손실에 대한 송신된 신호의 면역성을 추가적으로 보강하기 위해 심볼이 체계적으로 재정렬될 수 있다.
이 시점에서, 비트 그룹이 진폭 및 위상 성상(constellation)에서의 위치를 나타내는 심볼에 매핑되었다. 공간 다이버시티가 요망될 때, 이어서 송신된 신호를 간섭에 더 내성을 갖고 이동국(16)에서 더 쉽게 디코딩되도록 만드는 방식으로 심볼을 수정하는 STC(space-time block code) 인코더 논리(60)에 의해 심볼 블록이 처리된다. STC 인코더 논리(60)는 들어오는 신호를 처리하고 기지국(14)의 송신 안테나의 수에 대응하는 n개의 출력을 제공할 것이다. 제어 시스템(20) 및/또는 기저대역 프로세서(22)는 STC 인코딩을 제어하는 매핑 제어 신호를 제공할 것이다. 이 시점에서, n개의 출력에 대한 심볼이 송신될 데이터를 나타내고 이동국(16)에 의해 복원될 수 있다.
기지국이 2개의 안테나(28)(즉, n=2)를 가지는 것으로 가정하면, STC 인코더 논리는 2개의 심볼 스트림을 출력한다. 따라서, STC 인코더 논리(60)에 의해 출력되는 각각의 심볼 스트림은 이해의 편의상 개별적으로 나타내어져 있는 대응하는 IFFT 프로세서(62)로 보내진다. 당업자라면 하나 이상의 프로세서가 단독으로 또는 본 명세서에 기술된 다른 프로세서와 함께 이러한 디지털 신호 처리를 제공하는 데 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. IFFT 프로세서(62)는 바람직하게는 역푸리에 변환을 제공하도록 각자의 심볼을 처리할 것이다. IFFT 프로세서(62)의 출력은 시간 영역에서의 심볼을 제공한다. 시간 영역 심볼은 프리픽스별 삽입(prefix by prefix insertion) 논리(64)와 연관되어 있는 프레임으로 그룹화된다. 각각의 얻어진 신호는 대응하는 디지털 상향-변환(DUC, digital up-conversion) 및 디지털-아날로그(DA, digital-to-analog) 변환 회로(66)에 의해 디지털 영역에서 중간 주파수로 상향-변환되고 아날로그 신호로 변환된다. 얻어진 (아날로그) 신호는 이어서 RF 회로(68) 및 안테나(28)를 통해 동시에 원하는 RF 주파수로 변조되고, 증폭되며, 송신된다. 주목할 것은, 의도된 이동국(16)이 알고 있는 파일럿 신호가 부반송파들 간에 분산되어 있다는 것이다. 이하에서 상세히 기술되는 이동국(16)은 채널 추정을 위해 파일럿 신호를 사용할 것이다
도 3은 기지국(14)으로부터 직접 또는 중계기(15)의 도움을 받아, 송신된 신호를 이동국(16)에서 수신하는 프로세스를 나타내고 있다. 송신된 신호가 이동국(16)에 있는 각각의 안테나(40)에 도착할 때, 각자의 신호가 대응하는 RF 회로(70)에 의해 복조되고 증폭된다. 간결함과 명확함을 위해, 2개의 수신기 반부 중 하나만이 상세히 기술되고 예시된다. 아날로그-디지털(A/D) 변환기 및 하향-변환 회로(72)는 디지털 처리를 위해 아날로그 신호를 디지털화하고 하향 변환한다. 얻어진 디지털화된 신호는 수신 신호 레벨에 기초하여 RF 회로(70) 내의 증폭기의 이득을 제어하기 위해 자동 이득 제어 회로(AGC)(74)에 의해 사용될 수 있다.
먼저, 디지털화된 신호가 동기화 논리(76)에 제공되고, 동기화 논리(76)는 몇개의 OFDM 심볼을 버퍼링하고 2개의 연속적인 OFDM 심볼 간의 자기-상관을 계산하는 개략 동기화 논리(78)를 포함한다. 상관 결과의 최대값에 대응하는 얻어진 시간 인덱스는 미세 동기화 검색 창(fine synchronization search window)을 결정하고, 이 검색 창은 헤더에 기초하여 정확한 프레임 시작 위치를 결정하기 위해 미세 동기화 논리(80)에 의해 사용된다. 미세 동기화 논리(80)의 출력은 프레이밍 정렬 논리(84)에 의한 프레임 획득을 용이하게 한다. 차후의 FFT 처리가 시간 영역으로부터 주파수 영역으로의 정확한 변환을 제공하도록 적절한 프레이밍 정렬이 중요하다. 미세 동기화 알고리즘은 헤더에 의해 전달되는 수신된 파일럿 신호와 기지의 파일럿 데이터의 로컬 사본 사이의 상관에 기초한다. 프레임 정렬 획득이 일어나면, OFDM 심볼의 프리픽스가 프리픽스 제거 논리(86)에 의해 제거되고, 얻어진 샘플이 송신기 및 수신기에서의 매칭되지 않은 국부 발진기에 의해 야기되는 시스템 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 정정 논리(88)로 보내진다. 바람직하게는, 동기화 논리(76)는, 헤더에 기초하여 송신된 신호에 대한 이러한 효과를 추정하고 그 추정을 정정 논리(88)에 제공하여 OFDM 심볼을 적절히 처리하는 데 도움을 주는 주파수 오프셋 및 클록 추정 논리(82)를 포함한다.
이 시점에서, 시간 영역에서의 OFDM 심볼은 FFT 처리 논리(90)를 사용하여 주파수 영역으로 변환될 준비가 된다. 그 결과는 주파수 영역 심볼이며, 이 주파수 영역 심볼은 처리 논리(92)로 보내진다. 처리 논리(92)는 분산 파일럿 추출 논리(94)를 사용하여 분산된 파일럿 신호를 추출하고, 채널 추정 논리(96)를 사용하여 추출된 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정치를 결정하며, 채널 재구성 논리(98)를 사용하여 모든 부반송파에 대한 채널 응답을 제공한다. 각각의 부반송파에 대한 채널 응답을 결정하기 위해, 파일럿 신호는 기본적으로 시간 및 주파수 둘다에서 기지의 패턴으로 OFDM 부반송파들에 걸쳐 데이터 심볼들 간에 분산되는 다수의 파일럿 심볼이다.
처리 논리(92)는 수신된 파일럿 심볼을 특정의 시간 슬롯에서 특정의 부반송파에서 예상되는 파일럿 심볼과 비교하여 파일럿 심볼을 송신한 부반송파에 대한 채널 응답을 결정한다. 파일럿 심볼이 제공되지 않은 나머지 부반송파의 전부는 아니지만 그 대부분에 대한 채널 응답을 추정하기 위해 이 결과가 보간된다. 실제의 보간된 채널 응답이 OFDM 채널 내의 부반송파의 전부는 아니지만 그 대부분에 대한 채널 응답을 포함하는 전체 채널 응답을 추정하는 데 사용된다.
각각의 수신 경로로부터의 채널 응답으로부터 도출되는 주파수 영역 심볼 및 채널 재구성 추정이 STC 디코더(100)에 제공된다. STC 디코더(100)는 송신 심볼을 복원하기 위해 양쪽 수신 경로 상에서 STC 디코딩을 제공한다. 채널 재구성 정보는 각자의 주파수 영역 심볼을 처리할 때 송신 채널의 효과를 제거하기에 충분한 등화 정보를 STC 디코더(100)에 제공한다.
복원된 심볼은 송신기의 심볼 인터리버 논리(58)에 대응하는 심볼 디인터리버 논리(102)를 사용하여 순서대로 다시 배치된다. 디인터리버 심볼은 이어서 디매핑 논리(104)를 사용하여 대응하는 비트스트림으로 복조되거나 디매핑된다. 비트는 이어서 송신기 아키텍처의 비트 인터리버 논리(54)에 대응하는 디인터리버 논리(106)를 사용하여 디인터리빙된다. 디인터리빙된 비트는 이어서 레이트 디매칭 논리(rate de-matching logic)(108)에 의해 처리되고, 초기 스크램블된 데이터 및 CRC 체크섬을 복원하기 위해 채널 디코더 논리(110)에 제공된다. 따라서, CRC 논리(112)는 CRC 체크섬을 제거하고, 종래의 방식으로 스크램블된 데이터를 검사하며, 이를 디스크램블 논리(114)에 제공하여 기지의 기지국 디스크램블 코드를 사용하여 원래 송신된 데이터(116)를 복원한다.
데이터(116)를 복원하는 것과 병렬로, CQI 또는 적어도 기지국(14)이 CQI를 생성할 수 있도록 하기에 충분한 정보가 결정되고 기지국(14)으로 송신된다. 상기한 바와 같이, CQI는 반송파대 간섭비(carrier-to-interference ratio, CR)는 물론, OFDM 주파수 대역에서의 다양한 부반송파에 걸쳐 채널 응답이 변하는 정도의 함수일 수 있다. 이 실시예에서, OFDM 주파수 대역에서의 각각의 부반송파에 대한 채널 이득은 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 채널 이득이 변하는 정도를 결정하기 위해 서로에 대해 비교되는 정보를 송신하는 데 사용될 것이다. 변동의 정도를 측정하는 데 다수의 기법이 이용가능하지만, 하나의 기법은 데이터를 송신하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 각각의 부반송파에 대한 채널 이득의 표준 편차를 계산하는 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예를 구현하는 데 사용될 수 있는 통신 네트워크의 한 구체적인 예를 제공한다. 본 발명의 실시예가, 구체적인 예와 다르지만 본 명세서에 기술된 실시예의 구현에 따른 방식으로 동작하는 아키텍처를 가지는 통신 네트워크에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
IEEE 802.16, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 및 UMB를 비롯한 많은 무선 통신 시스템 및 표준은, 전술한 바와 같이, 모바일 장치가 아주 적은 CQI 데이터를 송신할 수 있도록 하는 코드북 기반 CL(close-loop) MIMO를 채택하였거나 적어도 지원하고 있고, 기지국은 이 CQI 데이터를 코드북을 사용하여 채널 품질에 관한 견고한 정보로 변환할 수 있다.
또한, 앞서 살펴본 바와 같이, 다중 사용자(MU) MIMO도 역시 IEEE 802.16, LTE 및 UMB에 의해 지원된다. MU-MIMO는 네트워크가 본질적으로 SDMA(space division multiple access)를 사용하여 2개 이상의 이동국 사이에서 하나의 OFDM 통신 자원 단위를 공유함으로써 동시에 지원될 수 있는 통신 채널의 수를 증가시킬 수 있도록 한다.
코드북 기반 MU-MIMO에서, 이동국은, 그 중에서도 특히, 기지국에서 대응하는 이동국과 통신하기 위해 어느 변조 및 코딩 방식을 사용할지를 결정하는 데 사용하도록 그의 CQI 및 PMI(Precoder Matrix Index) 값을 기지국으로 피드백한다.
프리코딩은 수신기에서 신호 세기가 최대화되도록 각각의 송신 안테나에 공급되는 신호를 적절히 가중함으로써 다수의 송신 안테나로 빔 형성하는 프로세스를 말한다. 따라서, PMI는 기지국으로부터 이동국으로의 하향링크 통신을 위해 기지국이 어느 특정의 프리코딩 방식을 사용하기를 이동국이 원하는지를 기지국에 알려주는, 이동국이 기지국으로 송신하는 데이터 집합이다. 그러나, 많은 통신 네트워크가 또한, 이동국이 기지국으로부터 데이터를 정확하게 수신할 수 있도록, 기지국이 이동국의 프리코딩 방식 요청을 무시하고 그 자신의 프리코딩 방식을 선택하며 그 프리코딩 방식을 이동국에 알려줄 수 있게 한다는 것에 유의한다. 어쨌든, 이동국으로부터 기지국으로 송신되는 CQI 및 PMI 둘다는 채널 품질을 나타낸다.
MU-MIMO에서, 이동국은 OFDM 통신 자원 단위를 공유하고 있는 다른 이동국 또는 이동국들의 식별자를 모른다. 따라서, 기지국이 그 이동국에서 어느 변조 및 코딩 방식을 이용해야 하는지에 관해 올바른 결정을 하기에 적절히 충분한 정보를 제공하기 위해 대량의 CQI 피드백이 송신되어야 한다. 예를 들어, 이 정보는 개별적으로 SU-MIMO 및 MU-MIMO에 대한 다수의 CQI, 예를 들어, SU-CQI, 최상의 MU-CQI, 최악의 MU-CQI - 어쩌면 다른 이동국과 통신하기 위한 상이한 가능한 프리코딩 방식의 MU-CQI에 대해 다수의 최상의 것과 최악의 것을 포함함 - 를 포함할 수 있다. (MU-MIMO에서 주어진 이동국과 OFDM 통신 자원 단위를 공유하는 다른 이동국 또는 이동국들은 이후부터 때때로 간섭하는 프리코더 또는 프리코더들이라고 할 것이다.) CQI 및 PMI 제어 데이터를 송신하기 위한 이러한 증가된 제어 시그널링 오버헤드는 바람직하지 않다.
본 발명에 따르면, 이동국이 MU-MIMO 모드에 들어가 그 모드에 있을 때 많은 양의 CQI 피드백을 송신할 필요 없이, 기지국이 이동국 지오메트리 정보 및/또는 간섭하는 프리코더의 영향에 관해 알아낸 정보를 예상된 CQI 열화에 상관시키는 지식 풀을 유지하고 업데이트하는 지식 풀 회로를 포함한다. 이동국의 MU-MIMO CQI를 예측하기 위해, 예상된 CQI 열화가 이어서 SU-MIMO 동작에 있는 동안 이동국으로부터의 CQI 피드백 데이터와 결합된다.
보다 상세하게는, 각각의 기지국은 간섭하는 프리코더 정보 및 사용자 지오메트리 정보를 SU-MIMO CQI 피드백의 열화에 매핑하는 것을 포함하는 지식 풀을 유지한다. 간섭하는 프리코더의 영향에 관한 정보는 SU-MIMO 및 MU-MIMO 동작 동안에 수신되는 HARQ(hybrid automatic repeat request) 통계로부터 획득될 수 있고, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술할 것이다.
지오메트리 정보는 SNR(signal-to-noise ratio) 또는 BER(bit error rate)과 같은 채널 품질을 나타내는 임의의 이용가능한 정보일 수 있다. Kumar, S.; Monghal, G.; Nin, J.; Ordas, I.; Pedersen, K.I.; Mogensen, P. E, Autonomous Inter Cell Interference Avoidance under Fractional Load for Downlink Long Term Evolution, Vehicular Technology Conference, 2009, VTC Spring 2009, IEEE 69th, published 12 June 2009 (ISSN 1550-2252; Print ISBN: 978-1-4244-2517-4)에 개시된 일 실시예에서, 지오메트리 정보는 하나의 이동국이 수신하는 원하는 수신 신호 전력(PS)과 총 셀간 간섭(PI)+ 고속 페이딩에 걸쳐 평균된 노이즈(PN)의 비이다. 즉,
지오메트리(또는 G-인자) = PS/(PI + PN)
도 4는 SU-MIMO로부터 MU-MIMO로 전환할 때 지오메트리와 CQI 열화 사이의 예시적인 상관을 나타낸 그래프이다. 예를 들어, 지오메트리 인자가 낮을 때(예를 들어, -20dB), SU-MIMO로부터 MU-MIMO로 전환할 때의 평균 CQI 열화는 3dB이다. 지오메트리가 0 dB일 때, SU-MIMO로부터 MU-MIMO로의 전환의 결과, 평균 CQI 열화는 4.5 dB이다. 지오메트리 인자가 10 dB일 때, 이 전환의 결과, 평균 CQI 열화는 거의 6 dB이다. 따라서, 이동국의 지오메트리가 시스템이 SU-MIMO로부터 MU-MIMO로 전환할 때 예상되는 CQI 열화의 정도에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
상이한 간섭하는 프리코더의 CQI에 대한 영향은 기지국으로 하여금 SU-MIMO로부터 MU-MIMO 동작으로 전환된 후의 첫번째 OFDM 프레임에서의 HARQ 통계를 SU-MIMO로부터 MU-MIMO 동작으로 전환하기 전의 마지막 프레임의 HARQ 통계와 비교하게 함으로써 수집될 수 있다. 이들 2개의 프레임 사이의 ARQ(automatic repeat request)의 증가는 통상적으로 간섭하는 프리코더로 인한 CQI 열화와 깊은 상관관계가 있다.
동작에서, 각각의 이동국은 SU-MIMO 동작 동안에 그의 바람직한 단일 사용자 PMI 데이터 및 그의 CQI 데이터를 기지국으로 피드백한다. 기지국이 MU-MIMO 동작을 스케줄링하기로 결정할 때, 기지국은 MU-MIMO 자원 단위를 공유하도록 2개 이상의 이동국을 짝지우고 지식 풀 매핑에 의해 결정된 대로 이들 2개의 이동국의 CQI를 조정한다. 자원 단위는 OFDM 부반송파와 시간 슬롯의 특정의 조합이다. 자원 단위가 SU-MIMO에서와 동일한 단위일 수 있거나 상이할 수 있다.
보다 상세하게는, 기지국 내의 회로가 그의 셀에 있는 각각의 이동국으로부터 SU-MIMO CQI를 수신하고 수신된 SU-MIMO CQI를 저장한다. 이 회로는 그 이동국들 각각에 의해 보고되는 바람직한 단일 사용자 PMI를 수신하고 저장한다. 마지막으로, 기지국이 또한 각각의 이동국의 지오메트리 정보를 수신하여 저장하도록, 이동국은 또한 상기한 G-인자와 같은 지오메트리 정보를 기지국으로 송신하도록 구성될 수 있다. 지오메트리 정보는, 예를 들어, 네트워크 진입 시에 그리고 그 후에 다른 적절한 때, 예를 들어, 일정한 간격으로 및/또는 특정의 정의된 이벤트의 발생 시에 결정될 수 있다.
기지국이 MU-MIMO 동작을 시작하기로 결정할 때, 기지국은 그의 셀에 있는 모든 이동국에 대한 PMI 및 CQI를 알고 있고, 이 정보를 사용하여, MU-MIMO 자원 단위에 어느 이동국을 합류시킬지를 결정할 수 있다. 그 시점에서, 하나 이상의 다른 이동국과 함께 MU-MIMO 모드에 놓이게 될 각각의 이동국에 대해, 기지국에 있는 예측 회로는 그 이동국의 가장 최근의 지오메트리 정보 및 그 이동국과 OFDM 통신 자원 단위를 공유할 다른 이동국(들)으로부터 수신된 가장 최근의 바람직한 PMI를 지식 풀에 집어 넣고, 그 간섭하는 프리코더 정보 및 지오메트리 정보의 함수로서 예측된 CQI의 열화를 결정할 수 있다.
기지국은 이어서 그 이동국에 대한 마지막으로 보고된 SU-MIMO CQI 값을 받고, 예측된 CQI 열화를 이 값으로부터 차감하여 그 이동국에 대한 예측된 MU-MIMO CQI를 얻는다. 이것은 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대해 행해질 것이다. 기지국에 있는 프리코더 선택 회로는 이어서 예측된 CQI에 기초하여 CQI 코드북으로부터 그 이동국으로의 하향링크 송신에 대한 변조 및 코딩 방식을 선택할 것이다. 선택적으로, 예측된 CQI는 그에 적용되는 어떤 추가적인 오프셋 또는 보정 인자를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 지식 풀이 각각의 이동국에 대해 개별적으로 유지될 수 있다. 대안으로서, 다수의 이동국에 대한 데이터가 하나의 지식 풀에 전체적으로 유지될 수 있고, SU-MIMO 모드로부터 MU-MIMO 모드로 전환될 때 다수의 이동국에 대한 지식 풀 정보가 각각의 개별 이동국의 CQI 열화를 예측하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 각각의 기지국이 그 자신의 지식 풀(들)을 유지할 수 있거나, 전체 네트워크 또는 그의 임의의 부분(예를 들어, BSC)이 복수의 기지국/셀 또는 전체 네트워크에 걸쳐 각각의 이동국에 대한 정보를 수집할 수 있다.
지식 풀이 간섭하는 프리코더 정보 및/또는 지오메트리 인자 정보를 CQI 열화에 상관시키는 성질은 본 발명의 원리에 따라 많은 형태를 취할 수 있다. 한 간단한 예에서, 간섭하는 프리코더 변조 방식의 함수인 예상된 SU-MIMO로부터 MU-MIMO로의 CQI 열화가 하나의 표에 유지될 수 있고, 지오메트리 인자의 함수인 예상된 CQI 열화가 다른 표에 유지될 수 있으며, 총 예측된 CQI 열화 값을 얻기 위해 이들 표로부터의 2개의 CQI 열화 숫자가 서로 합해질 수 있다.
더 복잡한 실시예에서, CQI에 영향을 주는 데 있어서 간섭하는 프리코더 변조 방식 및 지오메트리 인자의 서로에 대한 임의의 상호관계를 고려하기 위해 알고리즘이 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 원리에 따른 기지국의 동작을 개념적으로 나타낸 다이어그램이다. 이 흐름도가 본 발명에 중요한 프로세스를 나타내기 위해 개념적으로 되어 있고 많은 다른 프로세스 및 단계를 포함할 기지국 처리의 실제 동작을 표현하고 있지 않다는 것을 잘 알 것이다. 게다가, 플로우차트에서의 "단계들" 중 일부는 계속하여 일어나거나, 특정의 때에 일어나지 않도록 인터럽트-기반(interrupt-driven)인 동작을 나타낸다. 실제로, 플로우차트에서의 단계들의 전체적인 순서는 단지 예시적인 것이다.
단계(501)에 나타낸 바와 같이, 기지국은 간섭 PMI 및 지오메트리 정보를 CQI 열화와 상관시키는 지식 풀을 계속하여 유지하고 업데이트한다.
단계(503)에서, 기지국은 SU-MIMO 동작을 위해 대응하는 셀 내의 각각의 이동국에 의해 요청되는 바람직한 PMI를 수신하고 저장한다. 이 단계는 실제로 정상 동작 조건 하에서 기지국에 의해 연속적으로 수행된다.
그 다음에, 단계(505)에서, 기지국은 대응하는 셀 내의 각각의 이동국으로부터 CQI를 수신하고 저장한다. 다시, 이것은 정상 동작 프로토콜의 일부로서 기지국에서 정상적으로 계속하여 일어날 수 있는 동작이다.
그 다음에, 단계(507)에서, 기지국은 각각의 이동국으로부터 수신된 지오메트리 인자를 판독한다. 이것은 정상 동작 조건 하에서 기지국에 의해 연속적으로 수행될 수 있다.
그 다음에, 단계(509)에서, 기지국이 하나 이상의 OFDM 통신 자원 단위에 대해 SU-MIMO 모드로부터 MU-MIMO 모드로 전환하기로 결정할 때, 흐름은 계속하여 단계 511, 513, 515 및 517를 거칠 것이다. 한편, 기지국이 MU-MIMO 모드로 전환하기로 결정하지 않을 때, 단계 511 내지 단계 517이 수행되지 않을 것이다. 오히려, 기지국은 단순히 계속하여 정상 SU-MIMO 모드에서 동작할 것이고, 이는 다이어그램에서 단지 첫번째 단계(501)로 다시 분기하는 흐름으로 표현되어 있다.
각각의 채널에서 최고 품질 수신을 제공하기 위해 호출 부하가 특정 임계값 미만일 때 기지국은 통상적으로 SU-MIMO 모드에서 동작할 것이다. 그러나, 부하가 특정 임계값, 예를 들어, 이용가능한 채널의 수를 초과하는 경우, 비록 채널 품질이 저하될 가능성이 있지만 증가된 호출 부하를 서비스하기 위해 기지국은 MU-MIMO 모드로 전환할 것이다. 이 예에서, MU-MIMO 모드에서, 단지 2개의 이동국이 MU-MIMO로 OFDM 통신 자원 단위를 공유하는 것으로 가정할 것이다.
따라서, 단계(511)에서, 기지국은 주어진 OFDM 통신 자원 단위를 공유할 양쪽 이동국의 CQI, PMI 및 지오메트리 인자를 검사한다. 그 다음에, 단계(513)에서, 이들 이동국 각각에 대해, 기지국은 (1) 그 이동국의 지오메트리 인자 및 (2) 다른 이동국의 간섭 PMI의 함수로 예측된 CQI 열화를 결정하기 위해 지식 풀을 조회한다. 그 다음에, 단계(515)에서, 기지국은 그 이동국에 대한 새로운 MU-MIMO CQI를 결정하기 위해 그 이동국에 대한 마지막으로 기록된 SU-MIMO CQI로부터 예측된 CQI 열화를 차감한다. 기지국은, 그 중에서도 특히, 이어서 이들 이동국 각각에 대한 예측된 MU-MIMO CQI의 함수로서 변조 방식 및 코딩 방식을 선택한다.
마지막으로, 단계(517)에서, 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대해, 기지국은 MU-MIMO 모드로의 전환 후의 첫번째 프레임에서의 HARQ 정보를 가장 최근의 SU-MIMO 프레임에 대한 HARQ 정보와 비교하고, 이들 이동국 각각의 CQI에 대한 다른 이동국의 간섭하는 프리코더의 영향을 추정하며 그에 따라 지식 풀 내의 간섭하는 프리코더 정보를 업데이트한다.
본 발명이 기지국, 중계국 또는 네트워크의 다른 노드 내에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 본 명세서에 개시된 프로세스는 전적으로 네트워크의 단일 노드 내에서 수행될 수 있거나, 하나 이상의 기지국 및 기지국 제어기(BSC)와 같은 복수의 상이한 노드 사이에 분산될 수 있다. 게다가, 프로세스가 프로그램된 범용 컴퓨터, 디지털 신호 처리기, 조합 논리 회로, 아날로그 회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 펌웨어, 하드웨어, 소프트웨어, 및 이들 중 임의의 것의 다양한 조합(이들로 제한되지 않음)을 비롯한 다수의 유형의 회로에 의해 구현될 수 있다. 게다가, 본 명세서에 개시된 단계들 중 다수의 단계가 기지국 또는 네트워크의 다른 노드에 종래에 존재하는 장비에 의해 수행될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 단지 예로서, 본 명세서에서 논의된 다양한 데이터의 송신 및 수신은 네트워크에서 데이터 및 제어 신호의 모든 다른 통신을 수행하기 위해 무선 네트워크의 다양한 노드에 이미 존재하는 기존의 송신기, 수신기, 데이터 프로세서, 안테나, 및 기타 장비를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명이 본 발명에 따라 동작하기 위해 이동국에 대한 어떤 수정을 꼭 필요로 하는 것은 아니다. 그러나, 본 발명의 원리에 따라 동작하기 위해 다른 이동국이 용이하게 수정될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 몇몇 특정 실시예에 대해 기술하였지만, 여러 변경, 수정 및 개선이 당업자에게는 용이하게 안출될 것이다. 본 개시 내용에 의해 명백하게 되는 이러한 변경, 수정 및 개선은, 본 명세서에 명확히 기술되어 있지는 않지만, 본 설명의 일부인 것으로 보아야 하며, 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다. 그에 따라, 이상의 설명은 단지 예시이며 제한하는 것이 아니다. 본 발명은 이하의 특허청구범위 및 그에 대한 등가물에 한정된 대로만 제한된다.
Claims (20)
- 복수의 이동국과 무선으로 통신하는 무선 통신 네트워크 내의 기지국으로서,
상기 기지국은 MU-MIMO(Multiple-User Multiple-Input and Multiple-Output) 통신을 지원하고,
송신기;
수신기;
복수의 안테나;
각각의 이동국의 지오메트리(geometry) 및 MU-MIMO 동작에서 제1 이동국과 통신 자원 단위를 공유할 각각의 다른 이동국의 프리코딩 방식을 단일 사용자 MIMO 동작 대 다중 사용자 MIMO 동작에 대한 상기 기지국과 각각의 이동국 사이의 통신 채널 품질의 차이에 상관시키는 지식 베이스를 유지하는 지식 베이스 회로;
단일 사용자 MIMO 동작에 대해 각각의 이동국에 의해 선택되는 프리코딩 방식, 각각의 이동국에 대한 단일 사용자 MIMO 채널 품질 데이터, 및 각각의 이동국에 대한 지오메트리 데이터를 결정하는 결정 회로; 및
제1 이동국을 단일 사용자 MIMO 동작으로부터, 상기 제1 이동국이 적어도 하나의 제2 이동국과 제1 통신 자원 단위를 공유하게 될 다중 사용자 MIMO 동작으로 전환하는 것에 응답하여, 상기 지식 베이스를 사용하여, 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대응하는 상기 프리코딩 방식 데이터 및 상기 지오메트리 데이터를 상기 제1 이동국 및 상기 제2 이동국 각각에 대한 예측된 채널 품질 열화에 매핑하는 예측 회로
를 포함하는 기지국. - 제1항에 있어서, MU-MIMO 동작에 있는 동안에 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대해, 상기 예측 회로는 지식 풀을 사용하여, (a) 그 이동국의 지오메트리 및 (b) 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 다른 이동국의 선택된 단일 사용자 프리코딩 방식의 간섭 효과의, 단일 사용자 MIMO로부터 다중 사용자 MIMO로의 전환에 의해 야기되는 채널 품질에 대한 예측된 효과를 결정하는 기지국.
- 제2항에 있어서,
MU-MIMO 동작에서 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국의 하향링크 통신에 대한 변조 방식을, 그 이동국에 대한 각자의 예측된 채널 품질의 열화 및 단일 사용자 MIMO 채널 품질 데이터의 함수로서 선택하는 프리코더 선택 회로를 더 포함하는 기지국. - 제1항에 있어서, 상기 기지국은 상기 하향링크 통신 채널들에서 직교 주파수 다중 접속을 사용하는 기지국.
- 제4항에 있어서, 상기 채널 품질 정보는 상기 이동국들로부터 상기 안테나들을 통해 수신되는 CQI(Channel Quality Index)를 포함하는 기지국.
- 제1항에 있어서, 상기 지식 베이스 회로는 각각의 이동국에 대해 개별적인 지식 베이스를 유지하는 기지국.
- 제1항에 있어서, 상기 지식 베이스 회로는 복수의 이동국에 대해 공동의 지식 베이스를 유지하는 기지국.
- 제1항에 있어서, 각각의 이동국에 대한 상기 지오메트리 정보는 상기 이동국들로부터 상기 안테나들을 통해 수신되는 지오메트리 인자(geometry factor)를 포함하는 기지국.
- 제1항에 있어서, 각각의 이동국에 대한 상기 지오메트리 정보는 네트워크 진입 동안에 획득되는 기지국.
- 제1항에 있어서,
상기 기지국과 통신하고 있는 이동국들로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request)를 수신하는 회로; 및
(a) 단일 사용자 MIMO 동작에 있는 동안 상기 제1 이동국과의 통신에 대한 HARQ 통계를, 적어도 하나의 제2 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 다중 사용자 MIMO 동작에 있는 동안 상기 제1 이동국과의 통신에 대한 HARQ 통계와 비교하고 - 상기 적어도 하나의 제2 이동국은 특정의 프리코딩 방식을 사용하여 비교 데이터를 발생함 -;
(b) 상기 비교 데이터를 사용하여, 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 상기 특정의 프리코더 방식의 상기 제1 이동국의 채널 품질에 대한 효과를 추정하는 회로
를 포함하고,
상기 제1 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 프리코딩 방식에 대한 통신 채널 품질의 상관에 관한 지식 풀 내의 데이터는 적어도 부분적으로 상기 비교 데이터로부터 얻어지는 기지국. - 제1항에 있어서,
상기 기지국과 통신하고 있는 이동국들로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request)를 수신하는 회로; 및
(a) 단일 사용자 MIMO 동작에 있는 동안 상기 제1 이동국과의 통신에 대한 HARQ 통계를, 적어도 하나의 제2 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 다중 사용자 MIMO 동작에 들어간 후의 제1 프레임에서의 상기 제1 이동국과의 통신에 대한 HARQ 통계와 비교하고 - 상기 적어도 하나의 제2 이동국은 특정의 프리코딩 방식을 사용하여 비교 데이터를 발생함 -;
(b) 상기 비교 데이터를 사용하여, 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 상기 특정의 프리코더 방식의 상기 제1 이동국의 채널 품질에 대한 효과를 추정하는 회로
를 포함하고,
상기 제1 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 프리코딩 방식에 대한 통신 채널 품질의 상관에 관한 지식 풀 내의 데이터가 적어도 부분적으로 상기 HARQ 통계 비교 데이터로부터 얻어지는 기지국. - MU-MIMO(Multiple-User Multiple-Input and Multiple-Output) 동작에 있는 무선 통신 네트워크에서 기지국과 이동국 사이의 하향링크 채널 품질을 예측하는 방법으로서,
각각의 이동국의 지오메트리 및 각각의 이동국과 통신 자원 단위를 공유할 적어도 각각의 다른 이동국의 프리코딩 방식을 단일 사용자 MIMO 동작 대 다중 사용자 MIMO 동작에 대한 상기 기지국과 각각의 이동국 사이의 통신 채널 품질의 차이에 상관시키는 지식 베이스를 유지하는 단계;
다중 사용자 MIMO 동작에 대해 각각의 이동국에 의해 선택되는 프리코딩 방식, 각각의 이동국에 대한 단일 사용자 MIMO 채널 품질 데이터, 및 각각의 이동국에 대한 지오메트리 데이터를 결정하는 단계;
제1 이동국을 단일 사용자 MIMO 동작으로부터, 상기 제1 이동국이 적어도 하나의 제2 이동국과 제1 통신 자원 단위를 공유하게 될 다중 사용자 MIMO 동작으로 전환하는 것에 응답하여, 상기 지식 베이스를 사용하여, 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대응하는 상기 프리코딩 방식 데이터 및 상기 지오메트리 데이터를 상기 제1 이동국 및 상기 제2 이동국 각각에 대한 예측된 채널 품질 열화에 매핑하는 단계; 및
상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국의 하향링크 통신에 대한 변조 방식을, 상기 예측된 채널 품질의 열화 및 상기 단일 사용자 MIMO 채널 품질 데이터의 함수로서 선택하는 단계
를 포함하는 방법. - 제12항에 있어서, MU-MIMO 동작에 있는 동안에 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대해, 매핑하는 단계는 지식 풀을 사용하여, (a) 그 이동국의 지오메트리 및 (b) 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 다른 이동국의 선택된 프리코딩 방식의 간섭 효과의, 단일 사용자 MIMO로부터 다중 사용자 MIMO로의 전환에 의해 야기되는 채널 품질에 대한 효과를 예측하는 방법.
- 제12항에 있어서, 변조 방식을 선택하는 단계는 상기 대응하는 이동국의 상기 단일 사용자 MIMO 채널 품질의 추가적인 함수로서 변조 방식을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 기지국은 상기 하향링크 통신 채널에서 직교 주파수 다중 접속을 사용하고, 상기 채널 품질 정보는 상기 이동국들에 의해 측정되는 CQI(Channel Quality Index)를 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서,
단일 사용자 MIMO 동작에 있는 동안 상기 기지국과 상기 제1 이동국 사이의 통신에 대한 HARQ 통계를, 적어도 하나의 제2 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 다중 사용자 MIMO 동작에 있는 동안 상기 기지국과 상기 제1 이동국 사이의 통신에 대한 HARQ 통계와 비교하는 단계 - 상기 적어도 하나의 제2 이동국은 특정의 프리코딩 방식을 사용하여 비교 데이터를 발생함 -; 및
상기 비교 데이터를 사용하여, 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 상기 특정의 프리코더 방식의 상기 제1 이동국의 채널 품질에 대한 효과를 추정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제1 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 프리코딩 방식에 대한 통신 채널 품질의 상관에 관한 지식 풀 내의 데이터는 적어도 부분적으로 상기 비교 데이터로부터 얻어지는 방법. - MU-MIMO(Multiple-User Multiple-Input and Multiple-Output) 동작에 있는 동안 무선 통신 네트워크에서 기지국과 이동국 사이의 하향링크 채널 품질을 추정하는 방법으로서,
상기 네트워크는 하향링크 통신 채널들에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 변조를 사용하고 SU-MIMO(single-user MIMO) 및 MU-MIMO 통신 프로토콜 둘다를 지원하며,
상기 이동국의 지오메트리 및 제1 이동국과 통신 자원 단위를 공유할 적어도 제2 이동국의 프리코딩 방식을 SU-MIMO 동작 대 MU-MIMO 동작에 대한 상기 기지국과 각각의 이동국 사이의 하향링크 통신 채널 품질의 차이에 상관시키는 지식 베이스를 유지하는 단계;
다중 사용자 MIMO 동작에 대해 각각의 이동국에 의해 선택되는 프리코딩 방식, 각각의 이동국에 대한 단일 사용자 MIMO CQI, 및 각각의 이동국에 대한 지오메트리 데이터를 결정하는 단계; 및
제1 이동국을 SU-MIMO 동작으로부터, 상기 제1 이동국이 적어도 하나의 제2 이동국과 제1 통신 자원 단위를 공유하게 될 MU-MIMO 동작으로 전환하는 것에 응답하여, 상기 지식 베이스를 사용하여, 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대응하는 상기 프리코딩 방식 데이터 및 상기 지오메트리 데이터를 상기 제1 이동국 및 상기 제2 이동국 각각에 대한 예측된 채널 품질 열화에 매핑하는 단계
를 포함하는 방법. - 제17항에 있어서, MU-MIMO 동작에 있는 동안에 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국에 대해, 상기 매핑하는 단계는 지식 풀을 사용하여, (a) 그 이동국의 지오메트리 및 (b) 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 다른 이동국의 선택된 프리코딩 방식의 간섭 효과의, 단일 사용자 MIMO로부터 다중 사용자 MIMO로의 전환에 의해 야기되는 채널 품질에 대한 효과를 예측하는 방법.
- 제17항에 있어서,
MU-MIMO 동작에 있는 동안 상기 제1 통신 자원 단위를 공유하는 각각의 이동국의 상기 제1 통신 자원 단위에서의 하향링크 통신에 대한 변조 방식을, 그 이동국에 대한 예측된 채널 품질의 열화 및 SU-MIMO CQI의 함수로서 선택하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제17항에 있어서,
SU-MIMO 동작에 있는 동안 상기 기지국과 상기 제1 이동국 사이의 통신에 대한 HARQ 통계를, 적어도 제2 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 MU-MIMO 동작에 있는 동안 상기 기지국과 상기 제1 이동국 사이의 통신에 대한 HARQ 통계와 비교하는 단계 - 상기 적어도 하나의 제2 이동국은 특정의 프리코딩 방식을 사용하여 비교 데이터를 발생함 -; 및
상기 비교 데이터를 사용하여, 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 상기 특정의 프리코더 방식의 상기 제1 이동국의 CQI에 대한 효과를 추정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제1 이동국과 통신 자원 단위를 공유하는 상기 적어도 하나의 제2 이동국의 프리코딩 방식에 대한 CQI의 상관에 관한 지식 풀 내의 데이터는 적어도 부분적으로 상기 비교 데이터로부터 얻어지는 방법.
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