KR20120092278A - 분산 안테나를 사용하는 무선통신 시스템에서 하향링크 다중입출력 프리코딩을 하기 위한 송신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하향 링크 분산 안테나 시스템 (distributed antenna system, DAS) 에서, DAS 채널 특성에 적합한, non-cooperative inter-DAP(NCI-DAP) MIMO 기술과 cooperative inter-DAP(CI-DAP) MIMO 기술을 제안하고, 각 user equipment (UE)의 채널상태와 셀 내 UE 분포 등을 고려하여, 각 UE별로 최적의 MIMO 기술을 NCI-DAP MIMO 기술과 CI-DAP MIMO 기술 중에서 선택하는 방법을 제공한다. 제안하는 DAS MIMO precoding 기술에서, NCI-DAP MIMO 모드는 다수의 DAP(distributed antenna port)들 중에서 하나의 DAP만을 선택하여 전송하는 기술로서, UE와 DAP들 간의 평균채널이득이 매우 다르고 페이딩의 공간상관도가 매우 낮은 DAS 채널 특성에 적합한 DAS MIMO 기술의 기본 모드이다. 따라서, NCI-DAP MIMO 모드에서는 각 layer의 신호가 하나의 DAP에서만 전송되며, 이를 위해 eNodeB가 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI(channel quality information)를 피드백 받는다. 제안하는 DAS MIMO precoding 기술에서, CI-DAP MIMO 모드는 한 UE와 DAP들간의 채널 차이를 보상하는 inter-DAP joint precoding을 수행하고 각 layer의 신호를 두 개 이상의 DAP에서 동시에 전송한다. 이를 위해 NCI-DAP MIMO 모드에서 필요로 하는 피드백 정보 뿐만 아니라, 추가적으로 active DAP 집합에 속하는 DAP들 간의 채널상태 정보인 inter-DAP 채널상태정보를 피드백 받는다. 본 발명에서 제안하는 NCI-DAP MIMO 모드와 CI-DAP MIMO 모드는 DAS 하향링크 채널특성에 최적화된 MIMO 기술로서, 최소한의 피드백 정보량을 이용하는 효율적인 MIMO 전송을 통해 고속의 데이터 전송을 가능케 한다.

Description

분산 안테나를 사용하는 무선통신 시스템에서 하향링크 다중입출력 프리코딩을 하기 위한 송신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MIMO PRECODING FOR DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEMS BASED WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 하향 링크 분산 안테나 시스템 (distributed antenna system, DAS) 에서, 다중입출력 (multiple-input multiple-out, MIMO) precoding 기술의 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

DAS는 신호 처리가 수행되는 central processing unit (CPU)와 송신 안테나를 유무선 통신망으로 연결하고, 송신 안테나를 셀 전체 영역에 골고루 분산시켜, user equipment (UE)가 인접한 몇 개의 분산된 안테나들과 가상의 셀 (virtual cell)을 형성하도록 한다. 이러한 DAS는 넓은 지역에 분산된 송신 안테나 때문에 macroscopic 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며, 셀 경계에 위치하는 UE에게도 높은 용량과 양질의 통신 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 각 송신 안테나의 송신 전력을 감소시켜 셀간 간섭을 줄임으로써, 시스템 용량을 증가시킬 것으로 기대된다. 따라서, DAS는 차세대 무선통신 시스템에서 중요한 핵심 기술로서 역할을 할 것으로 기대된다.

CPU는 공간적으로 분산된 M개의 분산 안테나 포트 (distributed antenna port, DAP)들과 연결되고, 각 DAP가 n_T개의 송신 안테나를 사용한다고 가정할 때, CPU에서 생성된 하향 링크 데이터들은 총 Mn_T개의 송신 안테나를 통해 동시에 전송되고, 수신기에서 다수의 수신 안테나를 이용하여 신호를 수신할 경우, DAS는 MIMO 기술을 통해 하향 링크 데이터를 효과적으로 전송할 수 있다.

DAS의 채널 환경은 기존의 co-located MIMO의 채널 환경과는 매우 상이하다. 특히, 한 UE와 셀 내에 존재하는 DAP들간의 전파경로가 매우 다르기 때문에, 서로 다른 DAP들로부터 수신되는 평균 채널이득의 차이가 매우 크다. 또한, 동일 DAP의 송신 안테나들로부터 한 UE로의 채널은 correlated 되어있지만, 다른 DAP들의 송신 안테나들간의 채널은 uncorrelated된 채널 특성, 즉 correlated 채널 환경과 uncorrelated 채널 환경이 혼재된 채널 특성을 가진다. 따라서, 기존 MIMO 기술에서 사용하는 precoding 기술을 그대로 DAS에 적용할 경우, 좋은 성능을 기대할 수 없기 때문에, DAS 채널 환경에 적합한 새로운 MIMO precoding 기술이 요구된다.

결론적으로, DAS의 효과적인 하향링크 데이터 전송을 위해서는, DAS 채널 특성에 적합한, 새로운 MIMO precoding 기술이 필요하다.

상기한 바와 같은 요구에 만족하기 위한 본 발명의 목적은, 하향링크 DAS 시스템에서, DAS 하향링크 채널특성에 최적화된 MIMO 기술로서, 최소한의 피드백 정보량을 이용하는 효율적인 MIMO 전송을 통해 고속의 데이터 전송을 가능케 하기 위한 데이터 송/수신 장치 및 방법들을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제안하는 DAS MIMO 송신 기술은, 채널이득이 서로 상이한 전체 DAP들 중에서 MIMO 전송 성능에 영향을 줄 수 있는 채널이득이 양호한 DAP들을 활성 안테나 포트(active DAP) 집합에 포함시키고, 선택된 active DAP들의 하향링크 채널상태 정보만을 송신기로 피드백받는다. eNodeB는 각 UE의 채널상태와 셀 내 UE 분포 등을 고려하여, 각 UE별로 최적의 MIMO 기술을 NCI-DAP MIMO 기술과 CI-DAP MIMO 기술 중에서 결정하고, 결정된 운용 MIMO 기술에 따라 각 UE의 하향링크 채널상태를 피드백받고, 해당 운용 MIMO 기술의 precoding 행렬로 precoding하여 데이터를 전송한다.

본 발명의 다른 목적은, 하향링크 DAS 채널 특성에 적합한 MIMO 기술로서, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 하향링크 채널상태 피드백 정보만을 이용하여, 고속의 데이터 전송을 가능케 하는 MIMO precoding을 위한 데이터 송/수신 장치 및 방법들을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제안하는 NCI-DAP MIMO 기술은, 다수의 DAP들 중에서 하나의 DAP만을 선택하여 각 layer의 신호를 하나의 DAP에서만 전송하는 기술로서, UE와 DAP들 간의 평균채널이득이 매우 다르고 페이딩의 공간상관도가 매우 낮은 DAS 채널 특성에 적합한 DAS MIMO 기술의 기본 모드이다. 이를 위해 eNodeB가 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI를 피드백받는다.

본 발명의 다른 목적은, 하향링크 DAS 채널 특성에 적합한 MIMO 기술로서, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 하향링크 채널상태 피드백 정보와 DAP들의 간의 채널상태 정보인 inter-DAP 채널상태정보에 대한 피드백 정보를 이용하여, 다수의 DAP들간의 joint MIMO precoding을 통해 고속의 데이터 전송을 가능케 하는 데이터 송/수신 장치 및 방법들을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제안하는 CI-DAP MIMO 기술은, 한 UE와 DAP들간의 채널 차이를 보상하는 inter-DAP joint precoding을 수행하고 각 layer의 신호를 두 개 이상의 DAP에서 동시에 전송한다. 이를 위해 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI 뿐만 아니라, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 간의 채널상태 정보인 inter-DAP 채널상태정보를 피드백받는다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 송신 방법은, 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들에서 적어도 어느 하나로 상기 서비스 영역에서 다수개의 수신 안테나들을 갖는 단말에 대응하여 활성화하기 위한 활성 안테나 포트를 결정하는 과정과, 상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위한 다중입출력 모드를 결정하여 상기 단말에 통보하는 과정과, 상기 단말에서 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백정보를 수신하여 프리코딩 벡터를 결정하는 과정과, 상기 프리코딩 벡터에 따라 신호를 프리코딩하여 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 송신 장치는, 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들과, 상기 분산 안테나 포트들에서 적어도 어느 하나로 상기 서비스 영역에서 다수개의 수신 안테나들을 갖는 단말에 대응하여 활성화하기 위한 활성 안테나 포트를 결정하기 위한 포트 결정부와, 상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위한 다중입출력 모드를 결정하여 상기 단말에 통보하기 위한 모드 결정부와, 상기 단말에서 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백정보를 수신하여 프리코딩 벡터를 결정하기 위한 벡터 결정부와, 상기 프리코딩 벡터에 따라 신호를 프리코딩하여 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송하기 위한 다수개의 프리코더들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 송신 방법 및 장치에 있어서, 상기 다중입출력 모드는 하나의 활성 안테나 포트로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 비협력 모드 및 적어도 두 개의 활성 안테나 포트들로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 협력 모드를 포함한다. 그리고 본 발명에 따른 송신 방법 및 장치에 있어서, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트의 인덱스, 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 하향링크 채널상태정보 및 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 수신되는 신호 세기 대 잡음비를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 송신 방법 및 장치에 있어서, 상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 더 포함한다.

한편 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 다수개의 수신 안테나들을 갖는 단말의 수신 방법은, 기지국에서 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들 중 적어도 어느 하나로 단말에 대응하여 활성화기 위한 활성 안테나 포트들을 나타내는 정보를 상기 기지국과 공유하는 과정과, 상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위해 상기 기지국에서 결정된 다중입출력 모드가 통보되면, 상기 기지국으로 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백 정보를 전송하는 과정과, 상기 기지국에서 상기 피드백정보에 대응하여 결정된 프리코딩 벡터에 따라 프리코딩되어 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송되는 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 수신 장치는, 기지국에서 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들 중 적어도 어느 하나로 단말에 대응하여 활성화기 위한 활성 안테나 포트들을 나타내는 정보를 상기 기지국과 공유하기 위한 제어부와, 상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위해 상기 기지국에서 결정된 다중입출력 모드가 통보되면, 상기 제어부의 제어 하에 상기 기지국으로 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백 정보를 전송하기 위한 전송부와, 상기 제어부의 제어 하에 상기 기지국에서 상기 피드백정보에 대응하여 결정된 프리코딩 벡터에 따라 프리코딩되어 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송되는 신호를 수신하기 위한 다수개의 수신 안테나들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 수신 방법 및 장치에 있어서, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트의 인덱스, 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 하향링크 채널상태정보 및 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 수신되는 신호 세기 대 잡음비를 포함한다. 그리고 본 발명에 따른 수신 방법 및 장치에 있어서, 상기 다중입출력 모드는 하나의 활성 안테나 포트로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 비협력 모드 및 적어도 두 개의 활성 안테나 포트들로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 협력 모드를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 수신 방법 및 장치에 있어서, 상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 더 포함한다.

전술한 바와 같이 본 발명은, 많은 송신 안테나를 사용하는 하향링크 DAS 시스템에서, DAS 하향링크 채널특성에 최적화된 MIMO 기술로서, 최소한의 피드백 정보량을 이용하는 효율적인 MIMO 전송을 통해 고속의 데이터 전송을 가능케 하는 기술을 제안한다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 DAS MIMO 송신 기술은, 채널이득이 서로 상이한 전체 DAP들 중에서 MIMO 전송 성능에 영향을 줄 수 있는 채널이득이 양호한 DAP들을 active DAP 집합에 포함시키고, 선택된 active DAP들의 하향링크 채널상태 정보만을 송신기로 피드백 받는다. eNodeB는 각 UE의 채널상태와 셀 내 UE 분포 등을 고려하여, 각 UE별로 최적의 MIMO 기술을 NCI-DAP MIMO 기술과 CI-DAP MIMO 기술 중에서 결정하고, 결정된 MIMO 기술로 동작한다.

송신기는 피드백 되는 정보의 형태에 따라 NCI-DAP MIMO 모드 또는 CI-DAP MIMO 모드로 동작한다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 NCI-DAP MIMO 기술은, 다수의 DAP들 중에서 하나의 DAP만을 선택하여 각 layer의 신호를 하나의 DAP에서만 전송하는 기술로서, eNodeB가 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI를 피드백받는다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 CI-DAP MIMO 기술은, 한 UE와 DAP들간의 채널 차이를 보상하는 inter-DAP joint precoding을 수행하고 각 layer의 신호를 두 개 이상의 DAP에서 동시에 전송한다. 이를 위해 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI 뿐만 아니라, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 간의 채널상태 정보인 inter-DAP 채널상태정보를 피드백받는다.

도 1은 DAS 구조의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 제안하는 두 개 MIMO 모드의 특성을 비교한 표.
도 3은 Active DAP 수가 2일 경우, non-cooperative DAP MIMO 모드용 inter-DAP precoding 벡터 codebook의 일례를 보여주는 표.
도 4는 Active DAP 수가 3일 경우, non-cooperative DAP MIMO 모드용 inter-DAP precoding 벡터 codebook의 일례를 보여주는 표.
도 5는 Active DAP 수가 4일 경우, non-cooperative DAP MIMO 모드용 inter-DAP precoding 벡터 codebook의 일례를 보여주는 표.
도 6은 제안하는 DAS 하향링크 MIMO precoding을 위해 수행되는 송신 동작 흐름을 도시하는 도면.
도 7은 제안하는 DAS 하향링크 MIMO precoding을 위한 송신단 구조의 일례를 도시하는 도면.

본 발명에서는 하향링크 DAS에서, DAS 채널 특성에 적합한 MIMO precoding 기술을 제안한다.

후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

A. 분산 안테나 시스템을 위한 MIMO 기술

분산 안테나 시스템 (DAS)은 송신기의 송신 안테나들을 서비스 영역 내에서 공간적으로 분산시켜 사용한다. [도 1]은 본 발명에서 고려하는 DAS 구조의 일례를 보여준다. 기지국 CPU는 고속의 유선 backhaul 통신망을 통해 M개의 DAP들과 연결되고, M개의 DAP들은 단일 셀 내에 공간적으로 균일하게 분포되며, 각 DAP는 n_T개의 송신 안테나를 사용한다고 가정한다. 셀 내에 분포하는 K개의 단말(UE)은 n_R개의 수신 안테나를 사용하는 것을 가정한다.

CPU에서 생성된 하향 링크 데이터들은 총 Mn_T개의 송신 안테나를 통해 전송되고 수신기에서 n_R개의 수신 안테나에서 수신되기 때문에, MIMO 기술을 통해 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 송신기에서는 L개의 layer를 precoding하기 위해서는 Mn_TxL 크기의 precoding 행렬 F^(L)이 사용된다. 본 발명에서는 송신 precoding 행렬 F^(L)을 다음 [수학식 1]과 같이 계층적 형태로 제안한다.

여기서, Mn_Tx1 크기의 precoding 벡터 f_l은 l번째 layer를 precoding하기 위한 것으로, m번째 DAP의 n_T개의 송신 안테나를 위한 n_Tx1 크기의 intra-DAP precoding 벡터 p_m이 DAP간의 채널 차이를 보상해 주는 실수 또는 복소수 c_{m ,1}에 의해서 각각 곱해져, f₁이 구성된다. M개의 원소 {c_{m ,1}}_m=1,...M으로 구성된 Mx1 크기의 벡터 c_l=[c_{1 ,l} c_{2 ,l} ... c_{M ,l}]^T를 1번째 layer를 precoding하기 위해 DAP간의 채널 차이를 보상해주는 inter-DAP precoding 벡터로 정의한다. 따라서, L개의 layer를 precoding하기 precoding 행렬 F^(L)은 LxM 크기의 inter-DAP precoding 행렬 C와 Mn_Tx1 크기의 intra-DAP precoding 행렬 P의 행렬 연산 ?에 의해 Mn_TxL 크기의 precoding 행렬 F^(L)로 결정된다.

Intra-DAP precoding 벡터 p_m은, m번째 DAP에서 해당 UE로의 intra-DAP 하향링크 채널상태에 대한 피드백 정보를 바탕으로, 기지국(eNodeB)에서 결정한다. Intra-DAP precoding 행렬을 결정하기 위해, 기존 LTE에서 제안된 codebook과 MIMO 기술을 그대로 사용할 수 있다.

Inter-DAP precoding 벡터 c_l은 DAP간의 채널 차이를 보상해 주는 벡터로써, 한 UE와 DAP들간의 채널 상태를 되도록 정확히 모사하도록 한다. 한 UE와 DAP들간의 채널 특성, 즉 inter-DAP 채널 특성은 DAP들과 UE간의 평균 채널이득이 매우 다르고 페이딩의 상관도가 매우 낮다는 점에서, intra-DAP 채널 특성과 매우 상이하다. 따라서, 기존 LTE에서 정의된 MIMO 기술을 inter-DAP precoding 벡터

을 결정하기 위해 사용하지 못한다. 본 발명에서는, DAS에서 MIMO 기술 운용을 위해, inter-DAP MIMO 모드(mode)를 새로 정의하고 이에 따른 피드백 채널정보, precoding 벡터 codebook을 제안한다.

본 발명에서는, DAS 하향링크 채널 특성에 적합한 MIMO 동작을 위해, 기지국에서 단말과 통신하기 위한 MIMO 모드로 non-cooperative inter(NCI)-DAP MIMO 모드(비협력 모드)와 cooperative inter(CI)-DAP MIMO 모드(협력 모드)를 제안한다. 또한, eNodeB에서 각 UE의 채널 상태와 셀 내 UE 분포 등을 고려하여, 운용할 MIMO 모드를 UE별로 결정하는 기술을 제안한다.

NCI-DAP MIMO 모드는, 한 UE와 DAP들간의 평균채널이득이 매우 다르고 페이딩의 공간상관도가 매우 낮기 때문에, 다수의 DAP들 중에서 하나의 DAP만을 선택하여 전송하는 기술로서, inter-DAP 채널 특성에 매우 적합한 inter-DAP MIMO 기술의 기본 모드이다. 따라서, NCI-DAP MIMO 모드에서는 각 layer의 신호가 하나의 DAP에서만 전송된다. NCI-DAP MIMO 모드는 DAP로부터의 평균채널이득이 편차가 심할 경우, 즉 하나의 DAP의 평균채널이득이 타 DAP들보다 월등히 높을 때 우수한 성능을 보인다.

CI-DAP MIMO 모드는, 한 UE와 DAP들간의 평균채널이득이 매우 다르고 페이딩의 공간상관도가 매우 낮기 때문에, DAP들간의 채널 차이를 보상하는 inter-DAP precoding을 수행하고 각 layer의 신호를 두 개 이상의 DAP에서 동시에 전송한다. CI-DAP MIMO 모드는 DAP로부터의 평균채널이득이 편차가 작을 경우, 즉 다수의 DAP들의 평균채널이득이 비슷할 경우 우수한 성능을 보인다.

[도 2]의 표는 NCI-DAP MIMO 모드와 CI-DAP MIMO 모드의 각 모드 별로 필요한 피드백 정보와 사용되는 codebook 특성을 비교한다.

B. DAS MIMO 기술의 Inter-DAP MIMO 모드 운용

본 발명에서는, 제안된 NCI-DAP MIMO 모드와 CI-DAP MIMO 모드 중에서, eNodeB가 각 UE의 채널 상태와 셀 내 UE 분포 등을 고려하여 각 UE별로 운용할 MIMO 모드를 결정하는 방법을 제안한다.

NCI-DAP MIMO 모드는, 다수의 DAP들 중에서 하나의 DAP만을 선택하여 전송하는 기술이기 때문에, DAP들로부터의 평균채널이득에서 편차가 심할 경우, 즉 하나의 DAP의 평균채널이득이 타 DAP들보다 월등히 높을 때 우수한 성능을 보인다. 또한, NCI-DAP MIMO 모드는 각 DAP에서 하나의 layer를 전송하기 때문에, 각 DAP 별로 layer를 전송할 UE들을 선택해야 한다. 따라서, 각 DAP별로 multiuser diversity 이득을 얻기 위해서는, 각 DAP별로 데이터를 전송할 수 있는 양호한 채널상태를 가지는 UE의 수가 많아야 한다. 따라서, eNodeB는, 하나의 DAP로부터 수신하는 평균채널이득이 타 DAP보다 월등히 높은 UE에 대해서는 NCI-MIMO 모드로 동작하도록 결정하고, 해당 UE에게 하향링크 제어채널을 통해 알려준다. 또한, eNodeB는, 각 DAP별로 데이터 전송 가능한 UE의 수가 충분히 많을 경우, 해당 DAP들로부터 데이터를 전송 받을 수 있는 UE에 대해서는 NCI-MIMO 모드로 동작하도록 결정하고, 해당 UE에게 하향링크 제어채널을 통해 알려준다.

반면에, CI-DAP MIMO 모드는, 하나의 layer를 전송하기 위해 DAP들간의 채널 차이를 보상하는 inter-DAP precoding을 수행하고 두 개 이상의 DAP에서 동시에 전송한다. 따라서, CI-DAP MIMO 모드는 하나의 layer를 동시에 전송하는 DAP들간의 평균채널이득이 비슷할 경우에 우수한 성능을 보인다. 또한, NCI-DAP MIMO 모드는 다수의 DAP에서 하나의 layer를 전송하기 때문에, DAP별로 데이터를 전송할 수 있는 UE의 수가 충분하지 않을 경우에, 다수의 DAP에서 layer를 전송할 하나의 UE를 선택할 수 있다. 따라서, eNodeB는, 다수의 DAP들로부터 수신하는 평균채널이득이 비슷한 UE에 대해서는 CI-MIMO 모드로 동작하도록 결정하고, 해당 UE에게 하향링크 제어채널을 통해 알려준다. 또한, eNodeB는, 각 DAP별로 데이터 전송 가능한 UE의 수가 충분치 않은 DAP들로부터 데이터 수신이 가능한 UE에 대해서는 CI-MIMO 모드로 동작하도록 결정하고, 해당 UE에게 하향링크 제어채널을 통해 알려준다.

C. Non-cooperative Inter-DAP MIMO 모드

NCI-DAP MIMO 모드에서, eNodeB는 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI(channel quality information)를 피드백받는다.

Active DAP 집합은 각 UE의 하향링크 데이터 전송 성능에 영향을 줄만큼 충분히 양호한 채널상태를 가지는 DAP의 집합으로 정의되며, eNodeB와 각 UE가 active DAP 집합 A_k를 결정하고 공유하는 과정에 대한 자세한 내용은 본 특허의 "E. Active DAP 결정 및 공유"에서 설명된다.

Intra-DAP 채널상태정보는 각 UE의 active DAP 집합 A_k에 속하는 DAP에 대해, 각 DAP의 n_T개 송신안테나에서 UE의 n_R개 수신안테나로의 하향링크 채널상태를 각 UE가 추정하고 이를 양자화하여 피드백한다.

CQI 정보는 active DAP 집합 A_k에 속하는 DAP의 하향링크 채널을 통해, 각 UE가 수신 가능한 SINR(signal-to interference and noise ratio)을 나타내며, NCI-DAP MIMO 모드에서 각 UE는 SINR을 다음 [수학식 2]와 같이 추정하고 eNodeB로 피드백한다. 여기서, 설명을 위해 각 DAP의 송신안테나 수가 한 개, 즉 n_T=1인 경우를 가정한다.

여기서, g_{k ,m}은 k번째 UE가 active DAP 집합 A_k에 속하는 m번째 DAP를 통하여 수신 가능한 SINR을 나타내며, h_{k ,m}는 k번째 UE가 A_k에 속하는 m번째 DAP로부터 수신하는 pathloss와 shadow 페이딩을 포함하는 채널 계수이다. SINR 추정 시에, 각 UE는 신호를 수신하는 DAP를 제외한 A_k의 나머지 DAP들로부터는 간섭 신호를 수신하는 것으로 가정한다. 이는 A_k의 나머지 DAP들이 다른 UE에게 전송할 신호를 송신하고, 송신된 신호는 해당 UE에 간섭 신호로 수신되기 때문이다.

NCI-DAP MIMO 모드에서, active DAP 집합 정보 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에 대한 intra-DAP 채널상태정보와 하향링크 CQI를 피드백 정보를 이용하여, 전송될 layer를 precoding하기 위한 [수학식 1]의 precoding 행렬 F를 결정한다. 먼저, eNodeB는 active DAP 집합에 속하는 DAP들에 대한 intra-DAP 채널상태 정보를 이용하여, [수학식 1]의 intra-DAP precoding 벡터

을 결정하고, precoding 행렬 F를 다음 [수학식 3]과 같이 구성한다. 예로써, 시스템이 m=1,2,3,4의 인덱스를 가지는 4개의 DAP로 구성되고, 데이터를 전송하기로 결정된 k번째 UE의 active DAP 집합이 A_k={2,3}일 경우, 전송하는 layer 수가 한 개일 때의 precoding 행렬 F⁽¹⁾과 두 개일 때의 precoding 행렬 F⁽²⁾는, [수학식 1]로부터 다음과 같이 구성된다.

여기서,

과

는, active DAP 집합 A_k={2,3}에 속하는 active DAP들에 대한 inter-DAP precoding 벡터를 동시에 전송하는 layer 수에 따라 나타낸 것이다. 마지막으로, eNodeB는 동시에 전송할 layer 수에 따라,

또는

를 NCI-DAP MIMO 모드용 inter-DAP precoding 벡터에 대한 codebook, 즉 [도 3]의 표에서 선택하여, 다음 [수학식 4]와 같이 precoding 행렬 F⁽¹⁾ 또는 F⁽²⁾를 결정한다. 예를 들어, layer 수가 1이고 codebook index가 0가 선택될 경우,

=[1 0]^T이 되고, 이 때 precoding 행렬 F⁽¹⁾는 다음 [수학식 4]와 같이 구해진다.

즉, active DAP 집합 A_k의 첫 번째 index가 가리키는 m=2의 인덱스를 DAP에서 intra-DAP precoding 벡터 p₂이 곱해져서 하나의 layer가 해당 UE로 전송된다. 다른 예로써, layer 수가 2이고 codebook index가 0이 선택될 경우,

가 [수학식 5]의 네모 부분과 같이 결정되어 다음과 같이 구해진다.

따라서, active DAP 집합 A_k의 첫 번째 index가 가리키는 m=2의 인덱스 DAP에서 intra-DAP precoding 벡터

이 곱해지고, active DAP 집합 A_k의 두 번째 index가 가리키는 m=3의 인덱스 DAP에서

이 곱해져서 각각의 layer가 해당 UE로 동시에 전송된다.

[도 4]와 [도 5]의 표는 UE의 active DAP 집합에 속하는 DAP의 수가 각각 3개와 4개일 경우, inter-DAP precoding 벡터에 대한 codebook의 일례를 보여준다.

[도 6]은 본 발명에서 제안하는 NCI-DAP MIMO 모드에서 송신기의 동작의 흐름도를 보여준다. [도 7]은 본 발명에서 제안하는 NCI-DAP MIMO 모드로 동작을 하기 위한 DAS 송신기의 구조의 일례를 보여준다.

먼저, [도 6]의 (61) 과정에서, eNodeB와 각 UE는 각 하향링크 데이터 전송 성능에 영향을 줄만큼 충분히 양호한 채널상태를 가지는 DAP의 집합, 즉 active DAP 집합 A_k를 M개의 모든 DAP중에서 선택하고, 이의 정보를 공유한다. eNodeB와 각 UE가 active DAP 집합을 결정하고 공유하는 과정은 본 특허의 "E. Active DAP 결정 및 공유"에서 설명한다.

[도 6]의 (62) 과정에서, eNodeB는 각 UE별로 운용할 inter-DAP MIMO 모드를 결정한다. B절에서 설명된 바와 같이, 각 UE의 채널 상태와 DAP별 UE 분포 등을 고려하여 각 UE별로 inter-DAP MIMO 모드를 결정하고, 이를 하향링크 제어 채널을 통해 UE에게 알려준다. 이러한 inter-DAP MIMO 모드 결정 과정은 미리 결정된 주기마다 주기적으로 수행되거나, 각 UE의 평균채널이득이나 UE의 셀 내 분포가 변화될 때 마다 부정기적으로 수행될 수 있다.

[도 6]의 (63) 과정에서, 각 UE는 eNodeB가 결정한 inter-DAP MIMO 모드에 따라 필요한, 하향링크 채널상태 정보를 피드백한다. NCI-DAP MIMO 모드로 동작할 UE는, active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI를, eNodeB로 피드백한다.

[도 6]의 (64) 과정에서, NCI-DAP MIMO 모드의 경우에, eNodeB는 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI를, 모든 UE로부터 피드백 받는다.

[도 6]의 (65) 과정에서, eNodeB는 각 UE로부터 피드백된 하향링크 CQI를 바탕으로 스케줄링을 수행하고, 스케줄링된 UE로 전송될 데이터는 스크램블링, 변조매핑, 레이어매핑된다. 이의 과정들은 [도 7]의 스크램블링기(71), 변조매핑기 (72), 레이어매핑기(73)에서 각각 수행된다.

[도 6]의 (66) 과정에서, [도 6]의 (61) 과정에서 결정되고 전달된 각 UE의 active DAP 집합의 인덱스를 참조하여, [도 7]의 DAP 매퍼(74)에서, 각 layer들을 각 layer가 전송될 UE의 active DAP 집합에 속하는 모든 DAP들로 매핑한다.

[도 6]의 (67) 과정에서, 각 DAP별 precoder(75,76)는 각 DAP 별로 매핑된 layer를 precoding한다. 우선, 해당 layer가 전송될 UE로부터 피드백된 intra-DAP 채널상태정보를 바탕으로 intra-DAP precoding 벡터 p_m을 결정하고, inter-DAP precoding 벡터 c_l의 원소, c_{m ,l}을 해당 intra-DAP precoding 벡터 p_m에 곱하여, precoding 벡터 c_{m , l}p_m으로 precoding 한다. c_{m ,l}의 값이 0일 경우, 실제로 m번째 DAP에서 precoding을 수행하지 않음을 의미한다. NCI-DAP MIMO 모드의 경우에는, 각 layer별로 하나의 c_{m ,l}의 값이 0이 아닌 값을 갖기 때문에, 실제적으로 각 layer는 하나의 DAP에서만 precoding되고 전송된다.

[도 6]의 (68) 과정에서, 각 DAP별 자원매핑기(77,78)는 프리코딩된 심볼들을 DAP별 자원격자에 매핑한다. OFDM 신호 발생기(79,80)는 OFDM 신호를 발생시키고, 각 DAP의 안테나 포트들에서 해당 신호들이 전송된다.

D. Cooperative Inter-DAP MIMO 모드

CI-DAP MIMO 모드는, DAP들간의 채널 차이를 보상하는 inter-DAP precoding을 수행하고 각 layer의 신호를 두 개 이상의 DAP에서 동시에 전송한다. 이를 위해, CI-DAP MIMO 모드에서, eNodeB는 각 UE의 active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI, 그리고 inter-DAP 채널상태정보를 피드백 받는다. 따라서, CI-DAP MIMO 모드는 NCI-DAP MIMO 모드에 비하여 inter-DAP 채널상태정보 피드백을 추가적으로 필요로 한다.

CI-DAP MIMO 모드에서만 필요로 하는 inter-DAP 채널상태정보는, 한 UE와 해당 UE의 active DAP 집합 A_k에 속하는 DAP들간의 채널 특성을 나타내는 정보로, UE와 active DAP들간의 평균 채널이득과 순시적인 복소 채널에 대한 두 가지 정보로 이루어진다.

UE와 active DAP들간의 평균 채널 이득은, active DAP들로부터 수신되는 채널

의 시간 평균, 즉

을 의미하여, 긴 시간 동안 변하지 않는 값이기 때문에, 충분히 긴 시간 주기를 갖는 long-term 피드백 방식으로 eNodeB로 피드백될 수 있다. 또는 UE와 active DAP들간의 평균 채널 이득은 eNodeB에서 독자적으로 추정될 수도 있다.

UE와 active DAP들간의 순시적인 복소 채널은, active DAP들로부터 수신되는 채널

를 시평균 값

로 나눈 값, 즉

을 의미하여, 평균 0와 분산 1을 갖는 i.i.d. 복소 가우시안 (independent identically distributed complex Gaussian) 분포를 따른다. 이 복소 채널은 순시적으로 변하는 값이기 때문에, 충분히 짧은 시간 주기를 갖는 short-term 피드백 방식으로 피드백된다.

CI-DAP MIMO 모드에서, 위의 피드백 정보를 이용하여, k번째 UE에게 전송될 L개의 layer를 precoding하기 위한 precoding 행렬 F^(L)을 결정한다. CI-DAP MIMO 모드에서도, NCI-DAP MIMO 모드와 동일하게, active DAP 집합에 속하는 DAP들에 대한 intra-DAP 채널상태 정보를 이용하여 intra-DAP precoding 벡터

을 결정하고, active DAP들의 intra-DAP precoding 벡터

로 이루어진 precoding 행렬 F^(L)을 [수학식 3]과 같이 구성한다. 마지막으로, CI-DAP MIMO 모드에서, eNodeB는 [수학식 3]의 inter-DAP precoding 벡터,

또는

를 CI-DAP MIMO 모드 용 inter-DAP precoding 벡터에 대한 codebook에서 선택하여, [수학식 3]과 같이 precoding 행렬

를 결정한다.

CI-DAP MIMO 모드 용 inter-DAP precoding 벡터에 대한 codebook은 [도 2]의 표에서 설명된 바와 같이, DAP들간의 평균 채널이득

와 순시 채널이득

를 보상하도록 디자인되어야 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 inter-DAP precoding 벡터

를 다음 [수학식 6]과 같은 형태로 사용할 것을 제안한다.

여기서, 예로써 시스템이 M=1,2,3,4의 인덱스를 가지는 4개의 DAP로 구성되고, k번째 UE의 active DAP 집합이 A_k={2,3}일 경우를 가정했다. Inter-DAP precoding 벡터

의 원소들,

은 inter-DAP 채널

를 모사해야 하기 때문에,

을 inter-DAP 채널

의 평균 값과 순시 값의 곱,

으로 표현할 수 있다. 이 때, 순시 값들로 이루어진 벡터

은 균일한(isotropic) 2차원 복소벡터공간을 균일하게 양자화하는 codebook에서 선택된 값으로 대치될 수 있다. n차원 복소벡터공간을 균일하게 양자화하는 codebook은 random vector quantization 방법이나 Grassmannian subspace packing 방법에 의해 디자인될 수 있다.

UE의 active DAP 집합에 속하는 DAP의 수가 각각 3개와 4개일 경우, CI-DAP MIMO 모드 용 inter-DAP precoding 벡터

과

에 대한 codebook을 각각 디자인하고, eNodeB와 모든 UE들은 이를 공유한다.

따라서, CI-DAP MIMO 모드에서, eNodeB는 [수학식 6]과 같이 codebook내 precoding 벡터의 각 원소에 해당 DAP의 평균 채널이득을 곱한 벡터가 inter-DAP 채널

을 가장 잘 모사하도록,

벡터를 CI-DAP MIMO 모드 용 inter-DAP precoding 벡터 codebook에서 선택한다.

[도 6]과 [도 7]은, NCI-DAP MIMO 모드뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하는 CI-DAP MIMO 모드에서 송신기의 동작의 흐름도와 송신기의 구조의 일례를 보여줄 수 있다.

[도 6]의 (61) 과정과 (62)과정은, 위에서 설명된 NCI-DAP MIMO 모드의 동작과 동일하다.

[도 6]의 (63) 과정에서, 각 UE는 eNodeB가 결정한 inter-DAP MIMO 모드에 따라 필요한, 하향링크 채널상태 정보를 피드백한다. CI-DAP MIMO 모드로 동작할 UE는, active DAP 집합 정보, active DAP 집합에 속하는 DAP들의 intra-DAP 채널상태정보, active DAP 집합에 속하는 DAP에서 해당 UE로의 하향링크 CQI, 그리고 active DAP 집합에 속하는 DAP들로부터 해당 UE로의 순시 복소채널정보를 피드백 받는다.

[도 6]의 (64) 과정에서, CI-DAP MIMO 모드의 경우에, eNodeB는 NCI-DAP MIMO 모드에서 필요로 하는 피드백 정보와 추가적으로 active DAP 집합에 속하는 DAP들로부터 해당 UE로의 순시 복소채널정보를 피드백 받는다.

[도 6]의 (65)과 (66) 과정에서의 동작은 설명된 위에서 NCI-DAP MIMO 모드의 동작과 동일하다.

[도 6]의 (67) 과정에서, CI-DAP MIMO 모드는, [수학식 6]과 같이 DAP의 평균 채널이득과 곱해져 inter-DAP 채널을 가장 잘 모사하는 하나의 벡터를 CI-DAP MIMO 모드 용 inter-DAP precoding 벡터 codebook에서 선택하고, 이 벡터의 원소를 해당 DAP의 평균 채널이득과 곱한 후에, 해당 intra-DAP precoding 벡터 p_m에 곱하여, m번째 DAP가 사용할 precoding 벡터

를 완성한다. CI-DAP MIMO 모드의 경우에는, 각 layer별로 두 개 이상의 c_{m ,l}의 값이 0이 아닌 값을 갖기 때문에, 실제적으로 각 layer는 두 개 이상의 DAP에서 joint precoding되어 전송된다.

[도 6]의 (68) 과정에서의 동작은 설명된 위에서 NCI-DAP MIMO 모드의 동작과 동일하다.

E. Active DAP 집합 결정 및 공유

Active DAP 집합은 각 UE의 하향링크 데이터 전송 성능에 영향을 줄만큼 충분히 양호한 채널상태를 가지는 DAP의 집합으로 정의되며, eNodeB와 각 UE가 active DAP 집합 A_k를 결정하고 공유한다.

각 UE는 active DAP 집합에 속하는 DAP들에 대한 intra-DAP 하향링크 채널상태정보와 추정된 CQI 정보를 피드백하고, eNodeB는 active DAP 집합 정보를 이용하여 [도 6]의 (64) 과정에서 각 layer를 전송될 DAP로 mapping 시켜준다.

각 UE의 최적 active DAP 집합 결정에 영향을 주는 요소는, UE와 각 DAP 사이의 경로손실과 빠른 페이딩 (fast fading)이다. 쇄도우 페이딩을 포함하는 경로손실은 UE가 수신하는 평균 채널이득을 결정한다. 빠른 페이딩은 UE의 수신 신호레벨을 순시적으로 평균 채널이득에서 최대 -30~5dB 정도 변화시킨다. 따라서, 각 UE의 최적 active AP 집합 선택은 평균 채널이득뿐 아니라 빠른 페이딩을 고려해야 하며, 이를 위해서, 본 발명에서 전체 DAP 중에서 평균 채널이득을 고려하여 M_c(≤M)개의 DAP로 구성된 candidate DAP 집합을 eNodeB와 각 UE가 장기간 (long-term) 합의하고, 각 UE의 candidate DAP 집합 내에서 빠른 페이딩을 고려하여 순시적으로 active DAP 집합을 eNodeB와 UE가 결정하고 합의하는 방법을 제안한다.

본 발명에서 제안하는, eNodeB와 각 UE가 candidate DAP 집합을 결정하고 합의하는 방법은 다음과 같다.

① eNodeB는 각 UE로의 평균 채널이득을 자체 추정하거나, 각 UE가 추정한 평균 채널이득을 long-term 피드백 받아서, M_c(≤M)개의 DAP로 구성된 candidate DAP 집합 C_k을 다음 [수학식 7]과 같이 결정한다.

즉,

는 M개의 DAP들의 평균 채널이득 중에서의 최대 값을 나타낸다. 따라서, m번째 DAP로부터의 평균 채널이득

이

의 g_th배 이상일 경우 해당 m번째 DAP는 candidate DAP 집합 C_k에 속하게 된다. candidate DAP 집합 C_k는 정해진 주기마다 업데이트되거나, 추정되는 평균 채널이득

이 상당히 변할 경우 부정기적으로 업데이트될 수 있다. g_th값은 eNodeB와 UE들이 공유하는 고정된 값을 사용하거나, candidate DAP 집합 C_k에 속하는 DAP의 수를 eNodeB와 UE들이 공유하는 고정된 값을 사용할 수 있다.

② eNodeB는 결정된 candidate DAP 집합 C_k에 대한 정보를 해당 k번째 UE와 공유하기 위해, 하향링크 제어채널을 통해 C_k에 대한 정보를 해당 UE로 전송한다.

③ UE는 eNodeB로부터 전달받은 candidate DAP 집합 C_k에 대한 정보의 오류 확인을 위해, C_k에 대한 정보를 상향링크 피드백 채널을 통해 eNodeB로 되돌려 보낸다.

④ eNodeB는 피드백된 candidate DAP 집합 C_k에 대한 정보의 오류 여부를 확인하고, 오류가 없을 경우 확인 메시지를 해당 UE에게 전송한다. 오류 발생 시에는 ② 과정에서 ④ 과정을 반복한다.

eNodeB와 각 UE가 candidate DAP 집합 C_k에 대한 정보를 장기간 (long-term) 합의한 상태에서, 본 발명에서 제안하는 순시적으로 active DAP 집합을 eNodeB와 UE가 결정하고 합의하는 방법은 다음과 같다.

① 각 UE는 매 슬롯 또는 서브 프레임마다 각 DAP들로부터 수신되는 평균 채널이득을 포함하는 순시 채널이득

을 추정하고, active DAP 집합 A_k을 다음 [수학식 8]과 같이 결정한다.

여기서,

는 candidate DAP 집합에 속하는 DAP의 순시 채널이득 중에서의 최대 값을 나타낸다. 따라서, candidate DAP 집합에 속하는 m번째 DAP로부터의 순시 채널이득

이

의 b_th배 이상일 경우 해당 DAP는 active DAP 집합 A_k에 속하게 된다. Active DAP 집합 A_k는 정해진 짧은 주기마다 업데이트 되거나, 추정되는 순시 채널이득

이 상당히 변할 경우 부정기적으로 업데이트 될 수 있다. b_th값은 eNodeB와 UE들이 공유하는 고정된 값을 사용하거나, active DAP 집합 A_k에 속하는 DAP의 수를 eNodeB와 UE들이 공유하는 고정된 값을 사용할 수 있다.

② UE는 결정된 active DAP 집합 A_k에 대한 정보를 상향링크 short-term 피드백 채널을 통해 eNodeB로 피드백한다.

③ eNodeB는 UE로부터 전달받은 active DAP 집합 A_k에 대한 정보의 오류 확인을 위해, A_k에 대한 정보를 하향링크 제어 채널을 통해 해당 UE로 전송한다.

④ UE는 eNodeB로 부터 전송된 active DAP 집합 A_k에 대한 정보의 오류 여부를 확인하고, 오류가 없을 경우 확인 메시지를 eNodeB로 전송한다. 오류 발생 시에는 ② 과정에서 ④ 과정을 반복한다.

즉 [도 6]과 [도 7]을 참조하여 본 발명에 따른 eNodeB와 UE의 전체적인 동작 절차 및 구성을 설명하면 다음과 같다.

[도 6]을 참조하면, eNodeB는 (61) 과정에서 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 DAP들에서 적어도 어느 하나로 UE에 대응하여 활성화하기 위한 active DAP를 결정하여, UE와 공유한다. 이 때 eNodeB는 각 DAP와 UE 간 경로손실 및 fast fading 획득을 위한 fading 속도에 따라 active DAP를 결정한다. 그리고 eNodeB는 (62) 과정에서 active DAP를 이용하여 UE와 통신하기 위한 MIMO 모드를 결정하여, UE에 통보한다. 이 때 MIMO 모드는 하나의 active DAP로 UE에 신호를 송신하기 위한 NCI-DAP MIMO 모드 및 적어도 두 개의 active DAP들로 UE에 신호를 송신하기 위한 CI-DAP MIMO 모드를 포함한다.

다음으로, eNodeB에서 MIMO 모드가 통보되면, UE는 (63) 과정에서eNodeB로 MIMO 모드를 위한 피드백정보를 전송한다. 이 때 MIMO 모드가 NCI-DAP MIMO 모드이면, UE는 active DAP의 인덱스, intra-DAP 채널상태정보 및 active DAP로부터 UE로 SINR를 피드백정보로 구성하여 전송한다. 또는 MIMO 모드가 CI-DAP MIMO 모드이면, UE는 active DAP의 인덱스, active DAP로부터 UE로 하향링크 채널상태 정보 및 active DAP로부터 UE로 SINR와 더불어, active DAP 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 피드백정보로 구성하여 전송한다.

다음으로, eNodeB는 (64) 과정에서 UE로부터 MIMO 모드를 위한 피드백정보를 수신한다. 그리고 eNodeB는 (65) 과정에서 UE를 위한 신호에 스크램블링, 변조매핑 및 레이어매핑을 수행한다. 또한 eNodeB는 (66) 과정에서 각 layer를 active DAP에 매핑한다.

다음으로, eNodeB는 (67) 과정에서 precoding 벡터를 결정하여 신호를 precoding한다. 이 때 MIMO 모드가 NCI-DAP MIMO 모드이면, eNodeB는 미리 결정된 inter-DAP precoding 벡터를 결정하고, intra-DAP 채널상태정보에 따라 intra-DAP precoding 벡터를 결정한다. 또는 MIMO 모드가 CI-DAP MIMO 모드이면, eNodeB는 active DAP 간 평균채널이득과 순시 복소채널정보의 곱으로 inter-DAP precoding 벡터를 결정하고, intra-DAP 채널상태정보에 따라 intra-DAP precoding 벡터를 결정한다. 그리고 eNodeB는 inter-DAP precoding 벡터와 intra-DAP precoding 벡터의 곱으로 precoding 벡터를 결정한다. 게다가, eNodeB는 (68) 과정에서 신호를 RE에 매핑하여 OFDM 신호를 발생하고, active-DAP를 통해 전송한다. 이를 통해, UE는 eNodeB로부터 신호를 수신한다.

[도 7]을 참조하면, eNodeB는 스크램블링기(71), 변조매핑기(72), 레이어매핑기(73), DAP 매퍼(74), precoder(75,76), 자원매핑기(77,78) 및 OFDM 신호 발생기(79, 80)를 포함한다. 이 때 eNodeB에서 각각의 구성은 전술된 바와 같으므로, 상세한 설명을 생략한다. 다만, 도시되지는 않았으나, eNodeB는 포트 결정부, 모드 결정부 및 벡터 결정부를 더 포함한다.

포트 결정부는 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 DAP들에서 적어도 어느 하나로 UE에 대응하여 활성화하기 위한 active DAP를 결정하여, UE와 공유한다. 이 때 포트 결정부는 각 DAP와 UE 간 경로손실 및 fast fading 획득을 위한 fading 속도에 따라 active DAP를 결정한다.

모드 결정부는 active DAP를 이용하여 UE와 통신하기 위한 MIMO 모드를 결정하여, UE에 통보한다. 이 때 MIMO 모드는 하나의 active DAP로 UE에 신호를 송신하기 위한 NCI-DAP MIMO 모드 및 적어도 두 개의 active DAP들로 UE에 신호를 송신하기 위한 CI-DAP MIMO 모드를 포함한다.

벡터 결정부는 UE로부터 MIMO 모드를 위한 피드백정보를 수신하여, precoding 벡터를 결정한다. 이 때 MIMO 모드가 NCI-DAP MIMO 모드이면, 피드백 정보는 active DAP의 인덱스, intra-DAP 채널상태정보 및 active DAP로부터 UE로 SINR로 이루어진다. 이에 따라, 벡터 결정부는 미리 결정된 inter-DAP precoding 벡터를 결정하고, intra-DAP 채널상태정보에 따라 intra-DAP precoding 벡터를 결정한다. 또는 MIMO 모드가 CI-DAP MIMO 모드이면, 피드백 정보는 active DAP의 인덱스, active DAP로부터 UE로 하향링크 채널상태 정보 및 active DAP로부터 UE로 SINR와 더불어, active DAP 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보로 이루어진다. 이에 따라, 벡터 결정부는 active DAP 간 평균채널이득과 순시 복소채널정보의 곱으로 inter-DAP precoding 벡터를 결정하고, intra-DAP 채널상태정보에 따라 intra-DAP precoding 벡터를 결정한다. 그리고 벡터 결정부는 inter-DAP precoding 벡터와 intra-DAP precoding 벡터의 곱으로 precoding 벡터를 결정한다. 이를 통해 프리코더(75,76)들은 precoding 벡터에 따라 신호를 precoding하여 UE에 전송한다.

한편, 도시되지는 않았으나, UE는 제어부, 전송부 및 다수개의 수신 안테나들을 포함한다.

제어부는 eNodeB의 DAP들 중 적어도 어느 하나로 UE에 대응하여 활성화하기 위한 active DAP들을 나타내는 정보를 eNodeB와 공유한다. active DAP를 이용하여 UE와 통신하기 위한 eNodeB에서 결정되는 MIMO 모드가 통보되면, 전송부는 제어부의 제어 하에 eNodeB로 MIMO 모드를 위한 피드백정보를 전송한다. 이 때 MIMO 모드가 NCI-DAP MIMO 모드이면, 제어부는 active DAP의 인덱스, intra-DAP 채널상태정보 및 active DAP로부터 UE로 SINR를 피드백정보로 구성하여 전송한다. 또는 MIMO 모드가 CI-DAP MIMO 모드이면, 제어부는 active DAP의 인덱스, active DAP로부터 UE로 하향링크 채널상태 정보 및 active DAP로부터 UE로 SINR와 더불어, active DAP 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 피드백정보로 구성하여 전송한다. 수신 안테나들은 active DAP를 통해 전송되는 신호를 수신한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (20)

1. 무선통신 시스템에서 기지국의 송신 방법에 있어서,
   서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들에서 적어도 어느 하나로 상기 서비스 영역에서 다수개의 수신 안테나들을 갖는 단말에 대응하여 활성화하기 위한 활성 안테나 포트를 결정하는 과정과,
   상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위한 다중입출력 모드를 결정하여 상기 단말에 통보하는 과정과,
   상기 단말에서 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백정보를 수신하여 프리코딩 벡터를 결정하는 과정과,
   상기 프리코딩 벡터에 따라 신호를 프리코딩하여 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 다중입출력 모드는 하나의 활성 안테나 포트로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 비협력 모드 및 적어도 두 개의 활성 안테나 포트들로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 협력 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트의 인덱스, 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 하향링크 채널상태정보 및 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 수신되는 신호 세기 대 잡음비를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 프리코딩 벡터 결정 과정은,
   상기 다중입출력 모드가 상기 비협력 모드이면, 상기 활성 안테나 포트 간 차이를 보상하기 위해 미리 결정된 포트 간 프리코딩 벡터를 결정하고, 상기 채널상태정보에 따라 포트 내 프리코딩 벡터를 결정하는 과정과,
   상기 포트 간 프리코딩 벡터와 포트 내 프리코딩 벡터의 곱으로 상기 프리코딩 벡터를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 프리코딩 벡터 결정 과정은,
   상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득RHK 순시 복소채널정보의 곱으로 포트 간 프리코딩 벡터를 결정하고, 상기 채널상태정보에 따라 포트 내 프리코딩 벡터를 결정하는 과정과,
   상기 포트 간 프리코딩 벡터와 포트 내 프리코딩 벡터의 곱으로 상기 프리코딩 벡터를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 활성 안테나 포트 결정 과정은,
   상기 분산 안테나 포트들 각각과 상기 단말 간 경로손실과 페이딩 속도에 따라 상기 활성 안테나 포트를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
8. 무선통신 시스템에서 기지국의 송신 장치에 있어서,
   서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들과,
   상기 분산 안테나 포트들에서 적어도 어느 하나로 상기 서비스 영역에서 다수개의 수신 안테나들을 갖는 단말에 대응하여 활성화하기 위한 활성 안테나 포트를 결정하기 위한 포트 결정부와,
   상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위한 다중입출력 모드를 결정하여 상기 단말에 통보하기 위한 모드 결정부와,
   상기 단말에서 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백정보를 수신하여 프리코딩 벡터를 결정하기 위한 벡터 결정부와,
   상기 프리코딩 벡터에 따라 신호를 프리코딩하여 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송하기 위한 다수개의 프리코더들을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 다중입출력 모드는 하나의 활성 안테나 포트로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 비협력 모드 및 적어도 두 개의 활성 안테나 포트들로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 협력 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트의 인덱스, 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 하향링크 채널상태정보 및 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 수신되는 신호 세기 대 잡음비를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 벡터 결정부는,
    상기 다중입출력 모드가 상기 비협력 모드이면, 상기 활성 안테나 포트 간 차이를 보상하기 위해 미리 결정된 포트 간 프리코딩 벡터 및 상기 채널상태정보에 따라 포트 내 프리코딩 벡터를 결정하고, 상기 포트 간 프리코딩 벡터와 포트 내 프리코딩 벡터의 곱으로 상기 프리코딩 벡터를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 벡터 결정부는,
    상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득과 순시 복소채널정보의 곱으로 포트 간 프리코딩 벡터를 결정하고, 상기 채널상태정보에 따라 포트 내 프리코딩 벡터를 결정하고, 상기 포트 간 프리코딩 벡터와 포트 내 프리코딩 벡터의 곱으로 상기 프리코딩 벡터를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 포트 결정부는,
    상기 분산 안테나 포트들 각각과 상기 단말 간 경로손실과 페이딩 속도에 따라 상기 활성 안테나 포트를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
15. 무선통신 시스템에서 다수개의 수신 안테나들을 갖는 단말의 수신 방법에 있어서,
    기지국에서 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들 중 적어도 어느 하나로 단말에 대응하여 활성화기 위한 활성 안테나 포트들을 나타내는 정보를 상기 기지국과 공유하는 과정과,
    상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위해 상기 기지국에서 결정된 다중입출력 모드가 통보되면, 상기 기지국으로 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백정보를 전송하는 과정과,
    상기 기지국에서 상기 피드백정보에 대응하여 결정된 프리코딩 벡터에 따라 프리코딩되어 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송되는 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트의 인덱스, 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 하향링크 채널상태정보 및 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 수신되는 신호 세기 대 잡음비를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 다중입출력 모드는 하나의 활성 안테나 포트로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 비협력 모드 및 적어도 두 개의 활성 안테나 포트들로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 협력 모드를 포함하며,
    상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
18. 무선통신 시스템에서 단말의 수신 장치에 있어서,
    기지국에서 서비스 영역에 분산되어 배치된 다수개의 분산 안테나 포트들 중 적어도 어느 하나로 단말에 대응하여 활성화기 위한 활성 안테나 포트들을 나타내는 정보를 상기 기지국과 공유하기 위한 제어부와,
    상기 활성 안테나 포트를 이용하여 상기 단말과 통신하기 위해 상기 기지국에서 결정된 다중입출력 모드가 통보되면, 상기 제어부의 제어 하에 상기 기지국으로 상기 다중입출력 모드를 위한 피드백정보를 전송하기 위한 전송부와,
    상기 제어부의 제어 하에 상기 기지국에서 상기 피드백정보에 대응하여 결정된 프리코딩 벡터에 따라 프리코딩되어 상기 활성 안테나 포트를 통해 전송되는 신호를 수신하기 위한 다수개의 수신 안테나들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트의 인덱스, 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 하향링크 채널상태정보 및 상기 활성 안테나 포트로부터 상기 단말로 수신되는 신호 세기 대 잡음비를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 다중입출력 모드는 하나의 활성 안테나 포트로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 비협력 모드 및 적어도 두 개의 활성 안테나 포트들로 상기 단말에 신호를 송신하기 위한 협력 모드를 포함하며,
    상기 다중입출력 모드가 상기 협력 모드이면, 상기 피드백정보는 상기 활성 안테나 포트들 간 평균채널이득 및 순시 복소채널정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
    

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