KR20120125464A - 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서의 기지국 및 단말, 방법 - Google Patents

다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서의 기지국 및 단말, 방법 Download PDF

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박경민
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주식회사 팬택
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 다중입력 다중출력에 관한 것이다.

Description

다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서의 기지국 및 단말, 방법{BASE STATION, TERMINAL AND METHOD IN MULTI-USER MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT}
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 다중입력 다중출력에 관한 것이다.
전송 다이버시티, 폐루프 공간 다중화, 또는 개루프 공간 다중화와 같은 많은 다중 안테나 전송 기법들 또는 다중 안테나 전송이 존재한다.
본 발명의 일 측면에 따라 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템(multi-user Multiple-Input Multiple-Output(MU-MIMO))에서, 코드워드를 레이어에 매핑하고 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보를 생성하는 레이어 맵퍼(layer mapper); 프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 프리코딩하는 프리코더(precoder); 각 안테나 포트에 대한 프리코딩된 심볼들을 자원요소들로 매핑하는 자원요소 맵퍼(resource element mapper); 및 모든 단말들 중 특정 단말에 대해 각 안테나 포트에 대한 하향링크 제어 시그널링을 포함하는 OFDM 신호를 생성하는 OFDM 신호 생성기(OFDM signal generator)를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 기지국을 제공한다.
발명의 다른 측면에 따라 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템(multi-user Multiple-Input Multiple-Output(MU-MIMO))에서, 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보를 생성하는 단계; DM-RS와 관련된 정보를 생성하는 단계; 및 상기 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보를 및 상기 DM-RS와 관련된 정보를 전송하는 단계를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 방법을 제공한다.
발명의 또다른 측면에 따라 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템(multi-user Multiple-Input Multiple-Output(MU-MIMO))에서, 기지국으로부터 각 안테나 포트에 대한 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 수신하는 RF 수신기(RF receiver); 수신한 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 원 정보(original information)로 디코딩하는 디코더(decoder), 상기 디코딩된 정보는 불투명 MU-MIMO에 대한 시그널링된 정보 및 패터닝된 DM-RS들을 포함함; 및 상기 시그널링된 정보와 패터닝된 DM-RS들을 사용하여 간섭 제거를 제거하도록 구현된 제어기(controller)를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 단말을 제공한다.
도 1은 일실시예에 따른 MU-MIMO(Multi-User Multi-Input Multi-Output) 무선 통신 시스템의 시스템 구성도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 3은 또다른 실시예에 따른 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보의 리스트를 도시하고 있다.
도 4는 자원블럭에서 랭크 2 및 4에 대한 DM-RS 패턴들을 도시하고 있다.
도 5는 또다른 실시예에 따른 RS(참조신호) 생성기의 블럭도이다.
도 6은 또다른 실시예에 따른 불투명 MU-MIMO의 하향링크 제어 시그널링(DL control signaling)하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 또다른 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 8은 MU-MIMO 이동통신 시스템에서 수신한 제어신호 및 DM-RS를 처리하는(operating) 방법의 흐름도이다.
도면에 도시된 요소의 형상 등은 보다 간결하고 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이며, 도면에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
이하, 본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
단일 사용자 다중입력 다중출력(single-user MIMO, SU-MIMO) 및 다중 사용자 다중입력 다중출력(multi-user MIMO, MU-MIMO)과 같은 두종류의 다중입력 다중출력기술(multiple-input and multiple-output(MIMO))이 있다.
SU-MIMO에서 할당된 자원블럭들 내에 모든 공간 레이어들이 동일한 단말 또는 UE에 부여된다. MU-MIMO의 경우에 다른 공간 레이어들이 다른 단말들 또는 UE들에 부여된다. 상관 안테나 시나리오들(correlated antenna scenarios) 하에서 MU-MIMO 기술은 셀 커버리지를 증대할 수 있고 셀 내에서 다른 공간 위치들에 위치하는 단말들에 대해 직교 공간 빔들(orthogonal spatial beams)이 생성될 수 있다.
예를 들어, LTE(Long Term Evolution) 시스템은 단일 레이어 전송을 이동 단말에 부여하는 상관 채널 조건들에 대해 MU-MIMO를 지원한다. LTE 시스템은 동일한 자원블록들을 사용하도록 스케줄링될 수 있는 이동 단말들의 개수를 제한하지 않는다.
도 1은 일실시예에 따른 MU-MIMO(Multi-User Multi-Input Multi-Output) 무선 통신 시스템의 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면 MU-MIMO 이동통신 시스템(100)은 복수의 독립된 이동 단말들(120 내지 140)의 접근을 허용하는 일련의 발전된 MIMO 기술들을 포함하므로 각 개별 단말의 통신 능력을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 MU-MIMO 시스템(100)의 경우에 기지국(110)의 다른 공간 레이어들은 다른 단말들(120 내지 140)에 부여(address)된다.
기지국(110)은 단말들(120 내지 140)과 통신하는 고정된 장치(fixed station)를 의미한다. 기지국(110)은 Node-B, eNB(evolved Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 또는 릴레이 노드(Relay Node)일 수 있다.
단말들(120 내지 140)은 이동통신 시스템에서 사용자 단말을 의미한다. 단말(120, 130)은 WCDMA, LTE, HSPA의 UE(User Equipment), GSM의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 이동 장치 등일 수 있다.
레이어(layer)란 용어는 스트림(stream)과 동의어이다. 공간 다중화(spatial multiplexing)에서, 적어도 두개의 레이어들이 사용되어야 한다. 기지국(110)의 레이어들의 개수는 항상 안테나들의 개수보다 작거나 같다.
MU-MIMO 이동통신 시스템(110)은 여러가지 실시예들에 적용될 때 불투명(non-transparent)일 수 있다.
MU-MIMO 이동통신 시스템(110)의 관점에서 불투명(non-transparent)이란 용어는 데이터 전송을 수신하는 하나의 단말(120)이 다른 단말(130)이 동일한 자원 블럭들에 공통으로 스케줄링되었는지 여부를 적어도 알고 있다는 것을 의미한다. 불투명 MU-MIMO 시스템(100)에 대해 다른 단말(130)로의 하향링크 데이터 전송이 동일한 자원 블럭에서 일어나고 있는지를 하나의 단말(120)에게 알려주기 위해 하향링크 시그널링이 필요하다. 투명 MU-MIMO 시스템인 경우 다른 단말(130)로의 하향링크 데이터 전송이 동일한 자원 블럭에서 일어나고 있는지를 하나의 단말(120)에게 알려주기 위한 하향링크 시그널링이 제공되지 않는다.
다시 말해 단말들(120 내지 140)에게 어떤 DM-RS 패턴이 사용되는지를 알려주어야 한다. 기지국(110)은 단말들(120 내지 140)에게 동적 시그널링(dynamic signaling)이나 상위 레이어 시그널링(higher layer signalling)에 의해 사용되는 DM-RS 패턴을 알려줄 수 있다. 불투명 MU-MIMO 시스템(100)에 의해 단말들(120 내지 140)은 다른 스케줄링된 단말의 정보를 알 수 있다.
불투명 MU-MIMO 시스템(100)의 주요 장점은 단말들(120 내지 140)에게 더욱 발전된 수신기 처리작업(receiver processing)을 지원하도록 도움을 줄 수 있다는 것이다. 이러한 수신기 처리작업은 수신기에서 최적화된 MMSE 결합 가중치들(optimised MMSE combining weights)을 선택하거나 비선형 간접 제거 기술들과 같은 기술들을 포함할 수 있다.
다중 접속 MIMO(Multiple access MIMO), MIMO-SDMA, 많은 전송 안테나 MIMO-SDMA(many transmit antenna MIMO-SDMA), 협력 MIMO(Cooperative MIMO), 네트워크 MIMO(Network MIMO) 및 Ad-hoc MIMO는 아래에서 기술한 여러가지 실시예들에 적용되는 MU-MIMO 시스템 내에 모든 종합 기술들이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 무선 통신 시스템에서 기지국(200)은 채널 인코더(210), 스크램블러(220), 변조 맵퍼(230), 레이어 맵퍼(240), 프리코더(250), 자원요소 맵퍼(260), 참조신호 관련 생성기(270), OFDM 신호 생성기(280)를 포함한다. 채널 인코더(210), 스크램블러(220), 변조 맵퍼(230)는 생략되거나 다른 구성요소들에 결합될 수 있다.
채널 인코더(210)는 상위 레이어로부터 데이터나 제어 정보를 코드화된 비트들(coded bits)로 인코딩한다. 제어 정보는 하향링크 스케줄링 할당들(downlink scheduling assignments), 상향링크 스케줄링 그랜트들(uplink scheduling grants) 및 전력 제어 코맨드(power control commands) 뿐만 아니라 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 포함한다. 채널 인코더(210)에 의해 코드화된 제어 정보에 포함된 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 도 3을 참조하여 아래에서 상세히 설명한다.
도 3은 또다른 실시예에 따른 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보의 리스트를 도시하고 있다.
불투명 MU-MIMO 시스템(100)에서, 기지국(110)의 총 랭크수(total rank of the base station)와 특정 단말에 대한 랭크수 및 안테나 포트 정보(specific scheduled terminal’s rank and antenna ports information)가 하향링크 시그널링에 의해 전송된다. 이 하향링크 시그널링에 기초하므로, MU-MIMO 시스템(100)에 포함된 각 단말(120, 130, 140)은 기지국의 총 랭크수와 자신의 정보를 알고 있다. 안테나 포트 정보(Antenna ports information)는 특정 단말의 레이어의 인덱스(an index of layer for specific terminal)를 의미한다.
단말 관점에서 각 단말들(120 내지 140)은 총 랭크수와 자신의 정보에 기초하여 전체 간섭정보(total interference information)를 알고 있다. 이 경우에 각 단말들(120 내지 140)에게 어떤 DM-RS 패턴이 사용되고 있는지 알려질 수 있다. DM-RS 패턴은 도 4에 도시된 바와 같이 아래에서 자세히 기재되어 있다.
전술한 기술은 단말 측면에서 간섭 제거(interference mitigation)에 효과적이다. 따라서, 투명 MU-MIMO보다 좋은 성능을 가질 수 있다. 또한 오버헤드가 매우 감소된다.
전술한 바와 같이 기지국(110)의 총 랭크수는 각 단말의 랭크수보다 작거나 같다. 총 랭크수가 특정 단말의 랭크수보다 크다면, 이동 통신 시스템은 MU-MIMO라는 것을 알 수 있다. 총 랭크수가 특정 단말의 랭크수와 같다면, 이동 통신 시스템은 SU-MIMO라는 것을 알 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 불투명 MU-MIMO 시스템(100)을 지원하기 위해 제어 정보에 포함되는 불투명 MU-MIMO에 대한 정보(300)는 스케줄된 단말들의 개수, 각 단말의 랭크수, 각 단말의 안테나 포트와 같은 스케줄링된 단말들의 모든 정보를 포함할 수 있고, 이것은 스케줄링된 모든 단말들에 전송된다.
스크램블러(220)는 코드화된 비트들을 물리 채널상에 전송되도록 각 코드워드들로 스크램블링한다.
변조 맵퍼(230)는 스크램블링된 비트들을 변조하여 복소 변조 심벌들(complex-valued modulation symbols)을 생성한다.
레이어 맵퍼(240)는 복소 변조 심볼들을 하나 또는 복수의 전송 레이어들로 매핑한다.
프리코더(250)는 안테나 포트들 상에 각 전송 레이어들로 복수 변조심볼들을 프리코딩한다. 프리코더(250)는 각 프리코딩 행렬(C 1 , C 2 )을 이용하여 데이터와 제어 정보(
Figure pct00001
,
Figure pct00002
)를 프리코딩한다.
자원요소 맵퍼(260)는 각 안테나 포트에 대한 복소 변조심볼들을 자원요소들에 매핑한다.
RS 관련 장치(270)는 DM-RS(demodulation reference signal)와 같은 하향링크 참조신호(RS)를 일반적으로 생성하고 생성된 참조신호를 자원요소 맵퍼(260)에 제공하므로 시간-주파수 자원으로 할당 기능을 수행한다.
DM-RS(demodulation reference signal)는 MIMO 이동 통신 시스템(100)에서 기지국(110)으로부터 단말들(120 내지 140)로 프리코딩 행렬(C i )을 전송하기 위해 사용된다. 단말들(120 내지 140)은, 프리코딩 행렬(C i )을 알 때 자신의 데이터의 정보(
Figure pct00003
)를 복원할 수 있다.
기지국(110)은 각각 서로 다른 레이어들을 사용하여 적어도 두개의 단말들(120, 130)로 MU-MIMO 전송을 구현하려면 각 단말은 어떤 레이어로 데이터 전송을 수신할지를 알아야 하고 채널 추정 및 복조에 적합한 DM-RS 포트를 사용한다.
도 4는 자원블럭에서 랭크 2 및 4에 대한 DM-RS 패턴들을 도시하고 있다.
도 4를 참조하면 DM-RS는 특정 DM-RS 패턴으로 자원 블럭들에 할당된다.
도 4의 상면(top view)은 두개의 전송 레이어들을 가진 랭크 2의 특정 DM-RS 패턴을 도시하고 있다. 랭크 2의 DM-RS 패턴에서 레이어 0와 1의 DM-RS들은 다른 왈쉬 코드(different walsh code)를 가지고 각 자원블럭의 동일한 12개의 RE들(Resource elements)로 반복적으로 할당된다.
도 4의 하면(bottom view)은 네개의 전송 레이어들을 가진 랭크 4의 특정 DM-RS 패턴을 도시하고 있다. 랭크 4의 DM-RS 패턴에서 레이어 0와 1의 DM-RS들은 각 자원블럭의 동일한 12개의 RE들(Resource elements)로 반복적으로 할당되고 레이어 2와 3의 DM-RS들은 각 자원블럭의 동일한 12개의 RE들(Resource elements)로 반복적으로 할당된다.
기지국(110)은 각각 서로 다른 레이어들을 사용하여 적어도 두개의 단말들(120, 130)로 MU-MIMO 전송을 구현하려면 각 단말은 도 3 및 표 1에 도시한 바와 같이 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 사용하여 어떤 레이어로 데이터 전송을 수신할지를 알 수 있다.
도 4에 도시한 DM-RS 패턴을 사용하여, 각 단말(120 내지 140)은 기지국(110)으로부터 자신의 프리코딩 행렬(C i )을 알 수 있고 프리코딩 행렬(C i )을 알 때 자신의 데이터에 대한 정보(
Figure pct00004
)를 복원할 수 있다.
도 5는 또다른 실시예에 따른 RS(참조신호) 생성기의 블럭도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, RS 관련 장치(270)는 RS 생성기(510)와 RS 자원할당기(520)를 포함할 수 있다.
RS 생성기(510)는 하향링크 DM-RS(demodulation reference signal)를 생성한다. RS 자원할당기(520)는 생성된 하향링크 DM-RS를 자원요소 맵퍼(260)에 제공하므로 도 4에 도시한 특정 DM-RS 패턴을 가지고 시간-주파수 자원으로 할당 기능을 수행한다.
총 랭크수와 자신의 랭크수 및 안테나 포트수가 각 단말(120 내지 140)에 알려지면, 각 단말(120 내지 140)은 도 4에 도시한 DM-RS 패턴을 사용하여 프리코딩 행렬(C i )을 알 때 기지국(110)으로부터 자신의 프리코딩 행렬(C i )을 알 수 있고 자신의 데이터의 정보(
Figure pct00005
)를 복원할 수 있다. 도 8을 참조하여, 각 단말(120 내지 140)은 간섭을 제거하고 총 랭크수와 특정 단말의 자신의 랭크수 및 안테나 포트, DM-RS 포트를 사용하여 자신의 데이터에 대한 정보(
Figure pct00006
)를 복원하는 것을 아래에서 상세히 설명한다.
도 2를 다시 참조하면, OFDM 신호 생성기(280)는 각 안테나 포트에 대한 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 생성한다.
불투명 MIMO 통신 시스템(100)에서 기지국(110 또는 200)을 전술하였고 이하 불투명 MU-MIMO의 하향링크 제어 시그널링 방법을 설명한다.
도 6은 또다른 실시예에 따른 불투명 MU-MIMO의 하향링크 제어 시그널링(DL control signaling)하는 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 또다른 실시예에 따른 불투명 MU-MIMO의 하향링크 제어 시그널링 방법(600)은 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 포함하는 제어 정보를 시그널링 또는 신호화한다(S620). 물론 제어정보는 하향링크 스케줄링 할당들(downlink scheduling assignments), 상향링크 스케줄링 그랜트들(uplink scheduling grants) 및 전력 제어 코맨드(power control commands) 뿐만 아니라 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 포함한다.
불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 포함하는 제어 정보는 제어 채널, 예를 들어 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)을 통해 기지국으로부터 단말로 전송될 수 있다. 특정 DCI 포맷으로 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 포함하는 제어 정보를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 제어 정보 시그널링은 제어 정보를 생성하거나 제어 정보를 생성 및 전송하는 것을 의미한다.
불투명 MU-MIMO 시스템(100)을 지원하기 위해, 제어 정보에 포함되는 불투명 MU-MIMO에 대한 정보는 도 3 및 표 1에 도시한 바와 같이 기지국(110)의 총 랭크수와 특정 스케줄링된 단말의 랭크수 및 안테나 포트 정보를 포함할 수 있다. 불투명 MU-MIMO 시스템(100)에서, 기지국(110)에서의 총 랭크수와 특정 단말에 대한 랭크수 및 안테나 포트 정보가 하향링크 시그널링에 의해 전송된다.
도면에 도시하지 않았지만, 불투명 MU-MIMO 시스템(100)을 지원하기 위해 제어 정보에 포함되는 불투명 MU-MIMO에 대한 정보(300)는 스케줄된 단말들의 개수, 각 단말의 랭크수, 각 단말의 안테나 포트와 같은 스케줄링된 단말들의 모든 정보를 포함할 수 있고, 이것은 스케줄링된 모든 단말들에 전송된다.
다음으로 하향링크 DM-RS(demodulation reference signal)가 생성되고 도 4에 도시한 특정 DM-RS 패턴으로 시간-주파수 자원에 패터닝된다(S620).
DM-RS(demodulation reference signal)는 MIMO 이동 통신 시스템(100)에서 기지국(110)으로부터 단말들(120 내지 140)로 프리코딩 행렬(C i )을 전송하기 위해 사용된다. 단말들(120 내지 140)은, 프리코딩 행렬(C i )을 알 때 자신의 데이터의 정보(
Figure pct00007
)를 복원할 수 있다.
예를 들어 랭크 2의 DM-RS 패턴에서 레이어 0와 1의 DM-RS들은 각 자원블럭의 동일한 12개의 RE들(Resource elements)로 반복적으로 할당된다. 랭크 4의 DM-RS 패턴에서 레이어 0와 1의 DM-RS들은 각 자원블럭의 동일한 12개의 RE들(Resource elements)로 반복적으로 할당되고 레이어 2와 3의 DM-RS들은 각 자원블럭의 동일한 12개의 RE들(Resource elements)로 반복적으로 할당된다.
기지국(110)은 각각 서로 다른 레이어들을 사용하여 적어도 두개의 단말들(120, 130)로 MU-MIMO 전송을 구현하려면 각 단말은 도 3 및 표 1에 도시한 바와 같이 불투명 MU-MIMO에 대한 정보를 사용하여 어떤 레이어로 데이터 전송을 수신할지를 알 수 있다. 도 4에 도시한 DM-RS 패턴을 사용하여, 각 단말(120 내지 140)은 기지국(110)으로부터 자신의 프리코딩 행렬(C i )을 알 수 있고 프리코딩 행렬(C i )을 알 때 자신의 데이터에 대한 정보(
Figure pct00008
)를 복원할 수 있다.
마지막으로 시그널링된 정보와 패터닝된 DM-RS들은 각 안테나 포트로 복소 시간-도메인 시그널의 형태로 기지국(110)으로부터 단말들(120 내지 140)로 전송된다(S630).
일예로 기지국(11)에서 총 랭크 5이고 단말 UE1이 안테나 포트 1 및 2를 갖는 랭크 2이고 단말 UE2는 안테나 포트 3 및 4를 갖는 랭크 2이고 단말 UE3가 안테나 포트 5를 갖는 랭크 1인 것으로 가정하자. 단말에 대한 불투명 MU-MIMO에 대한 정보가 표1에 도시되어 있다.
단말 ID 1 2 3
총 랭크수 5(3비트) 5(3비트) 5(3비트)
랭크수 및 안테나 포트 11000(5비트) 00110(5비트) 00001(5비트)
표 1의 하향링크 시그널링에 기초하여, 단말들 모두에 대한 DM-RS 패턴 정보는 표 2에 기재되어 있다. 단말들 각각에 대한 DM-RS 패턴 정보는 표 3 내지 5에 기재되어 있다.
UE1 UE1
UE2 UE2
UE3 사용안함
사용안함 사용안함
UE1 UE1
간섭 간섭
간섭 사용안함
사용안함 사용안함
간섭 간섭
UE2 UE2
간섭 사용안함
사용안함 사용안함
간섭 간섭
간섭 간섭
UE3 사용안함
사용안함 사용안함
도 7은 또다른 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 7을 다시 참조하면, 또다른 실시예에 따른 단말(700)은 RF 수신기(710), 디코더(720) 및 제어기(730)를 포함한다.
RF 수신기(710)는 기지국으로부터 각 안테나 포트로 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 수신한다.
디코더(720)는 수신한 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 데이터와 제어 정보와 같은 원 정보(original information)로 디코딩한다. 디코딩된 정보는 기지국(110)으로부터 단말들(120 내지 140)로 도 3에 도시한 불투명 MU-MIMO에 대한 시그널링된 정보와 도 4에 도시한 패터닝된 DM-RS들을 포함한다.
이하 시그널링된 정보와 패터닝된 DM-RS들을 사용한 간섭 제거 기술(interference cancellation)이 도 8을 참조하여 상세히 설명된다.
도 8은 MU-MIMO 이동통신 시스템에서 수신한 제어신호 및 DM-RS를 처리하는(operating) 방법의 흐름도이다.
MU-MIMO 이동 통신 시스템에서 수신한 제어 신호 및 DM-RS를 처리하는 방법(800)으로 단말(700)은 도 3에서 도시한 시그널링된 정보와 도 4에 도시한 패터닝된 DM-RS들을 기지국(110)으로부터 각 안테나 포트로 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 통해 수신한다(S810).
다음으로 단말(700)은 간섭 제거 기술을 이용하여 모든 데이터로부터 자신의 데이터를 분리한다(S820).
단말(700)은 불투명 MU-MIMO에 대한 시그널링된 정보로부터 총 랭크수와 자신의 랭크수, 안테나 포트들의 개수를 알 수 있다.
이하 각 단말이 간섭을 제거하고 총 랭크수와 특정 단말의 자신의 랭크수, 안테타 포트 정보 뿐만 아니라 DM-RS 패턴을 이용하여 단말 측면에서 자신의 데이터에 대한 정보(
Figure pct00009
)를 복원하는 것을 설명한다.
DM-RS의 랭크가 R DMRS 이고 총 랭크수가 R total 라 가정하면 DM-RS는 R DMRS ≥ R total 및 2R total ＞ R DMRS 인 R DMRS ∈ {1 ,2,4,8}에서 R total 로부터 얻어질 수 있다.
DM-RS 랭크수와 총 랭크수 사이 관계는 표 6과 같다.
총 랭크수 1 2 3 4 5 6 7 8
DM-RS 랭크수 1 2 4 8
단말 측면에서 총 랭크수가 단말(700)의 랭크수보다 크면 단말(700)은 MU-MIMO라는 것을 알 수 있다. 총 랭크수가 단말(700)의 랭크수와 같다면 단말(700)은 SU-MIMO인 것을 알 수 있다. 단말 i의 랭크수가 R i 이라고 가정하면 R total = R i 이면 SU-MIMO이고 R total ＞ R i 이면 MU-MIMO이다.
단말(700)이 MU-MIMO 상태라면 간섭의 랭크수는 "총 랭크수-단말 자신의 랭크수"이다. 단말 i에 대한 총 간섭 랭크수(total interference rank )가 R interference 이고 MU-MIMO에 단말(700)의 개수가 N이라면 다음의 수식이 유도된다.
Figure pct00010
기지국(110)에서 전송 안테나의 개수가 Nt이고 단말 i에서 수신 안테나의 개수가 Nr이라고 가정하면 수신된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00011
여기서 H는 단말 i에서 NrxNt 채널 행렬이고 C i 는 단말 i에 대한 NtxR i 프리코딩 행렬이다. 또한 n은 단말에 대한 노이즈(잡음)이다.
Figure pct00012
를 사용하여 NtxR i 프리코딩 행렬을 표현하면 수신된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00013
위 수식에서 알 수 있는 바와 같이 채널 행렬 H는 주지의 하향링크 채널 추정(downlink channel estimation)으로부터 알 수 있다. MU-MIMO에 포함된 각 단말(700)은 하향링크 시그널링을 사용하여 직교 DM-RS의 안테나 포트 정보도 알 수 있기 때문에, 단말 i에 대한 프리코딩 행렬 C i 는 직교 DM-RS의 자신의 안테나 포트 정보로부터 알 수 있다.
DM-RS 패턴 및 안테나 포트, 총 랭크수를 기초로, 어떤 단말이 야기한 간섭인지를 알 수는 없지만 단말(700)은 모든 간섭의 안테나 포트도 알려질 수 있다.
따라서 단말(700)은 자신의 프리코딩된 채널
Figure pct00014
과 간섭 채널
Figure pct00015
(j=1,…,N 및 j≠i)을 추정할 수 있다.
수신 안테나의 개수 Nr가 R total 보다 크면 단말이 자신의 프리코딩된 채널
Figure pct00016
과 간섭 채널
Figure pct00017
(j=1,…,N 및 j≠i)을 알 때 단말(700)은 이론적으로 다른 단말들로부터 간섭을 완벽하게 제거할 수 있다. 즉 Nr ≥ R total 이라면 가중치 행렬 Wi를 찾고
Figure pct00018
및
Figure pct00019
(j=1,…,N 및 j≠i)를 만들 수 있다. 이 가중치 행렬 Wi은 다음과 같이 제로 포싱(zero forcing)에 의해 획득될 수 있다.
Figure pct00020
.
여기서
Figure pct00021
이다. 단말 i는 다음과 같이 자신의 데이터 심볼을 획득할 수 있다.
Figure pct00022
전술한 바와 같이 다른 단말로부터 모든 간섭들이 완벽하게 제거된 것을 알 수 있다. 따라서, 투명 MU-MIMO보다 향상된 성능을 가질 수 있다.
또한 Wi는 다음과 같이 MMSE를 통해 획득될 수 있어 노이즈(간섭) n의 효과를 줄일 수 있다.
Figure pct00023
여기서 σ2는 노이즈의 분산(variance of the noise)이다. MMSE에 의해 획득한 Wi는 불투명 MU-MIMO를 제로 포싱 검색(zero forcing detection)보다 더 좋은 성능을 갖도록 만들 수 있다.
전술한 실시예에서, 기지국의 총 랭크수와 특정 스케줄된 단말의 랭크수 및 안테나 포트 정보가 하향링크 시그널링에 의해 전송된다. 총 랭크수가 단말의 랭크수보다 크다면 단말은 MU-MIMO인 것을 알 수 있다. 단말이 MU-MIMO 상태이라면 간섭의 랭크수(rank of the interference)는 "총 랭크수-단말 자신의 랭크수"이다. 수신 안테나의 개수가 R total 보다 크다면 단말은 이론적으로 다른 단말들로부터 간섭을 완벽하게 제거할 수 있다.
전술한 실시예들은 단말 측면에서 간섭 제거(interference mitigation)에 효과적이다. 따라서, 투명 MU-MIMO보다 좋은 성능을 가질 수 있다. 또한 전술한 실시예에서, 기지국의 총 랭크수와 특정 스케줄된 단말의 랭크수 및 안테나 포트 정보가 하향링크 시그널링에 의해 전송되므로 오버헤드가 매우 감소된다.
본 명세서에서 도시되고 기술된 방법들 및 시스템들은 임의의 업무를 수행하기 위해 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장되고 범용 또는 전용 컴퓨터상에서 컴퓨터 프로그램으로 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어적 구현에 있어서, 송신부(예를 들면, 데이터를 코딩하고 변조, 변조된 신호들을 프리코딩, 프리코딩된 신호들을 프리컨디셔닝하는 송신부) 및/또는 수신부(예를 들면, 전송된 신호들을 복구, 복구된 신호들을 변조하고 디코딩하는 수신부)에서 다양한 신호 처리 단계들을 수행하는데 사용되는 구성 요소들은 하나 이상의 주문형 반도체 집적 회로들(Application Specific Integrated Circuits: ASICs), 디지털 신호 처리부들(Digital Signal Processors: DSPs), 디지털 신호 처리 장치들(Digital Signal Processing Devices: DSPDs), 프로그램 가능 논리 장치들(Programmable Logic Devices: PLDs), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이들(Field Programmable Gate Arrays: FPGAs), 처리부들, 제어부들, 마이크로-컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 추가로 또는 이의 대안으로, 소프트웨어 구현이 사용될 수 있으며, 이에 의해 상기 송신부 및 수신부 각각에서의 신호 처리 단계들의 일부 또는 전부가 본 명세서에서 기술된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들면, 절차들, 기능들 등)에서 구현될 수 있다. 모듈들의 기능의 분리는 단지 예시적일 뿐이며, 다른 실시 예들에서 다중 소프트웨어 모듈들의 기능은 단일 모듈로 통합될 수 있거나 모듈들의 기능의 다른 분리를 의미할 수도 있다. 소프트웨어적 구현에서, 소프트웨어 코드는 처리부 또는 제어부에 의해 온-보드 또는 외부 메모리부와 같은 코드 및 기계로 판독 가능하거나 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 기저 또는 처리된 데이터로 실행될 수 있다.
본 명세서에 기술된 예시적인 실시 예들은 다양한 MIMO 프리코딩 시스템들 및 이를 이용한 방법들에 관한 것이지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 명세서에 기재된 MIMO 프리코딩 시스템 및 설계 방법의 다양한 실시 예들은 등록되었거나, IEEE 802.16e, 3GPP-LTE, DVB, 및 다른 다중 사용자 MIMO 시스템들과 같은 무선 통신 표준과 관련하여 구현될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 특정 실시 예들은 단지 예시적 목적으로 사용되었으며, 본 발명의 권리 범위를 제안하여서는 안 된다. 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
혜택들, 다른 이점들, 및 문제들에 대한 해결책들이 특정 실시 예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 혜택, 이점, 또는 해결책을 발생시키거나 이들을 더 확실히 만드는 상기 혜택들, 이점들, 문제에 대한 해결책들, 및 다른 요소(들)는 모든 청구항들에 대한 주요한, 필요한, 또는 필수적인 특징 또는 요소로 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "포함하다" 및 "포함하는"의 용어들 또는 이들의 변형은 구성 요소들의 목록을 포함하는 과정, 방법, 제품, 또는 장치가 이러한 구성 요소들만을 포함하는 것이 아니라 목록에 열거되지 않고, 과정, 방법, 제품, 또는 장치에 고유한 다른 구성 요소들을 포함하도록 비 배타적 포함의 의미를 내포한다.

Claims (8)

  1. 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템(multi-user Multiple-Input Multiple-Output(MU-MIMO))에서,
    코드워드를 레이어에 매핑하고 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보를 생성하는 레이어 맵퍼(layer mapper);
    프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 프리코딩하는 프리코더(precoder);
    각 안테나 포트에 대한 프리코딩된 심볼들을 자원요소들로 매핑하는 자원요소 맵퍼(resource element mapper); 및
    모든 단말들 중 특정 단말에 대해 각 안테나 포트에 대한 하향링크 제어 시그널링을 포함하는 OFDM 신호를 생성하는 OFDM 신호 생성기(OFDM signal generator)를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보는 총 랭크수와 특정 단말 자신의 정보를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 기지국.
  3. 제1항에 있어서,
    하향링크 DM-RS(demodulation reference signal)를 생성하고 생성된 DM-RS를 상기 자원요소 맵퍼에 제공하는 RS 관련 생성기(RS-related generator)를 추가로 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 기지국.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RS 관련 생성기(RS-related generator)는 상기 불투명 MU-MIMO를 지원하기 위해 상기 하향링크 DM-RS를 패터닝하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 기지국
  5. 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템(multi-user Multiple-Input Multiple-Output(MU-MIMO))에서,
    불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보를 생성하는 단계;
    DM-RS와 관련된 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보를 및 상기 DM-RS와 관련된 정보를 전송하는 단계를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 방법
  6. 제5항에 있어서,
    상기 불투명 MU-MIMO(non-transparent MU-MIMO)에 대한 정보는 총 랭크수와 특정 단말 자신의 정보를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 DM-RS와 관련된 정보는 하향링크 DM-RS 패턴인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 방법.
  8. 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템(multi-user Multiple-Input Multiple-Output(MU-MIMO))에서,
    기지국으로부터 각 안테나 포트에 대한 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 수신하는 RF 수신기(RF receiver);
    수신한 복소 시간-도메인 OFDM 신호를 원 정보(original information)로 디코딩하는 디코더(decoder), 상기 디코딩된 정보는 불투명 MU-MIMO에 대한 시그널링된 정보 및 패터닝된 DM-RS들을 포함함; 및
    상기 시그널링된 정보와 패터닝된 DM-RS들을 사용하여 간섭 제거를 제거하도록 구현된 제어기(controller)를 포함하는 다중 사용자 다중입력 다중출력 시스템에서 단말.
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