KR20130073021A - 무선 통신 시스템에서 채널 정보 피드백 및 수신을 위한 방법, 수신장치 및 송신장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 채널 정보 피드백 및 수신을 위한 방법, 수신장치 및 송신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 프리코딩 및 채널 정보 피드백에 관한 것이다.

Description

무선 통신 시스템에서 채널 정보 피드백 및 수신을 위한 방법, 수신장치 및 송신장치{METHOD FOR FEEDBACK AND RECEIVE CHANNEL INFORMATION METHOD, RECEIVER AND TRANSMITTER THEREOF IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 프리코딩과 채널 정보 피드백에 관한 것이다.
전송 다이버시티, 폐루프 공간 다중화(closed-loop spatial multiplexing) 또는 개루프 공간 다중화(open-loop spatial multiplexing)와 같은 다수의 다중 안테나 전송 방식들 또는 전송들이 존재한다. 폐루프 MIMO(CL-MIMO)는 이동 단말로부터의 보다 광범위한 피드백에 의존한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 채널 정보와 CQI 정보를 송신장치에 피드백하는 단계; 및 MU-MIMO 스케줄링 시 송신장치로부터 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각을 위한 포스트 SINR을 예측하는 신호를 수신하는 단계를 포함하는 MU-MIMO 모드에서 두 개 이상의 수신장치 각각의 채널 정보를 피드백하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 채널 정보와 CQI 정보를 두 개 이상의 수신장치들 각각으로부터 수신하는 단계, MU-MIMO 스케줄링 시, MU-MIMO를 위하여 프리코딩 행렬을 계산하고, 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각을 위한 포스트 SINR을 예측하는 단계 및 신호를 두 개 이상의 수신장치들로 전송하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 채널 정보 및 CQI 정보를 송신장치에 피드백하고, MU-MIMO 스케줄링 시, 송신장치로부터 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각의 포스트 SINR을 예측한 신호를 수신하도록 구성된 추정기 및 데이터 심볼들의 집합을 복구하기 위하여 수신된 신호를 디코드하도록 구성된 포스트 디코더를 포함하는 수신장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 프리코딩 행렬 인텍스(Precoding matrix index; PMI)와 두 개의 CQI 정보를 송신장치에 피드백하고, MU-MIMO 스케줄링을 할 때, 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각의 포스트 SINR을 예측한 신호를 송신장치로부터 수신하도록 구성된 추정기 및 데이터 심볼들의 집합을 복구하기 위하여 수신된 신호를 디코드하도록 구성된 포스트 디코더를 포함하는 수신장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 한 개 또는 두 개의 코드워드들을 레이어에 매핑하도록 구성된 레이어 맵퍼, 두 개 이상의 수신장치들 각각으로부터 채널 정보를 수신하고, 두 갱 이상의 수신장치들 각각에 신호를 전송하도록 구성된 프리코더 및 MU-MIMO 스케줄링을 할 때, 두 개 이상의 수신장치들 각각으로부터 CQI 정보를 수신하고 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각의 포스트 SINR을 예측하도록 구성된 스케줄러를 포함하는 송신장치를 제공한다.
도 1은 일실시예에 따른 MU-MIMO 시스템을 사용하는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 수신장치의 동작의 흐름도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 송신장치의 동작의 흐름도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템을 사용하는 무선통신 시스템의 블록도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 수신장치의 동작의 흐름도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 송신장치의 동작의 흐름도이다.
도면에 도시된 요소의 형상 등은 보다 간결하고 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이며, 도면에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일실시예에 따른 MU-MIMO 시스템을 사용하는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 MIMO 시스템, SDMA 시스템, CDMA 시스템, OFDMA 시스템, OFDM 시스템 등을 포함하는 모든 종류의 무선 통신 시스템일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 통신 시스템에서, 일 실시예에 따른 폐루프 공간 다중화를 사용하는 무선 통신 시스템(100)은 송신장치(110)와 하나 또는 하나 이상 수신장치들(120a~120k)을 포함한다. 무선 통신 시스템(100)은 송신장치(110)가 둘 또는 둘 이상의 수신장치들(120a~120k)에 동시에 동일 대역에서 신호를 전송할 수 있다.
송신장치(110)는 기지국 역할을 하며, 각각의 수신장치들(120a~120k)은 가상적으로 핸드폰, 컴퓨터 시스템을 구비한 무선 장치, 및 무선 휴대 정보 단말기와 같은 모든 종류의 단방향 또는 양방향의 무선 통신 장치일 수 있는 가입자 단말 역 할을 한다.
물론 각각의 수신장치/가입자 단말들(120a~120k, k는 지리적 영역 내의 수신장치들의 수를 의미함)은 또한 송신장치/기지국(110)으로부터 수신한 신호를 전송할 수 있다. 송신장치(110)와 각각의 수신장치들(120a~120k) 사이에 통신된 신호들은 음성, 데이터, 전자 메일, 비디오, 다른 데이터, 및 음성 및 비디오 신호들을 포함한다.
동작 시에서, 송신장치(110)는 각각의 수신장치(120a~120k)에서 하나 또는 하나 이상의 안테나들을 통하여 채널 상으로 신호 데이터 스트림을 전송하며, 각각의 수신장치(120a~120k)는 하나 이상의 안테나들로부터 수신한 신호들을 결합하여 송신 데이터를 재구성한다. 신호를 전송하기 위하여, 송신장치(110)는 신호에 대한 벡터로 표현되는 송신 신호를 준비한다.
송신장치(110)는 레이어 맵퍼(130), 프리코더(140) 및 스케줄러(145)를 포함한다.
송신장치(110)의 레이어 맵퍼(130)는 하나 또는 두 개의 트랜스포트(one or two transport)에 대응되는 하나 또는 두 개의 코드워드를 최소 한 개의 레이어에서 최대 안테나 포트들과 동일한 수의 레이어들에 해당하는 NL개의 레이어들에 매핑한다. 다중 안테나 전송의 경우, 각 전송 시간 간격(Transmission Time Interval: TTI)에 대해 동적 크기를 갖는 두 개까지의 전송 블록이 존재할 수 있으며, 여기서 각 전송 블록은 하향링크 공간 다중화의 경우에 한 개의 코드워드에 대응한다. 다시 말하면, 변조 심볼들의 블록(각 전송 블록당 하나의 블록)은 코드워드로 불린다. 만일 하나의 코드워드만이 존재할 경우, 이를 단일 코드워드(Single CodeWord: SCW)라 부르고, 그렇지 않은 경우, 이를 다중 코드워드(Multiple CodeWord: MCW)라 부른다.
레이어 맵퍼(130)에 의한 레이어 매핑 이후, 한 세트의 NL개의 심볼들(각 레이어로부터 하나의 심볼)이 프리코더(140)에 의해 선형적으로 결합되고, NA개의 안테나 포트에 매핑된다. 이러한 결합/매핑은 크기 NL×NA인 프리코딩 행렬 P에 의해서 표현될 수 있다.
프리코더(140)는 자신의 코드북을 가지며, 이 코드북은 입력 데이터 신호를 처리하는데 각 수신장치들에 대한 현재 채널 상태를 최대한 사용하여 사용될 전송 프로파일 및/또는 프리코딩 정보를 획득하기 위하여 접속된다. 추가로, 수신장치(120)는 하기에 설명되는 바와 같이 채널을 피드백하거나, 피드포워드 할 때 정보를 효율적으로 전송하는데 사용되는 동일한 코드북을 포함한다.
프리코더(140)는 성능을 향상시키거나 전반적으로 최적화하기 위하여 두 레벨의 프리코더들을 포함할 수 있다.
기지국이 송신장치(110)에서 신호를 전송하기 위한 적당한 프리코딩 행렬을 선택하는 것을 돕기 위해서, 각 수신장치들/단말들(120a~120k)은 하향링크 채널 조건의 추정에 의존하는 추천된 레이어들의 수(랭크 지시자(Rank Indication; RI)로 표현되는) 또는 추천된 프리코딩 행렬(Precoding Matrix Index; PMI)와 같은 채널 정보를 보고할 수 있다.
각각의 수신장치(120a~120k)는 채널 추정기(channel estimator, 150)와 포스트 디코더(post-decoder, 160)를 포함할 수 있다.
각각의 수신장치들(120a~120k)은 채널 추정기(150)로 채널 상태 정보(channel state information; CSI)을 추정한다. 채널 추정기(150)는 파일럿 신호 또는 사운딩 참조 신호(sounding Reference Signal; SRS)와 같은 참조 신호 또는 채널 상태 정보 참조 신호 (channel state information- Reference Signal; CSI-RS)를 사용하여 채널 행렬 Hi를 포함하는 하향링크 채널 상태 정보를 추정한다. 채널 추정기(150)은 CSI에 가장 가까운 하나의 코드북으로부터 채널 지시자를 선택한다. 이것은 코드북 기반 CSI를 나타낸다.
대응하는 코드북으로부터 행렬 지시자를 찾기 위하여, 코르달 거리(chordal distance)가 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 코르달거리(chordal distance)는 단지 하나의 선택이 될 수 있다. 두 개의 행렬 U와 X 사이의 코르달거리(chordal distance)는 다음과 같이 정의된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
여기서
Figure pct00002
이다.
채널 추정기(150)는 채널 품질 지시자(Channel Quality index; CQI)에 관한 잡음 및 셀간 간섭을 포함하는 평균 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference plus Noise Ratio; SINR) 레벨을 추정한다. MIMO(Multiple Input Mutilple Output)에서 서로 다른 레이어 사이의 잡음과 셀간 간섭은 CQI에 고려되지 않는다.
채널 추정기(150)는 CSI로서 코드북 기반의 CSI와 CQI로서 평균 SINR을 송신장치(110)로 피드백한다.
수신장치들(120a~120k)로부터의 피드백 정보에 기반하여, 송신장치(110)는 스케줄러(145)로 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Mutilple Output) 스케줄링을 수행한다. 예를 들면, 송신장치(110)는 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들을 선택하여 쌍을 만들고, 코드북 기반의 CSI와 같은 피드백 정보에 기초하여 이들의 프리코딩 행렬을 계산한다. MU-MIMO에서 MIMO 동작을 할 때, 송신장치(110)는 평균 SINR(average SINR) 같은 피드백 정보에 기초하여 각 수신장치들의 포스트 SINR(post SINR)을 예측할 수 있으며, 그 후 각 수신장치들의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정한다. 참조된 평균 SINR은 선형 스케일 또는 등가 SINR들의 기하평균이며, 로그 스케일 SINR들의 산술평균이다. 평균 SINR은 셀간 간섭 및 잡음의 평균 전력을 나타낸다.
특히 주의할 것은, 성능 척도로서 수신장치 k의 모든 Lk 데이터 스트림들의 SINRk =
Figure pct00003
의 평균 SINR이 아니며, 셀간 간섭 및 잡음의 평균 신호 전력의 평균 SINR이다. 평균 SINR에서, 서로 다른 레이어들 간의 간섭은 포함되지 않는다.
Hi는 수신장치 피드백으로부터 송신장치(110)로 알려진 수신장치 i의 채널 행렬 NrxNt로 가정하며, Ci는 송신장치(110)에 의해 계산된 수신장치 i의 프리코딩 행렬 NtxRi로 가정한다.
수신된 신호는 아래와 같이 가상 채널 행렬
Figure pct00004
로 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pct00005
여기서
Figure pct00006
j=1,..,k와 n은 수신장치 i의 셀간 간섭 및 잡음의 합이다.
송신장치(110)는 코드북 기반의 CSI 기반의 코드북으로부터 채널 행렬 Hi를 포함하는 CSI를 예측하며, 채널 행렬 Hi로부터 프리코딩 행렬을 결정한다.
프리코딩 행렬은 다음과 같이 계산될 수 있다. 여기서, 두 개의 수신장치들이 MU-MIMO 작동을 위하여 쌍으로 되어 있음을 가정한다. 수신장치 1(UE1)의 프리코더는
Figure pct00007
Figure pct00008
로 나타낼 수 있다. 여기서 P1과 P2는 수신장치로 피드백받은 잡음 및 셀간 간섭의 평균 전력이며, (.)H는 (.)의 에르미트 행렬(hermitian matrix)을 의미한다.
그 결과, 송신장치(110)는 가상 채널 행렬
Figure pct00009
을 정확히 알 수 있다. 수신장치 i는 다음과 같은 데이터 심볼을 얻을 수 있다.
[수학식 3]
Figure pct00010
Wi는 일반적으로 다음과 같은 MMSE(minimum mean square error)로 얻어진다.
[수학식 4]
Figure pct00011
여기서
Figure pct00012
는 잡음과 셀간 간섭의 분산이며, 이는 각각의 수신장치로부터 CQI로 피드백된 것이며 I는 단위행렬(identity matrix)이다.
수신장치 i의 각 레이어의 각 데이터 스트림의 SINR인 포스트 SINR(post SINR)은 다음과 같이 송신장치(110)로부터 예측될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pct00013
여기서 "||x||"은 행렬 X의 전력이며, diag(||x||)은 행렬 X의 대각성분의 전력이다.
위 수학식의 분모의 전자는 MIMO 동작에서 서로 다른 레이어의 간섭의 전력을 의미하며, 분모의 후자는 셀간 간섭 및 잡음의 전력을 의미한다.
여기에 단지 두 개의 수신장치들이 있다고 가정한다. 만약 각 수신장치가 단지 하나의 레이어를 가지고 있다면, SINR 예측은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00014
전술한 바와 같이, 송신장치(110)는 CQI 불일치 없이 각 수신장치의 포스트 SINR을 예측할 수 있음이 명백하다. 따라서 송신장치(110)는 각 수신장치를 위한 더 높은 정확도의 CQI를 결정할 수 있다.
그 후, 송신장치(110)는 프리코딩 행렬에 의해 프리코딩된 수신장치(120a~120k)의 데이터 심볼을 전송한다.
각각의 수신장치들(120a~120k)은 DM-RS(Demoulation-RS)와 같은 참조 신호에 의한 프리코딩 행렬과 같은 프리코딩된 정보를 추정할 수 있다. 그 후 각각의 수신장치들(120a~120k)은 포스트 디코더(160)로 프리코딩 행렬을 가지고 원 데이터 심볼들을 복구할 수 있다. 다시 말하면, 포스트 디코더(160)는 수신된 신호를 처리하고, 프리코딩된 심볼들을 디코드한다.
도 2는 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 수신장치의 동작의 흐름도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, MU-MIMO 시스템에서, 각각의 수신장치들(120a~120k)은 채널 상태 정보(channel state information; CSI)를 추정할 수 있다(S210). 채널 행렬 Hi를 포함하는 하향링크 채널 상태 정보는 파일럿 신호를 이용하거나 사운딩 참조 신호 또는 CSI-RS와 같은 참조 신호를 이용하여 추정될 수 있다. 예를 들면, 추정된 CSI와 가장 가까운 행렬 지시자 "코드북 기반 CSI"는 수학식 1의 코르달 거리를 이용한 코드북으로부터 선택될 수 있다.
코드북 기반의 CSI는 송신장치가 해당하는 코드북으로부터 코드북 기반의 CSI의 도움으로 예측된 채널 행렬 Hi로부터 프리코딩 행렬을 결정할 때 사용될 수 있다. 그 결과, 송신장치는 가상 채널 행렬
Figure pct00015
을 안다.
잡음 및 셀간 간섭을 포함하는 평균 SINR 레벨은 CQI로 추정될 수 있다.
송신장치는 CQI로서 추정된 잡음 및 셀간 간섭과 수학식 4의 가상 채널 행렬
Figure pct00016
로 Wi를 얻는다.
각각의 수신장치들(120a~120k)은 CQI로 코드북 기반의 CSI와 CQI로서 평균 SINR을 송신장치(110)로 피드백할 수 있다(S220).
송신장치(110)가 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들을 선택하여 쌍으로 만들어 MU-MIMO 스케줄링을 동작할 때, 각각의 수신장치들(120a~120k)은 송신장치(110)로부터 프리코딩된 프리코딩 행렬을 수신할 수 있다(S230).
각각의 수신장치들(120a~120k)은 DM-RS와 같은 참조 신호를 이용하는 프리코딩 행렬과 같은 프리코딩된 정보를 추정할 수 있다(S240).
이후 각각의 수신장치들(120a~120k)은 프리코딩 행렬을 이용하여 포스트 디코더(160)와 같은 프로세싱 장치로 원 데이터 심볼들을 복원할 수 있다(S250).
도 3은 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 송신장치 동작의 흐름도이다.
도 1과 도 3을 참조하면, 송신장치(110)는 각각의 수신장치로부터 CSI로서 코드북 기반의 CSI와 CQI로서 평균 SINR을 수신할 수 있다(S310).
MU-MIMO 모드에서 MIMO 동작이 있을 때, 송신장치(110)는 평균 SINR과 같은 수신장치의 피드백 정보에 기반한 각각의 수신장치들의 포스트 SINR을 예측하고, 각각의 수신장치를 위한 MCS 레벨을 결정할 수 있다(S320).
수신장치들(120a~120k)로부터의 피드백 정보에 기반하여, 송신장치(110)는 MU-MIMO 스케줄링을 수행한다. 예를 들면, 송신장치(110)는 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들을 선택하여 쌍을 만들고, 코드북 기반의 CSI와 같은 수신장치들의 피드백 정보에 기반하여 프리코딩 행렬을 계산한다(S320).
송신장치(110)는 코드북 기반의 CSI에 기반한 코드북으로부터 채널 행렬 Hi를 포함하는 CSI를 예측하고, 채널 행렬 Hi로부터 프리코딩 행렬을 결정할 수 있다(S330). 그 결과, 송신장치(110) 가상 채널 행렬
Figure pct00017
을 안다.
각각의 수신장치 i의 포스트 SINR은 수학식 5에서 송신장치(110)에 의해 예측될 수 있다(S330).
그 후 송신장치(110)는 프리코딩 행렬로 각각의 수신장치(120a~120k)의 데이터 심볼들을 프리코딩한다(S340).
그 후 송신장치(110)는 각각의 수신장치(120a~120k)의 프리코딩된 데이터 심볼들을 전송한다(S350).
도 4는 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템을 사용하는 무선 통신 시스템의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 무선 통신 시스템(400)은 송신장치(410)가 동일 대역을 동시에 사용하여 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들(420a~420k)에게 신호를 전송하도록 허용되는 MU-MIMO 시스템이다.
송신장치(410)는 레이어 맵퍼(430), 프리코더(440) 및 스케줄러(445)를 포함한다.
송신장치(410)의 레이어 맵퍼(430)는 한 개 또는 두 개의 코드워드들을 매핑한다.
레이어 맵퍼(430)에 의한 레이어 매핑 후, NL 심볼(각 레이어로부터 한 개 심볼)들의 세트는 프리코더(440)에 의해 NA 안테나 포트와 선형적으로 결합되고 매핑된다. 이 결합/매핑은 크기가 NL ×NA인 프리코딩 행렬 P에 의해 표현될 수 있다.
프리코더(440)는 성능을 높이고 실질적으로 최적화하기 위하여 두 레벨 프리코더들을 포함할 수 있다.
각각의 수신장치들(420a~420k)은 채널 추정기(450)와 포스트-디코더(460)를 포함할 수 있다.
각각의 수신장치들(420a~420k)은 채널 추정기(450)로 채널 상태 정보(channel state information; CSI)를 추정한다. 채널 추정기(450)는 파일럿 신호 또는 사운딩 참조 신호(sounding Reference Signal; SRS) 또는 채널 상태 정보-참조 신호(Channel state information- Reference Signal; CSI-RS)와 같은 참조신호를 이용하여 채널 행렬 Hi를 포함하는 하향링크 채널 상태 정보를 추정한다. 채널 추정기(450)는 코드북으로부터 두 개의 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indices; PMIs)를 선택할 수 있다.
채널 추정기(450)는 SU-MIMO의 포스트 SINR 뿐만 아니라 추가적인 채널 품질 지시자(Channel Quality index; CQI)로서 잡음 및 셀간 간섭을 포함하는 MU-MIMO 모드를 위한 평균 SINR을 추정한다. MIMO에서 서로 다른 레이어 간 잡음 및 셀간 간섭은 추가적인 CQI로 고려되지 않는다.
채널 추정기(450)는 프리코딩 정보로서 두 개의 PMI들, CQI로서 SU-MIMO의 포스트 SINR 및 추가적인 CQI들로서 평균 SINR을 송신장치(410)로 피드백할 수 있다. SU-MIMO의 포스트 SINR과 평균 SINR과 같은 두 개의 CQI는 별도로 또는 함께 피드백될 수 있다. 즉, 동일 서브프레임 또는 다른 서브프레임으로 피드백된다.
수신장치(420a~420k)로부터 채널 정보에 기초하여, 송신장치(410)는 스케줄러(445)로 MU-MIMO로 동작한다. 예들 들면, 송신장치(410)는 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들을 선택하여 쌍으로 만들고, 수신장치들의 피드백 정보에 기초하여 프리코딩 행렬들을 계산한다. 이후 송신장치(410)는 프리코딩 행렬로 프리코딩 된 수신장치(420a~420k)의 데이터 심볼들을 전송한다.
MU-MIMO 모드에서 MIMO 동작 시, 송신장치(410)는 SU-MIMO의 포스트 SINR과 평균 SINR과 같은 수신장치들의 피드백 정보에 기초하여 각각의 수신장치들의 포스트 SINR을 예측하며, 이후 각각의 수신장치를 위한 변조 및 코딩 기술 (Modulation and Coding Scheme; MCS)를 결정할 수 있다.
만약 프리코딩 행렬이 가상적인 수신장치들 쌍을 위하여 서로 다른 수신장치들의 두 PMI들 V1 와 V2를 피드백한다면, 간섭 제거 빔포밍(Zero forcing BeamForming; ZFBF)의 MU 빔포밍은 다음 수학식과 같이 유도된다.
[수학식 6]
Figure pct00018
여기서
Figure pct00019
이며, ρ는 정규화 인자(즉, 기하학적 구조/SNR의 휴리스틱 함수 또는 상수)이며 피드백 잡음 레벨에 기초하여 최적화될 수 있다. j번째 수신장치를 위한 MU 프리코딩 벡터는 F의 정규화된 k번째 열이다.
SU-MIMO CQI로서 보고된 포스트 SINR은 송신장치(410)에서 링크 적응(link adaptation) 및 특정한 빔포밍 기술에서 인수분해를 위한 예측된 CQI를 유도하기 위하여 처리되며, 잔여의 간섭을 추측한다.
수신장치 1에서 MU CQI 예측의 일예는 다음과 같다.
[수학식 7]
Figure pct00020
여기서
Figure pct00021
이며, CQI1는 수신장치 1로부터 포스트 SINR과 같은 SU CQI 리포트이다. 더욱이, ρ는 평균 SINR과 같은 잡음 레벨 피드백으로 최적화된다.
연구에 기초하여, ρ의 최적 값은 다음의 표 1의 잡음 레벨에 의존한다. 평균 SNR이 증가하는 경우, ρ의 최적 값은 감소한다. 만약, 평균이 매우 크면, ρ의 최적 값은 거의 0이 된다.
Index SINR ρ
0 <5dB 0.5
1 5~15dB 0.1
2 15~25db 0.01
3 >25dB 0
각각의 수신장치들(420a~420k)은 변조 참조신호(Demoulation-RS; DM-RS)와 같은 참조 신호로 프리코딩 행렬과 같은 프리코딩된 정보를 추정할 수 있다. 이후 각각의 수신장치들(420a~420k)은 포스트 디코더(460)로 프리코딩 행렬을 가지고 원 데이터 심볼을 복구할 수 있다. 다시 말하면, 포스트-디코더(460)는 수신된 신호를 처리하며, 프리코딩된 심볼들을 디코드한다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 수신장치가 동작하는 흐름도이다.
도 4와 5를 참조하면, MU-MIMO 시스템에서, 각각의 수신장치들(420a~420k)은 채널 상태 정보를 추정할 수 있다(S510). 채널 행렬 Hi을 포함하는 하향링크 채널 상태 정보는 파일럿 신호 또는 사운딩 참조 신호(sounding Reference Signal; SRS) 또는 CSI-RS와 같은 참조신호를 이용하여 추정될 수 있다.
각각의 수신장치들(420a~420k)은 코드북으로부터 두 개의 프리코딩 행렬 지시자들(PMIs)을 선택한다. 각각의 수신장치들(420a~420k)은 SU-MIMO의 포스트 SINR 뿐만 아니라 채널 품질 지시자(CQI)로서 잡음 및 셀간 간섭을 포함하는 MU-MIMO를 위한 평균 SINR 레벨을 추정한다. MIMO에서 잡음 및 서로 다른 레이어 사이의 셀간 간섭은 이 CQI에서 고려하지 않는다.
각각의 수신장치들(420a~420k)은 프리코딩 정보와 SU-MIMO의 포스트 SINR로서 두 개의 PMI들과 송신장치(410)의 CQI로서 평균 SINR을 피드백할 수 있다(S520). SU-MIMO의 포스트 SINR과 평균 SINR과 같은 두 개의 CQI들은 별도로 또는 함께 피드백된다. 즉, 동일한 서브프레임 또는 상이한 서브프레임으로 피드백된다.
두 PMI들은 송신장치(410)가 상응하는 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 결정할 때 사용될 수 있다. 그 결과, 송신장치는 가상 채널 행렬
Figure pct00022
을 안다.
수신장치 i에서 포스트 SINR은 SU-MIMO의 포스트 SINR과 평균 SINR을 이용하여 수학식 7의 송신장치(410)에 의해 예측될 수 있다.
송신장치가 두 개 이상의 수신장치들을 쌍으로 만들기 위하여 선택하는 MU-MIMO 스케줄링 동작을 할 때, 각각의 수신장치들(420a~420k)은 송신장치로부터 프리코딩 행렬로 프리코딩된 신호들을 수신할 수 있다(S530).
각각의 수신장치들(420a~420k)은 DM-RS(Demoulation-RS)와 같은 참조 신호를 이용하여 프리코딩 행렬과 같은 프리코딩된 정보를 추정할 수 있다(S540).
그 후 각각의 수신장치들(420a~420k)은 포스트 디코더(460)와 같은 프로세싱 장치로 프리코딩 행렬을 가지고 원 데이터 심볼들을 복구할 수 있다(S550).
도 6은 또 다른 실시예에 따른 MU-MIMO 시스템에서 기지국이 동작하는 흐름도이다.
도 4와 도 6을 참조하면, 송신장치(410)는 수신장치로부터 프리코딩 정보로서 두 개의 PMI들과, CQI로서 SU-MIMO의 포스트 SINR과 평균 SINR을 수신할 수 있다(S610).
MU-MIMO에서 MIMO 동작이 있는 경우, 송신장치(410)는 SU-MIMO의 포스트 SINR과 평균 SINR과 같은 피드백 정보에 기초하여 각각의 수신장치들의 포스트 SINR을 예측하며, 그 후 각각의 수신장치의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정할 수 있다(S620). 다시 말하면, 수신장치 i에서 포스트 SINR은 수학식 7에서 송신장치(410)에 의해 예측될 수 있다(S620).
수신장치(420a~420k)로부터 피드백 정보에 기초하여, 송신장치(410)는 MU-MIMO 스케줄링을 수행한다. 예를 들면, 송신장치(410)는 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들을 선택하여 쌍으로 만들고, 코드북 기반의 CSI와 같은 피드백 정보에 기초하여 프리코딩 행렬을 계산한다(S630).
그 후 송신장치(410)는 프리코딩 행렬로 각각의 수신장치(420a~420k)의 데이터 심볼들을 프리코딩할 수 있다(S640).
그 후 송신장치(410)는 각각의 수신장치(420a~420k)의 프리코딩된 데이터 심볼들을 송신한다(S650).
원래 LTE MU-MIMO에서, 수신장치측으로부터의 모든 피드백들은 SU-MIMO를 위한 것이다. 따라서 MU-MIMO를 위하여, PMI와 CQI는 MU-MIMO 동작에 최적화되어 있지 않다. LTE release 9에서, 송신장치는 프리코딩 행렬은 자유롭게 최적화할 수 있고, DM-RS로 프리코딩 정보를 보낼 수 있다. 하지만, CQI는 여전히 문제된다. 여기에 SU-MIMO와 MU-MIMO 사이의 CQI 불일치가 있다.
본 실시예에서, 본 발명은 MU-MIMO를 위한 단순한 새로운 피드백 방안을 제안한다. 제안된 방안에서, 본 발명은 CQI로서 포스트 SINR 대신에 CSI 또는 PMI와 평균 잡음 및 셀간 간섭을 피드백한다. 이 피드백에 기초하여, 송신장치는 MU-MIMO 전송을 최적화할 수 있고, SU-MIMO 모드와 MU-MIMO 모드를 위한 포스트 SINR을 계산할 수 있다. MU-MIMO 모드에서 CQI 불일치는 MU-MIMO 에서 사라진다.
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, 송신장치(예를 들면, 데이터를 코딩하고 변조, 변조된 신호들을 프리코딩, 프리코딩된 신호들을 프리컨디셔닝하는 송신장치) 및/또는 수신장치(예를 들면, 전송된 신호들을 복구, 복구된 신호들을 변조하고 디코딩하는 수신장치)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 송신장치 및 수신장치 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 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 (16)

  1. MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 모드에서 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치 각각의 채널 정보를 피드백하는 방법으로,
    채널 정보와 CQI(Channel Quality Indicator) 정보를 송신장치에 피드백하는 단계; 및
    MU-MIMO 스케줄링 시 상기 송신장치로부터 상기 피드백 CQI 정보에 기초하여 상기 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들 각각을 위한 포스트 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)을 예측하는 신호를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 적어도 하나의 채널 행렬과 두 개의 PMI(Precoding Matrix Index)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 셀간 간섭 및 잡음의 전력을 나타내는 평균 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)를 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 SU-MIMO(Single-User Multiple Input Multiple Output)를 위한 포스트 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)과 셀간 간섭 및 잡음의 전력을 나타내는 추가적인 CQI를 더 포함하는 방법.
  5. 채널 정보와 CQI(Channel Quality Indicator) 정보를 두 개 이상의 수신장치들 각각으로부터 수신하는 단계;
    MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 스케줄링 시, MU-MIMO를 위하여 프리코딩 행렬을 계산하고, 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 또는 두 개 이상의 상기 수신장치들 각각을 위한 포스트 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)을 예측하는 단계; 및
    신호를 두 개 이상의 상기 수신장치들로 전송하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 채널 행렬 또는 송신장치에서 상기 수신장치 각각의 프리코딩 행렬 및/또는 가상 채널 행렬을 예측하는데 사용되는 두 개의 PMI(Precoding Matrix Index)들 중 하나를 포함하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 모드에서 두 개 이상의 상기 수신장치들 각각을 위한 평균 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio) 및 다음 수학식으로 예측되는 상기 포스트 SINR을 포함하는 방법.
    Figure pct00023

    여기서
    Figure pct00024
    이며, 여기서
    Figure pct00025
    는 수신장치들로부터 CQI로 피드백된 잡음 및 셀간 간섭의 분산이며, I는 단위 행렬이며, ||x||는 행렬 X의 전력이며 diag(||x||)는 행렬 X의 대각 성분의 전력이다.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 SU-MIMO(Single-User Multiple Input Multiple Output)를 위한 평균 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio) 및 MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 모드를 위한 두 개 또는 두 개 이상의 상기 수신장치들을 위한 다음 수학식으로 예측되는 포스트 SINR을 포함하는 방법.
    Figure pct00026

    여기서
    Figure pct00027
    이며, 여기서 V1과 V2는 서로 다른 수신장치들
    Figure pct00028
    의 두 개의 PMI(Precoding Matrix Index)들이며, ρ는 정규화 인자이며,
    Figure pct00029
    와 CQI1는 수신장치들 중 하나로부터의 포스트 CQI 리포트이다.
  9. 상기 채널 정보 및 CQI(Channel Quality Indicator) 정보를 송신장치에 피드백하고, MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 스케줄링을 할 때, 송신장치로부터 피드백 CQI 정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각의 포스트 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)을 예측한 신호를 수신하도록 구현된 추정기; 및
    데이터 심볼들의 집합을 복구하기 위하여 수신된 신호를 디코드하도록 구현된 포스트 디코더를 포함하는 수신장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 채널 행렬과 두 개의 PMI(Precoding Matrix Index)들 중 적어도 하나를 포함하는 수신장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 평균 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)을 포함하는 수신장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 SU-MIMO(Single-User Multiple Input Multiple Output)를 위한 포스트 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)을 더 포함하는 수신장치.
  13. 한 개 또는 두 개의 코드워드들을 레이어에 매핑하도록 구현된 레이어 맵퍼;
    두 개 이상의 수신장치들 각각으로 부터 채널 정보를 수신하고, 두 개 또는 두 개 이상의 수신장치들 각각에 신호를 전송하도록 구현된 프리코더; 및
    MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 스케줄링을 할 때, 두 개 이상의 수신장치들 각각으로부터 CQI(Channel Quality Indicator) 정보를 수신하고 피드백 CQI정보에 기초하여 두 개 이상의 수신장치들 각각의 포스트 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)을 예측하도록 구현된 스케줄러를 포함하는 송신장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 채널 행렬 또는 송신장치에서 상기 수신장치 각각의 프리코딩 행렬 및/또는 가상 채널 행렬을 예측하는데 사용되는 두 개의 PMI(Precoding Matrix Index)들 중 하나를 포함하는 송신장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 모드에서 두 개 이상의 상기 수신장치들 각각을 위한 평균 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio) 및 다음 수학식으로 예측되는 상기 포스트 SINR을 포함하는 송신장치.
    Figure pct00030

    여기서
    Figure pct00031
    이며, 여기서
    Figure pct00032
    는 수신장치들로부터 상기 CQI로 피드백된 잡음 및 셀간 간섭의 분산이며, I는 단위 행렬이며, ||x||는 행렬 X의 전력이며 diag(||x||)는 행렬 X의 대각 성분의 전력이다.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 CQI(Channel Quality Indicator) 정보는 SU-MIMO(Single-User Multiple Input Multiple Output)를 위한 평균 SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio) 및 MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 모드를 위한 두 개 이상의 수신장치들을 위한 다음 수학식으로 예측되는 포스트 SINR을 포함하는 송신장치.
    Figure pct00033

    여기서
    Figure pct00034
    이며, 여기서 V1 과 V2 는 서로 다른 수신장치들
    Figure pct00035
    의 두 개의 PMI(Precoding Matrix Index)들이며, ρ는 정규화 인자이며,
    Figure pct00036
    및 CQI1 는 수신장치들로부터의 포스트 CQI 리포트이다.
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