KR20150044379A - Method and apparatus for stochastic transmission/reception for MU-MIMO scheme in MIMO radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중안테나 다중사용자 무선 통신 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 다중 사용자 무선 통신 시 확률적 채널 상태 정보를 교환하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-antenna multi-user wireless communication method. More particularly, to a method and apparatus for exchanging stochastic channel state information in multi-user wireless communication.
일반적으로 이동통신 시스템은 사용자의 이동성을 확보하면서 통신을 제공하기 위한 목적으로 개발되었다. 이러한 이동통신 시스템은 기술의 비약적인 발전에 힘입어 음성 통신은 물론 고속의 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있는 단계에 이르렀다. Generally, a mobile communication system is developed for providing communication while securing the mobility of a user. Such a mobile communication system has reached a stage where it can provide high-speed data communication services as well as voice communication owing to the remarkable development of the technology.
근래에는 차세대 이동통신 시스템 중 하나로 3GPP에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 현재 제공되고 있는 데이터 전송률보다 높은 최대 100 Mbps 정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 논의 중이다. Recently, as one of the next generation mobile communication systems, standard works for LTE (Long Term Evolution) are underway in 3GPP. LTE is a technology that realizes high-speed packet-based communication with a transfer rate of up to 100 Mbps, which is higher than the data transmission rate currently provided, with the goal of commercialization in 2010 or so. For example, there are discussions on how to reduce the number of nodes on the communication path by simplifying the structure of the network, and to make the wireless protocols as close as possible to the wireless channel.
한편, 데이터 서비스는 음성 서비스와 달리 전송하고자 하는 데이터의 양과 채널 상황에 따라 할당할 수 있는 자원 등이 결정된다. 따라서 이동통신 시스템과 같은 무선 통신 시스템에서는 스케줄러에서 전송하고자 하는 자원의 양과 채널의 상황 및 데이터의 양 등을 고려하여 전송 자원을 할당하는 등의 관리가 이루어진다. 이는 차세대 이동통신 시스템 중 하나인 LTE에서도 동일하게 이루어지며 기지국에 위치한 스케줄러가 무선 전송 자원을 관리하고 할당한다. Unlike the voice service, the data service determines the amount of data to be transmitted and the resources that can be allocated according to the channel status. Therefore, in a wireless communication system such as a mobile communication system, the scheduler manages allocation of transmission resources in consideration of the amount of resources to be transmitted, the channel status, and the amount of data. This is the same in LTE, one of the next generation mobile communication systems, and the scheduler located in the base station manages and allocates wireless transmission resources.
상기의 무선 통신 시스템에서 사용자 단말(User Equipment, UE)은 기지국(Base Station, BS)으로부터의 채널을 측정하고, 이 측정된 채널 정보를 교환하여 이를 기반으로 스케줄링, 프리코딩 및 모듈레이션 중 적어도 하나를 수행하여 통신 성능을 향상시킨다. 이와 같이 효과적인 통신환경을 제공하기 위해 채널 정보 교환하는 방법 및 장치가 필요하다. In the wireless communication system, a user equipment (UE) measures a channel from a base station (BS), exchanges the measured channel information, and performs at least one of scheduling, precoding, and modulation based on the measured channel information Thereby improving communication performance. There is a need for a method and apparatus for exchanging channel information to provide such an effective communication environment.
따라서 본 발명의 실시 예들은 다중안테나 다중사용자 무선 통신시스템에서 사용자 단말은 채널측정오류에 대한 확률적(Stochastic) 정보를 고려하여 피드백 정보를 생성하고 기지국은 피드백 받은 확률적 정보를 사용하는 송신 방법 및 장치를 제공함에 있다. Accordingly, in embodiments of the present invention, in a multi-antenna multi-user wireless communication system, a user terminal generates feedback information considering stochastic information on a channel measurement error, a base station transmits a transmission method using feedback information, Device.
본 발명의 다른 실시 예들은 다중안테나 다중사용자 무선 통신시스템의 사용자 단말이 채널측정오류 예측을 기반으로 채널정보를 피드백하는 방법 및 장치를 제공함에 있다. Other embodiments of the present invention provide a method and apparatus for feedback of channel information based on channel measurement error prediction by a user terminal of a multi-antenna multi-user wireless communication system.
본 발명의 다른 실시 예들은 다중안테나 다중사용자 무선 통신시스템의 기지국이 사용자로부터의 피드백 채널정보를 받아 확률적 프리코딩 설계와 확률적 사용자 선택을 하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.Another embodiment of the present invention is to provide a method and apparatus for a base station of a multi-antenna multi-user wireless communication system to receive feedback channel information from a user and to perform probabilistic precoding design and probabilistic user selection.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템의 단말에서 신호 송수신 방법은 기지국으로부터 기준 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 기준 신호를 기반으로 채널 정보를 측정하는 단계; 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측하는 단계; 및 상기 예측한 정보를 기반으로 생성된 피드백 정보를 기지국에 전송하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting and receiving signals in a terminal of a mobile communication system, comprising: receiving a reference signal from a base station; Measuring channel information based on the received reference signal; Estimating a channel measurement error based on the measured channel information; And transmitting feedback information generated based on the predicted information to a base station.
본 명세서의 다른 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템의 기지국에서 신호 송수신 방법은 단말로 기준 신호를 전송하는 단계; 및 상기 기준신호를 기반으로 생성된 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 피드백 정보는 상기 단말이 상기 기준 신호를 기반으로 예측한 채널 측정 오류 정보를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting / receiving a signal in a base station of a mobile communication system, including: transmitting a reference signal to a terminal; And receiving feedback information generated based on the reference signal, wherein the feedback information is generated based on channel measurement error information predicted based on the reference signal by the terminal.
본 명세서의 다른 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 신호를 송수신 하는 단말은 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및 상기 송수신부를 제어하고, 상기 기지국으로부터 기준 신호를 수신하고, 상기 수신한 기준 신호를 기반으로 채널 정보를 측정하고, 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측하고, 상기 예측한 정보를 기반으로 생성된 피드백 정보를 기지국에 전송하는 제어부를 포함한다. A terminal for transmitting and receiving signals in a mobile communication system according to another embodiment of the present invention includes a transmitting and receiving unit for transmitting and receiving signals to and from a base station; Receiving the reference signal from the base station; measuring channel information based on the received reference signal; estimating a channel measurement error based on the measured channel information; And transmitting the generated feedback information to the base station.
본 명세서의 또 다른 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국은 단말과 신호를 송수신하는 송수신부; 및 상기 송수신부를 제어하고, 상기 단말로 기준 신호를 전송하고, 상기 기준신호를 기반으로 생성된 피드백 정보를 수신하는 제어부를 포함하고, 상기 피드백 정보는 상기 단말이 상기 기준 신호를 기반으로 예측한 채널 측정 오류 정보를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, a base station for transmitting and receiving signals in a mobile communication system includes a transmitting and receiving unit for transmitting and receiving signals to and from a terminal; And a controller for controlling the transmitter / receiver, transmitting a reference signal to the terminal, and receiving feedback information generated based on the reference signal, wherein the feedback information includes a channel estimated by the terminal based on the reference signal, And is generated based on measurement error information.
본 발명의 실시 예들은 무선 통신시스템의 사용자 단말은 기지국으로부터의 채널을 측정하고, 이 측정된 채널의 채널측정오류를 예측하여 기지국으로 피드백할 수 있으며, 기지국은 피드백 된 채널측정오류를 이용하여 확률적 채널 프리코딩(channel precoding) 설계 및 확률적 사용자선택(user selection) 등 실행함으로써 시간에 따른 채널 변화에 의한 오류, 채널측정에서 오는 오류, 채널 정보 양자화에서 오는 오류 그리고 채널 피드백과정에서 오는 오류를 예측함으로써 시스템용량(System Throughputs)을 극대화 할 수 있다.
Embodiments of the present invention allow a user terminal of a wireless communication system to measure a channel from a base station and to feed back to the base station by estimating a channel measurement error of the measured channel, (Eg, channel precoding design and probabilistic user selection), errors due to channel changes over time, errors coming from channel measurements, errors coming from channel information quantization, and errors coming from channel feedback processes By predicting, system throughputs can be maximized.
본 발명의 전술한 실시 예 및 부가적인 실시 예를 더욱 잘 이해하기 위하여, 도면 전체를 통하여 유사한 도면 부호가 대응 부분을 나타내는 이하의 도면과 함께, 실시 예에 대한 설명을 참고하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신시스템의 시스템 모델을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 사용자 단말 채널 양자기 동작의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 기지국 채널복조기 동작의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 사용자 단말이 채널측정오류 예측을 기반으로 채널정보를 피드백하는 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 기지국이 사용자로부터의 피드백 채널정보를 받아 확률적 프리코딩 설계와 확률적 사용자 선택을 하는 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들이 적용되는 확률적 송수신 기법과 기존의 결정론적(Deterministic) 송수신 기법 사이의 성능의 예를 시간에 따른 채널 변화 환경에서 대비적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들이 적용되는 확률적 송수신 기법과 기존의 결정론적(Deterministic) 송수신 기법 사이의 성능의 예를 시간에 따른 상관(correlation)된 채널 변화 환경에서 대비적으로 보여주는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the foregoing and further embodiments of the invention, reference should now be made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals designate corresponding parts throughout the figures.
1 is a diagram illustrating a system model of a wireless communication system to which an embodiment of the present invention can be applied.
2 is a diagram schematically illustrating the flow of a user terminal channel bi-directional operation in accordance with embodiments of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a flow of a base station channel demodulator operation in accordance with embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of an operation in which a user terminal feedback channel information based on channel measurement error prediction according to embodiments of the present invention. Referring to FIG.
5 is a diagram illustrating a flow of an operation of a probabilistic precoding design and a probabilistic user selection based on feedback channel information from a user station according to embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of performance between a probabilistic transmission and reception scheme to which embodiments of the present invention are applied and a conventional deterministic transmission and reception scheme in a channel change environment over time.
FIG. 7 is a graph illustrating an example of performance between a probabilistic transmission and reception technique and an existing deterministic transmission and reception technique to which the embodiments of the present invention are applied, in a channel-changing environment correlated over time.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In the following description of the embodiments of the present invention, descriptions of techniques which are well known in the technical field of the present invention and are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.At this point, it will be appreciated that the combinations of blocks and flowchart illustrations in the process flow diagrams may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be loaded into a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing apparatus, so that those instructions, which are executed through a processor of a computer or other programmable data processing apparatus, Thereby creating means for performing functions. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in the block diagram (s) are also capable of producing manufacturing items containing instruction means for performing the functions described in the flowchart block (s). Computer program instructions may also be stored on a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for executing the functions described in the flowchart block (s).
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative implementations, the functions mentioned in the blocks may occur out of order. For example, two blocks shown in succession may actually be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.Herein, the term " part " used in the present embodiment means a hardware component such as software or an FPGA or an ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'part' is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components. In addition, the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.
본 명세서의 실시 예에 따른 무선 통신시스템의 사용자 단말(User Equipment, UE)은 기지국(Base Station, BS)으로부터의 채널을 측정하고, 이 측정된 채널 정보(예; 채널품질지시자(Channel Quality Information, CQI) 및 채널방향지시자(Channel Direction information) 중 적어도 하나를 기지국으로 피드백(feedback)할 수 있다. 그러면 기지국은 피드백된 채널 정보를 이용하여 채널프리코딩(channel precoding) 설계, 모듈레이션 오더(modulation order) 결정 및 사용자선택(user selection) 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 실시 예에 따라 사용자 단말은 채널 자체의 값을 고려하여 피드백 정보를 생성할 수 있고, 기지국은 상기 생성된 채널 자체 정보를 피드백 받아서 이를 기반으로 채널 프리코딩, 모듈레이션 오더 결정 및 사용자 선택 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. A user equipment (UE) of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention measures a channel from a base station (BS) and measures the measured channel information (e.g., Channel Quality Information The CQI and the channel direction information to the base station 100. The base station then performs channel precoding design and modulation order using the feedback channel information, The user terminal can generate feedback information in consideration of the value of the channel itself, and the base station can receive feedback of the generated channel self information Based on this, at least one of channel precoding, modulation order determination, and user selection can be performed.
이 특허 문서에서 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 기술되는 실시 예들은 단지 실례를 보여주기 위한 것이지, 발명의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석 되어져서는 아니 된다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 무선 통신시스템에서도 동일하게 구현 되어질 수 있음을 잘 이해할 것이다. The embodiments described to illustrate the principles of the present invention in this patent document are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the principles of the present invention may equally well be implemented in any wireless communication system in which it is properly arranged.
다중입력 다중출력(multiple-input multiple-output, MIMO) 기술은 시스템 용량을 증대하고 링크의 신뢰성을 개선하기 많은 무선 통신 시스템에서 사용되고 있다. 최근에 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE)시스템과 같은 무선 통신 시스템은 기지국과 사용자 단말에서 다중안테나를 활용하여 다중사용자 통신을 지원한다. 이를 통해 같은 주파수-시간 영역에 다수의 사용자 단말에 정보를 전송할 수 있게 된다. 효과적으로 상기 다중사용자 지원을 사용자간 간섭을 제어할 필요성이 있다. 이때 기지국 또는 단말은 채널 정보를 이용하여 간섭을 제어하게 되는데 상기 채널 정보의 정확성에 따라 통신 성능이 결정될 수 있다. Multiple-input multiple-output (MIMO) techniques have been used in many wireless communication systems to increase system capacity and improve link reliability. Recently, a wireless communication system such as a Long Term Evolution (LTE) system supports multi-user communication using multiple antennas at a base station and a user terminal. Thus, information can be transmitted to a plurality of user terminals in the same frequency-time domain. There is a need to effectively control the inter-user interference of the multi-user support. At this time, the BS or the UE controls the interference using the channel information, and the communication performance can be determined according to the accuracy of the channel information.
예를 들어 정확하지 않은 채널 정보는 사용자간 간섭을 일으키고 이로 인해 다중안테나가 제공하는 공간영역이득(spatial multiplexing gain)을 극대화 할 수 없는 문제점이 있다. For example, inaccurate channel information causes inter-user interference, which can not maximize the spatial multiplexing gain provided by multiple antennas.
TDD(time-division duplex) 시스템에서는 채널의 상향링크와 하향링크의 채널이 같은 성질을 가짐으로 기지국에서 효과적으로 채널 정보를 얻을 수 있다. 그러나 FDD(frequency-division duplex) 시스템에서는 이런 채널 특성이 없어 사용자 단말에서 기지국으로부터의 전송되는 하향링크에 대한 채널을 측정하여, 상기 측정한 채널 정보를 기지국으로 피드백 한다. In the time-division duplex (TDD) system, the uplink and downlink channels of the channel have the same property, so that the channel information can be effectively obtained at the base station. However, in a frequency-division duplex (FDD) system, a user terminal does not have such a channel characteristic, measures a channel for a downlink transmitted from the base station, and feeds back the measured channel information to the base station.
이런 과정 중에 단말의 완벽하지 않은 채널 측정, 채널상태가 시간상으로 변화 및 피드백 채널이 제한 중 적어도 하나로 인해 기지국에서 완벽한 채널 정보를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 이들 문제들로 인하여 다중 사용자 통신의 성능 열화 현상이 나타날 수 있다. 다시 말하면 손상된 채널 정보를 기반으로 도출된 프리코딩 및 사용자 선택하면 다중 사용자 지원 통신 시스템에서 간섭을 적절하게 제어하지 못하며 성능열화 문제가 발생할 수 있다.In such a process, there is a problem that perfect channel information can not be obtained at the base station due to at least one of measurement of an incomplete channel of the UE, change of the channel status in time, and restriction of the feedback channel. Due to these problems, performance degradation of multi-user communication may occur. In other words, if precoding and user selection are derived based on the damaged channel information, interference can not be appropriately controlled in a multi-user supporting communication system, and a performance degradation problem may occur.
본 발명에서 무선 통신시스템의 사용자 단말은 기지국으로부터의 채널을 측정하고, 이 측정된 채널의 채널측정오류를 예측하여 기지국으로 피드백할 수 있다. 실시 예의 채널 측정 오류는 확률적 분포를 포함할 수 있다. 그러면 기지국은 피드백된 채널측정오류를 기반으로 확률적 채널프리코딩(channel precoding) 설계 및 확률적 사용자선택(user selection) 중 적어도 하나를 실행함으로써 시간에 따른 채널 변화에 의한 오류, 채널측정에서 오는 오류, 채널 정보 양자화에서 오는 오류 그리고 채널 피드백과정에서 오는 오류를 예측함으로써 시스템용량(System Throughputs)을 극대화할 수 있다. 또한 기지국에서 수행되는 사용자 선택을 상기 채널측정오류 정보를 기반으로 결정할 수 도 있다. In the present invention, a user terminal of a wireless communication system can measure a channel from a base station, predict a channel measurement error of the measured channel, and feed back to the base station. The channel measurement errors of an embodiment may include a probabilistic distribution. Then, the base station executes at least one of a probabilistic channel precoding design and a probabilistic user selection based on the feedback channel measurement error, thereby detecting an error due to a channel change over time, , Errors from channel information quantization, and channel feedback errors, thereby maximizing system throughputs. Also, the user selection performed by the base station may be determined based on the channel measurement error information.
1. 채널측정오류 정보를 이용한 다중사용자 채널프리코딩 기법1. Multi-user channel precoding scheme using channel measurement error information
본 섹션에서는, 고려하는 시스템 모델을 기술하고 채널측정오류 기반의 다중사용자 채널프리코딩 기법을 기술한다. This section describes the system model under consideration and describes a multi-user channel precoding scheme based on channel measurement errors.
1.1 시스템 모델 1.1 System model
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신시스템의 시스템 모델을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a system model of a wireless communication system to which an embodiment of the present invention can be applied.
도 1을 참조하면 기지국(100)과 사용자 단말(110, 120)이 신호를 송수신할 수 있다. Referring to FIG. 1, the base station 100 and the user terminals 110 and 120 can transmit and receive signals.
실시 예에서 기지국(100)은 M개의 송신 안테나를 포함하는 송수신부(104) 및 기지국(100)의 동작을 제어하며, 프리코딩 및 사용자 선택을 수행할 수 있는 제어부(102)를 포함할 수 있다. The base station 100 may include a control unit 102 that controls operations of the base transceiver station 104 and the base station 100 including M transmit antennas and may perform precoding and user selection .
실시 예에서 제1사용자 단말(110)은 N1개의 안테나를 포함하는 송수신부(112)를 포함할 수 있으며, 제1사용자 단말(110)의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 또한 제K사용자 단말(120)은 NK개의 안테나를 포함하는 송수신부(122)를 포함할 수 있으며, 제K사용자 단말(120)의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. In an embodiment, the first user terminal 110 may include a transceiver 112 including N 1 antennas, and may include a controller for controlling the operation of the first user terminal 110. The Kth user terminal 120 may include a transceiver 122 including N K antennas and may include a controller for controlling the operation of the Kth user terminal 120.
실시 예에서 기지국(100)은 송신할 정보(106)를 처리하고, 송수신부(104)를 통해 사용자 단말(110, 112)에 전송할 수 있다(108). In an embodiment, the base station 100 may process the information to be transmitted 106 and transmit it to the user terminals 110 and 112 via the transceiver 104 (108).
또한 다중사용자 다중안테나 하향링크 시스템으로 구성된 도 1의 실시 예에서, 이며 는 k-번째 사용자 단말을 나타내다. 또한 실시 예에서 각 단말은 Lk-의 데이터 스트림을 수신할 수 있다.( Lk 은 Nk보다 작거나 같음) K-번째 단말에서 수신 신호 벡터를 yk라고 하면 전체 사용자들의 수신 신호 벡터 는 다음과 같이 나타낼 수 있다. Also, a multi-user multi-antenna downlink In the embodiment of FIG. 1 configured as a system, And Represents the k-th user terminal. Also, in the embodiment, each terminal can receive the data stream of L k- (L k is less than or equal to N k ). Letting the received signal vector be y k at the K-th UE, Can be expressed as follows.
수학식 (1)와 (2)에서 이고 Pk는 k-번재 단말의 채널프리코딩이고, 전체 송신 파워 Ptx에 대해 을 만족하고, k-번째 단말의 송신 정보벡터 단위파워(unit-power) sk에 대해 전체 사용자 송신정보 벡터는 를 의미하며, k-번째 단말의 잡음벡터 wk에 대해 전체 사용자 잡음벡터는 로 주어질 수 있다. 각 수신안테나에서 잡음은 제로(zero) 평균에 분산(variance) 를 가지는 가우시안(Gaussian) 분포를 가진다고 가정할 수 있다. 또한 K-번째 사용자 단말의 채널행렬에 대해 전체 사용자 채널 행렬은 로 나타낼 수 있다.In equations (1) and (2) And P k is the channel precoding of the k-th UE, and for the total transmission power P tx , And the total user transmission information vector for unit-power s k of transmission information vector units of the k-th UE satisfies , And the total user noise vector for the noise vector w k of the k -th terminal is Lt; / RTI > The noise at each receive antenna is variance to zero mean, (Gaussian distribution). The channel matrix of the K-th user terminal The overall user channel matrix < RTI ID = 0.0 > .
1.2 확률론적 채널프리코딩1.2 Probabilistic channel precoding
논문 H. Sung, S. Lee, and I. Lee, "Generalized channel inversion methods for multiuser mimo systems," IEEE Trans. Commun., vol. 57, pp. 3489 3499,November 2009에서는 결정론적 채널프리코딩을 소개하고 있다. 본 발명에서는 같은 상황에서 확률론적 기법을 사용하여 다음과 같은 확률론적 채널프리코딩 기법을 제안할 수 있다. 실시 예에서 k번째 사용자의 확률적 프리코딩은 다음과 같이 얻어질 수 있다. H. Sung, S. Lee, and I. Lee, "Generalized channel inversion methods for multiuser mimo systems," IEEE Trans. Commun., Vol. 57, pp. 3489 3499, November 2009 introduces deterministic channel precoding. In the present invention, the following probabilistic channel precoding technique can be proposed using probabilistic techniques in the same situation. In the embodiment, the probabilistic precoding of the k-th user can be obtained as follows.
수학식 (3)에서 , , , 그리고 는 기지국에서 바라보는 채널상태 정보(channel status information, CSI)를 의미한다. 는 의 SVD(singular-value decomposition)을 통해 얻어진다. 실시 예에서는 I는 채널의 차원에 대응하는 단위행렬일 수 있다. In Equation (3) , , , And Quot; refers to channel status information (CSI) as viewed from a base station. The Lt; / RTI > SVD (singular-value decomposition). In an embodiment, I may be a unitary matrix corresponding to the dimension of the channel.
채널형렬의 열(column)들을 쌓아 만든 벡터를 라고 하면, 즉 와 같이 표현될 수 있다. k-번째 단말의 채널측정오류행렬은 다음과 같이 나타내면 전체 사용자에 대한 채널측정오류행렬 는 관계를 갖는다. 채널행렬 와 채널 측정오류행렬 은 서로 독립적이며, 각각 다음과 같은 가우시안 분포 와 를 가진다. 상기 정의들에 따라서 수학식 (3)의 와 는 아래 관계식으로부터 유도 될 수 있다. 실시 예에서 단말은 채널 측정 오류 행렬의 분산 정보를 기지국으로 피드백 할 수 있다. Channel splitting A vector created by stacking columns of That is, Can be expressed as The channel measurement error matrix of the k-th UE Is expressed as Channel measurement error matrix for all users The Relationship. Channel matrix And channel measurement error matrix Are independent of each other, and each has the following Gaussian distribution Wow . According to the above definitions, Wow Can be derived from the following relationship. In an embodiment, the UE may feed back the dispersion information of the channel measurement error matrix to the base station.
수학식 (4)와 (5)에서 와 를 의미한다.In equations (4) and (5) Wow .
실시 예에서 각 사용자의 전송 레이어가 채널 랭크의 숫자와 다를 경우 프리코딩 메트릭스를 적응적으로 선택할 필요성이 있다. 따라서 본 명세서 상에서 SVD 연산을 고려할 수 있다. In the embodiment, if the transmission layer of each user is different from the number of the channel rank, there is a need to adaptively select precoding metrics. Therefore, SVD operations can be considered in this specification.
또한 본 발명에서는 와 는 각 분포의 분산 값을 나타내며, 기지국은 상기 값을 사용자 단말로부터 피드백 받은 채널측정오류정보를 기반으로 구할 수 있다.In the present invention, Wow Represents a variance value of each distribution, and the base station can obtain the value based on the channel measurement error information fed back from the user terminal.
k-번째 단말의 전송랭크 는 수신 안테나 개수 보다 작거나 같아야 함으로 수신기에서 랭크최적화를 실시하게 된다. 를 정의하고 높은 신호대잡음비(Singnal-to-noise ratio:SNR) 영역에서 가능한 최대 성능은 로 구할 수 있다. 이를 최대화 하는 는 다음 수학식으로 주어진다.The transmission rank of the k-th terminal The number of receiving antennas To be less than or equal to each other. And the maximum possible performance in a high signal-to-noise ratio (SNR) . Maximize Is given by the following equation.
수학식 (6)에서 는 다음과 같은 SVD, , 로 얻어지며, 다음과 같이 정의되는 함수를 사용한다.In Equation (6) The following SVD, , And a function defined as follows is used.
실시 예에서 al은 A의 l번째 열백터를 나타내고, f(l)은 열 백터 정렬을 나타내며 , 수학식 (7)에서 를 만족한다. In the embodiment, a 1 represents the 1 st column vector of A, f (1) represents the column vector arrangement, and in equation (7) .
2. 채널측정오류 피드백 방법2. Channel measurement error feedback method
본 섹션에서는 앞 섹션에서 기술한 기지국의 피리코딩 설계에 필요한 정보를 사용자 단말이 피드백하는 과정을 제안한다. This section proposes a process in which the user terminal feeds back the information necessary for the design of the base station's coding in the previous section.
일반적으로, 채널상태정보(Channel state information, CSI)는 CQI 및 CDI 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. CQI는 실제 단말이 경험하는 신호 대 간섭 플러스 잡음비(Signal-to-interference-plus-noise ratio: SINR)를 반영하여 CDI는 채널행렬의 방향 정도를 반영할 수 있다. 보다 구체적으로 CDI는 채널의 방향(orientation of the channel)을 나타내는 단위 표준 벡터 또는 행렬(unit-norm vector/matrix)일 수 있다. In general, channel state information (CSI) may include at least one of a CQI and a CDI. The CQI reflects the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) experienced by an actual UE, As shown in FIG. More specifically, the CDI may be a unit standard vector or a matrix (unit-norm vector / matrix) representing the orientation of the channel.
본 발명은 양자화 오류와 피드백 양을 최소화하기 위해 양자화 예측과 부분적 CDI 피드백을 고려할 수 있다. 예를 들어 양자화 오류의 분산 정보를 기지국으로 피드백하여 기지국이 앞 섹션에서 서술한 방법에 따라 확률적 송신 방법을 실시 할 수 있다. 실시 예에서 양자화 오류의 분산 정보는 채널 행렬과 측정 오류 행렬의 양자화 오류의 분산정보를 포함할 수 있다. The present invention may consider quantization prediction and partial CDI feedback to minimize the amount of quantization error and feedback. For example, the distributed information of the quantization error is fed back to the base station so that the base station can perform the probabilistic transmission method according to the method described in the previous section. In the embodiment, the variance information of the quantization error may include variance information of the channel matrix and the quantization error of the measurement error matrix.
특히, 채널행렬이 시간에 따른 변화, 안테나 사이간 차이가 상관관계를 가지면 최적의 채널 코딩 행렬 집(Codebook)은 상관관계함수에 따라 바뀌게 되는 문제가 있다. 하지만, 본 발명에서 고려하는 예측오류정보 는 비상관(uncorrelated)되어서, 상관 함수에 따른 채널 코딩 행렬집을 변경할 필요가 없다. In particular, If there is a correlation between the change over time and the difference between antennas, there is a problem that the optimal channel coding matrix codebook is changed according to the correlation function. However, the prediction error information considered in the present invention Is uncorrelated so that there is no need to change the channel coding matrix matrix according to the correlation function.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 사용자 단말 채널 양자기 동작의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 기지국 채널복조기 동작의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로 실시 예에 도 2 및 도 3은 k-번째 사용자 관련 예측 양자화의 과정이 사용자 단말과 기지국에서 수행되는 것을 개략적으로 나타내고 있다. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a flow of a user terminal channel bi-directional operation in accordance with embodiments of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a flow of a base station channel demodulator operation according to embodiments of the present invention. More specifically, FIGS. 2 and 3 schematically illustrate that the k-th user-related predictive quantization process is performed in the user terminal and the base station in the embodiment.
도 2및 도 3을 참조하면, 도 2의 사용자 단말(200)은 채널행렬 자체 정보는 기지국(300)에 피드백하지 않는다. 대신 사용자 단말(200)은 채널예측오류 정보인 에 대한 양자화오류 정보를 기지국(300)에 피드백할 수 있다. 또한 기지국(300)은 이를 이용하여 채널정보 를 예측할 수 있다. 실시 예에서 채널 예측 오류의 크기와 방향 정보를 피드백 할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 크기와 방향 정보는 양자화 되어 피드백 될 수 있으며, 양자화 방법은 실시 예에 따라 다르게 결정될 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3, the
실시 예에서 단말(200)은 명시적인 CQI 정보를 기지국(300)에 전달하지 않는다. 기지국(300)은 채널정보 를 기반으로 CQI를 재생성할 수 있다. 다시 말하면 CQI는 와 를 통해 묵시적(implicity)으로 피드백 될 수 있다. 실시 예에서 이며, 는 양자화 함수이다. In the embodiment, the terminal 200 does not transmit the explicit CQI information to the
보다 구체적으로 실시 예의 사용자 단말(200)은 예측기(210) 및 양자기(220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시 예의 양자기(220)는 채널과 관련된 정보를 양자화 할 수 있다. 또한 예측기(210)는 채널 측정의 오류를 예측할 수 있다. 이를 통해 채널 측정 오류의 양자화 값을 구할 수 있다. 또한 실시 예의 사용자 단말(200)은 기지국(300)에 와 를 피드백 할 수 있다. More specifically, the
또한 실시 예의 기지국(300)은 예측기(310)을 포함할 수 있으며, 신호 수신을 위한 필터(320)를 선택적으로 포함할 수 있다. 기지국(300)의 예측기(310)는 사용자 단말(200)의 예측기(210)과 대응되게 동작할 수 있다. 또한 기지국은 단말이 피드백한 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 도출하는 제1도출기, 상기 채널 측정 오류를 기반으로 확률적 프리코딩을 도출하는 제2도출기를 포함하고, 상기 프리코딩을 기반으로 확률적 사용자 선택을 수행하는 선택기를 포함하며, 상기 확률적 사용자 선택 과정 중 사용자별 전송랭크(Transmission Rank)를 조절하는 조절기, 및 상기 확률적 전성 방법에 따라 전송하는 전송기를 포함할 수 있다.The
상기 부분 CDI 정보를 이용하여 피드백양을 획기적으로 줄일 수 있다. 제안하는 CDI 정보 형성 방법의 예가 표 1에 간략한 의사코드(peudo-code)로 주어졌다. 표 1에서, 는 CDI 피드백을 위해 할당된 비트양이며 관계식 을 만족한다. 또한 실시 예에서 는 짝수의 정수일 수 있으며, hk는는 길이 n의 벡터일 수 있다. 또한 TCDI는 정수일 수 있으며, ek는 e의 k번째 원소일 수 있다. 또한 Δ 값은 실시 예에 따라 다양하게 선택될 수 있으나 0보다 크고 1보다 작은 값을 가질 수 있다. 즉 시스템 Subframe 마다 보내는 피드백 양을 변수 를 통해 조절하여 CDI 관련 정보 피드백양을 효과적으로 조절할 수 있으며 다양한 추가효과를 얻을 수 있다. 예를 들어 이를 통해 기지국에서 CSI-RS 전송 주기를 조절하여 하향링크 Resource를 절약할 수 있다. 보다 구체적으로 부분 CDI 업데이트는 각 서브프레임에서 기준 신호의 수를 줄일 수 있다. 이는 기지국이 부분 CDI를 업데이트 하지 않는 서브프레임의 안테나 포트에는 CSI-RS를 전송할 필요가 없기 때문에 가능하다. 더욱이, 표 1에서 보여진 실시의 예를 통해 제안하는 기술은 기존 양자화 방법과 달리 복소수 곱셈 연산을 필요로 하지 않는다. 이와 같이 실시 예의 피드백 방법은 연산의 복잡도를 줄일 수 있다. 실시 예에서 표1의 연산은 사용자 단말의 도출기에서 수행될 수 있다. The feedback amount can be drastically reduced using the partial CDI information. An example of the proposed CDI information formation method is given in Table 1 as a brief pseudo-code. In Table 1, Is the amount of bits allocated for CDI feedback, . Also in the examples May be an even integer and h k may be a vector of length n. T CDI may also be an integer, and e k may be the kth element of e. Also, the value of DELTA may be variously selected according to the embodiment, but may have a value larger than 0 and smaller than 1. In other words, the amount of feedback sent per system subframe To control the amount of CDI-related information feedback effectively and to obtain various additional effects. For example, the base station can reduce the downlink resources by adjusting the CSI-RS transmission period. More specifically, the partial CDI update can reduce the number of reference signals in each subframe. This is possible because the base station does not need to transmit the CSI-RS to the antenna port of the subframe that does not update the partial CDI. Furthermore, the technique proposed in the embodiment shown in Table 1 does not require a complex multiplication operation unlike the conventional quantization method. Thus, the feedback method of the embodiment can reduce the computational complexity. In an embodiment, the operations of Table 1 may be performed at the derivator of the user terminal.
이와 같이 피드백에 사용되는 정보량에 따라 전송되는 부분 채널 방향 정보를 다르게 하여 전송할 수 있다. In this manner, partial channel direction information to be transmitted can be transmitted differently according to the amount of information used for feedback.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 사용자 단말이 채널측정오류 예측을 기반으로 채널정보를 피드백 하는 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of an operation in which a user terminal feedback channel information based on channel measurement error prediction according to embodiments of the present invention. Referring to FIG.
도 4를 참조하면, 실시 예의 단말은 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. Referring to FIG. 4, a terminal of the embodiment can transmit and receive signals to and from a base station.
단계 410에서 단말은 기지국과 단말 사이의 채널을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로 기지국이 전송한 기준 신호를 기반으로 채널 정보를 측정할 수 있다. 상기 기준 신호는 통신 시스템에 따라 다양하게 적용될 수 있다. In
단계 420에서 단말은 수신한 채널 정보를 기반으로 채널 정보를 양자화 할 수 있다. 상기 채널을 양자화 하는 방법은 실시 예에 따라 다양하게 적용할 수 있다. 일 예로 기 설정된 코드북 정보를 기반으로 상기 채널과 가장 유사한 프리코딩 벡터를 결정하는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 프리코딩 벡터 이외에도 기 채널 정보를 나타낼 수 있는 별도의 코드북에서 채널 정보와 대응되는 인덱스를 결정하는 방법을 기반으로 채널을 양자화 할 수 있다. In
단계 430에서 단말은 채널 측정 오류를 예측할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 단말은 채널 정보와 채널 양자화 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측할 수 있으며, 이는 단말의 예측기에서 수행될 수 있다. 실시 예에 따라 채널 측정 오류는 상기 단말이 측정한 채널 정보와 상기 단말이 양자화한 채널 정보의 차이 값을 포함할 수 있다. In
단계 440에서단말은 상기 채널 정보, 채널 양자화 정보 및 채널 측정 오류 예측 정보 중 적어도 하나를 기반으로 채널 방향을 도출할 수 있다. 보다 구체적으로 채널 방향의 경우 표 1의 코드와 같은 방법으로 수행될 수 있으며, 할당된 정보 량에 따라 일부의 채널 방향 정보만 도출할 수 있다. In
단계 450에서 단말은 상기 채널 측정오류 예측 정보 및 채널 방향 정보 중 적어도 하나를 기지국에 피드백 할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 채널 측정 오류 예측 정보는 채널 측정 오류의 크기와 방향 정보를 포함할 수 있으며, 이와 같은 정보는 양자화 되어 기지국에 피드백 될 수 있다.In
3. 채널측정오류 정보를 이용한 사용자 선택 기법3. User selection technique using channel measurement error information
이하에서는 채널측정오류 기반의 다중사용자 무선 통신 시스템을 위한 사용자 선택 기법을 기술한다.A user selection scheme for a multi-user wireless communication system based on channel measurement error is described below.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기지국이 사용자로부터의 피드백 채널정보를 받아 확률적 프리코딩 설계와 확률적 사용자 선택을 하는 동작의 흐름을 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기지국이 사용자로부터의 피드백 채널정보를 받아 확률적 프리코딩 설계와 확률적 사용자 선택을 하는 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.5 is a diagram illustrating a flow of an operation of performing probabilistic precoding design and probabilistic user selection by receiving base station feedback channel information from a user according to embodiments of the present invention. More specifically, FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of an operation of performing probabilistic precoding design and probabilistic user selection by receiving base station feedback channel information from a user according to embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 단계 510에서 기지국은 사용자 단말로부터 피드백 되는 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 측정오류 예측 정보 및 채널 방향 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널 측정 오류 예측 정보는 채널 측정 오류의 크기와 방향 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 정보들 중 적어도 하나는 양자화 되어 전달될 수 있다. Referring to FIG. 5, in
단계 520에서 기지국은 상기 수신한 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 도출할 수 있다. 상기 단계는 기지국의 도출기에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 기지국은 양자화된 수신 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 도출 할 수 있다. In
단계 530에서 기지국은 상기 도출된 정보를 기반으로 확률적 프리코딩을 도출할 수 있다. 보다 구체적으로 도출된 채널 측정 오류를 기반으로 채널 전송량을 최대화 할 수 있는 프리코딩을 결정할 수 있다. In
단계 540에서 기지국은 상기 도출된 채널 측정 오류 정보 및 상기 도출된 확률적 프리코딩을 기반으로 확률적 사용자 선택을 수행할 수 있다. 실시 예에서 전송률의 합은 선택된 사용자 단말에 따라 종속적인 바, 전송량을 최대화 할 수 있는 사용자 선택을 할 수 있으며, 사용자 선택은 사용자 단말이 피드백한 정보를 기반으로 수행될 수 있다. In
단계 550에서 기지국은 도출된 확률적 프리코딩을 이용하여 선택된 사용자에게 신호 전송을 수행할 수 있다. In
k-번째 사용자 단말에서의 수신 벡터는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.The reception vector at the k-th user terminal can be expressed by the following equation.
수학식 8에서 을 의미한다.In Equation (8) .
수학식 8로부터 백색화 필터 가 수신기에서 적용된다면 관계식 를 기반으로 출력은 와 같을 수 있으며, 는 으로 나타낼 수 있다. 상기 백색화 필터를 수신 벡터에 적용하면, k번째 사용자에게 기대되는 전송속도(rate)는 다음식으로 주어진다. From equation (8) Is applied at the receiver, Based on the output , ≪ / RTI > The . If the whitening filter is applied to the received vector, the rate of transmission expected for the k-th user is given by:
수학식 (9)에서 를 나타내며 는 선택된 사용자집합을 의미한다.In Equation (9) Represents the Means a selected set of users.
수학식 (3)에서 주어진 프리코딩 는 상기 선택된 사용자 집합에 따라 변하게 되고, 수학식 (9)는 상기 선택된 사용자 집합에 따라 전송속도가 다름을 보여준다. 따라서 전송률의 합 는 사용자 선택에 종속적(dependent)이다. The precoding given in equation (3) Is changed according to the selected set of users, and Equation (9) shows that the transmission rates are different according to the selected set of users. Therefore, Is dependent on user selection.
표 2는 수학식 (9)를 기반으로 사용자를 선택하는 동작의 흐름을 보여주는 간략한 의사코드이다. 일반적으로 기지국에서 완벽한 하향링크 채널을 알 수 없다. 이로 인해, 기존의 결정론적 송수신 방법에서는 하향링크 채널 대신 피드백 채널정보 이용하여 수학식 (9)의 를 구할 수 있다. Table 2 is a brief pseudocode showing the flow of operations to select a user based on Equation (9). Generally, a base station transmits a complete downlink channel Can not be known. Therefore, in the conventional deterministic transmission / reception method, Instead, (9) < RTI ID = 0.0 > Can be obtained.
수학식 (10)에서 관계식 와 을 사용하였다. 또한 는 를 기반으로 얻어질 수 있다. In the equation (10) Wow Were used. Also The . ≪ / RTI >
하지만, 제안하는 확률적 송수신 방법에서는 채널측정오류 정보 을 이용하여 수학식 (9)의 를 다음과 같이 구한다. 예를 들어 수학식 (11)과 같이 구할 수 있다. However, in the proposed probabilistic transmission / reception method, (9) using Equation Is obtained as follows. For example, it can be obtained by the following equation (11).
수학식 (10)에서 관계식 와 을 사용하였다. 수학식 (11)에서 값은 채널측정오류 피드백 정보를 이용하게 구할 수 있다.In the equation (10) Wow Were used. In Equation (11) The value can be obtained using channel measurement error feedback information.
수학식 (9)와 수학식 (11)을 통해 확률적 송수신 방식을 통해 얻을 수 있는 전송속도는 다음과 같다.The transmission rates that can be obtained through the probabilistic transmission / reception method through Equations (9) and (11) are as follows.
4. 시뮬레이션 결과본 섹션에서는 본 발명의 실시예들에 따라 제안된 방법의 효율을 증명하기 위하여 제안된 확률적 송수신 방법이 종래의 결정론적인 송수신 방법과 대비적으로 평가될 것이다. 표 3은 시뮬레이션을 위해 사용된 시뮬레이션 가정들을 기술하고 있다.4. Simulation Results In this section, the proposed probabilistic transmission / reception method will be evaluated in comparison with the conventional deterministic transmission / reception method in order to demonstrate the efficiency of the proposed method according to the embodiments of the present invention. Table 3 describes the simulation assumptions used for the simulation.
특히, 본 예제 시뮬레이션들에서는 Doppler에 의한 채널 변화와 양자화에 따른 채널정보오류를 고려한 성능을 비교할 수 있다. In particular, in this example simulations, we can compare the performance considering Doppler channel change and channel information error due to quantization.
도 6은 본 발명의 실시 예들이 적용되는 확률적 송수신 기법과 기존의 결정론적(Deterministic) 송수신 기법 사이의 성능의 예를 시간에 따른 채널 변화 환경에서 대비적으로 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예들이 적용되는 확률적 송수신 기법과 기존의 결정론적(Deterministic) 송수신 기법 사이의 성능의 예를 시간에 따른 상관(correlation)된 채널 변화 환경에서 대비적으로 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a graph showing an example of performance between a probabilistic transmission and reception technique to which embodiments of the present invention are applied and a conventional deterministic transmission and reception technique in a time-varying channel change environment. FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a performance example between a conventional STN technique and a conventional deterministic STN technique in a channel-changing environment correlated with time. FIG.
도 6 은 제안 방법과 기존 방법의 성능을 비교하고 있다. 도 6에서는 안테나들 간의 상관관계가 없는 경우를 가정한다. 실선은 제안하는 확률적 송수신 방법을 통해 얻을 수 있는 전송속도를 보여주며 점선은 기존의 결정론적 송수신 방법을 통해 얻을 수 있는 전송속도를 보여준다. 맨 위에 위치한 점선은 기지국에 오류 없이 완벽한 채널 정보를 가정한 이상적인 전송속도 극대치를 보여준다. 도 6에서 보다시피 도플러(Doppler) 영향이 증가하고 즉 기지국에서의 채널정보오류가 증가함에 따라 제안하는 확률적 방법과 기존의 결정론적 방법의 성능 차가 증가함을 알 수 있다. 도 7에서는 안테나들 간의 상관관계가 있는 경우를 가정한다. 도 7에서의 결과들을 통해 제안하는 방법이 효과적으로 상관관계를 활용하여 기존 방법 대비 성능 개선이 증가함을 알 수 있다.Figure 6 compares the performance of the proposed method with that of the existing method. In FIG. 6, it is assumed that there is no correlation between the antennas. The solid line shows the transmission rate obtained by the proposed probabilistic transmission / reception method, and the dotted line shows the transmission rate obtained by the conventional deterministic transmission / reception method. The dotted line at the top shows the ideal transmission rate maximum, assuming perfect channel information without errors in the base station. As can be seen in FIG. 6, as the Doppler effect increases, that is, as the channel information error increases in the base station, the performance difference between the proposed probabilistic method and the existing deterministic method increases. In FIG. 7, it is assumed that there is a correlation between the antennas. It can be seen from the results in FIG. 7 that the proposed method effectively utilizes the correlation and increases the performance improvement compared to the conventional method.
결과적으로, 도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 제안된 확률적 송수신 방법을 사용하면 기존의 결정론적 방식에 비하여 현저한 개선이 얻어질 수 있다.As a result, as can be seen from Figs. 6 and 7, a remarkable improvement can be obtained by using the proposed stochastic transmission / reception method as compared with the existing deterministic method.
5. 결론5. Conclusion
본 발명의 실시 예들은 다중안테나 다중사용자 무선 통신시스템에서 확률적(Stochastic) 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 실시 예는 채널측정오류를 예측하는 과정, 확률적 프리코딩을 결정하는 과정 및 확률적 사용자 선택을 하는 과정 등으로 구성 될 수 있다. 양자화 예측 기반의 CDI 피드백을 통해 코드집(codebook)을 채널 환경에 따라 변경할 필요가 없으며 양자화 과정 중 복잡한 복소수 곱셈 연산도 필요하지 않다. 시뮬레이션 결과들을 통해 제안된 확률적 송수신 방법을 사용하면 기존의 결정론적 방식에 비하여 현저한 성능 개선이 얻어짐을 보였다.Embodiments of the present invention are directed to a stochastic transmission and reception method and apparatus in a multi-antenna multi-user wireless communication system. The embodiment may include a process of predicting a channel measurement error, a process of determining a stochastic precoding, and a process of selecting a probabilistic user. It is not necessary to change the codebook according to the channel environment through the CDI feedback based on the quantization prediction and complex complex multiplication operation during the quantization process is not necessary. Simulation results show that using the proposed probabilistic transmission / reception method results in a significant performance improvement compared to the conventional deterministic method.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 통신시스템의 사용자 단말이 기지국으로부터의 링크 채널정보를 얻기 위한 측정기의 동작 방법은 상기 단말에서 측정된 채널을 양자화(Quantization) 하는 과정, 상기 양자화 과정을 통해 채널측정오류를 예측하는 과정, 및 상기 채널측정오류를 피드백하기 위해 채널방향정보(channel direction information)을 도출하는 과정을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method of operating a measuring device for obtaining link channel information from a base station of a user terminal of a wireless communication system includes the steps of quantizing a channel measured by the terminal, Estimating a measurement error, and deriving channel direction information to feed back the channel measurement error.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 통신시스템의 사용자 단말이 기지국으로부터의 링크 채널을 얻기 위한 측정기 장치는 상기 측정된 채널을 양자화(Quantization) 하는 양자기, 상기 양자화 과정을 통해 채널측정오류를 예측하는 예측기, 상기 채널측정오류를 피드백하기 위해 채널방향정보(channel direction information)을 도출하는 도출기, 및 상기 채널방향정보를 기지국에 피드백하는 전송기를 포함할 수 있다. 또한 실시 예 전반에서 전송기는 송수신부에 포함될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a measuring apparatus for obtaining a link channel from a base station of a user terminal of a wireless communication system includes: a quantizer which quantizes the measured channel; An estimator for deriving channel direction information for feeding back the channel measurement error, and a transmitter for feeding back the channel direction information to the base station. Also, in the first embodiment, the transmitter may be included in the transmission / reception unit.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 통신시스템의 기지국은 단말기로부터의 피드백 채널정보를 이용하여 확률적 프리코딩 설계하고 확률적 사용자 선택을 하는 방법은 상기 피드백 채널정보를 이용하여 채널측정오류를 도출하는 단계, 상기 채널측정오류를 이용하여 확률적 프리코딩을 도출하는 단계, 상기 프리코딩을 기반으로 확률적 사용자 선택하는 단계, 상기 확률적 사용자 선택 과정 중 사용자별 전송랭크(Transmission Rank)를 조절하는 단계, 및 상기 확률적 전송 방법에 따라 전송하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a base station of a wireless communication system designs stochastic precoding using feedback channel information from a terminal and performs probabilistic user selection by deriving a channel measurement error using the feedback channel information , Deriving probabilistic precoding using the channel measurement error, selecting a probabilistic user based on the precoding, and adjusting a transmission rank for each user during the probabilistic user selection process And transmitting in accordance with the stochastic transmission method.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 통신시스템의 기지국에서 단말기로부터의 피드백 채널정보를 이용하여 확률적 프리코딩 설계하고 확률적 사용자 선택을 하는 장치는 상기 피드백 채널정보를 이용하여 채널측정오류를 도출하는 제1도출기, 상기 채널측정오류를 이용하여 확률적 프리코딩을 도출하는 제2도출기, 상기 프리코딩을 기반으로 확률적 사용자 선택하는 선택기, 상기 확률적 사용자 선택 과정 중 사용자별 전송랭크(Transmission Rank)를 조절하는 조절기, 및 상기 확률적 전성 방법에 따라 전송하는 전송기를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an apparatus for stochastic precoding designing and probabilistic user selection using feedback channel information from a terminal in a wireless communication system derives a channel measurement error using the feedback channel information A second derator for deriving a probabilistic precoding using the channel measurement error, a selector for selecting a probabilistic user based on the precoding, and a transmitter for selecting a transmission rank per user in the probabilistic user selection process Transmit Rank), and a transmitter for transmitting according to the probabilistic method.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Do. The scope of the present invention should, therefore, be determined not only by the details of the embodiments described, but also by the appended claims and their equivalents.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And is not intended to limit the scope of the invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100 : 기지국
110, 120 : 사용자 단말
210 : 사용자 단말 예측기
220 : 사용자 단말 양자기
310 : 기지국 예측기100: base station
110, 120: user terminal
210: User terminal predictor
220: User terminal magnetism
310: base station predictor
Claims (20)
기지국으로부터 기준 신호를 수신하는 단계;
상기 수신한 기준 신호를 기반으로 채널 정보를 측정하는 단계;
상기 측정된 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측하는 단계; 및
상기 예측한 정보를 기반으로 생성된 피드백 정보를 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 신호 송수신 방법. A method of transmitting and receiving signals in a terminal of a mobile communication system,
Receiving a reference signal from a base station;
Measuring channel information based on the received reference signal;
Estimating a channel measurement error based on the measured channel information; And
And transmitting feedback information generated based on the predicted information to a base station.
상기 채널 측정 오류를 예측하는 단계는
기 설정된 정보를 기반으로 상기 측정된 채널 정보를 양자화 하는 단계; 및
상기 양자화된 채널 측정 정보 및 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법. The method according to claim 1,
The step of predicting the channel measurement error
Quantizing the measured channel information based on preset information; And
And estimating a channel measurement error based on the quantized channel measurement information and the measured channel information.
상기 피드백 정보를 정보를 기지국에 전송하는 단계는
상기 채널 측정 오류의 크기 정보 및 방향 정보를 양자화하는 단계; 및
상기 양자화된 크기 정보 및 방향 정보를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법. The method according to claim 1,
The step of transmitting the feedback information to the base station
Quantizing size information and direction information of the channel measurement error; And
And transmitting the quantized size information and direction information to the base station.
상기 기지국으로부터 상기 피드백 정보를 기반으로 결정된 프리코딩 방법이 적용된 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 신호 송수신 방법. The method according to claim 1,
And receiving a signal to which the precoding method determined based on the feedback information is applied from the base station.
단말로 기준 신호를 전송하는 단계; 및
상기 기준신호를 기반으로 생성된 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 피드백 정보는 상기 단말이 상기 기준 신호를 기반으로 예측한 채널 측정 오류 정보를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법. A method of transmitting and receiving signals in a base station of a mobile communication system,
Transmitting a reference signal to a terminal; And
And receiving feedback information generated based on the reference signal,
Wherein the feedback information is generated based on channel measurement error information predicted by the terminal based on the reference signal.
상기 예측된 채널 측정 오류는
상기 단말이 상기 기준신호를 기반으로 측정한 채널 정보를 기 설정된 정보를 기반으로 양자화하고, 상기 양자화한 채널 측정 정보 및 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 결정된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법. The method according to claim 6,
The predicted channel measurement error
Wherein the channel estimating unit includes quantization of channel information measured based on the reference signal based on predetermined information and information determined based on the quantized channel measurement information and the measured channel information. .
상기 피드백 정보는
양자화된 상기 채널 측정 오류의 크기 정보 및 방향 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법. The method according to claim 6,
The feedback information
And quantizing the size of the channel measurement error and direction information.
상기 피드백 정보는 상기 측정된 채널의 방향 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.The method according to claim 6,
Wherein the feedback information includes direction information of the measured channel.
상기 피드백 정보를 기반으로 사용자 단말을 선택하는 단계;
상기 피드백 정보를 기반으로 프리코딩 방법을 결정하는 단계; 및
상기 선택된 사용자 단말에 상기 결정된 프리코딩을 적용하여 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법. The method according to claim 6,
Selecting a user terminal based on the feedback information;
Determining a precoding method based on the feedback information; And
And transmitting the signal by applying the determined precoding to the selected user terminal.
기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
상기 송수신부를 제어하고, 상기 기지국으로부터 기준 신호를 수신하고, 상기 수신한 기준 신호를 기반으로 채널 정보를 측정하고, 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측하고, 상기 예측한 정보를 기반으로 생성된 피드백 정보를 기지국에 전송하는 제어부를 포함하는 단말. A terminal for transmitting and receiving signals in a mobile communication system,
A transmission / reception unit for transmitting / receiving signals to / from a base station; And
Receiving a reference signal from the base station, measuring channel information based on the received reference signal, estimating a channel measurement error based on the measured channel information, And transmitting the generated feedback information to the base station.
상기 제어부는
기 설정된 정보를 기반으로 상기 측정된 채널 정보를 양자화 하고, 상기 양자화된 채널 측정 정보 및 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 채널 측정 오류를 예측하는 것을 특징으로 하는 단말. 12. The method of claim 11,
The control unit
Quantizes the measured channel information based on preset information, and estimates a channel measurement error based on the quantized channel measurement information and the measured channel information.
상기 제어부는
상기 채널 측정 오류의 크기 정보 및 방향 정보를 양자화하고, 상기 양자화된 크기 정보 및 방향 정보를 상기 기지국에 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.12. The method of claim 11,
The control unit
Quantizes size information and direction information of the channel measurement error, and transmits the quantized size information and direction information to the base station.
상기 피드백 정보는 상기 측정된 채널의 방향 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.12. The method of claim 11,
Wherein the feedback information includes direction information of the measured channel.
상기 제어부는
상기 기지국으로부터 상기 피드백 정보를 기반으로 결정된 프리코딩 방법이 적용된 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 단말.12. The method of claim 11,
The control unit
And receives a signal to which the precoding method determined based on the feedback information is applied from the base station.
단말과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
상기 송수신부를 제어하고, 상기 단말로 기준 신호를 전송하고, 상기 기준신호를 기반으로 생성된 피드백 정보를 수신하는 제어부를 포함하고,
상기 피드백 정보는 상기 단말이 상기 기준 신호를 기반으로 예측한 채널 측정 오류 정보를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 기지국. A base station for transmitting and receiving signals in a mobile communication system,
A transmitting and receiving unit for transmitting and receiving signals to and from the terminal; And
And a controller for controlling the transceiver, transmitting a reference signal to the terminal, and receiving feedback information generated based on the reference signal,
Wherein the feedback information is generated based on channel measurement error information predicted by the UE based on the reference signal.
상기 예측된 채널 측정 오류는
상기 단말이 상기 기준신호를 기반으로 측정한 채널 정보를 기 설정된 정보를 기반으로 양자화하고, 상기 양자화한 채널 측정 정보 및 상기 측정된 채널 정보를 기반으로 결정된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국. 17. The method of claim 16,
The predicted channel measurement error
Wherein the terminal comprises channel information measured based on the reference signal on the basis of predetermined information, and information determined based on the quantized channel measurement information and the measured channel information.
상기 피드백 정보는
양자화된 상기 채널 측정 오류의 크기 정보 및 방향 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.17. The method of claim 16,
The feedback information
And quantizing the size of the channel measurement error and direction information.
상기 피드백 정보는 상기 측정된 채널의 방향 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.17. The method of claim 16,
Wherein the feedback information includes direction information of the measured channel.
상기 제어부는
상기 피드백 정보를 기반으로 사용자 단말을 선택하고, 상기 피드백 정보를 기반으로 프리코딩 방법을 결정하고, 상기 선택된 사용자 단말에 상기 결정된 프리코딩을 적용하여 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국.17. The method of claim 16,
The control unit
Selects a user terminal based on the feedback information, determines a precoding method based on the feedback information, and transmits the signal by applying the determined precoding to the selected user terminal.
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