WO2010151069A2 - 적응형 순환 지연 다이버서티를 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법 및 그를 이용한 시스템측 장치와 수신장치, 협력형 기지국 세트 결정 방법 - Google Patents

적응형 순환 지연 다이버서티를 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법 및 그를 이용한 시스템측 장치와 수신장치, 협력형 기지국 세트 결정 방법 Download PDF

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WO2010151069A2
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cyclic delay
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reception
transmission
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박경민
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    • H04B7/0671—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal using different delays between antennas

Definitions

  • the present invention relates to a multi-point cooperative transmission / reception method using adaptive cyclic delay diversity, and a system-side device and a reception device using the same, and a method for determining a cooperative base station set.
  • adaptive Cyclic Delay Diversity (hereinafter referred to as "Adaptive Cyclic Delay”) is used to improve channel performance for specific frequency bands that require multi-point cooperative transmission and reception for a particular base station.
  • the present invention relates to an apparatus and a method for including a base station in a cooperative set of base stations.
  • a plurality of base stations are assigned to the same frequency resource at the same time when attempting a cooperative transmission / reception service to a user. At this time, the more base stations capable of cooperative service for a user, the better the data efficiency.
  • CoMP Coordinated Multi-point Transmission / Reception System
  • a cooperative transmission / reception service may be supported for one user.
  • Figure 1 shows the overall configuration of a general multi-point cooperative transmission and reception system.
  • a user In the multi-point cooperative transmission / reception system, a user is conventionally developed in a technology in which a user is connected to one base station to transmit and receive data, and thus, data can be obtained in a cooperative manner with one or more base stations to obtain higher data efficiency and better quality. Its purpose is to enable you to receive services.
  • one user may be connected to two or more base stations at the same time to receive a service, or may be connected to a base station having the best channel according to a channel situation at regular intervals with a plurality of base stations. have.
  • the multi-point cooperative transmission / reception system may be configured with neighboring base stations.
  • the beamforming or precoding value can be optimally set by estimating the estimated value or interference value for the channel situation.
  • the base station and the terminal receive and transmit the same frequency resource at the same time when transmitting and receiving the cooperative data. That is, a plurality of base stations selected as cooperative base stations at the same time transmit and receive data to one user using the same frequency resources. Therefore, the base station selected as the cooperative base station should be a base station having a good channel performance for any used frequency band for the user.
  • the user analyzes the reference signals sent by each base station to determine the channel status of each base station and antennas of each base station, and feeds back the information directly or indirectly to the base station.
  • a higher layer such as a base station or a core network, which receives information feedback, selects base stations having good channel performance to form a cooperative base station set, and the base stations included in the cooperative base station set are connected to the corresponding user terminal.
  • the cooperative transmission and reception will be started.
  • a sufficient number of base stations for constituting a cooperative base station set may not be secured according to channel conditions. If a cooperative base station set above a proper standard for cooperative transmission and reception cannot be formed, or if a frequency band capable of cooperative transmission and reception is already occupied by another user and cannot be used, the feedback information will be retried again. There is a need for any operation to ensure available frequency resources through frequency resource scheduling.
  • the multi-point cooperative transmission / reception system it is not possible to secure the number of base stations that can always form a sufficient cooperative set according to the channel situation.
  • the cooperative set may be received again to reconstruct the cooperative set or the cooperative set may not be sufficient to start the cooperative service.
  • the cooperative set may be solved by a method other than the cooperative transmit / receive service.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to perform an adaptive cyclic delay for a specific antenna in a multi-antenna system to use a specific frequency band of a specific base station as a multi-point cooperative transmission / reception frequency band.
  • a system side apparatus and a receiving apparatus To provide a transmission and reception method, a system side apparatus and a receiving apparatus.
  • Another object of the present invention is to provide a method for determining a cooperative base station set capable of multi-point cooperative transmission / reception among a plurality of base stations in consideration of an adaptive cyclic delay value for each base station transmitted from a receiving apparatus.
  • Another object of the present invention is to receive feedback information such as an adaptive cyclic delay value for each base station from the receiving apparatus and determine the cooperative base station set in consideration thereof, and to the base station that needs cyclic delay among the base stations of the determined cooperative base station set. It is to provide a multi-point cooperative system for transmitting and receiving system side for controlling to transmit a signal delayed by the cyclic delay value.
  • Another object of the present invention is for multi-point cooperative transmission and reception for receiving a signal delayed by a corresponding cyclic delay value from a specific base station determined as a cooperative base station set after transmitting feedback information such as an adaptive cyclic delay value for each base station to the system side. It is to provide a receiving device.
  • Another object of the present invention is to calculate an adaptive cyclic delay value at a receiver side in a multiple transmit antenna system, feed back to a system side apparatus, and perform a cyclic delay transmission based on the system side apparatus, thereby attenuating a frequency in a desired frequency band.
  • an embodiment of the present invention is a system-side device, which is included in a multi-point cooperative transmission and reception system, and includes a plurality of base stations having multiple transmission antennas, and which is adaptively cyclic with respect to one or more base stations.
  • a first section for receiving specific frequency band information capable of frequency attenuation compensation by delay transmission, feedback information including delayed antenna information and adaptive cyclic delay value, and channel response information for each base station from a corresponding receiver;
  • a second section for determining a cooperative base station set capable of multi-point cooperative transmission / reception with respect to the receiver based on at least one of channel response information and feedback information; and the frequency attenuation compensation among base stations included in the cooperative base station set.
  • the adaptive cyclic delay value for the antenna to be delayed only for the necessary base station It provides the system-side apparatus for a multi-point cooperative transmission and reception system including a third section for controlling to transmit the large delay that signal.
  • Specific frequency band information capable of frequency attenuation compensation, feedback information including delayed antenna information and adaptive cyclic delay value, and channel response information for each base station are calculated and fed back to the system side, and the system side determines the multiple points.
  • For a multi-point cooperative transmission / reception system for receiving a signal transmitted by a base station requiring frequency attenuation compensation among the base stations included in the cooperative base station set capable of cooperative transmission / reception by the adaptive cyclic delay value for the delay target antenna. Provide a receiving device.
  • a multi-point cooperative transmission / reception method using a system side including a plurality of base stations having multiple transmission antennas in communication with a reception device, wherein the system side is an adaptive cyclic delay for one or more base stations.
  • a base station set determining step of determining a cooperative base station set capable of multi-point cooperative transmission / reception based on response information and feedback information, and a base station included in the base station set may be used for the delay target antenna only for the base station requiring the frequency attenuation compensation. Delayed by the adaptive cyclic delay value Provided is a multi-point cooperative transmission / reception method comprising a cyclic delay signal transmission step of controlling to transmit a signal.
  • a multi-point cooperative transmission / reception method using a reception device that communicates with a system side including a plurality of base stations having multiple transmission antennas, wherein the reception device is configured to transmit a cyclic delay to one or more base stations.
  • 1 is a view showing the overall configuration of a general multi-point cooperative transmission and reception system
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a 3X1 multiple transmit / receive antenna (MIMO) system using a CDD technique
  • FIG. 3 is a diagram illustrating channel response characteristics of a multiple antenna (MIMO) system without using a CDD
  • FIG. 4 is a diagram illustrating channel response characteristics when a large delay CDD is applied.
  • MIMO multiple antenna
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of a multi-point cooperative transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a detailed block diagram of a delay-transmittable base station (transmitter) included in a multi-point cooperative transmission / reception system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart of a cooperative transmission / reception method using a multi-point cooperative transmission / reception system according to an embodiment of the present invention
  • 9 to 12 illustrate changes in channel response characteristics when an embodiment of the present invention is applied to a multi-antenna system.
  • MIMO multi-input multi-output
  • CDD Cyclic Delay Diversity
  • CDD is a diversity technique used in an OFDM-based wireless communication system, and converts spatial diversity into frequency diversity to avoid intersymbol interference.
  • the signal of each antenna is delayed by a cyclic delay value and transmitted.
  • Increasing may increase the coding gain through the channel coding technique.
  • the first antenna transmits the original signal as it is, and from the second antenna to the Nth antenna, a cyclic delay is determined using a predetermined delay value.
  • a cyclic delay is determined using a predetermined delay value.
  • the overall frequency selectivity of the channel can be improved to obtain the processing gain due to channel coding.
  • this does not improve the channel frequency response of a specific band but increases the processing gain of channel coding across the channel. I can only.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a 3X1 multiple transmit / receive antenna (MIMO) system using a CDD technique
  • FIG. 3 shows a channel response characteristic of a multiple antenna (MIMO) system without using a CDD
  • FIG. 4 is a large delay CDD (Large). Channel response characteristics in the case of applying the Delay CDD) are shown.
  • the 3X1 CDD MIMO system includes a channel coding unit 210, a plurality of cyclic delay blocks 220, 220 ′, 220 ′′, a plurality of antennas 230, 230 ′, 230 ′′, and the like on a transmitting side.
  • the receiving side includes one antenna 240 and a channel decoding unit 250.
  • the cyclic delay block 220 for the first antenna 230 of FIG. 2 may not be required.
  • a portion shown in dark shades is a portion where information is broken due to frequency selective fading, and a code block composed of dark shades and white portions is broken, but information is recovered after channel coding.
  • a code block composed of dark and light shades refers to a code block that fails to recover information even after channel coding due to a lot of broken information.
  • the large delay CDD (large delay CDD) sets a large delay corresponding to tens to hundreds of sample values as a cyclic delay, and in the case of the first antenna, transmits the original signal as it is, and the second antenna. And a third antenna transmits with a cyclic delay, and when using a large delay CDD (frequency delay CDD), the frequency response characteristics are shown in FIG. 4.
  • the overall frequency selectivity of the channel can be improved to obtain the processing gain due to channel coding, but this does not improve the channel frequency response of a specific band, but rather the processing of channel coding throughout the channel. This is somewhat limited because it can only increase the gain.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of a multi-point cooperative transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-point cooperative transmission / reception system is largely composed of a system side apparatus 410 and a receiving apparatus 420, and the system side apparatus 410 is again a plurality of base stations 411-1 to 411-. 3) and the base station upper layer 412 and the like.
  • the base station refers to all kinds of wireless access network devices connected to an air interface with a user equipment (hereinafter referred to as "UE"), and according to a communication method or a communication standard, a base station (Base Station) as well as a node B , eNode B, and the like.
  • UE user equipment
  • the base station upper layer 412 is a core network including an operator network, an authentication center, a home location register, and the like, or a radio network controller (RNC) that is a wireless access network device connected to a base station, and a BSC (Base). It is a comprehensive concept including Station Controller.
  • RNC radio network controller
  • the system-side device 410 determines a cooperative base station set capable of multi-point cooperative transmission / reception among a plurality of base stations in consideration of adaptive cyclic delay information for each base station fed back from the reception device 420, and the corresponding reception device and the base station Perform multi-point cooperative transmission and reception between them.
  • the system-side device 410 may include specific frequency band information capable of compensating for frequency attenuation by cyclic delay transmission to one or more base stations, feedback information including delayed antenna information and adaptive cyclic delay values, and the like.
  • the first to third functions may be performed in a section implemented by each hardware module or software module. In some cases, one component may be performed or a plurality of components may be performed in cooperation. have.
  • first to third functions may be performed by each of the base stations 411-1 to 411-3 included in the system-side device 410, or may be performed by the base station upper layer 412. Each base station and higher layer may be performed in cooperation.
  • the first function of receiving the feedback information and the channel response information for each base station by the system-side device 410 may be performed by the following process.
  • the base station near the receiving device receives information about each channel from the terminal before the system-side device determines the cooperative base station set. That is, the base station receives a response to a reference signal sent from the neighboring base station to the receiver, and thus, the system-side device determines which base station has a good channel in the target receiver, and uses which frequency band.
  • the system-side device determines which base station has a good channel in the target receiver, and uses which frequency band.
  • a process of receiving feedback information including an adaptive cyclic delay value may be performed as follows.
  • the receiving device 420 transmits a specific frequency band, a delay target antenna information, and an adaptive cyclic delay value to the system-side device. To send feedback.
  • the second method is to feed back specific frequency band information, delay target antenna information, and adaptive cyclic delay value that can be periodically compensated by a receiver without a request of a system side device.
  • the first method has the advantage of reducing overhead compared to the second because it does not need to send information periodically, and has the advantage that the system-side device can request exactly the desired frequency, the second method is overhead compared to the first method Can be large, but there is an advantage in that a gain can be obtained in terms of latency.
  • the second function of determining the cooperative base station set after receiving the feedback information from the receiving apparatus by the system side may be performed in various ways in the system side apparatus including the following scheme.
  • the base station upper layer 412 or one of the base station in the system side by receiving the combined feedback information and channel response information received from each base station received from the receiving apparatus, and determines the optimal cooperative base station set based on the base station The way would be possible.
  • the neighboring base station for the frequency band currently allocated to the receiving device by the serving base station serving the target receiving device is used to request a response to the target receiver whether multi-cooperative cooperative transmission and reception is possible, and to include the base station with an OK response in the cooperative base station set to finally receive the corresponding receiver.
  • a cooperative base station set may be determined.
  • the second method is specifically 1) when the serving base station requests a response to whether the cooperative transmission and reception is possible to the neighboring base station, first request feedback information corresponding to the base station to request a response to receive the response Or 2) if the receiving device periodically sends channel response information and feedback information to the neighboring base station, the serving base station does not need to request information from the terminal again. Before the feedback may be implemented by transmitting feedback information corresponding to the corresponding neighboring base station to the neighboring base station.
  • the first function and the second function need not necessarily be implemented in the above-mentioned manner, and any other method of receiving channel response information and feedback information for each base station from the receiving apparatus may be used. .
  • the system-side device performs a multi-point cooperative transmission and reception through the determined cooperative base station set, specifically, the base station that does not require frequency attenuation compensation according to an embodiment of the present invention transmits a signal in a general manner.
  • the base station included in the base station set only the base station requiring frequency attenuation compensation is controlled to transmit a signal delayed by the adaptive cyclic delay value to the delay target antenna.
  • FIG. 6 is a detailed block diagram of a delay-transmittable base station (transmitter) included in a multi-point cooperative transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • a base station includes a precoder 510 and an orthogonal frequency multimodulator (OFDM) 520, and the first antenna along with N antennas (Tx1 to TxN) is provided after the OFDM.
  • the remaining antennas other than (Tx1) are provided with cyclic delay blocks 530-1 to 530-n for applying a cyclic delay value, and include a cyclic delay control unit 540 for controlling all cyclic delay blocks. do.
  • the cyclic delay control unit 540 has a function of receiving delay target antenna information fed back and transmitted from a receiving apparatus and an adaptive cyclic delay value for the antenna, and is itself cooperative. Only when the base station set is determined, the control unit transmits a signal delayed by an adaptive cyclic delay value to the receiving device to the receiving device. A detailed configuration thereof will be described later with reference to FIGS. 8 to 8. Explain.
  • the precoder 510 may again include an FEC encoder, an interleaver, a symbol mapper, and the like, but is not limited thereto.
  • the precoder 510 may be understood as a concept that includes all components in charge of signal processing before modulation. shall.
  • the base station (transmitter) and the receiver correspond to the base station (or Node B, eNode B, etc.) and the user terminal (UE) in downlink, respectively, but are not limited thereto.
  • the role may be changed in a link and the like, and a function of calculating a phase difference between signals received according to an embodiment of the present invention, selecting a specific frequency band for attenuation compensation, and calculating and transmitting an adaptive cyclic delay value All devices that perform the operation are referred to as “receiving devices", and all devices that receive a feedback signal fed back for multi-point cooperative transmission and reception and perform signal delay transmission according to the adaptive cyclic delay value are collectively referred to as "base stations”. .
  • FIG. 7 is a block diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a receiver includes at least one antenna (Rx) 610, a cyclic prefix remover (CPR) 620, an inverse OFD modulator (IOFDM) 630 and a channel.
  • Rx antenna
  • CPR cyclic prefix remover
  • IIFDM inverse OFD modulator
  • a channel estimator 640 and a feedback information processor 650 are included.
  • the channel estimator 640 performs channel estimation through a reference signal (RS) received from an antenna and then identifies channel conditions for each band. Since the channel condition changes with time, channel estimation is performed using a reference signal continuously with a certain period.
  • RS reference signal
  • the feedback information processor 650 may compensate for frequency attenuation through phase estimation and a first section for estimating a phase difference between signals by estimating a reference signal transmitted from each antenna simultaneously with channel estimation.
  • a second section for searching for a specific frequency band, a third section for selecting a delay target antenna capable of compensating for attenuation of a specific frequency band, and an adaptive cyclic delay value (Cyclic) using information of the found specific frequency band.
  • the feedback information processor may be implemented alone or integrated with other components such as a channel estimator, and may be linked with a separate transmission antenna for transmitting a feedback signal.
  • the above-described delayed antenna may be determined as one or a plurality, and the second section may select an area having a high frequency attenuation at the same time as the absolute value of the phase difference of the signal transmitted from any two antennas is greater than or equal to a certain threshold. do.
  • the specific threshold approaches ⁇ (3.14) or - ⁇ (-3.14), the compensation effect is increased.
  • the specific threshold is 0.8 ⁇ or more.
  • the specific threshold need not be limited to a specific range and frequency attenuation compensation is required. Depending on the degree of need of 6/7 ⁇ , 5/6 ⁇ , 3/4 ⁇ may be appropriately determined.
  • the criterion of the region where the frequency attenuation is severe may be, for example, a frequency attenuation occurs below -2 dB, but is not limited thereto and may be set variably according to channel characteristics to be used.
  • the fourth section of the feedback information processor determines an adaptive cyclic delay value so as to minimize a phase difference between a signal transmitted from a delay target antenna and a reference antenna in a selected specific frequency band, and specifically, an adaptive cyclic delay value.
  • ( ⁇ cyc, n ) is preferably determined by the following equation (1).
  • n is the number of the antenna to be delayed
  • k is the index of a specific frequency band
  • N FFT is the number of sub-carriers
  • ⁇ k (d) is the compensation desired phase difference value
  • m is an arbitrary integer. do.
  • the adaptive cyclic delay values ⁇ cyc and n are cyclic delay values, the values are not limited to one, but may be determined in plural numbers by the integer m as in Equation 1 above.
  • ⁇ cyc, n value is larger obtained adaptive cycle, since to compensate for the response attenuation of a specific frequency band that means as in the large delay CDD above with many poles (pole) generating a frequency response harder delay value ⁇ cyc, An appropriately small value is selected from n values, and since m is 0, it is preferable that the smallest value of the plurality of adaptive cyclic delay value candidates is determined as an adaptive cyclic delay value, but is not limited thereto.
  • Equation 1 since ⁇ cyc, n causes a phase change in the band k to be ⁇ k (d), which is a compensation desired phase difference value, ideally, ⁇ k (d) is ⁇ , which is the most significant compensable phase difference. (3.14) or - ⁇ (-3.14) is preferred, but the actual phase difference between the two antenna signals to apply the actual compensation may not be exactly ⁇ (3.14) or - ⁇ (-3.14), in which case the compensation The actual phase difference value between the two antenna signals to be applied is determined as ⁇ k (d), which is a compensation desired phase difference value.
  • the adaptive cyclic delay value ⁇ cyc, n is a sampling number, it should be an integer.
  • ⁇ k (d) which is a compensation desired phase difference value, is an actual phase difference between two antenna signals to which compensation is to be applied.
  • the adaptive cyclic delay value ⁇ cyc, n may not be an integer.
  • the compensation desired phase difference value ⁇ k (d) is the adaptive cyclic delay value according to Equation 1. It is desirable that the value of ( ⁇ cyc, n ) be an integer and determined as an approximation closest to the actual phase difference value between the two antenna signals to which the actual compensation will be applied.
  • the feedback information processor generates a feedback signal including the calculated adaptive cyclic delay value and the selected delay target antenna information and transmits the feedback signal to the system-side device, in which case only when there is a transmission request from the system-side device 410.
  • the feedback signal may be transmitted, or the feedback information may be periodically transmitted to the system side device without any special request.
  • the cyclic delay control unit 550 of the base station which can be included in the cooperative base station set only by performing the frequency attenuation compensation by the system side device, controls the cyclic delay block of the corresponding delay target antenna so that the delay antenna is applied to the reference antenna signal.
  • a signal delayed by an adaptive cyclic delay value (expressed by Equation 3 below) is transmitted.
  • the receiver in the present specification may be a terminal (UE), and as described above, the UE is a comprehensive concept of a user terminal in wireless communication, as well as user equipment (UE) in WCDMA, LTE, HSPA, and the like. It should be interpreted as a concept that includes a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a wireless device in GSM.
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • SS subscriber station
  • GSM Global System for Mobile communications
  • FIGS. 9 to 12 show channel response characteristics when an embodiment of the present invention is applied to a multi-antenna system. Shows the change.
  • a feedback apparatus including an adaptive cyclic delay value and delayed antenna information of the feedback information processor 650 of a receiver according to an embodiment of the present invention, and more particularly, the receiver, calculates feedback information including a system side apparatus ( 410 transmits to transmit (S710).
  • Step S710 further calculates phase difference between signals by estimating a reference signal transmitted from each antenna in detail (S710-1), and searches for a specific frequency band capable of compensating for frequency attenuation through phase difference correction.
  • the system side apparatus includes an adaptive cyclic delay value calculating step (S710-4) for calculating an adaptive cyclic delay value using the cyclic delay value and feedback information including the calculated adaptive cyclic delay value and delay target antenna information. It may be configured as a transmission step (S710-5) to transmit to.
  • step S710 the receiving device transmits channel response information about a plurality of neighboring base stations to the system-side device.
  • the system-side device 410 determines a cooperative base station set capable of multi-point cooperative transmission and reception using the received feedback information and channel response information for each base station.
  • system-side device 410 performs multi-point cooperative transmission and reception through the determined cooperative base station set (S730).
  • the base station that does not need frequency attenuation compensation transmits a signal in a general cooperative transmission / reception scheme, but only for a base station that requires frequency attenuation compensation among base stations included in the base station set.
  • the antenna is controlled to transmit a signal delayed by an adaptive cyclic delay value.
  • the feedback information processing unit of the receiving apparatus may further include a correction check step (S740) to determine whether the frequency attenuation correction of the signal transmitted from the base station through the above process has been performed, the correction is appropriate If it is done, wait for the next application period, and if the correction is not properly performed, the specific frequency band search step (S710-2), the delay target antenna selection step (S710-3), and the adaptive cyclic delay value calculation step (S710- 4) can be configured to return to either.
  • a correction check step S740 to determine whether the frequency attenuation correction of the signal transmitted from the base station through the above process has been performed, the correction is appropriate If it is done, wait for the next application period, and if the correction is not properly performed, the specific frequency band search step (S710-2), the delay target antenna selection step (S710-3), and the adaptive cyclic delay value calculation step (S710- 4) can be configured to return to either.
  • the feedback information processor 650 has a phase difference of a signal transmitted from any two antennas in a specific frequency band search step (S710-2) and a delay target antenna selection step (S710-3).
  • An area close to (3.14) or - ⁇ (-3.14) and at the same time severely attenuated in frequency is selected as the specific frequency band, and an antenna that generates such a phase difference is selected as a delay target antenna.
  • FIG. 9 shows a channel response received from three neighboring base stations, and shows a channel response for each base station obtained by analyzing a reference signal received from three neighboring base stations for an arbitrary user terminal.
  • FIG. 10 shows the phase difference ((Ant1-Ant2, Ant1-Ant3)) of the signals received for each of three antennas of the base station 1 as a sum (solid line) of the signals received by the antennas.
  • the frequency attenuation occurs severely in the vicinity of k 385 and the phase differences Ant1-Ant3 of antennas 1 and 3 are close to + ⁇ (3.14).
  • antenna 3 which has generated such a phase difference with respect to the reference antenna is selected as the delay target antenna.
  • the feedback information processing unit of the receiver calculates the adaptive cyclic delay value according to Equation 1 previously mentioned in the adaptive cyclic delay value calculating step S710-4.
  • an index k indicating a specific frequency band requiring compensation is 385
  • the base signal transmitted from the base station 1 and the delayed signal delayed by the adaptive cyclic delay value ( ⁇ cyc, n ) may be expressed as Equation 2 and Equation 3, respectively.
  • Equations 2 and 3 S (l) and S (k) represent complex signals on the time axis and the frequency axis, respectively.
  • k and l are deulyigo index (index) of the time axis and frequency axis
  • n is number
  • k is the index of the delay target antenna
  • N FFT in a particular frequency band is the number of sub-carriers (sub-Carrier).
  • FIG. 12 illustrates the channel response of base station 1 compensated for degradation in channel performance by adaptive cyclic delay according to an embodiment of the present invention, and the channel response of the remaining base stations 2 and 3.
  • the adaptive cyclic delay value calculated by the above Equation 1 becomes large, and in this case, By functioning similarly to a large delay CDD, there is a possibility that the frequency attenuation compensation according to one embodiment of the present invention may not be performed in a sufficient band.
  • a precoding scheme may be additionally applied to a frequency band having a low specific frequency band.
  • the low frequency band is pre-coding is applied is specifically, k is N FFT / 4 or less means the extent of the band, but not limited to this, the frequency at which the number and compensation of the pole (Pole) generated by the cyclic delay application required Other values may be determined according to the size of the band.
  • the base station may further perform a precoding step of multiplying the initial transmission signal by a specific precoding matrix, and the precoding step may be performed before transmitting a cyclic delay signal. It is preferred to be carried out in, but is not limited thereto.
  • the precoding technique is a technique for increasing the transmission reliability of data in a multi-antenna OFDM system, and is used to maximize the signal-to-noise ratio through the corresponding feedback information in a closed loop system that can use the feedback information at the transmitter.
  • a codebook-based precoding scheme may be used, and a method of obtaining a signal-to-noise ratio (SNR) gain by feeding back an index of a precoding matrix already known by a transceiver to a transmitter, according to an embodiment of the present invention.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the receiving apparatus feeds back an optimal precoding matrix index to the base station by using channel information among common precoding matrices held by the transceiver, and the base station corresponds to the fed back index. Apply the precoding matrix to the transmitted signal.
  • precoding by a closed loop may not be used. If the base station already knows an optimal precoding matrix for a specific or full frequency band, the aforementioned precoding function may be performed without feedback information.
  • the desired gain improvement is obtained using the precoding technique in the low frequency band, and by using the adaptive cyclic delay scheme according to the embodiment of the present invention. By compensating for the frequency attenuation, it is possible to improve the frequency selectivity of the entire frequency band.
  • the case of the 3 X 1 multi-antenna system is taken as an example, but may be applied to the NXM multi-antenna system.
  • the antenna 3 is applied as an adaptive cyclic delay according to an embodiment of the present invention. However, it may be applied to other additional antennas or a plurality of antennas simultaneously or sequentially.
  • the present invention is not limited to the wireless communication field of the 3GPP series, and is effective by increasing frequency selectivity across channels and improving response characteristics in a specific frequency band in other current communication fields or future multi-antenna systems. It can be used in all fields that require multi-point cooperative transmission and reception.
  • the present invention by improving channel performance for a specific frequency band of a specific base station, it is possible to increase the possibility of securing a base station that can be included in a cooperative set, and a frequency resource for cooperative transmit / receive service. Even if it is already occupied by another user, there is an advantage that the possibility of initiating a cooperative transmission / reception service can be increased by making other frequency resources available without delay.
  • the cooperative service may be started to the corresponding user by selecting the three base stations among the other base stations as a cooperative set.
  • the selected frequency band is already occupied by some or all base stations constituting the cooperative set and used by another user.
  • the conventional method may wait until the preempted frequency resource becomes an available resource, or may go through a process of reselecting a possible frequency band by receiving feedback information again.
  • the band of the solid line box portion may be selected as a band supporting the cooperative service instead of the frequency band of the already selected dotted line box using the adaptive cyclic delay proposed in the embodiment of the present invention.
  • any band can be used to generate the frequency base point problem. This can solve latency problems caused by other additional processes such as reselection of frequency bands.
  • a base station that can be included in a cooperative set is secured by improving channel performance for a specific frequency band requiring multi-point cooperative transmission and reception for a specific base station.
  • Increase the likelihood of launching a cooperative transmit / receive service by making other frequency resources available without delay even if a frequency resource capable of cooperative transmit / receive service is already preempted by another user. Is a very useful invention.

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Abstract

본 발명은 적응형 순환지연 다이버서티(Adaptive Cyclic Delay Diversity; CDD)을 이용하여 특정 기지국에 대해서 다중 포인트 협력형 송수신(Coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP)이 필요한 특정 주파수 대역에 대해 채널 성능을 좋게 함으로써 해당 기지국을 협력형 기지국 세트에 포함시킬 수 있도록 하는 적응형 순환 지연 다이버서티를 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법 및 그를 이용한 시스템측 장치와 수신장치, 협력형 기지국 세트 결정 방법을 제공한다.

Description

적응형 순환 지연 다이버서티를 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법 및 그를 이용한 시스템측 장치와 수신장치, 협력형 기지국 세트 결정 방법
본 발명은 적응형 순환 지연 다이버서티를 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법 및 그를 이용한 시스템측 장치와 수신장치, 협력형 기지국 세트 결정 방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 적응형 순환지연 다이버서티(Adaptive Cyclic Delay Diversity; 이하 "적응형 순환 지연"이라 함)을 이용하여 특정 기지국에 대해서 다중 포인트 협력형 송수신이 필요한 특정 주파수 대역에 대해 채널 성능을 좋게 함으로써 해당 기지국을 협력형 기지국 세트에 포함시킬 수 있도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
다중 포인트 협력형 송수신 시스템(Coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP)에서 복수의 기지국은 한 사용자에게 협력형 송수신 서비스를 시도할 때 동일한 시간에 동일한 주파수 자원을 할당하여 서비스를 하게 된다. 이 때, 한 사용자에게 있어 협력형 서비스를 할 수 있는 기지국이 많을수록 데이터 효율은 좋아지게 된다.
이러한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서는 한 사용자에게 복수의 기지국이 동일시간 자원 동일 주파수 자원을 이용하여 데이터 효율을 높이고 좋은 품질의 서비스를 받게 하는데 목적이 있으므로, 하나의 사용자에 대해 협력형 송수신 서비스를 지원할 수 있는 기지국의 수가 많을수록 높은 데이터 효율을 얻을 수 있으며 또는 좋은 품질의 서비스가 가능하게 된다.
그러나, 사용자에게 할당 가능한 주파수 자원에는 한계가 있으며, 또한 임의의 사용자에게 대해 임의의 시간에 각 기지국에 대해 사용자가 겪는 채널 상황은 동일할 수가 없기 때문에 임의의 사용자에 대해 협력형 서비스를 지원할 수 있는 기지국의 수에도 제한이 있게 된다.
도 1은 일반적인 다중 포인트 협력형 송수신 시스템의 전체 구성을 도시한다.
다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서는 종래 하나의 사용자가 하나의 기지국에 연결되어 데이터를 송수신하던 기술에서 발전한 것으로서, 하나 이상의 기지국과 협력형으로 데이터를 송수신하여 보다 높은 데이터 효율을 얻을 수 있고, 보다 좋은 품질의 서비스를 받을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
도면에서와 같이 하나의 사용자는 2개 또는 그 이상의 기지국과 동시에 연결되어 서비스를 받을 수도 있으며, 또는 복수의 기지국과 일정 시간을 주기로 채널상황에 따라 가장 좋은 채널을 가지는 기지국과 연결되어 서비스를 받을 수도 있다.
또한 빔형성(Beam Forming) 또는 프리코딩(Pre-coding)시 기존에 서비스 받고 있는 기지국과의 채널상황만을 고려하여 빔형성 또는 프리코딩 값을 설정하였다면, 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서는 주변 기지국과의 채널 상황에 대한 추정값 또는 간섭값을 추정하여 빔형성 또는 프리코딩 값을 최적으로 설정할 수가 있다.
이러한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 기지국과 단말은 협력형 데이터를 송수신 할 시, 동일 시간에 동일 주파수 자원을 할당받아 송수신 하게 된다. 즉 동일 시간에 협력형 기지국으로 선택된 복수의 기지국은 동일한 주파수 자원을 사용하여 한 사용자에게 데이터를 송수신하게 된다. 따라서 협력형 기지국으로 선택 되는 기지국은 해당 사용자에 대해 임의의 사용 주파수 대역에 대해 좋은 채널 성능을 가지는 기지국이어야 한다.
사용자는 각 기지국이 보내오는 기준 신호들을 해석하여 각 기지국과 각 기지국의 안테나별 채널 상황을 파악하고, 그 정보를 직접 또는 간접적으로 해당 기지국에 피드백하게 된다.
정보를 피드백 받은 기지국 또는 코어 네트워크(Core Network)와 같은 상위계층은 좋은 채널 성능을 보이고 있는 기지국들을 선택하여 협력형 기지국 세트(Set)를 형성하고 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국들은 해당 사용자 단말과 협력형 송수신을 개시하게 된다.
이때, 채널상황에 따라서 협력형 기지국 세트를 구성할 수 있는 충분한 숫자의 기지국이 확보되는 것은 아니다. 협력형 송수신을 할 수 있는 적정 기준 이상의 협력형 기지국 세트가 형성되지 못하는 경우이거나 또는 협력형 송수신이 가능한 주파수 대역이 이미 다른 사용자에 의해 선점되어 있어 사용하지 못할 시에는 다시 피드백 정보를 받아 재시도하거나 주파수 자원 스케줄링을 통해 가용한 주파수 자원을 확보하는 임의의 동작이 필요하게 된다.
이와 같이 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 채널상황에 따라 항상 충분한 협력형 세트를 구성할 수 있는 기지국 수를 확보할 수 있는 것은 아니며, 종래에는 충분한 협력형 세트가 구성되지 않는 경우, 사용자 단말로부터 피드백 정보 다시 받아 협력형 세트를 재구성하거나 또는 충분하지 않은 상태로 협력형 세트를 구성하여 협력형 서비스를 개시할 수도 있으며, 최악의 상황에는 협력형 송수신 서비스 이외의 다른 방식으로 문제를 해결하여야 할 수도 있다.
또한, 충분한 협력형 세트를 구성할 수 있는 상황이더라도 선정된 주파수 자원이 다른 기지국에서 이미 선점되어 있는 경우도 발생할 수 있다. 이러한 경우 스케줄링에 의해 가용한 자원을 확보하던지 아니면 선점되어 있던 주파수 자원이 사용할 수 있게 될 때까지 기다려야 한다.
따라서, 특정 기지국의 특정 주파수 밴드에 대해 채널 성능을 좋게 함으로써 협력형 세트에 포함될 수 있는 기지국을 확보할 가능성을 높이며, 또한 협력형 송수신 서비스를 할 수 있는 주파수 자원이 이미 다른 사용자에 의해 선점된 경우에도 지연(Delay) 없이 다른 주파수 자원을 가용하게 만들어 협력형 송수신 서비스를 개시할 수 있는 가능성을 높일 필요가 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다중안테나 시스템에서 특정한 안테나에 대하여 적응형 순환 지연을 수행함으로써 특정 기지국의 특정 주파수 대역을 다중 포인트 협력형 송수신용 주파수 대역으로 사용하도록 하는 다중 포인트 협력형 송수신 방법과 시스템측 장치 및 수신장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수신장치로부터 전송된 각 기지국별 적응형 순환 지연 값 등을 고려하여 다수의 기지국 중에서 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수신장치로부터 각 기지국에 대한 적응형 순환 지연값 등의 피드백 정보를 수신하고 그를 고려하여 협력형 기지국 세트를 결정하고, 결정된 협력형 기지국 세트의 기지국 중에서 순환지연이 필요한 기지국에 대해서는 해당 순환지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어하는 다중 포인트 협력형 송수신용 시스템측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 기지국에 대한 적응형 순환 지연값 등의 피드백 정보를 시스템측으로 전송한 후 협력형 기지국 세트로 결정된 특정 기지국으로부터 해당 순환 지연값만큼 지연된 신호를 수신하는 다중 포인트 협력형 송수신용 수신장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다중 전송 안테나 시스템에서 수신측에서 적응형 순환 지연값을 산출하여 시스템측 장치로 피드백하고, 시스템측 장치에서는 그를 기초로 순환지연 송신을 수행하여, 원하는 주파수 대역에서의 주파수 감쇄를 보상함으로써 해당 기지국을 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 특정 사용자에 대한 협력형 송수신을 할 수 있는 협력형 기지국 세트에 편입시키는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에 포함되되, 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템측 장치로서, 하나 이상의 기지국에 대하여 적응형 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 해당 수신장치로부터 수신하는 제1섹션과, 채널 응답 정보 및 피드백 정보 중 하나 이상을 기초로 상기 수신장치에 대하여 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 제2섹션과, 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국에 한하여 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어하는 제3섹션을 포함하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템용 시스템측 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에 포함되되, 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템측 장치와 통신하는 수신장치로서, 하나 이상의 기지국에 대하여 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 산출하여 상기 시스템측으로 피드백 전송하고, 시스템측이 결정한 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국이 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시켜 송출한 신호를 수신하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템용 수신장치를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 수신장치와 통신하되, 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템측을 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법으로서, 시스템측은, 하나 이상의 기지국에 대하여 적응형 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 상기 수신장치로부터 수신하는 정보 수신단계와, 채널 응답 정보 및 피드백 정보를 기초로 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 기지국 세트 결정단계와, 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국에 한하여 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어하는 순환 지연 신호 송출 단계를 포함하는 다중 포인트 협력형 송수신 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템측과 통신하는 수신장치를 이용한 다중 포인트 협력형 송수신 방법으로서, 수신장치는, 하나 이상의 기지국에 대하여 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 산출하여 상기 시스템측으로 피드백 전송하는 피드백 전송단계와, 시스템측이 결정한 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국이 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시켜 송출한 신호를 수신하는 수신단계를 포함하는 다중 포인트 협력형 송수신 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 수신장치와 통신하되, 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템측 장치를 이용한 다중 포인트 협력형 기지국 세트 결정 방법으로서, 시스템측은 수신장치로부터 피드백된 각 기지국별 적응형 순환 지연 값을 고려하여 상기 다수의 기지국 중에서 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 다중 포인트 협력형 기지국 세트 결정 방법을 제공한다.
도 1은 일반적인 다중 포인트 협력형 송수신 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면,
도 2는 CDD기법을 이용하는 3X1 다중 송수신 안테나(MIMO) 시스템의 구성도,
도 3는 CDD를 사용하지 않은 다중 안테나(MIMO) 시스템의 채널응답 특성을 도시하는 도면이고, 도 4는 큰 지연 CDD(Large Delay CDD)를 적용한 경우의 채널 응답 특성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템의 전체 구성도,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에 포함되는 지연 송출 가능한 기지국(송신장치)의 세부 구성도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수신장치의 구성도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템을 이용한 협력형 송수신 방법의 흐름도,
도 9 내지 도 12는 다중안테나 시스템에 본 발명의 일 실시예를 적용한 경우의 채널 응답 특성의 변화를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다중 전송(Multi-Input Multi-Output; MIMO) 안테나를 이용하여 신호를 전송하는 경우 수신단에서 일부 대역에서 매우 낮은 주파수 응답을 보이는 문제가 발생하며, 이는 시스템이 활용 가능한 대역폭을 줄이며 이는 효과적인 리소스 사용과 고속 정보 전송을 어렵게 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 순환 지연 다이버서티(Cyclic Delay Diversity; CDD; 이하 "CDD"라 함) 등과 같은 다양한 방안이 고려된다.
CDD는 OFDM 기반의 무선통신 시스템 등에서 사용되는 다이버서티 기법으로서, 심볼간 간섭을 피하기 위하여 공간 다이버서티를 주파수 다이버서티로 변환하는 방식이다.
CDD에서는 여러 개의 송신 안테나를 사용하는 OFDM 시스템에서 다중 경로 지연 채널을 통하여 신호를 송신하는 경우 각 안테나의 신호를 순환 지연값(Cyclic Delay Value)만큼 지연시켜 송신하는 것으로서, 이를 통하여 채널의 주파수 선택적 특성을 증가시키면 채널 부호화 기법을 통해 부호화 이득(coding gain)을 향상 할 수 있다는 특성을 가진다.
즉, CDD 기법은 N개의 안테나에서 동일한 신호를 송신하는 경우, 첫번째 안테나의 경우는 원래의 신호를 그대로 송신하고, 두번째 안테나부터 N번째 안테나까지는 미리 정해진 지연값을 이용하여 순환 지연(Cyclic Delay)을 인위적으로 발생시킴으로써 채널의 주파수 선택 특성을 향상시키는 것이다.
CDD를 사용하여 사용하는 경우 채널의 전반적인 주파수 선택성을 향상시켜 채널코딩으로 인한 처리이득을 얻을 수 있지만, 이는 특정대역의 채널 주파수 응답을 향상시키는 것이 아니라 채널 전반에 걸친 채널 코딩의 처리이득을 증가시킬 수 있을 뿐이다.
도 2는 CDD기법을 이용하는 3X1 다중 송수신 안테나(MIMO) 시스템의 구성도이고, 도 3는 CDD를 사용하지 않은 다중 안테나(MIMO) 시스템의 채널응답 특성을 도시하며, 도 4는 큰 지연 CDD(Large Delay CDD)를 적용한 경우의 채널 응답 특성을 도시한다.
도 2와 같이 3X1 CDD MIMO 시스템에서는 송신측에 채널 코딩부(210)와 다수의 순환 지연블록(220, 220', 220") 및 다수의 안테나(230, 230', 230")등으로 구성되며, 수신측은 하나의 안테나(240) 및 채널 디코딩부(250) 등으로 구성된다.
참고로, 일반적인 CDD에서는 첫번째 안테나에 대해서는 지연을 주지 않기 때문에 도 2의 제1안테나(230)에 대한 순환 지연블록(220)의 경우는 없어도 무방하다.
도 2와 같은 3X1 CDD MIMO 시스템에서 CDD를 이용하지 않고 송신한 신호의 채널응답 특성을 살펴보면, 도 3에서와 같이, 채널 코딩 단위의 코드 블록(Code Block; CB)단위로 볼 때, 다수의 코드 블록이 정보 복원이 불가능함을 알 수 있다.
도 3에서 짙은 음영(검은색)으로 표시된 부분이 주파수 선택적 감쇄(Frequency Selective Fading) 현상으로 인해서 정보가 깨지는 부분이고, 짙은 음영과 흰색 부분으로 구성된 코드 블록은 일부 정보가 깨졌지만 채널 코딩 후 정보 복원에 성공한 코드 블록을 나타내며, 짙은 음영과 옅은 음영으로 구성된 코드 블록은 깨진 정보가 많아서 채널 코딩 후에도 정보 복원에 실패하는 코드 블록을 의미한다.
도 3에서와 같이 CDD를 이용하지 않는 경우 일부 구간의 정보가 깨졌음에도 불구하고 채널 코딩 후에 정보 복원이 가능한 코드블록인 CB5, CB6 등도 있으나, CB2와 CB4와 같이 일부 코드 블록에서는 깨진 부분이 커서 정보복원이 전혀 불가능한 코드 블록도 존재하게 된다. 참고로, -2dB이하로 주파수 감쇄가 발생하는 경우 정보 복원에 실패한다고 가정하였다.
큰 지연 CDD(Large Delay CDD)은 수십 내지 수백 샘플값에 해당되는 큰 지연값(Large Delay)을 순환 지연값(Cyclic Delay)으로 설정하여 첫번째 안테나의 경우는 원래의 신호를 그대로 송신하고, 두번째 안테나 및 세번째 안테나는 순환 지연시켜 전송하며, 큰 지연 CDD(Large Delay CDD)를 이용하는 경우 주파수 응답 특성은 도 4와 같다.
도 4에서와 같이 큰 지연 CDD(Large Delay CDD)를 적용하면, 그렇지 않은 경우(도 3)에 비하여 채널 응답의 변화가 심해진 것을 볼 수가 있다. 주파수 선택성(frequency selectivity)은 순환 지연값(cyclic delay)이 커질수록 그 변화가 심해지게 된다.
도 4에서와 같이 채널 선택성(channel selectivity)이 증가하는 경우 전반적인 채널응답은 저하되지만, 주파수 감쇄의 폭이 좁아져 상대적으로 채널코딩의 이득을 얻을 수가 있다. 따라서, CDD가 적용되지 않는 경우(도 2a)에서는 주파수 감쇄가 심해 채널코딩으로 복원되지 않던 코드 블록도 큰 지연 CDD에 의해 주파수 선택성(frequency selectivity)가 적용된 채널에서는 도 2b에서와 같이 채널코딩에 의해 정보가 복원되는 확률이 높아지게 된다.
즉, 도 3에서는 CB2, CB4의 2개 코드 블록의 정보 복원이 불가능했으나, 큰 지연 CDD를 이용한 도 4에서는 CDB6의 1개 코드 블록만이 정보복원이 불가능해 짐으로써 정보 복원 확률이 높아진다는 것이다. (2,3,5번째 코드 블록인 CB2, CB3, CB5는 일부 정보가 깨졌으나 채널코딩에 의해 복원됨)
이렇듯, 큰 지연 CDD를 사용하여 사용하는 경우 채널의 전반적인 주파수 선택성을 향상시켜 채널코딩으로 인한 처리이득을 얻을 수 있지만, 이는 특정대역의 채널 주파수 응답을 향상시키는 것이 아니라 채널 전반에 걸친 채널 코딩의 처리이득을 증가시킬 수 있을 뿐이라는 점 때문에 어느 정도 한계를 가진 방식이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템의 전체 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템은 크게 시스템측 장치(410) 및 수신장치(420)로 구성되며, 시스템측 장치(410)은 다시 다수의 기지국(411-1 내지 411-3) 및 기지국 상위계층(412) 등으로 구성될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말장치(User Equipment; 이하 "UE")와 에어 인터페이스로 접속되는 모든 종류의 무선 접속망 장치를 의미하는 것으로서, 통신방식 또는 통신표준에 따라 일반적인 기지국(Base Station)은 물론 node B, eNode B 등을 포함하는 포괄적인 의미이다.
본 명세서에서의 기지국 상위계층(412)은 사업자 망, 인증센터, 홈위치 등록기 등을 포함하는 코어네트워크(Core Network)나, 기지국과 연결되는 무선접속망 장치인 RNC(radio Network Controller), BSC(Base Station Controller)등을 포함하는 포괄적인 개념이다.
시스템측 장치(410)는 수신장치(420)로부터 피드백된 각 기지국별 적응형 순환 지연 정보를 고려하여 다수의 기지국 중에서 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하고, 해당 수신장치와 기지국 사이의 다중 포인트 협력형 송수신을 수행한다.
더 구체적으로 살펴보면, 시스템측 장치(410)는 하나 이상의 기지국에 대하여 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 해당 수신장치로부터 수신하는 제1기능과, 채널 응답 정보 및 피드백 정보 중 하나 이상을 기초로 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 제2기능과, 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국에 한하여 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어하는 제3기능을 수행한다.
상기 제1기능 내지 제3기능을 각각의 하드웨어 모듈 또는 소프트웨어 모듈로 구현되는 섹션(Section)으로 수행될 수 있으며, 경우에 따라서는 하나의 구성요소가 수행하거나 복수의 구성요소가 협력하여 수행할 수 있다.
수신장치가 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값을 계산하는 구성에 대해서는 아래에서 도 7을 참고로 상세하게 설명한다.
이러한 제1기능 내지 제3기능은 시스템측 장치(410)에 포함되는 각 기지국(411-1 내지 411-3)이 수행할 수도 있으며, 기지국 상위계층(412)에서 수행될 수도 있고, 경우에 따라서는 각 기지국 및 상위계층이 협력하여 수행할 수도 있다.
구체적으로 시스템측 장치(410)가 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 수신하는 제1기능은 다음과 같은 과정으로 수행될 수 있다.
우선 채널 응답 정보를 수신하는 과정은 시스템측 장치가 협력형 기지국 세트를 결정하기 전에 수신장치 인근의 기지국이 단말로부터 각 채널에 대한 정보를 받게 된다. 즉, 인근 기지국이 수신장치로 보낸 기준 신호(Reference Signal)에 대한 응답을 받게 되며, 따라서, 시스템측 장치는 현재 타겟이 되는 수신장치에 좋은 채널을 가지는 기지국이 어느 것인지 판단하여 어느 주파수 대역을 사용해서 어느 기지국을 선택하여 협력형 기지국 세트로 결정 할지를 판단하는 것으로서, 이는 종래의 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 시스템측 장치가 수행하는 구성이다.
그 다음으로 본 발명의 일 실시예에 의한 적응형 순환 지연값을 포함하는 피드백 정보를 수신하는 과정은 다음과 같이 수행될 수 있다.
첫번째 방법으로서, 시스템측 장치(410)가 수신장치(420)에 요청을 하면, 수신장치가 그에 대한 응답으로 보상 가능한 특정 주파수 대역과, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환 지연값을 시스템측 장치로 피드백 전송하는 것이다.
두번째 방법으로는, 시스템측 장치의 요청 없이 수신장치가 주기적으로 보상 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환 지연값을 피드백하는 것이다.
첫번째 방식은 주기적으로 정보를 보내지 않아도 되므로 두번째에 비하여 오버헤드(Overhead)를 줄일 수가 있고, 시스템측 장치가 정확히 원하는 주파수에 대한 요구를 할 수 있다는 장점이 있으며, 두번째 방식은 첫번째 방식에 비하여 오버헤드가 커질 수 있지만, 레이턴시(Latency) 측면에서 이득을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 시스템측 장치가 수신장치로부터 피드백 정보의 전송받은 후 협력형 기지국 세트를 결정하는 제2기능을 세부적으로 살펴보면, 시스템측 장치 내에서 아래와 같은 방식을 포함하는 여러가지 방식으로 수행될 수 있을 것이다.
첫번째로, 시스템측의 기지국 상위계층(412) 또는 기지국 중 하나가 각 기지국이 수신장치로부터 전송받은 피드백 정보 및 채널 응답 정보를 통합하여 전달 받은 후, 그를 기초로 최적인 협력형 기지국 세트를 결정하는 방식이 가능할 것이다.
두번째로, 위와 같이 상위계층이나 기지국 중 하나가 협력형 기지국 세트를 일괄 결정하는 방식 이외에도, 현재 타겟 수신장치를 서비스하고 있는 서빙(Serving) 기지국이 현재 수신장치에게 할당하고 있는 주파수 대역에 대해 인근 기지국에 이 주파수 대역을 사용하여 타겟 수신장치에 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한지 여부에 대한 응답을 요청하고, 그에 대한 OK 응답(response)이 오는 기지국을 협력형 기지국 세트에 포함시킴으로써 최종적으로 해당 수신장치에 대한 협력형 기지국 세트를 결정할 수도 있을 것이다.
또한, 상기 두번째 방식은 구체적으로 1) 서빙 기지국이 인근 기지국으로 협력형 송수신이 가능한지 여부에 대한 응답을 요청할 때, 먼저 수신장치에게 응답 요청할 기지국에 대응되는 피드백 정보를 요구한 후 이에 대한 응답을 받아 그 피드백 정보를 응답 요청할 기지국에 보내는 방식, 또는 2) 수신장치가 주기적으로 인근 기지국에 대한 채널 응답 정보와 피드백 정보를 보내는 경우라면 서빙 기지국이 다시 단말에게 정보 요구를 할 필요 없이 인근 기지국에 응답 요청 하기 전에 이미 얻은 해당 인근 기지국에 대응되는 피드백 정보를 바로 해당 인근 기지국으로 전송하는 방식으로 구현될 수도 있을 것이다.
그러나, 상기 제1기능 및 제2기능은 반드시 위에 언급한 방식으로 구현될 필요는 없으며, 수신장치로부터 각 기지국에 대한 채널 응답 정보 및 피드백 정보를 받을 수 있는 다른 여하한 방식이 이용될 수 있을 것이다.
그런 다음, 시스템측 장치는 결정된 협력형 기지국 세트를 통하여 다중 포인트 협력형 송수신을 수행하게 되는데, 구체적으로는 본 발명의 일 실시예에 의한 주파수 감쇄 보상이 필요없는 기지국은 일반적인 방식으로 신호를 송출하되, 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국에 한하여 지연 대상 안테나에 대하여 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어한다.
이러한 지연 신호 송출에 대해서는 도 8을 참고로 아래에서 추가로 설명한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에 포함되는 지연 송출 가능한 기지국(송신장치)의 세부 구성도이다.
도 6를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 기지국은 프리코더(510), 직교 주파수 다중 모듈레이터(OFDM; 520)를 포함하며, OFDM 후단에는 N개의 안테나(Tx1 ~ TxN)와 함께 첫번째 안테나(Tx1)를 제외한 나머지 안테나에는 순환 지연값을 적용시킬 수 있는 순환 지연블록(530-1 내지 530-n)이 구비되어 있으며, 모든 순환 지연블록을 제어할 수 있는 순환 지연 제어부(540)가 포함된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 순환 지연 제어부(540)는, 수신장치로부터 피드백 전송된 지연 대상 안테나 정보와 그 안테나에 대한 적응형 순환 지연값(Cyclic Delay)을 수신하는 기능과, 자신이 협력형 기지국 세트로 결정된 경우에 한하여 지연 대상 안테나에 대하여 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 수신장치로 송출하도록 제어하는 기능을 수행하며, 이에 대한 상세한 구성은 도 8 내지 도 8과 관련하여 아래에서 다시 설명한다.
프리코더(Precoder; 510)는 다시 FEC 인코더, 인터리버(Interleaver), 심볼 매퍼(Symbol Mapper) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 모듈레이션 이전의 신호처리를 담당하는 모든 구성을 포함하는 개념으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서의 기지국(송신장치) 및 수신장치는 하향링크(Downlink)에서는 각각 기지국(또는 Node B, eNode B 등) 및 사용자 단말(UE)에 대응되는 것이 바람직하지만, 그에 한정되는 것은 아니고, 상향링크 등에서는 역할이 바뀔 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의하여 수신된 신호간 위상차를 산출하여 감쇄 보상을 위한 특정 주파수 대역을 선택하고 적응형 순환 지연값을 산출하여 전송하는 기능을 수행하는 기능을 수행하는 모든 장치를 "수신장치"로, 다중 포인트 협력형 송수신을 위하여 피드백된 피드백 신호를 수신하여 적응형 순환지연값에 따른 신호 지연 송신을 수행하는 모든 장치를 "기지국"으로 통칭하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수신장치의 구성도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 수신장치는 하나 이상의 안테나(Rx; 610)와 순환 프리픽스 제거기(Cyclic Prefix Removal; CPR; 620)와, 역 OFD 모듈레이터(IOFDM; 630)와 채널 추정기(Channel Estimator; 640) 및 피드백 정보 처리부(650)을 포함하여 구성된다.
채널 추정기(640)는 안테나로부터 수신되는 기준신호(RS; Reference Signal)를 통하여 채널 추정을 한 후 각 대역별 채널 상황을 파악한다. 채널 상황은 시간에 따라 변하기 때문에 일정주기를 가지고 지속적으로 기준신호를 이용하여 채널 추정을 실시한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 피드백 정보 처리부(650)는 채널 추정과 동시에 각 안테나에서 전송되는 기준신호를 추정하여 신호간 위상차를 산출하는 제1섹션과, 위상차 보정을 통하여 주파수 감쇄를 보상할 수 있는 특정 주파수 대역을 검색하는 제2섹션과, 특정 주파수 대역의 주파수 감쇄를 보상할 수 있는 지연 대상 안테나를 선택하는 제3섹션과, 검색된 특정 주파수 대역의 정보를 이용하여 적응형 순환 지연값(Cyclic Delay)을 계산하는 제4섹션과, 계산된 적응형 순환 지연값 및 지연 대상 안테나 정보를 포함하는 피드백 신호를 시스템측 장치(410)로 전송하는 제5섹션을 포함한다.
본 명세서에서 섹션(Section)은 해당되는 기능을 수행하기 위한 모든 종류의 소프트웨어적 또는 하드웨어적 구성을 포괄하는 개념으로서, 특정한 구현 형태에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 피드백 정보 처리부는 단독으로 구현되거나 채널 추정기 등 다른 구성요소와 통합 구현될 수 있으며, 피드백 신호 전송을 위하여 별도의 송신 안테나 등과 연동될 수 있다.
전술한 지연 대상 안테나는 1개 또는 복수개로 결정될 수 있으며, 제2섹션은 임의의 두 안테나에서 송신된 신호의 위상차의 절대값이 특정 임계치 이상인 동시에 주파수 감쇄가 심한 영역을 상기 특정 주파수 대역으로 선택하게 된다.
상기 특정 임계치는 π(3.14) 또는 -π(-3.14)에 근접할수록 보상효과가 증대되며, 예를 들면 0.8 π 이상인 것이 바람직하다, 그러나, 특정 임계치는 특정 범위로 한정될 필요는 없으며 주파수 감쇄 보상의 필요 정도에 따라 6/7 π, 5/6 π, 3/4 π 등과 같이 적절하게 정해질 수 있을 것이다.
또한, 주파수 감쇄가 심한 영역의 기준은 예컨데 -2dB이하로 주파수 감쇄가 발생하는 경우 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용하고자 하는 채널 특성에 따라 가변적으로 설정될 수 있을 것이다.
또한, 피드백 정보 처리부의 제4섹션은 선택된 특정 주파수 대역에서 지연대상 안테나와 기준 안테나에서 송신된 신호의 신호간 위상차를 최소화 하도록 적응형 순환지연값을 결정하게 되며, 구체적으로는 적응형 순환 지연값(δcyc, n)이 아래 수학식 1에 의하여 결정되는 것이 바람직하다.
[수학식 1]
δcyc, n= (2m∏+θk(d)) ·NFFT / 2∏k
여기서, n는 지연대상 안테나의 번호, k는 특정 주파수 대역의 인덱스, NFFT 는 서브 캐리어(sub-Carrier)의 개수, θk(d)는 보상 희망 위상차이값, m은 임의의 정수를 의미한다.
또한, 적응형 순환 지연값 δcyc, n 은 순환 지연값이기 때문에 값이 하나로 정해지는 것은 아니며, 상기 수학식 1에서와 같이 정수 m에 의하여 다수개로 결정될 수 있다. 하지만 δcyc, n값이 클수록 주파수 응답에 극(pole)이 많이 발생하여 전술한 큰 지연 CDD에서와 같이 의미 있는 특정한 주파수 대역의 응답 감쇄를 보상하기 힘들어지기 때문에 얻어진 적응형 순환 지연값 δcyc, n 값 중 적절히 작은 값이 선택되며, m이 0이 됨으로써 다수의 적응형 순환 지연값 후보 중 가장 작은 값이 적응형 순환 지연값으로 결정되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수학식 1에서 δcyc, n에 의해 대역 k에서 겪는 위상 변화가 곧 보상 희망 위상차이값 인 θk(d)가 되므로 이상적으로는 θk(d)가 가장 의미 있는 보상이 가능한 위상차인 π(3.14) 또는 -π(-3.14)가 되는 것이 바람직하지만, 실제 보상을 적용할 두 안테나 신호 사이의 실제 위상차가 정확하게 π(3.14) 또는 -π(-3.14)가 아닐 수 있으며 이 경우에는 보상을 적용할 두 안테나 신호 사이의 실제 위상차값이 보상 희망 위상차이값 인 θk(d)으로 결정된다.
다만, 적응형 순환 지연값(δcyc, n)은 샘플링 숫자이므로 정수가 되어야 하는데, 상기 수학식 1에서 보상 희망 위상차이값인 θk(d)가 보상을 적용할 두 안테나 신호 사이의 실제 위상차값이 되는 경우 적응형 순환 지연값(δcyc, n)이 정수가 되지 않을 가능성이 있으며, 이 경우에는 보상 희망 위상차이값(θk(d))은 수학식 1에 의하여 적응형 순환 지연값(δcyc, n)이 정수가 될 수 있도록 하는 값으로서 실제 보상을 적용할 두 안테나 신호 사이의 실제 위상차값과 가장 가까운 근사값으로 결정되는 것이 바람직하다
이와 같이 피드백 정보 처리부는 계산된 적응형 순환 지연값 및 선택된 지연 대상 안테나 정보를 포함하는 피드백 신호를 생성하여 시스템측 장치로 전송하며, 이 때 시스템측 장치(410)의 전송요청이 있는 경우에 한하여 피드백 신호를 전송할 수도 있고, 특별한 요청없이 주기적으로 피드백 정보를 시스템측 장치로 전송할 수도 있을 것이다.
그런 다음, 시스템측 장치에 의하여 주파수 감쇄 보상을 하여야만 협력형 기지국 세트에 포함될 수 있는 기지국의 순환 지연 제어부(550)는 해당되는 지연 대상 안테나의 순환 지연블록을 제어함으로써 지연 대상 안테나에서 기준 안테나 신호에 비하여 적응형 순환 지연값만큼 지연된 신호(아래 수학식 3에 의하여 표현됨)를 송출하도록 하는 것이다.
본 명세서에서의 수신장치는 단말장치(UE)일 수 있으며, 이러한 UE는 전술한 바와 같이 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal),SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템을 이용한 협력형 송수신 방법의 흐름도이고, 도 9 내지 도 12는 다중안테나 시스템에 본 발명의 일 실시예를 적용한 경우의 채널 응답 특성의 변화를 도시한다.
도 8에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 수신장치, 더 구체적으로 수신장치의 피드백 정보 처리부(650) 적응형 순환 지연값 및 지연 대상 안테나 정보를 포함하는 피드백 정보를 산출하여 시스템측 장치(410)로 전송하는 전송한다.(S710)
단계 S710은 다시 세부적으로 각 안테나에서 전송되는 기준신호를 추정하여 신호간 위상차를 산출하는 위상차 산출 단계(S710-1)와, 위상차 보정을 통하여 주파수 감쇄를 보상할 수 있는 특정 주파수 대역을 검색하는 특정 주파수 대역 검색 단계(S710-2)와, 특정 주파수 대역의 주파수 감쇄를 보상할 수 있는 지연 대상 안테나를 선택하는 지연 대상 안테나 선택 단계(S710-3)와, 검색된 특정 주파수 대역과 추정된 기준신호를 이용하여 적응형 순환 지연값(Cyclic Delay)을 계산하는 적응형 순환 지연값 계산단계(S710-4)와, 계산된 적응형 순환 지연값 및 지연 대상 안테나 정보를 포함하는 피드백 정보를 상기 시스템측 장치로 전송하는 전송 단계(S710-5)로 구성될 수 있다.
또한, 단계 S710에서 수신장치는 주위 복수의 기지국에 대한 채널 응답 정보를 시스템측 장치로 전송한다.
시스템측 장치(410)는 수신한 각 기지국별 피드백 정보와 채널 응답 정보를 이용하여 해당 수신장치에 대하여 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정한다.(S720)
그런 다음, 시스템측 장치(410)는 결정된 협력형 기지국 세트를 통하여 다중 포인트 협력형 송수신을 수행하게 된다.(S730)
단계 S730는 구체적으로는 본 발명의 일 실시예에 의한 주파수 감쇄 보상이 필요없는 기지국은 일반적인 협력형 송수신 방식으로 신호를 송출하되, 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국에 한하여 지연 대상 안테나에 대하여 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어한다.
이로써, 종래에는 특정 주파수 대역에서 채널 특성이 좋지 않아 협력형 기지국으로 사용될 수 없는 기지국에 대해서도, 해당 주파수 대역에서 주파수 감쇄를 보상함으로써 다중 포인트 협력형 기지국으로 사용할 수 있게 되는 것이다.
한편, 수신장치의 피드백 정보 처리부는 상기 과정을 통하여 해당 기지국에서 송신된 신호가 특정 주파수 대역의 주파수 감쇄 보정이 이루어졌는지 확인하는 보정 확인 단계(S740)를 추가로 포함할 수 있으며, 보정이 적절하게 이루어지면 다음 적용 주기를 기다리며, 보정이 제대로 이루어지지 않았을 경우에는 특정 주파수 대역 검색 단계(S710-2)와, 지연 대상 안테나 선택 단계(S710-3)와, 적응형 순환 지연값 계산단계(S710-4) 중 하나로 회귀하도록 구성할 수 있다.
이 때, 보정이 완료되지 않았을 때 어느 단계로 회귀할 지 여부는 단말기(수신장치)의 이동속도, 채널 상황 등과 같이 기타 주파수 왜곡 변수를 고려하여 결정할 수 있다.
수신장치와 관련하여 설명한 바와 같이, 피드백 정보 처리부(650)는 특정 주파수 대역 검색 단계(S710-2) 및 지연 대상 안테나 선택 단계(S710-3)에서 임의의 두 안테나에서 송신된 신호의 위상차가 π(3.14) 또는 -π(-3.14)에 근접하면서 동시에 주파수 감쇄가 심한 영역을 상기 특정 주파수 대역으로 선택하고, 그러한 위상차를 발생시키는 안테나를 지연 대상 안테나로 선정한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템의 효과에 대하여 도 8을 참고로 설명한다.
도 9는 인근 3개의 기지국으로부터 수신되는 채널응답으로서 임의의 사용자 단말에 대해 인근 3개의 기지국으로부터 수신한 기준 신호를 해석하여 얻은 각 기지국별 채널 응답을 나타내고 있다. 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 주변 기지국들의 채널 상태가 모두 양호하여 점선으로 이루어진 대역(k=199 부근)에서와 같이 3개 기지국이 모두 양호한 채널 성능을 나타내는 경우에는 별 문제 없이 3개의 기지국을 모두 협력형 세트로 선택하여 협력형 송수신을 수행하면 된다. 그러나, 실선으로 이루어진 주파수 대역(k=385 부근)에서와 같이 3개중 하나인 기지국 1은 좋지 않은 성능을 나타내며, 이 경우 종래에는 다중 포인트 협력형 시스템에서는 채널성능이 적정기준 이상 좋지 않은 기지국 1은 협력형 기지국 세트에 포함시키지 않게 된다.
도 10은 기지국 1의 각 3개의 안테나별 수신되는 신호의 위상차((Ant1-Ant2, Ant1-Ant3)를 안테나에서 수신된 신호의 합(실선)과 같이 나타내고 있다.
도 10에서와 같이 k가 385 부근에서 주파수 감쇄가 심하게 발생함과 동시에 안테나 1 및 3의 위상차(Ant1-Ant3)가 + π(3.14)에 근접하고 있으며, 따라서 수신장치의 피드백 정보 처리부는 이 대역을 보상 가능한 특정 주파수 대역으로 결정하게 되며, 기준 안테나에 대하여 그러한 위상차를 발생시킨 안테나 3을 지연대상 안테나로 선택하게 된다.
그런 다음, 수신장치의 피드백 정보 처리부는 적응형 순환 지연값 계산단계(S710-4)에서 앞에서 이미 언급한 바 있는 수학식 1에 의하여 적응형 순환 지연값을 계산한다.
수학식 1인 δcyc, n= (2m∏+θk(d)) ·NFFT / 2∏k 에서, n는 지연대상 안테나의 번호, k는 특정 주파수 대역의 인덱스, NFFT 는 서브 캐리어(sub-Carrier)의 개수, θk(d)는 보상 희망 위상차이값, m은 임의의 정수를 의미한다.
즉, 도 10을 예로 들면, 보상이 필요한 특정 주파수 대역을 나타내는 인덱스(k)가 385이고, 지연 대상 안테나는 ANT3(즉, n=3)이며, 보상을 하여야 하는 위상차(보상 희망 위상차이값)이 대략 ∏(3.14)이므로, 서브 캐리어 개수(NFFT )가 512라면 적응형 순환 지연값(δcyc, n)은 아래 수학식 4와 같이 m=1일 때 δcyc, n= 2로 결정되며 이 때 최종적인 보상 희망 위상차이값 θk(d)는 3.16(1.0078∏)가 된다.
그 다음으로, 수신장치의 피드백 정보 처리부는 산출된 적응형 순환 지연값 (δcyc, n= 2)과 지연 대상 안테나 정보(n=3)를 포함하는 피드백 신호를 생성하여 시스템측 장치(410)로 전송한다.
시스템측 장치에서는 기지국 1 내지 3의 채널 응답 정보(도 9)와 피드백 신호를 확인한 후, k=385 부근의 주파수 대역을 해당 수신장치의 협력형 송수신 주파수 대역으로 사용하기 위하여, 기지국 1 내지 3을 모두 협력형 기지국 세트에 포함시키고 기지국 1에 대해서는 아래와 같이 적응형 순환 지연값만큼 지연된 신호를 송출하도록 제어한다.
해당 기지국 1은 수신한 적응형 순환 지연값 (δcyc, n= 2)과 지연 대상 안테나 정보(n=3)를 이용하여, 지연 대상 안테나에 대하여 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하게 되는데, 이때 기지국 1에서 전송되는 기본 신호와 적응형 순환 지연값(δcyc, n)만큼 지연시킨 지연신호는 각각 아래 수학식 2 및 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2010004124-appb-I000001
[수학식 3]
Figure PCTKR2010004124-appb-I000002
상기 수학식 2 및 3에서 S(l)과 S(k)는 각각 시간축과 주파수축에서의 복소수 신호를 나타내고 있다. k와 l은 시간축과 주파수축에서의 인덱스(index)들이고, n은 지연대상 안테나의 번호, k는 특정 주파수 대역의 인덱스, NFFT 는 서브 캐리어(sub-Carrier)의 개수를 의미한다.
도 11은 이상과 같은 과정을 통하여 해당 기지국 1이 안테나 3에 대하여 적응형 순환 지연값을 적용하여 신호를 송출한 경우 수신단에서의 주파수 응답 특성을 도시한 것으로서, 본 발명의 일실시예를 적용하지 않았던 도 10와 비교할 때 특정 주파수 대역인 k=385 부근에서 기지국 1의 주파수 응답 특성이 획기적으로 개선되었음을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 적응형 순환 지연에 의해 채널성능의 열화가 보상된 기지국 1의 채널 응답과 기존의 나머지 기지국 2, 3의 채널응답과 동시에 도시한다.
도 12에 도시된 바와 같이, k=385 부근 대역에서의 기지국 1의 주파수 응답 특성이 개선됨으로써, 종래에는 협력형 세트에 포함될 수 없었던 기지국 1을 다중 포인트 협력형 송수신을 위한 협력형 기지국 세트에 포함시켜 해당 수신장치에게 다중 포인트 협력형 송수신 서비스를 지원할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 선택된 특정 주파수 대역이 저주파수 대역인 경우(즉, k가 낮은 대역), 전술한 수학식 1에 의하여 계산되는 적응형 순환 지연값이 커지며 이 경우 앞서 설명한 바와 같이 큰 지연 CDD와 유사하게 기능함으로써, 본 발명의 일 실시예에 의한 주파수 감쇄 보상이 충분한 대역에서 수행되지 않을 가능성이 있다.
즉, 이러한 대역에서는 적응형 순환지연을 수행하면 도 4에서와 같이 극(Pole)이 너무 많이 생기게 되며, 따라서 전술한 바와 같은 주파수 감쇄 보상방법을 수행하더라도 원하는 대역폭내에서 의미 있는 주파수 감쇄 보상이 어렵게 된다는 것이다.
이렇게 원하는 특정 주파수 대역이 낮은 주파수 대역에서는 프리코딩(Precoding) 방식이 추가로 적용될 수 있다. 여기서 프리코딩이 적용되는 낮은 주파수 대역은 구체적으로는 k가 NFFT /4 이하 정도인 대역을 의미하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 순환지연 적용에 의하여 발생하는 극(Pole)의 개수 및 보상이 필요한 주파수 대역의 크기 등에 따라서 다른 값으로 결정될 수 있다.
즉, 보상이 필요한 특정 주파수 대역이 낮은 주파수 대역을 포함하는 경우 해당 기지국은 최초 송신 신호에 특정한 프리코딩 행렬을 곱하는 프리코딩 단계를 추가로 수행할 수 있으며, 이러한 프리코딩 단계는 순환 지연 신호 송출 이전에 수행되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
프리코딩 기술은 다중 안테나 OFDM 시스템 등에서 데이터의 전송 신뢰도를 높이기 위한 기술로서, 송신단에서 피드백 정보를 이용할 수 있는 폐루프 시스템에서 해당 피드백 정보를 통해 신호대잡음비를 최대화하기 위해 사용되는 것이다.
특히, 코드북 기반의 프리코딩 기법(Precoding scheme)이 이용될 수 있으며, 송수신단에서 이미 알고 있는 프리코딩 행렬의 인덱스를 송신단으로 피드백함으로써 신호대잡음비(SNR) 이득을 얻는 방식으로서, 본 발명의 일 실시예에서는 선택된 특정 주파수 대역이 낮은 주파수 대역인 경우 수신장치는 송수신단이 보유한 공통적인 프리코딩 행렬 중 채널정보를 이용하여 최적의 프리코딩 행렬 인덱스를 기지국으로 피드백하고, 기지국에서는 피드백된 인덱스에 해당하는 프리코딩 행렬을 전송 신호에 적용한다.
또한, 반드시 폐루프에 의한 프리코딩만 사용될 수 있는 것은 아니며, 기지국이 특정한 또는 전체 주파수 대역을 위한 최적의 프리코딩 행렬을 이미 알고 있는 경우 피드백 정보 없이 전술한 프리코딩 기능을 수행할 수도 있다.
이렇게 함으로써 원하는 특정 주파수 대역이 낮은 주파수 대역을 포함하는 경우 그 낮은 주파수 대역에서는 프리코딩 기술을 이용하여 원하는 이득향상을 얻게 되고, 나머지 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 적응형 순환지연 방식을 이용하여 주파수 감쇄를 보상함으로써 전 주파수 대역의 주파수 선택성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상의 설명에서는 3 X 1 다중 안테나 시스템의 경우를 예를 들었으나 N X M 다중안테나 시스템에 적용될 수 있을 것이며, 이상 설명에서는 안테나 3에만 또한 본 발명의 일 실시예에 의한 적응형 순환 지연이 적용되는 것으로 설명하였으나 다른 추가 안테나 또는 복수개의 안테나에 동시에 또는 순차적으로 적용될 수 있을 것이다.
본 발명은 3GPP 계열의 무선 통신 분야에 한정되지 않고, 현재의 다른 통신분야 또는 미래에 나올 통신기술의 다중 안테나 시스템에서 채널 전반에 대한 주파수 선택성을 증가시키고 특정 주파수 대역에서의 응답 특성을 개선함으로써 효율적인 다중 포인트 협력형 송수신이 필요한 모든 분야에 활용될 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면 특정 기지국의 특정 주파수 밴드에 대해 채널 성능을 좋게 함으로써 협력형 세트에 포함될 수 있는 기지국을 확보할 가능성을 높이며, 또한 협력형 송수신 서비스를 할 수 있는 주파수 자원이 이미 다른 사용자에 의해 선점된 경우에도 지연(Delay) 없이 다른 주파수 자원을 가용하게 만들어 협력형 송수신 서비스를 개시할 수 있는 가능성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
이중에서 협력형 송수신 서비스를 할 수 있는 주파수 자원이 이미 다른 사용자에 의해 선점된 경우에도 지연(Delay) 없이 다른 주파수 자원을 가용하게 만드는 효과에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 9와 같이 점선박스(k=199 부근)의 주파수 대역에서 다른 여러 기지국들 중 상기 3개의 기지국을 협력형 세트로 선택하여 해당 사용자에게 협력형 서비스를 개시할 수 있다. 하지만 상기 선택된 주파수 대역이 이미 협력형 세트를 구성하는 일부 또는 전체 기지국에 의해 선점되어 다른 사용자에 의해 사용되고 있는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우 기존의 방식에서는 선점되어 있는 주파수 자원이 가용할 수 있는 자원이 될 때까지 기다리던지 아니면 피드백 정보를 다시 전송 받아 가능한 주파수 대역을 다시 선정하게 되는 과정을 거치게 될 수 있다.
이러한 과정을 거치게 되면 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 가장 중요하게 논의되는 레이턴시(latency) 문제에 봉착할 수 있게 된다. 이러한 경우 본 발명의 일 실시예에서 제시하는 적응형 순환 지연을 이용하여 이미 선택된 점선 박스의 주파수 대역 대신 실선 박스부분의 대역을 협력형 서비스를 지원하는 대역으로 선택할 수 있다.
또한, 실선 부분의 주파수 대역이 아니더라도 적응형 순환지연 기술상 사용 가능한 주파수 대역을 먼저 검색한 후 그 대역에 적응형 순환지연 기법을 적용할 수 있기 때문에 어느 대역이라도 가능하게 되어 주파수 기선점 문제가 발생하였을 때 주파수 대역을 재선정하는 등 기타 다른 추가적인 프로세스에 의해 발생되는 레이턴시 문제를 해결 할 수 있다는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 적응형 순환지연을 이용하여 특정 기지국에 대해서 다중 포인트 협력형 송수신이 필요한 특정 주파수 대역에 대해 채널 성능을 좋게 함으로써 협력형 세트에 포함될 수 있는 기지국을 확보할 가능성을 높이며, 또한 협력형 송수신 서비스를 할 수 있는 주파수 자원이 이미 다른 사용자에 의해 선점된 경우에도 지연(Delay) 없이 다른 주파수 자원을 가용하게 만들어 협력형 송수신 서비스를 개시할 수 있는 가능성을 높일 수 있는 매우 유용한 발명이다.
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Claims (17)

  1. 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 다중 송신 안테나를 구비한 적어도 하나 이상의 기지국을 포함하는 시스템 장치로서,
    각 기지국에 대하여 적응형 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 수신장치로부터 수신하는 제1섹션과,
    상기 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보 중 하나 이상을 기초로 상기 수신장치에 대하여 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 제2섹션과,
    상기 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 임의의 기지국에 한하여 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어하는 제3섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1섹션은,
    상기 수신장치에게 상기 피드백 정보의 전송 요청을 전송하고, 상기 전송 요청에 대한 응답으로 상기 수신장치에 의해 산출된 피드백 정보를 수신함을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1섹션은,
    상기 수신장치로부터 주기적으로 전송되는 피드백 정보를 수신함을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 장치는 기지국 상위계층 또는 기지국 중 하나이며,
    상기 제2섹션은 각 기지국이 상기 수신장치로부터 전송받은 상기 피드백 정보 및 상기 채널 응답 정보를 상기 각 기지국으로부터 통합하여 전달받은 후, 그를 기초로 상기 협력형 기지국 세트를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 장치는 상기 수신장치를 서비스하고 있는 서빙 기지국이며,
    상기 제2섹션은 현재 수신장치에게 할당하고 있는 주파수 대역에 대해 인근 기지국에 상기 주파수 대역을 사용하여 상기 수신장치에 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한지 여부에 대한 응답을 요청하고, 상기 요청에 대하여 응답이 오는 기지국을 상기 협력형 기지국 세트에 포함시켜 상기 수신장치에 대한 협력형 기지국 세트를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검색된 특정 주파수 대역이 낮은 주파수 대역을 포함하는 경우, 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국은 최초 송신 신호에 특정한 프리코딩 행렬을 곱하여 송신하는 프리코딩을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프리코딩이 적용되는 주파수 대역은 서브 캐리어의 개수(NFFT)/4 이하 대역인 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    주파수 감쇄 보상이 가능한 상기 특정 주파수 대역은 임의의 두 안테나에서 송신된 신호의 위상차의 절대값이 특정 임계치 이상인 동시에 주파수 감쇄가 심한 영역인 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적응형 순환 지연값은 상기 특정 주파수 대역에서 상기 지연대상 안테나를 포함하는 임의의 2 안테나에서 송신된 신호의 신호간 위상차를 최소화 하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적응형 순환 지연값(δcyc, n)은 아래 수학식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
    δcyc, n= (2m∏+θk(d)) NFFT / 2∏k
    여기서, n는 지연대상 안테나의 번호, k는 특정 주파수 대역의 인덱스, NFFT 는 서브 캐리어의 개수, θk(d)는 보상 희망 위상차이값, m은 임의의 정수를 의미함
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 m에 따라 다수의 적응형 순환 지연값 후보가 생성되며 그 중 가장 작은 값을 적응형 순환 지연값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상 희망 위상차이값(θk(d))은 상기 지연대상 안테나와 기준 안테나 사이의 수신 신호 위상차와 동일하거나, 상기 적응형 순환 지연값(δcyc, n)이 정수가 될 수 있는 값으로서 상기 지연대상 안테나와 기준 안테나 사이의 수신 신호 위상차에 가장 근사한 값인 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템 장치.
  13. 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국과 통신하는 수신장치로서,
    하나 이상의 기지국에 대하여 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 산출하여 상기 시스템측으로 피드백 전송하는 피드백정보 처리부와,
    상기 시스템측이 결정한 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국이 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시켜 송출한 신호를 수신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템용 수신장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 피드백 정보 처리부는 상기 시스템측으로부터 전송되는 피드백 정보 전송 요청을 수신한 후 그에 대한 응답으로 상기 피드백 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템용 수신장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 피드백 정보 처리부는 주기적으로 상기 피드백 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템용 수신장치.
  16. 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템에서 상기 시스템에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 방법으로서,
    하나 이상의 기지국에 대하여 적응형 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 상기 수신장치로부터 수신하는 정보 수신단계와,
    상기 채널 응답 정보 및 피드백 정보를 기초로 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트를 결정하는 기지국 세트 결정단계와,
    상기 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국에 한하여 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시킨 신호를 송출하도록 제어하는 순환 지연 신호 송출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포인트 협력형 송수신 방법.
  17. 다중 송신 안테나를 구비한 다수의 기지국이 포함된 시스템에서 수신장치에 의한 다중 포인트 협력형 송수신 방법으로서,
    하나 이상의 기지국에 대하여 순환지연 송출에 의하여 주파수 감쇄 보상이 가능한 특정 주파수 대역 정보와, 지연 대상 안테나 정보 및 적응형 순환지연값이 포함된 피드백 정보 및 각 기지국에 대한 채널 응답 정보를 산출하여 상기 시스템측으로 피드백 전송하는 피드백 전송단계와,
    상기 시스템측이 결정한 다중 포인트 협력형 송수신이 가능한 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국 중에서 상기 주파수 감쇄 보상이 필요한 기지국이 상기 지연 대상 안테나에 대하여 상기 적응형 순환 지연값만큼 지연시켜 송출한 신호를 수신하는 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 다중 포인트 협력형 송수신 방법.
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