WO2011126243A2 - 채널상태정보 피드백 장치와 그 방법, 기지국 - Google Patents

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WO2011126243A2
WO2011126243A2 PCT/KR2011/002310 KR2011002310W WO2011126243A2 WO 2011126243 A2 WO2011126243 A2 WO 2011126243A2 KR 2011002310 W KR2011002310 W KR 2011002310W WO 2011126243 A2 WO2011126243 A2 WO 2011126243A2
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WO
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codeword
codebook
precoding matrix
precoding
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박경민
리지안준
서성진
홍성권
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(주)팬택
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    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H04B7/0478—Special codebook structures directed to feedback optimisation
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    • H04B7/0619—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 weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0636—Feedback format
    • H04B7/0639—Using selective indices, e.g. of a codebook, e.g. pre-distortion matrix index [PMI] or for beam selection

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a wireless communication system, and relates to a channel state information feedback apparatus using a multiple input multiple output antenna (MIMO), a method, and a base station in both transmitting and receiving terminals.
  • MIMO multiple input multiple output antenna
  • communication service providers are continuously attempting to expand the existing communication service market by creating a new communication service market for wireless terminals and providing reliable and inexpensive services.
  • MIMO system is a technique to greatly increase the wireless communication capacity, the maximum communication capacity that can be supported by the MIMO system increases in proportion to the number of antennas. However, as the number of antennas increases, the amount of information transmission capacity that an actual MIMO system can support gradually decreases due to various constraints of a communication system. In order for the communication capacity of the MIMO system to increase in proportion to the number of antennas, interference free or orthogonal precoding such that inter-layer interference does not exist should be used, but its implementation in an actual communication system has been difficult.
  • precoding without interference between layers should be performed, and the most common method of performing precoding without interference between layers is performed by using eigenvectors obtained through singular value decomposition (SVD).
  • SVD singular value decomposition
  • a commercial communication system performs codebook based precoding
  • SVD based precoding is performed in a commercial system as follows.
  • a codebook is composed of N codewords or precoding matrices, and precoding is performed using C n , which minimizes the difference with the unique vectors among the codewords of the codebook as follows.
  • C n In order to control transmission power for each antenna, it is common to design C n to have the same size of each component. When designed in this way, there is a large gap between C n and V , which makes precoding by SVD virtually impossible.
  • the present invention performs a multi-stage precoding in which the precoding of each step is represented by a simple matrix multiplication, and as an example when performing the two-step precoding, the error with the eigenvector Precoding is performed using a plurality of codewords which become the minimum.
  • An embodiment of the present invention provides a method of designing a precoder such that a minimum value of an error between the eigenvector and the precoder of the above equation is smaller than a specific threshold in a commercial communication system in which transmission power of each antenna should be the same. .
  • a wireless communication system at least two precoders sequentially precoding the mapped symbols using a layer mapper and a precoding matrix for mapping a codeword to a layer.
  • an antenna array comprising two or more antennas for propagating a precoded symbol to the air, wherein the innermost precoder of the precoder ( Is an innermost precoding matrix, H is an operator of the Hermitian matrix, and I is a precoding matrix using a precoding matrix satisfying the unit matrix.
  • a reference signal receiver for receiving a reference signal from a base station, a channel estimation for estimating a channel using the received reference signal, and a channel estimation result of the channel estimation in ( Inner channel feedback information specifying an inner codeword selected from a codebook for inner codewords including codewords satisfying a codeword indicated by index n); ( V t Is a random moment t An eigen vector of the channel or channel covariance matrix in A channel state information generation unit for generating channel state information including outer channel feedback information designating an outer codeword selected from an outer codeword codebook including codewords satisfying a codeword indicated by index m); It provides a channel state information feedback device including a feedback unit for feeding back the generated channel state information.
  • the channel estimation step of estimating the channel using the received reference signal the channel estimation step ( Inner channel feedback information specifying an inner codeword selected from a codebook for inner codewords including codewords satisfying a codeword indicated by index n); ( V t Is a random moment t An eigen vector of the channel or channel covariance matrix in Channel state information generation step of generating channel state information including outer channel feedback information designating an outer codeword selected from an outer codeword codebook including codewords satisfying a codeword indicated by index m); It provides a channel state information feedback method comprising a feedback step of feeding back the generated channel state information.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a wireless communication system to which an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram of a transmission apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram of a precoder according to another embodiment.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a channel state information feedback apparatus, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram of the channel state information generation unit of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a flowchart of a channel state information feedback method according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of an example of a method of generating channel state information according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless communication system to which embodiments of the present invention are applied.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various communication services such as voice and packet data.
  • a wireless communication system includes a user equipment (UE) 10 and a base station 20 (BS).
  • the terminal 10 and the base station 20 use various power allocation methods described below.
  • Terminal 10 in the present specification is a generic concept that means a user terminal in wireless communication, WCDMA, UE (User Equipment) in LTE, HSPA, etc., as well as MS (Mobile Station), UT (User Terminal) in GSM ), SS (Subscriber Station), wireless device (wireless device), etc. should be interpreted as including the concept.
  • WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • UE User Equipment
  • HSPA High Speed Packet Access
  • MS Mobile Station
  • UT User Terminal
  • SS Subscriber Station
  • wireless device wireless device
  • a base station 20 or a cell generally refers to a fixed station communicating with the terminal 10 and includes a Node-B, an evolved Node-B, and a Base Transceiver. It may be called other terms such as System, Access Point.
  • the base station 20 or the cell should be interpreted in a comprehensive sense indicating some areas covered by the base station controller (BSC) in the CDMA, the NodeB of the WCDMA, and the like. It is meant to encompass various coverage areas such as microcells, picocells, femtocells, etc.
  • BSC base station controller
  • the terminal 10 and the base station 20 are two transmitting and receiving entities used to implement the technology or the technical idea described in the present specification and are used in a comprehensive sense and are not limited by the terms or words specifically referred to.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • OFDM-FDMA OFDM-FDMA
  • OFDM-TDMA OFDM-TDMA
  • OFDM-CDMA OFDM-CDMA
  • the uplink transmission and the downlink transmission may use a time division duplex (TDD) scheme that is transmitted using different times, or may use a frequency division duplex (FDD) scheme that is transmitted using different frequencies.
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • One embodiment of the present invention provides asynchronous wireless communication that evolves into Long Term Evolution (LTE) and LTE-advanced through GSM, WCDMA, HSPA, and synchronous wireless communication that evolves into CDMA, CDMA-2000 and UMB). Applicable to resource allocation.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-advanced through GSM, WCDMA, HSPA, and synchronous wireless communication that evolves into CDMA, CDMA-2000 and UMB.
  • the present invention should not be construed as being limited or limited to a specific wireless communication field, but should be construed as including all technical fields to which the spirit of the present invention can be applied.
  • the orthogonal precoding technique can support the maximum spatial multiplexing gain that the MIMO system can theoretically support by generating mutually orthogonal layers and performing simultaneous information transmission through the orthogonal layers. It can be increased in proportion to the number of antennas, so the efficiency of the MIMO system with more antennas increases more.
  • the information about the eigen vector used in the SVD is obtained through a receiver operation such as a terminal, and a large feedback overhead is required when transmitting to the transmitter.
  • the eigenvector is a vector having different amplitudes and phases, and is not suitable for use in a commercial wireless communication system in which the transmission power of each antenna must be kept the same.
  • the present invention proposes a precoder structure that performs two or more multi-step precoding in order to solve the above two problems and to use the SVD technique in a MIMO system, and codebook-based low feedback over each step precoding in multi-step precoding.
  • FIG. 2 is a block diagram of a transmission apparatus according to an embodiment.
  • the wireless communication system 100 to which the embodiments are applied includes a modulator 110, a layer mapper 120, and a precoder 130.
  • This wireless communication system may be a communication system or transmission device of the base station 10 of FIG.
  • Bits input in the form of codewords through channel coding in downlink are scrambled by a scrambler and then input to the encoding and modulation unit 110.
  • the encoder and modulator 110 modulates the scrambled bits into a complex modulation symbol, and the layer mapper 120 maps the complex modulation symbol to one or more transport layers.
  • Precoder 130 precodes the complex modulation symbol on each transmission channel of the antenna port. Thereafter, a resource element mapper maps the complex modulation symbol for each antenna port to the corresponding resource element.
  • An OFDM signal generator is then generated with the complex time domain OFDM signal for each antenna. This complex time domain OFDM signal is transmitted through an antenna port.
  • the present invention is not limited thereto. That is, the signal generation structure of the downlink physical channel of the wireless communication system to which the embodiments of the present invention are applied may be omitted or replaced with other components or other components may be added.
  • the codeword When the codeword transmits packet unit information to be transmitted, the packet is generated through a subsequent operation, and the packet is transmitted to the receiving end through one or several transmissions.
  • the codeword means a block of channel coded symbols. At this time, it may be transmitted using two codewords, may be transmitted using one or more codewords, or may be transmitted in a unit other than the codeword.
  • the entire transmission device is described above, but the precoder included in the transmission device is described.
  • FIG. 3 is a block diagram of a precoder according to another embodiment.
  • the precoder 200 includes two or more precoders, for example, an outer precoder 210 and an inner precoder 220, and two propagating precoded symbols to the air. It includes an antenna array 230 including the above antennas.
  • the outer precoder 210 and the inner precoder 220 are random channels Information you want to send about Two precoding matrices in turn for P out And P in )
  • the entire precoding matrix through each Precoding may be performed in the form of.
  • the two precoding matrices are the channel feedback information, e.g., the precoding matrix indicators, respectively, from the terminal. or ) Can be selected from the codebook.
  • two precoding matrix indicators may be fed back based on the same codebook or may be fed back based on different codebooks.
  • the codebook may or may not be a Unitary codebook.
  • the outer precoder 210 and the inner precoder 220 may perform precoding using the same codebook, or may precode using different codebooks.
  • codewords included in the codebook may or may not have the same form.
  • all components of codewords included in a codebook may or may not have the same amplitude.
  • Two precoding matrices P out and P in are used by the outer precoder 210 and the inner precoder 220 to perform precoding.
  • the channel may be an eigenvector, a combination of eigenvectors, or a vector or matrix similar in shape and size to the channel covariance matrix.
  • the following two precoding matrices P out and P in are arbitrary channels About the channel Or describes a condition that may be an eigenvector of the channel covariance matrix, a combination of eigenvectors, or a vector or matrix similar in shape and size to these, and a codebook including matrices that satisfy the condition.
  • Random channel Information you want to send about The transmitted signal multiplied by the eigenvectors V of the channel covariance matrix May be recovered at a receiving end such as a terminal without inter-layer interference. This relationship can be summarized as follows.
  • Is information restored by the receiving end such as a terminal Is the Hermitian matrix of channel H, Is noise.
  • the above formula is arranged as follows. It can be seen that can be recovered at the receiving end, such as the terminal without inter-layer interference.
  • the outer precoder 210 and the inner precoder 220 may be any channel. Information you want to send about The entire precoding matrix through each of the two precoding matrices P out and P in Precoding may be performed in the form of. Therefore, the transmission signal of the transmission end Is as follows.
  • the two precoding matrices P out and P in are either eigenvectors of the channel H or channel covariance matrix, a combination of eigenvectors, or a vector of similar shape and size, to any channel H or Transmitting signal in case of matrix It can be seen that can be recovered at the receiving end, such as the terminal without inter-layer interference.
  • any channel vector H may be expressed as follows. Restore any of two very similar vectors and eigenvectors of the channel H for a channel H of precoding matrices (P out and P in) the transmission signal to the receiving terminal as a layer substantially interfere with no or minimal interference between the same and the terminal when using can do.
  • the virtual channel including the inner precoder 220 and an arbitrary channel viewed from the outer precoder 210 can be expressed as follows.
  • the covariance matrix of the virtual channel H out can be expressed as follows according to the definition.
  • the covariance matrix can be expressed as follows according to the definition of the eigen vector.
  • Equation 10 and Equation 11 can be summarized as follows.
  • Equation 7 provides a conditional expression of the precoding matrix P in of the inner precoder 220 as follows.
  • the codebook for the precoding matrix P in of the inner precoder 220 may satisfy the above equation for any channel H.
  • the codebook for the precoding matrix P in of the inner precoder 220 may satisfy the following equation for any channel H.
  • the outer precoder 210 and the inner precoder 220 are random channels.
  • the entire precoding matrix through each When performing precoding in the form of, two precoding matrices ( P out And P in ) Is a random channel H About the channel H
  • the transmission signal may be restored at the receiver without inter-layer interference.
  • the codebook for the precoding matrix P in of the inner precoder 220 satisfies Equation 14 for any channel H such that the relation between the eigen vector V out of the virtual channel and the arbitrary channel H is established. You can.
  • At least two precoding matrices ( P out And P in ) Is a product of at least any channel H About the channel H
  • a transmission signal may be restored at a receiving end such as a terminal without substantial interference between layers or with minimal interference.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a channel state information feedback apparatus, according to an exemplary embodiment.
  • the MIMO channel state information feedback apparatus 300 may be implemented in hardware or software in a currently connected UE or an additional access UE that attempts an additional access, but is not limited thereto. There will be.
  • the MIMO channel state information feedback apparatus 300 includes a reference signal receiver 310 that receives a reference signal, for example, a channel state index-reference signal (CSI-RS) from a base station; A channel estimator 320 for estimating a channel using the received CSI-RS, a channel state information generator 330 for generating channel state information based on the channel estimation result of the channel estimator, and channel state information It includes a feedback unit 340 for generating and feeding back.
  • CSI-RS channel state index-reference signal
  • the reference signal receiver 310 and the channel estimator 320 may be implemented separately or integrated, and may be integrated in some cases.
  • the reference signal receiving unit 310 receives the cell-specific CSI-RS and has a time-frequency because it has information on which band (which subcarrier) and which symbol of the received signal the CSI-RS is received. By determining the signal of the region, the CSI-RS reception value can be measured.
  • the CSI-RS is a reference signal transmitted by the base station so that the terminal can estimate the downlink channel.
  • the UE receives the CSI-RS to estimate the downlink channel (Channel Estimation), the most suitable precoding (hereinafter referred to as “precoding” or “PC”) scheme and post-decoding for the estimated channel (Hereinafter referred to as “post decoding” or “PDC”).
  • precoding the most suitable precoding
  • PDC post decoding
  • the channel estimator 320 estimates a channel using the received CSI-RS.
  • a propagation channel H that is a channel estimation result of the channel estimation 320 may be a channel matrix.
  • the channel estimator 320 may generate a channel covariance matrix with a propagation channel H that is a channel estimation result.
  • the channel covariance matrix may be generated by the channel estimator 320 or may be generated by the channel state information generator 330 to be described later.
  • the channel state information generation unit 330 generates the channel state information based on the channel estimation result of the channel estimation unit 320.
  • the channel state information may include information related to channel quality, for example, a CQI (Channel Quality Indicator) value.
  • the channel state information generating unit which is one of the components of the channel state information feedback apparatus according to the embodiment of the MIMO system is described below. It describes about.
  • FIG. 5 is a block diagram of the channel state information generation unit of FIG. 4.
  • the channel state information generator 330 includes a covariance matrix generator 332, an EVD unit 334, a first codebook search unit 336, and a second codebook search unit 338.
  • the covariance matrix generator 332 generates a channel covariance matrix using the estimated channel information.
  • the EVD unit 234 obtains an eigenvector of the generated covariance matrix.
  • the EVD unit 334 may calculate the eigenvector of the channel matrix using a Hermitian matrix formed by the product of the channel matrix having the conjugate prefix as shown in Equation 15, but is not limited thereto.
  • H means any channel matrix
  • E means eigenvector
  • symbol * refers to a conjugation transpose
  • I the diagonal matrix of the eigenvectors.
  • the first codebook generator 336 selects an appropriate inner codeword from the first codebook for the inner codeword described above using the eigenvector of the channel covariance matrix. Suitable codewords It is selected from the codebook for the inner codeword including the codewords that satisfy the codeword indicated by the index n.
  • the second codebook generator 338 selects an appropriate outer codeword from the second codebook for the outer codeword by using the channel information of the channel estimator 320 and the codeword selected by the first codebook generator 336. .
  • the right outer codeword is ( V t is the eigen vector of the channel or channel covariance matrix at any instant t , Is selected from a codebook for an outer codeword that includes codewords that satisfy the codeword indicated by index m).
  • channel state information generation unit 330 conceptually separates the covariance matrix generation unit 332, the EVD unit 334, the first codebook search unit 336, and the second codebook search unit 338, separate or integrated. Can be implemented, and in some cases integrated implementation.
  • the feedback unit 340 may include first feedback information, for example, a first precoding matrix indicator PMI in , which designates a codeword selected by the first codebook generation unit 336.
  • the second feedback information specifying the codeword selected by the second codebook generating unit 338, for example, the second precoding matrix indicator PMI out is converted into the inner precoder 220 and the outer precoder 210 of FIG. Feedback).
  • the feedback unit 340 may simultaneously transmit the first precoding matrix indicator or the second precoding matrix indicator or sequentially.
  • the feedback unit 340 may be the same or different transmission period of each of the first precoding matrix indicator or the second precoding matrix indicator.
  • the channel state information generator 330 selects appropriate codewords from the first codebook for the inner codeword and the first codebook for the outer codeword, and the feedback unit 340 selects the first precoding matrix indicator or the second precoding matrix. The process of feeding back the indicator is explained in detail.
  • the inner precoder 220 and the outer precoder 210 it has the form most similar to the eigenvector of the channel Select and feed back their PMI.
  • indexes n and m are codewords indicated by indexes n and m, respectively, of codewords belonging to the inner codeword codebook and the outer codebook codebook.
  • the codewords belonging to the inner codeword codebook and outer codebook codebook satisfying the following equation are selected and fed back to their PMI.
  • And Can be selected sequentially. If the precoding matrix included in the codebook for the outer codeword has the following format, And Can be selected sequentially.
  • n x is a natural number.
  • V out has the form Can be selected.
  • two precoding matrices ( And ) Is at least multiplication using similar vectors and eigenvectors of the channel H illustrate that by way of example for performing precoding for any channel H.
  • Codewords belonging to the codebook for the inner codeword that satisfies the above condition The codeword suitable for the channel H below is selected.
  • the eigenvectors and eigen values of the channel covariance matrix are obtained as follows.
  • the precoding matrix P in of the inner precoder 220 may be selected as follows so that V out becomes a relationship as follows.
  • the precoding matrix of the inner precoder 220 P in can be selected as follows.
  • V out is as follows.
  • the precoding matrix P out of the outer precoder 210 may be as follows.
  • the codebooks used for the outer precoder 210 and the inner precoder 220 have the following form
  • the product of the two precoding matrices P out and P in is similar to the eigenvector of at least any channel H. Performing precoding using a vector will be exemplarily described.
  • codewords in the codebook designed for the precoding matrix P in of the inner precoder 220 may be designed to have the same power for each row and column. .
  • the precoding matrix P in of the inner precoder 220 and the precoding matrix P out of the outer precoder 210 are the same as described above. Can be selected.
  • the precoding matrix P in of the inner precoder 220 and the precoding matrix P out of the outer precoder 210 may be selected in the same manner as described above.
  • the channel state information feedback apparatus has been described above in the MIMO system, but the following describes the entire channel state information feedback method according to the embodiment in the MIMO system.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a channel state information feedback method of a terminal according to another embodiment.
  • the terminal receives a reference signal (Reference Signal), for example, a CSI-RS (Channel State Index Reference Signal) receiving step (S610), A channel estimation step (S620) of estimating a channel using the received CSI-RS, a channel state information generation step (S630) of generating corresponding channel state information based on the channel estimation result of the channel estimation step (S620), And a feedback step S640 of feeding back the channel state information.
  • a reference signal for example, a CSI-RS (Channel State Index Reference Signal) receiving step (S610), A channel estimation step (S620) of estimating a channel using the received CSI-RS, a channel state information generation step (S630) of generating corresponding channel state information based on the channel estimation result of the channel estimation step (S620), And a feedback step S640 of feeding back the channel state information.
  • CSI-RS Channel State Index Reference Signal
  • the reference signal receiving step S610 and the channel estimating step S620 may be implemented separately or integrated, and may be integrated in some cases.
  • step S610 the UE receives a cell-specific CSI-RS and has information about which band (which subcarrier) and which symbol of the received signal the CSI-RS is received. By determining the signal in the time-frequency domain, the CSI-RS received value can be measured.
  • the UE estimates a channel using the received CSI-RS.
  • the channel state information generation step (S640) generates the channel state information based on the channel estimation result of the channel estimation step (S620).
  • the channel state information includes a CQI value.
  • the entire channel state information feedback method is described in the MIMO system, but for the examples of the channel state information generation step, which is one of the steps of the channel state information feedback method in the MIMO system, List it.
  • the channel state information generating method 700 illustrated in FIG. 7 may correspond to a part of the channel state information generating step S640 described above and may constitute an independent method.
  • the method 700 for generating the channel state information shown in FIG. 7 may constitute a method independent of the steps before and after the channel state information generating step S640 of FIG. 6. ) May be included to implement other techniques.
  • the terminal receives a channel matrix that is a channel estimation result of the channel estimation step S620 and generates a covariance matrix in step S710.
  • the terminal calculates an eigen vector or an eigenvector (characteristic vector) of a covariance matrix (S720).
  • the eigenvector of the channel matrix may be calculated using a Hermitian matrix formed by the product of the channel matrix having the conjugate value.
  • the terminal selects an appropriate codeword from the first codebook for the inner codeword described above using the eigenvector of the channel covariance matrix (S730).
  • the terminal selects an appropriate codeword from the aforementioned second codebook for the outer codeword using the channel information of the channel estimation step S620 and the codeword selected in the step S730 (S740).
  • the terminal selects codewords belonging to the first codebook for the inner codeword and the second codebook for the outer codebook, which satisfy the following equation, and feeds back their PMIs.
  • a relationship for selecting P in and P out may be expressed by an equation.
  • the steps S710 and S720, S730, S730, S740 is conceptually separated, but may be implemented separately or integrated, and in some cases, may be integrated.
  • the feedback step S640 may include first feedback information specifying a codeword selected in step S730, for example, a first precoding matrix indicator PMI in and a codeword selected in S740. Feedback second feedback information specifying, for example, a second precoding matrix indicator (PMI out ).
  • the feedback step S640 may simultaneously transmit the first precoding matrix indicator or the second precoding matrix indicator or sequentially. Meanwhile, in the feedback step S640, the transmission period of each of the first precoding matrix indicator or the second precoding matrix indicator may be the same or different.
  • the MIMO system has been described with respect to the channel state information feedback method and the example of the channel state information generation step, which is one of the steps.
  • the computer-readable recording medium having the internal codeword codebook recorded therein is described below. List it.
  • Another embodiment is used for precoding a precoder ( Provides a computer-readable recording medium having recorded thereon codewords satisfying a codeword indicated by index n) and an index designating the codewords.
  • the codebook may include codewords for each layer, for example, for multiple indices.
  • the codebook may be configured according to a house hold scheme in which a precoding matrix of the maximum layer is determined and a precoding matrix having a low number of layers is selected as a part of the precoding matrix of the maximum layer.
  • inverse matrices of codewords may exist. Since the relationship is established and the inverse matrix exists, the codewords correspond to the unitary matrix and the codebook corresponds to the unitary codebook.
  • the codebook of Table 1 may be a codebook for the inner codeword described above.
  • the codebook for the outer codeword described above may be a codebook used in the existing, for example, 3GPP LTE.
  • the computer-readable recording medium on which the above-described codebook is recorded may be stored in the base station or the terminal shown in FIG. 1 and used for precoding or feedback for precoding matrix information, but is not limited thereto.

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Abstract

본 발명의 실시예는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO)를 이용하는 무선통신시스템에 관련된 것이다.

Description

채널상태정보 피드백 장치와 그 방법, 기지국
본 발명의 실시예는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO)를 이용하는 채널상태정보 피드백 장치와 그 방법, 기지국에 관련된 것이다.
통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.
따라서, 통신 서비스 사업자들은 무선 단말기들에 대한 새로운 통신 서비스 시장을 창출하고, 신뢰성 있으면서도 저렴한 서비스를 제공하여 기존의 통신 서비스 시장을 확대시키려는 시도를 계속하고 있다.
MIMO 시스템은 무선 통신 용량을 크게 증가시키는 기법이며, MIMO 시스템이 지원 할 수 있는 최대 통신 용량은 안테나의 수에 비례하여 증가한다. 그러나 실제 MIMO 시스템이 지원할 수 있는 정보 전송 용량은 안테나의 수가 증가함에 따라 그 증가량이 점차 감소하는데, 이는 통신 시스템이 가지는 여러 가지 제약 조건에 의한 현상이다. MIMO 시스템의 통신 용량이 안테나 수에 비례하여 증가하기 위해서는 레이어 간 간섭이 존재하지 않도록 하는 무간섭(interference free) 또는 직교 프리코딩이 사용되어야 하나, 실제 통신 시스템에서의 이의 구현이 어려웠다.
전술한 과제 해결 달성을 위해서는 레이어 간 간섭이 없는 프리코딩을 수행하여야 하며, 레이어 간 간섭이 없는 프리코딩을 수행하는 가장 일반적인 방법은 SVD (singular value decomposition)을 통해 얻어지는 고유 벡터들을 사용하여 프리코딩을 수행하는 것이다. 상용 통신 시스템은 코드북 기반 프리코딩을 수행함으로, SVD 기반 프리코딩은 상용 시스템에서는 아래와 같이 수행된다. 상용시스템에서 코드북은 N개의 코드워드 또는 프리코딩용 행렬로 구성되며, 상기 코드북의 코드워드 중 아래와 같이 고유백터들과의 차이가 최소가 되는 Cn 을 사용하여 프리코딩을 수행한다.
Figure PCTKR2011002310-appb-I000001
상기 수식에서 V 은
Figure PCTKR2011002310-appb-I000002
으로 표기되는 고유 벡터들의 조합이다.
각 안테나별 전송 전력 제어를 위해, Cn 은 각 성분의 크기가 모두 동일하도록 설계하는 것이 일반적인 경우이다. 이러한 방식으로 설계시, Cn 와 V 사이에는 큰 격차가 존재하게 되며, 이는 SVD에 의한 프리코딩을 사실상 불가능하게 만든다.
전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 각 단계의 프리코딩이 단순 행렬 곱셈으로 표현되는 다단계 프리코딩을 수행하며, 2단계 프리코딩 수행 시의 일례로, 아래 수식과 같이 고유 벡터와의 오차가 최소가 되는 복수의 코드워드들을 사용하여 프리코딩을 수행한다.
Figure PCTKR2011002310-appb-I000003
본 발명의 일 실시예에서는 각 안테나별 전송 전력이 동일하여야 하는 상용 통신 시스템에서 상기 수식의 고유벡터 및 프리코더 간 오차의 최소값이 특정 임계값보다 작은 값이 되도록 프리코더를 설계하는 방법을 제시한다.
전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에서, 무선통신시스템에서, 코드워드를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵퍼, 프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 순차적으로 프리코딩하는 적어도 두개의 프리코더 및 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 포함하고, 상기 프리코더 중 가장 내측의 프리코더는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000004
(
Figure PCTKR2011002310-appb-I000005
은 가장 내측의 프리코딩 행렬, H는 에르미트 행렬(Hermitian matrix)의 연산자, I는 단위행렬)를 만족하는 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩하는 기지국을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에서, 무선통신시스템에서, 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신부, 수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정부, 채널추정부의 채널 추정 결과를 기초로
Figure PCTKR2011002310-appb-I000006
(
Figure PCTKR2011002310-appb-I000007
은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 내측 코드워드용 코드북에서 선택된 내측 코드워드를 지정하는 내측 채널 피드백 정보와
Figure PCTKR2011002310-appb-I000008
( V t 은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector),
Figure PCTKR2011002310-appb-I000009
은 인덱스 m에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 외측 코드워드용 코드북에서 선택된 외측 코드워드를 지정하는 외측 채널 피드백 정보를 포함하는 채널상태정보를 생성하는 채널상태정보 생성부 및 상기 생성된 채널상태정보를 피드백하는 피드백부를 포함하는 채널상태정보 피드백 장치를 제공한다.
본 발명의 또다른 측면에서, 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신단계, 수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정단계, 채널추정단계의 채널 추정 결과를 기초로
Figure PCTKR2011002310-appb-I000010
(
Figure PCTKR2011002310-appb-I000011
은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 내측 코드워드용 코드북에서 선택된 내측 코드워드를 지정하는 내측 채널 피드백 정보와
Figure PCTKR2011002310-appb-I000012
( V t 은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector),
Figure PCTKR2011002310-appb-I000013
은 인덱스 m에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 외측 코드워드용 코드북에서 선택된 외측 코드워드를 지정하는 외측 채널 피드백 정보를 포함하는 채널상태정보를 생성하는 채널상태정보 생성단계 및 상기 생성된 채널상태정보를 피드백하는 피드백단계를 포함하는 채널상태정보 피드백 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 무선 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 전송장치의 구성도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 프리코더의 구성도이다.
도 4은 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 장치의 기능별 블록도이다.
도 5은 도 4의 채널상태정보생성부의 블록도이다.
도 6는 다른 실시예에 따른 채널상태정보 피드백 방법의 흐름도이다.
도 7는 또다른 실시예에 따른 채널상태정보 생성방법의 일예의 흐름도이다.
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 설명하는데 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.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)과 기지국(20)은 아래에서 설명한 다양한 전력할당방법을 사용한다.
본 명세서에서의 단말(10)은 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및LTE, 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.
기지국(20) 또는 셀(cell)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B),eNB(evolved Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
즉, 본 명세서에서 기지국(20) 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB 등이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
본 명세서에서 단말(10)과 기지국(20)은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.
무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야의) 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 MIMO 시스템에서 레이어 간 간섭이 존재하지 않도록 하는 대표적인 직교 프리코딩 기법으로는 채널 또는 채널의 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐벡터(eigen vector)을 사용하여 프리코딩을 수행하는 SVD(singular value decomposition) 기법이 있다. 직교 프리코딩 기법은 상호 직교하는 레이어를 생성하고 직교하는 레이어를 통한 동시 정보 전송을 수행하여 MIMO 시스템이 이론적으로 지원할수 있는 최대 공간 다중화 게인(spatial multiplexing gain)을 지원할 수 있으며, MIMO 시스템의 통신 용량이 안테나 수에 비례하여 증가하도록 할 수 있어 안테나수가 많은 MIMO 시스템 일수록 그 효율이 더욱 증가하는 기법이다.
SVD 기법을 사용한 무선통신시스템에서 구현할 때, (1)SVD에 사용되는 아이겐벡터(eigen vector)에 대한 정보는 단말과 같은 수신단 연산을 통해 얻어지는 정보로 전송단에 전달시 큰 피드백 오버헤드가 요구되는 점, (2)아이겐벡터는 각 구성요소들이 각각 다른 진폭과 위상을 갖는 벡터로 안테나별 전송전력이 동일하게 유지해야 하는 상용 무선통신시스템에 사용하기에 적합하지 않다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 두 가지 문제점을 해결하고 SVD 기법을 MIMO 시스템에 사용하기 위해, 두개 이상의 다단계 프리코딩을 수행하는 프리코더 구조를 제시하며, 다단계 프리코딩에서 각 단계 프리코딩을 코드북 기반 적은 피드백 오버헤드로 수행할 수 있는 코드북 생성방법 및 사용방법을 제시한다.
이하, 전송장치에서 SVD 기법을 MIMO 시스템에 사용하여 두단계 프리코딩을 수행하는 과정 및 그에 해당하는 코드북 생성방법을 설명한다. 두단계 프리코딩을 예시적으로 설명하였으나 세단계 이상의 프리코딩을 수행하는 과정 및 그에 해당하는 코드북은 실질적으로 동일하다.
도 2는 일실시예에 따른 전송장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 실시예들이 적용되는 무선통신 시스템(100)은 변조부(110) 및 레이어 맵퍼(120), 프리코더(130)를 포함한다. 이 무선통신 시스템은 도 1의 기지국(10)의 통신시스템 또는 전송장치일 수 있다.
하향링크에서 채널코딩을 거쳐 코드워드(codewords) 형태로 입력되는 비트들은 스크램블러에 의해 스크램블링된 후 부호화 및 변조부(110)로 입력된다. 부호화 및 변조부(110)는 스크램블링된 비트들을 복소 모듈레이션 심볼로 변조하고, 레이어 맵퍼(Layer Mapper; 120)는 복소 모듈레이션 심볼을 하나 또는 다수의 전송 레이어에 매핑한다. 그 후, 프리코더(130)은 안테나 포트의 각 전송 채널상에서 복소 모듈레이션 심볼을 프리코딩한다. 그 후 리소스 엘리먼트 맵퍼(Resource Element Mapper)가 각 안테나 포트에 대한 복소 모듈레이션 심볼을 해당 리소스 엘리먼트에 매핑한다.
그 후, OFDM 신호 생성기가 각 안테나를 위한 복소 시간 도메인 OFDM 신호로 생성된다. 이 복소 시간 도메인 OFDM 신호는 안테나 포트를 통해 송신된다.
위에서 도 2을 참조하여 실시예들이 적용되는 무선통신 시스템의 하향링크 물리채널의 신호생성 구조를 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선통신 시스템의 하향링크 물리채널의 신호생성 구조는 다른 구성요소들은 생략되거나 다른 구성요소로 치환 또는 변경되거나 다른 구성요소들이 추가될 수 있다.
코드워드가 전송할 패킷 단위 정보를 전달하면 이후 작업을 거쳐 패킷을 생성하고 1회 또는 수회 전송을 통해 패킷을 수신단에 전달한다. 여기서 코드워드는 채널코딩된 심볼들의 블록을 의미한다. 이때 2개의 코드워드를 사용하여 전송할 수도 있고 하나 이상의 코드워드를 사용하여 전송할 수도 있고 코드워드 이외의 다른 단위로 전송할 수도 있다.
이상 전송장치 전체에 대하여 기재하였으나 전송장치에 포함된 프리코더에 대하여 기재한다.
도 3은 다른 실시예에 따른 프리코더의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 프리코더(200)는 두개 이상의 프리코더들, 예를 들어 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220), 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이(230)를 포함한다. 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)는 임의의 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000014
에 대하여 전송하고자 하는 정보
Figure PCTKR2011002310-appb-I000015
에 대하여 차례로 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in ) 각각을 통해 전체 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2011002310-appb-I000016
의 형태로 프리코딩을 수행할 수 있다.
두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )은 단말로부터 각각 채널 피드백 정보, 예를 들어 프리코딩 행렬 지시자들(
Figure PCTKR2011002310-appb-I000017
또는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000018
)를 사용하여 코드북으로부터 선택될 수 있다. 이때 두개의 프리코딩 행렬 지시자들은 동일한 코드북에 근거하여 피드백될 수도 있고 서로 다른 코드북들에 근거하여 피드백될 수도 있다. 또한 코드북은 유니타리 코드북일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 다시 말해 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)는 동일한 코드북을 사용하여 프리코딩을 수행할 수도 있고 서로 다른 코드북을 사용하여 프리코딩을 수행할 수도 있다.
또한, 코드북에 포함되는 코드워드들은 모두 동일한 형태를 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 코드북에 포함되는 코드워드들의 모든 구성요소들이 동일한 진폭을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)가 프리코딩 수행시 사용하여 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )은 임의의 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000019
에 대하여 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000020
또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐벡터, 아이겐벡터들의 조합 또는 이들과 형태와 크기가 유사한 벡터 또는 행렬일 수 있다.
이하 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )이 임의의 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000021
에 대하여 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000022
또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐벡터, 아이겐벡터들의 조합 또는 이들과 형태와 크기가 유사한 벡터 또는 행렬일 수 있는 조건들을 설명하고 이 조건에 만족하는 행렬들을 포함하는 코드북을 설명한다.
임의의 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000023
에 대하여 전송하고자 하는 정보
Figure PCTKR2011002310-appb-I000024
에 대하여 채널 공분산 행렬의 아이겐벡터 V를 곱한 전송신호
Figure PCTKR2011002310-appb-I000025
은 레이어간 간섭 없이 단말과 같은 수신단에서 복원될 수 있다. 이 관계를 수식으로 정리하면 아래와 같다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000026
[수학식 2]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000027
여기서,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000028
는 단말과 같은 수신단에서 복원한 정보이며,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000029
은 채널 H의 에르미트 행렬(Hermitian matrix)이며,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000030
는 노이즈이다.
위 수식은 다음과 같이 정리되어 전송신호
Figure PCTKR2011002310-appb-I000031
은 레이어간 간섭 없이 단말과 같은 수신단에서 복원될 수 있는 것을 알 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000032
여기서,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000033
은 채널 공분산행렬의 아이겐값(eigen value)이다.
전술한 바와 같이, 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)는 임의의 채널
Figure PCTKR2011002310-appb-I000034
에 대하여 전송하고자 하는 정보
Figure PCTKR2011002310-appb-I000035
에 대하여 차례로 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in ) 각각을 통해 전체 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2011002310-appb-I000036
의 형태로 프리코딩을 수행할 수 있다. 따라서, 전송단의 전송신호
Figure PCTKR2011002310-appb-I000037
는 다음과 같다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000038
따라서, 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )이 임의의 채널 H 에 대하여 채널 H 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐벡터, 아이겐벡터들의 조합 또는 이들과 형태와 크기가 유사한 벡터 또는 행렬일 경우 전송신호
Figure PCTKR2011002310-appb-I000039
은 레이어간 간섭 없이 단말과 같은 수신단에서 복원될 수 있는 것을 알 수 있다.
두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )이 임의의 채널 H 에 대하여 채널 H 의 아이겐벡터와 유사한 벡터인 경우는 다음과 같이 표현할 수 있다. 임의의 채널 H 에 대하여 채널 H 의 아이겐벡터와 유사한 벡터인 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )를 사용할 경우 레이어간 실질적 간섭없이 또는 최소한의 간섭으로 단말과 같은 수신단에서 전송신호를 복원할 수 있다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000040
여기서,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000041
은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector)이며,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000042
및
Figure PCTKR2011002310-appb-I000043
은 각각 내측 코드워드용 코드북 및 외측 코드북용 코드북에 각각 속하는 코드워드들 중 인덱스 n, m에 의해 표기되는 코드워드들이다.
외측 프리코더(210)에서 바라본 내측 프리코더(220)과 임의의 채널을 포함하는 가상의 채널을
Figure PCTKR2011002310-appb-I000044
이라 정의할 때 가상의 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000045
또한, 가상의 채널의 아이겐 벡터를 V out 이라 정의할 때 가상의 채널의 아이겐 벡터 V out 와 임의의 채널 H 사이 관계는 다음과 같이 정리될 수 있다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000046
가상의 채널 H out 의 공분산 행렬은 정의에 따라 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000047
위 공분산 행렬의 수식에 가상의 채널 H out 을 도입하면 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000048
공분산 행렬을 아이겐 벡터의 정의에 따라 다음과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000049
공분산 행렬의 아이겐 벡터의 정의에 따른 표현식은 다음과 같이 정리될 수 있다.
[수학식 11]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000050
수학식10과 수학식11을 정리하면 다음과 같을 수 있다.
[수학식 12]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000051
수학식12에 수학식7을 대입하면 다음과 같이 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 의 조건식을 얻을 수 있다.
[수학식 13]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000052
따라서, 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 을 위한 코드북은 임의의 채널 H에 대하여 위 수학식을 만족시킬 수 있다. 특히, 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 을 위한 코드북은 임의의 채널 H에 대하여 아래 수학식을 만족시킬 수 있다.
[수학식 14]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000053
정리하면 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)가 임의의 채널 H 에 대하여 전송하고자 하는 정보
Figure PCTKR2011002310-appb-I000054
에 대하여 차례로 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in ) 각각을 통해 전체 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2011002310-appb-I000055
의 형태로 프리코딩을 수행할 때, 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )의 곱이 임의의 채널 H 에 대하여 채널 H 의 아이겐벡터일 경우 전송 신호를 레이어간 간섭없이 수신단에서 복원할 수 있다.
이때 가상의 채널의 아이겐 벡터 V out 와 임의의 채널 H 사이 관계가 수학식 7이 성립하도록 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 을 위한 코드북은 임의의 채널 H 에 대하여 수학식 14를 만족시킬 수 있다.
적어도 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )의 곱이 적어도 임의의 채널 H 에 대하여 채널 H 의 아이겐벡터와 유사한 벡터일 경우 레이어간 실질적 간섭없이 또는 최소한의 간섭으로 단말과 같은 수신단에서 전송신호를 복원할 수 있다.
이상 전송장치 전체와 전송장치에 포함된 프리코더에 대하여 기재하였으나 전송장치에 채널상태정보를 피드백하는 채널상태정보 피드백 장치에 대하여 기재한다.
도 4은 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 장치의 기능별 블록도이다.
MIMO 채널상태정보 피드백 장치(300)는 현재 접속되어 있는 기접속 단말(UE) 또는 추가 접속을 시도하는 추가 접속 UE 내에 하드웨어 또는 소프트웨어 적으로 구현될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니며 기지국 등에 구현될 수도 있을 것이다.
일실시예에 의한 MIMO 채널상태정보 피드백 장치(300)는 크게 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal), 예를 들어 CSI-RS(Channel State Index-Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신부(310)와, 수신된 CSI-RS를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정부(320)와, 상기 채널추정부의 채널 추정 결과를 기초로 해당되는 채널상태정보를 생성하는 채널상태정보 생성부(330), 채널상태정보를 생성하여 피드백하는 피드백부(340)를 포함한다.
위에서 참조신호 수신부(310)와 채널추정부(320)는 별도 또는 통합되어 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 통합 구현될 수 있을 것이다.
참조신호 수신부(310)는 셀 고유의 CSI-RS를 수신하며 수신 신호의 어느 대역(어느 서브케리어) 및 어느 심볼(Symbol)에 CSI-RS가 수신되는지에 대한 정보를 가지고 있기 때문에 그 시간-주파수 영역의 신호를 결정함으로써 CSI-RS 수신값을 측정할 수 있다.
CSI-RS은 단말이 하향링크 채널을 추정할 수 있도록 기지국이 전송하는 참조 신호(reference signal)이다. 단말은 CSI-RS을 수신하여 하향링크 채널을 추정(Channel Estimation)하며, 추정된 채널에 가장 적합한 프리코딩(precoding; 이하 "프리코딩" 또는 "PC"라 함) 방식 및 포스트 디코딩(post-decoding; 이하 "포스트 디코딩" 또는 "PDC"라 함) 방식을 검색한다.
채널추정부(320)는 수신된 CSI-RS를 이용하여 채널을 추정하는 기능을 한다. 채널추정부(320)의 채널 추정 결과인 전파 채널(propagation channel) H 는 채널 행렬(Channel matrix)일 수 있다. 이때 채널추정부(320)은 채널 추정 결과인 전파 채널(propagation channel) H 로 채널 공분산 행렬(covariance matrix)을 생성할 수도 있다. 이 채널 공분산 행렬은 채널추정부(320)에서 생성될 수도 있고 이후에 설명할 채널상태정보 생성부(330)에서 생성될 수도 있다.
다음으로, 채널상태정보 생성부(330)는 채널추정부(320)의 채널 추정 결과를 기초로 채널상태정보를 생성한다. 이때 채널상태정보에는 채널품질과 관련된 정보, 예를 들어 CQI(Channel Quality indicator)값을 포함할 수 있다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 장치의 구성요소들에 대해 기재하였으나, 이하 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 장치의 구성요소들 중 하나인 채널상태정보 생성부에 대해 기재한다.
도 5는 도 4의 채널상태정보생성부의 블록도이다.
채널상태정보 생성부(330)는 공분산행렬 생성부(332)와 EVD부(334), 제1코드북검색부(336), 제2코드북검색부(338)을 포함한다.
공분산행렬 생성부(332)는 추정된 채널 정보를 사용하여 채널 공분산행렬을 생성한다.
EVD부(234)는 생성된 공분산행렬의 아이겐벡터를 구한다. 예를 들어, EVD부(334)는 수학식 15와 같이 켤레전치를 가진 채널행렬의 곱에 의해 형성되는 에르미트(Hermitian)행렬을 이용하여 채널행렬의 아이겐벡터를 계산할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
[수학식 15]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000056
여기서, H 는 임의의 채널행렬을 의미하며, E는 아이겐벡터를 의미하며, 심볼＊는 켤레 전치를 언급하며,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000057
는 아이겐벡터의 대각선행렬을 의미한다.
제1코드북생성부(336)은 채널 공분산행렬의 아이겐벡터를 사용하여 전술한 내측 코드워드용 제1코드북에서 적당한 내측 코드워드를 선정한다. 적당한 코드워드는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000058
(인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 내측 코드워드용 코드북에서 선정된다.
제2코드북생성부(338)는 채널추정부(320)의 채널 정보와 제1코드북생성부(336)에서 선정된 코드워드를 사용하여 외측 코드워드용 제2코드북에서 적당한 외측 코드워드를 선정한다. 적당한 외측 코드워드는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000059
( V t 은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector),
Figure PCTKR2011002310-appb-I000060
은 인덱스 m에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 외측 코드워드용 코드북에서 선택된다.
채널상태정보 생성부(330)에서 공분산행렬 생성부(332)와 EVD부(334), 제1코드북검색부(336), 제2코드북검색부(338)를 개념상으로 분리하였으나, 별도 또는 통합되어 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 통합 구현될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 피드백부(340)는 제1코드북생성부(336)에서 선정된 코드워드를 지정하는 제1피드백정보, 예를 들어 제1프리코딩 행렬 지시자(PMIin)과 제2코드북생성부(338)에서 선정된 코드워드를 지정하는 제2피드백정보, 예를 들어 제2프리코딩 행렬 지시자(PMIout)를 도 3의 내측 프리코더(220)와 외측 프리코더(210)에 피드백한다. 이때 피드백부(340)는 제1프리코딩 행렬 지시자 또는 제2프리코딩 행렬 지시자를 동시에 전송할 수도 있고, 순차적으로 전송할 수도 있다. 한편, 피드백부(340)는 제1프리코딩 행렬 지시자 또는 제2프리코딩 행렬 지시자 각각의 전송 주기가 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
이하 채널상태정보 생성부(330)가 내측 코드워드용 제1코드북과 외측 코드워드용 제1코드북에서 적당한 코드워드들을 선정하고 피드백부(340)이 제1프리코딩 행렬 지시자 또는 제2프리코딩 행렬 지시자를 피드백하는 과정을 상세히 설명한다.
우선, 내측 프리코더(220)와 외측 프리코더(210)를 사용하는 목적에 따라, 채널의 아이겐벡터와 가장 유사한 형태를 가지는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000061
을 선정하여 이들의 PMI를 피드백한다. 전술한 바와 같이
Figure PCTKR2011002310-appb-I000062
및
Figure PCTKR2011002310-appb-I000063
은 각각 내측 코드워드용 코드북 및 외측 코드북용 코드북에 각각 속하는 코드워드들 중 인덱스 n, m에 의해 표기되는 코드워드들이다.
[수학식 16]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000064
또는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000065
의 역행렬이 존재할 경우, 수학식 13에 의해
Figure PCTKR2011002310-appb-I000066
은 유니타리 행렬(unitary matrix)이 되어 아래 등식이 성립한다.
[수학식 17]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000067
따라서, 아래 수학식을 만족하는 내측 코드워드용 코드북 및 외측 코드북용 코드북에 각각 속하는 코드워드들을 선정하여 이들의 PMI를 피드백한다.
[수학식 18]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000068
또다른 방법으로,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000069
및
Figure PCTKR2011002310-appb-I000070
을 순차적으로 선정하는 방법을 사용할 수 있다. 외측 코드워드용 코드북에 포함된 프리코딩 행렬이 아래와 같은 일정한 형식을 가지는 경우,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000071
및
Figure PCTKR2011002310-appb-I000072
을 순차적으로 선정할 수 있다.
[수학식 19]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000073
여기서, nx 는 자연수이다.
이때, V out 이 아래와 같은 형식을 가지도록
Figure PCTKR2011002310-appb-I000074
을 선정할 수 있다.
[수학식 20]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000075
다음으로 아래와 같은 관계를 만족되도록
Figure PCTKR2011002310-appb-I000076
을 선정할 수 있다.
[수학식 21]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000077
Figure PCTKR2011002310-appb-I000078
과
Figure PCTKR2011002310-appb-I000079
를 선정하는 관계를 수학식으로 표현할 수 있다.
[수학식 22]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000080
[수학식 23]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000081
이하 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)에 사용되는 코드북들이 아래와 같은 형식을 가질 때 두개의 프리코딩 행렬들(
Figure PCTKR2011002310-appb-I000082
및
Figure PCTKR2011002310-appb-I000083
)의 곱이 적어도 임의의 채널 H 에 대하여 채널 H 의 아이겐벡터와 유사한 벡터를 사용하여 프리코딩을 수행하는 것을 예시적으로 설명한다.
[수학식 24]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000084
[수학식 25]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000085
여기서,
Figure PCTKR2011002310-appb-I000086
이다.
전술한 바와 같이
Figure PCTKR2011002310-appb-I000087
를 만족하기 위해 다음 등식이 성립하여야 한다.
[수학식 26]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000088
[수학식 27]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000089
위 조건을 만족시키는 내측 코드워드용 코드북에 속하는 코드워드들
Figure PCTKR2011002310-appb-I000090
중 아래 채널 H 에 적합한 코드워드를 선정한다.
[수학식 28]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000091
채널 공분산 행렬의 아이겐벡터와 아이겐값을 구하면 다음과 같다.
[수학식 29]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000092
[수학식 30]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000093
Vout 이 아래와 같은 관계가 되도록 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 Pin 을 다음과 같이 선정할 수 있다.
[수학식 31]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000094
즉, 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 을 다음과 같이 선정할 수 있다.
[수학식 32]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000095
따라서 V out 은 아래와 같다.
[수학식 33]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000096
Figure PCTKR2011002310-appb-I000097
V out 에 가장 적합한
Figure PCTKR2011002310-appb-I000098
을 선정하면 외측 프리코더(210)의 프리코딩 행렬 P out 은 다음과 같을 수 있다.
[수학식 34]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000099
V out 와 P out 간에는 큰 유사성이 존재하여 SVD와 유사한 프리코딩을 수행할 수 있다.
이하 외측 프리코더(210)과 내측 프리코더(220)에 사용되는 코드북들이 아래와 같은 형식을 가질 때 두개의 프리코딩 행렬들( P out 및 P in )의 곱이 적어도 임의의 채널 H 의 아이겐벡터와 유사한 벡터를 사용하여 프리코딩을 수행하는 것을 예시적으로 설명한다.
앞서 언급하였듯이 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 의 모든 구성요소들(elements)은 각각 다른 진폭(amplitude)을 가질 수 있다. 다만 안테나별 전송 전력을 동일하게 유지하기 위하여 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 을 위해 설계된 코드북 내 코드워드들이 행(row) 및 열(column) 별 동일한 전력을 가지도록 설계될 수 있다.
내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬의 P in 코드북이 다음과 같을 경우 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 과 외측 프리코더(210)의 프리코딩 행렬 P out 을 전술한 바와 동일한 방식으로 선정할 수 있다.
[수학식 35]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000100
내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 과 외측 프리코더(210)의 프리코딩 행렬 P out 을 전술한 바와 동일한 방식으로 선정할 수 있다.
[수학식 36]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000101
[수학식 37]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000102
[수학식 38]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000103
내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 의 코드북이 각각 다른 진폭을 가지는 구성요소들로 구성된 경우에도 여전히 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 전술한 두가지 예시를 통해 알 수 있는 바와 같이 내측 프리코더(220)의 프리코딩 행렬 P in 의 코드북의 각각 구성요소들의 진폭이 다른 경우에 더욱 우수한 성능을 보일 수는 것을 확인할 수 있다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 장치에 대해 기재하였으나, 이하MIMO 시스템에서 일실시예에 따른채널상태정보 피드백 방법 전체에 대해기재한다.
도 6는 다른 실시예에 따른 단말의 채널상태정보 피드백 방법의 흐름도이다.
다른 실시예에 의한 채널상태정보 피드백 방법(600)으로, 단말이 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal), 예를 들어 CSI-RS(Channel State IndexReference Signal)를 수신하는 참조신호 수신 단계(S610)와, 수신된 CSI-RS를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정단계(S620)와, 채널추정단계(S620)의 채널 추정 결과를 기초로 해당되는 채널상태정보를 생성하는 채널 상태정보 생성단계(S630), 이 채널상태정보를 피드백하는 피드백 단계(S640)를 포함한다.
위에서 참조신호 수신단계(S610)와 채널추정단계(S620)는 별도 또는 통합되어 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 통합 구현될 수 있을 것이다.
참조신호 수신단계(S610)에서 단말은 셀 고유의 CSI-RS를 수신하며 수신 신호의 어느 대역(어느 서브케리어) 및 어느 심볼(Symbol)에 CSI-RS가 수신되는지에 대한 정보를 가지고 있기 때문에 그 시간-주파수 영역의 신호를 결정함으로써 CSI-RS 수신값을 측정할 수 있다.
채널추정단계(S620)에서 단말은 수신된 CSI-RS를 이용하여 채널을 추정하는 기능을 한다.
다음으로, 채널상태정보 생성단계(S640)는 채널추정단계(S620)의 채널 추정 결과를 기초로 채널상태정보를 생성한다. 채널상태정보에는 CQI값을 포함한다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 방법 전체에 대해기재하였으나, 이하 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 방법의 단계들 중 하나인 채널상태정보 생성단계의 예들에 대해 기재한다.
도 7은 또다른 실시예에 따른 채널상태정보 생성방법을 도시한 흐름도이다. 도 7에 도시한 채널상태정보 생성방법(700)은 위에서 설명한 채널상태정보 생성단계(S640)의 일부에 해당함과 동시에 독립적인 방법을 구성할 수 있다. 다시 말해, 도 7에 도시한 채널상태정보 생성방법(700)은 도 6의 채널상태정보 생성단계(S640)의 전후 단계들과 독립적인 방법을 구성할 수 있고, 이 채널상태정보 생성방법(700)은 다른 기술을 구현하는데 포함될 수 있다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 단말은 채널추정단계(S620)의 채널 추정 결과인 채널행렬(Channel matrix)을 입력받아 공분산 행렬(covariance matrix)을 생성한다(S710).
다음으로, 단말은 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐벡터(eigen vector) 또는 고유벡터(특성벡터)를 계산한다(S720). 예를 들어, 전술한 바와 같이 켤레전치를 가진 채널행렬의 곱에 의해 형성되는 에르미트(Hermitian)행렬을 이용하여 채널행렬의 아이겐벡터를 계산할 수 있다.
다음으로 단말은 채널 공분산행렬의 아이겐벡터를 사용하여 전술한 내측 코드워드용 제1코드북에서 적당한 코드워드를 선정한다(S730).
다음으로 단말은 채널추정단계(S620)의 채널 정보와 S730 단계에서 선정된 코드워드를 사용하여 전술한 외측 코드워드용 제2코드북에서 적당한 코드워드를 선정한다(S740).
전술한 바와 같이 단말은 아래 수학식을 만족하는 내측 코드워드용 제1코드북 및 외측 코드북용 제2코드북에 각각 속하는 코드워드들을 선정하여 이들의 PMI를 피드백한다.
[수학식 39]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000104
또다른 방법으로, 외측 코드워드용 코드북에 포함된 프리코딩 행렬이 아래와 같은 일정한 형식을 가지는 경우, P in 과 P out 를 선정하는 관계를 수학식으로 표현할 수 있다.
[수학식 40]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000105
[수학식 41]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000106
[수학식 42]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000107
채널상태정보 생성단계(S630)에서 S710단계와 S720단계, S730단계, S740단계를 개념상으로 분리하였으나, 별도 또는 통합되어 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 통합 구현될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 피드백단계(S640)는 S730단계에서 선정된 코드워드를 지정하는 제1피드백정보, 예를 들어 제1프리코딩 행렬 지시자(PMIin)과 S740에서 선정된 코드워드를 지정하는 제2피드백정보, 예를 들어 제2프리코딩 행렬 지시자(PMIout)를 피드백한다. 이때 피드백단계(S640)는 제1프리코딩 행렬 지시자 또는 제2프리코딩 행렬 지시자를 동시에 전송할 수도 있고, 순차적으로 전송할 수도 있다. 한편, 피드백단계(S640)는 제1프리코딩 행렬 지시자 또는 제2프리코딩 행렬 지시자 각각의 전송 주기가 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널상태정보 피드백 방법 및 이 단계들 중 하나인 채널상태정보 생성단계의 예들에 대해 기재하였으나, 이하 내측 코드워드용 코드북이 기록된 컴퓨터 해독 가능한 기록매체에 대해 기재한다.
다른 실시예는 프리코더의 프리코딩에 사용되는
Figure PCTKR2011002310-appb-I000108
(
Figure PCTKR2011002310-appb-I000109
은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들과 상기 코드워드들을 각각 지정하는 인덱스를 포함하는 코드북이 기록된 컴퓨터로 해독 가능한 기록 매체를 제공한다.
코드북은 예를 들어 다수의 인덱스에 대해 각각의 레이어에 대한 코드워드들을 포함할 수 있다. 이때 코드북은 최대 레이어의 프리코딩 행렬을 정하고 레이어 수가 낮은 프리코딩 행렬을 최대 레이어의 프리코딩 행렬의 일부를 선택하는 하우스 홀드 기법(house hold scheme)에 따라 구성될 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2011002310-appb-I000110
이때 코드워드들은 역행렬이 존재할 수 있다.
Figure PCTKR2011002310-appb-I000111
관계가 성립되고 역행렬이 존재하므로 코드워드들은 유니타리 행렬에 해당하게 되고, 코드북은 유니타리 코드북에 해당하게 된다.
표1의 코드북은 전술한 내측 코드워드용 코드북일 수 있다. 한편, 전술한 외측 코드워드용 코드북은 기존에 사용하던 코드북, 예를 들어 3GPP LTE에서 사용하는 코드북일 수 있다.
전술한 코드북이 기록된 컴퓨터로 해독 가능한 기록 매체는 도 1에 도시한 기지국이나 단말에 저장되어 프리코딩에 사용되거나 프리코딩 행렬 정보를 피드백하는데 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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본 특허출원은 2010년 4월 5일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2010-0031146 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (14)

  1. 무선통신시스템에서,
    코드워드를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵퍼;
    프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 순차적으로 프리코딩하는 적어도 두개의 프리코더; 및
    프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 둘 이상의 안테나들을 포함하고,
    상기 프리코더 중 가장 내측의 프리코더는
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000112
    ( P in 은 가장 내측의 프리코딩 행렬, H는 에르미트 행렬(Hermitian matrix)의 연산자, I는 단위행렬)를 만족하는 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬은 가장 내측의 프리코딩 행렬과 외측의 프리코딩행렬을 포함하며,
    상기 가장 내측의 프리코딩 행렬은
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000113
    (
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000114
    은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 내측 코드워드용 코드북에서 선택되며, 상기 외측의 프리코딩 행렬은
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000115
    ( V t 은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector),
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000116
    은 인덱스 m에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 외측 코드워드용 코드북에서 선택된 것을 특징으로 하는 기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두개의 프리코딩 행렬들은 각각 단말로부터의 각각 채널 피드백 정보를 사용하여 상기 내측 코드워드용 코드북과 상기 외측 코드워드용 코드북으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 기지국.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 채널 피드백 정보는 프리코딩 행렬 지시자인 것을 특징으로 하는 기지국.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 내측 코드워드용 코드북과 상기 외측 코드워드용 코드북은 동일한 코드북이거나 다른 코드북인 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 내측 코드워드용 코드북과 상기 외측 코드워드용 코드북은 독립적으로 유니타리 코드북이거나 그렇지 않은 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 무선통신시스템에서,
    기지국으로부터 참조신호(Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신부;
    수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정부;
    상기 채널추정부의 채널 추정 결과를 기초로
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000117
    (
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000118
    은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 내측 코드워드용 코드북에서 선택된 내측 코드워드를 지정하는 내측 채널 피드백 정보와
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000119
    ( V t 은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector),
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000120
    은 인덱스 m에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 외측 코드워드용 코드북에서 선택된 외측 코드워드를 지정하는 외측 채널 피드백 정보를 포함하는 채널상태정보를 생성하는 채널상태정보 생성부; 및
    상기 생성된 채널상태정보를 피드백하는 피드백부를 포함하는 채널상태정보 피드백 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내측 채널 피드백 정보 및 상기 외측 채널 피드백 정보는 각각 내측 프리코딩 행렬 지시자(PMIin)과 외측 프리코딩 행렬 지시자(PMIout)인 것을 특징으로 하는 채널상태정보 피드백 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내측 프리코딩 행렬 지시자(PMIin)과 상기 외측 프리코딩 행렬 지시자(PMIout)은 다음 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 피드백 장치.
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000121
    여기서, V는 임의의 채널 H의 아이겐벡터이다.
  10. 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신단계;
    수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정단계;
    상기 채널추정단계의 채널 추정 결과를 기초로
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000122
    (
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000123
    은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 내측 코드워드용 코드북에서 선택된 내측 코드워드를 지정하는 내측 채널 피드백 정보와
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000124
    ( V t 은 임의의 순간 t 에서의 채널 또는 채널 공분산 행렬(covariance matrix)의 아이겐 벡터(eigen vector),
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000125
    은 인덱스 m에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들을 포함하는 외측 코드워드용 코드북에서 선택된 외측 코드워드를 지정하는 외측 채널 피드백 정보를 포함하는 채널상태정보를 생성하는 채널상태정보 생성단계; 및
    상기 생성된 채널상태정보를 피드백하는 피드백단계를 포함하는 채널상태정보 피드백 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내측 채널 피드백 정보 및 상기 외측 채널 피드백 정보는 각각 내측 프리코딩 행렬 지시자(PMIin)과 외측 프리코딩 행렬 지시자(PMIout)인 것을 특징으로 하는 채널상태정보 피드백 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내측 프리코딩 행렬 지시자(PMIin)과 상기 외측 프리코딩 행렬 지시자(PMIout)은 다음 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 피드백 방법.
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000126
    여기서, V는 임의의 채널 H의 아이겐벡터이다.
  13. 프리코더의 프리코딩에 사용되는
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000127
    (
    Figure PCTKR2011002310-appb-I000128
    은 인덱스 n에 의해 표기되는 코드워드)를 만족하는 코드워드들과 상기 코드워드들을 각각 지정하는 인덱스를 포함하는 코드북이 기록된 컴퓨터로 해독 가능한 기록 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코드워드는 역행렬이 존재하는 것을 특징으로 하는 코드북이 기록된 컴퓨터로 해독 가능한 기록 매체.
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