WO2011145824A2 - 다중 셀 협력 통신을 위한 적응적 피드백 및 적응적 전송 모드 결정 방법 및 장치 - Google Patents

다중 셀 협력 통신을 위한 적응적 피드백 및 적응적 전송 모드 결정 방법 및 장치 Download PDF

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WO2011145824A2
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김병훈
이형열
박진배
강민규
최영섭
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    • 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

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for determining adaptive feedback and redundancy transmission mode for multi-cell cooperative communication.
  • Multi-Input Mult-Output is a technology that improves the transmission and reception efficiency of data by using multiple transmission antennas and multiple reception antennas, instead of using one transmission antenna and one reception antenna.
  • the receiving side receives data through a single antenna path, but using multiple antennas, the receiving end receives data through multiple paths. Therefore, the data transmission speed and the transmission amount can be improved, and the coverage can be increased.
  • Coordinated Multi-Point (CoMP) systems are being actively researched to improve the throughput of users at cell boundaries by applying improved MIM0 transmission in a multi-sal environment. CoMP system can reduce the inter-cell interference and improve the overall system performance in a multi-sal environment.
  • JP joint processing
  • a neighboring cell which combines several adjacent cells into a group, regards it as a virtual MIMO system, and performs joint computation between adjacent cells.
  • the cooperating base stations In order to effectively improve performance in using the inter-cell cooperative communication technology, it is essential for the cooperating base stations to obtain feedback information on the virtual multi-antenna antenna channel formed with the terminals belonging to the cooperative group.
  • the terminal feeds back channel information to the base station,
  • the system performance can be further improved by determining the optimal cooperative transmission scheme according to the channel environment.
  • an object of the present invention is to provide a method and apparatus for determining adaptive channel information feedback and adaptive cooperative transmission scheme in a ⁇ system.
  • a method for adaptively feeding back channel information to a multi-cell cooperative communication the average signal-to-noise ratio of the virtual multi-antenna channel between the terminal and one or more cells Measuring and transmitting to the base station; Receiving a number of allowed feedback bits and cooperative communication information determined based on the average signal to noise ratio from a base station; Selecting a codebook from a plurality of predefined codebook enhancements based on the number of allowed feedback bits and the cooperative communication information; And quantizing channel information for the virtual multiple antenna channel using the selected codebook, and transmitting feedback information including the quantized channel information to the base station, wherein the codebook is configured to determine the number of allowed feedback bits.
  • the feedback information may be selected using all of them.
  • a method for adaptively determining a multi-cell cooperative communication scheme by a base station includes measuring an average signal-to-noise ratio measured for a virtual multi-antenna channel between a terminal and one or more cells. Receiving from the terminal; Determining an allowable number of feedback bits and cooperative communication information based on the average signal to noise ratio and transmitting the same to the terminal; Receiving feedback information on the virtual multiple antenna channel from the terminal; And determining a cooperative communication scheme based on the feedback information, wherein the feedback information is previously based on the number of allowed feedback bits and the cooperative communication information.
  • a codebook selected from a plurality of defined codebooks may be used to include quantized channel information for the virtual multiple antenna channel, and the codebook may be selected to transmit the feedback information using all of the allowed feedback bits.
  • a terminal for feedback feedback channel information for multi-cell cooperative communication receiving mode for receiving a downlink signal from the base station; A transmission module for transmitting an uplink signal to the base station; And a processor controlling the terminal including the reception modules and the transmission module, wherein the processor receives the allowed feedback bits and the cooperative communication information from the base station through the reception modules, and the allowed feedback bits.
  • the transmission information may be configured to transmit feedback information including the quantized channel information to the base station, and the codebook may be selected to transmit the feedback information using all of the allowed feedback bits.
  • a base station for adaptively determining a multi-cell cooperation scheme according to another embodiment of the present invention
  • the receiving module for receiving an uplink signal from the terminal;
  • a transmission module for transmitting a downlink signal to the terminal;
  • a processor for controlling the base station including the receive modules and the transmit modules, wherein the processor is configured to determine an average signal-to-noise ratio measured for a virtual multiple antenna channel between the terminal and one or more cells through the receive modules.
  • Receive from the terminal determine an allowable number of feedback bits and cooperative communication information based on the average signal-to-noise ratio, transmit to the terminal through the transmission modes, and through the reception modes, the virtual multiplexing from the terminal.
  • the codebook may be selected as a codebook with a lower resolution as the number of cells in which the channel information is quantized is smaller, and as a codebook with a higher resolution as the number of cells in which the channel information is quantized as a number is smaller.
  • the cooperative communication information may include information about a cooperative unit and an allowed cooperative communication technique.
  • the codebook may be configured to obtain quantized channel information for the lower cooperative communication scheme from the quantized channel information for the higher cooperative communication scheme.
  • the virtual multi-antenna channel with the one or more cells may be quantized simultaneously.
  • the feedback information may include codebook selection information.
  • the determination of the cooperative communication scheme may include determining the cooperative communication scheme by sharing the feedback information with other base stations in the cooperative unit.
  • the method for the user equipment to feedback the channel information for multi-cell cooperative communication receiving a pilot signal from the base station; Estimating a virtual multiplex antenna channel between the terminal and at least one cell by using the pilot signal and transmitting first channel state information to a base station; Receiving a second channel state information request from the base station; And the second channel state information, and sending the second channel state information to the base station may have a higher accuracy than in comparison to the "first channel state information.
  • a method of determining a multi-cell cooperative communication scheme by a base station comprising: transmitting a pilot signal to a terminal; Receiving first channel state information on a virtual multi-antenna channel between the terminal and at least one cell; Transmitting a second channel state information request to the terminal; Receiving the second channel state information from the terminal; And determining a terminal to perform a cooperative communication scheme and a cooperative communication based on the second channel state information, wherein the second channel state information may have a higher precision than the first channel state information.
  • a terminal for adaptively feeding back channel information for cell cooperative communication includes: receiving modules for receiving a downlink signal from a base station; A transmission module for transmitting an uplink signal to the base station; And a processor for controlling the terminal including the receiving module and the transmission modules, wherein the processor receives a pilot signal from a base station through the receiving modules, and uses the pilot signal to communicate with the terminal.
  • Estimate a virtual multi-antenna channel between cells transmit first channel state information to the base station through the transmission modules, receive a second channel state information request from the base station through the receiving module, and through the transmission module And transmitting the second channel state information to the base station, wherein the second channel state information may have a higher precision than the first channel state information.
  • the base station for determining the multi-cell cooperative method receiving mode for receiving an uplink signal from the terminal; Transmission modes for transmitting a downlink signal to the terminal; And a processor for controlling the base station including the reception modules and the transmission modules, wherein the processor transmits a pilot signal to the terminal through the transmission module, and the terminal and one or more cells through the reception module.
  • Receiving first channel state information on a virtual multi-antenna channel transmitting a second channel state information request to the terminal through the transmission modules, and receiving the second channel state information from the terminal through the receiving modules.
  • determine a terminal to perform a cooperative communication scheme and a cooperative communication based on the second channel state information, and the second channel state information may have a higher precision than the first channel state information.
  • the first channel state information may be generated using a low level bit portion of a codebook
  • the second channel state information may be generated using a high level bit portion of the codebook
  • subband information for feeding back the first channel state information through a downlink control signal may be transmitted or received.
  • Channel information may be transmitted or received.
  • One or more terminals for requesting the second channel state information may be determined using the first channel state information.
  • a method and apparatus for providing red channel information feedback without increasing feedback overhead may be provided.
  • a system may be provided. '' You can determine the appropriate cooperative communication method according to the environment.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating CoMP operation of an intra eNB and an inter eNB. Referring to FIG. 1
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a processor controlling a terminal device and a processor controlling a base station device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for feedback channel information feedback for cooperative communication between cells according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a flowchart illustrating the operation of a terminal and a base station performing cooperative communication using adaptive channel information feedback.
  • 5 is a diagram for describing possible scenarios in which a final cooperative communication technique is determined when using an adaptive channel information feedback technique.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams showing a simulation result for a cyclic channel information feedback scheme according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a diagram for explaining determination of a cooperative unit for cooperative transmission.
  • 10 is a functional block diagram of a processor of a base station apparatus for coordinating inter-cell cooperative transmission mode selection and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of a processor of a terminal device for cooperative transmission mode selection and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining operations of a base station and a terminal for adaptive inter-cell cooperative transmission mode selection and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a hybrid scheme for selecting cooperative transmission mode between male and female operators and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a subband structure for cooperative and non-cooperative terminals used for the simulations of FIGS. 15 to 17.
  • 15 to 17 are diagrams showing simulation results of a cooperative transmission mode selection and a radio resource management method between red and white cells according to an embodiment of the present invention.
  • each component or feature may be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be substituted for components or features of another embodiment.
  • the base station has a meaning as a terminal node of the network that directly communicates with the terminal. Certain operations described as being performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases.
  • a 'base station ion (BS)' may be replaced by terms such as a fixed stat ion, a NodeB, an eNodeB (eNB), and an access point (AP).
  • BS base station
  • eNB eNodeB
  • AP access point
  • the term can be used as a concept including a cell or sector.
  • a serving base station may be referred to as a serving cell
  • a cooperative base station may also be referred to as a cooperative cell.
  • 'Terminal' is UEOJser
  • MS Mole le Station
  • MSS Mole le Subscriber Station
  • MSS SSCSubscriber Station
  • Embodiments of the present invention provide wireless access systems such as IEEE 802, 3GPP, 3GPP.
  • LTE-A LTE-Advanced
  • 3GPP2 3rd Generation Partnership Project
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC to FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in a wireless technology such as Global System for Mobile Communication (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • 0FDMA may be implemented by wireless technologies such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of UMTS Jniversal Mobile Telecommunications System (3GPP) 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of E—Uvolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA.
  • LTE-A Advanced
  • WiMAX can be described by the IEEE 802.16e standard (WirelessMAN-OFDMA Reference System) and the advanced IEEE 802.16m standard (WirelessMAN—OFDMA Advanced system). For clarity, the following description focuses on the 3GPP LTE and LTE-A standards, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating CoMP operation of an intra base station and an inter base station.
  • intra base stations 110 and 120 and inter base stations 130 exist in a multi-cell environment.
  • an intra base station consists of several cells (or sectors).
  • Cells belonging to a base station to which a specific terminal belongs have an intra base station (110, 120) relationship with the specific terminal. That is, the cells sharing the same base station as its own cell to which the terminal belongs are the cells corresponding to the intra base stations 110 and 120, and the cells belonging to the other base stations are the cells corresponding to the inter base station 130.
  • cells based on the same base station as a specific terminal exchange information (for example, data and channel state information (CSI)) through an x2 interface, but cells based on other base stations Information may be exchanged between cells through the backhaul 140 and the like.
  • CSI channel state information
  • a single cell MIM0 user 140 within a single cell communicates with one serving office in one cell (sector), and the multi-cell MIM0 user 150 located at the cell boundary is a multi-cell ( (Sector) can communicate with multiple serving base stations.
  • the CoMP system is a system for improving throughput of a user at a cell boundary by applying improved MIM0 transmission in a multi-sal environment.
  • Application of CoMP system can reduce inter-cell interference in multi-cell environment.
  • a virtual multi-antenna system (virtual MIM0) is formed by grouping several adjacent cells that are heavily influenced by each other, such as zero forcing beamforming and block diagonal izat km. system) and the joint processing (JP) method that performs co-processing between cells, and uses the range pattern between adjacent cells.
  • JP joint processing
  • the co-bumping (C-BF) scheme which can adjust the inter-cell interference problem by adjusting, may be used as the CoMP transmission scheme.
  • the terminal can be jointly supported data from a multi-cell base station.
  • each base station can improve the performance of the system by simultaneously supporting one or more terminals using the same radio frequency resource (Same Radio Frequency Resource).
  • the base station is a space division multiple access based on the channel state information between the base station and the terminal (Space Division Multiple Access)
  • SDMA SDMA
  • a serving base station and one or more cooperating base stations are connected to a scheduler through a backbone network.
  • the scheduler may operate by receiving feedback of channel information about channel states between respective terminals and the cooperative base stations measured by each base station through the backbone network.
  • the scheduler may schedule information for cooperative MIM0 operation for the serving base station and one or more cooperative base stations. That is, the scheduler may directly give an indication of the cooperative MIM0 operation to each base station.
  • the CoMP system may be referred to as a virtual MIM0 system by combining a plurality of adjacent cells into a group, and basically, a communication technique of the MIM0 system using multiple antennas may be applied.
  • the receiving end transmits feedback information about the channel state to the transmitting end, thereby allowing the transmitting end to grasp the channel state, thereby improving the performance of the wireless communication system.
  • the closed loop MIM0 system uses a precoding technique in which the transmitting end minimizes the influence of the channel by performing a predetermined process on the transmission data using feedback information on the channel environment transmitted from the receiving end.
  • Precoding schemes include a codebook based precoding scheme and a precoding scheme for quantizing and feeding back channel information.
  • the transmitter transmits using the fed back precoding matrix. It's a way to transform data. Since feeding back all the channel information has a large system overhead, only the codebook-based index can be fed back to the transmitter to reduce the system overhead.
  • the channel information for feedback is quantized to construct a codebook in advance, and an index is assigned to each of the precoding matrices included in the codebook, and the codebook is shared in advance at the transmitting end and the receiving end, and the receiving end feeds back only the index to the transmitting end. Reduce system overhead.
  • a method of feeding back channel information to a transmitting station (base station) by a receiving end (terminal) in a multi-cell environment may be applied using the above codebook based precoding scheme.
  • the precoding matrix index (PMI) of the virtual multi-antenna channel formed between the cooperating base stations and the terminals belonging to the cooperating group each stream Signal-to-Noise Ratio (SR) (or Signal-to-Interference plus Noise Ratio (SINR)), the number of independent data that can be transmitted (i.e. tank) Information such as information) needs to be fed back from the terminal to the base station.
  • PMI precoding matrix index
  • SR Signal-to-Noise Ratio
  • SINR Signal-to-Interference plus Noise Ratio
  • the terminal feeds back channel information necessary for CoMP operation, and extends the channel information feedback scheme used in conventional single-cell communication, that is, the terminal indicates a channel PMI, a signal-to-noise ratio, and a tank with one base station.
  • a method of quantizing channel information with each of the cooperating base stations using a single codebook that uses a fixed number of bits for each bit, and then feeding back them to the base station may be considered (for example, 3GPP LTE article R1-094243, etc.). ).
  • the terminal may be required to additionally quantize and feed back phase difference information between PMIs of channels with each base station.
  • the neighboring base stations may use the feedback information to determine the cooperative unit and the cooperative communication scheme and transmit the result to the terminals.
  • the terminal uses the information transmitted from the base station to determine channel information with each base station using a single codebook that uses a fixed number of bits for indicating a channel PMI, a signal-to-noise ratio, and a tank. Quantization, and if necessary, the phase difference information between the PMI of the channel with each base station may be further quantized and fed back to the base station. Accordingly, The base station may perform cooperative communication between cells using information fed back from each terminal.
  • the channel feedback technique used in the conventional single cell communication is simply extended, and thus the performance may be inefficient as compared to the feedback overhead.
  • the terminal does not consider a cooperative unit and a cooperative communication scheme determined by a base station, but only a single codebook that uses a fixed number of bits to represent a PMI, a signal-to-noise ratio, and a tank of one channel.
  • the channel information with each base station is independently quantized, leaving room for performance improvement.
  • a base station and a terminal share each other by previously preparing a plurality of codebooks that flexibly use the number of bits required to represent a PMI, a signal-to-noise ratio, and a tank within an allowable feedback bit number, and the terminal is shared with the base station.
  • the present invention proposes a method of obtaining improved performance compared to the feedback overhead by quantizing channel information necessary for cooperative communication between cells and feeding it back to the base station.
  • phase difference information between PMIs may be reduced by simultaneously quantizing a virtual multi-antenna channel formed with the cooperating base stations.
  • the base station transmits a reference signal (Reference Signal or Pilot Signal), and the terminal estimates a channel using the reference signal.
  • the channel information on the selected subband may be quantized and fed back to the base station using a single level quantization bit.
  • the base station may perform cooperative transmission mode determination and user scheduling using information fed back by the terminal and transmit data to the selected user.
  • the terminal transmits data from the base station. Acknowledgment (ACK / NACK) information may be transmitted.
  • the number of quantization bits for feedback of the terminal is actually limited, the number of subbands that a terminal can select and transmit may be limited.
  • the problem of limited number of feedback bits is frequency selective. It can be an obstacle to the use of features. Therefore, a scheme is required to use frequency selective characteristics.
  • the base station calculates the expected transmission rate of the JP scheme, which may result in a transmission rate higher than that actually obtained. Therefore, even in a situation where it may be more efficient to perform C-BF or no cooperation (NC) as a cooperative transmission scheme, the base station may select JP as a cooperative transmission scheme. Thus, selecting a cooperative transmission scheme for efficient transmission may result in inefficient transmission. Therefore, it is required to select the co-ordinate inter-cell transmission mode depending on the situation.
  • another embodiment of the present invention proposes a method of selecting a cooperative transmission mode for maximizing proportional fairness of terminals and selecting terminals operating according to cooperative transmission. According to this, by using a multi-level codebook capable of distributing the amount of feedback, it is possible to solve the feedback overhead problem and to make the most of the frequency selective characteristic, and to select a cooperative transmission mode appropriate to the situation. This will be described later in detail.
  • Adaptive Channel Information Feedback
  • FIG. 2 (a) is a functional block diagram of a processor for controlling a terminal apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 (b) is a base station apparatus for controlling a base station apparatus according to an embodiment of the present invention
  • the processor 210 of the terminal may include an average signal-to-noise ratio measurement unit 211, a codebook selector 212, and a channel information quantization unit 213.
  • the average signal-to-noise ratio measurement unit 211 may measure the average signal-to-noise ratio from the neighbor cell base station (including the serving cell) and feed it back to the base station.
  • the base station may determine the cooperative unit, the allowed cooperative communication scheme, and the number of allowed feedback bits using the feedback information from the terminal. For example, neighboring cells having a large average signal-to-noise ratio measured by the terminal can be effectively coped with interference by using a cooperative communication technique, such as a serving cell, to effectively overcome interference and improve performance.
  • the codebook selector 212 may select a codebook that is most suitable among a plurality of codebooks previously prepared and shared by both the terminal and the base station. For example, the terminal receives the number of allowed feedback bits from the base station in order to send feedback to the base station, and selects the most suitable codebook for the cooperative unit and the allowed cooperative communication scheme when feeding back to the base station using all of the specified allowable feedback bits. Can be.
  • the codebook selector 212 may transmit the codebook selection result to the channel information quantization unit 213 and the base station.
  • the channel information quantization unit 213 may quantize corresponding channel information using a codebook selected by the codebook selector 212 and generate information to be fed back to the base station.
  • the terminal device may include reception modules, transmission modules, memory, and antennas in addition to the processor 210.
  • the receiving module may receive various signals, data, information, and the like from the base station.
  • the transmission module may transmit various signals, data, information, and the like to the base station.
  • the antenna may be composed of a plurality of antennas.
  • the processor may be configured to control the overall operation of the terminal device including the receiving modules, the transmitting modules, the memory, and the antenna.
  • the processor terminal device performs a function of processing the received information, information to be transmitted to the outside, and the like, the memory can store the processed information for a predetermined time, and replaced with a component such as a buffer (not shown) Can be.
  • the processor 220 of the base station includes an average signal-to-noise ratio storage unit 221, a cooperative unit determination unit 222, an allowable cooperative communication technique determination unit 223, and an allowable feedback bit number determination unit ( 224, final cooperative communication technique decision unit 225 and cooperative communication It may be configured as an execution unit 226.
  • the average signal-to-noise ratio storage unit 221 stores the average signal-to-noise ratio information from the cells measured and fed back by the terminal, and then determines the cooperative unit determination unit 222, the allowed cooperative communication technique determination unit 223, and the number of allowed feedback bits. May be sent to section 224.
  • the cooperative unit determination unit 222 may exchange the average signal-to-noise ratio information measured and fed back by the terminal with adjacent base stations to determine an appropriate cooperative unit. The determined cooperative unit may be transmitted to the terminal.
  • the allowed cooperative communication scheme determination unit 223 may determine the allowed cooperative communication scheme that the cells in the cooperative unit may perform in consideration of the average signal-to-noise ratio information fed back by the terminals and the system environment (backhaul latency, etc.). .
  • the determined allowed cooperative communication scheme may be sent to the terminals. For example, when it is easy to exchange data and channel information for joint operation between cells through a backhaul (140 of FIG. 1), a higher cooperative communication method such as the JP method may be selected as an allowable cooperative communication method. However, when the backhaul delay is relatively large, only channel information can be exchanged between cells.
  • the C-BF technique may be selected as an acceptable cooperative communication technique.
  • NC may be selected as an allowable cooperative communication technique (that is, the cooperative communication technique may not be applied).
  • the allowable feedback bit number determiner 224 may determine the number of allowable feedback bits that the terminal can use to quantize and feed back the channel information in consideration of the average signal-to-noise ratio information fed back by the terminal and the system and channel environment.
  • the determined number of allowed feedback bits may be transmitted to the terminal. For example, if the uplink radio resource conditions and the channel environment are good and the burden for channel information feedback is low, the number of allowable feedback bits is set large, and if the number of allowable feedback bits is set small, the system and channel environment are determined. The number of allowed feedback bits can be determined accordingly.
  • the final cooperative communication technique determination unit 225 may select the final cooperative communication technique in consideration of the channel information fed back after the quantization along with the system environment and transmit the selected cooperative communication technique to the cooperative communication execution unit 226.
  • the base station may select a cooperative communication scheme specified above or a cooperative communication scheme below it. For example, even if the terminal quantizes and feeds back channel information required for JP, the current system environment has a low backhaul delay. In a situation where data exchange for JP is difficult, it is possible to perform C-BF or NC, which is a lower cooperative communication technique. In addition, although the system environment condition for performing the JP is satisfied, even if some terminals belonging to the cooperative cell cannot perform the channel estimation and thus cannot use this information, the lower cooperative communication scheme may be performed.
  • channel information necessary for a low cooperative communication scheme may be obtained from channel information necessary for a feedback higher cooperative communication scheme, and thus separate feedback for performing the low cooperative communication scheme may not be required. Accordingly, a codebook needs to be prepared so that channel information necessary for the lower cooperative communication scheme can be obtained from the channel information required for the feedback higher cooperative communication scheme.
  • the cooperative communication performing unit 226 may perform a cooperative communication operation according to the final cooperative communication technique determined by the final cooperative communication technique determination unit 225.
  • the base station apparatus may include reception modules, transmission modules, memory, and antennas in addition to the processor 220.
  • the reception modules may receive various signals, data, information, and the like from the terminal.
  • the transmission modules may transmit various signals, data, information, and the like to the terminal.
  • the antenna may be composed of a plurality of antennas.
  • the processor may be configured to control the overall operation of the base station apparatus including reception modules, transmission modules, memory, and antennas.
  • the processor performs a function of processing the information received by the base station apparatus, information to be transmitted to the outside, etc.
  • the memory may store the processed information, etc. for a predetermined time, and may be a component such as a buffer (not shown) Can be replaced. 3 is seen .
  • FIG. 3 since the functional units of the terminal and the base station apparatus are shown in the functional units of the processors 210 and 220 described with reference to FIG.
  • step S310 the terminal measures the average signal-to-noise ratio for the channel with the searchable cell (including the serving cell and the neighboring cell) and feeds it back to the base station.
  • Neighboring base stations may exchange average signal-to-noise ratios fed back by the terminals, back-haul each other, and take into consideration the system environment, etc., and determine a cooperative unit, an allowable cooperative communication technique, and an allowable number of feedback bits, and transmit the result to the terminals ( Steps S320, S330 and S340).
  • the cooperative unit means a set of cells which simultaneously perform a cooperative communication technique.
  • the allowed cooperative communication technique means the highest cooperative communication technique that can be supported by the cells in the cooperative unit in consideration of the system environment, and the final cooperative communication technique may include lower cooperative communication techniques than the allowed cooperative communication technique.
  • a higher cooperative communication method such as a cooperative processing cooperative communication method (JP) is defined as an allowable cooperative communication method. It is effective, otherwise it can be decided by the cooperative beamforming (C-BF) or the non-cooperative communication (NC) as the allowed cooperative communication technique.
  • C-BF cooperative beamforming
  • NC non-cooperative communication
  • an allowable cooperative communication scheme may be determined as follows.
  • up to JP technique can be supported as a cooperative communication technique in consideration of the signal-to-noise ratio and the system environment fed back by the terminals
  • 3JP all 3 cells perform JP
  • 2JP + 1NC two cells perform JP and one cell NC
  • 3C-BF three cells Both C-BF execution
  • 2C-BF + 1NC two cells perform C-BF, one cell performs NC
  • 3NC all 3 cells perform NC
  • 3NC may be determined as an allowable cooperative communication method when three cells have little influence of interference regardless of whether JP or C-BF is supported.
  • the terminal receiving the cooperative unit, the allowed cooperative communication scheme, and the allowed feedback bit number from the base station may perform codebook selection (S350).
  • codebook selection S350
  • a plurality of codebooks are prepared in advance and shared by both the terminal and the base station, and the terminal selects the most suitable codebook for the cooperative unit and the allowed cooperative communication scheme when all of the designated allowed feedback bits are used among the plurality of codebooks.
  • the information on the selected codebook may be used for quantization of channel information of the terminal and determination of the final cooperative communication scheme of the base station.
  • codebooks allow for a number of commonly used In consideration of the number of feedback bits, the number of cooperative cells that can be generally formed, and the number of transmit / receive antennas that are generally used, codebooks capable of simultaneously quantizing virtual multi-antenna channels formed between cooperative cells can be prepared in advance. .
  • the terminal may quantize the corresponding channel based on the selected codebook information and then feed back to the base station together with the codebook information that determines the channel information. Accordingly, the system overhead can be reduced by reducing the average number of feedback bits for feeding back quantized channel information.
  • the number of bits of feedback information for a plurality of cells and multiple antenna channels to be formed may be larger than the number of bits of feedback information for a single antenna and multiple antenna channels to be formed.
  • the number of bits of feedback information for the communication scheme may be greater than the number of bits of feedback information for the lower cooperative communication scheme. That is, the number of bits of feedback information may vary according to the number of cells belonging to the cooperative unit and the cooperative communication scheme, and additional phase difference information between cells may be required, thereby increasing system overhead.
  • the terminal may be configured not to additionally provide phase difference information between cells while using a fixed number of allowed feedback bits specified by the base station. That is, the terminal may use a low resolution codebook for quantization of channel information required for the higher cooperative communication scheme, and may use a high resolution codebook for quantization of channel information necessary for the lower cooperative communication scheme.
  • the number of allowed feedback bits is N CQ in a situation where three cells belong to the same cooperative unit.
  • the terminal can use the N CQ to quantize the entire virtual multi-antenna channel formed with three base stations (for example, a low resolution codebook). ) Can be selected.
  • a virtual multi-antenna formed by a terminal belonging to 2JP or 2C-BF with the base stations of the related two cells using both N C Qs.
  • choose a codebook that can quantize the entire channel e.g. a medium resolution codebook
  • a terminal belonging to 1NC may select a codebook (eg, a high resolution codebook) capable of quantizing one serving cell and multiple antenna channels to be formed using all N CQs .
  • a codebook eg, a high resolution codebook
  • each terminal may select a codebook (for example, a high resolution codebook) capable of quantizing one serving cell and multiple antenna channels to form using all N CQs .
  • the base station may designate the number of allowed feedback bits having a predetermined value to the terminal, and the number of allowed feedback bits may be given, for example, 30 bits.
  • the present invention is not limited thereto, and the number of allowed feedback bits may be given as another value according to system conditions.
  • the terminal may feed back information on the virtual MIM0 channel while using a fixed number of allowed feedback bits designated by the base station.
  • the number of virtual MIM0 channels may vary depending on the number of cells belonging to the cooperative unit, but the terminal may feed back channel information while using a fixed number of allowed feedback bits.
  • the simplified relationship between the number of cells belonging to the cooperative unit and the channel information feedback bit will be described as follows.
  • the number of information feedback bits can be reduced, and when feeding back information on channels with a small number of cells, a higher resolution codebook can be used to increase the number of channel information feedback bits for each cell. That is, as the number of cells belonging to the cooperative unit (the number of cells to which the channel information is to be fed back) increases, the resolution of the codebook may be expressed as lower.
  • the channel information corresponding to the cooperative unit and the allowed cooperative communication scheme is intensively quantized by using the most suitable codebook (which can use the number of allowed feedback bits designated by the base station).
  • the most suitable codebook which can use the number of allowed feedback bits designated by the base station.
  • the terminal may quantize the channel information using a codebook suitable for the current channel environment.
  • the terminal designated as the JP scheme allows the cooperative communication scheme to fail the channel estimation of some cells in the current cooperative unit, a codebook capable of quantizing the channel information of the cooperative cells that have succeeded in the channel estimation is most effectively selected and used.
  • the base stations in the cooperative unit may exchange codebook selection information and channel information fed back by the terminals to determine the final cooperative communication scheme in consideration of the system environment (S370) and perform cooperative communication accordingly (S380). ).
  • FIG. 4 (a) is a flowchart illustrating an operation of a terminal performing cooperative communication using adaptive channel information feedback.
  • the terminal measures the average signal-to-noise ratio and feeds back channel information to the base station (S411).
  • the terminal may receive information about the cooperative unit, the allowed cooperative communication scheme, and the number of allowed feedback bits determined by the base station (S412).
  • the terminal may select an appropriate codebook from among a plurality of codebooks and quantize the corresponding channel using the selected codebook based on the information received in step S412 (S413).
  • the terminal may select the most suitable codebook for the cooperative unit, the allowed cooperative communication scheme, and the current channel environment when all of the allowed feedback bits are used among the plurality of codebooks previously prepared and shared with the base station.
  • the terminal may feed back the codebook selection information and the quantized channel information to the base station (S414). Thereafter, the terminal is notified of the final cooperative communication scheme determined by the base station, and may perform cooperative communication based on this (S415).
  • FIG. 4B is a flowchart illustrating an operation of a base station performing cooperative communication using adaptive channel information feedback.
  • the base stations in the cooperative unit may receive feedback on the average signal-to-noise ratio and channel information measured by the terminals (S421).
  • the base stations may determine the cooperative unit, the allowed cooperative communication scheme, and the number of allowed feedback bits in consideration of the information received in step S421 and the system environment, and transmit the result to the terminals (S422).
  • the base stations may receive information on a codebook selected by the terminal and quantized channel information feedback from a plurality of codebooks previously prepared and shared with the terminal (S423).
  • the base stations in the cooperative unit exchange codebook selection information and quantized channel information fed back from the terminals, determine the final cooperative communication scheme in consideration of the system environment, and notify the terminal of the cooperative communication, and then perform cooperative communication according to the determined scheme. It may be (S424).
  • 5 is a diagram for describing possible scenarios in which a final cooperative communication technique is determined when using an adaptive channel information feedback technique.
  • the base stations in the cooperative unit may determine the number of allowed feedback bits and the allowed cooperative communication scheme in consideration of the average signal-to-noise ratio received from the terminals and the system environment (backhaul delay, etc.), and transmit the result to the terminals.
  • the number of allowed feedback bits is N CQ
  • the allowed cooperative communication scheme is, for example, JP. If the terminal succeeds in channel estimation with all or some of the base stations in the cooperative unit, the terminal selects the most suitable codebook to quantize the virtual multi-antenna channel with the base stations that have succeeded in channel estimation using N CQ to quantize the channel. After that, the quantized channel information may be fed back to the base station together with the codebook selection information.
  • the channel information is information on a virtual multi-antenna channel with multiple cells and may be expressed as Vagg.
  • the base station in the cooperative unit may determine the final cooperative communication scheme by exchanging the information fed back from the terminals and considering the system environment. For example, if all the conditions for JP are satisfied, select JP as the final cooperative communication method (510). If the situation is difficult to exchange data of each cell for performing JP due to severe backhaul delay, C-BF is finalized. If it is selected as the cooperative communication technique (520), or if the backhaul delay is too high and it is difficult to exchange even the channel information for performing the C—BF, or if the channel information of some cells in the cooperative unit is not estimated, the NC is the final cooperative communication.
  • the technique can be selected (530). Or, the terminal succeeded in estimating the channel with the serving base station, but the other If the channel estimation with the base stations fails, the terminal selects the most suitable codebook for quantizing the multiple antenna channels formed with the base station of the serving cell using N CQ , intensively quantizes the corresponding channel, and then quantizes the channel information. May be fed back to the base station with the codebook selection information.
  • the channel information is information on a multi-antenna channel with a base station of a single cell and can be expressed as Vi.
  • the base station may determine the final cooperative communication scheme of the terminal to the NC (540).
  • the base stations in the cooperative unit determines the number of allowed feedback bits as N C Q and the allowed cooperative communication scheme as C-BF and transmits the result to the terminals. If the terminal succeeds in channel estimation with all or some of the base stations in the cooperative unit, the terminal selects the most suitable codebook for quantizing the virtual multi-antenna channel with the base stations that have succeeded in channel estimation using N CQ to quantize the channel. Thereafter, the quantized channel information may be fed back to the base station together with the codebook selection information.
  • the channel information is information on a virtual multi-antenna channel with multiple cells and may be expressed as Vagg.
  • the base station in the cooperative unit exchanges the information received from the terminals and determines the final cooperative communication scheme in consideration of the system environment. For example, if all the conditions for C ⁇ BF are met, C-BF is selected as the final cooperative communication method (550), and the backhaul delay is too severe, making it difficult to exchange channel information for performing C-BF, or If channel information of some cells in the unit is not estimated, the NC may be determined as the final cooperative communication technique (560). Or, if the terminal succeeds in channel estimation with the serving base station but fails channel estimation with other base stations in the cooperative unit, the terminal uses N C Q to quantize the multi-antenna channel formed with the base station of the serving cell.
  • the quantized channel information may be fed back to the base station along with the codebook selection information.
  • the channel information is information on a multi-antenna channel with a base station of a single serving cell and can be expressed as Vi.
  • the base station can determine the final cooperative communication scheme of the terminal to the NC (570).
  • the base stations in the cooperative unit determines the allowed number of feedback bits to N CQ , the allowed cooperative communication scheme to NC, and transmits the result to the terminals in consideration of the system environment.
  • the terminal selects the most suitable codebook for quantizing the multi-antenna channel formed with the base station of the serving cell using N CQ to quantize the channel. Thereafter, the quantized channel information may be fed back to the base station together with the codebook selection information.
  • the channel information is information on a multi-antenna channel with a base station of a single serving cell.
  • the base station may determine the NC as the final cooperative communication technique (580).
  • the signal fed back by the terminal selects the most appropriate codebook (i.e., the codebook most suitable for the cooperative unit, the allowed cooperative communication scheme and the channel environment) when all the allowed number of allowed feedback bits (N CQ ) are designated by the base station
  • the multi-antenna channel information is quantized and fed back to the base station together with the codebook selection information.
  • the number of allowed feedback bits (N C Q) may be determined by the base station in various values according to the average signal-to-noise ratio and the system environment measured and fed back by the terminal.
  • the base station and the terminal must share a plurality of pre-written codebooks.
  • the plurality of codebooks are codebooks that flexibly use the number of bits necessary to represent the PMI, the signal-to-noise ratio, and the tank, respectively, within the allowable feedback number of bits N CQ .
  • a plurality of codebooks may be provided for various cases of the number of allowed feedback bits.
  • the terminal is fixed between several cells for higher cooperative communication techniques while using a fixed number of allowed feedback bits (N C Q) designated by the base station.
  • N C Q allowed feedback bits designated by the base station.
  • a low resolution codebook can be used to quantize a virtual multi-antenna channel and a high resolution codebook can be used to quantize a multi-antenna channel formed with a serving cell for subordinate cooperative communication techniques such as non-cooperative communication (NC).
  • NC non-cooperative communication
  • Equation Denotes the left singular matrix (i e ft singular matrix), the eigenvalue matrix, and the right singular matrix of H, respectively.
  • V ⁇ (1A3) e C N ⁇ If R N ⁇ Considering only), can be expressed as
  • the UE forms with three cells using N CQ .
  • the base station determines one of the corresponding higher cooperative communication scheme and the lowest cooperative communication scheme. Aggi 1 , 2 ) and May not be included in the feedback information. That is, the quantized channel information
  • the feedback bit used for may be used to indicate other information, or may reduce quantization error.
  • Equation 3 Using Equation 3 can be expressed as Equation 4 below.
  • Equation 4 denotes an equivalence relation in the Grassmannian space. Therefore, the terminal feeds back channel information for the higher cooperative communication scheme and the base station considers the system environment for the lower cooperative communication.
  • PMI information required to run ff ⁇ NC Fed back It can also be obtained by performing an orthogonalization process such as Gram-Schmidt method to ⁇ information for higher cooperative communication techniques such as.
  • the channel information for the lower cooperative communication scheme can be obtained from the channel information for the higher cooperative communication scheme, the channel information for the lower cooperative communication scheme is separately used. It has the advantage of not having to provide it.
  • the adaptive channel information feedback method of the present invention since the entire channel for the higher cooperative communication scheme is quantized and fed back at a time, each terminal uses the multi-antenna channel information with the base station of each cell for the higher cooperative communication scheme.
  • feedback of the phase difference information between PMIs of the cells does not need to be fed back, feedback overhead does not increase.
  • the most suitable codebook is selected from a plurality of pre-made codebooks instead of a single codebook, an additional number of bits may be generated for the terminal to feed back codebook selection information. You can also increase efficiency.
  • a virtual multiple antenna channel related to the cooperative communication scheme may be represented by Equation 5.
  • the number of allowed feedback bits specified by the base station is N CQ and the allowed cooperative communication scheme is
  • the terminal selects and quantizes a codebook that can quantize multiple antenna channels with the serving cell using N CQ .
  • the information may be fed back to the base station (FIG. 6 (d)).
  • FIG. 7 illustrates data transmission of each cooperative communication scheme according to a channel information feedback scheme when each terminal is located at a cell boundary and greatly influences interference with each other when three adjacent cells belong to the same cooperative unit. per rate
  • the PMI of the entire channel Note that the data rate in the case of quantizing and feedbacking at once is higher than the feedback overhead compared to the case of quantizing the PMI (I) of each cell and additionally quantizing the phase difference information between the PMIs of the cells. have.
  • the interference may be shifted from each other, so that each terminal performs NC by intensively quantizing channel information of the serving cell. It can be more efficient and, conversely, it can be seen that the larger the number of allowed feedback bits, the higher the C-BF performance than the NC.
  • the channel information necessary for the higher cooperative communication scheme may be used to obtain channel information necessary for the lower cooperative communication scheme, and it may be confirmed that the performance is improved as the number of feedback bits increases.
  • FIG. 8 illustrates that a terminal belonging to a second cell and a third cell is located at a cell boundary in a situation in which three adjacent cells belong to the same cooperative unit, so as to greatly interfere with each other, and a terminal belonging to a first cell approaches a base station.
  • the channel information feedback scheme the number of bits that are used to "feed back the PMI information per a data rate (rate) of each cooperative communication techniques terminal in accordance with the (feedback bits per MS).
  • the signal-to-noise ratio and rank information are perfectly fed back, and 3JP, 2JP + 1NC, 3C-BF, and 3NC are considered as cooperative communication schemes.
  • the number of cooperative cells and allowable feedback Create a plurality of codebooks in advance within the general usage range, such as the number of bits, and adaptively select codebooks most suitable for the cooperative unit and cooperative communication scheme designated by the base station to efficiently quantize channel information necessary for cooperative communication between cells and feed back to the base station. It can be seen that the technique achieves higher performance based on the same feedback overhead.
  • the terminal when using the present invention in a multi-cell lorler communication system that performs inter-cell cooperative communication, the terminal selects a cooperative unit, an allowable cooperative communication scheme, and a codebook most suitable for the current channel environment, and applies corresponding multi-antenna channel information.
  • the efficiency can be improved by quantizing, and improved system performance can be obtained when the same feedback overhead is used as compared to the feedback method of quantizing information of each channel based on a single codebook.
  • the terminal uses a fixed number of allowed feedback bits specified by the base station and uses a low resolution codebook for quantization of channel information necessary for higher cooperative communication techniques, and conversely, a high resolution for quantization of channel information required for lower cooperative communication techniques.
  • the channel information required for the lower cooperative communication method can be obtained by using the channel information fed back for the higher cooperative communication method, so that the average number of bits required for the feedback can be reduced, and the base station allows the cooperative communication.
  • the most suitable cooperative communication technique can be selected and used, thereby improving channel information availability of the base station.
  • defining a plurality of codebooks may be defined as a separate codebook or may be defined as a multi-level codebook.
  • a multi-level codebook for example, means a codebook form in which a subset of one codebook is composed of a low resolution codebook, and a high resolution codebook is composed of a plurality of subsets.
  • the above description of the present invention illustrates, but is not limited to, JP, C-BF and NC as a cooperative communication technique. That is, various cooperative communication techniques may be applied in addition to JP, C-BF and NC.
  • the above-described red channel channel information feedback scheme of the present invention can be implemented. Red cooperative transmission mode selection technique
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a cooperative unit determination of a base station (or cell) for cooperative transmission.
  • the terminal is a non-cooperative terminal that does not request cooperative transmission or requests cooperative transmission.
  • a total of four cases may be considered as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (d).
  • data transmission may be performed using an NC transmission mode (that is, no cooperative transmission).
  • NC transmission mode that is, no cooperative transmission.
  • FIG. 9B even when any one of the three terminals is a cooperative terminal, data transmission may be performed using the NC transmission mode when the other two terminals are non-cooperative terminals.
  • FIG. 9 (c) when two terminals are cooperative terminals and the other terminal is a non-cooperative terminal, base stations to which the two terminals belong are the basic cooperative units for cooperative transmission, and the remaining non-cooperative terminals are NCs. Can be used.
  • FIG. 9C when all three terminals are cooperative terminals, all three base stations may be cooperative units. 9 (c) and 9 (d), JP (C-BF and the like may be used as a cooperative communication technique.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of a processor of a base station apparatus for coordinating inter-cell cooperative transmission mode selection and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • the processor of the base station includes an average rate information store 1010, a CQI information store 1020, a codebook index store 1030, a codebook store 1040, a PMI determiner 1050, a metric calculator 1060, and a user;
  • a cooperative transmission mode determiner 1070 may be included.
  • the average rate information storage unit 1010 may store the average rate of each terminal belonging to the base station in the cooperative unit.
  • CQI information store 1020 is connected to a base station within a cooperative unit. The CQI information fed back by the respective terminals may be stored.
  • the codebook index store 1030 may include a low level codebook index store 1031 and a high level codebook index store 1032.
  • the low level codebook index store 1031 may store a low level codebook index of a channel fed back by respective terminals belonging to a base station in the cooperative unit, and the high level codebook index store 1032 belongs to the base station in the cooperative unit A high level codebook index of a channel fed back by the terminals may be stored.
  • the low level codebook index and the high level codebook index are each related to the base station according to the present invention determining the initial cooperative terminal and the final cooperative terminal.
  • the terminal when the base station transmits pilots to the terminals and requests CQI and PMI to determine the initial cooperative terminal, the terminal identifies the low level codebook bit portion indicated by the low level codebook index. PMI and CQI can be calculated and fed back.
  • the base station may select the initial cooperative terminals using the information received from the terminals.
  • the base station requests the selected initial cooperative terminals to feed back channel information corresponding to the high level codebook, and the initial cooperative terminals recalculate PMI and CQI by using the high level codebook bit portion indicated by the high level codebook index. Feedback may be provided to the base station.
  • the codebook storage unit 1040 may be prepared in advance and store a codebook shared between the base station and the terminal.
  • the codebook store 1040 may store a low level codebook bit portion 1041, a high level codebook bit portion 1042, and a quantized channel library 1043.
  • the low level codebook bit portion 1041 means a portion in which a codebook that can process a low level codebook index is stored
  • the high level codebook bit portion 1042 means a portion in which a codebook that can process a high level codebook index is stored.
  • Quantized channel library 1043 may store various instances of quantized channels.
  • the PMI determiner 1050 may determine the PMI for the channel between the terminal and the base station. In this case, the PMI for each of the cooperative communication techniques (JP, BF, and NC) is calculated, and the PMI may be used for quantized channel information fed back by each terminal. The calculated PMI for each cooperative communication technique may be passed to the metric calculator 1060. The metric calculator 1060 calculates metric values for when each cooperative transmission technique is used and 1061, 1062, and 1063, and the result may be communicated to the user and cooperative transmission mode determiner 1070. The user and cooperative transmission mode determiner 1070 may compare the metric values for each cooperative communication scheme to perform user scheduling and select an adaptive cooperative transmission mode.
  • the metric calculator 1060 calculates metric values for when each cooperative transmission technique is used and 1061, 1062, and 1063, and the result may be communicated to the user and cooperative transmission mode determiner 1070.
  • the user and cooperative transmission mode determiner 1070 may compare the metric values for each cooperative communication scheme to perform user scheduling and select an adaptive cooperative transmission
  • the base station apparatus may include receive modules, transmit modules, memory, and antennas in addition to the processor.
  • the receiving module may receive from various terminals such as signals, data, and information.
  • the transmission module may transmit various signals, data, information, and the like to the terminal.
  • the antenna may be composed of a plurality of antennas.
  • the processor may be configured to control the overall operation of the base station apparatus including the reception module transmission module, the memory and the antenna.
  • the processor performs a function of processing the information received by the base station apparatus, information to be transmitted to the outside, and the like, and the memory may store the processed information and the like for a predetermined time, and may be a component such as a buffer (not shown). Can be replaced.
  • the aforementioned average data rate storage 1010, CQI information storage 1020, codebook index storage 1030 and codebook storage 1040 may be included as functional blocks of a memory (not shown) of the base station apparatus.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of a processor of a terminal apparatus for coordinating inter-cell cooperative transmission mode selection and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • the processor of the terminal device includes a channel estimator 1110, a codebook store 1120, an adjacent cell PMI index store 1130, a high level codebook index store 1140, a PMI determiner 1150, and a CQI calculator 1160. It may include.
  • the channel estimator 1110 may estimate a channel between the corresponding terminal and each base station.
  • Channel estimation may be performed using a pilot signal from a base station as is well known in the art, and details of channel estimation are omitted for clarity of explanation.
  • the codebook storage unit 1120 may be prepared in advance and store a codebook shared by the base station and the terminal.
  • the codebook storage unit 1120 may include a low level codebook bit portion 1121, a high level codebook bit portion 1122, and a quantized channel.
  • the library 1123 may be stored.
  • the neighbor cell PMI index storage unit 1130 stores the PMI index for the channel between the neighbor cell and the terminal in the cooperative unit, and transmits the PMI index to the PMI determiner 1150 for cooperative transmission. I can deliver it.
  • the PMI index may be transmitted by the base station using a downlink control signal.
  • the PMI determiner 1150 may determine the PMI used for the cooperative transmission by using the channel information and transmit it to the CQI calculator 1160.
  • the CQI calculator 1160 may calculate a CQI using channel information and PMI of a corresponding UE.
  • the base station may request the terminal to feed back channel information using information corresponding to the high level codebook, and the high level codebook index storage 1140 may store the high level codebook index provided from the base station.
  • the high level codebook bit portion 1122 indicated by the high level codebook index the PMI used for cooperative transmission in the PMI determiner 1150 is determined, and the CQI calculator 1160 recalculates the CQI to feed back to the base station. Can be.
  • the terminal device may include a reception module, a transmission module, a memory, and an antenna.
  • the reception modules may receive various signals, data, information, and the like from the base station.
  • the transmission modules may transmit various signals, data, information, and the like to the base station.
  • the antenna may be composed of a plurality of antennas.
  • the processor may be configured to control the overall operation of the terminal device including the receiving module, the transmitting module, the memory, and the antenna.
  • the processor terminal device performs a function of processing the received information, information to be transmitted to the outside, and the like, the memory can store the processed information, etc. for a predetermined time, replaced with a component such as a buffer (not shown) Can be.
  • the codebook storage 1120, the neighbor cell PMI index storage 1130, and the high level codebook index storage 1140 may be included as functional blocks of a memory (not shown) of the terminal device.
  • FIG. 12 is a diagram for describing operations of a base station and a terminal for adaptive inter-cell cooperative transmission mode selection and radio resource management according to an embodiment of the present invention based on a time unit (for example, a subframe).
  • the base station transmits a pilot to the terminal requesting the terminal to feed back the CQI and PMI (S1210), the terminal feedbacks the CQI and PMI (S1220), the base station selects the initial cooperative terminal from the feedback of the terminal and requests that the selected initial cooperative terminal to feed back additional CQI and PMI (S1230), the terminal feeds back additional CQI and PMI (S1240) ),
  • the base station from the feedback of the terminal Determining the last cooperative terminal and the cooperative transmission mode (S1250), and the base station transmits data using the cooperative transmission mode determined to the last cooperative terminal, the terminal acknowledgment (ACK / NACK) for the data received from the base station. It may include the step (S1210)
  • the terminal may transmit different levels of feedback to the base station. That is, the terminal provides a first feedback for the base station to select the initial cooperative terminal
  • the multi-level codebook may be a codebook designed to bring the resolution of the quantized channel information closer to the characteristics of the actual channel as the number of bits increases.
  • quantizing channel information using a higher number of bits can feed back more accurate channel information, and conversely, channel information can be obtained using a lower number of bits (lower resolution codebook).
  • Quantization can feed back less precise channel information.
  • a multi-level codebook may be defined as a combination of low resolution codebooks. That is, and W2 respectively correspond to a low resolution codebook, and a form in which M2 is combined may be defined as a high resolution codebook.
  • W1 or W2 if only one of W1 or W2 is set as a codebook, it can be used as a low level (low resolution) codebook.
  • W1-W2 As a codebook, you can use it as a high-level (high resolution) codebook.
  • the aforementioned first feedback may include the cooperating terminal periodically feeding back Channel Status Information (CSI) for a plurality of bands by using a codebook of low resolution.
  • CSI Channel Status Information
  • the terminal uses a codebook of a high resolution for the designated band from the base station. Calculates PMI considering channel information of neighboring base station and calculates CQI information, together with high resolution codebook index
  • the second feedback may be transmitted to the corresponding base station (step S1240).
  • the base station may transmit a pilot to the terminal, provide information on a subband, and request to feed back channel information (CQI, PMI, etc.) for the corresponding subband.
  • the information on the subbands may be provided through a downlink control signal, the cooperative terminal selects M CoM p subbands, the non-cooperating terminal
  • It may include information for selecting M N0n - C0 MP subbands.
  • each cooperating terminal estimates a channel by using a pilot signal transmitted from each base station, and selects subbands that are best for it using the estimated channel state. That is, UEs seeking a cooperative transmission scheme such as jp and BF estimate channels of respective subbands (for example, using Equation 1 below), and select two subbands in the order of the estimated channel quality values. Can be.
  • the equation for obtaining the CQI in the n- th subband of the cooperative terminal belonging to the i-th base station is as follows.
  • Equation 6 ⁇ is the number of receiving antennas of each terminal, ⁇ ⁇ is the number of transmitting antennas of each base station, E s is the total transmission power of each base station, ⁇ is the number of cooperative base stations, No is the variance of noise, Hi, n Is the channel value of the n th subband of the i th user.
  • each terminal may calculate an average data rate when each terminal receives data in JP of the inter-cell cooperative transmission scheme in consideration of an error between the estimated channel direction value and the quantized channel direction value. Quantized channel used at this time
  • the direction matrix is the quantized channel value that corresponds to the low-level bit portion of the codebook.
  • the cooperative terminal may feed back subband index information, PMI information, and calculated CQI information for the finally selected M CoM p subbands to the base station.
  • non-cooperating terminals can obtain the CQI in each subband using Equation 7, and compare these values to select M Non — CoMP subbands in the best order.
  • Equation 7 for obtaining the CQI of the n-th subband of the non-cooperating terminal of the i-th base station is as follows.
  • ⁇ is channel information of the n-th subchannel of the i-th base station and the user of the base station, and is a relational expression from It is a ⁇ matrix determined by.
  • the non-cooperating terminal may feed back the subband index information, ⁇ information, and the calculated CQI information for the finally selected ⁇ 3 ⁇ 4-/ ⁇ subbands to the corresponding base station.
  • the CQI information using the mathematics 7 may also be fed back to the base station in consideration of the case where the transmission method is determined by the non-cooperative transmission scheme (that is, the NC mode).
  • the base station may select the initial cooperative terminal by using the channel information fed back for each subband.
  • the base station may determine a cooperative unit for cooperative transmission according to whether each terminal to use the corresponding subband is a cooperative terminal or a non-cooperative terminal. Thereafter, primary scheduling may be performed for the initial cooperative terminals.
  • the base station may select terminals for maximizing proportional fairness using Equation 8 below. Equation 8 for obtaining the proportional fair metric for the n subth subband at time t is as follows.
  • R k , n (t + l, ⁇ ) R k ⁇ t, N mb + l)
  • Equation 8 S is a set including all possible combinations of terminals belonging to the base station in the cooperative unit selected n sub , R! t ' n suh ) is the average transmission rate of the UE belonging to the n-th cooperative base station in the k-th terminal combination at 1 ⁇ 2 ⁇ at time t.
  • Equation 9 the CQI of the UE belonging to the n-th cooperative base station in the k-th terminal combination at n sub at time t, and may be calculated by Equation 9 below.
  • block diagonal izat ion may be used to support JP in the cooperative transmission scheme, and this means that interference to adjacent cells may be reduced.
  • the base station may perform scheduling by using a metric such as Equation 10.
  • a metric for UE selection maximizing proportional fairness for the n subth subband at time t may be calculated by Equation 10 below.
  • I the CQI value of the k-th terminal belonging to the n-th base station at nsub at the fed back time t .
  • step S1230 the base station first selects terminals for maximizing proportional fairness in each subband through the above process (initial cooperative terminal selection), and the remaining cooperative terminals belonging to the neighbor cell to each selected cooperative terminal.
  • PMI equivalent to field Information may be transmitted through a downlink control signal.
  • the base station may request that the selected cooperative terminals further use the high level codebook bit information to calculate the CQI and feed back the result. Meanwhile, the base station does not request channel information feedback based on the high level codebook from the terminals determined to the non-cooperative transmission (NC) mode, and finally performs data transmission in this step.
  • NC non-cooperative transmission
  • each of the terminals selected as the cooperative terminals may receive a subband from the base station through a downlink control signal and feed back precise channel information on the designated subband to the corresponding base station.
  • precise channel information on the designated subband may be obtained using channel information and a high level codebook bit portion of the remaining cooperative terminals belonging to the neighboring cell.
  • the high level codebook bit portion is a portion indicated by the high level codebook index in the multi-level codebook, and the high level codebook index may be determined to correspond to the low level codebook index used in the channel information feedback in step S1220.
  • the terminal acquires more precisely quantized channel information by using channel information and high level codebook bits of the remaining cooperative terminals belonging to the neighbor cell, and uses these information in the JP mode of the cooperative transmission scheme through Equation 11 below. Can calculate the CQI.
  • W is ⁇ for JP mode, and is a matrix calculated through a predetermined calculation process considering channel information of cooperative terminals, and specific information thereof is Niranjay Ravindran.
  • the terminal may feed back the high level codebook index to the base station together with the CQI value calculated by Equation (11).
  • step S1250 the base station calculates a metric for each cooperative transmission mode for the terminals (initial cooperative terminal) that was selected primarily for each subband, and compares these values to cooperate with the last terminal that maximizes the proportional fair metric.
  • the transmission mode can be determined.
  • the proportional fair metric for the nsubth subband at time t may be calculated as shown in Equation 12.
  • Equation 12 As a CQI value fed back from the terminal can be used.
  • the base stations within the cooperative unit may exchange CQI and high level codebook index fed back by the terminal.
  • the transmission ( k , n ) may be calculated through Equation 13 below.
  • w " is a PMI for C-BF, in which a predetermined process of maximizing signal-to-generating interference and noise ratio (SGINR) of cooperating terminals is performed.
  • Matrix can be obtained by Byong Ok Lee, Hui Won Je, Oh— Soon Shin and Kwang Bok Lee. See “InterferenceInter aware decentralized precoding for multicell MI MO TDD Systems” presented at the 2008 Global Communications Conference.
  • the NC also needs to be considered as one of the cases that the base station can consider for the cooperative transmission terminal.
  • the metric for the NC case may be calculated through Equation 14 below.
  • the cooperative terminal may receive data from the base station according to the cooperative transmission scheme determined through the above steps S1210 to S1250, and may transmit an acknowledgment (ACK / NACK) signal to the base station whether the data reception is correctly performed.
  • ACK / NACK acknowledgment
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a hybrid scheme for selecting cooperative transmission mode between male and female operators and radio resource management according to an embodiment of the present invention.
  • the hybrid scheme may include the step of determining whether to perform an additional channel information feedback step after receiving feedback of channel information using a low resolution codebook from the terminal (S1330).
  • the additional channel information feedback step means selecting initial cooperative terminals (candidate terminals) of step S1230 in FIG. 12 and requesting channel information feedback using a high resolution codebook and subsequent steps.
  • factors such as a terminal speed, which may vary according to an actual communication environment, and a feedback delay between the base station and the terminal may be further considered.
  • the base station transmits pilots to the terminals and requests CQI and PMI feedback.
  • the terminals feed back the CQI and PMI according to the request of the base station. Is the same as step S1210 and S1220 The description is omitted for clarity.
  • step S1330 the base station selects the last cooperative terminal and the cooperative transmission mode immediately when the moving speed of the terminal is larger than the predetermined threshold or the feedback delay is larger than the predetermined threshold based on the feedback received from the terminal. And data to the terminal (S1380 and S1390).
  • the base station requests initial cooperative terminal selection and additional channel information feedback (S1340), the terminal transmits additional channel information feedback In operation S1350, the base station selects a final cooperative terminal and a cooperative transmission mode to transmit data to corresponding cooperative terminals (S1360), and the terminal transmits an acknowledgment (ACK / NACK) signal on the received data. It may be (S1370). Operations of the base station and the terminal according to steps S1340 to S1370 are the same as steps S1230 to S1260 of FIG. 12, and thus descriptions thereof are omitted for clarity.
  • the cooperative terminal may use Nc subbands and the non-cooperation terminal may use Nsub-Nc subbands.
  • Nsub 10 and Nc is 5. That is, it can be assumed that the total number of subbands available to the terminal is 10, 5 of which are cooperative terminals, and 5 of which are available for access by the non-cooperative terminals.
  • 15 to 17 are diagrams showing simulation results showing performance of an adaptive inter-cell cooperative transmission mode selection and radio resource management scheme according to an embodiment of the present invention.
  • 15 to 17 as described in the above-described embodiment of the present invention, channel information using a low level codebook is fed back to select an initial cooperative terminal, and final feedback is received by receiving channel information using a high level codebook from the selected initial cooperative terminal.
  • a method of selecting a terminal and a cooperative communication technique hereinafter, referred to as a six-step method as shown in FIG. 12
  • the simulation results for each (called the 4-step method) are compared and shown.
  • the 4-step method uses 4 bits of quantization bits per channel and 3 subbands for each terminal, while the 4-step method uses 4 bits for low-level codebook channel information.
  • 3 bits are used for the high level codebook channel information.
  • each frame is assumed to have a length of 7 OFDM symbols consisting of 1024 subcarriers, considering the 10 ⁇ z band.
  • (Q) represents a simulation result assuming that channel information is quantized when the base station uses channel information from the terminal, and (P) represents a case where the channel information is perfect. The simulation results are assumed.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a simulation result indicating a ratio in which cooperative transmission modes are selected in a four-stage method and a six-stage method.
  • JP selects a cooperative transmission mode.
  • the four-step method is determined by the JP method.
  • the four-stage approach mostly determines the cooperative communication method by the JP method, which may reduce system performance.
  • the six-step method proposed by the present invention as a method for solving this problem, a more suitable cooperative transmission mode among JP, BF, and NC can be determined according to the system situation, and thus system performance can be maintained well.
  • FIGS. 16 and 17 show simulation results of the sum of average transmission rates of cooperative terminals when the moving speeds of the terminals are 10 km / h and 80 km / h, respectively. As indicated by the arrows in FIGS. 16 and 17, it can be seen that the sum of average transmission rates of the cooperating terminals increases in the case of the six-stage scheme compared to the four-stage scheme. Referring to FIGS. 16 and 17, the simulation results according to the six-step method proposed by the present invention are relatively larger than the case in which the movement speed of the terminal is low (FIG. 16) while the movement speed of the terminal is low (FIG. 17). It can be seen that a performance gain can be obtained. That is, FIG. 16 shows a performance gain of about 47% in FIG.
  • JP JP
  • BF BF
  • NC NC
  • various cooperative communication techniques may be applied in addition to JP, BF and NC.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware (fir) are, software or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more ASICs (App 1 i Cat Specific Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), PLDs ( It can be implemented by Progra) able Logic Devices (FPGAs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs App 1 i Cat Specific Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs It can be implemented by Progra) able Logic Devices (FPGAs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures or functions for performing the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • Embodiments of the present invention as described above may be applied to various mobile communication systems.

Landscapes

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  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다중 셀 협력 통신을 위한 적응적 피드백 및 적응적 전송 모드 결정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 셀 협력 통신에 대해 단말이 채널 정보를 적응적으로 피드백하는 방법은, 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널의 평균 신호대 잡음비를 측정하여 기지국으로 전송하는 단계; 기지국으로부터 평균 신호대 잡음비에 기초하여 결정된 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 수신하는 단계; 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보에 기초하여, 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 코드북을 선택하는 단계; 및 선택된 코드북을 이용하여 가상 다중 안테나 채널에 대한 채널 정보를 양자화하고, 양자화된 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고, 코드북은 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택될 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
다중 셀 협력 통신을 위한 적웅적 피드백 및 적웅적 전송 모드 결정 방법 및 장치
【기술분야】
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로， 보다 구체적으로는 다중 샐 협력 통신을 위한 적응적 피드백 및 적웅적 전송 모드 결정 방법 및 장치에 대한 것이다.
【배경기술】
다중 입출력 (MIMO: Multi-Input Mult i -Output )기술은 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 기술이다. 단일 안테나를 사용하면 수신측은 데이터를 단일 안테나 경로 (path)를 통해 수신하지만, 다중 안테나를 사용하면 수신단은 여러 경로를 통해 데이터를 수신한다. 따라서， 데이터 전송 속도와 전송량을 향상시킬 수 있고, 커버리지 (coverage)를 증대시킬 수 있다. 다중 샐 환경에서 개선된 MIM0 전송을 적용함으로써 셀 경계에 있는 사용자의 처리량을 개선하기 위한 협력 멀티 포인트 (Coordinated Multi-Point: CoMP)시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CoMP 시스템을 적용하면 다중 샐 환경에서 셀 간 간섭 (Inter-Cell Interference)을 줄일 수 있고 시스템 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어， CoMP 기법에는， 여러 개의 인접 샐들을 하나의 그룹으로 묶어 가상 다중 안테나 시스템 (virtual MIMO system)으로 간주하고 인접 셀들간에 공동 연산 처리를 하는 연합 프로세싱 (joint processing; JP), 인접 셀 간의 빔 패턴을 조절하여 샐간 간섭 문제를 해결할 수 있는 협력 범포밍
(cooperative beamforming; C— BF) 등의 기법이 있다.
이러한 셀간 협력 통신 기술을 사용함에 있어서 효과적인 성능 향상을 위해서는 협력하는 기지국들이 협력 그룹에 속한 단말들과 형성되는 가상 다증 안테나 채널에 대한 피드백 정보를 얻는 것이 필수적이다.
【발명의 상세한 설명】
.【기술적 과제】
CoMP 시스템에서 단말이 채널 정보를 기지국에게 피드백함에 있어서， 기지국이 채널 환경에 따른 최적의 협력 전송 기법을 결정할 수 있도록 하면 시스템 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 그러나， 현재 논의되고 있는 CoMP 기법에서는, 단말이 채널 정보에 대한 피드백을 적응적으로 제공하고 기지국이 시스템 환경에 따른 협력 통신 기법을 적웅적으로 결정하기 위한 구체적인 방안이 마련되어 있지 않다.
따라서， 본 발명은 )ΜΡ 시스템에서 적응적 채널 정보 피드백 및 적응적 협력 전송 기법 결정을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【기술적 해결방법】
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 셀 협력 통신에 대해 단말이 채널 정보를 적응적으로 피드백하는 방법은， 상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널의 평균 신호대 잡음비를 측정하여 상기 기지국으로 전송하는 단계; 기지국으로부터 상기 평균 신호대 잡음비에 기초하여 결정된 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 수신하는 단계; 상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협력 통신 정보에 기초하여， 미리 정의된 복수개의 코드북 증에서 코드북을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 코드북올 이용하여 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 채널 정보를 양자화하고， 상기 양자화된 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고， 상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택될 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국이 적응적으로 다중 셀 협력 통신 기법을 결정하는 방법은， 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널에 대해 측정된 평균 신호대 잡음비를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 상기 평균 신호대 잡음비에 기초하여 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 결정하고 상기 단말에게 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 피드백 정보를 수신하는 단계; 및 상기 피드백 정보에 기초하여 협력 통신 기법을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 피드백 정보는， 상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협력 통신 정보에 기초하여 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 선택된 코드북을 이용하여， 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 양자화된 채널 정보를 포함하며， 상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택될 수 있다 . 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중 셀 협 력 통신에 대해 채널 정보를 적웅적으로 피드백하는 단말은 , 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 수신 모들 ; 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하는 전송 모들 ; 및 상기 수신 모들 및 상기 전송 모듈을 포함하는 상기 단말을 제어하는 프로세서를 포함하며， 상기 프로세서는， 상기 수신 모들을 통하여 상기 기지국으로부터 허용 피드백 비트수 및 협 력 통신 정보를 수신하고 , 상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협 력 통신 정보에 기초하여 , 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 코드북을 선택하고， 상기 선택된 코드북을 이용하여， 하나 이상의 셀과 상기 단말 간의 가상 다중 안테나 채널에 대한 채널 정보를 양자화하며 , 상기 전송 모들을 통하여， 상기 양자화된 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 구성되고 , 상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택될 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명 의 또 다른 실시 예에 따른 다중 셀 협 력 기법을 적응적으로 결정하는 기지국은， 단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 수신 모들 ; 상기 단말로 하향링크 신호를 전송하는 전송 모들 ; 및 상기 수신 모들 및 상기 전송 모들을 포함하는 상기 기지국을 제어하는 프로세서를 포함하며， 상기 프로세서는， 상기 수신 모들을 통하여 , 상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널에 대해 측정된 평균 신호대 잡음비를 상기 단말로부터 수신하고， 상기 평균 신호대 잡음비에 기초하여 허용 피드백 비트수 및 협 력 통신 정보를 결정하고， 상기 전송 모들을 통하여 상기 단말에 게 전송하고， 상기 수신 모들을 통하여， 상기 단말로부터 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 피드백 정보를 수신하고， 상기 피드백 정보에 기초하여 협 력 통신 기법을 결정하도록 구성되고 , 상기 피드백 정보는 , 상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협 력 통신 정보에 기초하여 미 리 정의된 복수개의 코드북 중에서 선택된 코드북을 이용하여， 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 양자화된 채널 정보를 포함하며， 상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택될 수 있다 . 본 발명의 상기 실시예들에 대해서 아래의 사항이 공통적으로 적용될 수 있다. 상기 코드북은， 상기 채널 정보가 양자화되는 셀의 개수가 많을수록 낮은 해상도의 코드북으로 선택되고, 상기 채널 정보가 양자화되는 셀의 개수가 적을수록 높은 해상도의 코드북으로 선택될 수 있다.
상기 협력 통신 정보는 협력 단위 및 허용 협력 통신 기법에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 코드북은， 상위 협력 통신 기법에 대한 양자화된 채널 정보로부터 하위 협력 통신 기법에 대한 양자화된 채널 정보를 획득할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 하나 이상의 셀과의 상기 가상 다중 안테나 채널을 동시에 양자화할 수 있다.
상기 피드백 정보는 코드북 선택 정보를 포함할수 있다.
상기 협력 통신 기법의 결정은， 상기 피드백 정보를 협력 단위 내의 다른 기지국들과 공유하여 상기 협력 통신 기법올 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또한， 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 셀 협력 통신에 대해 단말이 채널 정보를 적웅적으로 피드백하는 방법은， 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하는 단계; 상기 파일럿 신호를 이용하여 상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다증 안테나 채널을 추정하고, 제 1 채널 상태 정보를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 제 2 채널 상태 정보 요청을 수신하는 단계; 및 상기 기지국으로 상기 제 2 채널 상태 정보를 전송하는 단계를 포함하고， 상기 제 2 채널 상태 정보는 상기 '제 1 채널 상태 정보에 비하여 보다 높은 정밀도를 가질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기지국이 적웅적으로 다중 셀 협력 통신 기법을 결정하는 방법은， 단말로 파일럿 신호를 전송하는 단계; 상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널에 대한 제 1 채널 상태 정보를 수신하는 단계; 상기 단말로 제 2 채널 상태 정보 요청을 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 제 2 채널 상태 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제 2 채널 상태 정보에 기초하여 협력 통신 기법 및 협력 통신을 수행할 단말을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 채널 상태 정보는 상기 제 1 채널 상태 정보에 비하여 보다 높은 정밀도를 가질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 셀 협력 통신에 대해 채널 정보를 적응적으로 피드백하는 단말은, 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 수신 모들; 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하는 전송 모듈; 및 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모들을 포함하는 상기 단말올 제어하는 프로세서를 포함하며 , 상기 프로세서는， 상기 수신 모들을 통하여， 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하고， 상기 파일럿 신호를 이용하여 상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널을 추정하고， 상기 전송 모들을 통하여 제 1 채널 상태 정보를 기지국으로 전송하고， 상기 수신 모듈을 통하여， 상기 기지국으로부터 제 2 채널 상태 정보 요청을 수신하고， 상기 전송 모듈을 통하여 상기 기지국으로 상기 제 2채널 상태 정보를 전송하는 단계를 포함하고，상기 제 2채널 상태 정보는 상기 제 1 채널 상태 정보에 비하여 보다 높은 정밀도를 가질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 셀 협력 기법을 적웅적으로 결정하는 기지국은, 단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 수신 모들; 상기 단말로 하향링크 신호를 전송하는 전송 모들; 및 상기 수신 모들 및 상기 전송 모들을 포함하는 상기 기지국을 제어하는 프로세서를 포함하며， 상기 프로세서는, 상기 전송 모듈을 통하여 상기 단말로 파일럿 신호를 전송하고， 상기 수신 모듈을 통하여 상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널에 대한 제 1 채널 상태 정보를 수신하고, 상기 전송 모들을 통하여 상기 단말로 제 2 채널 상태 정보 요청을 전송하고， 상기 수신 모들을 통하여 상기 단말로부터 상기 제 2 채널 상태 정보를 수신하고， 상기 제 2 채널 상태 정보에 기초하여 협력 통신 기법 및 협력 통신을 수행할 단말을 결정하도록 구성되고， 상기 제 2 채널 상태 정보는 상기 제 1 채널 상태 정보에 비하여 보다 높은 정밀도를 가질 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들에 대해서 아래의 사항이 공통적으로 적용될 수 있다. 상기 제 1 채널 상태 정보는 코드북의 로우 레벨 (low level) 비트 부분을 이용하여 생성되고， 상기 제 2 채널 상태 정보는 상기 코드북의 하이 레벨 (high level) 비트 부분을 이용하여 생성될 수 있다.
상기 파일럿 신호의 전송 또는 수신과 함께， 하향링크 제어 신호를 통하여 상기 제 1 채널 상태 정보를 피드백할서브대역 정보가 전송 또는 수신될 수 있다.
상기 제 2 채널 상태 정보 요청의 전송 또는 수신과 함께, 하향링크 제어 신호를 통하여 상기 제 2 채널 상태 정보를 피드백할 서브 대역 정보 및 인접 셀의 채널 정보가 전송 또는 수신될 수 있다.
상기 제 1 채널 상태 정보를 이용하여 상기 제 2 채널 상태 정보를 요청할 하나 이상의 단말이 결정될 수 있다.
본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
【유리한 효과】
상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따를 경우, 피드백 오버헤드를 증가시키지 않고 적웅적 채널 정보 피드백을 제공하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.또한,본 발명의 각 실시형태에 따르면, 시스템'환경에 맞는 적절한 협력 통신 기법을 적웅적으로 결정할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있올 것이다.
【도면의 간단한 설명】
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 인트라 기지국 (intra eNB)과 인터 기지국 (inter eNB)의 CoMP 동작을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 단말 장치를 제어하는 프로세서 및 기지국 장치를 제어하는 프로세서의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀간 협력 통신을 위한 적웅적 채널 정보 피드백 방식의 흐름도이다.
도 4(a)는 적응적 채널 정보 피드백을 이용하여 협력 통신을 수행하는 단말 및 기지국의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 적응적 채널 정보 피드백 기법을 사용할 때 최종 협력 통신 기법이 결정되는 가능한 시나리오들을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 적웅적 채널 정보 피드백 방안에 대한 시물레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 협력 전송을 위한 협력 단위 결정을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적웅적 셀간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 기지국 장치의 프로세서의 기능 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적웅적 샐간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 단말기 장치의 프로세서의 기능 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 셀간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 기지국과 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적웅적 샐간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 하이브리드 방식에 대한흐름도이다.
도 14는 도 15내지 17의 시물레이션을 위해 사용된 협력 단말과 비협력 단말올 위한서브대역 구조를 나타낸다.
도 15 내지 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 적웅적 셀간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리 방안에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한， 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고， 또는 다른 실시예의 대웅하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드 (terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉， 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들 (network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국 (BS: Base Stat ion)'은 고정국 (fixed stat ion)， NodeB, eNodeB(eNB), 액세스 포인트 (AP: Access Point)등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서 기지국이라는 용어는 셀 또는 섹터를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 예를 들어， 본 발명에서 서빙 기지국 (serving base station) 은 서빙 셀이라고도 할 수도 있으며， 협력 기지국은 협력 샐이라고도 할 수 있다. 또한， '단말 (Terminal)'은 UEOJser
Equi ment) , MS(Mobi le Station) , MSS(Mobi le Subscriber Station), SSCSubscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며， 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나， 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802시스템， 3GPP시스템， 3GPP
LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉， 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한， 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA (Code Division Multiple Access), FDMA( Frequency Division Multiple Access) , TDMA(Time Division Mul t iple Access) , 0FDMA( Orthogonal Frequency Division Mult iple Access) , SC~FDMA( Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communicat ions)/GPRS(General Packet Radio Ser v i ce ) /EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 0FDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802—20， E-UTRA( Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS Jniversal Mobile Telecommunications System)의 일부이다ᅳ 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE (long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E— UMTS (Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 0FDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A( Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격 (WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m규격 (WirelessMAN—OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 LTE-A 표준을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 협력 멀티 포인트 (CoMP) 시스템
도 1을 참조하여 협력 멀티 포인트 (Coordinated Multi-Point: CoMP) 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 인트라 기지국 (intra eNB)과 인터 기지국 (inter eNB)의 CoMP동작을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면， 다중 샐 (Mult i Cell) 환경에서 인트라 기지국 (110， 120) 및 인터 기지국 (130)이 존재한다. LTE 시스템에서 인트라 기지국은 몇 개의 셀 (혹은 섹터)로 이루어져 있다. 특정 단말이 속한 기지국에 속한 셀 들은 특정 단말과 인트라 기지국 (110， 120) 관계에 있다. 즉， 단말이 속한 자신의 샐과 같은 기지국을 공유하는 것이 샐 들은 인트라 기지국 (110， 120)에 해당하는 샐 들이며 다른 기지국들에 속한 샐 들은 인터 기지국 (130)에 해당하는 셀들이 된다. 이와 같이， 특정 단말과 동일한 기지국을 기반으로 하고 있는 셀 들은 x2인터페이스를 통해 정보 (예를 들어 데이터, 채널상태정보 (Channel State Information: CSI))를 주고 받지만， 다른 기지국을 기반으로 하고 있는 셀 들은 백홀 (140) 등을 통해서 셀 간 정보를 주고 받을 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이， 단일 셀 내에 있는 단일 샐 MIM0 사용자 (140)는 한 셀 (섹터)에서 하나의 서빙 기직국과 통신하고， 셀 경계에 위치한 다중 셀 MIM0 사용자 (150)는 다중 셀 (섹터)에서 다수의 서빙 기지국과 통신할 수 있다.
CoMP 시스템은 다중 샐 환경에서 개선된 MIM0 전송을 적용함으로써 샐 경계에 있는 사용자의 처리량을 개선하기 위한 시스템이다. CoMP 시스템을 적용하면 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭 (Inter-Cell Interference)을 줄일 수 있다. 예를 들어 , 제로 포싱 범포밍 (zero— forcing beamforming) , 블톡 대각선화 (block diagonal izat km)와 같이 서로 간섭의 영향을 많이 주고 받는 여러 인접 셀들을 하나의 그룹으로 묶어 가상 다중 안테나 시스템 (virtual MIM0 system)으로 간주하고 이를 이용하여 셀 간에 공동 연산 처리를 하는 연합 프로세싱 (JP) 방식과， 인접 셀 간의 범 패턴을 조절하여 셀간 간섭 문제를 해결할 수 있는 협력-범포밍 (C-BF) 방식 등이 CoMP 전송 방식으로 이용될 수 있다.
이러한 CoMP 시스템을 이용하면， 단말은 다중-셀 기지국 (Multi-cell base station)으로부터 공동으로 데이터를 지원받을 수 있다. 또한， 각 기지국은 동일한 무선 주파수 자원 (Same Radio Frequency Resource)을 이용하여 하나 이상의 단말에 동시에 지원함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한， 기지국은 기지국과 단말 간의 채널상태정보에 기초하여 공간 분할 다중접속 (Space Division Multiple
Access: SDMA) 방법을 수행할 수 있다.
CoMP시스템에서 서빙 기지국 및 하나 이상의 협력 기지국들은 백본망 (Backbone Network)을 통해 스케줄러 (scheduler)에 연결된다. 스케줄러는 백본망을 통하여 각 기지국이 측정한 각 단말 및 협력 기지국 간의 채널 상태에 관한 채널 정보를 피드백 받아 동작할 수 있다. 예를 들어， 스케줄러는 서빙 기지국 및 하나 이상의 협력 기지국에 대하여 협력적 MIM0 동작을 위한 정보를 스케줄링할 수 있다. 즉, 스케줄러에서 각 기지국으로 협력적 MIM0동작에 대한 지시를 직접 내릴 수 있다. 상술한 바와 같이 CoMP시스템은 복수개의 인접한 셀들을 하나의 그룹으로 묶어 가상 MIM0 시스템으로 동작하는 것이라 할 수 있으며， 기본적으로는 다중 안테나를 사용하는 MIM0시스템의 통신 기법이 적용될 수 있다.
MIM0 시스템에는 수신단으로부터의 피드백 정보를 이용하지 않는 개루프 (open— loop) 방식과 수신단으로부터의 피드백 정보를 이용하는 폐루프 (closed-loop) 방식이 있다. 폐루프 방식은 수신단이 채널 상태에 관한 피드백 정보를 송신단으로 전송하고 이를 통해 송신단이 채널 상태를 파악하도록 하여 무선 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 폐루프 MIM0시스템은 송신단이 수신단으로부터 전송된 채널 환경에 관한 피드백 정보를 이용하여 전송 데이터에 소정의 처리를 하여 채널의 영향을 최소화하는 프리코딩 (precoding) 기법을 사용한다.
프리코딩 기법에는 코드북 기반 프리코딩 (codebook based precoding) 방식과 채널 정보를 양자화 (quantization)하여 피드백하는 프리코딩 방식이 있다.
코드북 기반 프리코딩 방식은 수신단이 송수신단 간에 미리 공유하고 있는 코드북에서 프리코딩 행렬을 선택하여 선택된 프리코딩 행렬의 인덱스를 송신단으로 피드백하면， 송신단이 피드백된 프리코딩 행렬을 이용하여 송신 데이터를 변형하는 방식이다. 채널 정보를 전부 피드백하는 것은 시스템 오버헤드가 크기 때문에， 코드북 기반의 인덱스만을 송신단으로 피드백하여 시스템 오버해드를 줄일 수 있다. 즉， 피드백하기 위한 채널 정보를 양자화하여 미리 코드북을 구성하고 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 각각에 인덱스를 할당하며, 이 코드북을 송신단과 수신단에서 미리 공유하고 있고, 수신단이 인덱스만을 송신단으로 피드백하도록 하여 시스템의 오버헤드를 줄일 수 있다.
CoMP 시스템에서도 위와 같은 코드북 기반 프리코딩 방식을 이용하여 다중 셀 환경에서 수신단 (단말)이 채널 정보를 송신단 (기지국)에게 피드백하는 방식이 적용될 수 있다.
구체적으로， CoMP시스템이 효과적으로 동작하기 위해서는， 협력하는 기지국들과 협력 그룹에 속한 단말들과의 사이에서 형성되는 가상 다중 안테나 채널의 프리코딩 행렬 인덱스 (Precoding Matrix Index; PMI), 각각의 스트림 (stream)의 신호 -대—잡음비 (Signal-to-Noise Ratio; S R) (또는 신호 -대-간섭및잡음비 (Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR), 전송할수 있는 독립적인 데이터 개수 (즉， 탱크 정보) 등의 정보가 단말로부터 기지국에게 피드백될 필요가 있다.
단말이 CoMP 동작에 필요한 채널 정보를 피드백하는 방식으로， 기존 단일 셀 통신에서 사용하던 채널 정보 피드백 기법을 연장하는 방식， 즉， 단말이 하나의 기지국과의 채널의 PMI, 신호대 잡음비， 탱크를 나타내기 위한 각각의 비트수를 고정적으로 사용하는 단일 코드북을 이용하여 협력하는 각 기지국과의 채널 정보를 양자화한 후, 이를 기지국에게 피드백하는 방식을 고려할 수 있다 (예를 들어， 3GPP LTE 기고문 R1-094243 등). 이러한 방식에서는 단말이 각 기지국과의 채널의 PMI간 위상차 정보를 추가적으로 양자화하여 피드백하는 것이 요구될 수 있다.
예를 들어， 단말이 신호대 잡음비 및 셀간 간섭 정보를 기지국에 피드백하면， 이 피드백 정보를 이용하여 각 인접 기지국들은 협력 단위 및 협력 통신 기법을 정하고 그 결과를 단말들에게 전송할 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 정보를 이용하여 하나의 기지국과의 채널의 PMI, 신호대 잡음비, 탱크를 나타내기 위한 각각의 비트수를 고정적으로 사용하는 단일 코드북올 이용하여 협력하는 각 기지국과의 채널 정보를 양자화하고, 필요할 경우 각 기지국과의 채널의 PMI간 위상차 정보도 추가적으로 양자화하여 기지국에 함께 피드백할 수 있다. 이에 따라， 기지국은 각 단말이 피드백한 정보를 이용하여 셀간 협력 통신을 수행할 수 있다. 위와 같은 채널 정보 피드백 방식에 의하면， 기존 단일 셀 통신에서 사용하던 채널 피드백 기법을 단순 연장하는 방식으로 피드백 오버해드 대비 성능이 낮아 효율적이지 않을 수 있다. 예를 들어, 단말이 기지국이 정한 협력 단위 및 협력 통신 기법 등을 고려하지 않고, 하나의 기지국과의 채널의 PMI, 신호대 잡음비, 탱크를 나타내기 위한 각각의 비트수를 고정적으로 사용하는 단일 코드북만을 이용하여 각 기지국과의 채널 정보를 각각 독립적으로 양자화함으로써 성능 향상 여지를 남겨놓고 있다.
따라서， 본 발명의 일 실시형태에서는 허용 피드백 비트수 내에서 PMI, 신호대 잡음비， 탱크를 각각 나타내는데 필요한 비트수를 유동적으로 사용하는 복수개의 코드북을 미리 작성하여 기지국과 단말이 서로 공유하고， 단말이 기지국에 의해 정해진 협력 단위 및 협력 통신 기법 등을 고려하여 가장 적합한 코드북을 선택하여 셀간 협력 통신에 필요한 채널 정보를 양자화한 후 기지국에 피드백함으로써 피드백 오버헤드 대비 향상된 성능을 얻을 수 있는 방식에 대하여 제안한다. 이 때 단말이 협력하는 각 기지국과의 채널 정보를 독립적으로 양자화하는 방식과는 달리， 협력하는 기지국들과 형성하는 가상 다중 안테나 채널을 동시에 양자화함으로써 PMI간 위상차 정보를 위한 추가 피드백 오버해드를 줄일 수도 있다. 이에 대해서는 후술하여 구체적으로 설명한다.
한편, 기지국의 스케즐러가 여러 가지 협력 전송 기법 중에서 적절한 것을 선택하기 위해서는， 사용자 (단말)들의 분포 및 피드백되는 양자화된 채널의 비트수 등을 고려할 필요가 있다.
효율적인 협력 전송 기법을 결정하기 위한 방식으로서， 단일 레벨 코드북을 이용한 단말로부터의 피드백을 이용하는 것을 고려할 수 있다 (예를 들어， 3GPP LTE 기고문 R1-094219 등). 이러한 방식에 의하면, 단일 레벨의 동일한 코드북을 기지국과 단말이 공유하는 상황에서， 기지국이 기준 신호 (Reference Signal, 또는 파일럿 신호 (Pilot Signal))를 전송하고, 단말이 기준 신호를 이용하여 채널을 추정하고 선택된 서브 대역에 대한 채널 정보를 양자화하여 단일 레벨의 양자화 비트를 이용해 기지국에게 피드백할 수 있다. 기지국은 단말이 피드백한 정보를 이용하여 협력 전송 모드 결정 및 사용자 스케줄링올 수행하고， 선택된 사용자에게 데이터를 전송할 수 있다. 이에 대하여, 단말은 기지국으로부터의 데이터 전송에 대한 확인응답 (ACK/NACK) 정보를 전송할 수 있다.
위와 같은 협력 전송 기법 결정 방식에 의하면， 단말의 피드백을 위한 양자화 비트수가 실제로는 제한됨에 따라, 한 단말이 선택하여 보낼 수 있는 서브 대역의 수가 제한될 수 있다. 협력 전송 기법을 사용하는 협력 단말들이 측정한 채널에 대한 피드백을 할 때, 바람직한 성능을 보장하기 위해 매우 높은 정밀도를 갖는 채널 정보를 전송해 주어야 하는 것을 고려하면， 제한된 피드백 비트수의 문제는 주파수 선택적 특성을 활용하는 데에 장애가 될 수 있다. 따라서 주파수 선택적 특성을 이용할 수 있도록 방식이 요구된다.
또한， 위와 같은 협력 전송 기법 결정 방식에 의하면, 기지국에서 선택할 수 있는 여러 가지 협력 전송 기법들을 각 상황에 맞게 효과적으로 운용하기가 어려울 수 있다. 예를 들.어， 단일 레벨의 동일한 코드북 기반의 피드백에 의하면 기지국이 JP 방식의 예상 전송률을 계산함에 있어서 실제 얻을 수 있는 전송률보다 높은 전송률의 결과가 나올 수 있다. 따라서， 협력 전송 기법으로서 C-BF기법이나 비협력 통신 기법 (no cooperation; NC)를 수행하는 것이 실제로는 더 효율적일 수도 있는 상황에서도, 기지국은 JP를 협력 전송 기법으로 선택하게 될 수 있다. 따라서， 효율적인 전송을 위한 협력 전송 기법 선택이 오히려 비효율적인 전송의 결과를 초래할 수도 있다. 따라서， 상황에 따라 적웅적인 셀간 협력 전송 모드를 선택하는 것이 요구된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시형태에서는 단말들의 비례 공평을 최대화하는 협력 전송 모드를 선택하고 협력 전송에 따라 동작하는 단말들을 선택하게 하는 방식을 제안한다. 이에 따르면 피드백의 양을 분산시킬 수 있는 멀티 레벨 코드북의 이용하여 피드백 오버헤드 문제를 해결하고 주파수 선택적 특성을 최대한 이용할 수 있도록 함과 동시에 상황에 맞는 협력 전송 모드를 적웅적으로 선택할 수 있다. 이에 대해서는 후술하여 구체적으로 설명한다. 적응적 채널 정보 피드백
이하에서는 다중 셀 통신 시스템에서 샐간 협력 통신을 위한 적웅적 채널 정보 피드백 방안에 대하여 설명한다.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 단말 장치를 제어하는 프로세서의 기능 블록도이고, 도 2(b)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기지국 장치를 제어하는 프로세서의 기능 블록도이다.
도 2(a)를 참고하면， 단말기의 프로세서 (210)는 평균 신호대 잡음비 측정부 (211)， 코드북 선택부 (212) 및 채널 정보 양자화부 (213)로 구성될 수 있다. 평균 신호대 잡음비 측정부 (211)는 단말기가 인접샐 기지국 (서빙 샐을 포함)으로부터의 평균 신호대 잡음비를 측정하여 기지국에 피드백할 수 있다. 기지국은 단말로부터의 피드백 정보를 이용하여 협력 단위， 허용 협력 통신 기법 및 허용 피드백 비트수를 결정할 수 있다. 예를 들어， 단말에 의해 측정된 평균 신호대 잡음비가 큰 인접셀에 대해서는 서빙 셀과 같은 협력 단위로 묶어서 적합한 협력 통신 기법을사용함으로써 간섭을 효과적으로 극복하고 성능을 향상시킬 수 있다. 코드북 선택부 (212)는, 미리 작성되어 단말과 기지국 모두에서 공유되어 있는 복수개의 코드북들 중에서 가장 적합한 코드북을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말이 기지국으로 피드백을 보내기 위해서 기지국으로부터 허용 피드백 비트수를 지정받게 되는데， 지정된 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 기지국으로 피드백할 때에 협력 단위 및 허용 협력 통신 기법에 가장 적합한 코드북을 선택할 수 있다. 코드북 선택부 (212)는, 코드북 선택 결과를 채널 정보 양자화부 (213) 및 기지국으로 전송할 수 있다.
채널 정보 양자화부 (213)는 코드북 선택부 (212)가 선택한 코드북을 이용하여 해당 채널 정보를 양자화하여 기지국에 피드백할 정보를 생성할수 있다.
단말 장치는 프로세서 (210) 외에도 수신 모들, 전송 모들， 메모리 및 안테나를 포함할 수 있다. 수신 모듈은 각종 신호, 데이터， 정보 등을 기지국 등으로부터 수신할 수 있다. 전송 모듈은 각종 신호, 데이터, 정보 등을 기지국 등으로 전송할 수 있다. 안테나는 복수개의 안테나로 구성될 수 있다. 프로세서는 전술한 기능 이외에도， 수신모들， 전송모들， 메모리 및 안테나를 포함하는 단말 장치의 전체적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한， 프로세서 단말 장치가 수신한 정보， 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며， 메모리는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며 , 버퍼 (미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 2(b)를 참고하면, 기지국의 프로세서 (220)는 평균 신호대 잡음비 저장부 (221)， 협력 단위 결정부 (222)， 허용 협력 통신 기법 결정부 (223), 허용 피드백 비트수 결정부 (224)， 최종 협력 통신 기법 결정부 (225) 및 협력 통신 수행부 (226)로 구성될 수 있다.
평균 신호대 잡음비 저장부 (221)는 단말기가 측정하여 피드백한 여러 셀들로부터의 평균 신호대 잡음비 정보를 저장한 후 협력 단위 결정부 (222)， 허용 협력 통신 기법 결정부 (223) 및 허용 피드백 비트수 결정부 (224)로 전송할 수 있다. 협력 단위 결정부 (222)는 단말기가 측정하여 피드백한 평균 신호대 잡음비 정보를 인접한 기지국들과 주고 받아 적절한 협력 단위를 결정할 수 있다. 결정된 협력 단위는 단말에게 전송될 수 있다.
허용 협력 통신 기법 결정부 (223)는 단말기들이 피드백한 평균 신호대 잡음비 정보 및 시스템 환경 (백홀 지연 (backhaul latency) 등)을 함께 고려하여 협력 단위 내의 셀들이 수행할 있는 허용 협력 통신 기법을 결정할 수 있다. 결정된 허용 협력 통신 기법은 단말기들에게 전송될 수 있다. 예를 들어， 백홀 (도 1의 140)을 통하여 셀 간의 공동 연산을 위한 데이터 및 채널 정보의 교환이 수월한 상황인 경우 JP 기법과 같은 상위 협력 통신 기법을 허용 협력 통신 기법으로 선택할 수 있다. 그러나， 백홀 지연이 비교적 커서 셀간 채널 정보만 교환할 수 있는 상황인 경우
JP와 같은 협력 통신 기법을 적용하는 경우 오히려 시스템 성능이 나빠질 수 있으며， 이러한 경우에는 C-BF 기법 등을 허용 협력 통신 기법으로 선택할 수 있다. 또는 백홀 지연이 너무 커서 셀간 정보 교환이 불가능한 경우 NC를 허용 협력 통신 기법으로 선택할 수 있다 (즉, 협력 통신 기법을 적용하지 않을 수 있다).
허용 피드백 비트수 결정부 (224)는 단말기가 피드백한 평균 신호대 잡음비 정보와 시스템 및 채널 환경을 함께 고려하여， 단말기가 채널 정보를 양자화하여 피드백하는데 사용할 수 있는 허용 피드백 비트수를 결정할 수 있다. 결정된 허용 피드백 비트수는 단말기에게 전송될 수 있다. 예를 들어, 상향 링크의 무선 자원 여건 및 채널 환경이 좋아서 채널 정보 피드백을 위한 부담이 적은 경우 허용 피드백 비트수를 크게 정하고， 반대인 경우 허용 피드백 비트수를 작게 정하는 것과 같이, 시스템 및 채널 환경에 따라 적웅적으로 허용 피드백 비트수를 정할 수 있다. 최종 협력 통신 기법 결정부 (225)는 단말기가 양자화 후 피드백한 채널 정보를 시스템 환경과 함께 고려하여 최종 협력 통신 기법을 선택하여 협력 통신 수행부 (226)로 전송할 수 있다. 이 때 기지국은 앞서 지정한 허용 협력 통신 기법 또는 그 하위의 협력 통신 기법을 선택할 수 있다. 예를 들어 단말기가 JP에 필요한 채널 정보를 양자화하여 피드백했다 하더라도, 현재 시스템 환경이 백홀 지연이 심하여 JP를 위한 데이터 교환이 힘든 상황인 경우에는， 하위 협력 통신 기법인 C-BF 또는 NC를 수행할 수 있다. 또한， JP를 수행하기 위한 시스템 환경 조건이 충족되지만， 협력 셀에 속한 일부 단말이 채널 추정을 하지 못하여 이 정보를 사용할 수 없는 경우에도， 하위 협력 통신 기법을 수행할 수 있다. 이러한 협력 통신 기법 결정을 위해서는 하위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보는 피드백된 상위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보로부터 얻을 수 있어야 하위 협력 통신 기법을 수행하기 위한 별도의 피드백이 요구되지 않을 수 있다. 이에 따라， 하위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보는 피드백된 상위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보로부터 얻을 수 있도록 코드북이 작성될 필요가 있다.
협력 통신 수행부 (226)는 최종 협력 통신 기법 결정부 (225)가 결정한 최종 협력 통신 기법에 따른 협력 통신 동작을 수행할 수 있다.
기지국 장치는 프로세서 (220)외에도 수신 모들， 전송 모들，메모리 및 안테나를 포함할 수 있다.수신 모들은 각종 신호， 데이터, 정보 등을 단말 등으로부터 수신할 수 있다. 전송 모들은 각종 신호， 데이터， 정보 등을 단말 둥으로 전송할 수 있다. 안테나는 복수개의 안테나로 구성될 수 있다. 프로세서는 전술한 기능 이외에도, 수신모들， 전송모들， 메모리 및 안테나를 포함하는 기지국 장치의 전체적인 동작올 제어.하도록 구성될 수 있다. 또한， 프로세서는기지국 장치가 수신한 정보， 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며， 메모리는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며， 버퍼 (미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다. 도 3은 본. 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀간 협력 통신을 위한 적웅적 채널 정보 피드백 방식의 흐름도이다. 도 3에서 단말 및 기지국장치의 기능부는 도 2에서 설명한 프로세서 (210 및 220)의 기능부에 대웅하므로 중복되는 내용은 설명을 생략한다.
단계 S310에서 단말기는 탐색 가능한 셀 (서빙 셀 및 인접 셀 포함)과의 채널에 대한 평균 신호대 잡음비를 측정하여 기지국에 피드백할 수 있다. 인접한 기지국들은 단말기들이 피드백한 평균 신호대 잡음비를 백홀을 통해 서로 주고 받고 시스템 환경 등을 함께 고려하여， 협력 단위, 허용 협력 통신 기법 및 허용 피드백 비트수를 결정하여 그 결과를 단말기들에게 전송할 수 있다 (단계 S320, S330 및 S340) .
여기서 협력 단위란 협력 통신 기법을 동시에 수행하는 셀의 집합을 의미한다. 허용 협력 통신 기법이란 시스템 환경 등을 고려해 협력 단위 내의 샐들이 지원할 수 있는 최상위 협력 통신 기법을 의미하며， 이 때 최종적으로 수행하는 협력 통신 기법은 허용 협력 통신 기법보다 하위 협력 통신 기법들을 포함할 수도 있다ᅳ 즉， 기지국들 사이에서 유선으로 연결된 백홀의 용량이 커서 각 샐의 데이터 및 채널 정보의 교환이 수월할 경우 공동 연산 처리 협력 통신 기법 (JP) 등의 상위 협력 통신 기법을 허용 협력 통신 기법으로 정하는 것이 효과적이며， 그렇지 않은 경우 협력 빔포밍 (C-BF)이나 비협력 통신 (NC)으로 허용 협력 통신 기법으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 인접한 3 개의 셀이 같은 협력 단위에 속해 있는 상황에서 허용 협력 통신 기법은 다음과 같이 결정될 수 있다. 단말기들이 피드백한 신호대 잡음비 및 시스템 환경을 고려하여 협력 통신 기법으로서 최대 JP기법까지 지원될 수 있는 경우에, 3 개의 샐이 서로 간섭을 크게 주고 받는 경우 3JP (3 개의 샐이 모두 JP 수행)를， 두 셀이 간섭을 크게 주고 받고 한 셀은 간섭의 영향이 작은 경우에는 2JP+1NC (두 샐은 JP수행， 한 셀은 NC수행)를 허용 협력 통신 기법으로 결정할 수 있다. 또는, 단말기들이 피드백한 신호대 잡음비 및 시스템 환경을 고려하여 협력 통신 기법으로서 최대 C-BF 기법까지 지원될 수 있는 경우에는， 3 개의 셀이 서로 간섭을 크게 주고 받는 경우 3C-BF (3개의 셀이 모두 C-BF수행)를, 두 셀이 간섭을 크게 주고 받고 한 셀은 간섭의 영향이 작은 경우 2C-BF+1NC (두 셀은 C-BF수행， 한 셀은 NC수행)를 허용 협력 통신 기법으로 결정할 수 있다. 또는， JP기법 또는 C-BF 기법이 지원되는지 여부와는 상관없이 3 개의 셀이 서로 간섭의 영향이 작은 경우에는 3NC (3 개의 셀이 모두 NC 수행)를 허용 협력 통신 기법으로 결정할 수도 있다,
기지국으로부터 협력 단위， 허용 협력 통신 기법 및 허용 피드백 비트수를 지정받은 단말기는 코드북 선택을 수행할 수 있다 (S350). 이 때， 복수개의 코드북이 미리 작성되어 단말과 기지국에서 모두 공유되어 있고， 단말은 복수개의 코드북들 중에서 지정받은 허용 피드백 비트수를 모두 사용하였을 때 협력 단위 및 허용 협력 통신 기법에 가장 적합한 코드북을 선택할 수 있다. 선택된 코드북에 대한 정보는 단말의 채널 정보 양자화 및 기지국의 최종 협력 통신 기법 결정을 위해서 사용될 수 있다.
미리 정의된 복수개의 코드북은， 일반적으로 사용할 수 있는 여러 가지 허용 피드백 비트수， 일반적으로 형성될 수 있는 협력 셀의 개수, 일반적으로 사용되는 송수신 안테나 개수 등을 고려하여 협력하는 셀 간 형성되는 가상 다중 안테나 채널을 동시에 양자화할 수 있는 코드북들로 미리 작성될 수 있다.
단계 S360에서 단말은 선택된 코드북 정보에 기반하여 해당 채널을 양자화한 후 채널 정보를 결정한 코드북 정보와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 이에 따라 양자화된 채널 정보를 피드백하기 위한 평균 피드백 비트수를 감소시켜 시스템 오버해드를 감소할 수 있다.
또한， 단말이 코드북 선택 정보를 기지국으로 피드백하기 위한 비트수를 줄이기 위하여， 미리 작성되어 기지국과 단말기에서 공유하는 코드북들 중에서 해당 시스템 환경에서 사용하기에 적합한 최소한의 코드북들만을 선택하여 그 중에서 코드북을 선택하고 채널 정보를 양자화할수 있다.
기존의 단일 코드북 기반 피드백 방식에서는， 복수개의 샐과 형성하는 다중 안테나 채널 전체에 대한 피드백 정보의 비트수는 하나의 샐과 형성하는 다중 안테나 채널에 대한 피드백 정보의 비트수보다 클 수 있고， 상위 협력 통신 기법에 대한 피드백 정보의 비트수는 하위 협력 통신 기법에 대한 피드백 정보의 비트수보다 클 수 있다. 즉， 협력 단위에 속하는 샐의 개수 및 협력 통신 기법에 따라서 피드백 정보 비트수가 가변하게 되고, 셀 간의 위상차 정보가 추가적으로 요구될 수 있어， 시스템 오버헤드가 증가할 수 있다.
그러나， 본 발명의 복수개의 코드북에 기반한 피드백 방식에 따르면, 단말기는 기지국이 지정한 허용 피드백 비트수를 고정으로 사용하면서 셀 간 위상차 정보를 추가적으로 제공하지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 단말은 상위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보 양자화를 위하여 낮은 해상도 (low resolution) 코드북을 사용하고， 반대로 하위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보 양자화를 위하여 높은 해상도 (high resolution) 코드북을 사용할 수 있다. 예를 들어, 3 개의 셀이 같은 협력 단위에 속해 있는 상황에서 허용 피드백 비트수가 NCQ 인 경우를 가정한다. 허용 협력 통신 기법이 3JP기법 또는 3C-BF기법일 때 단말기는 NCQ모두를 이용하여 3 개의 샐의 기지국들과 형성하는 가상 다중 안테나 채널 전체를 양자화할 수 있는 코드북 (예를 들어， 낮은 해상도 코드북)을 선택할 수 있다. 또는, 허용 협력 통신 기법이 2JP+1NC 기법 또는 2C-BF+1NC 기법인 경우에는， 2JP 또는 2C-BF에 속한 단말기는 NCQ모두를 이용하여 관련된 2셀의 기지국들과 형성하는 가상 다중 안테나 채널 전체를 양자화할 수 있는 코드북 (예를 들어， 중간 해상도 코드북)을 선택하고，
1NC에 속한 단말기는 NCQ 모두를 이용하여 하나의 서빙 셀과 형성하는 다중 안테나 채널을 양자화할 수 있는 코드북 (예를 들어， 높은 해상도 코드북)을 선택할 수 있다. 허용 협력 통신 기법이 3NC인 경우 각 단말기는 NCQ 모두를 이용하여 하나의 서빙 셀과 형성하는 다중 안테나 채널을 양자화할 수 있는 코드북 (예를 들어, 높은 해상도 코드북)을 선택할 수 있다.
다시 말하자면， 기지국은 단말에게 소정의 값을 가진 허용 피드백 비트수를 지정할 수 있고, 허용 피드백 비트수는 예를 들어， 30 비트로 주어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고 시스템 조건에 따라 다른 값으로 허용 피드백 비트수가 주어질 수 있다. 단말은 기지국에 의하여 지정받은 허용 피드백 비트수를 고정적으로 사용하면서 가상 MIM0채널에 대한 정보를 피드백할 수 있다. 이때,가상 MIM0 채널의 개수는 협력 단위에 속한 셀의 개수 등에 의하여 가변할 수 있지만， 단말은 허용 피드백 비트수를 고정적으로 사용하면서 채널 정보를 피드백할 수 있다. 이에 대하여 협력 단위에 속한 셀의 개수와 채널 정보 피드백 비트의 관계를 단순화시켜 설명하면 다음과 같다.
예를 들어， 3 개의 셀과의 채널 정보를 피드백하는 경우에는 각 셀 당 10 비트씩의 피드백을 생성할 수 있고 (10 비트 X 3 = 30 비트), 2 개의 셀과의 채널 정보를 피드백하는 경우에는 각 셀 당 15 비트씩의 피드백을 생성할 수 있으며 (15 비트 X 2 = 30 비트), 1 개의 셀과의 채널 정보를 피드백하는 경우에는 30 비트를 하나의 셀에 대한 피드백에 사용할 수 있다 (30비트 X 1=30비트).즉,고정된 허용 피드백 비트수를 모두 사용하기 때문에， 많은 개수의 셀과의 채널에 대한 정보를 피드백하는 경우에는 낮은 해상도의 코드북을 사용하여 각 셀에 대한 채널 정보 피드백 비트수를 감소시킬 수 있고, 적은 개수의 셀과의 채널에 대한 정보를 피드백하는 경우에는 보다 높은 해상도의 코드북을 사용하여 각 셀에 대한 채널 정보 피드백 비트수를 증가시킬 수 있다. 즉, 협력 단위에 속한 셀의 개수 (채널 정보를 피드백해야 하는 셀의 개수)가 많아질수록 코드북의 해상도는 낮아지는 것으로 표현할 수 있다.
위 예시에서는 설명의 단순화를 위하여 코드북의 선택의 기준으로 협력 단위에 속하는 샐의 개수만을 고려하였지만, 협력 단위는 물론 허용 협력 통신 기법 등을 모두 고려하여 가장 적합한 코드북을 선택할 수 있다.
위와 같이 협력 단위 및 허용 협력 통신 기법에 해당하는 채널 정보를 (기지국으로부터 지정받은 허용 피드백 비트수를 모두 사용할 수 있는) 가장 적합한 코드북을 사용하여 집중적으로 양자화함으로써， 기존의 단일 코드북을 사용하여 각 기지국과의 다중 안테나 채널을 독립적으로 양자화하고 필요할 경우 셀 간의 위상차 정보를 추가적으로 양자화하여 피드백하는 평균 피드백 오버헤드 대비 향상된 성능을 기대할 수 있다.
또한， 복수개의 코드북에 기반한 피드백 방식에 따르면, 단말기는 현재 채널 환경에 따라 적합한 코드북을 사용하여 채널 정보를 양자화할 수 있다. 예를 들어，
JP 기법올 허용 협력 통신 기법으로 지정받은 단말기가 현재 협력 단위 내의 일부 셀들의 채널 추정에 실패할 경우에는, 채널 추정에 성공한 협력 샐들의 채널 정보를 가장 효과적으로 양자화할 수 있는 코드북을 선택하여 사용할 수 있다. 이에 따라， 협력 단위 내의 기지국들은 단말기들이 피드백한 코드북 선택 정보 및 채널 정보를 서로 교환하여 시스템 환경 등을 함께 고려하여 최종 협력 통신 기법을 결정하고 (S370) 이에 따른 협력 통신을 수행할 수 있다 (S380).
도 4(a)는 적응적 채널 정보 피드백을 이용하여 협력 통신을 수행하는 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
단말기는 평균 신호대 잡음비를 측정하여 기지국에게 채널 정보를 피드백할 수 있다 (S411). 다음으로, 단말기는 기지국에서 결정된 협력 단위， 허용 협력 통신 기법 및 허용 피드백 비트수에 대한 정보를 수신할 수 있다 (S412). 단계 S412에서 수신된 정보들에 기초하여 단말기는 복수개의 코드북 중에서 적절한 코드북을 선택하고 선택된 코드북을 이용하여 해당 채널을 양자화할 수 있다 (S413). 여기서, 단말은 미리 작성하여 기지국과 공유하고 있는 복수개의 코드북들 중에서 허용 피드백 비트수를 모두 사용하였을 때 협력 단위， 허용 협력 통신 기법 및 현재 채널 환경에 가장 적합한 코드북을 선택할 수 있다. 단말은 코드북 선택 정보와 양자화된 채널 정보를 함께 기지국으로 피드백할 수 있다 (S414). 이후, 단말은 기지국에서 결정된 최종 협력 통신 기법에 대하여 통지 받고， 이에 기초하여 협력 통신을 수행할 수 있다 (S415).
도 4(b)는 적응적 채널 정보 피드백을 이용하여 협력 통신을 수행하는 기지국의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 협력 단위 내의 기지국들은 단말기들에 의해서 측정된 평균 신호대 잡음비 및 채널 정보에 대한 피드백을 수신할 수 있다 (S421). 기지국들은 단계 S421에서 수신된 정보와 시스템 환경 등을 함께 고려하여 협력 단위， 허용 협력 통신 기법 및 허용 피드백 비트수를 결정하고 그 결과를 단말기들에게 전송할 수 있다 (S422). 기지국들은 미리 작성하여 단말기와 공유하고 있는 복수개의 코드북 중에서 단말기가 선택한 코드북에 대한 정보 및 양자화된 채널 정보 피드백을 수신할 수 있다 (S423). 협력 단위 내의 기지국들은 단말기들로부터 피드백 받은 코드북 선택 정보 및 양자화된 채널 정보를 서로 주고 받고 시스템 환경 등을 함께 고려하여 최종 협력 통신 기법을 결정하여 이를 단말에게 통지한 후에 결정된 기법에 따른 협력 통신을 수행할 수 있다 (S424).
도 5는 적응적 채널 정보 피드백 기법을 사용할 때 최종 협력 통신 기법이 결정되는 가능한 시나리오들을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이 협력 단위 내의 기지국들은 단말기들로부터 피드백 받은 평균 신호대 잡음비 및 시스템 환경 (백홀 지연 등)을 고려하여 허용 피드백 비트수 및 허용 협력 통신 기법을 결정하여 그 결과를 단말기들에게 전송할 수 있다. 여기서， 허용 피드백 비트수가 NCQ 이고， 허용 협력 통신 기법은 예를 들어 JP 인 경우를 가정한다. 단말기가 협력 단위 내의 전부 또는 일부 기지국들과의 채널 추정에 성공할 경우， 단말기는 NCQ를 이용하여 채널 추정에 성공한 기지국들과의 가상 다중 안테나 채널을 양자화하는데 가장 적합한 코드북을 선택하여 해당 채널을 양자화한 후， 양자화된 채널 정보를 코드북 선택 정보와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 이 경우 채널 정보는 다중 셀과의 가상 다중 안테나 채널에 대한 정보이며, Vagg로 표현할 수 있다. 이 때 협력 단위 내의 기지국은 단말기들로부터 피드백 받은 상기 정보를 교환하고 시스템 환경을 함께 고려하여 최종 협력 통신 기법을 결정할 수 있다. 예를 들어 JP를 위한 모든 조건이 층족할 경우 JP를 최종 협력 통신 기법으로 선택하고 (510)， 백홀 지연이 심하여 JP를 수행하기 위한 각 셀의 데이터를 교환하기 어려운 상황인 경우 C-BF를 최종 협력 통신 기법으로 선택하며 (520), 또는 백홀 지연이 너무 심하여 C— BF를 수행하기 위한 채널 정보마저 교환하기 어려운 상황이거나 협력 단위 내의 일부 샐의 채널 정보가 추정 되지 못한 경우에는 NC를 최종 협력 통신 기법으로 선택할 수 있다 (530). 또는， 단말기가 서빙 기지국과의 채널 추정에는 성공하였지만 협력 단위 내의 다른 기지국들과의 채널 추정에 실패할 경우, 단말기는 NCQ를 이용하여 서빙 샐의 기지국과 형성하는 다중 안테나 채널을 양자화하는데 가장 적합한 코드북을 선택하여 해당 채널을 집중적으로 양자화한 후， 양자화된 채널 정보를 코드북 선택 정보와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 이 경우 채널 정보는 단일 셀의 기지국과의 다중 안테나 채널에 대한 정보이며， Vi 로 표현할 수 있다. 이 때 기지국은 해당 단말기의 최종 협력 통신 기법을 NC로 결정할 수 있다 (540).
한편， 협력 단위 내의 기지국들이 허용 피드백 비트수를 NCQ로， 허용 협력 통신 기법을 C-BF 로 결정하여 그 결과를 단말기들에게 전송하는 경우를 가정한다. 단말기가 협력 단위 내의 전부 또는 일부 기지국들과의 채널 추정에 성공할 경우 단말기는 NCQ를 이용하여 채널 추정에 성공한 기지국들과의 가상 다중 안테나 채널을 양자화하는데 가장 적합한 코드북을 선택하여 해당 채널을 양자화한 후， 양자화된 채널 정보를 코드북 선택 정보와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 이 경우 채널 정보는 다중 셀과의 가상 다중 안테나 채널에 대한 정보이며, Vagg 로 표현할 수 있다. 이 때 협력 단위 내의 기지국은 단말기들로부터 피드백 받은 상기 정보를 교환하고 시스템 환경을 함께 고려하여 최종 협력 통신 기법을 결정한다. 예를 들어 Cᅳ BF를 위한 모든 조건이 충족할 경우 C-BF를 최종 협력 통신 기법으로 선택하고 (550), 백홀 지연이 너무 심하여 C-BF를 수행하기 위한 채널 정보를 교환하기 어려운 상황이거나 협력 단위 내의 일부 셀의 채널 정보가 추정되지 못한 경우에는 NC를 최종 협력 통신 기법으로 결정할 수 있다 (560). 또는, 단말기가 서빙 기지국과의 채널 추정에는 성공하였지만 협력 단위 내의 다른 기지국들과의 채널 추정에 실패할 경우, 단말기는 NCQ를 이용하여 서빙 셀의 기지국과 형성하는 다중 안테나 채널을 양자화하는데 가장 적합한 코드북을 선택하여 해당 채널을 집중적으로 양자화한 후, 양자화된 채널 정보를 코드북 선택 정보와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 이 경우 채널 정보는 단일 서빙 셀의 기지국과의 다중 안테나 채널에 대한 정보이며， Vi 로 표현할 수 있다. 이 때 기지국은 해당 단말기의 최종 협력 통신 기법을 NC 로 결정할수 있다 (570).
한편, 협력 단위 내의 기지국들이 시스템 환경을 고려하여 허용 피드백 비트수를 NCQ, 허용 협력 통신 기법을 NC로 결정하여 그 결과를 단말기들에게 전송한 경우를 가정한다. 단말기는 NCQ를 이용하여 서빙 셀의 기지국과 형성하는 다중 안테나 채널을 양자화하는데 가장 적합한 코드북을 선택하여 해당 채널을 양자화한 후， 양자화된 채널 정보를 코드북 선택 정보와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 이 경우 채널 정보는 단일 서빙 셀의 기지국과의 다중 안테나 채널에 대한 정보이며，
Vi 로 표현할 수 있다. 이 때 기지국은 최종 협력 통신 기법으로 NC 를 결정할 수 있다 (580).
도 6을 참조하여 적웅적 채널 정보 피드백 기법을 사용하는 경우 단말기가 피드백하는 신호의 여러 가지 예에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 단말기가 피드백하는 신호는 기지국으로부터 지정받은 허용 피드백 비트수 (NCQ)를 모두 사용할 때 가장 적합한 코드북 (즉， 협력 단위， 허용 협력 통신 기법 및 채널 환경에 가장 적합한 코드북)을 선택하여 해당 다중 안테나 채널 정보를 양자화하여 코드북 선택 정보와 함께 기지국에 피드백하는 신호이다. 또한， 허용 피드백 비트수 (NCQ)는, 단말기가 측정하여 피드백한 평균 신호대 잡음비 및 시스템 환경등에 따라 기지국에 의하여 다양한 값으로 결정될 수 있다.
전술한 적응적 채널 정보 피드백을 위해서는， 기지국과 단말기가 미리 작성된 복수개의 코드북을 공유하고 있어야 한다. 복수개의 코드북은, PMI, 신호대 잡음비 및 탱크를 각각 나타내는데 필요한 비트수를 허용 피드백 비트수 (NCQ) 내에서 유동적으로 사용하는 코드북들이다. 또한， 복수개의 코드북은 허용 피드백 비트수의 여러 가지 경우에 대하여 마련될 수 있다.
기존의 단일 코드북 기반 피드백 방법에 비하여 채널 정보 피드백을 위한 평균 비트수를 줄이기 위하여， 단말기는 기지국이 지정한 허용 피드백 비트수 (NCQ)를 고정으로 사용하면서 상위 협력 통신 기법을 위한 여러 셀간 형성되는 가상 다중 안테나 채널을 양자화하기 위해서 낮은 해상도의 코드북을 사용하고, 반대로 비협력 통신 (NC)등의 하위 협력 통신 기법을 위한 서빙 셀과 형성되는 다중 안테나 채널을 양자화하기 위해서 높은 해상도의 코드북을 사용할 수 있다.
송신측 (기지국)과 수신측 (단말기)의 안테나 개수가 각각 Ντ및 NR이고， NT > NR 인 경우를 가정한다. 이 때， 3 개의 셀 (제 1, 제 2 및 제 3 셀)이 같은 협력 단위 내에 속해 있는 경우를 고려하면, 제 1 셀에 의하여 서빙 받는 단말기와 3 개의 셀 (제 1, 제 2 및 제 3 셀)의 기지국들이 형성하는 가상 다중 안테나 채널
(H ^gg ,12^3,)GC^X3^)은 다음 수학식 1 과 같이 나타낼 수 있다.
【수학식 1】
Ff — 17 y
ηα^(1,2,3) ― ^ agg(l,293)^aggO. 3) Ύ agg (1,2,3)
Figure imgf000026_0001
TT C NRXNR
수학식
Figure imgf000026_0002
는 각각 H 의 좌측 특이 행렬 (ieft singular matrix), 고유치 행렬 (eigenvalue matrix) 및 우측 특이 행렬 (right singular matrix)을 의미한다.
H.€ (CNRXNT
또한， Ζ' ， (i= 1， 2, 3) 은 상기 단말기와 i번째 셀의 기지국간에 형성되는 다중 안테나 채널을 의미한다.
Figure imgf000026_0003
，
Figure imgf000026_0004
CNT NT
및 V. G
는 각각 H i 의 좌측 특이 행렬 (left singular matrix) , 고유치 행렬 (eigenvalue matrix) 및 우측 특이 행렬 (right singular matrix)을 의미한다. 여기서 0이 아닌 고유치 (eigenvalue)들과 관련된 성분 ( 세 (1,2,3)
V^(1A3) e CN^ If RN^
Figure imgf000027_0001
) 만을 고려하면 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
2]
Figure imgf000027_0002
ηα^(1,2,3)ᅳ ^«^(1,2,3)^^(1,2,3) ^ yogg(l,2,3)/
Figure imgf000027_0003
(v 기지국이 지정한 허용 피드백 비트수가 NCQ 이고 허용 협력 통신 기법이 3JP 또는 3C-BF일 경우， 단말기는 NCQ 를 이용하여 3 개의 셀과 형성하는
H
^(!»2»3) 의 pMi ( aeffSS( ^) ), 각 스트림의 신호대 잡음비
( asg ->^) )， 독립적으로 전송할 수 있는 데이터 개수 (즉, 탱크) rank ( H n
( V gg{L,A^) ) 를 양자화할 수 있는 코드북을 선택하여 양자화한 후 그 결과， 즉
2(V (i, ),∑Sg(i,2,3)i ¾(i,2)» ∑Sg(i,3)' ∑ί » rank(Hagg(123))|i cej 를 선택한 코드북 정보' (codebook indicator)와 함께 기지국에 피드백할 수 있다. 즉， 도 6(a)와 같이 코드북 정보 및 양자화된 채널 정보를 구성하여 피드백 정보를 생성하고 이를 기지국에게 전송할 수 있다. 여기서， 피드백되는 채널 정보에
Figure imgf000027_0004
및 가 포함됨으로써, 도 5와 관련하여 전술한 바와 같이 기지국이 단말기로부터 피드백 받은 상위 협력 통신 기법을 위한 채널 정보를 이용하여 하위 협력 통신 기법에서 사용할 수 있는 채널 정보 중 신호대 잡음비를 기지국이 획득할 수 있다.
한편, 상위 협력 통신 기법을 위한 채널 정보가 단말로부터 피드백되는 경우에 기지국에서 해당 상위 협력 통신 기법 및 최하위 협력 통신 기법 중에 하나를 최종 협력 통신 기법으로 결정하는 경우에는， aggi1,2) 및
Figure imgf000028_0001
를 피드백 정보에 포함시키지 않도록 할 수도 있다. 즉, 양자화된 채널 정보를
Figure imgf000028_0002
과 같이 구성하여 기지국으로 피드백할 수 있다 (도 6(b)) 이에 따라,
Figure imgf000028_0003
를 위해 사용했던 피드백 비트를 다른 정보를 나타내는데 사용할 수 있고, 또는 양자화 오류를 줄일 수도 있다.
또한， 기지국이 상위 협력 통신 기법에 필요한 PMI 정보를 이용하여 하위 협력 기법에 필요한 PMI 정보를 얻을 수 있게 하기 위하여
Figure imgf000028_0004
와 eff
Figure imgf000028_0005
의 관계를 수학식 3 과 와 같이 나타낼 수 있다.
【수학식 3】
Figure imgf000028_0006
수학식 3를 이용하면 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
【수학식 4]
Figure imgf000029_0001
e
수학식 4 에서 = 는 그라스마니안 공간 (Grassmannian space)에서 동치 관계 (equivalence relation)를 의미한다. 따라서， 단말기가 상위 협력 통신 기법을 위한 채널 정보를 피드백하고 기지국이 시스템 환경을 고려하여 하위 협력 통신
ff¬인 NC를 수행하고자 할 때 필요한 PMI 정보
Figure imgf000029_0002
는， 피드백된
Figure imgf000029_0003
등의 상위 협력 통신 기법을 위한 ΡΜΙ 정보에 그람-슈미트 (Gram-Schmidt) 방법과 같은 직교화 (orthogonal ization) 과정을 수행하여 획득할 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 적응적 채널 정보 피드백 방법에 의하면， 하위 협력 통신 기법을 위한 채널 정보를 상위 협력 통신 기법을 위한 채널 정보에서 얻은 후 사용할 수 있으므로, 하위 협력 통신 기법을 위한 채널 정보를 별도로 제공할 필요가 없다는 장점을 가진다. 또한， 본 발명의 적응적 채널 정보 피드백 방법에 의하면, 상위 협력 통신 기법을 위한 해당 전체 채널을 한번에 양자화하여 피드백하기 때문에, 상위 협력 통신 기법을 위하여 각 단말기가 각 샐의 기지국과의 다중 안테나 채널 정보와 함께 셀의 PMI간 위상차 정보를 추가적으로 피드백할 필요가 없어 피드백 오버헤드가 증가하지 않는 장점을 가진다. 또한, 단일 코드북이 아닌 미리 만들어 놓은 복수개의 코드북 중 가장 적합한 코드북을 선택하여 사용하기 때문에 단말이 코드북 선택 정보를 피드백하기 위한 추가 비트수가 발생할 수 있지만, 시스템 환경에 맞추어 선택 가능한 코드북 개수를 작게 제한함으로써 효율성을 보다 높일 수도 있다.
한편， 기지국이 지정한 허용 피드백 비트수가 NCQ 이고 허용 협력 통신 기법이 2JP 또는 2C-BF일 경우， 협력 통신 기법과 관련된 가상 다중 안테나 채널은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
【수학식 5]
Figure imgf000030_0001
(v 、찼 이 때 단말기는 NCQ 를 이용하여 2 개의 협력 샐의 기지국과 형성하는 전체
Figure imgf000030_0002
한편, 기지국이 지정한 허용 피드백 비트수가 NCQ 이고 허용 협력 통신 기법이
NC일 경우， 단말기는 NCQ 를 이용하여 서빙 셀과의 다중 안테나 채널을 양자화할 수 ¬는 코드북을 선택하여 양자화한 후 그 결과， 즉
Figure imgf000030_0003
정보와 함께 기지국에게 피드백할 수 있다 (도 6(d)).
도 7 및 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 채널 정보 피드백 방안의 성능에 대하여 설명한다.
도 7은 인접한 3 개의 셀이 같은 협력 단위에 속해 있는 상황에서 각 단말기가 셀의 경계에 위치하여 서로 간섭의 영향을 크게 주고 받는 경우에 있어서, 채널 정보 피드백 기법에 따른 각 협력 통신 기법의 데이터 전송를 (rate)을 단말기당
PMI 정보를 피드백하는데 사용되는 비트수 (feedback bits per MS)에 따라 나타낸 것이다. 본 시물레이션에 있어서, 신호대 잡음비 및 랭크 정보는 완벽하게 피드백된다고 가정하고， 협력 통신 기법으로 3JP, 3C-BF 및 3NC를 고려하고, 피드백 기법으로는 단말기가 각 셀의 PMI 정보를 각각 양자화하여 피드백하는 방식과 협력 샐 전체 채널의 PMI를 한번에 양자화하는 본 발명의 방식을 고려하였다. 또한， 본 시물레이션을 위하여 경로 감쇄 지수는 4， 셀 경계에서의 신호대 잡음비는 10dB, 단말기의 안테나는 1 개， 기지국의 안테나는 4 개로 가정하였다.
시물레이션 결과에 대하여 설명하자면， 협력 통신 기법으로 JP를 고려하는 yeff
경우에 , 본 발명에 따라 전체 채널의 PMI
Figure imgf000031_0001
)를 한번에 양자화하여 피드백한 경우의 데이터 전송률이, 각 샐의 PMI ( I )를 각각 양자화하고 셀의 PMI간 위상차 정보를 추가 양자화하여 피드백한 경우에 비하여 피드백 오버헤드 대비 높은 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 그리고 허용 피드백 비트수가 작게 지정된 경우 송신 안테나수가 협력 셀수보다 더 커서 간섭이 서로 비켜갈 수 있는 상황에서는 각 단말기가 서빙 셀의 채널 정보를 집중적으로 양자화하여 NC를 수행하는 것이 C-BF를 수행하는 것보다 더 효율적일 수 있으며, 반대로 허용 피드백 비트수가 커질수록 C-BF가 NC보다 높은 성능을 나타내는 것을 볼 수 있다. 또한， 상위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보를 이용하여 하위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보를 얻은 후 사용할 수 있으며， 이 때 피드백 비트수가 커질수록 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 인접한 3 개의 셀이 같은 협력 단위에 속해 있는 상황에서 제 2 및 제 3 샐에 속한 단말기가 셀의 경계에 위치하여 서로 간섭올 크게 주고 받고， 제 1 셀에 속한 단말기가 기지국에 근접하여 다른 단말기들과 간섭을 덜 주고 받는 경우 채널 정보 피드백 기법에 따른 각 협력 통신 기법의 데이터 전송률 (rate)을 단말기당 PMI 정보를'피드백하는데 사용되는 비트수 (feedback bits per MS)에 따라 나타낸 것이다. 본 시뮬레이션에 있어서, 신호대 잡음비 및 랭크 정보는 완벽하게 피드백된다고 가정하고， 협력 통신 기법으로 3JP, 2JP+1NC, 3C-BF, 3NC를 고려하고, 피드백 기법으로는 단말기가 각 셀의 PMI 정보를 각각 양자화하여 피드백하는 방식과 협력 셀 전체 채널의 PMI를 한번에 양자화하는 본 발명의 방식을 고려하였다. 또한, 본 시뮬레이션을 위하여 경로 감쇄 지수는 4， 셀 경계에서의 신호대 잡음비는 10dB, 단말기의 안테나는 1， 기지국의 안테나는 4로 가정하였다. 시뮬레이션 결과에 대하여 설명하자면， 위와 같은 시물레이션 환경에서는 간섭을 크게 주고 받는 제 2 및 제 3 셀이 2JP를 수행하고 이 때 PMI의 양자화도
Figure imgf000031_0002
에 집중함으로써 피드백 오버헤드 대비 가장 높은 성능을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 C-BF의 경우 허용 피드백 비트수가 큰 영역에서는 NC에 비하여 향상된 성능을 얻을 수 있지만， 그렇지 않은 경우에는 NC를 사용하고 각 단말기가 서빙 셀의 채널 정보를 집중적으로 양자화하는 것이 더 높은 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 7 및 8 의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이， 단일 코드북을 사용하여 각 셀의 채널 정보를 각각 양자화하고 필요할 경우 셀간 채널의 위상차 정보를 추가 양자화하여 피드백하는 기법보다는， 협력 셀 개수 및 허용 피드백 비트수 등의 일반적인 사용 범위 안에서 복수개의 코드북을 미리 만들어 놓고 기지국이 지정한 협력 단위 및 협력 통신 기법에 가장 적합한 코드북을 적응적으로 선택하여 셀간 협력 통신에 필요한 채널 정보를 효율적으로 양자화하여 기지국에 피드백하는 기법이， 동일한 피드백 오버헤드를 기준으로 더 높은 성능을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면， 셀간 협력 통신을 수행하는 다중 셀를러 통신 시스템에서 본 발명을 이용할 때 단말기는 협력 단위, 허용 협력 통신 기법 및 현재 채널 환경에 가장 적합한 코드북을 적웅적으로 선택하여 해당 다중 안테나 채널 정보를 양자화함으로써 효율성을 향상시킬 수 있고, 단일 코드북 기반으로 각 채널의 정보를 양자화하는 피드백 방식에 비하여 동일한 피드백 오버헤드를 이용하였을 때 더 향상된 시스템 성능을 얻을 수 있다. 또한, 단말기는 기지국이 지정한 허용 피드백 비트수를 고정으로 사용하면서 상위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보 양자화를 위하여 낮은 해상도의 코드북을 사용하고, 반대로 하위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보 양자화를 위하여 높은 해상도의 코드북올 사용함으로써, 상위 협력 통신 기법을 위해 피드백된 채널 정보를 이용하여 하위 협력 통신 기법에 필요한 채널 정보를 얻을 수 있어 피드백에 필요한 평균 비트수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라， 기.지국이 허용 협력 통신 기법을 포함한 그 하위의 협력 통신 기법들 중 시스템 및 채널 환경을 고려하였을 때 가장 적합한 협력 통신 기법을 선택하여 사용할 수 있도록 하여 기지국의 채널 정보 이용성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 본 발명에 대한 설명에 있어서 복수개의 코드북을 정의하는 것은, 예를 들어, 별도의 코드북으로서 정의될 수도 있고, 멀티 -레벨 코드북으로서 정의될 수도 있다. 멀티 -레벨 코드북은， 예를 들어， 하나의 코드북의 부분 (subset)이 낮은 해상도의 코드북으로 구성되고， 높은 해상도의 코드북은 복수개의 부분 (subset)들의 집합으로 구성되는 코드북 형태를 의미한다. 또한, 전술한 본 발명에 대한 설명에서는 협력 통신 기법으로서 JP, C-BF 및 NC 를 예시하지만 이에 제한되는 것은 아니다.즉， JP, C-BF및 NC이외에도 다양한 협력 통신 기법이 적용될 수 있으며 , 시스템 환경이 보다 양호한 경우에 적용가능한 협력 통신 기법을 상위 협력 통신 기법으로 정의함으로써 전술한 본 발명의 적웅적 채널 정보 피드백 방식이 구현될 수 있다. 적웅적 협력 전송 모드 선택 기법
이하에서는 다중 샐 통신 시스템에서 셀간 협력 통신을 위한 적웅적 협력 전송 모드 선택 방안에 대하여 설명한다 .
도 9는 협력 전송을 위한 기지국 (또는 셀)의 협력 단위 결정을 설명하기 위한 도면이다 · 3 개의 인접 기지국이 존재하는 상황에서는 단말이 협력 전송을 요청하지 않은 비협력 단말인지 또는 협력 전송을 요청하는 협력 단말인지에 따라 도 9(a) 내지 9(d)와 같이 총 4가지의 경우를 고려할 수 있다.
도 9(a)의 예시에서는 각 기지국에 속하는 단말이 모두 협력 전송을 요청하지 않는 비협력 단말일 경우에는 NC 전송 모드 (즉, 협력 전송을 수행하지 않음)를 이용하여 데이터 전송을 수행할 수 있다. 도 9(b)의 예시에서는 3 개의 단말 중 임의의 하나의 단말이 협력 단말이라도 나머지 2 개의 단말이 비협력 단말일 경우에 NC 전송 모드를 이용하여 데이터 전송을 수행할 수 있다. 도 9(c)의 예시에서는， 2 개의 단말이 협력 단말이고 나머지 하나의 단말이 비협력단말인 경우에 2 개의 단말이 속한 기지국들이 협력 전송을 위한 기본 협력 단위가 되고， 나머지 비협력 단말은 NC를 사용할 수 있다. 도 9(c)의 예시에서는， 3 개의 단말 모두가 협력 단말인 경우에 3 개의 기지국 전체가 협력 단위가 될 수 있다. 도 9(c) 및 9(d)의 예시에서 협력 통신 기법으로 JPᅳ C-BF 등이 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적웅적 셀간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 기지국 장치의 프로세서의 기능 블록도이다.
기지국의 프로세서는 평균 전송률 정보 저장기 (1010)， CQI 정보 저장기 (1020)， 코드북 인덱스 저장기 (1030)， 코드북 저장기 (1040)， PMI 결정기 (1050)， 메트릭 계산기 (1060) 및 사용자 및 협력 전송 모드결정기 (1070)를 포함할 수 있다.
평균 전송률 정보 저장기 (1010)는 협력 단위 내의 기지국에 속한 각 단말들의 평균 전송률올 저장할 수 있다. CQI 정보 저장기 (1020)는 협력 단위 내의 기지국에 속한 각 단말들에 의해 피드백된 CQI 정보를 저장할 수 있다.
코드북 인덱스 저장기 (1030)는 로우 레벨 (low level) 코드북 인덱스 저장기 (1031) 및 하이 레벨 (high level) 코드북 인텍스 저장기 (1032)를 포함할 수 있다. 로우 레벨 코드북 인덱스 저장기 (1031)는 협력 단위 내의 기지국에 속한 각 단말들에 의해 피드백된 채널의 로우 레벨 코드북 인텍스를 저장할 수 있고， 하이 레벨 코드북 인텍스 저장기 (1032)는 협력 단위 내의 기지국에 속한 단말들에 의해 피드백된 채널의 하이 레벨 코드북 인덱스를 저장할 수 있다. 로우 레벨 코드북 인덱스 및 하이 레벨 코드북 인덱스는 각각 본 발명에 따른 기지국이 초기 협력 단말 및 최종 협력 단말을 결정하는 것에 관련된다. 이와 관련된 프로세스를 간략하게 설명하면， 기지국이 초기 협력 단말을 결정하기 위하여 단말들에게 파일럿을 전송하고 CQI 및 PMI를 요청하는 경우에, 단말은 로우 레벨 코드북 인덱스에 의해 지시되는 로우 레벨 코드북 비트 부분을 이용하여 PMI와 CQI를 계산하여 피드백할 수 있다. 기지국은 단말들로부터 피드백 받은 정보를 이용하여 초기 협력 단말들을 선택할 수 있다. 선택된 초기 협력 단말들에게 기지국은 하이 레벨 코드북에 해당하는 채널 정보를 피드백할 것으로 요청하고， 초기 협력 단말들은 하이 레벨 코드북 인덱스에 의해 지시되는 하이 레벨 코드북 비트 부분을 이용하여 PMI 와 CQI를 다시 계산하여 기지국에게 피드백할 수 있다.
코드북 저장기 (1040)는 미리 작성되어 기지국과 단말이 공유하는 코드북을 저장할 수 있다. 코드북 저장기 (1040)는 로우 레벨 코드북 비트 부분 (1041)， 하이 레벨 코드북 비트 부분 (1042) 및 양자화된 채널 라이브러리 (1043)를 저장할 수 있다. 로우 레벨 코드북 비트 부분 (1041)은 로우 레벨 코드북 인덱스에 대해서 처리할 수 있는 코드북이 저장된 부분을 의미하고， 하이 레벨 코드북 비트 부분 (1042)은 하이 레벨 코드북 인덱스에 대해서 처리할 수 있는 코드북이 저장된 부분을 의미한다. 양자화된 채널 라이브러리 (1043)는 양자화된 채널의 여러가지 경우를 저장할 수 있다.
PMI 결정기 (1050)는 단말과 기지국간의 채널에 대한 PMI를 결정할 수 있다. 이 때 협력 통신 기법 (JP, BF 및 NC) 각각에 대한 PMI를 계산하고, PMI는 각 단말에 의해 피드백되는 양자화된 채널 정보를 위해 사용될 수 있다. 각각의 협력 통신 기법에 대하여 계산된 PMI는 메트릭 계산기 (1060)로 전달될 수 있다. 메트릭 계산기 (1060)는 각 협력 전송 기법이 사용되는 경우에 대한 메트릭 값을 계산하고 (1061， 1062 및 1063)， 그 결과를 사용자 및 협력 전송 모드 결정기 (1070)에 전달할 수 있다. 사용자 및 협력 전송 모드 결정기 (1070)는 각 협력 통신 기법에 대한 메트릭 값을 비교하여, 사용자 스케줄링을 수행하고 적응적 협력 전송 모드를 선택할 수 있다.
기지국 장치는 프로세서 외에도 수신 모들, 전송 모들， 메모리 및 안테나를 포함할 수 있다. 수신 모듈은 각종 신호， 데이터， 정보 등올 단말등으로부터 수신할 수 있다. 전송 모듈은 각종 신호， 데이터， 정보 등을 단말 등으로 전송할 수 있다. 안테나는 복수개의 안테나로 구성될 수 있다. 프로세서는 전술한 기능 이외에도， 수신모들 전송모듈， 메모리 및 안테나를 포함하는 기지국 장치의 전체적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서는 기지국 장치가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며， 버퍼 (미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다. 전술한 평균 전송률 정보 저장기 (1010)， CQI 정보 저장기 (1020)， 코드북 인덱스 저장기 (1030) 및 코드북 저장기 (1040) 기지국 장치의 메모리 (미도시)의 기능 블록으로 포함될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 적웅적 셀간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 단말기 장치의 프로세서의 기능 블록도이다.
단말기 장치의 프로세서는 채널 추정기 (1110), 코드북 저장기 (1120), 인접셀 PMI 인덱스 저장기 (1130), 하이 레벨 코드북 인덱스 저장기 (1140), PMI결정기 (1150) 및 CQI 계산기 (1160)을 포함할 수 있다.
채널 추정기 (1110)는 해당 단말기와 각각의 기지국 간의 채널을 추정할 수 있다. 채널 추정은 해당 기술분야에 널리 알려진 바와 같이 기지국으로부터의 파일럿 신호를 이용하여 수행될 수 있으며, 채널 추정에 대한 구체적인 내용은 설명의 명료성을 위하여 생략한다.
코드북 저장기 (1120)는 미리 작성되어 기지국과 단말이 공유하는 코드북을 저장할 수 있으며, 코드북 저장기 (1120)는 로우 레벨 코드북 비트 부분 (1121)， 하이 레벨 코드북 비트 부분 (1122) 및 양자화된 채널 라이브러리 (1123)를 저장할 수 있다.
인접셀 PMI 인덱스 저장기 (1130)는 협력 단위 내의 인접셀과 단말 간의 채널에 대한 PMI 인덱스를 저장하고， PMI 인덱스를 협력 전송을 위한 PMI 결정기 (1150)에 전달할 수 있다. PMI 인덱스는 기지국이 하향링크 제어 신호를 이용하여 전송할 수 있다. PMI 결정기 (1150)는 채널 정보들을 이용하여， 협력 전송에 사용되는 PMI를 결정하고， 이를 CQI 계산기 (1160)로 전달할 수 있다. CQI 계산기 (1160)는 해당 단말의 채널 정보와 PMI를 이용해 CQI를 계산할 수 있다.
또한， 기지국은 하이 레벨 코드북에 해당하는 정보를 이용하여 단말에게 채널 정보를 피드백할 것을 요청할 수 있으며， 하이 레벨 코드북 인덱스 저장기 (1140)는 기지국으로부터 제공되는 하이 레벨 코드북 인덱스를 저장할 수 있다. 하이 레벨 코드북 인텍스에 의하여 지시되는 하이 레벨 코드북 비트 부분 (1122)을 이용하여 PMI 결정기 (1150)에서 협력 전송에 사용되는 PMI가 결정되고， CQI 계산기 (1160)에서 CQI를 다시 계산하여 기지국으로 피드백할 수 있다.
단말 장치는 프로세서 외에도 수신 모들， 전송 모듈， 메모리 및 안테나를 포함할 수 있다. 수신 모들은 각종 신호， 데이터， 정보 등을 기지국 등으로부터 수신할 수 있다. 전송 모들은 각종 신호， 데이터， 정보 등을 기지국 등으로 전송할 수 있다. 안테나는 복수개의 안테나로 구성될 수 있다. 프로세서는 전술한 기능 이외에도， 수신모듈， 전송모듈， 메모리 및 안테나를 포함하는 단말 장치의 전체적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한， 프로세서 단말 장치가 수신한 정보， 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며， 메모리는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며， 버퍼 (미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
전술한 코드북 저장기 (1120), 인접셀 PMI 인덱스 저장기 (1130) 및 하이 레벨 코드북 인덱스 저장기 (1140)는 단말 장치의 메모리 (미도시)의 기능 블록으로 포함될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 셀간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 기지국과 단말의 동작을 시간 단위 (예를 들어， 서브프레임)를 기준으로 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면， 본 실시에 따른 기지국과 단말 동작의 전체적인 흐름은， 기지국이 단말에게 파일럿을 전송하고 단말이 CQI 및 PMI를 피드백할 것을 요청하는 단계 (S1210), 단말이 CQI 및 PMI를 피드백하는 단계 (S1220), 기지국이 단말의 피드백으로부터 초기 협력 단말을 선택하고 선택된 초기 협력 단말이 추가적인 CQI 및 PMI를 피드백할 것을 요청하는 단계 (S1230), 단말이 추가적인 CQI 및 PMI 를 피드백하는 단계 (S1240), 기지국이 단말의 피드백으로부터 최종 협력 단말 및 협력 전송 모드 결정하는 단계 (S1250), 및 기지국이 최종 협력 단말에게 결정된 협력 전송 모드를 사용하여 데이터를 전송하고， 단말이 기지국으로부터 수신한 데이터에 대한 확인응답 (ACK/NACK).을 전송하는 단계 (S1260)를 포함할 수 있다.
위와 같은 동작에 있어서， 단말은 상이한 레벨의 피드백을 기지국으로 전송할 수 있다. 즉， 단말은 기지국이 초기 협력 단말을 선택할 수 있도록 제 1 피드백
(단계 S1220의 CQI 및 PMI 피드백)을 전송하고， 기지국이 최종 협력 단말을 선택할 수 있도록 제 2 피드백 (단계 S1240의 추가적인 CQI 및 PMI 피드백)을 전송할 수 있다. 이와 같은 상이한 레벨의 피드백을 위해서， 상이한 해상도 (resolution)을 가진 코드북들, 즉， 멀티 -레벨 (multi-level) 코드북을 이용할 수 있다. 구체적으로， 멀티 -레벨 코드북은 비트수가 증가함에 따라 양자화된 채널 정보의 해상도가 실제 채널의 특성에 점점 더 근접해지도록 설계된 코드북일 수 있다. 다시 말하자면， 보다 많은 비트수 (보다 높은 해상도의 코드북)를 이용하여 채널 정보를 양자화하면 보다 정밀한 채널 정보를 피드백할 수 있고， 반대로 보다 적은 비트수 (보다 낮은 해상도의 코드북)를 이용하여 채널 정보를 양자화하면 덜 정밀한 채널 정보를 피드백할 수 있다.
예를 들어， 멀티 -레벨 코드북은 낮은 해상도의 코드북이 결합된 형태로 정의될 수 있다. 즉， 및 W2 는 각각 낮은 해상도의 코드북에 해당하고， M2 가 결합된 형태를 높은 해상도의 코드북으로 정의될 수 있다. 여기서， W1또는 W2 중 하나만을 코드북으로 설정하는 경우 로우 레벨 (낮은 해상도) 코드북으로 이용할 수 있고，
W1-W2 를 코드북으로 설정하는 경우 하이 레벨 (높은 해상도) 코드북으로 이용할 수 있다.
전술한 제 1 피드백은 협력 단말이 주기적으로 낮은 해상도의 코드북을 사용하여 다수의 대역들에 대해 채널상태정보 (Channel Status Information; CSI)를 피드백하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 제 1 피드백 전송 중에 (단계 S1220), 기지국으로부터 인접 기지국의 채널 정보를 포함한 CQI 피드백 요청 신호를 수신하면 (단계 S1230), 이에 대한 응답으로 단말은 기지국으로부터 지정된 대역에 대해 높은 해상도의 코드북을 사용하여 인접 기지국의 채널 정보를 고려한 PMI를 산출하고 CQI 정보를 계산하여， 이들 정보와 함께 높은 해상도의 코드북 인덱스 정보를 해당 기지국으로 제 2 피드백을 전송할 수 있다 (단계 S1240).
이하에서는 도 12에서 설명한 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
단계 S1210 에서， 기지국은 단말을 향해 파일럿을 전송하고， 서브대역에 대한 정보를 제공하며， 해당 서브대역에 대한 채널 정보 (CQI, PMI 등)를 피드백할 것을 요청할 수 있다. 여기서， 서브대역에 대한 정보는 하향링크 제어 신호를 통하여 제공될 수 있고， 협력 단말이 MCoMp개의 서브 대역을 선택하고， 비협력 단말에게는
MN0n-C0MP개의 서브대역을 선택하도록 하는 정보를 포함할 수 있다.
단계 S1220에서, 각 협력 단말은 각 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하고, 추정된 채널 상태를 이용하여 자신에게 가장 양호한 서브대역들을 선택할 수 있다. 즉， jp 와 BF와 같은 협력 전송 기법을 원하는 단말들은 각 서브대역들의 채널을 추정하고 (예를 들어， 하기 수학식 1을 이용)， 추정된 채널 품질 값이 높은 순서대로 이개의 서브 대역을 선택할 수 있다. i번째 기지국에 속한 협력 단말의 n번째 서브대역에서의 CQI를 구하는 식은 다음과 같다.
【수학식 6】
Figure imgf000038_0001
수학식 6에서， ^은 각 단말의 수신 안테나 수, Ντ는 각 기지국의 송신 안테나 수， Es는 각 기지국의 총 전송 파워， ^는 협력 기지국의 수， No는 잡음의 분산， Hi,n 는 i번째 사용자의 n번째 서브대역의 채널값이다.
Figure imgf000038_0002
는 채널올 SVD (singular value decomposition)^: 통해 관계식
H ι9η
Figure imgf000038_0003
으로부터 얻을 수 있 행렬이다. 상기 수학식 6에 의해 각 단말은 추정된 채널 방향값과 양자화된 채널방향 값 사이의 오차를 고려하여， 각 단말이 셀간 협력 전송 기법 중 JP로 데이터를 전송받았을 때의 평균 전송률을 계산할 수 있다. 이 때 사용되는 양자화된 채널
방향 행렬 은 코드북의 로우 레벨 비트 부분에 해당하는 양자화된 채널 값이다ᅳ 이에 따라， 시스템의 전체 피드백 오버헤드를 고려했을 때, 단일 코드북에 기반하여 피드백하는 경우의 서브대역 수보다 더 많은 서브대역올 선택하여 피드백할 수 있게 된다. 다시 시스템의 전체 피드백 오버헤드의 상한 (T)이 존재하는 경우에, 단일 코드 이용하는 경우에 하나의 서브대역에 대한 A 비트의 채널 정보를 p 개의 서브대역에 대하여 피드백할 수 있다면 (예를 들어 , Αχ ρ = Τ)，단일 코드북에 비하여 낮은 해상도의 로우 레벨 코드북을 이용하는 경우에는 하나의 서브대역에 대한 A' (Α'<Α) 비트의 채널 정보를 ρ' (ρ'>ρ) 개의 서브대역에 대하여 피드백할 수 있으므로 (예를 들어， A' X ρ' =Τ),단말은 코드북의 로우 레벨 비트 부분을 이용함으로써 보다 많은 개수의 서브대역을 선택하여 그 채널정보를 피드백할 수 있게 된다. 협력 단말은 최종적으로 선택된 MCoMp 개의 서브대역에 대한 서브대역 인덱스 정보， PMI 정보 및 계산된 CQI 정보를 기지국에게 피드백할 수 있다.
한편, 비협력 단말들은 수학식 7을 이용하여 각 서브대역에서의 CQI를 구하고， 이들 값들을 비교하여 가장 양호한 순서대로 MNon—CoMP 개의 서브대역을 선택할 수 있다. i번째 기지국의 비협력 단말의 n번째 서브대역의 CQI를 구하기 위한 수학식 7은 다음과 같다.
【수학식 7】
Figure imgf000039_0001
수학식 7에서， 긔은 i번째 기지국과 해당 기지국 사용자의 n번째 서브채널의 채널 정보이며, 은 관계식
Figure imgf000039_0002
로부터
Figure imgf000040_0001
로 정해지는 ΡΜΙ행렬이다. 비협력 단말은 최종적으로 선택된 Λ¾ - /ρ개의 서브대역에 대한서브대역 인덱스 정보， ΡΜΙ정보 및 계산된 CQI정보를 해당 기지국에게 피드백할 수 있다.
한편， 협력 단말의 경우에도， 비협력 전송 기법 (즉， NC 모드)으로 전송 방법이 정해질 경우를 고려하여 수학삭 7를 이용한 CQI 정보도 해당 기지국에게 피드백할 수 있다.
단계 S1230에서， 기지국은 각 서브대역별로 피드백된 채널 정보들을 이용하여 초기 협력 단말을 선택할 수 있다. 도 9에서 설명한 바와 같이, 각 서브대역 별로 해당 서브대역을 사용하고자 하는 단말이 협력 단말인지 비협력 단말인지에 따라, 기지국은 협력 전송을 위한 협력 단위를 결정할 수 있다. 그 후에， 초기 협력 단말들에 대해서 1차 스케줄링을 수행할 수 있다. 협력 전송이 결정된 초기 협력 단말들올 스케줄링하기 위해 기지국은 하기 수학식 8을 사용하여， 비례공평을 최대화하는 단말들을 선택할 수 있다. 시각 t 에서의 nsub 번째 서브 대역을 위한 비례공평 메트릭을 구하기 위한 수학식 8은 다음과 같다.
【수학식 8】
S* it, nsub) = argmax2∑ loS Rk,c (， nsu +
S - i S
Figure imgf000040_0002
Rk,n(t + l,\) = Rk^t,Nmb +l)
{1 if Ath user in nth cell is scheduled in wth subband
0 otherwise
수학식 8에서， S 는 nsub 를 선택한 협력 단위 내의 기지국에 속한 단말들의 가능한 모든 조합을 포함하고 있는 집합이고， R! t' nsuh)는 시각 t에서 ½Λ에서의 k 번째 단말 조합에 있는 n 번째 협력 기지국에 속한 단말의 평균 전송률이다.
CoMP
rk.n" l？? "s subb ), 는, 기지국끼리 채널 정보를 백홀을 통해 교환하여 계산한 PMI를 이용하여， 시각 t 에서 nsub 에서의 k 번째 단말 조합에 있는 n번째 협력 기지국에 속한 단말의 CQI이며， 아래의 수학식 9에 의하여 계산될 수 있다.
Figure imgf000041_0001
수학식 9와 관련하여， 협력 전송 기법 중 JP를 지원하기 위하여 블록 대각선화 (Block diagonal izat ion)가 사용될 수 있으며， 이는 인접셀로의 간섭이
Figure imgf000041_0002
없도록 하는 기법이므로， ΐφη
영행렬이 될 수 있다. 이 때 사용된 ΡΜΙ는 양자화된 피드백된 채널 정보를 이용하여 계산한 것이므로, 실제 채널과의 오차가 발생할수 있다. 따라서 수학식 9에서 단말 집합으로 복수개의 상이한 집합을 선정하여 위와 같은 오차의 영향을 줄일 수도 있다.
비협력 단말들을 위해 기지국은 수학식 10과 같은 메트릭을 이용하여 스케줄링을 수행할 수 있다. 시각 t에서 nsub 번째 서브대역을 위한 비례공평을 최대화하는 단말 선택을 위한 메트릭은 아래의 수학식 10을 통하여 계산할 수 있다.
【수학식 10】
Figure imgf000041_0003
수학식 10에서，
Figure imgf000041_0004
는 피드백된 시각 t 에서 nsub 에서의 n 번째 기지국에 속한 k 번째 단말의 CQI 값이다.
요컨대， 단계 S1230에서 기지국은 위와 같은 과정을 통하여 각 서브대역에서 비례공평을 최대화하기 위한 단말들을 1차적으로 선택하고 (초기 협력 단말 선택)， 선택된 각각의 협력 단말들에게 인접셀에 속한 나머지 협력 단말들에 해당하는 PMI 정보를 하향링크 제어 신호를 통하여 전송할 수 있다. 또한， 기지국은 선택된 협력 단말들로 하여금 하이 레벨 코드북 비트 정보를 추가로 사용하여 CQI를 계산하고 그 결과를 피드백할 것을 요청할 수 있다. 한편, 기지국은 비협력 전송 (NC) 모드로 결정된 단말들에게는 하이 레벨 코드북에 기반한 채널 정보 피드백을 요청하지 않고， 이번 단계에서 최종적으로 데이터 전송을 수행한다.
단계 S1240에서， 협력 단말로 선택된 단말들의 각각은 기지국으로부터 하향링크 제어 신호를 통해 서브대역을 지정받고， 지정받은 서브대역에 대한 정밀한 채널 정보를 해당 기지국으로 피드백할 수 있다. 이 때, 지정받은 서브대역에 대한 정밀한 채널 정보는， 인접샐에 속한 나머지 협력 단말들의 채널 정보 및 하이 레벨 코드북 비트 부분을 이용하여 획득할 수 있다. 하이 레벨 코드북 비트 부분은 멀티 -레벨 코드북에서 하이 레벨 코드북 인덱스에 의하여 지시되는 부분이며, 하이 레벨 코드북 인덱스는 단계 S1220에서의 채널 정보 피드백에서 사용한 로우 레벨 코드북 인덱스에 상웅하는 것으로 결정될 수 있다. 예를 들어， 멀티 -레벨 코드북이
W1-W2 와 같이 설정되는 경우에 n 또는 W2 중 어느 하나는 로우 레벨 코드북에 대웅하고， M2 는 하이 레벨 코드북에 대웅하게 된다. 따라서， 로우 레벨 코드북 인덱스가 예를 들어 W1를 지시하는 경우에는， 로우 레벨 코드북 인덱스에 상웅하는 하이 레벨 코드북 인덱스는 M2를 지시하는 것으로 정의될 수 있다. 단말은 인접셀에 속한 나머지 협력 단말들의 채널 정보 및 하이 레벨 코드북 비트 부분을 이용하여 보다 정밀하게 양자화된 채널 정보를 획득하고， 이들 정보를 이용해 아래의 수학식 11을 통해 협력 전송 기법 중 JP 모드에 대한 CQI를 계산할 수 있다.
11】
)(HIW,>„
Figure imgf000042_0001
수학식 11에서， W는 JP모드에 대한 ΡΜΓ이며， 협력 단말들의 채널 정보를 고려한 소정의 연산 과정을 통해 계산되는 행렬이며， 구체적인 내용은 Niranjay Ravindran 및 Nihar Jindal에 의하여 2008년도에 IEEE Journal on Selected Areas in Communications 에 발표된 "Limited feedback-based block diagonal izat ion for the MIMO broadcast channel" 을 참조할 수 있다. 단말은 상기 수학식 11에 의해 계산된 CQI값과 함께 하이 레벨 코드북 인덱스를 기지국으로 피드백할 수 있다.
단계 S1250 에서， 기지국은 서브대역 별로 1차적으로 선택되었던 단말들 (초기 협력 단말)에 대해 각각의 협력 전송 모드를 위한 메트릭을 계산하고, 이 값들을 비교하여 비례공평 메트릭을 최대화하는 최종 단말과 협력 전송 모드를 결정할 수 있다. 시각 t 에서 nsub 번째 서브대역을 위한 비례공평 메트릭은 수학식 12와 같이 계산될 수 있다.
【수학식 12]
e {JP,BF,NC}
Figure imgf000043_0001
수학식 12에서 ,
Figure imgf000043_0002
으로는 단말로부터 피드백된 CQI 값을 사용할 수 있다. 또한， 백홀을 통해, 협력 단위 이내의 기지국끼리 단말에 의해 피드백된 CQI와 하이 레밸 코드북 인덱스를 교환할 수 있다.
BF 협력 전송 기법의 경우에 대한 비례공평 메트릭 계산을 위한
전송를 ( k,n )은 아래의 수학식 13을 통해 계산될 수 있다.
【수학식 13】
、- Λ
Figure imgf000043_0003
BF
수학식 13에서， w " 는 C-BF를 위한 PMI로서 , 협력하는 단말들의 신호-대 -제너레이팅간섭및잡음비 (Signal-to— Generating Interference and Noise Ratio; SGINR)를 최대화하는 소정의 계산과정에 의해 얻어질 수 있는 행렬이며, 구체적인 내용은 Byong Ok Lee, Hui Won Je, Oh— Soon Shin 및 Kwang Bok Lee 에 의해 2008년도에 Global Communications Conference에 발표된 "Interferenceᅳ aware decentralized precoding for multicell MI MO TDD Systems"을 참조할 수 있다. 또한， 협력 전송 기법을 사용하기로 하였더라도， 시스템 환경 등을 고려하여 경우에 따라서는 협력 전송을 수행하지 않는 것이 더 양호한 결과를 얻을 수 있는 경우도 있다. 따라서 NC 도 기지국이 협력 전송 단말을 위해서 고려해 볼 수 있는 경우 중의 하나로 고려할 필요가 있다. NC 의 경우에 대한 메트릭은 아래의 수학식 14를 통하여 계산될 수 있다.
14]
Figure imgf000044_0001
수학식 14에서 이며 , 연산자는 허미션
(Hermitian) 연산자를 나타낸다.
단계 S1260 에서, 협력 단말은 상기 단계 S1210 내지 S1250 을 통하여 결정된 협력 전송 기법 등에 따라 기지국으로부터 데이터를 수신하고， 데이터 수신이 올바르게 이루어졌는지에 대한 확인웅답 (ACK/NACK) 신호를 기지국으로 전송할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적웅적 샐간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리를 위한 하이브리드 방식에 대한 흐름도이다. 하이브리드 방식은， 단말로부터 낮은 해상도 코드북을 이용한 채널 정보를 피드백 받은 후, 추가적인 채널 정보 피드백 단계를 수행하는지 여부를 결정하는 단계를 (S1330) 포함할 수 있다. 여기서 추가적인 채널 정보 피드백 단계는， 도 12에서의 단계 S1230의 초기 협력 단말들 (후보 단말들)을 선택하고 높은 해상도 코드북을 이용한 채널 정보 피드백을 요청하는 단계 및 후속 단계를 의미한다. 추가적인 채널 정보 피드백 여부를 결정하는 단계 (S1330)에서는 실제 통신 환경에 따라 가변할 수 있는 단말 속도， 기지국과 단말사이의 피드백 딜레이와 같은 요인을 더 고려할 수 있다.
도 13을 참조하면， 단계 S1310에서 기지국이 단말들에게 파일럿을 전송하고 CQI 및 PMI 피드백을 요청하는 동작과， 단계 S1320에서 단말들이 기지국의 요청에 따라 CQI 및 PMI 를 피드백하는 동작은， 도 12의 단계 S1210 및 S1220 과 동일하므로 명료성을 위하여 설명을 생략한다.
단계 S1330 에서 기지국은 단말로부터 수신된 피드백에 기초하여， 단말의 이동속도가 소정의 임계값에 비하여 크거나 혹은 피드백 딜레이가 소정의 임계값에 비하여 큰 경우， 바로 최종 협력 단말과 협력 전송 모드를 선택하고 데이터를 단말에게 전송할 수 있다 (S1380 및 S1390).
반면， 단말의 이동속도가 소정의 임계값 이내이고 피드백 딜레이가 소정의 임계값 이하인 경우에는， 기지국이 초기 협력 단말 선택 및 추가적인 채널 정보 피드백 요청하고 (S1340), 단말이 추가적인 채널 정보 피드백을 전송하고 (S1350), 기지국이 최종 협력 단말 및 협력 전송 모드를 선택하여 해당 협력 단말들에게 데이터를 전송하며 (S1360), 단말이 수신된 데이터에 대한 확인응답 (ACK/NACK) 신호를 전송하는 단계가 수행될 수 있다 (S1370). 단계 S1340 내지 S1370 에 따른 기지국과 단말의 동작은， 도 12의 단계 S1230 내지 S1260과 동일하므로 명료성을 위하여 설명을 생략한다.
도 14 내지 17을 참조하여， 본 발명의 일 실시예에 따른 적웅적 샐간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리 방안의 성능에 대하여 설명한다. 도 14 내지 17과 관련된 시뮬레이션에 있어서， 총 3개의 기지국으로 이루어진 다중 셀를러 네트워크를 가정한다. 여기서 , 각 셀 반경은 1km이고， 단말기들은 면적에 비례하여 랜덤하게 분포하며 각 기지국당 10 개의 단말기들이 존재하는 것을 가정한다. 또한， 기지국의 안테나는 2개， 단말기의 안테나는 1개인 것으로 가정하였다. 시뮬레이션에 사용된 채널 모델로， 경로 감쇄 상수 4 에， 레일리 페이딩 (Rayleigh fading)을 고려한 간단한 채널 모델을 사용하였다.
도 14는 시물레이션을 위해 사용된 협력 단말과 비협력 단말을 위한 서브대역 구조를 나타낸다. 시스템에서 단말이 사용가능한 총 서브대역의 수가 Nsub 개인 경우에， 협력 단말이 Nc 개의 서브대역을 사용하고 비협력 단말이 Nsub-Nc 개의 서브대역을사용할 수 있다. 예를 들어， Nsub 가 10이고， Nc 는 5 인 경우를 가정할 수 있다. 즉， 단말이 사용가능한 총 서브대역 개수는 10 이고， 이 중 5 개는 협력 단말이， 나머지 5개는 비협력 단말이 접근하여 사용할 수 있는 대역이라고 가정할 수 있다.
도 15 내지 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 샐간 협력 전송 모드 선택과 무선자원관리 방안의 성능을 보이는 시물레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 15 내지 17에서， 전술한 본 발명의 실시예에서 설명한 바와 같이 로우 레벨 코드북을 이용한 채널 정보를 피드백 받아 초기 협력 단말을 선택하고 선택된 초기 협력 단말로부터 하이 레벨 코드북을 이용한 채널 정보를 피드백 받아 최종 협력 단말 및 협력 통신 기법을 선택하는 방식 (이를 도 12에서와 같이 6 단계 방식이라 칭함)과， 초기 협력 단말 선택 및 하이 레벨 코드북을 이용한 채널 정보 피드백 없이 바로 최종 협력 단말 및 협력 통신 기법을 선택하는 방식 (이를 4 단계 방식 칭함) 각각에 대한 시물레이션 결과를 비교하여 나타낸다. 여기서， 4 단계 방식에서는 채널 당 4비트의 양자화 비트를 사용하고 각 단말 당 3개의 서브 대역을 사용하는 것을 가정하는 한편， 6 단계 방식에서는 로우 레벨 코드북 채널 정보를 위해 3 비트를 사용하여 4개의 서브 대역을 선택한다고 가정한다 MCoMP = 4， MNon-CoMp = 3). 또한， 하이 레벨 코드북 채널 정보를 위해 3 비트를 사용하는 것으로 가정한다. 또한， 각 프레임은 1024개의 부반송파로 구성된 7개의 OFDM 심볼 길이로 가정하였으며， 10腿 z 대역을 고려하였다. 도 15 내지 17에서 (Q)는 기지국이 단말로부터 올라온 채널 정보를 사용할 때 채널 정보가 양자화 (Quantized) 된 경우를 가정한 시뮬레이션 결과를 의미하고, (P)는 채널 정보가 완벽한 (Perfect) 경우를 가정한 시뮬레이션 결과를 의미한다. 다른 조건들이 동일한 경우에 (Q) 및 (P)에 대한 시뮬레이션 결과를 비교함으로써 본 발명의 유리한 효과를 명확하게 확인할 수 있다. 도 15는 4 단계 방식과 6 단계 방식에서 각 협력 전송모드가 선택된 비율을 나타내는 시물레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면， 4단계 방식에 따라 α)ΜΡ동작을 수행하는 경우, BF와 NC보다 JP의 채널 추정 성능이 양호하기 때문에 선택할 수 있는 전송 모드가 여러 개가 있더라도， JP가 협력 전송 모드로 선택되는 경우가 대부분이다. 시뮬레이션 결과에서 보이는 바와 같이 4 단계 방식에 의하는 경우 보든 경우에 JP 기법으로 결정되는 것을 알 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 시스템 환경에 따라서는 (예를 들어, 백홀 지연이 큰 경우， 단말 이동 속도가 빠른 경우, 채널 피드백 지연이 큰 경우 등) JP 기법보다 BF 기법 또는 NC 기법으로 동작하는 경우에 보다 양호한 성능을 얻을 수 있는 경우가 있음에도 불구하고, 4 단계 방식에 의하면 대부분 JP 기법으로 협력 통신 기법이 결정되므로 오히려 시스템 성능을 저하시킬 우려가 있다ᅳ 이를 해결하기 위한 방법으로 본 발명에서 제안한 6 단계 방식에 의하면, JP, BF, NC 중에서 보다 적합한 협력 전송 모드를 시스템 상황에 맞게 적웅적으로 결정할 수 있으므로, 시스템 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
도 16 및 17은 각각 단말의 이동 속도가 10km/h 및 80km/h 일 때 협력 단말들의 평균 전송률의 합에 대한 시물레이션 결과를 나타낸다. 도 16 및 17 각각에서 화살표로 지시되는 바와 같이， 4 단계 방식에 비하여 6 단계 방식에 의하는 경우에 협력 단말들의 평균 전송률의 합이 증가하는 것을 알 수 있다. 본 발명에서 제안하는 6 단계 방식에 따른 시물레이션 결과에 대하여 도 16 및 17을 비교하여 살펴보면， 단말의 이동 속도가 낮을 경우 (도 16)에 단말의 이동 속도가 높은 경우 (도 17) 보다 상대적으로 큰 성능 이득을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉， 단말의 이동속도를 10km/h로 가정한 도 16에서는 약 47% 성능 이득을 보이고， 단말의 이동속도를 80km/h로 가정한 도 17에서는 약 33¾> 성능 이득을 보인다. 이는 본 발명에서 제안하는 6 단계 방식이 4 단계 방식에 비하여 사용자의 움직임에 의한 채널 변화의 영향을 더 많이 받게 되어, 속도가 증가함에 따라， 4 단계 방식보다 6 단계 방식의 성능 감쇄가 크기 때문이다. 그러나， 단말의 이동 속도가 높은 경우에도 본 발명에서 제안하는 6 단계 방식을 사용하는 것이 4단계 방식에 비하여 큰 성능 이득을 얻을 수 있음을 알수 있다.
또한， 전술한 본 발명에 대한 설명에서는 협력 통신 기법으로서 JP, BF및 NC를 예시하지만 이에 제한되는 것은 아니다.즉， JP, BF및 NC이외에도 다양한 협력 통신 기법이 적용될 수 있다. 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어， 본 발명의 실시예들은 하드웨어， 펌웨어 (fir隱 are), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs (App 1 i cat ion Specific Integrated Circuits) , DSPs(Digital Signal Processors) , DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Progra隱 able Logic Devices), FPGAs(Field Progra瞧 able Gate Arrays), 프로세서， 컨트롤러， 마이크로 컨트를러 , 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들 , 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여， 이미 공지된 다양한수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다. 상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어， 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라， 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한， 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
【산업상 이용가능성】
상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
다중 셀 협력 통신에 대해 단말이 채널 정보를 적웅적으로 피드백하는 방법으로서，
상기 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널의 평균 신호대 잡음비를 측정하여 상기 기지국으로 전송하는 단계;
기지국으로부터 상기 평균 신호대 잡음비에 기초하여 결정된 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 수신하는 단계;
상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협력 통신 정보에 기초하여， 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 코드북을 선택하는 단계 ; 및
상기 선택된 코드북을 이용하여 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 채널 정보를 양자화하고， 상기 양자화된 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고，
상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택되는， 채널 정보 피드백 방법.
【청구항 2】
제 1 항에 있어서，
상기 코드북 선택 단계는，
상기 채널 정보가 양자화되는 샐의 개수가 많을수록 낮은 해상도의 코드북을 선택하고， 상기 채널 정보가 양자화되는 셀의 개수가 적을수록 높은 해상도의 코드북을 선택하는 것을 포함하는， 채널 정보 피드백 방법.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서，
상기 협력 통신 정보는 협력 단위 및 허용 협력 통신 기법에 대한 정보를 포함하는， 채널 정보 피드백 방법. '
【청구항 4]
제 1 항에 있어서，
상기 코드북은，
상위 협력 통신 기법에 대한 양자화된 채널 정보로부터 하위 협력 통신 기법에 대한 양자화된 채널 정보를 획득할 수 있도록 구성되는, 채널 정보 피드백 방법.
【청구항 5】
제 1 항에 있어서，
상기 하나 이상의 샐과의 상기 가상 다중 안테나 채널을 동시에 양자화하는， 채널 정보 피드백 방법.
【청구항 6]
제 1 항에 있어서，
상기 피드백 정보는 코드북 선택 정보를 포함하는, 채널 정보 피드백 방법 .
【청구항 7]
기지국이 적응적으로 다증 셀 협력 통신 기법을 결정하는 방법으로서， 단말과 하나 이상의 셀 간의 가상 다중 안테나 채널에 대해 측정된 평균 신호대 잡음비를 상기 단말로부터 수신하는 단계;
상기 평균 신호대 잡음비에 기초하여 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 결정하고 상기 단말에게 전송하는 단계;
상기 단말로부터 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
상기 피드백 정보에 기초하여 협력 통신 기법을 결정하는 단계를 포함하고， 상기 피드맥 정보는， 상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협력 통신 정보에 기초하여 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 선택된 코드북을 이용하여， 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 양자화된 채널 정보를 포함하며,
상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택되는， 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 8】
제 7 항에 있어서 ,
상기 코드북은，
상기 채널 정보가 양자화되는 셀의 개수가 많을수록 낮은 해상도의 코드북으로 선택되고， 상기 채널 정보가 양자화되는 셀의 개수가 적을수록 높은 해상도의 코드북으로 선택되는, 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 9】 , 제 7 항에 있어서，
상기 협력 통신 정보는 협력 단위 및 허용 협력 통신 기법에 대한 정보를 포함하는, 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 10】
제 7항에 있어서，
상기 코드북은,
상위 협력 통신 기법에 대한 양자화된 채널 정보로부터 하위 협력 통신 기법에 대한 양자화된 채널 정보를 획득할 수 있도록 구성되는， 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 11】
제 7항에 있어서,
상기 하나 이상의 샐과의 상기 가상 다중 안테나 채널은 동시에 양자화되는, 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 12】
제 7항에 있어서，
상기 피드백 정보는 코드북 선택 정보를 포함하는， 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 13]
제 7항에 있어서，
상기 협력 통신 기법을 결정하는 단계는,
상기 피드백 정보를 협력 단위 내의 다른 기지국들과 공유하여 상기 협력 통신 기법을 결정하는 것을 포함하는， 협력 통신 기법 결정 방법.
【청구항 14】
다중'셀 협력 통신에 대해 채널 정보를 적응적으로 피드백하는 단말로서 , 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 수신 모들;
상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하는 전송 모들; 및
상기 수신 모들 및 상기 전송 모들을 포함하는 상기 단말을 제어하는 프로세서를 포함하며 ,
상기 프로세서는，
' 상기 수신 모들을 통하여 상기 기지국으로부터 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 수신하고，
상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협력 통신 정보에 기초하여 , 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 코드북을 선택하고,
상기 선택된 코드북을 이용하여, 하나 이상의 셀과 상기 단말 간의 가상 다중 안테나 채널에 대한 채널 정보를 양자화하며,
상기 전송 모듈을 통하여， 상기 양자화된 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로전송하도록 구성되고，
상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택되는, 채널 정보 피드백 단말.
【청구항 15]
다중 셀 협력 기법을 적웅적으로 결정하는 기지국으로서，
단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 수신 모들;
상기 단말로 하향링크 신호를 전송하는 전송 모들; 및
상기 수신 모들 및 상기 전송 모듈을 포함하는 상기 기지국을 제어하는 프로세서를 포함하며 ,
상기 프로세서는，
상기 수신 모듈을 통하여， 상기 단말과 하나 이상의 샐 간의 가상 다중 안테나 채널에 대해 측정된 평균 신호대 잡음비를 상기 단말로부터 수신하고,
상기 평균 신호대 잡음비에 기초하여 허용 피드백 비트수 및 협력 통신 정보를 결정하고， 상기 전송 모듈을 통하여 상기 단말에게 전송하고，
상기 수신 모듈을 통하여 , 상기 단말로부터 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 피드백 정보를 수신하고，
상기 피드백 정보에 기초하여 협력 통신 기법을 결정하도록 구성되고， 상기 피드백 정보는， 상기 허용 피드백 비트수 및 상기 협력 통신 정보에 기초하여 미리 정의된 복수개의 코드북 중에서 선택된 코드북을 이용하여， 상기 가상 다중 안테나 채널에 대한 양자화된 채널 정보를 포함하며，
상기 코드북은 상기 허용 피드백 비트수를 모두 사용하여 상기 피드백 정보를 전송할 수 있도록 선택되는， 협력 통신 기법 결정 기지국.
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