WO2012053858A2 - 다중 노드 시스템에서 신호 전송 방법 - Google Patents

다중 노드 시스템에서 신호 전송 방법 Download PDF

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    • H04L27/2636—Inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators in combination with other circuits for modulation with FFT or DFT modulators, e.g. standard single-carrier frequency-division multiple access [SC-FDMA] transmitter or DFT spread orthogonal frequency division multiplexing [DFT-SOFDM]

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting a signal in a multi-node system.
  • the node may mean an antenna or a group of antennas separated by a predetermined interval from a distributed antenna system (DAS), but may be used in a broader sense without being limited to this meaning. That is, the node may be a picocell base station (PeNB), a home base station (HeNB), a remote radio head (RRH), a remote radio unit (RRU), a repeater, a distributed antenna (group), or the like.
  • PeNB picocell base station
  • HeNB home base station
  • RRH remote radio head
  • RRU remote radio unit
  • Wireless communication systems with high density nodes can exhibit higher system performance by cooperation between nodes.
  • BS Base Station
  • ABS Advanced BS
  • NB Node-B
  • eNB eNode-B
  • AP Access Point
  • multi-node system a wireless communication system including a plurality of nodes
  • the multi-node system has a larger number of transmit antennas than conventional wireless communication systems, and various transmit antennas can be configured at each node. Therefore, when a signal is transmitted according to a conventional multi-input multi-output (MIMO) precoding scheme, the number of MIMO precoding matrices that must be defined in advance may be excessively increased. In addition, when each node transmits a stream in a different rank, a limitation occurs in the MIMO precoding matrix.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the present invention provides a signal transmission method and apparatus in a multi-node system.
  • a signal transmission method of a multi-node system including a plurality of nodes and a base station capable of being connected to and controlling each of the plurality of nodes may include transmitting node-specific transmission information to a terminal; Transmitting at least one stream to the terminal by applying a precoding matrix determined for each node in at least one node of the plurality of nodes; And receiving feedback information for each node from the terminal, wherein the feedback information for each node includes information on a precoding matrix applicable to a node transmitting the at least one stream.
  • the node-specific transmission information may include rank information of a node transmitting the at least one stream.
  • the node-specific transmission information may further include the number of transmit antennas of the node transmitting the at least one stream and mapping information between the at least one stream and the at least one node.
  • the information on the precoding matrix may include an index indicating a matrix in a predetermined codebook.
  • the matrices in the codebook have the same number of rows or columns as the rank of the node transmitting the at least one stream, and the number of columns or rows corresponding to the row or column corresponds to that of the node transmitting the at least one stream. It may be equal to the number of transmit antennas.
  • the node-specific feedback information may further include node-specific rank information preferred by the terminal.
  • the node-specific feedback information may further include a channel quality indicator (CQI) for each node.
  • CQI channel quality indicator
  • the node-specific CQI may indicate a modulation and coding scheme for each of the at least one node.
  • the node-specific feedback information may further include a CQI compensation value, and the CQI compensation value may indicate a difference value of the CQI when the at least one node is changed.
  • the CQI compensation value may be transmitted at a predetermined period.
  • the method may further include transmitting at least one stream to the terminal by applying a precoding matrix determined based on the node-specific feedback information in at least one node.
  • Each of the at least one node may transmit only one stream.
  • a signal transmission method of a terminal may include receiving node-specific transmission information; Receiving at least one stream to which a precoding matrix determined for each node is applied at at least one node of the plurality of nodes; And transmitting feedback information for each node, wherein the feedback information for each node includes information about a precoding matrix applicable to a node transmitting the at least one stream.
  • the node-specific transmission information may further include the number of transmit antennas of the node transmitting the at least one stream and mapping information between the at least one stream and the at least one node.
  • the information on the precoding matrix may include an index indicating a matrix in a predetermined codebook.
  • the number of rows in the codebook may be equal to the rank of the node transmitting the at least one stream, and the number of columns may be equal to the number of transmitting antennas of the node transmitting the at least one stream.
  • the node-specific feedback information may further include node-specific rank information preferred by the terminal.
  • the node-specific feedback information may further include a channel quality indicator (CQI) for each node.
  • CQI channel quality indicator
  • the node-specific CQI may indicate a modulation and coding scheme for each of the at least one node.
  • the node-specific feedback information may further include a CQI compensation value, and the CQI compensation value may indicate a difference value of the CQI when the at least one node is changed.
  • the CQI compensation value may be transmitted at a predetermined period.
  • the MIMO precoding matrix By applying the MIMO precoding matrix to each of the plurality of nodes in the multi-node system, the number of MIMO precoding matrices that must be defined in advance is reduced. Existing MIMO precoding matrices can be reused in multi-node systems to increase backward compatibility. In addition, since the optimal rank applied to each node can be determined using feedback information of each node in the multi-node system, system efficiency can be improved.
  • FIG. 1 illustrates an example of a multi-node system.
  • FIG. 2 shows a radio access structure of a conventional wireless communication system.
  • FIG. 3 illustrates a wireless access structure of a wireless communication system to which a base station hotel concept is applied.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a structure of a transmitter used in a centralized antenna system.
  • FIG. 5 shows a signal transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a method of performing communication in a multi-node system using the signal transmission system architecture of FIG.
  • FIG. 7 shows a signal transmission system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a signaling process between a base station and a terminal when a power factor for each node is included in a MIMO precoding matrix.
  • FIG 9 illustrates a signaling process in a multi-node system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a signal transmission system according to another embodiment of the present invention.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-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 with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) is a part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced
  • IEEE 802.16m is the successor to IEEE 802.16e.
  • FIG. 1 illustrates an example of a multi-node system.
  • a multi-node system includes a base station (BS) and a plurality of nodes.
  • a base station generally refers to a fixed station communicating with a terminal, and may be referred to as other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), and an advanced base station (ABS).
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • ABS advanced base station
  • the node is not limited to a distributed antenna, and may be implemented with, for example, a macro base station antenna, a picocell base station (PeNB), a home base station (HeNB), a remote radio head (RRH), a repeater, or the like. Nodes are also called points.
  • the node may be identified or indicated through a reference signal (RS) or a pilot signal from the viewpoint of the terminal.
  • the reference signal (or pilot signal) is a signal known to the transmitter and the receiver, and means a signal used for channel measurement, data demodulation, and the like.
  • a reference signal for example, there is a channel status indication-reference signal (CSI-RS) defined in 3GPP LTE-A.
  • CSI-RS channel status indication-reference signal
  • one CSI-RS configuration may be mapped to one node and based on the CSI-RS configuration, the terminal may identify or be instructed to the node, Channel status information can be obtained.
  • a node or a point may be replaced by a CSI-RS configuration.
  • the CSI-RS configuration may include information on the number of antenna ports, a resource element used (RE), a transmission period, and an offset of a transmission time point.
  • RE resource element used
  • an antenna node is connected to a base station by wire / wireless, and each antenna node may be configured of one antenna or an antenna group (ie, a plurality of antennas). Antennas belonging to one antenna node may be located within a few meters geographically and have the same characteristics. In a multi-node system, the antenna node serves as an access point (AP) to which a terminal can access.
  • AP access point
  • a distributed antenna system refers to a system in which antennas (ie, nodes) are distributed in geographically diverse locations and managed by the base station.
  • the distributed antenna system is different from that in the conventional centralized antenna system (CAS), antennas of a base station are concentrated and arranged in a cell center.
  • CAS conventional centralized antenna system
  • the geographically distributed antennas may mean that when one receiver receives the same signal from a plurality of antennas, a channel state difference between each antenna and the receiver is arranged to be different by a specific value or more. Meaning that the antennas are concentrated may mean that the antennas are densely arranged such that the channel state difference between each antenna and one receiver is less than a specific value.
  • the specific value may be variously determined according to a frequency, a service type, etc. used for the antennas.
  • FIG. 2 shows a radio access structure of a conventional wireless communication system.
  • a conventional wireless communication system may be a cellular system.
  • a base station is responsible for three sectors constituting a cell (for example, 201, 202, and 203), and each base station is controlled by a base station controller / wireless network controller through a backbone network 204.
  • BSC radio network controller
  • each base station is generally disposed in a cell having jurisdiction.
  • FIG. 3 illustrates a wireless access structure of a wireless communication system to which a base station hotel concept is applied.
  • each base station may be connected through an antenna node and an optical fiber distributed in cells, and each base station (BTS) may be collected in a specific area without being disposed in the cell under its control. Is installed.
  • a base station hotel Such a plurality of base stations that manage the distributed cells are collected and arranged and managed in a specific area is called a base station hotel (BTS hotel).
  • BTS hotel base station hotel
  • the base station hotel concept it is possible to reduce the cost for land, building, etc., to which the base station is to be installed, and also to reduce maintenance, maintenance, and maintenance costs.
  • the base station and the BSC / RNC can be installed in one place to increase the backhaul capacity (backhaul capacity).
  • This base station hotel concept can be applied to a distributed antenna system.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a structure of a transmitter used in a centralized antenna system.
  • the transmitter 1500 includes a modulation mapper 1510-1,..., 1510 -K, a layer mapper 1520, a layer permutator 1530, and a transform.
  • Precoder Transform percoder (DFT unit), 1540-1, ..., 1540-N), MIMO precoder (1550), resource element mapper (1560-1, ..., 1560-) N), a signal generator (signal generator) 1570-1,..., 1570-N.
  • the modulation mapper 1510-1,..., 1510 -K receives a codeword and maps it to a modulation symbol representing a position on a signal costellation.
  • the codeword refers to data encoded and encoded according to a predetermined coding scheme.
  • the codeword may be input to the modulation mapper 1510-1,..., 1510 -K after being scrambling.
  • the codeword q may be expressed as in the following equation.
  • N (q) bit is the number of bits of the codeword q.
  • k has a value from 0 to N (q) bit ⁇ 1.
  • the modulation scheme is not limited and may be m-Phase Shift Keying (m-PSK) or m-Quadrature Amplitude Modulation (m-QAM).
  • m-PSK may be BPSK, QPSK or 8-PSK.
  • m-QAM may be 16-QAM, 64-QAM or 256-QAM.
  • the modulation symbol modulated by the modulation mapper may have a complex value.
  • Codeword q mapped to a symbol on the signal constellation may be represented by a modulation symbol sequence as shown in Equation 2.
  • Equation 2 q is the index of the codeword, and M (q) symb is the number of symbols of the codeword q.
  • the layer mapper 1520 receives a modulation symbol string (i.e., d (q) (i)) from the modulation mapper 1510-1,..., 1510 -K and performs codeword to layer mapping. Do this.
  • the layer mapper may be referred to as codeword-stream mapper. Streams are the same concept as layers in LTE / LTE-A.
  • the modulation symbol x (i) on which codeword-to-layer mapping is performed may be represented by Equation 3 below.
  • M layer symb represents the number of modulation symbols per layer.
  • codeword-to-layer mapping for spatial multiplexing may be performed as defined in Table 1 below.
  • the layer permutator 1530 performs permutation or interleaving at the modulation symbol level on the modulation symbol x (i) on which the codeword-to-layer mapping is performed.
  • the unit of permutation may be performed in units of bits, modulation order, modulation order x DFT size, modulation order x DFT size x (SC-FDMA symbol number of slot or subframe).
  • x (i) outputs modulation symbol y (i) sent to each antenna port p.
  • y (i) represents a modulation symbol in which permutation of the modulation symbol level is performed.
  • the transform precoder (1550-1, ..., 1550-N) receives a modulation symbol y (i) subjected to modulation symbol level permutation and performs a Discrete Fourier Transform (DFT) operation.
  • the DFT operation and permutation may be performed after (1) permutation is performed, and (2) after performing DFT operation, permutation may be performed.
  • the MIMO precoder 1550 processes the input symbols in a MIMO scheme according to multiple transmit antennas. That is, the MIMO precoder 1550 may perform layer to antenna mapping. The MIMO precoder 1550 distributes antenna specific symbols to resource mappers 1560-1,..., 1560 -N in the path of the corresponding antenna.
  • the resource mapper 1560-1,..., 1560 -N allocates an antenna specific symbol to an appropriate resource element and multiplexes according to a user.
  • the signal generators 1570-1, ..., 1570-N perform an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) operation or an Inverse Fourier Transform (IFT) operation, and then perform digital to analog conversion (DAC).
  • the signal generators 1570-1,..., 1570 -N may include an IFFT unit performing an IFFT operation and a CP insertion unit inserting a cyclic prefix (CP).
  • CP cyclic prefix
  • the transmitter includes a layer mapper and a MIMO precoder for mapping codewords to layers (streams).
  • the maximum number of streams that can be transmitted is equal to the number of ranks of the channel between the transmitter and the receiver.
  • Codewords (or MIMO layers in IEEE 802.16) that apply the same modulation coding scheme (MCS) may be mapped to a plurality of streams. For example, in LTE-A, up to two codewords transmitted to one terminal may be mapped to up to four streams. In IEEE 802.16m, one codeword transmitted to one UE may be mapped to up to eight streams. (In IEEE 802.16m, the MIMO encoder performs mapping between codewords and streams.)
  • MIMO precoding is performed to map the stream to an antenna (called an antenna port in LTE-A).
  • Linear precoding is mainly used for MIMO precoding. Therefore, if the number of streams is N s and the number of transmission antennas (or antenna ports) is N t , MIMO precoding may be represented by an N s X N t matrix.
  • the total number of transmit antennas of all nodes in the multi-node system is N t .
  • the UE should feedback by selecting a precoding matrix index (PMI) for the N t transmit antennas.
  • PMI provides information on a precoding matrix suitable for a channel in codebook based precoding.
  • PMI may be a simple matrix index in the codebook.
  • N t may vary according to the number of nodes included in the multi-node system and the number of transmit antennas of each node, and more transmit antennas may be provided than the existing eight transmit antennas. That is, in a multi-node system, there may be more or more transmit antennas than the conventional CAS, and as a result, the number of codebooks and MIMO precoding matrices to be defined increases.
  • CQI channel quality indicator
  • feedback is to feed back the quality of the effective channel corresponding to each codeword, when using multiple codewords in a multi-node system, each codeword is transmitted to the terminal through some of the transmission antennas of all the transmission antennas Can be sent. In this case, the UE may not know which node the partial transmit antenna is included in. There is a need for a communication method and apparatus that can solve this problem.
  • FIG. 5 shows a signal transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the signal transmission system includes a codeword-stream mapper 401, a stream-node mapper 402, and a MIMO precoder 403-1,..., 403 -N. That is, in the signal transmission system of FIG. 5, the stream-node mapper 402 is disposed between the codeword-stream mapper 401 and the MIMO precoder 403-1,..., 403 -N in comparison with the transmitter of FIG. 3. There is an additional difference.
  • the codeword-stream mapper 401 maps codewords to streams (layers).
  • Stream-node mapper 402 maps a stream to each node. That is, the stream-node mapper 402 serves to distribute the streams to a plurality of nodes.
  • the MIMO precoders 403-1, ... 403-N perform MIMO precoding at each node.
  • the MIMO precoders 403-1, ... 403-N may be implemented at each node.
  • the reason why the stream-node mapper 402 is required is that streams transmitted to a specific terminal or group of terminals may be transmitted in a plurality of distributed nodes rather than in one node.
  • the rank is increased in the channel with the terminal, and the throughput may be increased by increasing the signal to noise ratio (SNR).
  • SNR signal to noise ratio
  • Stream-node mapper 402 may have the following characteristics.
  • the total number of streams allocated to each node is greater than or equal to the number of streams input.
  • the number of streams allocated to one node is less than or equal to the number of streams to be input.
  • Every incoming stream is mapped to at least one node.
  • the output stream for one node is a subset of the entire incoming stream.
  • Input streams input to the stream-node mapper 402 The output streams to the i th node Let's say Then, the input streams and the output streams to the i th node can be expressed as follows.
  • U i is an N s, i XN s matrix and each row of U i consists of an arbitrary unit vector of 1 x N s .
  • the unit vector means a vector in which only one element is 1 and the rest are 0. Also, no two rows in U i are equal to each other. Therefore, the rank of the matrix U i is N s, i .
  • the stream-node mapper 402 maps, for example, three streams to two nodes (node 1, node 2).
  • U 2 which maps the streams to U 1, node 2, to map the stream to the node 1 can be expressed by the following equation.
  • U 1 and U 2 in the above formulas sequentially map s 1 and s 2 of the three streams s 1 , s 2 and s 3 to node 1, and s 3 and s 2 to node 2. Indicates. Then, node 1 performs MIMO precoding for the input consisting of s 1 , s 2 , and node 2 performs MIMO precoding for the input consisting of s 3 , s 2 .
  • the i-th node may perform MIMO precoding by using an N s, i XN t, i matrix.
  • N t, i means the number of transmit antennas of the i-th node.
  • the stream-node mapping information indicating the mapping between streams and nodes may be represented by a matrix.
  • the stream-node mapping information may be signaled by the base station to the terminal or the terminal may feed back to the base station.
  • a mapping relationship between stream-nodes may be predetermined, and signaling overhead may be reduced by providing stream-node mapping information in an index form with respect to the predetermined mapping relationship.
  • the number of indexes is reduced by fixing the node transmitting more streams to node 1.
  • additional signaling may be needed as to which node will send more streams.
  • Such signaling may be included in information that explicitly and implicitly informs the base station of the preferred node order of the terminal. For example, if the UE feeds back CQI or path loss information for each node, the preferred node may be implicitly determined by the CQI or path loss information. Alternatively, the terminal may explicitly inform the preferred node. 2.
  • the base station may be included in the control information to inform the terminal.
  • the control information means downlink control information (DCI) and may be transmitted through control channels such as a physical downlink control channel (PDCCH), a physical downlink shared channel (PDSCH), and an A-MAP.
  • DCI downlink control information
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • A-MAP A-MAP
  • index 7 uses only node 1, which may be unnecessary because the number of nodes to be supported is reduced. However, if the number of supporting nodes is fixed semi-statically, it may be necessary to turn off one node instantaneously.
  • the stream-node mapping information is not limited to an index form but may be given in a bitmap form. If the system is configured such that the same stream is not mapped to a plurality of nodes, it is possible to indicate which stream is mapped to which node in bitmap form without using Table 2 described above. For example, suppose that three streams are mapped to two nodes. If each bit of the bitmap is 0, it may indicate that it is mapped to the first node, and if 1, it may indicate that it is mapped to the second node. Then, given bitmap information of ⁇ 011 ⁇ for three streams, it may represent that the first stream is mapped to the second node and the second and third streams to the first node.
  • the stream-node mapping information may be configured in a form representing an index of a stream mapped to each node.
  • the terminal may feed back stream-node mapping information indicating that stream 1 prefers to be mapped to node 1 and stream 1 and 2 to node 2 to the base station.
  • the base station may also transmit the above-described stream-node mapping information in the control information to the terminal.
  • the terminal when feeding back the PMI to the base station, the terminal should feed back the PMI for each node allocated to the base station rather than feeding back the PMI for all nodes.
  • the base station can apply the MIMO precoder corresponding to the PMI for each node, without having to configure a complex codebook and MIMO precoder considering the transmission antenna configuration of all nodes. Become.
  • FIG. 6 illustrates a method of performing communication in a multi-node system using the signal transmission system architecture of FIG.
  • the base station transmits first stream-node mapping information to the terminal (S110).
  • the node n transmits the stream set n1 to the terminal (S121), and the node m transmits the stream set m1 to the terminal (S122).
  • Stream set n1 and stream set m1 are transmitted according to the first stream-node mapping information.
  • the terminal transmits preferred node information to the base station (S130).
  • the base station determines the stream-node mapping relationship to be applied to the terminal based on the preferred node information and transmits the second stream-node mapping information (S140).
  • the node n1 and the node m1 transmit the stream set n2 and the stream set m2 according to the second stream-node mapping information (S141 and S142).
  • the process of mapping a codeword to a node in a multi-node system may be performed through a codeword-stream mapper and a stream-node mapper, but this is not a limitation. That is, the process of mapping the codeword to the node may be performed by the codeword-stream mapper. That is, the codeword-stream mapper may map the stream to each of the plurality of nodes. Then, the MIMO precoder may perform MIMO precoding using the streams mapped to each node.
  • FIG. 7 shows a signal transmission system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is different from FIG. 5 in that a codeword-stream mapper 701 maps an input codeword to a stream for each node.
  • the MIMO precoder 702 performs MIMO precoding on the stream for each node.
  • N s streams output by the codeword-stream mapper 701 Nt outputs MIMO precoded by the MIMO precoder 702
  • the transmission vector x i transmitted from each node and the MIMO precoding matrix V i at each node can be expressed as follows.
  • N s, i is the number of streams transmitted by the i-th node. Further, in the transport stream matrix s, only the streams transmitted at the node i are collected and expressed as N s, i X 1 vector s i . (In the example above to be).
  • x i can be expressed as the following equation.
  • the received signal y of the terminal is represented by the following equation. Can be represented as:
  • z is a vector representing received noise and interference, and the channel is assumed to be frequency flat in a particular narrowband.
  • the signal y received by the terminal is a channel matrix H i to the terminal and the node i , a reduced MIMO precoding matrix , May be represented as the sum of the products of the transport stream vectors s i of the node i. That is, the signal received by the terminal may be represented as the sum of the signals received from each node, and the reduced MIMO precoding matrix Affected by
  • the MIMO precoder may configure a MIMO precoding matrix including a power factor for each node. That is, the MIMO precoding matrix V i of the node i may be configured as follows.
  • Equation 9 ⁇ i means a power factor at node i.
  • Equation 9 Is the N t, i XN s matrix. Equation 9 may be expressed as Equation 10 below.
  • Is the N t, i XN s, i matrix. remind or May be a MIMO precoding matrix defined on an existing CAS basis or a default MIMO precoding matrix in a newly defined single node transmission.
  • the default MIMO precoding matrix in single node transmission is a method of fixing the power factor to 1 and transmitting. At this time, or Has the characteristic that the transmission power is normalized. For example, if you apply codebook based precoding, or Are all obtained from the normalized codebook.
  • the normalized codebook means a codebook consisting of matrices of which the power of each element, each row or column, and the matrix itself is fixed.
  • FIG. 8 illustrates a signaling process between a base station and a terminal when a power factor for each node is included in a MIMO precoding matrix.
  • the base station transmits a signal through a plurality of nodes by applying a first power factor (S201).
  • the first power factor collectively represents power factors for nodes allocated to the terminal.
  • the base station may transmit a signal to the terminal through node 1 and node 2 using the first power factor.
  • the terminal measures the channel state for each of the plurality of nodes (S202). For example, the terminal may measure a reference signal transmitted from each node. Reference signals may be distinguished by node IDs of respective nodes. Alternatively, the terminal may measure carrier to interference and noise ratio (CINR) and received signal strength indication (RSSI) transmitted from each node.
  • CINR carrier to interference and noise ratio
  • RSSI received signal strength indication
  • the terminal feeds back power factor information to the base station based on the channel state measurement (S203).
  • the power factor information means a signal for requesting the base station to adjust the power factor for a specific node.
  • the power factor information may be implemented in various forms.
  • the terminal may request power factor adjustment by transmitting a preferred power factor for each node to the base station with a fixed number of bits together with information for identifying the node.
  • the power factor value for each node may have a predefined table between the base station and the terminal according to the bit value. Then, the base station can recognize the power factor value according to the bit value in the table. That is, the power factor value may be provided in the form of an index of a predetermined table.
  • the following table is an example of the table.
  • the terminal transmits a power factor value composed of 2 bits to the base station together with the node identification information.
  • the power factor is '0' if the 2-bit bit value is '00', the power factor is '0.5' if the bit value is '01', and the power factor if the bit value is '10'. Is '1', and if the bit value is '11', the power factor may be determined as '2'.
  • the power factor information may be given in the form of node identification information (eg, node index) and matrix index.
  • the matrix index may be information indicating a matrix selected from a codebook which is a set of matrices defining power factors of predetermined nodes.
  • the power factor information may be fed back in an event-driven manner.
  • the information fed back by the terminal may include a power adjustment field and a node index (or a corresponding reference signal index).
  • the power adjustment field may consist of 1 bit. If the field value of the power adjustment field is 1, the base station may reduce the transmit power of the node indicated by the node index, and if the field value of the power adjustment field is 0, the base station may increase the transmit power of the node indicated by the node index ( The opposite is, of course, possible).
  • the terminal may feed back a power factor increase request for the node 1.
  • the terminal may feed back a power factor reduction request for the node 2.
  • the power factor increase or decrease request may be identified by the value of the power adjustment field.
  • the increase or decrease value of the power factor may be distinguished and indicated in several steps as shown in Table 4 by the power adjustment field.
  • the base station transmits a signal through the plurality of nodes by applying the second power factor (S204).
  • the second power factor may be determined based on the power factor information transmitted by the terminal.
  • the base station may use one of the following two methods to determine the second power factor.
  • the base station may transmit the codeword through the same MCS by adjusting the transmission power of the nodes transmitting the signal to the terminal through the second power factor.
  • the link quality from each node may represent a significant difference.
  • One solution to this is to apply a different MCS to each node.
  • this method requires CQI feedback for each codeword and control information signaling for MCS, so that signaling overhead increases.
  • the MCS for the node having the worst channel condition should be applied to all nodes.
  • the base station can increase the transmit power to the nodes that are assigned to the terminal or the nodes selected by the terminal are in a bad channel state ( ⁇ i > 1), and can reduce the transmit power to nodes having a good channel state. ( ⁇ i ⁇ 1).
  • the good and bad of the channel condition can be determined based on a predetermined threshold.
  • the first power factor and the second power factor may be included in control information transmitted by a base station and transmitted.
  • the base station discriminates the downlink transmission power for each node.
  • the reason for discriminating the transmission power of each node is to achieve the following two purposes.
  • N r be the number of reception antennas of a terminal and N t be the total number of transmit antennas of a multi-node system.
  • the channel between the node i and the terminal in the N r X N t channel matrix H may be represented by an N r XN t, i matrix (denoted as H i ).
  • N t, i is the number of transmit antennas of the node i.
  • the received signal y of the terminal can be expressed as the following equation.
  • the signal transmission and the MIMO precoding matrix selection is performed based on the PMI feedback of the terminal to the MIMO precoding matrix V.
  • the number of transmit antennas may be more diverse than that of the CAS.
  • the number of transmit antennas of node 1 is 4, the number of transmit antennas of node 2 is 2, the number of streams mapped to node 1 is 2, the number of streams mapped to node 2 is 1, Assume that the maximum rank is two.
  • the MIMO precoding matrix V having 6 ⁇ 2 should be defined.
  • a 6 x 2 codebook must be newly designed, and the MIMO precoding matrix in the codebook satisfying the above example should be zero in the first and second columns of 5 rows and 6 rows. This is because rank 1 transmission is performed at node 2. It is difficult to define codebooks that meet these various constraints.
  • the MIMO precoding matrix can be defined for each node. That is, the MIMO precoder may be defined and applied for each node.
  • FIG 9 illustrates a signaling process in a multi-node system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station transmits a reference signal through a plurality of nodes (S900).
  • the reference signal may be transmitted according to different reference signal settings to be distinguished for each node.
  • the base station transmits node-specific transmission information to the terminal (S910).
  • the base station may transmit not only an overall rank value of the multi-node system but also a 'node rank value' in the control information.
  • the base station may inform the terminal of the N s, i value , which is the number of streams mapped to the i-th node, where the N s, i value may be the rank value of the i-th node.
  • the base station may transmit the control information including the number of transmission antennas (N t, i ) per node and stream-node mapping information.
  • the base station may inform the transport stream vector s i of the i-th node from the transport stream matrix s through the stream-node mapping information.
  • the terminal estimates the channel with each node using the reference signal (ie, estimates H i ) and generates feedback information (S920).
  • the feedback information may include a precoding matrix index (PMI) for each node and a CQI for each node.
  • PMI precoding matrix index
  • the UE may find the PMI for the corresponding node (eg, node i) from a codebook consisting of MIMO precoding matrices of size N t, i XN s, i .
  • the terminal may use Equation 10 to find the MIMO precoding matrix V i applied to the node i. As such, the UE can find a PMI suitable for each node assigned to the UE.
  • the terminal feeds back node-specific feedback information (node-specific PMI, node-specific CQI) to the base station (S930). Then, the base station may configure the MIMO precoding matrix (ie, MIMO precoder) from the node-specific feedback information fed back by the terminal.
  • node-specific PMI node-specific PMI
  • node-specific CQI node-specific CQI
  • the base station may configure the MIMO precoding matrix (ie, MIMO precoder) from the node-specific feedback information fed back by the terminal.
  • stream-node mapping information is included in transmission information for each node transmitted by the base station, but this is not a limitation. If the control information does not include the stream-node mapping information, the terminal may assume various stream-node mappings and find a PMI set for each node in each case and feed back some or all of them. In this case, the terminal may include the preferred stream-node mapping relationship in the feedback information.
  • the terminal assumes various node-specific rank values and feeds back the preferred node-specific rank values.
  • the UE may feed back a PMI set for each node with respect to a preferred rank value for each node to the base station.
  • the terminal may assign various combinations that may allocate 4 streams to 2 nodes.
  • the terminal may assign various combinations that may allocate 4 streams to 2 nodes.
  • Nodes mapped in turn for the four streams are ⁇ node 1, node 1, node 1, node 1 ⁇ , ⁇ node 1, node 1, node 1, node 2 ⁇ , ⁇ node 1, node 1, node), for example. 2, node 2 ⁇ , ..., and so forth.
  • the node-specific PMI sets are searched and the node-specific PMI sets for some or all of the most preferred feedbacks are fed back.
  • the terminal may include preferred stream-node mapping information, a rank value for each node, and an overall rank value in the feedback information.
  • the reason why the total rank value is included in the feedback separately from the rank value for each node is that the sum of the rank values for each node becomes greater than or equal to the total rank value when a part of the stream is mapped to multiple nodes.
  • the rank value for each node and the total rank value may be omitted.
  • the implicit rank value is 2
  • the per node rank value for node 2 is 3
  • the total rank value is 4 implicitly. Therefore, the rank value for each node and the total rank value may be omitted.
  • the rank value feedback for each node may be regarded as an implicit indication of index feedback for a node preferred by the terminal.
  • the base station may perform dynamic node switching using a rank value for each node fed back by the terminal. If the base station allocates a node set consisting of N nodes to the terminal, the number of nodes preferentially preferred by the terminal may be smaller than N. At this time, if the UE sets the node rank value for the node that is not preferred to 0 and feeds back, the base station may change the node set by excluding the node having the node rank value of 0 from the node set to support the UE. .
  • the base station may feed back a rank value for each of the three nodes.
  • the rank value of each node for the three nodes is expressed as ⁇ 1, 1, 2 ⁇ , ⁇ 1, 2, 2 ⁇ .
  • the terminal may feed back ⁇ 1,0,3 ⁇ , for example.
  • the base station may perform dynamic node switching based on the rank value of each node fed back by the terminal.
  • the base station may include a node-specific rank value in the control information, and may inform the terminal of node information that is dynamically changed by setting the node-specific rank pack for a specific node to zero.
  • CQI channel quality information
  • the CQI is information that the terminal informs the base station of a MCS level that can be received with a performance within a predetermined reception error rate.
  • CQI is information that informs the base station of the current channel state in a broad sense.
  • the CQI may be divided into average CQI, differential CQI, wideband CQI, subband CQI, and the like.
  • the terminal measures the CQI value for each codeword and feeds back all or part of the value. However, there is an exception of measuring and feeding back a CQI value for a preferred stream together with the preferred stream information when transmitting a multi-user (MU) MIMO (IEEE 802.16m open loop MU-MIMO).
  • MU multi-user
  • the UE may feed back the CQI information per node as well as the overall CQI value for the entire transmit antenna during CQI feedback.
  • the CQI information for each node is CQI information for each node, and means CQI information for some transmission antennas or some streams among all transmission antennas of the multi-node system.
  • node-specific CQI information for all nodes supporting the UE should be included in the feedback information. This is because it is difficult to determine the MCS level for another node supporting the terminal only by the node-specific CQI information for some nodes supporting the terminal. In particular, in a multi-node system, the path loss is different for each node, and thus has such characteristics. Node-specific CQI information may be used to inform the MCS level applied by each node through downlink control information.
  • the node configuration when configuring node-specific CQI information is the node configuration during the actual data transfer. (Or stream-node mapping).
  • the base station allocates nodes 1, 3, and 4 to the terminal 1, and the terminal 1 feeds back node-specific CQI information for the three nodes.
  • the base station may transmit data using only some nodes of the three nodes when the actual data is transmitted to the terminal 1 by the data request of the terminal 2. That is, when the node fed back the CQI information for each node and the node that the base station transmits data thereafter, the CQI information is inconsistent.
  • the terminal obtains and feeds back CQI information for each node in the case where one different stream is mapped to each node, but some nodes may transmit multiple streams during actual data transmission. Even in this case, inconsistency of the CQI information occurs.
  • the UE may add a CQI compensation value to the feedback.
  • the CQI compensation value refers to a difference between CQI values for transmission modes (ie, number of nodes transmitting signals and stream-node mapping) assumed by the UE at the time of CQI feedback, and when the configuration is different when actual base stations transmit data. . For example, when the UE assumes that three nodes are allocated and sends three CQI values for three nodes, how different the CQI value is if only two or one of the three nodes participates in the transmission. The difference value for the index may be transmitted together as the CQI compensation value.
  • the CQI information for each node is defined as a CQI for a case in which only a corresponding node participates in transmission
  • the CQI compensation value is information indicating how the CQI information for each node is changed by interference if another node supports the UE. Can also be defined as.
  • the CQI compensation values are values that assume various cases, the burden on the terminal may increase.
  • the CQI compensation value may be fed back in a relatively long period, that is, semi-static.
  • the CQI compensation value may be fed back at a cycle set through a radio resource control (RRC) message.
  • RRC radio resource control
  • the CQI compensation value may be fed back only for a limited number of cases.
  • the CQI compensation value may be limited to the amount of CQI increase for the case where one node is reduced than the node configuration at the time of the current CQI feedback.
  • the terminal finds and feeds back a preferred total rank value, a rank value for each node, and a corresponding PMI for each preferred node using the channel matrix H i .
  • the MCS level of each node applicable to each node is measured, and the CQI value of each node is fed back.
  • the CQI compensation value may be fed back together with the node-specific CQI value.
  • the total rank value, the rank value for each node may be included in the control information transmitted from the base station to the terminal.
  • the terminal may fix the parameter by the overall rank value transmitted from the base station and the rank value for each node, and then find and feed back the remaining parameter values to be fed back.
  • the base station may designate by transmitting the stream-node mapping information in the control information.
  • the default stream-node mapping relationship is defined through a predetermined standard, and the UE feeds back the PMI assuming the default stream-node mapping when there is no special request from the base station.
  • the default stream-node mapping may be, for example, a mapping scheme in which one stream is allocated to all nodes. That is, the default value of the total rank is equal to the number of all nodes, and the rank value for each node for each node is designated as 1.
  • the terminal configures feedback information assuming that the first stream is mapped to node 1, the second stream to node 2, and the Nth stream to node N.
  • the node-specific rank value of 1 is because in a multi-node system, each node is likely to have much less transmit power than a conventional macro cell tower, and therefore, it is unlikely that the number of transmit antennas at each node is high. . In other words, the probability that the rank value of each node becomes 2 or more is not large. In addition, the channel characteristics from each node physically installed at different locations are likely to have a very low spatial correlation between channels between nodes, and thus, there is a high probability that there is no problem in transmitting independent streams.
  • the terminal may find and feed back a node-specific PMI for each node from a rank 1 codebook, that is, a codebook including N t, i X 1 vectors.
  • a rank 1 codebook that is, a codebook including N t, i X 1 vectors.
  • the stream-node mapping information may be omitted in the feedback information, and the feedback overhead is not large because the PMI and CQI feedback information are also limited to the PMI per node and the CQI for each node.
  • the term 'node' includes not only physical nodes but also logical nodes.
  • the logical node refers to a node from the standpoint recognized by the terminal.
  • the physical node and the logical node may have a 1: 1 relationship, but are not limited thereto. For example, if a plurality of physical nodes share one reference signal (pilot) pattern, a plurality of physical nodes sharing this one reference signal (pilot) pattern may correspond to one logical node.
  • one CSI-RS pattern includes one, two, four, or eight transmit antenna ports.
  • one CSI-RS pattern is transmitted from one physical node.
  • the terminal may perform node-by-node CSI feedback from the perspective of the logical node, which is recognized by the terminal as if the two physical nodes as one node, one CSI based on a system having eight transmission antennas.
  • Means to do feedback. Therefore, PMI for each node, CQI for each node, rank for each node, etc. described in the present invention may mean one PMI, CQI, rank information, etc. for each physical node, and one PMI, CQI, rank information, etc. for each logical node. It may mean.
  • nodes are distinguished by reference signals (pilots) having different configurations from a terminal point of view.
  • reference signals pilots
  • a logical node viewed from the terminal's point of view may be divided into CSI-RSs having different configurations.
  • the above-described node-specific feedback information in the present invention means PMI, CQI, and rank for each CSI-RS.
  • the node-specific transmission information transmitted by the base station to the terminal means the configuration information for each CSI-RS.
  • FIG. 10 shows a signal transmission system according to another embodiment of the present invention.
  • the signal transmission system includes a codeword-node mapper 601, a codeword-stream mapper 602-1, ..., 602-N, a MIMO precoder 603-1, ..., 603-N).
  • the codeword-node mapper 601 maps the entire codewords to each node. That is, the codewords are mapped to the nodes first, not to the streams and then to each node.
  • codeword-node mapping information may be included in information fed back by the terminal to the base station or control information transmitted by the base station to the terminal.
  • Mapping between codewords and nodes can be defined to assign one codeword per node by default. In such a case, signaling of codeword-node mapping information may be necessary only when this rule is violated. Thus, signaling overhead is reduced.
  • the increase in the codeword for a particular node may be determined by the request of the terminal or the determination of the base station when the quality difference of the streams mapped to the node is severe and is not suitable to use the same MCS.
  • the base station may request a control message or a feedback message of a terminal when the code set of the node set is similar to reduce a signaling overhead by distributing one codeword to a plurality of nodes.
  • a maximum of two codewords are allocated to a terminal.
  • path loss may be different for each node. Therefore, applying different MCS for each node can maximize the performance.
  • the codeword-node mapper may be used instead of the stream-node mapper.
  • the invention can be implemented in hardware, software or a combination thereof.
  • an application specific integrated circuit ASIC
  • DSP digital signal processing
  • PLD programmable logic device
  • FPGA field programmable gate array
  • the module may be implemented as a module that performs the above-described function.
  • the software may be stored in a memory unit and executed by a processor.
  • the memory unit or processor may employ various means well known to those skilled in the art.

Abstract

복수의 노드들과 상기 복수의 노드들 각각과 연결되어 제어할 수 있는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템의 신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 단말에게 노드 별 전송 정보를 전송하는 단계; 상기 복수의 노드들 중 적어도 하나의 노드에서 노드 별로 결정되는 프리코딩 행렬을 적용하여 상기 단말에게 적어도 하나의 스트림을 전송하는 단계; 및 상기 단말로부터 노드 별 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank) 정보를 포함하고, 상기 노드 별 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드에 적용될 수 있는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 노드 시스템에서 신호 전송 방법
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 노드 시스템에서 신호를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신망의 데이터 전송량이 빠르게 증가하고 있다. 그 이유는 머신 대 머신(Machine-to-Machine,M2M) 통신 및 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스의 출현 및 보급 때문이다. 요구되는 높은 데이터 전송량을 만족시키기 위해 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하는 반송파 집성(carrier aggregation : CA) 기술, 인지 무선(cognitive radio: CR) 기술 등과 한정된 주파수 내에서 데이터 용량을 높이기 위해 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 전송 기술 등이 최근 부각되고 있다.
또한, 무선 통신망은 사용자 주변에 액세스 할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 진화하고 있다. 여기서, 노드란 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)에서 일정 간격 이상으로 떨어진 안테나 또는 안테나 그룹을 의미하기도 하지만, 이러한 의미에 한정되지 않고 좀 더 넓은 의미로 사용될 수 있다. 즉, 노드는 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), RRU(remote radio unit), 중계기, 분산된 안테나(그룹) 등이 될 수도 있다. 높은 밀도의 노드를 갖춘 무선 통신 시스템은 노드 간의 협력에 의해 더 높은 시스템 성능을 보일 수 있다. 즉, 각 노드가 독립적인 기지국(Base Station (BS), Advanced BS (ABS), Node-B (NB), eNode-B (eNB), Access Point (AP) 등)으로 서로 협력하지 않고 동작하는 경우보다, 각 노드가 하나의 제어국에 의해 송수신을 관리받아 하나의 셀에 대한 안테나 또는 안테나 그룹처럼 동작한다면 훨씬 우수한 시스템 성능을 낼 수 있다. 이하에서 복수의 노드를 포함하는 무선 통신 시스템을 다중 노드 시스템(multi-node system)이라 칭한다.
이러한 다중 노드 시스템은 기존의 무선 통신 시스템에 비해 전송 안테나의 개수가 증가하고, 각 노드에서의 다양한 전송 안테나 구성이 가능하다. 따라서, 기존의 MIMO(multi-input multi-output) 프리코딩 기법에 따라 신호를 전송하는 경우, 미리 규정해야 하는 MIMO 프리코딩 행렬의 개수가 과도하게 증가할 수 있다. 또한, 각 노드에서 서로 다른 랭크로 스트림을 전송하는 경우 MIMO 프리코딩 행렬에 제한이 발생한다.
다중 노드 시스템에서 MIMO 전송을 위한 신호 전송 방법이 필요하다.
다중 노드 시스템에서 신호 전송 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 복수의 노드들과 상기 복수의 노드들 각각과 연결되어 제어할 수 있는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템의 신호 전송 방법은 단말에게 노드 별 전송 정보를 전송하는 단계; 상기 복수의 노드들 중 적어도 하나의 노드에서 노드 별로 결정되는 프리코딩 행렬을 적용하여 상기 단말에게 적어도 하나의 스트림을 전송하는 단계; 및 상기 단말로부터 노드 별 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 노드 별 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드에 적용될 수 있는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank) 정보를 포함할 수 있다.
상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수 및 상기 적어도 하나의 스트림과 상기 적어도 하나의 노드 간의 맵핑 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 미리 정해진 코드북 내의 행렬을 지시하는 인덱스를 포함할 수 있다.
상기 코드북 내의 행렬들은 행 또는열의 개수가 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank)와 동일하고, 상기 행 또는 열에 대응되는 열 또는 행의 개수는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수와 동일할 수 있다.
상기 노드 별 피드백 정보는 상기 단말이 선호하는 노드 별 랭크 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 노드 별 피드백 정보는 노드 별 채널 품질 지시자(channel quality indicator : CQI)를 더 포함할 수 있다.
상기 노드 별 CQI는 상기 적어도 하나의 노드 각각에 대한 변조 코딩 방식(modulation and coding scheme)을 지시할 수 있다.
상기 노드 별 피드백 정보는 CQI 보상 값을 더 포함하되, 상기 CQI 보상 값은 상기 적어도 하나의 노드가 변경되는 경우 CQI의 차이 값을 나타낼 수 있다.
상기 CQI 보상 값은 미리 정해진 주기로 전송될 수 있다.
상기 방법은 적어도 하나의 노드에서 상기 노드 별 피드백 정보에 기반하여 결정된 프리코딩 행렬을 적용하여 상기 단말에게 적어도 하나의 스트림을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 노드 각각은 하나의 스트림만을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른, 복수의 노드들과 상기 복수의 노드들 각각과 연결되어 제어할 수 있는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서, 단말의 신호 전송 방법은 노드 별 전송 정보를 수신하는 단계; 상기 복수의 노드들 중 적어도 하나의 노드에서 노드 별로 결정되는 프리코딩 행렬이 적용된 적어도 하나의 스트림을 수신하는 단계; 및 노드 별 피드백 정보를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 노드 별 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드에 적용될 수 있는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수 및 상기 적어도 하나의 스트림과 상기 적어도 하나의 노드 간의 맵핑 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 미리 정해진 코드북 내의 행렬을 지시하는 인덱스를 포함할 수 있다.
상기 코드북 내의 행렬들은 행의 개수가 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank)와 동일하고, 열의 개수는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수와 동일할 수 있다.
상기 노드 별 피드백 정보는 상기 단말이 선호하는 노드 별 랭크 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 노드 별 피드백 정보는 노드 별 채널 품질 지시자(channel quality indicator : CQI)를 더 포함할 수 있다.
상기 노드 별 CQI는 상기 적어도 하나의 노드 각각에 대한 변조 코딩 방식(modulation and coding scheme)을 지시할 수 있다.
상기 노드 별 피드백 정보는 CQI 보상 값을 더 포함하되, 상기 CQI 보상 값은 상기 적어도 하나의 노드가 변경되는 경우 CQI의 차이 값을 나타낼 수 있다.
상기 CQI 보상 값은 미리 정해진 주기로 전송될 수 있다.
다중 노드 시스템에서 복수의 노드 각각에 대해 MIMO 프리코딩 행렬을 적용함으로써, 미리 규정해야 하는 MIMO 프리코딩 행렬의 개수가 감소한다. 다중 노드 시스템에서 기존의 MIMO 프리코딩 행렬을 재사용할 수 있으므로 역호환성(backward compatibility)을 높일 수 있다. 또한 다중 노드 시스템에서 노드 별 피드백 정보를 이용하여 각 노드에 적용되는 최적 랭크를 결정할 수 있으므로 시스템 효율을 높일 수 있다.
도 1은 다중 노드 시스템의 예를 나타낸다.
도 2는 종래의 무선통신 시스템의 무선접속 구조를 나타낸다.
도 3은 기지국 호텔 개념을 적용한 무선통신 시스템의 무선접속 구조를 나타낸다.
도 4는 집중 안테나 시스템에서 사용되는 전송기 구조의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 시스템을 나타낸다.
도 6은 도 5의 신호 전송 시스템 구조를 이용하는 다중 노드 시스템에서 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 전송 시스템을 나타낸다.
도 8은 MIMO 프리코딩 행렬에 노드 별 파워 팩터를 포함하는 경우, 기지국과 단말 간의 시그널링 과정을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 노드 시스템에서의 시그널링 과정을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신호 전송 시스템을 나타낸다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 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 communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 LTE의 후속 시스템이다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 후속 시스템이다.
도 1은 다중 노드 시스템의 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 다중 노드 시스템은 기지국(base station : BS) 및 복수의 노드를 포함한다.
기지국은 특정한 지리적 영역에 대해 통신 서비스를 제공한다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), ABS(advanced base station) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
도 1에서는 노드의 일 예로 분산된 안테나를 나타내고 있으며 이러한 의미에서 안테나 노드(antenna node : AN)라 표시하고 있다. 그러나 노드는 분산된 안테나에 한정되지 않으며, 예를 들어, 매크로 기지국 안테나, 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), 중계기 등으로 구현될 수 있다. 노드는 포인트(point)라 칭하기도 한다.
노드는 단말 입장에서 보면, 참조 신호(reference signal:RS) 또는 파일럿(pilot) 신호를 통해 식별 또는 지시될 수 있다. 참조 신호(또는 파일럿 신호)는 전송단과 수신단이 알고 있는 신호로 채널 측정, 데이터 복조 등에 이용되는 신호를 의미한다. 참조 신호로는 예를 들어, 3GPP LTE-A에서 규정하는 CSI-RS (channel status indication-reference signal)가 있다. LTE/LTE-A 시스템에서 하나의 CSI-RS 설정(configuration)이 하나의 노드에 맵핑(mapping)될 수 있고 이러한 CSI-RS 설정을 기반으로 단말은 노드를 식별하거나 지시받을 수 있고, 해당 노드에 대한 채널 상태 정보를 구할 수 있다. 이러한 의미를 고려할 때, 이하 본 발명에서 노드 또는 포인트는 CSI-RS 설정으로 대치될 수 있다. CSI-RS 설정은 안테나 포트 개수, 사용하는 자원 요소(resource element : RE), 전송 주기 및 전송 시점의 오프셋(offset) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 안테나 노드는 기지국과 유/무선으로 연결되어 있으며, 각 안테나 노드는 하나의 안테나 또는 안테나 그룹(즉, 복수의 안테나들)으로 구성될 수 있다. 하나의 안테나 노드에 속한 안테나들은 지리적으로 수 미터 이내로 위치하여 동일한 특성을 나타낼 수 있다. 다중 노드 시스템에서, 안테나 노드는 단말이 접속(access)할 수 있는 접속점(access point, AP)의 역할을 한다.
상술한 바와 같이 노드가 안테나로 구성되는 경우, 이러한 다중 노드 시스템을 분산 안테나 시스템(distributed antenna system : DAS)이라 칭하기도 한다. 즉, 분산 안테나 시스템은 안테나(즉 노드)가 지리적으로 다양한 위치에 분산되어 배치되고, 이러한 안테나들을 기지국이 관리하는 시스템을 의미한다. 분산 안테나 시스템은, 종래 집중 안테나 시스템(Centralized antenna system : CAS)에서 기지국의 안테나들이 셀 중앙에 집중되어 배치되는 점과 차이가 있다.
안테나들이 지리적으로 분산되어 배치된다는 의미는 하나의 수신기가 동일한 신호를 복수의 안테나들로부터 수신하는 경우, 각 안테나와상기 수신기와의 채널 상태 차이가 특정 값 이상 차이가 나도록 배치된다는 의미일 수 있다. 안테나들이 집중 배치된다는 의미는 각 안테나와 하나의 수신기 사이의 채널 상태 차이가 특정 값 미만이 되도록 밀집 배치된다는 의미일 수 있다. 상기 특정 값은 안테나들에 사용되는 주파수, 서비스 종류 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
도 2는 종래의 무선통신 시스템의 무선접속 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 종래의 무선통신 시스템은 셀룰러(cellular) 시스템일 수 있다. 셀룰러 시스템에서 기지국은 셀을 구성하는 3개의 섹터(sector, 예컨대 201, 202, 203)를 관할하고, 각 기지국은 백본(backbone)망(204)을 통해 기지국 제어기/무선 네트워드 제어기(base station controller/radio network controller : BSC/RNC, 이하 BSC로 통칭)와 연결된다. 이러한 종래의 무선통신 시스템에서 각 기지국은 관할하는 셀 내에 배치되는 것이 일반적이었다.
도 3은 기지국 호텔 개념을 적용한 무선통신 시스템의 무선접속 구조를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 각 기지국(BTS)들은 셀들에 분산 배치된 안테나 노드와 광 케이블(optical fiber) 등을 통해 연결될 수 있으며, 각 기지국(BTS)들은 관할하는 셀 내에 배치되지 않고 특정 영역에 모아서 설치된다. 이처럼 분산된 셀들을 관리하는 복수의 기지국들을 특정 영역에 집합하여 배치, 관리하는 것을 기지국 호텔(BTS hotel)이라 칭한다. 기지국 호텔 개념에 의하면, , 기지국을 설치할 토지, 건물 등에 대한 비용을 줄일 수 있고 유지/관리/보수 비용도 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 기지국들 및 BSC/RNC를 모두 한 곳에 설치하여 백홀 용량(backhaul capacity)도 증가시킬 수 있다. 이러한 기지국 호텔 개념은 분산 안테나 시스템에 적용될 수 있다.
도 4는 집중 안테나 시스템에서 사용되는 전송기 구조의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 전송기(1500)는 모듈레이션 맵퍼(modulation mapper, 1510-1, ..., 1510-K), 레이어 맵퍼(layer mapper, 1520), 레이어 퍼뮤테이터(layer permutator, 1530), 변환 프리코더(Transform percoder(DFT unit), 1540-1, ..., 1540-N), MIMO 프리코더(MIMO precoder, 1550), 자원 맵퍼(resource element mapper, 1560-1,..., 1560-N), 신호 발생기(signal generator, 1570-1, .., 1570-N)를 포함할 수 있다.
모듈레이션 맵퍼(1510-1, ..., 1510-K)는 부호어(codeword)를 입력받아 신호 성상(signal costellation) 상의 위치를 표현하는 변조 심벌에 맵핑한다. 여기서, 부호어는 정해진 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터를 의미한다. 부호어는 도면에는 표시하지 않았으나, 스크램블링(scrambling)을 거친 후 모듈레이션 맵퍼(1510-1, ..., 1510-K)로 입력될 수도 있다. 부호어 q는 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000001
여기서, q는 부호어의 인덱스이고, N(q) bit는 부호어 q의 비트수이다. k는 0에서 N(q) bit-1 까지의 값을 가진다.
변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation)일 수 있다. 예를 들어, m-PSK는 BPSK, QPSK 또는 8-PSK 일 수 있다. m-QAM은 16-QAM, 64-QAM 또는 256-QAM 일 수 있다. 모듈레이션 맵퍼에 의해 변조된 변조 심벌은 복소값(complex value)을 가질 수 있다. 신호 성상 상의 심벌로 맵핑되는 부호어 q는 수학식 2와 같은 변조 심벌 열로 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000002
수학식 2에서 q는 부호어의 인덱스이고, M(q) symb는 부호어 q의 심벌 수이다.
레이어 맵퍼(1520)는 모듈레이션 맵퍼(1510-1, ..., 1510-K)로부터 변조 심벌 열(즉, d(q)(i))을 입력받아 부호어 대 레이어 맵핑(codeword to layer mapping)을 수행한다. 레이어 맵퍼는 부호어-스트림 맵퍼라고 칭할 수도 있다. 스트림은 LTE/LTE-A에서 레이어(layer)와 동일한 개념이다. 부호어 대 레이어 맵핑이 수행된 변조 심벌 x(i)는 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000003
수학식 3에서 v는 레이어 수를 의미하고, i = 0, 1, ..., Mlayer symb - 1 이다.
Mlayer symb 는 레이어 당 변조 심벌의 수를 나타낸다.
부호어의 개수가 1 또는 2인 경우, 공간 다중화(spatial multiplexing)에 대한 부호어 대 레이어 맵핑(codeword-to-layer mapping)은 다음 표 1에 정의된 바에 따라 수행될 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000004
레이어 퍼뮤테이터(1530)는 부호어 대 레이어 맵핑이 수행된 변조 심벌 x(i)를 변조 심벌 수준의 퍼뮤테이션(permutation, 또는 인터리빙(interleaving))을 수행한다. 퍼뮤테이션의 단위는 비트 단위, 변조 차수 단위, 변조 차수 x DFT 사이즈 단위, 변조 차수 x DFT 사이즈 x (슬롯 또는 서브프레임의 SC-FDMA 심벌 수)단위로 수행될 수도 있다. 변조 심벌 수준의 퍼뮤테이션을 수행하면, x(i)는 각 안테나 포트 p에 보내어지는 변조 심벌 y(i)가 출력된다. 여기서, y(i)는 변조 심벌 수준의 퍼뮤테이션이 수행된 변조 심벌을 나타낸다.
즉, 부호어 대 레이어 맵핑이 수행된 변조 심벌 x(i) = [ x(0)(i), ..., x(v-1)(i)]T , i = 0, 1, ..., Mlayer symb - 1 이 레이어 퍼뮤테이터(1530)의 입력 벡터로 주어지면, 변조 심벌 수준의 퍼뮤테이션이 수행되어 출력 벡터 y(i)= [ y(0)(i), ..., y(p-1)(i)]T , i = 0, 1, ..., Mlayer symb - 1 가 생성된다.
변환 프리코더(1550-1, ..., 1550-N)는 변조 심벌 수준의 퍼뮤테이션이 수행된 변조 심벌 y(i)를 입력받아 DFT(Discrete Fourier Transform) 연산을 수행한다. DFT 연산과 퍼뮤테이션은 (1) 퍼뮤테이션이 수행된 후 DFT 연산을 수행할 수도 있고, (2) DFT 연산을 수행한 후, 퍼뮤테이션이 수행될 수도 있다.
MIMO 프리코더(1550)는 입력 심벌을 다중 전송 안테나에 따른 MIMO 방식으로 처리한다. 즉, MIMO 프리코더(1550)는 레이어 대 안테나 맵핑(layer to antenna mapping)을 수행할 수 있다. MIMO 프리코더(1550)는 안테나 특정 심벌을 해당 안테나의 경로의 자원 맵퍼(1560-1,..., 1560-N)로 분배한다.
자원 맵퍼(1560-1,..., 1560-N)는 안테나 특정 심벌을 적절한 자원요소(resource element)에 할당하고, 사용자에 따라 다중화한다. 신호 발생기(1570-1, ..., 1570-N)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 또는 IFT(Inverse Fourier Transform) 연산을 수행한 후 DAC(digital to analog conversion)을 수행한다. 신호 발생기(1570-1, ..., 1570-N)는 IFFT 연산을 수행하는 IFFT부 및 CP(cyclic prefix)를 삽입하는 CP 삽입부를 포함할 수 있다. 신호 발생기(1570-1, ..., 1570-N)로부터 출력된 아날로그 신호는 물리적 안테나(antenna port)를 통해 전송된다.
상술한 바와 같이, 기존 무선 통신 시스템에서 전송기는 부호어를 레이어(스트림)에 맵핑하는 레이어 맵퍼와 MIMO 프리코더를 포함한다. 일반적으로, 전송될 수 있는 최대 스트림의 개수는 전송기와 수신기 사이의 채널의 랭크(rank)의 수와 동일하다. 동일한 MCS(modulation coding scheme)를 적용하는 부호어(또는 IEEE 802.16에서의 MIMO 레이어)가 복수의 스트림으로 맵핑될 수 있다. 예를 들어, LTE-A에서는 하나의 단말에게 전송되는 최대 2개의 부호어를 최대 4개의 스트림으로 맵핑할 수 있다. IEEE 802.16m에서는 하나의 단말에게 전송되는 하나의 부호어를 최대 8개의 스트림으로 맵핑할 수 있다(IEEE 802.16m에서는 MIMO 인코더에서 부호어와 스트림 간의 맵핑을 수행한다).
부호어와 스트림 간의 맵핑을 수행한 후, 스트림을 안테나(LTE-A에서는 안테나 포트라고 한다)로 맵핑하는 MIMO 프리코딩을 수행한다. MIMO 프리코딩에는 선형적 프리코딩(linear precoding)이 주로 사용된다. 따라서, 스트림의 개수를 Ns, 전송 안테나(또는 안테나 포트)의 개수를 Nt라고 하면, MIMO 프리코딩은 Ns X Nt 행렬로 나타낼 수 있다.
그런데, 다중 노드 시스템에서 상술한 MIMO 프리코딩을 그대로 적용하려면, 다중 노드 시스템 내의 모든 노드의 전송 안테나의 총 개수가 Nt가 된다. 그리고, 단말은 상기 Nt개의 전송 안테나에 대해 PMI(precoding matrix index)를 선택하여 피드백해야 한다. PMI는 코드북 베이스의 프리코딩에서 채널에 적합한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 제공한다. PMI는 코드북 내 단순한 행렬 인덱스일 수 있다.
그런데, 다중 노드 시스템에 포함되는 노드의 개수, 각 노드의 전송 안테나의 개수에 따라 Nt의 값은 매우 다양할 수 있으며, 기존 8개의 전송 안테나에 비해 더 많은 전송 안테나가 제공될 수 있다. 즉, 다중 노드 시스템에서는 기존의 CAS에 비해 더 많거나 다양한 개수의 전송 안테나를 가질 수 있으며, 그 결과 규정해야 하는 코드북 및 MIMO 프리코딩 행렬의 수가 늘어나는 문제점이 있다.
또한, CQI(channel quality indicator) 피드백은 각 부호어에 해당하는 유효 채널의 품질을 피드백하는 것인데 다중 노드 시스템에서 다중 부호어를 이용하는 경우, 각 부호어가 전체 전송 안테나들 중 일부 전송 안테나를 통해 단말에게 전송될 수 있다. 이 때, 단말은 상기 일부 전송 안테나가 어떤 노드에 포함되는지 알 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 통신 방법 및 장치가 요구된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 시스템을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 신호 전송 시스템은 코드워드-스트림 맵퍼(401), 스트림-노드 맵퍼(402), MIMO 프리코더(403-1,...403-N)를 포함한다. 즉, 도 5의 신호 전송 시스템은 도 3의 전송기와 비교하여 스트림-노드 맵퍼(402)가 코드워드-스트림 맵퍼(401), MIMO 프리코더(403-1,...403-N) 사이에 추가되는 차이가 있다.
코드워드-스트림 맵퍼(401)는 부호어를 스트림(레이어)에 맵핑한다. 스트림-노드 맵퍼(402)는 스트림을 각 노드로 맵핑한다. 즉, 스트림-노드 맵퍼(402)는 스트림들을 복수의 노드로 분산하는 역할을 수행한다. MIMO 프리코더(403-1,...403-N)는 각 노드에서 MIMO 프리코딩을 수행한다. MIMO 프리코더(403-1,...403-N)는 각 노드에서 구현될 수 있다.
스트림-노드 맵퍼(402)가 필요한 이유는 특정 단말 또는 단말 그룹에게 전송되는 스트림들이 하나의 노드에서 전송되지 않고 분산된 복수의 노드들에서 전송될 수 있기 때문이다. 분산된 복수의 노드들에서 스트림을 전송하는 경우 단말과의 채널에서 랭크가 증가되고, SNR(signal to noise ratio)을 증가시켜 처리율(throughput)을 증가시킬 수 있다.
스트림-노드 맵퍼(402)는 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.
1. 입력되는 스트림의 개수보다 각 노드에 할당되는 스트림의 총 개수가 더 많거나 같다.
2. 입력되는 스트림의 개수보다 하나의 노드에 할당되는 스트림의 개수는 작거나 같다.
3. 모든 입력되는 스트림은 적어도 하나의 노드에 맵핑된다.
4. 하나의 노드에 대하여 출력된 스트림은 전체 입력되는 스트림의 부분집합이다.
스트림-노드 맵퍼(402)에 입력되는 입력 스트림들을
Figure PCTKR2011007885-appb-I000005
라 하고, i번째 노드로의 출력 스트림들을
Figure PCTKR2011007885-appb-I000006
라고 하자. 그러면, 입력 스트림들과 i번째 노드로의 출력 스트림들은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000007
상기 식에서 Ui는 Ns,i X Ns 행렬이며, Ui의 각 행은 1 x Ns 인 임의의 단위 벡터로 구성된다. 단위 벡터란 하나의 요소만 1이고 나머지는 0인 벡터를 의미한다. 또한, Ui에서 어느 두 개의 행도 서로 동일하지 않다. 따라서, 행렬 Ui의 랭크는 Ns,i이다.
스트림-노드 맵퍼(402)가 예를 들어, 3개의 스트림을 2개의 노드(노드 1, 노드 2)로 맵핑하는 경우를 가정하자. 그러면, 노드 1로 스트림을 맵핑하는 U1, 노드 2로 스트림을 맵핑하는 U2는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000008
상기 식의 U1, U2는 차례로 노드 1로 3개의 스트림들(s1, s2, s3) 중 s1, s2를 맵핑하고, 노드 2로 s3, s2를 맵핑하는 예를 나타낸다. 그러면, 노드 1에서는 s1, s2로 이루어진 입력에 맞는 MIMO 프리코딩을 수행하고, 노드 2에서는 s3, s2로 이루어진 입력에 맞는 MIMO 프리코딩을 수행한다. 선형적 프리코딩을 적용하는 경우, i 번째 노드는 Ns,i X Nt,i 행렬을 이용하여 MIMO 프리코딩을 수행할 수 있다. 여기서, Nt,i는 i 번째 노드의 전송 안테나의 개수를 의미한다.
상술한 바와 같이 스트림-노드 간의 맵핑을 나타내는 스트림-노드 맵핑 정보는 행렬로 표현이 가능하다. 이러한 스트림-노드 맵핑 정보는 기지국이 단말로 시그널링하거나 또는 단말이 기지국으로 피드백 할 수 있다. 이를 위해 스트림-노드 간의 맵핑 관계는 미리 정해질 수 있으며, 미리 정해진 맵핑 관계에 대한 인덱스 형태로 스트림-노드 맵핑 정보를 제공함으로써 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다.
다음 표는 스트림의 개수가 3개(즉, Ns = 3)이고, 노드가 2개인 경우 스트림-노드 맵핑 정보를 인덱스로 나타내는 일 예이다.
[표 2]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000009
상기 표 2의 실시 예에서는 더 많은 스트림을 전송하는 노드를 노드 1로 고정하여 인덱스의 개수를 줄였다. 따라서, 어느 노드가 더 많은 스트림을 전송할지에 대한 추가적인 시그널링이 필요할 수 있다. 이러한 시그널링은 1. 단말이 선호하는 노드 순서를 명시적, 묵시적으로 기지국에게 알려주는 정보에 포함될 수 있다. 예를 들어, 단말이 각 노드에 대한 CQI 또는 경로 손실 정보를 피드백한다면 선호하는 노드가 CQI 또는 경로 손실 정보에 의해 묵시적으로 결정될 수 있다. 또는 단말이 명시적으로 선호하는 노드를 알려줄 수도 있다. 2. 기지국이 단말에게 알려주는 제어 정보에 포함될 수 있다. 제어 정보는 DCI(downlink control information)를 의미하며, PDCCH(physical downlink control channel), PDSCH(physical downlink shared channel), A-MAP 등의 제어 채널을 통해 전송될 수 있다.
상기 표 2에서 인덱스 7은 노드 1만을 사용하는데, 이러한 인덱스는 지원하는 노드의 개수를 줄이면 되기 때문에 불필요할 수도 있다. 그러나, 지원하는 노드의 개수가 반 정적으로 고정되는 경우 순간적으로 하나의 노드를 오프하기 위해 필요할 수 있다.
스트림-노드 맵핑 정보는 인덱스 형태로 제한되지 않고 비트맵 형태로 주어질 수도 있다. 만약, 동일한 스트림이 복수의 노드로 맵핑되지 않도록 시스템을 구성한다면, 상술한 표 2를 사용하지 않고 어느 스트림이 어느 노드에 맵핑되는지를 비트맵 형태로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 3개의 스트림이 2개의 노드에 맵핑되는 경우를 가정하자. 비트맵의 각 비트가 0이면 첫 번째 노드에 맵핑됨을 나타내고, 1이면 두 번째 노드에 맵핑됨을 나타낼 수 있다. 그러면, 3개의 스트림에 대해 {011}이라는 비트맵 정보가 주어지면, 첫 번째 스트림은 첫 번째 노드에 두 번째 및 세 번째 스트림은 두 번째 노드에 맵핑됨을 나타낼 수 있다.
또는 스트림-노드 맵핑 정보는 각 노드에 맵핑되는 스트림의 인덱스를 나타내는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 단말은 스트림 1은 노드 1, 스트림 1, 2는 노드 2에 맵핑되는 것을 선호한다는 내용의 스트림-노드 맵핑 정보를 기지국으로 피드백할 수 있다. 물론 기지국도 단말에게 상술한 형태의 스트림-노드 맵핑 정보를 제어 정보에 포함하여 전송할 수 있다.
도 5의 신호 전송 시스템을 사용하는 다중 노드 시스템에서, 단말은 기지국에게 PMI를 피드백할 때 전체 노드에 대한 PMI를 피드백하는 것이 아니라 자신에게 할당된 노드 별 PMI를 피드백해야 한다. 각 노드 별 PMI를 피드백하면, 전체 노드의 전송 안테나 구성을 고려한 복잡한 코드북 및 MIMO 프리코더를 구성할 필요가 없이 기지국은 각 노드에 대한 PMI에 해당하는 MIMO 프리코더를 적용할 수 있어 시스템이 간단 명료해진다.

도 6은 도 5의 신호 전송 시스템 구조를 이용하는 다중 노드 시스템에서 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 기지국은 단말에게 제1 스트림-노드 맵핑 정보를 전송한다(S110). 그리고, 노드 n은 단말에게 스트림 집합 n1을 전송하고(S121), 노드 m은 단말에게 스트림 집합 m1을 전송한다(S122). 스트림 집합 n1과 스트림 집합 m1은 제1 스트림-노드 맵핑 정보에 따라 전송된다.
단말은 기지국에게 선호 노드 정보를 전송한다(S130). 기지국은 선호 노드 정보에 기반하여 단말에게 적용할 스트림-노드 맵핑 관계를 결정하여 제2 스트림-노드 맵핑 정보를 전송한다(S140). 노드 n1과 노드 m1은 제2 스트림-노드 맵핑 정보에 따라 스트림 집합 n2, 스트림 집합 m2를 각각 전송한다(S141,S142).

다중 노드 시스템에서 코드워드를 노드에 맵핑하는 과정은 코드워드-스트림 맵퍼, 스트림-노드 맵퍼를 통하여 수행될 수도 있으나, 이는 제한이 아니다. 즉, 코드워드를 노드에 맵핑하는 과정은 코드워드-스트림 맵퍼에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 코드워드-스트림 맵퍼가 스트림을 복수의 노드 각각에 맵핑할 수 있다. 그러면, MIMO 프리코더가 각 노드에 맵핑된 스트림들을 이용하여 MIMO 프리코딩을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 전송 시스템을 나타낸다.
도 7은 도 5와 비교하여 코드워드-스트림 맵퍼(701)가 입력되는 코드워드를 각 노드에 대한 스트림으로 맵핑하는 차이가 있다. MIMO 프리코더(702)는 각 노드에 대한 스트림에 대해 MIMO 프리코딩을 수행한다.
코드워드-스트림 맵퍼(701)가 출력하는 Ns개의 스트림들을
Figure PCTKR2011007885-appb-I000010
라고 하고, MIMO 프리코더(702)에 의해 MIMO 프리코딩된 Nt개의 출력을
Figure PCTKR2011007885-appb-I000011
라고 하자. MIMO 프리코더(702)가 선형이라면 MIMO 프리코딩 행렬 V는 Nt X Ns 행렬로 나타낼 수 있고, x = V s의 관계를 가진다.
노드 i 가 가지는 전송 안테나의 개수를 Nt,i라 할 때, x의 원소들을 순서대로 각각 Nt,1, Nt,2, ..., Nt,N 개로 분할하여 각각의 노드에서 전송하는 Nt,i X 1 벡터(= xi )를 구성할 수 있다. 여기서 i = 1, 2 , ...., N이다. 따라서,
Figure PCTKR2011007885-appb-I000012
인 관계가 성립한다. 마찬가지로 MIMO 프리코딩 행렬 V의 행들을 각각 Ni,1, Nt,2, ...., Nt,N개의 행들로 분할하여 각각의 노드에 해당하는 MIMO 프리코딩 행렬 Vi를 구성할 수 있다.
즉,
Figure PCTKR2011007885-appb-I000013
이다. 따라서, 각 노드에서 전송하는 전송 벡터 xi와 각 노드에서의 MIMO 프리코딩 행렬 Vi는 다음 식과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000014
상기 식에서, 행렬 Vi에서 i번째 노드에 할당된 스트림들에 해당하는 열들을 제외하면 모두 0 벡터를 열로 갖는다.
예를 들어, 각각 4개의 전송 안테나를 가지는 2개의 노드, 4개의 전송 스트림을 가지는 임의의 시스템(즉, Nt,i = Nt,2 = 4, Ns =4)에서 첫 번째 노드에 스트림 1, 2 가 맵핑되고, 두 번째 노드에 스트림 2, 3, 4가 맵핑된다고 가정하자. 이 경우, 노드 1에 적용되는 4 x 4 프리코딩 행렬 V1의 세 번째, 네 번째 열은 모두 0을 원소로 갖게 되고 노드 2에 적용되는 4 x 4 프리코딩 행렬 V2의 첫 번째 열은 모두 0을 원소로 갖는다.
MIMO 프리코딩 행렬 Vi에서 0인 열들을 제거하여 Nt,i X Ns,i로 축소된 MIMO 프리코딩 행렬을
Figure PCTKR2011007885-appb-I000015
라 하자. 여기서, Ns,i는 i 번째 노드에서 전송하는 스트림의 개수이다. 또한, 전송 스트림 행렬 s에서, 노드 i에서 전송되는 스트림들만을 모아 Ns,i X 1 벡터 si로 표현하자. (상기 예에서
Figure PCTKR2011007885-appb-I000016
이다).
이 때, xi는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000017
만약, 단말로의 Nr X Nt 채널 행렬 H에서 i 번째 노드에 해당하는 Nr X Nt,i 행렬을 Hi라고 나타내면(Nr은 단말의 수신 안테나 개수), 단말의 수신 신호 y는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000018
상기 식에서 z는 수신 잡음 및 간섭을 나타내는 벡터이고, 채널은 특정 협대역에서 주파수 일정(frequency flat)하다고 가정한다.
수학식 8에 의하면, 단말이 수신하는 신호 y는 상기 단말과 노드 i로의 채널 행렬 Hi, 축소된 MIMO 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2011007885-appb-I000019
, 노드 i의 전송 스트림 벡터 si의 곱의 합으로 나타낼 수 있다. 즉, 단말이 수신하는 신호는 각 노드로부터 수신한 신호의 합 형태로 나타낼 수 있으며, 축소된 MIMO 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2011007885-appb-I000020
에 의해 영향을 받는다.
이를 고려하여, 다중 노드 시스템에서 MIMO 프리코더는 노드 별 파워 팩터(power factor)를 포함하여 MIMO 프리코딩 행렬을 구성할 수 있다. 즉, 노드 i의 MIMO 프리코딩 행렬 Vi는 다음과 같이 구성할 수 있다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000021
수학식 9에서, αi는 노드 i에서의 파워 팩터를 의미한다. 수학식 9에서
Figure PCTKR2011007885-appb-I000022
는 Nt,i X Ns 행렬이다. 수학식 9는 다음 수학식 10과 같이 나타낼 수도 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000023
수학식 10에서,
Figure PCTKR2011007885-appb-I000024
는 Nt,i X Ns,i 행렬이다. 상기
Figure PCTKR2011007885-appb-I000025
또는
Figure PCTKR2011007885-appb-I000026
는 기존 CAS 기반에서 규정된 MIMO 프리코딩 행렬 또는 새로 규정되는 단일 노드 전송에서의 디폴트 MIMO 프리코딩 행렬일 수 있다.
단일 노드 전송에서의 디폴트 MIMO 프리코딩 행렬은 파워 팩터를 1로 고정하고 전송하는 방식이다. 이 때,
Figure PCTKR2011007885-appb-I000027
또는
Figure PCTKR2011007885-appb-I000028
는 전송 전력이 정규화된 특성을 가진다. 예를 들어, 코드북 기반의 프리코딩을 적용한다면,
Figure PCTKR2011007885-appb-I000029
또는
Figure PCTKR2011007885-appb-I000030
는 모두 정규화된 코드북으로부터 얻을 수 있다. 정규화된 코드북은 포함하는 행렬의 각 원소, 각 행 또는 열, 행렬 자체의 전력이 고정된 행렬들로 구성된 코드북을 의미한다.
도 8은 MIMO 프리코딩 행렬에 노드 별 파워 팩터를 포함하는 경우, 기지국과 단말 간의 시그널링 과정을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 기지국은 제1 파워 팩터를 적용하여 복수의 노드를 통하여 신호를 전송한다(S201). 여기서, 제1 파워 팩터는 단말에게 할당된 노드들에 대한 파워 팩터들을 집합적으로 나타낸다. 예를 들어, 기지국은 제1 파워 팩터를 사용하여 노드 1, 노드 2를 통해 단말에게 신호를 전송할 수 있다.
단말은 복수의 노드 각각에 대한 채널 상태를 측정한다(S202). 예를 들어, 단말은 각 노드로부터 전송되는 참조 신호를 측정할 수 있다. 참조 신호는 각 노드의 노드 ID에 의해 구분될 수 있다. 또는 단말은 각 노드로부터 전송되는 CINR(carrier to interference and noise ratio), RSSI(received signal strength indication)을 측정할 수 있다.
단말은 상기 채널 상태 측정에 기반하여파워 팩터 정보를 기지국으로 피드백한다(S203).
여기서, 파워 팩터 정보는 기지국에게 특정 노드에 대한 파워 팩터 조절을 요청하는 신호를 의미한다.
파워 팩터 정보는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예를 들어, 단말은 노드를 식별할 수 있는 정보와 함께 노드 별 선호하는 파워 팩터를 고정된 비트 수로 기지국에 전송함으로써 파워 팩터 조절을 요청할 수 있다. 이 때, 노드 별 파워 팩터 값은 그 비트값에 따라 미리 규정된 테이블이 기지국과 단말 간에 존재할 수 있다. 그러면, 기지국은 상기 테이블에서 비트값에 따른 파워 팩터 값을 인식할 수 있다. 즉, 파워 팩터 값은 미리 정해진 테이블의 인덱스 형태로 제공될 수 있다. 다음 표는 상기 테이블의 일 예이다.
[표 3]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000031
표 3을 참조하면, 단말은 노드 식별 정보와 함께 2비트로 구성된 파워 팩터 값을기지국으로 전송한다. 노드 식별 정보에 의해 특정되는 노드에 대해 2비트의 비트값이 ‘00’이면 파워 팩터는 ‘0’, 비트값이 ‘01’이면 파워 팩터는 ‘0.5’, 비트값이 ‘10’이면 파워 팩터는 ‘1’, 비트값이 ‘11’이면 파워 팩터는 ‘2’와 같이 결정될 수 있다.
또는, 파워 팩터 정보는 노드 식별 정보(예를 들면, 노드 인덱스), 행렬 인덱스 형태로 주어질 수도 있다. 여기서, 행렬 인덱스는 미리 정해진 각 노드의 파워 팩터를 규정하는 행렬들의 집합인 코드북에서 선택된 행렬을 지시하는 정보일 수 있다.
또는 파워 팩터 정보는 이벤트-드리븐(event-driven) 방식으로 피드백될 수도 있다. 예를 들어, 단말이 피드백하는 정보에 파워 조절 필드, 노드 인덱스(또는 해당 참조 신호 인덱스)를 포함할 수 있다. 파워 조절 필드는 1 비트로 구성될 수 있다. 기지국은 파워 조절 필드의 필드값이 1이면, 노드 인덱스가 지시하는 노드의 전송 전력을 감소시키고, 파워 조절 필드의 필드값이 0이면, 노드 인덱스가 지시하는 노드의 전송 전력을 증가시킬 수 있다(물론 반대의 경우도 가능하다). 예를 들어, 단말은 노드 1과의 채널 상태가 좋지 않은 경우 노드 1에 대한 파워 팩터 증가 요청을 피드백할 수 있다. 또는 단말은 노드 2와의 채널 상태가 좋은 경우 노드 2에 대한 파워 팩터 감소 요청을 피드백할 수 있다. 파워 팩터 증가 또는 감소 요청은 상기 파워 조절 필드의 값에 의해 식별될 수 있다.
또는, 파워 조절 필드에 의해 파워 팩터의 증가값 또는 감소값이 다음 표 4처럼 몇 단계로 구별되어 지시될 수 있다.
[표 4]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000032
기지국은 제2 파워 팩터를 적용하여 복수의 노드를 통해 신호를 전송한다(S204). 제2 파워 팩터는 단말이 전송한 파워 팩터 정보를 기반으로 결정될 수 있다. 기지국은 제2 파워 팩터를 결정하는데, 다음 2가지 방법 중 하나를 이용할 수 있다.
첫째, 기지국은 제2 파워 팩터를 통해 단말에 신호를 전송하는 노드들의 전송 전력을 조절함으로써, 동일한 MCS를 통한 코드워드를 전송할 수 있다. 다중 노드 시스템에서 각 노드와 단말 간의 경로 손실은 서로 상이하기 때문에 각 노드로부터의 링크 품질이 현저한 차이를 나타낼 수 있다. 이에 대응하기 위한 한 가지 해결책은 각 노드에 서로 다른 MCS 를 적용하는 것이다. 그러나, 이러한 방법은 각 부호어에 대한 CQI 피드백 및 MCS에 대한 제어 정보 시그널링을 요구하므로 시그널링 오버헤드가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 경로 손실이 상이한 상황에서 단일 MCS를 적용하면 채널 상태가 가장 나쁜 노드에 대한 MCS를 전체 노드에 적용하여야 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 전체 노드에 대한 링크 품질을 균등화시키기는 것이 필요하다. 이를 위해, 기지국은 단말에게 할당된 노드 또는 단말이 선택한 노드들 중 채널 상태가 좋지 않은 노드들에게는 전송 전력을 증가시키고(αi >1), 채널 상태가 좋은 노드들에게는 전송 전력을 감소시킬 수 있다(αi <1). 채널 상태의 좋고 나쁨은 미리 정해진 문턱치를 기준으로 결정할 수 있다. 상기 제1 파워 팩터 및 제2 파워 팩터는 기지국이 전송하는 제어 정보에 포함되어 전송될 수 있다.
둘째, 노드 별로 서로 다른 MCS에 의한 부호어 전송을 허용하는 경우, 기지국은 링크 용량을 극대화하기 위해 전력할당을 할 수 있다. 즉, 기지국이 할당한 또는 단말이 선택한 노드들 중 링크 상태가 나쁜 노드들에게 더 낮은 MCS 레벨을 적용하여 낮은 전송률로 전송하기 보다는 전송 자체를 중단시키고(αi =0을 적용), 링크 상태가 좋은 노드에게 더 높은 MCS 레벨을 적용하기 위해 전송 전력을 증가시킨다(αi >1 을 적용). MIMO 용량 이론에서 널리 알려진 바와 같이 용량을 최대화 하기 위한 워터 필링 전력 제어(water filling power control) 방식을 사용하는 것이다.
상술한 방법은 결국, 기지국이 노드 별로 하향링크 전송 전력에 차별을 두는 것이다. 노드 별 전송 전력에 차별을 두는 이유는 다음 두 가지 목적을 달성하기 위해서이다.
1. 복수의 노드들에서 동일한 MCS의 부호어를 적용.
2. 링크 효율의 극대화.

이하에서는, 다중 노드 시스템에서 도 7과 같은 신호 전송 시스템을 사용하는 경우 기지국과 단말 간의 시그널링 과정에 대해 설명한다.
단말의 수신 안테나 개수를 Nr, 다중 노드 시스템의 총 전송 안테나 개수를 Nt라고 하자. 그러면, Nr X Nt 채널 행렬 H에서 노드 i와 단말 간의 채널은 Nr X Nt,i 행렬(이를 Hi라고 표시한다)로 나타낼 수 있다. 여기서, Nt,i는 노드 i 가 가지는 전송 안테나의 개수이다. 그러면, 단말의 수신 신호 y는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2011007885-appb-I000033
다중 노드 시스템이 기존의 CAS 기반의 통신 표준에 따라 MIMO 동작을 수행한다면, MIMO 프리코딩 행렬 V에 대한 단말의 PMI 피드백에 기반하여 신호 전송 및 MIMO 프리코딩 행렬 선택이 수행된다.
그런데, 다중 노드 시스템에서는 전송 안테나의 개수가 CAS에 비해 더 다양하게 존재할 수 있다. 예를 들어, 노드 1의 전송 안테나의 개수가 4, 노드 2의 전송 안테나 개수가 2, 노드 1에 맵핑된 스트림의 개수가 2, 노드 2에 맵핑된 스트림의 개수가 1, 다중 노드 시스템 전체의 최대 랭크는 2인 경우를 가정하자. 이 때 총 전송 안테나의 개수 Nt는 6이고, 최대 랭크가 2이므로, 6 x 2 인 MIMO 프리코딩 행렬 V를 규정해야 한다. 코드북 기반의 페루프 피드백을 하기 위해서는 6 x 2 코드북을 새로 디자인해야 하고, 상기 예를 만족하는 코드북 내의 MIMO 프리코딩 행렬은 5행 및 6행의 첫번째 열 및 두번째 열은 0이 되어야 한다. 노드 2에서 랭크 1 전송이 수행되기 때문이다. 이처럼 다양한 제한 조건을 만족하는 코드북을 규정하는 것은 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위해 MIMO 프리코딩 행렬을 노드별로 규정할 수 있다. 즉, MIMO 프리코더를 노드 별로 규정하여 적용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 노드 시스템에서의 시그널링 과정을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 기지국은 복수의 노드를 통해 참조 신호를 전송한다(S900). 참조 신호는 각 노드 별로 구분될 수 있도록 서로 다른 참조 신호 설정에 따라 전송될 수 있다.
기지국은 노드 별 전송 정보를 단말에게 전송한다(S910). 예를 들어, 기지국은 제어 정보에 다중 노드 시스템의 전체 랭크(overall rank) 값 뿐만 아니라 ‘노드 별 랭크 값’을 전송할 수 있다. 예컨대, 기지국은 i번째 노드에 맵핑되는 스트림의 개수인 Ns,i 값을 단말에게 알려줄 수 있는데, Ns,i 값이 i 번째 노드의 랭크 값이 될 수 있다. 또한, 기지국은 제어 정보에 노드 별 전송 안테나 수(Nt,i), 스트림-노드 맵핑 정보를 포함하여 전송할 수 있다. 기지국은 스트림-노드 맵핑 정보를 통해 전송 스트림 행렬 s로부터 i 번째 노드의 전송 스트림 벡터 si를 알려줄 수 있다.
단말은 참조 신호를 이용하여 각 노드와의 채널 추정을 하고(즉, Hi를 추정), 피드백 정보를 생성한다(S920). 피드백 정보는 노드 별 PMI(precoding matrix index), 노드 별 CQI를 포함할 수 있다.
먼저, 노드 별 PMI에 대해 설명하고, 노드 별 CQI에 대해서는 후술한다.
단말은 해당 노드(예컨대, 노드 i)에 대한 PMI를 Nt,i X Ns,i 크기의 MIMO 프리코딩 행렬들로 구성된 코드북으로부터 찾을 수 있다. 노드 i에 적용되는 MIMO 프리코딩 행렬 Vi를 찾기 위해 단말은 식 10을 이용할 수 있다. 이처럼 단말은 자신에게 할당된 각 노드에 적합한 PMI를 찾을 수 있다.
단말은 노드 별 피드백 정보(노드 별 PMI, 노드 별 CQI)를 기지국으로 피드백한다(S930). 그러면, 기지국은 단말이 피드백하는 노드 별 피드백 정보로부터 MIMO 프리코딩 행렬(즉, MIMO 프리코더)를 구성할 수 있다.
상기 예에서는 기지국이 전송하는 노드 별 전송 정보에 스트림-노드 맵핑 정보가 포함되었지만, 이는 제한이 아니다. 만약, 제어 정보에 스트림-노드 맵핑 정보가 포함되지 않는다면, 단말은 다양한 스트림-노드 간 맵핑을 가정하고 각 경우에 대한 노드 별 PMI 집합을 찾아 일부 또는 전부를 피드백할 수 있다. 이 때, 단말은 선호하는 스트림-노드 맵핑 관계를 피드백 정보에 포함할 수 있다.
또한, 기지국이 노드 별 랭크값을 제어 정보에 포함하지 않는다면, 단말은 다양한 노드 별 랭크값을 가정하고 선호하는 노드 별 랭크값을 피드백한다. 또한, 단말은 선호하는 노드 별 랭크값에 대한 노드 별 PMI 집합을 기지국으로 피드백할 수 있다.
예를 들어, 노드 1의 전송 안테나가 4, 노드 2의 전송 안테나가 4인 다중 노드 시스템에서 기지국이 전체 랭크를 4로 지정한 경우 단말은 4개의 스트림을 2개의 노드에 할당할 수 있는 다양한 조합들을 가정하고 각 조합에 대한 노드 별 PMI 집합을 찾는다. 4개의 스트림에 대해 차례로 맵핑되는 노드는 예를 들어, {노드 1,노드 1,노드 1,노드 1}, {노드 1,노드 1,노드 1,노드 2}, {노드 1,노드 1,노드 2,노드 2}, ..., 등이 있을 수 있다. 이러한 다양한 스트림-노드 맵핑 조합에 대하여 노드 별 PMI 집합들을 찾아보고, 가장 선호하는 일부 또는 전부에 대한 노드 별 PMI 집합을 피드백하는 것이다.
이 때, 단말은 선호하는 스트림-노드 맵핑 정보, 노드 별 랭크 값, 전체 랭크(overall rank) 값을 피드백 정보에 포함할 수 있다. 노드 별 랭크 값과 별개로 전체 랭크 값을 피드백에 포함하는 이유는 스트림 중 일부가 다중 노드로 맵핑되는 경우 노드 별 랭크 값의 합이 전체 랭크 값보다 크거나 같아지게 되기 때문이다.
만약, 피드백되는 스트림-노드 맵핑 정보가 노드에 맵핑되는 스트림을 특정하는 형태로 구성된다면 상기 노드 별 랭크 값과 전체 랭크 값은 생략될 수 있다. 예를 들어, 노드 1에 맵핑되는 스트림 인덱스가 {1, 2}, 노드 2에 맵핑되는 스트림 인덱스가 {2, 3, 4}와 같은 형태로 피드백되는 스트림-노드 맵핑 정보가 주어진다면, 노드 1에 대해 노드 별 랭크 값은 2, 노드 2에 대한 노드 별 랭크 값은 3, 전체 랭크 값은 4를 묵시적으로 지시하는 것이다. 따라서, 노드 별 랭크 값, 전체 랭크 값은 생략될 수 있다.
노드 별 랭크 값 피드백은 단말이 선호하는 노드에 대한 인덱스 피드백을 묵시적으로 지시하는 것으로 볼 수 있다.
기지국은 단말이 피드백하는 노드 별 랭크 값을 이용하여 동적 노드 스위칭을 할 수 있다. 기지국이 노드 N개로 구성된 노드 집합을 단말에게 할당한 경우 순시적으로 단말이 선호하는 노드의 수는 N개보다 작을 수 있다. 이 때, 단말이 선호하지 않는 노드에 대한 노드 별 랭크 값을 0으로 설정하여 피드백하면 기지국은 그 단말을 지원할 노드 집합에서 노드 별 랭크 값이 0인 노드를 제외하는 방식으로 노드 집합을 변경할 수 있다.
예를 들어, 기지국이 제어 정보를 통해 단말에게 반정적으로 3개의 노드를 할당하였다고 가정하자. 단말은 상기 3개의 노드에 대한 노드 별 랭크 값을 피드백할 수 있다. 상기 3개의 노드에 대한 노드 별 랭크 값을 {1, 1, 2}, {1, 2, 2}...와 같이 나타낸다고 가정하자. 이 때, 단말은 예컨대, {1,0,3}을 피드백할 수 있다. 이는 단말이 할당된 3개의 노드 중에서 두 번째 노드는 제외하고, 첫 번째 노드로 랭크 1, 세 번째 노드로 랭크 3을 지원 받기를 원한다는 정보를 의미한다. 기지국은 단말이 피드백하는 노드 별 랭크 값을 바탕으로 동적 노드 스위칭(dynamic node switching)을 할 수 있다. 마찬가지로 기지국은 노드 별 랭크 값을 제어 정보에 포함할 수 있으며, 특정 노드에 대한 노드 별 랭크갑을 0으로 설정함으로써 동적으로 바뀌는 노드 정보를 단말에게 알려 줄 수 있다.
이하에서는 다중 노드 시스템에서 단말의 노드 별 CQI(channel quality information) 피드백에 대해 설명한다.
일반적으로 CQI는 협의로는 정해진 수신 오차율 이내의 성능으로 수신 가능한 MCS 레벨을 단말이 기지국에 알려주는 정보이다. 또는 CQI는 광의로 현재 채널 상태를 기지국에게 알려주는 정보이다. CQI는 평균 CQI, 차등(differential) CQI, 광대역(wideband) CQI, 서브밴드(subband) CQI 등으로 세분화되어 사용될 수 있다. 단말은 부호어(codeword) 별로 CQI 값을 측정하여 그 값 모두 또는 일부를 피드백한다. 다만, 다중 사용자(multi-user : MU) MIMO 전송 시 선호 스트림 정보와 함께 선호 스트림에 대한 CQI값을 측정하여 피드백하는 예외가 있다(IEEE 802.16m 개루프 MU-MIMO).
다중 노드 시스템에서 본 발명에 따르면, 단말은 CQI 피드백 시 전체 전송 안테나에 대한 전체 CQI 값 뿐만 아니라 노드 별 CQI 정보를 피드백할 수 있다. 노드 별 CQI 정보는 각 노드에 대한 CQI 정보이며, 다중 노드 시스템 의 전체 전송 안테나 중 일부 전송 안테나들 또는 일부의 스트림에 대한 CQI 정보를 의미한다.
노드 별 CQI 정보 피드백 시 순시적으로 단말을 지원하는 모든 노드들에 대한 노드별 CQI 정보가 피드백 정보에 포함되어야 한다. 왜냐하면, 단말을 지원하는 일부 노드에 대한 노드 별 CQI 정보만 가지고는 단말을 지원하는 다른 노드에 대한 MCS 레벨을 결정하기 어렵기 때문이다. 특히, 다중 노드 시스템에서는 노드 별로 경로 손실이 상이하므로 더욱 이러한 특성을 갖는다. 노드 별 CQI 정보는, 기지국이 하향링크 제어 정보를 통해 각 노드에서 적용하는 MCS 레벨을 알려주는데 이용될 수 있다.
다중 노드 시스템이 동적 노드 스위칭을 지원하는 경우 또는 노드 별 CQI 피드백 주기가 상대적으로 느린 경우에, 노드 별 CQI 정보를 구성할 때의 노드 구성 (또는 스트림-노드 맵핑)이 실제 데이터 전송 시의 노드 구성(또는 스트림-노드 맵핑)과 다를 수 있다.
예를 들어, 기지국이 단말 1에게 노드 1, 3, 4를 할당하고, 단말 1이 상기 3개의 노드에 대한 노드 별 CQI 정보를 피드백하였다고 가정하자. 기지국은 단말 2의 데이터 요청 등에 의해 단말 1에 대한 실제 데이터 전송 시 상기 3개의 노드 중 일부 노드만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 단말이 노드 별 CQI 정보를 피드백한 노드와 이 후 기지국이 데이터를 전송하는 노드가 변경되는 경우, CQI 정보의 불일치가 발생한다.
또는 단말은 각 노드에 서로 다른 하나씩의 스트림이 맵핑되는 경우에 대해 노드 별 CQI 정보를 구하여 피드백하였으나, 실제 데이터 전송 시에는 일부 노드에서 다중 스트림을 전송하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에도 CQI 정보의 불일치가 발생한다.
이처럼 CQI 불일치가 발생하는 것을 해결하기 위해 단말은 CQI 보상(compensation) 값을 피드백에 추가할 수 있다. CQI 보상 값은 단말이 CQI 피드백 시 가정한 전송 모드(즉, 신호를 전송하는 노드의 개수, 스트림-노드 맵핑)과 실제 기지국이 데이터를 전송할 때 설정이 다를 경우에 대한 CQI 값의 차이를 의미한다. 예를 들어, 단말이 3개의 노드가 할당되었음을 가정하고 3개의 노드에 대한 3개의 CQI 값을 보낼 때, 상기 3개의 노드 중 특정 2개의 노드 또는 하나의 노드만 전송에 참여하면 CQI 값이 얼마나 달라지는지에 대한 차이 값을 CQI 보상 값으로 함께 전송할 수 있다.
또는 노드 별 CQI 정보는 해당 노드만 전송에 참여하는 경우에 대한 CQI로 정의하고, CQI 보상 값은 만약 다른 노드가 함께 단말을 지원하는 경우 간섭에 의해 상기 노드 별 CQI 정보가 얼마나 변경되는지를 나타내는 정보로 정의할 수도 있다.
CQI 보상 값은 다양한 경우를 가정하고 구하는 값들이므로 단말의 부담이 증가할 수 있다. 이를 해결하기 위해, CQI 보상 값은 상대적으로 긴 주기 즉, 반 정적(semi-static)으로 피드백될 수 있다. 예를 들어, RRC(radio resource control) 메시지를 통해 설정된 주기로 CQI 보상 값은 피드백될 수 있다. 또한, CQI 보상 값은 몇 가지 한정된 경우에 대해서만 피드백하도록 할 수 있다. 예를 들어, CQI 보상 값은 현재 CQI 피드백 시의 노드 구성보다 하나의 노드가 줄어드는 경우에 대한 CQI 증가량으로 한정할 수 있다.
상술한 신호 전송 시스템들을 이용하는 다중 노드 시스템에서, 단말은 각 노드에 해당하는 참조 신호를 이용하여 채널 행렬 Hi(i=1, 2, ...N)를 추정할 수 있다. 단말은 이러한 채널 행렬 Hi을 이용하여 선호하는 전체 랭크 값, 노드 별 랭크 값 및 이에 해당하는 선호하는 노드 별 PMI를 찾아 피드백한다.
또한, 노드 별 PMI를 적용하는 경우 각 노드에 적용할 수 있는 노드 별 MCS 레벨을 측정하여 노드 별 CQI 값을 피드백한다. CQI 보상 값은 노드 별 CQI 값과 함께 피드백될 수 있다.
또한, 전체 랭크 값, 노드 별 랭크 값은 기지국으로부터 단말에게 전송되는 제어 정보에 포함될 수 있다. 이 경우, 단말은 기지국으로부터 전송되는 전체 랭크 값, 노드 별 랭크 값들로 파라미터를 고정한 후, 피드백하고자 하는 나머지 파라미터 값을 찾아 피드백할 수 있다.
상술한 신호 전송 시스템들을 다중 노드 시스템에 구현하는 경우, 다양한 스트림-노드 맵핑이 존재할 수 있으며 이로 인해 단말의 피드백 오버헤드가 과도하게 증가할 수 있다. 만약, 피드백 오버헤드가 단말이나 다중 시스템에서 지원하는 범위를 초과한다면, 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.
1. 기지국이 스트림-노드 맵핑 정보를 제어 정보에 포함하여 전송함으로써 지정할 수 있다.
2. 미리 정해진 규격을 통해 디폴트(default) 스트림-노드 맵핑 관계를 규정하고, 단말은 기지국의 특별한 요청이 있지 않는 경우 디폴트 스트림-노드 맵핑을 가정하고 PMI를 피드백한다.
여기서, 디폴트 스트림-노드 맵핑은 예를 들어, 모든 노드에 하나의 스트림이 할당되는 맵핑 방식이 될 수 있다. 즉, 전체 랭크의 디폴트(default) 값은 전체 노드의 개수와 동일하고, 각 노드에 대한 노드 별 랭크 값은 1로 지정되는 것이다.
기지국으로부터 특별한 요청이 없으면 단말은 첫번째 스트림은 노드 1, 두 번째 스트림은 노드 2, ... N번째 스트림은 노드 N에 맵핑된다고 가정하고 피드백 정보를 구성한다.
노드 별 랭크 값을 1로 하는 것은 다중 노드 시스템에서 각 노드는 기존의 매크로 셀 타워에 비해 훨씬 적은 전송 전력을 가지게 될 확률이 크고, 따라서 각 노드에서의 전송 안테나의 수가 많지 않을 확률이 크기 때문이다. 다시 말해, 노드 별 랭크 값이 2 이상이 될 확률은 크지 않다. 또한, 물리적으로 다른 위치에 설치된 각 노드로부터의 채널 특성은 각 노드 간 채널의 공간적 상관도가 매우 낮을 확률이 크고 따라서 독립적인 스트림을 전송하는데 문제가 없을 확률이 크다.
단말은 각 노드로부터 채널을 추정한 후 각 노드에 대한 노드 별 PMI를 랭크 1 코드북, 즉, Nt,i X 1 벡터들을 포함하는 코드북으로부터 찾아서 피드백을 할 수 있다. 이러한 경우, 피드백 정보 중 스트림-노드 맵핑 정보는 생략 가능하고, PMI와 CQI 피드백 정보 역시 할당된 노드 수만큼의 노드 별 PMI, 노드 별 CQI로 한정되므로 피드백 오버헤드가 크지 않다.
상술한 본 발명에 대한 설명에서, ‘노드’라는 용어는 물리적인 노드뿐만 아니라 논리적인 노드도 포함한다. 논리적인 노드란 단말이 인지하는 입장에서의 노드를 의미한다. 물리적 노드와 논리적 노드는 1:1의 관계일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다수의 물리적 노드가 하나의 참조 신호(파일럿) 패턴을 공유한다면 이러한 하나의 참조 신호(파일럿) 패턴을 공유하는 복수의 물리적 노드가 하나의 논리적인 노드에 해당할 수 있다.
일 예로 LTE 시스템에서 하나의 CSI-RS 패턴은 1, 2, 4, 혹은 8개의 전송 안테나 포트로 구성되어 있다. 일반적으로 하나의 CSI-RS 패턴은 하나의 물리적 노드로부터 전송된다. 그러나, 만일 8개의 안테나 포트로 구성된 하나의 CSI-RS 패턴을 각각 4개의 전송안테나를 가진 두 개의 물리적 노드가 나누어 전송한다면, 단말에게 이 두 물리적 노드는 하나의 논리적 노드라고 인식된다. 이 경우, 단말은 논리적 노드의 관점에서의 노드 별 CSI 피드백을 수행할 수 있으며, 이것은 단말이 상기 두 물리적 노드를 마치 하나의 노드처럼 인식하고, 8개의 전송안테나를 가진 시스템을 기준으로 하나의 CSI 피드백을 수행하는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에서 설명한 노드 별 PMI, 노드 별 CQI, 노드 별 랭크 등은 물리적 노드 별로 하나씩의 PMI, CQI, 랭크 정보 등을 의미할 수도 있고, 논리적 노드 별로 하나씩의 PMI, CQI, 랭크 정보 등을 의미할 수도 있다.
또한, 단말 입장에서 노드(물리적 노드 또는 논리적 노드)는 서로 다른 설정을 가지는 참조 신호(파일럿)에 의해 구분된다. 예를 들어, LTE-A의 경우, 단말 입장에서 본 논리적 노드는 서로 다른 설정을 가지는 CSI-RS으로 구분될 수 있다. 이 경우, 본 발명에서 상술한 노드 별 피드백 정보는 CSI-RS 별 PMI, CQI, 랭크를 의미하게 된다. 또한, 기지국이 단말에게 전송하는 노드 별 전송 정보는 CSI-RS 별 설정 정보를 의미하게 된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신호 전송 시스템을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 신호 전송 시스템은 부호어-노드 맵퍼(601), 부호어-스트림 맵퍼(602-1, ..., 602-N), MIMO 프리코더(603-1, ..., 603-N)를 포함한다.
부호어-노드 맵퍼(601)는 전체 부호어들을 각 노드에 맵핑한다. 즉, 코드워드를 먼저 스트림에 맵핑한 후 각 노드에 맵핑하는 것이 아니라, 부호어를 노드에 맵핑한다. 신호 전송 시스템이 도 9와 같이 구성되는 경우, 부호어-노드 맵핑 정보가 단말이 기지국에게 피드백하는 정보 또는 기지국이 단말에게 전송하는 제어 정보에 포함될 수 있다.
부호어와 노드 간의 맵핑은 디폴트로 각 노드 당 하나의 부호어를 할당하도록 규정할 수 있다. 이러한 경우, 이 규정에 어긋나는 경우에만 부호어-노드 맵핑 정보의 시그널링이 필요할 수 있다. 따라서, 시그널링 오버헤드가 줄어든다.
부호어-노드 맵핑 정보는 2개의 필드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메시지 필드 A, 메시지 필드 B를 포함할 수 있다. 이 때, 메시지 필드 A = 0 인 경우 메시지 필드 B에서 명시한 노드에 맵핑되는 부호어가 증가(LTE-A의 경우 2개로 증가)하고, 메시지 필드 A = 1인 경우 메시지 필드 B에서 명시한 노드 집합에 대한 부호어를 공유하도록 지시할 수 있다. 특정 노드에 대한 부호어 증가는 그 노드에 맵핑되는 스트림들의 품질 차이가 심해져 동일한 MCS를 사용하기 적합하지 않은 경우 단말의 요청 또는 기지국의 판단에 의해 결정될 수 있다. 특정 노드 집합에 대한 부호어 공유는 노드 집합의 품질이 유사하여 하나의 부호어를 복수의 노드에 분배하여 시그널링 오버헤드를 줄이고자 할 때 기지국이 제어 메시지 또는 단말의 피드백 메시지로 요청할 수 있다.
종래 표준에서는 단말에게 최대 2개의 부호어를 할당한다. 그러나, 다중 노드 시스템에서는 각 노드 별로 경로 손실이 상이할 수 있다. 따라서, 각 노드 별로 서로 다른 MCS를 적용하는 것이 성능을 최대화 할 수 있다. 이를 위해 다중 노드 시스템에서는 부호어를 하나의 단말에게 지원 가능한 최대 노드 수 만큼까지 지원하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스트림-노드 맵퍼 대신 부호어-노드 맵퍼를 활용할 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims (22)

  1. 복수의 노드들과 상기 복수의 노드들 각각과 연결되어 제어할 수 있는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템의 신호 전송 방법에 있어서,
    단말에게 노드 별 전송 정보를 전송하는 단계;
    상기 복수의 노드들 중 적어도 하나의 노드에서 노드 별로 결정되는 프리코딩 행렬을 적용하여 상기 단말에게 적어도 하나의 스트림을 전송하는 단계; 및
    상기 단말로부터 노드 별 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 노드 별 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드에 적용될 수 있는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수 및
    상기 적어도 하나의 스트림과 상기 적어도 하나의 노드 간의 맵핑 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 미리 정해진 코드북 내의 행렬을 지시하는 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 코드북 내의 행렬들은
    행 또는열의 개수가 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank)와 동일하고, 상기 행 또는 열에 대응되는 열 또는 행의 개수는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 노드 별 피드백 정보는 상기 단말이 선호하는 노드 별 랭크 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 노드 별 피드백 정보는 노드 별 채널 품질 지시자(channel quality indicator : CQI)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 노드 별 CQI는 상기 적어도 하나의 노드 각각에 대한 변조 코딩 방식(modulation and coding scheme)을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 노드 별 피드백 정보는 CQI 보상 값을 더 포함하되, 상기 CQI 보상 값은 상기 적어도 하나의 노드가 변경되는 경우 CQI의 차이 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 CQI 보상 값은 미리 정해진 주기로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 노드에서 상기 노드 별 피드백 정보에 기반하여 결정된 프리코딩 행렬을 적용하여 상기 단말에게 적어도 하나의 스트림을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 노드 각각은 하나의 스트림만을 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 복수의 노드들과 상기 복수의 노드들 각각과 연결되어 제어할 수 있는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서, 단말의 신호 전송 방법에 있어서,
    노드 별 전송 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 노드들 중 적어도 하나의 노드에서 노드 별로 결정되는 프리코딩 행렬이 적용된 적어도 하나의 스트림을 수신하는 단계; 및
    노드 별 피드백 정보를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 노드 별 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드에 적용될 수 있는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 노드 별 전송 정보는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수 및
    상기 적어도 하나의 스트림과 상기 적어도 하나의 노드 간의 맵핑 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 미리 정해진 코드북 내의 행렬을 지시하는 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 코드북 내의 행렬들은
    행의 개수가 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 랭크(rank)와 동일하고, 열의 개수는 상기 적어도 하나의 스트림을 전송하는 노드의 전송 안테나 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 노드 별 피드백 정보는 상기 단말이 선호하는 노드 별 랭크 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 노드 별 피드백 정보는 노드 별 채널 품질 지시자(channel quality indicator : CQI)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 노드 별 CQI는 상기 적어도 하나의 노드 각각에 대한 변조 코딩 방식(modulation and coding scheme)을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 노드 별 피드백 정보는 CQI 보상 값을 더 포함하되, 상기 CQI 보상 값은 상기 적어도 하나의 노드가 변경되는 경우 CQI의 차이 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 CQI 보상 값은 미리 정해진 주기로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
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