WO2014098467A1 - 다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들을 사용한 mimo 송신 방법 및 장치 - Google Patents

다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들을 사용한 mimo 송신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014098467A1
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cell
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권호중
김은용
문준
이건욱
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삼성전자 주식회사
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    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03891—Spatial equalizers

Definitions

  • the present invention relates to a multiple input multiple output (MIMO) transmission method and apparatus for downlink (DL) using antennas of a plurality of cells in a multi-cell wireless communication system.
  • MIMO multiple input multiple output
  • each cell transmits an independent data signal to different terminals using an antenna of the corresponding cell.
  • MIMO multiple input multiple output
  • at least two antennas must be installed in the cell. Therefore, only cells that satisfy the condition in which antennas corresponding to the minimum number of antennas required for MIMO transmission are installed could perform MIMO transmission.
  • the total number of data streams that can be simultaneously transmitted to one terminal is also limited by the number of antennas included in the cell.
  • the present invention relates to a method and apparatus for supporting MIMO transmission for downlink of a specific terminal using antennas of a plurality of cells in a multi-cell wireless communication system.
  • a base station transmits a multiple input multiple output (MIMO) transmission using antennas of a plurality of cells, and performs downlink MIMO transmission of the terminal based on measurement information of the terminal and the base station.
  • MIMO multiple input multiple output
  • a terminal receives a multiple input multiple output (MIMO) through antennas of a plurality of cells, the measurement being based on a reference signal received from each of the cells constituting the service coverage of the base station Generating information, transmitting the measurement information, a sounding signal to the base station, and selecting the selected cells based on information obtained by measuring the measurement information and the sounding signal among the cells. Simultaneously receiving the data streams transmitted through the.
  • MIMO multiple input multiple output
  • An apparatus for transmitting a multiple input multiple output (MIMO) using antennas of a plurality of cells in a multi-cell wireless communication system, the base station transmitting downlink MIMO of the terminal based on measurement information of the terminal and the base station Select cells and a rank value for the cell, determine a precoding matrix according to the rank value, generate data to be transmitted to the terminal into data streams corresponding to the selected rank value, and then generate the data streams.
  • a control unit for controlling the transmitter to map the antennas of the selected cells through a precoding matrix and transmit them to the terminal.
  • a terminal receives a multiple input multiple output (MIMO) through antennas of a plurality of cells, based on a reference signal received from each of the cells constituting the service coverage of the base station.
  • a control unit for generating measurement information, transmitting the measurement information and a sounding signal to the base station, and selecting the measured information and the sounding signal among the cells through selected cells based on information obtained by the cells measured.
  • a transceiver for simultaneously receiving the transmitted data streams.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an example of MIMO transmission performed to a terminal located at a cell boundary using two cells according to an embodiment of the present invention
  • 2A is an example of configuration diagram of a base station for MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • 2b is another example of a configuration diagram of a base station for MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is another example of a configuration diagram of a base station for supporting MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining another example of MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an example of a signal flow diagram of a MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B illustrate examples of a communication system to which MIMO transmission is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an operation flowchart of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an operation flowchart of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention proposes a method and apparatus for supporting MIMO transmission for downlink of a specific terminal using antennas of a plurality of cells.
  • cells constituting the network are each given a unique cell identifier, and a plurality of cells having the same cell identifier among the cells may exist.
  • a plurality of cells used in the MIMO transmission of the downlink of one terminal according to an embodiment of the present invention may have the same cell identifier or may have different cell identifiers.
  • a method of supporting MIMO transmission on downlink of one UE will be described using cells having the same cell identifier.
  • a service coverage of one base station is divided into three sectors and each sector is operated by one cell.
  • the antennas of the sectors are used to perform MIMO transmission on the downlink of the corresponding terminal.
  • the number of antennas installed for each sector includes at least one, and the same number of antennas as other sectors may be installed or different numbers of antennas may be installed.
  • the sector is referred to as a cell.
  • the number of antennas provided for each cell for the cells having one cell identifier is the same.
  • a method of supporting MIMO transmission for downlink of a terminal using antennas of a plurality of cells may be supported through cells having different cell identifiers.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of MIMO transmission performed to a terminal located at a cell boundary by using two cells according to an embodiment of the present invention.
  • a base station 100 manages a total of three cells, that is, cells 1, 2, and 3, where cell 1 has n 1 antennas and cell 2 has n 2 antennas. lets do it.
  • n 1 and n 2 are each 2 in FIG. 1.
  • the terminal 110 is located in the boundary region of the cell 1 and the cell 2.
  • the base station 100 determines to transmit data to the terminal 110 using all antennas provided by each of cell 1 and cell 2.
  • the data generation unit 102 generates data corresponding to n 1 + n 2, that is, the total number of antennas of the cell 1 and the cell 2 to transmit data to the terminal 110.
  • the data generator 102 maps the data streams to radio units (RU) 1 and 2 (104, 106) connected to the cells 1 and 2, respectively.
  • RU1 104 and the RU2 106 transmits the mapped data streams to the terminal 110 through an antenna provided by each of the cells 1 and 2.
  • the base station 100 can transmit up to n 1 + n 2 data streams simultaneously to the terminal 110.
  • 2A is an example of configuration diagram of a base station for MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 200 includes one antenna in each of Cell 1 and Cell 2 among cells operated by the base station 200.
  • the base station 200 When the base station 200 generates data to be transmitted to a terminal located at the cell 1 and cell 2 boundary, the base station 200 performs MIMO transmission of the data using the antennas of the cell 1 and cell 2 to the terminal. Assume the case.
  • the data generator 201 generates the data as data streams 1 and 2 corresponding to the total number of antennas of the cell 1 and the cell 2, that is, two.
  • the data streams 1 and 2 are input to the modulator 1 202a and the modulator 2 202b to perform modulation, and then to the precoder 204.
  • the precoder 204 performs precoding on each of the modulated data streams 1 and 2 and maps the antennas to antenna port 1 and antenna port 2 which are connected to the antennas of the cells 1 and 2, respectively.
  • the RU1 206a and the RU2 206b each transmit signals output to the antenna port 1 and the antenna port 2 to the antenna 1 208a of the cell 1 and the antenna 2 208b of the cell 2, respectively. Send to the terminal.
  • 2B is another example of a configuration diagram of a base station for MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 210 has two antennas in each of Cell 1 and Cell 2 of cells operated by the base station 210. That is, cell 1 has antenna 1 218a and antenna 2 218b, and cell 2 has antenna 3 218c and antenna 4 218d.
  • the base station 200 uses the antennas 218a to d of the cell 1 and cell 2 to transmit the data to the terminal.
  • the data generator 211 generates the data as data streams 1, 2, 3, and 4 corresponding to the total number of antennas of the cells 1 and 2, that is, four.
  • Each of the data streams 1, 2, 3, and 4 is input to a corresponding modulator among modulators 1212a to 4212d, and then modulated, and then input to a precoder 214. do.
  • the precoder 214 performs precoding on each of the modulated data streams 1 to 4 and maps the antennas to antenna ports 1 to 4, which are connected to the antennas of the cells 1 and 2, respectively, to map RU1 ( 216a) and RU2 216b.
  • the RU1 216a transmits each of the signals output to the antenna port 1 to the antenna 1 218a and the antenna 2 218b of the cell 1 and transmits the signals to the terminal.
  • the RU2 216b transmits each of the signals output to the antenna port 2 to the antenna 3 218c and the antenna 4 218d of the cell 1 to the terminal.
  • FIG. 3 is another example of a configuration diagram of a base station for supporting MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 300 includes a transmit antenna determiner 302, a precoder, a modulation and coding scheme (MCS) determiner 304, and a signal mapper 306.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the blocks constituting the base station 300 may be included in the base station configuration of FIGS. 1 and 2a and b in the form of one controller. The operations of the base station according to FIGS. 1 and 2a and b are performed according to the control information determined by the controller.
  • the blocks included in the base station 300 for convenience of description are divided into operations by way of example only, the transmission antenna determination unit 302, precoder and MCS determination unit 304 and constituting the base station 300 and
  • the signal mapping unit 306 may be configured as one unit or divided into at least two sub-units.
  • the transmission antenna determination unit 302 receives the measurement information of the terminal 310 from the terminal 310.
  • the measurement information is, for example, the channel state information generated based on the maximum number of streams that the terminal 310 can receive and the reference signal received by the terminal 310 from the base station 300.
  • the transmission antenna determination unit 302 uses the information measured by the base station 300.
  • the measurement information may include information obtained by receiving a sounding signal transmitted by the terminal 310.
  • the base station 300 when the base station 300 operates its service coverage in the form of a cell corresponding to a plurality of sectors as shown in FIGS. 1 to 2a and b, the base station 300 receives a sounding signal of the terminal 310 for each corresponding cell. Contains the information obtained.
  • the measurement information of the terminal 310 and the base station 300 may use information of not only the terminal 310 but also the terminal located in the service coverage of the base station 300 and all the terminals belonging to the neighboring cells. .
  • the transmission antenna determination unit 302 supports MIMO transmission of the specific terminal, that is, to transmit downlink data to the specific terminal based on the measurement information of the terminal 310 and the base station 300. Determine the set of antennas to use.
  • the antenna set may be selected to include antennas of one cell or antennas of a plurality of cells.
  • the total number of antennas constituting the antenna set means the maximum number of data streams that can be simultaneously transmitted to the specific terminal.
  • the precoder and the MCS determiner 304 determine a maximum value of the total number of antennas constituting the antenna set determined by the transmit antenna determiner 302.
  • the precoder and the MCS determiner 304 determine the number of downlink data streams, that is, rank values, to be actually transmitted to the terminal 310 so as to satisfy a condition less than or equal to the maximum value.
  • the precoder and the MCS determiner 304 select a precoding matrix to be used for transmission from a precoder set composed of precoding matrices corresponding to the determined actual rank value.
  • the precoder and the MCS determiner 304 determine an MCS for each data stream to be actually transmitted to the terminal 310.
  • the precoder and the MCS determiner 304 may obtain channel state information received from the terminal 300, information obtained from a sounding signal of the terminal 300, and the terminal 300 during the precoder selection and the MCS determination process. (ACK / NACK) or the like for the downlink data transmission.
  • ACK / NACK the selection process of the precoding matrix will be described in detail below.
  • the signal mapping unit 306 When data to be transmitted to the terminal 300 is generated, the signal mapping unit 306 generates the data as the number of data streams corresponding to the rank value determined by the precoder and the MCS determining unit 304. In addition, the signal mapping unit 306 maps the data streams to the transmission antennas determined by the antenna determination unit 302 to be simultaneously transmitted to the terminal 300 through the corresponding antenna. As described above, each of the base station 100 of FIG. 1 and the base stations 200 and 210 of FIGS. 2A and 2B substantially performs an operation for corresponding MIMO transmission according to the instruction of the signal mapping unit 306.
  • the base station 400 operates its service coverage in three sectors, that is, cells 1 to 3, and all of the cells 1 to 3 have the same cell identifier, and one antenna is installed for each cell.
  • the cells 1 to 3 transmit four common reference signals (CRSs).
  • CRSs common reference signals
  • the base station 400 simultaneously transmits a total of two downlink data to the terminal 1 410 through the antennas of the cell 1 and the cell 2 using the measurement information of the terminal 1 and the terminal 1 410.
  • the MIMO transmission of rank 2 is determined.
  • the terminal 1 410 has two or more receiving antennas.
  • the base station 400 determines to transmit a single input multiple out (SIMO) to the terminal 2 420 located in the center region of the cell 3 by using one antenna installed in the cell 3.
  • SIMO single input multiple out
  • the base station 400 as described above may support MIMO transmission for downlink data of the terminal 1 410 even though one antenna is installed for each cell operated by the base station 400.
  • FIG 5 is an example of a signal flow diagram of MIMO transmission according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitting antenna determination unit 302 of the base station 400 of FIG. 4 is the case of FIG. 4 among cells 1 to 3 that the terminal 1 410 operates. Assume that it is determined to transmit the rank 2 MIMO using the antennas installed in the cell 1 and cell 2 as shown.
  • the signal mapping unit 500 of the base station 400 allocates a unique virtual mapping vector 502a and b of size 4 x 1 to each of the cells 1 and 2.
  • the cell 1 and the cell 2 both transmit four CRS signals of the base station 400 to the terminal 1 410.
  • the data generator of the base station 400 generates not only data streams to be transmitted to the terminal 1 410 but also the four CRS signals.
  • the four CRS signals each pass through a virtual mapping vector assigned to each cell, that is, a virtual mapping vector 502a of cell 1 and a virtual mapping vector 502b of cell 2, and then a RU of each cell, that is, cell 1.
  • the RU 504a of the cell and the RU 504b of the cell 2 are delivered to the cell-specific antennas 506a and b.
  • the data of the terminal 1 410 is generated by the data generating unit into two data streams, passes through the precoder 504, and then the virtual mapping vector 502a of the cell 1 and It is passed to the virtual mapping vector 502b of cell 2.
  • the precoder 504 selects a matrix satisfying a condition according to an embodiment of the present invention.
  • a virtual mapping vector and a precoder according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.
  • the signal passing through each of the virtual mapping vectors 502a and b for each cell is transmitted to each cell through the RU for each cell, that is, the RU 504a of the cell 1 and the RU 504b of the cell 2. b).
  • Equation 1 shows, for example, a total of three cells operated by the base station 400, and thus represents a virtual mapping vector V k corresponding to the three cells, where k is an indicator of a cell. That is, the virtual mapping vectors of the cells 1 to 3 of the base station 400 are mapped to V 1 , V 2 , and V 3 .
  • the precoding matrix used in the precoder 504 is selected as one of the matrices satisfying the following conditions for the virtual mapping vector 502a of the cell 1 and the virtual mapping vector 502b of the cell 2.
  • the precoding matrix that satisfies the above condition includes a 2x4 matrix that configures cells to be used for MIMO transmission of the terminal 410, that is, virtual mapping vectors V 1 and V 2 of each of cells 1 and 2 .
  • the matrix corresponds to the rank of the product.
  • the matrix whose product with the virtual mapping matrix of the remaining cells not used for MIMO transmission satisfies 0 corresponds to.
  • the precoder 504 sets a matrix that satisfies Equation 2 below. Can be selected as the precoding matrix of.
  • the precoding matrix of the precoder 504 that satisfies Equation 2 for the virtual mapping vectors according to Equation 1 may be selected as shown in Table 1 below. have.
  • the precoding matrix and the precoding matrix index follow the definition of the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) standard.
  • the base station 400 informs the terminal 410 of the precoding index corresponding to the precoding matrix used for MIMO transmission. Thereafter, the terminal 410 decodes the data streams received through the MIMO transmission according to an embodiment of the present invention, using a precoding matrix corresponding to the precoding index.
  • Equation 3 shows another example of a combination of virtual mapping vectors according to an embodiment of the present invention.
  • the precoding matrix of the precoder 504 that satisfies Equation 2 may be selected as shown in Table 2 below.
  • the precoding matrix and precoding matrix in Table 2 below also follow the definition of the 3GPP LTE specification.
  • 6A and 6B illustrate examples of a communication system to which MIMO transmission is applied according to an embodiment of the present invention.
  • the communication system will be described in the case of 3GPP LTE Release 10 or 11 as an example.
  • the MIMO transmission of the present invention is not necessarily applied only to the LTE based communication system.
  • the base station 600 operates a total of three cells, that is, cells 1 to 3, and has one antenna for each cell.
  • the base station 600 transmits a rank 2 downlink MIMO to the terminal 610 through the antenna of each of the cell 1 and the cell 2 based on the measurement information received through the base station 600 and the terminal 610. Decide to support it.
  • the terminal 610 is provided with two or more antennas.
  • Cell 1 and Cell 2 transmit the same DM-RS (demodulation reference signal) to the terminal 610.
  • the DM-RS is multiplied by the precoding matrix selected for data transmission.
  • the terminal 610 receives the data stream transmitted through each of the cell 1 and the cell 2 based on the received DM-RS, and performs decoding on the received data stream.
  • the base station 620 also operates a total of three cells, that is, cells 1 to 3, and has two antennas for each cell.
  • the base station 620 based on the measurement information received through itself and the terminal 630, downlink of the rank 4 for the terminal 630 through the two antennas of each of the cells 1 and 2 Decide to support MIMO transmission.
  • the terminal 630 is provided with four or more antennas.
  • cell 1 and cell 2 transmit the same DM-RS to the terminal 630.
  • the DM-RS is multiplied by the precoding matrix selected for data transmission.
  • the terminal 610 receives the data stream transmitted through each of the cell 1 and the cell 2 based on the received DM-RS, and performs decoding on the received data stream.
  • the present invention by supporting the downlink MIMO transmission of the terminal by using the antenna of a plurality of cells, the present invention, regardless of the number of antennas per cell, the present invention simultaneously transmits a data stream to one terminal By increasing the number of them, the data transmission speed can be improved, especially in the cell boundary region.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating operations of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the base station determines a rank value less than or equal to the total number of cells for downlink MIMO transmission of the terminal and the antennas of the cells, based on the measurement information of the terminal and the terminal.
  • the base station can select the cells for the MIMO transmission as sectors constituting its service coverage as the cells.
  • the base station may select cells having a cell identifier different from its cell identifier.
  • the measurement information of the terminal, the maximum number of streams that the terminal can receive, the channel state information generated based on the reference signal received by the terminal from the base station, the amount of data to be transmitted to the terminal and the It may include at least one of the quality of service information requested by the terminal.
  • the measurement information of the base station may include information obtained by the cells receiving a sounding signal transmitted by the terminal.
  • the base station determines a precoding matrix according to the rank value.
  • the base station allocates a unique virtual mapping vector according to Equation 1 or Equation 3 to each of the selected cells as described above.
  • the base station selects a precoding matrix corresponding to the rank value calculated by multiplying each of the virtual mapping vectors by a matrix consisting of columns, that is, the precoding matrix of Equation (2).
  • the base station transmits the index of the selected precoding matrix to the terminal.
  • the precoding matrix can be freely determined within the precoding matrix set without using a virtual mapping vector.
  • step 710 the base station generates data to be transmitted to the terminal into data streams corresponding to the selected rank value, and then maps the data streams to antennas of the selected cells through the precoder. Send to
  • FIG. 8 is an operation flowchart of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • step 800 the terminal generates measurement information based on reference signals received from each of the cells constituting the service coverage of the base station.
  • the terminal transmits the measurement information to the base station. In this case, the terminal transmits its sounding signal to the base station together.
  • the terminal simultaneously receives data streams transmitted through the cells selected by the base station based on the measurement information and the sounding signal.
  • the terminal prestores a precoding matrix set. Decodes the simultaneously received data streams using a precoding matrix corresponding to the precoding index received from the base station.
  • the precoding matrix is a rank calculated by multiplying a unique virtual mapping vector assigned to each of the selected cells by the base station with a matrix consisting of columns, as shown in Equation 1 or Equation 3.
  • the value is a rank value selected by the base station, that is, a matrix that satisfies Equation (2).
  • the precoding matrix is any matrix in the precoding matrix set.
  • the present invention can provide MIMO transmission to the terminal regardless of the number of antennas provided by the cell, and can increase the speed of data transmission to the terminal.
  • the present invention supports the MIMO transmission mode for the downlink of a specific terminal by using the antennas of a plurality of cells in a multi-cell wireless communication system, so that the MIMO transmission mode for the downlink irrespective of the number of antennas installed in the corresponding cell. Can be applied, and the number of data streams transmitted simultaneously for a specific terminal can be increased, and the data transmission speed in a cell boundary region can be improved.

Landscapes

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Abstract

본 발명은, 다중 셀 무선 통신 시스템에서 기지국이 복수의 셀들의 안테나들을 사용한 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 송신 방법에 있어서, 상기 기지국 및 단말의 측정 정보를 기반으로, 상기 단말의 하향 링크 MIMO 송신을 위한 셀 들 및 랭크값을 선택하고, 상기 랭크값에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정과, 상기 단말에게 송신할 데이터를 상기 선택된 랭크값에 대응하는 데이터 스트림들로 생성한 후, 상기 데이터 스트림들을 상기 프리코더를 통해서 상기 선택된 셀들의 안테나들에 매핑시켜 상기 단말에게 송신하는 과정을 포함한다.

Description

다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들을 사용한 MIMO 송신 방법 및 장치
본 발명은 다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들의 안테나들을 사용하여 하향링크(DL: Down Link)에 대한 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.
복수의 셀들로 구성되는 다중 셀 무선 통신 시스템에서 각 셀은 해당 셀의 안테나를 사용하여 서로 다른 단말에게 독립된 데이터 신호를 송신한다. 이 경우, 하나의 셀에서 하나의 단말에게 동시에 다수의 데이터를 송신하는 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 송신 모드를 적용하기 위해서는, 해당 셀 내에 적어도 2개의 안테나들이 설치되어야 한다. 따라서, MIMO 송신을 위해 요구되는 최소 안테나의 수에 대응하는 안테나들이 설치된 조건을 만족하는 셀들만이 MIMO 송신을 수행할 수 있었다. 그리고, 상기 조건을 만족하는 셀의 MIMO 송신 시, 하나의 단말에 대해 동시에 송신할 수 있는 데이터 스트림들의 총 수 역시 해당 셀이 구비한 안테나의 수로 제한되는 단점이 있었다.
본 발명은 다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들의 안테나들을 사용하여 특정 단말의 하향 링크에 대한 MIMO 송신을 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 다중 셀 무선 통신 시스템에서 기지국이 복수의 셀들의 안테나들을 사용한 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 송신 방법에 있어서, 단말 및 기지국의 측정 정보를 기반으로, 상기 단말의 하향 링크 MIMO 송신을 위한 셀 들 및 랭크값을 선택하고, 상기 랭크값에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정과, 상기 단말에게 송신할 데이터를 상기 선택된 랭크값에 대응하는 데이터 스트림들로 생성한 후, 상기 데이터 스트림들을 상기 프리코딩 매트릭스를 통해서 상기 선택된 셀들의 안테나들에 매핑시켜 상기 단말에게 송신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 방법은; 다중 셀 무선 통신 시스템에서 단말이 복수의 셀들의 안테나들을 통해서 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 수신 방법에 있어서, 기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 셀들 각각으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 측정 정보를 생성하는 과정과, 상기 측정 정보와, 사운딩 신호를 상기 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 셀들 중 상기 측정 정보 및 상기 사운딩 신호를 상기 셀들이 측정하여 획득한 정보를 기반으로 선택된 셀들을 통해서 송신된 데이터 스트림들을 동시에 수신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들의 안테나들을 사용한 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output)을 송신하는 기지국에 있어서, 단말 및 상기 기지국의 측정 정보를 기반으로, 상기 단말의 하향 링크 MIMO 송신을 위한 셀 들 및 랭크값을 선택하고, 상기 랭크값에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 상기 단말에게 송신할 데이터를 상기 선택된 랭크값에 대응하는 데이터 스트림들로 생성한 후, 상기 데이터 스트림들을 상기 프리코딩 매트릭스를 통해서 상기 선택된 셀들의 안테나들에 매핑시켜 상기 단말에게 송신하도록 송신부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 장치는; 다중 셀 무선 통신 시스템에서 단말이 복수의 셀들의 안테나들을 통해서 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 수신하는 단말에 있어서, 기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 셀들 각각으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 측정 정보를 생성하는 제어부와, 상기 측정 정보와, 사운딩 신호를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 셀들 중 상기 측정 정보 및 상기 사운딩 신호를 상기 셀들이 측정하여 획득한 정보를 기반으로 선택된 셀들을 통해서 송신된 데이터 스트림들을 동시에 수신하는 송수신부를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 2개의 셀을 이용하여 셀 경계에 위치한 단말에게 수행하는 MIMO 송신의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 위한 기지국의 구성도의 일 예,
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 위한 기지국의 구성도의 다른 일 예,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 지원하기 위한 기지국의 구성도의 또 다른 일 예,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신의 신호 흐름도의 일 예,
도 6a,b는 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신이 적용된 통신 시스템의 일 예를 각각 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 동작 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 흐름도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명은 복수개의 셀들의 안테나들을 사용하여 특정 단말의 하향링크(Down Link)에 대한 MIMO 송신을 지원하는 방법 및 장치를 제안한다.
한편, 일반적으로 네트워크를 구성하는 셀들은 각각 고유의 셀 식별자가 부여되며, 상기 셀들 중 동일한 셀 식별자를 갖는 복수의 셀들이 존재할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 단말의 하향 링크에 대한 MIMO 송신 시 사용되는 복수의 셀들은 동일한 셀 식별자를 갖거나 각각 서로 다른 셀 식별자를 갖을 수도 있다. 이하, 명세서에서는 설명의 편의상, 동일한 셀 식별자를 가지는 셀들을 이용하여 하나의 단말의 하향 링크에 대한 MIMO 송신을 지원하는 방법을 설명하기로 한다. 그 구체적인 예로, 하나의 기지국의 서비스 커버리지(service coverage)가 3개의 섹터(sector)로 분할되고, 각 섹터가 한 개의 셀로 운용되는 경우를 가정하자. 이 경우, 섹터들의 안테나들을 사용하여 해당 단말의 하향 링크에 대한 MIMO 송신을 수행한다. 이때, 섹터 별로 설치된 안테나의 수는 적어도 하나를 포함하며, 다른 섹터와 동일한 수의 안테나가 설치되거나 다른 수의 안테나가 설치될 수도 있다. 이하, 설명의 편의상, 이하 본 명세서에서는 상기 섹터를 셀로서 칭하기로 한다. 그리고, 설명의 편의상 이하 본 명세서에서는 하나의 셀 식별자를 갖는 셀들에 대해 각 셀 별로 구비한 안테나의 수는 동일한 경우를 예를 들어 설명하였다. 또한, 본 발명에 따라 복수개의 셀들의 안테나들을 이용하여 단말의 하향 링크에 대한 MIMO 송신을 지원하는 방법은 서로 다른 셀 식별자를 갖는 셀들을 통해서도 지원 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 2개의 셀을 이용하여 셀 경계에 위치한 단말에게 수행하는 MIMO 송신의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기지국(100)은 총 3개의 셀 즉, 셀 1, 셀 2 및 셀 3을 관장하며, 셀 1은 n1 개의 안테나, 셀 2는 n2개의 안테나를 구비한 경우를 가정하자. 일 예로, 도 1에서는 n1, n2 각각이 2인 경우를 가정하자.
그리고 단말(110)은 상기 셀 1 및 셀 2의 경계 영역에 위치하고 있다. 이때, 상기 기지국(100)이 셀 1 및 셀 2 각각이 구비한 안테나들을 모두 사용하여 상기 단말(110)에게 데이터를 송신하기로 결정한 경우를 가정하자. 그러면, 상기 데이터 생성부(102)는 상기 단말(110)에게 송신할 데이터를 상기 셀 1 및 셀 2의 안테나들의 총 수인 n1 + n2 즉, 4 대응하는 수의 데이터 스트림들을 생성한다. 그리고, 상기 데이터 생성부(102)는 상기 데이터 스트림들을 상기 셀 1 및 셀 2 각각에 연결된 무선 유닛(RU: radio unit)1 및 2(104, 106) 각각에 매핑시킨다. 그러면, 상기 RU1(104) 및 RU2(106) 각각은 매핑된 데이터 스트림들을 상기 셀 1 및 셀 2 각각이 구비한 안테나를 통해서 상기 단말(110)에게 송신한다. 결과적으로, 상기 기지국(100)은 상기 단말(110)에게 최대 n1 + n2개의 데이터 스트림을 동시에 송신할 수 있게 된다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 위한 기지국의 구성도의 일 예이다.
도 2a를 참조하면, 기지국(200)은 자신이 운용하는 셀들 중 셀 1 및 셀 2 각각에서 1개의 안테나를 구비한 경우를 가정하자. 그리고, 상기 기지국(200)은 상기 셀 1 및 셀 2 경계에 위치한 단말에게 송신할 데이터가 발생한 경우, 상기 단말에게 상기 셀 1 및 셀 2의 안테나들을 사용하여 상기 데이터의 MIMO 송신을 수행하기로 한 경우를 가정하자. 그러면, 상기 데이터 생성부(201)는 상기 데이터를 상기 셀 1 및 셀2의 안테나들의 총 수 즉 2개에 대응하는 데이터 스트림 1, 2로 생성한다. 그리고, 상기 데이터 스트림 1 및 2를 각각 변조부 1(202a) 및 변조부2(202b)에 입력하여 변조를 수행한 후, 프리코더(Precoder)(204)로 입력한다. 상기 프리코더(204)는 상기 변조된 데이터 스트림 1 및 2 각각에 프리코딩(precoding)을 수행하여 상기 셀 1 및 셀 2 각각의 안테나와 연결되는 안테나 포트 1 및 안테나 포트 2로 매핑시켜 각각 RU1(206a) 및 RU2(206b)로 출력한다. 상기 RU1(206a) 및 RU2(206b) 각각은 상기 안테나 포트1 및 안테나 포트2로 출력된 신호를 각각 상기 셀 1의 안테나1(208a) 및 상기 셀2의 안테나2(208b)에 전달함으로써, 상기 단말에게 송신한다.
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 위한 기지국의 구성도의 다른 일 예이다.
도 2b를 참조하면, 이 경우, 기지국(210)은 자신이 운용하는 셀들 중 셀 1 및 셀 2 각각에서 2개의 안테나를 구비한 경우를 가정하자. 즉, 셀 1은 안테나 1(218a) 및 안테나2(218b)를 구비하고, 셀 2는 안테나3(218c) 및 안테나4(218d)를 구비한다. 이 경우, 상기 기지국(200)은 상기 셀 1 및 셀 2 경계에 위치한 단말에게 송신할 데이터가 발생한 경우, 상기 단말에게 상기 셀 1 및 셀 2의 안테나들(218a~d)을 사용하여 상기 데이터의 MIMO 송신을 수행하기로 한 경우를 가정하자. 그러면, 상기 데이터 생성부(211)는 상기 데이터를 상기 셀 1 및 셀 2의 안테나들의 총 수 즉 4개에 대응하는 데이터 스트림 1, 2, 3 및 4로 생성한다. 그리고, 상기 데이터 스트림 1, 2, 3 및 4 각각을 변조부 1(212a) 내지 변조부4(212d) 중 해당 변조부에 입력하여 변조를 수행한 후, 프리코더(Precoder)(214)로 입력한다. 상기 프리코더(214)는 상기 변조된 데이터 스트림 1 내지 4 각각에 프리코딩(precoding)을 수행하여 상기 셀 1 및 셀 2 각각의 안테나와 연결되는 안테나 포트 1 내지 안테나 포트 4로 매핑시켜 각각 RU1(216a) 및 RU2(216b)로 출력한다. 그러면, 상기 RU1(216a)는 상기 안테나 포트1로 출력된 신호들 각각을 상기 셀 1의 안테나1(218a) 및 안테나2(218b)에 전달함으로써, 상기 단말에게 송신한다. 마찬가지로, 상기 RU2(216b)는 상기 안테나 포트2로 출력된 신호들 각각을 상기 셀 1의 안테나3(218c) 및 안테나4(218d)에 전달함으로써, 상기 단말에게 송신한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 지원하기 위한 기지국의 구성도의 또 다른 일 예이다.
도 3을 참조하면, 일 예로, 기지국(300)은 송신 안테나 결정부(302), 프리코더 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 결정부(304) 및 신호 매핑부(306)로 구성된다. 도 1 및 2a,b에서는 따로 도시하지 않았으나, 상기 기지국(300)을 구성하는 블록들은 하나의 제어부 형태로 도 1 및 2a,b의 기지국 구성에 포함될 수도 있다. 그리고, 도 1 및 2a,b에 따른 기지국의 동작은 이러한 제어부에서 결정된 제어 정보에 따라 수행된다.
한편, 기지국(300)이 포함하는 블록들은 설명의 편의상 동작 별로 구분되어 일 예로 설명한 것일 뿐, 상기 기지국(300)을 구성하는 송신 안테나 결정부(302), 프리코더 및 MCS 결정부(304) 및 신호 매핑부(306)는 하나의 유닛으로 구성되거나, 적어도 2 개의 서브 유닛들로도 분할되어 구현될 수 있음은 물론이다.
먼저, 상기 기지국(300)이 특정 단말 일 예로 단말(310)의 하향 링크에 대한 MIMO 송신을 지원하기로 결정한 경우를 가정하자. 그러면, 상기 송신 안테나 결정부(302)는, 상기 단말(310)로부터 상기 단말(310)의 측정 정보를 수신한다. 여기서, 상기 측정 정보는, 일 예로, 상기 단말(310)이 수신 가능한 최대 스트림 수와, 상기 단말(310)이 상기 기지국(300)으로부터 수신한 기준(reference) 신호를 기반으로 생성한 채널 상태 정보와, 상기 단말(300)에게 송신이 필요한 데이터량 및 상기 단말(300)이 요구하는 서비스 품질 정보(QoS: Quality of Service) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 송신 안테나 결정부(302)는 상기 기지국(300)이 측정한 정보를 이용한다. 이때, 상기 측정 정보는 상기 단말(310)이 송신한 사운딩(sounding) 신호를 수신하여 획득한 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 기지국(300)이 도 1 내지 도 2a,b와 같이 자신의 서비스 커버리지를 다수의 섹터에 대응하는 셀 형태로 운용할 경우, 해당 셀 별로 상기 단말(310)의 사운딩 신호를 수신하여 획득한 정보를 포함한다. 그리고, 상기의 단말(310) 및 기지국(300)의 측정 정보는 상기 단말(310) 뿐만 아니라 상기 기지국(300)의 서비스 커버리지에 위치한 단말과, 주변 셀에 속한 모든 단말들의 정보를 이용하는 것도 가능하다.
그리고, 상기 송신 안테나 결정부(302)는 상기 단말(310) 및 기지국(300)의 측정 정보를 기반으로, 상기 특정 단말의 MIMO 송신을 지원하는 즉, 상기 특정 단말에게 하향 링크 데이터를 송신하기 위해 사용할 안테나 집합을 결정한다. 이때, 상기 안테나 집합은 하나의 셀의 안테나들 또는 복수 개의 셀들의 안테나들을 포함하는 형태로 선택될 수 있다. 그리고, 상기 안테나 집합을 구성하는 안테나들의 총 수는 상기 특정 단말에게 동시 송신 가능한 데이터 스트림들의 최대 개수를 의미한다.
상기 프리코더 및 MCS 결정부(304)는 상기 송신 안테나 결정부(302)로부터 결정된 안테나 집합을 구성하는 안테나들의 총 수를 최대값으로 결정한다. 그리고, 상기 프리코더 및 MCS 결정부(304)는 상기 최대값보다 작거나 같은 조건을 만족하도록, 상기 단말(310)에게 실제 송신할 하향링크 데이터 스트림의 수 즉, 랭크값을 결정한다. 그리고, 상기 프리코더 및 MCS 결정부(304)는 상기 결정된 실제 랭크값에 대응하는 프리코딩 매트릭스들로 구성된 프리코더 집합 중 송신에 사용할 프리코딩 매트릭스를 선택한다. 그리고, 상기 프리코더 및 MCS 결정부(304)는 상기 단말(310)에게 실제 송신할 데이터 스트림 별 MCS를 결정한다. 상기 프리코더 및 MCS 결정부(304)는 상기 프리코더 선택 및 MCS 결정 과정에서 상기 단말(300)로부터 수신한 채널 상태 정보, 상기 단말(300)의 사운딩 신호로부터 획득한 정보 및 상기 단말(300)의 하향링크 데이터 송신에 대한 과거 송신 성공 여부(ACK/NACK) 등을 사용한다. 여기서, 상기 프리코딩 매트릭스의 선택 과정은 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 신호 매핑부(306)는 상기 단말(300)에게 송신할 데이터가 발생하면, 상기 데이터를 상기 프리코더 및 MCS 결정부(304)에서 결정된 랭크값에 대응하는 수의 데이터 스트림들로 생성한다. 그리고, 상기 신호 매핑부(306)는 상기 데이터 스트림들을 상기 안테나 결정부(302)에서 결정된 송신 안테나들에 매핑하여, 해당 안테나를 통하여 상기 단말(300)에게 동시에 송신되도록 한다. 앞서 설명한, 도 1의 기지국(100) 및 도 2a,b의 기지국(200) 및 (210) 각각은 실질적으로, 상기 신호 매핑부(306)의 지시에 따라 해당 MIMO 송신을 위한 동작을 수행한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 기지국(400)은 자신의 서비스 커버리지를 3개의 섹터 형태 즉, 셀 1 내지 셀 3으로 운용하며, 상기 셀 1 내지 셀 3은 모두 동일한 셀 식별자를 가지며, 각 셀 별로 1개의 안테나가 설치된 경우를 가정하자. 이에 따라, 상기 셀 1 내지 셀 3은 4개의 공용 기준 신호(CRS: common reference signal)를 송신한다.
도 4를 참조하면, 상기 기지국(400)의 셀 1 및 셀 2의 경계 영역에 위치한 단말 1(410)의 경우, 상기 셀 1의 안테나와 상기 셀 2의 안테나를 모두 사용하는 MIMO 송신이 가능하다. 즉, 상기 기지국(400)은 자신 및 상기 단말1(410)의 측정 정보를 사용하여 상기 단말1(410)에 대해 상기 셀 1 및 셀 2의 안테나들을 통해서 총 2개의 하향링크 데이터를 동시에 송신하는 즉, 랭크(rank) 2의 MIMO 송신을 결정한 경우를 가정하자. 이때, 상기 단말 1(410)은 2개 이상의 수신 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 이와 동시에, 상기 기지국(400)은 셀 3의 중앙 지역에 위치한 단말 2(420)에 대해서는 상기 셀 3에 설치된 1개의 안테나를 사용하여 SIMO(single input multiple out) 송신하기로 결정한 경우를 가정하자.
상기한 바와 같은 기지국(400)은 자신이 운용하는 셀 별로 1개의 안테나가 설치되었음에도 상기 단말1(410)의 하향링크 데이터에 대한 MIMO 송신 지원이 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신의 신호 흐름도의 일 예이다.
도 5를 참조하면, 도면에 도시하지 않았으나, 도 4의 기지국(400)의 송신 안테나 결정부(302)는 상기 단말1(410)에 대해 자신이 운용하는 셀 1 내지 셀 3 중 도 4의 경우와 같이 셀 1 및 셀 2에 설치된 안테나들을 이용하여 랭크 2의 MIMO 송신하기로 결정한 상태임을 가정하자.
그러면, 상기 기지국(400)의 신호 매핑부(500)는 상기 셀 1 및 셀 2 각각에 고유한 4 x 1 크기의 가상 매핑 벡터(virtual mapping vector)(502a, b)를 할당한다. 그리고, 상기 셀 1 및 셀 2 모두 상기 단말1(410)에게 상기 기지국(400)의 4개의 CRS 신호를 송신한다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 기지국(400)의 데이터 생성부는 상기 단말1(410)에게 송신할 데이터 스트림들 뿐만 아니라 상기 4개의 CRS 신호 역시 생성한다. 이후, 상기 4개의 CRS 신호들은 각각 각 셀 별 할당된 가상 매핑 벡터 즉, 셀 1의 가상 매핑 벡터(502a)와 셀 2의 가상 매핑 벡터(502b)를 통과한 뒤 각 셀 별 RU 즉, 셀 1의 RU(504a) 및 셀 2의 RU(504b)를 셀 별 안테나(506a,b)로 전달된다. 상기 단말1(410)의 데이터 역시 도면에 도시하지 않았으나, 상기 데이터 생성부에 의해서 2개의 데이터 스트림으로 생성된 후, 프리코더(504)를 거친 후, 상기 셀 1의 가상 매핑 벡터(502a) 및 셀 2의 가상 매핑 벡터(502b)로 전달된다. 상기 가상 매핑 벡터들(502a,b)에 대해 프리코더(504)는 본 발명의 실시 예에 따른 조건을 만족하는 매트릭스가 선택된다. 본 발명의 실시 예에 따른 가상 매핑 벡터 및 프리코더에 대해서는, 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
그리고, 상기 각 셀 별 가상 매핑 벡터들(502a,b) 각각을 통과한 신호는 각 셀 별 RU 즉, 셀 1의 RU(504a) 및 셀 2의 RU(504b)를 통해서 셀 별 안테나(506a,b)로 전달된다.
본 발명의 실시 예에 따른 가상 매핑 벡터의 조합은 일 예로, 하기 <수학식 1>과 같이 나타내어질 수 있다. 하기 <수학식 1>은 일 예로, 상기 기지국(400)이 운용하는 셀은 총 3개이므로, 상기 3개의 셀에 대응하는 가상 매핑 벡터 Vk를 나타낸 것이며, k는 셀의 지시자이다. 즉, 상기 기지국(400)의 셀 1 내지 3 각각의 가상 매핑 벡터는 V1, V2, V3에 매핑된다.
수학식 1
Figure PCTKR2013011800-appb-M000001
한편, 상기 프리코더(504)에서 사용되는 프리코딩 매트릭스는, 상기 셀 1의 가상 매핑 벡터(502a)와 상기 셀 2의 가상 매핑 벡터(502b)에 대해 하기 조건을 만족하는 매트릭스들 중 하나로 선택된다. 즉, 상기 조건을 만족하는 프리코딩 매트릭스는, 상기 단말(410)의 MIMO 송신에 사용할 셀들 즉, 셀 1 및 셀 2 각각의 가상 매핑 벡터 V1, V2 를 각 열로 구성하는 2 x 4 매트릭스와 곱의 랭크가 2로 계산되는 매트릭스가 해당한다. 또는, MIMO 송신에 사용되지 않는 나머지 셀의 가상 매핑 매트릭스와의 곱이 0을 만족하는 매트릭스가 해당한다.
그 구체적인 예로, 상기 기지국(400)의 셀 1 내지 셀 3 각각의 가상 매핑 매트릭스가 상기 <수학식 1>에 대응하도록 선택된 경우, 하기 <수학식 2>를 만족하는 매트릭스를 상기 프리코더(504)의 프리코딩 매트릭스로 선택할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2013011800-appb-M000002
그리고, 상기 <수학식 1>에 따른 가상 매핑 벡터들에 대해 상기 <수학식 2>를 만족하는, 상기 프리코더(504)의 프리코딩 매트릭스는 일 예로, 하기 <표 1>과 같이 선택될 수 있다. 하기 <표 1>에서 프리코딩 매트릭스(Precoding Matrix)와 프리코딩 매트릭스 인덱스는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 규격의 정의를 따른다.
표 1
전송섹터집합 Precoding matrix Precoding matrix index
섹터 1과 2
Figure PCTKR2013011800-appb-I000001
 8
섹터 2와 3
Figure PCTKR2013011800-appb-I000002
 10
섹터 3과 1
Figure PCTKR2013011800-appb-I000003
 0
한편, 상기 기지국(400)은 MIMO 송신을 위해 사용한 프리코딩 매트릭스에 대응하는 프리코딩 인덱스를 상기 단말(410)에게 알려준다. 이후, 상기 단말(410)은 상기 프리코딩 인덱스에 대응하는 프리코딩 매트릭스를 사용하여, 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신을 통해서 수신된 데이터 스트림들에 대한 복호를 수행한다.
하기 <수학식 3>은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 매핑 벡터의 조합의 다른 예를 나타낸다.
수학식 3
Figure PCTKR2013011800-appb-M000003
또 다른 예로, 상기 기지국(400)의 셀 1 내지 3 각각의 가상 매핑 벡터가 상기 <수학식 3>의 V1, V2, V3에 매핑되는 경우를 가정하자. 이 경우, 상기 <수학식 2>를 만족하는 상기 프리코더(504)의 프리코딩 매트릭스는 일 예로, 하기 <표 2>와 같이 선택될 수 있다. 마찬가지로, 하기 <표 2>에서의 프리코딩 매트릭스 및 프리코딩 매트릭스 역시 3GPP LTE 규격의 정의를 따른다.
표 2
송신섹터집합 Precoding matrix Precoding matrix index
섹터 1 및 2
Figure PCTKR2013011800-appb-I000004
 11
섹터 2 및 3
Figure PCTKR2013011800-appb-I000005
 12
섹터 3 및 1
Figure PCTKR2013011800-appb-I000006
 0
도 6a,b는 발명의 실시 예에 따른 MIMO 송신이 적용된 통신 시스템의 일 예를 각각 도시한 도면이다. 여기서, 통신 시스템은 3GPP LTE Release 10 또는 11의 경우를 일 예로서 설명한다. 하지만, 본원 발명의 MIMO 송신이 반드시 LTE 기반 통신 시스템에만 적용되는 것이 아님에 유의하여야 할 것이다.
도 6a를 참조하면, 기지국(600)은 총 3개의 셀 즉, 셀 1 내지 셀 3을 운용하며, 각 셀 별로 하나의 안테나를 구비한다고 가정하자.
이 경우, 상기 기지국(600)은 자신 및 상기 단말(610)을 통해서 수신된 측정 정보를 기반으로, 상기 셀 1 및 셀 2 각각의 안테나를 통해서 단말(610)에 대한 랭크 2의 하향링크 MIMO 송신을 지원하기로 결정한다. 이때, 상기 단말(610)은 2개 이상의 안테나를 구비하고 있음을 가정한다. 이 경우, 셀 1 및 셀 2는 상기 단말(610)에게 동일한 DM-RS(demodulation reference signal)를 송신한다. 이때, 상기 DM-RS에 데이터 송신을 위해 선택한 프리코딩 매트릭스를 곱한다.
그러면, 상기 단말(610)은 수신한 해당 DM-RS를 기반으로 상기 셀 1 및 셀 2 각각을 통해서 송신된 데이터 스트림을 수신하고, 수신된 데이터 스트림에 대한 복호를 수행한다.
도 6b를 참조하면, 기지국(620)은 역시 총 3개의 셀 즉, 셀 1 내지 셀 3을 운용하며, 각 셀 별로 2개의 안테나를 구비한다고 가정하자.
이 경우, 상기 기지국(620)은 자신 및 상기 단말(630)을 통해서 수신된 측정 정보를 기반으로, 상기 셀 1 및 셀 2 각각의 2개의 안테나를 통해서 단말(630)에 대한 랭크 4의 하향링크 MIMO 송신을 지원하기로 결정한다. 이때, 상기 단말(630)은 4개 이상의 안테나를 구비하고 있음을 가정한다. 이 경우에도, 셀 1 및 셀 2는 상기 단말(630)에게 동일한 DM-RS를 송신한다. 이때, 상기 DM-RS에 데이터 송신을 위해 선택한 프리코딩 매트릭스를 곱한다.
그러면, 상기 단말(610)은 수신한 해당 DM-RS를 기반으로 상기 셀 1 및 셀 2 각각을 통해서 송신된 데이터 스트림을 수신하고, 수신된 데이터 스트림에 대한 복호를 수행한다.
상기한 바와 같은 본원 발명의 실시 예에 따라 복수의 셀들의 안테나들을 이용하여 해당 단말의 하향링크 MIMO 송신을 지원함으로써, 본원 발명은 셀 별 안테나의 수에 관계 없이, 한 단말에게 동시에 송신하는 데이터 스트림들의 수를 증가시킴으로써, 특히 셀 경계 지역에서 데이터 송신 속도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 700단계에서 기지국은 자신 및 단말의 측정 정보를 기반으로, 상기 단말의 하향 링크 MIMO 송신을 위한 셀들과, 상기 셀들의 안테나들의 총 수보다 작거나 같은 랭크값을 결정한다. 여기서, 상기 기지국은 상기 MIMO 송신을 위한 셀들을 자신의 서비스 커버리지를 구성하는 섹터들을 상기 셀들로 선택할 수 있다. 또는, 상기 기지국은 자신의 셀 식별자와 상이한 셀 식별자를 갖는 셀들을 선택할 수도 있다. 이때, 상기 단말의 측정 정보는, 상기 단말이 수신 가능한 최대 스트림의 수와, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 생성한 채널 상태 정보와, 상기 단말에게 송신이 필요한 데이터량 및 상기 단말이 요구하는 서비스 품질 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 상기 기지국의 측정 정보는 상기 단말이 송신한 사운딩 신호를 상기 셀들이 수신하여 획득한 정보를 포함할 수 있다.
그리고, 705단계에서 상기 기지국은 상기 랭크값에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정한다. 상기 프리코딩 매트릭스를 결정하기 위해서, 상기 기지국은 앞서 설명한 바와 같이 <수학식 1> 또는 <수학식 3>에 따른 고유한 가상 매핑 벡터를 상기 선택된 셀들 각각에게 할당한다. 그리고, 상기 기지국은 가상 매핑 벡터들 각각을 각 열로 구성하는 매트릭스와 곱하여 계산된 랭크값에 대응하는 프리코딩 매트릭스 즉, <수학식 2>의 프리코딩 매트릭스를 선택한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 선택된 프리코딩 매트릭스의 인덱스를 상기 단말에게 전송한다. 상기 셀들이 DM-RS를 전송하는 시스템에서는 가상 매핑 벡터를 사용하지 않고 상기 프리코딩 매트릭스를 프리코딩 매트릭스 집합 내에서 자유롭게 결정할 수 있다.
이후, 710단계에서 상기 기지국은 상기 단말에게 송신할 데이터를 상기 선택된 랭크값에 대응하는 데이터 스트림들로 생성한 후, 상기 데이터 스트림들을 상기 프리코더를 통해서 상기 선택된 셀들의 안테나들에 매핑시켜 상기 단말에게 송신한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 800단계에서 단말은 기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 셀들 각각으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 측정 정보를 생성한다. 그리고, 805단계에서 상기 단말은 상기 측정 정보를 상기 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 단말은 자신의 사운딩 신호를 함께 상기 기지국으로 전송한다.
810단계에서 상기 측정 정보 및 상기 사운딩 신호를 기반으로 상기 기지국에 의해서 선택된 셀들을 통해서 송신된 데이터 스트림들을 상기 단말은 동시에 수신한다.그리고, 815단계에서 상기 단말은 미리 저장하고 있는 프리코딩 매트릭스 집합에서 상기 기지국으로부터 수신한 프리코딩 인덱스에 대응하는 프리코딩 매트릭스를 사용하여 상기 동시에 수신된 데이터 스트림들을 복호한다. 여기서, 상기 프리코딩 매트릭스는, 상기 <수학식 1> 또는 <수학식 3>에서와 같이 상기 기지국에 의해서 상기 선택된 셀들 각각에게 할당된 고유한 가상 매핑 벡터를 각 열로 구성하는 매트릭스와 곱하여 계산된 랭크값이 상기 기지국이 선택한 랭크값 즉, 상기 <수학식 2>를 만족하는 매트릭스이다. 상기 셀들이 DM-RS를 전송하는 시스템에서는 상기 프리코딩 매트릭스는 프리코딩 매트릭스 집합 내의 임의의 매트릭스이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예를 통해서 본원 발명은 셀이 구비한 안테나의 수에 관계없이 단말에게 MIMO 송신을 제공할 수 있고, 해당 단말로의 데이터 전송의 속도를 증가시킬 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명은 다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들의 안테나들을 사용하여 특정 단말의 하향 링크에 대한 MIMO 송신 모드를 지원함으로써, 해당 셀에 설치된 안테나의 수에 관계 없이 하향 링크를 위한 MIMO 송신 모드를 적용할 수 있으며, 특정 단말에 대해 동시에 송신되는 데이터 스트림의 수를 증가시키고, 셀 경계 지역에서의 데이터 송신 속도를 향상시키는 효과가 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (14)

  1. 다중 셀 무선 통신 시스템에서 기지국이 복수의 셀들의 안테나들을 사용한 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 송신 방법에 있어서,
    상기 기지국의 측정 정보 및 단말의 측정 정보를 기반으로, 상기 단말의 하향 링크 MIMO 송신을 위한 셀들 및 랭크값을 선택하고, 상기 랭크값에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정과,
    상기 단말에게 송신할 데이터를 상기 선택된 랭크값에 대응하는 데이터 스트림들로 생성한 후, 상기 데이터 스트림들을 상기 프리코딩 매트릭스를 통해서 상기 선택된 셀들의 안테나들에 매핑시켜 상기 단말에게 송신하는 과정을 포함하는 MIMO 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀들을 선택하는 과정은,
    상기 기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 적어도 2개의 셀을 상기 셀들로 선택하는 과정을 포함하는 MIMO 송신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정은,
    상기 선택된 셀들 각각에게 고유한 가상 매핑 벡터를 할당하는 과정과,
    상기 선택된 셀들의 가상 매핑 벡터들 각각을 각 열로 구성하는 매트릭스와 곱하여 계산된 랭크값이 상기 선택된 랭크값이고, 상기 선택되지 않은 셀들의 가상 매핑 벡터와 곱한 값이 0인 매트릭스를 상기 프리코딩 매트릭스로 결정하는 과정을 포함하며;
    상기 선택된 랭크값은 상기 선택된 셀들의 안테나들의 총 수보다 작거나 같게 결정되는 값임을 특징으로 하는 MIMO 송신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 측정 정보는,
    상기 단말이 송신한 사운딩 신호를 상기 기지국이 관장하는 셀들이 수신하여 획득한 정보를 포함함을 특징으로 하는 MIMO 송신 방법.
  5. 다중 셀 무선 통신 시스템에서 단말이 복수의 셀들의 안테나들을 통해서 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 수신 방법에 있어서,
    기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 셀들 각각으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 측정 정보를 생성하는 과정과,
    상기 측정 정보와, 사운딩 신호를 상기 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 셀들 중 상기 측정 정보 및 상기 셀들이 상기 사운딩 신호를 수신하여 획득한 정보를 기반으로 선택된 셀들을 통해서 송신된 데이터 스트림들을 동시에 수신하는 과정을 포함하는 MIMO 수신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 프리코딩 인덱스를 수신하는 과정과,
    미리 저장하고 있는 프리코딩 매트릭스 집합에서 상기 프리코딩 인덱스에 대응하는 프리코딩 매트릭스를 사용하여 상기 데이터 스트림들을 복호하는 과정을 더 포함하는 MIMO 수신 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스는,
    상기 기지국에 의해서 상기 선택된 셀들 각각에게 할당된 고유한 가상 매핑 벡터를 각 열로 구성하는 매트릭스와 곱하여 계산된 랭크값이 상기 기지국이 선택한 랭크값에 대응하고, 상기 선택되지 않은 셀들에 할당된 고유한 가상 매핑 벡터와 곱한 값이 0을 만족하는 매트릭스이며;
    상기 선택한 랭크값은 상기 셀들이 구비한 안테나들의 총 수보다 작거나 같게 결정되는 값임을 특징으로 하는 MIMO 수신 방법.
  8. 다중 셀 무선 통신 시스템에서 복수의 셀들의 안테나들을 사용한 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output)을 송신하는 기지국에 있어서,
    상기 기지국의 측정 정보 및 단말의 측정 정보를 기반으로, 상기 단말의 하향 링크 MIMO 송신을 위한 셀들 및 랭크값을 선택하고, 상기 랭크값에 따라 프리코딩 매트릭스를 결정하고,
    상기 단말에게 송신할 데이터를 상기 선택된 랭크값에 대응하는 데이터 스트림들로 생성한 후, 상기 데이터 스트림들을 상기 프리코딩 매트릭스를 통해서 상기 선택된 셀들의 안테나들에 매핑시켜 상기 단말에게 송신하도록 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 적어도 2개의 셀을 상기 셀들로 선택함을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선택된 셀들 각각에게 고유한 가상 매핑 벡터를 할당하고, 상기 선택된 셀들의 가상 매핑 벡터들 각각을 각 열로 구성하는 매트릭스와 곱하여 계산된 랭크값이 상기 선택된 랭크값 랭크값인이고, 상기 선택되지 않은 셀들의 가상 매핑 벡터와 곱한 값이 0인 매트릭스를 상기 프리코딩 매트릭스로 결정하며;
    상기 선택된 랭크값은 상기 선택된 셀들의 안테나들의 총 수보다 작거나 같게 결정되는 값임을 특징으로 함을 특징으로 하는 기지국.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기지국의 측정 정보는,
    상기 단말이 송신한 사운딩 신호를 상기 기지국이 관장하는 셀들이 수신하여 획득한 정보를 포함하는 기지국.
  12. 다중 셀 무선 통신 시스템에서 단말이 복수의 셀들의 안테나들을 통해서 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 수신하는 단말에 있어서,
    기지국의 서비스 커버리지를 구성하는 셀들 각각으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 측정 정보를 생성하는 제어부와,
    상기 측정 정보와, 사운딩 신호를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 셀들 중 상기 측정 정보 및 상기 셀들이 사운딩 신호를 수신하여 획득한 정보를 기반으로 선택된 셀들을 통해서 송신된 데이터 스트림들을 동시에 수신하는 송수신부를 포함하는 단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 송수신부가 상기 기지국으로부터 프리코딩 인덱스를 수신하면, 상기 제어부는, 미리 저장하고 있는 프리코딩 매트릭스 집합에서 상기 프리코딩 인덱스에 대응하는 프리코딩 매트릭스를 사용하여 상기 데이터 스트림들을 복호함을 특징으로 하는 단말.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스는,
    상기 기지국에 의해서 상기 선택된 셀들 각각에게 할당된 고유한 가상 매핑 벡터를 각 열로 구성하는 매트릭스와 곱하여 계산된 랭크값이 상기 기지국이 선택한 랭크값에 대응하고, 상기 선택되지 않은 셀들에 할당된 고유한 가상 매핑 벡터와 곱한 값이 0을 만족하는 매트릭스이며;
    상기 선택한 랭크값은 상기 셀들이 구비한 안테나들의 총 수보다 작거나 같게 결정되는 값임을 특징으로 하는 단말.
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