KR100868494B1 - 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템 - Google Patents

다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신기로부터 전송되는 피드백 정보의 양을 줄이는 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서 피드백 정보를 송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템을 제안한다.
이를 위해 본 발명은 다중 송수신 안테나 시스템에 있어서, 송신기가 기준 CQI를 결정하고, 상기 수신기로 전송한다. 수신기가 상기 기준 CQI를 수신하면, 상기 수신된 기준 CQI와 상기 송신기로부터 수신되는 스트림의 CQI의 크기를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 스트림이 수신되는 채널을 활성 또는 비활성으로 설정한다. 그리고, 상기 설정된 채널 상태 정보를 상기 송신기로 전송하는 과정으로 이루어짐으로써, 수신기가 송신기로부터 다수의 스트림들을 수신하더라도, 스트림별로 채널의 활성 또는 비활성 정보만 송신기로 전송함으로써, 시스템 전체 피드백 량을 줄일 수 있다.
Figure R1020070028905
다중 사용자 다중 안테나 시스템, 피드백 정보, 채널 품질

Description

다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를 송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING FEEDBACK INFORMATION IN MULTI-USER MULTIPLE TRANSCEIVING ANTENNA COMMUNICATIONS AND SYSTEM THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템의 피드백 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 활성/비활성 스위칭 피드백 기법의 실시예를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 송신기의 피드백 정보 수신장치를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 송신기의 피드백 정보 송수신 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 수신기의 피드백 송신장치를 나타낸 블록도.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시 스템에서 수신기의 피드백 정보 송수신 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다중 송수신 안테나 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 다수 수신기들로부터 전송되는 피드백 정보의 양을 줄이는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를 송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 3G 이후의 시스템(beyond the 3G system) 즉, 4세대 시스템은 무선망(Wireless Network)과 핵심망(Core Network) 모두 Ubiquitous & Seamless connection, High data rate, Openness, Network convergence의 특징이 갖춰져 있는 시스템을 말한다. 그리고, 이러한 4세대 시스템은 high data rate에 초점을 맞춰 대용량 데이터 전송이 가능하도록 설계된다.
이러한, 4세대 시스템은 하나의 단일 망이 아 닌 복합적인 형태를 가져야 한다. 즉, 위성 망, 무선 LAN, 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcast, DAB), 디지털 비디오 방송(Digital Video Broadcast, DVB)망 등을 모두 통합하는 형태가 되어야 한다. 이처럼, 모든 망들이 통합이 되면 MIMO(Multiple Input Multiple Output)을 이용하여 동시에 다수의 송수신기들(예: 기지국과 단말기들)간의 데이터 또는 신호를 송수신할 수 있다. 이러한, 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템은 송신기(예: 기지국)에 M배의 안테나를 배열하고 수신기들에도 N개의 안테나를 배열한다. 이와 같이, 배열된 안테나를 사용하여 신호를 송수신하면 전송율 증가를 낼 수 있다.
이처럼, 송수신기들같에 구비된 다수의 안테나를 통해서 다중 사용자 다중 안테나 서비스를 제공하기 위해서 송신기는 다수의 수신기들의 채널 품질 정보(Channel Quality Information, CQI)를 필요로 한다. 따라서, 송신기는 다수의 수신기들에게 CQI가 포함된 피드백 정보를 요구한다. 또한, 송신기가 다중 반송파(multi-carrier)기술, 다중 안테나(multiple antenna)기술을 사용하기 위해서는 더 많은 양의 CQI를 다수 수신기들에게 요구한다.
그런데, 이처럼 많은 양의 피드백 정보는 송수신기의 처리량을 증가시킬 뿐만 아니라 많은 리소스를 요구하게 되어 결국 시스템 전체의 성능을 저하시킨다. 이러한 문제점을 극복하고자 종래에는 미리 정해진 임계값보다 높은 CQI를 갖는 사용자만 CQI를 피드백하는 방법이 제안되었으나, 이는 채널 상태가 비교적 좋은 사용자만 CQI 피드백을 하기 때문에 피드백 오버헤드를 어느 정도 줄일 수 있지만, CQI를 그대로 피드백 하기 때문에 여전히 피드백 오버헤드가 존재하는 문제점이 있다.
따라서, 전술한 바를 고려할 때 본 발명은 피드백 정보의 양을 줄임으로써 시스템 성능을 높이는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를 송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템을 제안한다.
이러한, 본 발명에 따른 채널 품질 정보 송수신 장치 및 방법은 채널당 단 1 bit로 CQI를 피드백하는 방안을 제안한다.
또한, 본 발명은 다수 수신기들로부터 수신되는 CQI를 이용해서 상기 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우와 알고 있지 못하는 경우에 기준 CQI를 결정하는 송신기와 상기 송신기의 피드백 정보 수신장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 송신기로부터 수신된 기준 CQI를 이용하여 수신되는 스트림의 CQI와 비교하여 해당 채널의 활성 또는 비활성을 설정하는 수신기와 상기 수신기의 피드백 정보 송신장치 및 방법을 제안한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
후술될 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명에서 제안하는 피드백 정보의 양을 줄임으로써 시스템 성능을 높이는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템을 서술할 것이며, 또한 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우와 알고 있지 못하는 경우에 기준 CQI를 결정하는 송신기와 그에 따르는 방법을 서술할 것이며, 또한, 송신기로부터 수신된 기준 CQI를 이용하여 수신되는 스트림의 CQI와 비교하여 해당 채널의 활성 또는 비활성을 설정하고, 설정된 채널 상태 정보를 송신기로 전송하는 수신기와 그에 따르는 방법을 서술할 것이다.
전술한 바를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 송수신 안테나 시스템의 송신기는, 수신기로 기준 CQI(Channel Quality Information)를 전송한 후, 상기 수신기로부터 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 수신된 정보를 통해서 상기 수신기의 채널 상태를 파악하는 채널 상태 파악부와, 상기 파악된 채널 상태를 이용해 다수 안테나의 빔포밍을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 전술한 바를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 송수신 안테나 시스템에서 송신기의 피드백 정보 수신 방법은, 수신기의 다수 채널에 적용되기 위한 기준 CQI를 결정하는 과정과, 상기 결정된 기준 CQI를 상기 수신기로 전송하는 과정과, 상기 수신기로부터 상기 채널의 상태 정보를 수신하는 과정을 포함한다.
또한, 전술한 바를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 송수신 안테나 시스템에서 수신기는, 송신기로부터 수신되는 각 스트림의 CQI(Channel Quality Information)를 측정하는 채널 품질 측정부와, 상기 스트림의 CQI와 상기 송신기로부터 수신되는 기준CQI의 크기를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 해당 채널을 설정하는 제어부와, 상기 비교 결과를 송신기에 전송하는 송신부를 포함한다.
또한, 전술한 바를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 송수신 안테나 시스 템에서 수신기의 피드백 정보 송신 방법은, 송신기로부터 기준 CQI를 수신하는 과정과, 상기 수신된 기준 CQI와 상기 송신기로부터 수신되는 스트림의 CQI를 비교하는 과정과, 상기 비교 결과에 따른 채널 상태 정보를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 과정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 시스템은 송신기(100, 예: 기지국)와, 다수의 수신기들(200, 300)로 구성된다.
상기 송신기는 유저 선택부(150)와 유니터리 빔포밍부(160)를 포함하여 구성된다. 이러한, 송신기(100)는 입력되는 다수의 사용자 데이터(User1, User2,,,. Userk)의 프리코딩 과정을 수행하고, 프리코딩 과정이 수행된 데이터를 다수의 안테나를 통해 방송한다. 또한, 수신기 역시 다수의 수신 안테나를 통해 방송된 데이터를 수신하고, 이를 저장하거나 재생한다.
이처럼, 송신기는 시스템 내의 송수신기들간의 다중 사용자 다중 안테나 서비스를 제공하고, 피드백 정보량을 줄이기 위해서는 다수 수신기들에게 기준 CQI를 방송한다. 상기 기준 CQI는 수신기의 채널을 활성 또는 비활성으로 적용하기 위해 사용되는 임계값이다. 상기 기준 CQI를 수신한 각 수신기들은 수신된 기준 CQI와 이후에 수신되는 스트림에 해당되는 채널의 CQI를 비교하여 해당 채널을 활성/비활성으로 설정하고, 활성/비활성(즉, On/Off) 신호를 송신기로 전송한다. 활성 신호 는 자신의 통신 채널의 CQI가 기준 CQI보다 크거나 같은 경우를 의미하며, 비활성 신호는 자신의 통신 채널의 CQI가 기준 CQI보다 작은 경우를 의미한다.
다수의 수신기들로부터 상기 활성/비활성 신호를 수신한 송신기는 수신된 활성/비활성 신호를 기반으로 채널 매트릭스를 생성하고, 생성된 채널 매트릭스를 통해서 다수의 수신기들에게 스트림을 전송한다.
이러한 동작을 수행하기 위해 송신기는 시스템 환경에 맞추어서 기준 CQI를 적절하게 설정해야 한다. 설정 방법으로는 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우와, 모르고 있는 경우로 나뉠수 있다. 이러한 방법들(A 또는 B 방법)은 하기에서 기술할 것이다.
또한, 상기 송신기는 CQI에 따라서 다수 수신기들을 그룹화 할 수 있다. 즉, 셀의 외곽지역이나 음영지역에 위치해 있어 CQI가 좋지 못한 수신기들끼리 그룹화하거나 반대로 CQI가 좋은 수신기들끼리 그룹화 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템의 피드백 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 송신기 및 수신기는 다수의 안테나가 구비되어 있으며, 구비된 안테나들을 통해 다중 입출력 서비스가 제공된다. 이처럼 다수의 안테나들이 구비된 송수신기로 이루어진 다중 안테나 시스템에서, 송신기는 다수의 스트림을 수신기로 전송한다(S100). 상기 전송되는 스트림은 하나 이상의 안테나를 통해 수신기로 전송되거나 또는 하나의 안테나를 통해 수신기로 전송된다.
이와 같이, 송신기로부터 다수의 스트림이 수신되면, 수신기는 수신된 스트림들 중에서 채널 이득이 가장 좋은 스트림에 해당되는 채널의 품질이 포함된 피드백 정보를 송신기로 피드백한다(S102). 상기 피드백 정보는 다수의 스트림들 중에서 품질이 가장 좋은 스트림의 인덱스 정보와 그때의 CQI를 포함한다.
이후, 송신기는 셀 내의 모든 수신기들에게 기준 CQI를 전송한다(S104). 상기 기준 CQI는 송수신기들간의 원활한 송수신을 위해 송신기 또는 수신기가 측정 또는 정할 수 있거나, 또는 시스템 성능을 위해 유연하게 설정될 수 있는 채널 품질 정보이다. 이러한 기준 CQI 값은 모든 수신기들에게 공통적으로 적용될 수 있거나 또는 각 수신기 또는 그룹화된 수신기들 별로에게 적용될 수 있다. 이처럼 기준 CQI를 모든 수신기 또는 각 수신기 또는 그룹화된 수신기들별로 적용되는 기준 CQI값을 정하는 기법은 하기에 기술할 것이다. 상기 과정(S104)에서 기준 CQI를 수신한 수신기는 수신된 기준 CQI와 수신기에 구비된 안테나별로 수신되는 스트림을 통해서 통신 채널의 CQI를 비교한다(S106). 상기 안테나별 통신 채널의 CQI는 송신기가 주기적으로 전송하는 파일럿 신호를 통해서 측정될 수 있거나 또는 송신기로부터 수신되는 스트림을 통해서 측정될 수 있다. 이처럼, 안테나별 통신 채널의 CQI를 측정한 수신기는 수신기에 구비된 안테나별로 채널 품질을 주기적으로 측정할 수 있다.
상기 과정(S106)에서 상기 수신된 기준 CQI와 안테나별로 수신되는 스트림에 해당되는 채널의 CQI가 비교되면, 비교 결과에 따라서 채널 상태를 설정한다(S108). 상기 채널 상태를 설정한다는 의미는 비교 결과에 따라서 송수신 채널의 활성/비활성을 설정한다는 의미이다. 상기 활성으로 설정한다는 의미는 송신기와 해당 안테나의 채널을 연결시켜 통신을 수행하기 위한 과정을 의미하며, 비활성으로 설정한다는 의미는 송신기와 해당 안테나의 채널을 해제하여 통신을 불가능하게 하는 의미이거나, 상기 기준 CQI를 해당 스트림의 CQI로 설정한다는 의미이다.
즉, 활성은 해당 스트림의 CQI 값이 기 설정된 CQI 값보다 크거나 같기 때문에 해당 스트림이 기 설정된 CQI 값으로 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 그리고, 비활성은 해당 스트림의 CQI 값이 기 설정된 CQI 값보다 작기 때문에 기 설정된 CQI 값으로 사용할 수 없다는 것을 나타내거나, 스트림 스케줄링에 참여할 수 없다는 것을 나타낸다. 예를들어, 만일 소정 스트림의 CQI 값이 상기 기준 CQI보다 큰 자연수(즉, 정수값은 기준 CQI와 같으나, 소수 값만큼 기준 CQI보다 큰 경우)이면, 소수 값을 제거한 자연수(즉, 기준 CQI와 같은 정수)를 해당 스트림의 CQI로 설정한다.
이처럼, 만일 상기 통신 채널의 CQI가 상기 기준 CQI보다 크거나 같으면, 채널 상태를 활성으로 설정한다. 그러나, 만일 상기 통신 채널의 CQI가 상기 기준 CQI보다 작으면, 채널 상태를 비활성으로 설정한다.
상기 과정(S108)이 수행되면, 수신기는 설정된 채널 상태를 나타내는 활성/비활성 신호를 송신기로 전송한다(S110). 상기 활성/비활성 신호는 수신기에 따라 하나일 수 있거나 또는 상기 수신기에 구비된 안테나의 채널 상태에 따라 안테나 수만큼일 수 있다. 그리고, 이러한 활성/비활성 신호는 1bit 크기이다.
다수의 수신기들로부터 활성/비활성 신호가 수신되면, 송신기는 상기 수신된 활성/비활성 신호에 해당되는 채널을 이용하여 스트림을 하나 이상의 수신기에 전송한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 활성/비활성 스위칭 피드백 기법의 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 수신기는 송신기로부터 다수의 스트림들을 수신한다. 그리고, 수신된 스트림들 중에서 CQI가 최대인 스트림을 파악한다. 도시된 바와 같이, 첫번째 스트림의 CQI가 1.5이고, 두번째 스트림의 CQI가 4이고, 세번째 스트림의 CQI가 2.5이고, 네번째 스트림의 CQI가 2라고 가정하자. 수신된 CQI 값들 중에서 최고의 CQI(즉, 4)을 기지국으로 전송한다. 이후, 송신기로부터 다수의 기법을 통해서 파악된 기준 CQI가 수신되면, 수신기는 다수 스트림의 CQI와 수신된 기준 CQI를 비교한다. 그리고, 비교 결과에 따른 활성/비활성 신호를 송신기로 전송한다. 즉, 도시된 바와같이, CQI가 1.5인 첫번째 스트림의 경우 비활성 신호를 송신기에 전송하고, CQI가 2.5인 세번째 스트림의 경우 활성 신호를 송신기에 전송하고, CQI가 2인 네번째 스트림의 경우 활성 신호를 송신기에 전송한다. 상술한 바와 같이, 피드백 정보의 양을 줄이는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템과 스위칭 피드백 기법에 대해서 설명하였으며, 상기 시스템에 적용되는 송수신기는 후술되는 바와 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에 서 송신기의 피드백 정보 수신장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 도시된 바와 같이, 송신기는 다수의 수신기들로부터 CQI를 수신하여 수신기별 채널 상태를 파악하는 채널 상태 파악부(110)와, 상기 파악된 채널 상태에 따라서, 다중 안테나를 통한 스트림의 프리코딩 및 다중 출력을 제어하는 제어부(120)와, 다수의 스트림을 코딩 및 변조하는 코딩 및 변조부(130)와, 상기 코딩 및 변조된 다수 스트림을 다수 안테나를 통해 다중 출력하는 다중 출력부(140)로 구성된다.
또한, 본 발명은 다수의 수신기들에게 적용하기 위한 기준 CQI들을 저장하고, 다수 수신기들로부터 수신되는 채널 상태 정보를 저장하기 위한 메모리(미도시)를 포함한다. 그리고, 상기 제어부(120)는 아래에 기술되는 A 또는, B와 같은 방법을 통해서 기준 CQI를 정하는 모듈이 구비되어 있다. 그리고, 상기 기준 CQI를 수신기에 전송한다.
먼저, 송신기는 아래에 기술되는 2가지 방법들(A 또는 B 방법) 중에서 어느 하나의 방법을 통해서 기준 CQI 값을 설정한다.
송신기가 기준 CQI를 정하는 방법에는 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우와 알고 있지 못하는 경우의 2가지 방법(A와 B의 실시예)이 있다.
A. CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우
CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우에, 송신기는 다음 <수학식 1>을 이용하여 기준 CQI를 정할 수 있다.
Figure 112007023317715-pat00001
상기 <수학식 1>에서 CQIreference는 기준 CQI를 나타내고, α는 주어진 CQI를 활성으로 정하게 될 확률(CQI acceptance rate)을 의미한다. 즉, 송신기는 상기 확률(α)을 조절함으로써, 주어진 CQI를 활성으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 <수학식 1>에서 α=0.7의미는 모든 CQI들 중 기준 CQI(즉, CQIreference)이상인 CQI의 비율을 70%로 설정한다는 의미이다. 이처럼, 상기 확률(α)을 조절함으로써, 송신기는 기준 CQI를 정할 수 있다.
이러한 값은 사용자의 수 또는 각 수신기들의 안테나 수에 영향을 받을 수 있다. 즉, 사용자 수가 적을 때에는 상기 값을 크게 설정하여 기준CQI값을 작게 설정하고, 사용자 수가 많을 때에는 상기 값을 작게 설정하여 기준 CQI값을 크게 설정하는 것이 시스템의 성능을 높일 수 있다. 이처럼, 상기 값은 조절이 가능하다. 이와 같이, 상기 기준 CQI를 작게 설정함으로써, 송신기는 다수의 사용자 또는 다수의 안테나들과의 통신을 수행할 수 있다.
B. CQI의 통계적 분포를 알고 있지 못하는 경우
송신기가 CQI의 통계적 분포를 모르는 경우에는 사용자들 또는 다수 안테나들로부터 수신되는 활성 비율을 이용하여 기준 CQI를 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자들로부터 수신되는 활성 비율이 높다면 기준 CQI값을 높이고, 반대로 활성 비율이 낮다면 기준 CQI값을 낮춰서 시스템의 성능을 높힌다.
다음 <수학식 2>는 송신기가 CQI의 통계적 분포를 모르는 경우 기준 CQI값을 시간에 따라서 조절하기 위해 적용될 수 있는 수학식이다.
Figure 112007023317715-pat00002
상기 <수학식 2>를 이용하면, 특정 시간(즉, t+1 시간)에 사용할 기준 CQI를 계산할 수 있다. 상기 <수학식 2>에서
Figure 112007023317715-pat00003
는 시간 t에 사용할 기준 CQI를 나타내고,
Figure 112007023317715-pat00004
은 시스템이 목표로 하는 활성 비율을 나타내고,
Figure 112007023317715-pat00005
는 시간 t에 실제 사용자들이 보고한 활성 비율을 나타낸다. 그리고,
Figure 112007023317715-pat00006
는 시간에 따라 기준 CQI의 변화폭을 결정하는 상수이다.
이처럼 <수학식 2>를 이용하면, 수신기가 CQI의 통계적 분포를 모르더라도 특정 시간에 시스템이 목표로 하는 활성 비율을 달성할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해서 기준 CQI가 정해진 후, 제어부(120)는 수신기에게 기준 CQI를 전송한다.
그리고, 상기 수신기에게 스트림을 전송하고, 수신기는 수신된 스트림을 통해서 각 스트림의 CQI를 송신기로 전송한다. 송신기에 구비된 채널 상태 파악부(110)는 수신기로부터 스트림별 CQI를 수신한다. 이러한 CQI는 다수의 수신기들로부터 수신되며, 각 수신기가 수신된 스트림을 통해서 채널을 설정한 정보가 포함 된다. 즉, CQI는 채널이 활성으로 설정되어 있음을 나타내는 On 정보와 채널이 비활성으로 설정되어 있음을 나타내는 Off 정보이다.
이처럼, 채널 상태의 활성 또는 비활성을 나타내는 정보가 수신되면, 상기 수신기에 구비된 다수 안테나의 채널 상태를 파악한다. 그리고, 파악된 결과를 제어부(120)에 전송한다. 상기 제어부(120)는 다수 스트림들을 전송 제어한다. 즉, 상기 제어부(120)는 입력되는 다수 스트림들을 다수 수신기들에게 전송하기 위해서, 상기 입력되는 다수 스트림들을 프리코딩하고, 다수 수신기들로부터 수신된 활성 또는 비활성 신호를 통해서 채널 매트릭스를 생성한다. 그리고, 상기 제어부(120)는 상기 다중 출력부(140)를 통해 프리코딩된 스트림들을 다수 수신기들에게 전송하기 위해 송신기에 구비된 안테나의 빔을 형성한다. 그리고, 빔이 형성된 안테나를 통해서 스트림을 다수 수신기들에게 전송한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 송신기의 피드백 정보 송수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 송신기는 수신기에 적용하기 위해 기준이되는 CQI 임계값이 설정되어 있다고 가정한다. 상기 기준 CQI는 상술한 바와 같이, 상기 A, B 실시예를 통해 설정될 수 있거나, 각 수신기의 사용자에 의해서 설정될 수 있다.
도시된 바와 같이, 송신기는 수신기에 스트림을 전송한다(S200). 상기 전송되는 스트림은 송신기의 하나의 안테나를 통해 전송될 수 있거나, 다수의 안테나를 통해 동시에 전송될 수 있다. 이처럼, 송신기로부터 전송되는 스트림은 하나 이상 의 수신기로 전송된다. 상기 스트림을 수신한 수신기는 수신된 스트림을 통해서 안테나별 또는 채널별로 채널 품질을 측정한다. 그리고, 측정된 품질들 중에서 최고의 품질 값(즉, 수신되는 스트림들 중에서 최고의 채널 이득을 갖는 스트림의 CQI 값)을 파악하고, 상기 파악된 품질 값을 송신기로 전송한다. 송신기는 수신기로부터 채널 이득이 가장 좋은 스트림의 CQI가 수신되면, 기준 CQI를 수신기로 전송한다(S202, S204).
상기 기준 CQI는 송신기에 수신기별로 각각 설정되어 있거나, 또는 상기 A, B와 같은 실시예를 통해 정해질 수 있다. 또한, 상기 기준 CQI는 채널 전송 상태, 시스템 상태, 수신기의 우선 순위에 따라서 조절 가능하다.
상기 기준 CQI는 상기 과정(S202)에서 수신된 CQI 값에 해당되는 채널 이득이 가장 좋은 스트림을 제외한 나머지 스트림에 적용된다. 즉, 상기 기준 CQI를 수신한 수신기는 상기 나머지 스트림의 CQI와, 상기 수신된 기준 CQI의 크기를 비교한다. 그리고, 비교 결과를 송신기로 전송한다. 이러한, 나머지 스트림들은 수신기 하나의 안테나를 통해 수신될 수 있거나, 또는 스트림별로 다수의 안테나를 통해 수신될 수 있다.
예를 들어, 상기 비교 결과는 상기 기준 CQI 값과 나머지 각각의 스트림의 CQI를 비교하여, 상기 기준 CQI 값이 각 스트림의 CQI보다 작으면, 활성 신호를 송신기로 전송한다. 반면에, 상기 기준 CQI 값이 각 스트림의 CQI보다 크거나 같으면, 비활성 신호를 송신기로 전송한다.
이러한, 활성/비활성 신호 즉, 채널 상태 정보가 수신기로부터 수신되면, 송 신기는 수신된 채널 상태 정보에 따라서 안테나 빔 포밍을 형성한다(S208). 상기 안테나 빔 포밍을 형성하는 의미는 송신기에 구비된 다수의 안테나들 중, 채널 품질이나 데이터 율이 우수한 안테나들을 이용할 수 있다는 의미를 포함한다.
상기 과정(S208)에서 안테나 빔 포밍이 형성되면, 상기 빔 포밍이 형성된 안테나를 이용하여 스트림을 수신기로 전송한다(S210).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 수신기의 피드백 송신장치를 나타낸 블록도이다.
도 6를 참조하면, 수신기는 송신기로부터 수신되는 스트림을 통해 채널별로 품질을 측정하는 채널 품질 측정부(210)와, 상기 측정된 채널별 품질 값 즉, CQI와 기준 CQI를 비교하는 제어부(220)와, 상기 기준 CQI, 및 상기 제어부를 통해 비교된 결과 값을 저장하는 메모리(230)와, 송신기로부터 수신된 스트림들을 다중 수신하는 다중 수신부(240)와, 상기 수신된 스트림들을 디코딩하고 복조하는 디코딩 및 복조부(250)로 구성된다. 또한, 상기 수신기는 상기 비교 결과를 송신기에 전송하는 송신부(미도시)를 포함한다.
하기에서는 하나의 수신기를 기준으로 하여 동작을 설명하나 설명된 동작은 송신기로부터 상기 기준 CQI를 수신한 모든 수신기들 또는 송신기의 서비스 영역 내에 있는 모든 수신기들에 대해서도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 모든 본 발명에서 제안하는 바에 의해 피드백 정보를 생성하고, 상기 생성된 피드백 정보를 송신기로 전송한다.
도 6을 참조하면, 송신기는 수신기에게 다중 안테나 서비스를 제공한다. 이처럼 다중 안테나 서비스를 제공하기 위해서 송신기와 수신기는 다수의 안테나가 구비될 수 있다. 즉, 수신기는 다수의 안테나를 통해서 각각의 스트림을 수신한다.
채널 품질 측정부(210)는 각 안테나별로 수신된 스트림을 통해서 다운링크 채널들의 품질(즉, CQI)을 측정한다. 또는, 상기 채널 품질 측정부는 수신되는 모든 스트림들 중에서 최고의 채널 품질을 같는 스트림을 통해서 CQI를 측정할 수 있다. 그리고, 상기 채널 품질 측정부(210)는 스트림별로 측정된 CQI를 제어부(220)로 전송한다. 스트림별로 측정된 CQI를 수신한 제어부(220)는 수신된 스트림별 CQI와 기준 CQI 값을 비교한다. 상기 기준 CQI는 송신기로부터 수신된 값으로서, 수신기에 구비된 안테나의 활성 또는 비활성 여부를 결정하기 위한 임계값이다.
이처럼, 상기 제어부(220)는 각 스트림의 CQI와 기준 CQI 값의 크기를 비교하여 상기 기준 CQI가 스트림의 CQI 보다 크거나 같으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 비활성(즉, Off 모드)으로 설정한다. 그리고, 설정된 결과에 따른 비활성 신호를 메모리에 저장한다. 또는, 상기 제어부(220)는 비교 결과, 상기 기준 CQI가 스트림의 CQI 보다 작으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 활성(즉, On 모드)으로 설정한다. 그리고, 설정된 결과에 따른 활성 신호를 메모리에 저장한다.
이러한, 상기 제어부(220)는 각 스트림별로 활성 또는 비활성 신호를 비교하여 메모리에 저장할 수 있거나 또는 모든 스트림의 비교 결과가 완료되면, 모든 스트림의 활성 또는 비활성 신호들을 메모리에 저장할 수 있다.
이후, 각 스트림 또는 모든 스트림의 비교가 완료되면, 상기 메모리에 저장된 활성 또는 비활성 신호를 송신기로 전송한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 활성/비활성 신호를 전송하는 방법은 스트림별로 생성된 활성/비활성 신호를 각각 전송하는 방법(C 경우)과 모든 스트림의 활성/비활성 신호를 함께 전송하는 방법(D 경우)이 있다.
C. 스트림별로 생성된 활성/비활성 신호를 각각 전송하는 경우
이하, 도 7a를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 수신기의 피드백 정보 송수신 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
수신기는 송신기로부터 기준CQI가 수신되면, 수신된 기준 CQI와 송신기로부터 수신되는 각 스트림의 CQI를 비교한다(S300, S302). 상기 각 스트림은 수신기의 하나의 안테나를 통해서 수신될 수 있고, 수신기에 구비된 다수의 안테나들을 통해서 수신될 수 있다. 또한, 상기 기준 CQI는 각 스트림에 공통적으로 적용된다.
상기 수신된 기준 CQI가 송신기로부터 수신되는 스트림의 CQI 보다 크거나 같으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 비활성으로 설정한다(S304, S306). 상기 비활성으로 설정한다는 의미는 송신기로부터 상기 채널을 통해 스트림을 더 이상 수신하지 않겠다는 의미를 포함한다. 이처럼, 스트림을 더 이상 수신하지 않기 위해, 수신기는 상기 과정(S306)에서 설정된 결과에 따른 비활성 신호(즉, Off 신호)를 생성한다.
만일 상기 과정(S304)에서 상기 수신된 기준 CQI 값이 송신기로부터 수신되는 각 스트림의 CQI보다 작으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 활성으로 설정한다(S304, S310). 상기 과정(S310)에서 채널이 활성으로 설정되면, 설정된 결과에 따른 활성 신호(즉, On 신호)를 생성한다.
상기 과정(S308, S312)에서 생성된 신호(즉, 활성 또는 비활성 신호)를 송신기로 전송한다(S314). 상기 과정(S314)이 완료되면, 수신기는 모든 스트림에 대해서 상기 과정들(S304-S314)이 수행되었는지 체크를 한다(S316). 즉, 수신기는 수신되는 모든 스트림에 대해서 기준 CQI와 각 스트림의 CQI를 비교한다. 상기 과정(S316)에서 기준 CQI와 각 스트림의 CQI의 비교가 완료되지 않으면, 상기 과정(S304)으로 궤환한다.
D. 모든 스트림의 활성/비활성 신호를 함께 전송하는 경우
이하, 도 7b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 수신기의 피드백 정보 송수신 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기의 모든 스트림의 활성/비활성 신호를 함께 전송하는 방법은 도 7a의 스트림별 채널을 활성 또는 비활성으로 설정하는 과정들(S300-S306, S310)과 같다.
도 7b에서 수신된 기준 CQI와 스트림의 CQI를 비교하여, 상기 수신된 기준 CQI가 스트림의 CQI보가 크거나 같으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 비활성으로 설정한다(S402-S406). 상기 과정(S406)에서 상기 스트림이 수신된 채널을 비활성으로 설정되면, 설정된 결과에 따른 스트림별 비활성 신호를 메모리에 저장한다(S408). 또한, 수신된 기준 CQI와 스트림의 CQI를 비교하여, 상기 수신된 기준 CQI가 스트림의 CQI보가 작으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 활성으로 설정한다(S410). 상기 과정(S410)에서 상기 스트림이 수신된 채널을 활성으로 설정되면, 설정된 결과에 따른 스트림별 활성 신호를 상기 과정(S408)에서 저장된 같은 영역의 메모리에 저장한다(S412).
수신기는 모든 스트림에 대해서 상기 과정들(S404-S412)을 수행하여 상기 메모리에 저장된 활성/비활성 신호들을 송신기로 전송한다(S414).
그리고, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 수신기가 송신기로부터 다수의 스트림들을 수신하더라도, 스트림별로 채널의 활성 또는 비활성 정보만 송신기로 전송함으로써, 전체 피드백 량을 줄이는 효과가 있다.
또한, 상기 피드백 량을 줄임으로써 시스템 성능을 높일 수 있으며, 송수신기의 처리량 높일 수 있다.

Claims (25)

  1. 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를 수신하는 송신기에 있어서,
    수신기로 기준 CQI(Channel Quality Information)를 전송한 후, 상기 수신기로부터 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 수신된 정보를 통해서 상기 수신기의 채널 상태를 파악하는 채널 상태 파악부와;
    상기 파악된 채널 상태를 이용해 다수 안테나의 빔포밍을 제어하는 제어부를 포함하는 송신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 CQI는
    다수 수신기들로부터 수신되는 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우와 알고 있지 못하는 경우에 따라서 결정되는 송신기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우,
    Figure 112007023317715-pat00007
    을 통해서 상기 기준 CQI를 결정되며, 상기 CQIreference는 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00008
    는 주어진 CQI를 활성으로 정하게 될 확률을 나타내는 송신기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 CQI의 통계적 분포를 알고 있지 못하는 경우,
    Figure 112007023317715-pat00009
    을 통해서 특정 시간에 사용될 기준 CQI가 정해지며, 상기 CQIreference는 시간 t에 사용될 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00010
    은 시스템이 목표로하는 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00011
    는 상기 시간 t에 실제 사용자들이 보고한 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00012
    는 시간에 따라 기준 CQI의 변화폭을 결정하는 상수를 나타내는 송신기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 채널 상태 정보는
    상기 수신기의 채널 상태가 활성 또는 비활성 상태를 의미하는 정보를 포함하는 송신기.
  6. 다중 송수신 안테나 시스템에서 송신기의 송수신 방법에 있어서,
    수신기의 다수 채널에 적용되기 위한 기준 CQI(Channel Quality Information)를 결정하는 과정과;
    상기 결정된 기준 CQI를 상기 수신기로 전송하는 과정과;
    상기 수신기로부터 상기 기준 CQI를 이용하여 생성된 상기 채널의 상태 정보를 수신하는 과정을 포함하는 송신기의 피드백 정보 수신 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 수신기의 안테나별 채널 상태를 파악하고, 상기 파악된 안테나별 채널 상태를 이용해 송신기의 안테나 빔을 형성하는 과정을 더 포함하는 송신기의 피드백 정보 수신 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 기준 CQI는
    다수 수신기들로부터 수신되는 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우와 알고 있지 못하는 경우에 따라서 결정되는 송신기의 피드백 정보 수신 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 CQI의 통계적 분포를 알고 있는 경우,
    Figure 112007023317715-pat00013
    을 통해서 상기 기준 CQI를 결정되며, 상기 CQIreference는 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00014
    는 주어진 CQI를 활성으로 정하게 될 확률을 나타내는 송신기의 피드백 정보 수신 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 CQI의 통계적 분포를 알고 있지 못하는 경우,
    Figure 112007023317715-pat00015
    을 통해서 특정 시간에 사용될 기준 CQI가 정해지며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00016
    는 시간 t에 사용될 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00017
    은 시스템이 목표로하는 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00018
    는 상기 시간 t에 실제 사용자들이 보고한 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00019
    는 시간에 따라 기준 CQI의 변화폭을 결정하는 상수를 나타내는 송신기의 피드백 정보 수신 방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 채널 상태 정보는
    상기 수신기의 채널 상태가 활성 또는 비활성 상태 인지를 나타내는 정보를 포함하는 송신기의 피드백 정보 수신 방법.
  12. 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를 송신하는 수신기에 있어서,
    송신기로부터 수신되는 각 스트림의 CQI(Channel Quality Information)를 측정하는 채널 품질 측정부와;
    상기 스트림의 CQI와 상기 송신기로부터 수신되는 기준 CQI의 크기를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 해당 채널을 설정하는 제어부와;
    상기 비교 결과를 송신기에 전송하는 송신부를 포함하는 수신기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 스트림의 CQI가 상기 기준 CQI 보다 크거나 같으면, 상기 스트림의 채널을 활성 상태로 설정하는 수신기.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 스트림의 CQI가 상기 기준 CQI 보다 작으면, 상기 스트림의 채널을 비활성 상태로 설정하는 수신기.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 비교 결과에 따라 채널 상태 정보를 생성하여 상기 송신기로 전송 제어하는 수신기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 채널 상태 정보는
    1bit인 수신기.
  17. 다중 송수신 안테나 시스템에서 수신기의 피드백 정보 송신 방법에 있어서,
    송신기로부터 기준 CQI(Channel Quality Information)를 수신하는 과정과;
    상기 수신된 기준 CQI와 상기 송신기로부터 수신되는 스트림의 CQI를 비교하는 과정과;
    상기 비교 결과에 따른 채널 상태 정보를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 과정을 포함하는 수신기의 피드백 정보 송신 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수신된 기준 CQI와 상기 스트림의 CQI의 비교에 따라서 해당 채널을 활성 또는 비활성으로 설정하는 과정을 더 포함하는 수신기의 피드백 정보 송신 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 채널 상태 정보는
    상기 기준 CQI이 상기 스트림의 CQI보다 크거나 같으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 비활성으로 설정하는 수신기의 피드백 정보 송신 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 채널 상태 정보는
    상기 기준 CQI이 상기 스트림의 CQI보다 작으면, 상기 스트림이 수신된 채널을 활성으로 설정하는 수신기의 피드백 정보 송신 방법.
  21. 다중 송수신 안테나 시스템에 있어서,
    수신기에 다수 스트림과 기준 CQI(Channel Quality Information)를 전송하고, 상기 수신기로부터 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 수신된 채널 상태 정보를 통해서 안테나의 빔을 형성하는 송신기와;
    상기 수신된 기준 CQI와 상기 수신된 스트림의 CQI를 비교하여 비교 결과에 따라서 해당 채널의 활성 또는 비활성을 설정하고, 상기 설정 결과에 따른 상기 채널 상태 정보를 생성하여 상기 송신기에 전송하는 수신기를 포함하는 채널 품질 정보를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 송신기는
    Figure 112007023317715-pat00020
    또는
    Figure 112007023317715-pat00021
    을 통해서 상기 기준 CQI을 결정하며, 상기 CQIreference는 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00022
    는 주어진 CQI를 활성으로 정 하게 될 확률을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00023
    는 시간 t에 사용될 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00024
    은 시스템이 목표로하는 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00025
    는 상기 시간 t에 실제 사용자들이 보고한 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00026
    는 시간에 따라 기준 CQI의 변화폭을 결정하는 상수를 나타내는 채널 품질 정보를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 송신기는
    셀의 외곽지역이나 음영지역에 위치해 있어 CQI가 좋지 못한 수신기들끼리 그룹화하거나 반대로 CQI가 좋은 수신기들끼리 그룹화 하고, 상기 그룹화된 수신기들에게 공통의 기준 CQI를 전송하는 채널 품질 정보를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템.
  24. 다중 송수신 안테나 시스템의 송수신 방법에 있어서,
    송신기가 수신기로부터 수신되는 스트림의 CQI(Channel Quality Information)를 이용해 기준 CQI를 결정하고, 상기 결정된 기준 CQI를 수신기로 전송하는 과정과;
    상기 수신기가 상기 기준 CQI를 수신하면, 상기 수신된 기준 CQI와 상기 송신기로부터 수신되는 스트림의 CQI를 비교하는 과정과;
    상기 비교 결과에 따라서 상기 스트림이 수신되는 채널을 활성 또는 비활성으로 설정하고, 상기 설정 결과에 따른 채널 상태 정보를 상기 송신기로 전송하는 과정을 포함하는 채널 품질 정보 송수신 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 기준 CQI는
    다수 수신기들로부터 수신되는 CQI의 통계적 분포의 여부에 따라서
    Figure 112007023317715-pat00027
    또는
    Figure 112007023317715-pat00028
    을 통해서 결정되며, 상기 CQIreference는 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00029
    는 주어진 CQI를 활성으로 정하게 될 확률을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00030
    는 시간 t에 사용될 기준 CQI를 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00031
    은 시스템이 목표로하는 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00032
    는 상기 시간 t에 실제 사용자들이 보고한 활성 비율을 나타내며, 상기
    Figure 112007023317715-pat00033
    는 시간에 따라 기준 CQI의 변화폭을 결정하는 상수를 나타내는 채널 품질 정보 송수신 방법.
KR1020070028905A 2006-08-21 2007-03-23 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서 피드백 정보를송수신하는 송수신 장치 및 방법과 그 시스템 KR100868494B1 (ko)

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