KR101006766B1 - 기지국의 송신 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기지국의 송신 제어 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 복수의 단말 각각의 채널 정보 및 간섭 신호 정보를 기반으로 최대 시스템 용량을 획득할 수 있는 적어도 하나의 단말을 선택하고, 선택된 단말에 대응되는 피드백 채널 정보를 추출하는 스케줄러, 피드백 채널 정보를 기반으로 복수의 채널 간 상관값(Correlation value)를 산출하는 상관 연산기 및 복수의 채널 간 상관값 및 피드백 채널 정보를 기반으로 신호를 선택된 이동 단말로 전송하는 전송 방식을 결정하고, 결정된 전송 방식에 대응하여 복수의 안테나를 구동시키는 제어 신호를 생성하는 전송 제어부를 포함하는 기지국의 송신 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 신호 전송 효율이 뛰어난 기지국의 송신 제어 장치를 구현할 수 있다.
다중 안테나, 기지국, 채널간 상관값

Description

기지국의 송신 제어 장치 {SIGNAL TRANSFERRING CONTROLLER IN BASE STATION}
본 발명은 기지국의 송신 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신의 채널 용량 증대를 위해 제안된 다양한 다중 안테나 송신 기법들은 주로 단말과 기지국 안테나 간의 일 대 일 통신(point-to-point communications) 방식을 기반으로 설계된다.
근래, 일 대 일 통신 방식보다 진일보된 일 대 다 통신 방식이 제안되었다. 일 대 다 통신 방식은 개별 기지국 안테나 각각이 하나의 단말에 서비스를 제공하도록 하는 통신 방식으로, 기지국 안테나의 개수보다 많은 수의 단말로부터 서비스 요청이 있으면 채널 이득(Channel gain)이 우수한 단말에 우선적으로 서비스를 제공한다.
최근, 하나의 단말에 대하여 둘 이상의 기지국 안테나를 이용하여 서비스를 제공하는 다중 안테나 송수신(Multiple Input Multiple Output: 이하 "MIMO"라 칭한다.) 기법이 제안되었으며, 이를 기반으로 채널 환경 변화에 따라 적응적으로 MIMO 기법을 변화시키는 적응적 MIMO 방식도 제안되었다.
적응적 MIMO 기법은 간섭 신호(Interference), 서비스 품질(Quality of Service; 이하, "QoS"라 칭함) 및 피드백 정보(Feedback Information) 등의 폭 넓은 정보를 기반으로 서비스를 제공하므로, 일반적인 MIMO 방식에 비해 단말에 더 나은 QoS를 제공할 수 있다.
그러나, 적응적 MIMO 방식은 다중 사용자 환경 또는 안테나 채널 간 상관 관계(Correlation)를 고려하지 않는다.
일 대 일 통신 방식에서 MIMO 방식을 이용하는 MIMO 시스템이 얻을 수 있는 공간 다이버시티는 일 대 다 통신 방식에서 얻어지는 다중 사용자 다이버시티와 서로 상충되는 특성을 가진다. 일 대 일 통신 방식에서 송신 다이버시티(transmit diversity) 기법은 독립적인 채널 변화의 다양성을 결합함으로써 궁극적인 채널 변화에 따른 영향을 감소시키는 다이버시티 이득을 얻는다. 반면, 일 대 다 통신 방식에서 공간 다이버시티는 서비스를 제공받는 단말 각각의 채널 변화량을 감쇄시키고, 이로 인해 큰 폭의 채널 변화에 따른 사용자 스케줄링을 통한 이득에 의존하는 다중 사용자 다이버시티 이득을 감소시킨다.
다중 사용자 환경의 통신 시스템에서 안테나와 채널 간 상관 관계 특성은 명확하게 나타난다. 안테나와 채널 간 상관 관계 특성이 명확하게 나타나면, 다중 안테나 시스템을 통해 얻을 수 있는 공간 다이버시티(spatial diversity) 이득과 공간 다중화(spatial multiplexing) 이득이 크게 감소되는 성능 열화가 발생된다. 특히, 공간 다중화 방식은 공간 다이버시티 방식에 비해 채널 상관에 의한 성능 열화가 심각하게 나타나게 되어 문제가 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신호 전송 효율이 뛰어난 기지국의 송신 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 기지국의 송신 제어 장치는, 복수의 안테나를 포함하는 기지국의 송신 제어 장치로서, 복수의 단말 각각의 채널 정보 및 간섭 신호 정보를 기반으로 최대 시스템 용량을 획득할 수 있는 적어도 하나의 단말을 선택하고, 선택된 단말에 대응되는 피드백 채널 정보를 추출하는 스케줄러, 상기 피드백 채널 정보를 기반으로 상기 복수의 채널 간 상관값(Correlation value)를 산출하는 상관 연산기 및 상기 복수의 채널 간 상관값 및 상기 피드백 채널 정보를 기반으로 신호를 상기 선택된 이동 단말로 전송하는 전송 방식을 결정하고, 결정된 상기 전송 방식에 대응하여 상기 복수의 안테나를 구동시키는 제어 신호를 생성하는 전송 제어부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 채널간 상관 관계 및 다중 사용자 다이버시티의 영향을 고려하여 최대 용량 예측을 수행하고, 이를 기반으로 신호 전송 방식을 결정함으로써, 신호 전송 효율을 크게 향상시킨 기지국의 송신 제어 장치를 구현할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나 송신 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시한 송신 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기지국(100)과 복수의 단말(200)이 채널(hk ,1 ~ hk,M)을 통해 신호 송수신을 수행한다. 기지국(100)은 복수의 단말(200)과 신호 송수신을 위한 복수의 안테나(120) 및 복수의 안테나(120)를 제어하는 송신 제어 장치(110)를 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(100)은 송신 제어 장치(110) 및 다중 안테나부(120)를 포함한다.
다중 안테나부(120)는 복수의 안테나(120)를 포함한다. 참고로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템의 기지국(100)의 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M) 각각과 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k) 간의 신호 송수신을 예시적으로 나타낸 것이다. 여기에서, hk ,1 내지 hk ,M은 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k)과 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M) 간에 형성되는 채널이다. 도 1에서, 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M) 각각이 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k) 각각에 전송하는 신호는 실선으로 나타내었으며, 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k) 각각으로부터 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M)로 전송되는 피드백 정보는 점선으로 나타내었다.
송신 제어 장치(110)는 채널 간 상관 관계(Correlation) 및 다중 사용자 다이버시티의 영향을 고려하여 복수의 안테나(120)를 제어함으로써 전송효율을 향상시킨다.
도 2를 참고하면, 송신 제어 장치(110)는 복수의 단말(200)로부터 피드백 정 보를 수신하고, 수신된 피드백 정보에 대응되는 전송 기법을 선택한다. 이때, 각 단말(200)은 채널 품질 정보(Channel Quality Indicator; CQI), 코드북(codebook) 등으로 피드백 정보를 결정할 수 잇다.
이러한 송신 제어 장치(110)는 상관 연산기(correlation calculator, 111), 스케줄러(scheduler, 112), 프리코더(precoder, 113), 전송 제어부(114) 및 스위칭부(115)를 포함한다.
스위칭부(115)는 전송 제어부(114)의 제어에 따라 작동하며, 입력되는 데이터를 선택적으로 프리코더(113) 또는 복수의 송신 안테나(120)로 전달한다.
프리코더(113)는 스위칭부(115)를 통해 입력되는 데이터를 프리코딩하고, 프리코딩된 데이터를 복수의 송신 안테나(120)로 전달한다.
스케줄러(112)는 복수의 단말(200) 각각의 채널 정보와 간섭 신호 정보를 기반으로 최대 시스템 용량을 획득할 수 있는 적어도 하나의 단말을 선택하고, 선택된 단말에 대응되는 피드백 채널 정보와 피드백 채널 정보를 전송하는 단말의 개수 정보를 전송 제어부(114)로 전달한다.
상관 연산기(111)는 피드백 채널 정보 및 송신 안테나들 간의 간격 정보 등을 기반으로 채널(hk ,1 ~ hk ,M) 간 상관값(Correlation value)을 계산하여 전송 제어부(114)로 전달한다. 또한, 상관 연산기(111)는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템의 최대 용량을 예측하기 위해 최대 용량 계산 또는 순차 통계 계산 중 어느 하나를 선택적으로 수행하고, 계산 결과를 전송 제어부(114)로 전달한다.
전송 제어부(114)는 상관 연산기(111)로부터 입력되는 계산 결과를 기반으로, 기지국과 신호 송수신을 수행하는 단말의 개수, 간섭 신호, QoS 및 피드백 정보량은 물론, 채널 간 상관 관계(Correlation) 및 다중 사용자 다이버시티의 영향을 종합하여 송신 다이버시티와 공간 다중화 기법 및 프리코딩 기법을 결정한다.
특히, 전송 제어부(114)는 피드백 정보량에 따라 스위칭부(115)를 제어하여 데이터를 프리코딩 시킬지의 여부를 결정한다. 즉, 전송 제어부(114)는 피드백 정보량이 설정치를 초과하면, 스위칭부(115)로 입력되는 데이터를 프리코더(113)로 전달하여 프리코딩 시킨 후에 복수의 송신 안테나(120-1 ~ 120-M)로 전달되도록 한다. 반면에, 전송 제어부(114)는 피드백 정보량이 설정치 이하이면, 스위칭부(115)로 입력되는 데이터를 프리코더(113)를 거치지 않고 직접 복수의 송신 안테나(120)로 전달되도록 한다.
전송 제어부(114)는 결정된 송신 다이버시티와 공간 다중화 기법 및 프리코딩 기법을 기반으로 복수의 송신 안테나(120) 각각에 할당되는 채널 용량 및 단말(200)로의 신호 전송 방식을 결정하고, 이에 대응되도록 복수의 송신 안테나(120)를 제어하는 제어 신호를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 송신 제어 장치(110)는 복수의 단말(200)에 신호 전송 시, 채널(hk ,1 ~ hk ,M) 간 상관 관계(Correlation)를 기반으로 공간 다이버시티(Spacial Diversity) 이득과 단말의 개수에 대응하여 증감하는 다이버시티(이하, "다중 사용자 다이버시티"라 칭함.) 이득의 상호 유기적 관계를 고려하여 두 가지 이득이 결합된 최종 이득을 극대화하도록 동작한다.
채널 간 상관 관계(Correlation)가 커지면, 공간 다이버시티(Spacial Diversity)는 감소하나, 다중 사용자 다이버시티는 커지게 되어 공간 다이버시티와 다중 사용자 다이버시티를 모두 크게할 수 없다. 이 때문에, 상관 연산기(111)는 최대 용량(Maximum Capacity) 계산 또는 순차 통계 계산 중 어느 하나를 선택적으로 수행하고, 이를 기반으로 스위칭 제어부(114)가 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정함으로써 공간 다이버시티와 다중 사용자 다이버시티 이득을 조절하고, 이로 인해 최종 이득을 극대화 한다.
이하에서는, 상관 연산기(111)에서 수행하는 최대 용량 예측 기법인 최대 용량(Maximum Capacity) 계산 및 순차 통계 계산 중 최대 용량 계산에 대하여 먼저 설명한다.
도 1의 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템에서, 복수의 송신 안테나(120)와 복수의 단말(200) 간의 신호 송수신 시에 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k) 전체에 할당되는 채널(hk)는 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k) 각각에 할당되는 채널의 행렬이며, 이를 수학식으로 나타내면 수학식 1과 같다.
Figure 112008042816092-pat00001
제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M) 상호간에 상호 작용(correlation)이 없다고 가정하고, 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M) 간의 상관 관계를 나타내는 상관 행렬(RT)를
Figure 112008042816092-pat00002
과 같으면, 상관 행렬 RT는 수학식 2와 같다.
Figure 112008042816092-pat00003
(여기에서,
Figure 112008042816092-pat00004
는제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M)들 상호간의 상관계수(correlation))
다중 사용자 다이버시티 이득(diversity gain)을 최대화 하는 신호 전송 방식이 적용된다고 가정할 때, 수학식 2에 나타낸 상관 행렬 RT를 기반으로 송신 다이버시티(Transmit Diversity; TD) 기법을 통해 얻어지는 최대 용량 CTD를 수학식으로 나타내면 아래의 수학식 3과 같다.
Figure 112008042816092-pat00005
(여기에서,
Figure 112008042816092-pat00006
는 평균 신호 대 잡음비(Average Signal-to-Noise Ratio; ASNR))
다중 사용자 환경에서의 송신 다이버시티 기법은 다음과 같다.
기지국(100)은 단말들(200-1 ~ 200-K) 중 채널 상태가 가장 좋은 하나의 단말을 선택하고, 선택된 단말에 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M)의 안테나를 모두 할당하고, 시공간 부호 (Space-Time Code; STC) 등을 통해 선택된 단말로 신호를 전송한다. 이렇게 함으로써 공간 다이버시티 이득과 다중 사용자 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있다.
이와는 달리, 안테나 선택 (Antenna Selection; AS) 기법은 제1 내지 제K 단말(200-1 ~ 200-K) 각각이 제1 내지 제M 송신 안테나(120-1 ~ 120-M) 각각에 대한 채널 이득 중 가장 큰 값을 갖는 송신 안테나를 선택하여 피드백한다. 이때, 제1 내지 제M 송신 안테나(120-1 ~ 120-M) 각각은 K개의 단말(200-1 ~ 200-K) 각각의 피드백 정보를 기반으로 K개의 단말(200-1 ~ 200-K)들 중 최대 채널 이득을 갖는 하나의 단말을 선택하고, 선택된 단말에 신호를 전송한다. 이렇게 함으로써 공간 다이버시티 이득과 다중 사용자 다이버시티 이득을 얻을 수 있는데, 안테나 선택(AS) 기법을 통해 얻어지는 최대 용량 CAS를 수학식으로 나타내면 아래의 수학식 4와 같다.
Figure 112008042816092-pat00007
한편, 공간 다중화 (Spatial Multiplexing, SM) 기법은 다중 사용자 환경에서 다중화 이득을 얻기 위한 것으로, 다중 사용자 환경에서는 각 제1 내지 제M 안테나(120-1 ~ 120-M) 각각이 제1 내지 제k 단말(200-1 ~ 200-k) 중 최대 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal-to-Interference and Noise Ratio; 이하, "SINR"이라 칭함.)를 가지는 단말을 선택하여 송신한다. 이와 같은, 공간 다중화 기법을 이용한 신호 전송은 다중화 이득과 다중 사용자 이득을 동시에 얻을 수 있으나, 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 없다는 단점이 있다.
공간 다중화 기법을 이용한 신호 전송 시 최대 용량 CSM을 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112010030925385-pat00008
이때, SINR를 수학식으로 나타내면, 수학식 6과 같다.
Figure 112008042816092-pat00009
(여기에서, σ2는 평균 신호 대 잡음비
Figure 112008042816092-pat00010
의 역수)
또한, 제1 내지 제k 단말 중 최대 SINR을 갖는 송신 안테나 인덱스
Figure 112008042816092-pat00011
는 다음과 같다.
Figure 112008042816092-pat00012
또한, 다중 사용자 환경에서 송신 다이버시티(TD) 기법과 최대 비율 조합(Maximum Ratio Combining; 이하, "MRC"라 칭함.) 기법을 동시에 적용하는 신호 전송(TD-Maximum Ratio at Transmitter; 이하, "TD-MRT 기법"이라 칭함.) 시에, 최적의 사용자를 선택하였을 경우 얻을 수 있는 최대 용량 CTD - MRT를 수학식으로 나타내면 아래의 수학식의 8과 같다.
Figure 112008042816092-pat00013
한편, 송신 다이버시티(TD) 기법과 위상 조정(PS) 기법을 동시에 적용하는 신호 전송 기법(이하,"TD-PS 기법"이라 칭함.)을 적용하는 신호 전송 시에, 최적의 사용자를 선택하였을 경우 얻을 수 있는 최대 용량 CTD - PS를 수학식으로 나타내면 아래의 수학식의 9와 같다.
Figure 112008042816092-pat00014
TD-MRT 기법은 제1 내지 제k 단말 각각의 모든 채널 정보를 필요로 하는 반면, TD-PS 기법은 제1 내지 제k 단말 각각의 채널 위상 정보만을 요구하기 때문에 TD-MRT 기법에 비해 TD-PS 기법 적용 시 필요한 피드백 정보량이 상대적으로 작다.
한편, 공간 다중화 방식(Spatial Multiplexing; SM)에 채널에 따라 전력을 할당하는 파워 로딩(Power Loading) 기법(이하, "SM-PL 기법"이라 칭함.)을 적용하 는 경우에 얻을 수 있는 최대 용량 CSM - PL은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008042816092-pat00015
이때, SINR, σ 및 β를 수학식으로 나타내면, 수학식 11과 같다. 여기에서, β는 전체 파워 중 채널별로 로딩되는 파워 로딩 포션(Portion)이다.
Figure 112008042816092-pat00016
상관 연산기(111)는 상술한 수학식 1 내지 수학식 11을 이용하여 최대 용량을 계산한다. 이를 위해 상관 연산기(111)는 상술한 수학식 1 내지 수학식 11를 저장하는 데이터 베이스를 포함할 수 있다.
또한, 스위칭 제어부(114)는 상관 연산기(111)에서 입력되는 계산 결과에 채널간 상관 관계, 기지국(100)과 신호 송수신을 수행하는 단말의 개수, 간섭 신호, QoS 및 피드백 정보량, 채널 간 상관 관계(Correlation) 및 다중 사용자 다이버시 티의 등의 값 및 상호간의 함수 관계를 저장하는 테이블을 포함할 수 있으며, 이를 기반으로 선택 신호를 생성하도록 할 수도 있다.
송신 제어 장치(110)는 최대 용량 계산을 수행하는 경우에 순차 통계 계산을 수행하는 경우에 비해 상대적으로 보다 정확한 계산값을 얻을 수 있다. 그러나, 최대 용량 계산은 기지국(100)과 신호 송수신을 수행하는 모든 단말의 채널 정보를 필요로 한다. 이로 인해, 송신 제어 장치(110)가 최대 용량 계산을 수행하는 경우에 기지국(100)과 신호 송수신을 수행하는 단말의 개수가 소정 수준 이상 증가하면, 송신 제어 장치(110)가 필요로 하는 피드백 정보의 양이 크게 증가하는 단점이 있다.
반면, 순차 통계 계산은 기지국(100)과 신호를 송수신하는 모든 단말의 채널 정보 대신에, 기지국 안테나(120-1 ~ 120-M) 각각이 단말(200-1 ~ 200-k)로부터 수신하는 수신 신호의 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio; 이하, "SNR"이라 칭함.)의 통계치를 기반으로 계산된다. 이로 인해, 순차 통계 계산은 최대 용량 계산을 수행하는 경우에 비해 필요한 피드백 정보의 양이 크게 작아지는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상관 연산기(111)는 예측되는 피드백 정보의 양을 계산하고, 이를 기반으로 최대 용량(Maximum Capacity) 계산 또는 순차 통계 계산 중 어느 하나를 선택하여 최대 용량을 예측하도록 설정될 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 상관 연산기(111)는 피드백 정보의 크기가 작을 때에는 보다 정확한 결과를 추출할 수 있는 최대 용량 계산을 수행하고, 최대 용량 계산을 수행하 기에는 피드백 정보의 크기가 커서 부하가 큰 경우에는 순차 통계 계산을 수행하도록 설정될 수 있다.
다중 사용자 환경에서 스케줄링을 적용하는 경우, 상관 연산기(111)에서 수행하는 순차 통계 계산식은 수학식 12와 같다.
Figure 112008042816092-pat00017
(여기에서,
Figure 112008042816092-pat00018
은 랜덤 변수에 대한 기대값(expectation),
Figure 112008042816092-pat00019
은 랜덤 변수에 대한 분산(variation))
수학식 12의 순차 통계 계산식을 참조하면, 스케줄링 이후의 수신 신호의 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)의 기대값이 분산과 기지국(100)과 신호를 송수신하는 단말의 개수가 많아짐에 따라 커짐을 알 수 있다.
참고로, 상술한 다중 안테나 전송 기법들 중 공간 다중화 기법은 일 대 일 통신 방식과 마찬가지로 채널 간 상관 관계(Correlation)에 의해 최대 용량이 크게 좌우되는 단점을 갖는다. 반면, 안테나 선택 기법은 채널 간 상관 관계(Correlation)에 둔감한 영향을 나타낸다. 또한, 송신 다이버시티 기법은 일 대 일 통신 방식과 달리 채널 간 상관 관계(Correlation)가 커짐에 따라 최대 용량이 증가하는 특성을 갖는다. 따라서 이러한 특성을 효과적으로 반영하면 다중 안테나 송신 기법을 적응적으로 선택하여 주어진 다중 사용자 환경에서 얻을 수 있는 이득을 극대화 시킬 수 있다.
이하, 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 송신 제어 장치(110)의 신호 전송 기법 선택을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 단말의 개수(K)가 20이고, 평균 신호 대 잡음비(ANSR)가 6dB인 경우에 신호 전송 방식에 따른 채널 간 상관 관계(Correlation)와 채널 용량(Throughput)간의 대응관계를 예시적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 채널 상관값이 0.1 인 경우에 신호 전송 방식에 따른 기지국(100)과 신호를 송수신하는 단말의 개수와 채널 용량(Throughput)간의 대응관계를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 채널 상관값이 0.2 이하에서는 SM-PL 기법의 채널 용량이 가장 크고, 0.2 이상에서는 TD-MRT 기법의 채널 용량이 가장 크다.
또한, 도 4를 참조하면, 기지국(100)과 신호를 송수신하는 단말의 개수가 20이하에서는 TD-MRT 기법의 채널 용량이 가장 크고, 단말의 개수가 20 이상에서는 SM-PL 기법 또는 SM 기법의 채널 용량이 다른 기법에 비해 크게 나타난다.
본 발명의 실시예에 따른 송신 제어 장치(110)는 도 3의 신호 전송 방식에 따른 채널 간 상관 관계(Correlation)와 채널 용량(Throughput)간의 대응관계 및 도 4의 신호 전송 방식에 따른 기지국(100)과 신호를 송수신하는 단말의 개수와 채널 용량(Throughput)간의 대응관계 중 어느 하나 또는 두 가지를 모두 고려하여 신 호 전송 방식을 결정하도록 설정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 송신 제어 장치(110)는 도 3 및 도 4에 나타낸 것과는 다른, 시스템 관리자에 의해 설정되는 특정 변수 및 임계치, 즉 간섭 신호, QoS 및 피드백 정보량을 기준으로 신호 전송 방식을 변경시키도록 설정될 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템은 최대 용량 계산 및 순차 통계 계산의 두 가지 계산 방식을 선택적으로 수행하여 최대 용량 예측을 실시한다. 여기에서, 최대 용량 예측을 위해 최대 용량 계산 및 순차 통계 계산의 두 가지 계산 방식 중 어떤 방식을 이용할지의 여부는 기지국과 신호 송수신을 수행하는 단말의 개수, 간섭 신호, QoS 및 피드백 정보량은 물론, 채널 간 상관 관계(Correlation) 및 다중 사용자 다이버시티의 영향을 모두 고려하여 결정된다. 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템은 최적의 전송 효율을 구현하고, 피드백 정보량을 저장하기 위해 구비되어야 하는 메모리의 용량을 크게 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 기지국에 포함되어 복수의 안테나를 제어하는 송신 제어부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 단말의 개수(K)가 20이고, 평균 신호 대 잡음비(ANSR)가 6dB인 경우에 신호 전송 방식에 따른 채널 간 상관 관계(Correlation)와 채널 용량(capacity)간의 대응관계를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 채널 상관값이 0.1 인 경우에 신호 전송 방식에 따른 기지국과 신호를 송수신하는 단말의 개수와 채널 용량(capacity)간의 대응관계를 예시적으로 도시한 도면이다.

Claims (6)

  1. 복수의 안테나를 포함하는 기지국의 송신 제어 장치에 있어서,
    복수의 단말로부터 전송된 상기 복수의 단말 각각의 피드백 채널 정보 및 간섭 신호 정보를 기반으로 최대 시스템 용량을 획득할 수 있는 적어도 하나의 단말을 선택하고, 선택된 단말에 대응되는 피드백 채널 정보를 추출하는 스케줄러;
    상기 피드백 채널 정보를 기반으로 상기 복수의 채널 간 상관값(Correlation value)를 산출하는 상관 연산기; 및
    상기 복수의 채널 간 상관값, 상기 피드백 채널 정보를 전송하는 단말의 수 및 상기 피드백 채널 정보를 기반으로, 신호를 상기 선택된 이동 단말로 전송하기 위한 전송 방식을 결정하고, 결정된 상기 전송 방식에 대응하여 상기 복수의 안테나를 구동시키는 제어 신호를 생성하는 전송 제어부
    를 포함하는 기지국의 송신 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    입력되는 신호를 프리코딩하여 신호를 상기 복수의 안테나로 전달하는 프리코더; 및
    상기 전송 제어부의 제어에 따라 구동되며, 상기 신호를 선택적으로 상기 프리코더 또는 상기 복수의 안테나로 전달하는 스위칭부를 더 포함하는 기지국의 송신 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송 제어부는,
    상기 피드백 채널 정보의 양에 대응하여 상기 스위칭부의 작동을 제어하는 기지국의 송신 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전송 제어부는,
    상기 피드백 채널 정보의 양이 설정치를 초과하면 상기 신호를 상기 프리코더로 전달하고, 상기 피드백 채널 정보의 양이 상기 설정치 이하이면 상기 신호를 상기 복수의 안테나로 전달하도록 상기 스위칭부를 동작시키는 기지국의 송신 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상관 연산기는 최대 용량 계산 또는 순차 통계 계산 중 어느 하나를 선택적으로 수행하여 상기 최대 시스템 용량을 예측하는 기지국의 송신 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정된 상기 전송 방식은,
    상기 복수의 채널 간 상관 관계에 대응되는 공간 다이버시티 이득과 상기 단말의 개수에 대응되는 다중 사용자 다이버시티 이득을 결합하여 얻어지는 이득을 최대화 하는 기지국의 송신 제어 장치.
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