KR101998274B1 - Method and apparatus for dynamic antenna rearrangement in massive multi-antenna system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대규모 다중 안테나 시스템에서 단말의 동적 안테나 재배열 방법으로, 상기 단말의 이동 속도를 측정하는 단계, 상기 이동 속도에 대응하여 복수의 안테나를 적어도 하나의 안테나 그룹으로 재배열하는 단계, 상기 재배열된 복수의 안테나에 대하여 채널 측정을 수행하는 단계 및 상기 채널 측정 결과에 따라 기지국과 데이터 통신을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계는, 상기 복수의 안테나의 위치 및 방향각 중 적어도 하나를 조절하여 상기 복수의 안테나를 물리적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a dynamic antenna rearrangement method for a terminal in a large scale multi-antenna system, comprising: measuring a moving speed of the terminal; rearranging a plurality of antennas into at least one antenna group corresponding to the moving speed; Performing channel measurement on a plurality of antennas arranged and performing data communication with a base station according to the channel measurement result, wherein the step of rearranging the plurality of antennas comprises the steps of: And adjusting the at least one of the direction angles to move the plurality of antennas physically, and to an apparatus for performing the same.

Description

대규모 다중 안테나 시스템에서의 동적 안테나 재배열 방법 및 장치{Method and apparatus for dynamic antenna rearrangement in massive multi-antenna system}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a dynamic antenna rearrangement method,

본 발명은 대규모 다중 안테나 시스템에서의 동적 안테나 재배열 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 단말의 이동 속도에 따라 다중 안테나 시스템의 안테나를 동적으로 재배열하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a dynamic antenna rearrangement method and apparatus in a large-scale multi-antenna system, and more particularly, to a method and apparatus for dynamically rearranging antennas of a multi-antenna system according to a moving speed of a terminal.

다중 안테나 시스템의 성능은 파일럿 오버헤드 및 높은 시스템 복잡도를 갖기 때문에, 단말이 고속으로 이동하는 환경에서는 급격하게 저하된다. 따라서, 다중 안테나 시스템은 대체로 저속도 및 정적인 환경에서 많이 이용된다. 특히 다중 안테나 시스템보다 안테나의 개수가 대폭 늘어나는 대규모 다중안테나 시스템에서는 이러한 성능 저하가 더욱 심해진다. Since the performance of the multi-antenna system has a pilot overhead and a high system complexity, the performance of the multi-antenna system is drastically deteriorated in an environment where the mobile station moves at high speed. Thus, multi-antenna systems are often used in low-speed and static environments. Especially, in a large-scale multi-antenna system in which the number of antennas is greatly increased as compared with a multi-antenna system, this performance deterioration becomes more severe.

최근에는 고속 열차의 운행을 제어하고 관리하기 위하여, 고속 열차 운행 시스템에 무선 통신 기술이 적용되고 있다. 그에 따라 고속 열차 상호 간 및/또는 고속 열차와 관제 센터 간에 무선 통신을 이용하여 직접 또는 기지국을 통하여 간접적으로 통신을 수행하는 기술이 개발되고 있다. In recent years, wireless communication technology has been applied to high-speed train operation systems to control and manage the operation of high-speed trains. Accordingly, techniques for performing communication between the high-speed trains and / or between the high-speed trains and the control center directly or indirectly through the base station using wireless communication are being developed.

고속 열차는 휴대전화와 같은 일반적인 무선 통신 단말보다 고속으로 이동하기 때문에, 현재까지는 다중 안테나 시스템을 적용하는 데에 한계가 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Since a high-speed train moves at a higher speed than a general wireless communication terminal such as a cellular phone, there is a limitation in applying a multi-antenna system to date. This will be described in more detail as follows.

기지국과 단말 사이의 채널에 송신 안테나 채널 상관 행렬 R로 표현되는 상관도 및 수신 안테나 채널 상관 행렬 T로 표현되는 상관도가 존재하는 경우, 채널 모델은 다음의 수학식 1과 같다.If there is a correlation between the base station and the terminal represented by the transmit antenna channel correlation matrix R and the receive antenna channel correlation matrix T, the channel model is expressed by Equation (1).

Figure 112017116516316-pat00001
Figure 112017116516316-pat00001

여기서, Hw는 독립적이고 동일한 분포를 갖는(independent and identically distributed; i.i.d) 복소 가우시안 채널 행렬이다. 송신 안테나 채널 상관 행렬 및 수신 안테나 채널 상관 행렬은 원-링 채널 모델(one-ring channel model), 지수 채널 모델(exponential channel model) 등에 의하여 결정될 수 있다. Where H w is an independent and identically distributed (iid) complex Gaussian channel matrix. The transmit antenna channel correlation matrix and the receive antenna channel correlation matrix may be determined by a one-ring channel model, an exponential channel model, or the like.

채널 행렬은 기지국과 단말 사이의 채널 추정에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나의 개수가 M개일 때, 파일럿 행렬의 크기는 M×M이고, 기지국과 사용자 단말 사이의 채널 행렬은 M개의 타임 슬롯 동안 전송되는 파일럿 신호를 기초로 채널 추정을 수행함으로써 결정될 수 있다. The channel matrix may be determined by channel estimation between the BS and the MS. For example, when the number of transmit antennas is M, the size of the pilot matrix is M × M, and the channel matrix between the base station and the user terminal is determined by performing channel estimation based on pilot signals transmitted during M time slots .

저속 또는 정적인 환경에서는 M개의 타임 슬롯 동안 파일럿 신호를 수신하여 채널 측정을 수행하여도 통신 환경에 큰 변화가 없기 때문에 채널 추정 오류가 발생할 가능성이 낮다. 그러나 고속 또는 동적인 환경에서는 M개의 타임 슬롯 동안 모든 안테나의 채널 추정을 위한 파일럿 신호를 수신하기 이전에 채널 환경이 변화하기 때문에, 채널 추정 오류가 발생하게 된다. 그에 따라, 고속 이동 환경에서는 다중 안테나 시스템의 성능 저하가 심각해진다. In a low-speed or static environment, even if a pilot signal is received during M time slots and channel measurement is performed, there is no great change in the communication environment, so that a channel estimation error is less likely to occur. However, in a fast or dynamic environment, a channel estimation error occurs because the channel environment changes before receiving a pilot signal for channel estimation of all antennas during M time slots. Accordingly, in a high-speed mobile environment, performance deterioration of a multi-antenna system becomes serious.

따라서, 고속 이동 환경에서도 다중 안테나 시스템의 파일럿 오버헤드와 시스템 복잡도를 감소시키고 성능 향상을 달성할 수 있는 방법이 요구된다. Therefore, there is a need for a method capable of reducing pilot overhead and system complexity and improving performance of a multi-antenna system even in a high-speed mobile environment.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단말의 이동 속도에 따라 다중 안테나 시스템의 안테나를 동적으로 재배열하는 방법 및 장치를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method and apparatus for dynamically rearranging antennas of a multi-antenna system according to a moving speed of a terminal.

또한, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동적 재배열에 의해 그룹화된 적어도 하나의 안테나들 중 대표 안테나의 채널 측정값을 기초로, 동일한 그룹 내의 다른 안테나들에 대한 채널을 측정하는 방법 및 장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a channel for other antennas in a same group based on channel measurement values of a representative antenna among at least one antennas grouped by dynamic rearrangement, Device.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 대규모 다중 안테나 시스템에서의 단말의 동적 안테나 재배열 방법은, 상기 단말의 이동 속도를 측정하는 단계, 상기 이동 속도에 대응하여 복수의 안테나를 적어도 하나의 안테나 그룹으로 재배열하는 단계, 상기 재배열된 복수의 안테나에 대하여 채널 측정을 수행하는 단계 및 상기 채널 측정 결과에 따라 기지국과 데이터 통신을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계는, 상기 복수의 안테나의 위치 및 방향각 중 적어도 하나를 조절하여 상기 복수의 안테나를 물리적으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of rearranging dynamic antennas of a terminal in a large-scale multi-antenna system, the method comprising: measuring a moving speed of the terminal; Performing a channel measurement on the plurality of rearranged antennas, and performing data communication with a base station according to a result of the channel measurement, the step of rearranging the plurality of antennas May comprise physically moving the plurality of antennas by adjusting at least one of a position and a direction angle of the plurality of antennas.

또한, 상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계는, 상기 이동 속도가 증가할수록, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되어 상관관계가 높은 안테나 수가 증가하도록 상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계를 포함할 수 있다.The step of rearranging the plurality of antennas may include rearranging the plurality of antennas so that the number of antennas included in one antenna group increases and the number of correlated antennas increases as the traveling speed increases.

또한, 상기 채널 측정을 수행하는 단계는, 상기 기지국으로부터 수신되는 파일럿 신호를 이용하여 상기 적어도 하나의 안테나 그룹 각각의 대표 안테나에 대한 채널 측정을 수행하는 단계 및 상기 대표 안테나에 대한 채널 측정 결과를 기초로, 상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of performing the channel measurement may include performing channel measurement on a representative antenna of each of the at least one antenna group using a pilot signal received from the base station, , Measuring the channel for the remaining antenna of the at least one antenna group.

또한, 상기 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계는, 동일한 안테나 그룹 내의 기정의된 상관관계를 이용하여, 상기 대표 안테나에 대한 채널 측정 결과로부터 상기 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. Measuring the channel for the remaining antenna may include measuring a channel for the remaining antenna from a channel measurement result for the representative antenna using a predetermined correlation in the same antenna group have.

또한, 상기 대표 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계는, 상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 개수에 대응하는 타임 슬롯 동안 상기 기지국으로부터 상기 파일럿 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, measuring the channel for the representative antenna may include receiving the pilot signal from the base station during a time slot corresponding to the number of the at least one antenna group.

또한, 상기 단말은, 고속으로 이동 가능한 이동 수단에 마련되는 것일 수 있다. In addition, the terminal may be provided in a moving means capable of moving at high speed.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 대규모 다중 안테나 시스템에서 동작하는 동적 안테나 재배열 장치는, 복수의 안테나로 구성되는 안테나 어레이를 포함하는 통신부 및 이동 속도를 측정하고, 상기 이동 속도에 대응하여 상기 복수의 안테나를 적어도 하나의 안테나 그룹으로 재배열하고, 상기 재배열된 복수의 안테나에 대하여 채널 측정을 수행하고, 상기 채널 측정 결과에 따라 상기 통신부를 통하여 기지국과 데이터 통신을 수행하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 복수의 안테나의 위치 및 방향각 중 적어도 하나를 조절하여 상기 복수의 안테나를 물리적으로 이동시킬 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a dynamic antenna rearrangement apparatus for operating in a large-scale multi-antenna system, comprising: a communication unit including an antenna array including a plurality of antennas; And a controller for performing data communication with the base station through the communication unit in accordance with the result of the channel measurement, The controller may physically move the plurality of antennas by adjusting at least one of a position and a direction angle of the plurality of antennas.

또한, 상기 제어부는, 상기 이동 속도가 증가할수록, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되어 상관관계가 높은 안테나 수가 증가하도록 상기 복수의 안테나를 재배열할 수 있다.In addition, the controller may rearrange the plurality of antennas so that the number of antennas included in one antenna group increases and the correlation increases as the moving speed increases.

또한, 상기 제어부는, 상기 통신부를 통하여 상기 기지국으로부터 수신되는 파일럿 신호를 이용하여 상기 적어도 하나의 안테나 그룹 각각의 대표 안테나에 대한 채널 측정을 수행하고, 상기 대표 안테나에 대한 채널 측정 결과를 기초로, 동일한 안테나 그룹 내의 기정의된 상관관계를 이용하여 상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정할 수 있다.The control unit may perform channel measurement on the representative antennas of each of the at least one antenna group using the pilot signal received from the base station through the communication unit, The predetermined correlation within the same antenna group can be used to measure the channel for the remaining antenna of the at least one antenna group.

또한, 상기 통신부는, 상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 개수에 대응하는 타입 슬롯 동안 상기 대표 안테나를 통하여 상기 파일럿 신호를 수신할 수 있다.Also, the communication unit may receive the pilot signal through the representative antenna during a type slot corresponding to the number of the at least one antenna group.

본 발명에 따른 대규모 다중 안테나 시스템에서의 동적 안테나 재배열 방법 및 장치는 고속 열차나 자동차와 같이 고속으로 이동하는 단말 환경에서 다중 안테나 시스템이나 대규모 다중 안테나 시스템을 성능 저하없이 효율적으로 이용할 수 있도록 한다.The dynamic antenna rearrangement method and apparatus in a large-scale multi-antenna system according to the present invention enable a multi-antenna system or a large-scale multi-antenna system to be efficiently used without deterioration in a high-speed mobile terminal environment such as a high-speed train or an automobile.

또한, 본 발명에 따른 대규모 다중 안테나 시스템에서의 동적 안테나 재배열 방법 및 장치는 열차간 집적 통신(Train to Train; T2T) 시스템에 대한 대규모 다중 안테나 시스템의 활용 가능성을 높일 수 있도록 한다.Also, the method and apparatus for dynamic antenna re-arrangement in a large scale multi-antenna system according to the present invention can increase the possibility of using a large-scale multi-antenna system for a train to train (T2T) system.

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 동적 안테나 재배열 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단말의 동적 안테나 재배열 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따라 안테나를 동적으로 재배열하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기지국의 무선 통신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국 간 데이터 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system according to the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of a dynamic antenna reordering apparatus according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of rearranging dynamic antennas of a terminal according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of dynamically rearranging antennas according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a wireless communication method of a base station according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of transmitting and receiving data between a terminal and a base station in a wireless communication system according to the present invention.

본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다. In the description of the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of known configurations or functions related to the present invention can not be applied to the present invention, detailed description thereof may be omitted.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 　Quot ;, " include, "" include," as used herein. And the like are intended to indicate the presence of disclosed features, operations, components, etc., and are not intended to limit the invention in any way. Also, in this specification, "include." Or "have." , Etc. are intended to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, may be combined with one or more other features, steps, operations, components, It should be understood that they do not preclude the presence or addition of combinations thereof.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템(1)은 단말(10) 및 기지국(20)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, a wireless communication system 1 according to the present invention may include a terminal 10 and a base station 20.

단말(10)은 이동국(MS), 사용자 장비(User Equipment; UE), 사용자 터미널(User Terminal; UT), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(Subscriber Station; SS), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. The terminal 10 includes a mobile station MS, a user equipment (UE), a user terminal (UT), a wireless terminal, an access terminal (AT), a terminal, a subscriber unit, a subscriber Station (SS), a wireless device, a wireless communication device, a Wireless Transmit / Receive Unit (WTRU), a mobile node, a mobile, or other terminology.

본 발명의 다양한 실시 예에서. 단말(10)은 셀룰러 전화기, 스마트 폰, 개인 휴대용 단말기(PDA), 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 휴대형 유닛들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In various embodiments of the invention. The terminal 10 may include, but is not limited to, portable units such as cellular telephones, smart phones, personal digital assistants (PDAs), tablets, computers, and the like.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 단말(10)은 도 1에 도시된 것과 같이 고속으로 이동 가능한 이동 수단, 예를 들어 열차에 마련되는 것으로, 이동 장치의 운행을 제어하기 위한 동작들을 수행하는 단말기일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 단말(10)은 고속으로 이동 가능한 다양한 이동 수단 내에 마련되거나 고속으로 이동하는 사용자가 소지할 수 있는 임의의 단말기일 수 있다. In various embodiments of the present invention, the terminal 10 is provided with a moving means capable of moving at high speed, for example, on a train as shown in Fig. 1, and is a terminal for performing operations for controlling the operation of the mobile device . However, the present invention is not limited to this, and the terminal 10 may be provided in various moving means capable of moving at high speed or may be any terminal that can be carried by a user moving at high speed.

기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정되거나 이동하는 장치를 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등으로 지칭될 수 있다. A base station 20 generally refers to a fixed or mobile device that communicates with a terminal 10 and includes a base station, a Node-B, an eNode-B, a BTS a base transceiver system, an access point, a relay, and a femto-cell.

본 발명의 다양한 실시 예에서. 단말(10)이 열차 내에 마련되어 열차 운행 제어를 수행하는 경우, 기지국(20)은 열차가 이동하는 선로 주변에 설치되어 단말(10) 및/또는 열차 운행을 관제하는 관제 센터와 무선 통신을 수행할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 기지국(20)은 고속으로 이동하는 단말(10)과 무선 통신을 수행하거나, 고속으로 이동하는 단말(10)과 다른 장치 간의 무선 통신을 중계하기 위하여 지상에 고정되거나 이동 가능하도록 설치되는 것일 수 있다. In various embodiments of the invention. When the terminal 10 is installed in a train and performs train operation control, the base station 20 performs wireless communication with a control center installed around the line on which the train moves and controls the terminal 10 and / or the train operation . However, the present invention is not limited to this, and the base station 20 may perform wireless communication with the terminal 10 moving at a high speed, or may be connected to the terminal 10 moving at a high speed, Or may be fixedly or movably installed.

단말(10)과 기지국(20)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution), IEEE 계열의 WLAN 등 무선통신 표준 스펙에 따라 무선 통신 데이터(패킷, 프레임, 신호)의 송수신을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 단말(10)로부터 기지국(20)으로의 전송을 상향링크(uplink, UL), 기지국(20)으로부터 단말(10)로의 전송을 하향링크(downlink, DL)라고 지칭할 수 있으나, 이와 동등한 다른 용어들로 지칭될 수도 있다. 상향링크에 관련된 실시 예들에서, 단말(10)은 송신측으로, 기지국(20)은 수신측으로 동작한다. 한편, 하향링크에 관련된 실시 예들에서, 단말(10)은 수신측으로, 기지국(20)은 송신측으로 동작한다. The terminal 10 and the base station 20 can transmit and receive wireless communication data (packets, frames, and signals) according to specifications of a wireless communication standard such as 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (3GPP) In one embodiment, transmission from the terminal 10 to the base station 20 may be referred to as uplink (UL) and transmission from the base station 20 to the terminal 10 may be referred to as downlink (DL) , ≪ / RTI > and other equivalent terms. In the embodiments related to the uplink, the terminal 10 operates as a transmitting side and the base station 20 operates as a receiving side. On the other hand, in the embodiments related to the downlink, the terminal 10 operates as a receiver and the base station 20 operates as a transmitter.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 무선 통신 시스템(1)은 단말(10)과 기지국(20)이 대규모 다중 안테나를 이용하여 데이터 송수신을 수행하는 대규모 다중 안테나 시스템으로 구성된다. 이하에서는 본 발명이 대규모 다중 안테나 시스템에서, 송신측 다중 안테나를 동적으로 재배열하기 위한 것으로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 구현하기에 따라 수신측에서 안테나 재배열의 수행이 가능한 경우에는 수신측에 본 발명이 적용될 수 있다. 또한, 이하에서는 송신측으로서 단말(10)에서 수행되는 동적 안테나 재배열 방법을 실시 예로서 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 시스템에서 기지국(20)이 송신측으로 동작하는 경우에, 본 발명에 따른 송신측의 동적 안테나 재배열 방법이 적용될 수 있다. In various embodiments of the present invention, the wireless communication system 1 is composed of a large-scale multi-antenna system in which the terminal 10 and the base station 20 perform data transmission and reception using large-scale multiple antennas. In the following, the present invention is described for dynamically rearranging the transmitting multiple antennas in a large-scale multi-antenna system. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto, If possible, the present invention can be applied to the receiving side. Hereinafter, a dynamic antenna rearrangement method performed by the terminal 10 as a transmitting side will be described as an embodiment. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto, and the base station 20 may operate in the transmitting side The dynamic antenna rearrangement method of the transmission side according to the present invention can be applied.

이하에서는, 본 발명에 따른 대규모 다중 안테나 시스템에서의 동적 안테나 재배열 방법을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a dynamic antenna rearrangement method in a large-scale multi-antenna system according to the present invention will be described in more detail.

도 2는 본 발명에 따른 동적 안테나 재배열 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing a configuration of a dynamic antenna reordering apparatus according to the present invention.

도 2의 실시 예에서, 동적 안테나 재배열 장치(100)는 도 1에 도시된 무선 통신 시스템(1) 내에서 송신측 및/또는 수신측으로 동작할 수 있는 무선 통신 장치로, 제1 동적 안테나 재배열 장치/단말(10) 또는 제2 동적 안테나 재배열 장치/기지국(20)일 수 있다. In the embodiment of FIG. 2, the dynamic antenna rearrangement device 100 is a wireless communication device capable of operating as a transmitting side and / or a receiving side within the wireless communication system 1 shown in FIG. 1, Array device / terminal 10 or a second dynamic antenna rearrangement device / base station 20.

동적 안테나 재배열 장치(100)가 송신측인지 또는 수신측인지 여부에 따라 동적 안테나 재배열 장치(100)의 동작이 달라질 수 있으나, 다양한 실시 예에서, 동적 안테나 재배열 장치(100)는 송신측 및 수신측 모두로 동작할 수 있고 이러한 실시 예에서 동적 안테나 재배열 장치(100)는 현재의 동작 상태에 따라 송신측 또는 수신측의 동작을 모두 수행할 수 있도록 구현될 수 있다. The dynamic antenna rearranging device 100 may be operated depending on whether the dynamic antenna rearranging device 100 is a transmitting side or a receiving side. However, in various embodiments, And the receiving side, and in this embodiment, the dynamic antenna rearrangement apparatus 100 can be implemented to perform both the transmitting side and the receiving side operations according to the current operating state.

도 2를 참조하면, 동적 안테나 재배열 장치(100)는 통신부(110), 제어부(120) 및 저장부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the dynamic antenna reordering apparatus 100 may include a communication unit 110, a controller 120, and a storage unit 130.

통신부(110)는 데이터를 송신 및 수신하기 위한 송수신 모듈을 포함할 수 있다. 송수신 모듈은 무선 신호들을 수신 또는 송신하기 위한 대규모 다중 안테나 어레이(111)에 연결될 수 있다. The communication unit 110 may include a transmission / reception module for transmitting and receiving data. The transceiver module may be coupled to a large scale multi-antenna array 111 for receiving or transmitting radio signals.

제어부(프로세서, 컨트롤러)(120)는 이하에서 보다 상세히 설명되는 적어도 하나의 다양한 판단들 및/또는 동작들을 수행한다. 구체적으로, 제어부(120)는 본 발명에 따라 이동 속도를 측정하는 동작, 측정된 이동 속도를 기초로 안테나 어레이(111)를 구성하는 복수의 안테나들을 물리적으로 동적 재배열하는 동작, 재배열에 의해 구성된 안테나 그룹에 대한 채널을 측정하는 동작 등을 수행할 수 있다.The controller (processor, controller) 120 performs at least one of various determinations and / or operations described in more detail below. Specifically, the control unit 120 performs an operation of measuring a moving speed according to the present invention, an operation of physically dynamically rearranging a plurality of antennas constituting the antenna array 111 based on the measured moving speed, An operation of measuring a channel for an antenna group, and the like.

저장부(130)는 동적 안테나 재배열 장치(100)의 구동을 위하여 필요한 프로그램, 소프트웨어 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 일 실시 예에서, 저장부(130)는 측정된 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴 정보(안테나 그룹화 정보), 송신측 및 수신측의 채널 상관 행렬에 관한 정보 등을 저장할 수 있다. The storage unit 130 may store programs, software, data, and the like necessary for driving the dynamic antenna rearrangement apparatus 100. In one embodiment, the storage unit 130 may store antenna reordering pattern information (antenna grouping information) corresponding to the measured moving speed, information on the transmitting and receiving channel correlation matrices, and the like.

도 3은 본 발명에 따른 단말의 동적 안테나 재배열 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of rearranging dynamic antennas of a terminal according to the present invention.

도 3을 참조하면, 단말(10)은 먼저 이동 속도를 측정한다(301). Referring to FIG. 3, the terminal 10 measures the moving speed first (301).

단말(10)은 단말(10)에 마련되는 속도 센서, 가속도 센서 등을 이용하여 단말(10)의 이동 속도를 측정할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 단말(10)이 고속 열차 등에 탑재되는 경우, 단말(10)은 열차 내에 마련되는 속도 측정 장치 등에 의해 측정되는 이동 속도를 로드 또는 수신할 수 있다. 일 실시 예에서, 단말(10)은 측정된 이동 속도에 관한 정보를 기지국(20)으로 전송할 수 있다. The terminal 10 can measure the moving speed of the terminal 10 using a speed sensor, an acceleration sensor, or the like provided in the terminal 10. In various embodiments of the present invention, when the terminal 10 is mounted on a high-speed train or the like, the terminal 10 can load or receive the moving speed measured by the speed measuring device or the like provided in the train. In one embodiment, the terminal 10 may send information about the measured traveling speed to the base station 20.

일 실시 예에서, 기지국(20)이 이동 가능한 형태로 구성되는 장치인 경우, 이동 속도는 이동 속도는 기지국(20)의 이동 속도이거나, 단말(10)과 기지국(20) 간의 상대 이동 속도일 수 있다. 이 경우, 단말(10)은 기지국(20)으로부터 기지국(20)의 이동 속도에 관한 정보를 수신할 수 있고, 또한 측정된 상대 이동 속도에 관한 정보를 기지국(20)으로 전송할 수 있다. In one embodiment, when the base station 20 is a device configured in a movable form, the moving speed may be a moving speed of the base station 20, or a relative moving speed between the terminal 10 and the base station 20 have. In this case, the terminal 10 can receive information on the moving speed of the base station 20 from the base station 20 and can transmit information on the measured relative moving speed to the base station 20.

다음으로, 단말(10)은 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 판단하고(302), 판단된 안테나 재배열 패턴에 따라 안테나를 재배열할 수 있다(303). Next, the terminal 10 determines an antenna rearrangement pattern corresponding to the moving speed (302), and rearranges the antennas according to the determined antenna rearrangement pattern (303).

단말(10)은 기저장된 안테나 재배열 패턴 정보를 기초로, 측정된 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 판단할 수 있다. The terminal 10 can determine the antenna rearrangement pattern corresponding to the measured moving speed based on the previously stored antenna rearrangement pattern information.

안테나 재배열 패턴 정보는 단말(10)의 관리자, 사용자 등에 의해 입력되거나 기지국(20) 등의 외부 장치로부터 수신되는 것으로, 이동 속도에 따른 안테나 재배열 패턴의 대응 관계를 포함하여 구성될 수 있다. The antenna rearrangement pattern information may be input by an administrator, user, or the like of the terminal 10 or received from an external apparatus such as the base station 20, and may include a correspondence relationship of antenna rearrangement patterns according to the traveling speed.

안테나 재배열 패턴 정보는 안테나 그룹화에 관한 정보로써, 이동 속도에 대응하는 안테나 그룹의 개수, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 개수, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 식별 정보(인덱스), 각 안테나 그룹의 대표 안테나에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.The antenna rearrangement pattern information is information related to antenna grouping, and it includes information such as the number of antenna groups corresponding to the moving speed, the number of antennas included in one antenna group, the identification information (index) Information on the representative antenna of the antenna group, and the like.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 안테나 재배열 패턴 정보에 의해 정의되는 적어도 하나의 안테나 그룹은 서로 독립적이고 동일한 분포를 갖는다(independent identically distributed; i.i.d). 또한, 동일한 안테나 그룹 내의 적어도 하나의 안테나는 높은 상관관계를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 안테나 재배열 패턴 정보는 안테나 그룹화에 관한 정보로써, 상관관계가 높게 설정되는 안테나의 개수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상관관계가 높게 설정되는 안테나의 개수가 결정되면, 안테나 어레이(111)의 전체 안테나 수 M에 대하여 안테나 그룹의 개수 및 각 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 개수가 결정될 수 있다. In various embodiments of the present invention, at least one antenna group defined by antenna re-arrangement pattern information is independent and uniformly distributed (i.i.d). Also, at least one antenna in the same antenna group has a high correlation. Therefore, the antenna rearrangement pattern information according to the present invention is information on antenna grouping, and may include information on the number of antennas having a high correlation. The number of antenna groups and the number of antennas included in each antenna group can be determined with respect to the total number M of antennas of the antenna array 111. [

또한, 후술되는 바와 같이 본 발명에서 단말(10)은 안테나 어레이(111)를 구성하는 복수의 안테나들을 물리적으로 동적 재배열하므로, 안테나 재배열 패턴 정보는 안테나 그룹을 형성하기 위한 각 안테나의 위치 및 방향각 등에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. Also, as described later, in the present invention, the terminal 10 physically and dynamically rearranges the plurality of antennas constituting the antenna array 111, so that the antenna rearrangement pattern information includes the position of each antenna for forming the antenna group, Directional angle, and the like.

본 발명에서, 안테나 재배열 패턴은 측정된 이동 속도가 증가할수록 하나의 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 개수가 증가하도록, 즉 상관관계가 높은 안테나 개수가 증가하도록 정의된다. 본 발명에서 상관관계가 높은 안테나들, 즉 동일한 안테나 그룹에 포함되는 안테나들에 대한 채널 측정은 대표 안테나를 통하여 수행된다. 따라서 이동 속도 증가에 의해 하나의 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나 개수가 증가할수록 채널 측정을 위해 요구되는 타임 슬롯의 개수가 감소한다. 이에 대한 보다 구체적인 내용은 후술한다. In the present invention, the antenna rearrangement pattern is defined such that as the measured moving speed increases, the number of antennas included in one antenna group increases, that is, the number of highly correlated antennas increases. In the present invention, channel measurements for high correlation antennas, i.e., the antennas included in the same antenna group, are performed through the representative antenna. Therefore, as the number of antennas included in one antenna group increases due to the increase in the moving speed, the number of time slots required for channel measurement decreases. A more detailed description will be given later.

단말(10)의 안테나 어레이(111)가 채널 상관관계를 갖는 M개의 송신 안테나들로 구성되는 경우, 안테나 재배열 패턴 정보는 표 1과 같이 상관관계가 높게 설정되는 안테나의 개수에 관한 정보로 구성될 수 있다. In the case where the antenna array 111 of the terminal 10 is composed of M transmission antennas having channel correlation, the antenna rearrangement pattern information is constituted by information on the number of antennas having a high correlation as shown in Table 1 .

이동 속도(v)Movement speed (v) 상관관계가 높게 설정되는 안테나 수The number of antennas with a high correlation 0≤v≤v1 0? V? V 1 1One v1≤v≤v2 v 1 ? v? v 2 22 v2≤v≤v3 v 2 ? v? v 3 44 ...... ...... v≤

Figure 112017116516316-pat00002
v?
Figure 112017116516316-pat00002
MM

표 1에 나타내진 않았지만, 상술한 바와 같이 안테나 재배열 패턴 정보는 각 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 식별 정보 및 각 안테나 그룹의 대표 안테나에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(111)의 안테나 수 M이 16이고 이동 속도 v가 v2 및 v3 사이의 값으로 측정될 때, 안테나 그룹은 {(1,2,7,16), (5,6,11,15), (9,10,3,14), (13,8,4,12)}로 정의되며, 각 안테나 그룹의 대표 안테나는 1, 5, 9, 13로 정의될 수 있다. Although not shown in Table 1, as described above, the antenna rearrangement pattern information may include identification information of antennas included in each antenna group and information on representative antennas of each antenna group. For example, when the number of antennas M of the antenna array 111 is 16 and the moving velocity v is measured to a value between v 2 and v 3 , the antenna group is {(1, 2, 7, 16) (9, 10, 3, 14), (13, 8, 4, 12)}, and the representative antennas of each antenna group can be defined as 1, 5, 9, .

안테나 재배열 패턴 정보는 단말(10)과 기지국(20) 사이에 미리 공유될 수 있다. 따라서, 기지국(20)도 단말(10)과 마찬가지로 이전 단계에서 측정 또는 획득된 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 인지할 수 있다. The antenna rearrangement pattern information can be shared in advance between the terminal 10 and the base station 20. Therefore, the base station 20, like the terminal 10, can recognize the antenna rearrangement pattern corresponding to the moving speed measured or obtained in the previous step.

이후에, 단말(10)은 안테나 재배열 패턴 정보를 기초로 이동 속도에 대응하여 판단된 안테나 재배열 패턴에 따라 안테나 어레이(111)를 구성하는 복수의 안테나들을 재배열한다. Thereafter, the terminal 10 rearranges the plurality of antennas constituting the antenna array 111 according to the antenna rearrangement pattern determined based on the antenna rearrangement pattern information in accordance with the moving speed.

단말(10)은 안테나 어레이(111)의 안테나들이 동일한 그룹끼리 인접하게 재배열되도록 물리적으로 안테나를 이동시키고/이동시키거나 방향각을 회전시킨다. 단말(10)의 제어에 따라 물리적으로 이동하기 위하여, 안테나 어레이(111)는 이동 가능하게 구성되는 슬라이딩 부재 및/또는 각도 조절이 가능하게 구성되는 회전 부재의 체결 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명에서 안테나의 구조 및 형태에 대해서는 특별한 제한을 두지 않는다. The terminal 10 physically moves and / or moves the antenna so that the antennas of the antenna array 111 are rearranged so that the same groups are adjacent to each other. In order to move physically under the control of the terminal 10, the antenna array 111 may have a fastening structure of a sliding member that is configured to be movable and / or a rotation member that is configured to be adjustable in angle. However, in the present invention, there is no particular limitation on the structure and form of the antenna.

안테나의 재배열에 의하여, 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 그룹에 포함되는 적어도 하나의 안테나는 물리적으로 인접하게 위치하게 되며, 높은 상관관계를 갖는다. 예를 들어, 안테나 어레이(111)의 안테나 수 M이 16일 때, 표 1의 실시 예에서 이동 속도 v가 v1보다 작으면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 각각의 안테나가 하나의 그룹으로 정의되어 모든 안테나들이 서로 독립적이고 동일한 분포를 갖는다(i.i.d). 이동 속도 v가 v1보다 크고 v2보다 작으면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 안테나가 하나의 그룹으로 정의되어 상관관계가 높게 설정되며 물리적으로 인접하게 재배열된다. 이때, 8개의 안테나 그룹은 서로 독립적이고 동일한 분포를 갖는다(i.i.d). 나머지 실시 예들에서도 동일하다. By the rearrangement of the antennas, at least one antenna included in the same group as shown in FIG. 4 is positioned physically adjacent and has a high correlation. For example, when the number of antennas M of the antenna array 111 is 16, and the moving speed v is smaller than v 1 in the embodiment of Table 1, as shown in FIG. 4A, All antennas are independent of each other and have the same distribution (iid). When the moving speed v is larger than v 1 and smaller than v 2 , two antennas are defined as one group as shown in FIG. 4 (b), the correlation is set to be high and rearranged physically adjacent to each other. At this time, the eight antenna groups are independent of each other and have the same distribution (iid). The same is true in the remaining embodiments.

다음으로, 단말(10)은 각 안테나 그룹의 대표 안테나에 대한 채널을 측정(추정)한다(304).Next, the terminal 10 measures (estimates) a channel for a representative antenna of each antenna group (304).

단말(10)은 기지국(20)으로부터 수신되는 파일럿 신호를 기초로 대표 안테나에 대한 채널을 측정한다. 전체 안테나 수 M개에 대하여 안테나 재배열 패턴에 의하여 형성된 안테나 그룹이 N개인 경우, 단말(10)은 N×N 파일럿 행렬을 생성하고, N개의 타임 슬롯 동안 기지국(20)으로부터 파일럿 신호를 수신하여 N개의 대표 안테나에 대한 채널 측정을 순차적으로 수행한다.The terminal 10 measures a channel for a representative antenna on the basis of a pilot signal received from the base station 20. When there are N antenna groups formed by the antenna rearrangement pattern for the total number of antennas M, the terminal 10 generates an NxN pilot matrix and receives pilot signals from the base station 20 during N time slots And performs channel measurement for N representative antennas sequentially.

다음으로, 단말(10)은 대표 안테나의 채널 측정 결과를 기초로 각 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정한다(305).Next, the terminal 10 measures the channel for the remaining antennas of each antenna group based on the channel measurement result of the representative antenna (305).

단말(10)은 파일럿 신호를 이용하여 수행된 대표 안테나의 채널 측정 결과로부터, 동일한 안테나 그룹 내의 안테나 간 상관관계를 이용하여 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정할 수 있다. The terminal 10 can measure the channel for the remaining antennas of the antenna group using the correlation between the antennas in the same antenna group from the channel measurement result of the representative antenna performed using the pilot signal.

일 실시 예에서, g번째 안테나 그룹의 대표 안테나 k에 대한 채널 행렬을 hk,g라 하면, 해당 그룹 내 나머지 안테나에 대한 채널 행렬은 다음의 수학식 2와 같다.In one embodiment, if the channel matrix for the representative antenna k of the gth antenna group is hk, g , the channel matrix for the remaining antennas in the group is expressed by Equation 2 below.

Figure 112017116516316-pat00003
Figure 112017116516316-pat00003

여기서, j는 g번째 안테나 그룹 내 대표 안테나를 제외한 나머지 안테나의 식별 정보(인덱스), hj,g는 g번째 안테나 그룹의 j번째 안테나에 대한 채널 행렬, [R]k,j는 대표 안테나 k와 j번째 안테나 간 채널 상관 행렬이다. 채널 상관 행렬 [R]k,j는 원-링 채널 모델(one-ring channel model), 지수 채널 모델(exponential channel model) 등에 의하여 결정될 수 있으며, 안테나 간의 거리, 방향각 등에 의해 결정될 수 있다. Here, j is the identification information (index) of a remaining antenna except the g-th antenna-group represents an antenna, h j, g is g-channel matrix for the j-th antenna of the second antenna group, [R] k, j represent antenna k And the j-th antenna. The channel correlation matrix [R] k, j may be determined by a one-ring channel model, an exponential channel model, or the like, and may be determined by a distance between antennas, a direction angle, and the like.

각 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 개수가 1개인 경우에는, 대표 안테나로서 모든 안테나에 대한 채널 측정이 이전 단계에서 수행되므로, 나머지 안테나에 대한 채널 측정은 추가로 수행되지 않는다. If the number of antennas included in each antenna group is one, the channel measurement for all the antennas is performed in the previous step as a representative antenna, so that no channel measurement is performed for the remaining antennas.

상기와 같은 방법으로, 단말(10)은 전체 M개의 안테나들에 대하여 채널을 측정할 수 있다. In this way, the terminal 10 can measure the channel for all M antennas.

이후에, 단말(10)은 채널 측정 결과를 기초로, 데이터 송수신을 수행할 수 있다(306).Thereafter, the terminal 10 can perform data transmission / reception based on the channel measurement result (306).

단말(10)은 채널 측정 결과를 기지국(20)으로 피드백하거나, 채널 측정 결과를 기초로 데이터 송신을 위한 스케줄링을 수행하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. The terminal 10 may feedback the channel measurement result to the base station 20 or may perform data communication by performing scheduling for data transmission based on the channel measurement result.

상기와 같이 본 발명은 저속이나 정적인 환경에서는 안테나 어레이(111)의 모든 안테나들에 대해 독립적으로 채널 측정을 수행하지만, 고속이며 동적인 환경에서는 안테나 어레이(111)를 동적으로 재배열하여 그룹별로 채널 측정을 수행하므로, 단말(10)의 이동 속도가 증가함에 따라 채널 측정을 위하여 요구되는 타임 슬롯의 개수는 로그 단위로 감소하게 된다. 또한, 본 발명은 안테나 어레이(111)를 이동 속도에 따라 물리적으로 이동하여 재배열하므로, 동일 그룹 간 안테나 상관관계가 높아 대표 안테나의 채널 측정 결과를 이용하여 나머지 안테나의 채널을 정확하게 측정할 수 있다. As described above, the present invention performs channel measurement independently for all antennas of the antenna array 111 in a low-speed or static environment. However, in a high-speed and dynamic environment, the antenna array 111 is dynamically rearranged, Since the channel measurement is performed, the number of time slots required for channel measurement decreases in log units as the movement speed of the terminal 10 increases. Also, since the antenna array 111 is physically moved and rearranged according to the moving speed, since the correlation between the antennas of the same group is high, the channels of the remaining antennas can be accurately measured using the channel measurement result of the representative antenna .

따라서, 단말(10)의 이동 속도가 빠를 때, 본 발명은 보다 신속하고 정확하게 안테나 어레이(111)에 대한 채널 측정이 가능하게 하여, 고속 이동 환경에서도 다중 안테나 시스템이 안정적으로 구현될 수 있도록 한다. Accordingly, when the movement speed of the terminal 10 is fast, the present invention enables channel measurement for the antenna array 111 more quickly and accurately, so that a multi-antenna system can be stably implemented even in a high-speed mobile environment.

도 5는 본 발명에 따른 기지국의 무선 통신 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a wireless communication method of a base station according to the present invention.

도 5를 참조하면, 기지국(20)은 먼저 이동 속도를 측정한다(501). Referring to FIG. 5, the base station 20 measures the moving speed first (501).

기지국(20)은 단말(10)로부터 단말(10)의 측정된 이동 속도에 관한 정보를 수신할 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국(20)이 이동 가능한 형태로 구성되는 장치인 경우, 기지국(20)은 기지국(20)에 마련되는 속도 센서, 가속도 센서 등을 이용하여 기지국(20)의 이동 속도를 측정할 수 있다. 이 경우, 기지국(20)은 이동 속도로써 단말(10)과 기지국(20) 간 상대 이동 속도를 측정할 수 있다. The base station 20 may receive information on the measured movement speed of the terminal 10 from the terminal 10. [ The base station 20 measures the moving speed of the base station 20 by using a speed sensor and an acceleration sensor provided in the base station 20 and measures the moving speed of the base station 20 can do. In this case, the base station 20 can measure the relative moving speed between the terminal 10 and the base station 20 at the moving speed.

다음으로, 기지국(20)은 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 판단하고(502), 판단된 안테나 재배열 패턴을 따라 파일럿 신호를 전송한다(503). Next, the base station 20 determines an antenna rearrangement pattern corresponding to the moving speed (502) and transmits a pilot signal according to the determined antenna rearrangement pattern (503).

기지국(20)은 기저장된 안테나 재배열 패턴 정보를 기초로, 측정된 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 판단할 수 있다. 안테나 재배열 패턴에 관하여는 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.  The base station 20 can determine an antenna rearrangement pattern corresponding to the measured moving speed based on the previously stored antenna rearrangement pattern information. The antenna rearrangement pattern is the same as that described with reference to FIG. 3, and thus a detailed description thereof will be omitted.

기지국(20)은 판단된 안테나 재배열 패턴을 기초로 안테나 그룹 수 N개 만큼의 타임 슬롯 동안 파일럿 신호를 전송할 수 있다.The base station 20 may transmit the pilot signal for N time slots corresponding to the number of antenna groups based on the determined antenna rearrangement pattern.

기지국(20)이 전송한 파일럿 신호는 단말(10)에서 물리적으로 안테나를 재배열하여 형성된 안테나 그룹 내의 대표 안테나에 대한 채널 측정을 위해 이용될 수 있다. 단말(10)은 기지국(20)으로부터 안테나 그룹 수 N개 만큼의 타임 슬롯 동안 전송된 파일럿 신호를 이용하여 안테나 그룹 내 대표 안테나의 채널을 측정하고, 대표 안테나의 채널 측정 결과를 기초로 각 안테나 그룹 내의 나머지 안테나에 대한 채널 측정을 수행한다. The pilot signal transmitted by the base station 20 may be used for channel measurement for the representative antenna in the antenna group formed by physically rearranging the antenna at the terminal 10. [ The terminal 10 measures the channel of the representative antenna in the antenna group using the pilot signal transmitted during the time slots of N number of antenna groups from the base station 20, Lt; RTI ID = 0.0 > antenna. ≪ / RTI >

다음으로, 기지국(20)은 파일럿 신호를 이용한 단말(10)의 안테나 채널 측정 결과를 피드백 받고(504), 채널 측정 결과를 기초로 데이터 송수신을 수행할 수 있다(505).Next, the base station 20 receives the antenna channel measurement result of the terminal 10 using the pilot signal (504), and performs data transmission / reception based on the channel measurement result (505).

도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국 간 데이터 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of transmitting and receiving data between a terminal and a base station in a wireless communication system according to the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에서 먼저 단말(10)과 기지국(20)은 이동 속도를 측정한다(601, 602). Referring to FIG. 6, in the present invention, the terminal 10 and the base station 20 measure the moving speed (601, 602).

단말(10) 및/또는 기지국(20)이 이동 가능한 형태로 구현되는 경우 기지국(20)은 단말(10) 및/또는 기지국(20)의 이동 속도를 측정할 수 있다. 단말(10) 및/또는 기지국(20)은 측정된 이동 속도를 상대방에게 전송하여 공유할 수 있다.The base station 20 can measure the movement speed of the terminal 10 and / or the base station 20 when the terminal 10 and / or the base station 20 are implemented in a movable form. The terminal 10 and / or the base station 20 can transmit the measured moving speed to the other party and share it.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 이동 속도는 상기와 같이 측정된 단말(10) 또는 기지국(20)의 이동 속도, 또는 이들로부터 판단되는 상대 이동 속도일 수 있다. In various embodiments of the present invention, the traveling speed may be the traveling speed of the terminal 10 or the base station 20 measured as described above, or the relative traveling speed determined from these.

다음으로, 단말(10) 및 기지국(20)은 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 판단할 수 있다(603, 604).Next, the terminal 10 and the base station 20 can determine the antenna rearrangement pattern corresponding to the moving speed (603, 604).

단말(10) 및 기지국(20)은 기저장된 안테나 재배열 패턴 정보를 기초로, 측정된 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 판단할 수 있다. 안테나 재배열 패턴 정보는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템(1), 단말(10) 및/또는 기지국(20)의 사용자 및/또는 관리자 등에 의해 설정되어 단말(10) 및 기지국(20)에 미리 저장될 수 있다. The terminal 10 and the base station 20 can determine an antenna rearrangement pattern corresponding to the measured traveling speed based on the previously stored antenna rearrangement pattern information. The antenna rearrangement pattern information is set by a user and / or a manager of the wireless communication system 1, the terminal 10 and / or the base station 20 according to the present invention and stored in the terminal 10 and the base station 20 in advance .

단말(10) 및 기지국(20)은 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴을 상대방에서 전달하거나 상호 교환함으로써 이동 속도에 따라 동일한 안테나 재배열 패턴을 판단할 수 있다. The terminal 10 and the base station 20 can determine the same antenna rearrangement pattern according to the moving speed by transmitting or interchanging the antenna rearrangement pattern corresponding to the moving speed.

단말(10) 및 기지국(20)은 측정된 이동 속도에 대응하는 안테나 재배열 패턴으로써, 안테나 그룹의 개수, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 개수, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되는 안테나의 식별 정보, 각 안테나 그룹의 대표 안테나에 관한 정보 및 상관관계가 높게 설정되는 안테나의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. The terminal 10 and the base station 20 determine the number of antenna groups, the number of antennas included in one antenna group, the identification information of antennas included in one antenna group , Information on the representative antenna of each antenna group, and information on the number of antennas whose correlation is set to be high.

다음으로, 단말(10)은 판단된 안테나 재배열 패턴에 따라 안테나를 물리적으로 재배열할 수 있다(605).Next, the terminal 10 may physically rearrange the antenna according to the determined antenna rearrangement pattern (605).

단말(10)은 판단된 안테나 재배열 패턴에 의하여 정의되는 안테나 그룹에 따라 안테나를 물리적으로 재배열한다. 구체적으로, 단말(10)은 동일한 안테나 그룹 내에 포함되는 적어도 하나의 안테나가 물리적으로 인접하게 위치하도록 안테나의 위치 및/또는 방향각을 조절한다. The terminal 10 physically rearranges the antennas according to the antenna group defined by the determined antenna rearrangement pattern. Specifically, the terminal 10 adjusts the position and / or direction angle of the antenna so that at least one antenna included in the same antenna group is located physically adjacent to the antenna.

안테나의 물리적 이동에 의해 동일한 그룹 내의 적어도 하나의 안테나는 높은 상관관계를 갖는다. 한편, 형성된 적어도 하나의 안테나 그룹은 서로 독립적이고 동일한 분포를 갖는다. By physical movement of the antenna, at least one antenna in the same group has a high correlation. On the other hand, the at least one antenna group formed is independent of each other and has the same distribution.

한편, 기지국(20)은 판단된 안테나 재배열 패턴을 기초로 파일럿 신호를 전송할 수 있다(606).Meanwhile, the base station 20 may transmit a pilot signal based on the determined antenna rearrangement pattern (606).

기지국(20)은 판단된 안테나 재배열 패턴 정보에 의하여 정의되는 안테나 그룹의 개수 N을 판단한다. 기지국(20)은 안테나 그룹 수 N개 만큼의 타임 슬롯 동안 파일럿 신호를 단말(10)로 전송할 수 있다. The base station 20 determines the number N of antenna groups defined by the determined antenna rearrangement pattern information. The base station 20 may transmit the pilot signal to the terminal 10 for N time slot slots.

기지국(20)으로부터 파일럿 신호를 수신하면, 단말(10)은 각 안테나 그룹의 대표 안테나에 대한 채널을 측정한다(607).Upon receiving the pilot signal from the base station 20, the terminal 10 measures the channel for the representative antenna of each antenna group (607).

단말(10)은 안테나 그룹 수 N개 만큼의 타임 슬롯 동안 기지국(20)으로부터 전송되는 파일럿 신호를 수신하여 형성된 안테나 그룹 내의 대표 안테나에 대한 채널을 측정할 수 있다. The terminal 10 can measure the channel for the representative antenna in the formed antenna group by receiving the pilot signal transmitted from the base station 20 during N times of the number of antenna groups.

도 6에서는 대표 안테나에 대한 채널 측정이 파일럿 신호를 수신하는 동안 수행되는 것으로 도시하였으나, 다른 실시 예에서, 대표 안테나에 대한 채널 측정은 모든 파일럿 신호를 수신하고 N개의 타임 슬롯이 경과한 이후에 수행될 수 있으며, 이에 대하여는 특별히 제한하지 않는다. Although channel estimation for the representative antenna is shown in FIG. 6 as being performed during the reception of the pilot signal, in another embodiment, channel measurement for the representative antenna is performed after all pilot signals have been received and N time slots have elapsed And there is no particular limitation to this.

단말(10)은 대표 안테나의 채널 측정 결과를 기초로, 각 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정한다(608).The terminal 10 measures the channel for the remaining antennas of each antenna group based on the channel measurement result of the representative antenna (608).

단말(10)은 대표 안테나 채널 측정 결과로부터, 동일한 안테나 그룹 내의 안테나 간 기정의된 상관관계를 이용하여 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정할 수 있다. 그에 따라, 단말(10)은 안테나 어레이(111)를 구성하는 전체 안테나들에 대한 채널 측정 결과를 획득할 수 있다. From the representative antenna channel measurement result, the terminal 10 can measure the channel for the remaining antennas of the antenna group using the predetermined correlation between the antennas in the same antenna group. Accordingly, the terminal 10 can acquire channel measurement results for all the antennas constituting the antenna array 111.

이후에, 단말(10)과 기지국(20)은 안테나 측정 결과를 기초로 데이터 통신을 수행할 수 있다(609).Thereafter, the terminal 10 and the base station 20 can perform data communication based on the antenna measurement result (609).

단말(10)과 기지국(20)은 안테나의 채널 측정 결과를 공유하고, 이를 기초로 데이터 전송을 스케줄링하여, 무선 통신을 이용한 데이터 통신을 수행할 수 있다. The terminal 10 and the base station 20 share the channel measurement result of the antenna and can schedule data transmission on the basis of the channel measurement result and perform data communication using wireless communication.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. Accordingly, the scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention, all changes or modifications derived from the technical idea of the present invention.

1: 무선 통신 시스템
10: 단말
20: 기지국
100: 동적 안테나 재배열 장치
110: 통신부
120: 제어부
130: 저장부1: Wireless communication system
10: Terminal
20: Base station
100: Dynamic antenna rearrangement device
110:
120:
130:

Claims (10)

대규모 다중 안테나 시스템에서 단말의 동적 안테나 재배열 방법으로,
상기 단말의 이동 속도를 측정하는 단계;
상기 이동 속도에 대응하여 복수의 안테나를 적어도 하나의 안테나 그룹으로 재배열하는 단계;
상기 재배열된 복수의 안테나에 대하여 채널 측정을 수행하는 단계; 및
상기 채널 측정 결과에 따라 기지국과 데이터 통신을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계는,
상기 복수의 안테나의 위치 및 방향각 중 적어도 하나를 조절하여 상기 복수의 안테나를 물리적으로 이동시키는 단계를 포함하되,
상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계는,
상기 이동 속도가 증가할수록, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되어 상관관계가 높은 안테나 수가 증가하도록 상기 복수의 안테나를 재배열하는 단계를 포함하고,
상기 채널 측정을 수행하는 단계는,
상기 기지국으로부터 수신되는 파일럿 신호를 이용하여 상기 적어도 하나의 안테나 그룹 각각의 대표 안테나에 대한 채널 측정을 수행하는 단계; 및
상기 대표 안테나에 대한 채널 측정 결과를 기초로, 상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. As a dynamic antenna reordering method in a large scale multi-antenna system,
Measuring a moving speed of the terminal;
Rearranging a plurality of antennas into at least one antenna group corresponding to the traveling speed;
Performing channel measurements on the plurality of rearranged antennas; And
And performing data communication with the base station according to the channel measurement result,
The step of rearranging the plurality of antennas comprises:
And physically moving the plurality of antennas by adjusting at least one of a position and a direction angle of the plurality of antennas,
The step of rearranging the plurality of antennas comprises:
Rearranging the plurality of antennas so that the number of high-correlation antennas included in one antenna group increases as the moving speed increases,
Wherein performing the channel measurement comprises:
Performing channel measurement for a representative antenna of each of the at least one antenna group using a pilot signal received from the base station; And
And measuring a channel for the remaining antenna of the at least one antenna group based on a channel measurement result for the representative antenna. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계는,
동일한 안테나 그룹 내의 기정의된 상관관계를 이용하여, 상기 대표 안테나에 대한 채널 측정 결과로부터 상기 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 2. The method of claim 1, wherein measuring the channel for the remaining antenna comprises:
Measuring a channel for the remaining antenna from a channel measurement result for the representative antenna using a predetermined correlation in the same antenna group. 제1항에 있어서, 상기 대표 안테나에 대한 채널을 측정하는 단계는,
상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 개수에 대응하는 타임 슬롯 동안 상기 기지국으로부터 상기 파일럿 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 2. The method of claim 1, wherein measuring the channel for the representative antenna comprises:
And receiving the pilot signal from the base station during a time slot corresponding to the number of the at least one antenna group. 제1항에 있어서, 상기 단말은,
고속으로 이동 가능한 이동 수단에 마련되는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1,
Characterized in that it is provided on a moving means capable of moving at high speed. 대규모 다중 안테나 시스템에서 동작하는 동적 안테나 재배열 장치로,
복수의 안테나로 구성되는 안테나 어레이를 포함하는 통신부; 및
이동 속도를 측정하고, 상기 이동 속도에 대응하여 상기 복수의 안테나를 적어도 하나의 안테나 그룹으로 재배열하고, 상기 재배열된 복수의 안테나에 대하여 채널 측정을 수행하고, 상기 채널 측정 결과에 따라 상기 통신부를 통하여 기지국과 데이터 통신을 수행하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 복수의 안테나의 위치 및 방향각 중 적어도 하나를 조절하여 상기 복수의 안테나를 물리적으로 이동시키고, 상기 이동 속도가 증가할수록, 하나의 안테나 그룹 내에 포함되어 상관관계가 높은 안테나 수가 증가하도록 상기 복수의 안테나를 재배열하며, 상기 통신부를 통하여 상기 기지국으로부터 수신되는 파일럿 신호를 이용하여 상기 적어도 하나의 안테나 그룹 각각의 대표 안테나에 대한 채널 측정을 수행하고, 상기 대표 안테나에 대한 채널 측정 결과를 기초로, 동일한 안테나 그룹 내의 기정의된 상관관계를 이용하여 상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 나머지 안테나에 대한 채널을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.As a dynamic antenna re-arrangement device operating in a large scale multi-antenna system,
A communication unit including an antenna array composed of a plurality of antennas; And
Measuring the moving speed, rearranging the plurality of antennas into at least one antenna group corresponding to the moving speed, performing channel measurement on the plurality of rearranged antennas, And a controller for performing data communication with the base station through the base station,
Wherein,
Wherein the plurality of antennas are physically moved by adjusting at least one of a position and a direction angle of the plurality of antennas so that the number of antennas included in one antenna group is increased, And performing channel measurement on a representative antenna of each of the at least one antenna group using a pilot signal received from the base station through the communication unit, And measures the channel for the remaining antennas of the at least one antenna group using the predetermined correlation within the same antenna group. 삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서, 상기 통신부는,
상기 적어도 하나의 안테나 그룹의 개수에 대응하는 타입 슬롯 동안 상기 대표 안테나를 통하여 상기 파일럿 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치. 8. The communication device according to claim 7,
And receives the pilot signal through the representative antenna during a type slot corresponding to the number of at least one antenna group.
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