KR20030069825A - Mobile-communication apparatus including antenna array and mobile communication method - Google Patents
Mobile-communication apparatus including antenna array and mobile communication method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030069825A KR20030069825A KR1020030009495A KR20030009495A KR20030069825A KR 20030069825 A KR20030069825 A KR 20030069825A KR 1020030009495 A KR1020030009495 A KR 1020030009495A KR 20030009495 A KR20030009495 A KR 20030009495A KR 20030069825 A KR20030069825 A KR 20030069825A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- information
- term information
- term
- physical space
- long
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/24—Cell structures
- H04W16/28—Cell structures using beam steering
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
- H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
- H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
- H04W48/12—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery using downlink control channel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 이동 통신 환경에서 페이딩, 간섭 및 잡음 등에 의한 영향을 최소로 줄이기 위해 전송할 신호의 빔을 사용자별로 집중시켜 사용자간 수신 신호의 간섭을 제거할 수 있는 안테나 어레이를 이용하는 이동 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히, 지멘스(Siemens)가 제안한 아이젠(Eigen)-빔-포밍 방법이 고유 벡터를 직접 양자화하여 이동국에서 기지국으로 궤환 하는 것 과는 달리, 궤환 정보량을 감소시켜 궤환 오류나 궤환 지연 등에 둔감하게 하여, 이동 통신 시스템의 성능을 향상시키는 이동 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention provides a mobile communication apparatus and method using an antenna array that can eliminate the interference of the received signal between users by focusing the beam of the signal to be transmitted for each user to minimize the effects of fading, interference and noise in a mobile communication environment In particular, unlike the Eigen-beam-forming method proposed by Siemens, which directly quantizes the eigenvectors and feeds them back from the mobile station to the base station, it reduces the amount of feedback information to reduce the feedback error or feedback delay. The present invention relates to a mobile communication device and a method for improving the performance of a mobile communication system.
차세대 이동 통신 시스템은 현재의 개인용 통신 서비스(PCS:Personal Communication Services) 같은 기존의 이동 통신 시스템과 달리 보다 고속의 데이터 전송을 요구한다. 이미, 유럽과 일본은 광 대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA: Wideband Code Division Multiple Access) 방식을, 북미는 다중 반송파 코드 분할 다중 접속(cdma-2000) 방식을 무선 접속 규격으로 표준화하고 있다.Next generation mobile communication systems require faster data transmission than existing mobile communication systems, such as current personal communication services (PCS). Already, Europe and Japan have standardized a wideband code division multiple access (W-CDMA) scheme and North America has adopted a multicarrier code division multiple access (cdma-2000) scheme as a wireless access standard.
일반적으로 이동 통신 시스템은 한 기지국을 통해 여러 이동국들이 통신하는 형태로 구성된다. 이동 통신 시스템에서 데이터를 고속으로 전송하기 위해서는 페이딩과 같은 이동 통신 채널의 특성에 따른 손실 및 사용자별 간섭을 최소화하는 것이 필요하다. 특히, 페이딩으로 인해 통신이 불안정하게 되는 것을 방지하기 위한 방식으로 다이버시티(Diversity) 방식을 사용하며, 이러한 다이버시티 방식들중 하나인 공간 다이버시티(Space-Diversity) 방식은 다중 안테나, 즉 안테나 어레이를 사용한다.In general, a mobile communication system is configured such that several mobile stations communicate through one base station. In order to transmit data at high speed in a mobile communication system, it is necessary to minimize loss and user-specific interference due to characteristics of a mobile communication channel such as fading. In particular, a diversity scheme is used as a method for preventing communication from becoming unstable due to fading, and one of such diversity schemes, a space diversity scheme, is a multi-antenna, that is, an antenna array. Use
고속으로 데이터를 전송하기 위해서는, 이동 통신 시스템의 여러 가지 채널 특성 중에서 이동 통신 시스템의 성능에 가장 심각한 영향을 미치는 페이딩을 잘 극복해야 한다. 왜냐하면, 페이딩은 수신 신호의 진폭을 수 dB에서 수십 dB까지 감소시키기 때문이다. 상기에서도 언급했듯이 페이딩을 잘 극복하기 위해서는 여러 가지 다이버시티 기술이 사용된다. 다이버시티 기술의 대표적인 예로서는 코드 분할 다중 접속 방식에서 채널의 지연 및 분산(Delay or Spread)을 이용하여 다이버시티를 수행하는 레이크(Rake) 수신기가 있다. 레이크 수신기는 다중 경로(Multipath) 신호를 수신하는 수신 다이버시티 기술이다. 그러나, 이 다이버시티 기술은 지연 분산이 작을 경우 다이버시티를 하지 못하는 단점이 있다.In order to transmit data at high speed, among the various channel characteristics of the mobile communication system, it is necessary to overcome the fading which most seriously affects the performance of the mobile communication system. This is because fading reduces the amplitude of the received signal from a few dB to several tens of dB. As mentioned above, various diversity techniques are used to overcome fading. A representative example of the diversity technique is a Rake receiver that performs diversity using delay or spread of a channel in a code division multiple access scheme. The rake receiver is a receive diversity technique for receiving multipath signals. However, this diversity technique has a disadvantage in that diversity cannot be achieved when delay variance is small.
다이버시티 기술의 또 다른 예인 인터리빙(Interleaving)과 코딩(Coding)을 이용하는 시간 다이버시티(Time Diversity) 방식은 도플러 스프레드(Doppler Spread) 채널에서 사용된다. 그러나, 이 방식은 저속의 도플러 채널에서 사용하기 어려운 문제점을 갖는다. 지연 분산이 작은 실내 채널과 저속의 도플러 채널인 보행자 채널에서는 페이딩을 극복하기 위해 공간 다이버시티가 사용된다. 공간 다이버시티는 두 개 이상의 안테나들을 사용하는 방식으로서, 한 안테나에 의해 전달된 신호가 페이딩에 의해 감쇄된 경우, 다른 안테나를 이용해 그 신호를 수신하는 방식이다. 공간 다이버시티는 수신 안테나를 이용하는 수신 안테나 다이버시티와 송신 안테나를 이용하는 전송 안테나 다이버시티로 나뉜다. 이동국의 경우 면적과 비용 측면에서 수신 안테나 다이버시티를 설치하기 힘들기 때문에, 기지국의 전송 안테나 다이버시티 사용이 권장된다.Another example of diversity technology, a time diversity scheme using interleaving and coding, is used in the Doppler Spread channel. However, this approach has the problem of being difficult to use in low speed Doppler channels. Spatial diversity is used to overcome fading in indoor channels with low delay dispersion and in pedestrian channels, which are slow Doppler channels. Spatial diversity is a method of using two or more antennas. When a signal transmitted by one antenna is attenuated by fading, another antenna is used to receive the signal. Spatial diversity is divided into receive antenna diversity using a receive antenna and transmit antenna diversity using a transmit antenna. For mobile stations, it is difficult to install receive antenna diversity in terms of area and cost, so the use of transmit antenna diversity at the base station is recommended.
전송 안테나 다이버시티는 이동국으로부터 다운 링크(downlink) 채널 정보를 기지국이 궤환 받는 폐-루프(Closed Loop) 전송 안테나 다이버시티와 이동국에서 기지국으로의 궤환 받지 않는 개-루프(Open Loop) 전송 안테나 다이버시티가 있다. 전송 안테나 다이버시티는 이동국이 기지국에서 이동국으로 형성되는 하향 채널의 위상과 크기를 측정하여 최적의 가중치를 찾아, 이 정보를 기지국으로 보낸다. 이때 기지국은 이동 채널의 크기와 위상을 측정할 수 있도록 전송 안테나별로 직교 성질을 가지는 파일럿 신호를 보내야 한다. 이동국은 상기의 파일럿 신호들을 수신하여 채널의 위상 및 크기를 측정하고, 측정된 채널 정보로부터 전송 안테나 다이버시티를 위한 최적의 가중치를 찾는다.Transmit antenna diversity is a closed loop transmit antenna diversity in which a base station receives downlink channel information from a mobile station and an open loop transmit antenna diversity that does not receive feedback from a mobile station to a base station. There is. In transmission antenna diversity, the mobile station measures the phase and magnitude of the downlink channel formed from the base station to the mobile station, finds an optimal weight, and sends this information to the base station. At this time, the base station should transmit a pilot signal having orthogonality for each transmit antenna to measure the size and phase of the mobile channel. The mobile station receives the pilot signals to measure the phase and magnitude of the channel and finds an optimal weight for transmit antenna diversity from the measured channel information.
한편, 전송 안테나 다이버시티를 위한 기지국의 전송 안테나 수가 증가하면 다이버시티 효과와 신호대 잡음의 비는 계속 향상되지만, 다이버시티 효과가 증가되는 정도/속도는 지속적으로 둔화된다. 그러므로, 많은 비용을 들이면서 조금 개선된 다이버시티 효과를 얻는 것이 반드시 바람직한 방법이라고 할 수 없다. 따라서 다이버시티 효과를 개선시키는 것보다 간섭 신호의 전력을 최소화 시키고 내부 신호의 신호 대 잡음 비를 최대화 시키는 방향으로 기지국에서 사용하는 안테나의 개수를 증가시키는 것이 바람직하다.On the other hand, when the number of transmit antennas of the base station for transmit antenna diversity increases, the diversity effect and the signal-to-noise ratio continue to improve, but the degree / speed at which the diversity effect increases increases continuously. Therefore, it is not necessarily desirable to obtain a slightly improved diversity effect at a high cost. Therefore, rather than improving the diversity effect, it is desirable to increase the number of antennas used in the base station in the direction of minimizing the power of the interference signal and maximizing the signal-to-noise ratio of the internal signal.
다이버시티 효과 뿐만 아니라 간섭 및 잡음에 의해 내부 신호가 받는 영향을 최소화 시키는 빔-포밍(빔-포밍) 효과를 고려한 전송 적응 어레이 안테나 시스템을다운 링크 빔-포밍 시스템이라 한다. 이 때, 전송 다이버시티와 마찬가지로 궤환 정보를 이용하는 시스템을 폐-루프 다운 링크 빔-포밍 시스템이라 한다. 이동국으로부터 기지국으로 궤환 되는 정보를 이용하는 폐-루프 다운 링크 빔-포밍 시스템은, 궤환 채널의 대역 폭이 충분하게 확보되어 있지 않다면 채널 정보의 변화를 잘 반영하지 못해 통신 성능을 열화 시키는 문제점을 갖는다.A transmission adaptive array antenna system that considers beam-forming effects that minimize the effects of internal signals due to interference and noise as well as diversity effects is called a downlink beam-forming system. At this time, a system using feedback information similarly to transmission diversity is called a closed-loop downlink beamforming system. The closed-loop downlink beamforming system using information fed back from the mobile station to the base station has a problem in that communication performance is degraded because the change in the channel information is not reflected well unless the bandwidth of the feedback channel is sufficiently secured.
유럽 방식 IMT-2000인 W-CDMA 방식에 표준화된 TxAA 제1 모드 및 제2 모드는 안테나 수와 시공간(Space-Time) 채널의 특성이 변할 때 다음과 같은 문제점들을 갖는다. 먼저, 안테나 수가 증가하면 각 안테나 별로 가중치를 궤환 시켜야 하므로 궤환 시킬 정보를 많이 갖게 되어 이동국의 이동 속도에 따라 통신 성능을 열화 시킨다. 즉, 일반적으로 페이딩 채널에서 이동국의 이동 속도가 빨라지면 시공간 채널의 변화가 심화되므로, 채널 정보의 궤환 속도가 증가해야 한다. 따라서 궤환 속도가 한정되어 있으면, 안테나 수가 증가함에 따라 증가하는 궤환 정보는 통신 성능을 저하시키는 결과를 초래한다. 다음으로, 안테나들간 거리가 충분히 확보되지 않으면 각 안테나의 채널간 상관 값(Correlation)이 증가한다. 이렇게 채널간 상관 값이 증가하면 채널 메트릭스의 정보량이 감소하며, 효율적으로 궤환 방식을 이용하면 안테나 수가 증가되어도 고속 이동체 환경에서 성능 열화가 일어나지 않는다. 하지만 TxAA 제1모드 및 제2 모드는 시공간 채널을 구성하는 두 안테나들의 각 채널이 완전히 독립적이라는 가정 하에 구성되어 있으므로, 안테나 수와 시공간 채널의 특성이 변하는 경우에 효율적으로 이용될 수 없다. 또한, 전술한 두 모드들은 안테나를 2개 보다 많이 사용하는 환경에 적용된 예를 갖지 못하며, 3개 이상 안테나를 사용한다고 하더라도 우수한 성능을 제공할 수 없다.The TxAA first mode and the second mode standardized on the W-CDMA method, which is the European method IMT-2000, have the following problems when the number of antennas and the characteristics of a space-time channel change. First, as the number of antennas increases, the weight of each antenna needs to be fed back so that there is a lot of information to be fed back, which degrades the communication performance according to the moving speed of the mobile station. That is, in general, when the moving speed of the mobile station increases in the fading channel, the change in the space-time channel is intensified, so the feedback speed of the channel information should increase. Therefore, if the feedback speed is limited, the feedback information that increases as the number of antennas increases results in a decrease in communication performance. Next, if the distance between the antennas is not sufficiently secured, the correlation value (Correlation) between channels of each antenna increases. As the inter-channel correlation value increases, the amount of information in the channel matrix decreases. When the feedback method is efficiently used, performance deterioration does not occur even in the high-speed mobile environment. However, since the TxAA first mode and the second mode are configured under the assumption that each channel of the two antennas constituting the space-time channel is completely independent, it cannot be effectively used when the number of antennas and the characteristics of the space-time channel change. In addition, the two modes described above do not have an example applied to an environment using more than two antennas, and even if three or more antennas are used, excellent performance cannot be provided.
상기와 같은 이유 때문에 3개 이상의 안테나를 사용하는 경우에는 빔-포밍 안테나 시스템을 구성한다. 빔-포밍은 각 사용자의 방향 차이를 이용하는 것으로, 각 송수신 안테나의 채널간 상관 관계가 큰 환경에서 적합한 방식이다. 특히, 지멘스(Siemens)의 경우에는 다이버시티와 빔-포밍을 결합한 아이젠(Eigen)-빔-포밍 방식을 3GPP에 제안하고 있다. 이 방식은 빔-포밍을 위한 고유 벡터를 단순히 양자화를 하여, 이를 송신기로 궤환 시키는 방식으로 되어 있어, 궤환 정보가 많다는 단점이 있다. 이처럼 궤환 되는 정보의 양이 많게 되면 궤환 정보가 전송되면서 발생하는 오류와 지연 등에 민감하게 되어 이동 통신 시스템의 성능을 저하시키게 된다.For the above reason, when three or more antennas are used, a beam-forming antenna system is configured. Beam-forming uses the direction difference of each user, and is suitable in an environment in which the channel correlation of each transmit / receive antenna is large. In particular, Siemens proposes an Eigen-beam-forming method combining diversity and beam-forming to 3GPP. This method is a method of simply quantizing the eigenvector for beam-forming and feeding it back to the transmitter, which has a disadvantage in that there is a lot of feedback information. As the amount of feedback information increases, the feedback information is sensitive to errors and delays that occur while the feedback information is transmitted, thereby degrading the performance of the mobile communication system.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 빔-포밍할 때 필요하며 이동국으로부터 기지국으로 궤환되는 정보의 양을 줄여 통신 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 어레이를 포함하는 이동 통신 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a mobile communication device including an antenna array which is required for beamforming and can improve communication performance by reducing the amount of information fed back from a mobile station to a base station.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 안테나 어레이를 포함하는 이동 통신 장치에서 수행되며, 빔-포밍할 때 필요하며 이동국으로부터 기지국으로 궤환되는 정보의 양을 줄여 통신 성능을 향상시킬 수 있는 이동 통신 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is performed in a mobile communication device including an antenna array, which is required for beam-forming and can improve communication performance by reducing the amount of information fed back from the mobile station to the base station. To provide.
도 1은 본 발명에 의한 안테나 어레이를 포함하는 이동 통신 장치의 개략적인 블럭도이다.1 is a schematic block diagram of a mobile communication device including an antenna array according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 이동 통신 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 이동 통신 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 2 is a flowchart for explaining an embodiment of a mobile communication method according to the present invention performed in the mobile communication device shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 제30 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.3 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the present invention with respect to the thirtieth step shown in FIG.
도 4는 도 1에 도시된 제k 이동국의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도이다.4 is a block diagram of an embodiment of the present invention of the k-th mobile station shown in FIG.
도 5는 도 3에 도시된 제44 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 5 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the present invention with respect to the forty-fourth step shown in FIG. 3.
도 6은 도 4에 도시된 장기 공간 정보 생성부의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 블럭도이다.6 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the long-term spatial information generating unit shown in FIG. 4.
도 7은 도 6에 도시된 제1 룩 업 테이블의 본 발명에 의한 일 실시예를 나타내는 테이블이다.FIG. 7 is a table illustrating an example embodiment of the first lookup table illustrated in FIG. 6.
도 8은 도 5에 도시된 제80 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하는 플로우차트이다.FIG. 8 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the present invention with respect to step 80 of FIG. 5.
도 9는 도 6에 도시된 어드레스 생성부의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 블럭도이다.9 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the address generator shown in FIG.
도 10은 도 9에 도시된 어드레스 생성부의 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 블럭도이다.FIG. 10 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the address generator shown in FIG.
도 11은 도 3에 도시된 제46 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 11 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the present invention for the forty-sixth step shown in FIG. 3.
도 12는 도 4에 도시된 단기 정보 생성부의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 블럭도이다.12 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the short term information generator shown in FIG. 4.
도 13은 도 2에 도시된 제32 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 13 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the present invention for the thirty-second step shown in FIG. 2.
도 14는 도 1에 도시된 기지국의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 블럭도이다.14 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the base station shown in FIG.
도 15는 도 13에 도시된 제200 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 15 is a flowchart for describing a preferred embodiment of the present invention for the 200th step shown in FIG. 13.
도 16은 도 14에 도시된 가중 정보 생성부의 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 블럭도이다.FIG. 16 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the weighting information generating unit shown in FIG. 14.
도 17은 도 15에 도시된 제264 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 17 is a flowchart for explaining a preferred embodiment of the present invention with respect to step 264 illustrated in FIG. 15.
도 18은 도 16에 도시된 정보 조합부의 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 블럭도이다.18 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the information combining unit shown in FIG.
상기 과제를 이루기 위해, 안테나 어레이를 포함하는 기지국 및 이동국을 갖는 본 발명에 의한 이동 통신 장치는, 상기 기지국으로부터 전송된 신호로부터 상기 안테나별 채널의 하향 특성을 측정하고, 측정된 상기 하향 특성으로부터 물리 공간 정보와 근사 장기 정보를 검출하고, 상기 근사 장기 정보와 상기 하향 특성으로부터 상기 단기 정보를 생성하고, 상기 단기 정보 및 상기 물리 공간 정보를 궤환 신호로 변환하여 상기 기지국으로 전송하는 이동국 및 상기 궤환 신호를 수신하고, 수신한 상기 궤환 신호로부터 복원한 상기 단기 정보와 상기 물리 공간 정보로부터 가중 정보를 추출하고, 전용 물리 채널 신호를 상기 가중 정보로 빔 포밍하고, 빔 포밍된 결과에 파일롯트 채널 신호들을 결합하고, 결합된 결과들을 상기 안테나 어레이를 통해 상기 이동국으로 전송하는 기지국으로 구성되고, 상기 물리 공간 정보는 상기 기지국을 기준으로 상기 이동국의 위치에 대한 공간 정보이고, 상기 근사 장기 정보는 상기 안테나별 채널의 상관 특성을 반영한 장기 정보와 가장 가까운 장기 정보에 해당하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, a mobile communication apparatus according to the present invention having a base station and an mobile station including an antenna array measures a downlink characteristic of a channel for each antenna from a signal transmitted from the base station, and measures physical characteristics from the measured downlink characteristic. A mobile station and the feedback signal detecting spatial information and approximate long term information, generating the short term information from the approximate long term information and the downlink characteristic, converting the short term information and the physical space information into a feedback signal and transmitting the feedback signal to the base station. And extract weighting information from the short term information and the physical space information recovered from the feedback signal, beamforming a dedicated physical channel signal to the weighting information, and outputting pilot channel signals to the beamformed result. And combine the combined results via the antenna array. Comprising a base station for transmitting to a mobile station, wherein the physical space information is the space information on the location of the mobile station relative to the base station, the approximate long-term information is the long-term information closest to the long-term information reflecting the correlation characteristics of the channel for each antenna It is preferable to correspond to.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 안테나 어레이를 갖는 기지국 및 이동국을 갖는 이동 통신 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 이동 통신 방법은, 상기 기지국으로부터 전송된 신호로부터 상기 안테나별 채널의 하향 특성을 측정하고, 측정된 상기 하향 특성을 이용하여 물리 공간 정보와 근사 장기 정보를 검출하고, 상기 근사 장기 정보와 상기 하향 특성을 이용하여 상기 단기 정보를 생성하고, 상기 단기 정보 및 상기 물리 공간 정보를 궤환 신호로 변환하여 상기 기지국으로 전송하는 단계 및 상기 궤환 신호를 수신하고, 수신한 상기 궤환 신호로부터 복원한 상기 단기 정보와 상기 물리 공간 정보를 이용하여 가중 정보를 추출하고, 전용 물리 채널신호를 상기 가중 정보로 빔 포밍하고, 빔 포밍된 결과에 파일롯트 채널 신호들을 결합하고, 결합된 결과들을 상기 안테나 어레이를 통해 상기 이동국으로 전송하는 기지국으로 구성되고, 상기 물리 공간 정보는 상기 기지국을 기준으로 상기 이동국의 위치에 대한 공간 정보이고, 상기 근사 장기 정보는 상기 안테나별 채널의 상관 특성을 반영한 장기 정보와 가장 가까운 장기 정보에 해당하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the mobile communication method according to the present invention carried out in a base station having an antenna array and a mobile communication device having a mobile station, and measures the downward characteristics of the channel for each antenna from the signal transmitted from the base station, Detect the physical space information and the approximate long term information using the downlink characteristics, generate the short term information using the approximate long term information and the downlink characteristic, and convert the short term information and the physical space information into a feedback signal. Transmitting to the base station and receiving the feedback signal, extracting the weighted information using the short-term information and the physical space information recovered from the received feedback signal, and beamforming a dedicated physical channel signal into the weighted information. Combine the pilot channel signals with the beamformed result, and combine And a base station for transmitting the data to the mobile station through the antenna array, wherein the physical space information is spatial information on the location of the mobile station with respect to the base station, and the approximate long-term information reflects the correlation characteristics of the channel for each antenna. It is preferable to correspond to the long term information closest to the long term information.
이하, 본 발명에 의한 안테나 어레이를 포함하는 이동 통신 장치의 실시예의 구성 및 동작과, 이를 위한 본 발명에 의한 이동 통신 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, a configuration and operation of an embodiment of a mobile communication device including an antenna array according to the present invention, and a mobile communication method according to the present invention for this will be described as follows.
도 1은 본 발명에 의한 안테나 어레이를 포함하는 이동 통신 장치의 개략적인 블럭도로서, 기지국(10), 제1, 제2, ... 및 제K(여기서, K는 1이상의 양의 정수) 이동국들(20, 22, ... 및 24)로 구성된다.1 is a schematic block diagram of a mobile communication device including an antenna array according to the present invention, in which a base station 10, first, second, ..., and K (where K is a positive integer of 1 or more). Mobile stations 20, 22, ... and 24.
도 2는 도 1에 도시된 이동 통신 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 이동 통신 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트로서, 궤환 신호를 구하는 단계(제30 단계) 및 궤환 신호로부터 가중 정보를 추출하는 단계(제32 단계)로 이루어진다.FIG. 2 is a flowchart for explaining an embodiment of a mobile communication method according to the present invention performed in the mobile communication device shown in FIG. 1, by obtaining a feedback signal (step 30) and weighting information from the feedback signal. Extraction step (32).
도 1에 도시된 제1, 제2, ... 및 제K 이동국들(20, 22, ... 및 24)중 하나인 제k(1≤k≤K) 이동국은 기지국(10)으로부터 전송된 신호로부터 기지국(10)에 포함된 안테나 어레이의 각 안테나별 채널의 하향(Downlink) 특성(H DL)(이하, 굵은 글씨체로 표시된 것은 벡터를 표시하고, 굵은 글씨체로 표시되지 않는 것은 스칼라를표시한다.)을 측정하고, 측정된 하향 특성(H DL)으로부터 물리 공간 정보와 근사 장기 정보를 검출하고, 근사 장기 정보와 하향 특성(H DL)으로부터 단기 정보(Short-term)를 생성하고, 단기 정보 및 물리 공간 정보를 궤환 신호로 변환하여 기지국(10)으로 전송한다(제30 단계). 여기서,H DL은 행렬을 나타내며H DL의 열의 성분들은 공간에 의해 구해지고, 행의 성분들은 시간에 대해 구해진다. 물리 공간 정보란 기지국(10)을 기준으로 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)의 위치에 대한 공간 정보를 의미하며, 예를 들면, 도착각(DOA:Direction Of Arrival)과 각 퍼짐(AS:Angle Spread)이 될 수 있다. 또한, 근사 장기 정보란 안테나별 채널의 상관 특성을 반영한 장기 정보(Long-term)와 가장 가까운 장기 정보를 의미한다.A k (1≤k≤K) mobile station, one of the first, second, ..., and K-th mobile stations 20, 22, ..., and 24 shown in FIG. 1, transmits from the base station 10. Downlink characteristics ( H DL ) of the channel of each antenna of the antenna array included in the base station 10 from the received signal (hereinafter, bold type indicates a vector, and bold type indicates a scalar. Measure), detect physical space information and approximate long term information from the measured downlink characteristic ( H DL ), generate short-term information from the approximate long term information and downlink characteristic ( H DL ), and The information and the physical space information are converted into a feedback signal and transmitted to the base station 10 (step 30). Here, H DL represents a matrix and the components of the columns of H DL are obtained by space, and the components of the rows are obtained with respect to time. The physical space information refers to spatial information on the position of the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 with respect to the base station 10. For example, the arrival angle (DOA) and the angle Can be an spread (AS). In addition, the approximate long-term information means long-term information closest to the long-term reflecting the correlation characteristics of the channel for each antenna.
이하, 제30 단계 및 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)에 대한 본 발명에 의한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention for the thirtieth step and the k th mobile station 20, 22, ... or 24 will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 도 2에 도시된 제30 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(30A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 채널의 하향 특성(H DL)을 측정하는 단계(제40 단계), 측정된 채널의 하향 특성(H DL)으로부터 물리 공간 정보, 근사 장기 정보 및 채널의 단기 정보들을 결정하는 단계(제42 ∼ 제46 단계들) 및 결정된 물리 공간 정보와 단기 정보를 궤환 신호로 변환하는 단계(제48 단계)로 이루어진다.FIG. 3 is a flowchart for explaining a preferred embodiment 30A according to the present invention for the thirtieth step shown in FIG. 2, the method for measuring downlink characteristics ( H DL ) of a channel (step 40), Determining physical space information, approximate long-term information, and short-term information of the channel from the measured downlink characteristics of the channel ( H DL ) (steps 42 to 46), and converting the determined physical space information and the short-term information into a feedback signal. Step 48 (step 48).
도 4는 도 1에 도시된 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)의 본 발명에 의한실시예의 블럭도로서, 안테나(60), 채널 특성 측정부(62), 장기 정보 결정부(64), 장기 공간 정보 생성부(66), 단기 정보 결정부(68) 및 이동국 신호 변환부(70)로 구성된다.4 is a block diagram of an embodiment of the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 according to the present invention shown in FIG. 1, which includes an antenna 60, a channel characteristic measuring unit 62, and a long term information determining unit. 64, a long-term spatial information generation unit 66, a short-term information determination unit 68, and a mobile station signal conversion unit 70.
도 4에 도시된 채널 특성 측정부(62)는 기지국(10)으로부터 전송된 신호를 안테나(60)를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 안테나별 채널의 하향 특성(H DL)을 측정하며, 측정된 채널의 하향 특성(H DL)을 단기 정보 결정부(68)로 출력하는 한편, 장기 정보 결정부(64) 또는 장기 공간 정보 생성부(66)로도 출력한다(제40 단계). 여기에서, 채널의 하향 특성(H DL)이란, 기지국(10)에서 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로 전송되는 채널의 위상과 크기를 의미한다.The channel characteristic measurer 62 shown in FIG. 4 receives the signal transmitted from the base station 10 through the antenna 60, measures the downlink characteristic ( H DL ) of the channel for each antenna from the received signal, and measures The downlink characteristic H DL of the received channel is output to the short term information determining unit 68, and also to the long term information determining unit 64 or the long term spatial information generating unit 66 (step 40). Here, the downlink characteristic of the channel ( H DL ) means the phase and the magnitude of the channel transmitted from the base station 10 to the k-th mobile station 20, 22, ... or 24.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제40 단계후에, 장기 정보 결정부(64)는 채널 특성 측정부(62)에서 시공간(Time-Space)적으로 측정된 채널의 하향 특성(H DL)으로부터 고유의 빔을 의미하는 고유 벡터들(v 1, ...,v ant)[여기서, ant는 기지국(10)에 포함된 어레이 안테나의 수 의미한다.]을 고유 분석법을 통해 생성하고, 생성된 고유 벡터들중에서 사용 가능한 즉, 유효한 고유 벡터들을 선택하며, 선택된 유효한 고유 벡터들(v 1, ... 및v Nbeam))(여기서, Nbeam은 유효한 고유 벡터의 수를 의미한다.)을 장기 정보로서 결정하고, 결정된 장기 정보를 장기 공간 정보 생성부(66)로 출력한다(제42 단계). 여기서, 고유 분석법은 "Matrix Computation"이라는 제목으로 'G. Golub'와 'C. Van. Loan'에 의해저술되고 런던에 위치한 존스 홉킨스 대학(Johns Hopkins University) 출판사에서 1996년에 출간된 책에 개시되어 있다. 제42 단계후에, 장기 공간 정보 생성부(66)는 장기 정보 결정부(64)로부터 입력한 장기 정보(v 1, ... 및v Nbeam)로부터 물리 공간 정보를 검출하고 근사 장기 정보를 생성하며, 검출된 물리 공간 정보를 이동국 신호 변환부(70)로 출력하는 한편, 생성된 근사 장기 정보를 단기 정보 생성부(68)로 출력한다(제44 단계).According to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, after the 40th step, the long-term information determination unit 64 measures time-space at the channel characteristic measuring unit 62. Eigenvectors v 1 ,..., V ant , which represent a unique beam from the downlink characteristic H DL of a given channel, where ant represents the number of array antennas included in the base station 10. Is generated by eigenanalysis, selects available eigenvectors available from the generated eigenvectors, and selects valid eigenvectors ( v 1 , ... and v Nbeam )), where Nbeam is a valid eigenvector Is determined as long-term information, and the determined long-term information is output to the long-term spatial information generating unit 66 (step 42). Here, the unique method is called "Gtrix Computation." Golub 'and' C. Van. It is published by Loan 'and published in 1996 by Johns Hopkins University, London. After the forty-second step, the long-term spatial information generator 66 detects the physical space information from the long-term information v 1 ,... And v Nbeam input from the long-term information determiner 64 and generates approximate long-term information. The detected physical space information is output to the mobile station signal converter 70, and the generated approximate long term information is output to the short-term information generator 68 (step 44).
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 3에 도시된 제30A 단계는 제42 단계를 마련하지 않을 수 있고, 도 4에 도시된 이동국은 장기 정보 결정부(64)를 마련하지 않을 수 있다. 이 경우, 제40 단계후에, 장기 공간 정보 생성부(66)는 채널 특성 측정부(62)로부터 입력한 하향 특성(H DL)을 이용하여 물리 공간 정보를 검출하고, 근사 장기 정보를 생성한다(제44 단계).According to another embodiment of the present invention, step 30A shown in FIG. 3 may not provide step 42, and the mobile station shown in FIG. 4 may not provide long-term information determination unit 64. In this case, after the 40th step, the long-term spatial information generator 66 detects the physical space information by using the downlink characteristic H DL input from the channel characteristic measurer 62 and generates approximate long-term information ( Step 44).
이하, 제30A 단계가 도 3에 도시된 바와 같이 제42 단계를 마련하고, 이동국이 도 4에 도시된 바와 같이 장기 정보 결정부(64)를 마련할 경우, 제44 단계 및 장기 공간 정보 생성부(66)의 본 발명에 의한 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, in a case where step 30A includes step 42 as shown in FIG. 3 and the mobile station provides long-term information determination unit 64 as shown in FIG. 4, step 44 and long-term spatial information generation unit are provided. Preferred embodiments of the present invention at (66) will be described as follows.
도 5는 도 3에 도시된 제44 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(44A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 물리 공간 정보를 검출하고, 근사 장기 정보를 생성하는 단계(제80 및 제82 단계들)로 이루어진다.FIG. 5 is a flowchart for explaining a preferred embodiment 44A according to the present invention with respect to step 44 shown in FIG. 3, by detecting physical space information and generating approximate long-term information (80 and And eighty-eighth steps).
도 6은 도 4에 도시된 장기 공간 정보 생성부(66)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(66A)의 블럭도로서, 어드레스 생성부(84) 및 제1 룩 업 테이블(LUT:Look Up Table)(86)로 구성된다.FIG. 6 is a block diagram of a preferred embodiment 66A of the long-term spatial information generating unit 66 shown in FIG. 4 according to the present invention. The address generating unit 84 and the first look up table (LUT) are shown. Table 86).
제42 단계후에, 도 6에 도시된 어드레스 생성부(84)는 입력단자 IN1을 통해 장기 정보 결정부(64)로부터 입력한 장기 정보(v 1, ... 및v Nbeam)와 가장 가까운 근사 장기 정보를 검출하고 검출된 근사 장기 정보를 출력단자 OUT1을 통해 단기 정보 생성부(68)로 출력하는 한편, 근사 장기 정보에 해당하는 어드레스를 생성하여 제1 LUT(86)로 출력한다(제80 단계). 제80 단계후에, 제1 룩 업 테이블(86)은 어드레스 생성부(84)로부터 입력한 어드레스에 저장된 물리 공간 정보를 출력단자 OUT2를 통해 이동국 신호 변환부(70)로 출력한다(제82 단계).After the forty-second step, the address generator 84 shown in FIG. 6 is an approximate organ closest to the organ information v 1 ,..., And v Nbeam inputted from the organ information determination unit 64 via the input terminal IN1. Detects the information and outputs the detected approximate long term information to the short term information generator 68 through the output terminal OUT1, and generates an address corresponding to the approximate long term information and outputs it to the first LUT 86 (step 80). ). After operation 80, the first look-up table 86 outputs the physical space information stored in the address input from the address generator 84 to the mobile station signal conversion unit 70 through the output terminal OUT2 (operation 82). .
도 7은 도 6에 도시된 제1 룩 업 테이블(86)의 본 발명에 의한 일 실시예를 나타내는 테이블로서, 도달각(DOA), 각퍼짐(AS:Angle Spread), 소정의 유효한 고유 벡터들 및 어드레스[또는, 인덱스(index)]로 구성된다.FIG. 7 is a table showing an embodiment of the first lookup table 86 shown in FIG. 6 according to the present invention, including angle of arrival (DOA), angle spread (AS), and certain valid eigenvectors. And an address (or index).
도 7에 도시된 제1 룩 업 테이블(86)은, 도달각(DOA)(θ)의 최소 단위와 각 퍼짐(AS)(φ)이 발생할 수 있는 가능성을 제한할 경우, 총 60여 개의 소정의 유효한 고유 벡터들(Eigenvectors)에 대해 다음 수학식 1과 같이 생성된다.The first look-up table 86 shown in FIG. 7 limits the minimum unit of the angle of arrival (DOA) θ and the possibility that the angle spread (AS) φ may occur. Valid eigenvectors of Eigenvectors are generated as in Equation 1 below.
여기서, EVDeff는 고유값 분석(Eigen value decomposition) 결과 중 유효한 고유 벡터와 고유 값을 찾는 함수를 나타내고, λ i 는 고유 값을 나타내고,v j는 고유 벡터를 나타내고,R(,)는 다음 수학식 2와 같이 도착각(θ)과 각퍼짐(θ)으로 생성된 채널 상관 메트릭스이다.Here, EVDeff represents a function for finding a valid eigenvector and eigenvalue among Eigen value decomposition results, λ i represents an eigenvalue, v j represents an eigenvector, and R (,) is As shown in FIG. 2, the channel correlation matrix generated by the arrival angle θ and the angle spread θ.
여기서, 방향 벡터a(θ) = [1 exp(jΨ) exp(j2Ψ) ... exp(j(B-1)Ψ)], Ψ= πsin(θ)로 정의된다.Here, the direction vector a (θ) = [1 exp (jΨ) exp (j2Ψ) ... exp (j (B-1) Ψ)], Ψ = πsin (θ).
도 7에 도시된 바와 같은 제1 룩 업 테이블(86)로부터 물리 공간 정보가 독출될 경우, 이동국 신호 변환부(70)는 6비트의 궤환 신호로서 제1 룩 업 테이블(86)로부터 독출되는 물리 공간 정보상의 모든 고유 벡터들을 나타낼 수 있다.When physical space information is read from the first lookup table 86 as shown in FIG. 7, the mobile station signal converter 70 reads from the first lookup table 86 as a 6-bit feedback signal. It can represent all the eigenvectors in the spatial information.
만일, DOA(-80°<θ<80°)를 10° 단위[즉, 해상도(Resolution) 10°단위]로 양자화 하고 각퍼짐(AS)(φ)을 0°, 5°, 10°, 20°로 표시한다면, 1개의 고유 벡터를 궤환하는 데 필요한 정보는 총 8비트가 되고, 2개의 고유 벡터들을 궤환하는데 필요한 정보는 총 16비트면 충분하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 룩 업 테이블(86)이 구현될 경우, 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)에서 기지국(10)으로 궤환되는 정보의 량은 지멘스(Siemens)가 제안한 54비트 장기 정보의 30%밖에 되지 않는다.If DOA (-80 ° <θ <80 °) is quantized in 10 ° units (that is, resolution 10 ° units), the angle spread (AS) (φ) is 0 °, 5 °, 10 °, 20 If it is expressed in degrees, the information required to return one eigenvector is 8 bits in total, and the information required to return two eigenvectors is 16 bits in total. As shown in FIG. 7, when the first lookup table 86 is implemented, the amount of information fed back from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 to the base station 10 is Siemens. It is only 30% of the 54-bit long-term information proposed by).
도 8은 도 5에 도시된 제80 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(80A)를 설명하는 플로우차트로서, 벡터간 거리를 구하는 단계(제90 단계)및 어드레스와 근사 장기 정보를 구하는 단계(제92 단계)로 이루어진다.FIG. 8 is a flowchart for explaining a preferred embodiment 80A according to the present invention with respect to step 80 of FIG. 5, which includes obtaining a distance between vectors (step 90) and obtaining address and approximate long-term information. Step 92 (step 92).
도 9는 도 6에 도시된 어드레스 생성부(84)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(84A)의 블럭도로서, 거리 계산부(100) 및 최대값 검색부(102)로 구성된다.FIG. 9 is a block diagram of a preferred embodiment 84A of the address generator 84 shown in FIG. 6, which includes a distance calculator 100 and a maximum value search unit 102. As shown in FIG.
제42 단계후에, 거리 계산부(100)는 도 4에 도시된 장기 정보 결정부(64)에서 결정된 장기 정보인 적어도 하나의 유효한 고유 벡터(v 1 v 2...v x)(여기서, x는 전술한 Nbeam에 해당하며, 1 이상의 양의 정수) 각각과 소정의 유효한 고유 벡터들(v 1'v 2' ...v y')간의 차들에 놈(norm)을 구하고, 놈들 각각에 제곱을 취하며, 제곱을 취한 결과들을 벡터간 거리들로서 결정한다(제90 단계).After the step 42, distance calculation unit 100 is determined in a 4 long-term information determination unit 64 shown in the long-term information is at least one valid unique vector (v 1 v 2 ... v x ) ( where, x Corresponds to Nbeam described above, and obtains a norm for the difference between each of the positive integers of 1 or more and predetermined valid eigenvectors ( v 1 ' v 2 ' ... v y '), and squares each of the norms. Next, squared results are determined as distances between vectors (step 90).
제90 단계후에, 최대값 검색부(102)는 결정된 장기 정보인 유효한 고유 벡터 각각에 대해서, 거리 계산부(100)로부터 입력한 벡터간 거리들중 가장 큰 값의 순번을 어드레스로서 결정하여 출력단자 OUT3을 통해 제1 룩 업 테이블(86)로 출력하고, 가장 큰 값에 해당하는 소정의 유효한 고유 벡터를 결정된 유효한 고유 벡터에 근사한 근사 장기 정보로서 결정하여 출력단자 OUT4를 통해 단기 정보 생성부(68)로 출력한다(제92 단계).After operation 90, the maximum value search unit 102 determines, as an address, the sequence number of the largest value among the distances between the vectors input from the distance calculator 100 for each valid eigenvector that is determined long-term information. Output to the first lookup table 86 through OUT3, determine a predetermined valid eigenvector corresponding to the largest value as approximate long term information approximating the determined valid eigenvector, and then generate the short-term information generator 68 through the output terminal OUT4. (Step 92).
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해, x=2라고 가정하면서 도 9에 도시된 어드레스 생성부(84A)의 구성 및 동작을 다음과 같이 살펴본다.Hereinafter, for the sake of understanding of the present invention, the configuration and operation of the address generator 84A shown in FIG. 9 on the assumption that x = 2 will be described as follows.
도 10은 도 9에 도시된 어드레스 생성부(84A)의 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 블럭도로서, 거리 계산부(100A) 및 최대값 검색부(102A)로 구성된다.FIG. 10 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention of the address generator 84A shown in FIG. 9, which is composed of a distance calculator 100A and a maximum value search unit 102A.
제90 단계를 수행하기 위해, 거리 계산부(100A)는 제1 ∼ 제y 감산기들(110,112, ... 및 114)과 제y+1 ∼ 제2y 감산기들(116, 118, ... 및 120), 제1 ∼ 제2y 연산부들(122, 124, ... 및 126, 128, 130, ... 및 132)로 구성된다.In order to perform the ninetieth step, the distance calculator 100A includes the first to y th subtractors 110, 112,..., And 114 and the y + 1 to second y subtractors 116, 118,. 120), and the first to second y operation units 122, 124, ... and 126, 128, 130, ... and 132.
도 10에 도시된 제1 ∼ 제y 감산기들(110, 112, ... 및 114)은 소정의 유효한 고유 벡터들(v 1'v 2' ...v y') 각각으로부터 장기 정보 결정부(64)로부터 입력한 유효한 고유 벡터(v 1)를 감산하고, 감산된 결과들을 제1 ∼ 제y 연산부들(122, 124, ... 및 126)로 출력한다. 이 때, 제1 ∼ 제y 연산부들(122, 124, ... 및 126)은 제1 ∼ 제y 감산기들(110, 112, ... 및 114)로부터 각각 입력한 감산된 결과들에 놈들을 구하여 제곱하며, 제곱한 결과들을 벡터간 거리들로서 제1 최대값 검색기(134)로 출력한다. 여기서, ∥ ∥은 놈을 나타낸다. 이와 비슷하게, 제y+1 ∼ 제2y 감산기들(116, 118, ... 및 120)은 소정의 유효한 고유 벡터들(v 1'v 2' ...v y') 각각으로부터 장기 정보 결정부(64)로부터 입력한 유효한 고유 벡터(v 2)를 감산하고, 감산된 결과들을 제y+1 ∼ 제2y 연산부들(128, 130, ... 및 132)로 출력한다. 이 때, 제y+1 ∼ 제2y 연산부들(128, 130, ... 및 132)은 제y+1 ∼ 제2y 감산기들(116, 118, ... 및 120)로부터 각각 입력한 감산된 결과들에 놈들을 구하여 제곱하고, 제곱한 결과들을 벡터간 거리들로서 제2 최대값 검색기(136)로 출력한다.The first through y-th subtractors 110, 112, ..., and 114 shown in FIG. 10 are long-term information determinants from each of the valid valid eigenvectors v 1 ' v 2 ' ... v y '. A valid eigenvector v 1 inputted from 64 is subtracted, and the subtracted results are output to the first to y th calculators 122, 124,. In this case, the first to y th calculators 122, 124,..., And 126 may add to the subtracted results respectively inputted from the first to y th subtractors 110, 112, ..., and 114. Is obtained and squared, and the squared results are output to the first maximum value searcher 134 as distances between vectors. Here, indicates a bugger. Similarly, the y + 1 to 2y subtractors 116, 118, ..., and 120 are long term information determinants from each of the valid valid eigenvectors v 1 ' v 2 ' ... v y '. A valid eigenvector v 2 input from (64) is subtracted, and the subtracted results are output to the y + 1 to 2y arithmetic units 128, 130, ..., and 132. At this time, the y + 1 to second y operation units 128, 130, ..., and 132 are subtracted from the y + 1 to second y subtractors 116, 118, ..., and 120, respectively. The results are squared by the norms, and the squared results are output to the second maximum value searcher 136 as distances between vectors.
제92 단계를 수행하기 위해, 최대값 검색부(102A)는 제1 최대값 검색기(134) 및 제2 최대값 검색기(136)로 구성된다. 여기서, 제1 최대값 검색기(134)는 결정된 장기 정보인 유효한 고유 벡터(v 1)에 대해서, 제1 ∼ 제y 연산부들(122, 124, ...및 126)로부터 입력한 벡터간 거리들중에서 가장 큰 값을 검색하고, 가장 큰 값의 순번을 어드레스로서 결정하여 출력단자 OUT5를 통해 출력한다. 또한, 제1 최대값 검색기(134)는 가장 큰 벡터간 거리를 구할 때 사용된 소정의 유효한 고유 벡터를 결정된 장기 정보에 대한 근사 장기 정보로서 출력단자 OUT6을 통해 단기 정보 생성부(68)로 출력한다. 예를 들어, 제1 ∼ 제y 연산부들(122, 124, ... 및 126)중에서 두 번째의 연산부인 즉, 순번 2인 제2 연산부(124)로부터 출력되는 벡터간 거리가 벡터간 거리들중 가장 클 경우, 순번 2를 어드레스로서 결정하여 출력단자 OUT5를 통해 제1 룩 업 테이블(86)로 출력한다. 이 때, 소정의 유효한 고유 벡터들(v 1'v 2' ...v y')중에서 제2 연산부(124)로부터 출력되는 벡터간 거리가 계산될 때 이용된 소정의 유효한 고유 벡터(v 2')가 장기 정보(v 1)에 대한 근사 장기 정보로서 출력단자 OUT6을 통해 출력된다.In order to perform step 92, the maximum value retrieval unit 102A includes a first maximum value retriever 134 and a second maximum value retriever 136. Here, the first maximum value searcher 134 may input the distances between the vectors inputted from the first to y th calculators 122, 124,... And 126 with respect to the valid eigenvector v 1 , which is determined long-term information. The largest value is searched out, and the largest value is determined as an address and output through the output terminal OUT5. In addition, the first maximum value searcher 134 outputs a predetermined valid eigenvector used when obtaining the largest inter-vector distance to the short-term information generator 68 through the output terminal OUT6 as approximate long-term information on the determined long-term information. do. For example, the distance between vectors output from the second calculation unit 124, which is the second operation unit among the first to y th operation units 122, 124,. In the largest case, the sequence number 2 is determined as an address and output to the first lookup table 86 through the output terminal OUT5. At this time, among the valid valid eigenvectors ( v 1 ' v 2 ' ... v y '), the predetermined valid eigenvector ( v 2) used when the distance between the vectors output from the second operator 124 is calculated. ') Is output through the output terminal OUT6 as approximate long term information about the long term information v 1 .
이와 비슷하게, 제2 최대값 검색기(136)는 결정된 장기 정보인 유효한 고유 벡터(v 2)에 대해서, 제y+1 ∼ 제2y 연산부들(128, 130, ... 및 132)로부터 입력한 벡터간 거리들중에서 가장 큰 값을 검색하고, 가장 큰 값의 순번을 어드레스로서 결정하여 출력단자 OUT7을 통해 출력한다. 또한, 제2 최대값 검색기(136)는 가장 큰 벡터간 거리를 구할 때 사용된 소정의 유효한 고유 벡터를 결정된 장기 정보에 대한 근사 장기 정보로서 출력단자 OUT8을 통해 단기 정보 생성부(68)로 출력한다. 예를 들어, 제y+1 ∼ 제2y 연산부들(128, 130, ... 및 132)중에서 y 번째의 연산부인 즉, 순번 y인 제2y 연산부(132)로부터 출력되는 벡터간 거리가 제y+1 ∼제2y 연산부들(128, 130, ... 및 132)로부터 출력되는 벡터간 거리들중 가장 클 경우, 순번 y를 어드레스로서 결정하여 출력단자 OUT7을 통해 제1 룩 업 테이블(86)로 출력한다. 이 때, 소정의 유효한 고유 벡터들(v 1'v 2' ...v y')중에서 제2y 연산부(132)로부터 출력되는 벡터간 거리가 계산될 때 이용된 소정의 유효한 고유 벡터(v y')가 결정된 장기 정보(v 2)에 대한 근사 장기 정보로서 출력단자 OUT8을 통해 단기 정보 생성부(68)로 출력된다.Similarly, the second maximum value searcher 136 inputs the vectors input from the y + 1 to the second y operations 128, 130, ..., and 132 for the valid eigenvector v 2 , which is the determined long-term information. The largest value is searched among the distances, and the order of the largest value is determined as an address and output through the output terminal OUT7. In addition, the second maximum value searcher 136 outputs a predetermined valid eigenvector used when obtaining the largest inter-vector distance to the short-term information generator 68 through the output terminal OUT8 as approximate long-term information on the determined long-term information. do. For example, the distance between the vectors output from the second y operation unit 132, which is the y th operation unit, i.e., the sequence y, among the y + 1-second y operation units 128, 130, ..., and 132 is y. In the case of the largest distance between the vectors output from the +1 to 2y calculators 128, 130, ..., and 132, the first lookup table 86 is determined through the output terminal OUT7 by determining the order y as an address. Will output At this time, among the valid valid eigenvectors ( v 1 ' v 2 ' ... v y '), the predetermined valid eigenvector ( v y) used when the distance between the vectors output from the second y operator 132 is calculated. ') Is output to the short-term information generator 68 through the output terminal OUT8 as approximate long-term information on the determined long-term information v 2 .
한편, 제44 단계후에, 단기 정보 생성부(68)는 채널 특성 측정부(62)로부터 입력한 하향 특성(H DL)과 장기 공간 정보 생성부(66)로부터 입력한 근사 장기 정보를 이용하여 단기 정보를 생성하고, 생성된 단기 정보를 이동국 신호 변환부(70)로 출력한다(제46 단계).On the other hand, after step 44, the short term information generator 68 uses the downlink characteristic H DL input from the channel characteristic measurer 62 and the approximate long term information input from the long term spatial information generator 66. Information is generated and the generated short-term information is output to the mobile station signal converter 70 (step 46).
이하, 제46 단계 및 단기 정보 생성부(68)의 본 발명에 의한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings embodiments according to the present invention of the forty sixth step and the short-term information generating unit 68 will be described as follows.
도 11은 도 3에 도시된 제46 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(46A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 결정한 가중치 벡터들을 이용하여 수신 전력들을 구하는 단계(제140 및 제142 단계들) 및 수신 전력들중 최대의 전력을 이용하여 단기 정보를 결정하는 단계(제144 단계)로 이루어진다.FIG. 11 is a flowchart for describing a preferred embodiment 46A according to the present invention with respect to the forty-sixth step shown in FIG. 3, wherein the received powers are determined using the determined weight vectors (steps 140 and 142). And short term information using the maximum power among the received powers (step 144).
도 12는 도 4에 도시된 단기 정보 생성부(68)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(68A)의 블럭도로서, 베이시스 벡터 조합부(150), 수신 전력 계산부(152) 및 최대 전력 발견부(154)로 구성된다.FIG. 12 is a block diagram of a preferred embodiment 68A according to the present invention of the short-term information generator 68 shown in FIG. 4, which includes a basis vector combination unit 150, a received power calculation unit 152, and a maximum power. The discovery unit 154 is configured.
제44 단계후에, 베이시스 벡터 조합부(150)는 입력단자 IN3을 통해 입력한 소정의 모든 가중 상수들(a1a2... aNB)(여기서, NB는 유효한 고유 벡터의 수로서, 전술한 Nbeam과 동일하다.)과 입력단자 IN4를 통해 장기 공간 정보 생성부(66)로부터 입력한 근사 장기 정보를 조합하고, 조합된 결과들을 가중치 벡터들(w o,w 1, ... 및w B'-1)(여기서, B'는 소정의 단기 정보의 개수를 의미한다.)로서 수신 전력 계산부(152)로 출력한다(제140 단계).After the 44 th step, the basis vector combiner 150 selects all of the predetermined weighting constants a 1 a 2 ... a NB inputted through the input terminal IN3, where NB is the number of valid eigenvectors. And the approximate long-term information input from the long-term spatial information generation unit 66 through the input terminal IN4, and combine the results with the weight vectors ( w o , w 1 , ... and w). B'-1 ) (where B 'denotes a predetermined number of short-term information), and outputs to the reception power calculator 152 (step 140).
제140 단계후에, 수신 전력 계산부(152)는 베이시스 벡터 조합부(150)로부터 입력한 가중치 벡터들(w o,w 1, ... 및w B'-1) 각각과 채널 특성 측정부(62)로부터 입력한 하향 특성(H DL)을 승산하고, 승산된 결과들에 놈의 제곱을 취한 결과들인 수신 전력들을 최대 전력 발견부(154)로 출력한다(제142 단계).After operation 140, the reception power calculator 152 may perform each of the weight vectors w o , w 1 ,..., And w B′-1 input from the basis vector combiner 150 and the channel characteristic measurer ( In step 62, multiply the downlink characteristic H DL input from 62, and receive powers of the multiplied results to the maximum power detector 154 (step 142).
이를 위해, 수신 전력 계산부(152)는 제2y+1 ∼ 제2y+B' 연산부들(160, 162, ... 및 164)로 구성된다. 여기서, 제2y+1 ∼ 제2y+B' 연산부들(160, 162, ... 및 164)은 하향 특성(H DL)과 가중치 벡터들(w o,w 1, ... 및w B'-1)을 각각 승산하고, 승산된 결과들에 놈을 취하며, 놈을 취한 결과들을 제곱하여, 제곱한 결과들을 수신 전력들로서 최대 전력 발견부(154)로 출력한다.To this end, the reception power calculator 152 includes second y + 1 to second y + B 'calculators 160, 162,..., And 164. Here, the second y + 1 to second y + B 'calculators 160, 162,..., And 164 have downward characteristics H DL and weight vectors w o , w 1 ,..., And w B ′. Multiply each of -1 ), take the norm on the multiplied results, square the results of the norm, and output the squared results to the maximum power finder 154 as received powers.
제142 단계후에, 최대 전력 발견부(154)는 수신 전력 계산부(152)로부터 입력한 수신 전력들중 가장 큰 수신 전력을 최대 수신 전력으로서 찾고, 최대 수신 전력을 계산할 때 사용된 가중 벡터를 구할 때 사용된 계수들이 위치한 인덱스를단기 정보로서 결정하고, 결정된 단기 정보(b)를 이동국 신호 변환부(70)로 출력한다(제144 단계).After operation 142, the maximum power detector 154 may find the largest received power among the received powers input from the received power calculator 152 as the maximum received power, and obtain a weight vector used when calculating the maximum received power. The index in which the coefficients used are determined is determined as short term information, and the determined short term information (b) is output to the mobile station signal converter 70 (step 144).
한편, 제46 단계후에, 이동국 신호 변환부(70)는 단기 정보 결정부(68)에서 생성된 단기 정보와 장기 공간 정보 생성부(66)에서 검출된 물리 공간 정보를 궤환 신호로 변환한다(제48 단계). 이 때, 변환된 궤환 신호는 안테나(60)를 통해 기지국(10)으로 전송된다. 이를 위해, 이동국 신호 변환부(70)는 물리 공간 정보 포맷부(72), 이동국 단기 정보 포맷부(74) 및 시분할 다중화부(76)로 구성된다. 여기서, 물리 공간 정보 포맷부(72)는 장기 공간 정보 생성부(66)로부터 입력한 물리 공간 정보를 궤환할 수 있는 형태 즉, 기지국(10)으로 전송하기에 적당한 형태로 포맷하고, 포맷한 결과를 시분할 다중화부(76)로 출력한다. 이 때, 이동국 단기 정보 포맷부(74)는 단기 정보 생성부(68)로부터 입력한 단기 정보를 포맷하고, 포맷한 결과를 시분할 다중화부(76)로 출력한다. 시분할 다중화부(76)는 물리 공간 정보 포맷부(72)로부터 입력한 포맷된 결과와 이동국 단기 정보 포맷부(74)로부터 입력한 포맷한 결과를 시분할 다중화하고, 시분할 다중화한 결과를 궤환 신호로서 안테나(60)로 출력한다.On the other hand, after step 46, the mobile station signal conversion unit 70 converts the short-term information generated by the short-term information determination unit 68 and the physical space information detected by the long-term spatial information generation unit 66 into a feedback signal. Step 48). At this time, the converted feedback signal is transmitted to the base station 10 through the antenna 60. To this end, the mobile station signal converter 70 is composed of a physical space information formatter 72, a mobile station short-term information formatter 74, and a time division multiplexer 76. Here, the physical space information formatter 72 formats the physical space information input from the long-term spatial information generator 66 into a form that can be fed back, that is, a form suitable for transmission to the base station 10, and the result of formatting. Is output to the time division multiplexer 76. At this time, the mobile station short-term information formatter 74 formats the short-term information input from the short-term information generator 68 and outputs the formatted result to the time division multiplexer 76. The time division multiplexing unit 76 performs time division multiplexing on the formatted result input from the physical space information format unit 72 and the formatted result input from the mobile station short-term information format unit 74, and uses the result of time division multiplexing as a feedback signal. Output to (60).
본 발명에 의하면, 물리 공간 정보 포맷부(72)로부터 입력한 포맷된 결과를 다중화하는 빈도수보다 이동국 단기 정보 포맷부(74)로부터 입력한 포맷한 결과를 다중화하는 빈도수가 더 크다.According to the present invention, the frequency of multiplexing the format result input from the mobile station short-term information format section 74 is greater than the frequency of multiplexing the format result input from the physical space information format section 72.
한편, 제30 단계후에, 기지국(10)은 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 전송된 궤환 신호를 수신하고, 수신한 궤환 신호로부터 복원한 단기 정보와 물리 공간 정보로부터 가중 정보를 추출하고, 전용 물리 채널 신호를 가중 정보로 빔 포밍하고, 빔 포밍된 결과에 파일롯트 채널 신호(PIlot Channel)들(CPICH1, CPICH2, CPICH3, ... 및 CPICHant)을 결합하며, 결합된 결과들을 안테나 어레이를 통해 이동국으로 전송한다(제32 단계).On the other hand, after step 30, the base station 10 receives the feedback signal transmitted from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24, and weights the short-term information and the physical space information recovered from the received feedback signal. Extract information, beamform the dedicated physical channel signal with weighted information, and combine pilot channel signals (CPICH 1 , CPICH 2 , CPICH 3 , ... and CPICH ant ) with the beamformed result And transmits the combined results to the mobile station through the antenna array (step 32).
이하, 제32 단계 및 기지국(10)의 본 발명에 의한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment according to the present invention of the step 32 and the base station 10 will be described as follows.
도 13은 도 2에 도시된 제32 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(32A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 가중 정보를 생성하는 단계(제200 단계) 및 가중 정보를 이용하여 구한 빔 포밍된 결과를 파일롯트 채널 신호들과 가산하는 단계(제202 및 제204 단계들)로 이루어진다.FIG. 13 is a flowchart for describing a preferred embodiment 32A according to the present invention with respect to the 32nd step shown in FIG. 2, which is generated using the weighting information (step 200) and the weighting information. Adding the beamformed result to the pilot channel signals (steps 202 and 204).
도 14는 도 1에 도시된 기지국(10)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(10A)의 블럭도로서, 제1 승산부(220), 제1 가산부(222), 안테나 어레이(224) 및 가중 정보 생성부(226)로 구성된다.FIG. 14 is a block diagram of a preferred embodiment 10A according to the present invention of the base station 10 shown in FIG. 1, which includes a first multiplier 220, a first adder 222, and an antenna array 224. FIG. And a weighting information generator 226.
제30 단계후에, 가중 정보 생성부(226)는 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 전송된 궤환 신호를 수신하고, 수신된 궤환 신호로부터 단기 정보와 물리 공간 정보를 복원하고, 복원한 물리 공간 정보를 근사 장기 정보로 변환하며, 변환된 근사 장기 정보와 복원된 단기 정보를 조합하여 가중 정보를 생성한다(제200 단계).After the thirtieth step, the weighting information generation unit 226 receives the feedback signal transmitted from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24, restores the short-term information and the physical space information from the received feedback signal. In operation 200, weighted information is generated by converting the restored physical space information into approximate long term information and combining the converted approximate long term information and the restored short term information.
도 14에 도시된 안테나 어레이(224)는 ant개의 안테나들(248, 250, 252, ...및 254)로 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 각 안테나(248, 250, 252, ... 또는 254)는 도 1에 도시된 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 전송된 궤환 신호를 수신하고, 수신된 궤환 신호를 가중 정보 생성부(226)로 출력하는 역할을 한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 가중 정보 생성부(226)는 도 14에 도시된 안테나 어레이(224)를 통해 궤환 신호를 수신하지 않고, 도 14에 도시된 안테나 어레이(224) 이외에 별도의 수신용 안테나들(미도시)을 통해 궤환 신호를 수신할 수도 있다.The antenna array 224 shown in FIG. 14 consists of ant antennas 248, 250, 252, ..., and 254. According to one embodiment of the invention, each antenna 248, 250, 252, ... or 254 is adapted to receive a feedback signal transmitted from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 shown in FIG. Receives, and serves to output the received feedback signal to the weighted information generation unit 226. In addition, according to another embodiment of the present invention, the weighting information generating unit 226 does not receive a feedback signal through the antenna array 224 shown in FIG. 14, but separately in addition to the antenna array 224 shown in FIG. 14. The feedback signal may be received through antennas (not shown).
이하, 도 13에 도시된 제200 단계 및 도 14에 도시된 가중 정보 생성부(226)의 본 발명에 의한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention of the 200th step shown in FIG. 13 and the weighting information generating unit 226 shown in FIG. 14 will be described with reference to the accompanying drawings.
도 15는 도 13에 도시된 제200 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 실시예(200A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 물리 공간 정보와 궤환 신호를 복원하는 단계(제260 단계) 및 근사 장기 정보를 구하여 단기 정보와 조합하는 단계(제262 및 제264 단계들)로 이루어진다.FIG. 15 is a flowchart for describing a preferred embodiment 200A according to the present invention with respect to step 200 of FIG. 13, which includes recovering physical space information and a feedback signal (step 260) and approximate long-term information. To obtain and combine the short-term information (steps 262 and 264).
도 16은 도 14에 도시된 가중 정보 생성부(226)의 본 발명에 의한 바람직한 실시예(226A)의 블럭도로서, 정보 복원부(280), 정보 변환부(282) 및 정보 조합부(284)로 구성된다.FIG. 16 is a block diagram of a preferred embodiment 226A according to the present invention of the weighted information generating unit 226 shown in FIG. 14, which includes an information restoring unit 280, an information converting unit 282, and an information combining unit 284. FIG. It is composed of
제30 단계후에, 정보 복원부(280)는 입력단자 IN5를 통해 입력한 궤환 신호로부터 단기 정보와 물리 공간 정보를 복원하고, 복원된 단기 정보를 정보 조합부(284)로 출력하고, 복원된 물리 공간 정보를 정보 변환부(282)로 출력한다(제260 단계).After the thirtieth step, the information restoring unit 280 restores the short-term information and the physical space information from the feedback signal input through the input terminal IN5, outputs the restored short-term information to the information combination unit 284, and restores the restored physical. The spatial information is output to the information converter 282 (step 260).
제260 단계후에, 정보 변환부(282)는 정보 복원부(280)로부터 입력한 복원된 물리 공간 정보를 근사 장기 정보로 변환하고, 변환된 근사 정기 정보를 정보 조합부(284)로 출력한다(제262 단계). 이를 위해, 정보 변환부(282)는 제2 룩 업 테이블(286)로 구현될 수 있다. 여기서, 제2 룩 업 테이블(286)은 정보 복원부(280)로부터 입력한 복원된 물리 공간 정보에 응답하여 어드레싱되어 해당하는 근사 장기 정보를 정보 조합부(284)로 독출한다. 이 때, 제2 룩 업 테이블(286)의 출/입력은 제1 룩 업 테이블(86)의 입/출력에 해당한다. 이를 위해, 이동 통신 장치는 사전에 제1 및 제2 룩 업 테이블들(86 및 286)을 전술한 수학식들 1 및 2를 이용하여 생성한다. 즉, 제2 룩 업 테이블(286)은 정보 복원부(280)에서 복원된 물리 공간 정보를 어드레스로하여 해당하는 근사 장기 정보를 독출한다.After operation 260, the information converting unit 282 converts the restored physical space information input from the information restoring unit 280 into approximate long-term information, and outputs the converted approximate periodic information to the information combining unit 284 ( Step 262). To this end, the information converter 282 may be implemented as a second lookup table 286. Here, the second lookup table 286 is addressed in response to the reconstructed physical space information input from the information reconstructor 280 to read the corresponding approximate long-term information to the information combiner 284. At this time, the input / output of the second lookup table 286 corresponds to the input / output of the first lookup table 86. To this end, the mobile communication device generates the first and second lookup tables 86 and 286 in advance using the above-described equations 1 and 2. That is, the second lookup table 286 reads the corresponding approximate long-term information by using the physical space information restored by the information recovery unit 280 as an address.
제262 단계후에, 정보 조합부(284)는 정보 변환부(282)로부터 입력한 변환된 근사 장기 정보와 정보 복원부(280)로부터 입력한 복원된 단기 정보를 조합하고, 조합한 결과를 가중 정보로서 출력단자 OUT9를 통해 제1 승산부(220)로 출력한다(제264 단계).After operation 262, the information combining unit 284 combines the converted approximate long term information input from the information converting unit 282 and the restored short-term information input from the information restoring unit 280, and weights the combined result. As an output to the first multiplier 220 through the output terminal OUT9 (step 264).
이하, 도 15에 도시된 제264 단계 및 도 16에 도시된 정보 조합부(284)의 본 발명에 의한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention of the step 264 shown in FIG. 15 and the information combination unit 284 shown in FIG. 16 will be described with reference to the accompanying drawings.
도 17은 도 15에 도시된 제264 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 실시예(264A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 근사하는 유효한 고유 벡터들과 소정 가중 상수들을 승산하는 단계(제300 단계) 및 승산된 결과들을 가산하는 단계(제302 단계)로 이루어진다.FIG. 17 is a flowchart for explaining a preferred embodiment 264A according to the present invention with respect to step 264 shown in FIG. 15, in which multiplying valid eigenvectors by predetermined weight constants (step 300). And adding the multiplied results (step 302).
도 18은 도 16에 도시된 정보 조합부(284)의 본 발명에 의한 바람직한 실시예(284A)의 블럭도로서, 제2 승산부(310) 및 제2 가산부(312)로 구성된다.FIG. 18 is a block diagram of a preferred embodiment 284A according to the present invention of the information combining section 284 shown in FIG. 16, and is composed of a second multiplication section 310 and a second adding section 312. As shown in FIG.
제262 단계후에, 제2 승산부(310)는 정보 변환부(282)로부터 입력한 변환된 근사 장기 정보에 해당하는 근사하는 유효한 고유 벡터들(,, ... 및)과 정보 복원부(280)로부터 입력한 복원된 단기 정보에 해당하는 복원된 소정 가중 상수들(,, ... 및)을 승산하고, 승산된 결과들을 제2 가산부(312)로 출력한다(제300 단계). 여기서, 소정 가중 상수들(,, ... 및)은 소정의 모든 가중 상수들(a1a2... aNB)을 복원할 결과이다. 제300 단계를 수행하기 위해, 제2 승산부(310)는 NB개의 곱셈기들(320, 322, ... 및 324)로 구현될 수 있다. 이 때, NB개의 곱셈기들(320, 322, ... 및 324)은 근사하는 유효한 고유 벡터들(,, ... 및)과 소정 가중 상수들(,, ... 및)을 각각 승산하는 역할을 한다.After operation 262, the second multiplier 310 approximates valid eigenvectors corresponding to the converted approximate long-term information input from the information converter 282. , , ... and And predetermined weighted constants corresponding to the restored short-term information input from the information restoration unit 280 ( , , ... and ) And outputs the multiplied results to the second adder 312 (operation 300). Here, certain weighting constants ( , , ... and ) Is the result of restoring all of the predetermined weighting constants a 1 a 2 ... a NB . In order to perform step 300, the second multiplier 310 may be implemented with N B multipliers 320, 322,..., And 324. At this time, N B multipliers 320, 322, ..., and 324 are approximated valid eigenvectors ( , , ... and ) And certain weighting constants ( , , ... and Multiply each).
제300 단계후에, 제2 가산부(312)는 제2 승산부(310)에서 승산된 결과들을 서로 가산하고, 가산된 결과를 가중 정보로서 결정하여 출력단자 OUT10을 통해 제1 승산부(220)로 출력한다(제302 단계).After step 300, the second adder 312 adds the results multiplied by the second multiplier 310 to each other, determines the added result as weighting information, and then outputs the first multiplier 220 through the output terminal OUT10. Output to step 302.
한편, 제200 단계후에, 제1 승산부(220)는 전용 물리 채널 신호(DPCH:Dedicated Physical CHannel)를 가중 정보 생성부(226)로부터 입력한 가중 정보와 승산하고, 승산된 결과들을 빔 포밍된 결과들로서 제1 가산부(222)로 출력한다(제202 단계). 이를 위해, 제1 승산부(220)는 ant개의 곱셈기들(230, 232, 234, ... 및 236)로 구성된다. 이 때, 곱셈기들(230, 232, 234, ... 및 236)은 가중 정보 생성부(226)로부터 입력한 가중 정보에 포함된 가중치들(w1, w2, w3, ... 및 want)과 전용 물리 채널 신호(DPCH)를 승산하는 역할을 한다.On the other hand, after step 200, the first multiplier 220 multiplies the dedicated physical channel signal (DPCH: Dedicated Physical CHannel) by the weighting information input from the weighting information generation unit 226, and beams up the multiplied results. The results are output to the first adder 222 (step 202). For this purpose, the first multiplier 220 is composed of ant multipliers 230, 232, 234, ... and 236. At this time, the multipliers 230, 232, 234, ... and 236 are weights w 1 , w 2 , w 3 , ... and included in the weighting information input from the weighting information generator 226. w ant ) and multiplies the dedicated physical channel signal DPCH.
제202 단계후에, 제1 가산부(222)는 제1 승산부(220)로부터 입력한 빔 포밍된 결과들에 파일롯트 채널 신호들을 결합 즉, 가산하고, 가산된 결과들을 안테나 어레이(224)로 출력한다(제204 단계). 이를 위해, 이를 위해, 제1 가산부(222)는 ant개의 덧셈기들(240, 242, 244, ... 및 246)로 구현될 수 있다. 이 때, 덧셈기들(240, 242, 244, ... 및 246)은 ant개의 곱셈기들(230, 232, 234, ... 및 236)로부터 입력한 승산된 결과들과 파일롯트 채널 신호들을 가산하는 역할을 한다. 여기서, 파일롯트 채널 신호[Pi(k)](1≤i≤ant)는 도 14에 도시된 바와 같이 공통 파일롯트 채널 신호(CPICH:Common PIlot CHannel) 신호가 될 수도 있고, 도 14에 도시된 바와 달리 전용 파일롯트 채널(DCPICH:Dedicate CPICH)신호 또는 2차 공통 파일롯트 채널(SCPICH:Secondary CPICH) 신호가 될 수도 있다. 예를 들어, 파일롯트 채널 신호[Pi(k)]가 CPICH인 경우, Pi(k)는 CPICHi에 해당한다.After step 202, the first adder 222 combines, ie, adds, the pilot channel signals to the beamformed results input from the first multiplier 220, and adds the added results to the antenna array 224. Output (step 204). To this end, for this purpose, the first adder 222 may be implemented with ant adders 240, 242, 244,. In this case, the adders 240, 242, 244, ..., and 246 add the pilot channel signals and the multiplied results input from the ant multipliers 230, 232, 234, ..., and 236. It plays a role. Here, the pilot channel signal Pi (k) (1 ≦ i ≦ ant) may be a common pilot channel signal (CPICH: Common PI CHannel) signal, as shown in FIG. Unlike the above description, this may be a dedicated pilot channel (DCPICH) signal or a secondary common pilot channel (SCPICH) signal. For example, when the pilot channel signal Pi (k) is CPICH, Pi (k) corresponds to CPICH i .
이 때, 안테나 어레이(224)의 각 안테나(248, 250, 252, ... 또는 254)는 제1 가산부(222)에서 해당하는 덧셈기(240, 242, 244, ... 또는 246)에서 가산된 결과를 도 1에 도시된 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로 전송한다.In this case, each antenna 248, 250, 252,..., Or 254 of the antenna array 224 may be replaced by a corresponding adder 240, 242, 244, ... or 246 in the first adder 222. The added result is transmitted to the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 shown in FIG.
이 때, 전술한 바와 같이, 안테나 어레이(224)의 각 안테나(248, 250, 252, ... 또는 254)는 덧셈기(240, 242, 244, ... 또는 246)에서 가산된 결과를 전송하는 신호 송신의 역할과 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 전송된 궤환 신호를 수신하는 신호 수신의 역할을 모두 수행할 수 있다.At this time, as described above, each antenna 248, 250, 252, ..., or 254 of the antenna array 224 transmits the result added by the adder 240, 242, 244, ..., or 246. And a signal reception for receiving the feedback signal transmitted from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24.
또는, 안테나 어레이(224)의 각 안테나(248, 250, 252, ... 또는 254)는 덧셈기(240, 242, 244, ... 또는 246)에서 가산된 결과를 전송하는 신호 송신의 역할만을 수행할 수 있다. 이 경우, 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 전송된 궤환 신호를 수신하는 신호 수신의 역할을 하는 별도의 안테나들이 기지국에 마련될 수 있다.Alternatively, each antenna 248, 250, 252, ..., or 254 of the antenna array 224 may serve only as a signal transmission for transmitting the result added by the adder 240, 242, 244, ..., or 246. Can be done. In this case, separate antennas serving as a signal reception for receiving the feedback signal transmitted from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 may be provided in the base station.
결국, 전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동 통신 장치 및 방법은 제k 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 기지국(10)으로 장기 정보를 궤환시키는 대신에 물리 공간 정보를 궤환시키기 때문에, 궤환되는 정보의 량을 줄일 수 있다.As a result, as described above, the mobile communication apparatus and method according to the present invention allows the physical space information to be returned instead of the long-term information from the k-th mobile station 20, 22, ... or 24 to the base station 10. Therefore, the amount of information fed back can be reduced.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 안테나 어레이를 포함하는 이동 통신 장치 및 방법은, 다중의 전송 안테나들에 의해 발생하는 채널의 하향 특성을 나타내는 정보 중에서 장기 정보를 나타내는 고유 벡터를 직접 양자화하여 이동국으로부터 기지국으로 궤환시켜 전송하기 때문에 이동국으로부터 기지국으로 궤환시켜야할 정보량을 증가시키고 정보를 궤환시키는 시간을 증가시키므로, 채널이 변하는 속도가 장기 정보의 갱신(Update)되는 속도 보다 빠를 경우 이동 통신 성능의 저하를 발생시키고, 이동국으로부터 기지국으로 형성되는 역방향 채널에서의 부하를 증가시켜 실제로 역방향 채널을 통해 전송할 데이터의 양을 감소시키는 종래의 이동 통신 장치 및 방법과 달리, 장기 정보에 대신에 물리 공간 정보를 이동국(20, 22, ... 또는 24)으로부터 기지국(10)으로 궤환시키기 때문에 궤환시켜야 하는 정보의 양을 50%이상으로 효과적으로 줄여 장기 정보의 갱신(Update) 속도를 높일 수 있고, 고속의 이동체가 겪게 되는 빠른 채널 변화에 적응할 수 있고, 즉, 속도에 따른 채널의 변화에 더욱 빠르고 유연하게 적응할 수 있고, 궤환되는 정보의 량이 감소하기 때문에 역방향 채널에서 데이터 전송에 사용할 수 있는 채널의 용량을 증가시키고, 안테나 어레이를 포함하는 종래의 이동 통신 장치 및 방법과 같이 이동국에서 요구되는 수신 신호 대 잡음의 비를 현저하게 낮출 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의한 이동 통신 장치 및 방법은 빔-포밍에 의한 이득을 유지하면서도 궤환시켜야 하는 정보의 량이 많음으로 인해 야기되는 통신 성능의 저하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the mobile communication apparatus and method including the antenna array according to the present invention, the mobile station by directly quantizing the eigenvector representing the long-term information from the information indicating the downlink characteristics of the channel generated by the multiple transmit antennas Since the information is sent back from the mobile station to the base station, it increases the amount of information to be fed back from the mobile station to the base station and increases the time for the information to be returned. Therefore, when the channel change rate is faster than the update rate of long-term information, the performance of the mobile communication is degraded. Unlike conventional mobile communication apparatuses and methods that generate a C, and increase the load on the reverse channel formed from the mobile station to the base station to actually reduce the amount of data to be transmitted on the reverse channel, the mobile station replaces the physical space information with the long term information instead. (20, 22, ... or 24) Since it returns to the base station 10, it is possible to effectively reduce the amount of information to be returned to 50% or more to increase the update rate of long-term information, and to adapt to the fast channel change experienced by a high-speed mobile object, that is, The conventional mobile communication device including the antenna array increases the capacity of the channel that can be used for data transmission in the reverse channel because it can adapt more quickly and flexibly to the change of the channel according to the speed, and the amount of information fed back is reduced. And the method can significantly lower the ratio of received signal to noise required at the mobile station. Therefore, the mobile communication apparatus and method according to the present invention have the effect of preventing the degradation of communication performance caused by the large amount of information to be fed back while maintaining the gain by beam-forming.
Claims (23)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03742675.6A EP1476967B1 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Mobile communication apparatus including antenna array and mobile communication method |
| JP2003570498A JP3947520B2 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Mobile communication device including antenna array and mobile communication method |
| CNB038066408A CN100397808C (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Mobile communication apparatus including antenna array and mobile communication method |
| PCT/KR2003/000326 WO2003071718A1 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Mobile communication apparatus including antenna array and mobile communication method |
| US10/505,559 US7031664B2 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Mobile communication apparatus including antenna array and mobile communication method |
| AU2003215916A AU2003215916A1 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-17 | Mobile communication apparatus including antenna array and mobile communication method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20020009288 | 2002-02-21 | ||
| KR1020020009288 | 2002-02-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030069825A true KR20030069825A (en) | 2003-08-27 |
| KR100552667B1 KR100552667B1 (en) | 2006-02-20 |
Family
ID=32222121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030009495A KR100552667B1 (en) | 2002-02-21 | 2003-02-14 | Mobile-communication apparatus including antenna array and mobile communication method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100552667B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100575993B1 (en) * | 2003-08-07 | 2006-05-02 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for scheduling multi-user in wireless communication system using multiple transmit/receive antenna |
| KR100932069B1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-12-15 | 한국전자통신연구원 | Distance-based beam control device and method of wireless communication device |
-
2003
- 2003-02-14 KR KR1020030009495A patent/KR100552667B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100575993B1 (en) * | 2003-08-07 | 2006-05-02 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for scheduling multi-user in wireless communication system using multiple transmit/receive antenna |
| KR100932069B1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-12-15 | 한국전자통신연구원 | Distance-based beam control device and method of wireless communication device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100552667B1 (en) | 2006-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3851589B2 (en) | Mobile communication apparatus and method including antenna array | |
| KR100896682B1 (en) | Mobile communication apparatus and method having transmitting/receiving multiantenna | |
| KR100584625B1 (en) | Mobile communication apparatus and method including antenna array | |
| JP4402820B2 (en) | Closed loop transmit antenna diversity method in next generation mobile communication system, base station apparatus and mobile station apparatus using the method | |
| KR100493152B1 (en) | Transmission antenna diversity method, base station apparatus and mobile station apparatus therefor in mobile communication system | |
| KR100596413B1 (en) | Mobile communication apparatus and method having transmitting/receiving multiantenna | |
| US20020013130A1 (en) | Method and apparatus for estimating optimum weight of closed loop transmit deversity for mobile communication | |
| EP1423926A1 (en) | A closed-loop signaling method for controlling multiple transmit beams and correspondingy adapted transceiver device | |
| KR100615889B1 (en) | Mobile communication apparatus and method having transmitting/receiving mutiantenna | |
| KR20040035231A (en) | Mobile communication apparatus and method having base-station and mobile-station multiantenna | |
| US7031664B2 (en) | Mobile communication apparatus including antenna array and mobile communication method | |
| KR100615888B1 (en) | Mobile communication apparatus and method including antenna array | |
| KR100552667B1 (en) | Mobile-communication apparatus including antenna array and mobile communication method | |
| JP2002290317A (en) | Transmission diversity communication unit | |
| KR101020107B1 (en) | Apparatus for trasmitting and receiving data using multi-antenna in multi-user wireless communication system and method thereof | |
| KR20090022920A (en) | Multiple-input multiple-output antenna system adaptable for the multiplicity of environment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130130 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140128 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150129 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160128 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170125 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180130 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |