KR20080090735A - 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080090735A
KR20080090735A KR1020070033918A KR20070033918A KR20080090735A KR 20080090735 A KR20080090735 A KR 20080090735A KR 1020070033918 A KR1020070033918 A KR 1020070033918A KR 20070033918 A KR20070033918 A KR 20070033918A KR 20080090735 A KR20080090735 A KR 20080090735A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
unselected
noise ratio
signal
transmission
Prior art date
Application number
KR1020070033918A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101002833B1 (ko
Inventor
고은석
김영수
조면균
홍대식
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070033918A priority Critical patent/KR101002833B1/ko
Priority to US12/098,099 priority patent/US8364091B2/en
Publication of KR20080090735A publication Critical patent/KR20080090735A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101002833B1 publication Critical patent/KR101002833B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H04B7/0691—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas
    • 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
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0014—Three-dimensional division
    • H04L5/0023—Time-frequency-space

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 통신 시스템에서 안테나 선택 장치에 있어서, 채널의 통계적인 정보를 고려하여 송신 안테나 집합을 결정하며, 상기 채널의 통계적인 정보 및 상기 채널의 순시적인 정보를 고려하여 상기 결정된 송신 안테나 집합 중에서 다이버시티 이득을 증가하고 공간 상관성의 영향을 감소할 수 있는 송신 안테나 부분 집합을 결정하고, 상기 결정된 송신 안테나 부분 집합을 이용하여 안테나 선택 정보를 생성하여 기지국으로 피드백하는 이동국을 포함함을 특징으로 한다.
다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output), 빔포밍(beam-forming), 시공간 블록 부호(STBC: Spatial Time Block Code)

Description

통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SELECTING ANTENNA IN COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국의 신호 송신 장치의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 안테나 선택 정보를 결정하는 과정을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국의 신호 송신 장치가 안테나 선택 정보를 이용하여 안테나를 선택하는 과정을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 채널의 공간 상관도에 따라 변경되는 비트 오류율을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호대잡음비에 따라 변경되는 비트 오류율을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 채널의 공간 상관도와 신호대잡음비에 따라 변경되는 안테나 개수를 나타내는 도면.
본 발명은 통신 시스템에서 안테나를 선택하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 특히 빔포밍(beam forming)-다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 ‘OFDMA’이라 칭하기로 한다) 통신 시스템(이하 ‘빔포밍-MIMO/OFDMA 통신 시스템’이라 칭하기로 한다)에서 송신 안테나를 선택하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차세대 통신 시스템은 다수의 이동국(MS: Mobile Station, 이하 ‘MS'라 칭하기로 한다)들에게 대용량 데이터를 고속으로 송수신할 수 있는 형태로 발전해가고 있다. 고속 대용량 데이터 송신을 위해서 차세대 통신 시스템은 데이터 전송률을 증가시키고 송신 신뢰성을 향상시키는 것이 중요한데, 데이터 전송률을 증가시키고 송신 신뢰성을 향상시키기 위한 방식으로 상기 MIMO 방식을 사용하고 있다. 상기 MIMO 방식은 기지국(BS: Base Station)과 MS가 복수개의 안테나들을 구비하며 상기 안테나들을 통해 데이터를 송수신하는 방식으로, 공간 영역(space domain)을 활용하여 주파수 영역(frequency domain)의 대역폭 자원의 한계를 극복하는 방식이다.
상기 MIMO 방식을 이용하는 통신 시스템에서 각각의 안테나에 의해 생성되는 각각의 채널은 서로 공간적으로 상관성을 가지며, 이 채널간의 공간 상관성으로 인하여 통신 시스템은 데이터 전송률이 현격하게 감소하고 송신 신뢰성이 저하하였다. 이를 극복하기 위한 하나의 방식으로 공간 상관성 행렬을 이용하는 2차원 송신 빔포밍 방식이 제안되었다.
상기 2차원 송신 빔포밍 방식은 공간 상관성 행렬의 고유벡터(Eigen-vector)와 고유값(Eigen-value)을 이용하는 송신 빔포밍 방식과 시공간 블록 부호(STBC: Space Time Block Code)를 결합하는 방식이다. 따라서 상기 2차원 송신 빔포밍 방식을 이용하는 통신 시스템은 시공간 블록 부호를 통해 공간 다이버시티(space diversity) 효과를 생성하며, 송신 빔포밍 방식을 통해 채널간의 공간 상관성에 따른 손실을 감소할 수 있다.
그러나 상기 2차원 송신 빔포밍 방식을 이용하는 통신 시스템에서 기지국은 통신 채널간의 공간 상관성에 따른 영향을 감소하기 위해 채널의 통계적인 정보만을 수신하고, 상기 수신된 채널의 통계적인 정보를 사용하기 때문에 송/수신 다중 안테나가 제공할 수 있는 충분한 다이버시티 이득을 얻지 못하는 문제점이 있었다. 예를 들면, 기지국에서 4개의 안테나와 2차원 빔포밍 방식을 사용하고 MS에서 하나의 안테나를 사용한다고 가정하면, 최대한 4차의 송신 다이버시티 이득을 얻을 수 있음에도 불구하고 2차원 빔포밍 때문에 2차의 송신 다이버시티 이득만을 얻을 수 있다.
상기 송신 다이버시티 이득을 최대화하여 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위한 방식으로 시공간 블록 부호와 송신 안테나 선택 방식을 결합한 통신 시스템이 제안되었다. 일반적으로 시공간 블록 부호를 사용하는 시스템에서는 송신 다이버시티 이득을 증가시키면 데이터 전송률이 감소하였다. 이를 보안하기 위해, 송신 안테나 선택 방식과 시공간 블록 부호를 사용하여 전송률이 감소하지 않으면서 송신 다이버시티 이득을 증가시킬 수 있는 통신 시스템이 생성되었다. 송신 안테나 선택 방식을 좀더 자세히 설명하면, MS는 상기 MS에서 추정된 수신 안테나 각각의 수신 신호에 대응되는 신호대잡음비를 계산하고, 상기 신호대잡음비가 가장 큰 송신 안테나를 적어도 두개 이상 선택하여 안테나 선택 정보를 생성한다. 그리고 MS는 상기 안테나 선택 정보를 기지국으로 피드백한다. 이후에 상기 기지국은 상기 안테나 선택 정보를 이용하여 송신 안테나들 중에서 송신 안테나를 선택하고, 상기 선택된 송신 안테나를 통해 시공간 블록 부호화된 신호를 상기 MS로 송신한다.
그러나 상기 송신 안테나 선택 방식을 이용한 통신 시스템은 송신 다이버시티 이득을 고려하였으나 채널간의 공간 상관성을 고려하지 않았기 때문에 채널간의 공간 상관성이 클 경우, 통신 시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치를 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 공간 상관성과 송신 다이버시티 이득을 모두 고려하는 안테나 선택 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 통신 시스템에서 기지국의 안테나 선택 방법에 있어서, 이동국으로부터 안테나 선택 정보를 수신하며, 상기 수신된 안테나 선택 정보를 고려하여 전체 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택하고, 시공간 부호화된 신호를 상기 선택된 송신 안테나의 공간 상관성 행렬로 빔포밍하여 상기 선택된 송신 안테나를 통해 송신함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 통신 시스템에서 이동국의 안테나 선택 방법에 있어서, 채널의 통계적인 정보를 고려하여 송신 안테나 집합을 결정하며, 상기 채널의 통계적인 정보 및 상기 채널의 순시적인 정보를 고려하여 상기 결정된 송신 안테나 집합 중에서 다이버시티 이득을 증가하고 공간 상관성의 영향을 감소할 수 있는 송신 안테나 부분 집합을 결정하고, 상기 결정된 송신 안테나 부분 집합을 이용하여 안테나 선택 정보를 생성하여 기지국으로 피드백함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 통신 시스템에서 안테나 선택 장치에 있어서, 이동국으로부터 안테나 선택 정보를 수신하며, 상기 수신된 안테나 선택 정보를 고려하여 전체 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택하고, 시공간 부호화된 신호를 상기 선택된 송신 안테나의 공간 상관성 행렬로 빔포밍하여 상기 선택된 송신 안테나를 통해 송신하는 기지국을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 장치는; 통신 시스템에서 안테나 선택 장치에 있어서, 채널의 통계적인 정보를 고려하여 송신 안테나 집합을 결정하며, 상기 채널의 통계적인 정보 및 상기 채널의 순시적인 정보를 고려하여 상기 결정된 송신 안테나 집합 중에서 다이버시티 이득을 증가하고 공간 상관성의 영향을 감소할 수 있는 송신 안테나 부분 집합을 결정하고, 상기 결정된 송신 안테 나 부분 집합을 이용하여 안테나 선택 정보를 생성하여 기지국으로 피드백하는 이동국을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명이 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명의 통신 시스템에서 안테나를 선택하는 방법 및 장치를 제안한다. 이하, 설명의 편의상 빔포밍(beam-forming) 방식과 안테나 선택 방식을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 ‘OFDMA’이라 칭하기로 한다) 통신 시스템을 상기 통신 시스템의 일예로 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에서 안테나 선택 방법 및 장치는 상기 OFDMA 통신 시스템 뿐만 아니라 다른 통신 시스템에서 적용 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국의 신호 송신 장치의 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 1을 참조하여 기지국에서 MS로부터 수신된 안테나 선택 정보를 이용하여 송신 안테나를 선택하고, 상기 선택된 송신 안테나를 통해 신호를 송신하는 장치의 구조를 설명하고자 한다.
상기 도 1을 참조하면, 기지국의 신호 송신 장치는 안테나 선택부(100)와 시공간 블록 부호화(STBC: Space Time Block Code)부(102)와 빔포밍부(104)를 포함하 여 구성된다.
각각의 구성요소들을 설명하면, 시공간 블록 부호화부(100)는 신호를 입력받아 시공간 블록 부호화 한다. 예를 들면, 시공간 블록 부호가 알라무티 부호인 경우, 알라무티 부호를 이용하여 신호를 시공간 블록 부화화할 수 있다. 그리고 빔포밍부(102)는 안테나 선택 정보를 이용하여 전체 송신 안테나에 대한 전체 송신 채널의 공간 상관성 행렬에서 선택된 송신 안테나에 대한 채널의 공간 상관성 행렬을 도출하고, 상기 도출된 공간 상관성 행렬을 고유 해석(Eigen-analysis)한 후, 상기 선택된 송신 안테나에 대해 고유 빔포밍을 수행한 후 상기 신호를 송신한다.
상기 안테나 선택 정보는 MS에서 생성되어 피드백 되는 정보로, 상기 MS에 최적인 송신 안테나에 관한 정보를 알려준다.
안테나 선택부(104)는 MS로부터 피드백된 안테나 선택 정보를 분석하여 기지국의 개의 송신 안테나들 중에서 개의 송신 안테나를 선택한다. 상기
Figure 112007026507887-PAT00001
는 송신 안테나의 전체 개수를 나타내며, 상기 는 전체 송신 안테나 중에서 선택된 송신 안테나의 개수를 나타낸다.
지금까지 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 기지국이 안테나를 선택하여 신호를 MS로 송신하는 송신 장치를 설명하였다. 이제부터 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 통신 시스템에서 MS가 안테나 선택 정보를 생성하여 피드백하는 과정과, 기지국이 상기 안테나 선택 정보를 피드백 받아 안테나를 선택하여 신호를 상기 MS로 송신하는 과정을 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 안테나 선택 정보를 결정하는 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명을 간단히 설명하기 위해, 기지국은 다수의 송신 안테나를 구비하며 MS는 하나의 수신 안테나를 구비하는 것으로 가정한다.
상기 도 2를 참조하면, 200단계에서 MS는 예상 안테나 선택 개수들 각각에 적합한 빔포밍 전송 모드를 결정하고, 상기 결정된 빔포밍 전송 모드에 따라 안테나 미선택 제1집합 또는 안테나 미선택 제2집합을 결정한 후, 202단계로 진행한다.
좀 더 자세히 설명하면, MS는 전체 안테나 선택 개수에 따라 예상 가능한 모든 안테나 선택 개수들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 전체 안테나 선택 개수가
Figure 112007026507887-PAT00002
개인 경우, 예상 안테나 선택 개수들은 1, 2, …,
Figure 112007026507887-PAT00003
가 될 수 있다.
안테나 미선택 개수는 s로 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00004
로 나타낼 수 있다. 상기
Figure 112007026507887-PAT00005
는 송신 안테나의 전체 개수를 나타내며, 상기
Figure 112007026507887-PAT00006
는 전체 송신 안테나들 중에서 선택되는 송신 안테나의 개수를 나타낸다. 예를 들면,
Figure 112007026507887-PAT00007
가 4이며,
Figure 112007026507887-PAT00008
가 1인 경우, 상기 s=3으로 계산될 수 있다.
MS는 수신 안테나의 채널 각각의 신호대잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대잡음비를 평균하여 평균 신호대잡음비를 도출할 수 있다. 그리고 MS는 예상 안테나 선택 개수들 각각에 대응되는 신호대잡음비 임계치를 계산한다. 상기 신호대잡음비 임계치는 예상 안테나 선택 개수에 따라 빔포밍 전송 모드를 결정하기 위 한 것이다.
상기 MS가 예상 선택 안테나의 개수에 따른 빔포밍 전송 모드를 결정하기 위한 신호대잡음비 임계치를 계산할 때, 다음과 같은 수학식 1을 이용할 수 있다.
Figure 112007026507887-PAT00009
상기
Figure 112007026507887-PAT00010
는 예상 안테나 선택 개수에 따른 빔포밍 전송 모드를 결정하기 위한 신호대잡음비 임계치를 나타내고, 상기 g는 변조방식에 따라 결정되는 파라미터값으로, 예를 들면, 16-QAM인 경우에 g=0.1,4-QAM인 경우에 g=0.5의 값을 가질수 있다. 그리고 상기
Figure 112007026507887-PAT00011
는 전체 송신 안테나 중에서 선택이 예상되는 송신 안테나에 대한 채널 상관성 행렬을 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00012
(
Figure 112007026507887-PAT00013
)는
Figure 112007026507887-PAT00014
의 1번째 고유값을 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00015
(
Figure 112007026507887-PAT00016
)는
Figure 112007026507887-PAT00017
의 2번째 고유값을 나타낸다.
그리고 MS는 평균 신호대잡음비와 상기 예상 안테나 선택 개수에 대응되는 신호대잡음비 임계치를 서로 비교한다. 그리고 MS는 비교한 결과가 평균 신호대잡음비가 신호대잡음비 임계치를 초과하면, 예상 안테나 선택 개수가 1차원 빔포밍 전송 모드에 적합한 것으로 파악하고, 상기 예상 안테나 선택 개수를 이용하여 해당 안테나 미선택 개수를 결정한다. 그리고 상기 결정된 안테나 미선택 개수가 안 테나 미선택 개수 제1집합에 포함되는 것으로 분류한다. MS에서 예상 안테나 선택 개수가 정해진 후, 평균 신호대잡음비가 예상 안테나 선택 개수에 대응되는 상기 신호대잡음비 임계치보다 큰 경우, 기지국은 상기 MS로 빔포밍할 때 1차원 빔포밍을 하는 것이 더 효율적이다. 이에 따라 기지국은 MS에서 평균 신호대잡음비가 상기 예상 안테나 선택 개수에 대응되는 신호대잡음비 임계치보다 큰 경우에, 상기 예상 안테나 선택 개수를 이용하여 해당 안테나 미선택 개수를 결정한다. 그리고 상기 결정된 안테나 미선택 개수가 안테나 미선택 개수 제1집합에 포함되는 것으로 분류한다.
이와 달리, MS는 평균 신호대잡음비가 신호대잡음비 임계치 이하이면 상기 예상 안테나 선택 개수가 2차원 빔포밍 전송 모드에 적합한 것으로 파악하고, 상기 예상 안테나 선택 개수를 이용하여 해당 안테나 미선택 개수를 결정한다. 그리고 상기 결정된 안테나 미선택 개수가 안테나 미선택 개수 제2집합에 포함되는 것으로 분류한다. MS에서 예상 안테나 선택 개수가 정해진 후, 평균 신호대잡음비가 상기 예상 안테나 선택 개수에 대응되는 신호대잡음비 임계치보다 작은 경우에, 기지국은 상기 MS로 빔포밍할 때, 2차원 빔포밍을 하는 것이 더 효율적이다. 이에 따라 기지국은 MS에서 상기 평균 신호대잡음비가 상기 예상 안테나 선택 개수에 따른 신호대잡음비 임계치보다 작은 경우에, 상기 예상 안테나 선택 개수를 이용하여 해당 안테나 미선택 개수를 결정한다. 그리고 상기 결정된 안테나 미선택 개수가 안테나 미선택 개수 제2집합에 포함되는 것으로 분류한다.
즉, MS는 예상 안테나 선택 개수들 각각에 대하여 빔포밍 전송 모드를 결정 하고, 상기 결정된 빔포밍 전송 모드에 따라 상기 예상 안테나 선택 개수들 각각에 대응되는 안테나 미선택 개수들을 안테나 미선택 개수 제1집합과 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류한 후, 안테나 미선택 개수 제1집합과 안테나 미선택 개수 제2집합을 결정한다.
상기 202단계에서 MS는 안테나 미선택 개수 제1집합에 포함되는 각 안테나 미선택 개수에 대응되게 평균 비트 오류율을 결정할 수 있는 인자인 메트릭을 계산하고, 안테나 미선택 개수 제2집합에 포함되는 각 안테나 미선택 개수에 대응되게 메트릭을 계산한 후, 204단계로 진행한다.
안테나 미선택 개수 제1집합에 포함되는 안테나 미선택 개수들은 1차원 빔포밍 전송 모드에 적합한 예상 안테나 선택 개수들을 이용하여 결정된 것이며, 안테나 미선택 개수 제2집합에 포함되는 안테나 미선택 개수들을 2차원 빔포밍 전송 모드에 적합한 예상 안테나 선택 개수들을 이용하여 결정된 것이다. 이에 따라 안테나 미선택 개수 제1집합의 안테나 미선택 개수들 각각의 메트릭과 안테나 미선택 개수 제2집합의 안테나 미선택 개수들 각각의 메트릭은 서로 다른 수학식을 이용하여 계산된다.
안테나 미선택 개수 제1집합에 포함되는 안테나 미선택 개수들 각각의 메트릭은 다음과 같은 수학식 2를 이용하여 계산된다.
Figure 112007026507887-PAT00018
M(s)=
상기 M(s)는 안테나 미선택 차수에 따른 1차원 빔포밍의 평균 비트 오류율의 메트릭을 나타낸다. 그리고 상기
Figure 112007026507887-PAT00019
는
Figure 112007026507887-PAT00020
이며, 상기
Figure 112007026507887-PAT00021
는 평균 송신전력을 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00022
은 평균 잡음전력을 나타낸다. 상기
Figure 112007026507887-PAT00023
은
Figure 112007026507887-PAT00024
이며, 상기 M은 QAM 변조 차수이다. 그리고 상기
Figure 112007026507887-PAT00025
는 통신 시스템의 성능을 근사화하기 위한 조절 파라미터로
Figure 112007026507887-PAT00026
의 값을 가지며,
Figure 112007026507887-PAT00027
는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 가지 수를 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00028
가 된다. 상기
Figure 112007026507887-PAT00029
은 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 공간 상관성 행렬이다.
Figure 112007026507887-PAT00030
은
Figure 112007026507887-PAT00031
의 m번째 고유치이다.
MS는 상기 수학식 2를 통해 안테나 미선택 개수 제1집합의 안테나 미선택 개수 각각에 대응되는 1차원 빔포밍을 위한 메트릭을 계산한다.
안테나 미선택 개수 제2집합에 포함되는 안테나 미선택 개수들 각각의 메트 릭은 다음과 같은 수학식 3를 이용하여 계산된다.
Figure 112007026507887-PAT00032
M(s)=
상기 M(s)는 안테나 미선택 차수에 따른 2차원 빔포밍의 평균 비트 오류율의 메트릭을 나타낸다. 그리고 상기
Figure 112007026507887-PAT00033
는
Figure 112007026507887-PAT00034
이며, 상기
Figure 112007026507887-PAT00035
는 평균 송신전력을 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00036
은 평균 잡음전력을 나타낸다. 상기
Figure 112007026507887-PAT00037
은
Figure 112007026507887-PAT00038
이며, 상기 M은 QAM 변조 차수이다. 그리고 상기
Figure 112007026507887-PAT00039
는 통신 시스템의 성능을 근사화하기 위한 조절 파라미터로
Figure 112007026507887-PAT00040
의 값을 가지며,
Figure 112007026507887-PAT00041
는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 가지 수를 나타내며,
Figure 112007026507887-PAT00042
가 된다. 상기
Figure 112007026507887-PAT00043
는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 공간 상관성 행렬이다.
Figure 112007026507887-PAT00044
(
Figure 112007026507887-PAT00045
)은
Figure 112007026507887-PAT00046
의 m번째 고유치이다.
MS는 수학식 2를 이용하여 안테나 미선택 개수 제1집합의 안테나 미선택 개 수 각각의 메트릭을 계산하고, 수학식 3을 이용하여 안테나 미선택 개수 제2집합의 안테나 미선택 개수 각각의 메트릭을 계산한 후, 204단계로 진행한다.
상기 204단계에서, MS는 안테나 미선택 개수 제1집합의 메트릭들과 안테나 미선택 개수 제2집합의 메트릭들 중에서 가장 큰 값을 가지는 메트릭을 검색한다. 그리고 MS는 상기 검색된 메트릭에 대응되는 안테나 미선택 개수 s를 파악한 후, 206단계로 진행한다.
이 메트릭은 기지국에서 예상 안테나 선택 개수로 송신 안테나를 선택하여 1차원 빔포밍을 할 경우에 평균 비트 오류율을 결정짓는 인자이다. 그리고 메트릭이 증가할수록 해당 평균 비트 오류율은 감소하는 특징이 존재한다. 따라서, MS는 안테나 미선택 개수 제1집합의 메트릭들과 안테나 미선택 개수 제2집합의 메트릭들 중에서 가장 큰 값을 가지는 메트릭을 선택하면, 평균 비트 오류율을 최소화할 수 있는 안테나 선택 개수를 결정할 수 있다.
그리고 상기 206단계에서 MS는 204단계에서 파악된 안테나 미선택 개수인 s를 이용하여 선택된 안테나 선택 개수인
Figure 112007026507887-PAT00047
를 결정한다. 그리고 MS는 상기 결정된
Figure 112007026507887-PAT00048
를 이용하여 송신 안테나 집합을 결정한 후, 208단계로 진행한다.
MS는 송신 다이버시티 이득과 빔포밍 이득의 상관관계를 고려하여 평균 비트 오류율이 최소화되는 안테나 선택 개수를 결정한다. 이 때, MS는 채널의 통계적인 정보만을 이용하여 평균 비트 오류율이 최소화되는 안테나 선택 개수를 결정할 수 있다. 이 때, MS가 송신 안테나의 개수를 결정하는 것은 채널의 통계적 정보인 안 테나간의 상관성 행렬 정보만이 사용된다. 그리고 최종적인 송신 안테나 조합을 결정하기 위해서는 채널의 순시적인 정보인 수신 신호대잡음비 정보가 사용된다.
그리고 상기 208단계에서 MS는 송신 안테나 집합에 포함되는 부분집합 각각에 대응되는 수신 신호대잡음비를 계산하고, 상기 계산된 수신 신호대잡음비 중에서 가장 큰 값을 가지는 수신 신호대잡음비를 파악한 후, 212단계로 진행한다. 예를 들면, MS는 전체 안테나가 a, b, c인 경우, 송신 안테나 집합이 a,b인 경우, {a}, {b}, {a, b}인 송신 안테나 부분집합이 나타날 수 있다. 그리고 상기 MS는 각 부분집합에 대응되는 수신 신호대잡음비를 계산할 수 있다.
MS가 송신 안테나 집합에 포함되는 각 부분집합에 대응되는 수신 신호대잡음비를 계산할 때, 다음과 같은 수학식 4를 이용할 수 있다.
Figure 112007026507887-PAT00049
상기
Figure 112007026507887-PAT00050
는
Figure 112007026507887-PAT00051
개의 송신 안테나 중에서 선택된
Figure 112007026507887-PAT00052
개의 송신 안테나에 해당되는 재구성된 전송 채널 벡터이고, 상기
Figure 112007026507887-PAT00053
는
Figure 112007026507887-PAT00054
의 고유벡터이며 상기
Figure 112007026507887-PAT00055
는 선택된 안테나에 대한 채널 상관성 행렬이다. 그리고 상기
Figure 112007026507887-PAT00056
는
Figure 112007026507887-PAT00057
의 고유값을 고려하여 도출되는 전력 할당 인자이며,
Figure 112007026507887-PAT00058
는 행렬의 허미시안을 나타낸다.
MS는 상기 수학식 4를 통해 송신 안테나 집합에 포함되는 각 부분집합에 대응되는 수신 신호대잡음비를 계산하며, 상기 계산된 수신 신호대잡음비 중에서 가장 큰 값을 가지는 수신 신호대잡음비를 검색한 후, 210단계로 진행한다.
그리고 상기 210단계에서 MS는 상기 검색된 수신 신호대잡음비에 해당되는 송신 안테나 부분집합을 고려하여 안테나 선택 정보를 생성한 후 기지국으로 피드백한다.
상기 208단계 내지 상기 210단계에서, MS는 송신 안테나 집합 각각의 부분집합에 대해서 수신 신호대잡음비를 계산하고, 이 중에서 가장 큰 값을 가지는 수신 신호대잡음비에 해당되는 송신 안테나 정보를 파악하여 안테나 선택 정보를 생성한다. 이 때, MS는 채널의 순시적인 정보 및 채널의 통계적인 정보를 고려하여 수신 신호대잡음비를 계산한 후, 가장 큰 값을 가지는 수신 신호대잡음비에 해당되는 송신 안테나 정보를 파악할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국의 신호 송신 장치가 안테나 선택 정보를 이용하여 안테나를 선택하는 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명을 간단히 설명하기 위해, 기지국의 안테나 선택 개수와 MS의 수신 안테나 개수가 동일하다고 가정한다.
상기 도 3을 참조하면, 300단계에서 기지국은 MS로부터 안테나 선택 정보를 피드백받고, 302단계로 진행한다.
그리고 302단계에서 기지국은 상기 안테나 선택 정보에 따라 전체 송신 안테나들 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택한 후, 304단계로 진행한다.
그리고 304단계에서 기지국은 302단계에서 상기 선택된 송신 안테나가 1개인 경우 또는 송신 빔의 개수가 1개인 경우 306단계로 진행하고, 상기 선택된 송신 안테나가 적어도 복수개인 경우 308단계로 진행한다.
306단계로 진행하는 경우, 기지국은 선택된 송신 안테나 1개 또는 송신 빔의 개수가 1개에 대해 1차원 빔포밍을 수행한 후 신호를 송신한다.
308단계로 진행하는 경우, 기지국은 선택된 송신 안테나에 대한 채널의 공간 상관성 행렬을 도출하고, 상기 도출된 공간 상관성 행렬을 고유 해석(Eigen-analysis)한 후, 상기 선택된 송신 안테나에 대해 2차원 빔포밍을 수행한 후 신호를 송신한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 채널의 공간 상관도에 따라 변경되는 비트 오류율을 나타내는 도면이다.
이 후, 본 발명을 부최적 적응적 안테나 선택 방식(suboptimum adaptive antenna selection)으로 나타내기로 한다. 최적 적응적 안테나 선택(optimum adaptive antenna selection) 방식은 모든 안테나 조합들에 대해서 수신 신호대잡음비를 최대화하는 조합을 계산하여 선택하는 방식을 말한다. 그리고 본 발명인 부최적 적응적 안테나 선택 방식은 2단계에 걸쳐 안테나 조합을 결정하는 방식이다. 1단계에서, 채널의 상관성 행렬을 바탕으로 평균 비트 오류율을 최소화할 수 있는 송신 안테나의 개수를 결정다. 그리고 2단계에서, 상기 결정된 송신 안테나 개수에 대한 안테나 조합 중에서 수신 신호대잡음비를 최대화하는 조합을 최종적으로 선택한다.
400그래프를 참조하면, 본 발명의 부최적 적응적 안테나 선택 방식은 종래의 방식보다 채널의 공간 상관성에 강인한 특성을 보여준다. 좀 더 자세히 설명하면, 공간 상관성이 낮은 경우에는 다이버시티 이득을 활용하여 비트 오류율이 종래의 방식보다 낮으며, 공간 상관성이 점차 증가하는 경우에도 본 발명의 안테나 선택 개수를 선택하는 방식을 이용하면, 비트 오류율이 종래의 방식보다 낮다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호대잡음비에 따라 변경되는 비트 오류율을 나타내는 도면이다.
상기 도 5는, 본 발명에 따른 준최적 적응적 안테나 선택 방식(sub-optimum adaptive antenna selection)과 종래의 방식을 신호대잡음비에 따라 비트 오류율의 변화를 도시하고 있다.
500그래프에서 채널간 공간 상관성이 낮은 것으로 가정한다. 10^-4 비트 오류율 영역에서 준최적 적응적 안테나 선택 방식과 2차원 송신 고유 빔포머(2-D Transmit Eigen-Beamformer) 방식을 비교하면, 준최적 적응적 안테나 선택 방식은 2차원 송신 고유 빔포머 방식보다 6dB의 신호대잡음비 성능 이득을 얻을 수 있다. 그리고 10^-4 비트 오류율 영역에서 준최적 적응적 안테나 선택 방식과 2개의 송신 안테나를 선택하는 2차원 빔포머(2-D Beamformer with selection of
Figure 112007026507887-PAT00059
=2) 방식을 비교하면, 준최적 적응적 안테나 선택 방식은 2개의 송신 안테나를 선택하는 2차원 빔포머 방식보다 1.2dB의 신호대잡음비 성능 이득을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 채널의 공간 상관도와 신 호대잡음비에 따라 변경되는 안테나 개수를 나타내는 도면이다.
600그래프에서 채널의 공간 상관도와 신호대잡음비에 따라서 평균 비트 오류율을 최소화할 수 있도록 안테나 선택 개수가 적응적으로 변경한다. 좀 더 자세히 설명하면, 공간 상관도가 높을수록 빔포밍 이득이 커지도록 선택되는 안테나 선택 개수가 증가하며, 공간 상관도가 낮을수록 공간 다이버시티 이득이 커지도록 선택되는 안테나 선택 개수가 감소한다. 그리고 공간 상관도가 동일하나 신호대잡음비가 서로 다른 경우, 신호대잡음비가 높을수록 선택되는 송신 안테나의 개수가 감소한다.
상기한 과정을 통해, 본 발명은 통신 시스템에서 송신 다이버시티 이득을 증가할 수 있도록 송신 안테나를 선택하고, 채널간의 공간 상관성 영향을 감소할 수 있도록 빔포밍할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은 통신 시스템에서 공간 상관성과 송신 다이버시티 이득을 모두 고려하는 안테나 선택 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 통신 시스템에서 기지국의 안테나 선택 방법에 있어서,
    이동국으로부터 안테나 선택 정보를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 안테나 선택 정보를 고려하여 전체 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택하는 과정과,
    시공간 부호화된 신호를 상기 선택된 송신 안테나의 공간 상관성 행렬로 빔포밍하여 상기 선택된 송신 안테나를 통해 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  2. 통신 시스템에서 이동국의 안테나 선택 방법에 있어서,
    채널의 통계적인 정보를 고려하여 송신 안테나 집합을 결정하는 과정과,
    상기 채널의 통계적인 정보 및 상기 채널의 순시적인 정보를 고려하여 상기 결정된 송신 안테나 집합 중에서 다이버시티 이득을 증가하고 공간 상관성의 영향을 감소할 수 있는 송신 안테나 부분 집합을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 송신 안테나 부분 집합을 이용하여 안테나 선택 정보를 생성하여 기지국으로 피드백하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    안테나 미선택 개수들을 빔포밍 전송 모드에 따라 안테나 미선택 개수 제1집합과 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류하는 과정과,
    상기 분류된 안테나 미선택 개수 제1집합에 포함된 안테나 미선택 개수 각각에 대해 1차원 빔포밍의 평균 비트 오류율의 메트릭을 계산하고, 상기 분류된 안테나 미선택 개수 제2집합에 포함된 안테나 미선택 개수 각각에 대해 2차원 빔포밍의 평균 비트 오류율의 메트릭을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 안테나 미선택 개수 제1집합의 메트릭들과 상기 계산된 안테나 미선택 개수 제2집합의 메트릭들 중에서 최대값을 가지는 메트릭에 해당되는 안테나 미선택 개수를 검색하는 과정과,
    상기 검색된 안테나 미선택 개수를 이용하여 안테나 선택 개수를 결정하고, 상기 결정된 안테나 선택 개수를 이용하여 송신 안테나 집합을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안테나 미선택 개수 제1집합과 상기 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류하는 과정은; 전체 채널에 대한 평균 신호대잡음비를 결정하는 과정과,
    모든 예상 안테나 선택 개수 각각에 대응되는 신호대잡음비 임계치를 결정하는 과정과,
    상기 평균 신호대잡음비와 상기 신호대잡음비 임계치를 모두 비교하는 과정과,
    상기 평균 신호대잡음비가 상기 신호대잡음비 임계치를 초과하는 경우, 상기 신호대잡음비 임계치에 해당되는 안테나 미선택 개수를 안테나 미선택 개수 제1집합으로 분류하는 과정과,
    상기 평균 신호대잡음비가 상기 신호대잡음비 임계치 이하인 경우, 상기 신호대잡음비 임계치에 해당되는 안테나 미선택 개수를 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 송신 안테나 부분 집합을 결정하는 과정은, 상기 결정된 송신 안테나 집합의 부분집합 각각에 대응되는 수신 신호대잡음비를 계산하고, 상기 계산된 수신 신호대잡음비 중에서 최대값을 가지는 수신 신호대잡음비를 검색하는 과정과,
    상기 검색된 수신 신호대잡음비에 해당되는 송신 안테나의 부분집합을 파악하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 신호대잡음비 임계치는, 수학식 1에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112007026507887-PAT00060
    상기
    Figure 112007026507887-PAT00061
    는 예상 안테나 선택 개수에 따른 신호대잡음비 임계치를 나타내며, 상기 g는 변조방식에 따라 결정되는 파라미터값을 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00062
    는 전체 송신 안테나 중에서 선택되는 송신 안테나에 대한 채널 상관성 행렬을 나타내고,
    Figure 112007026507887-PAT00063
    (
    Figure 112007026507887-PAT00064
    )는
    Figure 112007026507887-PAT00065
    의 1번째 고유값을 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00066
    (
    Figure 112007026507887-PAT00067
    )는
    Figure 112007026507887-PAT00068
    의 2번째 고유값을 나타낸다.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 안테나 미선택 개수 제1집합으로 분류된 안테나 미선택 개수 각각의 평균 비트 오류율에 대한 메트릭은, 수학식 2에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
    <수학식 2>
    M(s)=
    Figure 112007026507887-PAT00069
    상기 M(s)는 안테나 개수 선택을 위한 메트릭을 나타내고 이 메트릭을 최대화하면 1차원 빔포밍의 평균 비트 오류율이 최소화되며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00070
    는
    Figure 112007026507887-PAT00071
    이며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00072
    는 평균 송신전력을 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00073
    은 평균 잡음전력을 나타낸다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00074
    은
    Figure 112007026507887-PAT00075
    이며, 상기 M은 QAM 변조 차수이고, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00076
    는 통신 시스템의 성능을 근사화하기 위한 조절 파라미터이다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00077
    는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 가지 수를 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00078
    은 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 공간 상관성 행렬을 나타낸다.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류된 안테나 미선택 개수 각각의 평균 비트 오류율에 대한 메트릭은, 수학식 3에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
    <수학식 3>
    M(s)=
    Figure 112007026507887-PAT00079
    상기 M(s)는 안테나 개수 선택을 위한 메트릭을 나타내고 이 메트릭을 최대화하면 2차원 빔포밍의 평균 비트 오류율이 최소화되며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00080
    는
    Figure 112007026507887-PAT00081
    이며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00082
    는 평균 송신전력을 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00083
    은 평균 잡음전력을 나타낸다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00084
    은
    Figure 112007026507887-PAT00085
    이며, 상기 M은 QAM 변조 차수이고, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00086
    는 통신 시스템의 성능을 근사화하기 위한 조절 파라미터이다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00087
    는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 가지 수를 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00088
    는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 공간 상관성 행렬을 나타낸다.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 수신 신호대 잡음비는, 수학식 4에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
    <수학식 4>
    Figure 112007026507887-PAT00089
    상기
    Figure 112007026507887-PAT00090
    는
    Figure 112007026507887-PAT00091
    개의 송신 안테나 중에서 선택된
    Figure 112007026507887-PAT00092
    개의 송신 안테나에 해당되는 재구성된 전송 채널 벡터를 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00093
    는
    Figure 112007026507887-PAT00094
    의 고유벡터를 나타내고, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00095
    는 선택된 안테나에 대한 채널 상관성 행렬을 나타낸다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00096
    는
    Figure 112007026507887-PAT00097
    의 고유값을 고려하여 도출되는 전력 할당 인자를 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00098
    는 행렬의 허미시안을 나타낸다.
  10. 통신 시스템에서 안테나 선택 장치에 있어서,
    이동국으로부터 안테나 선택 정보를 수신하며, 상기 수신된 안테나 선택 정보를 고려하여 전체 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택하고, 시공간 부호화된 신호를 상기 선택된 송신 안테나의 공간 상관성 행렬로 빔포밍하여 상기 선택된 송신 안테나를 통해 송신하는 기지국을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
  11. 통신 시스템에서 안테나 선택 장치에 있어서,
    채널의 통계적인 정보를 고려하여 송신 안테나 집합을 결정하며, 상기 채널의 통계적인 정보 및 상기 채널의 순시적인 정보를 고려하여 상기 결정된 송신 안테나 집합 중에서 다이버시티 이득을 증가하고 공간 상관성의 영향을 감소할 수 있는 송신 안테나 부분 집합을 결정하고, 상기 결정된 송신 안테나 부분 집합을 이용하여 안테나 선택 정보를 생성하여 기지국으로 피드백하는 이동국을 포함함을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이동국이, 안테나 미선택 개수들을 빔포밍 전송 모드에 따라 안테나 미선택 개수 제1집합과 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류하며, 상기 분류된 안테나 미선택 개수 제1집합에 포함된 안테나 미선택 개수 각각에 대해 1차원 빔포밍의 평균 비트 오류율의 메트릭을 계산하며, 상기 분류된 안테나 미선택 개수 제2집합에 포함된 안테나 미선택 개수 각각에 대해 2차원 빔포밍의 평균 비트 오류율의 메트릭을 계산하고, 상기 계산된 안테나 미선택 개수 제1집합의 메트릭들과 상기 계산된 안테나 미선택 개수 제2집합의 메트릭들 중에서 최대값을 가지는 메트릭에 해당되는 안테나 미선택 개수를 검색하며, 상기 검색된 안테나 미선택 개수를 이용하여 안테나 선택 개수를 결정하고, 상기 결정된 안테나 선택 개수를 이용하여 송신 안테나 집합을 결정함을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동국이, 상기 안테나 미선택 개수 제1집합과 상기 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류할 때, 전체 채널에 대한 평균 신호대잡음비를 결정하며 모든 예상 안테나 선택 개수 각각에 대응되는 신호대잡음비 임계치를 결정하고, 상기 평균 신호대잡음비와 상기 신호대잡음비 임계치를 모두 비교하며, 상기 평균 신호대잡음비가 상기 신호대잡음비 임계치를 초과하는 경우, 상기 신호대잡음비 임계치에 해당되는 안테나 미선택 개수를 안테나 미선택 개수 제1집합으로 분류하고, 상기 평균 신호대잡음비가 상기 신호대잡음비 임계치 이하인 경우, 상기 신호대잡음비 임계치에 해당되는 안테나 미선택 개수를 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류함을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동국이, 상기 송신 안테나 부분 집합을 결정할 때, 상기 결정된 송신 안테나 집합의 부분집합 각각에 대응되는 수신 신호대잡음비를 계산하며, 상기 계산된 수신 신호대잡음비 중에서 최대값을 가지는 수신 신호대잡음비를 검색하고, 상기 검색된 수신 신호대잡음비에 해당되는 송신 안테나의 부분집합을 파악함을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 신호대잡음비 임계치는, 수학식 1에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
    <수학식 1>
    Figure 112007026507887-PAT00099
    상기
    Figure 112007026507887-PAT00100
    는 예상 안테나 선택 개수에 따른 신호대잡음비 임계치를 나타내며, 상기 g는 변조방식에 따라 결정되는 파라미터값을 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00101
    는 전체 송신 안테나 중에서 선택되는 송신 안테나에 대한 채널 상관성 행렬을 나타내고,
    Figure 112007026507887-PAT00102
    (
    Figure 112007026507887-PAT00103
    )는
    Figure 112007026507887-PAT00104
    의 1번째 고유값을 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00105
    (
    Figure 112007026507887-PAT00106
    )는
    Figure 112007026507887-PAT00107
    의 2번째 고유값을 나타낸다.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 안테나 미선택 개수 제1집합으로 분류된 안테나 미선택 개수 각각의 평균 비트 오류율에 대한 메트릭은, 수학식 2에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
    <수학식 2>
    M(s)=
    Figure 112007026507887-PAT00108
    상기 M(s)는 안테나 개수 선택을 위한 메트릭을 나타내고 이 메트릭을 최대화하면 1차원 빔포밍의 평균 비트 오류율이 최소화되며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00109
    는
    Figure 112007026507887-PAT00110
    이며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00111
    는 평균 송신전력을 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00112
    은 평균 잡음전력을 나타낸다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00113
    은
    Figure 112007026507887-PAT00114
    이며, 상기 M은 QAM 변조 차수이고, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00115
    는 통신 시스템의 성능을 근사화하기 위한 조절 파라미터이다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00116
    는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 가지 수를 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00117
    은 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 공간 상관성 행렬을 나타낸다.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 안테나 미선택 개수 제2집합으로 분류된 안테나 미선택 개수 각각의 평 균 비트 오류율에 대한 메트릭은, 수학식 3에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
    <수학식 3>
    M(s)=
    Figure 112007026507887-PAT00118
    상기 M(s)는 안테나 개수 선택을 위한 메트릭을 나타내고 이 메트릭을 최대화하면 2차원 빔포밍의 평균 비트 오류율이 최소화되며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00119
    는
    Figure 112007026507887-PAT00120
    이며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00121
    는 평균 송신전력을 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00122
    은 평균 잡음전력을 나타낸다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00123
    은
    Figure 112007026507887-PAT00124
    이며, 상기 M은 QAM 변조 차수이고, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00125
    는 통신 시스템의 성능을 근사화하기 위한 조절 파라미터이다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00126
    는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 가지 수를 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00127
    는 안테나 미선택 개수인 s에 따른 모든 채널의 공간 상관성 행렬을 나타낸다.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 수신 신호대 잡음비는, 수학식 4에 의해 생성된 것임을 특징으로 하는 안테나 선택 장치.
    <수학식 4>
    Figure 112007026507887-PAT00128
    상기
    Figure 112007026507887-PAT00129
    는
    Figure 112007026507887-PAT00130
    개의 송신 안테나 중에서 선택된
    Figure 112007026507887-PAT00131
    개의 송신 안테나에 해당되는 재구성된 전송 채널 벡터를 나타내며, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00132
    는
    Figure 112007026507887-PAT00133
    의 고유벡터를 나타내고, 상기
    Figure 112007026507887-PAT00134
    는 선택된 안테나에 대한 채널 상관성 행렬을 나타낸다. 그리고 상기
    Figure 112007026507887-PAT00135
    는
    Figure 112007026507887-PAT00136
    의 고유값을 고려하여 도출되는 전력 할당 인자를 나타내며,
    Figure 112007026507887-PAT00137
    는 행렬의 허미시안을 나타낸다.
KR1020070033918A 2007-04-05 2007-04-05 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치 KR101002833B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070033918A KR101002833B1 (ko) 2007-04-05 2007-04-05 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치
US12/098,099 US8364091B2 (en) 2007-04-05 2008-04-04 Method and apparatus for selecting antenna in a communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070033918A KR101002833B1 (ko) 2007-04-05 2007-04-05 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080090735A true KR20080090735A (ko) 2008-10-09
KR101002833B1 KR101002833B1 (ko) 2010-12-21

Family

ID=39826797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070033918A KR101002833B1 (ko) 2007-04-05 2007-04-05 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8364091B2 (ko)
KR (1) KR101002833B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8462873B2 (en) 2009-09-01 2013-06-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Communication system performing interference alignment and interference alignment method
WO2013125917A1 (ko) * 2012-02-23 2013-08-29 한국전자통신연구원 대규모 안테나 시스템에서의 다중 입력 다중 출력 통신 방법
KR101356633B1 (ko) * 2012-07-09 2014-02-05 한국과학기술원 거대 다중입력 다중채널에서 ｋ-정규성에 기반한 빔포머 설계방법
KR20150067964A (ko) * 2013-12-11 2015-06-19 삼성전자주식회사 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법 및 장치

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100232336A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Sharp Laboratories Of America, Inc. Systems and methods for selecting antennas for coordinated multipoint transmission
US8306001B2 (en) * 2010-01-14 2012-11-06 Cisco Technology, Inc. Dynamic downlink beamforming weight estimation for beamforming-space time code transmissions
US8811513B2 (en) 2010-02-05 2014-08-19 Qualcomm Incorporated Antenna switching in a closed loop transmit diversity system
KR101616636B1 (ko) * 2014-10-16 2016-04-28 영남대학교 산학협력단 듀얼 모드 빔포밍 방법 및 장치
KR20160143093A (ko) * 2015-06-04 2016-12-14 한국전자통신연구원 소형 셀 시스템 및 그 자원 할당 방법
KR102597059B1 (ko) * 2016-10-13 2023-11-02 한국전자통신연구원 궤환 구조를 가지는 마이크로파 필터 시스템
US10314053B1 (en) * 2017-07-21 2019-06-04 Sprint Spectrum L.P. Method and system for managing base station transmissions responsive to invocation of high-order modulation scheme communications
US10715233B2 (en) * 2017-08-31 2020-07-14 Qualcomm Incorporated Sounding reference signal (SRS) transmit antenna selection
CN113169774B (zh) * 2018-12-03 2022-10-28 华为技术有限公司 一种天线选择方法及设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6687492B1 (en) 2002-03-01 2004-02-03 Cognio, Inc. System and method for antenna diversity using joint maximal ratio combining
JP3947166B2 (ja) * 2004-01-09 2007-07-18 株式会社東芝 通信システム、通信装置および通信方法
US8243779B2 (en) * 2005-04-29 2012-08-14 Alcatel Lucent Method of quality-based frequency hopping in a wirelesscommunication system
US8073068B2 (en) * 2005-08-22 2011-12-06 Qualcomm Incorporated Selective virtual antenna transmission
US20070098106A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 Khojastepour Mohammad A Quantized multi-rank beamforming with structured codebook for multiple-antenna systems

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8462873B2 (en) 2009-09-01 2013-06-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Communication system performing interference alignment and interference alignment method
WO2013125917A1 (ko) * 2012-02-23 2013-08-29 한국전자통신연구원 대규모 안테나 시스템에서의 다중 입력 다중 출력 통신 방법
US10608711B2 (en) 2012-02-23 2020-03-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Multi-input and multi-output communication method in large-scale antenna system
US10951279B2 (en) 2012-02-23 2021-03-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Multi-input and multi-output communication method in large-scale antenna system
KR101356633B1 (ko) * 2012-07-09 2014-02-05 한국과학기술원 거대 다중입력 다중채널에서 ｋ-정규성에 기반한 빔포머 설계방법
KR20150067964A (ko) * 2013-12-11 2015-06-19 삼성전자주식회사 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법 및 장치
US11013013B2 (en) 2013-12-11 2021-05-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and device for selecting beam in wireless communication system which uses a plurality of antennas

Also Published As

Publication number Publication date
US8364091B2 (en) 2013-01-29
KR101002833B1 (ko) 2010-12-21
US20080247330A1 (en) 2008-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101002833B1 (ko) 통신 시스템에서 안테나 선택 방법 및 장치
US10771142B2 (en) System and method for hierarchal beamforming and rank adaptation for hybrid antenna architecture
US8009754B2 (en) Wireless communication method, radio receiving apparatus, radio transmitting apparatus, and wireless communication system
US7991066B2 (en) Transmitter, receiver and method for controlling multiple input multiple output system
Jindal et al. Capacity limits of multiple antenna multicast
EP1366579B1 (en) Method for controlling the weighting of a data signal in the at least two antenna elements of a radio connection unit, module and communications system
US8059733B2 (en) Multi-user downlink linear MIMO precoding systems
US8279960B2 (en) Multiple-input multiple-output communication method and multiple-input multiple-output communication system of enabling the method
US8290539B2 (en) Beam selection in open loop MU-MIMO
US20060039494A1 (en) Apparatus and method for beamforming in a multi-antenna system
US20100075672A1 (en) Multiple antenna wireless communication system which adaptively determines downlink transmission mode
US20080317145A1 (en) Multiple input multiple output communication system and a method of adaptively generating codebook
KR20060089804A (ko) 다중입출력 시스템을 위한 전송방법
US20070133707A1 (en) Apparatus and method for determining transmit/receive antenna in communication system using multiple antennas
KR20060110721A (ko) Ｍｉｍｏ 시스템의 처리율 향상을 위한 전력 로딩 방법 및장치
KR20070091402A (ko) 다중 안테나 시스템에서 스케줄링을 위한 채널 상태 정보피드백 장치 및 방법
KR100948259B1 (ko) 다중안테나 수신장치 및 수신 방법
KR100809016B1 (ko) 빔 형성, ｍｉｍｏ, 다이버서티 기법이 결합된 다중 안테나전송 기술을 이용하는 송신 방법 및 장치
KR100968118B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 채널 사운딩 신호 전송 장치 및 방법
KR100961889B1 (ko) 다중 입력 다중 출력 시스템의 순차적 스케줄링 장치 및 방법
KR101376180B1 (ko) 사용자 협력을 이용한 공간 분할 다중 접속 통신 시스템 및그 방법
JP2013509026A (ja) Ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍａシステムのための適応ビーム形成及び空間周波数ブロック符号化送信方式
CN102195697B (zh) 多输入多输出波束赋形***及其数据发送方法
JP5134077B2 (ja) 無線通信システム、送信装置および通信制御方法
JPWO2009107635A1 (ja) 無線通信システム、送信装置および通信制御方法

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: 20131128

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141127

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151127

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161129

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171129

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181129

Year of fee payment: 9