KR20120033335A - 시분할 듀플렉싱 ｍｉｍｏ 시스템에서 신호를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20120033335A
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Abstract

본 발명은 시분할 듀플렉싱 MIMO 시스템에서 신호를 전송하는 방법들 및 연관된 장치들에 관한 것이다. 본 발명의 제 1 양태에 따라, 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 이 방법은: A. 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정하는 단계; B. 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 상호성 교정 정보를 결정하는 단계; C. 업링크 채널 특성들 및 교정 정보에 따라 제로 포싱을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 그리고, 단계 B는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 선택적으로, 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 교정 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함한다.

Description

시분할 듀플렉싱 ＭＩＭＯ 시스템에서 신호를 전송하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SIGNAL TRANSMISSION IN TIME-DIVISION DUPLEX MIMO SYSTEM}
본 발명은 통신 기술들에 관한 것이며, 특히 시분할 듀플렉싱 MIMO 시스템에서 신호를 전송하는 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
시분할 듀플렉싱(TDD) 시스템에서, 업링크 신호들 및 다운링크 신호들은 동일한 주파수 대역에서 상이한 시간 슬롯들을 점유한다. 이론적으로, 상관 시간 내에서 업링크 채널과 다운링크 채널 사이에는 상호성(reciprocity)이 존재한다. 종래 기술에서는, 일반적으로 그러한 상호성의 이점을 취하고 업링크 채널 특성들에 따라 다운링크 채널 특성들을 추정한다. 그러나, 실제 TDD 시스템에서는, 업링크 채널과 다운링크 채널 사이에 일부 상호성 에러들이 존재한다. TDD 상호성 기반 다중-입력 다중-출력 시스템에 관한 주요 관련들 중 하나는 시스템 성능이 업링크-다운링크 채널 상호성 에러들에 매우 민감하다는 점이다. 임의의 약간의 상호성 에러들은 심각한 성능 저하를 유발할 수 있다. 따라서, TDD 시스템에서 업링크-다운링크 채널 상호성 교정에 더욱더 관심이 기울어졌다.
3GPP 제안서 R1-080494는 기저대역-대-기저대역 비상호성을 교정하기 위한 방송 방식(over-the-air scheme)을 제공한다. 도 1은 제안서의 공중 인터페이스를 도시한 개략도이다. eNodeB는 M개의 안테나들을 가지도록 구성되며, 여기서, i-번째 안테나는 τi의 전송 미스매치 및 ρi의 수신 미스매치를 가진다. 그리고, i-번째 안테나의 실효 미스매치는 βi = τi/ρi로 규정된다. 시스템은 N개의 사용자 기기들을 포함하며, j-번째 사용자 기기는 σj의 전송 미스매치 및 πj의 수신 미스매치를 가진다. 그리고, j-번째 사용자 기기의 실효 미스매치는 αj = πj/σj로 규정된다. 채널 상호성 교정의 전체 절차는 다음과 같다:
1) eNodeB는 이것이 교정이 필요하다고 판단하고, 교정을 위한 비교적 낮은 도플러 시프트(Doppler shift) 및 강력한 채널 품질 표시자들(CQI들)을 가진 사용자 기기들을 선택한다;
2) eNodeB는 교정 모드로 진입하기 위해 N개의 사용자 기기들에 메시지들을 전송한다;
3) j-번째 사용자 기기는 셀 특정 기준 신호(처리 시간을 고려하여, 업링크 상에서 다음 사운딩 기준 신호(SRS)에 가장 가까움)를 측정하고, 업링크 상으로 SRS를 동시에 전송함과 함께 6비트 I/Q 양자화를 이용하여 eNodeB의 i-번째 안테나로부터 채널을 다시 보고한다.
4) eNodeB의 i-번째(i = 1, 2,..., M) 안테나에 대해, 교정 팩터 ci가 계산되고, 여기서 ci = τihD ijπi/σihU jiρj = βiαj이다. 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 추정이 마찬가지로 행해질 수 있다.
5) j-번째 사용자 기기의 실효 교정 팩터는 Cj = (1, β2/β1,..., βM/β1)로서 얻어진다.
6) C = f(C1, C2,..., CN)은 평균/MMSE 추정에 의해 얻어진다.
7) eNodeB는 교정이 만족되는 경우에 교정 모드를 종료한다.
이 제안서에서, 6 I/Q 변조 비트들이 다운링크 채널 추정 샘플을 피드백하는데 필요하며, 이것은 엄청난 오버헤드를 유발할 수 있다. 예를 들면, 다운링크 채널 추정이 8×2 MIMO 시스템에서 24개의 부반송파들에 대해 행해지는 경우, 각각의 사용자 기기에 대한 교정 오버헤드는 2304 비트들(6×24×8×2=2304)이고, 이것은 여러 개의 공중 인터페이스 심볼들을 점유한다. 상호성이 채널 품질 추정에 의해 트리거되기 때문에, 업링크 전송이 불량한 채널들 하에서 교정 데이터에 의해 차단될 수 있을 가능성이 매우 높다.
3GPP 제안서 R1-090042는 비상호 간섭을 교정하기 위한 다른 방송 방식을 제공한다. 도 2는 제안서의 공중 인터페이스를 도시한 개략도이다. 방식의 절차는 다음과 같이 간단히 기술된다:
1) 사용자 기기는 수신된(다운링크) 간섭-플러스-잡음 벡터에 따라 RIN을 측정한다;
2) 사용자 기기는 eNodeB로부터 시그널링된 팩터 η에 의해 스케일링되고 RIN에 의해 프리코딩된 M개의 파일롯 신호들을 전송한다;
3) eNodeB는 파일롯 신호들을 수신하고 업링크 잡음 플러스 간섭에 의해 손상된 프리코딩된 채널을 추정하고, 추정으로 다운링크 채널을 근사화한다;
4) eNodeB는 프리코딩된 업링크 채널(가상 채널)에 따라 다운링크 프리코딩을 수행한다.
이 방식의 결함들은: ⅰ) 이것은 비상호 간섭들만을 교정할 수 있을 뿐이다; ⅱ) eNodeB는 실제 업링크 채널 대신 가중된 채널만을 측정할 수 있을 뿐이며, 이것은 예측할 수 없는 불능(incapability)을 유발할 수 있다; ⅲ) 전력 팩터 η의 설정은 실제 업링크 간섭-플러스-잡음의 지식을 필요로 하며, 이것은 실제로 획득 불가능하다; ⅳ) 전력 팩터 η는 신호 대 간섭 잡음비(SINR)를 증가시키기 위해 업링크 신호 전력을 증가시키도록 설계되지만, 이것은 또한 다른 사용자들에 대한 간섭을 증가시킬 수 있다. 최종 SINR이 엄격한 시스템 시뮬레이션들에 의존하여 증가되는지 간에, 이들은 여전히 존재하지 않는다.
일반적으로, TDD 시스템의 비상호성 에러들은 3개의 양태들로부터 나올 수 있다:
1) 상이한 전송/수신 RF 회로들;
2) 사용자측 및 eNodeB측에서의 상이한 간섭 프로파일들;
3) 상이한 주파수 서브대역들, 상이한 채널 추정 알고리즘들, 도플러 시프트 등으로 인한 업링크와 다운링크 기저대역-기저대역 채널들 사이의 계통적 차이들.
다중-사용자 MIMO(MU-MIMO) 시스템에서, 다운링크 전송은, 다운링크에서 eNodeB가 모든 사용자의 채널 정보에 대한 액세스를 가지기 때문에 가장 관심이 있고, 적합한 프리코딩을 수행함으로써 전송을 가장 효과적으로 조정할 수 있다. MU-MIMO 시스템의 시스템 모델이 이후에 논의된다.
도 3은 통상적인 다운링크 MU-MIMO 시스템을 도시하며, 여기서 sk 및 nk는 각각 k-번째 전송된 심볼 벡터 및 부가의 백색 가우시안 잡음 벡터를 표시한다. k-번째 사용자에 대한 실제 전송된 신호 벡터는 wksk로 주어지며, 여기서 wk는 k-번째 사용자에 대한 프리코딩 벡터를 표시한다. 이 변수는 사용자 기기가 복수의 데이터 스트림들을 수신하는 경우 매트릭스이다. eNodeB는 K개의 선택된 비상관된 사용자들을 서빙하고(일반적으로, 스케줄링 디바이스에 의해 모든 활성 사용자들로부터 선택된), 각각의 사용자에게는 nr ,k개의 비상관된 안테나들이 구비된다(따라서, 최대 nr ,k개의 데이터 스트림들을 수신할 수 있다).
k-번째 사용자에서의 수신된 신호 벡터는
Figure pct00001
이다.
선형 프리코딩의 목적은 HW가 대각, 즉, i≠j에 대해, Hiwj=0이 되도록 전체 채널 매트릭스
Figure pct00002
에 기초하여 W = [w1, w2,..., wK]를 설계하는 것이다.
MIMO 시스템에서, 프리코딩은 다수의 사용자 기기들 사이에서 공간 분할 멀티플렉싱을 실현하기 위해 활용되고, 그에 의해 시스템의 전체 처리량을 증가시킨다. 제로-포싱(ZF: Zero-Forcing) 프리코딩은 다운링크 MU-MIMO 시스템을 위한 잘 인지된 프리코더 설계 기술이다. ZF 프리코딩의 주요 이점은 전송측에서 간섭이 미리 상쇄된다는 점이다. 이것은 eNodeB가 프리코더를 설계하는데 있어서 계산 복잡도의 대부분을 감수함을 내포하고, 각각의 단말기는 그 자신의 데이터 스트림들에 관한 정보만을 수신해야 한다.
ZF 프리코더는 무어-펜로즈 의사-역(Moore-Penrose pseudo-inverse)을 이용하여 설계될 수 있으며, 이것은 다음에 의해 표현된다:
Figure pct00003
여기서, '+'는 의사-역 동작을 표시한다. 사용자들에 의해 수신된 신호들은 다음과 같이 쓰일 수 있다:
Figure pct00004
.
사용자 i에 의해 보이는 신호들은, 모든 기준 신호들이 직교하는 경우에 추정 가능한 가상 벡터 채널 HiW이 실제로 경험되었다. 완전한 상호성을 가진 TDD 시스템에 대해, 모든 사용자들에 의해 보이는 프리코딩된 매트릭스 채널은
Figure pct00005
, 즉 단일화된 대각 채널이 된다.
그러나, 불완전한 상호성이 일반적으로 실제 TDD 시스템들에 대한 경우이며, 이것은 비-대각 프리코딩된 채널을 유발한다. 교정 매트릭스 E는 업링크와 다운링크 채널들 사이의 상호성 에러들을 표시하기 위해 도입된다. 달리 말하면, 다운링크 채널은
Figure pct00006
로서 표현될 수 있다. 다운링크 채널 매트릭스의 치수가
Figure pct00007
로, 또는 업링크 채널 매트릭스의 치수가
Figure pct00008
로 주어지면, 교정 매트릭스의 치수 E는
Figure pct00009
이다. 그 후에 ZF 프리코딩으로, 실효 다운링크 매트릭스 채널은 다음이 될 수 있고
Figure pct00010
여기서
Figure pct00011
는 사용자 i에 의해 보이는 벡터 채널을 표시한다. 상기 수학식은 사용자들에 의해 추정되는 다운링크 매트릭스 채널이 상호성 교정을 위해, 예를 들면 프리코딩이 정확하게 예측된 다운링크 채널에 기초한다는 것을 확실히 하기 위해, eNode B로 피드백될 수 있다는 것을 제안한다.
이론적으로, 교정 매트릭스 E는 좌측 또는 우측 곱셈기일 수 있다. 교정 매트릭스 E가 좌측 곱셈기이면, 매트릭스는 정보 교환없이 별도의 다운링크 수신기들에 의해 추정될 수 있다. 다른 이점은, 좌측 곱셈기의 치수가 또한 수신 안테나들의 수라는 점이다. MU-MIMO 시스템에서, 수신 안테나들의 수는 일반적으로 전송 안테나들의 수, 즉
Figure pct00012
에 의해 제한된다. 따라서, 교정 매트릭스 E의 엔트리들의 수는 채널 매트릭스의 엔트리들의 수를 초과하지 않는다. 동일한 피드백 방식으로, 실효 다운링크 벡터 채널을 피드백하는 것은 3GPP 제안서 R1-080494에서 채널 매트릭스를 피드백하는 것에 비해 적은 피드백 오버헤드를 유발한다.
LTE-A의 맥락에서, 데이터 복조시 타겟이 되는 기준 신호들(RS)은 각각의 사용자 기기에 대해 직교하고, 데이터로 동일한 프리코딩 동작을 적용받는 것에 합의되었다. 그 외에도, 상이한 층들에 대한 RS들은 직교되어야 한다. 이들 협정들은 사용자 i 가 벡터 채널 H'i , DL을 추정 및 피드백할 수 있게 한다.
본 발명의 제 1 양태에 따라, 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 이 방법은: A. 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정하는 단계; B. 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 상호성 교정 정보를 결정하는 단계; C. 업링크 채널 특성들 및 교정 정보에 따라 제로 포싱을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 그리고, 단계 B는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 선택적으로, 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 교정 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제 2 양태에 따라, 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 사용자 기기에서 신호를 전송하도록 eNodeB를 보조하는 방법이 제공된다. 이 방법은: a. 업링크 채널 추정을 위해 eNodeB에 업링크 기준 신호를 전송하는 단계; b. 사용자 기기가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다운링크 채널 추정을 위해 eNodeB로부터 다운링크 기준 신호를 수신하고, 수신된 다운링크 기준 신호에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 추정하는 단계; c. 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 미리 결정된 조건을 만족할 때 채널 상호성 교정을 위해 eNodeB에 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태에 따라, 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하기 위한 신호 전송 장치가 제공된다. 이 장치는: 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정하기 위한 업링크 채널 추정 수단; 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 교정 정보를 결정하기 위한 교정 정보 결정 수단; 업링크 채널 특성들 및 교정 정보에 따라 제로 포싱을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송하기 위한 프리코딩 수단을 포함한다. 교정 정보 결정 수단은 또한 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 선택적으로, 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 교정 정보를 업데이트하기 위해 활용된다.
본 발명의 제 4 양태에 따라, 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 사용자 기기에서 신호를 전송하도록 eNodeB를 보조하기 위한 보조 장치가 제공된다. 이 장치는: 업링크 채널 추정을 위해 eNodeB에 업링크 기준 신호를 전송하기 위한 업링크 기준 신호 전송 수단; 사용자 기기가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹에 의한 다운링크 채널 추정을 위해 eNodeB로부터 다운링크 기준 신호를 수신하고, 수신된 다운링크 기준 신호에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 추정하기 위한 다운링크 벡터 채널 추정 수단; 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 미리 결정된 조건을 만족할 때 eNodeB에 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 전송하기 위한 다운링크 벡터 채널 전송 수단을 포함한다.
본 발명의 방법들 및 장치들로 TDD MIMO 시스템에서 다중 사용자 공간 분할 멀티플렉싱이 실현된다. 동일한 피드백 방식으로 본 발명의 방법들 및 장치들에 필요한 교정 오버헤드가 3GPP 제안서 R1-080494에 비해 감소된다.
도 1은 기저대역-기저대역 비상호성을 교정하기 위한 종래 기술의 방송 방식의 공중 인터페이스를 도시한 개략도.
도 2는 공중 인터페이스 비상호성을 교정하기 위한 종래 기술의 방송 방식의 공중 인터페이스를 도시한 개략도.
도 3은 통상적인 다운링크 MU-MIMO 시스템을 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDD MIMO 시스템에서 다운링크 신호를 전송하는 방법을 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TDD MIMO 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하는 장치를 도시한 구조적 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TDD MIMO 시스템의 사용자 기기에서 신호를 전송하기 위해 eNodeB를 보조하는 장치를 도시한 구조적 블록도.
본 발명의 다른 특징들, 목적들 및 이점들은 첨부 도면들을 참조하여 비제한적인 실시예들의 다음의 상세한 기술을 판독한 후에 더욱 명확해질 것이다.
동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 단계 특징들 또는 수단(모듈들)을 표현한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDD MIMO 시스템에서 다운링크 신호를 전송하는 방법을 도시한 흐름도이다. 본 발명의 방법의 절차는 도 3 및 도 4와 관련하여 이후에 기술된다.
도 3에 도시된 바와 같이, MIMO 시스템은 eNodeB 및 K개의 사용자 기기들을 포함한다. eNodeB는 K개의 사용자 기기들 사이에서 공간 분할 멀티플렉싱을 실현하기 위해 프리코딩을 수행한다. 따라서, K개의 사용자 기기들은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹을 구성한다. eNodeB는 nt개의 안테나들을 포함하고 j-번째 사용자 기기에는 nrj개의 안테나들이 장착된다. 도 4에 도시된 eNodeB(10)는 도 3에 도시된 eNodeB에 대응하고, 도 4에 도시된 사용자 기기(20)는 도 3에 도시된 사용자들 1 내지 K 중 어느 하나에 대응한다. 제 1 양태 및 제 2 양태에 따른 방법들은 eNodeB(10)와 사용자 기기(20) 사이의 신호 처리 절차와 관련하여 이후 기술된다.
먼저, 단계(S21)에서, 사용자 기기(20)는 업링크 채널 추정을 위해 업링크 기준 신호를 eNodeB(10)에 전송한다. 바람직하게, 사용자 기기(20)에 의해 전송된 업링크 기준 신호는 eNodeB(10)가 이들 둘 사이의 업링크 채널을 추정할 수 있는 사운딩 기준 신호이다. 따라서, 동일한 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자 기기들은 사용자 기기(20)의 동작과 동일한 동작을 수행한다.
단계(S11)에서, eNodeB(10)는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정한다. 바람직하게, eNodeB(10)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 모든 사용자 기기들로부터의 신호들(예를 들면, 사운딩 기준 신호들)에 따라 전체 업링크 채널 매트릭스를 추정한다.
일반적으로, 사용자 기기(예를 들면, 사용자 기기(20))로부터 새로운 업링크 기준 신호를 수신하기 전에, eNodeB(10)는 최종 업링크 기준 신호에 따라 추정되는 업링크 채널 매트릭스를 이용한다.
그 후, 단계(S12)에서, eNodeB(10)는 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 상호성 교정 정보를 결정한다.
특히, 상기 특성들 및 정보는 매트릭스의 형태로 표현된다. 달리 말하면, 업링크 채널 특성들은 업링크 채널 매트릭스 HUL로 표현되고, 다운링크 채널 특성들은 다운링크 채널 매트릭스 HDL로 표현되고, 교정 정보는 좌측 곱셈기 매트릭스 E로 표현된다. 교정 정보, 즉 교정 매트릭스는
Figure pct00013
를 만족한다. 초기 통신 단계에서, eNodeB(10)는 초기 교정 매트릭스를 설정한다. 바람직하게, 초기 교정 매트릭스는 단일화된 대각 매트릭스로 설정된다. 통신 처리에서, eNodeB(10)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기들로부터의 피드백에 따라 교정 매트릭스를 업데이트한다.
단계(S13)에서, eNodeB(10)는 업링크 채널 특성들 및 교정 정보에 따라 제로 포싱을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송한다.
특히, 매트릭스 표현을 이용하여, eNodeB(10)은 업링크 채널 매트릭스 및 교정 매트릭스에 따라 다운링크 채널 매트릭스를 결정하며, 이것은
Figure pct00014
로 표현된다. 그 후에, eNodeB(10)는 다운링크 프리코딩 매트릭스 W를 획득하기 위해 교정된 업링크 채널 매트릭스에 따라 제로 포싱을 이용하여 프리코드들을 설계하고, 다운링크 프리코딩 매트릭스 W에 따라 프리코딩을 수행하고, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에 다운링크 신호들을 전송한다. 더욱 명확히, eNodeB(10)에 의해 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상이한 사용자 기기들에 전송된 기준 신호들은 서로 직교하고, 기준 신호들에 대한 프리코딩은 데이터 신호들에 대한 것과 동일하다.
다운링크 프리코딩 매트릭스 W는 교정된 업링크 채널 매트릭스에 무어-펜로즈 의사-역을 적용함으로써 획득될 수 있으며, 이것은
Figure pct00015
에 의해 표현된다.
다운링크 프리코딩 매트릭스 W는 또한, 교정된 업링크 채널 매트릭스에 최소 평균 제곱 추정을 수행함으로써 획득될 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 HDLW를 대각 매트릭스로 만드는 제로 포싱 프리코딩의 임의의 설계들이 본 발명에 활용될 수 있음을 안다.
사용자 기기측에서, 다운링크 채널은 eNodeB로부터의 신호에 따라 추정된다. 단계(S22)에서, 사용자 기기(20)는, 사용자 기기(20)가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다운링크 채널 추정을 위해 eNodeB(10)로부터 다운링크 기준 신호를 수신하고, 수신된 다운링크 기준 신호에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 추정한다. 특히, 사용자 기기(20)는 벡터 채널을 추정하기 위해 사용자 기기(20)가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 모든 사용자들의 다운링크 기준 신호들을 수신하여 측정한다. 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 모든 사용자 기기들에 의해 보여지는 실효 다운링크 채널 매트릭스는 다음과 같이 표현될 수 있고,
Figure pct00016
여기서 nr은 수신 안테나들의 총 수 또는 독립된 데이터 스트림들의 총 수(각각의 수신 안테나가 독립된 데이터 스트림에 대응하는 경우)를 표현한다. 상기 실효 다운링크 채널 매트릭스의 각각의 로우 벡터는 특정 수신 안테나의 관점에서 본 벡터 채널이다. 제한하기보다는 예시하기 위해, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에는 독립된 데이터 스트림을 수신하기 위해 하나의 안테나가 장착된다. 사용자 기기(20)가 그룹의 j-번째 사용자 기기인 경우, 사용자 기기(20)에 의해 측정된 벡터 채널은
Figure pct00017
에 의해 표현될 수 있다. 그룹의 다른 사용자 기기들은 사용자 기기(20)의 동작들과 동일한 동작들을 수행하고, 그들 각각의 벡터 채널을 측정한다.
그 후에, 단계(S23)에서, 사용자 기기(20)는 측정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 미리 결정된 조건을 만족하는지에 대한 결정을 한다. 조건이 만족되는 경우, 사용자 기기(20)는 채널 상호성 교정을 위해 eNodeB(10)에 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 전송한다.
특히, 사용자 기기는
Figure pct00018
가 되도록 벡터 채널을 측정한다. 결정의 조건은
Figure pct00019
의 평균 제곱값이 미리 결정된 값을 초과하거나, 엔트리들의 모드들의 평균이 미리 결정된 값을 초과할 수 있으며, 이것은 eNodeB(10)가, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자들에게 전송되는 신호들이 사용자 기기(20)에 명확한 간섭을 유발하는 매우 큰 채널 교정 에러들을 가지는 것을 의미한다. 따라서, 사용자 기기(20)는 채널 상호성 교정을 위해 eNodeB(10)에 측정된 벡터 채널을 피드백한다. 선택적으로, 사용자 기기(20)는 eNodeB(10)에 재교정을 위한 요청을 전송한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 eNodeB(10)에 재교정을 위한 요청을 전송 및/또는 벡터 채널을 피드백하는지를 결정하기 위해, 다른 미리 결정된 조건들이 사용자 기기(20)에 의해 이용될 수 있음을 안다.
사용자 기기(20)는 다양한 방식들로 다운링크 벡터 채널 매트릭스
Figure pct00020
를 피드백할 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기(20)는 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 실제 측정된 값을 eNodeB(10)에 전송할 수 있다. 대안적으로, 사용자 기기(20)는 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 변동을 eNodeB(10)에 전송할 수 있고, eNodeB(10)는 최종 벡터 채널 및 그 변동에 따라 현재 벡터 채널을 도출한다. 다시 대안적으로, 사용자 기기(20)는 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 양자화된 값을 eNodeB(10)에 전송할 수 있다. 당연히, 사용자 기기(20)는 교정 정보를 피드백하기 위한 다른 방식들을 활용할 수 있다. 실효 다운링크 채널 매트릭스의 치수
Figure pct00021
는 수신 안테나들의 총 수로 제한되고, 일반적으로
Figure pct00022
보다 작다. 따라서, 동일한 피드백 방식을 이용하여, 본 발명의 교정 피드백 오버헤드는 3GPP 제안서 R1-080494보다 적다.
그들 각각의 측정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 피드백 및/또는 재교정을 위한 요청들을 전송하기 위해 동일한 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자 기기들에 의해 동일한 동작들이 수행되고, 이것은 본 명세서에서 생략된다.
상술된 바와 같이, 단계(S12)에서, eNodeB(10)는 업링크 채널 매트릭스와 다운링크 채널 매트릭스 사이의 상호성 교정 매트릭스 E를 결정한다. 통신 처리에서, 단계(S12)는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 선택적으로, 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 교정 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함한다.
특히, eNodeB(10)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기로부터 피드백된 정보에 따라 각각의 벡터 채널
Figure pct00023
을 결정하고; 각각의 사용자 기기로부터 수신된 재교정에 대한 요청들에 따라 재교정할지의 여부를 판단한다. 더욱 명확하게, eNodeB(10)는 재교정에 대한 각각의 요청의 수신시 재교정할 수 있다. 또한, 재교정에 대한 요청들의 수가 미리 결정된 수를 초과할 때 재교정할 수 있고, 예를 들면, eNodeB는 재교정에 대한 3개의 새로운 요청들을 수신할 때 재교정할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템의 전체 수신 성능과 eNodeB의 계산 부하 사이에서 트레이드 오프가 달성될 수 있다.
교정 매트릭스 E를 업데이트하기로 결정할 때, eNodeB(10)는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 결정하고, 실효 다운링크 채널 매트릭스를 형성하기 위해 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 조합하고, 업데이트된 교정 매트릭스를 획득하기 위해 오리지널 교정 매트릭스를 실효 다운링크 채널 매트릭스로 우측 곱한다. 특히, 이 단계는 매트릭스들의 형태로 기술될 수 있다: eNodeB(10)는 각각의 사용자 기기로부터 피드백된 벡터 채널
Figure pct00024
을 결정하고, 실효 다운링크 채널 매트릭스
Figure pct00025
를 형성하기 위해 벡터 채널
Figure pct00026
을 함께 조합하고, 업데이트된 교정 매트릭스를 획득하기 위해 오리지널 교정 매트릭스를 실효 다운링크 채널 매트릭스로 우측 곱하며, 이것은
Figure pct00027
에 의해 표현된다. 그 후에, 단계(S13)에서, eNodeB(10)는 업데이트된 교정 정보에 따라 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정한다.
상기 실시예에서, 각각의 사용자 기기는 전체 채널 매트릭스의 상호성을 보장하고 성능 이득을 가져오기 위해 벡터 채널
Figure pct00028
을 피드백한다. 그러나, 낮은 SINR의 경우에, 각각의 사용자로부터 피드백된 대각을 벗어난 엔트리들(off-diagonal entries)은 부정확하게 될 수 있다. 이러한 부정확성은 매트릭스 동작을 통해 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자들에 전파될 것이고, 다중-사용자 간섭을 유발할 것이다. 따라서, 선택적으로, 단계(S22)는 또한: 사용자 기기(20)가 SINR을 측정하고, 사용자 기기(20)의 채널과 무관한 벡터 채널 매트릭스
Figure pct00029
의 엔트리들을 영으로 설정하는 단계를 더 포함한다. 따라서, 벡터 채널 매트릭스는 최종적으로
Figure pct00030
로서 결정된다.
상기 실시예에서, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에는 독립된 데이터 스트림을 각각 수신하는 하나의 안테나가 장착된다. 이러한 예는 본 발명을 제한하기보다는 설명하려는 것이다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에 독립된 데이터 스트림을 각각 수신하는 2개 이상의 안테나들이 장착될 수 있음을 안다. 예를 들면, 사용자 기기(20)에는 2개의 안테나들이 장착되며, 이들은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹에서 각각 제 2 및 제 3 수신 안테나들이다. 따라서, 사용자 기기(20)에 의해 측정되는 벡터 채널들은
Figure pct00031
및
Figure pct00032
로 표현될 수 있다. 사용자 기기(20)는 또한,
Figure pct00033
및
Figure pct00034
와 연관된 정보를 eNodeB(10)에 전송한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 창조적인 작업 없이 상기 기술에 비추어 시스템의 다른 기기들의 대응하는 동작들을 도출할 수 있다. 따라서, 이들은 본 명세서에서 생략된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 TDD MIMO 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하기 위한 신호 전송 장치를 도시한 구조적 블록도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TDD MIMO 시스템의 사용자 기기에서 신호를 전송하도록 eNodeB를 보조하기 위한 보조 장치를 도시한 구조적 블록도이다. 본 발명은 도 3 내지 도 6과 함께 장치 측면에서 기술된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 신호 전송 장치(100)는: 업링크 채널 추정 수단(101), 교정 정보 결정 수단(102) 및 프리코딩 수단(103)을 포함한다. 신호 전송 장치(100)는 통상적으로 eNodeB(10)에서 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 보조 장치(200)는: 업링크 기준 신호 전송 수단(201), 다운링크 벡터 채널 추정 수단(202) 및 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)을 포함한다. 보조 수단(200)은 통상적으로 사용자 기기(20)에서 구성된다. 본 발명의 제 3 양태 및 제 4 양태는 eNodeB(10)의 신호 전송 장치(100)와 사용자 기기(20)의 보조 장치(200) 사이의 신호 처리 동작들과 관련하여 이후 기술될 것이다.
먼저, 사용자 기기측에서, 보조 장치(200)의 업링크 기준 신호 전송 수단(201)은 업링크 채널 추정을 위해 eNodeB(10)에 업링크 기준 신호를 전송한다. 바람직하게, 전송된 업링크 기준 신호는 eNodeB(10)가 그 자신과 사용자 기기(20) 사이의 업링크 채널을 추정할 수 있는 사운딩 기준 신호이다. 따라서, 동일한 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자 기기들은 사용자 기기(20)의 동작과 동일한 동작을 수행한다.
eNodeB(10)측에서, 신호 전송 장치(100)의 업링크 채널 추정 수단(101)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정한다. 바람직하게, 업링크 채널 추정 수단(101)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 모든 사용자 기기들로부터의 신호들(예를 들면, 사운딩 기준 신호들)에 따라 전체 업링크 채널 매트릭스를 추정한다.
일반적으로, 사용자 기기(예를 들면, 사용자 기기(20))로부터 새로운 업링크 기준 신호를 수신하기 전에, eNodeB(10)는 최종 업링크 기준 신호에 따라 추정되는 업링크 채널 매트릭스를 이용한다.
그 후, 교정 정보 결정 수단(102)은, 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 상호성 교정 정보를 결정한다.
특히, 상기 특성들 및 정보는 매트릭스의 형태로 표현된다. 달리 말하면, 업링크 채널 특성들은 업링크 채널 매트릭스 HUL로 표현되고, 다운링크 채널 특성들은 다운링크 채널 매트릭스 HDL로 표현되고, 교정 정보는 좌측 곱셈기 매트릭스 E로 표현된다. 교정 정보, 즉 교정 매트릭스는
Figure pct00035
를 만족한다. 초기 통신 단계에서, 신호 전송 장치(100)는 초기 교정 매트릭스를 설정한다. 바람직하게, 초기 교정 매트릭스는 단일화된 대각 매트릭스로 설정된다. 통신 처리에서, eNodeB(10)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기들로부터의 피드백에 따라 교정 매트릭스를 업데이트한다.
그 후에, 프리코딩 수단(103)은 업링크 채널 특성들 및 교정 정보에 따라 제로 포싱을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송한다.
특히, 매트릭스 표현을 이용하여, 프리코딩 수단(103)은 업링크 채널 매트릭스 및 교정 매트릭스에 따라 다운링크 채널 매트릭스를 결정하며, 이것은
Figure pct00036
로 표현된다. 그 후에, 프리코딩 수단(103)은 다운링크 프리코딩 매트릭스 W를 획득하기 위해 교정된 업링크 채널 매트릭스에 따라 제로 포싱을 이용하여 프리코드들을 설계하고, 다운링크 프리코딩 매트릭스 W에 따라 프리코딩을 수행하고, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에 다운링크 신호들을 전송한다. 더욱 명확히, 프리코딩 수단(103)에 의해 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상이한 사용자 기기들에 전송된 기준 신호들은 서로 직교하고, 기준 신호들에 대한 프리코딩은 데이터 신호들에 대한 것과 동일하다.
다운링크 프리코딩 매트릭스 W는 교정된 업링크 채널 매트릭스에 무어-펜로즈 의사-역을 적용함으로써 획득될 수 있으며, 이것은
Figure pct00037
에 의해 표현된다.
다운링크 프리코딩 매트릭스 W는 또한 교정된 업링크 채널 매트릭스에 최소 평균 제곱 추정을 수행함으로써 획득될 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 HDLW를 대각 매트릭스로 만드는 제로 포싱 프리코딩의 임의의 설계들이 본 발명에 활용될 수 있음을 안다.
사용자 기기측에서, 다운링크 채널은 eNodeB로부터의 신호에 따라 추정된다. 사용자 기기(20)에서 보조 장치(200)의 다운링크 벡터 채널 추정 수단(202)은 사용자 기기(20)가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다운링크 채널 추정을 위해 eNodeB(10)로부터 다운링크 기준 신호를 수신하고, 수신된 다운링크 기준 신호에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 추정한다. 특히, 다운링크 벡터 채널 추정 수단(202)은 벡터 채널을 추정하기 위해 사용자 기기(20)가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 모든 사용자들의 다운링크 기준 신호들을 수신하여 측정한다. 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 모든 사용자 기기들에 의해 보여지는 실효 다운링크 채널 매트릭스는 다음과 같이 표현될 수 있고,
Figure pct00038
여기서 nr은 수신 안테나들의 총 수 또는 독립된 데이터 스트림들의 총 수(각각의 수신 안테나가 독립된 데이터 스트림에 대응하는 경우)를 표현한다. 상기 실효 다운링크 채널 매트릭스의 각각의 행 벡터는 특정 수신 안테나의 관점에서 본 벡터 채널이다. 제한하기보다는 예시하기 위해, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에는 독립된 데이터 스트림을 수신하기 위해 하나의 안테나가 장착된다. 사용자 기기(20)가 그룹의 j-번째 사용자 기기인 경우, 사용자 기기(20)에 의해 측정된 벡터 채널은
Figure pct00039
에 의해 표현될 수 있다. 그룹의 다른 사용자 기기들은 사용자 기기(20)의 동작들과 동일한 동작들을 수행하고, 그들 각각의 벡터 채널을 측정한다.
그 후에, 사용자 기기(20)에서, 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 측정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 미리 결정된 조건을 만족하는지에 대한 결정을 한다. 조건이 만족되는 경우, 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 채널 상호성 교정을 위해 eNodeB(10)에 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 전송한다.
특히, j-번째 사용자 기기는
Figure pct00040
가 되도록 벡터 채널을 측정한다. 결정의 조건은
Figure pct00041
의 평균 제곱값이 미리 결정된 값을 초과하거나, 엔트리들의 모드들의 평균이 미리 결정된 값을 초과할 수 있으며, 이것은 eNodeB(10)가, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자들에게 전송되는 신호들이 사용자 기기(20)에 명확한 간섭을 유발하는 매우 큰 채널 교정 에러들을 가지는 것을 의미한다. 따라서, 사용자 기기(20)의 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 채널 상호성 교정을 위해 eNodeB(10)에 측정된 벡터 채널을 피드백한다. 선택적으로, 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 eNodeB(10)에 재교정을 위한 요청을 전송한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 eNodeB(10)에 재교정을 위한 요청을 전송 및/또는 벡터 채널을 피드백하는지를 결정하기 위해, 다른 미리 결정된 조건들이 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)에 의해 이용될 수 있음을 안다.
사용자 기기(20)는 다양한 방식들로 다운링크 벡터 채널 매트릭스
Figure pct00042
를 피드백할 수 있다. 예를 들면, 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 실제 측정된 값을 eNodeB(10)에 전송할 수 있다. 대안적으로, 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 변동을 eNodeB(10)에 전송할 수 있고, eNodeB(10)는 최종 벡터 채널 및 그 변동에 따라 현재 벡터 채널을 도출한다. 다시 대안적으로, 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 양자화된 값을 eNodeB(10)에 전송할 수 있다. 당연히, 사용자 기기(20)는 교정 정보를 피드백하기 위한 다른 방식들을 활용할 수 있다. 실효 다운링크 채널 매트릭스의 치수
Figure pct00043
는 수신 안테나들의 총 수로 제한되고, 일반적으로
Figure pct00044
보다 적다. 따라서, 동일한 피드백 방식을 이용하여, 본 발명의 교정 피드백 오버헤드는 3GPP 제안서 R1-080494보다 적다.
그들 각각의 측정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 피드백 및/또는 재교정을 위한 요청들을 전송하기 위해 동일한 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자 기기들에 의해 동일한 동작들이 수행되고, 이것은 본 명세서에서 생략된다.
상술된 바와 같이, eNodeB(10)의 교정 정보 결정 수단(102)은 업링크 채널 매트릭스와 다운링크 채널 매트릭스 사이의 상호성 교정 매트릭스 E를 결정한다. 통신 처리에서, 교정 정보 결정 수단(102)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 선택적으로, 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 교정 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함한다.
특히, 교정 정보 결정 수단(102)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기로부터 피드백된 정보에 따라 대응하는 벡터 채널
Figure pct00045
을 결정하고; 각각의 사용자 기기로부터 수신된 재교정에 대한 요청들에 따라 재교정할지의 여부를 판단한다. 더욱 명확하게, 교정 정보 결정 수단(102)은 재교정에 대한 각각의 요청의 수신시 재교정할 수 있다. 또한, 재교정에 대한 요청들의 수가 미리 결정된 수를 초과할 때 재교정할 수 있고, 예를 들면, eNodeB는 재교정에 대한 3개의 새로운 요청들을 수신할 때 재교정할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템의 전체 수신 성능과 eNodeB의 계산 부하 사이에서 트레이드 오프가 달성될 수 있다.
교정 매트릭스 E를 업데이트하기로 결정할 때, 교정 정보 결정 수단(102)은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 결정하고, 실효 다운링크 채널 매트릭스를 형성하기 위해 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 조합하고, 업데이트된 교정 매트릭스를 획득하기 위해 오리지널 교정 매트릭스를 실효 다운링크 채널 매트릭스로 우측 곱한다. 특히, 이 동작은 매트릭스들의 형태로 기술될 수 있다: 교정 정보 결정 수단(102)은 각각의 사용자 기기로부터 피드백된 벡터 채널
Figure pct00046
을 결정하고, 실효 다운링크 채널 매트릭스
Figure pct00047
를 형성하기 위해 벡터 채널
Figure pct00048
을 함께 조합하고, 업데이트된 교정 매트릭스를 획득하기 위해 오리지널 교정 매트릭스를 실효 다운링크 채널 매트릭스로 우측 곱하며, 이것은
Figure pct00049
에 의해 표현된다. 그 후에, eNodeB(10)의 프리코딩 수단(103)은 업데이트된 교정 정보에 따라 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정한다.
상기 실시예에서, 각각의 사용자 기기는 전체 채널 매트릭스의 상호성을 보장하고 성능 이득을 가져오기 위해 벡터 채널
Figure pct00050
을 피드백한다. 그러나, 낮은 SINR의 경우에, 각각의 사용자로부터 피드백된 대각을 벗어난 엔트리들은 부정확하게 될 수 있다. 이러한 부정확성은 매트릭스 동작을 통해 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다른 사용자들에 전파될 것이고, 다중-사용자 간섭을 유발할 것이다. 따라서, 선택적으로, 사용자 기기(20)의 다운링크 벡터 채널 추정 수단(202)은 또한: 사용자 기기(20)가 SINR을 측정하고, 사용자 기기(20)의 채널과 무관한 벡터 채널 매트릭스
Figure pct00051
의 엔트리들을 영으로 설정하는 단계를 더 포함한다. 따라서, 벡터 채널 매트릭스는 최종적으로
Figure pct00052
로서 결정된다.
상기 실시예에서, 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에는 독립된 데이터 스트림을 각각 수신하는 하나의 안테나가 장착된다. 이러한 예는 본 발명을 제한하기보다는 설명하려는 것이다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 각각의 사용자 기기에 독립된 데이터 스트림을 각각 수신하는 2개 이상의 안테나들이 장착될 수 있음을 안다. 예를 들면, 사용자 기기(20)에는 2개의 안테나들이 장착되며, 이들은 공간 분할 멀티플렉싱 그룹에서 각각 제 2 및 제 3 수신 안테나들이다. 따라서, 사용자 기기(20)의 다운링크 벡터 채널 추정 수단(202)에 의해 측정되는 벡터 채널들은
Figure pct00053
및
Figure pct00054
로 표현될 수 있다. 사용자 기기(20)의 다운링크 벡터 채널 전송 수단(203)은 또한,
Figure pct00055
및
Figure pct00056
와 연관된 정보를 eNodeB(10)에 전송한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 창조적인 작업 없이 상기 기술에 비추어 시스템의 다른 기기들의 대응하는 동작들을 도출할 수 있다. 따라서, 이들은 본 명세서에서 생략된다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 소위 장치들 또는 수단들이 하드웨어 모듈, 또는 소프트웨어 기능 모듈, 또는 심지어 소프트웨어 기능 모듈과 일체화된 하드웨어 모듈로 구현될 수 있다는 것을 안다.
종래 기술(예를 들면, 3GPP 제안서 R1-080494)에서, 상호성 교정의 트리거링은 온도 변화, 전력 변동, 최종 교정 이후 벗어난 시간 등과 같은 많은 팩터들에 의존한다. 정확한 트리거링을 제공하기 위하여, eNodeB의 제어 엔티티는 모든 이들 정보를 수시로 수집해야 하고, 일단 상호성 교정을 수행하기로 결정하면, 사용자 기기에 통보한다. 이것은 부정확한 트리거링 타이밍으로 인해 여분의 회로들, 처리 수고들, 및 가장 중요하게는 공중 인터페이스 리소스의 낭비를 요할 수 있다.
본 발명에서, 사용자 기기는 벡터 채널
Figure pct00057
을 측정하고, 환경들이 변화할 때의 변동을 신속하게 측정할 수 있고, 그에 의해 상호성 교정을 즉각적으로 트리거링할 수 있다. 따라서, eNodeB의 트리거링은 감소된 복잡도와 더욱 정확한 트리거링 타이밍을 가진다.
또한, 본 발명에서, 사용자 기기가 피드백하는 것은 직접적인 채널 매트릭스와 연관된 정보 대신, 실효 다운링크 채널
Figure pct00058
과 연관된 정보이다. 완전한 상호성을 가진 TDD 시스템에 대해, 실효 채널 매트릭스는 단일화된 대각 매트릭스이다. 그리고, 약간 또는 중간의 상호성 에러들을 가진 TDD 시스템에 대해, 실효 다운링크 채널 매트릭스의 엔트리들의 변동은 직접적인 채널 매트릭스의 엔트리들의 변동보다 적다. 따라서, 본 발명은 더 적은 양자화 비트들을 필요로 한다.
그 외에도, 본 발명의 교정-특정 채널 추정들을 수행하기 위해서는 eNodeB도 사용자 기기도 필요하지 않다.
본 발명의 비제한적인 실시예들이 상술되었다. 그러나, 본 발명은 특정 시스템들, 장치들 및 특정 프로토콜에 제한되지 않는다. 첨부된 특허청구범위의 범주를 벗어나지 않고 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 수정들 또는 변형들이 이루어질 수 있다.
10; eNodeB
20; 사용자 기기
100; 신호 전송 장치
101; 업링크 채널 추정 수단
102; 교정 정보 결정 수단
103; 프리코딩 수단
200; 보조 장치
201; 업링크 기준 신호 전송 수단
202; 다운링크 벡터 채널 추정 수단
203; 다운링크 벡터 채널 전송 수단

Claims (14)

  1. 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하는 방법에 있어서:
    A. 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고 상기 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정하는 단계;
    B. 상기 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 상호성 교정 정보(reciprocity calibration information)를 결정하는 단계;
    C. 상기 업링크 채널 특성들 및 상기 교정 정보에 따라 제로 포싱(zero forcing)을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 상기 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 상기 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상기 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 단계 B는 상기 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상기 사용자 단말로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 상기 교정 정보를 선택적으로 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 신호 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교정 정보는 교정 매트릭스이고, 상기 다운링크 채널 매트릭스는 업링크 채널 매트릭스의 전치 매트릭스를 상기 교정 매트릭스로 우측 곱함(right multiplexing)으로써 획득되는, 신호 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단계 B는:
    상기 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상기 사용자 기기로부터 피드백된 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 상기 정보에 따라 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 결정하고, 실효 다운링크 채널 매트릭스를 형성하기 위해 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 조합하고, 업데이트된 교정 매트릭스를 획득하기 위해 오리지널 교정 매트릭스를 상기 실효 다운링크 채널 매트릭스로 우측 곱하는 단계를 포함하는, 신호 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 C는:
    상기 다운링크 프리코딩 매트릭스를 획득하기 위해 교정된 업링크 채널 매트릭스의 무어-펜로즈 역(Moore-Penrose inverse)을 추정하는 단계를 포함하는, 신호 전송 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 C는:
    상기 다운링크 프리코딩 매트릭스를 획득하기 위해 교정된 업링크 채널 매트릭스에 최소 평균 제곱 추정을 수행하는 단계를 포함하는, 신호 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 B는:
    상기 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상기 사용자 기기로부터 재교정을 위한 요청들을 수신하는 단계; 및
    상기 재교정을 위한 요청들의 수가 미리 결정된 값을 초과할 때 상기 교정 정보를 업데이트하는 단계를 포함하는, 신호 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    초기 교정 정보를 설정하는 단계를 더 포함하는, 신호 전송 방법.
  8. 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 사용자 기기에서 신호를 전송하도록 eNodeB를 보조하는 방법에 있어서:
    a. 업링크 채널 추정을 위해 상기 eNodeB에 업링크 기준 신호를 전송하는 단계;
    b. 상기 사용자 기기가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 다운링크 채널 추정을 위해 상기 eNodeB로부터 다운링크 기준 신호를 수신하고, 상기 수신된 다운링크 기준 신호에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 추정하는 단계;
    c. 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 미리 결정된 조건을 만족할 때 채널 상호성 교정을 위해 상기 eNodeB에 상기 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 전송하는 단계를 포함하는, 신호 전송을 위한 eNodeB 보조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 c는:
    상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 상기 미리 결정된 조건을 만족할 때 상기 eNodeB에 재교정을 위한 요청들을 전송하는 단계를 포함하는, 신호 전송을 위한 eNodeB 보조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 b는:
    신호 대 간섭 잡음비를 측정하고, 상기 사용자 기기의 채널과 무관한 상기 벡터 채널 매트릭스의 엔트리들을 영으로 설정하는 단계를 포함하는, 신호 전송을 위한 eNodeB 보조 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은:
    미리 결정된 값을 초과하는 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 평균 제곱값; 또는
    미리 결정된 값을 초과하는 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 엔트리들의 모드들의 평균값 중 하나인, 신호 전송을 위한 eNodeB 보조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 상기 정보는:
    상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스; 또는
    상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 변동; 또는
    상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스의 양자화된 값 중 어느 하나인, 신호 전송을 위한 eNodeB 보조 방법.
  13. 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 eNodeB에서 신호를 전송하기 위한 신호 전송 장치에 있어서:
    공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 사용자 기기로부터 신호를 수신하고 상기 수신된 신호에 따라 업링크 채널 특성들을 추정하기 위한 업링크 채널 추정 수단;
    상기 업링크 채널 특성들과 다운링크 채널 특성들 사이의 상호성 교정 정보를 결정하기 위한 교정 정보 결정 수단;
    상기 업링크 채널 특성들 및 상기 교정 정보에 따라 제로 포싱을 이용하여 다운링크 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 상기 결정된 다운링크 프리코딩 매트릭스에 따라 상기 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상기 사용자 기기에 다운링크 신호를 전송하기 위한 프리코딩 수단을 포함하고,
    상기 교정 정보 결정 수단은 또한 상기 공간 분할 멀티플렉싱 그룹의 상기 사용자 기기로부터 피드백된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 수신하고, 선택적으로, 상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보에 따라 상기 교정 정보를 업데이트하기 위해 활용되는, 신호 전송 장치.
  14. 시분할 듀플렉싱 다중 입력 다중 출력 시스템의 사용자 기기에서 신호를 전송하도록 eNodeB를 보조하기 위한 보조 장치에 있어서:
    업링크 채널 추정을 위해 상기 eNodeB에 업링크 기준 신호를 전송하기 위한 업링크 기준 신호 전송 수단;
    상기 사용자 기기가 속하는 공간 분할 멀티플렉싱 그룹에 의한 다운링크 채널 추정을 위해 상기 eNodeB로부터 다운링크 기준 신호를 수신하고, 상기 수신된 다운링크 기준 신호에 따라 다운링크 벡터 채널 매트릭스를 추정하기 위한 다운링크 벡터 채널 추정 수단;
    상기 다운링크 벡터 채널 매트릭스가 미리 결정된 조건을 만족할 때 상기 eNodeB에 상기 추정된 다운링크 벡터 채널 매트릭스와 연관된 정보를 전송하기 위한 다운링크 벡터 채널 전송 수단을 포함하는, 보조 장치.
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