WO2013058468A1 - 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2013058468A1
WO2013058468A1 PCT/KR2012/005414 KR2012005414W WO2013058468A1 WO 2013058468 A1 WO2013058468 A1 WO 2013058468A1 KR 2012005414 W KR2012005414 W KR 2012005414W WO 2013058468 A1 WO2013058468 A1 WO 2013058468A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base station
channel
terminal
information
precoding
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/005414
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
서한별
최완
김동인
유종열
Original Assignee
엘지전자 주식회사
성균관대학교산학협력단
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 엘지전자 주식회사, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US14/350,341 priority Critical patent/US9407344B2/en
Publication of WO2013058468A1 publication Critical patent/WO2013058468A1/ko

Links

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
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • 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
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03891—Spatial equalizers
    • 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
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0032—Distributed allocation, i.e. involving a plurality of allocating devices, each making partial allocation
    • H04L5/0035—Resource allocation in a cooperative multipoint environment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • 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
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • 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
    • H04B7/0619—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 using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0626—Channel coefficients, e.g. channel state information [CSI]

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for transmitting a downlink signal in a base station cooperative wireless communication system and a device for the same.
  • 3GPP LTE 3rd
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • Technical specifications for UMTS and E-UMTS For details, refer to the "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network”
  • an E-UMTS is a user equipment (UE) and is an access gateway located at an end of a base station (eNode B) and a network (E-UTRAN) and connected to an external network (Access Gateway). AG).
  • the base station can transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.44, 3, 5, 10, 15, and 20 MHz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • For downlink (DL) data the base station transmits downlink scheduling information such as time / frequency domain, encoding, data size, HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information, etc. Tells.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the base station transmits uplink scheduling information to the terminal to inform the user of the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. available to the terminal.
  • the core network may consist of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolutions are required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, the use of flexible frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • a first base station is a first channel between the first base station and the first terminal from the first terminal; Receiving information of a second channel between the second base station and the first terminal; Transmitting, by a first base station, information of the first channel and information of the second channel to a second base station; Determining, by the first base station, a first precoding matrix for the first channel which negates the transmission effect to the first terminal; And a signal transmitted from the first base station to the first terminal by a signal transmitted from the second base station to the first terminal by the second base station using the information of the first channel and information of the second channel. Determining a second precoding hangar for a third channel of the second base station and the first terminal so that the second base station and the first terminal
  • the method further comprises: determining a third precoding column for the fourth channel of the second base station and the second terminal by using the first precoding matrix and the second precoding column. It may further include.
  • the third precoding matrix may be determined such that transmission efficiency from the second base station to the second terminal is negligible.
  • the third precoding matrix may be determined such that interference to the first terminal is reduced.
  • the third precoding row is an area in which a signal transmitted by the second base station to the second terminal is not used by a signal transmitted by the first base station and the second base station to the first terminal. It is characterized by being determined so as to be correct.
  • the first base station and the second base station supports only one-way communication from the first base station to the second base station.
  • a base station in a base station cooperative wireless communication system, can efficiently transmit a downlink signal.
  • the base station cooperative communication technique i.e., in an environment having limited capacity of backhaul link connected between base stations and having high latency characteristics, namely, CoMP transmission (coordinated multipoint transmission) technique
  • CoMP transmission Coordinatd multipoint transmission
  • the amount of information transfer between base stations by limiting the information transfer between base stations in a single direction, and partly limited the amount of information transmitted according to the state of the backhaul link.
  • Only some data streams commonly available through unidirectional information transfer can be arranged to receive signals in the same space at the receiving end, thereby enhancing the signal and improving transmission efficiency.
  • the data streams that are cooperatively transmitted are aligned so as to be aligned in unused or low usage space, thereby reducing interference and improving overall information transmission efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on a 3GPP radio access network standard.
  • 3 illustrates physical channels used in a 3GPP system and general using them A diagram for explaining a signal transmission method.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a multi-antenna communication system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a CoMP environment in which information is transmitted in a single direction and cooperatively transmitted.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a method of designing a precoding hangar for transmitting user 2 information in base station 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram comparing the performance of the present invention CoMP technique and the conventional CoMP technique.
  • FIG. 8 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a trans-antenna port channel. Data is transferred between the embedded access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources. Specifically, the physical channel is Orthogonal (OFDMA) in the downlink
  • SCD Frequency Division Multiple Access
  • SC- in the uplink Modulation is performed using a single carrier frequency division multiple access (FDMA) scheme.
  • FDMA single carrier frequency division multiple access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the Layer 2 Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer has a header compression feature that reduces unnecessary control information for efficient transmission of IP packets such as IPv4 or IPv6 over a narrow bandwidth wireless interface. Do this.
  • the radio resource control (RRC) layer at the bottom of the third layer I is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transmission channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other. If there is an RRC connected (RRC Connected) between the UE and the RRC layer of the network, the UE is connected to the RRC connected state
  • NAS non-access stratum
  • OH session management
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the downlink transmission channel for transmitting data from the network to the UE is a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information, a Paging Channel (PCH) for transmitting a paging message, and a Downlink SCH (Shared Channel for transmitting a user traffic or control message).
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message, and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message. It is located above the transmission channel.
  • Logical channels mapped to the transmission channel include Broadcast Control Channel (BCCH), Paging Control Channel (PCCH), Common Control Channel (CCCH),
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a general method for transmitting signals using them and the Woolly channels used in the 3GPP system.
  • the terminal When the terminal is powered on or newly enters the cell, the terminal performs an initial shell search operation such as synchronizing with the base station (S301). To this end, the terminal receives a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S—SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a shell ID. Can be obtained. Thereafter, the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in the shell. Meanwhile, the terminal may acquire a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step. The downlink channel state can be checked by receiving.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S—SCH Secondary Synchronization Channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After the initial shell discovery, the UE receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the information on the PDCCH.
  • System information may be obtained (S302).
  • the UE may perform a random access procedure (RACH) to the base station (Step S303 to step S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE transmits a specific sequence to the preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303 and S305), and receives a response message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH. (S304 and S306).
  • PRACH physical random access channel
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Physical Uplink Control Channel (PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel Q seriality indicator (CQI), a precoding matrix index (PMI), and an RI. (Rank Indicator) and the like.
  • CQI channel Q seriality indicator
  • PMI precoding matrix index
  • RI Rank Indicator
  • the terminal controls the above-described CQI / PMI / RI Information may be transmitted on PUSCH and / or PUCCH.
  • MIMO Multiple-Input Multiple-Output
  • MIMO is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and this method can improve the transmission and reception efficiency of data. That is, the transmitting end of the wireless communication system can increase capacity and improve performance by using a plurality of antennas at the receiving end.
  • MIMO may be referred to as a 'multi-antenna'.
  • multi-antenna technology In multi-antenna technology, it does not rely on a single antenna path to receive one premise message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data rate within a shell area of a specified size or to increase system coverage while ensuring a specific data rate. In addition, this technique can be widely used in a mobile communication terminal, a repeater, and the like. According to the multi-antenna technique, the transmission limit in the mobile communication according to the conventional technique using a single antenna can be overcome.
  • FIG. 4 is a block diagram of a multiple antenna (MIMO) communication system according to the present invention. Is shown. Transmitter had a transmitting antenna is installed dog ⁇ ⁇ , the receiving end is the receiving antennas N R seolji dog.
  • the theoretical channel transmission capacity is increased than when using the plurality of antennas at either the transmitting end or the receiving end.
  • the increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved and the frequency effect is improved.
  • the bandwidth transmission rate in the case of using one antenna is set to R 0
  • the transmission rate in the case of using the multiple antennas is theoretically, the transmission rate is as shown in Equation 1 below.
  • the rate R ⁇ may be increased by the rate increase multiplied by Ri. Where ⁇ is the smaller of ⁇ ⁇ and N R.
  • the communication method in the multi-antenna system in a more concrete manner, it may be represented as follows. As shown in FIG. 7, it is assumed that there are N ⁇ transmit antennas and N R receive antennas. First, referring to the transmission signal, since there are ⁇ ⁇ transmittable information when there are N ⁇ transmit antennas, the transmission information may be represented by a vector such as Equation 2 below.
  • the transmission powers may be different in the respective transmission information SS i, ''-, S N T , where each transmission power is ⁇ ' ⁇ '.... ' ⁇ , The transmit power is adjusted When the information is represented by an actor, Equation 3 below.
  • the weighted columnar W is applied to the information vector ⁇ having adjusted transmission power.
  • Equation 5 Given the case where N T transmitted I transmitted signals Nr are configured.
  • the weighted column is appropriately distributed to each antenna according to the transmission channel situation. Iojun transmission It can be expressed as shown in Equation 5 below. Where is the weight between the / th transmit antenna and the th information. It is called Weight Matrix or Precoding Matrix. [Equation 5]
  • the physical meaning of the rank of the channel hangar is the number of sinners that can send different information in a given channel. Therefore, the ranks of the channel hangers are independent of each other in a raw row or column (c umn).
  • the rank of the matrix cannot be greater than the number of rows or columns because it is defined as the number of sins among the numbers.
  • the rank (H) of the channel hangar H is limited as in Equation 6. [Equation 6]
  • each of the different information sent using the multi-antenna technology as a 'stream' or simply 'stream'.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • the number of transport streams can then, of course, be no greater than the rank of the channel, the number of sinners that can send different information. therefore, H can be expressed as shown in Equation 7 below.
  • # of streams represents the number of streams.
  • one stream may be transmitted through more than one antenna.
  • mapping one or more streams to multiple antennas There may be several ways of mapping one or more streams to multiple antennas. This method can be described as follows according to I type of multi-antenna technique. When one stream is transmitted through multiple antennas, it can be seen as a spatial diversity scheme, and when multiple streams are transmitted through multiple antennas, it can be regarded as a spatial multiplexing scheme. Of course, a hybrid form of spatial diversity and spatial multiplexing is also possible.
  • CoMP transmission Coordinatd multipoint transmission
  • a representative technique for transmitting information from a plurality of base stations to a user at the same time is a global precoding technique [ ⁇ MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) precoding technique.
  • the global precoding scheme is designed based on a composite channel of channels coming into a user terminal from multiple base stations.
  • H [H n H 21 ] ( ⁇ ⁇ 2 ⁇ ).
  • Equation 8 singular value decomposition
  • the transmission power for each stream is determined by the WF (waterfilling) allocation method for the case where there is a bandwidth transmission power limitation for each base station.
  • the WF (waterfilling) allocation method will be briefly described. Assuming that the transmitter knows the channel information, the channel response of the transmitted signal will have different channel gains in the frequency domain when the channel frequency feedback is not ideal. This means that the frequency attenuation of the channel is not evenly distributed in the frequency domain. Also, signals at these frequencies are rarely transmitted in channels where there are very severe nulls or strong narrowband noise in the frequency response. Therefore, in order to access the capacity of these channels, spectrum shaping should be applied to the transmitted signal. Therefore, the channel output and transmitter information should be distributed in the frequency domain in the form of allocation to the band capacity. This is the basic concept of the WF (waterfilling) allocation method.
  • the sinful global precoding matrix designed by the base station 1 and the base station 2 by the matrix determining the parallel and power allocation for the beam direction is determined as follows. [Equation 10]
  • W [WW W (2) ] T matrix W (1)
  • the regression W (2) means a rowar consisting of row vectors of upper and lower rows of row W, respectively.
  • the MBSFN precoding scheme is designed based on the effective channel coming into the user from all base stations and uses a common precoding matrix in all base stations. If the effective channel is referred to as Hef ⁇ Hn + H ( ⁇ / W), the channel is represented by Equation 11 through eigenvalue decomposition.
  • PMBSFN max. log (I + (U EFF D EFF PD e ff H U eff H ) / N 0 )
  • the common precoding matrix designed for base station 1 and base station 2 Equation 13 is shown.
  • MBSFN F2
  • MBSFN WMBSF PMBSFN
  • the present invention proposes a technique for improving the transmission capacity of a user through limited cooperation in an environment where only non-clear information exchange between base stations is possible.
  • Inter-base link Due to the capacity limitation of the (backlink), information between base stations is transmitted to a neighbor base station only in a part of one-way information in a single direction.
  • a base station with a small amount of information utilizes its I-channel information within the limited information to transmit a transmission effect, and a base station with more information transmits its own signal to a signal transmitted from a counterpart base station. This improves the transmission efficiency by ensuring that the received signal is reinforced at the terminal.
  • it improves transmission efficiency by aligning interference signals that are caused when base stations with more informations serve other terminals at the same time in a space where the counterpart base stations do not use black or black space.
  • the present invention illustrates a CoMP environment in which information is cooperatively transmitted by transmitting information in a single direction as shown in FIG. 5 ⁇ part of user 1's data stream and CSI (channels) from base station 1 to a base station 2 through a backhaul link state information).
  • CSI channels
  • the CSI passed from base station 1 to base station 2 is connected to the base stations and user 1 Contains information about channels H u and H 21 .
  • the base station 1 uses the data stream information and the CSI information of the user 1 originally owned, regardless of the operation of the base station 2.
  • the precoding matrix is designed and allocated transmission power to maximize the information transmission efficiency of 1.
  • Base station 2 uses pre-channel information on H n and H 21 received from base station 1 to design precoding and allocate transmit power so that the data stream of user 1 is aligned at the receiving end to enhance the desired signal strength.
  • Base station 2 is also a user
  • the present invention specifically operates in the following order.
  • Base station 1 transmits the information about the channels H u and H 21 which are part of the data stream ⁇ for user 1 and the user 1 connected to the user 1 to the base station 2 via a backhaul link.
  • the amount of information to be transmitted is determined according to the capacity of the backhaul link and the allowable delay, and a backhaul link signal is transmitted to the base station 2 indicating the information on the stream transmitted alone and the stream used for cooperative transmission.
  • Channel information of 1 is obtained through user 1 feedback, or directly at the base stations through channel reciprocity. It can be estimated.
  • information about channels H 22 and H 12 of user 2 may be obtained in the same manner, and this information may be obtained only from base station 2.
  • the precoding matrix is designed to maximize the transmission efficiency of user 1 using the limited information available.
  • the precoding matrix of the sinus is determined by Wu ⁇ va) ... v l , where ⁇ ⁇ , ( ,)
  • a row Pn diag (p lu ... p lu ) for allocating transmission power to L streams is designed as shown in Equation 14 below to maximize transmission efficiency of user 1.
  • Pii argmax. log (I + (UiiDnPiiDii H U n H ) / No)
  • Base station 2 first designs a precoding hangar F 21 for cooperative transmission to user 1 through a partial CoMP scheme.
  • base station 2 may calculate the precoding matrix F u designed at base station 1 based on the available channel information for H u and H 21 . Based on this, transmitted from the base station 2 to the user 1 through the channel H 21 Align the signal with the ⁇ signal sent from base station 1 to user 1 via H n . Assuming that the number of cooperatively transmitted streams is (/ ⁇ ), signal alignment is obtained by the following equation (16).
  • Equation 16 U u d ) is a row liter consisting of column vectors corresponding to Sl in the left unique row U u of the channel ⁇ fUuDnVn H.
  • the signal-normal joules designed like Eosyll are converted to a joule with unit norm as shown in Equation 17 through normalization. [Equation 17]
  • Design F 22 There are two ways to design F 22 . First, there is a method to maximize user 2's information transmission efficiency based on the already designed F u and F 21 . Secondly, based on already designed F u and F 21 , There is a method of transmitting the information of the user 2 in the space of the user 1 with low usage to minimize the interference passing to the user 1. FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a method of designing a precoding hangar for transmitting user 2 information in base station 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 there are four channel spaces (Dimensions 1 to 4) between the base station 1 and the user 1, and WF power allocation according to the channel gain given by the base station 1 ⁇ , two spaces (Dimension 1). And 2) most of the information may be delivered.
  • the design of F 22 allows the interference caused by User 2's information to be aligned in a space where User 1's usage is low.
  • the interference nal technique may be performed as in Equation 20 in the same manner as the signal nal.
  • U u (0) is a matrix of column vectors corresponding to a low-use space in the left-hand interaction row U u of the channel Hu ⁇ UnDnVn H.
  • the interference is arranged in the space where the user 1 uses less, and the space transmitting most of the information can obtain a high transmission efficiency without interference.
  • the subject who designs the precoding hangar of base station 2 may also consider two methods. First, the channel information estimated by the base station 2, with the channel information received from the base station 1, the precoding matrix F 21 and F 22 can be designed directly in the base station 2. Secondly, instead of passing the channel information through the backhaul link, the base station 1 can design and pass the precoding matrix itself of the base station 2.
  • the base station 1 designs the precoding matrix control of the base station 2
  • the base station 1 designs the backhaul link signal informing the information corresponding to the stream transmitted through the cooperative transmission and the corresponding precoding hangar F 21 .
  • the precoding hangar F 22 is designed and handed over to the base station 2 so that interference at the user 1 is reduced to the signal that is not cooperatively transmitted.
  • the base station 1 is designed to sense that the precoding matrix F 22 F 22 directly to the base station 2 using It may mean that it is specified, but more comprehensively includes a meaning that specifies the I attribute F 22 to be used by BS 2.
  • base station 1 informs base station 2 of a set of precoding matrices that can be used as F 22 or a series that cannot be used as F 22 (ie, will experience strong interference when used at base station 2).
  • the base station 2 may be informed of a set of precoding rows of.
  • some streams are cooperatively transmitted based on joint transmission (JT), and the precoding matrix of the base station 2 is configured in such a manner that the remaining streams are transmitted in a direction to avoid interference.
  • JT joint transmission
  • FIG. 7 is a diagram comparing the performance of the CoMP technique of the present invention and the conventional CoMP technique.
  • FIG. 7 considers an environment in which all base stations and user 1 have two antennas, and user 2 is not considered to see only the performance of the CoMP scheme.
  • the signal alignment scheme of the present invention considers a case in which both streams are cooperatively transmitted and a case in which only one stream is partially cooperatively transmitted.
  • the proposed scheme outperforms the MBSFN scheme with the same codebook size, and shows a deterioration in performance over the global precoding scheme.
  • all data streams and channel information must be shared among all base stations and have a large codebook size.
  • the present invention is applicable to an inter-base station cooperative communication environment having limited capacity of 100 days link or high latency, which is considered in the actual standard.
  • This technique enables cooperative communication between base stations in an unbalanced state where all data streams are not equally delivered to all base stations.
  • it can be applied in a similar manner in an environment such as a cooperative communication using a relay in which information imbalance between nodes naturally occurs or a femto cell having a hierarchical structure between base stations.
  • the communication device 800 includes a processor 810, a memory 820, an RF module 830, a display module 840, and a user interface module 850.
  • the communication device 800 is shown for convenience of description and some modules may be omitted. In addition, the communication device 800 may further include necessary modules. In addition, communication In the storage 800, some modules may be divided into more granular modules.
  • the processor 810 is configured to perform an operation according to the embodiment of the present invention illustrated with reference to the drawings. In particular, the detailed operation of the processor 810 may refer to the contents described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the memory 820 is connected to the processor 810 and stores an operating system, an application, a program code, data, and the like.
  • the RF module 830 is connected to the processor 810 and performs a function of converting a baseband signal into a wireless signal or converting a wireless signal into a baseband signal. To this end, the RF module 830 performs analog conversion, amplification, filtering and frequency up-conversion or their reverse process.
  • the display module 840 is connected to the processor 810 and displays various information.
  • the display module 840 is not limited thereto, but may use well-known elements such as a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), and an organic light emitting diode (OLED).
  • the user interface module 850 is connected to the processor 810 and may be configured by a combination of well-known user interfaces such as a keypad and a touch screen.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one embodiment of the present invention provides one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, or the like.
  • firmware or software an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • a method for transmitting a downlink signal and a device for transmitting the downlink signal in the base station cooperative wireless communication system as described above have been described based on the example applied to the 3GPP LTE system. Do.

Landscapes

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

Abstract

본 출원에서는 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호 송신을 위한 프리코딩 행렬을 결정하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 제 1 기지국이 제 1 단말로부터, 상기 제 1 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 1 채널의 정보 및 제 2 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 2 채널의 정보를 수신하는 단계; 제 1 기지국이 상기 제 1 채널의 정보 및 상기 제 2 채널의 정보를 제 2 기지국으로 전달하는 단계; 상기 제 1 기지국이 상기 제 1 단말로의 전송 효율이 최대화하는 제 1 채널을 위한 제 1 프리코딩 행렬을 결정하는 단계; 및 상기 제 1 채널의 정보 및 상기 제 2 채널의 정보를 이용하여 상기 제 2 기지국이, 상기 제 2 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 상기 제 1 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 사용하지 않는 영역에 정렬하도록, 상기 제 2 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 3 채널을 위한 제 2 프리코딩 행렬을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

【명세서】
【발명의 명청】
기지국 협 력 무선 통신 사스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장지
【기술분야】
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기지국 협 력 무선 통신 시스렘에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장지에 관한 것이 다.
【배경기술】
본 발명 이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템으 I 일례로서 3GPP LTE (3rd
Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개락적으로 설 명한다.
도 1은 무선 통신 시스템으 I 일례로서 E-UMTS 망구조를 개 락적으로 도시한 도면이 다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진호 |·한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적 인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이 라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격 (technical specification)으 | 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification 그룹 Radio Access Network"으 | Release 7고 |· Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말 (User Equipment; UE)고 |· 기지국 (eNode B; eNB), 네트워크 (E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게 이트웨이 (Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서 비스, 멀 티캐스트 서 비스 및 /또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이 터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.44, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여 러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이 터 송수신을 제어한다. 하향 링크 (Downlink; DL) 데이 터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이 터가 전송될 시간 /주파수 영역, 부호화, 데이 터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크 (Uplink; UL) 데이 터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간 /주파수 영역, 부호화, 데이 터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인 터페이스가 사용될 수 있다. 핵심 망 (Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기 반으로 LTE까지 개발되어 왔지 만, 사용자와 사업자의 요구와 기 대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁 력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서 비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인 터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된 다.
【발명의 상세한 설 명】
【기술적 과제】
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 기지국 협 력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장지를 제안하고자 한다. 【기술적 해결방법】 본 발명의 일 양상인 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호 송신을 위한 프리코딩 행렬을 결정하는 방법은, 제 1 기지국이 제 1 단말로부터, 상기 제 1 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 1 제널의 정보 및 제 2 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 2 채널의 정보를 수신하는 단계; 제 1 기지국이 상기 제 1 채널의 정보 및 상기 제 2 재널의 정보를 제 2 기지국으로 전달하는 단계; 상기 제 1 기지국이 상기 제 1 단말로의 전송 효을이 죄대화하는 제 1 재널을 위한 제 1 프리코딩 행렬을 결정하는 단계; 및 상기 제 1 채널의 정보 및 상기 제 2 채널의 정보를 이용하여 상기 제 2 기지국이, 상기 제 2 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 상기 제 1 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 사용하지 않는 영역에 정렬하도록, 상기 제 2 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 3 채널을 위한 제 2 프리코딩 행럴을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 방법은, 상기 제 1 프리코딩 행렬 및 상기 제 2 프리코딩 행럴을 이용하여, 상기 제 2 기지국과 상기 제 2 단말과의 제 4 재널을 위한 제 3 프리코딩 행럴을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 3 프리코딩 행렬은 상기 제 2 기지국으로부터 상기 제 2 단말로의 전송 효을이 죄대화되도록 결정될 수 있다. 또는, 상기 제 3 프리코딩 행 렬이, 상기 제 1 단말로의 간섭 이 죄소화되도록 결정될 수도 있다. 이 경우, 상기 제 3 프리코딩 행 럴은, 상기 제 2 기지국이 상기 제 2 단말로 전송하는 신호를, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 사용하지 않는 영역에 정 럴되도록, 결정되는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국은, 상기 제 1 기지국에서 상기 제 2 기지국으로의 단방향 통신 만을 지원하는 것을 특징으로 한다. 【유리한 효과】
본 발명의 실시예에 따르면 기지국 협 력 무선 통신 시스템에서 기지국은 효을적으로 하향링크 신호를 송신할 수 있다.
보다 구제적으로, 본 발명의 실시예에 따르면 기지국 간에 연결된 백홀 링크 (backhaul link)의 용량이 제한적이고 고 (^ᅳ레이 턴시 (high latency) 특성을 가지는 환경에서 효과적으로 기지국 협 력 통신 기 법, 즉 CoMP 전송 (coordinated multipoint transmission) 기 법을 수행할 수 있다. 즉, 기지국 간의 정보 전 달을 단일 방향으로 제한하고, 전 달되는 정보의 양을 백훌 링크의 상태에 따라 일부 제한함으로써 기지국 간의 정보 전달 양을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 단일 방향 정보 전달을 통해 공통적으로 이용 가능한 일부의 데이터 스트림 (data stream)에 한해서는 신호를 수신단에서 같은 공간으로 수신되도록 정렬해줌으로써 신호의 보강이 이루어져 전송 효을을 향상시길 수 있다. 나아가, 협력 전송을 하지 않는 데이터 스트림의 경우 협력 전송되는 데이터 스트림들이 사용하지 않거나 사용량이 적은 공간에 정렬되도록 전송함으로써 간섭을 죄소화하고 전체 정보 전송 효을을 개선할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이. 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【도면으ᅵ 간단한 설명】
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개락적으로 도시한 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다중 안테나 통신 시스템으ᅵ 구성도이다.
도 5는 단일 방향으로 정보를 전달하여 협력 전송하는 CoMP 환경을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기지국 2에서 사용자 2의 정보를 전송하기 위한 프리코딩 행럴을 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명으 I CoMP 기법고ᅡ 종래 CoMP 기법에 대한 성능을 비교하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장지의 블록 구성도를 예시한다. 【발명으 I실시를 위한 형태】
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특정들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다. 본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토클 (Radio Interface Protocol)의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말 (User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제 1계층인 물리계층은 물리채널 (Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스 (Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어 (Medium Access Control) 계층과는 전송채널 (Trans안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매제접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal
Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC- FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제 2계층의 매제접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 논리재 널 (Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선 링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제 2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제 2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인 터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효올적으로 전송하기 위해 불필요한 제 어정보를 줄여주는 헤 더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.
제 3계층으 I 최하부에 위지한 무선 자원제 어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평 면에서 만 정의된다. RRC 계층은 무선베어 러 (Radio Bearer; RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-configuration) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채 널, 전송재 널 및 물리채 널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이 터 전 달을 위해 제 2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결 (RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태 (Connected
Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 R C 휴지 상태 (Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리 (Session Management)오!" 이동성 관리 (Mobility Management) 등으ᅵ 기능을 수행한다.
기지국 (eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여 러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서 비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이 터를 전송하는 하향 전송채 널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽 이 나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀 티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이 터를 전송하는 상향 전송재 널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이 나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채 널으ᅵ 상위에 있으며, 전송채 널에 매핑되는 논리채 널 (Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel),
MCCH(Multicast Control Channel), MTCH (Multicast Traffic Channel) 등이 있다. 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 울리 재 널들 및 이들을 이용한 일반적 인 신호 전송 방법을 설 명하기 위한 도면이 다.
단말은 전원이 켜지거 나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셸 탑색 (Initial cell search) 작업을 수행한다 (S301). 이를 우 |해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채 널 (Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채 널 (Secondary Synchronization Channel; S— SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셸 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채 널 (Physical Broadcast Channel)景 수신하여 셸 내 방송 정보를 획득할 수 있다 · 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호 (Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 재 널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셸 탐색을 마진 단말은 물리 하향 링크 제어 채 널 (Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실 린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 재 널 (Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 종더 구제적 인 시스템 정보를 획득할 수 있다 (S302).
한편, 기지국에 죄초로 접속하거 나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정 (Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다 (단계 S303 내지 단계 S306). 이를 우 I해, 단말은 물리 임의 접속 채 널 (Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고 (S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다 (S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH으ᅵ 경우, 추가적으로 충돌 해결 절자 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적 인 상 /하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 (S307) 및 물리 상향 링크 공유 재 널 (Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채 널 (Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송 (S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보 (Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크 /상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Q니 ality Indicator), PMI(Precoding Matrix 인 덱스), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및 /또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple- Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효을을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 흑은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나 '라 지침할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는, 하나의 전제 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각 (fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셸 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지 (coverage)를 증가시길 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말고ᅡ 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다ᅳ 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 다중 안테나 (MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 4에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 Ντ개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설지되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 재널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효을이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 죄대 전송 레이트를 R0라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 죄대 전송 레이트 R。에 레이트 증가을 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 ^는 Ντ와 NR 중 작은 값이다.
【수학식 1】
/, =테 ^)
예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이오ᅡ 같은 다중 안테나 시스렘의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신고ᅡ 자세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다- 현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 축정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송를 향상을 위한 시공간 신호 저리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구제적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 Ντ개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, Ντ개의 송신 안테나가 있는 경우 죄대 전송 가능한 정보는 Ντ개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 백터로 나타낼 수 있다.
【수학식 2】
S ― \s 7 S2 ? ， S Ντ \ 한편, 각각의 전송 정보 S Si, ' ' - , SNT에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을 ^'^'…' ^ 라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 엑터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
【수학식 3]
Figure imgf000018_0001
또한, S 를 전송 전력의 대각행렬 ^를 이용하여 나타내면 하기의 수학식
4와 같다.
【수학식 4】
Figure imgf000018_0002
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터 ^에 가중치 행럴 W가 적용되어
X
전송되는 NT 개으 I 송신신호 (transmitted signal) Nr 가 구성되는 경우 고려해 보자. 여기서, 가중치 행럴은 전송 정보를 전송 재널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이오ᅡ 같은 전송신호
Figure imgf000018_0003
를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 는 /번째 송신안테나와 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. 가중치 행렬 (Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬 (Precoding Matrix)이라고 불린다. 【수학식 5]
Figure imgf000019_0001
일반적으로, 채널 행럴의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 죄대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행럴의 랭크 (rank)는 서로 독립인 (independent) 행 (raw) 또는 열 (c umn)으 | 개수 중에서 죄소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행 (row) 또는 열 (column)으ᅵ 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행럴 H의 랭크 (rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다. 【수학식 6]
r nk(H. ≤ min(Nr， N R )
또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림 (Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 죄대 수인 재널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행럴이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
【수학식 7】
# of streams≤ rank(H)≤ min(iVr , NR )
여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술으 I종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플텍싱의 혼합 (Hybrid)된 형태도 가능하다.
한편, 기지국 간 협력을 통한 정보 전송으로 CoMP 전송 (coordinated multipoint transmission) 기법들이 제안되어왔다. CoMP 기법 중 통해 다수의 기지국에서 동시에 한 사용자에게 정보를 전송하는 대표적 기법으로 글로벌 프리코딩 (global precoding) 기법고 [■ MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) 프리코딩 기법이 있다. 글로벌 프리코딩 기법은 다수의 기지국으로부터 사용자 단말기로 들어오는 채널들의 합성 채널 (composite channel)을 기반으로 설계된다. 각각 M개의 안테나를 가진 두 개의 기지국 협력으로 구성되는 CoMP의 경우 기지국 1고ᅣ 기지국 2에서 N 안테나를 가진 사용자 1로 신호가 전송되는 합성재널을 H = [Hn H21] (Νχ2Μ)라고 하면 고유값 분해 (singular value decomposition; SVD)를 통해 다음 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
【수학식 8]
H = UDVH= UD[v(1) ... v(/W)]H
우 I 식에서 U (Λ/χ/V)오 I" V Μχ2Μ)는 각각 합성채널 Η의 좌편 고유 (left singular) 행럴과 우편 고유 (right singular) 행럴을 의미하고, v(i)는 V행렬으ᅵ i-번째 열 벡터 (column vector)를 의미한다. AH는 행렬 A의 허미시안 전치 (Hermitian transpose)를 의미한다. 두 개의 기지국에서 사용자 1로 ： ( ≤rank(H)) 개의 스트림을 전송하는 경우 빔의 방향을 결정하는 죄적의 프리코딩 행럴은 WGL0BAL=[V(1) ... vw]으로 결정된다. 또한 L 개의 스트림에 전송 전력을 할당하는 행럴 PGLOBAL=diag(pi ... [^는 다음 수학식 9와 같이 전송 효을을 극대화하도록 설계된다. 【수학식 9] PGLOBAL = max. log( I +. (UDPDHUH)/N0 )
결과적으로 각 스트림 당 전송 전력은 기지국마다 죄대 전송전력 제한이 있는 경우에 대한 WF (waterfilling) 할당 방법에 의해 결정된다.
여기서, WF (waterfilling) 할당 방법에 관하여 간단히 설명한다. 송신단이 채널정보를 알고 있다는 가정에서, 채널 주파수 옹답이 이상적이지 않을 때 송신되는 신호의 채널 응답은 주파수 영역에서 다른 재널 이득을 갖게 된다. 이는 재널의 주파수 감쇄가 주파수 영역에서 균등하게 분포되지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 주파수 응답에 매우 심한 널 (null)이 존재하거나 강한 협대역 잡음이 존재하는 채널에서는 이러한 주파수의 신호는 거의 전송되지 못한다. 따라서 이러한 채널의 용량 (capacity)에 접근하기 위해서는 전송되는 신호에 스펙트럼 성형 (spectrum shaping)이 적용되어야 한다. 따라서, 채널 출력과 송신단 정보는 죄대 용량에 할당되는 형태로 주파수 영역에서 분포해야 한다. 이것이 WF (waterfilling) 할당 방법의 기본개념이다.
다시 본 발명으로 돌아가, 죄종적으로 빔의 방향을 결정하는 행럴고ᅡ 전력 할당을 결정하는 행렬에 의해 기지국 1과 기지국 2에서 설계된 죄적의 글로벌 프리코딩 행렬은 다음 수학식 10과 같다. 【수학식 10]
Fl,GLOBAL= WGLOBAL(1) PGLOBAL,
F2,GLOBAL=WGLOBAL(2)PGLOBAL
여기에서 W=[WW W(2)]T 행렬 W(1)고ᅡ W(2)는 각각 행럴 W의 상위 개와 하위 개의 행 벡터 (row vector)들로 이루어진 행럴을 의미한다.
MBSFN 프리코딩 기법은 모든 기지국에서 사용자로 들어오는 실효 채널을 기반으로 설계되고 모든 기지국에서 공통적인 프리코딩 행렬을 사용한다. 실효채널을 Hef^Hn+H (Λ/ W)라고 하면 고유값 분해를 통해 다음 수학식 11과 같이 재널이 표현된다.
【수학식 11]
H = UeffDeffVeffH= UeffDeff[Veff,(1)… Veff,(/W)]H
기지국에서 사용되는 공통 프리코딩 행렬은 프리코딩 행럴은 WMBSFN = [veff, (1) ... veff„ ]으로 결정되고 전송 전력 할당 행럴은 다음 수학식 12와 같이 설계된다. 【수학식 12]
PMBSFN = max. log( I + (UEFFDEFFPDeffHUeff H)/N0 )
죄종적으로 기지국 1과 기지국 2에서 설계된 공통 프리코딩 행렬은 다음 수학식 13과 같다.
【수학식 13]
Fl,MBSFN= F2,MBSFN= WMBSF PMBSFN
종래의 CoMP 기법에서는 협력 전송을 위해 기지국간에 백훌 링크를 통해 전달되어야 하는 정보의 양이 많다는 단점이 있다. 실제 표준에서 백홀 링크로 고려되고 있는 X2 인터페이스 같은 경우, 전송 용량에 제한이 있고 고 레이턴시 특징을 가지고 있다. 따라서 백홀 링크으 I 영향을 고려하지 않고 협력에 필요한 모든 정보를 협력에 참여하는 모든 기지국으로 전달한 뒤 프리코딩을 설계하는 기법은 백훌 링크의 용량고ᅡ 밀레이에 제한이 있는 실제 시스템에는 맞지 않는다.
따라서 전달되는 정보의 양이 제한적인 환경에서 효과적으로 동작할 수 있는 프리코딩 기법의 설계가 필요하다. 또한 모든 기지국의 재널로 구성되는 합성재널을 기반으로 프리코딩을 수행하는 경우, 프리코딩 행럴을 표현하기 위한 코드북 크기가 커지는 단점을 가지며, 이는 협력에 참여하는 기지국의 수가 많아질수록 제한된 피드백 관점에서 더욱 심각한 단점으로 작용한다.
본 발명에서는 기지국 간 비대청적 정보 교환만이 가능한 환경에서 제한적 협력을 통해 사용자의 전송 용량을 개선하는 기법을 제안한다. 기지국간 연결 링크 (백훌 링크)의 용량 제한 등으로 인해 기지국 간의 정보는 단일 방향으로 (one-way) 정보의 일부만이 인접 기지국으로 전 달된다. 결과적으로 각 기지국에서 이용 가능한 정보량은 비 대청적으로 주어진다. 적은 양의 정보를 가진 기지국은 제한된 정보 안에서 자신으 I 채 널 정보를 활용하여 전송 효을이 죄대가 되도록 전송하고, 상대적으로 더 많은 정보를 가진 기지국은 상대 기지국에서 전송하는 신호에 자신 이 전송하는 신호를 정 럴하여 단말기에서 수신 신호가 보강되도록 함으로써 전송 효을을 향상시 킨 다. 또한 더 많은 정보를 가진 기지국이 다른 단말기를 동시에 서 비스하는 경우 야기되는 간섭 신호를 상대 기지국이 사용하지 않는 흑은 사용량이 적은 공간에 정렬하여 전송 효을을 개선한다.
보다 구제적으로, 본 발명은 도 5와 같이 단일 방향으로 정보를 전 달하여 협 력 전송하는 CoMP 환경을 도시한다ᅳ 기지국 1에서 백홀 링크를 통해 기지국 2로 사용자 1의 데이 터 스트림 일부와 CSI (channels state information)를 전 달한다. 두 개의 기지국으로 협 력하는 단일 방향 CoMP 기 법을 고려하고 있지 만 제안하는 기 법은 더 많은 기지국이 참여하는 환경으로 확장 또한 충분히 가능하다. 모든 기지국과 사용자는 다중안테나를 가지고 있는 환경을 고려한다.
기지국 1에서 기지국 2로 전 달되는 CSI는 기지국들과 사용자 1로 연결되는 채널 Hu과 H21에 대한 정보를 포함한다. 기지국 1은 본래 가지고 있던 사용자 1의 데이터 스트림 정보와 CSI 정보를 이용하여 기지국 2의 동작과 무관하게 사용자
1의 정보 전송 효을을 극대화하도록 프리코딩 행렬을 설계하고 전송 전력을 할당한다. 기지국 2는 기지국 1으로부터 전달받은 Hn과 H21에 대한 재널 정보를 이용하여 사용자 1의 데이터 스트림이 수신 단에서 정럴되어 원하는 신호 세기가 보강되도록 프리코딩을 설계하고 전송 전력을 할당한다. 또한 기지국 2는 사용자
2의 신호를 사용자 1가 사용하지 않거나 사용량이 적은 공간에 정렬하도록 프리코딩을 설계하여 전송 효을을 개선한다.
본 발명은 구체적으로 다음과 같은 순서로 동작한다.
1) 백훌 링크를 통한 정보 전달
기지국 1은 사용자 1에 대한 데이터 스트림 ^의 일부인 과 사용자 1과 연결된 재널 Hu과 H21에 대한 정보를 백훌 링크를 통해 기지국 2로 전달해준다. 이 경우 백홀 링크의 용량과 지연 허용량에 따라 전달되는 정보 의 양이 결정되고, 협력 전송에 사용되는 스트림고ᅡ 단독으로 전송되는 스트림에 대한 정보를 알려주는 백홀 링크 신호를 기지국 2에 넘겨준다ᅳ 사용자 1의 재널 정보는 사용자 1의 피드백을 통해 획득하거나, 채널의 상호성 (reciprocity)을 통해 기지국들에서 직접 추정할 수 있다. 또한 사용자 2의 채널 H22과 H12에 대한 정보는 같은 방식으로 얻어질 수 있고, 이 정보는 기지국 2에서만 획득할 수 있다.
2) 기지국 1의 프리코딩 행렬 설계
기지국 1에서는 이용 가능한 제한적인 정보를 이용하여 사용자 1의 전송 효을을 극대화하도록 프리코딩 행렬을 설계한다. 이때 기지국 1은 사용자 2의 채널고 데이터에 대한 정보가 없기 때문에 기지국 2의 동작은 고려하지 않는다. 따라서 기지국 1에서 전송하는 스트림의 수가 ^≤rank(Hu))개라고 고려했을 때, 죄적의 프리코딩 행렬은 Wu^v a) ... vl 결정되고, 여기에서 \^,(,)는 재널 Hu二 UuDnVuH의 우편 고유 행럴 Vn의 번째 열 벡터를 의미한다. 또한 L 개의 스트림에 전송 전력을 할당하는 행럴 Pn=diag(plu ... plu)는 사용자 1의 전송 효을을 극대화하도록 아래 수학식 14와 같이 설계된다.
【수학식 14]
Pii = argmax. log( I + (UiiDnPiiDiiHUn H)/No )
이는 WF 할당 기법에 따라 구해지고, 기지국 1에서의 죄종 프리코딩 행렬은 다음 수학식 15와 같이 결정된다.
【수학식 15] Fii=WnPii
3) 기지국 2의 프리코딩 행럴 설계
(1) 기지국 2에서는 먼저 사용자 1에게 부분적 CoMP 기법을 통해 협력 전송하기 위한 프리코딩 행럴 F21을 설계한다.
구제적으로, 기지국 2는 이용 가능한 Hu과 H21에 대한 채널 정보를 바탕으로, 기지국 1에서 설계되는 프리코딩 행렬 Fu을 계산할 수 있다. 이를 바탕으로 기지국 2로부터 채널 H21을 통해 사용자 1로 전송되는
Figure imgf000028_0001
신호를 기지국 1에서 Hn을 통해 사용자 1로 전송되는 ^ 신호에 정렬시킨다. 협력 전송되는 스트림 의 수가 (/≤ )라고 가정하면, 신호의 정렬은 다음 수학식 16과 같은 방법으로 얻어진다.
【수학식 16】
W2i' = (H2iHH2i)-1H2iHUii(1)
수학식 16에서 Uud)은 재널 ^fUuDnVnH의 좌편 고유 행럴 Uu에서 Sl 에 대응되는 열 벡터들로 이루어진 행럴이다. 이오ᅡ 같이 설계된 신호 정럴 행럴은 정규화 (normalization)를 통해 아래 수학식 17과 같이 단위 놈 (unit norm)을 가진 행럴로 변환된다. 【수학식 17]
W21 = W2l'S21
여기서 행럴 S21=diag(l/||w21,(1)'|| ... l/||w21, '||)은 신호 정렬 행렬 W21 '의 열을 단위 놈으로 만들어주는 역할을 한다. 이렇게 정럴된 신호에 죄적의 전송 전력을 할당하기 위한 전송 전력 할당 행럴은 다음고ᅡ 수학식 18과 같이 설계된다.
【수학식 18】
?2i = argmax. log( I + (에 ^^ ^에^ UnWS21P2iS21 HUi1WH)/No )
= argmax. log( I + (Un (1)S2iP2iS2iHUii(1)H)/No )
이는 정규화된 행렬 S21에 대한 WF 할당 방법을 통해 얻어진다. 따라서 죄종적으로 얻어진 프리코딩 행렬 F21은 다음 수학식 19와 같이 주어진다.
【수학식 19]
F2i=W2iP2i
(2) 마지막으로 기지국 2에서 사용자 2의 정보를 전송하기 위한 프리코딩
F22를 설계한다. F22를 설계하는 방법도 두 가지가 가능하다. 먼저 첫 번째로 이미 설계된 Fu과 F21을 바탕으로 사용자 2의 정보 전송 효을을 극대화 하도록 설계하는 방법이 있다. 두 번째로 이미 설계된 Fu과 F21을 바탕으로 사용되지 않거나 사용량이 적은 사용자 1의 공간에 사용자 2의 정보를 정럴하여 사용자 1로 넘어가는 간섭을 최소화하도록 전송하는 방법이 있다ᅳ 도면을 참조하여, 보다 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기지국 2에서 사용자 2의 정보를 전송하기 위한 프리코딩 행럴을 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 기지국 1과 사용자 1 사이의 채널 공간이 4개 (Dimension 1 내지 4)가 존재하고, 기지국 1에서 주어진 채널 이득에 따라 WF 전력 할당을 한 결고ᅡ, 2개의 공간 (Dimension 1 및 2)으로 대부분의 정보가 전달되는 경우가 발생할 수 있다.
이오ᅡ 같은 경우, F22의 설계를 통해 사용자 2의 정보로 인한 간섭이 사용자 1의 사용량이 적은 공간에 정럴되도록 할 수 있다. 이 때 간섭 정럴 기법은 앞선 신호 정럴과 같은 방식으로 다음 수학식 20과 같이 수행될 수 있다.
【수학식 20]
W22'=(H21 HH21) -1H2iHUn'0)
여기에서 Uu (0)은 채널 Hu^UnDnVnH의 좌편 교유 행럴 Uu에서 사용량이 적은 공간에 대응되는 열 벡터들로 이루어진 행렬이다. 이와 같이 간섭이 정렬되도록 설계한 환경에서 사용자 2의 정보량이 죄대화 되도록 전력 P22를 할당하여 죄종적으로 F22=W22P22를 설계할 수 있다. 결과적으로 기지국 2에서 간섭 정럴 기법을 사용하여 정보를 전송하게 되면 사용자 1에서 사용량이 적은 공간으로 간섭이 정렬되게 되고, 대부분의 정보를 전송하는 공간은 간섭이 없는 높은 전송 효을을 얻을 수 있게 된다.
기지국 2의 프리코딩 행럴을 설계하는 주체 역시 두 가지 방식을 고려할 수 있다. 첫 번째로 기지국 2에서 추정한 채널정보오ᅡ 기지국 1으로부터 전달받은 재널정보를 가지고, 프리코딩 행렬 F21과 F22을 기지국 2에서 직접 설계할 수 있다. 또한 두 번째로 기지국 1에서 백훌 링크를 통해서 채널 정보를 넘겨주는 대신 기지국 2의 프리코딩 행렬 자체를 설계하여 넘겨주는 방식이 가능하다.
기지국 1이 기지국 2의 프리코딩 행렬 자제를 설계하는 경우를 설명하면, 기지국 1은 협력전송을 통해 전송되는 스트림에 해당하는 정보를 알려주는 백홀 링크 신호와 그에 대응되는 프리코딩 행럴 F21을 설계하여 기지국 2에게 넘겨준다. 또한 협력 전송이 되지 않는 신호에 대하여 사용자 1에서 간섭이 죄소화되도록 프리코딩 행럴 F22을 설계하여 기지국 2에 넘겨주게 된다. 여기서 기지국 1이 프리코딩 행렬 F22을 설계한다는 의미는 기지국 2가 사용할 F22를 직접 지정해준다는 의미일 수도 있으나 보다 포괄적으로 기지국 2가 사용할 F22으 I 속성을 지정해주는 의미를 포함한다.
이러한 속성 지정의 일례로, 기지국 1은 F22로 사용이 가능한 일련의 프리코딩 행렬의 집합을 기지국 2에 알려주거나 F22로 사용이 불가능한 (즉, 기지국 2에서 사용 시 강한 간섭을 받게 되는) 일련의 프리코딩 행럴의 집합을 기지국 2에 알려 줄 수 있다. 그 결과로 기지국 2의 입장에서는 일부의 스트림에 대해서는 JT (joint transmission) 기반의 협력 전송이 이루어지고, 나머지 스트림의 경우 간섭을 피하는 방향으로 전송하는 형태로 기지국 2의 프리코딩 행렬이 구성된다.
도 7은 본 발명의 CoMP 기법고ᅡ 종래 CoMP 기법에 대한 성능을 비교하는 도면이다. 특히, 도 7에서는 모든 기지국과 사용자 1은 2 개의 안테나를 가지고 있는 환경을 고려하였고, CoMP 기법의 성능만을 보기 위해 사용자 2는 고려하지 않았다. 또한, 각각 글로벌 프리코딩, MBSFN 프리코딩 기법고 CoMP를 이용한 기지국 협력 통신을 하지 않고 기지국 1에서만 정보를 전송하는 비 (非) -CoMP 기법고ᅡ 제안하는 신호 정렬 기법을 비교하였다. 본 발명의 신호 정럴 기법은 2개의 스트림을 모두 협력 전송하는 경우와 한 개의 스트림만을 부분적으로 협력 전송하는 경우를 고려하였다. 도 7에서는 제안된 기법이 동일한 코드북 사이즈를 갖는 MBSFN 기법보다 성능이 우수하고, 글로벌 프리코딩 기법보다는 성능이 열화 되는 것을 보여준다. 그러나 글로벌 프리코딩 기법을 수행하기 위해서는 모든 데이터 스트림과 재널 정보가 모든 기지국에 공유되어야 하고 코드북 사이즈가 크다는 단점이 있다.
본 발명은 실제 표준에서 고려되고 있는 백흘 링크의 용량이 제한적이거나 고 레이턴시 특성을 가지는 기지국 간 협력 통신 환경에 적용 가능하다. 이 기법을 통해 모든 데이터 스트림이 모든 기지국에 동등하게 전달되지 않은 정보 불균형 상태에서 기지국 간의 협력 통신을 수행할 수 있다. 또한 자연적으로 노드 간 정보의 불균형이 발생하는 럴레이를 이용한 협력 통신이나 기지국 사이에 계층적 구조를 가지는 펨토 셸 (femto cell) 등과 같은 환경에서 유사한 방식으로 적용 가능하다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장지의 블록 구성도를 예시한다. 도 8을 참조하면, 통신 장지 (800)는 프로세서 (810), 메모리 (820), RF 모들 (830), 디스플레이 모듈 (840) 및 사용자 인터페이스 모듈 (850)을 포함한다.
통신 장치 (800)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생락될 수 있다. 또한, 통신 장지 (800)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장지 (800)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서 (810)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구제적으로, 프로세서 (810)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 8 에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
메모리 (820)는 프로세서 (810)에 연결되며 오퍼레이 팅 시스템, 어플리케 이션, 프로그램 코드, 데이 터 등을 저장한다. RF 모듈 (830)은 프로세서 (810)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 우 I해, RF 모듈 (830)은 아날로그 변환, 증폭, 필 터 링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈 (840)은 프로세서 (810)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈 (840)은 이로 제한되는 것은 아니지 만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)오ᅡ 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인 터페이스 모듈 (850)은 프로세서 (810)와 연결되 며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인 터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.
이상에서 설 명된 실시예들은 본 발명으 I 구성요소들과 특징들이 소정 형 태로 결합된 것들이 다. 각 구성요소 또는 특정은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적 인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특정과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설 명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이 나 특정은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교제될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적 인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거 나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시 길 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명으 I 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트를러, 마이크로 콘트를러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. 펌웨어 나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설 명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이 미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이 터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특정을 벗어 나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구제화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설 명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적 인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
【산업상 이용가능성】
상술한 바와 같은 기지국 협 력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장지는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설 명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

【청구의 범우ᅵ】
【청구항 1】
기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호 송신을 위한 프리코딩 행럴을 결정하는 방법으로서,
제 1 기지국이 제 1 단말로부터, 상기 제 1 기지국과 상기 제 1 단말과의 제
1 채널의 정보 및 제 2 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 2 재널의 정보를 수신하는 단계;
제 1 기지국이 상기 제 1 재널의 정보 및 상기 제 2 재널의 정보를 제 2 기지국으로 전달하는 단계;
상기 제 1 기지국이 상기 제 1 단말로의 전송 효을이 죄대화하는 제 1 재널을 위한 제 1 프리코딩 행럴을 결정하는 단계; 및
상기 제 1 재널의 정보 및 상기 제 2 재널의 정보를 이용하여 상기 제 2 기지국이, 상기 제 2 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 상기 제 1 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 사용하지 않는 영역에 정럴하도록, 상기 제 2 기지국과 상기 제 1 단말과의 제 3 재널을 위한 제 2 프리코딩 행럴을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특정으로 하는, 프리코딩 행렬 결정 방법.
【청구항 21
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 프리코딩 행럴 및 상기 제 2 프리코딩 행 렬을 이용하여, 상기 제 2 기지국과 상기 제 2 단말과의 제 4 재 널을 위한 제 3 프리코딩 행 렬을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
프리코딩 행럴 결정 방법.
【청구항 3】
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 프리코딩 행렬은,
상기 제 2 기지국으로부터 상기 제 2 단말로의 전송 효을이 죄대화되도록 결정되는 것을 특정으로 하는,
프리코딩 행럴 결정 방법.
【청구항 4】
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 프리코딩 행 렬은, 상기 제 1 단말로의 간섭 이 죄소화되도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 프리코딩 행렬 결정 방법.
【청구항 5]
제 4 항에 있어서,
상기 제 3 프리코딩 행렬은,
상기 제 2 기지국이 상기 제 2 단말로 전송하는 신호를, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국이 상기 제 1 단말로 전송하는 신호가 사용하지 않는 영역에 정 렬되도록, 결정되는 것을 특정으로 하는,
프리코딩 행렬 결정 방법 .
【청구항 6】
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국은,
상기 제 1 기지국에서 상기 제 2 기지국으로의 단방향 통신 만을 지원하는 것을 특징으로 하는,
프리코딩 행럴 결정 방법.
PCT/KR2012/005414 2011-10-16 2012-07-09 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장치 WO2013058468A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/350,341 US9407344B2 (en) 2011-10-16 2012-07-09 Method for transmitting a downlink signal in a base station cooperative wireless communication system and an apparatus for same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161547740P 2011-10-16 2011-10-16
US61/547,740 2011-10-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013058468A1 true WO2013058468A1 (ko) 2013-04-25

Family

ID=48141087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/005414 WO2013058468A1 (ko) 2011-10-16 2012-07-09 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9407344B2 (ko)
WO (1) WO2013058468A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2599234B1 (en) * 2010-07-29 2018-03-28 Thomson Licensing DTV A multiple-in-multiple-out network-coded amplify-and-forward relaying scheme for three node bidirectional cooperation
US9276810B2 (en) * 2011-12-16 2016-03-01 Futurewei Technologies, Inc. System and method of radio bearer management for multiple point transmission
US10051634B2 (en) 2014-06-10 2018-08-14 Qualcomm Incorporated Devices and methods for facilitating non-orthogonal wireless communications
CN107113036B (zh) * 2014-12-15 2020-10-09 日本电气株式会社 用于mimo通信的方法和***
US10110357B2 (en) * 2016-11-03 2018-10-23 Industrial Technology Research Institute Cooperative communication method and system
TWI633802B (zh) * 2016-11-03 2018-08-21 財團法人工業技術研究院 合作通訊方法及系統

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100091585A (ko) * 2009-02-11 2010-08-19 삼성전자주식회사 무선 통신 네트워크에서 다중 셀을 위해 설계된 코드북을 이용한 협력 전송 방법 및 이를 위한 무선 통신 시스템
WO2010105549A1 (zh) * 2009-03-17 2010-09-23 阿尔卡特朗讯 多输入多输出***中用于多小区协作通信的方法及装置
WO2011020062A2 (en) * 2009-08-14 2011-02-17 Research In Motion Limited Frame structure and control signaling for downlink coordinated multi-point (comp) transmission
US20110206154A1 (en) * 2008-11-03 2011-08-25 Ming Ding Wireless communications system and precoding method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101557249B (zh) * 2008-04-07 2012-11-07 上海贝尔阿尔卡特股份有限公司 无线通信***中控制协作传输下行信号的方法和装置
KR20100125693A (ko) * 2009-05-21 2010-12-01 삼성전자주식회사 무선통신시스템에서 셀 간 간섭을 감소시키기 위한 장치 및 방법
KR101568291B1 (ko) * 2009-07-10 2015-11-20 삼성전자주식회사 단말기 및 기지국, 및 단말기의 동작방법
US9208211B2 (en) * 2011-03-23 2015-12-08 Red Hat, Inc. Performing object relational mapping for a data grid
EP2515495B1 (en) * 2011-04-21 2013-07-24 NTT DoCoMo, Inc. Method and apparatus for determining a precoding vector for precoding data to be transmitted to a wireless device in a wireless communication system
US9203490B2 (en) * 2011-04-29 2015-12-01 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for transmitting channel status information in wireless communication system
US20130096906A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-18 Invodo, Inc. Methods and Systems for Providing Items to Customers Via a Network

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206154A1 (en) * 2008-11-03 2011-08-25 Ming Ding Wireless communications system and precoding method
KR20100091585A (ko) * 2009-02-11 2010-08-19 삼성전자주식회사 무선 통신 네트워크에서 다중 셀을 위해 설계된 코드북을 이용한 협력 전송 방법 및 이를 위한 무선 통신 시스템
WO2010105549A1 (zh) * 2009-03-17 2010-09-23 阿尔卡特朗讯 多输入多输出***中用于多小区协作通信的方法及装置
WO2011020062A2 (en) * 2009-08-14 2011-02-17 Research In Motion Limited Frame structure and control signaling for downlink coordinated multi-point (comp) transmission

Also Published As

Publication number Publication date
US9407344B2 (en) 2016-08-02
US20140254532A1 (en) 2014-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6317403B2 (ja) 無線通信システムにおいてチャネル状態情報をフィードバックする方法及びそのための装置
US10158411B2 (en) Method and apparatus for transmitting channel state information in wireless communication system
US20180070337A1 (en) Method for transceiving downlink signal in wireless communication system and apparatus therefor
US9504067B2 (en) Method for reporting channel state information in wireless communication system, and apparatus therefor
US10499372B2 (en) Method for deciding resource-specific transmission mode in wireless communication system and apparatus for same
EP2658155B1 (en) Method for reporting channel state information in wireless communication system and device therefor
US9288691B2 (en) Method for reporting channel state information in wireless communication system and apparatus therefor
US20160164593A1 (en) Antenna combining for massive mimo scheme
US9935702B2 (en) Method and apparatus for feeding back channel state information for 3D MIMO in wireless communication system
JP7228693B2 (ja) Ｐｄｓｃｈダイバーシティをシグナリングするためのシステム及び方法
US9154988B2 (en) Method for reporting channel state information in wireless communication system, and device therefor
US20190149205A1 (en) Method for transmitting uplink signal in distributed antenna communication system and device for same
US10750565B2 (en) Method and device for performing communication by using virtual terminal in inter-vehicle communication system
JP6464143B2 (ja) 無線通信システムにおいてチャネル状態情報送信方法及び装置
US20160218789A1 (en) Method for feeding back channel quality indicator in wireless communication system and apparatus therefor
WO2013058468A1 (ko) 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2014129842A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 랭크 인덱스의 비트 길이를 결정하는 방법 및 장치
WO2014021573A1 (ko) 기지국 협력 무선 통신 시스템에서 간섭 측정 기반 상향링크 신호 송수신 방법 및 이를 위한 장치
WO2012081843A1 (ko) 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치
US9496934B2 (en) Method and device for transmitting and receiving signals by using codebook in wireless communication system
US10686503B2 (en) Method and apparatus for reporting channel quality information for 3D MIMO in wireless communication system
US9985711B2 (en) Method and device for transmitting channel state information in wireless communication system
US20180026694A1 (en) Method and apparatus for communication based on common feedback information in multiple antenna system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12841937

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14350341

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12841937

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1