KR101476204B1 - 개선된 코드워드-레이어 매핑 조합을 이용한 신호 전송 방법 - Google Patents

Abstract

다중안테나 시스템에서 코드워드와 레이어 사이의 매핑 관계를 효율적으로 규정하고, 이를 이용하여 신호를 전송하는 방법을 설명한다.

하나 이상의 코드 워드 각각에 따른 소정 비트 블록을 변조하여, 각 코드워드별 변조 심볼 스트림을 생성한 후, 상기 하나 이상의 코드 워드 각각에 따른 변조 심볼을 미리 정해진 매핑 조합 중 어느 한 조합에 따라 하나 이상의 상기 레이어에 매핑하여, 레이어 매핑된 변조 심볼을 전송함에 있어서, 상기 미리 정해진 매핑 조합은, 상기 레이어의 개수가 최대 8개, 상기 코드워드의 개수가 최대 4개인 경우까지 각 코드워드와 레이어 사이의 매핑 관계를 규정하며, 하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수를, 전체 레이어의 개수를 전체 코드워드의 개수로 나눈 비에 해당하는 개수 이하로 제한된 조합을 이용한다.

Codeword, Layer, Stream

Description

개선된 코드워드-레이어 매핑 조합을 이용한 신호 전송 방법 {Method For Transmitting Signals Using Modified Codeword-Layer Mapping Table}

이하의 설명은 다중안테나 시스템에서 코드워드와 레이어 사이의 매핑 관계를 효율적으로 규정하고, 이를 이용하여 신호를 전송하는 방법에 대한 것이다.

간단히 말해, MIMO는 "Multi-Input Multi-Output"의 줄임말로 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신안테나와 다중 수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 무선통신시스템의 송신단 혹은 수신단에서 다중안테나를 사용하여 용량증대 혹은 성능개선을 꾀하는 기술이다. 여기서는 MIMO를 다중안테나라 칭하기로 한다.

도 1은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 N_T개로, 수신 안테나의 수를 N_R개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하게 된다. 이 에 따라 전송 레이트를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(R_O)에 다음과 같은 레이트 증가율(R_I)이 곱해진 만큼으로 이론적으로 증가할 수 있다.

즉, 예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 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 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

이와 같은 다중안테나의 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼 들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식으로 나눌 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다.

다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 1과 같이 N _T 개의 송신 안테나와 N _R 개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다.

먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, 이와 같이 N _T 개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N _T 개 이므로, 이를 다음과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

한편, 각각의 전송 정보 s ₁,s ₂,…,

에 있어 전송 전력을 달리 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을 P ₁,P ₂,…,

라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

또한,

를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬 W 가 적용되어 실제 전송되는 N _T 개의 송신신호(transmitted signal) x₁,x₂,…,

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송 신호 x₁,x₂,…,

를 벡터 x를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다. 이때, 신호 벡터 x로 다음과 같이 표시하기로 한다. 여기서 w _ij 는 i 번째 송신안테나와 j 번째 정보간의 가중치를 의미하며, 행렬로 W 로 표시하기로 한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.

한편, 상술한 바와 같은 전송 신호( x )는 공간 다이버시티를 사용하는 경우와 공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우로 나누어 생각해 볼 수 있다.

공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우는 서로 다른 신호를 다중화하여 보내게 되므로, 정보 벡터 s 의 원소들이 모두 다른 값을 가지게 되는 반면, 공간 다이버시티를 사용하게 되면 같은 신호를 여러 채널 경로를 통하여 보내게 되므로 정보 벡터 s의 원소들이 모두 같은 값을 갖게 된다.

물론, 공간 멀티플랙싱과 공간 다이버시티를 혼합하는 방법도 고려 가능하다. 즉, 예를 들어 3 개의 송신 안테나를 통하여 같은 신호를 공간 다이버시티를 이용하여 전송하고, 나머지는 각각 다른 신호를 공간 멀티플랙싱하여 보내는 경우도 고려할 수 있다.

N _R 개의 수신안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호 y₁,y₂,…,

는 벡터로 다음과 같이 표현 하기로 한다.

한편, 다중 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나 j 로부터 수신 안테나 i 를 거치는 채널을 h _ij 로 표시하기로 한다. 여기서, h _ij 의 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 2는 N _T 개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 총 N _T 개의 송신 안테나로부터 수신안테나 i 로 도착하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.

또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 N _T 개의 송신 안테나로부터 N _R 개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.

실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H 를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)가 더해지게 되므로, N _R 개의 수신안테나 각각에 더해지는 백색잡음 n₁,n₂,…,

을 벡터로 표현하면 다음과 같다.

위의 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같은 수식으로 표현 가능하다.

상술한 설명은 다중 안테나 통신 시스템이 단일 사용자에게 이용되는 경우를 중점적으로 설명하였다. 그러나, 다중 안테나 통신 시스템을 복수의 사용자에 적용 하여 다중 사용자 다이버시티(multiuser diversity)를 획득하는 것이 가능하며 이에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.

페이딩(fading) 채널은 잘 알려진 무선통신시스템의 성능저하를 가져오는 주요원인이다. 시간, 주파수, 공간에 따라 채널 이득 값이 변하고 채널 이득 값이 낮을수록 성능저하가 심각해진다. 페이딩을 극복할 수 있는 방법 중 하나인 다이버시티는 여러 개의 독립적인 채널들이 모두 낮은 이득값을 가질 확률이 매우 낮다는 사실을 이용한다. 한편, 다중 안테나 통신 시스템에서 이용되는 코드워드(codeword)에 대해 설명하면 다음과 같다.

일반적인 통신 시스템에서는 채널에서 겪는 오류를 수신단에서 정정해주기 위해서 송신단에서 보내는 정보에 오류정정부호(forward error correction code)를 사용하여 부호화(coding)를 한 후 전송하게 된다. 수신단에서는 수신신호를 복조(demodulation)한 후, 오류정정부호의 복호(decoding)화 과정을 거친 후 전송 정보를 복원하게 된다. 이러한 복호화 과정을 통해 채널에 의해서 생긴 수신 신호상의 오류를 정정하게 된다.

모든 오류정정부호에는 채널 오류 정정 시에 최대 정정 가능한 한계가 있다. 즉, 수신 신호가 해당 오류정정 부호가 갖는 한계를 넘는 오류를 갖고 있다면, 수신단에서는 오류가 없는 정보로 복호할 수 없게 된다. 따라서, 수신단에서는 복호한 정보에 오류가 있는지 없는지 판단할 근거가 필요하게 된다. 이렇게, 오류정정부호화 과정과 별도로 오류검출을 위해서 특별한 형태의 부호화 과정이 필요하다. 이런 오류 검출 부호로는 일반적으로 CRC(Cyclic Redundancy Check code)가 널리 쓰인다.

CRC는 오류정정이 아니라 오류검출을 위해 사용하는 부호화(Coding)방법의 하나이다. 일반적으로는 전송 정보를 CRC를 사용하여 부호화한 후, CRC 부호화된 정보에 오류정정부호(forward error correction code)를 사용하는 방식으로 사용한다. 흔히 이렇게 CRC와 오류정정부호가 적용되어 부호화된 한 개의 단위를 "코드워드(Codeword)"라고 한다.

한편, 전송정보가 여러 개가 중첩되어 수신되는 경우에는 간섭제거(interference cancellation) 방식의 수신기를 사용하여 성능향상을 기대할 수 있다. 여러 개의 전송정보가 중첩되어 수신되는 경우의 예를 들면, 다중안테나(MIMO) 기술이 사용되거나, 다중 사용자 수신(Multiuser Detection) 기술이 사용되거나, 다중 코드(Multicode) 기술이 사용되는 경우들이 있다. 간섭제거 구조를 간단히 설명하면 다음과 같다.

일단 여러 개의 정보가 중첩된 전체 수신 신호로부터 첫 번째 정보를 복조/복호(demodulation/decoding)한 뒤, 전체 수신신호로부터 첫 번째 정보와 관련된 정보를 제거한다. 이렇게 수신신호로부터 첫 번째 정보가 제거된 신호를 갖고 두 번째 신호를 복조/복호하게 된다. 세 번째 신호의 복조/복호 시에는 처음 수신신호로부터 첫 번째 정보와 두 번째 정보가 제거된 신호를 가지고 수행하며, 네 번째 이후의 신호들은 위의 과정을 반복해서 수행하여 복조/복호 된다. 이와 같이 계속적으로 수신 신호에서 복조/복호된 신호를 제거하여 이후의 복조/복호 과정의 성능을 향상시키는 방법을 SIC(Successive Interference Cancellation) 방식이라고도 한다.

이러한 SIC와 같은 간섭제거 방식을 사용하기 위해서는 수신 신호로부터 제거하는 복조/복호된 신호에 오류가 없어야 한다. 만일 오류가 있었다면, 그 이후의 모든 신호의 복조/복호 시에 계속적으로 나쁜 영향을 끼치는 오류 전파(error propagation)현상이 일어나게 된다.

다중안테나 기술에서도 상술한 바와 같은 간섭제거 기술을 사용할 수 있다. 이러한 간섭제거 기술이 사용되는 경우로는 우선 여러 개의 전송 정보가 다중 안테나에 걸쳐서 중첩되어 전송되는 경우이다. 즉, 공간 멀티플렉싱 기술이 사용된 경우에 각 전송 정보를 검출하면서 간섭제거 기술을 사용할 수 있다.

하지만, 앞서 설명한 바와 같이, 간섭 제거 시에 생기는 오류 전파 현상을 최소화하기 위해서는 빼주는 복조/복호된 신호의 오류 여부를 판별한 후 선택적으로 간섭을 제거하는 것이 바람직하다. 이렇게 각 전송 정보의 오류 유무를 판단하기 위한 실천적인 수단은 앞서 언급한 CRC가 있다. 보통 이와 같은 CRC 부호화를 통과한 서로 구분되는 정보의 단위를 "코드워드"라고 할 수 있다. 따라서, 좀 더 실천적인 방법으로서 간섭제거 기술이 사용되는 경우로는 전송 정보의 수가 여러 개일 뿐만 아니라, 코드워드의 수도 여러 개인 경우이다.

한편, 채널의 상태를 나타내는 채널 행렬 H 의 행과 열의 수는 송수신 안테나 수에 의해서 결정된다. 채널 행렬 H 는 앞서 살펴본 바와 같이 행의 수는 수신 안테나의 수 N _R 과 같아지고, 열의 수는 송신 안테나의 수 N _T 와 같아 지게 된다. 즉 , 채널 행렬 H 는 N _R × N _T 행렬이 된다.

일반적으로, 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H 의 랭크(rank(H))는 다음과 같이 제한된다.

또한, 랭크의 또 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition)를 하였을 때, 고유치(eigen value)들 중에서 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 비슷한 방법으로, 랭크를 SVD (Singular Value Decomposition) 했을 때 0이 아닌 특이값(singular value)들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

다중안테나 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 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다.

채널 행렬이 H 인 경우, 이를 수식적으로 설명하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.

스트림과 안테나 간의 대응방법을 다중안테나 기술의 분류로 설명하면 다음과 같다. 한 개의 스트림의 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 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.

다음으로, 다중 안테나 통신 시스템에서의 코드워드와 스트림 사이의 관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 3은 MIMO 통신 시스템에서 안테나, 스트림 및 코드워드의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

코드워드와 스트림의 대응 방법은 여러 가지가 가능하다. 통상적인 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이 일단 코드워드(들)가 생성되고, 각 코드워드가 "코드워드-스트림 맵핑 모듈"을 거쳐 다시 전송 스트림(들)에 대응되고, 다시 각 스트림은 "스트림-안테나 맵핑 모듈"을 통해 전송 안테나를 거쳐서 전송되는 방식이다.

이러한 과정 중 여기서 중점적으로 설명할 코드워드와 스트림의 조합을 결정하는 부분은 도 3에서 굵은 선으로 표시된 부분이다.

이상적으로는 코드워드와 스트림의 대응관계는 자유롭게 설정될 수 있다. 즉, 코드워드 한 개가 여러 개의 스트림으로 나뉘어져서 전송될 수도 있고, 여러 개의 코드워드가 연속해서 합쳐서 한 개의 스트림으로 전송될 수 있다. 하지만, 여러 개의 코드워드를 직렬적으로 연속해서 합치는 것은 일종의 부호화의 한 종류로 볼 수 있으므로, 이하의 설명에 있어서는 실제로 의미 있는 조합을 한 개의 코드워드가 한 개 이상의 스트림에 대응되는 경우로 한정한다. 다만, 이하에서 설명하는 특징을 포함하는 한 이들을 별도로 구분하는 경우에 역시 적용 가능함은 이하의 설명을 통해 당업자에게 자명할 것이다.

따라서, 이하의 설명에서는 특별한 언급이 없는 한, 한 개의 코드워드는 한 개 이상의 스트림에 대응된다고 가정하기로 한다. 따라서, 모든 정보들이 부호화 과정을 거쳐서 전송된다고 하면, 수식적으로는 다음의 관계가 성립한다.

여기서, "# of codewords"는 코드워드의 수, "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다.

결론적으로, 상기 수학식 11 내지 13를 종합적으로 정리하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

이를 통해 다음과 같은 사실을 알 수 있다. 즉, 송수신 안테나 수에 제한이 있는 경우는 스트림의 최대 개수가 제한되게 된다. 또한, 코드워드의 수에 제한이 있는 경우는 스트림의 최소 수가 제한되게 된다.

앞서 살펴본 코드워드와 스트림의 상관 관계에 의해, 안테나 수가 제한된 경우는 스트림과 코드워드의 최대 개수가 제한되게 되며, 이에 따라 제한된 수의 코드워드와 스트림의 조합이 가능하게 된다.

이러한 코드워드와 스트림의 조합은 상향 링크 및 하향 링크 모두에서 필요하다. 예를 들어, 설명의 편의상 하향링크에서 다중안테나 기술이 적용되었다고 가정하자. 이때, 하향 링크에서는 다중안테나 기술을 사용한 정보 전송 시 수신측에 전체 코드워드와 스트림의 조합 중 정보 전송에 이용된 조합을 정확히 알려주어야만 정확한 복조/복호가 가능하다.

또한, 상향링크로 제어정보 전송 시에도 전체 코드워드와 스트림의 조합 중 예를 들어 선호하는 조합 등을 알려주는 것이 필요하다. 더 구체적으로 설명하면, 다중안테나 기술을 위해서는 송신단에서 수신단의 채널 및 상태를 알아야 하고, 이를 위해서 수신측에서는 여러 제어정보를 상향링크를 통해 알려주어야 한다. 예를 들어, 수신측에서는 측정된 채널 및 버퍼(buffer)상태와 같은 수신기의 여러 상태를 고려하여, 선호하는 코드워드와 스트림의 조합 및 이에 대응되는 채널정보 지시자(CQI; Channel Quality Indicator) 및 프리코딩 행렬 지시자(PMI; Precoding matrix Index)와 같은 정보를 알려주어야 한다. 물론 자세한 제어 정보의 내용은 사용되는 다중안테나 기술에 따라서 달라질 수 있다. 하지만, 상향링크로 선호하는 코드워드와 스트림의 조합을 알려주어야 한다는 점은 변하지 않는다.

다른 예로서, 상향 링크에서 다중안테나 기술이 적용되었다면, 위의 예의 설명에서 전송 링크만 서로 바뀔 뿐, 코드워드와 스트림 사이의 전체 조합 이용되는 조합 및 선호되는 조합을 알려 주어야 한다는 점은 동일하다. 이와 같은 코드워드와 스트림의 전체 조합을 표시하는데 있어서, 이를 보다 적은 비트 수로 효과적인 방법을 통해 표현할 수 있다면, 제어 정보의 효율적인 전송에 있어서 큰 이득이 된다. 따라서, 이와 같은 코드워드와 스트림의 효과적인 표시 방법에 대한 연구가 요구되고 있다.

본 발명은 MIMO 통신 시스템에 대한 것으로, 코드워드와 레이어의 조합 표시 방법, 이를 이용한 레이어 매핑 방법 및 데이터 전송 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 목적은 코드워드와 스트림의 전체 조합의 수를 합리적인 방법을 통해 제한하여 이를 나타내기 위한 정보의 비트 수를 감소시키는 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 다중 송신 안테나를 통해 데이터를 전송하는 경우 하나의 코드워드를 하나 이상의 레이어(layer)로 효율적으로 분할하기 위한 데이터 처리 방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에서는 다중 안테나 시스템에서 코드워드를 레이어에 매핑하여 전송하는 방법으로서, 하나 이상의 코드 워드 각각에 따른 소정 비트 블록을 변조하여, 각 코드워드별 변조 심볼 스트림을 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 코드 워드 각각에 따른 변조 심볼을 미리 정해진 매핑 조합 중 어느 한 조합에 따라 하나 이상의 상기 레이어에 매핑하는 단계; 및 상기 레이어 매핑된 변조 심볼을 전송하는 단계를 포함하며,

상기 미리 정해진 매핑 조합은, 상기 레이어의 개수가 최대 8개, 상기 코드워드의 개수가 최대 4개인 경우까지 각 코드워드와 레이어 사이의 매핑 관계를 규정하며, 하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수를, 전체 레이어의 개수를 전체 코드워드의 개수로 나눈 비에 해당하는 개수 이하로 제한된 조합인 것을 특징으로 하는 레이어 매핑 방법을 제안한다.

또한, 상기 미리 정해진 매핑 조합은, 하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수를 최대한 동일하게 설정한 조합일 수 있다.

또한, 상기 미리 정해진 매핑 조합은, 하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수는 1, 2, 4, 6 및 8개로 제한한 조합 또는 하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수는 1, 2, 3, 4, 6 및 8개로 제한한 조합일 수 있다.

또한, 상기 미리 정해진 매핑 조합은, 각 레이어의 개수에 따라 하나의 코드워드-레이어 매핑이 규정되어 있을 수 있으며, 특정 개수의 레이어 개수에 대해서는, 상기 특정 개수의 레이어를 이용한 재전송을 위한 매핑 조합을 추가적으로 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시형태들에 따르면, 코드워드와 스트림의 전체 조합의 수를 합리적인 방법을 통해 제한할 수 있으며, 이를 통해 시그널링 오버헤드를 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명은 위에서 상술한 바와 같이 코드워드와 스트림의 전체 조합수를 합리적으로 제한하여 이를 나타내기 위한 정보의 비트 수를 감소시키는 방법을 제공하려고 한다. 이를 위해 먼저, 코드워드와 스트림의 관계로부터 가능한 조합의 수를 살펴보고, 그 후에 이러한 전체 조합의 수를 합리적으로 제한하는 방법에 대해 살펴보도록 하겠다.

상기 수학식 14로부터 송수신 안테나 수와 코드워드의 수에 제한이 있는 경 우는 스트림의 최대 개수와 최소 개수가 결정이 되게 된다.

이하는 안테나의 개수를 8개로 제한하여 예를 들지만 16개와 같은 그 이상의 안테나의 개수일 때도 같은 방식의 제한이 적용이 될 수 있다. 만일 송수신 안테나의 개수가 8개인 경우를 예를 들면 스트림과 코드워드의 수는 최대한 8개까지 가능하다. 한편 코드워드의 개수에 제한이 있는 경우에는 스트림의 최소 가능 개수가 제한되며, 만일 코드워드의 수가 2라면 스트림의 수는 최소 2보다는 크거나 같게 된다. 따라서 송수신 안테나 개수 8이고 코드워드의 개수가 2개라면, 가능한 스트림의 수는 2,3,4,5,6,7,8이 된다.

최근 3GPP LTE(3^rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)에서 코드워드의 개수는 2개, 안테나의 개수는 4개로 제한을 한 상태에서 논의가 있었다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 코드워드의 개수가 2,3,4개이고 안테나의 개수가 8개인 경우에 초점을 두고자 한다.

스트림의 개수가 8개이고 코드워드의 최대 개수가 4개인 경우, 가능한 코드워드와 스트림의 전체 조합을 나타내면 표1 같다.

표1를 포함한 이하의 모든 표에서 코드워드의 순서는 중요하지 않다. 코드워드의 순서보다는 코드워드가 몇 개 전송 되었는지가 중요한 요소이다. 스트림의 경우를 살펴보면 각 스트림은 다시 안테나로 매핑될 때, 스트림의 순서에 따라서 안테나로의 매핑이 달라지게 되며, 프리코딩이 사용될 경우 해당 가중치 백터와의 관계에 있어서도 그 순서에 따라 매핑이 달라지게 될 수 있지만 3GPP LTE에서의 연구 결과에 따르면 스트림의 고정된 순서에 따라 성능의 차가 미미했기 때문에 본 발명에서는 스트림 역시 코드워드와 같이 순서를 고려하지 않기로 하겠다.

상기 표 1을 포함한 이하 모든 표에서는 편의상 CW와 S는 각각 "코드워드"와 "스트림"의 줄임말로 사용하기로 한다. 즉, CW4는 코드워드의 수가 4개, S8은 스트림의 수가 8개임을 의미한다. 세미콜론(;)으로 나뉘어져 있는 숫자들은 각 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수를 의미한다. 즉, (2:3)은 첫번째 코드워드에 2개의 스트림이 매핑되며, 두번째 코드워드에는 3개의 스트림이 매핑되는 경우를 뜻한다.

한편, 상기 표 1에서 최대 사용 가능한 코드워드의 개수를 4개로 하는 경우에 사용 가능한 코드워드의 개수는 1개부터 4개까지이다. 이와 같이 1개부터 4개까지의 코드워드가 모두 사용 가능한 경우를 CW1-CW4라 표시하기로 한다. 즉, 이하의 설명에 있어서 CWX-CWY의 표시는 가능한 코드워드의 개수가 X개부터 Y개까지 가능한 경우를 나타내기로 한다.

또한, 모든 가능한 코드워드와 스트림의 조합을 표현하기 위해 각 코드워드에 매핑되는 특정 스트림의 경우 하나 이상의 조합도 가능도 가능하다. 예를 들어 CW1-CW4를 다 쓰는 경우 CW2와 S7의 가능한 조합은 3개로 (1;6), (2;5), (3;4)로서, 상기 표 1에서 회색으로 표시된 부분이다. 이는 스트림 7개를 코드워드 2개를 이용해 매핑할 때 (1;6)의 경우 첫번째 코드워드에는 하나의 스트림을 두번째 코드워드에서는 6개의 스트림을 매핑한다는 의미이다. 마찬가지로 (1;1;2;2)는 코드워드를 4개를 이용할 때 첫번째와 두번째 코드워드는 각각 1개의 스트림, 세번째와 네번째 코드워드는 각각 2개의 스트림을 매핑해서 코드워드 4개와 총 8개의 스트림을 매핑한다고 할 수 있겠다. 앞에서 언급했듯이 코드워드의 순서는 고려하지 않기 때문에 (1;2;1;2)와 (1;1;2;2)는 같은 의미로 쓰일 수 있다.

한편, 표 1에서 이중 선으로 구분된 표들은 각각 다양한 코드워드의 조합을 나타낸다. 즉, 처음 이중선의 왼쪽 부분으로 구성된 표 1의 제일 왼쪽의 첫번째 부분은 CW1-CW4까지 모든 수의 코드워드 개수가 가능한 경우이다. 처음 이중선과 두번째 이중선으로 구분된 두번째 표의 일부분은 CW1, CW2, CW4가 사용되는 경우로서, 3개의 코드워드가 사용되는 경우를 제외한 경우이다. 마찬가지로 세번째 부분은 CW1-CW3까지 최대 3개까지의 코드워드가 사용되는 경우를 의미하며, 마지막 부분은 최대2개까지의 코드워드가 사용되는 경우를 나타낸다.

지금까지 살펴보았듯이 이후의 표에서도, 본 발명에 대한 설명에서는 다양한 코드워드의 조합에서도 매핑 관계를 효율적으로 나타내기 위해서, 편의상 표1과 같이 한꺼번에 묶어서 표현하기로 한다.

상기 표 1로부터 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 아무런 제약 없이 모든 조합을 허용할 경우 최대 5비트(2⁴＜ 24 ＜ 2⁵)로 표시 가능함을 알 수 있다. 또한, CW1-CW3가 사용되면 아무런 제약 없이 모든 조합을 허용할 경우 최대 6비트(2⁵＜ 40 ＜ 2⁶)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 6비트(2⁵＜ 52 ＜ 2⁶)로 표시할 수 있다. CW1, CW2, CW4가 사용되는 경우의 조합도 참고로 표를 통해 살펴 볼 것이며 앞의 세가지 경우와 비슷한 방법으로 조합을 생각할 수 있기 때문에 구체적인 계산이나 추가적인 설명은 생략하도록 하겠다.

상기 표 1에서는 가능한 모든 조합의 가능성을 생각했기 때문에 임의의 코드워드와 임의의 스트림에 여러 개의 조합으로 표현이 가능했지만 이후로는 몇가지 제한을 가하여 가능한 총 조합의 개수를 줄여보도록 하겠다.

1. 한 스트림에 매핑 가능한 코드워드의 개수에 제한을 두지 않는 경우

일단 한 스트림을 표현할 때 가능한 코드워드의 개수에 제한을 두지 않는 경우부터 살펴본다. 즉, 한 스트림을 표현하는 코드워드의 개수를 여러 가지 경우로 나타내는 경우부터 살펴보도록 한다.

1-A) 하나의 코드워드에 가능한 많은 수의 스트림을 할당하는 방법

첫 번째 방법으로는 전체 코드워드 중 하나의 코드워드에 가능한 많은 수의 스트림을 할당하는 방법이다. 즉, 나머지 코드워드에는 각각 하나의 스트림이 할당되는 형태로 가능한 조합은 아래의 표 2와 같다.

상기 표 2와 같이 설정하는 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 5비트(2⁴＜ 21 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있음을 알 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 26 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다. 본 실시형태는 하나의 코드워드에 하나의 스트림을 매핑하는 패턴이 반복되는 특징이 있어 구현을 하는데 있어 간단하다는 장점이 있다. 즉, 상기 표 2와 같이 코드워드-레이어 매핑 관계를 설정하는 경우, CW1을 전송하기 위한 하드웨어 구현을 코드워드 개수에 관계 없이 동일하게 유지할 수 있는 장점을 가진다.

1-B) 각 코드워드에 가능한 같은 개수의 스트림을 할당하는 방법

두 번째 방법으로는 전체 코드워드에 스트림을 비슷한 개수로 매핑을 시키는 방법을 제안한다. 3GPP LTE에서 논의된 바에 의하면 2개의 코드워드에 4개의 스트림이 매핑될 때 하나의 코드워드에 2개의 스트림을 매핑시켰고, 이는 (2;2)로 표현 할 수 있다. 이 같이 각 코드워드에 가능한 같은 개수의 스트림을 매핑하는 경우 보다 효율적으로 SIC를 이용한 이득을 얻을 수 있다. 이에 대해 좀더 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 각 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수가 같은 경우의 장점을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 2개 코드워드를 4개 스트림에 매핑하는 예를 들어 도시하고 있다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 CW 1이 1개 스트림(스트림 1)에 매핑되고, CW2가 3개 스트림(스트림 2 내지 4)에 매핑되는 경우를 설명한다. 만일, CW1이 매핑된 스트림 1에 대한 복호 후 이를 전체 수신 신호에서 제거하는 경우, 전체 수신 신호에서 제거되는 신호가 작아 3개 스트림을 통해 수신된 CW2에 대한 복호시 획득되는 SIC 이득이 작게 된다. 또한, 3개 스트림을 통해 수신되는 CW2 신호를 먼저 복호하여 전체 신호에서 빼 주는 경우, 3개 스트림을 통해 수신되는 CW2 신호 복호시 SIC 이득을 획득할 수 없게 되는 단점이 있다.

반면에, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 각 코드워드당 매핑되는 스트림 개수를 동일 또는 최대한 유사하게 설정하는 경우, 매 복호시 SIC 이득을 좀더 효율적으로 획득할 수 있다.

상술한 바와 같은 매핑 방식은 코드워드 2 개 이상일 때도 확장하여 생각할 수 있다. 즉, 스트림 5 개는 2 개의 코드워드로 표현 할 경우 (2;3)으로 3개의 코드워드로 표현 할 경우 (1;1;1)로 매핑시킬 수 있다. 이를 표 3과 같이 정리할 수 있다.

상기 표 3로부터 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 5비트(2⁴＜ 21 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 26 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다.

1-C) 각 코드워드에 1개 또는 짝수개의 스트림만을 할당하는 방법

세번째 방법은 각 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수를 1 또는 짝수개로 제한을 두는 것이다. 즉, 코드워드에 1이외의 홀수개의 스트림이 매핑이 되지 않도록 한다. 이때 상기 표 2와 상기 표 3과는 다르게 각 코드워드에 해당하는 스트림의 경우 하나 이상의 조합을 가질 수 있지만 상기 표 1 비해 조합의 수를 줄일 수 있음을 다음 표 4를 통해 확인 할 수 있다.

상기 표4로부터 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 5비트(2⁴＜ 21 ＜2⁵)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 26 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다.

1-D) 각 코드워드에 할당되는 스트림 수를, 전체 스트림수를 전체 코드워드 수로 나눈 값으로 제한하여 할당하는 방법

본 실시형태에서는 하나의 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수를, 전체 스트림의 개수를 전체 코드워드의 개수로 나눈 비에 해당하는 개수로 제한하는 방식을 제안한다. 코드워드의 개수가 홀수개이고 스트림의 개수가 짝수개일 가능성이 있기 때문에, 코드워드당 매핑되는 스트림의 개수는 다음의 수식과 같이 표현 할 수 있다.

즉, 코드워드가 1개인 경우 최대 스트림 8개, 코드워드가 2개인 경우 최대 스트림 4개, 코드워드가 3개인 경우 최대 스트림 3개 그리고 코드워드가 4개인 경우 최대 스트림 2개가 할당이 가능하다.

본 실시형태에 따르면 상기 수학식 15를 적용해서 총 조합을 다음 표 5와 같이 나타낼 수 있다.

상기 표 5와 같이 코드워드-스트림 조합을 설명하는 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 한 코드워드당 최대 4개의 스트림을 매핑 시킬 수 있어서 최대 4비트(2³＜ 14 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있고, CW1-CW3가 사용되면 한 코드워드당 최대 3개의 스트림을 매핑 시킬 수 있기 때문에 최대 5비트(2⁴＜ 18 ＜ 2⁵)로 표현 할 수 있디. 마지막으로 CW1-CW4가 사용되면 한 코드워드당 최대 4개의 스트림을 매핑 시킬 수 있기 때문에 최대 4비트(2³＜ 14 ＜ 2⁴) 표현이 가능하다.

1-E) 가능한 스트림 수를 1,2,3,4,6,8로 제한하여 할당하는 방법

한편, 최대 8개의 스트림이 지원된다고 하더라도 채널 랭크가 1인 경우를 제외한 홀수로 나타날 가능성은 낮기 때문에 스트림 개수 1개일 때와 짝수 개의 스트림의 조합만으로도 표현을 할 수 있다. 다만 3GPP LTE에서 이미 스트림이 3개인 경우를 지원하고 있기 때문에 스트림 개수를 1,2,3,4,6,8만을 사용하는 경우를 나타낼 수 있고, 이를 앞에서 살펴보았던 표 2 내지 5까지의 예에 적용해 보면 다음과 같다.

상기 표 6은 상기 표 2에 스트림 개수를 1,2,3,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 11 ＜ 2⁴)로 표시 가능하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 18 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다.

상기 표 7은 상기 표 3에 스트림 개수를 1,2,3,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 11 ＜ 2⁴)로 표시하고 CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 18 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다.

상기 표 8는 상기 표 4에 스트림 개수를 1,2,3,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 이 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 12 ＜ 2⁴)로 표시하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 5비트(2⁴＜ 18 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 22 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다.

상기 표 9는 상기 표 5에 스트림 개수를 1,2,3,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 이 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 11 ＜ 2⁴)로 표시하고 CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 13 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 4비트(2³＜ 11 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다.

1-F) 가능한 스트림수를 1,2,4,6,8로 제한하여 할당하는 방법

한편, 3GPP LTE에서는 스트림을 4개까지 지원을 했기 때문에 스트림 3개를 고려했지만 본 발명에서는 그 이상의 스트림을 이용하는 경우까지 확장하고 있기 때문에 스트림 1개를 쓰는 것을 제외한 모든 홀수개 스트림을 모두 제한하는 경우도 가능하다. 아래 표 10 내지 표 13은 위에서 정리한 상기 표 1 내지 표5에 스트림의 개수를 1,2,4,6,8개로 제한을 하는 방법을 적용해서 나타낸 것이다.

상기 표 10는 상기 표 2에 스트림 개수를 1,2,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 상기 표 10과 같이 코드워드-레이어 매핑 관계를 설정하는 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 9 ＜ 2⁴)로 표시 가능하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 12 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다.

상기 표 11은 상기 표 3에 스트림 개수를 1,2,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 상기 표 11과 같이 코드워드-스트림 조합이 설정되는 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 9 ＜ 2⁴)로 표시 가능하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 12 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다.

상기 표 12는 상기 표 4에 스트림 개수를 1,2,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 상기 표 12와 같이 코드워드-스트림 조합이 설정되는 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 10 ＜ 2⁴)로 표시하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 15 ＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용 한다면 최대 5비트(2⁴＜ 19 ＜ 2⁵)로 표시할 수 있다.

상기 표 13은 상기 표 5에 스트림 개수를 1,2,4,6,8만을 사용하는 방법을 적용한 것이다. 상기 표 13과 같이 코드워드-스트림 조합이 설정되는 경우, 코드워드 CW1-CW2가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 9 ＜ 2⁴)로 표시하고, CW1-CW3가 사용되면 최대 4비트(2³＜ 10＜ 2⁴)로 표시할 수 있다. 더 나아가 CW1-CW4까지 사용을 한다면 최대 4비트(2³＜ 9＜ 2⁴)로 표시할 수 있다.

2. 한 스트림에 가능한 코드워드의 개수가 한 개인 경우

지금까지 언급된 코드워드와 스트림의 조합에서는 한 스트림을 표현 할 때 여러 개의 코드워드로 조합이 가능하였다. 예를 들면 상기 표 13에서 CW1-CW4에서 스트림 6개를 지원하는 코드워드는 CW3 (2;2;2) 와 CW4의 (1;1;2;2) 2개로 표현이 가능하였다.

한편, 이하에서는 각 스트림마다 하나의 코드워드를 매핑하는 방법으로 총 조합의 수를 줄여보도록 하겠다. 즉, 지금까지는 가능한 스트림 자체의 개수를 줄임으로써 전체 조합의 수를 줄였으나, 이하에서는 모든 스트림을 다 사용하면서 전체 조합의 수를 줄이는 경우들을 살펴보도록 하겠다.

지금까지 잘 알려져 있듯이 코드워드의 개수가 많아지면 시스템의 피드백 양이 많아지는 단점이 있지만 성능을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다. 그러므로 첫번째 방법으로 코드워드 개수가 4개까지 지원이 되는 시스템이라면 스트림의 개수가 4 이상일 때는 CW4로 매핑시킬 수 있다. 두번째 방법으로 시스템의 피드백의 양에 한계가 있을 때 스트림의 개수가 높을 경우 최대한 코드워드 4개를 통해 매핑을 하되 스트림의 개수가 적은 때는 코드워드를 적게 사용해서 매핑시키는 것이다. 즉, 스트림의 개수가 1인 경우 하나의 코드워드로, 스트림의 개수가 8개인 경우는 4개의 코드워드를 이용한다. 그 사이의 스트림은 코드워드를 한 개 사용하는 경우와 코드워드를 4개를 사용하는 경우를 고르게 매핑한다. 이하의 표에서 회색으로 칠해져 있는 부분은 재전송을 고려한 것이다.

아래 표14는 상기 표 2와 같이 한 코드워드에 가능한 많은 스트림을 매핑시키는 방법에 위와 같은 제한 기준을 적용한 것이다.

(1,1)-(1,3)은 시스템 성능을 위해 CW4를 가능한 많이 이용하기 위한 방법을 적용한 것이고, (2,1)-(2,3)은 CW1과 CW2에 사용된 각각 1개씩의 스트림 수를 뺀 나머지 스트림을 CW3과 CW4에 고르게 분산시켜 비슷한 개수로 나눠서 매핑한 것이다.

한편 아래 표 15에서 (3,1)-(5,4)는 시스템의 피드백 양을 고려하여 지원 가능한 스트림의 개수를 CW2, CW3 및 CW4에 비슷한 개수로 매핑한 것이다.

예를 들어 (4,1)의 경우 S1은 CW1로, S2와 S3는 코드워드 2개로 매핑 시킬 수 있다. S4와 S5와 S6의 경우 코드워드 3개를 이용해 매핑을 하고, S7과 S8은 코드워드 4개를 이용해 매핑할 수 있다.

한편, 시스템에 따라 사용할 수 있는 비트 수는 재전송의 경우를 코드워드와 스트림 매핑의 총조합 수에 같이 고려할 것인지에 따라 달라질 수 있다. 재전송을 코드워드 매핑과 같이 고려해서 총조합의 수를 계산한다면 괄호 안의 총 합계치를, 재전송에 필요한 비트수를 따로 계산하는 시스템에서는 괄호 밖의 총 합계치를 코드워드와 스트림의 매핑을 나타내는 필요한 총 조합의 수라고할 수 있다. 재전송을 위한 할당은 각각의 표에서 회색으로 표시하였다. 이후로는 총 조합에 필요한 비트수의 계산은 생략하고 가능한 코드워드와 스트림의 매핑을 표로 정리하도록 하겠다.

상기 표 14에서 CW1, CW2, CW4의 경우를 나타내지 않은 이유는 스트림 3개의 경우를 코드워드 4개에 매핑시킬 수 없기 때문이다.

상기 표15는 앞에서 언급했듯이 S1-S8의 스트림을 CW2와 CW3와 CW4에 비슷한 개수로 매핑한 것이다. 이후의 표16 내지 표 21은 상기 표 3 내지 표 5를 상기 표14와 같은 기준을 적용해서 가능한 코드워드와 스트림의 매핑을 나타낸 것이기 때문에 설명의 중복을 피하도록 하겠다.

2-A) 가능한 스트림의 수를 1,2,3,4,6,8로 제한하여 할당하는 방법

한편, 상기 표 6 내지 표 9는 총 조합의 수를 줄이기 위해 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수를 1,2,3,4,6,8로 제한을 두었다. 이와 같은 제한을 상기 표 14 내지 표 21에도 적용하여 아래 표 22 내지 표 29로 나타낼 수 있다. 가능한 스트림의 개수가 1,2,3,4,6,8로 제한이 되어있기 때문에 코드워드 CW3, CW4로 매핑되는 스트림의 수가 줄어들다. 즉. 5와 7과 같은 스트림의 개수가 제한이 되었기 때문에 상대적으로 많은 코드워드를 이용한 매핑 가능성이 줄어들게 된다.

상기 표 22 내지 표 29에서 스트림 5개와 스트림 7개가 제외 되면서 필요로 하는 재전송이 2개 이하가 되면 3비트만으로도 재전송까지 고려한 코드워드와 스트림의 매핑이 표현 가능하게 된다.

2-B) 가능한 스트림의 수를 1,2,4,6,8로 제한하여 할당하는 방법

한편, 상기 표 22 내지 표 29에 이어 총 조합의 수를 더 줄이기 위해 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수를 1,2,4,6,8로 제한을 둔 경우를 생각해 볼 수 있다. 이미 스트림의 개수가 많기 때문에 스트림 3개를 이용하는 경우를 포함한 홀수 스트림의 수의 제한을 한층 강화시키도록 한다. 기본적인 적용 방법이 비슷하기 때문에 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 표 30 내지 표 37에서 스트림 3개, 스트림 5개, 스트림 7개의 경우가 제외되면서 필요로 하는 재전송이 3개 이하가 되면 3비트만으로도 재전송까지 고려한 코드워드와 스트림의 매핑이 표현 가능하게 된다.

상술한 실시형태들에서는 주어진 코드워드 개수 및 스트림 (또는 레이어) 개수에 따라 가능한 조합들 중 해당 코드워드대 스트림 조합의 개수를 최소화하는 매핑 방법에 대해 살펴보았다. 이하에서는 이와 같은 조합이 미리 설정된 조건하에서 효율적으로 데이터를 처리하고, 신호를 전송하는 방법에 대해 살펴본다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 신호를 전송하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.

일반적인 무선통신 시스템에서는 신뢰도 있는 데이터 전송을 위해 채널 코딩을 수행한다. 채널 코딩은 채널에서 겪는 오류를 수신기가 정정하도록 하기 위해서 송신기가 전송 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용하여 부호화(coding)를 수행하는 것을 말한다. 이러한 부호화의 일례로 터보 코드가 이용될 수 있으며, 이와 같이 부호화된 코드워드들을 하나 이상의 물리 채널을 통해 전송하기 위해 스크램블링(501)을 수행한다.

스크램블링된 정보 비트 블록들은 변조 매퍼(502)에 입력된다. 변조 매퍼(502)에서는 전송되는 물리 채널의 종류에 따라 QPSK, 16 QAM, 64 QAM 등 다양한 방식으로 변조를 수행하여 (복소) 변조 심볼 블록((complex-valued) modulation symbol)을 출력한다.

그 후, 변조 심볼 블록들은 레이어 매퍼(503)에 입력된다. 레이어 매퍼(503)에서는 미리 정해진 매핑 조합 중 어느 한 조합에 따라 레이어에 매핑되게 된다.

예를 들어, 상기 표 16에서 CW1-4가 이용될 수 있는 경우 중 하단에 나타낸 매핑 조합이 이용되는 경우를 설명한다. 레이어 개수를 υ라 하면, υ는 안테나 개수 이하로 설정된다. 또한, 만일 하나의 코드워드가 2 이상의 레이어에 매핑되는 경우 하나의 코드워드에 대응하는 변조 심볼들은 각 레이어에 순차적(순환적)으로 매핑되어 전송될 수 있다.

상기 표 38에서

는 각 레이어당 심볼 개수를 의미하며, 예를 들어

는 인덱스 a를 가지는 레이어의 심볼 개수를 의미한다.

는 a번째 레이어에 매핑되는 i번째 심볼 비트를 나타내며,

는 a번째 코드워드의 i번째 변조 심볼을 나타낸다.

상기 표 38에 나타낸 바와 같이 미리 정해진 코드워드-스트림 매핑 조합에 따라 각 코드워드에 해당하는 변조 심볼들은 레이어에 매핑된다. 이와 같은 매핑된 심볼들은 프리코딩(504)을 거쳐 주파수 자원에 매핑(505)되며, 주파수 자원에 매핑된 신호는 OFDM 신호 생성기(506)를 통해 복수의 안테나, 예를 들어 8개 안테나를 통해 전송될 수 있다.

한편, 도 5에서는 도시하고 있지 않으나, 송신측은 전송하는 신호가 어떠한 레이어 매핑 규칙에 따라 전송되는 것인지를 수신측에 알려주는 시그널링을 수행하는 것이 필요할 수 있다. 이 시그널링은 상기 표 38에 나타낸 8개 조합 중 어느 하나임을 3비트 시그널링을 통해 명시적으로 알려줄 수도, 다른 제어 정보와 함께 결합되어 알려줄 수도 있다. 또한, 다른 제어 정보의 조합을 통해 묵시적으로 수신측에 알려주는 것 역시 가능하다.

도 5와 관련하여 상술한 설명에서는 상기 표 16에서 CW1-4가 이용될 수 있는 경우 중 하단에 나타낸 매핑 조합이 이용되는 경우를 예를 들어 구체적으로 설명하였으나, 상기 표 1 내지 표 37의 모든 조합에 대해서도 동일한 방식으로 신호를 전송 가능함은 당업자에게 자명하다.

상술한 실시형태에 따른 신호 전송 방법은 공간 다중화 방식 신호 전송에 이용될 수 있으며, 그 밖의 다른 전송에 있어서도 코드워드와 레이어 매핑 관계를 규정하는데 이용될 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

MIMO 통신 시스템에서 코드워드와 스트림의 다양한 조합 표시 방법의 가능성을 살펴보았다. 즉, 전체 코드워드와 레이어의 개수에 따라 가능한 모든 조합 중 코드워드와 레이어의 비율, 다양한 가능성을 고려해서 최소한 개수를 가지는 코드워드와 스트림 매핑을 조합을 미리 규정하여 이를 이용한 데이터 송신 방법을 제공한다. 즉, 3GPP LTE에서는 코드워드 2개 스트림 4개의 조합으로 이루어져 있으나 성능의 향상을 위해 더 많은 코드워드와 스트림의 가능성이 고려되어야 하며, 코드워드와 스트림의 조합의 수가 많아지기 때문에 상술한 실시형태들에서 설명한 방식으로 조합을 제한함으로써, 이를 나타내기 위해 요구되는 정보의 비트 수를 감소시켜 효율적인 통신 서비스를 제공할 수 있다.

따라서, 상술한 방식은 3GPP LTE 시스템의 발전 모델인 3GPP LTE-A 시스템 및 기타 차세대 이동 통신 시스템에 다양하게 이용될 수 있다.

상술한 실시형태에 따른 신호 전송 방법은 공간 다중화 방식 신호 전송에 이용될 수 있으며, 그 밖의 다른 전송에 있어서도 코드워드와 레이어 매핑 관계를 규정하는데 이용될 수 있다.

도 1은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.

도 2는 N _T 개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다.

도 3은 MIMO 통신 시스템에서 안테나, 스트림 및 코드워드의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 각 코드워드에 매핑되는 스트림의 개수가 같은 경우의 장점을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 신호를 전송하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.

Claims (6)

1. 다중 안테나 시스템에서 코드워드를 레이어에 매핑하여 전송하는 방법에 있어서,

   하나 이상의 코드 워드 각각에 따른 소정 비트 블록을 변조하여, 각 코드워드별 변조 심볼 스트림을 생성하는 단계;

   상기 하나 이상의 코드 워드 각각에 따른 변조 심볼을 미리 정해진 매핑 조합 중 어느 한 조합에 따라 하나 이상의 상기 레이어에 매핑하는 단계; 및

   상기 레이어 매핑된 변조 심볼을 전송하는 단계를 포함하며,

   상기 미리 정해진 매핑 조합은,

   상기 레이어의 개수가 최대 8개, 상기 코드워드의 개수가 최대 4개인 경우까지 각 코드워드와 레이어 사이의 매핑 관계를 규정하며,

   하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수를, 전체 레이어의 개수를 전체 코드워드의 개수로 나눈 비에 해당하는 개수 이하로 제한된 조합인 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미리 정해진 매핑 조합은,

   하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수를 최대한 동일하게 설정한 조합인, 신호 전송 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 미리 정해진 매핑 조합은,

   하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수는 1, 2, 4, 6 및 8개로 제한한 조합인, 신호 전송 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 미리 정해진 매핑 조합은,

   하나의 코드워드가 매핑되는 레이어의 개수는 1, 2, 3, 4, 6 및 8개로 제한한 조합인, 신호 전송 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 미리 정해진 매핑 조합은,

   각 레이어의 개수에 따라 하나의 코드워드-레이어 매핑이 규정되어 있는, 신호 전송 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 미리 정해진 매핑 조합은,

   특정 개수의 레이어 개수에 대해서는, 상기 특정 개수의 레이어를 이용한 재전송을 위한 매핑 조합을 추가적으로 포함하는, 신호 전송 방법.

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