다중안테나 시스템에서 다중사용자 데이터 전송 방법 document_id A220623034109

정보 통신 서비스의 보편화와 다양한 멀티미디어 서비스들의 등장, 고품질 서비스의 출현 등 통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 다양한 무선 통신 기술들이 여러 분야에서 연구되고 있다. 멀티미디어 데이터는 서비스 종류에 따라 다양한 전송률, 다양한 전송 품질 등을 요구하므로 기존의 음성 위주의 서비스 제공과는 다른 개념의 링크 적응 기법이 요구된다. 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; 이하 AMC)기법은 이러한 데이터 전송에 효율적인 링크 적응 기법으로, 전송률을 채널 환경에 맞게 변화시키는 적응 방식이다. 전송률은 변조 및 코딩선택(Modulation and Coding Selection; 이하 MCS) 레벨에 의해 결정되는데, MCS 레벨은 미리 정의된 변조 및 채널 코딩 조합에 대한 레벨이다. MCS 레벨은 신호대간섭비(Signal to Interference plus Noise Ratio; 이하 SINR), CINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio), CQI(Channel Quality Information)등에 따라 결정된다. AMC기법의 지원을 위해서는 단말의 SINR에 대한 정보를 기지국이 알고 있어야 하며, 단말은 CQI 등을 사용하여 수신 채널품질을 기지국에 전달한다. 한편, 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 통신 성능을 향상시킬 수 있는 기술 중 하나가 MIMO(multiple input multiple output) 기술이다. 즉, 송신 안테나의 수와 수신 안테나의 수를 동시에 늘리게 되면, 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 주파수 효율을 향상시킬 수 있다. MIMO 기술은 다양한 채널 경로를 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과 다수의 데이터 스트림을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 다중화(spatial multiplexing) 방식으로 분류할 수 있다. 또한, 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다. 전송율을 증가시키기 위해 프리코딩(Precoding) 기법(또는 빔포밍(Beamforming)기법)을 사용할 수 있다. 상기 프리코딩 기법은 송신기로부터 수신기까지의 하향 링크 채널 정보를 이용하여, 송신기가 전송하고자 하는 각 데이터 열에 송신 가중치를 곱하여 전송하는 기법이다. 따라서 송신기에서는 송신기의 각 송신안테나에서 수신기의 각 수신안테나로의 하향 링크 채널 상태를 알고 있어야 한다. 이를 위해서는 수신기가 하향 링크 채널 상태를 추정한 후, 상기 추정된 하향 링크 채널 상태 정보를 송신기로 피드백(Feedback) 해주어야 한다. 그러나 하향 링크 채널 상태 정보를 송신기로 피드백하기 위해서는, 상향 링크 피드백채널을 이용한 많은 양의 피드백 데이터 전송이 요구된다. 이에 따라 피드백 정보량을 줄이는 코드북(Codebook) 기법이 있다. 코드북 기법은, 송신기와 수신기가 알고 있는 한정된 수의 프리코더들로 이루어진 프리코더 집합(Precoder Codebook)에서, 수신기가 후보 프리코더들 중에서 최대 전송률을 가지는 프리코더를 결정하고, 상기 프리코더의 인덱스(Index)를 송신기에 피드백한다. 송신기는 프리코더 코드북중에서 피드백된 프리코더 인덱스에 따른 프리코더를 사용하여 데이터를 전송한다. 다중 안테나를 갖는 전송기는 브로드캐스트(broadcast), 멀티캐스트(multicast) 및/또는 유니캐스트(unicast) 전송을 통해 동시에 다수의 전송 신호를 전송할 수 있다. 브로드캐스트 전송은 특정 영역(예를 들어, 셀 및/또는 섹터) 내의 모든 사용자에게 보내는 것이고, 멀티캐스트 전송은 적어도 하나의 사용자로 이루어진 특정 그룹으로 보내는 것이고, 유니캐스트 전송은 특정 사용자에게 보내는 것을 말한다. 유니캐스트 전송과 같은 점대점(point-to-point)시스템에서는 프리코딩이 크게 문제되지 않는다. 그러나 다중안테나를 이용한 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 전송(이하 다중사용자 데이타 전송)과 같은 점대다(point-to-multipoint)시스템에서는 여러명의 사용자들을 묶어서 서비스하게 되는데, 각 사용자마다 별도의 프리코딩 정보와 MCS레벨 정보를 기지국으로 피드백하게되면 피드백오버헤드를 초래하게 되고, 더구나 각 사용자에게 적합한 MCS레벨 및 프리코더가 다르므로 적절한 코딩 및 빔포밍을 위한 스케쥴링을 하기도 힘들다. 따라서, 다중안테나를 이용한 다중 사용자 데이타 전송에 있어서 MCS레벨이나 CQI 또는 프리코더와 같은 제어정보를 효율적으로 기지국으로 피드백하는 방법 및 다중사용자 데이터 전송을 위한 효율적인 프리코더 선택 방법이 요구된다.