KR101539533B1 - Method and apparatus for amplify-and-forward mimo-ofdm relay systems - Google Patents

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KR101539533B1
KR101539533B1 KR1020140030048A KR20140030048A KR101539533B1 KR 101539533 B1 KR101539533 B1 KR 101539533B1 KR 1020140030048 A KR1020140030048 A KR 1020140030048A KR 20140030048 A KR20140030048 A KR 20140030048A KR 101539533 B1 KR101539533 B1 KR 101539533B1
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이용훈
이준호
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한국과학기술원
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    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
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    • H04B7/0408Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas using two or more beams, i.e. beam diversity

Abstract

Disclosed are an amplify-and-forward relay method for multi-antenna / carrier systems and an apparatus thereof. The present invention provides a method for designing a hybrid beamformer in a relay network which comprises the steps of: setting up an optimal beamformer matrix which assumes full complexity RF chains as many as the number of antennas within a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is placed between a transmitter and a receiver; and designing a transmission RF beam, a reception RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix.

Description

다중 안테나/반송파 시스템을 위한 증폭 후 전달 릴레이 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR AMPLIFY-AND-FORWARD MIMO-OFDM RELAY SYSTEMS}≪ Desc / Clms Page number 1 > METHOD AND APPARATUS FOR AMPLIFY-AND-FORWARD MIMO-OFDM RELAY SYSTEMS <

본 발명의 실시예들은 다중 안테나/반송파 시스템에서의 릴레이 동작에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 릴레이가 RF 체인(chain)보다 많은 수의 안테나를 갖고 있는 상황에서 RF단과 baseband(기저대역)단의 신호처리 동작을 설계하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a relay operation in a multi-antenna / carrier system, and more particularly, to a multi-antenna / carrier system in which, in a situation where a relay has more antennas than an RF chain, To techniques for designing processing operations.

최근 들어 밀리미터파(millimeter wave) 무선통신 시스템이 차세대 이동통신의 후보기술로 많은 관심을 받고 있다. 밀리미터파 시스템은 급격히 증가되고 있는 요구 데이터 전송용량을 지원할 수 있는 넓은 가용대역을 제공할 뿐만 아니라 많은 안테나들을 작은 공간에 집적화하는 것을 가능케 하는 강력한 이점을 안고 있다. 이런 이점들로 인해 무선 LAN, PAN과 같은 실내 및 근거리 통신 방법으로서 활용되기 시작하였다.In recent years, a millimeter wave (WDM) wireless communication system has received much attention as a candidate technology for next generation mobile communication. Millimeter-wave systems have a powerful advantage that not only provides a wide bandwidth available to support the rapidly increasing demanded data transmission capacity, but also enables integration of many antennas into a small space. Because of these advantages, it has begun to be used as indoor and short-range communication methods such as wireless LAN and PAN.

하지만 기존 이동통신 대역에 비해 상당히 높은 전파 감쇄를 경험하게 되면서 이를 극복하기 위한 다수의 안테나 어레이(antenna array)를 활용한 빔포밍(beamforming) 기술이 필수적으로 사용되어야 한다. 빔포밍의 이득을 최대화 하기 위해서는 안테나마다 RF 체인(chain)이 구성되어야 하는데 저전력을 특징으로 하는 릴레이와 단말기에게는 상당한 부담감으로 작용하게 된다. RF 체인은 증폭기 (amplifier), 믹서 (mixer), ADC(analog-to-digital converter)/DAC(digital-to-analog converter) 등으로 구성되는 부분으로서 높은 가격, 높은 파워소모를 특징으로 한다. 그러므로 밀리미터파 무선통신의 송수신기 구조는 많은 수의 안테나들과 이보다는 훨씬 적은 RF 체인으로 구성되고 이 구조를 일반적으로 하이브리드 빔포머(hybrid beamformer)라고 정의한다.However, as it experiences considerably higher attenuation than the conventional mobile communication band, a beamforming technique using a plurality of antenna arrays must be used to overcome this. In order to maximize the gain of the beamforming, an RF chain must be formed for each antenna, which is a considerable burden to a relay and a terminal featuring a low power. The RF chain consists of an amplifier, a mixer, an analog-to-digital converter (ADC), and a digital-to-analog converter (DAC). Therefore, the transceiver architecture of millimeter wave radio communication is composed of a large number of antennas and much less RF chain, and this structure is generally defined as a hybrid beamformer.

예컨대, 한국공개특허공보 제10-2013-0127376호(공개일 2013년 11월 22일) "아날로그 및 디지털 하이브리드 빔포밍을 통한 통신 방법 및 장치"에는 단말과 기지국의 신호 송수신에 있어 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍의 조합을 통한 하이브리드 빔 포밍 구조에 대한 내용이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0127376 (published November 22, 2013) entitled " Communication Method and Apparatus via Analog and Digital Hybrid Beam Forming " The contents of a hybrid beamforming structure through combination of digital beamforming are disclosed.

이동통신 시스템에서 밀리미터파 통신이 활용되기 위해 필요한 새로운 송수신기 구조 이외에 전파 감쇄가 심한 환경에서 기지국의 커버리지(coverage)를 마이크로파 무선통신 대비 유지 또는 확장시키기 위해서는 빔포밍 함께 릴레이 기술이 필수적이다. 릴레이도 역시 하이브리드 빔포머로 구성되면서 RF단과 baseband(기저대역)단의 신호처리 동작이 설계되어야 한다. 반양방(Half-duplex) 프로토콜로 동작되는 릴레이 네트워크에서의 증폭 후 전달(amplify-and-forward, AF) 릴레이는 첫 번째 구간에서 송신기로부터 신호를 전달 받는다. 그 후 두 번째 구간에서 전달 받은 신호를 증폭하여 수신기로 전달한다. 따라서, 릴레이는 기존 송수신기들의 하이브리드 빔포머의 신호처리 동작 설계들과는 달리 수신 RF단과 basedband단, 그리고 송신 RF단의 신호처리 설계가 요구된다.In addition to the new transceiver structure required for millimeter-wave communication in a mobile communication system, relay technology with beamforming is essential to maintain or extend the coverage of the base station in comparison with microwave radio communication in a severe radio attenuation environment. The relay is also configured with a hybrid beamformer, and the RF and baseband signal processing operations must be designed. An amplify-and-forward (AF) relay in a relay network operating in a half-duplex protocol receives a signal from the transmitter in the first interval. After that, the signal is amplified and transmitted to the receiver in the second interval. Therefore, unlike signal processing operation designs of hybrid beamformers of existing transceivers, relays are required to design the signal processing of the receiving RF stage, the baseband stage, and the transmitting RF stage.

하이브리드 빔포머 설계는 RF단이 설계 및 동작이 유용한 위상 배열(phased array) 빔포머로 구성되었을 때 가능한 RF 빔들의 집합으로부터 RF 빔을 RF 체인 개수만큼 고르면서 baseband단을 설계하는 문제로 치환하여 찾게 된다. 그러므로 릴레이에서의 하이브리드 빔포머 설계는 송수신 RF 빔들을 선택하면서 basedband 신호처리를 설계하는 문제로 정의된다. 이 문제에 대한 기본적인 접근은 릴레이가 첫 번째 구간의 수신 채널과 두 번째 구간의 송신 채널을 알 때 가능한 RF 빔들 중에 빔 이득을 높일 수 있는 (채널과 상관성이 큰 RF 빔) RF 빔들을 각각 독립적으로 RF 체인 개수만큼 한번에 고른 뒤 최적의 basedband를 설계하는 방법이 있지만 이럴 경우 선택되는 수신 RF 빔, 송신 RF 빔 그리고 basedband 간의 상호영향들이 무시되면서 설계되기 때문에 좋은 성능을 보장받기 힘들다. 또한, 다중 반송파 시스템으로 인해 송수신 RF단의 신호처리는 모든 부반송파에 대해 동일하여야 하는 제약이 고려되어야 한다. 이 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 송수신 RF 빔들의 선택과 basedband 신호처리 동작을 동시에 고려하면서 모든 부반송파에 대해 설계하는 증폭 후 전달 릴레이의 하이브리드 빔포머 설계에 관한 것이다.The hybrid beamformer design replaces the problem of designing the baseband stage by selecting the number of RF beams from the set of possible RF beams when the RF stage is composed of a phased array beamformer that is useful in design and operation. do. Therefore, the hybrid beamformer design in the relay is defined as the problem of designing the baseband signal processing while selecting the transmitting and receiving RF beams. The basic approach to this problem is to allow the RF beams, which are capable of increasing the beam gain (RF beam with high correlation to the channel) among the possible RF beams when the relay knows the receiving channel of the first section and the transmitting channel of the second section, There is a way to design the optimal baseband after selecting the number of RF chains at once, but it is difficult to guarantee the good performance because it is designed by ignoring the mutual influences between the selected reception RF beam, transmission RF beam and baseband. Also, the constraint that the signal processing of the transmitting and receiving RF stages should be the same for all subcarriers due to the multi-carrier system should be considered. In order to solve this problem, the present invention relates to a hybrid beamformer design of an after-amplification transmission relay designed for all subcarriers simultaneously considering selection of transmission and reception RF beams and operation of a baseband signal processing.

본 발명은 다중 반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계에 관한 것으로서 아래의 두 가지를 목적으로 한다.The present invention relates to a relay hybrid beamformer design in a multi-carrier system, and aims at the following two purposes.

첫째, 릴레이의 하이브리드 설계 시 송신 RF 빔, 수신 RF 빔, 그리고 baseband 신호처리 동작들의 상호영향을 고려하면서 동시 또는 순차적으로 설계하는 방식을 제안한다.First, we propose a design method for simultaneous or sequential design considering the mutual influences of transmission RF beam, reception RF beam, and baseband signal processing operations in the hybrid design of relays.

둘째, 전체 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔, 수신 RF 빔을 설계하는 방식과 각 부반송파에 대한 baseband 신호처리 동작들을 설계하는 방식을 제안한다.Second, we propose a scheme for designing a common transmit RF beam and a receive RF beam for all subcarriers and a scheme for designing baseband signal processing operations for each subcarrier.

송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서, 안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및 상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계를 포함하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법을 제공한다.Setting an optimal beamformer matrix assuming an RF chain (full complexity RF chain) as many as the number of antennas in a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver; And designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix. The present invention also provides a method of designing a hybrid beamformer in a relay network.

일 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬 간의 상호영향을 고려하면서 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬을 동시에 설계할 수 있다.According to an aspect, the designing step includes designing the transmit RF beam, the receive RF beam, and the baseband signal processing matrix in consideration of the mutual influence between the transmit RF beam, the receive RF beam, and the baseband signal processing matrix. Can be designed simultaneously.

다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬 간의 상호영향을 고려하면서 상기 송신 RF 빔, 상기 수신 RF 빔, 상기 기저대역 신호처리 행렬 순으로 또는 상기 수신 RF 빔, 상기 송신 RF 빔, 상기 기저대역 신호처리 행렬 순으로 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬을 순차적으로 설계할 수 있다.According to another aspect, the designing step may include designing the transmit RF beam, the receive RF beam, and the baseband signal processing matrix in consideration of mutual influences between the transmit RF beam, the receive RF beam, and the baseband signal processing matrix Or sequentially design the transmission RF beam, the reception RF beam, and the baseband signal processing matrix in the order of the reception RF beam, the transmission RF beam, and the baseband signal processing matrix.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, RF 빔포머의 제약구조가 반영된 RF 빔들의 집합에서 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 선택할 수 있다.According to another aspect, the designing step may select a transmitting RF beam and a receiving RF beam from a set of RF beams reflecting the constraint structure of the RF beam former.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 적어도 하나 이상이고 실제 RF 체인 수 이하인 개수만큼 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 선택할 수 있다.According to another aspect, the designing step may select a transmitting RF beam and a receiving RF beam by at least one or more than the actual number of RF chains.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔을 이용하여 상기 최적 빔포머 행렬과의 오차가 가장 작은 기저대역 신호처리 행렬을 설계할 수 있다.According to another aspect, in the designing step, the baseband signal processing matrix having the smallest error from the optimum beamformer matrix may be designed using the transmission RF beam and the reception RF beam.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 전체 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 설계하고 각 부반송파에 해당하는 기저대역 신호처리 행렬을 설계할 수 있다.According to another aspect, the designing step may design a common transmission RF beam and a reception RF beam for all subcarriers, and design a baseband signal processing matrix corresponding to each subcarrier.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 전체 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 설계할 수 있다.According to another aspect, the designing step may design a common transmit RF beam and a receive RF beam for the entire subcarrier.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 전체 부반송파에서 선택된 일부 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 설계할 수 있다.According to another aspect, the designing step may design a common transmitting RF beam and a receiving RF beam for selected subcarriers in all subcarriers.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔을 이용하여 전체 부반송파에 대하여 개별적인 기저대역 신호처리 행렬을 설계할 수 있다.According to another aspect, the designing step may design an individual baseband signal processing matrix for all subcarriers using the transmitted RF beam and the received RF beam.

또 다른 측면에 따르면, 상기 설계하는 단계는, 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔을 이용하여 전체 부반송파에서 선택된 일부 부반송파에 대하여 개별적인 기저대역 신호처리 행렬을 설계한 후 보간법을 이용하여 전체 부반송파에 대하여 개별적인 기저대역 신호처리 행렬을 설계할 수 있다.According to another aspect, the designing step may include designing an individual baseband signal processing matrix for a selected subcarrier using all of the subcarriers using the transmitted RF beam and the received RF beam, An individual baseband signal processing matrix can be designed.

송신기와 수신기 사이에 위치하여 상기 송신기로부터 신호를 전달받아 전달 받은 신호를 증폭하여 상기 수신기로 전달하는 AF(amplify-and-forward) 릴레이를 포함하고, 안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계함으로써 릴레이 하이브리드 빔포머를 구성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 제공한다.And an amplify-and-forward (AF) relay located between the transmitter and the receiver for amplifying a signal received from the transmitter and transmitting the amplified signal to the receiver, wherein the RF amplifier includes a full complexity RF chain, The relay hybrid beamformer is constructed by designing a transmission RF beam, a reception RF beam, and a baseband signal processing matrix using an optimal beamformer matrix.

릴레이의 하이브리드 설계 시 송신 RF 빔, 수신 RF 빔, 그리고 baseband 신호처리 동작들의 상호영향을 고려하면서 동시 또는 순차적으로 설계하는 다중 반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계 기술을 제공한다.Relay hybrid beamformer design in a multicarrier system designed simultaneously or sequentially considering the mutual influences of transmission RF beam, reception RF beam, and baseband signal processing operations in the hybrid design of relays.

전체 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔, 수신 RF 빔을 설계하는 방식과 각 부반송파에 대한 baseband 신호처리 동작들을 설계하는 다중 반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계 기술을 제공한다.We propose a relay hybrid beamformer design technique for a multicarrier system designing common transmission RF beam and receiving RF beam for all subcarriers and baseband signal processing operations for each subcarrier.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 다중 안테나/반송파 증폭 후 전달(AF) 릴레이 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 릴레이의 송수신 RF 빔 선택 및 baseband 신호처리 설계 순서도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계를 통한 평균 전송량 성능을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a multi-antenna / carrier-after-amplification (AF) relay network in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart for designing transmission and reception RF beam selection and baseband signal processing of a relay according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram for explaining an average throughput performance through a relay hybrid beamformer design in a multi-carrier system according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 다중 안테나/반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계를 제안한다. 릴레이의 하이브리드 빔포머 설계 시 송수신 RF 빔포머와 baseband 빔포머의 상호영향을 고려한 설계 방법과 다중 반송파 시스템에서 모든 부반송파에 대해 공통된 RF 빔포머와 각 부반송파별 개별적인 빔포머를 설계하기 위해 전체 또는 일부분의 부반송파들의 영향을 고려한 설계 방법을 제안한다.The present invention proposes a hybrid hybrid beamformer design in a multi-antenna / carrier system. In the hybrid beamformer design of the relay, the design method considering the mutual influence of the transmitting and receiving RF beamformer and the baseband beam former, and the design method of the whole or a part of the beamformer to design a common RF beamformer for each subcarrier and a separate beamformer for each subcarrier in the multi- We propose a design method considering the influence of subcarriers.

본 발명에 따른 다중 안테나/반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계 방법은 무선통신 시스템에서 다중 안테나를 활용하는 모든 기지국과 단말에 적용할 수 있다.The method of designing a relay hybrid beamformer in a multi-antenna / carrier system according to the present invention can be applied to all base stations and terminals using multiple antennas in a wireless communication system.

릴레이는 전파 감쇄가 심한 채널환경에서 충분한 빔포밍 이득을 얻기 위해 많은 수의 안테나들을 갖는다. 그리고, 저전력 동작을 특징으로 하기 때문에 안테나 수보다 적은 RF 체인을 갖는다. 이런 구조는 하이브리드 빔포머라고 정의되며 빔포밍을 위해 RF단과 baseband단의 신호처리 동작이 설계되어야 한다. 기존 송수신기들의 하이브리드 빔포머의 설계는 송신 또는 수신 RF 빔에 대한 설계와 baseband 신호처리로 구성된다.The relay has a large number of antennas to obtain sufficient beamforming gain in a channel environment where propagation attenuation is severe. And because it features low-power operation, it has fewer RF chains than the number of antennas. This structure is defined as a hybrid beamformer and the signal processing operation of the RF stage and baseband stage must be designed for beamforming. The hybrid beamformer design of existing transceivers consists of a design for the transmit or receive RF beam and baseband signal processing.

본 발명에서 제안하는 릴레이 하이브리드 빔포머는 송신 RF 빔, 수신 RF 빔, 그리고 baseband 신호처리의 설계를 요구한다. 따라서, 제안하는 바는 송신 RF 빔, 수신 RF 빔, 그리고 baseband 신호처리 설계 시 서로의 상호영향을 고려하여 동시 또는 순차적으로 설계하는 방식이다. 동시 설계 방식은 송수신 RF 빔들과 baseband 신호처리를 독립적으로 설계하는 것이 아니라 서로 상호영향을 동시에 고려하며 설계하는 방식이다. 순차적 설계 방식은 설계된 송신 RF 빔은 수신 RF 빔 설계 시 반영되는 방식과 반대로 설계된 수신 RF 빔은 송신 RF 빔 설계 시 반영되는 동작이 포함된다. 그리고, 설계된 송신 및 수신 RF 빔들은 baseband 신호처리 설계 시 반영되는 동작이 포함된다.The relay hybrid beamformer proposed in the present invention requires the design of a transmission RF beam, a reception RF beam, and baseband signal processing. Therefore, the proposed scheme is designed to simultaneously or sequentially design the transmission RF beam, the reception RF beam, and the baseband signal processing design considering the mutual influence of each other. The simultaneous design method is designed not to design the transmitting and receiving RF beams and the baseband signal processing independently but to consider the mutual influences simultaneously. Sequential design schemes include operations where the designed transmit RF beam is reflected in the receive RF beam design, while the receive RF beam designed is reflected in the transmit RF beam design. The designed transmit and receive RF beams include those reflected in the baseband signal processing design.

다중 반송파 시스템에서 릴레이 하이브리드 빔포머 설계 방식은 전체 부반송파에 대해 공통된 송수신 RF 빔들의 적용을 요구하고 각 부반송파에 대해 개별적인 basedband 신호처리들의 설계를 요구한다. 본 발명에서 제안하는 바는 전체 부반송파를 고려하여 공통된 송신 RF 빔 및 수신 RF 빔을 설계하는 방식과 전체 부반송파에 대해 개별적인 baseband 신호처리 동작들을 설계하는 방식이다. 그리고, 일부 부반송파들을 선택한 뒤 선택된 부반송파들만을 고려하여 공통된 송신 RF 빔 및 수신 RF 빔을 설계하는 방식과 일부 선택된 부반송파들에 대해 개별적인 baseband 신호처리 동작들을 설계한 뒤 보간법을 이용하여 전체 부반송파에 대한 개별적인 basedband 신호처리 동작들을 설계하는 방식을 포함한다.In a multi-carrier system, the relay hybrid beamformer design scheme requires the application of common transmit and receive RF beams for the entire subcarrier and the design of separate basedband signal processes for each subcarrier. The present invention proposes a scheme for designing a common transmission RF beam and a reception RF beam considering all subcarriers and a scheme for designing individual baseband signal processing operations for all subcarriers. In addition, a method of designing a common transmission RF beam and a reception RF beam considering only selected sub-carriers and a method of designing individual baseband signal processing operations for selected sub-carriers, and then performing individual baseband signal processing operations on individual sub- basedband signal processing operations.

이하의 실시예는 다중 반송파 시스템에서의 송수신 RF 빔과 baseband 신호처리에 대한 상호영향을 고려하여 순차적으로 설계하는 릴레이 하이브리드 빔포머 방식이다. 순차적인 방법은 DMP(orthogonal matching pursuit) 알고리즘을 기반으로 제안된 것이다.The following embodiments relate to a hybrid hybrid beamformer scheme that considers the mutual influences of transmission and reception RF beams and baseband signal processing in a multi-carrier system. The sequential method is proposed based on orthogonal matching pursuit (DMP) algorithm.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 다중 안테나/반송파 증폭 후 전달(AF) 릴레이 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-antenna / carrier-after-amplification (AF) relay network in an embodiment of the present invention.

증폭 후 전달 릴레이는 커버리지 확장을 목적으로 송수신 사이에 위치한 도 1과 같은 릴레이 네트워크를 예로 들 수 있다.The post-amplification relay is an example of a relay network as shown in Fig. 1, which is located between transmission and reception for the purpose of coverage expansion.

릴레이 및 송수신기들은 하이브리드 빔포머 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 송신기(Source), 릴레이(AF Relay), 수신기(Destination)들은 N개의 안테나로 구성되고 안테나 수보다 훨씬 적은 수의

Figure 112014024649936-pat00001
개의 RF 체인으로 구성된다.The relays and transceivers are characterized by having a hybrid beamformer structure. That is, a transmitter, an AF relay, and a receiver are composed of N antennas, and the number of antennas is much smaller than the number of antennas
Figure 112014024649936-pat00001
RF chain.

그리고, K개의 다중 반송파 시스템을 가정한다. 반양방 프로토콜을 따르는 릴레이 네트워크는 첫 번째 구간에서 송신기가 신호를 릴레이로 전달한다. 송신기로부터의 신호는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.Then, K multi-carrier systems are assumed. In a relay network that follows the half-duplex protocol, the transmitter transmits the signal to the relay in the first interval. The signal from the transmitter can be defined as in Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014024649936-pat00002
Figure 112014024649936-pat00002

Figure 112014024649936-pat00003
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00004
는 송신기의 RF 신호처리를 정의하고,
Figure 112014024649936-pat00005
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00006
는 k번째 부반송파에 대한 baseband 신호처리를 정의하고,
Figure 112014024649936-pat00007
크기의 벡터
Figure 112014024649936-pat00008
는 k번째 반송파를 이용해 보내게 될 NS개의 데이터를 정의한다.
Figure 112014024649936-pat00003
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00004
Defines the RF signal processing of the transmitter,
Figure 112014024649936-pat00005
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00006
Defines the baseband signal processing for the k < th > subcarrier,
Figure 112014024649936-pat00007
Vector of size
Figure 112014024649936-pat00008
Defines N S data to be sent using the k-th carrier.

두 번째 구간에서는 릴레이가 송신기로부터 수신한 신호를 증폭한 후 수신기로 전달한다. 수신기가 전달받은 신호는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.In the second interval, the relay amplifies the signal received from the transmitter and transmits it to the receiver. The signal received by the receiver can be defined as Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112014024649936-pat00009
Figure 112014024649936-pat00009

Figure 112014024649936-pat00010
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00011
는 수신기의 RF단 신호처리를 정의하고,
Figure 112014024649936-pat00012
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00013
는 k번째 부반송파에 대한 baseband 신호처리를 정의한다.
Figure 112014024649936-pat00014
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00015
는 릴레이의 송신 RF단 신호처리를 정의하고,
Figure 112014024649936-pat00016
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00017
는 k번째 부반송파에 대한 baseband 신호처리를 정의하고,
Figure 112014024649936-pat00018
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00019
는 수신 RF단 신호처리를 정의한다.
Figure 112014024649936-pat00020
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00021
Figure 112014024649936-pat00022
는 송신기와 릴레이, 릴레이와 수신기 사이의 무선 채널을 정의하고,
Figure 112014024649936-pat00023
크기의 벡터
Figure 112014024649936-pat00024
Figure 112014024649936-pat00025
는 각각 릴레이와 수신기에서의 잡음을 정의한다.
Figure 112014024649936-pat00010
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00011
Defines the RF-stage signal processing of the receiver,
Figure 112014024649936-pat00012
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00013
Defines the baseband signal processing for the kth subcarrier.
Figure 112014024649936-pat00014
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00015
Defines the transmit RF termination signaling of the relay,
Figure 112014024649936-pat00016
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00017
Defines the baseband signal processing for the k < th > subcarrier,
Figure 112014024649936-pat00018
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00019
Defines the receive RF termination signal processing.
Figure 112014024649936-pat00020
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00021
Wow
Figure 112014024649936-pat00022
Defines a radio channel between a transmitter and a relay, a relay and a receiver,
Figure 112014024649936-pat00023
Vector of size
Figure 112014024649936-pat00024
Wow
Figure 112014024649936-pat00025
Define the noise at the relay and receiver, respectively.

도 1의 릴레이 네트워크에서 하이브리드 빔포머로 구성된 릴레이의 모든 부반송파에 대한 송수신 RF단과 baseband 신호처리 동시 설계문제는 수학식 3과 같이 정의할 수 있다.The simultaneous design problem of the transmitting and receiving RF stages and the baseband signal processing for all subcarriers of the relay configured with the hybrid beamformer in the relay network of FIG. 1 can be defined as Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112014024649936-pat00026
Figure 112014024649936-pat00026

Figure 112014024649936-pat00027
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00028
는 k번째 부반송파에 대한 full complexity RF chain(모든 안테나에 대한 RF 체인)을 가정한 최적의 릴레이 빔포머 동작을 정의한다.
Figure 112014024649936-pat00029
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00030
Figure 112014024649936-pat00031
는 각 채널행렬의
Figure 112014024649936-pat00032
(여기서, p=1,2, SVD(singular value decomposition)을 통해
Figure 112014024649936-pat00033
개 만큼의 높은 특이 값(singular value)에 해당하는 열들을 선택하여 얻을 수 있다. 그리고,
Figure 112014024649936-pat00034
크기의 행렬
Figure 112014024649936-pat00035
Figure 112014024649936-pat00036
개의 데이터에 대한 파워(power)를 할당하는 역할을 한다. 가능한 송수신 RF 빔들의 집합은 각각
Figure 112014024649936-pat00037
Figure 112014024649936-pat00038
으로 정의된다. 또한,
Figure 112014024649936-pat00039
는 송신 RF 빔 행렬의 j번째 열을 정의하고 P는 릴레이 파워를 정의한다.
Figure 112014024649936-pat00027
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00028
Defines the optimal relay beamformer operation assuming a full complexity RF chain for the kth subcarrier (RF chain for all antennas).
Figure 112014024649936-pat00029
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00030
Wow
Figure 112014024649936-pat00031
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014024649936-pat00032
(Where p = 1,2, through SVD (singular value decomposition)
Figure 112014024649936-pat00033
Can be obtained by selecting the columns corresponding to a singular value as high as the number of rows. And,
Figure 112014024649936-pat00034
Matrix of size
Figure 112014024649936-pat00035
The
Figure 112014024649936-pat00036
Quot; power " of the data. The set of possible transmit and receive RF beams is
Figure 112014024649936-pat00037
Wow
Figure 112014024649936-pat00038
. Also,
Figure 112014024649936-pat00039
Defines the jth column of the transmit RF beam matrix and P defines the relay power.

다중 반송파 시스템에서의 릴레이 하이브리드 빔포머 설계(수학식 3)의 목적 함수는 전체 부반송파(K)에 대하여 full complexity RF chain을 가정한 최적 빔포머와 설계된 하이브리드 빔포머의 오차가 가장 작아지게 만드는 송수신 RF빔과 baseband를 설계하는 것을 목적으로 한다. 수학식 3의 첫 번째 제한은 송수신 RF빔은 가능한 RF 빔들의 집합에서 선택되어야 한다는 것이다. 가능한 RF 빔 집합은 RF 빔포머의 제약이 반영된 빔들의 집합으로, 예로는 양자화 된 위상(phase) 조절만이 가능한 제약 구조, 양자화 된 크기(magnitude)와 위상들의 조절이 가능한 제약구조 등이 있다. 두 번째 제한은 릴레이의 파워 제약에 해당된다.The objective function of the relay hybrid beamformer design in the multi-carrier system (Equation (3)) is an optimal beamformer that assumes a full complexity RF chain for the entire subcarrier K and a transmission / reception RF The aim is to design beams and baseband. The first limitation of Equation (3) is that the transmitting and receiving RF beam should be selected from a set of possible RF beams. A possible RF beam set is a set of beams reflecting constraints of the RF beamformer, for example, a constraint structure capable of only quantized phase adjustment, and a constraint structure capable of adjusting quantized magnitudes and phases. The second limitation corresponds to the power constraint of the relay.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 릴레이의 송수신 RF 빔 선택 및 baseband 신호처리 설계 순서도를 도시한 것이다. 수학식 3의 해를 찾기 위한 발명의 순서도는 도 2와 같다.FIG. 2 is a flow chart for designing transmission and reception RF beam selection and baseband signal processing of a relay according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. The flowchart of the invention for finding the solution of Equation (3) is shown in Fig.

알고리즘의 입력은 full complexity RF chain을 가정한 최적 빔포머 행렬

Figure 112014024649936-pat00040
와 가능한 모든 송수신 RF빔들의 열들로 구성된 행렬
Figure 112014024649936-pat00041
Figure 112014024649936-pat00042
들이다. 초기화 작업으로 오차 행렬은 최적 빔포머 행렬과 같도록 설정하고,
Figure 112014024649936-pat00043
, 송수신 RF 빔 행렬들은
Figure 112014024649936-pat00044
로 설정한다. RF 빔 선택 시 송신 빔, 수신 빔의 순서는 변경이 가능하다. 그리고, 한번에 L개의 송수신 RF 빔들을 선택할 수 있지만, 아래의 알고리즘 예에서는 수신 RF 빔을 먼저 선택하는 경우와 한번에 하나의 송수신 RF 빔을 선택하는 경우를 고려한다.The input of the algorithm is an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain
Figure 112014024649936-pat00040
And a matrix of columns of all possible transmit and receive RF beams
Figure 112014024649936-pat00041
Wow
Figure 112014024649936-pat00042
admit. In the initialization operation, the error matrix is set equal to the optimal beamformer matrix,
Figure 112014024649936-pat00043
, The transmitting and receiving RF beam matrices
Figure 112014024649936-pat00044
. When the RF beam is selected, the order of the transmission beam and the reception beam can be changed. Although it is possible to select L transmission / reception RF beams at a time, the following algorithm example considers the case of selecting the reception RF beam first and the case of selecting one transmission / reception RF beam at a time.

단계(S1): 오차 행렬과 가능한 수신 RF 빔들 간의 상관 관계를 측정하여(수학식 4) 가능한 수신 RF 빔들의 집합에서 가장 큰 상관도를 보이는 수신 RF 빔의 인덱스(index)를 선택할 수 있다(수학식 5).Step S1: The correlation between the error matrix and the possible reception RF beams can be measured to select the index of the reception RF beam having the greatest correlation in the set of possible reception RF beams (Equation 4) Equation 5).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112014024649936-pat00045
Figure 112014024649936-pat00045

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112014024649936-pat00046
Figure 112014024649936-pat00046

단계(S2): 가능한 RF 빔들의 집합에서 선택된 RF 빔을 수신 RF 빔으로 반영할 수 있다(수학식 6).Step S2: The selected RF beam from the set of possible RF beams can be reflected into the received RF beam (Equation 6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112014024649936-pat00047
Figure 112014024649936-pat00047

단계(S3): 선택된 수신 RF 빔을 반영하여 오차 행렬과 가능한 송신 RF 빔들 간의 상관 관계를 측정하여(수학식 7) 가능한 송신 RF 빔들의 집합에서 가장 큰 상관도를 보이는 송신 RF 빔의 인덱스(index)를 선택할 수 있다(수학식 8).Step S3: The correlation between the error matrix and the possible transmission RF beams is measured by reflecting the selected reception RF beam (Equation 7). The index of the transmission RF beam exhibiting the greatest correlation among the possible transmission RF beams ) Can be selected (Equation 8).

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112014024649936-pat00048
Figure 112014024649936-pat00048

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112014024649936-pat00049
Figure 112014024649936-pat00049

단계(S4): 가능한 RF 빔들의 집합에서 선택된 RF 빔을 송신 RF 빔으로 반영할 수 있다(수학식 9).Step S4: The selected RF beam from the set of possible RF beams may be reflected into the transmitted RF beam (Equation 9).

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure 112014024649936-pat00050
Figure 112014024649936-pat00050

단계(S5): 선택된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 반영하여 baseband 신호처리를 설계할 수 있다(수학식 10).Step S5: Baseband signal processing can be designed to reflect the selected transmit RF beam and receive RF beam (Equation 10).

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112014024649936-pat00051
Figure 112014024649936-pat00051

송수신 RF 빔과 baseband 신호처리를 고려하여 오차 행렬을 업데이트 할 수 있다(수학식 11).The error matrix can be updated considering the transmission and reception RF beam and baseband signal processing (Equation 11).

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure 112014024649936-pat00052
Figure 112014024649936-pat00052

선택된 송신 RF 빔, 수신 RF 빔의 수가 RF 체인의 수(L)에 도달하였을 때(S6) 알고리즘이 되면서 출력 값으로 송수신 RF 빔포머 행렬

Figure 112014024649936-pat00053
,
Figure 112014024649936-pat00054
들과 전체 부반송파에 대한 baseband 신호처리 행렬
Figure 112014024649936-pat00055
들을 얻는다.When the number of the selected transmission RF beam and the reception RF beam reaches the number of RF chains (L) (S6), the transmission / reception RF beamformer matrix
Figure 112014024649936-pat00053
,
Figure 112014024649936-pat00054
And a baseband signal processing matrix for all subcarriers
Figure 112014024649936-pat00055
.

본 발명에 따른 다중 반송파 시스템에 대한 릴레이 하이브리드 빔포머의 성능 검증은 도 3과 같다.The performance verification of the relay hybrid beamformer for the multi-carrier system according to the present invention is shown in FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명의 성능이 full complexity RF chain을 가정한 최적 환경(Optimal)의 빔포머 성능에 근접함을 확인할 수 있다. 그리고, 송수신RF 빔, baseband 신호처리를 독립적으로 설계한 방법(beam steering)과 비교할 때 본 발명은 개선된 성능을 보이고 더불어 RF 체인의 수가 줄어들 때의 성능 저하의 정도도 비교 방법보다 현저히 작음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the performance of the present invention is close to the beamformer performance of an optimal environment assuming a full complexity RF chain. In comparison with a beam steering system in which transmission and reception RF beams and baseband signal processing are independently designed, the present invention shows improved performance and also shows that the degree of performance degradation when the number of RF chains is reduced is significantly smaller than the comparison method .

이와 같이, 본 발명에서는 다중 반송파 시스템의 릴레이 하이브리드 빔포머를 설계할 수 있다. 더욱이, 부반송파 마다 공통적으로 적용되는 송신 RF 빔, 수신 RF 빔과 각 부반송파 마다의 baseband 신호처리들을 서로의 상호영향을 고려하면서 동시 또는 순차적으로 설계할 수 있다.As described above, the present invention can design a relay hybrid beam former of a multi-carrier system. Furthermore, it is possible to simultaneously or sequentially design the transmission RF beam, the reception RF beam, and baseband signal processing for each subcarrier, which are commonly applied to each subcarrier, taking into consideration mutual influences of each other.

본 발명에 따르면, 다중 반송파 시스템에서 하이브리드 빔포머의 성능이 안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain )을 가정한 최적 빔포머 성능에 근접할 수 있다. 따라서, 저전력의 동작을 특징으로 하는 릴레이의 구성요소 중 파워의 소비가 많고 값비싼 RF 체인의 수를 줄일 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, the performance of a hybrid beamformer in a multi-carrier system can approach the optimum beamformer performance assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas. Therefore, there is an advantage that the power consumption of the components of the relay, which is characterized by low-power operation, and the number of expensive RF chains can be reduced.

기존의 기술들은 단일 사용자 환경만을 고려하고 있거나, 높은 구현 복잡도를 가지는 하드웨어 구조를 한정하고 있기 때문에 상용으로의 구현에 아직 부담이 존재한다. 이에 반하여, 다중 사용자 환경을 고려하며 낮은 구현 복잡도를 가지는 본 발명을 다수의 안테나를 활용하는 통신 시스템에 적용할 경우, 시스템의 적용 범위나 구현 효율 측면에서 높은 경쟁력을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에서 고려되고 있는 송수신 RF 빔 설계 방식은 상용 통신부터 차세대 이동통신이 될 mmWave 통신까지 다중 안테나/반송파를 사용하는 시스템 분야에서 높은 잠재 시장을 가진다.Conventional technologies only consider a single user environment or limit the hardware structure with high implementation complexity, so there is still a burden on commercial implementation. On the other hand, when the present invention having a low implementation complexity considering a multi-user environment is applied to a communication system utilizing a plurality of antennas, it is expected that the system can be highly competitive in terms of application range and implementation efficiency. Also, the transmission / reception RF beam designing method considered in the present invention has a high potential market in the field of systems using multiple antennas / carriers from commercial communication to mmWave communication to be next generation mobile communication.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

삭제delete 송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬 간의 상호영향을 고려하면서 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬을 동시에 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
And simultaneously designing the transmitted RF beam, the received RF beam, and the baseband signal processing matrix while considering mutual influences between the transmitted RF beam, the received RF beam, and the baseband signal processing matrix
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬 간의 상호영향을 고려하면서 상기 송신 RF 빔, 상기 수신 RF 빔, 상기 기저대역 신호처리 행렬 순으로 또는 상기 수신 RF 빔, 상기 송신 RF 빔, 상기 기저대역 신호처리 행렬 순으로 상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔 및 상기 기저대역 신호처리 행렬을 순차적으로 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
The reception RF beam, the baseband signal processing matrix, or the reception RF beam, the transmission RF beam, and the baseband signal processing matrix in consideration of the mutual influence between the transmission RF beam, the reception RF beam, And sequentially designing the transmission RF beam, the reception RF beam, and the baseband signal processing matrix in the order of the baseband signal processing matrix
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
RF 빔포머의 제약구조가 반영된 RF 빔들의 집합에서 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 선택하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Selecting the transmitted RF beam and the received RF beam from the set of RF beams reflecting the constraint structure of the RF beam former
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
적어도 하나 이상이고 실제 RF 체인 수 이하인 개수만큼 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 선택하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Selecting a transmitting RF beam and a receiving RF beam by at least one or more than the actual number of RF chains
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔을 이용하여 상기 최적 빔포머 행렬과의 오차가 가장 작은 기저대역 신호처리 행렬을 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Designing a baseband signal processing matrix having the smallest error from the optimum beamformer matrix using the transmission RF beam and the reception RF beam
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
전체 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 설계하고 각 부반송파에 해당하는 기저대역 신호처리 행렬을 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Design a common transmit and receive RF beams for all subcarriers and design a baseband signal processing matrix for each subcarrier
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
전체 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Designing common transmit and receive RF beams for all subcarriers
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
전체 부반송파에서 선택된 일부 부반송파에 대하여 공통된 송신 RF 빔과 수신 RF 빔을 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Designing common transmit and receive RF beams for selected subcarriers in all subcarriers
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔을 이용하여 전체 부반송파에 대하여 개별적인 기저대역 신호처리 행렬을 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
Lt; / RTI >
Wherein the designing comprises:
Designing separate baseband signal processing matrices for all subcarriers using the transmitted RF beam and the received RF beam
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
송신기와 수신기 사이에 AF(amplify-and-forward) 릴레이가 위치하는 릴레이 네트워크 환경에서,
안테나 수만큼의 RF 체인(full complexity RF chain)을 가정한 최적 빔포머 행렬을 설정하는 단계; 및
상기 최적 빔포머 행렬을 이용하여 송신 RF 빔과 수신 RF 빔 및 기저대역(baseband) 신호처리 행렬을 설계하는 단계
를 포함하고,
상기 설계하는 단계는,
상기 송신 RF 빔과 상기 수신 RF 빔을 이용하여 전체 부반송파에서 선택된 일부 부반송파에 대하여 개별적인 기저대역 신호처리 행렬을 설계한 후 보간법을 이용하여 전체 부반송파에 대하여 개별적인 기저대역 신호처리 행렬을 설계하는 것
을 특징으로 하는 릴레이 네트워크에서의 하이브리드 빔포머 설계 방법.
In a relay network environment in which an amplify-and-forward (AF) relay is located between a transmitter and a receiver,
Setting an optimal beamformer matrix assuming a full complexity RF chain as many as the number of antennas; And
Designing a transmit RF beam, a receive RF beam, and a baseband signal processing matrix using the optimal beamformer matrix;
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Wherein the designing comprises:
Designing individual baseband signal processing matrices for selected subcarriers on all subcarriers using the transmitted RF beam and the received RF beam and then designing an individual baseband signal processing matrix for all subcarriers using interpolation
And a hybrid beamformer design method in a relay network.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016115545A3 (en) * 2015-01-16 2016-10-13 Ping Liang Beamforming in a mu-mimo wireless communication system with relays

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Ahmed Alkhateeb 외 3명, "Hybrid Precoding for Millimeter Wave Cellular Systems with Partial Channel Knowledge,"Information Theory and Applications Workshop, p. 1, (2013.02.10-15) *
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