KR101599532B1 - Method and apparatus for generating a mimo (multiple input multiple output) codebook - Google Patents

Method and apparatus for generating a mimo (multiple input multiple output) codebook Download PDF

Info

Publication number
KR101599532B1
KR101599532B1 KR1020100024421A KR20100024421A KR101599532B1 KR 101599532 B1 KR101599532 B1 KR 101599532B1 KR 1020100024421 A KR1020100024421 A KR 1020100024421A KR 20100024421 A KR20100024421 A KR 20100024421A KR 101599532 B1 KR101599532 B1 KR 101599532B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
codebook
rank
mimo
antennas
entries
Prior art date
Application number
KR1020100024421A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100112075A (en
Inventor
임빈철
박성호
강승현
이욱봉
이문일
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US12/756,085 priority Critical patent/US8325843B2/en
Priority to MYPI2011004572A priority patent/MY163683A/en
Priority to PCT/KR2010/002165 priority patent/WO2010117221A2/en
Priority to RU2011145018/07A priority patent/RU2491721C2/en
Publication of KR20100112075A publication Critical patent/KR20100112075A/en
Priority to US13/659,856 priority patent/US8582680B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101599532B1 publication Critical patent/KR101599532B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0456Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H04B7/046Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account
    • H04B7/0469Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account taking special antenna structures, e.g. cross polarized antennas into account
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0456Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H04B7/0486Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking channel rank into account
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0691Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas
    • H04B7/0693Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas switching off a diversity branch, e.g. to save power

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 코드북 기반 프리코딩 기술 방법에 관한 것으로 낮은 규격(lower dimension) (즉, 상대적으로 적은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북 엔트리들(codebook entries)이 높은 규격(higher dimension) (즉, 상대적으로 많은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 코드북 생성에 사용되는 방법이다. 즉, 낮은 규격 코드북을 기반으로 높은 규격 코드북을 생성하여 더욱 쉬운 코드북 설계를 가능케 하고 이동국(UE 또는 MS)의 필요 메모리 공간을 줄이는 방법을 제공함을 목적으로 한다. The present invention relates to a codebook-based precoding technique, wherein specific codebook entries used in a lower dimension (i.e., having a relatively small number of antennas) MIMO systems are higher dimensionally (i. e., with a relatively large number of antennas) in a MIMO system. That is, it aims at providing a method of reducing the required memory space of a mobile station (UE or MS) by enabling a codebook design which is easier by generating a high standard codebook based on a low standard codebook.

Description

MIMO 코드북 생성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING A MIMO (MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT) CODEBOOK}[0001] METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING A MIMO [0002] MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT [0003] CODEBOOK [

본 발명은 코드북 기반 프리코딩 기술 방법에 관한 것으로 낮은 규격(lower dimension) (즉, 상대적으로 적은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북 엔트리들(codebook entries)이 높은 규격(higher dimension) (즉, 상대적으로 많은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 코드북을 생성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a codebook-based precoding technique, wherein specific codebook entries used in a lower dimension (i.e., having a relatively small number of antennas) MIMO systems are higher (i. e., having a relatively large number of antennas). < / RTI >

종래기술에는 복수 접속(또는 다중 접속) 기술 즉 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 알려져 있다. 즉, 송신단 및 수신단 두 군데 모두에서 복수개(다중) 안테나들을 사용하여 무선 통신 성능을 향상시키는 기술이다. 즉, 다중 안테나를 사용하므로 추가적인 대역폭 또는 전송 전력 없이 링크 범위 및 데이터 처리량을 증가시킬 수 있다.The multiple-access (or multiple-access) or MIMO (Multiple Input Multiple Output) technique is known in the art. That is, a technique for improving the wireless communication performance by using a plurality of (multiple) antennas in both the transmitting end and the receiving end. That is, using multiple antennas can increase link range and data throughput without additional bandwidth or transmit power.

종래기술에서는 다중 입력 다중 출력 (Multiple Input Multiple Output: (MIMO) 처리 절차들은 복잡한 계산 및 전반적인 처리 부담으로 문제가 있었다. 따라서, 선행기술은 이러한 사항들을 충분히 다루지 않으며 적합한 해결책을 제시하고 있지 않다.In the prior art, multiple input multiple output (MIMO) processing procedures have been problematic due to complex computation and overall processing burden, so the prior art does not adequately address these issues and does not provide a suitable solution.

본 발명자들은 상기 선행기술의 문제점을 인식하여 이후 설명될 여러 특징을 창안하여, 다중 입력 다중 출력 (Multiple Input Multiple Output: (MIMO) 처리 절차들이 보다 효율적이고 효과적으로 수행할 수 있게 해준다. 특히, 특정한 코드북(codebook) 기반 프리코딩(precoding) 기술은 MIMO 시스템에서 보다 많은 수의 전송 안테나를 필요로 하는 상황에 적응될 수 있다. 그 결과, 복잡한 계산 및 처리 부담을 최소화시킬 수 있다.The present inventors have recognized the problems of the prior art and invented various features to be described later to enable MIMO processing procedures to be performed more efficiently and effectively. a codebook based precoding technique can be adapted to situations requiring a larger number of transmit antennas in a MIMO system. As a result, complex computation and processing burden can be minimized.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템상에서 복수개의 안테나들에 관련된 코드북(codebook)을 구성하는 방법으로서, 4개 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 코드북에 접속(access) 하는 단계에 있어서, 상기 코드북은 저장 매체 안에 저장되어 지고 상기 코드북은 랭크(rank) 1에서 랭크 4까지를 위한 엔트리들(entries)을 구비하고 각 랭크는 특정 공간 다중화 순서(spatial multiplexing order)를 나타내며; 상기 4개 전송 안테나들을 구비하는 상기 MIMO 시스템에 관련된 상기 코드북의 랭크 1 안에 엔트리들을 사용하여 상기 8개 안테나에 연관된 MIMO 기초 코드북을 위한 두 개 기초 행렬들(base matrices)의 랭크 1에서 랭크 8에 대한 엔트리들을 새로이 구성하는 단계와; 그리고 기지국으로 상기 8개 전송 안테나들에 관련된 상기 MIMO 기초 코드북의 엔트리 인덱스(index)를 나타내는 피드백을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템상에서 복수개의 안테나들에 관련된 코드북을 구성하는 방법을 특징으로 한다.In order to solve the above problem, a method of constructing a codebook related to a plurality of antennas on a multiple input multiple output (MIMO) system, includes the steps of: connecting a codebook related to a MIMO system having four transmission antennas wherein the codebook is stored in a storage medium and the codebook has entries for rank 1 to rank 4 and each rank is assigned a specific spatial multiplexing order ); Using the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system with the four transmit antennas to rank 8 to rank 8 of the two base matrices for the MIMO elementary codebook associated with the eight antennas Constructing new entries for the new entry; And transmitting feedback indicating an entry index of the MIMO basic codebook related to the eight transmit antennas to a base station. .

바람직하게는, 상기 두 개 기초 행렬들은 특정 행렬로 정의되는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the two basis matrices are defined as a specific matrix.

바람직하게는, 상기 기지국은 어떤 종류에 관련된 안테나 구성이 사용되는지를 나타내기 위해서 시그널링(signaling)을 이동국(mobile station)에게 제공하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the base station is characterized by providing signaling to the mobile station to indicate what type of antenna configuration is used.

바람직하게는, 상기 8개 전송 안테나들은 크로스 편파된 안테나들(cross-polarized antennas)인 것을 특징으로 한다.Advantageously, the eight transmit antennas are cross-polarized antennas.

바람직하게는, 상기 8개 전송 안테나들에 관련된 상기 MIMO 기초 코드북은 IEEE 802.16에 관련된 기술 또는 3GPP LTE 관련 기술을 지원하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the MIMO-based codebook associated with the eight transmit antennas supports a technique related to IEEE 802.16 or a technology related to 3GPP LTE.

또한, 상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템과 관련된 장치로써, 기지국으로 또는 기지국으로부터 데이터 및 정보를 운반하는 무선 신호들을 전송 및 수신하는 송수신기; 4개 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 적어도 하나의 코드북을 포함하는 데이터 및 정보를 저장하기 위한 저장 매체; 및 상기 저장 매체와 결합하여 랭크(rank) 1에서 랭크 4에 대한 엔트리들을 구비하는 코드북에 접속(access)하고, 각 랭크는 특정 공간 다중화 순서(spatial multiplexing order)를 나타내고, 상기 4개 전송 안테나들을 구비하는 상기 MIMO 시스템에 관련된 상기 코드북의 랭크 1 안에 엔트리들을 사용하여 상기 8개 안테나에 연관된 MIMO 기초 코드북을 위한 두 개 기초 행렬들(base matrices)의 랭크 1에서 랭크 8에 대한 엔트리들을 새로이 구성하고, 그리고 상기 기지국으로 상기 8개 전송 안테나들에 관련된 상기 MIMO 기초 코드북의 엔트리 인덱스(index)를 나타내는 피드백을 전송하는 것을 구성하는 프로세서(processor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치In addition, in order to solve the above-mentioned problems, there is provided an apparatus related to a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system, comprising: a transceiver for transmitting and receiving radio signals carrying data and information to or from a base station; A storage medium for storing data and information comprising at least one codebook associated with a MIMO system having four transmit antennas; And accessing a codebook in combination with the storage medium and having entries for rank 4 in rank 1, each rank representing a specific spatial multiplexing order, Using the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system to construct the entries for rank 8 from rank 1 to rank 2 of the two base matrices for the MIMO elementary codebook associated with the 8 antennas And transmitting feedback to the base station indicating an entry index of the MIMO-based codebook associated with the eight transmit antennas. ≪ RTI ID = 0.0 >

본 발명에 따라서 낮은 규격(lower dimension) (즉, 상대적으로 적은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북 엔트리들(codebook entries)이 높은 규격(higher dimension) (즉, 상대적으로 많은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 코드북 생성에 사용될 수 있게 되었다. 특징적으로, 4 개의 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 코드북의 랭크 1안에 엔트리들을 사용하여 8개의 전송 안테나들에 관련된 MIMO 기초 코드북에 대한 2개 기본 행렬들의 랭크 1에서 랭크 8의 엔트리들을 새로이 구성하는 개념이 본 발명에 의해 제안되었고, 이러한 본 발명의 제안은 낮은 규격 코드북을 기반으로 높은 규격 코드북을 생성하여 더욱 쉬운 코드북 설계를 가능케 하고 이동국(UE 또는 MS)의 필요 메모리 공간을 줄이는데 큰 효과가 있다.In accordance with the present invention, certain codebook entries used in a lower dimension (i.e., having a relatively small number of antennas) MIMO systems have higher dimensions (i.e., Number of antennas) in a MIMO system. Characteristically, using the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system with four transmit antennas, the entries of rank 8 to rank 2 in the two basic matrices for the MIMO elementary codebook associated with the eight transmit antennas Has been proposed by the present invention, and this proposal of the present invention has a great effect on generating a high-standard codebook based on a low-standard codebook, enabling an easier codebook design and reducing a required memory space of a mobile station (UE or MS) have.

도 1 은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술의 예시적인 개념들을 도시한다.
도 2 는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술의 예시적인 개념들을 도시한다.
도 3 은 MIMO 프리코딩(precoding) 기술의 예시적인 개념들을 도시한다.
도 4 는 비 상호관련(uncorrelated) 경우에 AWD(Amendment Working Document) 코드북을 이용하는 것에 대조적으로 새로이 제안된 코드북의 예시적인 링크 처리량 증가(link throughput gains)를 도시한다.
도 5 는 상호관련(correlated) 경우에 AWD(Amendment Working Document) 코드북을 이용하는 것에 대조적으로 새로이 제안된 코드북의 예시적인 링크 처리량 증가(link throughput gains)를 도시한다.
도 6 은 4비트, 6비트, 8비트 및 AWD 코드북을 사용할 때에 스펙트럴(spectral) 효율성(bits/tone) 대 SNR(signal-to-noise ratio)에 대한 예시적인 실험 결과들을 도시한다.
도 7 은 크로스 편파된(cross-polarized) 안테나 경우에 본 발명의 기본 행렬들(base matrices) B1 및 B2를 적용하여 발생된 예시적인 성과 비교 결과들을 도시한다.
도 8 은 상호관련이 높은 ULA 상에서 기본 행렬들 B1 및 B2에 의한 성과 손실은 거의 없음을 도시한다.
도 9 는 ULA 및 XPOL 상에서 랭크 2를 위한 AWD 코드북을 이용할 때에 예시적인 코드북 행렬 선택 비율을 도시한다.
도 10 은 XPOL 형식(type) 1 및 XPOL 형식 2 에 대한 두 개의 예시적인 안테나 인덱싱(indexing) 형식들을 도시한다.
도 11 은 몇 개의 안테나 구성들 상에서 코드북 행렬들의 선택 비율에 대한 예시적인 실험 결과들을 도시한다.
도 12 는 본 발명에 따라서 SU-MIMO 기초 코드북에 실현되는 상기 두 개의 새로이 생성된 행렬들에 대한 코드북 엔트리들(entries)을 포함하는 예시적인 테이블을 도시한다.
도 13 은 낮은 규격(lower dimension)의 MIMO 시스템에서 높은 규격(higher dimension)의 MIMO 시스템을 위해 새로이 생성된 코드북이 사용되는 특정 코드북 엔트리들을 이용하는 기본 방법 과정 설명을 위한 예시적인 흐름도 및 이와 같은 방법을 실현할 수 있도록 하는 MIMO 장치의 기본 개념 도를 도시한다.
도 14 는 하향링크(downlink) 데이터 전송시 송신 단에서 MIMO-OFDM을 지원하는 프로토콜 계층들(MAC-PHY) 및 여러 가지 엔티티들의 예시적인 개념을 나타내는 흐름도이다.
도 15 는 상향링크(uplink) 데이터 전송시 수신 단에서 MIMO-OFDM을 지원하는 프로토콜 계층들(MAC-PHY) 및 여러 가지 엔티티들의 예시적인 개념을 나타내는 흐름도이다.
Figure 1 illustrates exemplary concepts of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology.
Figure 2 illustrates exemplary concepts of Multiple Input Multiple Output (MIMO) techniques.
Figure 3 illustrates exemplary concepts of MIMO precoding techniques.
Figure 4 illustrates exemplary link throughput gains of a newly proposed codebook in contrast to using an AWD (Amendment Working Document) codebook in uncorrelated cases.
FIG. 5 illustrates exemplary link throughput gains of a newly proposed codebook in contrast to using an AWD (Amendment Working Document) codebook when correlated.
Figure 6 illustrates exemplary experimental results for spectral efficiency (bits / tone) versus signal-to-noise ratio (SNR) using 4-bit, 6-bit, 8-bit and AWD codebooks.
FIG. 7 illustrates exemplary performance comparison results generated by applying the base matrices B1 and B2 of the present invention in the case of a cross-polarized antenna.
Figure 8 shows that there is very little performance loss due to the base matrices B1 and B2 on the highly correlated ULA.
Figure 9 shows an exemplary codebook matrix selection ratio when using an AWD codebook for rank 2 on ULA and XPOL.
Figure 10 shows two exemplary antenna indexing formats for XPOL type 1 and XPOL format 2.
Figure 11 shows exemplary experimental results for the selectivity of the codebook matrices over several antenna configurations.
Figure 12 shows an exemplary table containing codebook entries for the two newly generated matrices realized in the SU-MIMO basis codebook according to the present invention.
13 is an exemplary flowchart for explaining a basic method procedure using specific codebook entries in which a newly generated codebook is used for a higher dimension MIMO system in a lower dimension MIMO system, And FIG. 2 is a block diagram of a conventional MIMO apparatus.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an exemplary concept of protocol layers (MAC-PHY) and various entities supporting MIMO-OFDM at a transmission end in downlink data transmission.
15 is a flowchart illustrating an exemplary concept of protocol layers (MAC-PHY) and various entities supporting MIMO-OFDM at a receiving end in uplink data transmission.

본 발명의 기본 개념은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템상에서 복수개의 안테나들에 관련된 코드북(codebook)을 구성하는 방법으로서, 4개 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 코드북에 접속(access) 하는 단계에 있어서, 상기 코드북은 저장 매체 안에 저장되어 지고 상기 코드북은 랭크(rank) 1에서 랭크 4까지를 위한 엔트리들(entries)을 구비하고 각 랭크는 특정 공간 다중화 순서(spatial multiplexing order)를 나타내며; 상기 4개 전송 안테나들을 구비하는 상기 MIMO 시스템에 관련된 상기 코드북의 랭크 1 안에 엔트리들을 사용하여 상기 8개 안테나에 연관된 MIMO 기초 코드북을 위한 두 개 기초 행렬들(base matrices)의 랭크 1에서 랭크 8에 대한 엔트리들을 새로이 구성하는 단계와; 그리고 기지국으로 상기 8개 전송 안테나들에 관련된 상기 MIMO 기초 코드북의 엔트리 인덱스(index)를 나타내는 피드백을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템상에서 복수개의 안테나들에 관련된 코드북을 구성하는 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 이동통신 단말기를 제안한다.A basic concept of the present invention is a method for constructing a codebook related to a plurality of antennas on a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system, comprising: accessing a codebook associated with a MIMO system having four transmit antennas Wherein the codebook is stored in a storage medium and the codebook has entries for rank 1 to rank 4, each rank representing a specific spatial multiplexing order; Using the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system with the four transmit antennas to rank 8 to rank 8 of the two base matrices for the MIMO elementary codebook associated with the eight antennas Constructing new entries for the new entry; And transmitting feedback indicating an entry index of the MIMO basic codebook related to the eight transmit antennas to a base station. And proposes a wireless mobile communication terminal capable of performing such a method.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, configurations and operations of embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

여기의 발명적 개념 및 특징들을 주로 OFDM-MIMO 기술 기반으로 설명되어 있다. 하지만, 이러한 세부사항들은 여기 설명된 특징들을 한정할 의도는 아니며 다른 종류의 이동 및/또는 무선 통신 시스템과 방식에 적용 가능하다.The inventive concepts and features herein are described primarily on the basis of OFDM-MIMO technology. However, these details are not intended to limit the features described herein and are applicable to other types of mobile and / or wireless communication systems and methods.

하향(downlink) 및 상향(uplink) 전송에 대하여, 여러 종류의 멀티플렉싱(multiplexing) 및 다중 접속(multiple access) 기술들을 고려해야 한다. 하향에서는 시분할 멀티플렉싱(time division multiplexing), 주파수분할 멀티플렉싱(frequency division multiplexing), 및 코드분할 멀티플렉싱(code division multiplexing) 등과 같은 다양한 멀티플렉싱 기술들이 사용될 수 있다. 상향에서는 시분할 다중접근(time division multiple access), 주파수분할 다중접근(frequency division multiple access), 및 코드분할 다중접근(code division multiple access) 등과 같은 다양한 다중접근 기술들이 사용될 수 있다.For downlink and uplink transmissions, several types of multiplexing and multiple access techniques have to be considered. Downward, various multiplexing techniques may be used such as time division multiplexing, frequency division multiplexing, and code division multiplexing. Upwards, various multiple access techniques may be used such as time division multiple access, frequency division multiple access, and code division multiple access.

도 1을 참조하면, OFDM은 주파수분할 멀티플렉싱 기술 중 하나이다. 특히, OFDM은 다중 캐리어 모듈레이션(modulation)을 위한 대역폭 측면에서 효율적인 기술이다. 즉, OFDM은 주파수 분할 멀티플렉싱(frequency division multiplexing: FDM) 방식으로서 디지털 멀티-캐리어 모듈레이션 방법으로 이용된다. 다량의 근접한 직교 서브-캐리어들이 데이터를 운송하는데 사용되며, 그 데이터는 다수의 평행한 데이터 스트림(data stream) 또는 채널들로 구분되며, 각각 하나의 서브-캐리어를 위한 것이다. 각 서브-캐리어는 QAM (quadrature amplitude modulation) 또는 PSK (phase shift keying)와 같은 특정한 모듈레이션 방식을 이용하여 낮은 심벌 비율(symbol rate)로 모듈레이트(modulate) 되며, 이는 동일한 대역폭의 단일 캐리어 모듈레이션 방식과 비슷한 전체 데이터 비율을 유지할 수 있다.Referring to FIG. 1, OFDM is one of frequency division multiplexing techniques. In particular, OFDM is a bandwidth efficient technique for multi-carrier modulation. That is, OFDM is used as a digital multi-carrier modulation method as a frequency division multiplexing (FDM) scheme. A large amount of adjacent orthogonal sub-carriers are used to carry the data, the data being divided into a number of parallel data streams or channels, one for each sub-carrier. Each sub-carrier is modulated at a low symbol rate using a particular modulation scheme, such as quadrature amplitude modulation (QAM) or phase shift keying (PSK), which is a single carrier modulation scheme of the same bandwidth Similar overall data rates can be maintained.

OFDM의 근본적인 특징 및 동작 원리들에는, 직교성(orthogonality)을 이용, FFT (Fast Fourier Transform) 알고리즘 (및/또는 역 FFT (Inverse FFT; IFFT) 알고리즘)을 이용, inter-symbol interference (ISI) 최소를 위해 보호 간격들(guard intervals) 삽입, 주파수 응답 특징들에 대한 균일화, 채널 코딩 수행 (또는 FEC (Forward error correction), 주파수 및/또는 시간 인터리빙(interleaving), 적응 전송들(adaptive transmissions)의 사용, 공간 분할(spatial diversity), 일차적 송신단 전력 확대(linear transmitter power amplification) 등이 있을 수 있다. 본 발명에서는 간결한 설명을 위해서, 상기 언급된 특징들 및 원리들은 자세하게 설명되지는 않을 것이다. 하지만, 상기 언급된 특징들 및 원리들은 본 발명에서 모두 또는 일부 적용가능 하다는 사실은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.Fundamental features and operating principles of OFDM include using inter-symbol interference (ISI) minimization using orthogonality, using a Fast Fourier Transform (FFT) algorithm (and / or an inverse FFT (Or forward error correction (FEC), frequency and / or time interleaving, use of adaptive transmissions, etc.), adaptation of guard intervals, equalization of frequency response characteristics, Spatial diversity, linear transmitter power amplification, etc. In the present invention, for the sake of brevity, the above-mentioned features and principles will not be described in detail. However, It will be appreciated by those skilled in the art that the disclosed features and principles may be applied in whole or in part to the present invention.

또한, 본 발명은 OFDMA를 포함하는 OFDM, IEEE, 802.11a/g/n, 802.16, 802.20, 3GPP LTE, 3GPP LTE-Advanced (LTE-A), Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA) 등에 관련된 여러 기술 표준에 적용 가능하다. In addition, the present invention can be applied to various OFDM systems including OFDMA, IEEE, 802.11a / g / n, 802.16, 802.20, 3GPP LTE, 3GPP LTE-A, Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Applicable to technical standards.

도 2를 참조하면, 복수 접속(또는 다중 접속) 기술은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술로 불릴 수도 있다. 기본적으로, 상기 MIMO는 무선 통신 성능 향상을 위해 송신단 및 수신단 두 군데 모두에서 복수개(다중) 안테나들을 사용하는 것과 관련 있다. 상기 MIMO는 스마트 안테나 기술이라 불리는 기술 중에 하나로 고려될 수도 있다.Referring to FIG. 2, a multiple access (or multiple access) technique may be referred to as a Multiple Input Multiple Output (MIMO) technique. Basically, the MIMO is related to using a plurality of (multiple) antennas in both the transmitting end and the receiving end to improve wireless communication performance. The MIMO may be considered as one of the technologies called smart antenna technology.

상기 MIMO 기술은 추가적인 대역폭(bandwidth) 또는 전송 전력 없이 링크 범위 및 데이터 처리량을 획기적으로 증가시키도록 하기에 무선 통신에서는 매우 매력적이다. 상기와 같은 증가는 대역폭의 헤르츠(hertz) 또는 초당 보다 많은 비트의 송수신을 허용하는 높은 스펙트럴 효율성(spectral efficiency) 및 축소된 페이딩(fading)으로 인한 링크 신뢰성(link reliability) 또는 분할(diversity) 때문에 달성 가능하다.The MIMO technique is very attractive in wireless communication in order to dramatically increase the link range and data throughput without additional bandwidth or transmission power. Such an increase may be due to high reliability or split due to high spectral efficiency and reduced fading which allows more bits of hertz or more bits per second to be transmitted and received. It is achievable.

상기 MIMO는 single-user(SU) MIMO, multi-user(MU) MIMO, cooperative MIMO, networked MIMO등과 같이 나누어질 수 있다. 상기 single-user(SU) MIMO는 송신기 및 수신기 (점대점(point-to-point)) 모두에서 복수(다중) 안테나들을 사용하는 것에 관련이 있다. 상기 multi-user(MU) MIMO는 동일한 주파수 (점대다(point-to-multipoint) 또는 다대점(multipoint-to-point))를 사용하는 복수개의 독립적인 무선 단말기들과 동시에 통신하는 것에 관련이 있다. 상기 cooperative MIMO는 MIMO의 이점을 달성하기 위해서 여러 개의 다른 노드들(nodes)에 속하는 분배된 안테나들의 결합을 송신기 또는 수신기에서 사용하는 것에 관련이 있다. 상기 networked MIMO는 MIMO의 이점을 달성하기 위해서 네트워크 노드들 간에 결합을 사용하는 것에 관련이 있다. 이와 같이 나누어진 각각의 MIMO는 IEEE 802.11, 802.16, 3GPP LTE (LTE-A)등에서 특별한 특징들 및 어떤 특색들을 나타내며, 상기 모든 MIMO는 본 발명에 적용 가능하다.The MIMO may be divided into a single-user (SU) MIMO, a multi-user (MU) MIMO, a cooperative MIMO, and a networked MIMO. The single-user (SU) MIMO is concerned with using multiple (multiple) antennas at both the transmitter and the receiver (point-to-point). The multi-user (MU) MIMO is concerned with communicating concurrently with a plurality of independent wireless terminals using the same frequency (point-to-multipoint or multipoint-to-point) . The cooperative MIMO is concerned with the use of a combination of distributed antennas belonging to several different nodes in the transmitter or receiver to achieve the benefits of MIMO. The networked MIMO is concerned with using coupling between network nodes to achieve the benefits of MIMO. Each of the MIMOs thus divided represents special features and certain characteristics in IEEE 802.11, 802.16, 3GPP LTE (LTE-A), etc., and all the MIMOs are applicable to the present invention.

상기 MIMO는 공간 다중화(spatial multiplexing), 다이버시티 코딩(diversity coding), 프리코딩(precoding)과 같은 세 개의 중요 범주로 나눌 수도 있다. The MIMO may be divided into three major categories such as spatial multiplexing, diversity coding, and precoding.

상기 공간 다중화는 상위 비율 신호(high rate signal)가 복수개의 하위 비율 스트림들(lower rate streams)로 쪼개지는 것에 관련되고, 각각의 스트림은 동일 주파수 채널 안에 서로 다른 전송 안테나로 부토 전송된다. 만약 이와 같은 신호들이 충분하게 다른 공간 시그니처들(spatial signatures)과 수신단 안테나 어레이(array)에 도착하면, 상기 수신 단은 병렬 채널들 또는 스트림들을 생성하기 위해서 이와 같은 스트림들을 구분할 수 있다. 상기 공간 다중화는 높은 SNR(signal-to-noise ratio)에서 채널 용량(channel capacity)을 증가 시킬 수 있다. 공간 스트림들의 최대 수는 상기 송신단 또는 수신 단에서 안테나들의 수보다 작게 제한된다. 상기 공간 다중화는 전송 채널 정보 여부와 같이 또는 상관없이 사용될 수 있다.The spatial multiplexing is related to splitting the high rate signal into a plurality of lower rate streams, each stream being transmitted in different transmission antennas in the same frequency channel. If such signals arrive at sufficiently different spatial signatures and receive antenna arrays, the receiving end can distinguish such streams to produce parallel channels or streams. The spatial multiplexing can increase the channel capacity at a high signal-to-noise ratio (SNR). The maximum number of spatial streams is limited to be smaller than the number of antennas at the transmitting end or the receiving end. The spatial multiplexing may be used with or without transmission channel information.

상기 다이버시티 코딩은 상기 송신 단에 전송 채널 정보가 없을 때에 사용되는 기술이다. 다이버시티 방법에서는, 하나의 스트림(공간 다중화에서 복수개의 스트림들과는 다르게)만 전송되는데, 상기 신호는 공시간(space-time) 또는 시공간 코딩 기법들을 사용하여 코드화된다. 상기 신호는 완벽한 직교 코딩(orthogonal coding) 또는 상기 직교 코딩에 가까운 특정 원리들을 사용하여 각각의 전송 안테나들로부터 방사(emit)된다. 상기 다이버시티는 신호 분할을 높이기 위해서 복수개의 안테나 링크들 안에 독립적 페이딩(fading)을 이용한다. 상기 다이버시티 코딩에서는 채널에 대한 정보가 없기 때문에, 상기 다이버시티 코딩으로부터의 빔포밍(beamforming) 또는 어레이 증가(array gain)는 없다.The diversity coding is a technique used when there is no transmission channel information at the transmitting end. In the diversity method, only one stream (unlike a plurality of streams in spatial multiplexing) is transmitted, the signals being coded using space-time or space-time coding techniques. The signals are either completely orthogonal coded or emit from respective transmit antennas using specific principles that are close to orthogonal coding. The diversity uses independent fading in a plurality of antenna links to enhance signal splitting. In the diversity coding, there is no beamforming or array gain from the diversity coding because there is no channel information.

프리코딩(precoding)은 같은 신호가 상기 신호 전력이 상기 수신단 입력에서 최대가 되도록 적절한 위상 가중치(phase weighting)와 함께 각 전송 안테나로부터 방사되는 빔포밍(beamforming)의 개념과 관련 있다. 상기 빔포밍은 구조적인 결합 및 다중경로 페이딩 효과들(multipath fading effects)로부터 신호 증가(signal gain)를 늘린다. 상기 수신 단이 복수개 안테나들을 구비할 때, 이러한 빔포밍은 수신 안테나들 모두에 동시적으로 신호 레벨을 최대화할 수 없고, 그렇기 때문에 상기 프리코딩이 사용된다. 일반적으로, 상기 프리코딩은 송신기에서 채널 상태 정보(channel state information; CSI)를 필요로 한다.Precoding relates to the concept of beamforming in which the same signal is radiated from each transmit antenna with an appropriate phase weighting such that the signal power is at a maximum at the receive end input. The beamforming increases signal gain from structural combining and multipath fading effects. When the receiving end includes a plurality of antennas, such beamforming can not simultaneously maximize the signal level to all of the receiving antennas, and therefore the precoding is used. In general, the precoding requires channel state information (CSI) at the transmitter.

도 3을 참조하면, MIMO 프리코딩 기법에서, 상기 전송된 데이터는 복수개의 독립적인 전송 스트림들로 구별되어, 각 스트림들이 개별적으로 프리코드화(precoded) 되고 모든 프리코드화된 스트림들은 전송 전에 중첩될(superimposed) 수 있다. 상기 전송 스트림들의 수는 전송 랭크(transmission rank)로 해당 또는 표현된다. 여기서, 상기 전송 랭크는 상기 공간 다중화 순서(spatial multiplexing order)로 정의될 수 있다. 상기 전송 랭크는 전송 전력 및 여러 가지 채널 특징들을 고려하여 주어진 채널에 대해 최적으로 선택된다. 각 전송 스트림에 대해서, 프리코더(precoder)는 전송 전에 전송되는 심벌에 곱해지는 각 안테나에 대한 각 가중 집합(a set of weights)으로 구성된 빔포밍 벡터(beamforming vector)이다.Referring to FIG. 3, in the MIMO precoding scheme, the transmitted data is divided into a plurality of independent transport streams, each stream being precoded separately and all precoded streams being superimposed before transmission superimposed. The number of transport streams is represented or represented by a transmission rank. Here, the transmission rank may be defined as the spatial multiplexing order. The transmission rank is optimally selected for a given channel taking into account the transmission power and various channel characteristics. For each transport stream, a precoder is a beamforming vector consisting of a set of weights for each antenna multiplied by the transmitted symbols before transmission.

상기 랭크 r 의 프리코더(precoder)는 r 빔포밍 벡터들을 열(columns)로 구성하는 행렬이다. 평균 전송 전력은 모든 빔포밍 벡터들의 기준(norm)이 동일하며 하나로 정규화(normalized) 되도록 모든 전송 스트림들 간에 균등하게 나누어질 수도 있다. 또한, 상기 전송 스트림들의 중첩 때문에 상기 빔포밍 벡터들은 복원화(decoding)의 간결성을 위해 직교적(orthogonal)으로 선택된다. 이와 같은 결과로, 상기 프리코더(precoder)는 일반적으로 반단일 행렬(semi-unitary matrix)이다.The precoder of the rank r is a matrix constituting the r Beamforming vectors as columns. The average transmit power may be equally divided among all transport streams so that the norm of all beamforming vectors is the same and normalized to one. Also, because of the overlap of the transport streams, the beamforming vectors are selected orthogonal for the sake of simplicity of decoding. As a result, the precoder is generally a semi-unitary matrix.

코드북 기반 프리코딩(codebook based precoding)이라고 불리는 기법에서, 기정의된(predefined) 코드북은 송신단(기지국(base station: BS) 및 모든 수신단(이동국(mobile station; MS)에게 제공된다. 각 수신 단은 자신의 성능을 최대화하는 상기 코드북으로부터 프리코더(precoder)를 선택할 수 있고, 상기 선택된 프리코더에 관련된 인덱스(또는 다른 값/지시자)를 피드백한다. 프리코더 랭크의 선택 또한, 상기 프리코더 선택 알고리즘 안에 포함될 수 있다.In a technique called codebook based precoding, a predefined codebook is provided to the base station (BS) and all the receiving stations (MS) (Or other value / indicator) related to the selected precoder. Selection of Precoder Rank [0064] The selection of the precoder rank can also be performed by selecting the precoder from the codebook that maximizes its performance, .

또한, 상기 MIMO는 폐루프 동작(closed-loop operation) 또는 개루프(open-loop operation) 동작을 사용할 수 있다.In addition, the MIMO may use a closed-loop operation or an open-loop operation.

상기 폐루프 동작에서는 상기 수신 측으로부터의 피드백(feedback)이 필요하다. 여기서, 상기 송신 측에서 채널 상태 정보(CSI) 생성을 위한 패켓(packet)이 사용될 수도 있다. 또한, 양자화된(quantized) CSI이용과 같은 명시적 피드백이 사용될 수도 있다. 추가적으로, 프리코딩 행렬들의 양자화된 코드북에 포인터(pointer)가 사용될 수도 있다. 또한, 빔포밍(beamforming) 및 프리코드된 공간 구분 다중화 (Spatial Division Multiplexing; SDM)의 개념들이 적용될 수도 있다.In the closed loop operation, feedback from the receiving side is required. Here, a packet for generating channel state information (CSI) may be used at the transmitting end. In addition, explicit feedback such as quantized CSI utilization may be used. Additionally, a pointer may be used in the quantized codebook of precoding matrices. Also, the concepts of beamforming and precoded spatial division multiplexing (SDM) may be applied.

상기 개루프 동작에서는 상기 수신 측으로부터의 피드백이 필요하지 않다. 또한, 전송 분할(transmit diversity), 교환된 빔들(switched beams), 공간 구분 다중화(spatial division multiplexing; SDM), 및 하이브리드 방법들(예를 들면 전송 분할과 공간 구분 다중화를 결합)이 사용될 수도 있다. 여기서, 상기 SDM에 서, 상기 프리코딩 행렬은 식별 행렬(identity matrix) 또는 상기 코드북으로부터 임의적으로 선택된 행렬이다.In the open loop operation, feedback from the receiving side is not required. Also, transmit diversity, switched beams, spatial division multiplexing (SDM), and hybrid methods (e.g. combining transmission and spatial division multiplexing) may be used. Here, in the SDM, the precoding matrix is an identity matrix or a matrix arbitrarily selected from the codebook.

본 발명의 발명인은 코드북 기반 프리코딩(precoding) 기술들에 관련된 여러 가지 동작들이 앞서 전술한 종래기술의 문제로부터 향상될 수 있음을 인식하고 있다. 이와 같은 종래기술의 문제는 본 발명인에 의해 실시된 집중된 조사, 엄격한 모의 실험들, 그리고 실험적인 테스트(test) 등을 기반으로 하여 매우 중요하게 인식되었다. 이에 대한 결과로, 본 발명인은 낮은 규격(lower dimension) (즉, 상대적으로 적은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북 엔트리들(codebook entries)이 높은 규격(higher dimension) (즉, 상대적으로 많은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 코드북 생성에 사용될 수 있다는 점을 발견하였다. 특징적으로, 4 개의 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 코드북의 랭크 1안에 엔트리들을 사용하여 8개의 전송 안테나들에 관련된 MIMO 기초 코드북에 대한 2개 기본 행렬들의 랭크 1에서 랭크 8의 엔트리들을 새로이 구성하는 개념은 본 명세서 및 우선권 서류 공개 안에 서술된 본 발명자에 의해 수행되기 이전 어떠한 알려진 코드북 기반 프리코딩 방법에서도 제공 또는 제안되지 않았다.The inventors of the present invention recognize that various operations related to codebook-based precoding techniques can be improved from the problems of the prior art described above. These prior art problems have been recognized as being very important based on focused investigations, rigorous simulations, and experimental tests conducted by the inventors. As a result, the present inventors have found that certain codebook entries used in a lower dimension (i.e., having a relatively small number of antennas) MIMO systems have a higher dimension , With a relatively large number of antennas) in a MIMO system. Characteristically, using the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system with four transmit antennas, the entries of rank 8 to rank 2 in the two basic matrices for the MIMO elementary codebook associated with the eight transmit antennas Is not provided or suggested in any known codebook-based precoding method prior to being performed by the present inventor described in this specification and in the priority document publication.

여러 가지 예시적인 실시 예들을 하기에 보다 자세하게 설명할 것이다.Several exemplary embodiments will be described in more detail below.

먼저, DFT 기초 행렬 및 블록 대각 행렬(block diagonal matrix) 모두를 사용하여 코드북을 생성하는 것에 대해 설명한다.First, the generation of the codebook using both the DFT basic matrix and the block diagonal matrix will be described.

a) N-점 DFT 행렬(N-point DFT matrix)을 사용하는 기초 코드북 행렬a) a base codebook matrix using an N-point DFT matrix

상기 MIMO 방법에서, N-point DFT matrix WN (또는 행렬 치환(column permutation), 위상 변위(phase shift) 등을 사용한 변환 행렬, 또는 상기 행렬 및 변환 행렬 모두)은 기초 행렬(base matrix)로써 N-전송 안테나 코드북 생성에 사용될 수 있다.In the MIMO method, an N-point DFT matrix WN (or a transform matrix using both column permutation, phase shift, or the like, or both the matrix and transform matrix) is a base matrix, Can be used to generate transmit antenna codebooks.

Figure 112010017354319-pat00001
Figure 112010017354319-pat00001

b) 블록 대각 행렬(block diagonal matrix)을 사용하는 기초 코드북 행렬b) a basic codebook matrix using a block diagonal matrix

2개의 N/2점 DFT 행렬들(또는 행렬 치환(column permutation), 위상 변위(phase shift) 등을 사용한 변환 행렬, 또는 상기 행렬 및 변환 행렬 모두) 및 2개의 N/2 곱하기 N/2 zero (N/2-by-N/2 zero) 행렬들로 구성된 블록 대각 행렬(block diagonal matrix) WB 는 기초 행렬(base matrix)로써 N-전송 안테나 코드북 생성에 사용될 수 있다.(Or both the matrix and the transformation matrix using two N / 2 point DFT matrices (or column permutation, phase shift, etc.) or two N / 2 times N / 2 zero A block diagonal matrix W B consisting of N / 2-by-N / 2 zero matrices W B can be used as a base matrix to generate N-transmit antenna codebooks.

Figure 112010017354319-pat00002
Figure 112010017354319-pat00002

c) 랭크 R에 대한 코드북 생성c) Generating a codebook for rank R

다른 랭크들 안에 코드북은 기초 코드북 벡터들의 서브집합(subset)으로 구성된다. 상기 랭크 R에 대한 코드북은 상기 기초 행렬 W의 R column 벡터들 사용에 의해 구성된다. 만약 w(i)가 상기 기초 행렬 W의 i번째 column 벡터를 나타내면 랭크 R에 대한 코드북 C는 다음과 같다.The codebook in the other ranks consists of a subset of the basis codebook vectors. The codebook for the rank R is constructed by using R column vectors of the base matrix W. [ If w (i) represents the i-th column vector of the base matrix W, then the codebook C for rank R is:

Figure 112010017354319-pat00003
Figure 112010017354319-pat00003

d) N-point DFT 기초 행렬과 N-bit 코드북 생성d) Generate N-point DFT basis matrix and N-bit codebook

n-bit 코드북은 코드북 column 벡터들의 2n 결합들 사용에 의해 상기 기초 행렬로부터 구성된다.The n-bit codebook is constructed from the basis matrix by using 2n combinations of codebook column vectors.

예: 4점 DFT 기초 행렬 사용에 의한 랭크 2에 대한 2비트 codebook Ci (, where i = 0, 1, 2, 3) 생성, 여기서 인덱스(index) i 는 코드북 인덱스를 나타낸다:Example: Generating a 2-bit codebook Ci (where i = 0, 1, 2, 3) for rank 2 by using a 4-point DFT basis matrix, where index i represents a codebook index:

Figure 112010017354319-pat00004
Figure 112010017354319-pat00004

e) 복수 기초 행렬들을 사용하여 코드북 생성e) Generating a codebook using multiple basis matrices

복수개의 기초 행렬들이 있다고 가정할 때, 상기 복수개의 기초 행렬들로부터 column 벡터 또는 하나의 기초 행렬로부터 column 벡터 사용에 의해 랭크 R 코드북 구성이 가능하다.Assuming that there are a plurality of base matrices, a rank R codebook configuration is possible by using a column vector from the plurality of base matrices or a column vector from one base matrix.

Figure 112010017354319-pat00005
Figure 112010017354319-pat00005

f) DFT 기초 행렬 및 블록 대각 행렬(block diagonal matrix) 모두를 사용하여 코드북 생성f) generate a codebook using both the DFT basis matrix and the block diagonal matrix

WN 안에 column element의 제곱은 항상 1/N이다. WB 경우에는, 상기 행렬 안에 N/2-by-N/2 zero 행렬들 때문에 상기 WB의 반에 대한 column element의 제곱은 2/N이고 나머지 반에 대한 column element의 제곱은 0이다. 여기서, 상기 WN 와 WB 간에 column element의 차이가 존재하기 때문에, 다음과 같은 코드북 구성 제한이 필요 시 된다.W N The square of the column element is always 1 / N. W B , the square of the column element for the half of the WB is 2 / N and the square of the column element for the other half is 0 due to N / 2-by-N / 2 zero matrices in the matrix. Here, since there is a difference in column elements between W N and W B , the following codebook configuration restriction is required.

랭크 R 코드북 생성을 위해서 (R=n+m일 때), n은 WN로부터의 column 벡터들의 수를 나타내고 m은 WB로부터의 column 벡터들의 수를 나타낸다. 여기서, m은 짝수개 수이어야 하고 상기 코드북의 m/2 column 벡터들은 WB의 처음 반 columns들 중에서 차지되고 다른 m/2 column 벡터들은 WB의 나머지 반 columns들 중에서 차지된다.For rank R codebook generation (when R = n + m), n represents the number of column vectors from W N and m represents the number of column vectors from W B. Where m must be an even number, the m / 2 column vectors of the codebook occupy one of the first half columns of W B , and the other m / 2 column vectors occupy the remaining half columns of WB.

만약 n이 0이 아니고 R이 홀수일 때, 상기 코드북의 n column 벡터들은 WN로부터 차지된다. 만약 n이 0이고 R이 짝수일 때, 상기 코드북은 오직 WB만 사용하여 구성될 수 있다. 만약 m이 0이라면, 상기 코드북은 R의 값과 상관없이 오직 WN만 사용하여 구성될 수 있다. 여기서 상기 R은 n+m이며 m은 모든 전송 안테나들이 동일한 전력을 갖도록 하기 위해 짝수이다.If n is not zero and R is odd, the n column vectors of the codebook are taken from W N. If n is 0 and R is even, then the codebook can be constructed using only W B. If m is 0, then the codebook can be constructed using only W N , irrespective of the value of R. Where R is n + m and m is an even number so that all transmit antennas have the same power.

상기 제안된 코드북 생성 방법의 상기 설명에서는 DFT (또는 FFT) 행렬이 사용되었다. 하지만, 상기 제안된 방법에서의 상기 DFT 행렬 대신에 IDFT (또는 IFFT) 행렬 사용도 적용 가능하다. 또한, 상기 IDFT의 변환 행렬 (즉, 행렬 치환(column permutation), 위상 변위(phase shift) 등을 사용한 변환 행렬, 또는 상기 행렬 및 변환 행렬 모두) 또한 사용 가능하다.In the above description of the proposed codebook generation method, a DFT (or FFT) matrix is used. However, the use of an IDFT (or IFFT) matrix instead of the DFT matrix in the proposed method is also applicable. Also, a transformation matrix (i.e., a transformation matrix using both column permutation, phase shift, or the like, or both the matrix and transformation matrix) of the IDFT can be used.

WN에 대해서, 0인 element가 없는 모든 단일 행렬(unitary matrix)이 배치 가능하다. WB에 대해서, 모든 블록 대각 행렬(block diagonal matrix) 또는 이와 같은 행렬의 변경된 버전이 고려될 수 있다.For W N , any single unitary matrix without zero elements can be placed. For W B , all block diagonal matrices or modified versions of such matrices can be considered.

다음의 예시적인 과정들 (1)에서 (5)까지는 본 발명자에 의해 인지되고 개발된 낮은 규격(lower dimensional) 코드북을 사용하여 어떻게 높은 규격(higher dimensional) 코드북이 구성되거나 생성되거나 적용되는 지를 보여준다.The following exemplary procedures (1) through (5) illustrate how a higher dimensional codebook is constructed, created, or applied using a lower dimensional codebook recognized and developed by the present inventors.

(1) 4개의 코드북을 사용 8개 전송 코드북의 4G MIMO 구성(1) 4G MIMO configuration of 8 transmit codebooks using 4 codebooks

3GPP Rel-8 (즉, LTE 시스템)에서, 4개 전송 안테나 MIMO 전송은 하향링크로 지원이 된다. 하지만, LTE-A 시스템은 상기 LTE 시스템과 비교 시스템 처리량(throughput)을 향상하기 위해서 8개 전송 안테나까지 MIMO 전송을 지원할 수 있다. 상기 시스템 처리량 관점에서 주목할만한 성과 획득의 목적을 위해서, 8개 전송 안테나 시스템을 지원하는 상기 LTE-A 시스템은 코드북의 사용 또는 CSI direct feedback을 기반으로 하는 CL-MIMO 방법을 제공해야 한다. 여기서, IEEE 802.16 또한 상기 LTE-A 시스템의 상기 동일한 목적을 위해서 8 Tx CL-MIMO 시스템을 고려할 수 있다.In 3GPP Rel-8 (i.e., LTE system), four transmit antenna MIMO transmissions are supported in the downlink. However, the LTE-A system can support MIMO transmission up to 8 transmit antennas to improve the throughput of the comparison system with the LTE system. For the purpose of achieving remarkable performance in terms of system throughput, the LTE-A system supporting eight transmit antenna systems must provide a CL-MIMO method based on the use of a codebook or CSI direct feedback. Here, IEEE 802.16 may also consider an 8 Tx CL-MIMO system for the same purpose of the LTE-A system.

상기 CL-MIMO에 대한 코드북 디자인을 위해서는, 3GPP LTE-A 또는 IEEE 802.16과 같이 특정 시스템에 사용시에 고려될 점들 및 필요 시 되는 점들이 몇 가지 있다. 일반적으로 상기 고려될 점들 및 필요 시 되는 점들을 만족시키면서 4Tx CL-MIMO까지의 코드북을 디자인하는 것은 어렵지 않다. 하지만, 8TX CL-MIMO에 대한 코드북 디자인은 매우 도전적인 과제이다. 심지어, 만약 상기 8TX CL-MIMO에 대한 새로운 코드북이 제공된다고 하더라도, 상기 UE 또는 MS (이동국) 2Tx, 4Tx, 및 8TX CL-MIMO 동작들에 각각 3개 다른 코드북들을 사용해야 하고, 이점은 상기 3개 다른 코드북 모두를 저장하는데 필요한 메모리 안에 추가적인 공간의 필요성 때문에 바람직하지 않다. 그러므로 본 발명자는 8Tx 코드북 저장을 위한 어떤 추가적인 메모리 필요성 없이, 시스템의 종류(예, 3GPP LTE-A, IEEE 802.16, 등등)와 관계없이, 4Tx CL-MIMO에 대한 코드북을 사용하여 8Tx CL-MIMO 동작에 대한 코드북을 구성하는 간단한 방법을 제시하여 상기 언급한 문제점을 처리코자 한다.For the code book design for the CL-MIMO, there are a few points to be considered and necessary when used in a specific system such as 3GPP LTE-A or IEEE 802.16. It is generally not difficult to design a codebook up to 4Tx CL-MIMO while satisfying the above-mentioned points to be considered and the points required. However, the codebook design for the 8TX CL-MIMO is a challenging task. Even if a new codebook for the 8TX CL-MIMO is provided, it is necessary to use three different codebooks each for the UE or MS (mobile station) 2Tx, 4Tx, and 8TX CL-MIMO operations, It is not desirable due to the need for additional space in the memory required to store all of the other codebooks. Therefore, the present inventors have developed an 8Tx CL-MIMO operation using a codebook for 4Tx CL-MIMO, regardless of the type of system (e.g. 3GPP LTE-A, IEEE 802.16, etc.) without any additional memory requirement for 8Tx codebook storage A simple method of constructing a codebook for the above-mentioned codebook is proposed and the above-mentioned problem is addressed.

LTE-A 시스템에서, 8Tx CL-MIMO에 대한 코드북은 다음과 같은 특성들을 가지도록 권장되고 있다.In the LTE-A system, the codebook for 8Tx CL-MIMO is recommended to have the following characteristics.

(1) Unitary; (2) Constant modulus; (3) Nested structure; (4) Constrained alphabet, e.g., 8PSK.(1) Unitary; (2) Constant modulus; (3) Nested structure; (4) Constrained alphabet, e.g., 8PSK.

하지만, LTE에서 4Tx CL-MIMO에 대해 사용되는 코드북 구성 방법은 8Tx CL-MIMO에서 상기 언급한 4개의 특성을 모두 만족하도록 제시하고 있지 못하다. 그러므로 상기 언급한 4개의 특성을 만족하면서 8Tx 코드북을 생성하기 위해 몇 가지 제안들이 나오고 있다.However, the codebook configuration method used for 4Tx CL-MIMO in LTE does not suggest that all of the above-mentioned four characteristics are satisfied in 8Tx CL-MIMO. Therefore, several proposals have been made to generate an 8Tx codebook satisfying the above-mentioned four characteristics.

일반적인 IEEE 802.16m에서, 4Tx and 8Tx CL-MIMO에 대한 제안된 코드북들은 서로에 대해서 어떤 관계도 가지고 있지 않으며, 상기 이동국(MS)은 여러 가지 CL-MIMO 동작을 지원하기 위해서 이동국의 메모리에 이와 같이 서로 관계가 없는 코드북들을 저장해야만 한다.In the general IEEE 802.16m, the proposed codebooks for 4Tx and 8Tx CL-MIMO do not have any relation to each other, and the mobile station (MS) The codebooks that are not related to each other must be stored.

상기 UE(또는 MS) 및/또는 상기 eNode-B (또는 BS) 안에 메모리 공간을 줄이기 위한 상기 8Tx 코드북의 쉬운 구성을 제공하기 위해서는 새로운 8Tx 코드북 구성시에 기존에 존재하는 4Tx 코드북의 재사용이 매우 바람직하다.In order to provide an easy configuration of the 8Tx codebook for reducing the memory space in the UE (or MS) and / or the eNode-B (or BS), reuse of the existing 4Tx codebook in the configuration of the new 8Tx codebook is highly desirable Do.

즉, 만약 특정 4Tx 코드북이 지정되었다면, 상기 지정된 4Tx 코드북의 재사용에 의해 8Tx 코드북이 보다 쉽게 구성될 수 있다. 예를 들면, 랭크 1에 대한 8Tx 코드북을 설계하기 위해서는 다음과 같은 방법들(수학식 1)이 사용될 수 있다.That is, if a specific 4Tx codebook is specified, the 8Tx codebook can be configured more easily by reusing the designated 4Tx codebook. For example, the following methods (Equation 1) can be used to design an 8Tx codebook for rank 1.

<수학식 1-1> &Lt; Formula 1-1 >

Figure 112010017354319-pat00006
Figure 112010017354319-pat00006

상기 수학식에서

Figure 112010017354319-pat00007
는 랭크 R 에 대한 NTXTx 코드북의 k 번째 엔트리를 의미하고, LR 은 랭크 R 에 대한 8Tx 코드북의 엔트리 수를 나타낸다. 또한, αR 및 βR 는 스케일링 인자(scaling factors)들이다.In the above equation
Figure 112010017354319-pat00007
Denotes the kth entry of the N TX TX codebook for rank R, and L R represents the number of entries in the 8Tx codebook for rank R. &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Also,? R and? R are scaling factors.

상기 LTE 및 LTE-A 시스템에서, αR and βR 의 값들은

Figure 112010017354319-pat00008
을 만들기 위해 설정될 수 있다. 상기 IEEE 802.16m에서, αR and βR 의 값들은
Figure 112010017354319-pat00009
을 만들기 위해 설정될 수 있다. 상기 LTE, LTE-A 시스템과 IEEE 802.16m 시스템에서,
Figure 112010017354319-pat00010
가 상기 값의 하나의 예로 사용될 수 있다.In the LTE and the LTE-A system, the value of α and R β R are
Figure 112010017354319-pat00008
As shown in FIG. In the IEEE 802.16m, the value of α and R β R are
Figure 112010017354319-pat00009
As shown in FIG. In the LTE, LTE-A system and the IEEE 802.16m system,
Figure 112010017354319-pat00010
Can be used as an example of the above value.

랭크 1에 대한 코드북 구성의 가장 간단한 방법은 m, n, k를 동일하게(m=n=k)로 설정하는 것이다. 또 한가지 다른 방법으로는 n=k 및 m=mod(k+k1, L1) 설정을 사용하는 것이다. 이와 같은 설정으로부터, 랭크 1에 대한 8Tx 코드북의 L1 엔트리들을 구할 수 있다.The simplest method of constructing a codebook for rank 1 is to set m, n, k equal (m = n = k). Another alternative is to use n = k and m = mod (k + k1, L1) settings. From these settings, the L1 entries of the 8Tx codebook for rank 1 can be obtained.

이후, 상기 랭크 1에 대한 8Tx 코드북의 또 다른 엔트리들의 획득을 위해서 다음과 같은 확장 규칙(extension rule)을 적용한 수학식이 사용될 수 있다.Hereinafter, a mathematical expression applying the following extension rule may be used to acquire another entry of the 8Tx codebook for the rank 1.

<수학식 1-2> &Lt; EMI ID =

Figure 112010017354319-pat00011
Figure 112010017354319-pat00011

상기 수학식 1-2는 또한 다음과 같은 수학식으로 표현될 수도 있다.Equation (1-2) may also be expressed by the following equation.

<수학식 1-3>&Lt; Equation (1-3)

Figure 112010017354319-pat00012
Figure 112010017354319-pat00012

예를 들면, B 는 4배의 추가적인 엔트리들의 획들을 위해서 4로 설정될 수 있다.For example, B may be set to 4 for a stroke of 4 additional entries.

상기와 비슷한 방법을 기반으로, 랭크 2, 3, 및 4에 대한 8Tx 코드북을 다음과 같이 구성할 수 있다.Based on a method similar to the above, an 8Tx codebook for rank 2, 3, and 4 can be constructed as follows.

<수학식 1-4>&Lt; Equation (1-4)

Figure 112010017354319-pat00013
Figure 112010017354319-pat00013

LTE, LTE-A 시스템과 IEEE 802.16m 시스템에서,In LTE, LTE-A and IEEE 802.16m systems,

Figure 112010017354319-pat00014
및,
Figure 112010017354319-pat00014
And

등의 값들이 예로써 적용될 수 있다. Can be applied as an example.

그러나, 랭크 4에 대한 4Tx 코드북에서 랭크 4에 대한 8Tx 코드북을 생성하는 것은 무의미하다. 왜냐면, 상기 엔트리들 간의 Chordal 거리(distance)가 모두 0이기 때문이다. 그러므로 본 발명에서, 아래 수학식과 같이 랭크 3 및 랭크 2에 대한 4Tx 코드북을 재사용하여 랭크 4에 대한 8Tx 코드북을 구성하도록 한다.However, it is meaningless to generate the 8Tx codebook for rank 4 in the 4Tx codebook for rank 4. Because the Chordal distance between the entries is all zero. Therefore, in the present invention, the 4Tx codebook for rank 3 and rank 2 is reused as shown in the following equation to construct an 8Tx codebook for rank 4.

<수학식 1-5>&Lt;

Figure 112010017354319-pat00015
Figure 112010017354319-pat00015

LTE 및 LTE-A 시스템에서는 다음 예시처럼 설정될 수 있다.In the LTE and LTE-A systems, it can be set as follows.

Figure 112010017354319-pat00016
Figure 112010017354319-pat00016

IEEE 802.16m 시스템에서,

Figure 112010017354319-pat00017
는 다음 예시처럼 설정될 수 있다.In an IEEE 802.16m system,
Figure 112010017354319-pat00017
Can be set as shown in the following example.

Figure 112010017354319-pat00018
Figure 112010017354319-pat00018

랭크 4에 대한 8Tx 코드북을 설정하는 또 다른 방법으로 다음 수학식이 사용될 수 있다.As another method of setting the 8Tx codebook for rank 4, the following equation can be used.

<수학식 1-6>&Lt; Equation (1-6) >

Figure 112010017354319-pat00019
Figure 112010017354319-pat00019

LTE and LTE-A 시스템에서,

Figure 112010017354319-pat00020
는 다음 예시처럼 설정될 수 있다.In LTE and LTE-A systems,
Figure 112010017354319-pat00020
Can be set as shown in the following example.

Figure 112010017354319-pat00021
Figure 112010017354319-pat00021

IEEE 802.16m 시스템에서,

Figure 112010017354319-pat00022
는 다음 예시처럼 설정될 수 있다.In an IEEE 802.16m system,
Figure 112010017354319-pat00022
Can be set as shown in the following example.

Figure 112010017354319-pat00023
Figure 112010017354319-pat00023

또한, 상기와 유사한 방식으로 랭크 4 보다 높은 어떠한 랭크에 대한 8Tx 코드북을 구성할 수 있다. 이에 대한 수학식은 다음과 같다.Further, an 8Tx codebook for any rank higher than rank 4 can be constructed in a manner similar to the above. The formula for this is as follows.

<수학식 1-7>&Lt; Equation (1-7) >

Figure 112010017354319-pat00024
Figure 112010017354319-pat00024

LTE and LTE-A 시스템에서,

Figure 112010017354319-pat00025
는 다음 예시처럼 설정될 수 있다.In LTE and LTE-A systems,
Figure 112010017354319-pat00025
Can be set as shown in the following example.

Figure 112010017354319-pat00026
Figure 112010017354319-pat00026

IEEE 802.16m 시스템에서,

Figure 112010017354319-pat00027
다음 예시처럼 설정될 수 있다.In an IEEE 802.16m system,
Figure 112010017354319-pat00027
It can be set as shown in the following example.

Figure 112010017354319-pat00028
Figure 112010017354319-pat00028

랭크 5-8에 대한 8Tx 코드북 구성의 가장 간단한 방법은 m, n, k를 동일하게(m=n=k)로 설정하는 것이다. 상기 확장 규칙(extension rule)이 사용된 상기 수학식 1-2에서 1-3은 상기 수학식 1-4에서 1-7에 적용 가능하다.The simplest way of constructing an 8Tx codebook for rank 5-8 is to set m, n, k equal (m = n = k). The above Equations 1-2 to 1-3 in which the extension rule is used are applicable to Equations 1-4 to 1-7.

각 랭크당 8Tx 코드북의 부분들은 상기 언급된 방법들에 의해 생성된 엔트리들을 사용하여 각 랭크에 대한 8Tx 코드북의 적어도 한 부분으로 구성할 수 있다.The portions of the 8Tx codebook per rank may comprise at least a portion of the 8Tx codebook for each rank using the entries generated by the methods mentioned above.

또한, 상기 설명된 특징들, 수학식, 및 과정들은 16Tx에 대한 코드북 구성처럼 어떠한 규격(dimension)의 코드북 구성에도 적용 가능하다.In addition, the features, equations, and procedures described above are applicable to any number of dimension codebook configurations, such as a codebook configuration for 16Tx.

다시 말해서, 높은 규격 코드북은 상대적으로 낮은 규격 코드북을 사용하여 구성될 수도 있다. 일 예로써, 상기 전술한 바와 같이 4Tx 코드북을 사용하여 8Tx 코드북이 구성될 수도 있다. 여기서, 랭크 4보다 낮은 랭크에 대한 8Tx 코드북은 4Tx 코드북의 대응되는 랭크로 구성될 수 있다. 반면에, 랭크 4보다 크거나 같은 랭크에 대한 8Tx 코드북은 4Tx 코드북의 랭크 4보다 작은 랭크들의 4Tx 코드북의 엔트리들을 사용하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 앞서 전술한 바와 같이, 랭크 4에 대한 8Tx 코드북은 랭크 3과 랭크 1에 대한 4Tx 코드북들을 사용하여 구성될 수 있다. 즉, 낮은 규격 코드북을 기반으로 높은 규격 코드북을 생성하여 더욱 쉬운 코드북 설계를 가능케 하고 이동국(UE 또는 MS)의 필요 메모리 공간을 줄이는 개념은 본 발명자에 의해 제안된 본 발명의 특징이다.In other words, a high specification codebook may be constructed using a relatively low specification codebook. As an example, an 8Tx codebook may be constructed using the 4Tx codebook as described above. Here, an 8Tx codebook for a rank lower than rank 4 can be configured with a corresponding rank of a 4Tx codebook. On the other hand, the 8Tx codebook for ranks greater than or equal to rank 4 can be configured using entries in the 4Tx codebook of ranks less than rank 4 of the 4Tx codebook. For example, as described above, an 8Tx codebook for rank 4 can be constructed using 4Tx codebooks for rank 3 and rank 1. That is, the concept of reducing the required memory space of the mobile station (UE or MS) and enabling a codebook design that is easier by generating a high-standard codebook based on the low-specification codebook is a feature of the present invention proposed by the present inventor.

다음은 랭크 1에 대한 4Tx 코드북을 사용하여 8Tx 코드북 구성하는 방법에 대해 설명한다.A method for constructing an 8Tx codebook using a 4Tx codebook for rank 1 will be described below.

8Tx 코드북은 주어진 4Tx 코드북의 재사용에 의해서 쉽게 구성될 수 있다. 예를 들면, 랭크 1에 대한 8Tx 코드북 구성시에 다음과 같은 방법들(수학식 2)이 사용될 수 있다.An 8Tx codebook can be easily constructed by reusing a given 4Tx codebook. For example, the following methods (Equation 2) may be used in constructing the 8Tx codebook for rank 1.

<수학식 2-1>Equation (2-1)

Figure 112010017354319-pat00029
Figure 112010017354319-pat00029

만약 n = m = k 이라면,If n = m = k,

Figure 112010017354319-pat00030
Figure 112010017354319-pat00030

랭크 2에 대한 8Tx 코드북의 구성은 다음 수학식이 사용될 수 있다.For the configuration of the 8Tx codebook for rank 2, the following equation can be used.

<수학식 2-2>Equation (2-2)

Figure 112010017354319-pat00031
Figure 112010017354319-pat00031

랭크 2에 대한 코드북을 만들기에 가장 간단한 예는 다음과 같다.The simplest example of creating a codebook for rank 2 is as follows.

Figure 112010017354319-pat00032
Figure 112010017354319-pat00032

랭크 3에 대한 8Tx 코드북의 구성은 다음 수학식이 사용될 수 있다.For the configuration of the 8Tx codebook for rank 3, the following equation can be used.

<수학식 2-3>&Lt; EMI ID =

Figure 112010017354319-pat00033
Figure 112010017354319-pat00033

랭크 3에 대한 코드북을 만들기에 가장 간단한 예는 다음과 같다.The simplest example of creating a codebook for rank 3 is as follows.

Figure 112010017354319-pat00034
Figure 112010017354319-pat00034

상기와 유사한 방법으로 랭크 4에서 랭크 8에 대한 8Tx 코드북을 다음과 같이 간단한 예처럼 만들 수 있다.In a manner similar to the above, an 8Tx codebook for rank 8 in rank 4 can be made as a simple example as follows.

<수학식 2-4>(Equation 2-4)

Figure 112010017354319-pat00035
Figure 112010017354319-pat00035

<수학식 2-5>(2-5)

Figure 112010017354319-pat00036
Figure 112010017354319-pat00036

<수학식 2-6>(Equation 2-6)

Figure 112010017354319-pat00037
Figure 112010017354319-pat00037

<수학식 2-7>(Equation 2-7)

Figure 112010017354319-pat00038
Figure 112010017354319-pat00038

<수학식 2-8>(Equation 2-8)

Figure 112010017354319-pat00039
Figure 112010017354319-pat00039

하나의 행 또는 열에 위상 회전(phase rotation)을 사용하는 또 다른 예는 다음과 같다. Another example of using phase rotation in a row or column is as follows.

Figure 112010017354319-pat00040
Figure 112010017354319-pat00040

상기 언급된 방법에서는, 랭크 1에 대한 4Tx 코드북을 사용하여 낮은 랭크로부터 높은 랭크의 8Tx 코드북 생성 과정을 설명하였다. 하지만, 반대로 높은 랭크에서부터의 8Tx 코드북 생성도 가능하다. 즉, 상기 수학식 2-8에 따라서 랭크 8에 대한 8Tx 코드북을 생성하고, 각 랭크에 대응하는 적절한 행 또는 열을 추출하면 되다. 예를 들면, 상기 랭크 8에 대한 8Tx 코드북을 기반으로(수학식 2-8을 사용), 상기 랭크 8에 대한 8Tx 코드북의 각 행렬의 첫 번째 행을 사용하여 랭크 1에 대한 8Tx 코드북이 구성 가능하다. 유사하게, 랭크 2에 대한 8Tx 코드북 또한 상기 랭크 8에 대한 8Tx 코드북의 각 행렬의 첫 번째 및 두 번째 행들을 사용하여 구성 가능하다.In the above-mentioned method, a high-rank 8Tx codebook generation process from a low rank to a 4Tx codebook for rank 1 is described. However, conversely, it is possible to generate an 8Tx codebook from a high rank. That is, an 8Tx codebook for rank 8 may be generated according to Equation 2-8, and an appropriate row or column corresponding to each rank may be extracted. For example, based on the 8Tx codebook for rank 8 (using equations 2-8), an 8Tx codebook for rank 1 is configurable using the first row of each matrix of 8Tx codebook for rank 8 Do. Similarly, an 8Tx codebook for rank 2 is also configurable using the first and second rows of each matrix of the 8Tx codebook for rank 8.

각 랭크에 대한 상기 코드북의 특정 크기는 다를 수도 있다. 예를 들면, 랭크 1 및 랭크 2에 대한 코드북은 각각 64 및 32 엔트리들 (또는 비트(bits))을 구비할 수 있고 랭크 3에서 랭크 8에 대한 코드북들은 4 엔트리들 (또는 비트)만을 가질 수 있다. 랭크 1에 대한 상기 코드북 크기를 늘리기 위해서, 다음 예시적인 방법을 적용할 수 있다.The particular size of the codebook for each rank may be different. For example, the codebooks for rank 1 and rank 2 may have 64 and 32 entries (or bits) respectively and the codebooks for rank 8 in rank 3 may have only 4 entries (or bits) have. In order to increase the size of the codebook for rank 1, the following exemplary method can be applied.

Figure 112010017354319-pat00041
Figure 112010017354319-pat00041

상기 랭크 1에 대한 것처럼, 랭크 2에 대한 코드북 크기를 동일한 방법으로 다음과 같이 늘릴 수 있다.As for the rank 1, the codebook size for rank 2 can be increased in the same way as follows.

Figure 112010017354319-pat00042
Figure 112010017354319-pat00042

각 랭크당 8Tx 코드북의 부분들은 상기 언급된 방법들에 의해 생성된 엔트리들을 사용하여 각 랭크에 대한 8Tx 코드북의 적어도 한 부분으로 구성할 수 있다.The portions of the 8Tx codebook per rank may comprise at least a portion of the 8Tx codebook for each rank using the entries generated by the methods mentioned above.

또한, 상기 설명된 특징들, 수학식, 및 과정들은 16Tx에 대한 코드북 구성처럼 어떠한 규격(dimension)의 코드북 구성에도 적용 가능하다.In addition, the features, equations, and procedures described above are applicable to any number of dimension codebook configurations, such as a codebook configuration for 16Tx.

다음은 IEEE 802.16m 8Tx 코드북에 대해 설명한다.The following describes the IEEE 802.16m 8Tx codebook.

2Tx, 4Tx, 및 8Tx CL-MIMO 기법에 대한 코드북들은 대개 전송 안테나들의 수가 커지면 각 랭크당 필요한 코드북 크기도 커진다. 예를 들면, 6비트 크기의 4Tx 랭크 1 코드북이 부여되면 3비트 크기의 2Tx 랭크 1 코드북이 채택된다. 만약 8Tx 코드북이 랭크당 오직 4비트의 크기를 가진다면 이는 8Tx 와 같이 높은 규격의 전송 안테나들을 지원하기에는 충분치 않을 것이다.The codebooks for the 2Tx, 4Tx, and 8Tx CL-MIMO schemes usually require a larger codebook size for each rank as the number of transmit antennas increases. For example, if a 4Tx rank 1 codebook of 6 bits size is given, a 2Tx rank 1 codebook of 3 bits size is adopted. If the 8Tx codebook has only 4 bits per rank, it will not be enough to support high-specification transmit antennas such as 8Tx.

본 발명에서는 상기 4Tx 코드북 재사용에 의해 획득된 8Tx 코드북보다 더 큰 크기를 가지는 새로운 8Tx 코드북을 다음과 같은 과정을 통해 제공한다.In the present invention, a new 8Tx codebook having a larger size than the 8Tx codebook obtained by the 4Tx codebook reuse is provided through the following process.

보다 큰 크기의 8Tx 코드북을 구성하기 위해서는 6비트 크기를 구비하는 4Tx 코드북을 재사용하는 것이 가장 간단하게 적용된다. 상기 4Tx 코드북의 재사용은 다음 두 가지 장점을 가진다. 첫 번째 장점은, 이동국(MS)가 이미 4Tx 코드북을 자체 저장하고 있기 때문에 8Tx 코드북에 대해서 추가적인 메모리를 필요로 하지 않는 점이다. 두 번째 장점은, 보다 큰 크기의 코드북으로 쉽게 확장할 수 있다는 점이다. 예를 들면, 8비트의 8Tx 코드북 구성은 4Tx 코드북의 서브집합(subset)으로부터 다음과 같이 유추될 수 있다.In order to construct a larger-sized 8Tx codebook, it is most simply applied to reuse a 4Tx codebook having a 6-bit size. The reuse of the 4Tx codebook has the following two advantages. The first advantage is that the MS does not require additional memory for the 8Tx codebook since it already stores the 4Tx codebook itself. A second advantage is that it can be easily extended to larger-sized codebooks. For example, an 8Tx codebook configuration of 8 bits can be deduced from a 4Tx codebook subset as follows.

Figure 112010017354319-pat00043
Figure 112010017354319-pat00043

상기 코드북 결과들은 단일 행렬들(unitary matrices) 및 중첩된 구조(nested structure)를 구비하는 것과 같은 필요한 특성들을 나타낸다. 6비트의 코드북은 8비트의 코드북을 구성할 때와 동일한 방식으로 만들어질 수 있다. 랭크 1에서 랭크 2에 대한 6비트 코드북의 구성은 4Tx 코드북의 서브집합(subset)을 사용하여 다음과 같이 구성될 수 있다.The codebook results represent required properties such as having unitary matrices and nested structures. A codebook of 6 bits can be made in the same manner as that of constructing an 8-bit codebook. The configuration of the 6-bit codebook for rank 2 at rank 1 can be constructed using a subset of 4Tx codebook as follows.

Figure 112010017354319-pat00044
Figure 112010017354319-pat00044

도 4는 비 상호관련(uncorrelated) 경우에 이미 알려진 AWD(amendment working document) 코드북보다 여기서 제안된 코드북을 사용하여 시뮬레이션을 통한 예시적인 링크 처리량 증가를 보여준다.Figure 4 shows an exemplary link throughput increase over simulation using the codebook proposed here rather than an amendment working document (AWD) codebook already known in the uncorrelated case.

상기 시뮬레이션에서는 Ped-B 3km/h하에 8Tx-2Rx CL-MIMO 기초 코드북이 평가되었다. PMI 피드백, CQI 피드백, 밴드 선택(band selection) 및 rank adaptation의 시간 주기들은 각각 5ms, 5ms, 40ms 및 40ms이다. 상기 주어진 결과에 따르면, SVD 기반 접근에 따라 비교 가능한 프리코딩(precoding) 증가 달성을 위해서는 적어도 8비트의 코드북 크기가 필요 된다.In the simulation, an 8Tx-2Rx CL-MIMO basis codebook under Ped-B 3km / h was evaluated. The time periods of PMI feedback, CQI feedback, band selection, and rank adaptation are 5 ms, 5 ms, 40 ms, and 40 ms, respectively. According to the above results, a codebook size of at least 8 bits is required for achieving a comparable precoding increase according to the SVD-based approach.

도 5는 상호관련(correlated) 경우에 AWD(Amendment Working Document) 코드북을 이용하는 것에 대조적으로 새로이 제안된 코드북의 예시적인 링크 처리량 증가(link throughput gains)를 보여준다. 즉, 상기 도 5는 상호관련 상황에서 AWD 코드북을 사용하는 때와 비교하여 8비트 및 6비트의 제안된 코드북을 사용하였을 때의 처리량 증가를 나타낸다.FIG. 5 shows exemplary link throughput gains of a newly proposed codebook in contrast to using an AWD (Amendment Working Document) codebook when correlated. That is, FIG. 5 shows an increase in the throughput when the proposed codebook of 8 bits and 6 bits is used in comparison with the AWD codebook in the mutual relation.

도 6은 4비트, 6비트, 8비트 및 AWD 코드북을 사용할 때에 스펙트럴 효율성 (spectral efficiency) (bits/tone) 대 SNR(signal-to-noise ratio)에 대한 예시적인 실험 결과들을 보여준다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 6비트의 코드북 사용은 4비트의 코드북을 사용한 때에 비교하면 성능 증가가 많은 편이 아니지만, 새로이 제안된 8비트 코드북은 기존 AMD 코드북 사용보다 평균적으로 5% 성능이 뛰어나다.Figure 6 shows exemplary experimental results for spectral efficiency (bits / tone) versus signal-to-noise ratio (SNR) when using 4-bit, 6-bit, 8-bit and AWD codebooks. As shown in FIG. 6, the use of a 6-bit codebook is not so much improved as compared with the use of a 4-bit codebook. However, the newly proposed 8-bit codebook has an average performance of 5% .

만약 단순하게 8Tx CL-MIMO에 대한 상향(UL) 피드백 오버헤드가 4Tx CL-MIMO의 상향 피드백 오버헤드보다 작거나 같다면, 6비트 코드북이 8비트 코드북보다 더 바람직하다. 하지만, 만약 상기 8Tx CL-MIMO에 대한 상향(UL) 피드백 오버헤드가 4Tx CL-MIMO의 상향 피드백 오버헤드보다 크다면, 약간의 증가된 상향 피드백 오버헤드 결과로 하향 처리량(downlink throughput)이 매우 증가하여 시스템 전반적으로 큰 효율성을 주므로 8Tx 코드북 기반 CL-MIMO에 대해서는 8비트의 코드북이 바람 직하다.If the uplink (UL) feedback overhead for 8Tx CL-MIMO is simply less than or equal to the uplink feedback overhead of 4Tx CL-MIMO, then a 6-bit codebook is preferable to an 8-bit codebook. However, if the uplink (UL) feedback overhead for the 8Tx CL-MIMO is greater than the uplink feedback overhead of 4Tx CL-MIMO, then the downlink throughput is significantly increased Therefore, an 8-bit codebook is preferable for CL-MIMO based on 8Tx codebook since it provides a great efficiency throughout the system.

본 발명에 제안된 4비트의 8Tx 코드북에 다음과 같은 코드북 엔트리들이 부가될 수 있다.The following codebook entries may be added to the 4-bit 8Tx codebook proposed in the present invention.

Figure 112010017354319-pat00045
Figure 112010017354319-pat00045

상기 언급된 과정들은 8개 전송 안테나에 대한 기초 코드북(base codebook) (특히 SU-MIMO 기초 코드북)에 관련되었다고 요약될 수 있다. 즉, 상기 8개 전송 안테나에 대한 기초 코드북은 4개 전송 안테나에 대한 기초 코드북으로부터 다음과 같이 구성될 수 있다.The above-mentioned processes can be summarized as being related to a base codebook (especially SU-MIMO basis codebook) for 8 transmit antennas. That is, the basic codebook for the 8 transmit antennas can be constructed as follows from the basic codebook for the 4 transmit antennas.

Figure 112010017354319-pat00046
Figure 112010017354319-pat00046

상기와 같은 특징들은 앞서 언급되었듯이 IEEE 802.16m, 3GPP LTE, 3GPP LTE-Advance 등에 모두 적용 가능하다.As described above, the above-described features are applicable to IEEE 802.16m, 3GPP LTE, and 3GPP LTE-Advance.

다음은 8Tx 프리코딩에 대한 하향(DL) 코드북에 대해 설명한다.The downlink (DL) codebook for 8Tx precoding will be described below.

상기 LTE-Advance(LTE-A) 시스템에서, 주목할 만한 하향 스펙트럴 효율성(spectral efficiency) 달성을 위해서는 하향 링크시에 8Tx 안테나 기법까지는 지원되어야 한다. 특히, 상기 하향링크를 통한 대부분의 처리량이 CL-MIMO 동작으로부터 생기기 때문에 상기 8Tx 안테나 기법 안에 CL-MIMO를 적용하는 것은 당연시된다. FDD에서 상기 8Tx 안테나 경우에 대한 CL-MIMO 달성을 위해서는 두 개의 접근 방법이 있을 수 있다. 첫 번째는 LTE 시스템에서의 코드북을 기반으로 하는 것이고 두 번째는 CSI direct 피드백을 기반으로 하는 것이다.In the LTE-Advance (LTE-A) system, up to 8Tx antenna techniques should be supported in the downlink for achieving remarkable spectral efficiency. In particular, since most throughput on the downlink results from CL-MIMO operation, it is natural to apply CL-MIMO in the 8Tx antenna technique. There are two approaches to achieving CL-MIMO for the 8Tx antenna case in FDD. The first is based on the codebook in the LTE system and the second is based on the CSI direct feedback.

다음 설명될 과정은 코드북 기반 기법에 초점을 맞출 것이고 상기 8Tx 안테나 기법에 대해서 새로운 코드북을 제안할 것이다.The process described below will focus on a codebook-based scheme and propose a new codebook for the 8Tx antenna scheme.

이러한 코드북 설계에 대한 지침으로, release 8(Rel-8) 시스템 설계에 기반되는 여러 조건들의 고려가 필요하며, 상기 8Tx 코드북은 적어도 다음과 같은 특성들을 만족해야 한다.As a guideline for such a codebook design, it is necessary to consider various conditions based on the release 8 (Rel-8) system design, and the 8Tx codebook should satisfy at least the following characteristics.

1) 일정 모듈러스 특성(constant modulus property) 2) 유한 알파벳(finite alphabet) 3) 매우 상관된(highly correlated), 비 상관된(uncorrelated), 크로스 편파된 안테나 (cross polarized antenna) 구성등과 같이 여러 경우에 대해 좋은 성능 4) 적절한 코드북 크기(moderate codebook size), and 5) 중첩 특성(nested property)1) constant modulus properties 2) finite alphabet 3) highly correlated, uncorrelated, cross polarized antenna configurations, and the like. 4) moderate codebook size, and 5) nested properties.

다음 과정은 Rel-8 4Tx 전송기법에서 현재 사용되는 코드북으로부터 8Tx 안테나 시스템에 대한 새로운 코드북을 구성할 것을 제안한다. 먼저, 랭크 1 전송을 위해 상기 Rel-8 4Tx 코드북을 사용하는 두 개의 기초 행렬들이 사용되고, 상기 두 개의 행렬들은 다음과 같다.The following procedure proposes to construct a new codebook for the 8Tx antenna system from the codebook currently used in the Rel-8 4Tx transmission scheme. First, two basis matrices using the Rel-8 4Tx codebook are used for Rank 1 transmission, and the two matrices are as follows.

Figure 112010017354319-pat00047
Figure 112010017354319-pat00047

일때 4Tx 코드북을 사용하는 상기 기초 행렬들로부터 8Tx 코드북의 구성을 앞서 전술한 특성 1) 과 2)를 만족한다. 상기 특성 4)를 위해, 4비트 크기를 가지는 코드북이 처음으로 고려될 것이다. 상기 특성 5)가 만족되기 위해서 코드북의 엔트리들 모두가 상기 기초 행렬들로부터 추출된다. The above-described characteristics 1) and 2) are satisfied before the construction of the 8Tx codebook from the basic matrices using the 4Tx codebook. For the above characteristic 4), a codebook having a size of 4 bits will be considered for the first time. All of the entries of the codebook are extracted from the basic matrices so that the characteristic 5) is satisfied.

다음 표 1은 8Tx 프리코딩에 위해 사용되는 4비트 코드북 안에 예시적인 엔트리들을 나타낸다. 상기 표 1에서, 상기 기초 행렬들의 행들의 인덱스들은 괄호 안에 보여진다.The following Table 1 shows exemplary entries in a 4-bit codebook used for 8Tx precoding. In Table 1 above, the indices of the rows of the base matrices are shown in parentheses.

Figure 112010017354319-pat00048
Figure 112010017354319-pat00048

또한, 다음 표 2는 8Tx 프리코딩에 위해 사용되는 4비트 코드북 안에 또 다른 예시적인 엔트리들을 나타낸다. 상기 표 2에서, 상기 기초 행렬들의 행들의 인덱스들은 괄호 안에 보여진다.In addition, the following Table 2 shows yet another exemplary entries in the 4-bit codebook used for 8Tx precoding. In Table 2 above, the indices of the rows of the base matrices are shown in parentheses.

Figure 112010017354319-pat00049
Figure 112010017354319-pat00049

하지만, 상기 특성 3)를 만족하기 위해서, 아래 보이는 B1 및 B2와 같이 다른 기본 행렬들의 도입이 필요하기도 한다. 아래 보이는 기본 행렬들은 상기 보이는 기본 행렬들 A1 및 A2 보다 크로스 편파 안테나(cross polarized antenna) 구성에서보다 적합하다.However, in order to satisfy the above characteristic 3), it is also necessary to introduce other basic matrices such as B1 and B2 shown below. The basic matrices shown below are more suitable for a cross polarized antenna configuration than the basic matrices A1 and A2 shown above.

Figure 112010017354319-pat00050
Figure 112010017354319-pat00050

여기서

Figure 112010017354319-pat00051
Figure 112010017354319-pat00052
는 k 번째 값(element)에 0이 아닌 값을 구비하는unit vector임을 의미한다.here
Figure 112010017354319-pat00051
And
Figure 112010017354319-pat00052
Is a unit vector having a non-zero value for the k-th element (element).

상기 특성 5)가 부분적으로는 불만족 되었지만, 크로스 편파된 안테나 경우에서 성능 비교를 도시한 도 7에서 볼 수 있듯이 기본 행렬들 B1 및 B2를 적용하여 얻어진 성능 증가는 뚜렷하다. 반면에, 도 8은 상호관련이 높은 ULA 상에서 기본 행렬들 B1 및 B2에 의한 성과 손실은 거의 없음을 나타낸다.Although the above characteristic 5) is partially unsatisfactory, the increase in performance obtained by applying the basic matrices B1 and B2 is clear, as can be seen in Fig. 7, which shows a performance comparison in the case of cross-polarized antennas. On the other hand, FIG. 8 shows that there is almost no performance loss due to the base matrices B1 and B2 on the correlated ULA.

상기 기본 행렬들 B1 및/또는 B2는 아무 블록 대각 행렬(block diagonal matrix) 또는 이것의 변경 버전과 교환 가능하다. 상기 행렬들 A1 및/또는 A2는 0이 아닌 값을 포함하는 아무 단일 행렬(unitary matrix)과 교환 가능하다. 이러한 기초 행렬들 A1에서 B2를 사용하여 코드북을 설계할 때에 홀수 랭크(예, 랭크 1, 3, 5, 7)에 대한 코드북 엔트리들은 상기 A1 및 A2 사용에 의해 구성 가능하고, 짝수 랭크(예, 랭크 2, 4, 6, 8)에 대한 코드북 엔트리들은 상기 표2에서 보여지듯이 상기 A1, B1, B2 사용에 의해 구성 가능하다. 또 다른 예로써, 홀수 랭크들에 대한 코드북 엔트리들을 B1 및/또는 B2행의 짝수와 A1 및/또는 A2 행의 홀수와 섞어서 구성할 수도 있다.The basic matrices B1 and / or B2 are interchangeable with any block diagonal matrix or a modified version thereof. The matrices A1 and / or A2 may be interchangeable with any single unitary matrix containing non-zero values. In designing the codebook using these basic matrices A1 to B2, the codebook entries for the odd rank (e.g., rank 1, 3, 5, 7) are configurable by using the A1 and A2, The codebook entries for rank 2, 4, 6, and 8 are configurable by using A1, B1, and B2 as shown in Table 2 above. As another example, the codebook entries for the odd ranks may be configured by mixing the even numbers in the B1 and / or B2 rows with the odd numbers in the A1 and / or A2 rows.

상기와 같은 과정은 어떤 수의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서도 적용 가능하다.The above procedure can be applied to a system using any number of transmit antennas.

상기 과정에서는, 8Tx 프리코딩된 전송을 위해 두 개의 선택적인 하향(DL) 코드북들이 제공되었다. 하나는 상기 중첩 특성(nested property)을 엄격히 유지하도록 하기 위함이고, 나머지 하나는 크로스 편파 및 높은 상호 ULA처럼 안테나의 구성과 상관없이 좋은 성능을 달성하는데 보다 초점을 두었다. 처음에는, 상기 코드북의 크기를 4비트로 고려하였는데, 실제 코드북 크기는 특정 비상관 경우(uncorrelated case) 및 MU-MIMO 기법 등에 따라서 변환 가능하다.In this procedure, two optional downlink (DL) codebooks were provided for 8Tx precoded transmissions. One is to maintain the nested property strictly, and the other one is focused on achieving good performance regardless of the configuration of the antenna, such as cross polarization and high mutual ULA. At first, the size of the codebook is considered as 4 bits, and the actual codebook size can be transformed according to a specific uncorrelated case and an MU-MIMO technique.

다음은 IEEE 802.16m에서 보다 향상된 8Tx 코드북에 대해 설명한다.The following describes an 8Tx codebook that is improved over IEEE 802.16m.

현재 AWD는 높은 상관 경우(highly correlated case)에서 충분한 빔포밍 증가를 위해 랭크당 4비트 크기의 8Tx 코드북을 구비한다. 이러한 8Tx 코드북을 ULA 및 XPOL 안테나들의 MIMO 시스템에 적용하면, 도 9에 도시된 바와 같이 랭크 2에 대한 코드북의 여러 개의 엔트리가 역할을 제대로 수행하지 못한다. 상기 랭크 2에 대한 코드북의 마지막 8 엔트리들은 SLS를 통해서 중요하지 않은 엔트리들로 식별된다. 본 발명에서는 SU-MIMO의 성능 향상을 위해서 랭크 2에 대한 코드북의 새로운 엔트리들을 제안한다.The current AWD has an 8Tx codebook of 4 bits in size per rank for sufficient beamforming increase in a highly correlated case. Applying such an 8Tx codebook to a MIMO system of ULA and XPOL antennas, multiple entries of the codebook for rank 2 do not perform well, as shown in FIG. The last 8 entries of the codebook for rank 2 are identified through the SLS as non-significant entries. In order to improve the performance of SU-MIMO, new entries of the codebook for Rank 2 are proposed in the present invention.

도 9는 ULA 및 XPOL 상에서 랭크 2를 위한 AWD 코드북을 이용할 때에 예시적인 코드북 행렬 선택 비율을 나타낸다. 상기 도 9에서, XPOL 종류 1과 2는 도 10에 도시되는 XPOL에서 안테나 인덱싱(indexing)에 대한 두 종류를 의미한다.Figure 9 shows an exemplary codebook matrix selection ratio when using an AWD codebook for rank 2 on ULA and XPOL. In FIG. 9, XPOL types 1 and 2 mean two types of antenna indexing in the XPOL shown in FIG.

상기 언급된 과정들에서, 새로이 제안된 8Tx 코드북을 특징들은 다음과 같이 요약될 수 있다. 즉, 랭크 2에 대한 코드북의 8-15 엔트리들은 다음 행렬들로 대신할 수 있다.In the above-mentioned processes, the features of the newly proposed 8Tx codebook can be summarized as follows. That is, the 8-15 entries of the codebook for rank 2 can be replaced by the following matrices.

Figure 112010017354319-pat00053
Figure 112010017354319-pat00053

Figure 112010017354319-pat00054
Figure 112010017354319-pat00054

성능상에 비교에 대해서, XPOL 종류 2에는, 기초 행렬들이 아래와 같이 변경될 수 있다.For performance comparison, in XPOL type 2, the base matrices can be changed as follows.

Figure 112010017354319-pat00055
Figure 112010017354319-pat00055

도 11은 몇 개의 안테나 구성들 상에서 코드북 행렬들의 선택 비율에 대한 예시적인 실험 결과들을 보여 준다. 즉 상기 도 11은 다음과 같은 시뮬레이션 가정들을 기반하여 SLS를 통해 상기 코드북 행렬들에 대한 선택 비율(selection ratio)의 비교 실험결과를 나타낸다.Figure 11 shows exemplary experimental results for the selectivity of the codebook matrices over several antenna configurations. That is, FIG. 11 shows a comparison result of selection ratios for the codebook matrices through SLS based on the following simulation assumptions.

Figure 112010017354319-pat00056
Figure 112010017354319-pat00056

상기 도 11에 도시된 바와 같이, 랭크 2에 대한 현재 코드북의 마지막 8 엔트리들은 ULA 및 XPOL 안테나 구성에서 중요한 역할을 하지 못하고 있다. 반면에 본 발명에서 제안된 8 엔트리들은 XPOL 경우에 주목할만한 역할을 한다. 상기 도 11은, 상기 XPOL 구성에 대해서는 블록 대각 행렬들(block diagonal matrices) 또는 이의 변경된 버전이 더 적절한 기초 행렬들임을 암시한다.11, the last 8 entries of the current codebook for rank 2 do not play a significant role in the ULA and XPOL antenna configurations. On the other hand, the 8 entries proposed in the present invention play a notable role in the case of XPOL. FIG. 11 illustrates that, for the XPOL configuration, block diagonal matrices or modified versions thereof are more appropriate base matrices.

다음 표 3은 이와 같은 암시를 섹터 전력량에 의하여 입증하고 있다. 상기 표 3에 나타나 있듯이, 본 발명에서 제안된 코드북은 XPOL 설정인 경우에 피드백 오버헤드 증가 없이 주목할만한 전력량 증가를 보이며, ULA 경우에는 같은 성능을 보인다.The following table 3 demonstrates this implication by sector power. As shown in Table 3, the codebook proposed in the present invention exhibits remarkable increase in the amount of power without increasing the feedback overhead in the case of the XPOL setting, and has the same performance in the case of ULA.

Figure 112010017354319-pat00057
Figure 112010017354319-pat00057

따라서, IEEE 802.16m 기술 표준 및/또는 다른 관련된 기술 표준에서, 다음과 같은 두 개 행렬들이 SU-MIMO 기초 코드북을 위해서 사용될 수 있다.Thus, in the IEEE 802.16m technology standard and / or other related technical standards, the following two matrices may be used for the SU-MIMO basis codebook.

Figure 112010017354319-pat00058
Figure 112010017354319-pat00058

또한, IEEE 802.16m 기술 표준 및/또는 다른 관련된 기술 표준에서, 도 12에 도시된 표가 정의될 수도 있다.Also, in the IEEE 802.16m technical standard and / or other related technical standards, the table shown in Fig. 12 may be defined.

본 발명의 여러 가지 발명적인 개념들 및 특징들은 다음과 같이 요약될 수 있다.Various inventive concepts and features of the present invention can be summarized as follows.

본 발명은 코드북 기반 프리코딩 기술의 향상된 방법을 제공한다. 즉, 낮은 규격(lower dimension) (즉, 상대적으로 적은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북 엔트리들(codebook entries)이 높은 규격(higher dimension) (즉, 상대적으로 많은 수의 안테나들을 구비함)의 MIMO 시스템에서 코드북 생성에 사용되는 방법이다.The present invention provides an improved method of codebook-based precoding technology. That is, certain codebook entries used in a MIMO system of a lower dimension (i.e., having a relatively small number of antennas) are of a higher dimension (i.e., a relatively large number Antennas) in a MIMO system.

특히, 도 13을 참조하면, 4개 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 코드북에 접속(accessing)하는 과정에서, 상기 코드북은 메모리에 저장되며 랭크 1에서 랭크 8에 대한 엔트리들을 구비하며, 각 랭크는 특정 공간 다중화 순서(spatial multiplexing order)를 나타내며, 4개 전송 안테나들을 구비하는 상기 MIMO 시스템에 관련된 코드북의 랭크 1안에 엔트리들을 사용하여 8개 전송 안테나들에 관련된 MIMO 기초 코드북에 두 개 기초 행렬들(base matrices)의 랭크 1에서 랭크 8까지의 엔트리들을 새롭게 구성하고; 그리고 기지국에 8개 전송 안테나들에 관련된 상기 MIMO 기초 코드북의 엔트리 인덱스를 나타내는 피드백을 전송한다.In particular, referring to FIG. 13, in accessing a codebook associated with a MIMO system with four transmit antennas, the codebook is stored in memory and has entries for rank 8 in rank 1, Represents a specific spatial multiplexing order and uses the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system with four transmit antennas to generate two basis matrices &lt; RTI ID = 0.0 &gt; &lt; / RTI &gt; constructing new entries from rank 1 to rank 8 of base matrices; And transmits to the base station feedback indicating the entry index of the MIMO basic codebook associated with the eight transmit antennas.

본 발명에서 제안되어 상기 설명된 과정들은 또 다른 추가적 또는 새로운 MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북 엔트리들을 선택하는 방법을 인도할 수도 있다. 예를 들면, 낮은 규격의MIMO 시스템에서 사용되는 특정 코드북의 엔트리들을 선택하여 높은 규격의 MIMO 시스템의 MIMO 시스템을 위한 코드북을 생성하는데 있어서, 여러 개의 코드북 엔트리들 중에서 하나 또는 그 이상의 특정 홀수 행 또는 짝수 행들이 적절하게 선택되고 이와 같이 선택된 상기 특정 홀수 행 또는 짝수 행들을 사용하여 상기 높은 규격의 MIMO 시스템에서 사용되는 코드북 엔트리들을 구성할 수도 있다.The processes proposed and proposed in the present invention may lead to a method of selecting specific codebook entries to be used in another additional or new MIMO system. For example, in selecting a particular codebook entry for use in a low-specification MIMO system to generate a codebook for a MIMO system of a high-specification MIMO system, one or more particular odd-numbered rows or even- The rows may be appropriately selected and the particular odd numbered rows or even numbered rows thus selected may be used to construct the codebook entries used in the high specification MIMO system.

또한, 도 13을 참조하면, 본 발명은 상기 설명된 방법들을 수행하고 적용시킬 수 있는 장치, 즉 예를 들면, processing unit, 제어기, CPI, 마이크로프로세서, 메모리 또는 저장기 등등의 적절한 하드웨어 구성을 구비하는 장치를 또한 제공한다.13, the present invention includes an apparatus capable of performing and implementing the methods described above, such as a processing unit, a controller, a CPI, a microprocessor, a memory or a storage device, etc. Lt; / RTI &gt;

도 14는 하향링크(downlink) 데이터 전송시 송신 단에서 MIMO-OFDM을 지원하는 프로토콜 계층들(MAC-PHY) 및 여러 가지 엔티티들의 예시적인 개념을 나타내는 흐름도이다.FIG. 14 is a flowchart illustrating an exemplary concept of protocol layers (MAC-PHY) and various entities supporting MIMO-OFDM at a transmission end in downlink data transmission.

먼저, 전송 블록들(transport blocks)이 MAC계층으로부터 PHY계층으로 하나 또는 그 이상의 전송 채널들을 통해서 전달된다. (1402). CRC 삽입을 수행한 후에 (1404), 그리고 코드 블록 분할(segmentation)의 과정 (1406), 터보 인코딩(turbo encoding) (1408), 레이트 매칭(rate matching) (1410), 및 코드 블록 연결(concatenation) (1402) 등이 수행된다. 여기서 HARQ 엔티티(1411)는 상기 레이트 매칭 (1410) 수행과 연관된다. 또한, 상기 CRC 삽입을 수행한 후에 (1404), 상기 과정과는 다르게, 컨벌루션 인코딩(convolutional encoding) (1414), 레이트 매칭(rate matching) (1416), 및 채널 인터리빙(channel interleaving) (1418) 등이 수행될 수도 있다.First, transport blocks are transferred from the MAC layer to the PHY layer through one or more transport channels. (1402). After performing the CRC insertion 1404 and the process of code block segmentation 1406, turbo encoding 1408, rate matching 1410, and code block concatenation, (1402) and the like are performed. Where the HARQ entity 1411 is associated with performing the rate matching 1410. In addition, after performing the CRC insertion (1404), a convolutional encoding 1414, a rate matching 1416, and a channel interleaving 1418, May be performed.

이후에, 스크램블링(scrambling) 과정 (1420), 콘스텔레이션 매핑(constellation mapping) (1422), 레이어 매핑(layer mapping) (1424), 공간 프리코딩(spatial precoding) (1426), 및 OFDM 신호 생성(OFDM signal generation) (1428) 등이 수행된다. 여기서, MAC 스케줄러 (1421)는 상기 콘스텔레이션 매핑(constellation mapping) (1422), 공간 프리코딩(spatial precoding) (1426), 및 OFDM 신호 생성(OFDM signal generation) (1428) 에 관련한다. 또한, 레이어 매핑(layer mapping) (1424) 및 공간 프리코딩(spatial precoding) (1426) 과정들 간에 계층들의 수는 채널의 랭크보다 작거나 같을 수 있다.Thereafter, a scrambling process 1420, a constellation mapping 1422, a layer mapping 1424, a spatial precoding 1426, and an OFDM signal generation OFDM signal generation 1428 and the like are performed. Here, the MAC scheduler 1421 is related to the constellation mapping 1422, the spatial precoding 1426, and the OFDM signal generation 1428. In addition, the number of layers between the layer mapping 1424 and the spatial precoding 1426 processes may be less than or equal to the rank of the channel.

상기 규격이 낮은 MIMO 시스템을 위한 특정 코드북 엔트리들을 사용하여 높은 규격의 MIMO 시스템을 위한 코드북을 새로이 생성하는 방법과 관련된 여러 과정들은 상기 공간 프리코딩(1426)과 관련하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 공간 프리코딩(1426) 동안에, 4개 전송 안테나들을 구비하는 MIMO 시스템에 관련된 코드북의 랭크 1안에 엔트리들은 8개 전송 안테나들에 관련된 MIMO 기초 코드북을 위한 2개 기초 행렬들의 랭크 1에서 랭크 8까지의 엔트리들을 구성하는데 새로이 사용된다.Various processes related to a method for newly generating a codebook for a high-specification MIMO system using specific codebook entries for a low-specification MIMO system may be performed in connection with the spatial precoding 1426. [ That is, during the spatial precoding 1426, the entries in rank 1 of the codebook associated with the MIMO system with four transmit antennas are ranked at the rank 1 of the two foundations matrices for the MIMO based codebook associated with the eight transmit antennas. Newly used to configure up to 8 entries.

도 15는 상향링크(uplink) 데이터 전송시 수신 단에서 MIMO-OFDM을 지원하는 프로토콜 계층들(MAC-PHY) 및 여러 가지 엔티티들의 예시적인 개념을 나타내는 흐름도이다.15 is a flowchart illustrating an exemplary concept of protocol layers (MAC-PHY) and various entities supporting MIMO-OFDM at a receiving end in uplink data transmission.

기본적으로 상기 도 14에 비교하면, 상기 도 15는 다중 안테나들을 통해 신호 수신시에 콘스텔레이션 매핑(constellation mapping) (1522) 까지는 상기 도 14에 대응하는 과정들이 역으로 수행되고 스크램블링(scrambling) (1520)은 도 14에 스크램블링(scrambling)과는 약간만 다르다. 즉, 가드 인터벌 삽입(inserting guard intervals) (1530), N 점 역 FFT(N-point Inverse FFT) (1528), 서브케리어 매핑(sub-carrier mapping) (1526), 및 M 점 DFT(M-point DFT) (1524) 등이 수행되고, 나머지 과정들 (1512-1510-1508-1506-(1518-1516-1514)-1504)은 PHY계층으로부터 MAC계층으로 전송 블록들(1502)의 전달을 하는데 이와 같은 과정들은 상기 도 14에 설명된 과정들 유사하며 단지 역방향으로 수행된다.14, the processes corresponding to FIG. 14 are performed inversely until a constellation mapping 1522 when signals are received through multiple antennas, and scrambling is performed (FIG. 1520 are slightly different from scrambling in FIG. In other words, guard intervals 1530, an N-point inverse FFT 1528, a sub-carrier mapping 1526, and an M-point DFT (M-point) DFT 1524 and the like are performed and the remaining processes 1512-1510-1508-1506- (1518-1516-1514) -1504 transfer the transmission blocks 1502 from the PHY layer to the MAC layer The same processes are similar to the processes described in FIG. 14 and are performed only in the reverse direction.

이하, 본 발명에 따른 단말을 설명한다.Hereinafter, a terminal according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 단말은 무선상에서 데이터를 서로 주고 받을 수 있는 서비스를 이용할 수 있는 모든 형태의 단말을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 단말은 무선 통신 서비스를 이용할 수 있는 이동통신 단말기(예를 들면, 사용자 장치(UE), 휴대폰, 셀룰라폰, DMB폰, DVB-H폰, PDA 폰, 그리고 PTT폰 등등)와, 노트북, 랩탑 컴퓨터, 디지털 TV와, GPS 네비게이션와, 휴대용 게임기와, MP3와 그 외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.A terminal according to the present invention includes all types of terminals capable of using a service for exchanging data with each other over wireless. That is, the terminal according to the present invention may be a mobile communication terminal (e.g., a UE, a mobile phone, a cellular phone, a DMB phone, a DVB-H phone, a PDA phone, a PTT phone, And laptops, laptop computers, digital TVs, GPS navigation, portable gaming devices, MP3 and other consumer electronics, and the like.

본 발명에 따른 단말은, 본 발명이 예시하고 있는 MIMO 시스템상에서 높은 규격의 코드북 생성을 하기 위한 기능 및 동작을 수행하는데 필요한 기본적인 하드웨어 구성(송수신부, 처리부 또는 제어부, 저장부등)을 포함할 수도 있다.A terminal according to the present invention may include a basic hardware configuration (a transceiver, a processing unit or a control unit, a storage unit, and the like) necessary for performing a function and an operation for generating a code book of a high standard on the MIMO system exemplified by the present invention .

여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국의 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.The method according to the present invention described so far can be implemented in software, hardware, or a combination thereof. For example, the method according to the present invention can be stored in a storage medium (e.g., a mobile terminal or a base station's internal memory, flash memory, hard disk, etc.) Lt; / RTI &gt; may be implemented as codes or instructions within a software program that may be executed by a processor (e.g., an internal microprocessor).

이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (10)

8개의 송신 안테나들을 지원하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템상에서 송신단이 데이터를 송신하는 방법으로서,
송신될 데이터에 대하여 프리코딩(precoding)을 수행하는 단계로서, 상기 프리코딩은 상기 8개의 송신 안테나들에 연관된 코드북(codebook)으로부터 선택된 프리코딩 행렬(matrix)을 이용하여 수행되는, 상기 프리코딩을 수행하는 단계; 및
상기 프리코딩된 데이터를 상기 8개의 송신 안테나들을 통하여 수신단에 송신하는 단계를 포함하고,
상기 코드북은 2개의 기초 행렬들(base matrices)을 포함하고, 상기 2개의 기초 행렬들 V8(:,:,4) 및 V8(:,:,5)은,
Figure 112015025313206-pat00076

또는
Figure 112015025313206-pat00077

으로 정의되는, 데이터를 송신하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method for transmitting data on a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system supporting eight transmit antennas,
The method comprising: performing precoding on data to be transmitted, the precoding being performed using a precoding matrix selected from a codebook associated with the eight transmit antennas; ; And
And transmitting the precoded data to a receiver through the eight transmit antennas,
The codebook includes two base matrices, and the two base matrices V8 (:,:, 4) and V8 (:,:, 5)
Figure 112015025313206-pat00076

or
Figure 112015025313206-pat00077

&Lt; / RTI &gt;
제 1항에 있어서,
이용될 안테나 구성의 타입을 나타내는 시그널링(signaling)을 상기 수신단으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는, 데이터를 송신하는 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising receiving from the receiving end signaling indicating a type of antenna configuration to be used.
제 1항에 있어서,
상기 8개의 송신 안테나들은 크로스-편파된 안테나들(cross-polarized antennas)인, 데이터를 송신하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the eight transmit antennas are cross-polarized antennas.
제 1항에 있어서,
상기 프리코딩 행렬은 상기 수신단에 의하여 선택된, 데이터를 송신하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the precoding matrix is selected by the receiving end.
제 4항에 있어서,
상기 프리코딩 행렬을 나타내는 인덱스(index)에 연관된 정보를 상기 수신단으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는, 데이터를 송신하는 방법.
5. The method of claim 4,
Further comprising receiving from the receiving end information associated with an index indicating the precoding matrix.
8개의 송신 안테나들을 지원하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템 상에서 데이터를 송신하는 장치로써,
송신될 데이터에 대하여 프리코딩(precoding)을 수행하는 프리코더로서, 상기 프리코딩은 상기 8개의 안테나들에 연관된 코드북(codebook)으로부터 선택된 프리코딩 행렬(matrix)을 이용하여 수행되는, 상기 프리코더; 및
상기 프리코더에 의하여 프리코딩된 데이터를 수신단에 송신하는 송신기를 포함하고,
상기 코드북은 2개의 기초 행렬들(base matrices)을 포함하고, 상기 2개의 기초 행렬들 V8(:,:,4) 및 V8(:,:,5)은,

Figure 112015025313206-pat00078

또는
Figure 112015025313206-pat00079

으로 정의되는, 데이터를 송신하는 장치.
As an apparatus for transmitting data on a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system supporting eight transmit antennas,
A precoder for performing precoding on data to be transmitted, wherein the precoding is performed using a precoding matrix selected from a codebook associated with the eight antennas; And
And a transmitter for transmitting precoded data by the precoder to a receiving end,
The codebook includes two base matrices, and the two base matrices V8 (:,:, 4) and V8 (:,:, 5)

Figure 112015025313206-pat00078

or
Figure 112015025313206-pat00079

&Lt; / RTI &gt;
제 6항에 있어서,
상기 8개의 송신 안테나들은 크로스-편파된 안테나들(cross-polarized antennas)인, 데이터를 송신하는 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the eight transmit antennas are cross-polarized antennas.
제 6항에 있어서,
상기 송신기는 이용될 안테나 구성의 종류를 나타내는 시그널링(signaling)을 상기 수신단으로부터 수신하도록 더 구성되는, 데이터를 송신하는 장치
The method according to claim 6,
Wherein the transmitter is further configured to receive from the receiver a signaling indicating a type of antenna configuration to be used,
제 6항에 있어서,
상기 프리코딩 행렬은 상기 수신단에 의하여 선택된, 데이터를 송신하는 장치.
The method according to claim 6,
And the precoding matrix is selected by the receiving end.
제 9 항에 있어서,
상기 송신기는 상기 프리코딩 행렬을 나타내는 인덱스(index)에 연관된 정보를 상기 수신단으로부터 수신하도록 더 구성된, 데이터를 송신하는 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the transmitter is further configured to receive, from the receiving end, information associated with an index indicating the precoding matrix.
KR1020100024421A 2009-04-08 2010-03-18 Method and apparatus for generating a mimo (multiple input multiple output) codebook KR101599532B1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/756,085 US8325843B2 (en) 2009-04-08 2010-04-07 MIMO codebook generation
MYPI2011004572A MY163683A (en) 2009-04-08 2010-04-08 Mimo codebook generation
PCT/KR2010/002165 WO2010117221A2 (en) 2009-04-08 2010-04-08 Mimo codebook generation
RU2011145018/07A RU2491721C2 (en) 2009-04-08 2010-04-08 Creating mimo coding table
US13/659,856 US8582680B2 (en) 2009-04-08 2012-10-24 MIMO codebook generation

Applications Claiming Priority (20)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16785809P 2009-04-08 2009-04-08
US61/167,858 2009-04-08
US17276609P 2009-04-26 2009-04-26
US61/172,766 2009-04-26
US17321109P 2009-04-28 2009-04-28
US61/173,211 2009-04-28
US17728309P 2009-05-12 2009-05-12
US61/177,283 2009-05-12
US21933609P 2009-06-22 2009-06-22
US61/219,336 2009-06-22
US21973509P 2009-06-23 2009-06-23
US61/219,735 2009-06-23
US22245509P 2009-07-01 2009-07-01
US61/222,455 2009-07-01
US22290609P 2009-07-02 2009-07-02
US61/222,906 2009-07-02
US22338209P 2009-07-07 2009-07-07
US61/223,382 2009-07-07
US22404009P 2009-07-08 2009-07-08
US61/224,040 2009-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100112075A KR20100112075A (en) 2010-10-18
KR101599532B1 true KR101599532B1 (en) 2016-03-14

Family

ID=43132154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100024421A KR101599532B1 (en) 2009-04-08 2010-03-18 Method and apparatus for generating a mimo (multiple input multiple output) codebook

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101599532B1 (en)
MY (1) MY163683A (en)
RU (1) RU2491721C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100034308A1 (en) 2008-08-06 2010-02-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods and apparatus to generate multiple antennas transmit precoding codebook
US20100150266A1 (en) 2008-12-15 2010-06-17 Motorola, Inc. Method and apparatus for codebook-based feedback in a closed loop wireless communication system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7693096B2 (en) * 2005-01-11 2010-04-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for indicating data burst allocation in a wireless communication system
KR20080022031A (en) * 2006-09-05 2008-03-10 엘지전자 주식회사 Method for transmitting and receiving information concerning pre-coding vector for mimo system, and method for selecting pre-coding vector
KR20080026010A (en) * 2006-09-19 2008-03-24 엘지전자 주식회사 Data transmitting method using phase-shift based precoding and tranceiver implementing the same
KR101285595B1 (en) * 2007-03-16 2013-07-15 퍼듀 리서치 파운데이션 Aparatus for generating precoding matrix codebook for mimo system and method for the same
KR20080095732A (en) * 2007-04-25 2008-10-29 엘지전자 주식회사 Method of configuring codebook and signal transmitting in multi-input and multi-output system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100034308A1 (en) 2008-08-06 2010-02-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods and apparatus to generate multiple antennas transmit precoding codebook
US20100150266A1 (en) 2008-12-15 2010-06-17 Motorola, Inc. Method and apparatus for codebook-based feedback in a closed loop wireless communication system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2491721C2 (en) 2013-08-27
MY163683A (en) 2017-10-13
KR20100112075A (en) 2010-10-18
RU2011145018A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8325843B2 (en) MIMO codebook generation
JP6279633B2 (en) Codebook subset limited bitmap transmission / reception method and apparatus
US9654193B2 (en) Structured MIMO codebook
US9553645B2 (en) Data transmission device and method in a wireless communications system
US8325839B2 (en) Simple MIMO precoding codebook design for a MIMO wireless communications system
US9281886B2 (en) Method and apparatus for transmitting uplink signals using multi-antenna
CN101512929B (en) Method and apparatus for providing efficient precoding feedback in a mimo wireless communication system
RU2446574C2 (en) Method for data transmission and receive using based on phase shift of precoding and transceiver to support same
JP5236753B2 (en) Signal transmission and reception method in open loop spatial multiplexing mode
JP5264711B2 (en) Signal generation using phase shift based precoding
KR100934666B1 (en) Data Transceiving Method Using Phase-Transition-Based Precoding and Transceivers Supporting It
CN107070512B (en) Method for precoding using block diagonal matrix
US20110085588A1 (en) Method for precoding based on antenna grouping
EP2036342A2 (en) Phase shift based precoding method and transceiver for supporting the same
JP5111524B2 (en) Data transmission / reception method using phase transition based precoding and transceiver supporting the same
JP2010517463A5 (en)
KR101599532B1 (en) Method and apparatus for generating a mimo (multiple input multiple output) codebook

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee