JP5368573B2 - 多重入出力システムにおける空間多重化プリコーティング方法 - Google Patents

Description

本発明は、多重入出力システムに係り、特に、多重入出力システムにおける空間多重化のためのプリコーティング方法に関するものである。

近年、情報通信サービスの普遍化と様々なマルチメディアサービスの登場、そして高品質サービスの出現などに伴って、無線通信サービスへの要求も急増してきている。これに能動的に対処するためには、通信システムの容量を増大させる一方で、データの転送信頼度を上げなければならない。

無線通信環境において通信容量を増やすための方案としては、利用可能な周波数帯域を新しく探索する方法と、与えられた資源の効率性を高める方法を考慮することができる。後者の方法として、送受信機に多数のアンテナを装着してリソース活用のための空間的な領域をさらに確保することでダイバーシティ利得を取ったり、それぞれのアンテナを通じてデータを並列に転送することによって転送容量を増やす、いわゆる多入力多出力アンテナ送受信技術（Multiple Input Multiple Output antenna：以下、ＭＩＭＯという。）が、最近、大きく注目を受け、活発に開発されている。

上記の従来技術において、本発明は、多重入出力システムで空間多重化のためのプリコーティング方法を提供することを目的とする。

一般に、多数個のアンテナを使用する多重入出力システムにおいて、チャネル間干渉効果を減らすために行うプリコーティング、またはエンコーディング及びデコーディング動作時に演算に用いられるプリコーティング行列及びデコーディング行列は、多重入出力システムのアンテナ個数に影響を受ける。すなわち、演算に用いられる行列の次元がアンテナ個数分だけ増加するので、アンテナ個数が増加するほどシステムは複雑になる。

また、多重入出力システムで使用する多数のアンテナを、ビームフォーミング技術を適用するために一つ以上のビームフォーミングアンテナグループに分割して使用する場合、最適のアンテナグループを選択するためのフィードバック情報量が増加し、通信の処理ステップが増加し、このため、処理ステップの所要時間または消費電力量が増加することになる。

したがって、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、プリコーティング過程で特異値分解（Singular Value Decomposition：SVD）方式を適用する多重入出力システムと分割型アンテナグループを通じたビームフォーミング技術とを結合させることにある。

また、本発明の他の目的は、使用するサブチャネル個数を最小個数に減らし、ＭＩＭＯシステムに含まれたエンコーダ及びデコーダの行列次元を、アンテナ個数ではなくアンテナグループ数及びサブチャネル個数で具現することによって、信号処理過程を簡単化させることにある。

また、本発明のさらに他の目的は、デバイス間に送受信されるフィードバック情報無しで特異値分解方式の多重入出力システムを具現することにある。

本発明が達成しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されるものではなく、言及していない他の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとっては明らかになるであろう。

上記課題を解決するための本発明の一様態による空間多重化プリコーティング方法は、多重アンテナを有する送信デバイスで、多重アンテナを有する受信デバイスとビームフォーミングのためのビームサーチ過程を行う段階と、前記ビームサーチ過程を行った後に、前記受信デバイスに少なくとも一つのトレーニングシーケンス（training sequence）を含む第１パケットを転送する段階と、前記受信デバイスで前記トレーニングシーケンスを用いて決定されたプリコーティングのためのフィードバック情報を含む第２パケットを前記受信デバイスから受信する段階と、前記フィードバック情報に基づいて算出されたプリコーティング行列を用いて、前記受信デバイスに転送するデータストリームに対して空間多重化プリコーティングを行う段階と、を含む。

好ましくは、前記第１パケットは、前記ビームサーチ過程で決定されたチャネル行列ランクの数が１よりも大きい場合に転送することができる。

前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスは、各空間多重化ポート（spatial multiplexing port）のためのトレーニングシーケンスとすることができ、前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスは、それぞれ異なる空間多重化ポートに対するそれぞれ異なるトレーニングシーケンスを含むことができる。

前記フィードバック情報は、前記プリコーティング行列を算出するためのプリコーティングアングル（precoding angle）に関する情報とすることができる。この場合、前記プリコーティングアングルの次数及び個数は、データストリームの個数及び空間多重化ポートの個数によって決定することができる。

上記課題を解決するための本発明の他の様態によると、多重アンテナを用いて、受信デバイスにデータを送信する送信デバイスは、多重アンテナを有する前記受信デバイスとビームフォーミングのためのビームサーチ過程を行うビームフォーミングモジュールと、前記ビームサーチ過程を行った後に、前記受信デバイスに、少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む第１パケットを転送し、前記受信デバイスで前記トレーニングシーケンスを用いて決定されたプリコーティングのためのフィードバック情報を含む第２パケットを、前記受信デバイスから受信する送受信モジュールと、前記フィードバック情報に基づいて算出されたプリコーティング行列を用いて、前記受信デバイスに転送するデータストリームに対して空間多重化プリコーティングを行う空間多重化プリコーダと、を含む。

上記課題を解決するための本発明のさらに他の様態によると、多重アンテナを有する受信デバイスで空間多重化プリコーティングのためのフィードバック情報転送方法は、多重アンテナを有する送信デバイスとビームフォーミングのためのビームサーチ過程を行う段階と、前記ビームサーチ過程を行った後に、前記送信デバイスから少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む第１パケットを受信する段階と、前記受信デバイスで前記トレーニングシーケンスを用いてプリコーティングのためのフィードバック情報を決定する段階と、前記フィードバック情報を含む第２パケットを前記送信デバイスに転送する段階と、前記フィードバック情報に基づいて算出されたプリコーティング行列を用いて空間多重化プリコーティングが行われたデータを、前記送信デバイスから受信する段階と、を含む。

上記の実施例はいずれも本発明の好ましい一例に過ぎず、本願発明の技術的特徴が反映された様々な実施例を、当該技術分野における通常の知識を有する者なら、下記の本発明の詳細な説明に基づいて導出し、理解することができる。

本発明は、プリコーティング過程で特異値分解方式を適用する多重入出力システムと分割型アンテナグループを通じたビームフォーミング技術とを結合させることで、信号転送時に使用するサブチャネル個数を最小個数に減らし、ＭＩＭＯシステムに含まれたエンコーダ及びデコーダの行列次元を、アンテナ個数ではなくアンテナグループ数及びサブチャネル個数で具現することによって、信号処理過程を簡単化させることができる。

また、本発明は、デバイス間に送受信されるフィードバック情報無しに、ポストアンブルの転送を用いて特異値分解方式の多重入出力システムを具現することができる。

本発明で得られる効果は上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、以下の記載から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には明確になるであろう。

ＷＶＡＮの構成の一例を示す図である。 ＷＶＡＮで使用されるＨＲＰチャネルとＬＲＰチャネルの周波数帯域を説明するための図である。 ＷＶＡＮで使用されるスーパーフレーム（superframe）構造の一例を説明するための図である。 ＷＶＡＮのデバイスに具現されたプロトコル層構造を示す図である。 本発明の一実施例によるＷＶＡＮにおいて多数のアンテナを有するデバイスの一例を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るＳＶＤ ＭＩＭＯシステムの一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいて多数のアンテナグループを有するデバイスの一例を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいて多数のアンテナグループを有するデバイスの他の例を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるＷＶＡＮにおいてビームフォーミングを行うＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイスの一例を示すブロック構成図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムのビームフォーマにおけるビームフォーミングパターンの一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイスのビームフォーマから発生するビームパターンの他の例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイスのビームフォーマから発生するビームパターンの他の例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイス間ビームサーチングのための信号を送受信する過程の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスが転送するデータパケットの一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスが転送するデータパケットに含まれるＨＲＰヘッダフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバックデータフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバックデータフォーマットの他の例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイス間空間多重化のためのプリコーティングのために信号を送受信する過程の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバックデータフォーマットのさらに他の例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイス間信号送受信過程の一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送する受信確認信号のデータフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスを含む放送信号処理システムの一例を示す図である。

近年、家庭または小規模の職場のような限定された空間において比較的少ない数のデジタル機器間に無線ネットワークを形成し、それら機器間にオーディオまたはビデオデータを交換できるブルトゥース（bluetooth）、無線私設網（WPAN：Wireless Personal Area Network）技術が開発されている。ＷＰＡＮは、比較的近い距離で比較的少ない数のデジタル機器間に情報を交換するのに用いることができるもので、デジタル機器間に低電力及び低費用通信を可能にする。２００３年６月１２日に承認されたＩＥＥＥ ８０２．１５．３（Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(ＰＨＹ) Specifications for High Rate Wireless Personal Area Networks(WPANs））は、高速ＷＰＡＮの媒体接続層（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）に関する標準（specification）を定義したものである。

図１は、無線ビデオエリアネットワーク（WVAN：Wireless video area network）の構成の一例を示す図である。ＷＶＡＮは、家庭のような限定された空間内で個人デバイス（Device）間に構成されたネットワークで、装置間の直接通信によってネットワークを構成することによってアプリケーション（application）間にシームレスに情報を交換できるようにする。

図１を参照すると、ＷＶＡＮは、２つ以上のユーザデバイス２２〜２５から構成され、これらのうちのいずれかのデバイスが調整器（coordinator）２１として動作する。調整器２１は、ＷＶＡＮの基本タイミングを提供し、ＷＶＡＮに属するデバイスのトラックを維持し、ＱｏＳ（Quality of Service）要求事項を制御する等の役割を果たす。調整器もデバイスであるから、調整器の役割を果たしながら、同時にＷＶＡＮに属する一つのデバイスの役割も果たす。調整器２１と区別される他のデバイス２２〜２５は、ストリーム連結を始めることができる。

図１に示すＷＶＡＮは、物理層として高速物理層（HRP：high-rate physical layer）と低速物理層（LRP：low-rate physical layer）を支援する。ＨＲＰは、１Ｇｂ／ｓ以上のデータ転送速度を支援できる物理層であり、ＬＲＰは、数Ｍｂ／ｓのデータ転送速度を支援する物理層である。ＨＲＰは、高指向性（highly directional）のもので、ユニキャスト連結（unicast connection）を用いて等時性（isochronous）データストリーム、非同期データ、ＭＡＣコマンド（command）及びＡ／Ｖ制御データ転送に用いられる。ＬＲＰは、指向性または全方向性（omni-directional）モードを支援するもので、ユニキャストまたは放送を通じてビーコン、非同期データ、ＭＡＣコマンド転送などに用いられる。調整器２１は、ＨＲＰ及び／またはＬＲＰを用いて他のデバイスにデータを転送したり、他のデバイスからデータを受信することができる。ＷＶＡＮの他のデバイス２２〜２５も同様、ＨＲＰ及び／またはＬＲＰを用いてデータを転送したり受信することができる。

図２は、ＷＶＡＮで用いられるＨＲＰチャネルとＬＲＰチャネルの周波数帯域を説明するための図である。ＨＲＰは、５７〜６６ＧＨｚ帯域で２．０ＧＨｚ帯域幅の４つのチャネルを使用し、ＬＲＰは、９２ＭＨｚ帯域幅の３つのチャネルを使用する。図２に示すように、ＨＲＰチャネルとＬＲＰチャネルは、周波数帯域を共有し、ＴＤＭＡ方式により区分して使用される。

図３は、ＷＶＡＮで使用されるスーパーフレーム（superframe）構造の一例を説明するための図である。図３を参照すると、各スーパーフレームは、ビーコン（beacon）が転送される領域３０と、デバイスの要請に応じて調整器により任意のデバイスに割り当てられる予約されたチャネルタイムブロック（reserved channel time block）を含む予約領域３２と、調整器により割り当てられずに、調整器とデバイス間またはデバイスとデバイス間の競合方式（contention based）によってデータを送受信する、予約されていないチャネルタイムブロック（unreserved channel time block）を含む非予約領域３１で構成される。各領域は、時分割（time division）される。それぞれのチャネルタイムブロック（channel time block；ＣＴＢ）は、再び、ＨＲＰを通じてデータが転送される領域（ＨＲＰ領域）と、ＬＲＰを通じてデータが転送される領域（ＬＲＰ領域）とに時分割される。ビーコン３０は、毎スーパーフレームの導入部を識別するために調整器によって周期的に転送されるもので、スケジューリングされたタイミング情報、ＷＶＡＮの管理及び制御情報を含む。デバイスは、ビーコンに含まれたタイミング情報及び管理／制御情報などを用いてネットワークでデータ交換を行うことができる。

ＨＲＰ領域において、予約ＣＴＢ領域は、デバイスのチャネル時間割当要請に応じて調整器からチャネル時間が割り当てられたデバイスが、他のデバイスにデータを転送するのに用いることができる。特定デバイスが予約ＣＴＢ領域を通じて他のデバイスにデータを転送する場合にＨＲＰチャネルを使用し、データを受信するデバイスが、受信したデータに対する受信確認信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）信号を転送する場合にはＬＲＰチャネルを使用することができる。

非予約ＣＴＢ領域は、調整器とデバイス間またはデバイスとデバイス間で制御情報、ＭＡＣコマンドまたは非同期データなどを転送するのに使用することができる。非予約ＣＴＢ領域でのデバイス間データ衝突を防止するために、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式またはスロットアロハ（slotted Aloha）方式を適用することができる。非予約ＣＴＢ領域では、ＬＲＰチャネルのみを通じてデータを転送することができる。万一、転送される制御情報やコマンドが多い場合は、ＬＲＰチャネルに予約領域を設定することも可能である。各スーパーフレームにおける予約ＣＴＢ及び非予約ＣＴＢの長さ及び個数は、スーパーフレームごとに異なっても良く、調整器により制御される。

また、図３には示していないが、緊急な制御／管理メッセージを転送するために、ビーコンに続いて競合ベース制御区間（contention-based control period：CBCP）を含む。このＣＢＣＰの区間長は、一定のしきい値（mMAXCBCPLen）を設定し、このしきい値を越えないように設定する。

図４は、ＷＶＡＮのデバイスに具現されたプロトコル層の構造を示す図である。

図４を参照すると、ＷＶＡＮに含まれた各デバイスの通信モジュールは、その機能によって４つの層（layer）に区別することができ、一般に、適応副層（adaptation sublayer）４０、ＭＡＣ層４１、ＰＨＹ層４２及びステーション管理個体（Station Management Entity：SME）４３を含んでなる。ここで、ステーションは、調整器と区別するためのデバイスであり、ステーション管理個体（ＳＭＥ）はデバイス管理個体（device management entity：DME）と同じ意味を有する。ステーション管理個体（ＳＭＥ）は、下位層を制御し、それぞれの層からデバイスの状態情報を収集する層独立個体（layer independent entity）である。このステーション管理個体（ＳＭＥ）は、デバイス通信モジュールの各層を管理する個体を含む。ここで、ＭＡＣ層を管理する個体をＭＬＭＥ（MAC Layer Management Entity）、適応層を管理する個体をＡＬＭＥ（Adaptation Layer Management Entity）という。

適応副層４０には、ＡＶＣプロトコル及びＡ／Ｖパケット化装置（A/V packetizer）を含むことができる。ＡＶＣプロトコル（Audio Video Layer）４００は、送信デバイスと受信デバイス間のＡ／Ｖデータ転送のためのストリーミング連結及びデバイス制御などを担当する上位層であり、Ａ／Ｖパケット化装置４１０は、ＨＲＰデータサービスのためにＡ／Ｖデータをフォーマットする。

ＭＡＣ層４１は、リンクセットアップ（link setup）、接続または非接続、および資料（material）転送プロトコルの下部層へのチャネルアクセスのような機能を担当し、信頼性あるデータ転送などを担当する。すなわち、制御／データメッセージを転送したりチャネルを制御したりする役割を果たす。

ＰＨＹ層４２はＡ／Ｖデータを直接処理しても良く、同時にＭＡＣ層４１により処理されても良い。ＰＨＹ層は、適応層４０、ＭＡＣ層４１のような上位層から要請されるメッセージを切り替える役割を果たすことによって、該要請メッセージが物理層を通じてデバイス間に転送されうるようにする。ＰＨＹ層は、上述したＨＲＰ層４２０及びＬＲＰ層４２１の２つの物理層を含む。

このデバイスの層は、高速サービス（high rate service）、低速サービス（low rate service）及び管理サービス（management service）のようなサービスを提供する。高速サービスは、ビデオ、オーディオ及びデータ伝達に用いられ、低速サービスは、オーディオデータ、ＭＡＣコマンド及び少量の非同期式（asynchronous）データ転送に用いられる。各層間にデータ交換のプロセスが行われる前に簡単なメッセージ交換を取り交わし、このようにそれぞれ異なる層間に取り交わすメッセージをプリミティブ（primitive）という。

かかるＷＶＡＮにおいて、それぞれのデバイスは、限定された帯域幅環境で信号を送受信するが、複数個の送受信部を備えることができる。例えば、送信デバイス及び受信デバイスが複数個のアンテナを有し、複数個のアンテナを用いてデータパケットを転送するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いることができる。

以下、本発明の一実施例に係る図面において、信号を転送する送信デバイス及び信号を受信する受信デバイスの一例は、図１に示すＷＶＡＮを構成する任意のデバイスとして説明する。

図５は、本発明の一実施例によるＷＶＡＮにおいて多数のアンテナを有するデバイスの一例を示すブロック図である。

図５を参照すると、送信デバイスは、複数個の送信部５０、複数個の送信部５０から出力される信号の転送をしやすくするように、コーディングなどの信号処理を行う送信側ＭＩＭＯ信号処理部５１及び複数個の送信アンテナ５２で構成される。受信デバイスは、送信デバイスから出力された送信信号を受信する複数個の受信アンテナ５３、これら受信した信号にデコーディングなどを行って複数個の独立した送信信号を検出できる受信側ＭＩＭＯ信号処理部５４及びプロセッサー５５で構成される。

ＭＩＭＯ技術は、送信デバイス及び受信デバイスに設けられた複数個のアンテナに様々なＭＩＭＯ手法を適用して同時に並列転送する方法で、多数のそれぞれ異なるデータパケットを転送することによってデータ転送効率を上げたり、同一のデータパケットを同時にそれぞれ異なるアンテナを用いて転送することによってアンテナダイバーシティ利得を得ることができる。例えば、図５に示す送信デバイスがＮ個の送信アンテナ５２を有し、受信デバイスがＮ個の受信アンテナ５３を用いて同時にデータパケットを受信する場合、データレート（data rate）はＮ倍に増加することができる。

しかし、Ｎ個の送信アンテナ５２と受信アンテナ５３間に形成されるチャネル間には干渉（interference）が生じることがあり、これを解決するために、送信端と受信端に複雑なデコーディング（decoding）、フィルタリング（filtering）及び検出アルゴリズム（detection algorithm）を用いるようになり、結果としてデータレートの増加はその分減ることになる。したがって、相互独立したチャネルが形成されてそれぞれのチャネルが重ならず、相互干渉が生じないようにするか、あるいは、相互独立したチャネルを流動的なフェーディング環境で適応的に制御できるとすれば、受信デバイスは簡単に構成され、容量向上効果は極大化する等、ＭＩＭＯ技術の効果を高めることができる。

このために、図５に示す送信デバイス及び受信デバイスの複数個のアンテナを少なくとも一つのアンテナグループに構成することができる。アンテナグループについては後述する。

このようなＭＩＭＯシステムには、同一周波数、同一空間、同一時間を使用すると、多重アンテナを通じて同時にそれぞれ異なる信号を転送することによって信号転送能力を増大させることができる空間多重化多重入力多重出力（SM MIMO：Spatial Multiplexing MIMO）方式がある。空間多重化（ＳＭ）ＭＩＭＯ方式は、各アンテナ間の相関度が低いため、時間及び周波数で混在された異なるデータは安定的にデコーディングされ、このため、無線区間における受信ＳＮＲを一定値以上に保つことができ、同時に、多重経路数を増加させることができる。このように、最適なスループットを得ることができる。

一方、ＳＭ ＭＩＭＯシステムは、フィードバック情報の転送有無によって、開ループＭＩＭＯと閉ループＭＩＭＯとに大別できる。

開ループＳＭ ＭＩＭＯの場合、受信デバイスからフィードバック情報が転送される必要がないため、簡単な構造を有することができるが、送信デバイスにとっては、与えられた無線チャネルのチャネル特性行列によりシステム容量及び動作が制限される。開ループＳＭ ＭＩＭＯでは、送信デバイスが無線チャネルの実質的な値を正確に知らない状態で、現在無線チャネルがＳＭ ＭＩＭＯ方式が可能なチャネルと予想される場合は、送信デバイスの多数個のアンテナで、それぞれ異なるデータが伝送され、高い伝送速度で送信される。現在無線チャネルがＳＭ ＭＩＭＯ方式に従うのに適していないと判断される場合は、多数個のアンテナをダイバーシティ用途にして信頼性を高める転送を行う。

一方、閉ループＳＭ ＭＩＭＯでは、送信デバイスで転送した信号に対して受信デバイスからフィードバック情報を受信して、現在使用している無線チャネルに関するより正確な情報を獲得し、これに基づいて最適の性能を有することができる。送信デバイスが受信デバイスに信号を転送しながらフィードバック情報の転送を要請する場合、受信側は、データストリーム数、チャネル品質情報（CQI：Channel Quality Information）を含むフィードバック情報を送信デバイスに転送することができる。このフィードバック情報を受信した送信デバイスは、それに基づいて多数個のアンテナを一つ以上のグループに割り当てるアンテナグルーピング（antenna grouping）、多数個のアンテナまたはアンテナグループのうちの使用可能アンテナの選択、プリコーティング（precoding）のうちいずれか一つを行うことができる。アンテナグルーピング及びアンテナ選択も、簡単な形態のプリコーティングと見なすことができる。

一般のＭＩＭＯシステムでは、同一時間及び同一周波数帯域でそれぞれ異なるアンテナでそれぞれ異なる信号を転送するため、様々な信号が入り混じる場合、受信し難くなる。したがって、送信デバイスでは、転送しようとするビットストリームにプリコーティングを行う。プリコーティング行列（Ｗ）によってＭＩＭＯの性能が異なってくることがあり、送信デバイスは、受信デバイスから受信した転送率またはストリーム個数に関する情報に基づいて所定のプリコーティング行列（Ｗ）を選択することができる。

この時、送信側は、最適のプリコーティング行列を選択するためにチャネル行列（Ｈ）を特異値分解（Singular Value Decomposition：SVD）方式により分解し、プリコーティング行列（Ｗ）を得ることができる。特異値分解（ＳＶＤ）とは、行列を特定の構造に分解する方式で、行列のスペクトル理論を任意の矩形行列に対して一般化したものをいう。すなわち、ＳＶＤ方式は、直交正方形を固有値（eigen value）に基づいて対角行列に分解できる方式である。

上記のＳＶＤ方式に用いて得たプリコーティング行列を適用してプリコーティング過程を行うＳＭ ＭＩＭＯシステムを、ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯと定義することができる。

ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムは、多数の送信アンテナ及び受信アンテナを使用し、データ転送時に、多数個のアンテナを通じて多数個のデータストリームを転送するのに有用である。すなわち、送信デバイスが受信デバイスからフィードバック情報を受信し、これに基づいてチャネル行列Ｈを分解して得た固有ベクトルでプリコーティング行列を求めると、転送しようとする信号に対してＳＶＤ方式のプリコーティングを行う場合、ＭＩＭＯチャネルを互いに独立したチャネルに分離することができる。

ただし、ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ方式は、送信側がチャネル相関行列のようなチャネル情報を知っていなければならないため、受信側からフィードバック情報を周期的に受信しなければならない。また、多数のアンテナを使用するＭＩＭＯシステムであって、アンテナ個数によってプリコーティング行列の次元が増減するため、アンテナ数が増加するほどプリコーティング演算過程が複雑になり、結果としてシステム具現が複雑になる。

例えば、ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムが、送信デバイスがＭ個のアンテナグループで構成され、受信デバイスがＮ個のアンテナグループで構成され、各アンテナグループにはｎ個のアンテナが含まれていると仮定する。 このように、Ｍ×ｎの送信アンテナ及びＮ×ｎの受信アンテナで構成される場合、もしＭ＝Ｎ＝８、ｎ＝４であれば、Ｍ×ｎ及びＮ×ｎは３２となり、送信アンテナ及び受信アンテナ数は非常に大きい値となる。ＭＩＭＯシステムでは、可能なサブチャネル最大値を算出するために、チャネル行列Ｈ、ＳＶＤ方式の空間エンコーダ（SVD Spatial Encoder）行列Ｖ、ＳＶＤ方式の空間デコーダ（Spatial Decoder）行列Ｕを測定しなければならない。Ｈ行列は、（Ｎ×ｎ）×（Ｍ×ｎ）次元を有し、Ｖ行列は（Ｍ×ｎ）×Ｋ（ここで、Ｋ＝ｍｉｎ｛Ｍ×ｎ，Ｎ×ｎ｝）次元を有し、Ｕ行列は（Ｎ×ｎ）×Ｋ次元を有するので、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそのまま信号処理過程のための演算過程に用いる場合、演算過程が非常に複雑になる。以下、図６を参照して説明する。

図６は、本発明の一実施例に係るＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムの一例を示す図である。

図６を参照すると、送信デバイスは、ＳＶＤ空間エンコーダ（SVD Spatial Encoder）６０及びＭ個の送信アンテナグループで構成され、受信デバイスは、ＳＶＤ空間デコーダ（SVD Spatial Decoder）６１及びＮ個の受信アンテナグループで構成される。

信号転送に先立って、ＳＶＤ空間エンコーダ６０は、信号が複数の非相関（uncorrelation）の直交サブチャネルを有するチャネルを介して送信されるように、各ビットストリームにコーディングを行う。このようなコーディング過程をプリコーティングという。プリコーティングを行うプリコーダは、ＳＶＤ空間エンコーダ６０に含まれても良く、別に構成されても良い。受信デバイスのＳＶＤ空間デコーダ６１は、受信アンテナから受信した信号を、非相関のサブチャネル個数による相互独立したストリーム信号に分割するためにデコーディングを行う。

数学式１は、特異値分解方式によるＳＶＤチャネル行列Ｈに関するものである。

数学式１で、∧＝ｄｉａｇ｛λ₁，λ₂，…，λ_K｝は、行列ＨＨ^HまたはＨ^HＨの固有値λ_iで構成された対角行列を表す。行列Ｕ＝（Ｕ₁，Ｕ₂，…，Ｕ_K）は、行列ＨＨ^Hの固有ベクトルを構成し、行列Ｖ＝（Ｖ₁，Ｖ₂，…，Ｖ_K）は、行列Ｈ^HＨの固有ベクトルを構成し、Ｋはチャネル行列Ｈのランク数を表す。

送信デバイスにおいてそれぞれの入力シンボルであるｄ₁，ｄ₂，…，ｄ_Kは、Ｋ次元のＤ＝（ｄ₁，ｄ₂，…，ｄ_K）^Tで空間シンボルに具現されることができる。各入力シンボルで構成されたデータストリームは、空間エンコーダ６０で重み係数により多重化されて空間的にコーディングされることができる。

空間エンコーダ６０から出力される信号に対するＭ次元のベクトルＧ＝（ｇ₁，ｇ₂，…，ｇ_M）^Tは、数学式２で示すことができる。

数学式２で、Ｐ＝ｄｉａｇ｛ｐ₁，ｐ₂，…，ｐ_M｝^Tはｐ_iの対角行列であり、並列構造のサブチャネル上の電力分配（Ｐ₀）を特徴とする。このＰ₀は、Ｐ行列を構成する値の和である。コーディングされた信号は、送信デバイスのＭ個のアンテナグループにより受信デバイスに転送される。

受信デバイスでは、Ｎ個のアンテナグループを通じて受信した信号を、空間デコーダ６１でデコーディングする。受信したシンボルがＸ＝（ｘ₁，ｘ₂，…，ｘ_N）^Tとする時、空間デコーダ６１の行列Ｕ^Hによりデコーディング変換されると、Ｙ＝（ｙ₁，ｙ₂，…，ｙ_N）^Tとして出力されることができる。チャネルを通じて受信デバイスが受信した信号に関するベクトルＸは、数学式３のように示すことができる。

数学式３で、Ｐ^1/2Ｄは、送信デバイスから受信デバイスに転送されるデータを表し、Ｚは、受信デバイスが当該データを受信する過程で発生するノイズを表す。

ＳＶＤ空間デコーダ６１のデコーディング行列をＵ^Hとすれば、デコーディングされた出力信号Ｙは、Ｙ＝Ｕ^HＸと定義することができ、上記数学式３を代入すると、数学式４のように示すことができる。

上記数学式４に上記数学式１のチャネル行列Ｈ値を代入すると、空間デコーダ６１の出力信号は、数学式５のように示すことができる。

したがって、互いに並行し、関連しないサブチャネルは、直交位相で分離されたサブチャネルであり、独立したシンボル転送に用いることができる。この点から、サブチャネルは、固有チャネル（eigen channel）と同一または類似の意味を表すことができる。

したがって、ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムは、Ｋ個の独立したシングルチャネルシステムで、Ｋ個の独立したサブチャネルを用いることとなる。このサブチャネル利得係数は、チャネル行列Ｈの固有値により決定される。チャネル行列Ｈは、送信アンテナグループ個数（Ｍ）、受信アンテナグループ個数（Ｎ）及び各アンテナグループを構成するｎ個のアンテナによって（Ｎ×ｎ）×（Ｍ×ｎ）次元になる。したがって、アンテナグループ数または使用するサブチャネル個数が多くなるほどチャネル行列の次元も増加し、上記の数学式によるコーディング、デコーディング過程が複雑になる。

したがって、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムでは、データ転送時に、サブチャネルのうち、所定個数のサブチャネルのみを使用するように制限する。また、信号対雑音比を最大化するために、特定対象に対する指向性信号、すなわち、ビーム（beam）を利用することができる。

ビームフォーミング（beamforming）は、スマートアンテナの１つのタイプで、効率性を高めるために多数のアンテナを用いて特定対象に指向性信号を転送することを意味する。多数のアンテナを送信デバイス及び受信デバイスの両方に具現したＭＩＭＯの一例で、ＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいてＷＶＡＮデバイスは、他のデバイスにＨＲＰチャネルを通じてビームフォーミングしながら信号を転送することができる。すなわち、ビームフォーミングを通じてＳＭ ＨＲＰデータパケットを転送することができる。

ＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいてデバイスに含まれる多数のアンテナは、一つ以上のビームフォーミングアンテナ（beam-forming）グループに区分することができる。

ビームフォーミングアンテナグループとは、指向性信号、すなわち、ビーム（beam）を形成するための一つ以上のアンテナを含むアンテナアレイ（antenna array）のことをいう。以下、特定ビームを形成するアンテナアレイをビームフォーミングアンテナグループと定義する。ビームフォーミングアンテナグループは、ビームパターンを形成するビームフォーマ（Beamformer）またはアンテナポート（port）と同じ意味を有することができる。

ビームフォーミングアンテナグループは、一つのアンテナグループに含まれるアンテナ数及び配列形態によって、分割型ビームフォーミングアンテナグループ（split beam-forming antenna group）と共有型ビームフォーミングアンテナグループ（shared beam-forming antenna group）とに大別することができる。以下、アンテナグループ方式によるＭＩＭＯシステムについて、図７及び図８を参照して簡略に説明する。

図７は、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいて多数のアンテナグループを有するデバイスの一例を示すブロック図である。特に、ＨＲＰビームフォーミングを行うために分割型アンテナグループを備えたデバイスの一例を示している。

図７を参照すると、送信デバイスは、転送しようとするデータを多数個のビットストリームに分割するためのエンコーディングを行うＭＩＭＯエンコーダ７０、信号転送の便宜のためにアナログ信号をデジタル信号に変換するデジタル−アナログ変換回路部７２、及び多数個のビームフォーミングアンテナグループ７４を含むことができる。受信デバイスも同様、多数個のビームフォーミングアンテナグループ７５、アナログ−デジタル変換回路部７３、及びＭＩＭＯデコーダ７１を含む。

ビームフォーミングアンテナグループ７４，７５は、分割型ビームフォーミングアンテナグループで、各アンテナグループに同一個数で分割された連続したアンテナ列を含む。分割型ビームフォーミングアンテナグループは、グループごとに同一個数の連続アンテナ列で固定して構成されるので、具現が容易である。また、多数個の送信部から伝達された転送信号を一つのアンテナグループを通じて転送するので、信号処理過程が簡単であり、転送電力を集中化させることができるという利点があるが、チャネル状態によって、各アンテナグループに含まれたアンテナを変更したり、使用しているアンテナグループを変更する等の適応的調整が難しい。このため、分割型ビームフォーミングアンテナグループは、非適応的（non-adaptive）アンテナグループとも呼ばれる。

図８は、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいて多数のアンテナグループを有するデバイスの他の例を示すブロック図である。特に、ＨＲＰビームフォーミングを行うために共有型アンテナグループを備えたデバイスの一例を示している。

このビームフォーミングアンテナグループ７６，７７は共有型アンテナグループで、各アンテナグループ別に異なる個数のアンテナを含むことができ、任意の分散されたアンテナを含めてグループを構成することもできる。共有型ビームフォーミングアンテナグループは、各アンテナグループを構成するアンテナの個数をチャネル条件に応じて適応的に調節して、転送容量を最大化できる組み合わせに再構成することができる。したがって、共有型ビームフォーミングアンテナグループは、適応的（adaptive）アンテナグループとも呼ばれる。

ＭＩＭＯシステムでは、一つ以上構成されたビームフォーミングアンテナグループうち、少なくとも一つのビームフォーミングアンテナグループを選択してデータパケットを転送することができる。そして、多数のビームフォーミングアンテナグループを選択して、各ビームフォーミングアンテナグループに含まれるアンテナを通じてデータパケットを転送することもできる。

この場合、上記のように各ビームフォーミングアンテナグループを通じて送信される信号は、指向性を有する信号であり、各ビームフォーミングアンテナグループを通じて送信される信号間の干渉が最小化されることが好ましい。すなわち、送信デバイス及び受信デバイスは、各ビームフォーミングアンテナグループを構成するアンテナアレイを通じて信号を送信するが、このとき、それぞれ異なる位相（phase）、例えば直交（orthogonal）位相を有するアンテナアレイを通じて信号を送信する。

本発明の一実施例によるＭＩＭＯシステムは、図６で説明したＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムが、図７で説明した非適応型ビームフォーミングアンテナグループを含む場合を説明している。

図９は、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいてＨＲＰを通じてビームフォーミングを行うデバイスの一例を示すブロック構成図である。

図９を参照すると、ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムを構成する送信デバイス及び受信デバイスは、指向性信号を送受信するための一つ以上のビームフォーミングアンテナグループを含む。そして、最小限のサブチャネルを用いて信号を転送するように具現する。例えば、２個のサブチャネルを使用するように具現することができる。

図９を参照すると、送信デバイスで転送しようとするデータはＲＳコーダ８０でコーディングされ、エラー訂正コードを付加する畳み込みエンコーダ及びパンクチャリング部（Convolution Coder & Puncturing）８１を経て空間分割部（Spatial Demux）８２に伝達される。空間分割部８２は、入力される一つのデータブロックをそれぞれの変調コーディング方式（Modulation Coding Scheme：MCS）によって分割する動作を行う。この時、使用しようとするサブチャネル数によってデータブロックをビットストリームに分割することができる。この実施例のように最小２個のサブチャネルを使用する場合、空間分割部８２でデータブロックは２個のビットストリームに分割され、各ビットストリームに独立した信号処理過程が行われるようにする。分割されたビットストリームは、隣接しているビットを均一に並べ替えるビットインターリーバ（Bit Interlever）８３、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）で符号化する変調部８４、及びトーン（tone）信号を処理するトーンインターリーバ（Tone Interlever）８５を通過する。

上記信号処理過程を経たビットストリームは、特異値分解（ＳＶＤ）空間エンコーダ８６に入力される。この実施例で、ＳＶＤ空間エンコーダ８６は、送信デバイスから送出される多数個のビットストリームを多数個のチャネルを通じて転送される場合、各ビットストリームの位相を区別するために、各ビットストリームに既に設定されたチャネル行列を演算する方式でコーディングを行う。したがって、本発明の一実施例では、ＳＶＤ空間エンコーダで送信アンテナを通じて送出されるデータがチャネルを通りながら互いに直交するサブチャネルを形成するようにコーディングを行い、このために、ＳＶＤ空間エンコーディング行列はＶ＝（ｖ₁，ｖ₂）で構成される。

続いて、空間分割多重接続（Spatial Division Multiplexing Access：SDMA）部８７で、総Ｍ個のビットストリームに対する上記１対の送信デバイスと受信デバイスで送受信する信号と他のデバイスとの信号干渉を最小化するためのコーディングを行う。コーディング過程を経たビットストリームは、変換部（ＩＦＦＦ）８８で高速フーリエ逆変換（Inverse Fast Fourier Transform）を経た後、ビームフォーマ（beamformer）アレイを通じて受信デバイスに転送される。ビームフォーマアレイは、Ｍ個のビームフォーマで構成され、一つのビームフォーマは、ｎ個のアンテナを含むビームフォーミングアンテナグループである。

図９を参照すると、受信デバイスも同様、ＭＩＭＯシステムで信号を受信するために上述の送信デバイスと類似の構造を有する。まず、ｎ個のアンテナで構成する総Ｍ個のビームフォーマアレイ９０を通じて、送信デバイスが送出した信号を受信する。受信信号は、受信変換部（ＦＦＴ）９１で高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）を経た後、ＳＶＤ空間デコーダ９２に入力される。ＳＶＤ空間デコーダ９２では、送信デバイスから転送された受信信号から相互独立した２個のビットストリーム信号を算出するデコーディング動作を行う。

ＳＶＤ空間デコーダ９２で２個に分離されたストリーム信号は、トーンデインターリーバ（Tone Deinterleaver）９３、ＱＡＭ方式の復調器（Demodulator）９４、及びビットデインターリーバ（Bit Deinterleaver）９５を通過しながらそれぞれ信号処理される。処理された２個のビットストリームは、容易に転送されるように、空間多重部（Spatial Mux）９６で一つのデータストリームに形成される。

このような構造を有する本発明の一実施例によるＳＶＤ ＭＩＭＯシステムで、ＳＶＤ空間エンコーダ８６及びＳＶＤ空間デコーダ９２で行われるコーディングまたはデコーディング過程を、以下に説明される方式で単純化させることができる。

２個のサブチャネル個数に応じて、ＳＶＤ空間エンコーダ８６の行列Ｖは、Ｖ＝（ｖ₁，ｖ₂）と、２個のＨ^HＨ固有ベクトルを用いて構成することができ、ＳＶＤ空間デコーダ９２の行列Ｕは、Ｕ＝（Ｕ₁，Ｕ₂）と、同様に２個のＨ^HＨ固有ベクトルを用いて構成することができる。したがって、本発明の一実施例によってビームフォーミングアンテナグループを備えたＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムで、空間エンコーダ８６で行われるコーディングのための空間エンコーディング行列（Ｖ）の次元は、ビームフォーミングアンテナグループの個数及び使用するサブチャネル個数によってＭ×２に構成される。これは、従来のＳＭ ＭＩＭＯシステムで、各ビームフォーミングアンテナグループを構成するアンテナ個数（ｎ）によってエンコーディング行列の次元がＭ×ｎに構成される場合に比べて簡単化したものである。

一方、図９で、空間エンコーダ８６は、ＭＩＭＯシステムにおいてプリコーダの役割を果たす。プリコーダにもプリコーティングのための行列（Ｗ）が存在し、この場合、データブロックを多数個のデータストリームに分割するためにデータストリーム個数だけの行列次元が必要である。本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＭＩＭＯシステムで使用可能なプリコーダのプリコーティング行列（Ｗ）は、アンテナポート数（Ｐ）×データストリーム数（ν）次元を有する。したがって、従来アンテナ個数に対応するプリコーティング行列を、アンテナポート数だけ単純化させることができる。

以下、ＳＭ ＭＩＭＯシステムにおけるプリコーダで行われるプリコーティングについて簡略に説明する。

一般に、プリコーダに入力されるデータストリームをｘ_iとし、プリコーティング後の出力ストリームをｙ_iとすれば、数学式６のような関係が成立する。

上記数学式６は、巡回シフトダイバーシティ（Cyclic Shift Diversity: CSD）がない場合であり、ｉは、副搬送波インテックスを表し、Ｐは、空間多重化アンテナグループ番号を表し、νは、データストリームの番号を表す。

ＣＳＤにより周波数ドメインで遅延が発生する場合、数学式７のようなプリコーティングが行われる。

上記数学式２で、Ｃ(ｉ)は対角行列であり、巡回シフトダイバーシティによってプリコーティング過程で付加されるものである。

上記数学式６及び数学式７でプリコーティング行列(Ｗ）のランク大きさは、アンテナグループ数（Ｐ）×データストリーム数（ν）であり、アンテナ数だけプリコーティング行列大きさが決定される従来に比べて簡単化される。

ＳＭ ＭＩＭＯでプリコーティング行列（Ｗ）を構成するそれぞれの元素は、数学式８のように表現することができる。数学式８は、プリコーティング行列（Ｗ）が回転角度グループによりＰ×ν次元の単位行列で表現されることを表す。

数学式８で、Ｄは対角行列であり、数学式９で表現される。

数学式９で、Ｉ_i-1は、（ｉ−１）×（ｉ−１）次元の単位恒等行列（unit identity matrix）である。

数学式１０で、それぞれのＩ_mは、ｍ×ｍ次元の単位行列である。

上記数学式８で定義されるプリコーティング行列を構成するために受信デバイスからフィードバック情報を受ける場合、フィードバック角度は表１のように整列することができる。

上記表１を参照すると、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムを、互いに独立した２個のサブチャネルを使用するように具現する場合、フィードバックのためのビームパターンは２次元的にすることができ、必要な角度もφ₁₁、ψ₂₁と少なくとも２形態で構成することができる。

角度φは、例えば、６ビットの量子化された数式で表すことができ、数学式１１のように表現することができる。

数学式１１
φ = kπ/32 + π/64

ここで、ｋは、データストリームのナンバーを表し、ｋ=０，１，…，６３である。

そして、角度ψは、４ビットの量子化した数式で表すことができ、数学式１２のように表現することができる。

数学式１２
ψ = kπ/8 + π/16

同様に、ｋは、データストリームのナンバーを表し、ｋ=０，１，…，１５である。

送信デバイスがチャネル行列Ｈに関する情報を有しており、ＳＶＤ空間エンコーダ８６に、Ｋ個の並列のビットストリームに分割された入力シンボルが転送されると、このビットストリームの数は、チャネル行列Ｈのランク数によって変わるが、送信デバイスまたは受信デバイスのアンテナグループ個数の最小値を越えない（ここで、Ｋ≦ｍｉｎ｛Ｍ，Ｎ｝）。

また、図９を参照すると、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯデバイスは、少なくとも一つのビームフォーマ８９，９０を用いてビームフォーミング技術を用いる。一つ以上のビームフォーミングアンテナグループに含まれるアンテナを通じて指向性信号を用いてデータパケットを転送するためのビームパターンについて、図１０乃至図１２を参照して説明する。

図１０に示す送信デバイス及び受信デバイスのビームフォーマ８９，９０はそれぞれ４個の半波長（half-wavelength）振動子で構成することができ、このビームフォーマにおけるビームフォーミングパターンは放射状にすることができる。以下、これについて図１０を参照して簡略に説明する。

図１０は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムのビームフォーマにおけるビームフォーミングパターンの一例を示す図である。

図１０の（ａ）は、本発明の一実施例によるビームフォーマがｘｙｚの３次元上でｚ軸に沿って電波を指向する一例を示しており、この時のビームパターン進行方向は、数学式１３のように数式で表現することができる。

そして、数学式１３によるビームパターンを平面的に示したものが、図１０の（ｂ）である。

ビームフォーマ８９，９０の振動子が０．２５λの距離で金属反射板の一面に位置するとすれば、金属面は、ｙ軸上の値が０となる。この場合、振動子を通じたビームパターンは、数学式１４のように表すことができる。

数学式１４で、2sin(0.5πsinθsinψ)は、ビームパターンが金属反射面の影響を受けることを表す。

図１１は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイスのビームフォーマで形成されるビームパターンの他の例を示す図である。

図１１の（ａ）は、図１０の（ａ）のビームパターンがｚ軸と位相９０゜を維持する状態における水平面上でのビームパターンを示したもので、アンテナ放射角度の幅（beamwidth）は１２０゜となる。図１１の（ｂ）は、図１０の（ａ）のビームパターンがｘ軸と位相９０゜を維持する状態における垂直面上でビームパターンを示すもので、アンテナ放射角度の幅（beamwidth）は７２゜となる。

再び図１０を参照すると、一つのビームフォーマを形成するのに、例えば４個の振動子アレイが用いられるとすれば、各振動子が同等な振幅及び位相を有すると仮定することができる。この場合、第１振動子の中心は（ｘ₁＝−０．２５λ、ｙ₁＝０．２５λ、ｚ₁＝−０．２５λ）座標上に位置し、第２振動子の中心は（ｘ₂＝−０．２５λ、ｙ₂＝０．２５λ、ｚ₂＝０．２５λ）の座標上に位置し、第３振動子の中心は（ｘ₃＝０．２５λ、ｙ₃＝０．２５λ、ｚ₃＝−０．２５λ）の座標上に位置し、第４振動子の中心は（ｘ₄＝０．２５λ、ｙ₄＝０．２５λ、ｚ₄＝０．２５λ）の座標上に位置できる。この場合、上記４個の振動子を通じて発生するビームパターンが合成された形態は、数学式１５で表すことができる。

数学式１５で、2cos(0.5πsinθsinψ)は、水平面上で振動子アレイ要素を表し、2cos(0.5πcosθ)は、垂直面上で振動子アレイ要素を表す。

水平面及び垂直面上で４個の振動子を結合した振動子アレイパターンは、図１２に示されている。

図１２は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイスのビームフォーマから発生するビームパターンのさらに他の例を示す図である。図１２の（ａ）は、図１０の（ａ）のビームパターンがｚ軸と位相９０゜を維持する状態における水平面上でのビームパターンを示すもので、アンテナ放射角度の幅（beamwidth）は６０゜となる。図１２の（ｂ）は、図１０の（ａ）のビームパターンがｘ軸と位相９０゜を維持する状態における垂直面上でのビームパターンを示すもので、アンテナ放射角度の幅（beamwidth）は４７゜となる。

図１０乃至図１２を参照して説明したように、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯデバイスのビームフォーマから発生するビームパターンによって信号を送受信できるように構成すると、サブチャネル数を最小２個に減らしながらも最大信号対雑音比を確保することができる。

図９に示すように、多数のビームフォーミングアンテナグループを構成しているＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイス及び受信デバイス間にビームフォーミングを用いる前に、まず、ビームサーチング過程（Beam Searching Process）を行わなければならない。ビームサーチングとは、デバイス間の信号送受信時に使用する一つ以上のビームフォーミングアンテナグループを選択するためのプロセスを意味する。

図１３は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイス間ビームサーチング過程を行うために信号を送受信する過程の一例を示すフローチャートである。ビームサーチングは必ずしも通信初期に行われるべきものではなく、通信中に必要に応じて行うこともできる。また、ビームサーチングは、ＨＲＰチャネル及びビームフォーミングＬＲＰチャネルにおけるビームサーチングを含む。

図１３を参照すると、まず、本発明の一実施例による送信デバイスは、各アンテナグループを通じてトレーニング信号（training signal）を受信デバイスに転送する（Ｓ１０）。受信デバイスでは、転送されたトレーニング信号を通じてチャネル推定及び信号検出を行う（Ｓ１１）。チャネル推定は、図９に示す実施例の場合、Ｍ個のビームフォーマを備えた送信デバイスとＮ個のビームフォーマを備えた受信デバイスとで構成される（Ｍ×Ｎ×ｎ）ＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいて、Ｍ×Ｎチャネル係数ｈ_mnで構成されるチャネル行列Ｈを推定しなければならない。受信デバイスは、該チャネル推定及び信号検出結果によるフィードバック情報を送信デバイスに転送する（Ｓ１２）。この時、送信デバイスの多数のビームフォーミングアンテナグループで転送されるトレーニング信号は、図１０に示すように順次に転送することが好ましい。すなわち、第１ビームフォーミングアンテナグループを通じて第１トレーニング信号を転送した後に第２ビームフォーミングアンテナグループを通じて第２トレーニング信号を転送し、以降のビームフォーミングアンテナグループでも順次にトレーニング信号を転送することが好ましい。また、一つ以上のビームフォーミングアンテナグループごとに所定の時間間隔をおいて転送することもできる。そして、受信デバイスから送信デバイスにフィードバック情報を転送する段階も、送信デバイスから転送されるトレーニング信号によって順次に行われることが好ましい。このように、トレーニング信号及びそれによるフィードバック情報は、多数のビームフォーミングアンテナグループのそれぞれに対する性能検出のために反復することができ、同時にチャネル行列（Ｈ）のランクを測定できるように数回反復することができる（Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５）。

このような過程を反復した後に、送信デバイスはフィードバック情報を用いて一つ以上のビームフォーミングアンテナグループを決定する（Ｓ１６）。送信デバイスは、上記検出結果に基づいて所定基準値以上の性能を示すビームフォーミングアンテナグループのうち、最適のアンテナグループを選択することができる。

また、受信デバイスが転送するフィードバック情報には、段階Ｓ１１またはＳ１４で信号検出結果によって受信した信号の強度情報を含むこともできる。したがって、送信デバイスは、使用するビームフォーミングアンテナグループを選択する他、選択されたビームフォーミングアンテナグループに適用するアンテナアレイ重み値ベクトル（Antenna array Weight vector：AWV）も決定することができる。

ＡＷＶは、ビームフォーミングを行う送信デバイス及び受信デバイス間の受信強度情報に基づいて決定する。本発明の一実施例による受信デバイスは、上記段階Ｓ１１またはＳ１４で信号検出時にＡＷＶ情報を算出してそれをフィードバック情報に含めて送信デバイスに転送することができる。または、本発明の一実施例による送信デバイスでフィードバック情報に含まれた受信信号強度情報に基づいてアンテナグループ決定段階（Ｓ１６）で決定することもできる。そして、決定されたビームフォーミングアンテナグループに関する情報を受信デバイスに転送し、該当のアンテナグループを用いてデバイス間通信を行う（Ｓ１７）。

一方、図１３に示す例とは違い、受信デバイスが送信デバイスにフィードバック情報を転送する段階Ｓ１２または段階Ｓ１５で、使用可能なビームフォーミングアンテナグループまたはアンテナを指示する情報を直接転送することもできる。例えば、受信デバイスが信号検出を通じて最適のビームフォーミングアンテナグループを選択した場合、該当のビームフォーミングアンテナグループに割り当てられたインデックス情報などを送信デバイスに直接知らせることができる。このように、受信デバイスが、直接ビームフォーミングアンテナグループを指示する情報を転送する場合、トレーニング信号とそれによるフィードバック情報の転送回数を減らすことができ、フィードバック情報量も減らすことができる。

この時、送信デバイスが転送するトレーニング信号は、送信デバイス及び受信デバイス間に共有する所定の既に設定されたトレーニングシーケンスによる信号で、場合によって送信デバイスに関する識別情報を含むことができる。

トレーニングシーケンスに使用可能なシーケンスには、直交コードシーケンス、ＰＮ（Pseudo Noise）シーケンス、アダマールコード（Hadamard Code）シーケンス、ＣＡＺＡＣシーケンスなどを挙げることができる。トレーニングシーケンスを含むデータフォーマットの一例を、図１４及び図１５を参照して説明する。

図１４は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスが転送するデータパケットの一例を示す図である。本発明の一実施例によるトレーニング信号は、図１４に示すデータパケットの形態で転送され、以下ではトレーニング信号データパケットの一例を挙げて説明する。

図１４を参照すると、ＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいてデバイス間に転送するトレーニングシーケンスを含むデータパケットは、ＨＲＰＤＵ（High-Rate Protocol Data Unit）パケットフォーマットで転送することができる。ＨＲＰＤＵパケットの一例は、高速物理層（ＨＲＰ）プリアンブル１００、高速物理層（ＨＲＰ）ヘッダ１０１、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ１０２、ヘッダチェックシーケンス（ＨＣＳ）１０３、少なくとも一つのサブパケットで構成されたパケットボディー１０４、及びビームトラッキング（beam tracking）のために割り当てられる領域１０５を含む。

ＳＭ ＭＩＭＯシステムで使用するＨＲＰＤＵ形態のトレーニング信号パケットは、ＨＲＰプリアンブル１００に一般的に割り当てりた８個のシンボルではなく、１４個のＨＲＰプリアンブルシンボルが割り当てられる。

まず、１〜４の最初４個のＨＲＰプリアンブルシンボルは、時間ドメイプリアンブルで、１．５倍再サンプリングされたｍシーケンスから誘導される。ｍシーケンスは、数学式１６のように８次多項式で生成される。

時間ドメインプリアンブルは、５回反復されたｍシーケンスで構成された一つのシーケンスを再サンプリングすることにより、４個のＯＦＤＭシンボルに対応する時間間隔の大きさを占め、符号転換されたｍシーケンスが続き、残り空間は０で埋められる。

次の５〜１４のシンボルは、周波数ドメインシンボルで、時間ドメインサンプルに変換される前に、５、６、７、８、１１シンボルは＋１の値が乗算される反面、９、１０、１３、１４シンボルは−１の値が乗算される。これら時間ドメインサンプルは、該当する周波数ドメイン値の５１２ ＩＦＦＴ変換過程を経て得ることができる。

次に、本発明の一実施例によるＨＲＰヘッダ１０１は、図１５に示すように構成することができる。

図１５は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスが転送するデータパケットに含まれるＨＲＰヘッダフォーマットの一例を示す図である。本発明の一実施例によるトレーニングシーケンスを含むトレーニング信号のＨＲＰヘッダのフォーマットも、図１５に示す一例のように構成される。

図１５を参照すると、ＨＲＰヘッダ１０１は、物理層制御領域（PHY control）１０１０及び少なくとも一つのサブパケットヘッダで構成されるパケットヘッダボディー１０２０を含む。物理層制御領域１０１０は、ビームトラッキング領域１０１１、不均一誤り保護（Unequal Error Protection：UEP）マッピングのための領域１０１２、スクランブリング動作を行うスクランブラーの初期値（Ｓ₀，Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）が割り当てられる領域１０１３、及びデータストリームが割り当てられる領域１０１４を含む。

ビームトラッキング領域１０１１に１ビットが割り当てられる場合、データパケットにビームトラッキングのためのトレーニング信号が付加される場合に１に設定され、それ以外の場合は０に設定される。

ＵＥＰマッピングのための領域１０１２は、１ビットが割り当てられる場合、サブパケットでＵＥＰモードがＵＥＰマッピングモードを使用する場合に１に設定され、ＵＥＰコーディングモードを使用する場合には０に設定されることができる。

ただし、ビームトラッキング領域１０１１及びＵＥＰマッピングのための領域１０１２は、各領域に割り当てられるビット数が増加すると、より様々な情報を含むことができる。現状の１ビットが割り当てられる場合、対応する領域は１または０に設定される。

データストリーム領域１０１４は、本発明の一実施例による空間多重化のために使用される領域で、２ビットを割り当てることができる。データストリーム領域１０１４は、パケットに存在するデータストリームの個数よりも少ない場合に１に設定され、同一ビット値が空間ストリームのそれぞれの物理層制御領域１０１０に特定されても良い。もし、空間多重化が用いられないと、データストリーム領域１０１４は０に設定することができる。同様に、上記領域に割り当てられるビット数が増加すると、より様々な情報を含むことができ、現状の１ビットが割り当てられる場合、対応する領域は１または０に設定される。

次に、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバック情報を含むデータパケットの一例を、図１６及び図１７を参照して説明する。特に、図１６及び図１７に示すフィードバック情報は、アンテナアレイ重み値ベクトルに関する情報を含むフィードバック情報の一例を示す。

ビームフォーミングは、全方向（omni-directional）ビームフォーミングまたは単一方向（directional）ビームフォーミングを含むので、ビームサーチング過程で転送するフィードバックデータパケットは、全方向と単一方向とに区別することができる。

図１６は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバックデータフォーマットの一例を示す図で、全方向ビームサーチング過程で転送されるフィードバックパケットにおいてペイロード（payload）フォーマットの一例を示す。

図１６を参照すると、全方向ビームサーチングフィードバックパケットは、ビームサーチングが行われる間に送信デバイスの送信電力の調整を要請する情報を含む送信デバイス利得選択領域（TX gain selection）１１０、予約領域１１１、送信デバイスのＡＷＶフィードバック情報を含む領域（Tx AWV feedback）１１２、及び送信デバイスのＡＷＶインデックス情報を含む領域（Tx AWV index）１１３を含む。

送信デバイス利得選択領域１１０は、ビームサーチング過程の間に受信信号の強度に基づいて送信デバイスの送信電力を調整することによってビームフォーミング利得を制御するための指示情報を含む。

送信ＡＷＶフィードバック情報が含まれる領域１１２には、ＡＷＶが、各アンテナグループに対応するビームパターンの位相（phase）及び振幅（magnitude）が合成された値で構成された重み値ベクトルであるから、それに関する情報を表すシーケンスが含まれる。

図１７は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバックデータフォーマットの他の例を示す図で、単一方向ビームサーチング過程で転送されるフィードバックパケットにおいてペイロード（payload）フォーマットの一例を示している。

図１７を参照すると、単一方向ビームサーチングにおけるフィードバックパケットは、予約領域１２０、送信デバイスＡＷＶフィードバック情報を含む領域１２１、送信デバイスＡＷＶインデックス情報を含む領域１２２、及び巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）のためのビットを含む領域１２３を含む。

トレーニングシーケンスを含むデータパケットはＨＲＰモードで転送し、フィードバック情報はＬＲＰモードで転送することができるが、これに限定されるものではない。

上述したような最適のビームフォーミングアンテナグループを選択するためのビームサーチング過程は、ＷＶＡＮ送信デバイスのＭＡＣ層で行うと決定することもできるが、ＷＶＡＮ受信デバイスで現在使用中のビームフォーミングアンテナグループを通じたリンク状態がよくない場合は、新しいＨＲＰまたはビームフォーミングＬＲＰリンクに変更するためのビームサーチング動作を送信デバイスに要請することもできる。この場合、現在送信デバイスから転送されるデータに対する受信確認信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）にビームサーチング要請メッセージを含めて転送することができる。

一方、ビームフォーミングアンテナシステムで使用するチャネル行列のランクが１であるか或いは１に近似する場合には、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）システムと見なし、一般的なビームサーチング及びビームフォーミングを行い、空間多重化（ＳＭ）のためのビームサーチング過程は省く。しかし、チャネル行列のランクが１よりも大きい場合、ビームフォーミングを、Ｎ個の空間ストリームを形成するために行い、ここで、Ｎは、チャネル行列のランク（Ｈ）の最小個数と同一である。すなわち、チャネルランクが１よりも大きい場合、本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯデバイスは、転送しようとするデータストリームに空間多重化プリコーティングを行う。図９の特異値分解方式（ＳＶＤ）の空間コーダまたは別のプリコーダで、転送しようとするデータストリームに空間多重化プリコーティング行列を用いてプリコーティングを行う。

本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイスは、空間多重化のためのトレーニングシーケンス及びそれによるフィードバック情報を送受信して、空間多重化プリコーティング行列を求めることができる。以下、空間多重化のためのビームサーチング過程の一例を、図１８を参照して説明する。

図１８は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯデバイス間空間多重化のためのプリコーティングのために信号を送受信する過程の一例を示すフローチャートである。

図１８を参照すると、ビームサーチングのためのトレーニング信号及びそれによるフィードバック情報の転送過程（Ｓ２０乃至Ｓ２５）は、図１０の段階Ｓ１０乃至Ｓ１５の過程に対応し、よって、同一過程についての説明は省略する。

本発明の一実施例による送信デバイスは、ビームサーチング過程後に受信デバイスに空間多重化プリコーティング行列を求めるためのトレーニング信号を転送する（Ｓ２６）。受信デバイスは、該トレーニング信号に対応する空間多重化フィードバック情報を送信デバイスに転送する（Ｓ２７）。空間多重化フィードバック情報は、上述した全方向または単一方向フィードバック情報をはじめとして、転送しようとする最大データストリーム数による最小チャネル行列ランクによってプリコーティング行列サイズ調整情報を含む。

フィードバック情報を受信した送信デバイスは、当該プリコーティング行列サイズ調整情報に基づいて空間多重化フィードバック情報を用いてプリコーティング行列を決定する（Ｓ２８）。そして、決定されたプリコーティング行列を用いて、転送しようとするデータにプリコーティングを行った後にそれを受信デバイスに転送することによって（Ｓ２９）、デバイス間通信を行う。

上記空間多重化トレーニング信号も同様、少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む。空間多重化ビームサーチングトレーニングシーケンスには、上述した通り、空間多重化アンテナポート及び送信デバイスＡＷＶのそれぞれに対するそれぞれ異なるＰＮシーケンス、アダマールコードシーケンス、直交コードシーケンス、ＣＡＺＡＣシーケンスなどを用いることができる。また、トレーニングシーケンスを含むデータパケットは、図１４及び図１５に示すデータパケットの一例と同じ形態で転送することができる。

上記空間多重化のためのトレーニングシーケンスは、各ビームフォーミングアンテナグループのためのトレーニングシーケンスで、それぞれ異なる空間多重化のためのアンテナグループに対するそれぞれ異なるトレーニングシーケンスを含むことができる。

上記空間多重化フィードバック情報は、ＬＲＰモードで短い全方向（short-omni）ＬＲＰパケットを通じて転送することができる。これについて図１９を参照して説明すると、下記の通りである。

図１９は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送するフィードバックデータフォーマットのさらに他の例を示す図で、短い全方向（short-omni）ビームサーチング過程で転送されるフィードバックパケットにおいてペイロードフォーマットの一例を示している。

図１９を参照すると、フィードバックパケットは、ストリームナンバーに関する情報が含まれる領域１３０、ビームフォーミングアンテナポートに関する情報が含まれる領域１３１、副搬送波次数に関する情報が含まれる領域１３２、受信信号の強度に関する情報が含まれる領域１３３、プリコーティング行列を構成するベクトルのアングルに関する情報が含まれる領域１３４、巡回冗長検査（ＣＲＣ）のためのＣＲＣビットが含まれる領域１３５、及びデータパケットを構成するビット数が整数のオクテットを構成するようにスタッフビット（stuff bit）が付加される領域１３６を含む。

ストリームナンバーに関する情報を含む領域１３０及びアンテナポートに関する情報が含まれる領域１３１には、現在サービス中のストリームに関する情報、及びアンテナポートのナンバーよりも小さいナンバーに関する情報がそれぞれ含まれる。

副搬送波次数に関する情報が含まれる領域１３２に含まれる副搬送波次数に２を掛けて得られた結果は、プリコーティング行列単位当たりの副搬送波個数と同一である。

受信信号強度情報が含まれる領域１３３は、ｋ番目の転送データストリームに対する（ｋ＋１）番目のデータストリームの相対的な信号強度に関する情報を含む。図１９の一例では、このｋ値を１、２、３に設定しているが、これに限定されるものではない。

プリコーティングアングル情報が含まれる領域１３４は、プリコーティングアングルグループ単位で所定のビット数を用いてプリコーティング行列に含まれるアングル情報を表す。

図１９で、受信信号強度に関する情報が含まれる領域１３３、プリコーティングアングルに関する情報が含まれる領域１３４及びスタッフビットが付加される領域１３６は、固定したビット数が割り当てられるのではなく、よって、具現形態によって様々なビット数を割り当てることができる。

このようなフィードバックデータフォーマットの大きさ及びフィードバック情報転送回数は、ＳＭ ＭＩＭＯシステムでアンテナグループまたはポート数及び一つのアンテナグループ内に含まれうる最大アンテナ数によって決定される。

空間多重化のためのフィードバック情報量は、ビームフォーミングアンテナグループ及び一つのアンテナグループを構成する最大アンテナ個数によって決定することができる。空間多重化のためのフィードバックパケットの一例は、７２ビットまたは１４４ビット数で構成することができる。また、図１９に示すフィードバックパケットに限定されず、上述したビームサーチングフィードバックパケットのように、送信デバイスアンテナアレイ重み値ベクトル（ＡＷＶ）に関するフィードバック情報を含む領域及び送信デバイスインデックス情報を含む領域を含むことができる。

ビームサーチングのためのＡＷＶフィードバック大きさ、送信デバイスのビームフォーミングアンテナグループ数（Ｐ）×一つのアンテナグループに含まれうる最大アンテナ数（Ｑ）は、７２個を越えることができないので、ＡＷＶフィードバックビット（Ｎ）を最大７２ビットまたは１４４ビットとすることができる。

表２は、多数のビームフォーミングアンテナグループを含むＳＭ ＭＩＭＯデバイスで、一つのビームフォーミングアンテナグループ内に含まれうる最大アンテナ個数に関する情報を表すもので、フィードバックビット数に７２ビットを用いる場合に関する。

下記の表３は、フィードバックビット数が１４４ビットである時、一つのビームフォーミングアンテナグループ内に含まれうる最大アンテナ個数に関する情報を表すものである。

上記表２及び表３を参照すると、ＳＭ ＭＩＭＯで使用するアンテナグループ（または、アンテナポート）は、最小２個まで減らすことができる。本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯシステムは、図９に示すＳＶＤエンコーダを通じて最小限のサブチャネル数２個を構成するように具現することによって、ビームフォーミングアンテナグループも最小２個に減らすことができ、それによってフィードバック情報量及び転送回数も減らすことができる。

一方、本発明の一実施例による多数のビームフォーミングアンテナグループを備えたＳＭ ＭＩＭＯデバイスの他の例として、ＭＩＭＯポストアンブル（postamble）を使用して最適のアンテナグループ選択のためのフィードバック情報送受信過程を省くこともできる。

ＭＩＭＯポストアンブルは、ＭＩＭＯ以外の一般的なシステム（non-MIMO）で全てのビームフォーミングアンテナグループまたはビームフォーマから同時に転送されるもので、トレーニング信号と同一または類似の意味を有する。したがって、このポストアンブルに含まれた信号は、受信デバイスの各ビームフォーマを通じて放送される信号から分離しなければならず、このために、ウォルシュシーケンス（Walsh sequence）を用いることができる。

ウォルシュシーケンスは、Ｌ_W＝２^pの長さを有し、ここで、ｐ＝１，２，３，…の特徴を有する。各転送ビームフォーマはそれぞれ別個のウォルシュシーケンスを用いなければならず、よって、ＭＩＭＯポストアンブルの長さＬは、転送ビームフォーマの個数（Ｍ）と同一であるまたはより多くなければならない。例えば、転送ビームフォーマの数が６または８の場合、Ｌ_W＝８となり、ＭＩＭＯポストアンブルは８個のＯＦＤＭシンボルで構成される。その一例を数学式１７に表す。

数学式１７に示す行列の行と列はそれぞれ、長さＬ_W＝８を持つウォルシュシーケンスを表したものである。

ポストアンブルを用いる場合、本発明の一実施例によるＳＶＤ ＭＩＭＯシステムは、フィードバック情報の送信過程がないとしてもチャネル推定を行うことができる。

図２０は、本発明の一実施例によるＳＶＤ ＭＩＭＯデバイス間の信号送受信過程の一例を示す図である。

同様に、送信デバイス及び受信デバイスは、多数個のビームフォーミングアンテナグループを有し、各アンテナグループで転送される信号はそれぞれ順次に転送されることが好ましい。また、一つ以上のビームフォーミングアンテナグループごとに所定の時間間隔をおいて信号を転送することもできる。

図２０を参照すると、送信デバイスは受信デバイスにチャネル推定などを要請するための要請メッセージ（Request To Send：RTS）パケットを転送する（Ｓ３０）。このＲＴＳパケットの末尾部には第１ＭＩＭＯポストアンブルが付加され、このＲＴＳパケットはｎｏｎ−ＭＩＭＯモードで転送される。このＲＴＳパケットを受信した受信デバイスは、第１ＭＩＭＯポストアンブルを通じて送信デバイスから受信デバイスに信号転送時に使用したチャネルに対するチャネル行列（Ｈ_1→2）を推定し、空間デコーダ行列Ｕを算出する（Ｓ３１）。空間デコーダ行列Ｕは、上述の通り、チャネル行列を通じて求めることができ、Ｕ＝（Ｕ₁，Ｕ₂）と２つの行列Ｈ^HＨ固有ベクトルで構成される。受信デバイスは送信デバイスにＣＴＳ（Clear To Sender）パケットを転送する（Ｓ３２）。ＣＴＳパケットの末尾部にも第２ＭＩＭＯポストアンブルが付加され、この第２ＭＩＭＯポストアンブルの結合されたＣＴＳパケットは、ｎｏｎ−ＭＩＭＯモードで転送される。すると、送信デバイスは、受信デバイスから受信した第２ＭＩＭＯポストアンブルから、受信デバイスで送信デバイスに信号転送過程で使用したチャネルに関するチャネル行列（Ｈ_2→1）を推定し、空間エンコーダ行列Ｖを算出する（Ｓ３３）。空間デコーダ行列Ｖは、Ｖ＝（Ｖ₁，Ｖ₂）と２つの行列Ｈ^HＨ固有ベクトルで構成される。一般的に、空間チャネルの相互関係によってチャネル行列に対してＨ_1→2＝Ｈ_2→1が成立することがわかる。したがって、Ｈ_1→2＝Ｈに設定し、Ｈ_2→1＝Ｈ^Hに設定することができる。

続いて、送信デバイスは受信デバイスにＨＲＰ ＳＶＤモードで１番目のデータパケットを転送する（Ｓ３４）。この時、データパケットは、図１４に示す一例と同一のパケットを使用することができる。データブロックの末尾部にも第３ＭＩＭＯポストアンブルが付加される。受信デバイスは、受信したデータブロックの第３ＭＩＭＯポストアンブルを通じてチャネル行列を推定する過程を反復する（Ｓ３５）。そして、受信デバイスは、このデータブロックに対する受信確認（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）信号を送信デバイスに転送する（Ｓ３６）。このＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の末尾部に第４ＭＩＭＯポストアンブルを付加して転送するので、送信デバイスは、第４ＭＩＭＯポストアンブルから使用チャネルを推定することができる（Ｓ３７）。送信デバイス及び受信デバイス間に上記段階Ｓ３４乃至段階Ｓ３７が反復される。これら段階の反復によってチャネルを推定すると、送信デバイス及び受信デバイス間の通信を行う。

図２０に示す過程の反復によって送信デバイス及び受信デバイスはチャネル情報を得ることができ、それぞれＭＩＭＯポストアンブルを付加して転送することによって、別のフィードバック情報なしにもＳＶＤモードを形成することができる。したがって、本発明の一実施例によるＭＩＭＯシステムは、デバイス間フィードバック情報を送受信する過程を省略できるので、ＭＩＭＯシステムをより簡単に具現でき、通信を行うまでかかる時間を減少させることができる。

一方、上記段階Ｓ３６で受信デバイスが送信デバイスに転送するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、図２１に示すデータフォーマットの形態として転送することができる。

図２１は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ受信デバイスが転送する受信確認信号のデータフォーマットの一例を示す図である。

一般に、方向性空間多重化ＡＣＫパケットは、無指向性（全方向）ＬＲＰペイロード領域を含む方向性ＬＲＰＤＵ（Low-rate Physical Data Unit）を用いる。したがって、データが主にＨＲＰチャネルを通じて転送されるとすれば、受信確認信号はＬＲＰチャネルを通じて転送されるが、これに限定されるものではない。

図２１を参照すると、方向性ＳＭ ＡＣＫパケットのヘッダは、単に１ビットが割り当てられるＬＲＰＤＵ上のペイロード（payload）有無を指示するための最初の領域１４０、ビームサーチング過程を要請するための領域１４１、送信デバイスから転送されるデータストリームに関するＡＣＫ情報を含む多数個の領域で構成されるＡＣＫグループ領域１４２、及び短期チェックシーケンス（short check sequence：SCS）を含むＳＣＳ領域１４３を含む。

ビームサーチング過程を要請するための領域１４１は、例えば、受信信号品質が悪い場合、受信デバイスが送信デバイスに新しいビームフォーミングアンテナグループを通じた信号転送のためのビームサーチング動作を要請するために転送する情報を含む。ビームサーチング要請領域１４１は、１ビットが割り当てられる場合、ビームサーチング動作要請時に１の値が設定され、それ以外の場合には０が設定されることができる。この値は可変である他、この領域により多くのビットが割り当てられると、より詳細な情報を含むことができる。すなわち、受信確認信号は、上述した適応型アンテナグループを備えたＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムにおいて送信デバイスが受信デバイスから受信するチャネル推定及び信号品質に関するフィードバック情報を含むことができる。一般に、フィードバック情報は、受信確認信号を通じて相対デバイスに転送されることもある。

ＡＣＫグループ領域１４２は、それぞれのデータストリームに関するＡＣＫ情報を含むそれぞれの領域で構成される。それぞれの領域には５ビットを割り当てることができ、図２１に示すように、４個のデータストリームに関するＡＣＫ情報を一つのデータフォーマットに含めて転送することができる。ただし、一つのＡＣＫデータフォーマットに含まれるＡＣＫグループ領域の数はこれに限定されない。ｋ番目のデータストリームに対するＡＣＫグループ領域１４２において、ｎ番目のビットは、ｋ番目のデータストリームを損失なしで受信した場合には１に設定することができる。各ＡＣＫグループ領域１４２に５ビットが割り当てられるので、これらのうち何番目のビットがデータストリーム受信確認情報を表すかを、具現方式によってそれぞれ設定することができる。一方、データ損失または誤り発生などの受信過程で問題が発生した時には、ｋ番目のデータストリームに対するＡＣＫグループ領域に割り当てられる全てのビット値を０に設定することができる。

このように、ＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯシステムで非適応型アンテナグループまたは分割型アンテナグループを使用する場合、最大信号対雑音比（ＳＮＲ）を確保しながらＳＶＤベースのシステムで使用するサブチャネル数を、上述のように、Ｋ＝ｍｉｎ｛Ｍ×ｎ，Ｎ×ｎ｝で最小２個まで減らすことができる。また、ＷＶＡＮデバイス間フィードバック情報送受信過程を省略しても、ＭＩＭＯポストアンブルを通じてＳＶＤモードを形成することができる。

次に、図２２は、本発明の一実施例によるＳＶＤ方式のＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスを含む放送信号転送システムの一例を示す図である。

一般に、ＷＶＡＮデバイスは、放送局、ケーブル、衛星及びＷＶＡＮの他のデバイスのうち少なくとも一つからアンテナを通じて受信したＡ／Ｖデータを、以下に説明する過程によって再生することができる。ＷＶＡＮデバイスは、他のデバイスからデータを受信する場合、受信デバイスになることができ、他のデバイスにデータを転送する場合、送信デバイスになることができる。また、調整器とメッセージ交換を行うことができる。

本発明の一実施例による送信デバイスは、送信部及び受信部が一つ以上のビームフォーミングアンテナグループで構成された形態であり、ＳＶＤ方式のプリコーティングを行う空間多重化多重入力多重出力（ＳＭ ＭＩＭＯ）デバイスの一例である。

図２２を参照すると、本発明の実施例による放送信号処理システムは、送信デバイス１５０、リモートコントローラ１６０、ローカルメモリデバイス１７０、及び受信デバイス１９０と無線通信を行うためのネットワークデバイス１８０を含む。

Ａ／Ｖデータを転送する送信デバイス１５０は、受信部１５１、復調部１５２、デコーディング部１５３、ディスプレイ部１５４、制御部１５５、空間多重化プリコーダ＆ビームフォーミングモジュール１５６、グラフィック処理部１５７、送信部１５８及び制御信号通信部１５９を含むことができる。図２２の一例で、送信デバイスは、ローカルメモリデバイス１７０をさらに含み、ローカルメモリデバイス１７０が入出力ポートを含む送信部１５８に直接連結されるとしたが、ローカルメモリデバイスは、送信デバイス１５０内に装着されたメモリデバイスとしても良い。

送信部１５８は、有無線のネットワークデバイス１８０と通信することができ、ネットワークデバイス１８０を通じて無線ネットワーク上に存在する少なくとも一つの受信デバイス１９０と連結されることができる。制御信号通信部１５９は、ユーザ制御機器、例えば、リモートコントローラなどを介してユーザ制御信号を受信し、受信した信号を制御部１５５に出力することができる。

受信部１５１は、地上波、衛星、ケーブル、インターネットのうち少なくとも一つを通じて特定周波数の放送信号を受信するチューナーとすることができる。受信部１５１は、放送ソース、例えば、地上波、ケーブル、衛星、個人放送別にそれぞれ設けられるものにしても良く、統合チューナーにしても良い。また、受信部１５１を地上波放送用チューナーと仮定する場合、少なくとも一つのデジタルチューナーとアナログチューナーをそれぞれ設けることもでき、デジタル／アナログ統合チューナーを設けることもできる。

また、受信部１５１は、有無線の通信を通じて伝達されるＩＰ（Internet Protocol）ストリームを受信することができる。ＩＰストリームを受信する場合、受信部１５１は、受信するＩＰパケットと受信機が転送するパケットに対してソースとあて先情報を設定するＩＰプロトコルによって送受信パケットを処理することができる。受信部１５１は、ＩＰプロトコルによって受信したＩＰパケットに含まれたビデオ／オーディオ／データストリームを出力することができ、ネットワークに送信するトランスポートストリームをＩＰプロトコルによってＩＰパケットとして生成して出力することができる。受信部１５１は、外部から入力される映像信号を受信する構成要素で、例えば、外部からＩＥＥＥ １３９４形式のビデオ／オーディオ信号やＨＤＭＩのような形式のストリームを受信することができる。

復調部１５２は、受信部１５１を通じて入力されるデータのうち、放送信号や受信デバイスから受信した放送信号を変調方式の逆にして復調する。復調部１５２は、放送信号を復調して放送ストリームとして出力する。受信部１５１がストリーム形式の信号を受信する場合、例えば、ＩＰストリームを受信する場合、ＩＰストリームは復調部１５２をバイパスし、デコーディング部１５３に出力される。

デコーディング部１５３は、オーディオデコーダとビデオデコーダを含み、復調部１５２から出力される放送ストリームをデコーディングアルゴリズムでデコーディングした後、ディスプレイ部１５４に出力する。ここで、復調部１５２とデコーディング部１５３との間には、各ストリームを該当の識別子によって分離する逆多重化器（図示せず）をさらに含むことができる。この逆多重化器は、放送信号をオーディオ要素ストリームとビデオ要素ストリームとに分けてデコーディング部１５３のそれぞれのデコーダに出力することができる。また、一つのチャネルに複数個のプログラムが多重化されている場合、ユーザにより選択されたプログラムの放送信号のみを選択してビデオ要素ストリームとオーディオ要素ストリームとに分けることができる。もし、復調された放送信号にデータストリームやシステム情報ストリームが含まれていると、これも逆多重化器で分離されて該当りデコーディングブロック（図示せず）に伝達される。

ディスプレイ部１５４は、受信部１５１から受信した放送コンテンツ、ローカルメモリデバイス１７０に保存されたコンテンツを表すことができる。そして、ディスプレイ部１５４は、制御部１５５の制御コマンドに従い、メモリデバイスが送信デバイスに装着されたか否か、及びメモリデバイスの残余容量に関する情報を表すメニューを表示し、ユーザの制御によって動作することができる。

制御部１５５は、例示した構成要素（受信部、復調部、デコーディング部、ディスプレイ部、グラフィック処理部、空間多重化プリコーダ及びビームフォーミングモジュール、インターフェース部）等の動作を制御することができる。そして、ユーザの制御コマンドを受信するメニューを表示させ、ユーザに放送信号処理システムの各種情報やメニューを表示するアプリケーションなどを駆動させることができる。

例えば、制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０が装着される場合、ローカルメモリデバイス１７０に保存されたコンテンツを読み込むようにすることができる。そして、制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０が装着された場合、受信部１５１から受信した放送コンテンツをローカルメモリデバイス１７０に保存するように制御することができる。

また、制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０が装着されたか否かによってローカルメモリデバイス１７０が装着されるように制御する信号を出力することができる。

制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０の残余メモリ容量をチェックし、それに関する情報をディスプレイ部１５４に表示させたりまたはグラフィック処理部１５７を通じてディスプレイ部１５４上に表示させることができる。そして、制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０に残余メモリ容量が不足している場合、ローカルメモリデバイス１７０に保存されたコンテンツを、遠隔メモリデバイスなどに移して保存させることができる。なお、制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０の残余メモリ容量が不足している場合、ユーザにディスプレイ部１５４を介して、ローカルメモリデバイス１７０に保存されたコンテンツを、別のローカルメモリデバイス（図示せず）や遠隔のメモリデバイスなどに移して保存するか否かを表すメニューを表示することができる。そして、それに対するユーザの制御信号を受信して処理することができる。したがって、制御部１５５は、ローカルメモリデバイス１７０とその他に直接または遠隔に装着されたメモリデバイスに保存されたコンテンツを互いに移動させて保存させることができる。

空間多重化プリコーダ及びビームフォーミングモジュールで構成された第２制御モジュール１５６は、受信部１５１から直接放送信号を受信したり、復調部１５２で復調された放送信号を受信したりすることができる。前者の場合、エンコーディング過程は省略することができる。また、受信部１５１から受信した放送信号は、制御部１５５で信号転送のための処理過程などを経た後に第２制御モジュール１５６に伝達されることができる。第２制御モジュール１５６は、送信デバイス１５０がＳＭ ＭＩＭＯデバイスであるから、送信部１５９を通じて転送しようとするデータストリームにプリコーティングを行う空間多重化プリコーダを含む。この空間多重化プリコーダでは、図９で上述した転送データストリームにプリコーティングを行い、この時、ＳＶＤ方式のプリコーティングを行う。一方、復調部１５２から転送されたデータについては図２２には示していないが、第２制御モジュール１５６に、転送しようとするデータがチャネルを経ながら互いに直交するサブチャネルを形成するようにエンコーディングするＳＶＤ方式の空間エンコーダを含むことができる。ＳＶＤ方式の空間エンコーダは、制御部１５５内に含まれても良い。

また、第２制御モジュール１５６には、多重アンテナを有する送信デバイス１５０がビームフォーミング技術を使用するためのビームサーチング過程を行うように制御するビームフォーミングモジュールを含む。ビームサーチングとは、上述したように、少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含むトレーニング信号を受信デバイスに転送し、受信デバイスから当該トレーニング信号に関するフィードバック情報を受信して、フィードバック情報に基づいて、使用しようとするアンテナグループを決定し、多数のアンテナグループに対する重み値を決定するための動作のことをいう。

本発明の一実施例によるＳＭ ＭＩＭＯ送信デバイスは、空間多重化のためのプリコーティングを行いながら、最適のプリコーティング行列を求めるための信号送受信を行うことができる。すなわち、送信デバイス１５０は、少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含むトレーニング信号を受信デバイス１９０に転送し、受信デバイス１９０から当該トレーニングシーケンスを用いて決定されたプリコーティングのためのフィードバック情報を受信するように制御する送受信モジュールを含むことができる。送受信モジュールは、図２２には別に示していないが、制御部１５５または第２制御モジュール１５６内に含まれても良く、別の構成要素として備えられても良い。フィードバック情報が受信部１５１を通じて受信されると、送信デバイス１５０は、該フィードバック情報に基づいて最適のアンテナグループの決定及びプリコーティング行列の決定を行う。この時、アンテナグループの決定及びプリコーティング行列の決定は、第２制御モジュール１５６で行ったりまたは制御部１５５で行って、決定されたアンテナグループ及びプリコーティング行列情報を第２制御モジュール１５６に転送してプリコーティングを行うようにすることもできる。

これに限定されず、第２制御モジュール１５６で行われる制御方式は、制御部１５５で行うことができる。図２２では、説明の便宜のために、制御部１５５と第２制御モジュール１５６を別のものとして開示したが、点線で表示された部分のように、一つのシステムチップにすることもできる。

グラフィック処理部１５７は、ディスプレイ部１５４が表示するビデオイメージにメニュー画面などを表示できるように表示するグラフィックを処理して、ディスプレイ部１５４に一緒に表示されるように制御することができる。

送信部１５８は、制御部１５５または第２制御モジュール１５６で生成されたデータストリームを有無線ネットワークを通じて受信デバイス１９０に転送したり、または、送信デバイス１５０が他のデバイスにデータを転送する場合に用いることができる

また、送信部１５８は、ＷＶＡＮに属するデバイスが両方向通信を行えるようにインターフェース部を含むことができる。インターフェース部は、有無線ネットワークを通じて少なくとも一つの受信デバイス１９０と結合することができ、イーサネット（登録商標）（ethernet）モジュール、ブルトゥースモジュール、近距離無線インターネットモジュール、携帯インターネットモジュール、ホームＰＮＡモジュール、ＩＥＥＥ １３９４モジュール、ＰＬＣモジュール、ホームＲＦモジュール、ＩｒＤＡモジュールなどを挙げることができる。

以上説明した送信デバイスは、図２２には示していないが、図９を参照して言及した構成要素を含む。

本発明の実施例によるＭＩＭＯシステムは、指向性の強いｍｍＷａｖｅに使用するとより効果的である。

以上で使われた用語は、別の用語に代替可能である。例えば、デバイスは、ユーザ装置（または機器）、ステーション（station）等に取り替えることができ、調整器は、調整（または制御）装置、調整（または制御）デバイス、調整（または制御）ステーション、コーディネータ（coordinator）、ＰＮＣ（piconet coordinator）などに取り替えることができる。また、ＷＶＡＮを構成するＷＶＡＮパラメータは、ネットワーク構成情報と同じ意味で使用することができる。

特許請求の範囲で明示的な引用関係を有しない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めることができることは明らかである。

以上で使用される用語は別の用語に代替可能である。例えば、ユーザ装置は、デバイス、ユーザ機器、ステーション（station）等に取り替えることができ、調整装置は、制御装置、調整（または制御）器、調整（または制御）デバイス、調整（または制御）ステーション、コーディネータ（coordinator）、ＰＮＣ（piconet coordinator）などに取り替えることができることは、当業者には自明である。また、データパケットは、メッセージ、トラフィック、ビデオ／オーディオデータパケット、制御データパケットなどの送受信される情報を総称するもので、いずれかの特定データパケットに限定されない。

そして、通信システムで通信を行えるデバイスには、コンピュータ、ＰＤＡ、ノートブック、デジタルＴＶ、キャムコーダ、デジタルカメラ、プリンタ、マイク、スピーカー、ヘッドセット、バーコード読み取り機、ディスプレイ、携帯電話などがあり、いずれのデジタル機器をも用いることができる。

本発明は、本発明の技術的思想及び必須特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化できることは、当業者にとっては明らかである。したがって、上記の詳細な説明はいずれの面においても制約的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈により定められなければならず、したがって、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。

本発明の実施例は、様々な無線通信システムに適用することができる。様々な無線通信システムの一例には、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）、３ＧＰＰ２及び／またはＩＥＥＥ ８０２．ｘｘ（Institute of Electrical and Electronic Engineers 802）システムなどがあり、無線ネットワークを形成する機器間にオーディオまたはビデオデータを交換できるブルトゥース（bluetooth）、無線私設網（WPAN: Wireless Personal Area Network）技術にも適用することができる。本発明の実施例は、上記の様々な無線接続システムの他に、これら様々な無線接続システムを応用したあらゆる技術分野に適用することができる。

Claims (21)

1. 多重アンテナを有する送信デバイスで空間多重化（ＳＭ）プリコーディングを行う方法であって、
   多重アンテナを有する受信デバイスと、少なくとも一つの最適化されたビームフォーミングアンテナを選択するためのＳＭ高速物理（ＨＲＰ）ビームサーチング過程を行う段階と、
   前記ＳＭ ＨＲＰビームサーチング過程を行った後に、前記受信デバイスに空間プリコーディング行列を計算するために使用される少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む第１パケットを送信する段階と、
   前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスを用いて計算された前記空間プリコーディング行列のためのフィードバック情報を含む第２パケットを、前記受信デバイスから受信する段階と、
   前記空間プリコーディング行列を用いて、前記受信デバイスに送信されるデータストリームに空間多重化プリコーディングを行う段階と、
   を有し、
   前記第１パケットは、ＨＲＰモードに従い送信され、前記第２パケットは、低速物理（ＬＲＰ）モードに従い受信される、空間多重化プリコーディング方法。
2. 前記フィードバック情報は、前記空間プリコーディング行列を算出するためのプリコーディングアングルに関連することを特徴とする、請求項１に記載の空間多重化プリコーディング方法。
3. 前記空間プリコーディング行列の前記プリコーディングアングルの次数及び個数は、データストリームの個数及び空間多重化ポートの個数によって決定されることを特徴とする、請求項２に記載の空間多重化プリコーディング方法。
4. 前記第１パケットは、前記ビームサーチング過程の間に決定されたチャネル行列ランクの数が１よりも大きい場合に送信されることを特徴とする、請求項２に記載の空間多重化プリコーディング方法。
5. 前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスの各々は、各空間多重化ポートのためのトレーニングシーケンスであることを特徴とする、請求項２に記載の空間多重化プリコーディング方法。
6. 前記第２パケットのフィードバックビット数は、空間多重化ポートの数及び該空間多重化ポート当たりの最大アンテナ数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項２に記載の空間多重化プリコーディング方法。
7. 受信デバイスに多重アンテナを用いてデータを送信する送信デバイスであって、
   多重アンテナを有する前記受信デバイスと、少なくとも一つの最適化されたビームフォーミングアンテナを選択するための空間多重化（ＳＭ）高速物理（ＨＲＰ）ビームサーチング過程を行うためのビームフォーミングモジュールと、
   前記ＳＭ ＨＲＰビームサーチング過程を行った後に、前記受信デバイスに空間プリコーディング行列を計算するために使用される少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む第１パケットを送信し、前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスを用いて計算された前記空間プリコーディング行列のためのフィードバック情報を含む第２パケットを、前記受信デバイスから受信するための送受信モジュールと、
   前記空間プリコーディング行列を用いて、前記受信デバイスに送信されるデータストリームに空間多重化プリコーディングを行うための空間多重化プリコーダと、
   を有し、
   前記第１パケットは、ＨＲＰモードに従い送信され、前記第２パケットは、低速物理（ＬＲＰ）モードに従い受信される、送信デバイス。
8. 前記フィードバック情報は、前記空間プリコーディング行列を算出するためのプリコーディングアングルに関連することを特徴とする、請求項７に記載の送信デバイス。
9. 前記空間プリコーディング行列の前記プリコーディングアングルの次数及び個数は、データストリームの個数及び空間多重化ポートの個数によって決定されることを特徴とする、請求項８に記載の送信デバイス。
10. 前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスの各々は、各空間多重化ポートのためのトレーニングシーケンスであることを特徴とする、請求項８に記載の送信デバイス。
11. 前記第２パケットのフィードバックビット数は、空間多重化ポートの数及び該空間多重化ポート当たりの最大アンテナ数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項８に記載の送信デバイス。
12. 多重アンテナを有する受信デバイスから空間多重化（ＳＭ）プリコーディングのためのフィードバック情報を送信する方法であって、
    多重アンテナを有する送信デバイスと、少なくとも一つの最適化されたビームフォーミングアンテナを選択するためのＳＭ高速物理（ＨＲＰ）ビームサーチング過程を行う段階と、
    前記ＳＭ ＨＲＰビームサーチング過程を行った後に、前記送信デバイスから空間プリコーディング行列を計算するために使用される少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む第１パケットを受信する段階と、
    前記受信デバイスにおいて、前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスを用いて前記空間プリコーディング行列のためのフィードバック情報を決定する段階と、
    前記フィードバック情報を含む第２パケットを前記送信デバイスに送信する段階と、
    前記空間プリコーディング行列を用いて前記空間多重化プリコーディングが行われたデータを受信する段階と、
    を有し、
    前記第１パケットは、ＨＲＰモードに従い送信され、前記第２パケットは、低速物理（ＬＲＰ）モードに従い受信される、フィードバック情報送信方法。
13. 前記フィードバック情報は、前記空間プリコーディング行列を算出するためのプリコーディングアングルに関連することを特徴とする、請求項１２に記載のフィードバック情報送信方法。
14. 前記空間プリコーディング行列の前記プリコーディングアングルの次数及び個数は、データストリームの個数及び空間多重化ポートの個数によって決定されることを特徴とする、請求項１３に記載のフィードバック情報送信方法。
15. 前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスの各々は、各空間多重化ポートのためのトレーニングシーケンスであることを特徴とする、請求項１３に記載のフィードバック情報送信方法。
16. 前記第２パケットのフィードバックビット数は、空間多重化ポートの数及び該空間多重化ポート当たりの最大アンテナ数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１３に記載のフィードバック情報送信方法。
17. 送信デバイスに多重アンテナを用いて空間多重化（ＳＭ）プリコーディングのためのフィードバック情報を送信する受信デバイスであって、
    多重アンテナと、
    ビームフォーミングモジュールと、
    送信モジュールと、
    受信モジュールと、
    制御モジュールと、
    を有し、
    前記ビームフォーミングモジュールは、多重アンテナを有する前記送信デバイスと、少なくとも一つの最適化されたビームフォーミングアンテナを選択するためのＳＭ高速物理（ＨＲＰ）ビームサーチング過程を行い、
    前記受信モジュールは、前記ＳＭ ＨＲＰビームサーチング過程を行った後に、空間プリコーディング行列を計算するために使用される少なくとも一つのトレーニングシーケンスを含む第１パケットを前記送信デバイスから受信し、
    前記制御モジュールは、装置において、前記少なくとも一つのトレーニングシーケンスを用いて、前記空間プリコーディング行列のためのフィードバック情報を決定し、
    前記送信モジュールは、前記フィードバック情報を含む第２パケットを前記送信デバイスに送信し、
    前記受信モジュールは、前記空間プリコーディング行列を用いて前記空間多重化プリコーディングが行われたデータを更に受信し、
    前記第１パケットは、ＨＲＰモードに従い送信され、前記第２パケットは、低速物理（ＬＲＰ）モードに従い受信される、受信デバイス。
18. 前記フィードバック情報は、前記空間プリコーディング行列を算出するためのプリコーディングアングルに関連することを特徴とする、請求項１７に記載の受信デバイス。
19. 前記空間プリコーディング行列の前記プリコーディングアングルの次数及び個数は、データストリームの個数及び空間多重化ポートの個数によって決定されることを特徴とする、請求項１８に記載の受信デバイス。
20. 前記第１パケットは、前記ビームサーチング過程で決定されたチャネル行列ランクの数が１よりも大きい場合に送信されることを特徴とする、請求項１８に記載の受信デバイス。
21. 前記第２パケットのフィードバックビット数は、空間多重化ポートの数及び該空間多重化ポート当たりの最大アンテナ数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１８に記載の受信デバイス。

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