KR100898632B1 - Ｍｉｍｏ 시스템에서 폐쇄 루프 전송 방법, 기록 매체 제품 및 폐쇄 루프 전송 빔형성을 위한 전자 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빔형성 행렬 밖의 특정 위상 정보에서, 비 필수적인 정보의 팩터링에 의한 폐쇄 루프 MIMO 시스템의 피드백 대역폭 감소를 위한 방법을 제공한다.

Description

ＭＩＭＯ 시스템에서 폐쇄 루프 전송 방법, 기록 매체 제품 및 폐쇄 루프 전송 빔형성을 위한 전자 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CLOSED LOOP TRANSMIT BEAMFORMING IN MIMO SYSTEMS WITH LIMITED FEEDBACK}

본 발명은 전반적으로 무선망(wireless networks)에 관한 것으로, 더 명확하게는 다중 공간 채널(multi spatial channels)을 이용하는 무선망에 관한 것이다.

폐쇄 루프(Closed loop) 다중입력다중출력(Multiple-Input-Multiple-Output, MIMO) 시스템은 전형적으로 수신기(receiver)에서 전송기(transmitter)로 채널 상태 정보(channel state information)를 전송한다. 그 다음 전송기는 빔형성(beam forming)을 하기 위해 그 정보를 이용할 것이다. 채널 상태 정보의 전송은, 그렇지 않았다면 데이터 트래픽에 유용할, 대역폭을 소모한다.

도 1은 두 개의 무선국(station) 다이어그램,

도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 흐름도,

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 시스템(electronic system).

하기의 상세한 설명에서는, 본 발명이 실시될 수 있는 특정한 실시예를 예로써 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있을 만큼 충분히 상세히 설명되어 있다. 본 발명의 다양한 실시예들이 비록 다르기는 하지만 반드시 상호 배타적이지는 않다. 예를 들면, 여기서 하나의 실시예와 연관되어 설명된 특별한 특징, 구조 또는 성질은 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다른 실시예들 내에서 실행될 것이다. 부가하여, 각각의 공개된 실시예 내에서 개별적인 요소들의 위치 또는 구성은 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 수정될 것이다. 다음의 상세 설명은, 그러므로, 제한하는 의미로 받아들여서는 안 되며, 본 발명의 범주는 본 청구항이 부여받은 것과 균등한 것의 모든 범위와 함께, 적절하게 해석된, 첨부된 청구항에 의해서만 정의된다. 도면에서, 동일한 숫자는 다수의 도면에 걸쳐 동일한 또는 유사한 기능성을 지칭한다.

도 1은 두 개의 무선국(wireless stations), 무선국(102) 및 무선국(104)의 도면이다. 소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 무선 지역 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN)의 일부분이다. 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 무선국(102) 및 무선국(104)은 WLAN에서 액세스 포인트일 것이다. 또한 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 무선국(102) 및 무선국(104)은 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 개인 휴대 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA) 또는 이와 유사한 것들과 같은 이동국(mobile station)일 것이다. 더 나아가, 소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 무선 광역 통신망(Wireless Wide Area Network, WWAN)의 일부분이다.

소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 부분 또는 전체적으로 무선 망 표준을 준수하여 동작할 것이다. 예를 들면, 무선국(102) 및 무선국(104)은, 비록 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, ANSI/IEEE Std. 802.11, 1999년 판과 같은 표준을 부분적으로 준수하여 동작할 것이다. 여기서 사용된 용어 "802.11"은 1999년 판을 포함하지만 그것에 국한하지 않는, 임의의 과거, 현재, 또는 미래 IEEE 802.11 표준을 지칭한다. 또한 예를 들면, 무선국(102) 및 무선국(104)은 임의의 미래 IEEE 개인 지역 통신망(personal area network) 표준 또는 광역 통신망(wide area network) 표준과 같은 임의의 다른 표준을 부분적으로 준수하여 동작할 것이다.

무선국(102) 및 무선국(104)은 각각 다수의 안테나를 포함한다. 각각의 무선국(102) 및 무선국(104)은 "N"개의 안테나를 포함하는데 N은 임의의 숫자일 것이다. 소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 동일하지 않은 수의 안테나를 갖는다. 이 설명의 나머지 부분은 무선국(102) 및 무선국(104)이 동일한 수의 안테나를 갖는 경우를 논의하지만 본 발명의 다양한 실시예는 그렇게 국한되지 않는다. 무선국(102) 및 무선국(104)이 통신하는 "채널(channel)"은 많은 신호 가능 경로를 포함할 것이다. 예를 들면, 무선국(102) 및 무선국(104)이 많은 "반사체"(예를 들면, 벽, 문, 또는 다른 방해물)가 있는 환경에 있다면, 많은 신호는 다른 경로로 도달할 것이다. 이런 조건은 "다중경로(multipath)"라 알려져 있다. 소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 다중경로의 장점을 얻고, 통신 대역폭을 증가하려고 다중의 안테나를 이용한다. 예를 들면, 소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 다중입력다중출력(Multiple-Input-Multiple-Output, MIMO) 기술을 사용하여 통신할 것이다. 일반적으로, MIMO 시스템은 다중경로에 의해 가능해진 다중 공간 채널을 이용하여 더 높은 성능을 제공한다.

소정의 실시예에서, 무선국(102) 및 무선국(104)은 각각의 공간 채널에서 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal frequency Division Multiplexing, OFDM)을 이용하여 통신할 것이다. 다중경로는 부호 간 간섭(inter-symbol interference)과 같이 손상을 일으킬 수 있는 주파수 선택성 페이딩(frequency selective fading)을 유발할 것이다. OFDM은 각각의 공간 채널을 각각이 좀 더 평평한(flat) 성질을 나타내는 작은 서브채널로 나누기 때문에 부분적으로 주파수 선택성 페이딩에 대응하는데 효과적이다. 서브채널에 의해 발생한 임의의 감쇠를 수정하기 위하여 각각의 서브채널에 대해 적절한 스케일링이 실행될 것이다. 더 나아가, 각 채널의 데이터 운반 성능은 서브채널의 페이딩 성격에 따라 역동적으로 제어될 것이다.

MIMO 시스템은 "개방 루프(open loop)" 또는 "폐쇄 루프(closed loop)"로 동작될 것이다. 개방 루프 MIMO 시스템에서는, 무선국이 다른 무선국으로부터 직접적으로 채널 상태를 수신하지 않은 채 채널 상태를 추정한다. 일반적으로, 개방 루프 시스템은 채널을 추정하기 위해 지수적 디코딩 복잡도(exponential decoding complexity)를 이용한다. 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서는 통신 대역폭이 무선국 간의 현재 채널 상태 정보를 전송하기 위해 이용되며, 그럼으로써 필요한 디코딩 복잡도를 감소시키고, 또한 전반적인 처리량을 감소시킨다. 이런 목적으로 사용되는 통신 대역폭은 여기서 "피드백 대역폭(feedback bandwidth)"으로 지칭된다. 피드백 대역폭이 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서 감소될 때, 더 많은 대역폭이 데이터 통신을 위해 유용하다.

현재 채널 상태 정보는 단일값 분해(singular value decomposition:SVD) 알고리즘을 사용하여 결정되는 NxN 단일의 빔형성 행렬 V에 의해 나타낼 것이고, 전송기는 다중 공간 채널로 전송하기 위해 빔형성 행렬 V를 사용하여 발신 신호를 처리할 것이다. 직설적인 구현에서, 수신기는 단위 행렬 V 각각의 요소를 전송기로 되돌려 보낸다. 이 방안은 N이 MIMO 시스템에서의 공간 채널 수라 할 때, 임의의 NxN 복소수 단위 행렬을 위한 2N² 실수(real numbers)와 관련된 정보를 전송하는 것을 포함한다.

본 발명의 소정의 실시예에서, 빔형성 행렬 V는 2N² 실수 대신에 N²-N 실수로 나타낸다. 빔형성 행렬을 표현하기 위해 2N² 실수 대신에 N²-N 실수를 전송함으로써, 피드백 대역폭은 감소될 것이다. 필수적이지 않은 정보는 빔형성 행렬로부터 팩터링될 것이며, 빔형성 행렬을 표현하기 위해 사용된 매개변수의 양자화(quantizing)에 앞서 폐기될 것이다. 예를 들면, 필수적이지 않은 위상(phase) 정보는 빔형성 행렬의 각각의 열로부터 팩터링될 것이고, 그리고 나서 N²-N 매개변수는 필수적이지 않은 위상 정보 없이 행렬을 표현하는데 이용될 것이다.

이 SVD 동작의 수학적 배경이 아래 제공되었고, 그 예가 2x2 및 3x3 MIMO 시 스템에 대해 제공되었다. 2x2 폐쇄 루프 MIMO의 예에서, [0,π/2] 및 [π,-π]에서의 두 각도가 피드백 매개변수로 사용되었다. 위의 직설적인 예와 비교하여, 본 발명의 다양한 실시예가 아래 2x2 예에서 부반송파(subcarrier) 단위당 8개 실수에서 2개 실수로 피드백 양을 감소시킴으로써 나타났다. 3x3 폐쇄 루프 MIMO 예에서, 하나의 부호 비트 더하기 [0,π/2] 간의 네 각 및 [-π,π] 간의 두 각이 피드백 매개변수로 사용되었다. 위의 직설적인 예와 비교하여, 본 발명의 다양한 실시예가 아래 3x3 예에서 부반송파 단위당 18개 실수에서 6개 실수로 피드백 양을 감소시킴으로써 나타났다.

전송 빔형성 행렬은 다음과 같이 SVD를 사용하여 발견될 것이다.

여기서 d는 N 데이터 흐름을 위한 코드 비트의 N-벡터, x는 안테나의 전송된 신호 벡터, H는 채널 행렬, H의 단일값 분해는 H=UDV', U 및 V는 단위 행렬, D는 H의 고유값에 따른 대각 행렬, V는 NxN, N은 공간 채널의 수이다. 전송기에서 V를 얻기 위해, 전송기는 수신기로 훈련 기호를 보낼 것이고, 수신기는 행렬 V'을 계산할 것이다. 그리고 수신기는 v를 나타내는 매개변수를 전송기로 피드백할 것이다. 아래 좀 더 완전하게 설명했듯이 V를 표현하기 위해 사용된 피드백 매개변수의 수는, V'로부터 필수적이지 않은 위상 정보를 팩터링하고 매개변수 양자화에 앞서 폐기함으로써 감소될 수 있을 것이다.

2x2 빔형성 행렬

임의의 복소수(complex) 2x2 행렬은 다음과 같이 쓸 것이다.

V가 단위 행렬, 즉 VV'=I 이면,

여기서

이다. 우리는 보편성을 손실하지 않고 b₁₁∈[0,1], b₁₂∈[0,1], φ_ij∈[-π,π]와 같이 더 제한할 것이다. V에는 네 가지 자유도(degree of freedom)가 있다. 각각의 열과 행에 대한 공통 위상을 팩터링한 후에, 단위 행렬 V는 다음과 같이 쓸 것이다.

여기서 P_L 및 P_R은 순 위상 행렬 및 대각이다. P_R은 V 각각의 열에서 위상값 팩터링에 의해 생성되며, P_L은 V 각각의 행에서 위상값 팩터링에 의해 발견된다.

는 V성분의 절대값(magnitude)을 나타내는 스칼라 양(scalar quantities) 구성 성분을 가진 절대값 행렬이다.

이므로,

은 다음과 같이 쓸 것이다.

여기서

이다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 오직 두 각도, 예를 들어 θ 및 φ₁₁-φ₂₁, 만 이 전송기로 피드백된다. 제 1 각도 θ는 명료하게

을 나타내고, 제 2 각도 φ₁₁-φ₂₁는 명료하게 P_L을 나타낸다. 본 발명의 다른 실시예에서는, θ의 삼각 함수(trigonometric functions)가 피드백을 위한 매개변수로 선택될 것이다. 예를 들면, cosθ는

을 나타내는 매개변수로서 피드백될 것이다. 더 이상의 실시예에서는,

을 명료하게 설명하는 또 다른 매개변수가 선택될 것이다.

P_R의 위상 정보는 폐기될 것이다. 방정식(1)은 다음과 같이 쓸 것이다.

여기서 D와

은 대각이고 따라서 대용된다는 사실을 사용해 왔다.

또한 H의 단일값 분해인 것을 유의해야 한다. SVD 알고리즘을 위해, U에서

로의 변화는 수신기 측의 곱셈 행렬만을 변화한다. H가 m≠n일 때 m×n 행렬이면, 우리는 여전히

라 쓸 수 있으며

에 따른 빔형성의 영향은 회전의 양이되며, 이는 훈련 프로세스에 의해 관리된다. 따라서,

를 전송기에 피드백하는 것은 SVD 알고리즘을 위해 충분하다.

는 θ 및 φ₁₁-φ₂₁에 의해 완전히 결정되므로, 두 개의 각도만이 피드백이 요구되고 그들은

및

간에 있다.

위에서 설명한데로, 단위 행렬 V는 세 개 행렬의 적(product)으로 팩터링될 것이다.

여기서 θ 및 φ₂₁-φ₁₁는

및

간에 있다. 매개변수 θ 및 φ₂₁-φ₁₁는 다음과 같이 수신기에서 얻어질 것이다.

그리고 수신기는 θ 및 φ₁₁-φ₂₁를 양자화하고

를 나타내는 매개변수로서 전송기로 피드백될 것이다. 전송기는 θ를 사용하여 진폭(amplitudes)을 결정함으로써, 그리고 φ₁₁-φ₂₁를 사용하여 위상 회전을 아래 행(bottom row)에 제공함으로써

를 재구성할 것이다.

전송기는 빔형성을 위하여

를 사용할 것이다.

3x3 빔형성 행렬

임의의 복소수 3x3 행렬은 다음과 같이 쓸 것이다.

여기서

이고,

이다.

나아가, 임의의 3x3 단위 행렬은 다음과 같이 쓸 것이다.

여기서 j,k=1,2,3 일 때,

이다. 제 1 행과 제 1 열은 다음 세 개 행렬의 적(product)으로 팩터링될 것이다.

여기서 P_L과 P_R은 순 위상 행렬 및 대각이다. P_R은 V 각각의 열에서 위상값을 팩터링하여 생성되며, P_L은 V 각각의 행에서 위상값을 팩터링하여 발견되는데, 여기서

및 cos(φ_jk),cos(φ_jk),sin(φ_jk)≥0이다.

는 V의 엔트리(entries)에서 원래 존재하는 모든 절대값 정보를 포함하는 절대값 정보이다. 여기에 쓰인 용어 "절대값 행렬(magnitude matrix)"은 원시 빔형성 행렬로부터 P_L과 P_R이 팩터링된 후 남은 행렬을 지칭한다. 위에서 설명한 예에서 보듯이, 절대값 행렬에서 하나 또는 그 이상의 엔트리는 위상 정보를 포함할 것이다. 위상 팩터링이 단위 행렬 특성을 변화하지는 않았으므로

는 아직도 단위 행렬인 것을 유의해야만 한다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 두 개의 매개변수가 P_L을 표현하기 위해 선택되었고, 네 개의 매개변수가

를 표현하기 위해 선택되었으며 P_R은 폐기되었다. 소정의 실시예에서, 각 θ₂₁,θ₃₁이 P_L을 표현하기 위해 매개변수로서 선택되었다. 행렬

는 네 개의 매개변수와 하나의 부호 비트에 의해 결정될 수 있으며,

의 모든 각의 서브세트인 네 개 매개변수의 많은 조합이 있다. 다른 조합은 전송기에서

의 재구성에 다른 복잡성(complexities)을 초래한다.

의 모든 각을 추출하는 복잡성은 네 개의 매개변수에 기초한

구성의 복잡성보다 상대적으로 낮다는 것을 유의해야만 한다. 각도를 직접적으로 다시 전송하는 대신, 소정의 실시예는 선택된 네 개의 각 함수를 보낼 것이다. 예를 들면, sin(),cos(),tan()같은 공통 삼각 함수가 선택될 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는

를 나타내는 네 개 매개변수의 모든 가능한 세트를 고려한다. 네 개 매개변수 φ_11,φ_12,φ_21,φ₂₂ 및 부호

로 이루어진 하나의 세트는 지금부터 설명할 해법을 제공한다. 각도 φ_11,φ_12,φ_21,φ₂₂의 추출은 다음과 같이 수행될 것이다.

φ_11,φ_12,φ_21,φ₂₂는 모두 [0,π] 대신에 [0,π/2] 내에 있고,

의 부호는 하나의 비트만을 취한다는 것을 유의해야만 한다. 다양한 실시예에서, 피드백은 [0,π]에 하나의 각도와 [0,π/2]에 세 개의 각도를 포함한다.

P_L과

를 표현하기 위해 위에서 설명한 매개변수를 사용한 실시예에서, 수신기는 θ₂₁,θ₃₁,φ_11,φ_12,φ_21,φ₂₂을 양자화하고 부호(

)=부호(각

)와 같이 발견될 수 있는 부호(

)와 더불어 송신기로 매개변수들을 피드백한다.

수신기는 매개변수를 수신하고,

를 재구성하고, 빔형성을 실행할 것이다.

의 재구성 개요는,

의 제 2 열인

재구성을 위해

를 계산하고,

의 단위 행렬 속성을 사용하여

의 세 번째 열인

를 계산한다. 우리는 다음과 같이

를 다시 쓸 것이다.

는

에 직교하므로, 우리는

또는

여기서,

φ_11,φ_12,φ_21,φ₂₂가 모두 [0,π/2] 내에 있으므로 C_J는 모두 0보다 크거나 같다. 방정식(21)은 코사인 법칙을 사용하여 명백하게 해결된다.

의 해답은,

는 또한 단위 행렬이므로, 제 1 행의 노름(norm)은 1이다.

가 양의 수임을 고려할 때, 우리는

를 다음과 같이 푼다.

는 단위 행렬이므로,

의 제 2 행은 제 2 행에 직교한다.

은 다음과 같이 풀 것이다.

유사하게,

은 다음과 같이 풀 것이다.

다음을 기억하면,

빔형성은 다음과 같이 실행될 것이다.

도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 흐름도이다. 소정의 실시예에서, 방법(200)이 MIMO 기술을 이용한 무선 시스템에, 또는 무선 시스템을 위하여 사용될 것이다. 소정의 실시예에서, 방법(200), 또는 그 일부가 무선 통신 장치에 의해 실행되었고, 그것의 실시예를 다양한 도면에 보여준다. 다른 실시예에서, 방법(200)은 프로세서 또는 전자 시스템에 의해 실행된다. 방법(200)은 그 방법을 실행하는 특별한 형태의 장치 또는 소프트웨어 요소에 의해 제한되지 않는다. 방법(200)의 다양한 동작은 제시된 순서대로 또는 다른 순서대로 실행될 것이다. 더 나가서, 소정의 실시예에서, 도 2에 열거된 소정의 동작은 방법(200)에서 생략된다.

방법(200)은 채널 상태 정보가 수신된 신호로부터 추정되는 블록(210)에서 시작된다. 채널 상태 정보는 위에서 설명한 채널 상태 행렬 H를 포함할 것이다. 블록(220)에서, 빔형성 행렬은 채널 상태 정보로부터 결정된다. 소정의 실시예에 서, 이 행렬은 단일방정식(1) 및 (7)을 참고로 하는 위에서 설명한 단일값 분해(SVD) 실행과 상응한다. 빔형성 행렬 V도 위에서 설명되었다.

블록(230)에서, 위상 각도는 빔형성 행렬 각각의 열로부터 팩터링된다. 예를 들면, 위에서 보여준 방정식(5), (8) 및 (15)에서, 위상 행렬 P_R은 빔형성 행렬로부터 팩터링될 것이고 폐기될 것이다. 블록(240)에서, 부가적인 위상 정보가 위상 행렬과 절대값 행렬을 생산하기 위해 빔형성으로부터 팩터링된다. 위에 설명한 본 발명의 다양한 실시예에서, 부가 위상 정보는 위상 행렬 P_L로 나타내며, 절대값 행렬은

로 나타낸다. 절대값 행렬은 원래 빔형성 행렬 V로부터의 절대값 정보를 포함하며, 위상 정보를 포함할 수도 또는 포함하지 않을 것이다. 따라서

의 입력은 스칼라 또는 복소수일 것이다.

블록(250)에서, 위상 행렬과 절대값 행렬은 N이 공간 채널의 수일 때 N²-N 매개변수를 사용하여 나타낸다. 예를 들면, 위에 설명된 2x2 실시예에서, N=3일 때, 위상 행렬과 절대값 행렬은 두 개의 매개변수로 나타낸다. 절대값 행렬과 하나의 매개변수 φ₁₁-φ₁₂를 표현하기 위해 하나의 매개변수 θ가 사용된다. 또한 예로서, 위에 설명된 3x3 실시예에서, N=3일 때, 위상 행렬과 절대값 행렬은 여섯 개의 매개변수와 하나의 부호 비트로 나타낸다. 위상 행렬은 두 개의 매개변수로 나타내며, 절대값 행렬은 네 개의 매개변수와 하나의 부호 비트로 나타낸다. 절대값 행렬을 표현하기 위한 매개변수의 선택 폭은 크다.

블록(260)에서, 매개변수는 양자화된다. 매개변수는 개별적으로 또는 공동으로 양자화될 것이다. 매개변수는 선택된 매개변수의 범위에 적절한 범위로 양자화된다. 예를 들면, 위에 설명된 2x2 실시예에서, θ와 φ₁₁-φ₁₂는 각각

와

간에 양자화된다. 블록(270)에서, 양자화된 매개변수는 전송된다. 양자화된 매개변수는, 도 1을 참조하여 설명한 무선국 간 무선 링크와 같은 무선 링크를 포함한, 임의의 형태의 프로토콜 또는 임의의 형태의 통신 링크를 사용하여 전송될 것이다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 흐름도이다. 소정의 실시예에서, 방법(300)이 MIMO 기술을 이용하는 무선 시스템에, 또는 무선 시스템을 위하여 사용될 것이다. 소정의 실시예에서, 방법(300), 또는 그 일부가 무선 통신 장치에 의해 실행되었고, 그것의 실시예를 다양한 도면에 보여준다. 다른 실시예에서, 방법(300)은 프로세서 또는 전자 시스템에 의해 실행된다. 방법(300)은 그 방법을 실행하는 특별한 형태의 장치 또는 소프트웨어 요소에 의해 제한되지 않는다. 방법(300)의 다양한 동작은 제시된 순서대로 또는 다른 순서대로 실행될 것이다. 더 나가서, 소정의 실시예에서, 도 3에 열거된 소정의 동작은 방법(300)에서 생략된다.

방법(300)은 적어도 하나의 각도 매개변수가 수신되는 블록(310)에서 시작된다. 이것은 절대값 행렬을 나타내는 하나 또는 그 이상의 각도 매개변수를 수신하는 전송기에 상응할 것이다. 예를 들면, 적어도 하나의 각도 매개변수가, 방정 식(6)을 참조하여 위에서 설명한 θ를 포함할 수 있거나, 또는 방정식(15)-(19)을 참조하여 위에서 설명한 φ₁₁,φ₁₂,φ₂₁,φ₂₂를 포함할 것이다.

블록(320)에서, 빔형성 행렬에서 입력값의 절대값은 적어도 하나의 각도 매개변수로부터 결정된다. 예를 들면, 방정식(11)에서 보듯이, 2x2 빔형성 행렬에서 입력값의 절대값은 각도 매개변수 θ로부터 결정될 것이고, 방정식(20)과 방정식(24)-(26)에서 보듯이, 3x3 빔형성 행렬에서 입력값의 절대값은 각도 매개변수 φ₁₁,φ₁₂,φ₂₁,φ₂₂로부터 결정될 것이다.

블록(330)에서, 적어도 하나의 위상 매개변수가 수신된다. 이 위상 매개변수는 위상 행렬을 나타내는 하나 또는 그 이상의 위상 매개변수를 수신하는 전송기에 상응할 것이다. 예를 들면, 적어도 하나의 위상 매개변수가, 방정식(5) 및 (8)을 참조하여 위에서 설명한 θ₂₁-θ₁₁을 포함할 수 있거나, 또는 방정식(15)-(19)을 참조하여 위에서 설명한 φ₁₁,φ₁₂,φ₂₁,φ₂₂를 포함할 것이다. 블록(340)에서, 적어도 하나의 위상 행렬이 빔형성 행렬의 적어도 하나의 행에 적용될 것이다. 예를 들면, 위상 행렬 및 절대값 행렬은 방정식(11) 또는 방정식(28)에서 보듯이 곱해질 것이다. 더 나가서, 빔형성 행렬은 방정식(28)에서 보인 빔형성에 사용될 것이다.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템도이다. 전자 시스템(400)은 안테나(410), 물리적 층(PHY)(430), 미디어 액세스 제어(MAC) 층(440), 이더넷 인터페이스(Ethernet interface)(450), 프로세서(460) 및 메모리(470)를 포함한다. 소정의 실시예에서, 전자 시스템(400)은 빔형성 행렬을 팩터링할 수 있는, 그리고 이전의 그림을 참조하여 위에서 설명한 매개변수를 양자화할 수 있는 무선국일 것이다. 다른 실시예에서, 전자 시스템은 양자화된 매개변수를 수신하고, MIMO 시스템에서 빔형성을 실행하는 무선국일 것이다. 예를 들면, 전자 시스템(400)은 무선국(102)와 무선국(104) 같은 무선망(도 1)을 이용할 것이다. 또한 예로, 전자 시스템(400)은 위 임의의 방정식(1)-(28)에 보여준 계산을 실행할 수 있는 무선국일 것이다.

소정의 실시예에서, 전자 시스템(400)은 액세스 포인트나 이동국뿐만 아니라 다른 회선도 포함하는 시스템이다. 예를 들면, 소정의 실시예에서, 전자 시스템(400)은, 주변장치나 통합장치로서 액세스 포인트나 무선국을 포함하는, PC같은 컴퓨터나 워크스테이션 또는 유사한 것들일 것이다. 더 나아가, 전자 시스템(400)은 망에서 함께 커플링(coupling)된 일련의 액세스 포인트를 포함할 것이다.

동작에 있어서, 시스템(400)은 안테나(410)를 사용하여 신호를 발신하고 수신하며, 신호는 도 4에 보이는 다양한 요소에 의해 처리된다. 안테나(410)는 안테나 배열, 또는 MIMO 처리를 지원하는 안테나 구조의 임의의 형태일 것이다. 시스템(400)은 802.11 표준과 같은 무선망 표준을 부분 또는 전체적으로 따라서 동작할 것이다.

물리적 층(PHY)(430)은 무선망과 상호 작용하도록 안테나(410)와 커플링되어 있다. PHY(430)는 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 신호 전송 및 수신을 지원하는 회로소자(circuitry)를 포함할 것이다. 예를 들면, 소정의 실시예에서, PHY(43)은 신호를 수신하고, 저 소음 증폭(Low Noise Amplification, LNA), 필터 링(filtering), 주파수 변환(frequency conversion) 또는 유사한 것과 같은 "전단(front end)" 처리를 실행하는 RF 수신기를 포함한다. 더 나아가, 소정의 실시예에서, PHY(430)은 MIMO 신호 처리를 지원하는 변형 메커니즘 및 빔형성 회로소자를 포함한다. 또한 예로, 소정의 실시예에서, PHY(430)은 주파수 상위-변환(up-conversion)을 지원하는 회로 및 RF 전송기를 포함한다.

미디어 액세스 제어(Media Access Control, MAC) 층(440)은 임의의 알맞은 미디어 액세스 제어 실행일 것이다. 예를 들면, MAC(440)은 소프트웨어나 하드웨어 또는 그것으로부터의 임의의 조합에서 구현될 것이다. 소정의 실시예에서, MAC(440)의 일부는 하드웨어에서 구현될 것이고, 일부는 프로세서(460)에 의해 구현되는 소프트웨어에서 구현될 것이다. 더 나아가, MAC(440)은 프로세서(460)와 분리된 프로세서를 포함할 것이다.

동작에 있어서, 프로세서(460)는 메모리(470)로부터 명령어(instruction)와 데이터를 읽고, 그것에 응답하여 동작을 실행한다. 예를 들면, 프로세서(460)는 메모리(470)로부터 명령어에 접근할 것이고, 방법(200)(도 2) 또는 방법(300)(도 3) 또는 다른 그림에 참조되어 설명된 방법과 같은 본 발명의 실시예의 방법을 실행할 것이다. 프로세서(460)는 마이크로프로세서(microprocessor), 디지털 신호 프로세서(digital processor), 마이크로제어기(microcontroller) 또는 유사한 임의 형태의 프로세서를, 포함하되 한정하지 않고, 대표한다.

메모리(470)는 기계 판독 매체를 포함한 물품을 대표한다. 예를 들면, 메모리(470)는 램(Random Access Memory, RAM), 다이내믹 램(Dynamic RAM), 정적 램(static RAM), 롬(Read Only Memory, ROM), 플래시 메모리(flash memory) 또는 프로세서(460)에 의해 읽기 가능한 매체를 포함하는 물품의 임의의 다른 형태를 대표한다. 메모리(470)는 본 발명의 다양한 실시예의 집행을 실행하기 위한 명령어를 저장할 것이다. 메모리(470)는 또한 빔형성 행렬 또는 빔형성 벡터를 저장할 것이다.

비록 시스템(400)의 다양한 요소가 분리되어 도 4에 도시되어 있지만, 단일 집적 회로에 프로세서(460), 메모리(470), 이더넷 인터페이스(450) 및 MAC(440)의 회로소자를 조합하는 실시예가 존재한다. 예를 들면, 메모리(470)는 프로세서(460) 내의 내부 메모리 또는 프로세스(460) 내의 마이크로프로그램(microprogram) 제어 스토어(store)일 것이다. 소정의 실시예에서, 시스템(400)의 다양한 요소는 분리되어 패키지 되고 공통 회로 판(common circuit board)에 장착될 것이다. 다른 실시예에서, 다양한 요소는 다중칩 모듈(multi-chip module)에서와 같이 분리된 집적 회로 다이스(dice)로 패키지 되며, 또 다른 실시예에서는, 다양한 요소가 동일한 집적 회로 다이(die)에 있다.

이더넷 인터페이스(450)는 전자 시스템(400)과 다른 시스템 간에 통신을 제공한다. 예를 들면, 소정의 실시예에서, 전자 시스템(400)은 유선망 또는 다른 액세스 포인트와 통신하기 위해 이더넷 인터페이스(450)를 이용하는 액세스 포인트일 것이다. 본 발명의 소정의 실시예는 이더넷 인터페이스(450)를 포함하지 않는다. 예를 들면, 소정의 실시예에서, 전자 시스템(400)은 버스(bus)나 다른 형태의 포트를 사용하여 컴퓨터나 망과 통신하는 망 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)일 것이다.

비록 본 발명이 특정 실시예에 따라서 설명되었지만, 당업자라면 당연히 이해할 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 수정과 변형이 재분류될 것이다. 그 같은 수정과 변형은 첨부된 청구와 본 발명의 범주 내의 것으로 간주된다.

Claims (28)

1. 빔형성(beamforming) 행렬로부터 위상 정보(phase information)를 팩터링(factoring)하는 단계와,

   상기 위상 정보 없이 상기 빔형성 행렬을 설명하는 적어도 하나의 매개변수를 전송하는 단계를 포함하며,

   상기 전송 단계는 N이 상기 빔형성 행렬의 차원을 나타낼 때 N²-N개의 매개변수를 전송하는 단계를 포함하는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 빔형성 행렬로부터 위상 정보를 팩터링하는 단계는,

   상기 빔형성 행렬에서 각각의 열로부터 위상 각도를 팩터링하는 단계를 포함하는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,

   위상 행렬 및 절대값 행렬(magnitude matrix)을 생성하기 위해 상기 빔형성 행렬의 각각의 행으로부터 부가적인 위상 정보를 팩터링하는 단계를 더 포함하는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전송 단계는,

   상기 위상 행렬을 나타내는 적어도 하나의 매개변수를 전송하는 단계 및 상기 절대값 행렬을 나타내는 적어도 하나의 매개변수를 전송하는 단계를 포함하는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 빔형성 행렬은 두 개의 행과 두 개의 열을 포함하고,

   상기 위상 행렬을 표현하기 위한 상기 적어도 하나의 매개변수는 제 1 매개변수로 구성되며,

   상기 절대값 행렬을 표현하기 위한 상기 적어도 하나의 매개변수는 제 2 매개변수로 구성되는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 매개변수는 하나의 각도로 구성되는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 매개변수는 각도의 함수로 구성되는

   MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 액세스하면 기계가 빔형성 행렬로부터 위상 정보를 팩터링하는 명령과, 상기 위상 정보 없이 상기 빔형성 행렬을 설명하는 적어도 하나의 매개변수를 전송하는 명령을 수행하는 프로그램을 포함하되, 상기 전송 명령은 N이 상기 빔형성 행렬의 차원을 나타낼 때 N²-N개의 매개변수를 전송하는 것을 포함하는,

    명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 빔형성 행렬로부터 위상 정보를 팩터링하는 명령은 상기 빔형성 행렬 각각의 열로부터 위상 각도를 팩터링하는 명령을 포함하는

    명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품.
22. 제 20 항에 있어서,

    위상 행렬 및 절대값 행렬을 생성하기 위해 상기 빔형성 행렬의 각각의 행으로부터 부가적인 위상 정보를 팩터링하는 명령을 더 수행하는

    명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 전송 명령은,

    상기 위상 행렬을 나타내는 적어도 하나의 매개변수를 전송하는 명령 및 상기 절대값 행렬을 나타내는 적어도 하나의 매개변수를 전송하는 명령을 포함하는

    명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 빔형성 행렬은 두 개의 행과 두 개의 열을 포함하고,

    상기 위상 행렬을 표현하기 위한 적어도 하나의 매개변수는 제 1 매개변수로 구성되며,

    상기 절대값 행렬을 표현하기 위한 적어도 하나의 매개변수는 제 2 매개변수로 구성되는

    명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품.
25. 제 23 항에 있어서,

    상기 빔형성 행렬은 세 개의 행과 세 개의 열을 포함하고,

    상기 위상 행렬을 표현하기 위한 적어도 하나의 매개변수는 두 개의 매개변수로 구성되며,

    상기 절대값 행렬을 표현하기 위한 적어도 하나의 매개변수는 네 개의 매개변수로 구성되는

    명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품.
26. N개의 안테나와,

    상기 N개의 안테나와 커플링된 프로세서와,

    이더넷(Ethernet) 인터페이스와,

    액세스하면 프로세서가, N개의 공간 채널에 대한 채널 상태 정보를 추정하고 N×N 빔형성 행렬의 각각의 열로부터 위상 각도를 팩터링하며, N²-N개의 매개변수를 사용하여 상기 위상 각도 없이 상기 빔형성 행렬을 나타내는 명령을 수행하는 프로그램을 포함하는 기계판독가능한 기록 매체 제품을 포함하는

    MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성을 위한 전자 시스템.
27. 제 26 항에 있어서,

    N=2이고, 상기 N²-N개의 매개변수는 위상을 설명하는 하나의 매개변수와 절대값을 설명하는 하나의 매개변수를 포함하는

    MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성을 위한 전자 시스템.
28. 제 26 항에 있어서,

    N=3이고, 상기 N²-N개의 매개변수는 위상을 설명하는 두 개의 매개변수와 절대값을 설명하는 네 개의 매개변수를 포함하는

    MIMO 시스템에서 폐쇄 루프 전송 빔형성을 위한 전자 시스템.

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