KR101275395B1 - Ｍｉｍｏ 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 장치 및 방법 - Google Patents

Ｍｉｍｏ 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

MIMO 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 채널정보 양자화 장치는 간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 N개의 송신단과 수신단 사이의 N개의 채널행렬을 보정하기 위한 보정행렬을 산출하는 보정행렬 산출부; 상기 보정행렬을 이용하여 상기 N개의 채널행렬을 보정하고, 상기 보정된 N개의 채널행렬에 대한 정보가 포함된 총괄 채널행렬(Aggregated Channel Matrix)을 산출하는 총괄 채널행렬 산출부; 및 상기 MIMO 간섭 채널에서 적용되는 코드북 내의 다수의 코드워드 중 상기 총괄 채널행렬과의 코달 거리(Chordal Distance)가 최소인 코드워드를 이용하여 상기 채널정보를 산출하고, 상기 산출된 채널정보를 양자화하는 양자화부를 포함하되, 상기 총괄 채널행렬과 상기 최소인 코드워드 간의 코달 거리에 대한 하부 한계값은 상기 보정행렬에 기초하여 결정되고, 상기 보정행렬 산출부는 상기 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 상기 보정행렬을 산출한다.

Description

ＭＩＭＯ 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR QUANTIZING CHANNEL INFORMATION IN MIMO INTERFERENCE CHANNEL}
본 발명의 실시예들은 채널정보 양자화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 MIMO 통신 환경에서 간섭으로 작용하는 무선신호가 전송된 채널에 대한 정보를 피드백하기 위해 해당 채널 정보를 양자화하는 방법에 관한 것이다.
다수의 송신 안테나를 구비한 2 이상의 송신단 각각이 다수의 수신 안테나를 구비한 2 이상의 수신단 각각과 무선통신을 수행하는 MIMO(Multi Input Multi Output) 통신 환경에서, i번째 송신단은 i번째 수신단과 무선통신을 수행하는데, 이 경우 i번째 수신단은 i번째 송신단에서 송신된 무선신호뿐만 아니라 i번째 송신단 이외의 하나 이상의 다른 송신단에서 송신된 무선신호 역시 수신한다.
이와 같이 대응되는 대상 송신단이 아닌 다른 송신단으로부터 수신한 무선신호는 해당 대상 송신단으로부터 수신한 무선신호에 대해 간섭으로 작용한다. 이러한 간섭의 영향을 최소화(일례로, IA(Interference Alignment) 기법을 이용하여 간섭의 영향을 최소화)하기 위해, 2 이상의 송신단은 대상 송신단이 아닌 다른 송신단과 자신 사이의 채널에 대한 정보(채널정보)를 대상 송신단으로 피드백한다.
그런데, 일반적으로 채널정보를 피드백하는데 할당되는 무선자원에는 제한이 있으므로, 수신단에서는 할당된 무선자원을 최대로 활용하여 채널정보를 피드백하기 위해, 채널정보를 양자화하여 피드백한다. 따라서, 보다 정확한 채널정보를 피드백하기 위해서는 채널정보를 효율적으로 양자화하여야 한다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2011-0112136호(발명명칭: 다중안테나 무선 시스템에서 채널 정보의 차등적 양자화 방법 및 장치)에서는 채널에 상관도(Channel Correlation)가 존재하는 다중안테나 무선 시스템에서 다중 안테나 송신기법에 필요한 채널 정보의 양자화 정보량을 줄이기 위해 차등적으로(differential) 채널 정보를 양자화하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.
본 발명에서는 제한된 피드백 채널 환경에서 채널정보를 효율적으로 전송할 수 있도록 채널정보를 양자화하는 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, MIMO 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 장치에 있어서, 간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 N개의 송신단과 수신단 사이의 N개의 채널행렬을 보정하기 위한 보정행렬을 산출하는 보정행렬 산출부; 상기 보정행렬을 이용하여 상기 N개의 채널행렬을 보정하고, 상기 보정된 N개의 채널행렬에 대한 정보가 포함된 총괄 채널행렬(Aggregated Channel Matrix)을 산출하는 총괄 채널행렬 산출부; 및 상기 MIMO 간섭 채널에서 적용되는 코드북 내의 다수의 코드워드 중 상기 총괄 채널행렬과의 코달 거리(Chordal Distance)가 최소인 코드워드를 이용하여 상기 채널정보를 산출하고, 상기 산출된 채널정보를 양자화하는 양자화부를 포함하되, 상기 총괄 채널행렬과 상기 최소인 코드워드 간의 코달 거리에 대한 하부 한계값은 상기 보정행렬에 기초하여 결정되고, 상기 보정행렬 산출부는 상기 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 상기 보정행렬을 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, MIMO 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 방법에 있어서, 간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 N개의 송신단과 수신단 사이의 N개의 채널행렬을 보정하기 위한 보정행렬을 산출하는 단계; 상기 보정행렬을 이용하여 상기 N개의 채널행렬을 보정하고, 상기 보정된 N개의 채널행렬에 대한 정보가 포함된 총괄 채널행렬을 산출하는 단계; 및 상기 MIMO 간섭 채널에서 적용되는 코드북 내의 다수의 코드워드 중 상기 총괄 채널행렬과의 코달 거리가 최소인 코드워드를 이용하여 상기 채널정보를 산출하고, 상기 산출된 채널정보를 양자화하는 단계를 포함하되, 상기 총괄 채널행렬과 상기 최소인 코드워드 간의 코달 거리에 대한 하부 한계값은 상기 보정행렬에 기초하여 결정되고, 상기 보정행렬을 산출하는 단계는 상기 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 상기 보정행렬을 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 제한된 피드백 채널 환경에서 채널정보를 효율적으로 전송할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 적용 대상이 되는 MIMO 통신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널정보 양자화 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널정보 양자화 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정행렬 산출부가 보정행렬을 산출하는 동작의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널정보 양자화 장치 및 방법의 성능을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 적용 대상이 되는 MIMO(Multi Input Multi Output) 통신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, MIMO 통신 시스템은 2 이상(
Figure 112012010827016-pat00001
개)의 송신단(110) 및 2 이상(
Figure 112012010827016-pat00002
개)의 수신단(120)을 포함한다. 그리고, 각 송신단(110)은 다수(
Figure 112012010827016-pat00003
개)의 송신 안테나를 구비하고, 각 수신단(120)는 다수(
Figure 112012010827016-pat00004
개)의 수신 안테나를 구비한다. 이와 같은 조건 하에서, 2 이상의 송신단 중 i번째 송신단은 2 이상의 수신단 중 i번째 수신단과 무선통신을 수행한다.
그런데, 앞서 설명한 바와 같이 i번째 수신단은 i번째 송신단 뿐만 아니라 다른 송신단으로부터도 무선신호를 수신하며, 이는 i번째 송신단으로부터 수신한 무선신호에 대해 간섭으로 작용한다. 이와 같은 간섭의 영향을 최소화하기 위해, 각 수신단(120)은 간섭 채널에 대한 정보를 송신단(110)으로 피드백한다. 여기서, j번째 송신단(110)과 i번째 수신단(120) 사이의 채널행렬은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012010827016-pat00005
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 간섭 채널에 대한 정보를 피드백하기 위해 해당 간섭 채널에 대한 채널정보를 양자화하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널정보 양자화 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널정보 양자화 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 정보 양자화 장치는 상기한 2 이상의 수신단에 각각 구비되어, 각 수신단이 피드백하고자 하는 채널정보를 양자화하는 장치로서, 도 2를 참조하면 채널정보 양자화 장치(200)는 보정행렬 산출부(210), 총괄 채널행렬 산출부(220) 및 양자화부(230)를 포함한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 각 구성요소 별 기능 및 각 단계에서 수행되는 과정을 상세히 설명하기로 한다.
한편, 설명의 편의를 위해, 아래의 수학식들의 설명에 있어, 채널정보 양자화 장치(200)가 구비된 수신단은 상기한
Figure 112012010827016-pat00006
개의 수신단 중에서 i번째 수신단인 것으로 가정하여 설명한다.
먼저, 단계(S310)에서 보정행렬 산출부(210)는 간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 N개의 송신단과 수신단 사이의 N개의 채널행렬을 보정하기 위한 보정행렬을 산출한다. 따라서, 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 MIMO 통신 시스템 상에
Figure 112012010827016-pat00007
개의 송신단(110)이 존재하고, 각 송신단(110)과 수신단(120)이 1:1로 통신을 수행하는 경우, 특정한 하나의 수신단(120)을 기준으로, 간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 송신단(110)의 개수(N)는
Figure 112012010827016-pat00008
개가 된다.
계속하여, 단계(S320)에서 총괄 채널행렬 산출부(220)는 산출된 보정행렬을 이용하여 N개의 채널행렬을 보정하고, 보정된 N개의 채널행렬에 대한 정보가 포함된 총괄 채널행렬(Aggregated Channel Matrix)을 산출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보정행렬을 이용하여 보정된 N개의 채널행렬 및 보정된 N개의 채널행렬을 이용하여 산출된 총괄 채널행렬은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012010827016-pat00009
여기서,
Figure 112012010827016-pat00010
는 총괄 보정행렬,
Figure 112012010827016-pat00011
는 송신단의 개수(N),
Figure 112012010827016-pat00012
는 보정 행렬,
Figure 112012010827016-pat00013
는 수신단과 N개의 송신단 중 j번째 송신단 사이의 채널행렬,
Figure 112012010827016-pat00014
는
Figure 112012010827016-pat00015
의 보정된 채널행렬,
Figure 112012010827016-pat00016
는 허미션(Hermitian) 연산,
Figure 112012010827016-pat00017
는
Figure 112012010827016-pat00018
의 각 열을 이용하여 산출한 unit-norm 벡터를 각각 의미한다. 따라서, 총괄 채널행렬에 포함되는 N개의 채널행렬에 대한 정보는 각 채널행렬에 대한 unit-norm 벡터가 된다.
마지막으로, 단계(S330)에서 양자화부(230)는 MIMO 간섭 채널에서 적용되는 코드북(Codebook) 내의 다수의 코드워드(Codeword) 중 총괄 채널행렬과의 코달 거리(Chordal Distance)가 최소인 코드워드를 이용하여 채널정보를 산출하고, 산출된 채널정보를 양자화한다.
여기서, 코드북은 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있으며, 코달 거리는 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012010827016-pat00019
Figure 112012010827016-pat00020

Figure 112012010827016-pat00021
여기서,
Figure 112012010827016-pat00022
는 채널정보를 피드백하는데 할당되는 비트(bit)의 개수,
Figure 112012010827016-pat00023
는 코달 거리,
Figure 112012010827016-pat00024
은 코드북 내의 m번째 코드워드로서 코달 거리가 최소인 코드워드,
Figure 112012010827016-pat00025
은 총괄 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00026
의 l번째 원소,
Figure 112012010827016-pat00027
은 최소의 코드워드
Figure 112012010827016-pat00028
내의 l번째 원소를 각각 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S330)에서 양자화부(230)는 코드북 내에서의 최소의 코드워드의 인덱스를 채널정보로 산출하여 양자화할 수 있다. 다시 말해, 양자화부(230)는 상기한 "m"을 채널정보로 하여 양자화를 수행할 수 있다.
한편, 수학식 4에 표현된 코달 거리는 하부 한계값(Lower Bound)을 가지는데, 본 발명에 따르면, 보정행렬 산출부(210)는 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 보정행렬을 산출하여 채널행렬의 보정에 이용할 수 있다. 일례로서, 코달 거리의 하부 한계값은 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012010827016-pat00029
여기서, 부등호의 우측에 존재하는 수식이 코달 거리의 하부 경계값을 의미한다. 그리고,
Figure 112012010827016-pat00030
은
Figure 112012010827016-pat00031
의 위상(phase)으로서,
Figure 112012010827016-pat00032
는
Figure 112012010827016-pat00033
크기의 단위행렬,
Figure 112012010827016-pat00034
는 크로네커 곱(Kronecker Product) 연산자를 의미한다. 또한,
Figure 112012010827016-pat00035
는 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00036
, 총괄 채널행렬
Figure 112012010827016-pat00037
및 상기 최소의 코드워드
Figure 112012010827016-pat00038
에 의해 결정되는 행렬로서, 아래의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012010827016-pat00039
여기서,
Figure 112012010827016-pat00040
는
Figure 112012010827016-pat00041
로부터 정의되고,
Figure 112012010827016-pat00042
는
Figure 112012010827016-pat00043
로부터 정의된다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 보정행렬 산출부(210)가 코달 거리의 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 보정행렬을 산출하는 동작을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정행렬 산출부(210)가 보정행렬을 산출하는 동작의 흐름을 도시한 순서도이다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명한다.
먼저, 단계(S410)에서 보정행렬 산출부(210)는 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00044
을 초기화한다.
일례로서, 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00045
은
Figure 112012010827016-pat00046
크기의 단위행렬인
Figure 112012010827016-pat00047
로 초기화될 수 있다.
계속하여, 단계(S420)에서 보정행렬 산출부(210)는 초기화된 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00048
를 이용하여 행렬
Figure 112012010827016-pat00049
를 산출한다.
보다 상세하게, 수학식 6을 참조하면, 행렬
Figure 112012010827016-pat00050
는 위상
Figure 112012010827016-pat00051
, 총괄 채널행렬
Figure 112012010827016-pat00052
내의 원소로부터 정의되는
Figure 112012010827016-pat00053
및 상기 최소의 코드워드 인 및 최소의 코드워드
Figure 112012010827016-pat00054
내의 원소로부터 정의되는
Figure 112012010827016-pat00055
에 의해 결정되며, 수학식 5를 참조하면, 위상
Figure 112012010827016-pat00056
은 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00057
에 의해 결정된다. 따라서, 보정행렬 산출부(420)는 초기화된 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00058
을 이용하여 위상
Figure 112012010827016-pat00059
을 산출하고, 산출된 위상
Figure 112012010827016-pat00060
을 이용하여 행렬
Figure 112012010827016-pat00061
을 산출할 수 있다.
다음으로, 단계(S430)에서 보정행렬 산출부(430)는 아래의 수학식 7에 표시된 바와 같이 행렬
Figure 112012010827016-pat00062
을 특이값 분해(SVD: Singular Value Decomposition)하여 좌측 특이벡터
Figure 112012010827016-pat00063
및 우측 특이벡터
Figure 112012010827016-pat00064
를 산출한다.
Figure 112012010827016-pat00065
계속하여, 단계(S440)에서 보정행렬 산출부(210)는 아래의 수학식 8에 표시된 바와 같이 특이벡터
Figure 112012010827016-pat00066
와 상기 우측 특이벡터
Figure 112012010827016-pat00067
를 곱한 값을 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00068
로 갱신한다.
Figure 112012010827016-pat00069
다음으로, 단계(S450)에서 보정행렬 산출부(210)는 갱신된 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00070
가 이전 값과 비교할 때 특정 값으로 수렴하는지를 판단한다.
만약, 단계(S450)에서 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00071
가 수렴하지 않는 것으로 판단된 경우, 단계(S420) 내지 단계(S440)이 반복되어 수행된다.
반대로, 단계(S450)에서 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00072
가 수렴하는 것으로 판단된 경우, 단계(S460)에서 보정행렬 산출부(210)는 수렴값을 최종적인 보정행렬
Figure 112012010827016-pat00073
로 산출한다.
요컨대, 본 발명에 따른 채널정보 양자화 장치(200) 및 방법은 상기와 같은 보정행렬을 이용하여 간섭이 발생하는 채널의 채널행렬을 보정한 후, 수정된 채널행렬을 이용하여 채널정보를 산출(즉, 코달 거리가 최소인 코드워드의 선택)한다. 이과 같이 채널정보의 양자화를 수행하는 경우, 채널정보의 양자화로 인한 정보의 손실을 최소화할 수 있으며, 송신단에서의 간섭 완화의 성능 열화를 최소화할 수 있게 된다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널정보 양자화 장치(200) 및 방법의 성능을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
보다 상세하게, 도 5 내지 도 7에서는 본 발명에 따라 양자화된 채널정보를 피드백받은 송신단에서 IA(Interference Alignment) 기법에 따라 간섭을 최소화하도록 무선신호를 송신하는 경우의 Sum Rate를 측정한 결과를 도시하고 있다.
여기서, 도 5에 도시된 결과 그래프는 송신단 및 수신단의 개수(
Figure 112012010827016-pat00074
)가 "3"이고, 송신단에 구비된 송신 안테나의 개수(
Figure 112012010827016-pat00075
) 및 수신단에 구비된 수신 안테나의 개수(
Figure 112012010827016-pat00076
)가 각각 "2"인 경우의 시뮬레이션 결과이다. 그리고, 도 6에 도시된 결과 그래프는 송신단 및 수신단의 개수(
Figure 112012010827016-pat00077
)가 "4"이고, 송신단에 구비된 송신 안테나의 개수(
Figure 112012010827016-pat00078
)가 "3"이며 및 수신단에 구비된 수신 안테나의 개수(
Figure 112012010827016-pat00079
)가 "2"인 경우의 시뮬레이션 결과이다. 또한, 도 7에 도시된 결과 그래프는 송신단 및 수신단의 개수(
Figure 112012010827016-pat00080
)가 "3"이고, 송신단에 구비된 송신 안테나의 개수(
Figure 112012010827016-pat00081
) 및 수신단에 구비된 수신 안테나의 개수(
Figure 112012010827016-pat00082
)가 각각 "4"인 경우의 시뮬레이션 결과이다. 한편, 도 5 내지 도 7에서 실선은 본 발명에 따라 채널정보를 양자화하여 피드백한 경우의 결과이고, 점선은 종래 기술(R. T. Krishnamachari and M. K. Varanasi, Interference alignment under limited feedback for MIMO interference channels, arXiv:0911.5509, Nov. 2009)에 따라 채널정보를 양자화하여 피드백한 경우의 결과이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따라 채널정보의 양자화를 수행하는 경우, 종래 기술보다 최대 50% 정도 Sum Rate의 향상 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. MIMO 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 장치에 있어서,
    간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 N개의 송신단과 N개의 수신단 사이의 N개의 채널행렬을 보정하기 위한 보정행렬을 산출하는 보정행렬 산출부;
    상기 보정행렬을 이용하여 상기 N개의 채널행렬을 보정하고, 상기 보정된 N개의 채널행렬에 대한 정보가 포함된 총괄 채널행렬(Aggregated Channel Matrix)을 산출하는 총괄 채널행렬 산출부; 및
    상기 MIMO 간섭 채널에서 적용되는 코드북 내의 다수의 코드워드 중 상기 총괄 채널행렬과의 코달 거리(Chordal Distance)가 최소인 코드워드를 이용하여 상기 채널정보를 산출하고, 상기 산출된 채널정보를 양자화하는 양자화부를 포함하되,
    상기 총괄 채널행렬과 상기 최소인 코드워드 간의 코달 거리에 대한 하부 한계값은 상기 보정행렬에 기초하여 결정되고, 상기 보정행렬 산출부는 상기 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 상기 보정행렬을 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양자화부는
    상기 코드북 내에서의 상기 최소의 코드워드의 인덱스를 상기 채널정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 총괄 채널행렬은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 채널 정보 양자화 장치.
    Figure 112012010827016-pat00083

    여기서,
    Figure 112012010827016-pat00084
    는 상기 총괄 보정행렬,
    Figure 112012010827016-pat00085
    는 상기 송신단의 개수(N),
    Figure 112012010827016-pat00086
    는 상기 보정 행렬,
    Figure 112012010827016-pat00087
    는 상기 수신단과 상기 N개의 송신단 중 j번째 송신단 사이의 채널행렬,
    Figure 112012010827016-pat00088
    는
    Figure 112012010827016-pat00089
    의 보정된 채널행렬,
    Figure 112012010827016-pat00090
    는 상기 송신단에 구비된 송신 안테나의 개수,
    Figure 112012010827016-pat00091
    는 허미션(Hermitian) 연산을 각각 의미함.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코달 거리의 하부 한계값은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치.
    Figure 112012010827016-pat00092

    여기서,
    Figure 112012010827016-pat00093
    는 상기 총괄 채널행렬,
    Figure 112012010827016-pat00094
    은 상기 최소의 코드워드,
    Figure 112012010827016-pat00095
    은 상기 코달 거리,
    Figure 112012010827016-pat00096
    는 상기 송신단의 개수(N), tr()는 트래이스(trace) 연산자,
    Figure 112012010827016-pat00097
    는 상기 보정행렬,
    Figure 112012010827016-pat00098
    는 상기 보정행렬, 상기 총괄 채널행렬 및 상기 최소의 코드워드에 의해 결정되는 행렬을 각각 의미함.
  5. 제4항에 있어서
    상기 보정행렬 산출부는
    상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00099
    을 이용하여 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00100
    를 산출하고, 상기 산출된
    Figure 112012010827016-pat00101
    를 특이값 분해하여 좌측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00102
    및 우측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00103
    를 산출하고, 상기 좌측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00104
    와 상기 우측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00105
    를 곱한 값을 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00106
    로 갱신하되,
    상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00107
    의 산출, 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00108
    의 특이값 분해 및 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00109
    의 갱신을 복수회 동안 반복 수행하여 도출되는 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00110
    의 수렴값을 상기 보정행렬로서 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00111
    는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치.
    Figure 112012010827016-pat00112

    여기서,
    Figure 112012010827016-pat00113
    는 상기 송신단에 구비된 송신 안테나의 개수,
    Figure 112012010827016-pat00114
    은
    Figure 112012010827016-pat00115
    의 위상,
    Figure 112012010827016-pat00116
    은 상기 총괄 보정행렬의 l번째 원소,
    Figure 112012010827016-pat00117
    은 상기 최소의 코드워드 내의 l번째 원소,
    Figure 112012010827016-pat00118
    는
    Figure 112012010827016-pat00119
    크기의 단위행렬,
    Figure 112012010827016-pat00120
    는 크로네커 곱(Kronecker Product) 연산자를 각각 의미하고,
    Figure 112012010827016-pat00121
    는
    Figure 112012010827016-pat00122
    로부터 정의되고,
    Figure 112012010827016-pat00123
    는
    Figure 112012010827016-pat00124
    로부터 정의되며,
    Figure 112012010827016-pat00125
    는 허미션 연산을 의미함.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보정행렬 산출부는
    상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00126
    을 이용하여 상기 위상
    Figure 112012010827016-pat00127
    을 산출하고, 상기 산출된 위상
    Figure 112012010827016-pat00128
    을 이용하여 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00129
    를 산출하고, 상기 산출된
    Figure 112012010827016-pat00130
    를 특이값 분해하여 좌측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00131
    및 우측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00132
    를 산출하고, 상기 좌측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00133
    와 상기 우측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00134
    를 곱한 값을 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00135
    로 갱신하되,
    상기 위상
    Figure 112012010827016-pat00136
    의 산출, 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00137
    의 산출, 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00138
    의 특이값 분해 및 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00139
    의 갱신을 복수회 동안 반복 수행하여 도출되는 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00140
    의 수렴값을 상기 보정행렬로서 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 장치.
  8. MIMO 간섭 채널에서의 채널정보 양자화 방법에 있어서,
    간섭으로 작용하는 무선신호를 송신한 N개의 송신단과 N개의 수신단 사이의 N개의 채널행렬을 보정하기 위한 보정행렬을 산출하는 단계;
    상기 보정행렬을 이용하여 상기 N개의 채널행렬을 보정하고, 상기 보정된 N개의 채널행렬에 대한 정보가 포함된 총괄 채널행렬을 산출하는 단계; 및
    상기 MIMO 간섭 채널에서 적용되는 코드북 내의 다수의 코드워드 중 상기 총괄 채널행렬과의 코달 거리가 최소인 코드워드를 이용하여 상기 채널정보를 산출하고, 상기 산출된 채널정보를 양자화하는 단계를 포함하되,
    상기 총괄 채널행렬과 상기 최소인 코드워드 간의 코달 거리에 대한 하부 한계값은 상기 보정행렬에 기초하여 결정되고, 상기 보정행렬을 산출하는 단계는 상기 하부 한계값이 최소가 되도록 하는 상기 보정행렬을 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코달 거리의 하부 한계값은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 방법.
    Figure 112012010827016-pat00141

    여기서,
    Figure 112012010827016-pat00142
    는 상기 총괄 채널행렬,
    Figure 112012010827016-pat00143
    은 상기 최소의 코드워드,
    Figure 112012010827016-pat00144
    은 상기 코달 거리,
    Figure 112012010827016-pat00145
    는 상기 송신단의 개수(N), tr()는 트래이스(trace) 연산자,
    Figure 112012010827016-pat00146
    는 상기 보정행렬,
    Figure 112012010827016-pat00147
    는 상기 보정행렬, 상기 총괄 채널행렬 및 상기 최소의 코드워드에 의해 결정되는 행렬을 각각 의미함.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00148
    는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 방법.
    Figure 112012010827016-pat00149

    여기서,
    Figure 112012010827016-pat00150
    는 상기 송신단에 구비된 송신 안테나의 개수,
    Figure 112012010827016-pat00151
    은
    Figure 112012010827016-pat00152
    의 위상,
    Figure 112012010827016-pat00153
    은 상기 총괄 보정행렬의 l번째 원소,
    Figure 112012010827016-pat00154
    은 상기 최소의 코드워드 내의 l번째 원소,
    Figure 112012010827016-pat00155
    는
    Figure 112012010827016-pat00156
    크기의 단위행렬,
    Figure 112012010827016-pat00157
    는 크로네커 곱(Kronecker Product) 연산자를 각각 의미하고,
    Figure 112012010827016-pat00158
    는
    Figure 112012010827016-pat00159
    로부터 정의되고,
    Figure 112012010827016-pat00160
    는
    Figure 112012010827016-pat00161
    로부터 정의되며,
    Figure 112012010827016-pat00162
    는 허미션 연산을 의미함.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보정행렬을 산출하는 단계는
    상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00163
    을 이용하여 상기 위상
    Figure 112012010827016-pat00164
    을 산출하고, 상기 산출된 위상
    Figure 112012010827016-pat00165
    을 이용하여 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00166
    를 산출하고, 상기 산출된
    Figure 112012010827016-pat00167
    를 특이값 분해하여 좌측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00168
    및 우측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00169
    를 산출하고, 상기 좌측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00170
    와 상기 우측 특이벡터
    Figure 112012010827016-pat00171
    를 곱한 값을 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00172
    로 갱신하되,
    상기 위상
    Figure 112012010827016-pat00173
    의 산출, 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00174
    의 산출, 상기 행렬
    Figure 112012010827016-pat00175
    의 특이값 분해 및 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00176
    의 갱신을 복수회 동안 반복 수행하여 도출되는 상기 보정행렬
    Figure 112012010827016-pat00177
    의 수렴값을 상기 보정행렬로서 산출하는 것을 특징으로 하는 채널정보 양자화 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011345A1 (ja) 2004-07-29 2006-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 無線通信装置及び無線通信方法
KR100952098B1 (ko) 2005-10-27 2010-04-13 퀄컴 인코포레이티드 공간적으로 상관된 채널을 위한 선형 프리코딩

Patent Citations (2)

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