KR101336180B1 - 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템이 기재되어 있다. 상기 무선 통신 시스템은, N개의 안테나를 포함하는 제 1의 단말에서 M개의 안테나를 포함하는 제 2의 단말로 전송되는 공중 다중 스트림을 이용하여 데이터 전송을 실행한다. (N과 M은 2이상이며, N>M이다.)
안테나, 무선 통신, 수신기, 스트림, 추정

Description

무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법{Wireless communication system, wireless communication apparatus, and wireless communication method}
한 양태에 따르면, 본 발명은, 무선 통신 시스템, 및 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 송수신기간에 채널 정보를 공유하여 폐쇄 루프(closed loop)형의 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
다른 양태에 의하면, 본 발명은 송신기가 패킷을 전송할 때에 수신기에서 전송되는 트레이닝 시퀀스에 근거하는 채널 행렬을 취득함으로써 빔 형성(beamforming)을 실행하는 무선 통신 시스템, 및 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 빔 형성기(beamformer)가 되는 전송기가 빔이 형성되는 수신기보다 안테나 갯수가 적은 경우에, 전송기에서 수신기로 전송되는 트레이닝 시퀀스를 이용하여 빔 형성을 실행하는 무선 통신 시스템, 및 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
기존의 유선 통신 방식에서 배선을 제거할 수 있으므로, 최근에는 무선 네트워크가 주목받고 있다. 무선 네트워크에 관한 표준 규격으로서 IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11이나 IEEE 802.15를 들 수 있다.
예를 들면, IEEE 802.11a／g에서는, 무선 LAN의 표준 규격으로서 멀티 캐리어 방식의 하나인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：직교 주파수 분할 다중) 변조 방식이 채용되고 있다. OFDM 변조 방식에서는, 직교하는 주파수를 가지는 전송 데이터가 복수의 캐리어로 분배되어 전송되므로, 각 캐리어의 대역이 좁게 되고, 주파수 이용 효율이 매우 높고, 주파수 선택성 페이딩(fading) 방해에 강하다.
게다가, IEEE 802.11a／g의 규격에서는, 최대로 54Mbps의 통신 속도를 달성하는 변조 방식을 지원하고 있지만, 새로운 고비트율을 실현할 수 있는 차세대의 무선 LAN 규격이 요청되고 있다.
무선 통신의 고속화를 실현하는 기술의 하나로서 MIMO(Multi－Input Multi－Output)통신이 주목을 끌고 있다. 이것은, 전송기와 수신기의 쌍방에 대해 복수의 안테나 소자를 갖추어 공간 다중 스트림을 실현하는 통신 방식이다. 전송기는, 복수의 전송데이터에 공간 및 시간 복호 및 다중화를 실행하고, 채널을 통해 상기 복수의 전송데이터를 N개의 전송안테나로 분배하여 전송한다. N은 양의 정수이다. 수신기는 채널을 통해 M개의 안테나에 의해 수신된 수신 신호를 공간 및 시간 복호를 실행하여, 스트림간의 크로스가 없는 수신 데이터를 얻을 수 있다(예를 들면, 특개 JP-A-2002-44051호 공보 참조, 이후에는, 특허 문헌 1이라고 한다. ). M은 양의 정수이다. 이상적인 것은, 적은 수의 송수신 안테나에 대응하는 공간 스트림들이 형성되는 것이다(예를 들면, MIN［N, M］).
MIMO 통신 방식에 의하면, 주파수대역을 증대시키지 않고, 안테나 갯수에 따라 전송 용량의 확대를 도모하고, 통신 속도 향상을 달성할 수 있다. 또, 공간 다중을 이용하므로, 주파수 이용 효율은 좋다. MIMO는 채널 특성을 이용한 통신 방식이며, 단순한 송수신 적응 어레이(adaptive array)와는 다르다. 예를 들면, IEEE 802.11a／g의 확장 규격인 IEEE 802.11 n에서는, 1차 변조에 OFDM를 이용한 OFDM_MIMO 방식이 채용되고 있다. 현재, IEEE 802.11n은, 태스크 그룹 n( TGn)에서 표준화되어 있으며, 사양안은 2005년 10월에 설립된 EWC(Enhanced Wireless Consortium)내에서 작성된 제안 사양에 근거하고 있다.
MIMO 통신에서는, 공간 다중 수신 신호 y를 스트림 신호 x로 공간 분할하기 위해서는, 어떠한 방법에 의해 채널 행렬 H를 취득하는 동시에, 소정의 알고리즘에 의해서 채널 행렬 H를 이용하여 공간 다중 수신 신호가 원래의 복수의 스트림으로 공간 분할될 필요가 있다.
채널 행렬 H는, 일반적으로는, 전송기 및 수신기가 기존의 트레이닝 시퀀스를 송수신하고, 실제로 수신된 신호와 기존 시퀀스의 차분에 의해서 채널의 추정을 실행하고, 송수 안테나의 조합에 따라 전파 경로를 행렬 형식으로 배열함으로써 얻어지게 된다. 전송측 안테나의 갯수가 N이며 수신측 안테나 갯수가 M인 경우에는, 채널 행렬은 M×N(행×렬)의 행렬이 된다. 따라서, 전송기에서 N개의 트레이닝 시퀀스를 전송하고, 수신기에서는 수신한 트레이닝 시퀀스를 이용해 채널 행렬 H를 취득할 수 있다.
수신 신호를 공간 분할하는 방법은, 수신기가 채널 행렬 H에 근거하여 독립적으로 공간 분할을 행하는 오픈 루프형과, 전송기가 채널 행렬에 근거하여 전송안테나에 가중치를 부여하여 수신기를 향한 적절한 빔 형성을 행하는 것에 의해서 이상적인 공간 직교 채널을 만들어 내는 폐쇄 루프형으로 구별된다.
오픈 루프형의 MIMO전송 방식으로서, Zero Force(제로화 규범) 또는 (예를 들면,(A.Benjebbour, H.Murata and S.Yo shida, "Performance of iterative successive detection algorithm for space－time transmission”, Proc.IEEE VTC Spring,vol.2, pp.1287－1291, Rhodes, Greece, May 2001 참조, 이후로는 비특허문헌 1이라고 한다.) 또는 MMSE(Minimum Mean Square Error)(예를 들면, A.Benjebbour, H.Murata and S.Yoshida, “Performance comparison of ordered successive receivers for space－time transmission”, Proc.IEEE VTC Fall,vol.4, pp.2053－2057, Atlantic City, USA, September 2001 참조 이후로는 비특허문헌 2라고 한다.)등을 들 수 있다. 오픈 루프형의 MIMO 전송 방식은, 수신 신호를 공간 분할하기 위한 수신 가중치 행렬 W를 채널 행렬 H에서 구하는 비교적 간단한 알고리즘이며, 송수신기간에 채널 정보를 공유하는 피드백 동작이 모두 생략되어 전송기와 수신기가 서로 독립적으로 공간 다중 전송을 행한다.
또, 폐쇄 루프형의 MIMO 전송의 이상적인 형태의 하나로서 채널 행렬 H의 특이값 분해(SVD：Singular Value Decomposition)를 이용한 SVD－MIMO 방식이 알려져 있다. (예를 들면, http://radio3.ee.uec.ac.jp／MIMO(IEICE_TS).pdf (2003년 10월 24) 참조. 이후로는, 비특허 문헌 3이라고 한다.) SVD－MIMO 전송에서는, 각 안테나의 쌍들을 요소로 사용하는 채널 정보 즉, 채널 정보 행렬 H를 가지는 수치 행렬이 특이값 분해를 거쳐 UDVH가 얻어지게 된다. 전송기는, 전송용 안테나 가중치 행렬에 V를 이용하여, 수신기를 향해서 빔 형성한 패킷을 전송한다. 수신기는 수신용 안테나 가중치 행렬로서 전형적으로는 (UD)-1을 사용한다. 여기서, D는 각 공간 스트림의 품질에 상당하는 각 특이값 λi의 제곱근을 대각 요소에 가지는 대각 행렬(diagonal matrix)이다. (첨자 i는 i번째의 공간 스트림을 의미한다) 특이값 λi는 대각 행렬 D의 대각 요소이며, 값이 오름차순으로 되어 있다. 각 스트림에 대한 특이값의 크기로 나타내지는 통신 품질에 따라, 전력비 배분이나 변조 방식 할당이 실행되어, 공간 직교 다중된 논리적으로 독립한 복수의 전송로를 실현한다. 수신기는 원래의 복수의 신호 시퀀스를 완전히 크로스톡(crosstalk)없이 추출할 수 있어 이론상으로는 최고의 성능을 달성한다.
폐쇄 루프형의 MIMO 통신 시스템에서는, 전송기가 패킷을 전송할 때에 적절한 빔 형성을 행하지만, 그러기 위해서는 패킷을 수신하는 수신기에서 채널 행렬에 관한 정보를 피드백할 필요가 있다.
예를 들면, EWC HT(High Throughput) MAC(Media Access Control) Specification Version V1.24, 송수신기간에 채널 행렬에 관한 정보를 피드백하는 순서로서 묵시적 피드백(implicit feedback)과 명시적 피드백(explicit feedback)이라고 하는 2종류의 순서를 규정하고 있다.
묵시적 피드백에서는, 전송기가, 송수신기간의 쌍방향의 채널 특성이 가역(reciprocal)성이 있다는 전제 아래에서, 전송기에서 수신기로 전송되는 순방향 채널 행렬이 계산되어 빔 형성을 행한다. 통신 시스템내의 RF 회로의 조정이 실행되어 채널 특성이 가역적이 된다.
명시적 피드백에서는, 수신기가 전송기에서 트레이닝 시퀀스를 이용하여 전송기에서 전송되는 순방향 채널 행렬을 추정한다. 그리고 전송기로 채널 행렬을 포함하는 패킷을 반환한다. 전송기는 수신된 채널 행렬을 이용하여 빔 형성을 실행한다. 즉, 수신기는, 전송 가중치 행렬을 계산하여, 전송기가 추정된 채널 행렬에서 빔 형성을 실행하도록 하고, 전송 가중치 행렬을 데이터로 포함하는 패킷을 전송기로 반환한다. 명시적 피드백에서는, 가중치 행렬이 추정된 순방향 채널 행렬에 근거하여 계산되므로, 채널들이 가역적이 된다고 가정하지 않는다.
패킷 전송이라고 하는 관점에서, 전송기는 전송원(initiator)이며, 수신기는 터미네이터(terminator)이다. 그러나, 빔 형성이라는 관점에서는, 패킷을 전송하는 전송원은 빔 형성기(beamformer)이며, 빔 형성된 패킷을 수신하는 수신기는 빔 형성부(beamformee)이다. 빔 형성기에서 빔 형성부에 대한 통신을 「순 방향」이라고 하며, 빔 형성부에서 빔 형성기에 대한 통신을 「역방향」이라고 한다. 예를 들면, 액세스 포인트(AP)가 빔 형성기인 클라이언트 단말(STA)에 데이터 프레임을 전송하는 경우에는, 명시적 피드백에 의하면, 액세스 포인트는, 클라이언트에서 전송되는 채널 정보에 근거하여 빔 형성을 행한다.
명시적 피드백에서, 빔 형성기는 빔 형성부에서 추정 채널 행렬에 관한 명시적인 피드백을 받을 수 있다. 추정 채널 행렬에 관한 피드백의 포맷으로서 MIMO 채널 계수가 보내지는 경우와 빔 형성부에서 계산된 빔 형성용의 전송가중치 행렬 V가 보내지는 경우로 크게 나누어진다. 전자의 포맷은 CSI(Channel State Information)로 불리며, 빔 형성기는, 수신한 CSI에서 채널 행렬 H를 조립하여 특이값 분해를 실행하여 빔 형성용의 전송가중치 행렬 V를 계산할 필요가 있다. 후자는, 빔 형성용의 전송가중치 행렬 V가 비압축의 형식으로 전송되는 경우와 압축 형식으로 전송되는 경우로 크게 나누어진다. 명시적 피드백에 의하면, 빔 형성기에서, 채널 행렬을 추정하는 처리 부담과, 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 처리 부담이 경감된다.
도 12에는, 명시적 피드백에 의해 액세스 포인트에서 클라이언트 단말로 빔 형성을 전송하는 교환 순서를 나타내고 있다.
이러한 처리 순서는, CSI 피드백 요청을 포함하는 음성 패킷을 전송하는 액세스 포인트에 의해 개시된다.
음성 패킷은, 채널 행렬에 의해 여기되는 트레이닝 시퀀스를 포함한다. 따라서, 클라이언트 단말은, 음성 패킷을 수신하면, 공간 스트림 트레이닝을 분할하여 채널 행렬을 추정하고, CSI를 수집한다. 그리고, CFB(CSI feedback)로서 CSI 데이터 그 자체를 패킷내에 포함하고, 액세스 포인트로 반환한다.
액세스 포인트는, 수신한 CFB에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산하고, 전송 신호에 전송가중치 행렬을 곱셈하여, 빔 형성된 패킷을 클라이언트 단말로 보낼 수 있다. 종래에는 무선 통신이 어려웠던 지역내에 클라이언트 단말이 배 치되어 있더라도, 빔 형성에 의해, 클라이언트 단말은 높은 전송율로 무선 통신을 행할 수 있게 된다.
그리고 나서, 명시적 피드백에 따라서 빔 형성을 행하기 위한 연산 처리에 대해서, 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 13에서는, 3개의 안테나를 가지는 제 1의 클라이언트 단말(STA－A를)이 빔 형성기가 되며, 2개의 안테나를 가지는 제 2의 클라이언트 단말(STA－B)은 빔 형성부가 된다. CSI 포맷에 근거하여 피드백이 행해진다. 이하의 설명이나 수식에서는, 첨자 AB가 STA－A에서 STA－B에 대한 순방향 전송을 의미한다. 숫자의 첨자는 해당하는 단말의 안테나 번호에 상당한다.
STA－A의 각 안테나에서 전송되는 트레이닝 시퀀스는 (tAB1, tAB2, tAB3)이며, 채널 행렬 HAB를 거쳐 STA－A의 각 안테나로 수신되는 신호를 (rAB1, rAB2)로 한다. 다음의 식이 얻어진다.
(식 1)
Figure 112007085243823-pct00001
여기서 채널 행렬 HAB는, 식 (2)에 의해 표현되는 2×3 행렬이며, 여기서, hij는, STA－A의 j번째의 안테나에서 STA－B의 i번째의 안테나까지의 채널 특성치이다.
(식 2)
Figure 112007085243823-pct00002
HAB를 특이값 분해하면, 다음 식(3)이 얻어진다. 여기서, UAB는 HABHAB H의 정규화된 고유 벡터를 가지는 행렬이며, VAB는 HAB H HAB의 정규화된 고유 벡터이며, DAB는 HAB H HAB 또는 HAB H HAB의 고유 벡터의 제곱근을 대각 요소로서 가지는 대각 행렬이다. 또, UAB와 VAB는 단위 행렬(unitary matrix)이며, 전치 행렬의 켤레 복소수(complex conjugates)는 모두 역행렬이 되고 있다.
(식 3)
Figure 112007085243823-pct00003
STA－A에서 STA－B로 전송되는 프레임을 형성하기 위해서 필요한 전송 가중치 행렬은, 순방향의 채널 행렬 HAB를 특이값 분해하여 얻을 수 있는 행렬 VAB이다. 빔 형성부가 음성 패킷을 수신하면, 빔 형성부는 이것을 공간 스트림 트레이닝으로 분할하여, 추정 채널 행렬 HAB를 구성한다. 채널 행렬의 각 요소가 되고 있는 MIMO 채널 계수치 h11, h12…로 구성되는 CSI를 수집하고, STA－A로 피드백한다.
STA－A의 안테나에서의 전송 신호로 구성된 전송 벡터를 x로 하고, STA－B의 수신 신호를 y로 하면, 빔 형성을 행하지 않는(un－steered) 경우에는, 수신 신호가 y=HABx가 되지만, 전송가중치 행렬 VAB에 의해 빔 형성을 행하면(steered), 수신 신호 y는 식(4)가 된다.
(식 4)
Figure 112007085243823-pct00004
따라서, STA－B는, DAB -1UAB H에 의해 안테나의 수신신호를 포함하는 수신 벡터를 수신 가중치로서 곱셈하여, 원래의 스트림으로 공간 분할할 수 있다.
CSI 포맷에 따라서 명시적 피드백에 의한 빔 형성을 행하는 경우, 빔 형성기 내에서 채널 행렬을 추정하는 처리 부담이 경감된다. 그러나, 빔 형성기가 되는 단말은, 빔 형성부에서 피드백된 채널 행렬에 대해서 특이값 분해나 그 외의 연산 처리를 행하여, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산해야 한다. 이 연산 처리는 부하가 높고, 채널 행렬의 차수에 따라 처리 부하는 증대한다.
도 13에 나타낸 예에서는, STA－A의 안테나수 N(=3)은 STA－B의 안테나수 M(=2)보다 많다. STA_B보다 STA-A내에 더 많은 안테나가 있으므로, 빔 형성을 위한 처리 능력에 문제는 없다고 생각된다. 왜냐하면, STA－A는 자국의 스트림 갯수 N에 상당하는 처리 능력을 갖추도록 디자인이 되어 있으며, 빔 형성부에서 피드백된 CSI에 근거하여 구성되므로, 채널 행렬에 근거하여 빔 형성용의 행렬의 계산 처리를 행하는 것은 가능하기 때문이다.
그렇지만, N＜M에 대해서는,즉, 빔 형성부의 안테나 갯수가 빔 형성기보다 많은 경우에는, 빔 형성기가 자신의 공간 스트림 갯수를 초과하는 처리 능력을 구비하고 있지 않으므로, 문제가 생길 수 있다. STA－A가 자신의 안테나 갯수인 N개까지의 스트림까지 밖에 대응하고 있지 않는 경우에는, N×M의 추정 채널 행렬에서 빔 형성용의 행렬을 구할 수 없다.
빔 형성의 특성을 열화시키는 일 없이 이러한 문제를 해결하기 위해, 빔 형성부인 STA－A에, 정격의 최대 안테나 갯수에 대응하는 채널 추정 최대 차원 Mmax를 부여하는 동시에(예를 들면 IEEE 사양 기준이면, Mmax=4), 얻어진 Mmax×N의 추정 채널 행렬에 대해서 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산할 수 있는 처리 능력이 부여되어지는 것을 생각한다.
예를 들면, STA－A가 두 개의 안테나(예를 들면, N=2)를 포함하고, 정격의 최대 안테나 갯수가 Mmax=4일 때, STA－A는 자신과 동일한 안테나 갯수를 가지는 단말과의 통신을 위해 단지 2×2까지의 행렬을 계산할 수 있으나, 4×2의 행렬 연산을 해야 된다. 이 경우, 2배의 연산량 또는 2배의 처리 회로가 필요하게 되므로, 통신 장치의 소형화, 저가격화의 장애가 된다.
빔 형성기로서 동작하는 단말이, 빔 형성부로서 동작하는 단말에서 피드백되는 추정 채널 행렬을 기본으로 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하게 되면, 빔 형성된 패킷에 의해 높은 전송율로 통신을 행할 수 있는, 뛰어난 무선 통신 시스템, 및 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법이 제공된다.
빔 형성기가 되는 단말이, 빔 형성부보다 안테나 갯수가 적은 경우에도, 빔 형성의 특성을 열화 시키지 않고, 또는 빔 형성기내에서 채널 추정의 처리 능력이나 빔 형성용의 행렬의 계산 능력을 높이지 않고, 명시적 피드백에 의해 매우 적합하게 빔 형성을 행할 수 있는, 뛰어난 무선 통신 시스템, 및 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명과 관련되는 명시적 피드백의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시된, 단말 STA－A(혹은 STA－B)로서 동작할 수 있는 무선 통신 장치의 전송기측의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1에 도시된, 단말 STA－A(혹은 STA－B)로서 동작할 수 있는 무선 통신 장치의 수신기측의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는, HT 기능 요소의 포맷을 나타낸 도면이다.
도 5, Tx 빔형성 기능 필드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은, EWC 제안 사양으로 규정되는 MAC 프레임의 HT 제어 필드의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은, CSI／스티어링 필드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8a는, ZLF 패킷의 전송동작의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8b는, ZLF 패킷의 전송동작의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는, 단말 STA－A에서 전송되는 음성 패킷에서 공간 스트림 트레이닝을 분할하여 채널 행렬을 추정하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 도 2-도 3에 나타낸 무선 통신 장치가 명시적 피드백 순서에 근거하여 빔 형성기로서 동작하는 경우의 처리 순서를 나타낸 플로차트이다.
도 11은, 도 2~도 3에 나타낸 무선 통신 장치가 명시적 피드백 순서에 근거하여 빔 형성부로서 동작하는 경우의 처리 순서를 나타낸 플로차트이다.
도 12는, 명시적 피드백에 의해 액세스 포인트에서 클라이언트 단말로 빔 형성을 행하는 프레임 교환 순서를 나타낸 도면이다.
도 13은, 명시적 피드백에 따라서 빔 형성을 행하기 위한 연산 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, Tx 빔형성 기능 필드의 B25~B26의 2비트를“빔형성기에서 최대 CSI 차원”으로서 이용하는 모습을 나타낸 도면이다.
한 실시예에 따르면, N개의 안테나를 포함하는 제 1의 단말에서 M개의 안테나를 포함하는 제 2의 단말로 공간 다중 스트림을 전송하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 시스템이 제공된다(단, N은 2이상의 정수, M은 1이상의 정수이다). 상기 시스템은, 상기 제 1의 단말의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원 Mmax를 상기 제 2의 단말에 통지하는 통지 수단(단, Mmax는 N이하의 정수); 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로, 상기 제 1의 단말의 안테나 갯수 N 및 상기 제 2의 단말의 안테나 갯수 M에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송하는 트레이닝 수단과; 상기 제 2의 단말의 각 안테나에서 수신한 트레이닝 시퀀스를 M개의 스트림으로 분할하고, 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정 수단; N＜M이 되는 경우에, 상기 제 1의 단말에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원 Mmax를 고려하여, 상기 제 2의 단말에 의해 추정된 채널 행렬의 차원수를 N행과 Mmax 이하의 열로 억제하여, 상기 제 1의 단말로 피드백하는 채널 정보 피드백 수단; 상기 제 2의 단말에서 상기 제 1의 단말로 피드백된 N행과 Mmax 이하의 열을 가지는 채널 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 전송시에 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하는 전송가중치 행렬 계산 수단; 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 패킷을 전송할 때에, 상기 제 1의 단말의 각 안테나에서의 전송 신호내에 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 빔 형성하는 빔 형성 수단을 구비하고 있다.
여기서 말하는 「시스템」이란, 복수의 장치(또는 특정의 기능을 실현하는 기능 모듈)가 논리적으로 집합한 것을 말하며, 각 장치나 기능 모듈이 단일의 케이스내에 있는지 아닌지는 특별히 묻지 않는다. 다음의 설명에서도 동일하다.
무선 통신의 고속화를 실현하는 기술의 하나로서, 전송기측과 수신기측의 쌍방에 대해 복수의 안테나 소자를 갖추어 공간 다중 스트림을 실현하는 MIMO 통신 방식이 알려져 있다. 특히, 폐쇄 루프형의 MIMO 통신 시스템에서는, 데이터 패킷 전송측의 단말이, 수신측의 단말에서의 추정 채널 행렬에 관한 정보의 피드백에 근거하여 빔 형성을 행하여, 논리적으로 독립적인 복수의 공간 직교 다중 전파 채널들이 실현된다. 그리고, 수신기측에서는 원래의 복수의 신호 시퀀스를 완전히 크로스톡 없이 추출할 수 있어 이론상으로는 최고의 성능을 달성한다.
수신측의 단말에서 전송측의 단말로, 채널 행렬에 관한 피드백을 행하기 위해서는, 예를 들면, EWC HT MAC Specification에서는, "묵시적 피드백(Implicit feedback)"과 "명시적 피드백(Explicit feedback)"이라고 하는 2종류의 순서를 규정하고 있다. 이중, 명시적 피드백에서는, 빔 형성기로 동작하는 제 1의 단말이, 빔 형성부로서 동작하는 제 2의 단말에서 피드백되는 추정 채널 행렬을 기본으로 하여 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 전송패킷의 빔 형성을 실행한다.
CSI 포맷에 따라서 명시적 피드백을 이용한 빔 형성을 행하는 경우, 빔 형성기내에서는 채널 행렬을 추정하는 처리 부담이 경감된다.
그렇지만, N＜M의 경우에, 즉, 빔 형성기부가 빔 형성기보다 안테나 갯수가 많은 경우에는, 빔 형성기가 자신의 공간 스트림 갯수를 초과하는 처리 능력을 갖추지 못하기 때문에, 문제가 생길 수 있다. 단말 STA－A가 자신의 안테나 갯수인 N개까지의 스트림까지 밖에 대응하고 있지 않는 경우에는, 피드백된 M×N의 추정 채널 행렬에서 빔 형성용의 행렬을 구할 수 없다.
제 1의 실시예에 따르는 무선 통신 시스템에서는, 명시적 피드백에 따라서 빔 형성을 행할 때, 제 1의 단말의 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산하는 최대의 차원 Mmax를 제 2의 단말에 통지하며, 제 2의 단말은, 제 1의 단말의 안테나 갯수 N 및 제 1의 단말이 가지는 행렬 연산의 최대 차원 Mmax에 대응하여 Mmax×N의 순방향 채널 행렬을 여기(勵起, exciting)하기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송한다. 바꾸어 말하면, 제 2의 단말은, 추정 채널 행렬의 차원을 제 1의 단말이 가지는 행렬 연산의 최대 차원 Mmax 이하로 억제하여 CSI 정보를 반환한다. 이에 의해서, 제 1의 단말은, 자신의 안테나 갯수에 대응하는 처리 능력의 범위 내에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 도출할 수 있다.
따라서, 명시적 피드백에 의해 폐쇄 루프형의 MIMO 통신을 실행하는 실시예에서는, 빔 형성기의 안테나 갯수에 따라 차원수가 억제된 채널 추정이 빔 형성부에서 피드백된다. 그러므로, 빔 형성기인 제 1의 단말은 차원수를 억제한 빔 형성용 전송가중치 행렬의 계산을 행하는 것이 가능해져, 제 1의 단말의 회로 규모를 축소할 수 있다.
구체적으로는, M×N의 채널 행렬이 피드백되는 경우와 비교하면, CSI 정보를 수신하는 버퍼 부분의 회로 규모를 (N／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다. 또, N×N의 채널 행렬에서 빔 형성용 전송가중치 행렬을 계산하므로, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를 (N／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다. 이러한 회로 규모의 축소에 따라, 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
채널에서 피드백되는 CSI 정보가 M×N에서 N×N까지 저감되므로, 오버헤드가 축소되어, 시스템 전체적 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있다.
회로 규모의 축소 및 채널에 있어서의 오버헤드의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감할 수 있고, 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으므로, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 따르는 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있다.
한 실시예에서는, 제 1의 단말의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원 Mmax를 제 2의 단말에 통지하는 수단은 특히 한정되지 않는다.
예를 들면, EWC 제안 사양에서는, HT 단말에 의해 지원되는 임의의 HT기능을 HT 기능요소로서 정의하고 규정되어 있다. 이 HT 기능요소에서는, 빔 형성에 관한 임의의 HT기능의 지원 유무를 기술하는 TxBF(Transmit Beamforming)기능 필드가 설치되어 있다. 그러므로, 빔 형성부로 동작하는 단말이 명시적 피드백을 수행할 때에, 빔 형성기에서 수신할 수 있는 음성 패킷의 공간 차원수를 기재하는 능력 기술 필드가 포함된다. 이 능력 기술 필드내에는, 빔 형성기가 명시적 피드백을 수행할 때에 CSI 정보에 허용되는 공간 차원수를 기술하는 필드가 별도로 추가 정의될 수 있다.
HT 기능 요소는, 소정의 관리 프레임내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 장치가 액세스 포인트로서 동작하는 경우에는, HT 기능 요소는 전송 프레임 형태에 포함될 수 있다. 전송 프레임은 프레임 주기마다 통지되는 비컨(beacon) 측정 파일럿, 클라이언트 단말에서의 결합의 요청에 대해서 답장하는 결합 응답 및 재결합 응답, 또는 클라이언트 단말에서의 BBS 정보의 요청에 대해서 응답하는 검사 응답이 될 수 있다. 무선 통신 장치가 클라이언트 단말(혹은 액세스 포인트 이외의 통신국)로서 동작하는 경우에, 액세스 포인트에 대해서 네트워크 결합을 요청하기 위한 결합 요청 및 재결합 요청의 전송 프레임 형태와, 액세스 포인트에 대해서 BBS 정보를 요청하기 위한 검사 요청 형태의 전송 프레임내에 HT 기능 필드가 포함될 수 있다. 따라서, 액세스 포인트 또는 클라이언트 단말로서 무선 통신 장치가 동작하는 경우에도, 빔 형성기인 무선 통신 장치는 HT 기능 요소를 전송하여, CSI 정보에 허용되는 최대의 차원수를 빔 형성부에 알릴 수 있다.
혹은, 빔 형성기가 빔 형성부에 대해서 CSI 정보를 요청하는 패킷중에서 CSI 정보의 최대 공간 차원을 지정하는 일도 생각할 수 있다. 예를 들면, EWC 사양으로 규정되는 MAC 프레임의 HT 제어 필드내에는, CSI 정보를 요청하는 CSI／Steering 필드가 제공되며, 패킷 전송원(transmission source)은 패킷 단위로 CSI 정보를 요청할 수 있다. 따라서, HT 제어 필드내에, CSI 정보에 허용되는 공간 차원수를 기술하기 위한 필드를 추가로 정의하도록 해도 괜찮다.
빔 형성기는, 채널을 여기하기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함하는 음성 패킷안에 CSI 정보를 요청하는 신호를 포함할 수 있다.
또, EWC 사양에서는, 음성 전용, 즉 채널을 여기하기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함하는 PHY 헤더부만을 포함하며, MAC 프레임을 가지지 않는 ZLF(Zero Length Frame)(NDP(Null Data Packet)라고도 부른다. 이하에서는 「ZLF」라고 통일한다)가 규정되어 있다. ZLF는 MAC 헤더를 가지지 않기 때문에, HT 제어 필드에 의해 CSI 정보의 요청을 행할 수 없다. 이 경우, 트레이닝 수단은 음성 패킷안에 CSI 정보를 요청하는 신호를 포함하는 것이 아니라, 이전에 전송된 통상의 패킷내의 HT 제어 필드에서 CSI 정보의 요청을 행한다. 통상의 패킷내에서 CSI정보의 최대 공간 차원수를 지정하면 좋다.
본 발명의 제 2의 실시예에 의하면, N개의 안테나를 포함하는 제 1의 단말에서 M개의 안테나를 포함하는 제 2의 단말로 공간 다중 스트림을 전송하는 무선 통신 시스템이 제공된다(N은 2이상의 정수이며, M은, 1이상의 정수이다.). 상기 시스템은, 상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 N의 수 및 상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 M의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 전송하는 트레이닝 수단과; 상기 제 2의 단말의 안테나에 의해 수신된 트레이닝 시퀀스를 M개의 스트림으로 분할하여, M×N의 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정 수단과; 상기 제 2의 단말내에서 추정된 채널 행렬을 상기 제 1의 단말로 피드백하는 채널 정보 피드백 수단과; 상기 제 1의 단말의 안테나의 N의 수를 고려하여, 상기 제 2의 단말에서 상기 제 1의 단말로 피드백된 M×N의 채널 행렬의 N×N의 범위내에서, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하는 전송가중치 행렬 계산 수단과; 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 패킷을 전송할 때에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말의 각 안테나를 통해 전송되는 전송 신호내에 빔 형성을 실행하는 빔 형성 수단을 구비한다.
본 발명의 제 2의 실시예의 무선 통신 시스템에서, 명시적 피드백에 따라서 실행되는 빔 형성은, 제 1의 실시예와는 다르다. 주요 차이점은, 제 1의 단말이 가지는 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산하는 최대의 차원 Mmax를 제 2의 단말에 통지하는 순서는 생략된다는 것이다. 이 경우, 제 2의 단말이 M×N의 채널 행렬을 추정하고, 이것이 그대로 피드백되지만, 제 1의 단말은, 자신이 가지는 안테나 갯수 N을 고려하여, M×N의 채널 행렬중 N×N의 범위내에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하고 있다. 즉, 제 1의 단말은, 자신의 안테나 갯수에 대응하는 처리 능력의 범위내에서 빔 형성용 전송가중치 행렬의 계산을 행하는 것이 가능해져, 제 1의 단말의 회로 규모를 축소할 수 있다.
본 발명의 제 2의 실시예에 따르는 무선 통신 시스템에서는, M×N의 채널이 피드백되므로, CSI 정보를 수신하는 버퍼 부분의 회로 규모를 축소하거나 CSI 정보 피드백에 수반하는 오버헤드를 축소하거나 할 수 없지만, N×N의 채널 행렬에서 빔 형성용 전송가중치 행렬을 계산하면 좋기 때문에, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를 (N／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다. 회로 규모의 축소에 따라, 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다. 회로 규모의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감하고, 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으므로, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 현저하게 억제할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 빔 형성기로서 동작하는 단말이, 빔 형성부로서 동작하는 단말에서 피드백되는 추정 채널 행렬을 기본으로 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 매우 적합하게 설정하므로, 빔 형성된 패킷에 의해 높은 전송율로 통신을 행 할 수 있는, 뛰어난 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법을 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 빔 형성기가 되는 단말이, 빔형성부보다 안테나 갯수가 적은 경우에도, 빔 형성의 특성을 열화시키지 않고, 빔 형성기에 대해 채널 추정의 처리 능력이나 빔 형성용의 행렬의 계산 능력을 높이는 일 없이, 명시적 피드백에 의해 매우 적합하게 빔 형성을 행할 수 있는, 뛰어난 무선 통신 시스템, 및 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법을 제공할 수 있다.
본 발명과 관련되는 무선 통신 시스템에서는, 명시적 피드백에 의해 역방향의 채널 추정 결과에 근거하는 빔 형성을 행하고, 전송측의 단말의 안테나 갯수가 수신측의 단말의 안테나 갯수보다 적은 경우에는, 전송측의 단말에 있어서의 공간 차원수를 통지하여, 차원을 억제한 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산을 행하는 것이 가능해져, 전송측의 단말의 회로 규모를 저감할 수 있다.
본 발명에 의하면, 명시적 피드백에서, 빔형성부에서 피드백되는 채널 행렬의 차원수의 억제 또는, 빔 형성기에 있어서의 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산의 차원수를 억제하는 것에 의해서, 빔형성기로서 동작하는 장치의 회로 규모를 축소하고, 이에 따라, 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
빔 형성부에서 빔 형성기로 피드백하는 CSI 정보를 M×N에서 N×N으로 억제했을 경우에는, 오버헤드가 축소되어, 시스템 전체적으로의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
회로 규모의 축소 및 채널에 있어서의 오버헤드의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감할 수 있어 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으며, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 대응하는 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 본 발명의 실시 형태나 첨부하는 도면에 근거하는 상세한 설명에 의해서 명확해질 것이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명과 관련되는 무선 통신 시스템은, 폐쇄 루프형으로 MIMO 통신을 행하지만, 구체적으로는, 채널 행렬에 관한 피드백을 행하는 순서로서 예를 들면 EWC H T MAC 사양에 규정되어 있는“명시적 피드백”순서에 따라서 전송측의 단말이 빔 형성을 행한다. 명시적 피드백에서는, 빔 형성기가, 빔 형성부에서 피드백되는 추정 채널 행렬을 기본으로 하여 구해진 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용해 전송패킷을 빔 형성하고 통신을 행한다.
그런데, 단말장치는 일반적으로 자신이 가지는 안테나 갯수를 전제로 하고, 채널 추정을 행하는 처리 능력이나, 빔 형성용의 행렬을 계산하는 처리 능력이 주어지므로, 빔형성기(beamformer)의 안테나 갯수가 많은 경우에는, 빔 형성기는, 빔형성부(beamformee)에서 추정 채널 행렬이 피드백되어도, 행렬의 공간 차원수가 매우 크므로, 빔 형성용의 행렬을 구할 수 없게 된다.
본 발명과 관련되는 무선 통신 시스템에서는, 명시적 피드백에 따라서 빔 형성을 행할 때, 빔 형성기가 가지는 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산하는 최대 의 차원 Mmax를 빔 형성부에 통지하며, 빔형성부는, 빔 형성기가 가지는 행렬 연산의 최대 차원 Mmax에 대응하여 적은 열과, N 행의 Mmax를 가지는 순방향(forward) 채널 행렬 정보를 포함하는 패킷을 전송한다. 즉, 빔형성부는, 추정 채널 행렬의 차원수를 최대 차원 Mmax 이하로 억제하여, CSI 정보를 반환한다. 이에 의해, 빔 형성기는, 자신의 안테나 갯수에 대응하는 처리 능력의 범위내에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 도출할 수 있다.
도 1에는, 본 발명과 관련되는 명시적 피드백의 동작 순서를 개략적으로 나타내고 있다. 이러한 특별한 실시예에서, 빔 형성기로서의 STA－A의 안테나 갯수 및 빔 형성용의 전송가중치 행렬 계산시의 최대의 공간 차원수는 함께 2개로 하며, 빔 형성부로서의 STA－B의 안테나 갯수는 3개로 한다. 또, 도시의 순서는, EWC MAC 사양에 준거해 행해지는 것으로 한다.
우선, 단말 STA－A는, 단말 STA－B에 대해서 트레이닝 시퀀스를 포함하는 음성 패킷을 전송하고, 명시적 피드백에 있어서의 CSI 요청을 행한다. 또, 단말 STA－A는, 빔 형성용의 전송가중치 행렬 계산시의 최대 차원수에 관한 정보를, CSI 요청내에 포함한다. 독립된 절차에 의해, 최대 차원 수를 단말 STA－B에 사전에 통지해 둔다.
단말 STA－A에서 전송된 음성 패킷은, 3×2의 순서 방향 채널 행렬을 여기하게 된다(excites). 단말 STA－B는, 자국의 스트림 갯수와 대응하는 처리 능력을 갖추도록 디자인되어 있으며, 이 음성 패킷을 수신하면, 3×2의 순방향 추정 채널 행렬을 문제없이 생성할 수 있다.
그리고, 단말 STA－B는, 생성한 추정 채널 행렬을 피드백하는 CSI 정보의 차원수를, 단말 STA－A측의 처리 능력을 고려하여, Mmax×N 또는 그 이하로 억제한다. 단말 STA－A의 전송능력 및 단말 STA－B의 수신 능력 가운데, 더 작은 수의 공간 스트림이 사용되는 경우에, CSI 정보의 피드백이 적합하다. 예를 들면, 1~2개의 공간 스트림을 이용하는 것이 적합하다.
단말 STA－A는, CSI 정보를 받아들이면, 처리 능력의 범위내에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산을 행하는 것이 가능하고, 단말의 회로 규모를 축소하는 것이 가능하다.
이후, 단말 STA－A가 빔 형성을 행할 때마다, 음성 패킷의 요청과 음성 패킷의 수신에 의한 채널 추정과 빔 형성용 전송가중치 행렬의 계산이 반복하여 행해진다.
단말 STA－A가 가지는 안테나 갯수에 따라 차원수가 억제되므로, 단말 STA-B에서 채널 추정이 피드백된다. 빔 형성기로서의 STA －A에서는 차원수를 억제한 빔 형성용 전송가중치 행렬의 계산을 행하는 것이 가능해져, 단말 STA－A의 회로 규모를 축소할 수 있다.
구체적으로는, 전형적인 예로서 Mmax=N이면, M×N의 채널 행렬이 피드백되는 경우와 비교하면, CSI 정보를 수신하는 버퍼 부분의 회로 규모를 (N／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다(이 경우는, N=2, M=3). 또, N×N의 채널 행렬에서 빔 형성용 전송가중치 행렬을 계산하면 좋기 때문에, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를 (N／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다. 이러한 회로 규모의 축소에 따라, 장치의 소비 전력을 저감 할 수 있다.
채널에서 피드백되는 CSI 정보가 M×N에서 N×N까지 저감되므로, 오버헤드가 축소되어, 시스템 전체적으로 스루풋을 향상시킬 수 있다.
회로 규모의 축소 및 채널에 있어서의 오버헤드의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감할 수 있어 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으므로, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 대응하는 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 억제할 수 있다.
M×N 추정 채널 행렬을 이용해 빔 형성을 행하는 경우에 비하면 특성이 열화 할 가능성은 있지만, 오버헤드 축소의 효과에 의해, 보다 새로운 채널 정보를 단시간에 적용하는 것이 가능하므로, 열화는 최소화 된다.
상술한 빔 형성 순서를 실현하려면, 빔 형성기의 채널 추정 최대 차원 Mmax를 빔 형성부에 통지할 필요가 있다.
예를 들면, EWC 제안 사양에서는, HT단말이 지원하는 임의의 HT기능을 HTC 기능 요소를 전송하고, 선언하는 것이 규정되어 있다. HT 기능 요소에는, 빔 형성에 관한 임의의 HT기능의 지원 유무를 기술하는 TxBF(Transmit Beamforming) 기능 필드가 설치되어 있다.
도 4는, HT 기능 요소의 포맷을 나타내고 있다. 이 중, TxBF(Transmit Beamforming) 기능 필드에서는, 빔 형성에 관한 임의의 HT 기능이 지정된다. 도 5는, Tx 빔형성 기능 요소 필드의 구성을 나타내고 있다.
Tx 빔형성 기능 요소 필드는 32비트로 구성되지만, 이 중 19~20번째의 비트는 빔형성기 안테나의 CSI 수에 할당되며, 21~22번째의 비트는 빔 형성기 안테나의비압축된 스티어링(steering) 행렬에 할당된다. 23~24번째의 비트는 빔 형성기 안테나의 압축된 스티어링 행렬에 할당된다. 이러한 필드에는, 빔 형성부가 각각의 포맷으로 명시적 피드백을 행할 때에, 빔 형성기에서 수신할 수 있는 음성 패킷의 공간 차원수가 기재된다. 해당 필드내에, 빔형성기가 명시적 피드백을 행할 때에 있어서의 CSI 정보에 허용되는 공간 차원수를 기술하는 필드를 추가로 정의하도록 해도 괜찮다. 이러한 추가 정의의 방법으로서 예를 들면, 현재의 Tx 빔형성 기능 필드에 있어서“Reserved(예비 영역)”가 되고 있는 B25~B31중의 일부의 비트 필드를 이용하여 음성 패킷의 공간 차원수에 관한 정보를 기재한다. 구체적으로는, B25~B26의 2비트를“빔형성기의 최대 CSI 차원”필드로서 이용한다(도 14를 참조). 그 값이 0이면, 1행 N열을 가지는 행렬이 최대로 정의된다;그 값이 1이라면, 2행 N열까지의 채널 행렬이 최대로 정의되며, 그 값이 2라면, 3행 N열을 가지는 행렬이 최대로, 그 값이 3이라면, 4행 N열을 가지는 행렬이 최대로 정의된다. 그러므로, 음성 패킷을 수신하면, 허용되는 CSI 정보의 공간 차원수를 나타내도록 할 수 있다.
HT 기능 요소는, 소정의 관리 프레임내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 단말 STA－A가 액세스 포인트로서 동작하는 경우에는, 전송 프레임내에 포함될 수 있다. 전송 프레임은, 각 프레임 주기내에서 통지되는 비컨 신호; 측정 파일럿; 클라이언트 단말에서의 결합의 요청에 응답하는 결합 응답과 재결합 응답; 클라이언트 단말에서의 기본 서비스 세트 정보의 요청에 응답하는 검사 응답중, 한 개가 될 수 있다. 그러므로, 단말 STA－A가 운영하는 네트워크에 참가중의 단말 STA－B에 CSI 정보의 차원수를 통지할 수 있다. 단말 STA－A가 클라이언트 단말(혹은 액세스 포인트 이외의 통신국)로서 동작하는 경우에는, HT 기능 요소가 전송 프레임내에 포함될 수 있다. 전송 프레임은, 액세스 포인트로 동작하는 단말 STA－A에 네트워크 결합을 요청하기 위한 결합 요청과 재결합 요청; 액세스 포인트에 대해서 BBS 정보를 요청하기 위한 검사 요청중 한 개가 될 수 있다. 따라서, 단말 STA－A는 액세스 포인트 또는 클라이언트 단말중 어느 하나로 동작하는 경우에도, HT 기능 요소를 전송하는 것에 의해서, CSI 정보에 허용되는 최대의 차원수를 단말 STA－B에 통지할 수 있다.
단말 STA－A에서 전송된 HT 기능 요소에 기재되어 있는 CSI 차원 정보는, 단말 STA－B 이외의 단말에 있어서도 유효하다. 예를 들면, 단말 STA－A가 STA－C(도시 안됨)에 대해서 CSI 피드백을 이용하여 묵시적 빔형성(implicit beamforming)을 수행할 때에, CSI 차원 정보를 재차 보낼 필요는 없다.
혹은, 빔 형성기가 빔 형성부에 CSI 정보를 요청하는 패킷내에 CSI 정보의 최대 공간 차원수를 지정하는 방법도 생각할 수 있다. 도 6에는, EWC 제안 사양내에 규정되는 MAC 프레임의 HT 제어 필드의 구조를 나타내고 있다. 이 HTC 필드 는 32비트로 구성되지만, 이 중 22~23번째가 설치된 CSI／Steering 필드에서는, 패킷 전송원(transmission source)이 패킷 단위로 CSI 정보를 전송할 수 있다. 이 HTC 필드내에는, CSI 정보로 허용되는 공간 차원수를 기술하기 위한 필드를 추가로 정의하도록 해도 괜찮다.
이어서, 명시적 피드백의 동작 순서의 변형예에 대해서, 다시 도 1을 참조하면서 설명한다.
우선, 단말 STA－A는, 단말 STA－B에 대해서 트레이닝 시퀀스를 포함하는 음성 패킷을 전송하고, 명시적 피드백에 있어서의 CSI 요청을 행한다. 단, 단말 STA－A는, 빔 형성용의 전송가중치 행렬 계산시의 최대 차원수에 관한 정보의 통지를 행하지 않는다.
단말 STA－A에서 전송된 음성 패킷은, 3×2의 순방향 채널 행렬을 여기하게 된다. 단말 STA－B는, 자국의 스트림 갯수에 대응하는 처리 능력을 갖추도록 디자인 되어 있으며, 이 음성 패킷을 수신하면, 3×2의 순방향 추정 채널 행렬을 문제없이 생성할 수 있다.
단말 STA－B는, 3×2로 구성되는 채널 행렬을 그대로 CSI 정보로서 단말 STA－A에 피드백한다. 단말 STA－A의 전송능력 및 단말 STA－B의 수신 능력 가운데, 더 적은 수의 공간 스트림들이 이용되는 경우에, CSI 정보의 피드백이 적합한다. 예를 들면, 단지 1-2개의 공간 스트림을 이용한다.
단말 STA－A측에서는, 자신이 가지는 안테나 갯수를 고려하여, 3×2의 채널 행렬중 2×2의 범위내에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 요청하도록 하고 있다.
이후, 단말 STA－A가 빔 형성을 행할 때마다, 음성 패킷의 요청과 음성 패킷의 수신에 의한 채널 추정과 빔 형성용 전송가중치 행렬의 계산이 반복되어 행해진다.
단말 STA－A는, 자신이 가지는 안테나 갯수를 고려한 범위내의 차원수로 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 요청하므로, 회로 규모를 축소할 수 있다.
이 경우는, 단말 STA－A측에서는 CSI 정보를 수신하는 버퍼 부분의 회로 규모를 축소하거나 CSI 정보 피드백에 수반하는 오버헤드를 축소하는 것은 할 수 없지만, 전형적인 예로서 Mmax=N으로 하면, N×N의 채널 행렬에서 빔 형성용 전송가중치 행렬을 계산하면 좋다. 그러므로, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를 (N／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다(이 경우는, N=2, M=3).
회로 규모의 축소에 따라, 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다. 회로 규모의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감하고, 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으므로, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 대응하는 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 현저하게 억제할 수 있다.
도 1에 나타낸 빔 형성 순서에서는, 빔 형성기로서의 단말 STA－A는, 채널을 여기하기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함하는 음성 패킷안에 CSI 정보를 요청하는 신호를 포함하고 있다. 구체적으로는, MAC 프레임의 HT 제어 필드내에 설치된 CSI ／스티어링 필드에서는, 명시적 피드백에서 빔 형성부에서 수신된 피드백 방법을 지정할 수 있다(도 7을 참조).
또, EWC 제안 사양에서는, 음성 전용, 즉 채널을 여기하기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함하는 PHY 헤더부만으로 구성되어, MAC 프레임을 가지지 않는 ZLF(Zero Length Frame)가 규정되어 있다. ZLF는 MAC 헤더를 가지지 않기 때문에, HT 제어 필드에서 CSI 정보의 요청을 행할 수 없다. 이러한 경우에는, 음성 패킷안에 CSI 정보를 요청하는 신호를 포함하는 것이 아니라, 그에 앞서 전송되는 통상의 패킷내의 HT 제어 필드에서 CSI 정보의 요청을 행하도록 하면 좋다.
도 8a에는, ZLF 패킷의 전송동작의 일례를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, ZLF 패킷은, 통상의 데이터 패킷을 전송하고 나서, 짧은 프레임 간격(SIFS(Sh ort Interframe Space) 또는 RIFS(Reduced Interframe Space))이 경과한 후에 전송된다. 통상의 데이터 패킷에 포함되는 MAC 헤더내의 HT 제어 필드에서는, CSI／스티어링 필드를 지정하여, 후속의 ZLF 패킷에 대한 CSI 요청을 행하도록 하면 좋다.
도 8b에 나타내는 예에서는, 단말 STA－A는, 즉시 응답(Immediate response)을 요청하는 데이터 프레임에 대해 CSI 정보의 피드백을 요청하지만, 그 중에 ZLF를 계속해서 전송하는 것을 선언한다. 단말 STA－B가 즉시 응답에 따라, ACK를 반환하면, 단말 STA－A는, ACK를 수신하고 나서 SIFS가 경과한 후에, ZLF를 전송한다.
도 2 및 도 3에는, 도 1에 나타낸 무선 통신 시스템내에서, 단말 STA－A(혹 은 STA－B)로서 동작할 수 있는 무선 통신 장치의 전송기 및 수신기의 구성을 각각 가리키고 있다. 단말 STA－A의 안테나 갯수는 N, 단말 STA－B의 안테나 갯수는 M이며, N 혹은 M은, 예를 들면 IEEE 사양 기준에 의해 최대 4개이지만, 각 도면에서 혼란을 회피하기 위해, 단지 2개의 안테나만이 도시되어 있다.
데이터 발생기(100)에 공급되는 전송 데이터는, 스크램블러(102)에 의해 스크램블된다. 그 다음에, 인코더(104)에 의해 에러 정정 코드(ECC)를 실행한다.예를 들면 EWC HT PHY 사양에서는, 스크램블링 및 인코드 방식은 IEEE802.11a의 정의에 따른다고 규정되어 있다. 그리고, 인코드 신호는 데이터 배분기(106)에 입력되어 각 전송 스트림으로 배분된다.
장치가 빔 형성기로서 동작하는 경우, 명시적 피드백을 수행하는 경우, 데이터 발생기(100)는, CSI 정보를 요청하는 것을 기재한 MAC 프레임을 생성한다. 장치가 빔 형성부로서 동작하고 있을 때는, 수신기측의 채널 행렬 추정부(216a)는, CSI 정보 요청을 수신했을 때에, 추정된 채널 행렬을 기본으로 CSI 정보를 포함하는 데이터 프레임을 구성한다.
각 전송 스트림에서는, 스트림마다 주어진 데이터 레이트(data rate)에 따라서, 전송 신호가 펑크쳐(puncture 108)에 의해 펑크쳐되며(punctured), 인터리버(110)에 의해 인터리브되며, 매퍼(mapper : 112)에 의해 IQ신호 공간으로 매핑되어, 복소 베이스밴드 신호가 된다. EWC HT PHY 사양에서는, 인터리브 방식은 IEEE802.11a의 정의를 확장하고 있으므로, 복수 스트림간에 동일한 인터리브가 실행되지 않는다. 매핑 방식도 IEEE 802.11a에 따라, BPSK, QPSK, 16QAM, 64 QAM을 적용한다.
선택기(111)는, 인터리브된 공간 스트림 마다의 각 전송 신호내에, 적당한 타이밍에서 트레이닝 시퀀스를 삽입하고, 매퍼(112)에 공급한다. 트레이닝 시퀀스는, MIMO 시스템에 있어서의 AGC(자동 이득 제어)를 향상하기 위한 HT－STF(S hort Training Field)와, 수신기측에서 공간 변조된 입력 신호에서 채널 추정을 행하기 위한 HT－LTF(Long Training Field)를 포함한다.
전송 신호에 빔 형성을 실행하는 경우에는, 공간 다중부(114)내에서는, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부(114a)가 특이값 분해 등의 계산방법을 이용해 채널 행렬 H에서 빔 형성용의 전송가중치 행렬 V를 산출한다. 전송가중치 행렬 곱셈부(114b)가 각 전송스트림을 요소로 하는 전송벡터에 이 전송가중치 행렬 V를 곱셈하여, 빔 형성을 실행한다. 음성 패킷을 전송할 때, 전송 신호에 대해 빔 형성을 실행하지 않는다.
CSI 포맷에 의한 명시적 피드백이 행해지는 경우, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부(114a)는, 빔 형성부에서 피드백된 CSI 정보를 기본으로 하여 조립할 수 있는 순방향의 채널 행렬을 이용해 전송가중치 행렬을 계산한다. 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부(114a)가 계산 가능한 최대 차원 수로서 CSI차원 정보를 빔 형성부에 통지했을 경우, 빔 형성부에서 반환되는 CSI 정보는, 차원수가 Mmax×N으로 억제된 채널 정보이다. 또, CSI 차원 정보를 빔 형성부에 통지하지 않는 경우, 빔 형성부에서 반환되는 CS I정보는, 빔 형성부측에서 추정된 M×N의 채널 행렬이 된다. 후자의 경우, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부(114a)는, M×N행렬에서의 Mmax행만을 추출하고, Mmax×N의 순방향 채널 행렬을 조립하고, 이것을 특이값 분해하고, 전송가중치 행렬 V를 구한다. 어느 경우에도, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를(Mmax／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다.
고속 푸리에 역변환부(IFFT)(116)는, 주파수 영역에서 배열된 서브 캐리어를 시간축 신호로 변환하고, 가드 삽입부(guard insertion unit : 118)는 가드 인터벌(interval)을 부가한다. 디지털 필터(120)는 대역 제한(band limitation)을 실행한 후, DA컨버터(DAC)(122)는 밴드 제한된 신호를 아날로그 신호로 변환하고, RF부(124)는, 아날로그 신호를 적당한 주파수로 업 컨버트(up-convert)하고 나서, 각각의 전송안테나를 통해 채널로 변환 신호를 송출한다.
한편, 채널을 통하고 수신기에 도달한 데이터는, 각각의 수신 안테나 브랜치에서, RF부(228)에서 아날로그 처리되며, AD컨버터(ADC)(226)에 의해 디지털 신호로 변환된 후, 디지털 필터(224)에 입력된다.
이어서, 동기 회로(222)는 패킷 검출, 타이밍 검출, 주파수 오프셋 보정등 의 처리를 포함한다. 데이터 전송구간의 선두에 부가된 가드 인터벌을 가드 제거부(220)가 제거한다. 그리고, 고속 푸리에 변환부(FFT)(218)에 의해 시간축신호가 주파수축 신호로 변환된다.
공간 분할부(216)에서는, 공간 다중된 수신 신호의 공간 분할 처리를 행한다. 구체적으로는, 채널 행렬 추정부(216a)는, 음성 패킷의 PHY 헤더에 포함되 는 공간 스트림 트레이닝을 분할하고, 트레이닝 시퀀스에서 추정 채널 행렬 H를 조립한다.
안테나 수신 가중치 행렬 연산부(216b)는, 채널 행렬 추정부(216a)에 의해 얻어지는 채널 행렬 H를 기본으로 하여 안테나 수신 가중치 행렬 W를 계산한다. 수신 패킷에 대해 빔 형성되고, 추정 채널 행렬에 특이값 분해가 적용된 경우에, 추정 채널 행렬은, UD와 동일해지며(식 3을 참조), 안테나 수신 가중치 W가 그에 따라 계산된다. 안테나 수신 가중치 W의 계산방법은 특이값 분해로 한정되는 것이 아니고, Zero Forcing나 MMSE 등의 계산방법을 이용할 수도 있다. 안테나 수신 가중치 행렬 곱셈부(216c)는, 각 수신 스트림을 요소로 하는 수신 벡터와 안테나 수신 가중치 행렬 W와의 행렬 곱셈을 행하여, 공간 다중 신호의 공간 복호를 행하고, 스트림마다 독립한 신호 시퀀스를 얻는다.
명시적 피드백에 대해 빔 형성부로서 동작할 경우에는, 채널 행렬 추정부 (216a)에 의해 얻어지는 추정 채널 행렬 H에서 CSI 정보를 조립할 수 있어 전송데이터로서 전송기측에서 빔 형성기로 피드백된다. 빔 형성기가 빔 형성용 전송가중치 행렬을 계산할 수 있는 최대 차원수로서 CSI 차원 정보가 통지되고 있는 경우에는, CSI 차원 정보에 따라 차원수를 억제한 N×N의 채널 행렬을 CSI 정보로서 피드백한다. 또, CSI 차원 정보가 통지되지 않는 경우는, 채널 행렬 추정부(216a)에 의해 얻어지는 M×N의 추정 채널 행렬 H에서 그대로 CSI 정보를 조립할 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 단말 STA－A의 안테나 갯수를 N=2, 단 말 STA－B의 안테나 갯수를 M=3으로 설정하고, 무선 통신 장치가 단말 STA－B 즉 빔 형성부로서 동작하고 있을 때에, 채널 행렬 추정부(216a)로 얻을 수 있는 순방향의 채널 행렬 HAB는, 식(5)에 나타내는 바와 같이, 3×2의 행렬이 된다.
(식 5)
Figure 112007085243823-pct00005
빔 형성기로서의 단말 STA－A에서 CSI 차원 정보로서 N=2가 통지되고 있는 경우에는, 3행 2열의 채널 행렬중 2행을 추출한 2×2의 채널 행렬을 이용하여, CSI 정보를 조립한다.
채널 등화 회로(214)는, 스트림 마다의 신호 시퀀스에 대해, 잔류 주파수 오프셋 보정, 채널 트래킹을 실행한다. 디매퍼(demapper : 212)는 IQ신호 공간상의 수신 신호를 디매핑하고, 디인터리버(210)는 디인터리빙을 실행하고, 디펑크쳐(depuncture : 208)는 소정의 데이터 레이트로 디펑크쳐를 실행한다.
데이터 합성부(206)는, 복수의 수신 스트림을 한 개의 스트림으로 합성한다.이 데이터 합성 처리는 전송측에서 행하는 데이터 배분과 완전히 반대의 동작을 행하는 것이다. 그리고, 복호기(204)는 에러 정정 복호를 실행한 후,디스크램블러(202)에 의해 디스크램블하고, 데이터 취득부(200)는 수신 데이터를 취득한다.
장치가 빔 형성기로서 동작하는 경우, 명시적 피드백을 하는 경우에, 데이터 취득부(200)에 의해 취득된 CSI 정보는, 전송기측의 전송가중치 행렬 계산부(114a) 로 전송된다.
무선 통신 장치는, 폐쇄 루프형의 MIMO 통신에 대해 데이터 전송측의 단말 즉, 빔 형성기로서 동작하고, 빔 형성이 데이터 패킷의 전송을 개시할 때에 실행되고, 또는 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 갱신하고 싶을 때에는, 기존의 채널 행렬을 여기하기 위한 음성 패킷은 CSI 정보의 피드백을 요청하기 위해 전송된다.
CSI 정보에서 Mmax×N 또는 M×N의 채널 행렬을 조립할 수 있지만, 어느 경우에도, 차원수를 Mmax×N으로 억제한 채널 행렬을 특이값 분해하여 전송가중치 행렬 V를 계산하기 때문에, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를 (Mmax／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다.
빔 형성부에 CSI 차원 정보를 통지하고, CSI 정보로서 Mmax×N의 채널 행렬을 수신하는 경우에는, M×N의 채널 행렬이 피드백되는 경우와 비교하면, CSI 정보를 수신하는 버퍼 부분의 회로 규모를(Mmax／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다. 채널 내에서 피드백되는 CSI 정보가 M×N에서 Mmax×N까지 저감되므로, 오버헤드가 축소되어, 시스템 전체적 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이러한 회로 규모의 축소에 따라, 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
회로 규모의 축소 및 채널에 있어서의 오버헤드의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감할 수 있어 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으므로, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 따라 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있다.
도 10은, 도 2~도 3에 나타낸 무선 통신 장치가, 명시적 피드백의 순서에 근거하여 전송원 즉,빔 형성기로서 동작하는 경우의 처리 순서를 도시한 플로차트이다. 여기에서, 빔 형성기의 안테나 갯수를 N으로 하며, 빔 형성부의 안테나 갯수를 M으로 한다.
우선, 빔 형성부로서 동작하는 수신기(receiver)에 대해서, 빔 형성용 전송가중치 행렬을 계산할 때의 최대의 공간 차원수를 기술한 CSI 차원 정보를 통지한다(스텝 : S1). 이어서, N개의 채널을 여기하기 위한 음성 패킷을 전송하고, CSI 정보를 요청한다(스텝 : S2).
CSI 차원 정보를 통지하는 방법으로서 예를 들면, EWC 제안 사양에 규정되어 있는 HT 기능 요소내에 CSI 차원 정보를 기재하여 소정의 관리 프레임내에 포함시키는 전송하는 방법이나, CSI 정보를 요청하기 위한 음성 패킷중의 MAC 프레임의 HTC 필드내에 CSI 차원 정보를 기재하는 방법을 들 수 있다. 전자에 의하면, CSI 차원 정보는 비컨 전송시나 네트워크 결합시에 통지된다. 후자에 의하면, 스텝(S1)과 스텝(S2)을 동시에 실행하게 된다. 또, 스텝(S1)을 생략하고, CSI 차원 정보를 빔 형성부에 통지하지 않아도 좋다.
음성 패킷의 트레이닝 신호부분에서는 N개의 공간 차원의 채널을 여기하고, 빔 형성부은 이것을 M개의 안테나를 통해 수신하므로, M×N의 채널 행렬을 추정할 수 있다. CSI 정보 요청에 따라, 추정 채널 행렬을 기본으로 하여 CSI 정보를 작성하고, 이것을 데이터 부분에 실은 패킷을 빔 형성기로 반환한다.
빔 형성기는, CSI 정보를 수신하면, 채널 행렬을 조립하고(스텝 : S3), 순방향 데이터 전송시에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구한다(스텝 : S4).
CSI 정보에서는 Mmax×N 또는 M×N의 채널 행렬을 조립할 수 있지만, 어느 경우에도, 차원수를 Mmax×N으로 억제한 채널 행렬을 특이값 분해하여 전송가중치 행렬 V를 계산하기 때문에, M×N의 채널 행렬에서 전송가중치 행렬을 계산하는 경우와 비교하면, 빔 형성용 전송가중치 행렬 계산부의 회로 규모를 (Mmax／M)2 정도의 수준으로 축소할 수 있다. 채널에 대해 피드백되는 CSI 정보가 M×N에서 Mmax×N까지 저감되므로, 오버헤드가 축소되어, 시스템 전체적으로 스루풋을 향상시킬 수 있다.
각 안테나에서의 전송 신호를 요소로 가지는 전송벡터에 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 빔 형성이 실행된다. 그리고, 수신기로 데이터 패킷이 전송된다(스텝 : S5). 채널 행렬에 근거하여 전송안테나 가중치를 부여하고, 수신기에 대해 빔 형성을 행하여, 이상적인 공간 직교 채널을 만들어 낼 수 있다.
빔 형성기는, 회로 규모의 축소 및 채널에 있어서의 오버헤드의 축소에 따라, 통신 처리와 관련되는 지연을 저감할 수 있어 빔 형성을 적용할 때까지의 소요 시간을 단축할 수 있으므로, 보다 새로운 채널 정보에 근거하는 빔 형성을 행하는 것이 가능해진다. 새로운 채널 정보에 대응하는 빔 형성에 의해, 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있다.
도 11은, 도 2~도 3에 나타낸 무선 통신 장치가, 명시적 피드백 순서에 근거하여 수신기 즉, 빔 형성부로서 동작하는 경우의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다. 단, 빔 형성기의 안테나 갯수를 N으로 하며, 빔형성부의 안테나 갯수를 M으로 한다.
우선, 빔 형성기로서 동작하는 전송원은, CSI 차원 정보를 수신한다(스텝 : S11). 이어서, 빔 형성기에서 음성 패킷이 전송되면, 트레이닝 신호부분에서는 N개의 공간 차원의 채널이 여기된다. 빔 형성부는 M개의 안테나를 통해 음성 패킷을 수신하고 (스텝 : S12), M×N의 채널 행렬을 추정한다(스텝 : S13). 그리고, 추정 채널 행렬에서 CSI 정보를 작성하고, 데이터 부분내의 CSI 정보를 포함하는 패킷을 빔 형성기로 반환한다(스텝 : S14).
스텝(S11)에서는, EWC 제안 사양에서 규정되어 있는 HT 기능 요소, 또는 음성 패킷중의 MAC 프레임의 필드를 이용하여 CSI 차원 정보가 통지된다. 단, CSI 차원 정보의 통지가 생략되기도 한다. CSI 차원 정보가 통지되었을 경우에는, 차원수를 Mmax×N으로 억제한 채널 행렬을 이용하여 CSI 정보가 작성된다. CSI 차원 정보가 통지되지 않는 경우에는, 추정한 M×N의 채널 행렬에서 그대로 CSI 정보가 작성된다.
전송원(initiator)은, CSI 정보에서 얻을 수 있는 채널 행렬을 이용하여 순방향 데이터 전송시에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구한다. N개의 안테나에서의 전송 신호를 요소로서 가지는 전송벡터에서는 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 빔 형성을 실행하고, 데이터 패킷이 전송된다.
빔 형성부로서의 무선 통신 장치는, 전송원에서의 데이터 패킷을 수신하기 위한 M개의 안테나의 수신 벡터에 수신 가중치 행렬을 곱셈하여, 공간 다중 신호의 공간 복호를 행하므로, 스트림마다 독립한 신호 시퀀스를 얻는다. 빔 형성에 의해, 종래에는 패킷이 도달하기 어려운 위치에 무선 통신 장치가 배치되더라도, 높은 전송율로 통신을 행할 수 있게 된다.
이상, 특정의 실시 형태를 참조하면서, 본 발명에 대해 상세한 설명하였다. 그렇지만, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 상기 실시 형태의 수정이나 대체를 실행할 수 있는 일은 자명하다.
본 명세서에서는, IEEE 802.11n에 있어서의 EWC 제안 사양에 따르는 MIMO 통신 시스템에 본 발명을 적용한 실시 형태를 중심으로 설명해 왔지만, 본 발명의 요지는 이것으로 한정되는 것은 아니다. MIMO 통신 시스템은, N개의 안테나를 포함하는 제 1의 단말에서 M개의 안테나를 포함하는 제 2의 단말로 공간 다중된 스트림을 전송한다. 본 발명은 빔 형성기가 빔 형성부에서 피드백되는 채널 정보를 이용하여 빔 형성을 행하는 다양한 타입의 통신 시스템에, 적용할 수 있다.
본 명세서에서는, 설명의 간소화를 위해, 전송측의 단말이 스트림을 안테나 브랜치에 직접 매핑하는“직접 매핑(direct mapping)”을 행하는 실시 형태에 대해 설명하였지만,“공간 확장(spatial expansion)”이나 스트림과 안테나 브랜치가 1대 1로 대응하지 않는 변환 방식에도 똑같이 본 발명을 적용할 수 있다.
본 명세서에서는, 주로 IEEE 802.11의 확장 규격인 IEEE 802.11n에 적용한 실시 형태를 중심으로 설명해 왔지만, 본 발명의 요지는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, IEEE 802.16e를 근거로 하는 이동 WiMax( World wide Interoperability for Microwave), 이동체 전용의 고속 무선 통신 규격인 IEEE 802.20, 60GHz(1-10밀리미터의 전파)대를 사용하는 고속 무선 PAN(Personal Area Network) 규격인 IEEE 802.15.3c, 60GHz(1-10밀리미터의 전파)대의 무선 전송을 이용해 비압축의 HD(High Definition) 영상을 전송 가능하게 하는 Wireless HD, 제 4세대(4G) 휴대 전화 등과 같이, MIMO 통신 방식을 채용하는 다양한 무선 통신 시스템에 대해서도, 똑같이 본 발명을 적용할 수 있다.
설계요구 및 다른 인자에 따라 여러가지 수정과 결합, 소결합 및 변경들이 가능하다는 것을 당업자들이 알 수 있다. 본 발명의 첨부된 청구항과 그와 동등한 것들의 범위내에서 여러 가지 수정과 결합, 소결합 및 변경들이 가능하다.

Claims (40)

  1. N개의 안테나를 갖춘 제 1의 단말에서 M개의 안테나를 갖춘 제 2의 단말로 공간 다중된 스트림을 이용하여 데이터 전송을 수행하는 무선통신시스템에 있어서,
    상기 제 1의 단말이 가지는 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원 Mmax를 상기 제 2의 단말로 통지하는 통지 수단과,
    상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로, 상기 제 1의 단말의 안테나 갯수 N 및 상기 제 2의 단말의 안테나 갯수 M에 대응한 채널을 여기(勵起)하기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함한 패킷을 전송하는 트레이닝 수단과,
    상기 제 1의 단말에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원 Mmax를 고려하여, 상기 제 2의 단말에 있어서 추정된 채널 행렬의 차원수를 Mmax로 억제하여 상기 제 1의 단말로 피드백하는 채널 정보 피드백 수단과,
    상기 제 2의 단말에서 상기 제 1의 단말로 피드백된 채널 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로의 데이터 전송시에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하는 전송가중치 행렬 계산 수단과,
    상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 패킷을 전송할 때에, 상기 제 1의 단말의 각 안테나로부터의 전송 신호에 상기의 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 빔 형성하는 빔 형성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    표준 사양에 근거하여 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 순방향의 공간 다중 스트림 전송이 행해지며, 상기 표준 사양내의 프로토콜에 근거하여, 명시적 피드백(explicit feedback)에 있어서의 빔 형성기에 의해 수신된 채널 정보의 최대의 공간 차원을 기술하는 능력 기술 필드(capability description field)가 정의되어 있으며,
    상기 통지 수단은, 상기 능력 기술 필드를 포함하는 소정의 관리 프레임을 통해 통지를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 통지 수단은, 전송 프레임을 이용하여 통지를 실행하며,
    상기 전송 프레임은, 소정의 프레임 주기내에서 네트워크에서 액세스 포인트로서 동작하는 상기 제 1의 단말에 의해 통지되는 비컨 신호; 측정 파일럿(measure pilot); 결합 요청에 대해 응답하는 결합 응답(association response)과 재결합 응답(re-association response); 및 기본 서비스 세트 정보의 요청에 응답하는 검사 응답(probe response)중, 한 개의 응답이 되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 통지 수단은, 전송 프레임을 이용하여 통지를 실행하며,
    상기 전송 프레임은, 액세스 포인트에 대해서 네트워크 결합을 요청하는 결합 요청과 재결합 요청; 액세스 포인트에 대해서 기본 서비스 세트 정보를 요청하기 위한 검사 요청중 어느 한 요청이 되며,
    상기 제 2의 단말이 액세스 포인트로서 운영되며, 상기 제 1의 단말이 클라이언트 단말로서 운영되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 통지 수단은, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 채널 정보의 피드백을 요청하는 패킷을 통해 최대 공간 차원을 지정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이닝 수단은, 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷의 전송에 의해 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 채널 정보의 피드백을 요청하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이닝 수단은, 데이터 심볼을 포함하는 패킷의 전송에 의해 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 채널 정보의 피드백을 요청하며,
    상기 데이터 심볼을 포함하지 않고, 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송할 경우에는, 상기 데이터 심볼은 패킷의 전송 이전에 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 안테나의 제 2의 수를 포함하는 수신기에 공간 다중 스트림을 전송하기 위해 안테나의 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원을 상기 제 2의 단말에 통지하며, 상기 최대 차원은 상기 제 1의 안테나 수의 이하가 되는 통지 수단과,
    상기 장치의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 수신기의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 수신기로 전송하는 트레이닝 수단과,
    상기 수신기에서 피드백되는, 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원의 이하가 되는 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 포함하는 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신 수단과,
    채널 정보 수신 수단에 의해 수신된 열의 상기 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 이용하여, 데이터를 상기 수신기로 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하는 전송가중치 행렬 계산 수단과,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 상기 장치의 상기 안테나를 통해 전송되는 신호들을 빔 형성하고, 전송된 상기 신호들에 따라 상기 수신기로 데이터 패킷을 전송하는 패킷 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    표준 사양에 근거하여 상기 수신기로 공간 다중 스트림 전송이 행해지며, 상기 표준 사양내의 프로토콜에 근거하여, 명시적 피드백에 있어서의 빔 형성기에 의해 수신된 채널 정보의 최대의 공간 차원을 기술하는 능력 기술 필드가 정의되어 있으며,
    상기 통지 수단은, 상기 능력 기술 필드를 포함하는 소정의 관리 프레임을 통해 통지를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 통지 수단은, 전송 프레임을 이용하며,
    상기 전송 프레임은, 소정의 프레임 주기내에서 통지되는 비컨 신호; 측정 파일럿; 상기 수신기에서의 결합 요청에 대해 응답하는 결합 응답과 재결합 응답; 및 상기 수신기에서의 기본 서비스 세트 정보의 요청에 응답하는 검사 응답중, 한 개의 응답이 되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 통지 수단은, 전송 프레임을 이용하며, 상기 전송 프레임은, 액세스 포인트에 대해서 네트워크 결합을 요청하는 결합 요청과 재결합 요청; 액세스 포인트에 대해서 기본 서비스 세트 정보를 요청하기 위한 검사 요청중 어느 한 요청이 되며,
    상기 무선 통신 장치는 네트워크내에서 클라이언트 단말로서 운영되며, 상기 수신기는 액세스 포인트로서 운영되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 통지 수단은, 상기 수신기로 채널 정보의 피드백을 요청하는 패킷을 통해 최대 공간 차원을 지정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 트레이닝 수단은, 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷안에 상기 수신기로 채널 정보의 피드백을 요청하는 요청 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    데이터 심볼을 포함하지 않는 상기 트레이닝 시퀀스를 전송하는 경우에, 상기 패킷 전송 수단은, 패킷에 앞서 전송되는 데이터 심볼을 포함하는 패킷안에 상기 수신기로 채널 정보의 피드백을 요청하는 요청 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  15. 안테나의 제 2의 수를 포함하는 전송원에서 공간 다중 스트림을 수신하기 위해, 안테나의 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 전송원이 가지는 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원의 통지를 수신하며, 상기 최대 차원은 상기 제 2의 수의 이하가 되는 통지 수신 수단과,
    상기 전송원에서 상기 전송원의 안테나의 상기 제 2의 수와, 상기 무선 장치의 안테나의 상기 제 1의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 수신하고, 열의 상기 제 1의 수와 행의 상기 제 2의 수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정 수단과,
    상기 제 2의 수가 상기 제 1의 수보다 적은 경우에, 상기 전송원에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에, 최대 차원을 고려하여, 상기 채널 행렬 추정 수단이 추정한 채널 행렬의 차원수를 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 2의 수로 억제하여, 상기 억제된 채널 행렬을 상기 전송원으로 피드백하는 채널 정보 피드백 수단과,
    상기 전송원에서, 상기 피드백된 채널 행렬에서 요청되고 빔 형성용의 전송가중치 행렬내에 빔 형성된 데이터 패킷을 수신하는 데이터 패킷 수신 수단과,
    수신 신호로 구성되는 수신 벡터에, 상기 채널 행렬에서 구해지는 수신 가중치 행렬을 곱셈하고, 공간 다중 신호의 공간 복호를 실행하는 공간 분할 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    표준 사양에 근거하여 상기 전송원에서 공간 다중 스트림 전송이 행해지며, 상기 표준 사양내의 프로토콜에 근거하여, 명시적 피드백에 있어서의 빔 형성기에 의해 수신된 채널 정보의 최대의 공간 차원을 기술하는 능력 기술 필드가 정의되어 있으며,
    상기 통지 수신 수단은, 상기 능력 기술 필드를 포함하는 소정의 관리 프레임을 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 통지 수신 수단은, 전송 프레임을 수신하며,
    상기 전송 프레임은, 전송원에 의해 소정의 프레임 주기내에서 통지되는 비컨 신호; 측정 파일럿; 상기 전송원에서의 결합 요청에 대해 응답하는 결합 응답과 재결합 응답; 및 상기 전송원이 액세스 포인트로서 동작하는 경우에, 상기 전송원에서의 기본 서비스 세트 정보의 요청에 응답하는 검사 응답중, 한 개의 응답이 되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 통지 수신 수단은, 전송 프레임을 수신하며,
    상기 전송 프레임은, 상기 전송원에서의 네트워크 결합을 요청하는 결합 요청과 재결합 요청; 액세스 포인트에 대해서 기본 서비스 세트 정보를 요청하기 위한 검사 요청중 어느 한 요청이 되며,
    상기 전송원은, 네트워크내에서 클라이언트 단말로서 운영되며, 상기 무선 통신 장치는 액세스 포인트로서 운영되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 통지 수신 수단은, 상기 전송원에서 채널 정보의 피드백을 요청하는 패킷을 통해 최대 공간 차원을 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  20. 안테나의 제 1의 수를 포함하는 전송기에서 안테나의 제 2의 수를 포함하는 수신기로 공간 다중 스트림을 전송하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원을 상기 제 2의 단말에 통지하며, 상기 최대 차원은 상기 제 1의 수의 이하가 되는 통지 스텝과,
    상기 전송기의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 수신기의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 수신기로 전송하는 패킷 전송 스텝과,
    상기 수신기에서 피드백된 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원을 고려하여, 채널 행렬을 포함하는 채널 정보를 수신하고, 상기 채널 행렬은 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 3의 수는 상기 최대 차원의 이하가 되는 채널 정보 수신 스텝과,
    상기 수신된 채널 행렬을 이용하여, 상기 수신기로 데이터를 전송하는 경우에, 빔 형성용의 상기 전송가중치 행렬을 취득하는 취득 스텝과,
    빔 형성용의 상기 전송가중치 행렬을 이용하여 상기 안테나를 통해 전송되는 신호들에 대해서 빔 형성을 실행하고, 데이터 패킷을 상기 수신기로 전송하는 데이터 패킷 전송 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  21. 안테나의 제 2의 수를 가지는 수신기를 통해, 안테나의 제 1의 수를 포함하는 전송원에서 공간 다중 스트림을 수신하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 전송원이 가지는 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서 최대 차원을 수신하고, 상기 최대 차원은 상기 제 1의 수의 이하가 되는 수신 스텝과,
    상기 전송원의 안테나의 상기 제 1의 수와, 상기 수신기의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송원에서 수신하고, 열의 상기 제 2의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정 스텝과,
    상기 제 1의 수가 상기 제 2의 수보다 적은 경우에, 상기 전송원에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에, 최대 차원을 고려하여, 상기 추정한 채널 행렬의 차원수를 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수로 억제하여, 상기 억제된 채널 행렬을 상기 전송원으로 피드백하는 억제 및 피드백 스텝과,
    상기 전송원에서, 상기 피드백된 채널 행렬에서 구해진 빔 형성용의 전송가중치 행렬내에 빔 형성된 데이터 패킷을 수신하는 데이터 패킷 수신 스텝과,
    수신 신호로 구성되는 수신 벡터에, 상기 채널 행렬에서 구해지는 수신 가중치 행렬을 곱셈하고, 공간 다중 신호의 공간 복호를 실행하는 공간 복호 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  22. 안테나의 제 1의 수를 포함하는 제 1의 단말에서 안테나의 제 2의 수를 포함하는 제 2의 단말로 공간 다중 스트림을 전송하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 제 1의 단 말에서 상기 제 2의 단말로 전송하는 트레이닝 수단과,
    상기 제 2의 단말의 안테나에 의해 수신된 트레이닝 시퀀스를 스트림 의 상기 제 2의 수로 분할하여, 열의 상기 제 2의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정 수단과,
    상기 제 2의 단말내에서 추정된 채널 행렬을 상기 제 1의 단말로 피드백하는 채널 정보 피드백 수단과,
    상기 제 1의 단말의 안테나의 제 1의 수를 고려하여, 상기 제 2의 단말에서 상기 제 1의 단말로 피드백된 채널 행렬의 범위내에서, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하며, 상기 범위는 열의 상기 제 1의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 전송가중치 행렬 계산 수단과,
    상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 패킷을 전송할 때에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말의 각 안테나를 통해 전송되는 전송 신호내에 빔 형성을 실행하는 빔 형성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 트레이닝 수단은, 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷의 요청 신호를 이용하여, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 채널 정보의 피드백을 요청하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 트레이닝 수단은, 데이터 심볼을 포함하지 않는 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송할 경우에, 상기 패킷에 앞서 전송되는 데이터 심볼을 포함하는 패킷안의 요청 신호를 이용하여 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 채널 정보의 피드백을 요청하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  25. 안테나의 제 2의 수를 포함하는 수신기로 공간 다중 스트림을 전송하기 위해, 안테나의 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 무선 통신 장치의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 수신기의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 수신기로 전송하는 트레이닝 수단과,
    상기 수신기에서 피드백되고, 열의 상기 제 2의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 수신하는 채널 정보 수신 수단과,
    상기 무선 통신 장치의 안테나의 제 1의 수를 고려하여, 상기 수신기에서 피드백된 채널 행렬의 범위내에서, 상기 수신기로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하며, 상기 범위는 열의 상기 제 1의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 전송가중치 행렬 계산 수단과,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 무선 통신 장치의 상기 안테나를 통해 전송되는 신호들을 빔 형성하고, 데이터 패킷을 상기 수신기로 전송하는 패킷 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 트레이닝 수단은, 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷내의 요청 신호를 이용하여 상기 수신기에 채널 정보의 피드백을 요청하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    데이터 심볼을 포함하지 않는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송할 경우에, 상기 패킷 전송 수단은, 상기 패킷에 앞서 전송되는 데이터 심볼을 포함하는 패킷안의 요청 신호를 이용하여 상기 수신기로 채널 정보의 피드백을 요청하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  28. 안테나의 제 1의 수를 포함하는 전송기에서 안테나의 제 2의 수를 포함하는 수신기로 공간 다중 스트림을 전송하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 전송기의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 수신기의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 수신기로 전송하는 패킷 전송 스텝과,
    상기 수신기에서 피드백된 채널 행렬을 수신하고, 상기 채널 행렬은 열의 제 2의 수와 행의 상기 제 1의 수를 포함하는 채널 행렬 수신 스텝과,
    상기 전송기의 안테나의 제 1의 수를 고려하여, 상기 수신기에서 피드백된 채널 행렬의 범위내에서, 상기 수신기로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하며, 상기 범위는 열의 상기 제 1의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 전송가중치 취득 스텝과,
    빔 형성용의 상기 전송가중치 행렬을 이용하여 상기 전송기의 안테나를 통해 전송되는 신호들에 대해서 빔 형성을 실행하고, 데이터 패킷을 상기 수신기로 전송하는 데이터 패킷 전송 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  29. 안테나의 제 1의 수를 포함하는 제 1의 단말에서 안테나의 제 2의 수를 포함하는 제 2의 단말로 공간 다중 스트림을 전송하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 제 1의 단말의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원을 상기 제 2의 단말에 통지하며, 상기 최대 차원은 상기 제 1의 수의 이하가 되는 통지부와,
    상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로, 상기 제 1의 단말의 안테나의 상 기 제 1의 수 및 상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 전송하는 트레이닝부와,
    상기 제 2의 단말의 안테나에 의해 수신된 트레이닝 시퀀스를 스트림의 상기 제 2의 수로 분할하여 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정부와,
    상기 제 1의 수가 상기 제 2의 수보다 적은 경우에, 상기 제 1의 단말에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원을 고려하여, 상기 제 2의 단말에 의해 추정된 채널 행렬의 차원수를 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수로 억제하여, 상기 억제된 채널 행렬을 상기 제 1의 단말로 피드백하고, 상기 제 3의 수는 상기 최대 차원의 이하가 되는 채널 정보 피드백부와,
    상기 제 2의 단말에서 상기 제 1의 단말로 피드백된 열의 상기 제 3의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하는 전송가중치 행렬 계산부와,
    상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 패킷을 전송할 때에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말의 각 안테나의 전송 신호내에 빔 형성을 실행하는 빔 형성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  30. 안테나의 제 2의 수를 포함하는 수신기에 공간 다중 스트림을 전송하기 위해 안테나의 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원을 상기 제 2의 단말에 통지하며, 상기 최대 차원은 상기 제 1의 안테나 수의 이하가 되는 통지부와,
    상기 장치의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 수신기의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 수신기로 전송하는 트레이닝부와,
    상기 수신기에서 피드백되는, 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 최대 차원의 이하가 되는 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 포함하는 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신 부와,
    채널 정보 수신 수단에 의해 수신된 열의 상기 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 이용하여, 데이터를 상기 수신기로 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하는 전송가중치 행렬 계산부와,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 상기 장치의 상기 안테나를 통해 전송되는 신호들을 빔 형성하고, 전송된 상기 신호들에 따라 상기 수신기로 데이터 패킷을 전송하는 패킷 전송부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  31. 안테나의 제 2의 수를 포함하는 전송원에서 공간 다중 스트림을 수신하기 위해, 안테나의 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 전송원이 가지는 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에 있어서의 최대 차원의 통지를 수신하며, 상기 최대 차원은 상기 제 2의 수의 이하가 되는 통지 수신부와,
    상기 전송원에서 상기 전송원의 안테나의 상기 제 2의 수와, 상기 무선 장치의 안테나의 상기 제 1의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 수신하고, 열의 상기 제 1의 수와 행의 상기 제 2의 수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정부와,
    상기 제 2의 수가 상기 제 1의 수보다 적은 경우에, 상기 전송원에 있어서의 빔 형성용의 전송가중치 행렬의 계산시에, 최대 차원을 고려하여, 상기 채널 행렬 추정 수단이 추정한 채널 행렬의 차원수를 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 2의 수로 억제하여, 상기 억제된 채널 행렬을 상기 전송원으로 피드백하는 채널 정보 피드백부와,
    상기 전송원에서, 상기 피드백된 채널 행렬에서 요청되고 빔 형성용의 전송가중치 행렬내에 빔 형성된 데이터 패킷을 수신하는 데이터 패킷 수신부와,
    수신 신호로 구성되는 수신 벡터에, 상기 채널 행렬에서 구해지는 수신 가중치 행렬을 곱셈하고, 공간 다중 신호의 공간 복호를 실행하는 공간 분할부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  32. 안테나의 제 1의 수를 포함하는 제 1의 단말에서 안테나의 제 2의 수를 포함 하는 제 2의 단말로 공간 다중 스트림을 전송하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 전송하는 트레이닝부와,
    상기 제 2의 단말의 안테나에 의해 수신된 트레이닝 시퀀스를 스트림 의 상기 제 2의 수로 분할하여, 열의 상기 제 2의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정부와,
    상기 제 2의 단말내에서 추정된 채널 행렬을 상기 제 1의 단말로 피드백하는 채널 정보 피드백부와,
    상기 제 1의 단말의 안테나의 제 1의 수를 고려하여, 상기 제 2의 단말에서 상기 제 1의 단말로 피드백된 채널 행렬의 범위내에서, 상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하며, 상기 범위는 열의 상기 제 1의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 전송가중치 행렬 계산부와,
    상기 제 1의 단말에서 상기 제 2의 단말로 데이터 패킷을 전송할 때에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여, 상기 제 1의 단말의 각 안테나를 통해 전송되는 전송 신호내에 빔 형성을 실행하는 빔 형성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  33. 안테나의 제 2의 수를 포함하는 수신기로 공간 다중 스트림을 전송하기 위해, 안테나의 제 1의 수를 포함하며, 상기 제 1의 수는 2이상의 정수이며, 상기 제 2의 수는 1이상의 정수가 되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 무선 통신 장치의 안테나의 상기 제 1의 수 및 상기 수신기의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 패킷을 상기 수신기로 전송하는 트레이닝부와,
    상기 수신기에서 피드백되고, 열의 상기 제 2의 수와 행의 상기 제 1의 수를 가지는 채널 행렬을 수신하는 채널 정보 수신부와,
    상기 무선 통신 장치의 안테나의 제 1의 수를 고려하여, 상기 수신기에서 피드백된 채널 행렬의 범위내에서, 상기 수신기로 데이터 전송시에, 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 구하며, 상기 범위는 열의 상기 제 1의 수와 행의 제 1의 수를 가지는 전송가중치 행렬 계산부와,
    빔 형성용의 전송가중치 행렬을 이용하여 무선 통신 장치의 상기 안테나를 통해 전송되는 신호들을 빔 형성하고, 데이터 패킷을 상기 수신기로 전송하는 패킷 전송부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  34. 제 1의 단말과 제 2의 단말 사이의 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    안테나의 제 1의 수를 가지는 상기 제 1의 단말에서 안테나의 제 2의 수를 가지는 상기 제 2의 단말로 채널 상태 정보를 전송하는 전송 스텝과,
    상기 채널 상태 정보에 따라 채널 행렬을 구성하는 구성 스텝과,
    상기 채널 행렬에 근거하여 상기 제 1의 단말과 상기 제 2의 단말 사이의 무선 통신을 설정하는 설정 스텝을 구비하는 무선 통신 방법.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 최대 차원을 포함하며, 상기 최대 차원은 1이하가 되는 무선 통신 방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 제 1의 단말에서 안테나의 상기 제 2의 단말로 음성 패킷을 전송하는 스텝을 추가로 포함하며,
    상기 음성 패킷은 상기 제 1의 단말의 안테나의 상기 제 1의 수와 상기 제 2의 단말의 안테나의 상기 제 2의 수에 대응하는 트레이닝 시퀀스를 포함하는 무선 통신 방법.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 채널 행렬을 상기 트레이닝 시퀀스를 스트림의 상기 제 2의 수로 분할함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 최대 차원의 이하가 되는, 열의 제 3의 수와 행의 상기 제 1의 수를 포함하기 위해 상기 채널 행렬을 억제하는 스텝과,
    상기 제 1의 수가 상기 제 2의 수보다 작다면, 상기 억제된 채널 행렬을 상기 제 1의 단말로 피드백시키는 스텝을 추가로 포함하는 무선 통신 방법.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 억제된 채널 행렬을 이용하여 빔 형성용의 전송가중치 행렬을 계산하는 스텝을 추가로 구비하는 무선 통신 방법.
  40. 제 39항에 있어서,
    빔 형성용의 상기 전송가중치 행렬을 이용하여 전송되는 신호들을 빔 형성하는 스텝과,
    무선 통신 채널을 통해 상기 빔 형성된 신호들을 전송하는 스텝을 추가로 구비하는 무선 통신 방법.
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