KR101426962B1

KR101426962B1 - 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔 포밍 방법 및장치

Info

Publication number: KR101426962B1
Application number: KR1020080026081A
Authority: KR
Inventors: 고은석; 권종형; 마자레세 데이비드; 채찬병; 로버트 더블유 히스
Original assignee: 삼성전자주식회사; 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2014-08-07
Also published as: US8190209B2; US20090253380A1; KR20090100721A

Abstract

본 발명은, 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 송신 장치의 빔포밍 방법에 있어서, 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하는 과정과, 상기 계산된 전송율의 합이 최대값을 갖는 코드북 인덱스 조합을 최적 코드북 인덱스 조합으로 선택하는 과정과, 상기 최적 코드북 인덱스 조합에 포함된 코드북 인덱스들 중 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스를 상기 특정 수신 장치로 송신하는 과정을 포함한다.

MIMO, coordinated beamforming, feedforward, codebook

Description

다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔 포밍 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BEAMFORMING IN MULTIPLE USERSCOMMUNICAITON USING MULTIPLE ANTENNAS}

본 발명은 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔 포밍 방법 및 장치에 관한 것이다.

다중 안테나를 사용하는 다중 사용자 통신 시스템의 송신 장치에서 사용하는 프리 코딩(pre-coding) 방식 및 포스트 프로세싱(post-processing) 방식에는 선형 방식과 비선형 방식이 있다. 여기서, 상기 선형 방식의 프리 코딩 방식은 다시 유니터리 프리 코딩(unitary pre-coding) 방식과 논 유니터리 프리 코딩(non-unitary pre-coding) 방식으로 구분된다. 또한, 코디네이티드 빔 포밍(coordinated beam forming) 방식은 논 유니터리 프리 코딩 방식이다.

상기 코디네이티드 빔 포밍 방식을 사용할 경우 송신 장치가 모든 액티브사용자(active user)와의 하향링크(downlink) 채널 정보를 이용하여 프리 코딩 행렬 과 수신 빔 포밍 벡터(또는 수신 빔포밍 행렬)를 계산한다. 이때, 프리 코딩 행렬과 수신 빔 포밍 벡터는 반복(iteration) 알고리즘을 사용하여 사용자간 간섭(inter-user interference), 이 최소화되도록 계산된다. 여기서, 상기 사용자간 간섭은 다중 접속 간섭(multiple-access interference)이라고도 칭해진다.

상기 코디네이티드 빔 포밍 방식은 송수신 빔 포밍 벡터를 계산하기 위해 다음과 같은 두 가지 방법을 사용한다.

첫 번째 방법은 파일럿 빔 포밍을 이용하는 것으로, 송신 장치는 각 수신 장치들에게 전용 파일럿(dedicated pilot)을 할당한다. 이후, 송신 장치는 각 수신 장치들의 수신 빔 포밍 벡터로서 해당 전용 파일럿을 빔 포밍하여 송신한다. 상기 각 수신 장치는 상기 전용 파일럿을 사용하여 유효 채널(effective channel)을 추정한 후, 상기 추정한 유효 채널에 정합 필터(matched filter)를 형성하여 수신 빔 포밍 벡터로 사용한다.

두 번째 방법은 송신 장치가 각 수신 장치의 수신 빔포밍 벡터를 양자화(quantization)하여 피드 포워드(feedforward) 채널을 통해 각 수신 장치로 송신하는 것이다. 상기 두 가지 방법 중 어떤 방법을 사용할지는 상기 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템이 전용 파일럿을 사용하는지 여부에 따라 결정된다.

한편, 상기 코디네이티드 빔 포밍 방식은 프리코딩 벡터와, 수신 빔 포밍 벡터를 사용자 간섭이 최소화되는 값으로 수렴되도록하는 반복 알고리즘을 사용하기 때문에 그 계산량은 랜덤 변수(random variable)로 주어진다. 따라서 송수신 빔포밍 벡터 계산이 수렴될 때까지 송신 장치의 신호 송신이 지연될 수 있다. 반면, 상기 반복 알고리즘의 반복 횟수를 강제로 제한하게 될 경우, 송수신 빔 포밍 벡터가 부정확하게 계산되어 성능이 저하된다.

또한, 상기 코디네이티드 빔 포빙 방식은 상기 반복 알고리즘을 사용하여 송수신 빔 포밍 벡터를 계산한 후, 코드북(codebook)을 사용하여 수신 빔 포밍 벡터를 양자화하고, 상기 양자화된 수신 빔 포밍 벡터를 이용하여 상기 송신 빔포밍 벡터를 재조정하는 두 단계를 거쳐야 한다. 따라서 상기 양자화로 인해 성능이 열화되는 경우가 발생한다.

본 발명은 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔 포밍 방법 및 장치를 제안한다.

또한, 본 발명은 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템의 수신 장치가 송신 장치에서 송신한, 코드북 기반의 프리 코딩 정보를 이용하여 수신 빔 포밍 벡터를 검출하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명에서 제안하는 방법은, 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 송신 장치의 빔포밍 방법에 있어서, 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하는 과정과, 상기 계산된 전송율의 합이 최대값을 갖는 코드북 인덱스 조합을 최적 코드북 인덱스 조합으로 선택하는 과정과, 상기 최적 코드북 인덱스 조합에 포함된 코드북 인덱스들 중 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스를 상기 특정 수신 장치로 송신하는 과정을 포함한다.

본 발명에서 제안하는 다른 방법은, 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 송신 장치의 빔 포밍 방법에 있어서, 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하는 과정과, 상기 코드북 인덱스 조합별로 계산된 전송율 합들 각각을 고유 분해(eigen decomposition)하여 고유값들과 고유벡터들을 계산하고, 각 코드북 인덱스 조합별로 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터에 상응하는 수신 장치를 기준 수신 장치로 선택하고, 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 상기 기준 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치로 결정하는 과정과, 상기 기준 수신 장치 이외에 수신 장치들 각각은 자신이 사용하는 코드북 인덱스 조합에서 계산된 고유 벡터들 중 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 제외한 고유벡터들 중 최대값을 갖는 고유벡터를 해당 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터로 결정하는 과정을 포함한다.

삭제

본 발명에서 제안하는 장치는 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔포밍 장치에 있어서, 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하고, 상기 계산된 전송율의 합이 최대값을 갖는 코드북 인덱스 조합을 최적 코드북 인덱스 조합으로 선택하는 제어부와, 상기 최적 코드북 인덱스 조합에 포함된 코드북 인덱스들 중 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스를 상기 특정 수신 장치로 송신하는 송신 안테나들을 포함한다.

본 발명에서 제안하는 다른 장치는 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔포밍 장치에 있어서, 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하고, 상기 코드북 인덱스 조합별로 계산된 전송율 합들 각각을 고유 분해(eigen decomposision)하여 고유값들과 고유벡터들을 계산하고, 각 코드북 인덱스 조합별로 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터에 상응하는 수신 장치를 기준 수신 장치로 선택하고, 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 상기 기준 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치로 결정하고, 상기 기준 수신 장치 이외에 수신 장치들 각각은 자신이 사용하는 코드북 인덱스 조합에서 계산된 고유 벡터들 중 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 제외한 고유 벡터들 중 최대값을 갖는 고유 벡터를 해당 수신장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치로 결정하는 제어부를 포함한다.

삭제

본 발명은 코디네이트 빔포밍 방식을 사용하는 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 송신 장치가 반복 알고리즘을 사용하지 않고도 수신 장치가 수신 빔 포밍 벡터를 검출하는 것을 가능하게 함으로써, 상기 송신 장치의 수신 빔 포밍 벡터 계산에 따른 신호 송신 지연 현상을 방지한다는 효과를 가진다. 또한, 종래 기술의 두 단계에 걸친 계산을 한 단계로 줄일 수 있기 때문에, 시스템 설계의 간략화 및 통합화가 가능하여 종래 방법 대비 양자화로 인한 성능 열화를 극복할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔포밍 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 제안하는 빔포밍 방법은 다음과 같은 가정을 만족해야만 한다.

먼저, 송신 장치는 모든 수신 장치들에 대한 하향 링크 채널 정보를 알고 있다. 상기 송신부는 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용할 경우상향링크 사운딩 채널(uplink sounding channel)을 이용하거나 또는 피드백 채널을 통해 수신부가 추정한 하향링크 채널 정보를 피드백 받을 수도 있다. 여기서는, 기지국이 정확한 하향링크 채널 정보를 알고 있다고 가정하지만, 부정확한 하향링크 채널 정보도 고려될 수 있음은 물론이다.

또한, 채널 환경은 플랫 페이딩(flat fading) 환경이며, 송신 장치와 수신 장치들은 동일한 코드북을 사용한다. 상기 코드북은 송신 빔 포밍 벡터 값과 수신 빔 포밍 벡터 값의 근사값에 대응하는 코드워드가 일대일로 매핑된다. 상기 근사값은 일정 범위 내에 포함되는 값들을 양자화하여 하나의 대표값으로 나타낸 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 송신부(100)는 K개의 송신 안테나들(116-1~116-K)과,, K개의 채널 코덱/인터리버(channel codec/interleaver)(102-1~102-K)와, K개의 변조부(modulator)(104-1~104-K)와, K개의 빔포머(beamformer)(108-1~108-K) 및 K개의 가산기(110-1~110-K)를 포함하고, 제어부(106)와, 최적/양자화 제어기(112) 및 채널 정보/제어 정보 생성부(114)를 포함한다.

상기 채널 코덱/인터리버들(102-1~102-K) 각각은 상기 제어부(106)의 지시에 송신할 신호들을 채널 코딩 및 인터리빙한 후 해당 변조부로 전달한다. 상기 제어 부(106)의 제어에 따라 상기 변조부들(104-1~104-K) 각각은 입력되는 채널 코딩 및 인터리빙된 신호들을 변조 방식을 사용하여 변조한 후 해당 빔 포머 로 전달한다. 이후, 상기 빔 포머들(108-1~108-K)은 상기 최적/양자화 제어기(112)의 제어에 따라 송신 안테나들(128-1~128-K) 각각으로 송신할 신호에 대해 빔 포밍한 후상기 가산기들(110-1~110-K)로 전달한다. 상기 가산기들(110-1~110-K)은 입력되는 빔 포밍된 신호들을 가산하여 해당 송신 안테나를 통해서 수신 장치로 송신한다.

상기 채널 정보/제어 정보 생성부(114)는 상향링크 사운딩 채널(uplink sounding channel)을 이용하거나 또는 피드백 채널을 통해 수신부가 추정한 하향링크 채널 정보를 피드백 받아 채널 정보 및 제어 정보를 생성하여 상기 제어부(106)와 상기 최적/양자화 제어기(112)로 전달한다. 상기 최적/양자화 제어기(112)는 각 수신부들의 송수신 빔 벡터를 계산하고, 상기 계산된 송신 빔 벡터와, 해당 수신부가 수신빔 벡터를 생성하기 위해 필요한 코드북 인덱스를 해당 수신부로 송신하도록 제어한다. 일 예로, 상기 최적/양자화 제어기(112)가 다수의 수신부들 중 k번째 사용자에 해당하는 수신 장치가 송수신 빔 벡터를 생성하는 동작에 대해서 설명하기로 한다. 이하, 설명의 편의상 k번째 사용자에 해당하는 수신 장치를 k번째 수신 장치가 칭하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 k번째 수신 장치의 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 수신부(200)는 N개의 수신 안테나(202-1~N)와, 제어부(204)와, 결합부(206)와, 채널 추정부(208)와, 복조부(210) 및 디인터리버/채널 코덱(deinterleaver/channel codec)(212)을 포함한다.

상기 수신부(200)는 상기 수신 안테나들(202-1~202-N)을 통해서 상기 송신 장치(100)에서 송신한 신호를 수신한다.

상기 송신부(100)가 상기

번째 수신 장치로 송신한 신호가

이고, 상기

번째 수신 장치로 송신한 신호에 사용한 송신 빔 포밍 벡터가

이면,

번째 수신 장치에 대해 송신 빔 포밍된 신호는

다. 이 경우, 상기

번째 수신 장치가 수신한 신호

는 하기 <수학식1>과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

는 양자화 함수를 나타내고, K는 송신부에서 사용한 송신 안테나의 수를 나타내고,

는

번째 수신 장치의 가우시안(gaussian) 잡음 벡터를 나타낸다.

상기

의 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal Interference & Noise Ratio)는 하기 <수학식2>와 같이 나타낼 수 있다.

또한, 송신 장치에서 각 수신 장치로 송신하는 송신 신호

는 서로 독립적이며, 그 전력은 정규화되어 있다고 가정한다.

이하, 도1 내지 도2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 수신 빔 벡터를 생성하는 절차를 상세히 설명하기로 한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 송신부가 송신 빔포밍 벡터를 생성하고, 수신 빔 포밍 벡터를 생성하기 위한 코드북 인덱스를 수신 장치로 송신하여 상기 수신 장치가 수신 빔 포밍 벡터를 생성하도록 한다.

일 예로, 코드북 인덱스를

개의 비트를 사용하여 양자화할 경우, 코드북은

개의 코드워드(codeword)를 가지며, 코드북 C는 하기 <수학식 3>과 같이 정의된다.

이때, 송신 안테나들의 총 수가 K이므로, 총

개의

들 즉, 인덱스 조합이 존재한다.

상기 최적 양자화 제어기(112)는 상기 코드북 C의 코드워드들 중

와 근접한 하나의 코드워드를 선택하여

를 생성한다. 상기

는

번째 송신 안테나의 피드포워드된 코드북 인덱스를 나타낸다.

각 수신 장치별로 선택된 피드워드 코드북 인덱스에 대한 유효 채널 행렬(Effective Channel Matrix)은 하기 <수학식4>와 같이 정의된다.

여기서,

는 행렬의 전치(Matrix Transpose)를 나타내고,

이고,

는 각 코드북 인덱스 조합에 따른 유효 채널 행렬을 나타낸다.

상기 최적 양자화 제어기(112)는 상기한 유효 채널 행렬(

)을 이용하여 상기

번째 수신 장치의 코드북 인덱스 조합에 상응하는 송신 빔포밍 벡터 초기치(

)를 하기 <수학식 5>와 같이 계산한다.

여기서,

는

행렬의 PI(Pseudo-inverse)를 나타내고,

는 행렬의

번째 벡터를 나타내고,

는 벡터의 놈(norm)을 나타낸다.

상기 최적 양자화 제어기(112)는 상기 <수학식5>를 통해서 계산된 상기

를 사용하여,

번째 수신장치의 SINR을 하기 <수학식 6>과 같이 계산한다.

예를 들어, <수학식3>의 코드북 C를 사용할 경우, K 개의 코드북 인덱스들

로 구성되는

개의 코드북 인덱스 조합들이 존재한다. 따라서 상기 최적/양자화 제어기(112)는 각 코드북 인덱스 조합별로 하기 <수학식 7>을 사용하여 전송율 합(Sum rate)(

)을 각각 계산한다.

상기 최적/양자화 제어기(112)는 하기 <수학식 8>과 같이 상기한 코드북 인덱스 조합별로 계산된 전송율 합들 중 전송율 합이 최대 값을 갖는 코드북 인덱스 조합을

번째 수신장치에 대한 최적의 코드북 인덱스 조합으로 선택한다.

상기 최적/양자화 제어기(112)는 상기 선택한 최적의 코드북 인덱스 조합을 이용하여 사용자 간 간섭이 최소화되는 송신 빔 벡터를 결정한다. 즉, 상기 최적/양자화 제어기(112)는

번째 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터를 하기 <수학식 9>와 같이 계산한다.

다음으로, 상기 최적/양자화 제어기(112)는 상기 최적의 코드북 인덱스에 포함된

번째 수신 장치의 코드북 인덱스인

를

번째 수신 장치로 피드워드한다. 이후, 상기 수신부(200)의 결합부(206)는 미리 알고 있는 코드북의 코드워드들 중 상기 피드워드된 코드북 인덱스

에 대응하는 코드워드를 획득한다. 이후, 상기 결합부(206)는 상기 획득된 코드워드와 상기 채널 추정부(208)로부터 획득한 채널 행렬

를 사용하여 하기 <수학식 10>에 따라 수신 빔 포밍 벡터를 계산한다.

상기한 바와 같이 송신부가 해당 사용자별로 최적의 코드북 인덱스 조합을 사용하여 송수신 빔 벡터를 계산함으로써, 송신 안테나들 간 간섭이 최소화되는 수렴을 구하기 위한 반복절차 없이 해당 사용자별 송수신 빔벡터를 계산할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치의 동작 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 300단계에서 송신 장치는 수신부와 미리 정해놓은 코드북의 인덱스들을 인덱스들의 조합으로 그룹핑하고, 305단계로 진행한다. 305단계에서 상기 송신 장치는 상기 그룹핑된 인덱스 조합들 각각의 전송율 합을 상기 <수학식 6> 내지 <수학식 7>을 이용하여 계산한다. 이때, 상기 인덱스 조합들의 총 수는, 양자화 코드워드의 수에 상기 송신 장치의 송신안테나 수를 지수승으로 곱한 값이다.

310단계에서 상기 송신 장치는 <수학식 8>과 같이 상기 인덱스 조합들 각각의 전송율 합들 중 최대 전송율 합을 갖는 코드북 인덱스 조합을

번째 수신 장치에 대한 최적의 코드북 인덱스 조합으로 선택하고, 315단계로 진행한다. 315단계에서 상기 송신 장치는 상기 최적의 코드북 인덱스 조합을 사용하여 상기 <수학식 9>를 통해서

번째 수신 장치의 송신 빔포밍 벡터를 계산하고, 320단계로 진행한다. 320단계에서 상기 송신 장치는, 상기 최적의 코드북 인덱스 조합에 포함된

번째 수신 장치에 해당하는 코드북 인덱스를 상기

번째 수신 장치에게 피드워드한다.

이후, 상기 코드북 인덱스를 수신한

번째 수신 장치는, 상기 코드북 인덱스에 상응하는 코드워드를 이용하여 상기 <수학식 10>에 따라 수신 빔 포밍 벡터를 계산한다.

한편, 송신 안테나들의 개수가 증가할 경우, 인덱스 조합을 구성하는 인덱스들의 수 역시 증가하여 계산량이 많아질 수 있다. 따라서 본 발명의 다른 실시 예에서는 각 송신 빔포밍 벡터들이 직교성을 가질수록 신호대 간섭 잡음비가 증가하므로, 고유 벡터를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 결정하는 방법을 제안한다..

구체적으로, 상기 <수학식 7>에 따라 각 사용자의 수신 장치별로

행렬을 계산하고, 상기 계산된

행렬을 고유 분해(eigen decomposion)하여, 고유값(eigenvalue)들과고유 벡터(eigen envector)들을 계산한다. 이때, 상기 수신 장치별로 상기

의 고유 벡터들을 모은 행렬

각각을 생성하고, 해당

행렬의 각 벡터는 고유값들의 크기가 큰 순서대로 고유벡터들을 정렬한다.즉,

은

의 고유 벡터들 중 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터이다. 각 수신 장치들 각각의

들 중에서 최대값을 갖는

에 상응하는 수신장치를 기준 수신장치로 선택하고, 상기 기준 수신 장치에 해당하는 고유값을 송신 빔포밍 벡터로 결정한다. 즉, 한

다.

한편, 나머지 사용자들의 수신장치들의 송신 빔포밍 벡터의 초기치는 하기 <수학식 11>과 같이 이미 다른 안테나에게 할당된 행렬

의 벡터들을 제외한

의 벡터들 중에서 자신의

과 가장 유사한 벡터로 결정된다.

상기한 바와 같이 <수학식 11>을이용하여 각 수신 장치별로 송신 빔포밍 벡터의 초기치가 각각 결정되었기 때문에, 코드북 인덱스의 모든 조합들의 전송량의 합을 계산하지 않고, 각 사용자 별로 자신에게 적합한 코드북 인덱스가 결정된다. 즉, 상기 수학식 3의 코드북에서 상기 결정된 송신 빔 벡터 초기치에 근접한 코드워드를 갖는 코드북 인덱스를 각 사용자별 코드북 인덱스로 선택한다.

따라서

개의 SINR 합에 대한 계산 및 비교 대신에

개의 SINR 합에 대한 계산 및 비교만하게 되어 계산량이 상당히 줄어든다.

각 사용자별 코드북 인덱스에 대한 전송률은 하기 <수학식 12>와 같이 계산된다.

이후, 상기 최적/양자화 제어기(112) 사용자들 간의 간섭을 최소화하기 위해서 수신 빔 포밍 벡터를 고려한 송신 빔포밍 벡터를 계산한다. 즉, 상기 최적/양자화 제어기(112)는 하기 <수학식13>을 이용하여 코드북 인덱스들 중 전송율을 최대화하는 최적 코드북 인덱스를

번째 사용자의 코드북 인덱스로 선택한다.

상기 최적/양자화 제어기(112) 상기

번째 사용자의 최적 코드북 인덱스

를 사용하여 하기 <수학식 14>와 같이

번째 사용자의 송신 포밍 빔벡터를 계산한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 변경 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부의 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수신부의 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부의 동작 흐름도.

Claims

다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 송신 장치의 빔포밍 방법에 있어서,

코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하는 과정과,

상기 계산된 전송율의 합이 최대값을 갖는 코드북 인덱스 조합을 최적 코드북 인덱스 조합으로 선택하는 과정과,

상기 최적 코드북 인덱스 조합에 포함된 코드북 인덱스들 중 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스를 상기 특정 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하는 빔 포밍 방법.
제1항에 있어서,

상기 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들 각각에는 송신 빔 포밍 벡터 값과 수신 빔 포밍 벡터 값의 근사값에 대응하는 코드워드가 일대일로 매핑되고, 상기 근사값은 일정 범위 내에 포함되는 값들을 하나의 대표값으로 나타내는 것임을 특징으로 하는 빔 포밍 방법.
제2항에 있어서,

상기 최적 코드북 인덱스 조합을 사용하여 다수의 수신 장치 중 사용자 간 간섭이 최소화되도록 상기 특정 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 값을 계산하는 과정을 더 포함하는 빔 포밍 방법.
제2항에 있어서,

상기 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스에 대응하는 코드워드가 상기 특정 수신 장치의 수신 빔 포밍 벡터 계산에 사용됨을 특징으로 하는 빔 포밍 방법.
다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 송신 장치의 빔 포밍 방법에 있어서,

코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하는 과정과,

상기 코드북 인덱스 조합별로 계산된 전송율 합들 각각을 고유 분해(eigen decomposition)하여 고유값들과 고유벡터들을 계산하고, 각 코드북 인덱스 조합별로 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터에 상응하는 수신 장치를 기준 수신 장치로 선택하고, 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 상기 기준 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치로 결정하는 과정과,

상기 기준 수신 장치 이외에 수신 장치들 각각은 자신이 사용하는 코드북 인덱스 조합에서 계산된 고유 벡터들 중 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 제외한 고유벡터들 중 최대값을 갖는 고유벡터를 해당 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터로 결정하는 과정을 포함하는 빔 포밍 방법.
제5항에 있어서,

상기 코드북 인덱스들 각각에는 송신 빔 포밍 벡터 값과 수신 빔 포밍 벡터 값의 근사값에 대응하는 코드워드가 일대일로 매핑되고, 상기 근사값은 일정 범위 내에 포함되는 값들을 하나의 대표값으로 나타내는 것임을 특징으로 하는 빔 포밍 방법.
제6항에 있어서,

상기 코드북 인덱스들 중 상기 해당 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치에 대응하는 코드북 인덱스를 선택하는 과정과,

상기 선택된 코드북 인덱스를 사용하여 상기 해당 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터를 계산하는 과정을 더 포함하는 빔 포밍 방법.
다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔포밍 장치에 있어서,

코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하고, 상기 계산된 전송율의 합이 최대값을 갖는 코드북 인덱스 조합을 최적 코드북 인덱스 조합으로 선택하는 제어부와,

상기 최적 코드북 인덱스 조합에 포함된 코드북 인덱스들 중 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스를 상기 특정 수신 장치로 송신하는 송신 안테나들을 포함하는 빔 포밍 장치.
제8항에 있어서,

상기 코드북이 포함하는 코드북 인덱스들 각각에는 송신 빔 포밍 벡터 값과 수신 빔 포밍 벡터 값의 근사값에 대응하는 코드워드가 일대일로 매핑되고, 상기 근사값은 일정 범위 내에 포함되는 값들을 하나의 대표값으로 나타내는 것임을 특징으로 하는 빔 포밍 장치.
제9항에 있어서,

상기 최적 코드북 인덱스 조합을 사용하여 다수의 수신 장치 중 사용자 간 간섭이 최소화되도록 상기 특정 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 값을 계산하는 빔 포머를 더 포함하는 빔 포밍 장치.
제9항에 있어서,

상기 특정 수신 장치에 대응하는 코드북 인덱스에 대응하는 코드워드가 상기 특정 수신 장치의 수신 빔 포밍 벡터 계산에 사용됨을 특징으로 하는 빔 포밍 장치.
다중 안테나 다중 사용자 통신 시스템에서 빔포밍 장치에 있어서,

코드북이 포함하는 코드북 인덱스들을 코드북 인덱스 조합들로 그룹핑하고, 상기 코드북 인덱스 조합들 각각에 대해서 전송율의 합을 계산하고, 상기 코드북 인덱스 조합별로 계산된 전송율 합들 각각을 고유 분해(eigen decomposision)하여 고유값들과 고유벡터들을 계산하고, 각 코드북 인덱스 조합별로 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터에 상응하는 수신 장치를 기준 수신 장치로 선택하고, 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 상기 기준 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치로 결정하고, 상기 기준 수신 장치 이외에 수신 장치들 각각은 자신이 사용하는 코드북 인덱스 조합에서 계산된 고유 벡터들 중 상기 고유값이 최대값을 갖는 고유 벡터를 제외한 고유 벡터들 중 최대값을 갖는 고유 벡터를 해당 수신장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치로 결정하는 제어부를 포함하는 빔 포밍 장치.
제12항에 있어서,

상기 코드북 인덱스들 각각에는 송신 빔 포밍 벡터 값과 수신 빔 포밍 벡터 값의 근사값에 대응하는 코드워드가 일대일로 매핑되고, 상기 근사값은 일정 범위 내에 포함되는 값들을 하나의 대표값으로 나타내는 것임을 특징으로 하는 빔 포밍 장치.
제13항에 있어서,

상기 코드북 인덱스들 중 상기 해당 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터 초기치가 근접한 코드워드에 대응하는 코드북 인덱스를 선택하고, 상기 선택된 코드북 인덱스를 사용하여 상기 해당 수신 장치의 송신 빔 포밍 벡터를 계산하는 빔 포머를 더 포함하는 빔 포밍 장치.