KR101440202B1 - 무선 네트워크 내의 다운링크 멀티유저 ｍｉｍｏ 송신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

기지국은 빔형성 매트릭스를 사용하여 무선 네트워크 내의 복수의 중계국들에 송신한다. 빔형성 매트릭스는 먼저, 중계국들 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스로부터 컬럼 벡터를 얻는 것에 의해 생성된다. 그 후, 이 컬럼 벡터들을 사용하여 중간 매트릭스가 생성된다. 그 후, 최종 빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 중간 네트워크를 처리하는 제로 포싱 절차가 이용된다.

Description

무선 네트워크 내의 다운링크 멀티유저 ＭＩＭＯ 송신을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DOWNLINK MULTIUSER MIMO TRANSMISSION IN A WIRELESS NETWORK}

본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이며, 더 상세하게는 무선 네트워크 내에서 다운링크 멀티유저 MIMO(multiple input-multiple output) 송신을 수행하기 위한 기법들에 관한 것이다.

많은 현대의 광대역 무선 액세스 시스템들(예컨대, WiMAX)은 통신 링크의 송신(TX) 및 수신(RX) 말단들에서 복수의 안테나들을 사용하는 시공간 신호 처리를 사용한다. 미래의 시스템들(예컨대, WiMAX II)은 멀티 유저(MU) MIMO(multiple-input/multiple-output) 송신과 같은 다수의 진보한 기법들을 적용함으로써 성능을 더 개선시킬 것으로 예상된다. 멀티-유저 MIMO 네트워크의 다운링크에서 사용될 수 있는 빔형성 기법들에 대한 필요성이 존재한다.

도 1은 본 발명의 특징들을 통합할 수 있는 무선 네트워크 배열을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 데이터 신호들을 복수의 중계국들에 송신하기 위해 사용되는 빔형성 매트릭스 W를 생성하고 사용하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 기지국을 도시하는 블록도이다.

뒤따르는 상세한 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 구제척인 실시예들을 예로서 도시하는 첨부 도면들을 참조한다. 이러한 실시예들은 본 기술분야의 당업자들로 하여금 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 충분히 상세하게 설명된다. 도면들에서, 몇몇 도면들에 걸쳐 유사한 번호들은 동일한 또는 유사한 기능을 참조한다.

본 발명은 멀티 유저, MIMO(multiple-input/multiple-output)를 사용하는 무선 네트워크에서, 기지국으로부터 복수의 중계국들(또는 다른 무선 디바이스)로의 다운링크 내에서 빔형성을 수행하기 위한 기법들 및 구조들에 관한 것이다. 본 발명의 기법들 및 구조들은 중계국들이 복수의 안테나를 각각 가질 때 가장 유익하지만, 각각의 중계국에 단 하나의 데이터 스트림만이 송신되고 있다. 이 시나리오는 예컨대 실제 WiMAX 구현들에서 매우 일반적인 것으로 가정된다. 제시된 기법들에 대해 가장 유리한 상황들 중 하나는, (기지국에 있어서 전형적인) 4개의 안테나를 구비한 기지국이 두 개의 중계국들에 두 개의 공간 스트림들을 전송하고(중계국 당 하나의 공간 스트림), 각각의 중계국은 (중계국에 있어서 전형적인) 두 개의 안테나를 구비하는 정지된 시나리오이다. 그러한 시스템에서, 두 개의 공간 스트림이 각각의 중계국에 송신되는, 4 개의 공간 스트림을 지원하는 것이 가능하다. 그러나, 기지국으로부터 중계국으로의 채널은 일반적으로 강한 LOS(Line-of-Sight) 경로를 가질 것이므로, 이 모드는 전형적으로 효과적이지 않을 것이며, 따라서 시스템은 하나의 강한 제1 공간 채널 및 하나의 약한 제2 공간 채널을 가질 것이다. 따라서, 개발된 기법들에 대한 시스템 구성(즉, MU-MIMO 시스템들이 지원할 수 있는 것보다 더 적은 공간 스트림들을 사용함)은 실용적이며, 특히 중계국들을 갖는 미래의 광대역 무선 액세스 시스템들(예컨대, WiMAX II)에 대해 중요한 사용 케이스이다. 본 발명의 기법들 및 구조들은 기지국으로부터 중계국들로의 데이터의 송신을 위해 멀티플렉싱을 사용하고, 중계국들로부터 복수의 사용자들로 데이터를 전송하기 위해 동시 송신을 사용함으로써 시스템 스루풋의 현저한 증가를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 특징들을 통합할 수 있는 무선 네트워크 배열(10)을 예시하는 블록도이다. 예시된 것과 같이, 네트워크 배열(10)은 기지국(12) 및 둘 이상의 중계국들(14, 16)을 포함할 수 있다. 네트워크 동작 동안, 기지국(12)과 중계국들(14, 16) 간의 양방향 무선 통신이 발생할 것이다. 기지국(12)으로부터 중계국들(14, 16)로의 통신은 다운링크 통신으로 알려져 있으며, 중계국들(14, 16)로부터 기지국(12)으로의 통신은 업링크 통신으로 알려져 있다. 도 1의 실시예에 도시된 것과 같이, 기지국(12) 및 중계국들(14, 16)은 각각 복수의 안테나를 갖는다. 즉, 기지국(12)은 적어도 4 개의 안테나들(18)을 가지며, 중계국들(14, 16)은 각각 두 개의 안테나들(20, 22)을 갖는다. 중계국들(14, 16)이 각각 두 개의 안테나들을 가지므로, 기지국(12)은 중계국들(14, 16) 각각에 두 개의 공간 스트림들을 송신할 수 있을 것이다. 그러나, 위에서 설명한 것과 같이, 기지국으로부터 중계국으로의 채널은 일반적으로 강한 LOS 경로를 가질 것이며, 이는 전형적으로 하나의 강한 제1 공간 채널 및 하나의 약한 제2 공간 채널을 야기한다. 그러므로, 본 발명의 적어도 하나의 구현에서, 중계국들(14, 16) 각각으로 송신하기 위해 사용되는 공간 스트림들의 수는 가능한 공간 스트림들의 전체 수보다 적을 것이다.

도 1을 참조하여, 기지국(12)은 중계국들(14, 16)에 송신될 신호들에 대한 빔형성을 제공하기 위한 송신 빔형성기(24)를 포함한다. 복수의 기호들 s=[s₁, ..., s_K]이 빔형성기(24)의 입력부에 전달되며, 빔형성기(24)는 기호들이 안테나들(18)로부터 송신되기 전에 빔형성 매트릭스 W를 사용하여 이러한 기호들을 처리한다. 빔형성기 처리는 신호들이 적절하게 지향된 공간 스트림들 내에서 각각의 중계국들(14, 16)로 송신되도록 할 것이다. 중계국들(14, 16)에 의해 수신되면, 신호들은 중계국들(14, 16) 각각 내의 대응하는 데이터 기호

를 추정하기 위해 수신기 신호 처리(26, 28)를 사용하여 처리될 수 있다. 기지국(12) 및 중계국들(14, 16)은 각각 통신 관련 기능들을 수행하기 위한 하나 이상의 디지털 처리 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 디지털 처리 디바이스들은, 예컨대 범용 마이크로프로세서, DSP(digital signal processor), RISC(reduced instruction set computer), CISC(complex instruction set computer), FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 마이크로컨트롤러, 및/또는 위의 것들의 조합들을 포함하는 다른 것들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 무선 네트워크 내의 복수의 중계국들에 데이터 신호들을 송신하기 위해 도 1의 빔형성기(24)와 같은 빔형성기 내에서 사용될 수 있는 빔형성 매트릭스를 생성하기 위한 기법들이 제공된다. 다양한 구현들에서, 기법들은 기지국으로부터 복수의 중계국들로의 데이터의 송신을 위해 멀티플렉싱을 채용하고, 중계국들로부터 복수의 사용자들로 데이터를 전송하기 위해 동시 송신을 사용함으로써 스루풋의 현저한 증가를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 뒤따르는 논의에서는, 각각 복수의 수신 안테나들을 갖는 K개의 상이한 중계국들/사용자국들에 송신하는 M개의 안테나들(M>1)을 갖는 하나의 기지국의 일반적인 케이스에 대한 빔형성 매트릭스 생성 기법이 논의될 것이다. 각각의 중계국 내의 수신 안테나들의 수는 N_k로 명시될 것이며, K개의 중계국들 내의 수신 안테나들의 전체 수는 N = N₁ + N₂ +...+ N_K일 것이다. 본 설명을 위해, 기지국은 각각의 중계국에 하나의 공간 데이터 스트림을 전송하여, K개의 병렬 공간 데이터 스트림들이 송신되게 할 것이라고 가정된다(본원에서는 벡터 s=[s₁, ..., s_K]로 표현됨). k번째 중계국에 의해 수신된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

H_k는 기지국과 k 번째 중계국 사이의 N_k × M 채널 매트릭스이고, n_k는 전력 σ² 및 상관

를 갖는 k번째 중계국 수신 안테나에서의 부가적인 화이트 가우시안 잡음 벡터이고, W는 송신 빔형성 매트릭스이다. 송신 빔형성 매트릭스 W는 K개의 중계국들에 대응하는 개별적인 프리코더 벡터들로 구성될 것이다(즉,

). 기지국과 K개의 중계국들 사이의 전체 채널 매트릭스는

로 표현될 수 있으며, H^H는 매트릭스 H의 공액 전치(conjugate transpose)이다.

송신 빔형성 매트릭스 W를 생성하기 위해, K개의 중계국들 각각과 연관되는 채널 매트릭스에 대해 먼저 SVD(singular value decomposition)가 수행된다. 이는 다음과 같이 표현될 수 있다.

SVD 계산은 기지국에서 또는 개별적인 중계국들에서 행해질 수 있다. 기지국에서 행해진다면, 중계국들 각각은 채널 매트릭스 H_k를 기지국에 피드백해야 할 것이다. 중계국들에서 행해진다면, 중계국들 각각은 빔형성 매트릭스 V_k의 최대 컬럼 벡터(column vector) v_k ⁽¹⁾만을 기지국에 피드백해도 될 것이다. 한 가능한 시나리오에서, 제시된 기법은 고정된 전파 채널 특성들을 갖는 고정된 중계국들을 위한 공간 멀티플렉싱을 수행하기 위해 사용될 것이다. 그러한 경우, 피드백 속도는 제시된 기법의 실용적인 응용들을 제한하지 않을 것이라고 가정될 수 있다. 따라서, 이러한 상황에서 피드백 정보는 느린 속도로 전송될 수 있다.

SVD 계산이 완료되고 기지국이 각각의 빔형성 매트릭스 V_k의 최대 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾를 가지면, 중간 빔형성 매트릭스 W_SVD가 다음과 같이 구축될 수 있다.

벡터들 v_k ⁽¹⁾은 각각의 중계국에 대한 수신된 신호 전력의 독립적인 최대화를 제공하는 공지된 SVD 송신 빔형성 벡터들을 나타낸다. 그러나, 매트릭스 W_SVD가 송신 빔형성 매트릭스로서 직접 적용된다면, 상이한 중계국들로의 송신들 사이에 심각한 간섭이 발생할 수 있다. 송신 빔형성에 의해 야기되는 간섭을 감소시키기 위해, 다음과 같이 빔형성 매트릭스 W_SVD에 제로 포싱(zero-forcing) 절차가 적용된다.

및

trace(A)는 매트릭스(A)의 트레이스이며, 이는 매트릭스의 주 대각선(즉, 좌측 상단으로부터 우측 하단으로의 대각선) 상의 요소들의 합이다. 그 후 매트릭스 W_SF-SVD는 기지국의 송신 빔형성 매트릭스로 사용될 수 있다.

본질적으로, 제안된 해법은 디바이스들 간의 상호 간섭을 고려하지 않고 수신된 신호 전력을 최대화시키기 위해 먼저 모든 중계국들에 대한 송신 방향들을 독립적으로 찾아낸다. 그 후, 송신 벡터들을, 최대 전력 송신을 야기하는 벡터들로부터 상호 간섭을 감소시키는 벡터들로 변경시키기 위해 제로-포싱 연산이 송신 벡터들에 적용된다. 그러나, 제로-포싱 연산은 각각의 중계국에 대한 최대 전력 송신의 벡터를 따르는 제로 간섭 레벨을 보장한다. 결과로서, 각각의 중계국은 그것의 송신 안테나들에서 전형적으로 0이 아닌 간섭 레벨을 가질 것이지만, 적합한 수신기 신호 처리 알고리즘(예컨대, MMSE(minimum mean square error) 알고리즘)을 사용하여 이러한 간섭을 억제할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 기법은 MIMO 네트워크의 다운링크 내의 간섭 레벨과 전력 전달 레벨 간의 타협점에 도달하며, 이는 사실상 간섭 레벨과 열 잡음 레벨 간의 타협점이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 중계국들에 데이터 신호들을 송신하기 위해 사용되는 빔형성 매트릭스 W를 생성하고 사용하기 위한 방법(30)을 예시하는 흐름도이다. 방법(30)은, 예컨대 기지국(12)로부터 중계국들(14, 16)로 데이터 신호들을 송신하기 위한 도 1의 무선 네트워크 배열 내에 구현될 수 있다. 다른 응용들도 존재한다. 먼저, 무선 기지국과 복수의 무선 중계국들 각각 사이의 전파 채널 H_k가 측정된다(블록(32)). 전형적으로, 각각의 중계국에 대한 채널 매트릭스 H_k는 중계국 내에서 생성될 것이다. 각각의 중계국 k에 대해, 대응하는 빔형성 매트릭스 V_k를 생성하기 위해 H_k의 SVD(singular value decomposition)가 계산된다(블록(34)). 그 후, 제1 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾이 빔형성 매트릭스들 Vk 각각으로부터 추출된다. 한 접근에서, 각각의 H_k의 SVD는 대응하는 중계국 내에서 계산된다. 이 시나리오에서, 각각의 중계국은 빔형성 매트릭스 V_k로부터 v_k ⁽¹⁾을 추출하고, 추가적인 처리를 위해 그것을 기지국에 송신해야 할 것이다. 다른 접근에서, 중계국들 각각은 그것의 전체 채널 매트릭스 H_k를 기지국에 송신할 수 있고, 기지국은 SVD를 수행한다. 그 후 기지국은 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 추출한다.

다음, 중간 매트릭스 W_SVD가 추출된 벡터들 v₁(1), ..., v_K ⁽¹⁾로부터 구축된다(블록(36)). 매트릭스 W_SVD는 다음과 같은 형태를 가질 수 있다.

중간 매트릭스 W_SVD가 생성된 후, 빔형성 매트릭스 W₀를 계산하기 위해 제로-포싱이 사용된다. 이 계산은 다음과 같이 표현될 수 있다.

W는 기지국 내에서 송신된 것에 의해 적용될 빔형성 매트릭스이며, X^H는 매트릭스 X의 공역 전치이다. 빔형성 매트릭스 W가 생성된 후, 그것은 복수의 무선 중계국들에 데이터를 송신하기 위해 기지국에서 적용될 수 있다(블록(40)). 중계국들 각각이 그것의 의도된 신호를 수신하면, 그것은 대응하는 데이터를 추정하기 위해 신호를 처리할 것이다. 다수의 상이한 멀티 안테나 신호 처리 알고리즘들 중 임의의 것이 각각의 중계국에서 사용될 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 예컨대, MMSE(minimum mean square error) 처리가 중계국들의 수신기들에서 이용된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 기지국(50)을 도시하는 블록도이다. 도시된 것과 같이, 기지국(50)은 빔형성기(52), 데이터 수집 유닛(54), SVD(singular value decomposition) 유닛(56), 중간 매트릭스 어셈블러(58), 및 제로 포싱 필터(60)를 포함한다. 도 3의 구성은, 예컨대, 빔형성기(52)를 위한 새로운 빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 빔형성기(52)는 무선 채널 내부로의 신호들의 송신을 용이하게 하기 위해 다수의 안테나들(62)에 결합된다. 예컨대, 쌍극 안테나, 패치 안테나, 나선형 안테나, 및/또는 다른 것들을 포함하는 임의의 종류의 안테나들이 사용될 수 있다. 데이터 수집기(54)는 기지국(50)이 통신하는 원격 멀티 안테나 무선 디바이스들로부터 데이터를 수집하도록 동작한다. 중간 매트릭스 어셈블러(58)는 원격 무선 디바이스들에 대해 수집된 개별적인 빔형성기 컬럼 벡터들 v_k ⁽¹⁾을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하도록 동작한다. 제로 포싱 필터(60)는 중간 매트릭스 W_SVD가 빔형성기(52)에 의해 사용될 새로운 빔형성 매트릭스를 생성할 때 작용하기 위해 제로 포싱을 사용한다.

이전에 설명한 것과 같이, SVD 연산들은 원격 무선 디바이스들(예컨대, 중계국들 등) 내에서 수행될 수 있거나, 또는 기지국(50) 내에서 수행될 수 있다. 기지국(50)이 SVD 연산들을 수행할 것이라면, 데이터 수집 유닛(54)은 원격 무선 디바이스들로부터 채널 추정값들 H_k(또는 채널 추정값들을 얻을 수 있는 정보)를 수집할 것이다. 채널 추정값들은 전형적으로 기지국(50)으로부터 수신한 훈련 시퀀스들을 사용하여 원격 무선 디바이스들 내에서 생성될 것이다. 하나 이상의 채널 추정값들이 데이터 수집 유닛(54)에 의해 수신되었으면, 데이터 수집 유닛(54)은 대응하는 원격 무선 디바이스에 대한 빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 각각의 추정값이 SVD 유닛(56)에 의해 처리되도록 할 것이다. 그 후 데이터 수집 유닛(54)은 원격 무선 디바이스들 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스의 최대 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 추출할 것이다. 그 후 중간 매트릭스 어셈블러(58)가 컬럼 벡터들 v_k ⁽¹⁾을 중간 매트릭스 W_SVD 내로 어셈블할 것이다. 그 후 제로 포싱 필터(60)는 송신 빔형성 매트릭스 W를 계산하기 위해 이전에 설명한 방식으로 중간 매트릭스 W_SVD를 연산하고, 매트릭스 W를 빔형성기(52)에 피드할 것이다. 그 후, 빔형성된 데이터는 기지국(50)으로부터 원격 무선 디바이스들로 송신될 수 있다.

원격 무선 디바이스들이 SVD 연산들을 수행할 것이라면, 이러한 디바이스들 각각은 그들만의 SVD 유닛을 가질 필요가 있을 것이다. 디바이스들은 기지국(50)과 디바이스 간의 무선 채널을 설명하는 채널 추정값을 각각 독립적으로 생성할 것이다. 그 후 각각의 무선 디바이스는 빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 채널 추정값의 SVD를 계산할 것이다. 그 후 무선 디바이스들은 대응하는 빔형성 매트릭스로부터 최대 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 각각 추출하고, 컬럼 벡터를 기지국(50)에 송신할 것이다. 기지국(50) 내의 데이터 집합 유닛(54)은 이러한 컬럼 벡터들을 수집할 것이다. 그 후 중간 매트릭스 어셈블러(58)는 수집된 컬럼 벡터들 v_k ⁽¹⁾을 사용하여 중간 매트릭스를 어셈블할 것이다. 이전과 같이, 제로 포싱 필터(60)는 송신 빔형성 매트릭스 W를 계산하기 위해 이전에 설명한 방식으로 중간 매트릭스 W_SVD를 연산하고, 매트릭스 W를 빔형성기(52)에 피드할 것이다. 그 후, 빔형성된 데이터는 기지국(50)으로부터 원격 무선 디바이스들로 송신될 수 있다.

본 발명의 실시예들의 상기 설명은 주파수 비선택 전파 채널의 맥락에서 행해졌다는 것을 유념하라. 멀티캐리어 채널과 같은 주파수 선택 전파 채널에 대해, 제시된 기법들은 적절히 확대되어야 할 것이다. 예컨대, OFDM 또는 OFDMA 기반 시스템들에 대해, 송신 안테나 빔형성 매트릭스 W_{ZF - SVD}를 생성하기 위한 설명된 기법은 송신될 데이터를 갖는 각각의 서브캐리어에 대해 수행되어야 할 것이다.

본 발명의 기법들 및 구조들은 다양한 상이한 형태들 중 임의의 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 특징들은 무선 능력을 갖는 랩톱, 팜톱, 데스크톱, 및 태블릿 컴퓨터들; 무선 능력을 갖는 PDA(personal digital assistant)들; 셀룰러 전화 및 다른 핸드헬드 무선 통신기들; 페이저들; 위성 통신기들; 무선 능력을 갖는 카메라들; 무선 능력을 갖는 오디오/비디오 디바이스들; 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 및 다른 네트워크 인터페이스 구조들; 기지국들; 무선 액세스 포인트들; 집적 회로들 내에서; 기계 판독 가능한 매체에 저장되는 명령들 및/또는 데이터 구조들로서; 및/또는 다른 포맷들로 구현될 수 있다. 사용될 수 있는 상이한 종류의 기계 판독 가능한 매체의 예는 플로피 디스켓, 하드 디스크, 광학 디스크, CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital video disk), 블루-레이 디스크, 자기-광 디스크, ROM(read only memory), RAM(random access memory), EPROM(erasable programmable ROM), EEPROM(electrically erasable programmable ROM), 자기 또는 광 카드, 플래시 메모리, 및/또는 전자 명령 또는 데이터를 저장하기에 적합한 다른 종류의 매체를 포함한다. 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및 하이브리드 구현들이 사용될 수 있다.

본 발명을 능률적으로 하기 위해, 전술한 상세한 설명에서 본 발명의 다양한 특징들이 하나 이상의 개별적인 실시예들 내에 함께 그룹화된다. 이러한 방법의 개시는 청구된 발명이 각각의 청구항에 명백히 열거된 것보다 많은 특징들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안된다. 그보다는, 하기 청구항들이 반영하는 것과 같이, 발명적 양태들은 각각의 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적게 존재할 수 있다.

본 발명은 특정 실시예들에 관해 설명되었으나, 본 기술분야의 당업자들이 손쉽게 이해하는 바와 같이, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 변형들 및 변경들이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러한 변형들 및 변경들은 본 발명 및 첨부된 청구항들의 권한 및 범위 내에 있다고 간주된다.

Claims (20)

1. 컴퓨터에 의해 구현되는 방법으로서,
   K개의 멀티 안테나 중계국들과 통신하는 멀티 안테나 기지국에서 상기 K개의 멀티 안테나 중계국들 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스의 컬럼 벡터(column vector) v_k ⁽¹⁾을 얻는 단계 - K는 1보다 큰 정수임 -;
   상기 컬럼 벡터들을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하는 단계;
   상기 멀티 안테나 기지국이 상기 K개의 멀티 안테나 중계국들에 데이터를 송신하는 데 사용될 송신 빔형성 매트릭스 W를 계산하기 위해 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 대해 제로 포싱(zero-forcing)을 사용하는 단계
   - 상기 송신 빔형성 매트릭스 W는 다음을 계산하기 위해 제로 포싱을 사용하는 것을 포함함,
   

   

   및

   

   - ; 및
   상기 송신 빔형성 매트릭스 W를 사용하여 상기 멀티 안테나 기지국으로부터 상기 K개의 멀티 안테나 중계국들에 데이터를 송신하는 단계 - 상기 중계국들은 고정되어 있고, 고정된 전파 채널들을 갖음 -
   를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컬럼 벡터들을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하는 단계는 매트릭스

   

   를 어셈블하는 단계를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 송신 빔형성 매트릭스 W를 계산하기 위해 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 대해 제로 포싱을 사용하는 단계는, 다음을 계산하기 위해 제로 포싱을 사용하는 단계를 포함하는 컴퓨터 구현 방법:
   

   

   .
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 K개의 멀티 안테나 중계국들 내의 각각의 중계국과 연관되는 빔형성 매트릭스의 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 얻는 단계는 제1 중계국으로부터 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 수신하는 단계를 포함하며, 상기 제1 중계국은 상기 기지국과 상기 제1 중계국 간의 채널을 위한 채널 매트릭스를 생성하고, 빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 상기 채널 매트릭스 상에 SVD(singular value decomposition)를 수행하고, 상기 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 상기 기지국에 송신하기 전에 상기 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 상기 빔형성 매트릭스로부터 추출하는 컴퓨터 구현 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 K개의 멀티 안테나 중계국들 내의 각각의 중계국과 연관되는 빔형성 매트릭스의 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 얻는 단계는,
   제1 중계국으로부터, 상기 기지국과 상기 제1 중계국 간의 채널에 대한 채널 매트릭스를 상기 기지국에서 수신하는 단계;
   빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 상기 기지국에서 상기 채널 매트릭스에 SVD를 수행하는 단계; 및
   상기 빔형성 매트릭스로부터 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 추출하는 단계
   를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
7. 빔형성 매트릭스 W를 사용하여 복수의 안테나들로부터 K개의 원격 중계국들로 송신될 데이터를 프리코딩하기 위한 빔형성기 - K는 1보다 큰 정수임 -;
   상기 K개의 원격 중계국들 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스의 최대 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 수집하기 위한 데이터 수집 유닛 - 상기 중계국들은 고정되어 있고, 고정된 전파 채널들을 갖음 -;
   상기 최대 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하기 위한 중간 매트릭스 어셈블러; 및
   상기 빔형성기에 의해 사용될 송신 빔형성 매트릭스 W를 생성하기 위해 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 제로 포싱을 수행하는 제로 포싱 필터 - 상기 제로 포싱 필터는 다음을 이용하여 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 제로 포싱을 수행함,
   

   

   및

   

   -
   를 포함하는 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 중간 매트릭스 어셈블러는 상기 중간 매트릭스를 다음과 같이 어셈블하는 장치:
   

   

   .
9. 제7항에 있어서,
   상기 제로 포싱 필터는 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 다음과 같이 제로 포싱을 수행하는 장치:
   

   

   .
10. 삭제
11. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 수집 유닛은 상기 K개의 원격 중계국들로부터 직접 상기 최대 컬럼 벡터들 v_k ⁽¹⁾을 수신하도록 구성되는 장치.
12. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 수집 유닛은 상기 K개의 원격 중계국들 각각으로부터 채널 추정값을 수신하도록 구성되고, 각각의 채널 추정값은 상기 장치와 대응하는 원격 중계국 간의 채널에 대한 것이며, 상기 데이터 수집 유닛은 빔형성 매트릭스를 생성하고 상기 빔형성 매트릭스의 최대 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 추출하기 위해 각각의 수신된 채널 추정값에 SVD를 수행하는 SVD 유닛을 사용하도록 구성되는 장치.
13. 컴퓨터 실행 가능한 명령들을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령들은, 컴퓨팅 플랫폼에 의해 실행되면,
    K개의 멀티 안테나 중계국들 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스의 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 얻고 - K는 1보다 큰 정수임 -;
    상기 컬럼 벡터들을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하고;
    멀티 안테나 기지국이 상기 K개의 멀티 안테나 중계국들에 데이터를 송신하는 데 사용될 송신 빔형성 매트릭스 W를 계산하기 위해 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 대해 제로 포싱을 사용하고 - 상기 송신 빔형성 매트릭스 W는 다음을 계산하기 위해 제로 포싱을 사용하는 것을 포함함,
    

    

    및

    

    -;
    상기 송신 빔형성 매트릭스 W를 사용하여 상기 K개의 멀티 안테나 중계국들에 데이터를 전송 - 상기 중계국들은 고정되어 있고, 고정된 전파 채널들을 갖음 -하도록 동작하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
14. 제13항에 있어서,
    상기 컬럼 벡터들을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하는 동작은 매트릭스

    

    를 어셈블하는 동작을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
15. 제13항에 있어서,
    상기 송신 빔형성 매트릭스 W를 계산하기 위해 상기 중간 매트릭스 W_SVD에 대해 제로 포싱을 사용하는 동작은 다음을 계산하기 위해 제로 포싱을 사용하는 동작을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체:
    

    

    .
16. 삭제
17. 제13항에 있어서,
    K개의 멀티 안테나 중계국들 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스의 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 얻는 동작은 상기 K개의 멀티 안테나 중계국들의 제1 중계국으로부터 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 수신하는 동작을 포함하며, 상기 제1 중계국은 상기 제1 중계국과 연관되는 무선 채널에 대한 채널 매트릭스를 생성하고, 빔형성 매트릭스를 형성하기 위해 상기 채널 매트릭스에 SVD를 수행하고, 상기 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 송신하기 전에 상기 빔형성 매트릭스로부터 상기 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 추출하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
18. 제13항에 있어서,
    K개의 멀티 안테나 중계국 각각과 연관되는 빔형성 매트릭스의 컬럼 벡터 v_k ⁽¹⁾을 얻는 동작은 상기 K개의 멀티 안테나 중계국의 제1 중계국으로부터 상기 제1 중계국과 연관되는 채널에 대한 채널 매트릭스를 수신하는 동작, 빔형성 매트릭스를 생성하기 위해 상기 채널 매트릭스에 SVD를 수행하는 동작, 및 상기 빔형성 매트릭스로부터 컬럼 벡터 v₁ ⁽¹⁾을 추출하는 동작을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
19. 제1항에 있어서,
    상기 기지국에서, 상기 중계국들에 의해 계산된 최대 컬럼 벡터를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 컬럼 벡터들을 사용하여 중간 매트릭스 W_SVD를 어셈블하는 단계는 매트릭스

    

    를 어셈블하는 단계를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
20. 삭제

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