KR101456468B1 - 다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

코드북 생성 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 코드북 생성 장치는 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 행렬 확장부, 및 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 코드북 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이로 인해 단말기로부터의 피드백 양을 줄일 수 있는 프리코딩 코드북을 구현할 수 있다.
프리코딩 코드북, 제한된 알파벳, 다중 입출력

Description

다중 입출력 통신 시스템을 위한 코드북 생성 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD OF GENERATING CODEBOOK FOR MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 다중 입출력(multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 사용자 단말기(User Equipment, UE)로부터 채널 정보를 기지국으로 피드백하는 폐루프(closed loop) 통신 제어 기법에 관한 것이다.
다중 입출력 통신 시스템은 하나 이상의 기지국(base station)과, 사용자 단말기 간에 데이터를 송수신하는 시스템이다. 특히, 다중 입출력 통신 방식은 기지국 또는 사용자 단말기들 각각이 복수의 안테나를 가짐으로써 데이터 송수신 효율을 향상시키는 기법이다.
다중 입출력 통신 시스템은 기지국으로부터 복수의 안테나를 이용하여 사용자 단말기로 데이터를 동시에 전송할 수 있는 통신 시스템이며, 공간 분할 다중 접속(spatial division multiple access, SDMA)에 의하여 정보의 전송률을 향상시킬 수 있다.
공간 분할 다중 접속 방식은 복수 개의 공간 빔(spatial beam)들을 사용자 단말기에 할당하여 공간 빔 각각을 통하여 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 방식이다. 사용자 단말기에 공간 빔들 각각을 할당하는 과정을 프리코딩(precoding) 또는 빔 형성(beamforming)이라 하며, 프리코딩 또는 빔 형성 과정은 매트릭스(matrix) 또는 벡터(vector)에 대한 연산을 통하여 구현될 수 있다.
프리코딩 또는 빔 형성 과정에서는 사용자 단말기에 이르는 통신 채널에 관한 정보를 기지국이 미리 알고 있거나, 사용자 단말기가 채널에 관한 정보를 기지국으로 피드백하는 방법이 사용되는데, 채널에 관한 정보를 피드백하는 방법이 폐루프 통신 제어 기법이다.
폐루프 통신 제어 기법은 시간에 따라 변화하는 채널 상황을 정확하게 반영할 수 있다는 점에서 우수한 제어 방식이지만, 통신 시스템 내의 사용자 단말기는 채널 상황의 변화에 따른 채널 특성을 계산해야 하므로, 사용자 단말기의 하드웨어가 복잡해지는 문제점이 있다.
따라서, 다중 입출력 통신 시스템에서 적용되는 폐루프 통신 제어 기법의 장점을 유지하면서, 사용자 단말기의 하드웨어를 간단하게 구현할 수 있는 코드북 생성 장치 또는 방법의 개발은 매우 중요한 문제이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다중 입출력 통신 시스템에서 적용되는 폐루프 통신 제어 기법의 장점을 유지하면서, 사용자 단말기의 하드웨어를 간단하게 구현할 수 있는 코드북 생성 장치 또는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 채널의 특성을 묘사하는 값이 제한되어 있는 환경에서도, 사용자 단말기에 대한 종래의 데이터 전송 모드 선택 방법에 비해 데이터 전송 효율이 우수한 코드북 생성 장치 또는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 코드북 생성 장치는 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 행렬 확장부, 및 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 코드북 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 생성 방법은 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 단계, 및 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 코드북의 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다중 입출력 통신 시스템에서 적용되는 폐루프 통신 제어 기법의 장점을 유지하면서, 사용자 단말기의 하드웨어를 간단하게 구현할 수 있는 코드북 생성 장치 또는 방법의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 채널의 특성을 묘사하는 값이 제한되어 있는 환경에서도, 사용자 단말기에 대한 종래의 데이터 전송 모드 선택 방법에 비해 데이터 전송 효율이 우수한 코드북 생성 장치 또는 방법의 구현이 가능하다.
이하에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 생성 장치 또는 방법이 적용되는 다중 입출력(multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템은 신호 패킷(110)을 프리코더(120) 및 송신기(130)를 경유하여 사용자 단말기들(140, 150) 중에서 하나의 사용자 단말기(150)로 전송한다.
프리코더(120)는 전력의 적절한 배분 및 전송 효율의 향상 등에 기초하여 신호 패킷(110)을 송신기(130)의 복수 개의 안테나들 각각에 서로 다른 비율로 할당한다.
프리코더(120)가 수행하는 과정은 일반적으로 프리코딩이라 불리며, 복수 개의 공간 빔(spatial beam)들을 나타내는 행렬을 신호 패킷(110)에 상응하는 벡터에 곱하는 연산을 통하여 구현된다.
복수 개의 공간 빔들 각각은 기지국으로부터 사용자 단말기들(140, 150)로 데이터가 전송되는 공간적 방향(spatial direction)에 상응하는 것일 수 있다.
프리코딩 과정에서 곱해지는 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 개수는 기지국의 송신 안테나 수에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어, 기지국의 송신 안테나 수가 4개인 경우, 행렬은 4개의 행을 가지는 것일 수 있다.
기지국의 송신 안테나 수가 4개이면, 신호 패킷(110) 중에서 동시에 전송할 수 있는 데이터 스트림의 수가 최대로 4개일 수 있고, 통신 환경에 기초하여 동시에 전송할 수 있는 데이터 스트림의 수를 4개 내지 1개 중의 어느 하나로 조정할 수 있다.
상기 조정된, 동시에 전송될 수 있는 데이터 스트림의 수는 일반적으로 송신 랭크(transmission rank)라 불린다.
프리코딩 과정에서 곱해지는 행렬은 기지국으로부터 사용자 단말기 각각으로의 통신 채널의 특성에 기초하여 결정될 수 있다. 프리코딩 과정에서 기지국이 통신 채널의 특성에 대한 정보를 미리 가지고 있고, 상기 가지고 있는 정보에 따라 행렬이 결정되는 방법을 개루프(open-loop) 통신 제어 기법이라 한다. 대조적으로, 프리코딩 과정에서 사용자 단말기 각각이 파일럿 신호에 의해 통신 채널의 특성을 계산하고, 상기 계산된 통신 채널의 특성에 관한 정보를 기지국으로 피드백하 여 상기 피드백된 정보에 따라 행렬이 결정되는 방법을 폐루프(closed-loop) 통신 제어 기법이라 한다.
개루프 통신 제어 기법은 순간적으로 변화하는 통신 채널의 특성에 대한 정보를 기지국이 정확하게 파악하지 못한다는 문제점이 있으며, 폐루프 통신 제어 기법은 통신 채널의 특성에 대한 정보를 기지국이 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있으나, 사용자 단말기에 통신 채널의 특성에 대한 정보를 계산하기 위한 하드웨어가 장착되어 있어야 하고, 사용자 단말기로부터 피드백되는 정보가 많으면, 기지국이 상기 피드백된 정보를 처리하기 위한 부하가 커지는 문제점이 있다.
폐루프 통신 제어 기법의 문제점에도 불구하고, 통신 채널에 대한 순간적으로 변화하는 정보를 기지국이 정확하게 파악할 수 있다는 점에서 폐루프 통신 제어 기법이 널리 사용되고 있으며, 프리코딩 과정에서 곱해지는 행렬의 원소를 미리 정해진 범위 내의 값으로만 한정하여 사용자 단말기 각각이 통신 채널의 특성에 대한 정보를 계산하는 과정을 간단하게 할 수 있는 방법이 제안되었다.
본 발명의 코드북 생성 장치 및 방법은 미리 정해진 범위 내의 값만을 행렬의 원소로 가지는 프리코딩 과정에서 데이터 전송 효율을 최적화하는 장치 및 방법을 제공한다.
코드북 생성 장치 및 방법은 N개의 원소를 가지는 코드북을 생성한다.
상기 N이 N=2B를 만족하는 자연수인 경우, 프리코딩 과정 및 사용자 단말기가 통신 채널의 특성에 대한 정보를 계산하는 과정이 간단해지는 효과가 있다.
코드북 생성 장치 및 방법은 미리 정해진 범위 내의 값을 모아 제한 집합(constrained set)을 생성할 수 있다. 이 때, 미리 정해진 범위 내의 값은 실수에만 국한하지 않고, 복소수 중에서 선택될 수 있다. 본 명세서에서는 허수 단위로 j를 사용하기로 한다. 미리 정해진 범위 내의 값은 실수와 허수 단위 j의 조합으로 이루어지므로 상기 조합이 알파벳(alphabet)이라 불리는 경우도 있다.
이 때, 제한 집합은 {1, -1, j, -j}일 수 있다. 상기 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 각 원소는 복소 평면 상의 단위 원주 상에 존재하며, 4 축에 걸쳐 있는 것으로서, 상기 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 원소들로부터 유니터리(unitary)한 행렬이 용이하게 생성될 수 있다. 상기 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 원소들 간의 거리는 모두 일정하며, 이들 원소들은 직교 위상 천이 변조(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) 기법의 전송 심볼에 대응하는 것으로 볼 수 있다.
또한, 상기 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 각 원소는 기지국에서 공간 빔을 형성하는 공간적 영역(spatial domain)에 상응하는 것일 수 있다.
사용자 단말기는 순시적으로 변화하는 채널 특성을 반영하여 채널 품질 정보(Channel Quality Information)를 계산하고, 계산된 채널 품질 정보를 기지국으로 피드백한다. 이 때, 본 발명에서와 같이 코드북의 원소들이 제한된 알파벳만을 가지게 됨으로써, 사용자 단말기는 채널 품질 정보를 간단히 계산할 수 있고, 따라서 사용자 단말기의 하드웨어가 간단해지는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 생성 장치 및 방법에 의해 생성되는 후보 집합(candidate set)의 생성 과정을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 후보 집합의 생성 과정은 8개의 행렬을 원소로 가지는 후보 집합을 생성한다.
기지국의 송신 안테나 수가 4개인 경우, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수는 최대 4개일 수 있으므로, 프리코딩 행렬은 4 x 4 행렬이 된다.
W1은 4 x 4 항등(identity) 행렬이고, W2 및 W3은 대각 행렬 또는 블록 대각 행렬들이다.
후보 집합 생성 과정은 행렬 W4을 기준 행렬(base matrix) Xb로 선택한다.
행렬 W4는 디지털 푸리에 변환에 의하여 생성된 행렬이다.
후보 집합 생성 과정은 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 원소들을 대각 원소로 선택하는 대각 행렬들 D1, D2, D3, D4 를 선택한다.
예를 들어, 대각 행렬 D1은 하기 수학식 1과 같이 선택될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112007071810008-pat00001
후보 집합 생성 과정이 8개의 원소를 가지는 후보 집합의 생성을 목표로 하는 경우, 후보 집합 생성 과정 이전에 존재하는 예비 후보 행렬(preliminary candidate matrix)들인 W1, W2, W3, W4 외에 4 (=8-4)개의 행렬을 추가로 생성해야 한다.
추가로 생성되는 5개의 행렬은 상기 선택된 대각 행렬들 D1, D2, D3, D4 를 기준 행렬 W4에 곱하여 얻어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 생성 장치(300)를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 코드북 생성 장치(300)는 행렬 확장부(310) 및 코드북 생성부(320)를 포함한다.
행렬 확장부(310)는 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성한다.
코드북 생성부(320)는 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성한다.
이 때, 코드북의 원소는, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수에 기초한 수의 열을 가지는 행렬일 수 있다. 몇 개의 사용자 단말기에 전송될 데이터를 동시에 처리할 것인지를 송신 랭크라 함은 앞에서 설명한 바와 같다. 예를 들어, 기지국의 송신 안테나 수가 4이면 송신 랭크는 1 이상 4 이하의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 기지국의 송신 안테나 수가 4이고 송신 랭크가 2인 경우, 코드북의 원소는 4 x 2 행렬이 될 수 있다.
이 때, 코드북의 원소는 상기 생성된 후보 행렬 집합 외에 미리 생성된 예비 후보 행렬들로부터도 얻을 수 있다.
이 때, 후보 행렬 집합은 제한 집합의 원소들로부터 얻을 수 있는 가능한 모든 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 얻어질 수 있다.
이 때, 제한 집합은 {1. -1. j, -j}일 수 있다.
예를 들어, 기지국의 송신 안테나 수가 M이고 송신 랭크가 k이면, 기준 행렬은 M x M 유니터리 행렬이고 기준 행렬에 곱해지는 대각 행렬은 M x M 대각 행렬이다.
제한 집합의 원소가 A개인 경우, 가능한 모든 M x M 대각 행렬의 경우의 수는 AM이다. 다만, M x M 대각 행렬이 항등 행렬이거나 항등 행렬의 복소수 배인 경우는 동일한 경우로 생각할 수 있으므로 AM -1 -1 가지 경우가 고려될 수 있다.
미리 생성된 예비 후보 행렬들의 개수가 n개이면, 코드북 생성 시 고려될 수 있는 후보 행렬들의 개수는 AM -1 + n -1 개가 된다.
기지국의 송신 안테나 수가 M이고 송신 랭크가 k이면, 후보 행렬 각각의 M개의 열들(columns) 중에서 k개의 열을 선택하는 경우의 수는
Figure 112007071810008-pat00002
이므로, 코드북 생성 시 고려될 수 있는 모든 M x k 행렬의 수는 (AM -1 + n -1) x
Figure 112007071810008-pat00003
이 된다.
코드북의 원소의 개수가 N으로 미리 설정되어 있다면, 코드북 생성부(320) 는 (AM -1 + n -1) x
Figure 112007071810008-pat00004
개의 M x k 행렬들 중에서 N개를 선택한
Figure 112007071810008-pat00005
개의 M x k 행렬들의 조합들을 생성한다. 상기 생성된 조합 중에서 조합 내의 M x k 행렬들 간의 최소 거리를 최대로 하는 최적의 조합을 선택하고, 선택된 최적의 조합을 코드북으로서 생성한다.
도 3의 코드북 생성부(320)가 수행하는 코드북 생성 과정을 도 5 및 도 6을 통해 설명한다.
도 5는 도 3의 코드북 생성부(320)가 수행하는 코드북 생성 과정의 일부를 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 코드북 생성부(320)는 후보 행렬 집합의 원소 각각으로부터 2개씩의 열들을 선택하여 랭크 행렬들의 확장된 집합(530)을 생성한다.
도 5에 도시된 코드북 생성 과정은 기지국의 송신 안테나가 4개이고, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수는 2인 경우에 관한 것이다. 후보 행렬 집합의 원소들은 4 x 4 행렬이고, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수(=랭크)만큼의 열을 가지는 랭크 행렬은 4 x 2 행렬이다.
도 6은 도 3의 코드북 생성부(320)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 코드북 생성부(320)는 랭크 행렬 생성부(610) 및 랭크 행렬 선택부(620)를 포함한다.
랭크 행렬 생성부(610)는 후보 행렬 집합의 원소들 각각으로부터, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열을 가지는 랭크 행렬들을 생성한다.
랭크 행렬 선택부(620)는 랭크 행렬들로부터 미리 정해진 수만큼의 랭크 행렬을 선택하여 코드북을 생성한다.
랭크 행렬 생성부(610)는 4 x 4 행렬(510)의 4개의 열들 중에서 2개씩을 선택하여 6(=4C2)개의 랭크 행렬들을 생성한다.
마찬가지로, 랭크 행렬 생성부(610)는 4 x 4 행렬(520)의 4개의 열들 중에서 2개씩을 선택하여 6개의 랭크 행렬들을 생성한다.
코드북의 원소의 개수가 N으로 미리 설정되어 있다면, 랭크 행렬 선택부(620)는 확장된 집합(530)의 랭크 행렬들 중에서 N개씩을 포함하는 랭크 행렬 조합들을 생성한다.
랭크 행렬 선택부(620)는, 랭크 행렬 조합 내의 랭크 행렬들 간의 최소 거리를 최대로 하는 랭크 행렬 조합을 최종적으로 선택하여, 선택된 랭크 행렬 조합을 코드북으로서 생성한다.
도 7은 도 3의 코드북 생성부(320)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 코드북 생성부(320)는 랭크 별 최적화부(710) 및 코드북 행렬 선택부(720)를 포함한다.
랭크 별 최적화부(710)는 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수 각각에 대하여 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성한다.
이 때, 랭크 별 최적화부(710)는 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열 간의 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성할 수 있다.
코드북 행렬 선택부(720)는 랭크 별 최적화 행렬 집합 중 공통되는 행렬 집합을 코드북으로서 생성한다.
기지국의 송신 안테나 수를 M이라 하면, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수는 최대로 M개일 수 있으므로, 송신 랭크는 1 이상 M이하의 값을 가질 수 있다.
랭크 별 최적화부(710)는 송신 랭크 1에 대하여 최적화된 행렬들의 조합을 탐색한다.
송신 랭크 1에 대하여 최적화된 행렬들의 조합이 하나가 아닌 경우, 랭크 별 최적화부(710)는, 송신 랭크 1에 대하여 최적화된 행렬들의 조합 중에서 송신 랭크 2에 대하여 최적화된 행렬들의 조합을 탐색한다.
이와 같은 방법으로, 랭크 별 최적화부(710)는 모든 가능한 송신 랭크(1 내지 M)에 대하여 최적화된 행렬들의 조합을 탐색하여, 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성한다.
도 8은 도 3의 행렬 확장부(310)에 의해 생성되는 후보 행렬 집합의 일 예를 도시하는 도면이다.
후보 행렬 집합 1(810)에 포함되는 W11, W12, W13, W14는 행렬 확장부(310)에 입력되는 예비 후보 행렬(preliminary candidate matrix)이다.
행렬 확장부(310)는 상기 4개의 예비 후보 행렬들(W11, W12, W13, W14)을 확장하여 후보 행렬 집합들(810, 820, 830)을 생성한다.
이 때, 다음의 관계식이 성립한다고 가정한다.
Wi1 = W1 for ∀ i= 1 to L
Wi2 = W2 for ∀ i= 1 to L
Wi3 = W3 for ∀ i= 1 to L
Wi4 = W4 for ∀ i= 1 to L
행렬 확장부(310)는 네번째 예비 후보 행렬(Wi4 for ∀ i= 1 to L)을 기준 행렬(base matrix) Xb로 선택하고, 기준 행렬 Xb에 4개의 대각 행렬들 각각을 곱하여 행렬 후보 집합들(810, 820, 830)을 생성한다.
상기 가정에 의하여, 행렬 후보 집합들 각각의 기준 행렬이 모두 같기 때문에(W4), 행렬 후보 집합들 각각은 기준 행렬 Xb에 곱해지는 4개의 대각 행렬들에 의하여 결정된다.
행렬 후보 집합(810)은 4개의 예비 후보 행렬들 및 기준 행렬에 4개의 대각 행렬들 D11, D12, D13, D14 각각을 곱하여 얻어지는 행렬들을 포함한다.
행렬 후보 집합(820)은 4개의 예비 후보 행렬들 및 기준 행렬에 4개의 대각 행렬들 D21, D22, D23, D24 각각을 곱하여 얻어지는 행렬들을 포함한다.
행렬 후보 집합(830)은 4개의 예비 후보 행렬들 및 기준 행렬에 4개의 대각 행렬들 DL1, DL2, DL3, DL4 각각을 곱하여 얻어지는 행렬들을 포함한다.
다시 도 7을 참조하면, 랭크 별 최적화부(710)는 L개의 행렬 후보 집합들 중에서 랭크 1에 대하여 하나의 열 간의 최소 거리가 최대가 되는 행렬 후보 집합들을 탐색한다.
도 9는 랭크 별 최적화부(710)에 의해 탐색됨으로써 생성된 랭크 별 최적화 행렬 집합의 예들을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 랭크 별 최적화부(710)가 랭크 1에 대하여 탐색함으로써 생성된 랭크 1 최적화 행렬 집합 set_rank(1)(910)은 행렬 후보 집합 1(810), 행렬 후보 집합 2(820), 행렬 후보 집합 5를 포함한다.
랭크 1 최적화 행렬 집합 set_raank(1)(910)의 원소가 하나가 아니므로, 랭크 별 최적화부(710)는 set_rank(1)(910)의 원소들 중에서 랭크 2에 최적화된 행렬 후보 집합들을 탐색한다.
랭크 별 최적화부(710)는 set_rank(1)(910)의 원소들 중에서 두 개의 열 간의 최소 거리가 최대가 되는 행렬 후보 집합들을 탐색한다. 랭크 별 최적화부(710)가 랭크 2에 대하여 탐색함으로써 생성된 랭크 2 최적화 행렬 집합 set_rank(2)(920)은 행렬 후보 집합 1(810), 행렬 후보 집합 2(820)를 포함한다.
랭크 2 최적화 행렬 집합 set_rank(2)(920)의 원소가 하나가 아니므로, 랭크 별 최적화부(710)는 set_rank(2)(920)의 원소들 중에서 랭크 3에 최적화된 행렬 후보 집합들을 탐색한다.
랭크 별 최적화부(710)는 set_rank(2)(920)의 원소들 중에서 세 개의 열 간의 최소 거리가 최대가 되는 행렬 후보 집합들을 탐색한다. 랭크 별 최적화부(710)가 랭크 3에 대하여 탐색함으로써 생성된 랭크 3 최적화 행렬 집합 set_rank(3)(930)은 행렬 후보 집합 1(810), 행렬 후보 집합 2(820)를 포함한다.
랭크 3 최적화 행렬 집합 set_rank(3)(930)의 원소가 하나가 아니므로, 랭크 별 최적화부(710)는 set_rank(3)(930)의 원소들 중에서 랭크 4에 최적화된 행렬 후보 집합들을 탐색한다.
랭크 별 최적화부(710)는 set_rank(3)(930)의 원소들 중에서 네 개의 열 간의 최소 거리가 최대가 되는 행렬 후보 집합들을 탐색한다. 랭크 별 최적화부(710)가 랭크 4에 대하여 탐색함으로써 생성된 랭크 4 최적화 행렬 집합 set_rank(4)(940)은 행렬 후보 집합 2(820) 만을 원소로 가진다.
랭크 4 최적화 행렬 집합 set_rank(4)(940)의 원소가 하나이므로, 랭크 별 최적화부(710)는 더 이상의 탐색을 중지하고, set_rank(4)(940)를 코드북 행렬 선택부(720)로 전달한다.
코드북 행렬 선택부(720)는 set_rank(4)(940)를 코드북으로 선택함으로써, 코드북을 생성한다.
실시예에 따라, 랭크 별 최적화부(710)는 각 송신 랭크에 대하여 독립적으로 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성할 수 있다.
이 때, 코드북 행렬 선택부(720)는 랭크 별 최적화 행렬 집합들 모두에 대 하여 공통된 행렬들만을 탐색하여, 탐색된 행렬들을 코드북의 원소로 선택할 수 있다.
이 때, 랭크 별 최적화 행렬 집합들 모두에 대하여 공통된 행렬들의 개수가 너무 많은 경우에는, 상기 공통된 행렬들 중에서 코드북의 원소를 임의로 선택할 수 있다. 코드북의 원소의 개수는 기지국에서 미리 정해진다.
행렬 간 또는 행렬의 각 열 간의 거리를 구하는 방법으로는, 초달 디스턴스(chordal distance)를 구하는 방법, 푸비니 스터디(Fubini-study) 등의 방법이 사용된다. 이 외에도 행렬 간의 거리를 구할 수 있는 어떤 종류의 방법도 본 발명의 코드북 생성 장치에 이용될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 코드북 생성 장치는 디지털 푸리에 변환(Digital Fourier Transform, DFT)에 의하여 생성된 행렬을 기준 행렬로 선택할 수 있다.
이 때, 항등 행렬 및 상기 기준 행렬로 선택된 DFT 행렬이 예비 후보 행렬이 될 수 있다.
예를 들어, 기지국의 송신 안테나가 4개인 경우, 4 x 4 항등 행렬이 예비 후보 행렬 W1이 되고, DFT 에 의하여 생성된 행렬을 W2로 선택할 수 있다. DFT 에 의하여 생성된 W2의 일 예는 하기 수학식 2와 같이 나타내어질 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112007071810008-pat00006
실시예에 따라, 상기 예비 후보 행렬에는 대각 행렬 또는 블록 대각 행렬이 더 포함될 수 있다.
블록 대각 행렬 D'는 하기 수학식 3과 같은 형태로 나타내어지는 행렬을 의미한다.
[수학식 3]
Figure 112007071810008-pat00007
예를 들어, D'가 4 x 4 행렬인 경우, A 및 B는 각각 2 x 2 행렬일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 코드북 생성 장치는 2B 개의 원소를 가지는 코드북을 생성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 코드북 생성 장치는 직교성(orthgonality)을 만족하는 하다마드(Hadamard) 행렬을 기준 행렬로 선택할 수 있다.
도 10은 도 8의 예비 후보 행렬들의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 예비 후보 행렬들은 W1(1010), W2(1020), W3(1030), W4(1040)을 포함한다.
W1(1010)은 항등 행렬(idendity matrix)이다.
W2(1020), W3(1030) 및 W4(1040)은 디지털 푸리에 변환(digital Fourier transform, DFT)에 의해 생성된 행렬들이다.
행렬 확장부(310)는 W4(1040)을 기준 행렬로 선택한다.
예비 후보 행렬들이 항등 행렬 및 디지털 푸리에 변환에 의해 생성된 행렬들일 경우, 행렬 확장부(310)는 디지털 푸리에 변환에 의해 생성된 행렬들 중 하나를 기준 행렬로 선택한다.
도 11은 도 8의 예비 후보 행렬들의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 예비 후보 행렬들은 W1(1110), W2(1120), W3(1130), W4(1140)을 포함한다.
W1(1110), W2(1120), W3(1130) 및 W4(1140)은 디지털 푸리에 변환(digital Fourier transform, DFT)에 의해 생성된 행렬들이다.
행렬 확장부(310)는 W4(1140)을 기준 행렬로 선택한다.
예비 후보 행렬들이 모두 디지털 푸리에 변환에 의해 생성된 행렬들일 경 우, 행렬 확장부(310)는 디지털 푸리에 변환에 의해 생성된 행렬들 중 임의의 하나를 기준 행렬로 선택한다.
도 12는 도 8의 예비 후보 행렬들의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 예비 후보 행렬들은 W1(1210), W2(1220), W3(1230), W4(1240)을 포함한다.
W1(1210)은 항등 행렬(identity matrix)이다.
W2(1220) 및 W3(1230)은 블록 대각(block diagonal) 행렬들이다.
W4(1240)은 디지털 푸리에 변환(digital Fourier transform, DFT)에 의해 생성된 행렬이다.
행렬 확장부(310)는 W4(1240)을 기준 행렬로 선택한다.
예비 후보 행렬들이 항등 행렬, 블록 대각 행렬 및 디지털 푸리에 변환에 의해 생성된 행렬들일 경우, 행렬 확장부(310)는 디지털 푸리에 변환에 의해 생성된 행렬들 중 하나를 기준 행렬로 선택한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코드북 생성 장치를 도시하는 도면이다.
도 13을 참조하면, 코드북 생성 장치(1300)는 행렬 확장부(1310), 제2 행렬 확장부(1320) 및 코드북 생성부(1330)를 포함한다.
행렬 확장부(1310)는 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상 의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성한다.
제2 행렬 확장부(1320)는 제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행하여 제2 후보 행렬 집합을 생성한다.
코드북 생성부(1330)는 후보 행렬 집합 및 제2 후보 행렬 집합을 기초로 코드북을 생성한다.
행렬 확장부(1310)는 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 원소들을 포함하는 행렬 W1을 기준 행렬로 선택한다. 행렬 W1은 디지털 푸리에 변환에 의하여 생성된 행렬이다.
행렬 W1의 일 예는 하기 수학식 4와 같이 나타내어진다.
[수학식 4]
Figure 112007071810008-pat00008
행렬 확장부(1310)는 제한 집합 {1, -1, j, -j}의 원소들을 대각 원소로 가지는 대각 행렬들을 기준 행렬 W1에 곱하여 후보 행렬 W2 및 W3을 생성한다. 행렬 W2 및 W3의 일 예는 하기 수학식 5와 같이 나타내어진다.
[수학식 5]
Figure 112007071810008-pat00009
,
Figure 112007071810008-pat00010
제2 기준 행렬의 원소들은 제한 집합 {1, -1, j, -j}에 국한될 필요는 없다.
예를 들어, 제2 행렬 확장부(1320)는 8분 위상 천이 변조(8 phase shift keying, 8PSK)에 대응하는 복소수를 원소로 가지는 행렬 U를 제2 기준 행렬로 선택할 수 있다.
제2 기준 행렬 U의 일 예는 하기 수학식 6과 같이 나타내어진다.
[수학식 6]
Figure 112007071810008-pat00011
제2 행렬 확장부(1320)는 U의 첫번째 열에 대한 하우스홀더 변환을 수행하여 첫번째 제2 후보 행렬 W4를 생성한다.
첫번째 제2 후보 행렬 W4는 하기 수학식 7과 같이 나타내어진다.
[수학식 7]
W4 = I4 - 2 u1 u1 H
I4는 4 x 4 항등 행렬이고, u1은 U의 첫번째 열로 이루어진 열 벡터(column vector)이다.
제2 행렬 확장부(1320)는 U의 두번째 열에 대한 하우스홀더 변환을 수행하여 두번째 제2 후보 행렬 W5를 생성한다.
두번째 제2 후보 행렬 W5는 하기 수학식 8과 같이 나타내어진다.
[수학식 8]
W5 = I4 - 2 u2 u2 H
u2은 U의 두번째 열로 이루어진 열 벡터(column vector)이다.
제2 행렬 확장부(1320)는 U의 세번째 열에 대한 하우스홀더 변환을 수행하여 세번째 제2 후보 행렬 W6를 생성한다.
세번째 제2 후보 행렬 W6는 하기 수학식 9와 같이 나타내어진다.
[수학식 9]
W6 = I4 - 2 u3 u3 H
u3은 U의 세번째 열로 이루어진 열 벡터(column vector)이다.
제2 행렬 확장부(1320)는 U의 네번째 열에 대한 하우스홀더 변환을 수행하여 네번째 제2 후보 행렬 W7를 생성한다.
네번째 제2 후보 행렬 W7는 하기 수학식 10과 같이 나타내어진다.
[수학식 10]
W7 = I4 - 2 u4 u4 H
u4는 U의 네번째 열로 이루어진 열 벡터(column vector)이다.
제2 후보 행렬 집합은 4개의 제2 후보 행렬들 W4, W5, W6 및 W7을 포함한다.
코드북 생성부(1330)는 후보 행렬들 W1, W2 및 W3의 모든 열들 및 제2 후보 행렬들 W4, W5, W6 및 W7의 첫번째 열로부터 송신 랭크 1의 코드북을 생성한다.
실시예에 따라, 송신 랭크가 2 또는 3인 경우, 코드북 생성부(1330)는 후보 행렬들 W1, W2 및 W3 및 제2 후보 행렬들 W4, W5, W6 및 W7의 모든 열들의 조합으로부터 열들 간 최소 거리를 최대화하는 열들의 조합을 선택한다. 코드북 생성부(1330)는 선택된 열들의 조합으로부터 코드북을 생성한다.
실시예에 따라, 행렬 확장부(1310)는 후보 행렬 W1 및 W2을 블록 대각 행렬들로 선택할 수 있다. 행렬 확장부(1310)는 후보 행렬 W3을 디지털 푸리에 변환에 의하여 생성할 수 있다.
후보 행렬들 의 또 다른 예는 하기 수학식 11과 같이 나타내어진다.
[수학식 11]
Figure 112007071810008-pat00012
Figure 112007071810008-pat00013
Figure 112007071810008-pat00014
실시예에 따라, 행렬 확장부(1310)는 후보 행렬 W1을 4 x 4 항등 행렬로 선택할 수 있다. 행렬 확장부(1310)는 후보 행렬 W2을 디지털 푸리에 변환에 의하여 생성할 수 있다.
행렬 확장부(1310)는 후보 행렬 W3을 후보 행렬 W2에 대각 행렬을 곱하여 생성할 수 있다.
후보 행렬 W2 및 W3의 또 다른 예는 하기 수학식 12와 같이 나타내어진다.
[수학식 12]
Figure 112007071810008-pat00015
Figure 112007071810008-pat00016
실시예에 따라, 제한 집합은 복소 평면 상의 원주를 8등분하는 점에 대응하는 복소수로 이루어질 수 있다. 이 때, 제한 집합의 원소들은 8PSK에 대응하는 복소수들이 된다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코드북 생성 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 코드북 생성 방법은 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성한다(S410).
이 때, 상기 후보 행렬 집합은 상기 제한 집합의 원소들로부터 얻을 수 있는 가능한 모든 대각 행렬을 상기 기준 행렬에 곱하여 얻어지는 것일 수 있다.
코드북 생성 방법은 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 코드북의 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성한다(S420).
이 때, 상기 코드북의 원소는, 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수(송신 랭크)에 기초한 수의 열을 가지는 행렬일 수 있다. 예를 들어, 기지국의 송신 안테나가 M개이고, 송신 랭크가 R이면, 상기 코드북의 원소는 M x R 행렬이 된다.
단계(S420)는 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수의 모든 가능한 경우에 대하여, 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 단계는, 송신 랭크 만큼의 열 간의 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들로부터 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성한다.
예를 들어, 기지국의 송신 안테나가 M개이면, 가능한 송신 랭크는 1 이상 M 이하이므로 1부터 M까지의 송신 랭크에 대하여 최적의 조합을 검색하여 송신 랭크의 각각의 값마다 최적화 행렬 집합을 생성한다.
이 때, 단계(S420)는 생성된 랭크 별 최적화 행렬 집합 중 공통되는 행렬 집합을 코드북으로서 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S420)는 제한 집합의 원소들로만 이루어진 예비 후보 행렬 집합, 기준 행렬 및 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 코드북을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 코드북 생성 방법은 제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행하여 제2 후보 행렬 집합을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 단계(S420)는 후보 행렬 집합 및 제2 후보 행렬 집합을 기초로 코드북을 생성한다.
이 때, 상기 제한 집합은 {1, -1, j, -j}일 수 있다.
이 때, 상기 코드북은 2B 개의 원소를 가지는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 코드북 생성 방법은 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 media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 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 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 생성 장치 또는 방법이 적용되는 다중 입출력 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 생성 장치 및 방법에 의해 생성되는 후보 집합(candidate set)의 생성 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드북 생성 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코드북 생성 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 5는 도 3의 코드북 생성부(320)가 수행하는 코드북 생성 과정의 일부를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 3의 코드북 생성부(320)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 코드북 생성부(320)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 행렬 확장부(310)에 의해 생성되는 후보 행렬 집합의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 랭크 별 최적화부(710)에 의해 탐색됨으로써 생성된 랭크 별 최적화 행렬 집합의 예들을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8의 예비 후보 행렬들의 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 8의 예비 후보 행렬들의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 8의 예비 후보 행렬들의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코드북 생성 장치를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310: 행렬 확장부 320: 코드북 생성부

Claims (25)

  1. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 행렬 확장부; 및
    상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 코드북 생성부
    를 포함하고,
    상기 코드북 생성부는
    상기 후보 행렬 집합의 원소들을 이용하여 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열을 가지는 랭크 행렬들을 생성하는 랭크 행렬 생성부; 및
    상기 코드북의 원소의 개수에 대응하는 수만큼의 랭크 행렬들을 포함하는 랭크 행렬 조합들을 생성하고, 랭크 행렬 조합 내 랭크 행렬들 간의 최소 거리를 최대로 하는 랭크 행렬 조합을 선택하는 랭크 행렬 선택부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랭크 행렬 생성부는
    상기 후보 행렬 집합에 포함된 복수의 행렬들 각각의 열들 중 상기 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열을 선택함으로써, 상기 랭크 행렬들을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 행렬 확장부는
    상기 제한 집합의 원소들로부터 얻을 수 있는 가능한 모든 대각 행렬들을 상기 기준 행렬에 곱하여 상기 후보 행렬 집합을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  4. 삭제
  5. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 행렬 확장부; 및
    상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 코드북 생성부
    를 포함하고,
    상기 코드북 생성부는
    동시에 전송되는 데이터 스트림의 수에 대응하는 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 랭크 별 최적화부; 및
    상기 랭크 별 최적화 행렬 집합 중 공통되는 행렬 집합을 코드북으로서 생성하는 코드북 행렬 선택부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 랭크 별 최적화부는
    상기 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수 각각에 대하여, 상기 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열 간의 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  7. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 행렬은 디지털 푸리에 변환에 의해서 생성된 행렬 또는 직교성을 만족하는 하다마드 행렬인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  8. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제한 집합은
    {1, -1, j, -j }인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  9. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코드북 생성부는
    상기 제한 집합의 원소들로만 이루어진 행렬들로 이루어진 예비 후보 행렬 집합, 상기 기준 행렬 및 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 상기 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 예비 후보 행렬 집합의 원소들은 디지털 푸리에 변환에 의해서 생성된 행렬, 대각 행렬, 블록 대각 행렬 또는 직교성을 만족하는 하다마드 행렬들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  11. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행하여 제2 후보 행렬 집합을 생성하는 제2 행렬 확장부를 더 포함하고,
    상기 코드북 생성부는 상기 후보 행렬 집합 및 상기 제2 후보 행렬 집합을 기초로 상기 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  12. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 행렬 확장부;
    상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 코드북 생성부; 및
    제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행하여 제2 후보 행렬 집합을 생성하는 제2 행렬 확장부
    를 포함하고,
    상기 코드북 생성부는
    동시에 전송되는 데이터 스트림의 수가 1인 경우에, 상기 제2 후보 행렬 집합의 원소들의 첫번째 열 및 상기 후보 행렬 집합의 원소들의 모든 열들로부터 상기 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  13. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 행렬 확장부;
    상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 코드북 생성부; 및
    제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행하여 제2 후보 행렬 집합을 생성하는 제2 행렬 확장부
    를 포함하고,
    상기 코드북 생성부는
    동시에 전송되는 데이터 스트림의 수가 2인 경우에, 상기 후보 행렬 집합 및 상기 제2 후보 행렬 집합의 원소들의 모든 열들로부터 상기 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  14. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 단계; 및
    상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 코드북을 생성하는 단계는
    상기 후보 행렬 집합의 원소들을 이용하여 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열을 가지는 랭크 행렬들을 생성하는 단계;
    상기 코드북의 원소의 개수에 대응하는 수만큼의 랭크 행렬들을 포함하는 랭크 행렬 조합들을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 랭크 행렬 조합들 중 랭크 행렬 조합 내 랭크 행렬들 간의 최소 거리를 최대로 하는 랭크 행렬 조합을 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 랭크 행렬들을 생성하는 단계는
    상기 후보 행렬 집합에 포함된 복수의 행렬들 각각의 열들 중 상기 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열을 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 후보 행렬 집합은
    상기 제한 집합의 원소들로부터 얻을 수 있는 가능한 모든 대각 행렬을 상기 기준 행렬에 곱하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  17. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱하여 후보 행렬 집합을 생성하는 단계; 및
    상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되는 코드북을 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 코드북을 생성하는 단계는
    동시에 전송되는 데이터 스트림의 수에 대응하는 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 단계; 및
    상기 랭크 별 최적화 행렬 집합 중 공통되는 행렬 집합을 코드북으로서 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 단계는
    동시에 전송되는 데이터 스트림의 수 각각에 대하여, 상기 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열 간의 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들로 이루어진 랭크 별 최적화 행렬 집합을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  19. 제14항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코드북을 생성하는 단계는
    상기 제한 집합의 원소들로만 이루어진 행렬들로 이루어진 예비 후보 행렬 집합, 상기 기준 행렬 및 상기 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 상기 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  20. 제14항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행하여 제2 후보 행렬 집합을 생성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 코드북을 생성하는 단계는 상기 후보 행렬 집합 및 상기 제2 후보 행렬 집합을 기초로 상기 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  21. 제14항 및 제17항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  22. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱함으로써 생성된 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되도록 생성된 코드북이 저장되고,
    상기 코드북은 랭크 행렬 조합들 중 랭크 행렬 조합 내 랭크 행렬들 간의 최소 거리를 최대로 하는 랭크 행렬 조합이 선택됨으로써 생성되며, 상기 랭크 행렬 조합들은 상기 코드북의 원소의 개수에 대응하는 수만큼의 랭크 행렬들을 포함하고, 상기 랭크 행렬들은 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수만큼의 열을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  23. 제한 집합의 원소들을 대각 원소로 가지는 하나 이상의 대각 행렬을 기준 행렬에 곱함으로써 생성된 후보 행렬 집합을 기초로 하여, 원소들 간의 최소 거리가 최대가 되도록 생성된 코드북이 저장되고,
    상기 코드북은 랭크 별 최적화 행렬 집합 중 공통되는 행렬 집합이 선택됨으로써 생성되며, 상기 랭크 별 최적화 행렬 집합은 동시에 전송되는 데이터 스트림의 수에 대응하는 최소 거리가 최대가 되도록 최적화된 원소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  24. 제22항 및 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후보 행렬 집합은
    상기 제한 집합의 원소들로부터 얻을 수 있는 가능한 모든 대각 행렬들을 상기 기준 행렬에 곱하여 생성되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  25. 제22항 및 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코드북은
    제2 기준 행렬의 각 열에 대하여 하우스홀더 변환을 수행함으로써 생성된 제2 후보 행렬 집합을 더 기초로 하여 생성되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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