KR101537235B1

KR101537235B1 - 데이터를 무선 매체를 통하여 전송하기 위한 후보 빔포밍 계수를 생성하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101537235B1
Application number: KR1020107019631A
Authority: KR
Inventors: 펭페이 시아; 수크롱 용; 쥬 노
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2015-07-17
Also published as: WO2009102162A2; US8259836B2; KR20100124267A; US20090141824A1; WO2009102162A3

Abstract

무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위한 복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 생성하는 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예는, 송신기 안테나들의 개수(N)을 결정하는 단계; 구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 N에 대한 대수적인 함수(algebraic function)에 따라 결정하는 단계; (n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계; 상기 퓨리어 변환 행렬(W)로부터 N 열들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 N열을 이용하여 상기 퓨리어 변환 행렬(W)의 Nxn 서브-행렬을 포함하는 축약된 행렬을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 축약된 행렬의 각각의 행이 데이터 신호를 전송하기 위한 후보 빔포밍 벡터로써 사용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 것과 관련된다.

Description

데이터를 무선 매체를 통하여 전송하기 위한 후보 빔포밍 계수를 생성하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR GENERATING CANDIDATE BEAMFORMING COEEFICIENTS FOR TRANSMISSION OF DATA OVER A WIRELESS MEDIUM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히 빔포밍 무선 통신에 관한 것이다.

송신기 및 수신기를 포함하는 무선 통신 시스템에서, 안테나 어레이 빔포밍은 원하는 방향으로 송신된 신호를 조정하여 통신의 범위를 확장시키고 신호의 품질을 증가(높은 지향성 안테나 빔포밍 이득)시킨다. 무선 채널을 통하여 무선 송신기 및 무선 수신기간의 무선 링크 처리량을 높이기 위해서, 최적의 송신 및 수신 아날로그 빔포밍 벡터들(빔포밍 계수들)을 획득하는 것이 반드시 선행되어야 한다.

무선 송신기 및 무선 수신기를 포함하는 다중 입력 다중 출력(multiple-input-multiple-output,MIMO) 무선 통신 시스템에서, 송신기는 통신 채널의 정확한 상태 정보를 획득함으로써 더 좋은 성능(예를 들면, 처리량, 동작 범위)을 제공할 수 있는 가능성을 제공한다. 송신 빔포밍은 적절하게 송신 빔을 조정하여 더 높은 성능을 달성할 수 있도록하는 빔포밍 계수(빔포밍/조정 벡터들)를 결정함에 있어서 채널 정보를 이용한다. 특정 수신기에 대한 빔포밍 벡터를 계산하기 위하여, 송신기는 통신 채널을 정확하게 추정할 필요가 있다. 빔포밍 송신기는 트레이닝 시퀀스를 수신기로 전송하고, 수신기는 트레이닝 심블들에 기초하여 채널 정보(예를 들면, MIMO 채널의 응답)을 추정한다. 수신기는 채널에 대한 피드백 정보를 송신기에 제공한다. 피드백 정보는 송신기가 빔을 조정하는데 사용될 채널 행렬/벡터들 또는 빔포밍 계수 행렬을 포함한다.

상술한 계수들을 결정하기 위한 코드북을 사용함으로써 채널 추정의 오버해드를 감소시킬 수 있다. 코드북은 가능한 계수들의 소정 집합을 포함한다. 특히, 코드북은 계수들(벡터들)의 그룹을 포함하며, 하나의 메트릭스가 빔포밍을 수행하는데 사용될 빔포밍 메트릭스로 선택된다. 코드북 구성/설계(construction/design)은 퓨리어 행렬에 기초할 수 있다. 종래에는, 송신 안테나들의 개수 및 수신기로부터의 피드백 비트들의 개수에 기초한 코드북 크기에 대한 특정 성능 행렬을 최대화시키기 위하여 수치적인 검색에 기초하여 코드북을 형성하는 퓨리어 행렬로부터의 열(row) 인덱스(indices)를 선택하는 것이 일반적이었다. 코드북 구성/설계는 매우 제한된 개수의 송신 안테나 및 수신기로부터의 피드백 비트들에 대하여 최적의 코드북을 제공하는 것과 관련된다.

본 발명은 무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위하여 복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 생성하는 방법 및 시스템을 제공한다. 일 실시예는, 송신기 안테나들의 개수(N)을 결정하는 단계; 구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 N에 대한 대수적인 함수(algebraic function)에 따라 결정하는 단계; (n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계; 상기 퓨리어 변환 행렬(W)로부터 N 열들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 N열을 이용하여 상기 퓨리어 변환 행렬(W)의 Nxn 서브-행렬을 포함하는 축약된 행렬을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 축약된 행렬의 각각의 행이 데이터 신호를 전송하기 위한 후보 빔포밍 벡터로써 사용되도록 구성된다. 이러한 특징들 및 다른 특징들, 본 발명의 양상들, 이점들은 첨부된 상세한 설명, 청구항 및 도면을 이용하여 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치들간의 빔포밍 전송을 구현하는 무선 네트워크에 관한 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 매체를 통하여 빔포밍 전송을 수행하기 위한 통신 시스템에 관한 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 빔포밍 스켐에 관한 일 예를 증명하는 도면를 나타낸다.
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 무선 통신 시스템의 송신기 및 수신기를 나타내는 블록도를 나타낸다.
도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔포밍 무선 통신 시스템의 송신기 및 수신기를 나타내는 블록도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 통신을 수행하기 위한 퓨리어 코드북을 구성하는 과정에 관한 흐름도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 코드북을 이용하여 빔포밍 무선 통신을 수행하는 과정에 관한 흐름도를 나타낸다.

본 발명은 참고로써 병합된 2008.02.15.일자로 출원된 미국 가출원 No. 61/029,247에 대하여 우선권을 주장한다. 또한, 본 출원은 2007.09.28.일자로 출원된 미국 특허 출원 No. 11/864,656 에 대하여 35 U.S.C. ㄷ120에 따라 추가적으로 우선권을 주장하며, 이는 2006.12.04.일자로 출원된 60/872,974 and 60/872,949 , 2006.12.15.일자로 출원된 60/875,065 , 2007.02.28.일자로 출원된 60/903,961자로 출원된 미국 가출원과 교대로 우선권을 주장하며, 전체적으로 참고로써 병합된다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 빔포밍 계수들의 피드백 전송을 위하여 코드북(빔북)을 설계하는 것과 관련된 무선 통신 시스템 및 방법을 제공한다. 코드북은 무선 통신에서의 빔포밍 시스템에 사용된다. 본 발명은 빔포밍 과정의 복잡성을 감소시키고 효율성을 증가시킨 퓨리어 접근법을 이용하여 제한된 피드백 코드를 제공한다. 통신 시스템에서의 송신기 및 수신기는 쉽게 생성될 수 있고 메모리의 용량을 적게 필요로하는 동일한 코드북 설계를 사용한다.

본 발명은 고속 처리 무선 통신들(예를 들면, 고속 60GHz PHY, MAC, HDMI OAL에 관한 ECMA 387 표준)에 적용될 수 있으며, 비압축 비디오 전송에 관한 WirelessHD 표준의 구현에 적용될 수 있다. ECMA 및 WiHD에서 사용할 수 있는 60GHz 주파수 대역의 무선 네트워크에 대한 일 실시예를 후술한다. Ecma 국제단체(Ecma)는 정보 및 통신 기술(Information and Communication Technology,ICT)및 CEConsumer Electronics, CE)에 관한 표준을 개발한다. WirelessHD는 60GHz 주파수 대역(예를 ㄷ르면, CE 장치들 및 다른 전자 상품들)에서 무선 HD 디지털 신호를 전송하기 위한 무선 디지털 네트워크 인터페이스 스펙을 정의하는 산업을 선도하는 작업이다. WiHD 네트워크의 일 실시예에서는 60GHz 대역폭 밀리미터파 기술을 사용하여 수-기가바이트의 물리 계층 데이터 전송 속도를 지원하며, 무선으로 비 비압축 고해상도 TV 신호를 전송하는데 사용될 수 있다. 본 발명은 다른 통신 시스템(예를 들면, IEEE 802.11)에서 사용될 수도 있다.

일 실시예에서는 비압축 HD 비디오 정보를 무선 채널들을 통하여 송신기로부터 수신기로 전송하는 방법 및 시스템을 제공하지만, 본 발명은 비디오가 아닌 데이터의 무선 통신에서도 적용되거나 사용될 수 있다.

시스템 개요

이하에서는 무선 HD(High Definition) AV 시스템에서의 일 예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 비디오 데이터가 아닌 경우의 무선 통신에서도 적용되거나 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치들(예를 들면, AV 장치 조정자 및 AV 기지국들들)간의 비압축 HD 비디오 전송을 구현하는 무선 네트워크(100)에 관한 블록도이다. 비록 이하의 일 예는 AV 정보에 관한 것이지만, 본 발명은 AV 정보에 제한되지 않고, 다른 모든 형태의 데이터에 대한 무선 통신에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 장치들은 AV 데이터에 제한되지 않고 다양한 다른 형태의 데이터를 전송하기 위한 컴퓨터(예를 들면 PC)일 수 있다. 네트워크(100)는 장치 조정자(112) 및 복수 개의 AV 기지국들(114)(예를 들면, 장치 1, ..., 장치 N)을 포함한다. AV 기지국들(114)는 저속(Low rate, LR) 무선 채널(116)(도 1의 점선)과 고속(High Rate, HR) 무선 채널(118)(도 1의 실선)을 이용하여, 다른 장치들과 통신을 수행할 수 있다. 장치 조정자(112)는 저속 채널(116) 및 고속 채널(118)을 이용하여 기지국들간의 통신을 수행할 수 있다. 비디오 데이터를 제외한 데이터의 전송에 있어서는 저속 채널 및 고속 채널이 불필요할 수도 있다.

각각의 기지국(114)은 다른 기지국들(114)과의 통신을 위하여 저속 채널(116)을 사용한다. 고속 채널은 빔포밍에 의하여 성립된 지향성 빔을 통하여 비압축 HD 비디오를 전송할 수 있도록 수-GHz 대역폭을 갖는 단일 방향의 유니캐스트 전송을 지원한다. 예를 들어, 셋탑 박스는 고속 채널(118)을 통하여 비압축 영상을 HDTV에 전송한다. 일 실시예에서는, 저속 채널(116)이 최대 40Mbps의 처리량을 갖는 양방향 전송을 지원할 수 있다. 저속 채널(116)은 제어 프레임(예를 들면, 승인(Acknowledgement) 프레임)을 전송하는데 주로 사용된다. 예를 들어, 저속 채널(116)은 승인을 HDTV로부터 셋탑 박스로 전송할 수 있다. 또한, 일부 저속 데이터(예를 들면, 오디오 및 압축된 비디오)가 저속 채널을 통하여 장치들간에 직접 전송될 수 있다. 시분할 다중화(Time division duplexing, TDD)는 고속 및 저속 채널(주파수 분할 다중화)에 적용될 수 있다. 일 실시예에서는, 하나의 시점에 저속 및 고속 채널이 병렬적으로 동시에 사용되지 못할 수 있다. 빔포밍 기술은 저속 및 고속 채널에 모두 사용될 수 있다. 또한, 저속 채널들은 전방향(omni-directional) 전송을 지원할 수 있다. 비디오가 아닌 데이터의 전송에 있어서 저속 채널 및 고속 채널이 필요하지 않을 수 있으며, 다양한 타입의 데이터를 전송할 경우에도 동일한 채널이 사용될 수도 있다.

일 실시예에서, 장치 조정자(112)는 비디오 정보의 수신기(이하에서는 수신기(112))이며, 기지국(114)는 비디오 정보의 송신기(이하에서는, 송신기(114))일 수 있다. 예를 들어, 수신기(112)는 WLAN 타입의 무선 홈네트워크 환경의 HDTV 셋트에서 구현된 비디오 및/또는 오디오 데이터에 대한 싱크일 수 있다. 다른 실시예에서, 수신기(112)는 프로젝터일 수 있다. 송신기(114)는 비압축 비디오 또는 오디오의 소스일 수 있다. 송신기(114)의 일 예는 셋탑 박스, DVD 플레이어, 기록기, 디지털 카메라, 다른 연산 장치들(예를 들면, 노트북, 데스크탑, PDA등)을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN 시스템(200)에 관한 블록도를 나타낸다. WPAN 시스템(200)은 무선 송신기(202) 및 무선 수신기(204)를 포함한다. 무선 송신기(202)는 물리(Physical, PHY) 계층(206), 미디어 접근 제어(Media Access Control, MAC)계층 (208) 및 어플리케이션 계층(210)을 포함한다. 유사하게, 수신기(204)는 PHY 계층(214), MAC 계층 (216) 및 어플리케이션 계층(218)을 포함한다. PHY 계층(206,214)은 하나 이상의 안테나를 이용하여 무선 매체(201)를 통한 송신기(202) 및 수신기(204)간의 무선 통신을 제공한다.

송신기(202)의 어플리케이션 계층(210)은 A/V 전처리 모듈(211) 및 오디오 비디오 제어(AV/C) 모듈(212)를 포함한다. A/V 전처리 모듈(211)은 비압축 비디오의 파티셔닝과 같은 오디오/비디오의 전처리를 수행한다. 오디오/비디오 제어 모듈(212)은 AV 능력 정보를 교환하기 위한 표준적인 방법을 제공한다. 오디오/비디오 제어 모듈은 연결을 개시하기 전에 향후 사용될 A/V 포맷을 협상한다. 연결이 완료되어야 하는 경우에는 오디오/비디오 제어 명령이 연결을 종료하는데 사용된다.

송신기(202)에서, PHY 계층(206)은 MAC 계층(208) 및 RF 모듈(207)과 통신을 수행하는데 사용될 저속 채널(203) 및 고속 채널(205)을 포함한다. 일 실시예에서, MAC 계층(208)은 패킷화 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 송신기(202)의 PHY/MAC 계층은 패킷들에 PHY 및 MAC 해더를 부가하고, 무선 채널(201)을 통하여 패킷들을 수신기(204)로 전송한다.

무선 수신기(204)에서, PHY/MAC 계층들(214, 216)은 수신된 패킷들을 처리한다. PHY 계층(214)는 하나 이상의 안테나와 연결된 RF 모듈(213)을 포함한다. 저속 채널(215) 및 고속 채널(217)은 MAC 계층(216) 및 RF 모듈(213)과 통신을 수행하는데 사용된다. 수신기(204)의 어플리케이션 계층(218)은 A/V 후-처리 모듈(219) 및 오디오/비디오 제어 모듈(220)를 포함한다. 모듈(219)는 모듈(211)의 역처리 방법을 수행하여 비압축 비디오 등을 생성한다. 오디오/비디오 제어 모듈(220)는 송신기(202)의 오디오/비디오 제어 모듈(212)와 상보적인(complementary) 방식으로 동작한다.

빔포밍

무선 통신에서는 전송 및/또는 수신 빔포밍을 통하여 링크 품질을 상당 부분 개선할 수 있다. 이러한 빔포밍은 상이한 타입의 데이터를 전송할 경우 유용하다. 일반적인 다중-입력/다중-출력(MIMO) 시스템에서, 전송 및/또는 수신 빔포밍은 전송단에서는 DAC(digital to analog) 변환 작업을 수행하기 전에 수신단에서는 ADC(analog to digital) 변환 작업을 수행하기 전에 디지털 도메인에서 구현된다. 디지털로 빔포밍된 시스템의 성능은 min(N,M) RF 체인에 해당하는 코스트를 발생시킨다. 이 때, N은 송신기 안테나의 개수이며, M은 수신기 안테나의 개수이다. 코스트는 샘플링 주파수가 증가할 때, 특히 크게 증가할 수 있다. 비용-효율(cost-effectiveness)이 시스템 설계의 주된 이슈가 될 때에는 아날로그 빔 형성이 바람직하다. 오직 하나의 RF 체인만을 요구하기 때문이다.

동일한 스켐이 MIMO 단일 반송파 변조 시스템 및 다른 변형등에서도 적용될 수 있으나, 이하에서는 MIMO OFDM(orthogonal frequency division multiplex) 시스템에 대한 아날로그 빔포밍을 설명한다. 이와 같은 아날로그 빔포밍은 다양한 타입의 데이터(예를 들면, 비디오 및 비디오가 아닌 데이터를 포함)의 무선 통신에 유용하다. 아날로그 빔포밍은 구현 코스트를 감소시킨다. 특히, 60GHz 무선 통신과 같이 안테나의 개수가 증가할 때 중요하다. K는 OFDM 변조(modulation)를 위한 부반송파(sub-carrier)의 개수이고, N은 전송 안테나의 개수이며, M은 수신 안테나의 개수로 가정하자. 또한, 전송 빔포밍 벡터는

이고, 수신 빔형성 벡터는

로 가정한다. 또한, L+1은 송신 및 수신 안테나에 대한 다중 경로(multipath) 탭들의 최대 개수로 가정한다. 보편성을 벗어나지 않는 범위내 에서, K>>L+1를 가정하는 것은 합리적이다.(즉, OFDM 부반송파가 어떠한 전송기 및 수신기 안테나들 쌍 들간 의 다중 경로 탭의 개수보다 많다.) 또한,

를 i번째 송신과 j번째 수신 안테나간의 다중 경로 임펄스 응답이라고 가정한다. 각각의

는 Kx1의 크기가 되도록 0이 부가된다. 전체적으로는 M X N 의 이러한 채널 벡터가 존재하며, 각각은 하나의 전송 및 수신 안테나 쌍에 대응한다.

를 OFDM 시스템내의 모든 K 데이터 부반송파(sub-carrier)를 포함하는 대각 행렬로 가정한다. 따라서, 빔포밍 후 j번째 송신 안테나에서 전송된 벡터(OFDM 심블 기간을 통하여)는 j=1, 2, …, N일 때

이다. OFDM 변조가 다중경로 채널을 대각화하므로, i번째 수신 안테나에서 수신된 벡터(OF DM 심블 기간을 통하여)는

와 같이 표현될 수 있다.

는 시간-영역(time-domail) 채널

에 대응하는 주파수 채널 응답이며, Wj는 전송 빔포밍 계수이며, FK는 KxK 퓨리 어 (Fourier) 변환 행렬이다.

수신단에서, 모든 M 수신기 안테나를 거쳐서 수신된 벡터

는 수신 빔포밍 벡터

와 결합될 것이다. Vi는 i번째 수신 빔포밍 계수이다. 따라서, 결합된 신호 벡터는 다음과 같이 표현될 수 있다.

KxN 행렬 Aj는

로 정의되고, KxN 행렬 A는

로 정의된다.

유사하게 수신된 신호는 다음과 같이 표현된다.

KxM 행렬 Bj는

로 정의되고, KxM 행렬 B는

로 정의된다. 송신 및 수신 빔포밍 벡터를 최적화하기 위하여, 본원 발명의 일 실시예에서는 두 개의 임의의 정보 코드들간의 PEP(pairwise error probability)를 공동으로(jointly) 최소화하는 송신 및 수신 빔포밍 벡터를 찾는다. 이러한 목적에 대하여 본원 발명의 일 실시예는 다음의 두 가지 문제를 동시에 해결한다.

에 대하여

를 최소화하고 ,

에 대하여

를 최대화한다.

주의할 것은 행렬 B가 벡터

에 의존하는 반면, 행렬 A는 벡터

에 의존한다. 따라서, 상술한 두 가지 문제를 쉽게 해결할 수 없다. 반복적으로 최적의 빔포밍 벡터들을 검색하기 위하여 2007.07.30.일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 No. 11/881,978에서는 "무선 통신 시스템에서의 아날로그 빔포밍 방법 및 시스템"에 기재된 빔포밍 검색 알고리즘이 제안되었다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 MIMO OFDM 시스템에 적용된 무선 통신 시스템의 빔포밍 스켐의 일 예를 증명하는 그림이다. 도 3의 시스템은 비디오 및 비디오가 아닌 데이터를 포함하는 다양한 타입의 데이터의 무선 통신에 사용된다. 개시된 발명은 단일 반송파 변조 시스템과 같은 비-OFDM 변조 스켐에도 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(300)은 아날로그 빔포밍을 위하여 형성된다. 시스템(300)은 송신기(310), 수신기(320)를 포함한다. 송신기(310)은 역 퓨리에 변환을 수행하기 위한 모듈(302), 디지털-아날로그 변환과 믹싱을 수행하기 위한 모듈(303), 송신기 빔포버(305) 및 송신기 안테나들(221)를 포함한다. 수신기(320)는 퓨리에 변환을 수행하기 위한 모듈(312), 아날로그-디지털 변환 및 믹싱을 수행하기 위한 모듈(313), 수신 빔포머(315) 및 수신기 안테나들(222)를 포함한다. 송신기(310) 및 수신기(320)는 상호간에 결합하여 빔포밍을 수행한다.

송신기 측에서, 벡터

로 표시된 데이터가 시스템(300)으로 입력된다. 디지털-아날로그 변환 및 믹싱(303)과 함께 퓨리에 역변환(IFFT)(302)을 수행한 후, 수정된 데이터가 송신 빔포머(305)로 입력된다. 송신 빔포머(305)의 가중치(weights)는 i = 1, 2, …, N에 대하여 Wi로 표현된다. N은 송신 안테나(221)의 개수이다. 송신기 빔포머(305)에 의하여 가중치가 부여된 후, 데이터는 송신기 안테나들(221)에 의하여 무선 채널(210)을 통하여 전송되며, 수신기 안테나들(222)에 의하여 수신된다. 수신 빔포머(315)는 이를 결합하기 위하여 수신된 데이터에 대하여 수행한다. 수신부 빔포머(315)의 가중치는 i = 1, 2, …, M에 대하여 Vi로써 표현된다. M은 수신기 안테나(222)의 개수이다. 수신기 빔포머(315)에 의하여 처리된 후, 수신기 데이터는 믹서 및 아날로그-디지털 변환기(313)를 통하여 입력된다. 또한, 데이터에 대하여 퓨리어 변환(312)를 수행하여 벡터

로 표시된 OFDM 변조된 데이터(311)를 도출한다.

도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 송신기 및 수신기에 관한 블록도를 나타낸다. 시스템(400)은 STA1(401) 및 STA2(411)로 기재된 두 개의 기지국들을 포함한다. 각각의 기지국은 저장을 위한 메모리(403,413)과 프로세서(402,412)를 포함한다. 또한, 각각의 기지국은 안테나 또는 안테나들의 집합(406,416)과 연결된 송신기(404,414) 및 수신기(405,415)를 포함하는 송수신기 구조를 포함할 수 있다. 시스템(400)은 축약된 DFT 행렬을 생성하고 이용하기 위하여 후술할 과정 500,600을 수행하여 후보 빔포밍 벡터들의 집합을 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 과정(500)은 종래의 프로그래밍 언어(예를 들면, C, C++, 다른 적절한 프로그래밍 언어)로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 프로그램은 컴퓨터로 접근할 수 있는 송신기(401) 및/또는 수신기(411)내의 저장 매체(예를 들면, 메모리(403,413))에 저장될 수 있다. 다른 실시예에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 과정(500)을 수행할 수 있는 한 다른 시스템에 프로그램이 저장될 수도 있다. 저장 매체는 정보를 저장하기 위하여 어떠한 기술을 이용할 수도 있다. 일 실시예에서, 저장 매체는 RAM(Random Access Memory), 하드디스크, 플로피디스크, 디지털 비디오 장치들, 컴팩트 디스크들, 비디오 디스크들 및/또는 다른 광학 저장 매체들을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 프로세서(402 및/또는 412)는 과정(500)을 수행하도록 구성되거나 프로그램 될 수 있다. 프로그램은 프로세서(402 및/또는 412) 또는 메모리(403 및/또는 413)에 저장될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세서(402,412)는 팬티엄 계열과 같은 인텔사의 마이크로 프로세서 계열과 Windows 95/98/2000/XP 및 Windows NT와 같은 마이크로소프트사의 윈도우 운영 시스템에 기초한 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서는 단일칩 또는 멀티칩 마이크로 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 내재된 마이크로프로세서들, 마이크로 제어기들 등을 이용하는 다양한 컴퓨터 플랫폼에 구현될 수 있다. 다른 실시예에서 프로세서는 다양한 운영 체재들(예를 들면, 유닉스, 리눅스, 마이크로소프트 도스, 마이크로 소프트 윈도우 2000/9x/ME/XP, 맥켄토시 OS, OS/2 등)에 의하여 동작될 수 있다. 다른 실시예에서 과정(500)은 내재된 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현될 수 있다.

도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 송신기 및 수신기를 나타내는 블록도이다. 시스템(450)에서 STA1(401)의 프로세서는 송신기 빔 선택 스위치(452)를 포함하고, 송신기(401)의 메모리는 공통 빔북(453)을 포함한다. 일 실시예에서, 송신기 안테나는 전환된 빔 안테나(switched beam antenna, SBA) 네트워크(456) 또는 적응적인 안테나(adaptive antenna array, AAA) 네트워크 일 수 있다. 일 실시예에서, STA2(411)의 프로세서는 수신기 빔 선택(462)를 수행하고, 수신기(411)의 메모리는 동일한 공통 빔북(453)을 포함한다. 본 실시예에서, STA2(411)의 수신기 안테나는 AAA 네트워크(466)을 포함하거나, SBA 네트워크 일 수 있다. 기지국(401,411) 모두는 채널 파라미터를 결정하는 탐지기(454)와 연결된다. 시스템(450)은 후술할 과정(500) 및 과정(600) 중 적어도 하나를 수행한다.

DFT 행렬을 축약하여 코드북을 생성

송신단과 수신단 모두에서 AAA 네트워크를 유지하는 것은 많은 작업을 요하는 일이기 때문에, 송신기 빔포머(305)를 공통 코드북(또는 빔북)(도 4B의 353), 즉 후보 빔포밍 벡터들의 풀(pool)/집합, 에 한정하는 것이 유리할 수 있다. 송신기 빔포머(305)는 이들로부터 최종 빔포밍 벡터를 선택할 것이다. 일 실시예에서, 각각의 후보 빔포밍 벡터는 N차원의 벡터로써, N은 송신기 안테나들(도 3의 221)의 개수이다. 반면, 풀은 전체적으로 Q개의 후보 빔포밍 벡터들을 포함한다. Q는 코드북 크기로써 알려질 수 있으며 고정될수 있는 설계 파라미터이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신기는 전송 패킷마다 프리앰블 시퀀스를 전송함으로써 채널을 측정하고, 수신기는 현재 패킷에 가장 적합한 후보 빔을 선택한 후 최적의 후보 빔포밍 벡터의 인덱스를 송신기로 피드백한다. 이러한 실시예에서는, 송신기가 공통 코드북(453)을 검색하고 데이터/비디어 통신들을 전송하기 위하여 최적의 후보 빔을 사용한다. 이러한 실시예에서는, 오직 log2Q 비트의 피드백만이 요구된다. 일 실시예에서는, 후보 빔포밍 벡터들(코드북 453)의 집합이 먼저 구성된 후 송신기 및 수신기 측에 저장될 수 있다.

후술할 본 발명의 일 실시예는 코드북의 설계를 위한 과정을 제공한다. 후술할 상세한 설명에서, N은 송신 안테나들의 개수이며, n은 수신기로부터의 피드백 비트들의 개수(즉, n은 구성될 후보 빔포밍 벡터들(또는 코드워드들)의 개수(Q)를 나타낸다.) 코드북 설계(구성)은 퓨리어 행렬에 기초한다. 코드북을 형성하는 퓨리어 행렬로부터 열-인덱스를 선택하는 것은 대수적인 접근에 기초하며, 이는 최적에 가까울 수 있다. 이러한 방식은 n+1이 2의 거듭제곱이고 N이 n 값의 거의 절반(n은 정수이며, n+1은 2의 거듭제곱이다.)에 해당하는 코드북 설계에 적용될 수 있다. 이와 같은 코드북 설계는 N이 (n+1)/2보다 작거나 같은 많은 N 값에 사용될 수 있다.

수신기에서 추정되고 송신기로 피드백될 때 선호되는 빔포밍 벡터는 퓨리어 코드북들에 기초한 벡터 양자화를 사용한다. 송신 빔포밍 벡터는 수신기 측에서 추정된다. 송신 빔포빙 벡터에 관한 정보를 송신기로 피드백하기 위하여, 벡터 양자화 방법이 사용된다. 예를 들어,

는 양자화 될 Nx1 송신 빔포밍 벡터이고, CB는 후술할 퓨리어 코드북으로 가정한다. 이 때,

는 Nxn 행렬이며, 각각의

는 하나의 후보를 제공하는 Nx1 벡터이다. 전체적으로, 코드북 CB에는 n개의 후보들이 포함된다. 송신 빔포밍 벡터

는 오직 다음의 경우에만

로 양자화될 수 있다.

는 공액 전치(conjugate transpose) 연산이다. 이 후, 코드북 CB내의

의 인덱스(양의 정수 i이다.)는 역방향의 통신 링크를 통하여 수신기로부터 송신기로 피드백된다. 가능한 인덱스의 범위는 1에서부터 n까지이다. 양의 정수 i의 이진 표현은 전체적으로

비트들로써 사용된다.

는 이들의 인수(argument)보다 더 큰 최대 정수 값을 반환하는 천정 함수이다. 인덱스 i가 수신되면, 송신기는 코드북CB내의 대응하는 코드워드

를 이용하여 실제 송신 빔포밍 벡터

를 근사화한다.

퓨리어 코드북 CB 의 구성 본 발명의 일 실시예에 따르면, 퓨리어 코드북은 퓨리어 변환 행렬에 기초하여 구성된다. 코드북 행렬에서 각각의 행은 후보 빔포밍 벡터인 코드워드이다. 과정에서, 수신기는 채널을 추정하고, 특정 기준을 이용하여 코드워드의 인덱스를 결정함으로써 코드북으로부터 코드워드를 선택한다. 이 후, 수신기는 코드북내의 코드워드의 인덱스를 송신기로 피드백한다. 송신기는 인덱스를 이용하여 그들의 코드북내에서 코드워드를 검색하고, 코드워드를 이용하여 수신기와의 빔포밍 통신을 수행한다.

도 5는 코드북을 구성하기 위한 고정(500)을 나타낸다. 블록 501에서, 송신 안테나의 개수 N이 결정된다. 이 후, 블록 502에서는,

와 같은 N에 대한 대수적인 함수를 이용하여 수신기에서 피드백 비트들의 개수 n을 결정한다.

는 인수보다 크지 않은 최대 정수를 반환하는 바닥 연산이다. 다음으로 블록 503에서, 중간 값 k는 k = (n - 1)/2에 의하여 결정되며,

이다.

다음으로, 블록 504에서는, 퓨리어 변환 행렬 W(예를 들면, 이산 퓨리어 변환 행렬, DFT)이 n에 기초하여 결정된다. 특히, 행렬 W를 결정함에 있어서, 행렬 W의 (s,t)번째 성분은

로 정의되며,

이다.

다음으로, 블록 505에서는, N 열들이 퓨리어 변환 행렬 W로부터 선택되어 퓨리어 코드북 행렬 CB를 생성한다. 퓨리어 코드북 CB는 퓨리어 변환 행렬 W의 축약된 형태이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨리어 코드북 CB는 (n+1)x(n+1) 퓨리어 변환 행렬 W에 대한 Nxn 서브 행렬로 선택될 수 있다.

행렬 W내의 선택된 행은 {1,2,.., n} 이며, 행렬 W내의 선택된 열은

이다. r=

은 정수들의 집합이며,

이다. 트레이스 함수는

로 정의된다.

는 배수 그룹(multiplicative group)

의 생성자이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상술한 대수적인 함수를 이용함에 따라, 코드북 설계는 선택될 열 인덱스를 결정함에 있어서 어떠한 수적인 검색(numerical search)도 필요로 하지 않는다. 대신에, 대수직인 열들의 선택이 수행된다. 이와 같은 대수적인 선택은 복잡성을 감소시킨다. 코드북 설계는 N이 (n+1)/2를 만족하는 다양한 N의 값에 대하여 적용할 수 있다.

일 실시예에서, 과정(500)은 도 4A-B에 도시된 무선 시스템에서 구현될 수 있으며, 비디오 전송에 제한되지 않는다. 이 후, 과정(500)에 따라 생성된 코드북은 무선 데이터 통신을 위한 도 4B의 시스템내에서 빔북(453)으로써 사용된다.

도 6은 빔포밍을 이용하여 무선 데이터 통신을 수행함에 있어서 송신기(Tx)와 수신기(Rx)간의 무선 통신에서 코드북을 사용하는 과정(600)에 관한 흐름도이다. 일 실시예에서는 Rx가 전방향 통신이 가능할 수 있다. 과정(600)은 다음을 포함한다.

블록 601: 최초로 코드북이 설계되고(설명한바와 같이) 송신기 및 수신기 양측에서 보유된다.

블록 602: 송신기는 각자의 코드북으로부터의 특정한 코드워드(또는 빔포밍 벡터)를 이용하여 트레이닝 시퀀스를 전송한다.

블록 603: 수신기는 수신된 트레이닝 시퀀스를 이용하여 통신 채널을 추정한다.

블록 604: 수신기는 추정된 채널하에서 최적의 성능을 도출하는 최적의 코드워드를 코드북으로부터 검색한다.

블록 605: 수신기는 선택된 최적의 코드워드의 인덱스를 송신기로 피드백한다.

블록 606: 송신기는 피드백 인덱스를 이용하여 최적의 코드워드에 대한 각각의 코드북을 검색한다.

블록 607: 선택된 코드워드가 전송에 사용된 코드워드에 대응하는가? 그렇다면 블록 608로 진행하고 그렇지 않으면 블록 602로 진행한다.

블록 608: 송신기는 코드북내의 최적의 코드워드를 이용하여 무선 빔포밍 전송의 데이터를 수신기로 전송한다.

일 실시예에서, 과정(600)은 도 4A 및 4B에 도시된 무선 시스템에서 구현될 수 있으며, 비디오 전송에 제한되지 않는다. 도 6의 블록 601에서 생성된 코드북은 도 5의 과정(500)에 따른다. 이 후, 코드북은 도 4B의 빔북(453)으로써 과정(600)에 따른 데이터 통신에 사용된다. 도 1-4A,B에 관한 일 예는 A/V 정보에 관한 것이지만, 본 발명은 A/V 정보에 한정되지 않고 모든 형태의 데이터에 관한 무선 통신에 적용될 수 있다.

본 발명은 무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위하여 복수 개의 빔포밍 벡터들을 생성하는 시스템을 더 제공한다. 시스템은 복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 저장하도록 구성된 메모리와 상술한 방법에 따라 코드북을 생성하도록 구성된 소프트웨어를 실행하기 위한 프로세서를 포함한다. 본 발명은 무선 매체(예를 들면, 라디오 주파수 또는 RF)를 통하여 빔포밍 통신을 수행하도록 구성된 무선 송신기 및 무선 수신기를 더 포함한다. 송신기 및 수신기 각각은 메모리내에 코드북을 포함하며, 각각의 코드북은 무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위하여 복수 개의 후보 빔포밍 벡터를 포함한다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 아키텍쳐의 일 예들은 다양한 방법(예를 들면, 프로세서로 실행하기 위한 프로그램 명령어, 소프트웨어 모듈들, 마이크로코드, 컴퓨터로 읽을 수 있는 미디어 상의 컴퓨터 프로그램 상품, 논리 회로들, 어플리케이션 특정 집적 회로, 펌웨어, CE 장치들 등등)으로 구현될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명하다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 전체적으로 하드웨어의 형태로 구현되거나, 전체적으로 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 하드웨어 성분과 소프트웨어 성분을 모두 포함할 수 있다.

"컴퓨터 프로그램 매체", "컴퓨터로 사용할 수 있는 매체", "컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체", "컴퓨터 프로그램 상품"등의 용어는 미디어(예를 들면, 메인 메모리, 부가 메모리, 삭제가능한 저장 드라이브, 하드 디스크 드라이브에 장칙된 하드디스크 및 신호들)를 일반적으로 지칭하는데 사용된다. 이러한 컴퓨터 프로그램 상품은 컴퓨터 시스템에 소프트웨어를 제공하기 위한 수단이다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 컴퓨터 시스템이 데이터, 명령어, 메시지들, 메시지 패킷들, 다른 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체로부터의 컴퓨터로 읽을 수 있는 정보들을 판독할 수 있도록 한다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 비휘발성 메모리(예를 들면, 플로피 디스크, ROM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 메모리, CD-ROM, 다른 영구적인 저장 매체)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템들간에 데이터나 컴퓨터 명령어와 같은 정보를 전송하는데 유용하다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 임시적인 상태 매체(예를 들면, 무선 네트워크나 유선 네트워크를 포함하며 컴퓨터가 컴퓨터 이와 같은 컴퓨터로 읽을 수 있는 정보를 판독할 수 있도록 하는 네트워크 링크 및/또는 네트워크 인터페이스)내의 컴퓨터로 읽을 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(컴퓨터 제어 로직으로 지칭될 수도 있다.)은 메인 메모리 및/또는 부가 메모리에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 또한 통신 인터페이스들을 통하여 수신될 수 있다. 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 실행 단계에서 컴퓨터 시스템이 상술한 본 발명의 특성을 실행할 수 있도록 한다. 특히, 컴퓨터 프로그램들은 실행 단계에서 다중-코어 프로세스들이 컴퓨터 시스템의 특징을 실행할 수 있도록 한다. 따라서, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 시스템의 제어기를 나타낸다.

도면내의 흐름도 및 블록도는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 아키텍쳐, 기능성, 구현 가능한 시스템의 동작, 방법 및 컴퓨터 프로그램 상품을 나타낸다. 이러한 관점에서, 흐름도 또는 블록도내의 각각의 블록은 모듈, 세그먼트, 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 특정한 논리적인 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능한 명령어를 포함한다. 또한, 주의할 것은 다른 실시예에서는 블록에서 설명된 기능들이 도면내에서 설명된 순서를 벗어날 수도 있다. 예를 들어, 연관된 기능에 따라서는 실제로 연속하여 도시된 두 개의 블록이 현실적으로는 동시에 실행되거나, 블록들이 역순으로 실행될 수도 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도내의 각각의 블록 및 블록도 및/또는 흐름도내의 블록들의 조합은 특정한 목적의 하드웨어 기반의 시스템들로 구현되어 특정한 기능들, 행동들을 수행하거나, 특정 목적의 하드웨어 및 컴퓨터 명령어의 조합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 목적이며 본 발명을 한정하고자 하는 의도는 아니다. 명세서에서 사용된 단수 형태는 문맥상으로 명백하게 배제하고자 하는 것이 아니라면 복수 형태를 포함하고자 하는 것이다. 또한, "포함"이라는 용어가 본 명세서에서 사용될 때에는, 언급된 특징들, 단계들, 동작들, 성분들, 정수들 및/또는 요소들이 존재함을 나타내기 위한 것이며 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 성분들, 요소들 및/또는 다른 그룹들의 존재를 배제하는 것은 아니다.

대응하는 구조들, 물질들, 행위들 및 후술할 청구항내의 기능 요소들과 결합된 모든 수단이나 단계들의 균등물은 상세하게 설명한바와 같이 다른 주장된 성분들과 결합되는 기능을 수행하기 위한 어떠한 구조, 물질 또는 행위를 포함하는 것을 의도한다. 본 발명의 상세한 설명은 설명 및 묘사의 목적이며, 여기에 개시된 형태로 본 발명을 제한하려고 하는 것은 아니다. 본 발명의 범위나 사상을 벗어나지 않는 범위내에서의 다양한 수정이나 변화가 가능함은 당업자에게 명백하다. 발명의 원리 및 실제적인 응용예를 잘 설명하고 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 잘 이해하여 다양한 형태로 수정된 실시 예를 용이하게 이해하도록 하기 위하여 실시예들이 선택되고 설명되었다.

본 발명은 특정 버전을 참고하여 설명되었으나, 다른 버전 또한 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위 및 사상이 여기에서 서술된 선호되는 버전의 설명에 한정되어서는 안 될 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위한 복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 생성하는 방법에 있어서,
송신기 안테나들의 개수(N)을 결정하는 단계;
구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 N에 대한 대수적인 함수(algebraic function)에 따라 결정하는 단계;
(n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계;
상기 퓨리어 변환 행렬(W)로부터 N 열들을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 N열을 이용하여 상기 퓨리어 변환 행렬(W)의 Nxn 서브-행렬을 포함하는 축약된 행렬을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 축약된 행렬의 각각의 행이 데이터 신호를 전송하기 위한 후보 빔포밍 벡터로써 사용되도록 구성되고,
상기 구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 결정하는 단계는,
에 따라 상기 n을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기
는, 인수(argument)보다 크지 않은 최대 정수를 반환하는 바닥 연산인 것을 특징으로 하는 후보 빔포밍 벡터 생성 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 (n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계는, 상기 행렬 W를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 행렬 W의 (s,t)번째 성분은,
로 정의되며,
상기 q는,
인 것을 특징으로 하는 후보 빔포밍 벡터 생성 방법.
제 3항에 있어서, 상기 퓨리어 변환 행렬 W로부터 N열들을 선택하는 단계에 있어서,
상기 행렬 W내의 선택된 행 인덱스들(column indices)은, {1,2,.., n}이며,
상기 행렬 W내의 상기 선택된 열 인덱스들(row indices)은,
이고,
상기 r=
은,
인 정수들의 집합이며,
상기 k는,
인 k=(n-1)/2이며,
상기 trace(
)는,
로 정의되며,
상기
는, 배수 그룹(multiplicative group)
의 생성자인 것을 특징으로 하는 후보 빔포밍 벡터 생성 방법.
제 1항에 있어서, 상기 퓨리어 변환 행렬은,
이산 퓨리어 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 후보 빔포밍 벡터 생성 방법.
제 1항에 있어서, 상기 데이터 신호의 전송은,
고해상도 비디오 정보의 전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 후보 빔포밍 벡터 생성 방법.
제 1항에 있어서,
상기 무선 통신 시스템은, 무선 송신기 및 무선 수신기를 포함하고,
상기 방법은, 상기 무선 매체를 통하여 데이터의 빔포밍을 전송하기 위한 코드워드들이 포함된 상기 빔포밍 벡터들의 소정 집합을 포함하는 최종 빔포밍 코드북에 상기 무선 송신기 및 상기 무선 수신기가 협력하여 도달하는 단계를 포함하고,
상기 도달하는 단계는,
(a) 상기 송신기 및 상기 수신기 각각에서, 초기 코드북을 보유(maintain)하는 단계;
(b) 상기 송신기가, 상기 각자의 코드북으로부터의 특정 코드워드를 이용하여 무선 통신 채널을 통하여 트레이닝 시퀀스를 전송하는 단계;
(c) 상기 수신기가, 상기 수신된 트레이닝 시퀀스를 이용하여 상기 통신 채널을 추정하고, 이들의 각자의 코드북으로부터 상기 추정된 채널에서 최상의 성능을 제공하는 최상의 코드워드를 선택하는 단계, 상기 선택된 최상의 코드워드의 인덱스를 상기 송신기에 피드백하는 단계;
(d) 상기 송신기는, 상기 인덱스를 이용하여 상기 최상의 코드워드에 대한 이들의 각자의 코드북을 검색하는 단계;
(e) 수렴을 나타내는, 상기 선택된 최상의 코드워드가 전송에 사용된 코드에 대응하면, 상기 송신기는 상기 최상의 코드워드를 이용하여 무선 빔포밍 전송의 데이터를 상기 수신기에 전송하고, 그렇지 않으면 상기 송신기 및 상기 수신기가 협동하여 상기 단계 (a) 내지 (d)를 반복함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 후보 빔포밍 벡터 생성 방법.
무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위한 복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 생성하는 시스템에 있어서,
복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 저장하도록 구성된 메모리; 및
소프트웨어를 실행하기 위한 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
송신기 안테나들의 개수(N)을 결정하는 단계;
구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 N에 대한 대수적인 함수(algebraic function)에 따라 결정하는 단계;
(n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계;
상기 퓨리어 변환 행렬(W)로부터 N 열들을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 N열을 이용하여 상기 퓨리어 변환 행렬(W)의 Nxn 서브-행렬을 포함하는 축약된 행렬을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 축약된 행렬의 각각의 행이 데이터 신호를 전송하기 위한 후보 빔포밍 벡터로써 사용되도록 구성되고,
상기 구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 결정하는 단계는,
에 따라 상기 n을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기
는, 인수(argument)보다 크지 않은 최대 정수를 반환하는 바닥 연산인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 8항에 있어서, 상기 메모리는,
무선 빔포밍 송수신기에 포함되는 것을 특징으로 하는 시스템.
삭제
제 8항에 있어서,
상기 (n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계는, 상기 행렬 W를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 행렬 W의 (s,t)번째 성분은,
로 정의되며,
상기 q는,
인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 퓨리어 변환 행렬 W로부터 N열들을 선택하는 단계에 있어서,
상기 행렬 W내의 선택된 행 인덱스들(column indices)은, {1,2,.., n}이며,
상기 행렬 W내의 상기 선택된 열 인덱스들(row indices)은,
이고,
상기 r=
은,
인 정수들의 집합이며,
상기 k는,
인 k=(n-1)/2이며,
상기 trace(
)는,
로 정의되며,
상기
는, 배수 그룹(multiplicative group)
의 생성자인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 8항에 있어서, 상기 퓨리어 변환 행렬은,
이산 퓨리어 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 8항에 있어서, 상기 데이터 신호의 전송은,
고해상도 비디오 정보의 전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
무선 통신 시스템에 있어서,
무선 매체를 통하여 빔포밍 통신을 수행하도록 구성된 무선 송신기 및 무선 수신기를 포함하고,
상기 송신기 및 수신기 각각은 메모리내에 코드북을 포함하고,
각각의 코드북은 상기 무선 매체를 통하여 데이터를 전송하기 위한 복수 개의 후보 빔포밍 벡터들을 포함하며,
상기 코드북은,
송신기 안테나들의 개수(N)을 결정하는 단계;
구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 N에 대한 대수적인 함수(algebraic function)에 따라 결정하는 단계;
(n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계;
상기 퓨리어 변환 행렬(W)로부터 N 열들을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 N열을 이용하여 상기 퓨리어 변환 행렬(W)의 Nxn 서브-행렬을 포함하는 축약된 행렬을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 축약된 행렬의 각각의 행이 데이터 신호를 전송하기 위한 후보 빔포밍 벡터로써 사용되도록 구성되고,
상기 구성될 후보 빔포밍 벡터들의 개수(n)을 결정하는 단계는,
에 따라 상기 n을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기
는, 인수(argument)보다 크지 않은 최대 정수를 반환하는 바닥 연산인 것을 특징으로 하는 시스템.
삭제
제 15항에 있어서,
상기 (n+1)열(row)과 (n+1)행(column)을 포함하는 퓨리어 변환 행렬(W)을 제공하는 단계는, 상기 행렬 W를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 행렬 W의 (s,t)번째 성분은,
로 정의되며,
상기 q는,
인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 17항에 있어서, 상기 퓨리어 변환 행렬 W로부터 N열들을 선택하는 단계에 있어서,
상기 행렬 W내의 선택된 행 인덱스들(column indices)은, {1,2,.., n}이며,
상기 행렬 W내의 상기 선택된 열 인덱스들(row indices)은,
이고,
상기 r=
은,
인 정수들의 집합이며,
상기 k는,
인 k=(n-1)/2이며,
상기 trace(
)는,
로 정의되며,
상기
는, 배수 그룹(multiplicative group)
의 생성자인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15항에 있어서, 상기 퓨리어 변환 행렬은,
이산 퓨리어 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15항에 있어서, 상기 데이터 신호의 전송은,
고해상도 비디오 정보의 전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.