KR101547421B1 - Method for hybrid beamforming on statistical channel informaion, and apparatuses performing the same - Google Patents

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Abstract

혼합 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법은 상기 통신 장치의 배열안테나와 각 단말장치 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계와, 상기 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 상기 각 단말장치에 대응하는 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계와, 상기 RF 빔포밍 계수에 기초하여 상기 각 단말장치로 송신할 심볼 스트림들에 RF 빔포밍을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A mixed beamforming method and apparatus for performing the same are disclosed. A mixed beamforming method of a communication apparatus according to an exemplary embodiment includes obtaining statistical channel correlation matrices for a channel between an array antenna of the communication apparatus and each terminal apparatus, Determining an RF beamforming coefficient corresponding to the device, and performing RF beamforming on symbol streams to be transmitted to each terminal device based on the RF beamforming coefficient.

Description

통계적 채널정보 기반의 혼합 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들{METHOD FOR HYBRID BEAMFORMING ON STATISTICAL CHANNEL INFORMAION, AND APPARATUSES PERFORMING THE SAME}METHOD FOR HYBRID BEAM FORMING ON STATISTICAL CHANNEL INFORMAION, AND APPARATUSES PERFORMING THE SAME. [0001] The present invention relates to a mixed beamforming method based on statistical channel information,

아래 실시예들은 통계적 채널 정보에 기초하여 RF 빔포밍 계수를 결정하는 혼합 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들에 관한 것이다.The following embodiments relate to a mixed beamforming method for determining an RF beamforming coefficient based on statistical channel information, and to devices performing the same.

무선 통신 시스템에서 중요한 설계 고려사항들 중 하나는 기지국과 단말기 사이에 주어진 채널이 갖는 이론적 용량(Sahnnon Capacity)을 달성하는 것이다. 이를 위해서는 주어진 채널에 적합한 전송방식을 사용하는 것이 필요하다. MU-MIMO(multi-user Multiple Input Multiple Output) 전송방식은 서로 다른 위치에 있어 채널상관도(channel correlation)가 작은 단말기들을 동일한 무선 주파수 자원을 통해 동시에 수용함으로써 단일사용자(single user) 전송방식에 비해 높은 주파수효율을 얻을 수 있게 된다. 하지만, 단말기들의 채널상관도는 일반적으로 영(zero)보다 크기 때문에 다중사용자간섭(multi-user interference)이 발생하여 이상적인 주파수효율을 없을 수 없게 된다.One of the important design considerations in wireless communication systems is to achieve a theoretical capacity (Sahnnon Capacity) of a given channel between the base station and the terminal. To do this, it is necessary to use a transmission scheme suitable for a given channel. The MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) transmission scheme accommodates terminals with small channel correlation at different positions simultaneously through the same radio frequency resource, High frequency efficiency can be obtained. However, since the channel correlation of the terminals is generally larger than zero, multi-user interference occurs and the ideal frequency efficiency can not be achieved.

이상적인 주파수효율을 얻기 위한 기존의 방법들에는 기저대역 프리코딩 방식으로서 ZF-BD(Zero-Forcing Block Diagonalization) 방식과 CI(Channel Inversion) 방식이 포함되며, 규모가 큰 배열안테나를 사용하여 RF단과 기저대역(baseband, 또는 주파수대역)에서 복합적으로 다중사용자간섭을 방지하는 복합 빔포밍(Hybrid beamforming) 방식이 있다. ZF-BD 방식과 CI 방식은 RF chain들을 통해 송신되는 다중사용자 심볼 스트림 간의 간섭을 방지하기 위해 기저대역에서 전처리(preprocessing)하는 방법이다. CI 방식은 모든 스트림들 사이의 간섭을 방지하는 방식이고, ZF-BD 방식은 단말기들 간의 간섭을 방지하는 방법으로서 동일한 단말기로 송신되는 2개 이상의 심볼 스트림 간의 간섭을 수신단말기에서 후처리(postprocessing)하도록 하는 방법이다.Conventional methods for obtaining an ideal frequency efficiency include a Zero-Forcing Block Diagonalization (ZF-BD) method and a Channel Inversion (CI) method as a baseband precoding method. There is a hybrid beamforming scheme that prevents complex multi-user interference in a baseband (or frequency band). The ZF-BD scheme and the CI scheme are preprocessing methods in the baseband to prevent interference between multi-user symbol streams transmitted through RF chains. The CI scheme is a scheme for preventing interference between all streams, and the ZF-BD scheme is a method for preventing interference between terminals. In a method for preventing interference between two or more symbol streams transmitted to the same terminal, .

한편, 기지국의 RF chain별로 2 개 이상의 안테나를 사용하여 RF단에서 빔포밍을 함으로써 높은 빔포밍 이득을 얻어 단말기의 수신 신호의 품질을 개선할 수 있다. 이런 기지국을 위해서, 복합 빔포밍 방식이 제시되었다. 이 복합 빔포밍 방식에서는 RF단에서 많은 수의 송신안테나로 RF chain별 빔포밍(이하 'RF 빔포밍'이라 함)을 수행하여 높은 빔포밍 이득을 얻고, 기저대역 프리코딩을 수행하여 다중사용자 간섭을 제거한다. RF빔포밍은 기지국에서 단말기들로 송신되는 신호를 공간적으로 분리되도록 하는 의미를 가진다.Meanwhile, by performing beamforming in the RF stage using two or more antennas for each RF chain of the base station, a high beamforming gain can be obtained and the quality of a received signal of the terminal can be improved. For such a base station, a composite beamforming scheme has been proposed. In this composite beamforming scheme, a high beamforming gain is obtained by performing beamforming (hereinafter referred to as 'RF beamforming') for each RF chain with a large number of transmitting antennas at an RF stage, and baseband precoding is performed to obtain multi- . The RF beamforming has a function of spatially separating a signal transmitted from the base station to the terminals.

실시예들은 안테나수가 매우 큰 배열안테나를 사용하는 복합빔포밍 기지국에서 RF단 빔포밍 계수를 결정하기 위해 통계적 채널 상관 행렬을 획득함으로써 채널정보를 수집하는 데 수반되는 오버헤드를 감소하면서 동시에 다중사용자 간섭을 효과적으로 방지하는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments can reduce the overhead associated with collecting channel information by obtaining a statistical channel correlation matrix to determine the RF end beamforming coefficients in a complex beamforming base station using an array antenna with a very large number of antennas, Can be provided effectively.

일 실시예에 따른 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법은 상기 통신 장치의 배열안테나와 복수의 단말장치들 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 상기 복수의 단말장치들 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계와, 상기 RF 빔포밍 계수에 기초하여 상기 복수의 단말장치로 송신할 심볼 스트림들에 RF 빔포밍을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A mixed beamforming method of a communication apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a step of generating an RF beam corresponding to each of the plurality of terminal devices based on statistical channel correlation matrices for an channel between an array antenna of the communication device and a plurality of terminal devices And performing RF beamforming on the symbol streams to be transmitted to the plurality of terminal devices based on the RF beamforming coefficient.

상기 방법은 상기 심볼 스트림들에 기저대역 프리코딩을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise performing baseband precoding on the symbol streams.

상기 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계는 상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제1 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 통신 장치와 상기 복수의 단말장치들의 부채널에 대한 유효 채널 응답의 평균치의 신호 준공간 특이 벡터들(signal subspace singular vetors)을 포함하는 제1 행렬을 계산하는 단계와, 상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제2 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 평균치의 잡음 준공간 특이 벡터들(noise subspace singular vectors)을 포함하는 제2 행렬을 계산하는 단계와, 상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제3 채널 상관 행렬을 이용하여 제3 행렬을 계산하는 단계와, 상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 제3 행렬에 기초하여 상기 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of determining the RF beamforming coefficients further comprises using a first channel correlation matrix among the statistical channel correlation matrices to calculate a signal-subspace-specific vector of the average of the effective channel responses for the subchannels of the communication device and the plurality of terminal devices Calculating a first matrix including signal subspace singular vectors, and noise subspace singular vectors of the average using the second channel correlation matrix among the statistical channel correlation matrices. Calculating a third matrix using a third channel correlation matrix from among the first matrix, the second matrix, and the statistical channel correlation matrices; Determining the RF beamforming coefficient based on the first matrix, the second matrix, and the third matrix.

상기 제3 행렬을 계산하는 단계는 상기 RF 빔포밍 계수의 컬럼 수에 따라 상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 제3 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 제3 행렬을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the third matrix may include calculating the third matrix using the first matrix, the second matrix, and the third channel correlation matrix according to the number of columns of the RF beamforming coefficient .

상기 컬럼 수가 1일 때 상기 제3 행렬은 고유 벡터이고, 상기 컬럼 수가 1보다 클 때 상기 제3 행렬은 상기 컬럼 수의 고유 벡터들을 컬럼 벡터로 포함할 수 있다.When the number of columns is 1, the third matrix is an eigenvector, and when the number of columns is greater than 1, the third matrix may include eigenvectors of the number of columns as a column vector.

상기 컬럼 수는 상기 부채널과 독립적일 수 있다.The number of columns may be independent of the subchannel.

상기 제2 행렬은 상기 잡음 준공간 특이 벡터들을 컬럼 벡터로 포함할 수 있다.The second matrix may include the noise quasi-spatial singular vectors as column vectors.

상기 방법은 상기 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise obtaining the statistical channel correlation matrices.

상기 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계는 기대치 연산의 산술 평균 및 상기 복수의 단말장치들로부터 수신되는 신호의 도달각(angle of arrival) 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 통계적 채널 상관 행렬들을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the obtaining of the statistical channel correlation matrices comprises calculating the statistical channel correlation matrices using at least one of an arithmetic mean of an expectation operation and an angle of arrival of a signal received from the plurality of terminal devices . ≪ / RTI >

상기 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계는 상기 통계적 채널 상관 행렬에 고유값 분해(eigenvalue decomposition)를 수행하여 상기 통계적 채널 상관 행렬을 재구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The obtaining of the statistical channel correlation matrices may further include reconstructing the statistical channel correlation matrix by performing eigenvalue decomposition on the statistical channel correlation matrix.

일 실시예에 따른 통신 장치는 배열안테나와, 상기 배열안테나와 상기 통신 장치와 통신하는 복수의 단말장치들 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 상기 복수의 단말장치들 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수를 결정하는 혼합 빔포밍 결정부와, 상기 RF 빔포밍 계수에 기초하여 상기 복수의 단말장치들로 송신할 심볼 스트림들에 RF 빔포밍을 수행하는 RF 빔포밍부를 포함할 수 있다.A communication apparatus according to an embodiment includes an array antenna and a plurality of terminal apparatuses each corresponding to each of the plurality of terminal apparatuses based on statistical channel correlation matrices for channels between the array antenna and a plurality of terminal apparatuses communicating with the communication apparatus A mixed beamforming determining unit that determines an RF beamforming coefficient and an RF beamforming unit that performs RF beamforming on symbol streams to be transmitted to the plurality of terminal devices based on the RF beamforming coefficient.

상기 장치는 상기 심볼 스트림들에 기저대역 프리코딩을 수행하는 기저대역 프리코더를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further comprise a baseband precoder for performing baseband precoding on the symbol streams.

상기 혼합 빔포밍 결정부는 기대치 연산의 산술 평균 및 상기 복수의 단말장치들로부터 수신되는 신호의 도달각 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 통계적 채널 상관 행렬들을 계산하고, 상기 통계적 채널 상관 행렬에 고유값 분해를 수행하여 상기 통계적 채널 상관 행렬을 재구성할 수 있다.Wherein the mixed beamforming determining unit calculates the statistical channel correlation matrices using at least one of an arithmetic mean of an expectation value calculation and an arrival angle of a signal received from the plurality of terminal apparatuses, To reconstruct the statistical channel correlation matrix.

상기 장치는 기지국일 수 있다.The device may be a base station.

일 실시예에 따른 통신 시스템은 복수의 단말장치들과, 배열안테나를 포함하고, 상기 배열안테나와 상기 복수의 단말장치들 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들을 이용하여 상기 복수의 단말장치들 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수를 결정하는 통신 장치를 포함할 수 있다.A communication system according to an exemplary embodiment includes a plurality of terminal devices and an array antenna, and each of the plurality of terminal devices, using statistical channel correlation matrices for the channel between the array antenna and the plurality of terminal devices, And a communication device that determines an RF beamforming coefficient corresponding to the RF beamforming coefficient.

상기 통신 장치는 상기 RF 빔포밍 계수에 기초하여 상기 복수의 단말장치들로 송신할 심볼 스트림들에 RF 빔포밍을 수행할 수 있다.The communication device may perform RF beamforming on symbol streams to be transmitted to the plurality of terminal devices based on the RF beamforming coefficient.

도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 제K 단말장치를 위한 RF 빔포밍 계수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 Rayleigh fading 채널 환경에서 일 실시예에 따른 다중사용자 RF 빔포밍에 의한 빔 패턴과 성상도를 나타낸다.
1 shows a communication system according to one embodiment.
2 is a flowchart for explaining a method of calculating an RF beamforming coefficient for a Kth terminal.
3 illustrates a beam pattern and constellation diagram of a multi-user RF beamforming according to an embodiment in a Rayleigh fading channel environment.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸다.1 shows a communication system according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(communication system; 10)은 통신 장치(100)와 복수의 단말 장치들(200-1~200-K, K는 1 이상의 자연수)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 단말 장치들(200-1~200-K)은 K개일 수 있다.Referring to FIG. 1, a communication system 10 may include a communication device 100 and a plurality of terminal devices 200-1 to 200-K, where K is a natural number of 1 or more. For example, the number of the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K may be K.

통신 시스템(10)은 무선 통신 환경에서 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템(10)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long-Term Evolution), 및 WiMAX(World Interoperability for Microwave Access) 기반에서 통신을 수행할 수 있다.The communication system 10 can perform communication in a wireless communication environment. For example, communication system 10 may perform communication in the 3GPP (3 rd Generation Partnership Project), LTE (Long-Term Evolution), and WiMAX (World Interoperability for Microwave Access) based.

통신 장치(100)와 복수의 단말 장치들(200-1~200-K)는 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(100)와 복수의 단말 장치들(200-1~200-K)는 서로 신호(또는 데이터)를 주고 받을 수 있다. 통신 장치(100)는 기지국(base station)일 수 있다.The communication device 100 and the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K can communicate with each other. For example, the communication device 100 and the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K can exchange signals (or data) with each other. The communication device 100 may be a base station.

통신 장치(100)는 통계적 채널 정보, 예를 들어 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 복수의 단말 장치들(200-1~200-K) 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수(W1~WK)를 결정하고, 복수의 단말 장치들(200-1~200-K) 각각에 송신할 심볼 스트림들(s1~sK)에 RF 빔포밍을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(100)는 배열안테나, 예를 들어 복수의 안테나들(ANT-1~ANT-N)과 각 단말장치(200-1~200-K) 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들을 획득할 수 있다.The communication apparatus 100 calculates RF beamforming coefficients W 1 to W K corresponding to each of the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K based on statistical channel information, for example, statistical channel correlation matrices, And performs RF beamforming on the symbol streams s 1 to s K to be transmitted to each of the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K. For example, the communication apparatus 100 may perform statistical channel correlation (hereinafter, referred to as " statistical channel correlation ") on the channel between the array antenna, for example, a plurality of antennas ANT-1 to ANT- Matrices can be obtained.

순시 채널 정보를 사용하는 대신 상대적으로 낮은 주기로 수집 가능한 통계적 채널 상관 행렬들을 획득함으로써, 통신 장치(100)는 RF 빔포밍을 위한 실시간 순시 채널 추정의 오버헤드를 완화할 수 있다. 또한, 통신 장치(100)는 채널 추정 오차에 대한 민감도를 개선할 수 있다.By obtaining statistical channel correlation matrices that can be collected in a relatively low period instead of using instantaneous channel information, the communication device 100 can mitigate the overhead of real-time instantaneous channel estimation for RF beamforming. In addition, the communication apparatus 100 can improve the sensitivity to the channel estimation error.

통신 장치(100) 통계적 채널 상관 행렬들에 기초한 RF 빔포밍 계수(W1~WK)를 사용하는 다중사용자 RF빔포밍을 수행하여 다중사용자 간섭을 제거할 수 있다.User interference may be eliminated by performing multiuser RF beamforming using the RF beamforming coefficients (W 1 to W K ) based on the communication device 100 statistical channel correlation matrices.

통신 장치(100)는 복수의 단말 장치들(200-1~200-K) 각각에 송신할 심볼 스트림들(s1~sK)에 기저대역 프리코딩을 수행할 수 있다. 통신 장치(100)는 순시 채널 정보를 사용하는 기저대역 프리코딩을 수행하여 RF 빔포밍을 통해 제거하기 못한 여분의 다중사용자 간섭 성분을 제거할 수 있다.The communication apparatus 100 can perform baseband precoding on the symbol streams s 1 to s K to be transmitted to each of the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K. The communication apparatus 100 may perform baseband precoding using instantaneous channel information to remove redundant multi-user interference components that could not be removed through RF beamforming.

통신 장치(100)는 기저대역 프리코더(130), RF 체인들(미도시), RF 빔포밍부(150) 및 복수의 안테나들(ANT-1~ANT-N, N은 1이상의 자연수)을 포함할 수 있다.The communication apparatus 100 includes a baseband precoder 130, RF chains (not shown), an RF beamforming unit 150 and a plurality of antennas ANT-1 to ANT-N .

기저대역 프리코더(130)는 심볼 스트림들(s1~sK)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 심볼 스트림들(s1~sK) 각각은

Figure 112014006878413-pat00001
개일 수 있다.The baseband precoder 130 may receive the symbol streams s 1 to s K. For example, each of the symbol streams s 1 to s K
Figure 112014006878413-pat00001
.

기저대역 프리코더(130)는 심볼 스트림들(s1~sK)을 기저대역 프리코딩하여 출력 신호들(d1~dK)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프리코더(130)는 복수의 프리코더들, 예를 들어 K개의 프리코더들을 포함할 수 있다.The baseband precoder 130 may baseband precode the symbol streams s 1 to s K to produce output signals d 1 to d K. For example, the baseband precoder 130 may comprise a plurality of precoders, e.g., K precoders.

기저대역 프리코더(130)는 각 출력 신호(d1~dK)에 대응하는 각 RF(radio frequency) 체인을 통해 각 출력 신호(d1~dK)를 RF 빔포밍부(150)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 각 RF 체인은 IFFT(inverse fast fourier transform), 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter), 및 DAC(digital-to-analog converter) 등을 포함할 수 있다.Baseband precoder 130 is sent to the respective output signals (d 1 ~ d K) of each RF (radio frequency), each output through a chain signals (d 1 ~ d K) for RF beam forming section 150 corresponding to the . For example, each RF chain may include an inverse fast fourier transform (IFFT), a parallel-to-serial converter, and a digital-to-analog converter (DAC).

RF 빔포밍부(150)는 RF 빔포밍 계수(W1~WK)에 기초하여 복수의 단말 장치들(200-1~200-K) 각각에 송신할 심볼 스트림들(s1~sK)에 RF 빔포밍을 수행할 수 있다. 예를 들어, RF 빔포밍부(150)는 RF 빔포밍 계수(W1~WK)에 기초하여 각 RF 체인을 통해 전송된 기저대역 프리코더(130)의 출력 신호들(d1~dK)에 대해 빔을 형성하고, 형성된 빔을 복수의 안테나들(ANT-1~ANT-N)을 통해 복수의 단말장치들(200-1~200-K)로 전송할 수 있다.RF beam forming unit 150 RF beamforming coefficients (W 1 ~ W K) of the symbol stream to be transmitted to a plurality of terminal devices (200-1 ~ 200-K), respectively on the basis of (1 s ~ s K) Lt; RTI ID = 0.0 > RF beamforming. ≪ / RTI > For example, RF beamforming unit 150 based on the RF beamforming coefficients (W 1 ~ W K) of the output signal of the baseband precoder 130 is transmitted over a respective RF chain (d 1 ~ d K And transmits the formed beam to the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K through the plurality of antennas ANT-1 to ANT-N.

RF 빔포밍부(150)는 각 RF 체인에 대응하는 각 RF 빔포머(151-1~151-K), 및 신호 결합부(153)를 포함할 수 있다.The RF beamformer 150 may include RF beam former 151-1 to 151-K corresponding to each RF chain, and a signal combiner 153.

각 RF 빔포머(151-1~151-K)는 각 RF 체인을 통해 전송된 신호들(d1~dK) 각각을 N개의 신호들로 분리하고, 분리된 N개의 신호들에 RF 빔포밍 계수(W1~WK)를 적용하여 신호들(x1~xK)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호들(x1~xK) 각각은 N개의 신호들일 수 있다. 또한, 신호들(x1~xK) 각각은 RF 빔포밍 계수(W1~WK)에 따라 위상이 변경된 신호들일 수 있다. 각 RF 빔포머(151-1~151-K)는 주파수 변환기(frequency converter), 위상 변환기(phase shifter), 및 전력 증폭기(power amplifier) 등을 포함할 수 있다.Each RF beamformer (151-1 ~ 151-K) separates the signals transmitted through each of the RF chains (d 1 ~ d K) each of N signal, RF beamforming in the separated N signals The coefficients (W 1 to W K ) can be applied to generate signals (x 1 to x K ). For example, each of the signals x 1 to x K may be N signals. Also, each of the signals x 1 to x K may be signals whose phase has been changed in accordance with the RF beamforming coefficients W 1 to W K. Each of the RF beam formers 151-1 to 151-K may include a frequency converter, a phase shifter, and a power amplifier.

예를 들어, 제1 RF 빔포머(151-1)는 대응 RF 체인을 통해 전송된 신호(d1)를 N개의 신호들로 분리하고, 분리된 N개의 신호들에 RF 빔포밍 계수(W1)를 적용하여 N개의 신호들(x1)을 생성할 수 있다. 제K RF 빔포머(151-K)는 대응 RF 체인을 통해 전송된 신호(dK)를 N개의 신호들로 분리하고, 분리된 N개의 신호들에 RF 빔포밍 계수(WK)를 적용하여 N개의 신호들(xK)을 생성할 수 있다.For example, the RF beamformer 1 (151-1) is separated on the signal (d 1) transmitted over the corresponding RF chain to the N signal, RF beamforming coefficients in separate N signals (W 1 ) May be applied to generate N signals (x 1 ). The K-K RF beam former 151-K separates the transmitted signal ( dK ) through the corresponding RF chain into N signals and applies the RF beamforming coefficient ( WK ) to the separated N signals It is possible to generate N signals (x K ).

신호 결합부(153)는 신호들(x1~xK)을 결합하여 빔을 형성하고, 빔이 형성된 N개의 송신 신호(x)들을 복수의 안테나들(ANT-1~ANT-N)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 신호 결합부(153)는 N개의 송신 신호(x)들을 해당 각 안테나(ANT-1~ANT-N)로 전송할 수 있다.The signal combining unit 153 combines the signals x 1 to x K to form a beam and transmits N beams of transmitted signals x to the plurality of antennas ANT-1 to ANT-N . For example, the signal combining unit 153 may transmit N transmission signals x to corresponding antennas ANT-1 to ANT-N.

복수의 안테나들(ANT-1~ANT-N)은 ULA(uniform linear array) 또는 UPA(uniform planar array) 등의 구조로 구현될 수 있다.The plurality of antennas ANT-1 to ANT-N may be implemented as a uniform linear array (ULA) or a uniform plane array (UPA).

혼합 빔포밍 결정부(170)는 배열안테나, 예를 들어 복수의 안테나들(ANT-1~ANT-N)과 각 단말장치(200-1~200-K) 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들을 획득할 수 있다.The mixed beamforming determining unit 170 determines a statistical channel correlation matrix for a channel between an array antenna, for example, a plurality of antennas ANT-1 to ANT-N and each of the terminal apparatuses 200-1 to 200- .

혼합 빔포밍 결정부(170)는 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 복수의 단말 장치들(200-1~200-K) 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수(W1~WK)를 결정할 수 있다.The mixed beamforming determining unit 170 can determine the RF beamforming coefficients W 1 to W K corresponding to the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K based on the statistical channel correlation matrices .

통신 장치(100)와 복수의 단말장치들(200-1~200-K) 간에는 유효 채널들(H1~HK)이 형성될 수 있다. 복수의 단말 장치들(200-1~200-K)은 각각은 해당 유효 채널을 통해 해당 수신 신호(y1~yK)를 수신할 수 있다.Effective channels H 1 to H K may be formed between the communication device 100 and a plurality of terminal devices 200-1 to 200-K. Each of the plurality of terminal devices 200-1 to 200-K can receive the corresponding reception signals y 1 to y k through the corresponding effective channel.

각 수신 신호(y1~yK)는 각 단말장치(200-1~200-K)의 등화기(210-1~210-K)에 의해 채널의 영향이 상쇄될 수 있다. 예를 들어, 제1 단말장치(200-1)의 등화기(210-1)는

Figure 112014006878413-pat00002
로 표현되고, 제K 단말장치(200-K)의 등화기(210-K)는
Figure 112014006878413-pat00003
로 표현될 수 있다.
Figure 112014006878413-pat00004
는 vector 또는 matrix의 Herimitan transposition을 나타낼 수 있다.Each of the received signals y 1 to y k can be canceled by the equalizers 210-1 to 210-K of the terminal devices 200-1 to 200-K. For example, the equalizer 210-1 of the first terminal device 200-1
Figure 112014006878413-pat00002
, And the equalizer 210-K of the Kth terminal device 200-K is represented by
Figure 112014006878413-pat00003
. ≪ / RTI >
Figure 112014006878413-pat00004
Can represent a Herimitan transposition of a vector or matrix.

각 단말 장치(200-1~200-K)의 심볼검파기(230-1~230-K)는 각 단말 장치(200-1~200-K)의 등화기(210-1~210-K)의 출력 신호(r1~rK)로부터 원하는 심볼을 검파할 수 있다.The symbol detectors 230-1 to 230-K of each of the terminal devices 200-1 to 200-K are connected to the equalizers 210-1 to 210-K of the terminal devices 200-1 to 200- It is possible to detect a desired symbol from the output signals r 1 to r K.

아래에서는 통신 장치(100)의 혼합 빔포밍 결정부(170)의 RF 빔포밍 계수(W1~WK)를 결정하는 방법에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 통신 장치(100)가 부채널 f를 통하여 심볼 스트림들

Figure 112014006878413-pat00005
을 동시에 K개의 단말장치들(200-1~200-K)로 송신하는 경우를 가정한다.A method for determining the RF beamforming coefficients W 1 to W K of the mixed beamforming determining unit 170 of the communication apparatus 100 will be described in detail below. At this time, when the communication apparatus 100 transmits the symbol streams < RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00005
To the K terminals 200-1 to 200-K at the same time.

기저대역 프리코더(130)는 심볼 스트림들(s1~sK)을 기저대역 프리코딩하여 프리코딩된 신호들(d1~dK)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 부채널 f에 대응하는 기저대역 프리코더(130)는

Figure 112014006878413-pat00006
로 표현될 수 있다. 이때, 출력 신호들(d1~dK)은 수학식 1을 통해 표현될 수 있다.
The baseband precoder 130 may baseband precode the symbol streams s 1 to s K to generate precoded signals d 1 to d K. For example, the baseband precoder 130 corresponding to subchannel f
Figure 112014006878413-pat00006
. ≪ / RTI > At this time, the output signals d 1 to d K can be expressed by Equation (1).

Figure 112014006878413-pat00007
Figure 112014006878413-pat00007

이때, 통신 장치(100)의 송신 신호(x)는 수학식 2를 통해 표현될 수 있다.
At this time, the transmission signal x of the communication device 100 can be expressed by Equation (2).

Figure 112014006878413-pat00008
Figure 112014006878413-pat00008

제K 단말장치(200-K)에서 부채널 f를 통해 수신된 수신 신호(yK)는 수학식 3을 통해 표현될 수 있다.
The received signal y K received through the sub-channel f in the K-th terminal 200-K may be expressed by Equation (3).

Figure 112014006878413-pat00009
Figure 112014006878413-pat00009

여기서,

Figure 112014006878413-pat00010
는 제K 단말 장치(200-K)의 부채널 f에서의 유효 채널 응답을 의미할 수 있다.
Figure 112014006878413-pat00011
는 부가 잡음(additive noise)을 의미할 수 있다. 또한,
Figure 112014006878413-pat00012
Figure 112014006878413-pat00013
로 정의될 수 있다. 이때, 모든 단말장치에서 수신된 신호들은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
here,
Figure 112014006878413-pat00010
May refer to an effective channel response on the subchannel f of the Kth terminal 200-K.
Figure 112014006878413-pat00011
May mean additive noise. Also,
Figure 112014006878413-pat00012
The
Figure 112014006878413-pat00013
. ≪ / RTI > At this time, the signals received from all the terminal devices can be expressed by Equation (4).

Figure 112014006878413-pat00014
Figure 112014006878413-pat00014

수학식 4의 각 행렬은 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.
Each matrix of Equation (4) can be defined as Equation (5).

Figure 112014006878413-pat00015
Figure 112014006878413-pat00015

수학식 4는 수학식 5를 통해 수학식 6과 같이 정리되어 표현될 수 있다.
Equation (4) can be summarized as shown in Equation (6) through Equation (5).

Figure 112014006878413-pat00016
Figure 112014006878413-pat00016

설명의 편의를 위해, 통신 장치(100)의 혼합 빔포밍 결정부(170)가 제K 단말장치(200-K)를 위한 RF 빔포밍 행렬인

Figure 112014006878413-pat00017
을 결정하는 것에 한하여 설명한다.
For the sake of convenience of explanation, the mixed beamforming determination unit 170 of the communication device 100 determines whether the mixed beamforming decision unit 170 is an RF beamforming matrix for the Kth terminal apparatus 200-
Figure 112014006878413-pat00017
As shown in Fig.

제K 단말장치(200-K)를 위한 RF 빔포밍 행렬인

Figure 112014006878413-pat00018
는 다음과 같은 3가지 조건을 만족해야 한다.The RF beamforming matrix for the K < th > terminal apparatus 200-K
Figure 112014006878413-pat00018
Must meet the following three conditions.

1) RF 빔포밍 행렬

Figure 112014006878413-pat00019
는 제K 단말장치(200-K)를 목적지로 송신되는 신호(yK), 즉
Figure 112014006878413-pat00020
가 제K 단말장치(200-K)를 제외한 다른 단말장치들에 도달하지 않도록 해야 한다.1) RF beamforming matrix
Figure 112014006878413-pat00019
K is the terminal equipment signals (y K) which is transmitted to (200-K) to the destination, that is,
Figure 112014006878413-pat00020
Should not reach other terminal devices except for the K-th terminal device 200-K.

2) RF 빔포밍 행렬

Figure 112014006878413-pat00021
는 제K 단말장치(200-K)를 목적지로 송신되는 신호
Figure 112014006878413-pat00022
가 제K 단말장치(200-K)로 도달할 수 있도록 해야 한다.2) RF beamforming matrix
Figure 112014006878413-pat00021
Is transmitted to the K < th > terminal device 200-K
Figure 112014006878413-pat00022
So that it can reach the K-th terminal device 200-K.

3) RF 빔포밍 행렬

Figure 112014006878413-pat00023
는 제K 단말장치(200-K)를 목적지로 송신되는 신호
Figure 112014006878413-pat00024
가 제K 단말장치(200-K)로 도달하는 수신 전력이 최대가 되도록 해야 한다.
3) RF beamforming matrix
Figure 112014006878413-pat00023
Is transmitted to the K < th > terminal device 200-K
Figure 112014006878413-pat00024
K terminal apparatus 200-K is maximized.

상술한 3가지 조건을 만족하는 RF 빔포밍 행렬

Figure 112014006878413-pat00025
는 부채널 f와 독립적인 값일 수 있다. 부채널 f에 대한 유효 채널 응답인
Figure 112014006878413-pat00026
대신에 모든 부채널 f에 대한 평균치에 기초하여 RF 빔포밍 행렬
Figure 112014006878413-pat00027
의 최적치를 계산하고, 부채널별
Figure 112014006878413-pat00028
의 분산으로 인한 여분의 다중사용자 간섭은 기저대역 프리코더(130)의 기저대역 프리코딩을 통해 제거될 수 있다. 이때,
Figure 112014006878413-pat00029
의 모든 부채널 f에 대한 평균치를
Figure 112014006878413-pat00030
로 정의할 수 있다.
The RF beamforming matrix satisfying the above three conditions
Figure 112014006878413-pat00025
May be a value independent of the subchannel f. The effective channel response for subchannel f
Figure 112014006878413-pat00026
Instead, an RF beamforming matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00027
And calculates the optimum value for each subchannel
Figure 112014006878413-pat00028
The extra multiuser interference due to the dispersion of the baseband precoder 130 may be eliminated through baseband precoding of the baseband precoder 130. At this time,
Figure 112014006878413-pat00029
0.0 > f < / RTI >
Figure 112014006878413-pat00030
.

부채널 f에 대한 유효 채널 응답인

Figure 112014006878413-pat00031
은 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
The effective channel response for subchannel f
Figure 112014006878413-pat00031
Can be expressed by Equation (7).

Figure 112014006878413-pat00032
Figure 112014006878413-pat00032

부채널별 상관행렬에 대한 평균치는 수학힉 8과 같이 표현될 수 있다.
The average value of the correlation matrix for each subchannel can be expressed as Mathematical Expression 8.

Figure 112014006878413-pat00033
Figure 112014006878413-pat00033

수학식 3과 수학식 6은 수학식 7로부터 수학식 9와 수학식 10으로 정리될 수 있다.
Equations (3) and (6) can be summarized from Equation (7) to Equation (9) and Equation (10).

Figure 112014006878413-pat00034
Figure 112014006878413-pat00034

Figure 112014006878413-pat00035
Figure 112014006878413-pat00035

수학식 9와 수학식 10에서,

Figure 112014006878413-pat00036
이고,
Figure 112014006878413-pat00037
이다.
In the equations (9) and (10)
Figure 112014006878413-pat00036
ego,
Figure 112014006878413-pat00037
to be.

RF 빔포밍 행렬

Figure 112014006878413-pat00038
는 정리된 수신 신호 모델과 상술한 조건에 기초하여 구해질 수 있다.RF beamforming matrix
Figure 112014006878413-pat00038
Can be obtained based on the summarized received signal model and the above-described conditions.

조건 1), 즉 제K 단말장치(200-K)를 목적지로 송신되는 신호

Figure 112014006878413-pat00039
가 다른 단말장치들로 도달하지 않도록 하기 위해서는, 수학식 10으로부터 RF 빔포밍 행렬
Figure 112014006878413-pat00040
Figure 112014006878413-pat00041
의 null space에 존재하는 column vector들로 구성되어야 한다.
Figure 112014006878413-pat00042
는 수학식 11과 같이 Singular Value Decomposition으로 표현될 수 있다.
Condition 1), that is, the signal transmitted to the destination of the K-th terminal apparatus 200-K
Figure 112014006878413-pat00039
The RF beamforming matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00040
end
Figure 112014006878413-pat00041
It must consist of column vectors in null space of.
Figure 112014006878413-pat00042
Can be expressed by Singular Value Decomposition as shown in Equation (11).

Figure 112014006878413-pat00043
Figure 112014006878413-pat00043

여기서,

Figure 112014006878413-pat00044
Figure 112014006878413-pat00045
의 signal subspace singular vector들을 의미할 수 있다.
Figure 112014006878413-pat00046
Figure 112014006878413-pat00047
의 noise subspace singular vector들을 column vector로 가지는 행렬을 의미할 수 있다. 따라서, 조건 1)을 만족하기 위한 RF 빔포밍 행렬
Figure 112014006878413-pat00048
는 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
here,
Figure 112014006878413-pat00044
The
Figure 112014006878413-pat00045
Signal subspace singular vectors.
Figure 112014006878413-pat00046
The
Figure 112014006878413-pat00047
Can be a matrix with noise subspace singular vectors as column vectors. Therefore, the RF beamforming matrix for satisfying the condition 1)
Figure 112014006878413-pat00048
Can be expressed by Equation (12).

Figure 112014006878413-pat00049
Figure 112014006878413-pat00049

또한,

Figure 112014006878413-pat00050
Figure 112014006878413-pat00051
의 noise subspace eigenvector들을 column vector로 가지는 행렬을 의미할 수 있고, 수학식 11로부터 수학식 13과 같이 표현될 수 있다.
Also,
Figure 112014006878413-pat00050
The
Figure 112014006878413-pat00051
And may be expressed as Equation (13) from Equation (11). &Quot; (13) "

Figure 112014006878413-pat00052
Figure 112014006878413-pat00052

여기서, 제1 채널 상관 행렬인

Figure 112014006878413-pat00053
는 모든 부채널에 대한
Figure 112014006878413-pat00054
를 평균한 값을 나타낼 수 있다.
Here, the first channel correlation matrix
Figure 112014006878413-pat00053
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00054
Can be expressed as averages.

다음으로, 수학식 12의

Figure 112014006878413-pat00055
에 대한 해를 결정하기 위해 조건 2)를 이용할 수 있다. 수학식 12를 수학식 9에 대입하면, 제K 단말장치(200-K)가 수신하는 신호는 수학식 14와 같이 다시 표현될 수 있다.
Next, in Equation 12,
Figure 112014006878413-pat00055
Condition 2) can be used to determine the solution to the problem. When Equation (12) is substituted into Equation (9), the signal received by the Kth terminal device (200-K) can be expressed again as in Equation (14).

Figure 112014006878413-pat00056
Figure 112014006878413-pat00056

이 수학식 14로부터 조건 2), 즉 제K 단말장치(200-K)를 목적지로 송신되는 신호

Figure 112014006878413-pat00057
가 제K 단말장치(200-K)로 도달할 수 있도록 하기 위해서는
Figure 112014006878413-pat00058
Figure 112014006878413-pat00059
의 signal subspace에 존재하는 column vector들로 구성되어야 한다.
Figure 112014006878413-pat00060
는 수학식 15와 같이 Singular Value Decomposition으로 표현될 수 있다.
(Condition 2) from this equation (14), that is, the signal transmitted from the K terminal device 200-K to the destination
Figure 112014006878413-pat00057
To be able to reach the K-th terminal device 200-K
Figure 112014006878413-pat00058
end
Figure 112014006878413-pat00059
And the column vectors present in the signal subspace.
Figure 112014006878413-pat00060
Can be represented by Singular Value Decomposition as shown in Equation (15).

Figure 112014006878413-pat00061
Figure 112014006878413-pat00061

여기서,

Figure 112014006878413-pat00062
Figure 112014006878413-pat00063
의 signal subspace singular vector들을 column vector로 가지는 행렬을 의미할 수 있다. 따라서, 조건 2)를 만족하기 위한
Figure 112014006878413-pat00064
Figure 112014006878413-pat00065
일 수 있다. 즉, 수학식 12는 수학식 16과 같이 다시 표현될 수 있다.
here,
Figure 112014006878413-pat00062
The
Figure 112014006878413-pat00063
Can be a matrix with signal subspace singular vectors as column vectors. Therefore, in order to satisfy the condition 2)
Figure 112014006878413-pat00064
The
Figure 112014006878413-pat00065
Lt; / RTI > That is, Equation (12) can be expressed again as Equation (16).

Figure 112014006878413-pat00066
Figure 112014006878413-pat00066

여기서,

Figure 112014006878413-pat00067
Figure 112014006878413-pat00068
의 signal subspace eigenvector들을 column vector로 가지는 행렬을 의미하고, 수학식 17과 같이 표현될 수 있다.
here,
Figure 112014006878413-pat00067
The
Figure 112014006878413-pat00068
And the signal subspace eigenvectors as a column vector, and can be expressed as Equation (17).

Figure 112014006878413-pat00069
Figure 112014006878413-pat00069

여기서, 제2 채널 상관 행렬인

Figure 112014006878413-pat00070
는 모든 부채널에 대한
Figure 112014006878413-pat00071
를 평균한 값을 나타낸다.
Here, the second channel correlation matrix
Figure 112014006878413-pat00070
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00071
Is averaged.

마지막으로, 수학식 16의

Figure 112014006878413-pat00072
에 대한 해를 결정하기 위해 조건 3)을 이용할 수 있다. 수학식 16을 수학식 9에 대입하면, 제K 단말장치(200-K)가 수신하는 신호는 수학식 18과 같이 다시 표현될 수 있다.
Finally,
Figure 112014006878413-pat00072
3) can be used to determine the solution for Substituting Equation (16) into Equation (9), the signal received by the Kth terminal device (200-K) can be expressed again as in Equation (18).

Figure 112014006878413-pat00073
Figure 112014006878413-pat00073

여기서, 원하는 신호의 전력

Figure 112014006878413-pat00074
은 수학식 19와 같이 표현될 수 있다.
Here, the power of the desired signal
Figure 112014006878413-pat00074
Can be expressed as: " (19) "

Figure 112014006878413-pat00075
Figure 112014006878413-pat00075

여기서,

Figure 112014006878413-pat00076
Figure 112014006878413-pat00077
의 i번째 column vector를 의미할 수 있다.
Figure 112014006878413-pat00078
로 가정할 때,
Figure 112014006878413-pat00079
의 최적치는 수학식 20과 같이 표현될 수 있다.
here,
Figure 112014006878413-pat00076
The
Figure 112014006878413-pat00077
Can be defined as an i-th column vector.
Figure 112014006878413-pat00078
Assuming that,
Figure 112014006878413-pat00079
Can be expressed by Equation (20).

Figure 112014006878413-pat00080
Figure 112014006878413-pat00080

Figure 112014006878413-pat00081
의 최적치는
Figure 112014006878413-pat00082
의 가장 큰 eigenvalue를 갖는 eigenvector일 수 있다. 따라서,
Figure 112014006878413-pat00083
의 최적치는
Figure 112014006878413-pat00084
의 가장 큰
Figure 112014006878413-pat00085
개의 eigenvalue를 갖는
Figure 112014006878413-pat00086
개의 eigenvector들을 column vecotr로 가질 수 있다. 여기서,
Figure 112014006878413-pat00087
는 부채널 f와 독립적인 값으로서 RF 빔포밍 행렬
Figure 112014006878413-pat00088
의 column 수에 해당하고,
Figure 112014006878413-pat00089
는 수학식 21과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014006878413-pat00081
The optimal value of
Figure 112014006878413-pat00082
Lt; RTI ID = 0.0 > eigenvalue of < / RTI > therefore,
Figure 112014006878413-pat00083
The optimal value of
Figure 112014006878413-pat00084
The largest of
Figure 112014006878413-pat00085
Have eigenvalues of
Figure 112014006878413-pat00086
We can have eigenvectors of a column as vecotr. here,
Figure 112014006878413-pat00087
Is an RF beamforming matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00088
Of the number of columns,
Figure 112014006878413-pat00089
Can be expressed as: " (21) "

Figure 112014006878413-pat00090
Figure 112014006878413-pat00090

여기서,

Figure 112014006878413-pat00091
는 제3 채널 상관 행렬일 수 있다.
here,
Figure 112014006878413-pat00091
May be a third channel correlation matrix.

통신 장치(100), 예를 들어 혼합 빔포밍 결정부(170)는 수학식 13, 수학식 17 및 수학식 21에서 필요한 단말장치별 통계적 채널 상관 행렬들, 즉

Figure 112014006878413-pat00092
를 각 단말장치(200-1~200-K)로부터 미리 수집할 수 있다.The communication apparatus 100, for example, the mixed beamforming determination unit 170 may calculate the required statistical channel correlation matrices in Equation (13), Equation (17) and Equation (21)
Figure 112014006878413-pat00092
Can be collected in advance from each of the terminal devices 200-1 to 200-K.

이때,

Figure 112014006878413-pat00093
대신에
Figure 112014006878413-pat00094
를 적용하거나 다른 방법으로
Figure 112014006878413-pat00095
와 유사한 속성을 갖는 값을 적용할 수 있다.At this time,
Figure 112014006878413-pat00093
Instead of
Figure 112014006878413-pat00094
Or by other means
Figure 112014006878413-pat00095
A value having an attribute similar to that of FIG.

일 실시예에 따라, 혼합 빔포밍 결정부(170)는 각 단말장치(200-1~200-K)에 대한 채널 상관 행렬

Figure 112014006878413-pat00096
을 계산함에 있어,기대치(expectation) 연산에 산술 평균을 적용하거나 또는 각 단말장치(200-1~200-K)에서 통신 장치(100)로 수신되는 신호의 도달각(angle of arrival)을 사용하는 다양한 방법으로 계산할 수 있다.According to one embodiment, the mixed beamforming determination unit 170 determines a channel correlation matrix for each of the terminal devices 200-1 to 200-K
Figure 112014006878413-pat00096
An arithmetic mean is applied to an expectation calculation or an angle of arrival of a signal received by each of the terminal apparatuses 200-1 to 200-K to the communication apparatus 100 is used It can be calculated in various ways.

다른 실시예에 따라, 혼합 빔포밍 결정부(170)는 각 단말장치(200-1~200-K)에 대한 채널 상관 행렬

Figure 112014006878413-pat00097
을 계산하고, eigenvalue decomposition을 수행한 다음, eigenvalue가 큰 dominant component만으로 채널 상관 행렬
Figure 112014006878413-pat00098
을 재구성할 수 있다. 채널 상관 행렬
Figure 112014006878413-pat00099
의 eigenvalue decomposition이
Figure 112014006878413-pat00100
과 같이 표현되고, eigenvalue들 중 처음 L개가 dominant component 일 때, 수학식 22과 같이 채널 상관 행렬을 재구성할 수 있다.
According to another embodiment, the mixed beamforming determination unit 170 determines a channel correlation matrix for each of the terminal devices 200-1 to 200-K
Figure 112014006878413-pat00097
, Eigenvalue decomposition is performed, and then a dominant component having a large eigenvalue is used to calculate a channel correlation matrix
Figure 112014006878413-pat00098
Lt; / RTI > Channel correlation matrix
Figure 112014006878413-pat00099
Eigenvalue decomposition of
Figure 112014006878413-pat00100
And the channel correlation matrix can be reconstructed as shown in Equation (22) when the first L of eigenvalues is a dominant component.

Figure 112014006878413-pat00101
Figure 112014006878413-pat00101

재구성된 채널 상관 행렬

Figure 112014006878413-pat00102
이 수학식 13에 대입될 경우,
Figure 112014006878413-pat00103
이 Full Rank를 갖거나 Rank가 매우 크게 되거나 그 null space의 dimension이 영(zero) 또는 매우 작게 되는 것을 방지할 수 있다.The reconstructed channel correlation matrix
Figure 112014006878413-pat00102
When this is applied to Equation (13)
Figure 112014006878413-pat00103
It is possible to avoid having a full rank, a very large rank, or a zero or very small dimension of the null space.

수학식 22를 수학식 13에 대입하여

Figure 112014006878413-pat00104
,
Figure 112014006878413-pat00105
, 및 행렬
Figure 112014006878413-pat00106
등을 산출하는 과정에 적용될 수 있다. 산출하는 과정은 상술한 바와 실질적으로 같을 수 있다.
Equation (22) is substituted into Equation (13)
Figure 112014006878413-pat00104
,
Figure 112014006878413-pat00105
, And matrix
Figure 112014006878413-pat00106
And so on. The calculation process may be substantially the same as that described above.

도 2는 제K 단말장치를 위한 RF 빔포밍 계수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart for explaining a method of calculating an RF beamforming coefficient for a Kth terminal.

도 1 및 도 2를 참조하면, 우선, 혼합 빔포밍 결정부(170)는 제K 단말장치(200-K)를 위한 RF 빔포밍 계수

Figure 112014006878413-pat00107
를 산출하기 위하여 수집된 채널 상관 행렬들에 기초하여
Figure 112014006878413-pat00108
의 null space eigenvector들을 column vector로 가지는
Figure 112014006878413-pat00109
을 계산할 수 있다(410). 이는, 수학식 12와 수학식 13에서 상술한 바와 같을 수 있다.1 and 2, the mixing beamforming determining unit 170 determines an RF beamforming coefficient for the Kth terminal 200-K,
Figure 112014006878413-pat00107
On the basis of the collected channel correlation matrices
Figure 112014006878413-pat00108
Null space eigenvectors as a column vector
Figure 112014006878413-pat00109
(410). This can be as described above in Equations (12) and (13).

다음으로, 혼합 빔포밍 결정부(170)는

Figure 112014006878413-pat00110
의 signal subspace eigenvector들을 column vector로 가지는 행렬
Figure 112014006878413-pat00111
을 계산할 수 있다(420). 이는, 수학식 15와 수학식 18에서 상술한 바와 같을 수 있다.Next, the mixed beamforming determining unit 170
Figure 112014006878413-pat00110
Of the signal subspace eigenvectors as a column vector
Figure 112014006878413-pat00111
(420). This can be as described above in Equations (15) and (18).

혼합 빔포밍 결정부(170)는

Figure 112014006878413-pat00112
, 즉
Figure 112014006878413-pat00113
의 column 수를 설정값과 비교할 수 있다(430).The mixed beamforming determining unit 170
Figure 112014006878413-pat00112
, In other words
Figure 112014006878413-pat00113
(430).

Figure 112014006878413-pat00114
가 1인 경우, 즉
Figure 112014006878413-pat00115
의 column 수가 하나인 경우, 행렬
Figure 112014006878413-pat00116
는 I일 수 있다(440). 이때, 제K 단말장치(200-K)를 위한 RF 빔포밍 계수
Figure 112014006878413-pat00117
Figure 112014006878413-pat00118
와 같을 수 있다(460).
Figure 112014006878413-pat00114
Is 1, that is,
Figure 112014006878413-pat00115
If the number of columns in a matrix is one,
Figure 112014006878413-pat00116
May be I (440). At this time, the RF beamforming coefficient for the Kth terminal device 200-K
Figure 112014006878413-pat00117
The
Figure 112014006878413-pat00118
(460).

Figure 112014006878413-pat00119
가 보다 큰 경우,
Figure 112014006878413-pat00120
의 가장 큰
Figure 112014006878413-pat00121
개의 eigenvalue를 갖는
Figure 112014006878413-pat00122
개의 eigenvector들을 column vecotr로 갖는 행렬
Figure 112014006878413-pat00123
fmf 산출할 수 있다(450). 이때, 제K 단말장치(200-K)를 위한 RF 빔포밍 계수
Figure 112014006878413-pat00124
Figure 112014006878413-pat00125
와 같을 수 있다(460).
Figure 112014006878413-pat00119
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014006878413-pat00120
The largest of
Figure 112014006878413-pat00121
Have eigenvalues of
Figure 112014006878413-pat00122
Matrix with eigenvectors in column vecotr
Figure 112014006878413-pat00123
fmf can be calculated (450). At this time, the RF beamforming coefficient for the Kth terminal device 200-K
Figure 112014006878413-pat00124
The
Figure 112014006878413-pat00125
(460).

상술한 과정은 모든 k=1, 2, ..., K에 대하여 수행될 수 있다.
The above procedure can be performed for all k = 1, 2, ..., K.

도 3은 Rayleigh fading 채널 환경에서 일 실시예에 따른 다중사용자 RF 빔포밍에 의한 빔 패턴과 성상도를 나타낸다.3 illustrates a beam pattern and constellation diagram of a multi-user RF beamforming according to an embodiment in a Rayleigh fading channel environment.

도 3을 참조하면, LTE 표준에 따른 OFDM신호를 사용하여 Rayleigh채널에서 일 실시예에 따른 RF빔포밍 방식에 대해 시뮬레이션 결과이다. 통신 장치(100)의 송신안테나 수는 32개를 가지고 있고, 4개의 단말장치들 각각이 1개의 수신안테나를 가지고 있는 다중사용자 MIMO채널을 가정한다. 다중사용자 간섭방지성능을 검증하기 위한 실험이므로 수신단에서의 SNR(signal-to-noise ratio)이 30 dB로 가정한다.Referring to FIG. 3, simulation results are shown for an RF beamforming scheme according to an embodiment of the Rayleigh channel using an OFDM signal according to the LTE standard. The communication apparatus 100 has 32 transmission antennas and assumes a multi-user MIMO channel in which each of the four terminal apparatuses has one reception antenna. Since it is an experiment to verify the multiuser interference prevention performance, it is assumed that the signal-to-noise ratio (SNR) at the receiving end is 30 dB.

OFDM심볼은 1024개의 부채널을 가지며, 통신 장치(100)는 16-QAM으로 encoding한 단말장치별 OFDM심볼들을 각각 D/A변환하고 upconversion한 다음 각 단말장치별 RF 빔포머를 통과시키고 합하여 송신한다.The OFDM symbol has 1024 subchannels, and the communication apparatus 100 performs D / A conversion and OFconversion of the OFDM symbols for each terminal device encoded by 16-QAM, and then transmits and combines the RF beam formers for each terminal device .

도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 다중사용자 RF 빔포머의 BER(bit error rate)는 기존 방식보다 우수한 0.0246일 수 있다.
As shown in FIG. 3, the bit error rate (BER) of a multi-user RF beam former according to an embodiment may be 0.0246, which is better than the conventional method.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (16)

통신 장치의 혼합 빔포밍 방법에 있어서,
상기 통신 장치의 배열안테나와 복수의 단말장치들 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 상기 복수의 단말장치들 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계; 및
상기 RF 빔포밍 계수에 기초하여 상기 복수의 단말장치들로 송신할 심볼 스트림들에 RF 빔포밍을 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계는,
상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제1 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 통신 장치와 상기 복수의 단말장치들의 부채널에 대한 유효 채널 응답의 평균치의 신호 준공간 특이 벡터들(signal subspace singular vetors)을 포함하는 제1 행렬을 계산하는 단계;
상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제2 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 평균치의 잡음 준공간 특이 벡터들(noise subspace singular vectors)을 포함하는 제2 행렬을 계산하는 단계;
상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제3 채널 상관 행렬을 이용하여 제3 행렬을 계산하는 단계; 및
상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 제3 행렬에 기초하여 상기 RF 빔포밍 계수를 결정하는 단계
를 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
A mixed beamforming method for a communication apparatus,
Determining an RF beamforming coefficient corresponding to each of the plurality of terminal devices based on statistical channel correlation matrices for a channel between an array antenna of the communication device and a plurality of terminal devices; And
Performing RF beamforming on symbol streams to be transmitted to the plurality of terminal devices based on the RF beamforming coefficient
Lt; / RTI >
Wherein determining the RF beamforming coefficient comprises:
And signal subspace singular vectors of an average value of effective channel responses for a subchannel of the communication apparatus and the plurality of terminal apparatuses using a first channel correlation matrix among the statistical channel correlation matrices. Calculating a first matrix;
Calculating a second matrix including noise subspace singular vectors of the average using a second channel correlation matrix among the statistical channel correlation matrices;
Calculating a third matrix using a third channel correlation matrix among the first matrix, the second matrix, and the statistical channel correlation matrices; And
Determining the RF beamforming coefficient based on the first matrix, the second matrix, and the third matrix,
Wherein the mixed beamforming method comprises the steps of:
제1항에 있어서,
상기 심볼 스트림들에 기저대역 프리코딩을 수행하는 단계
를 더 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
The method according to claim 1,
Performing baseband precoding on the symbol streams
Wherein the mixed beamforming method further comprises:
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제3 행렬을 계산하는 단계는,
상기 RF 빔포밍 계수의 컬럼 수에 따라 상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 제3 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 제3 행렬을 계산하는 단계
를 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the calculating the third matrix further comprises:
Calculating the third matrix using the first matrix, the second matrix, and the third channel correlation matrix according to the number of columns of the RF beamforming coefficient;
Wherein the mixed beamforming method comprises the steps of:
제4항에 있어서,
상기 컬럼 수가 1일 때 상기 제3 행렬은 고유 벡터이고,
상기 컬럼 수가 1보다 클 때 상기 제3 행렬은 상기 컬럼 수의 고유 벡터들을 컬럼 벡터로 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
5. The method of claim 4,
The third matrix is an eigenvector when the number of columns is 1,
And when the number of columns is greater than 1, the third matrix includes the column vectors as eigenvectors of the number of columns.
제4항에 있어서,
상기 컬럼 수는 상기 부채널과 독립적인 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the number of columns is independent of the subchannel.
제1항에 있어서,
상기 제2 행렬은 상기 잡음 준공간 특이 벡터들을 컬럼 벡터로 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second matrix includes the noise quasi-spatial singular vectors as column vectors.
제1항에 있어서,
상기 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계
를 더 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
The method according to claim 1,
Obtaining the statistical channel correlation matrices
Wherein the mixed beamforming method further comprises:
제8항에 있어서,
상기 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계는,
기대치 연산의 산술 평균 및 상기 각 단말장치로부터 수신되는 신호의 도달각(angle of arrival) 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 통계적 채널 상관 행렬들을 계산하는 단계
를 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein obtaining the statistical channel correlation matrices comprises:
Computing the statistical channel correlation matrices using at least one of an arithmetic mean of an expected value operation and an angle of arrival of a signal received from each terminal device
Wherein the mixed beamforming method comprises the steps of:
제9항에 있어서,
상기 통계적 채널 상관 행렬들을 획득하는 단계는,
상기 통계적 채널 상관 행렬에 고유값 분해(eigenvalue decomposition)를 수행하여 상기 통계적 채널 상관 행렬을 재구성하는 단계
를 더 포함하는 통신 장치의 혼합 빔포밍 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein obtaining the statistical channel correlation matrices comprises:
Performing eigenvalue decomposition on the statistical channel correlation matrix to reconstruct the statistical channel correlation matrix
Wherein the mixed beamforming method further comprises:
통신 장치에 있어서,
배열안테나;
상기 배열안테나와 상기 통신 장치와 통신하는 복수의 단말장치들 사이의 채널에 대한 통계적 채널 상관 행렬들에 기초하여 상기 복수의 단말장치들 각각에 대응하는 RF 빔포밍 계수를 결정하는 혼합 빔포밍 결정부; 및
상기 RF 빔포밍 계수에 기초하여 상기 복수의 단말장치들로 송신할 심볼 스트림들에 RF 빔포밍을 수행하는 RF 빔포밍부
를 포함하고,
상기 혼합 빔포밍 결정부는,
상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제1 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 통신 장치와 상기 복수의 단말장치들의 부채널에 대한 유효 채널 응답의 평균치의 신호 준공간 특이 벡터들(signal subspace singular vetors)을 포함하는 제1 행렬을 계산하고,
상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제2 채널 상관 행렬을 이용하여 상기 평균치의 잡음 준공간 특이 벡터들(noise subspace singular vectors)을 포함하는 제2 행렬을 계산하고,
상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 통계적 채널 상관 행렬들 중에서 제3 채널 상관 행렬을 이용하여 제3 행렬을 계산하고,
상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬, 및 상기 제3 행렬에 기초하여 상기 RF 빔포밍 계수를 결정하는 통신 장치.
A communication device comprising:
Array antenna;
And a mixing beamforming determining unit for determining an RF beamforming coefficient corresponding to each of the plurality of terminal devices based on statistical channel correlation matrices for channels between the array antenna and a plurality of terminal devices communicating with the communication device, ; And
An RF beamforming unit for performing RF beamforming on symbol streams to be transmitted to the plurality of terminal devices based on the RF beamforming coefficient;
Lt; / RTI >
The mixed beamforming determination unit may determine,
And signal subspace singular vectors of an average value of effective channel responses for a subchannel of the communication apparatus and the plurality of terminal apparatuses using a first channel correlation matrix among the statistical channel correlation matrices. Calculating a first matrix,
Calculating a second matrix including noise subspace singular vectors of the average value using a second channel correlation matrix among the statistical channel correlation matrices,
Calculating a third matrix using a third channel correlation matrix among the first matrix, the second matrix, and the statistical channel correlation matrices,
And determines the RF beamforming coefficient based on the first matrix, the second matrix, and the third matrix.
제11항에 있어서,
상기 심볼 스트림들에 기저대역 프리코딩을 수행하는 기저대역 프리코더
를 더 포함하는 통신 장치.
12. The method of claim 11,
A baseband precoder for performing baseband precoding on the symbol streams,
Further comprising:
제11항에 있어서,
상기 혼합 빔포밍 결정부는,
기대치 연산의 산술 평균 및 상기 복수의 단말장치들로부터 수신되는 신호의 도달각 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 통계적 채널 상관 행렬들을 계산하고, 상기 통계적 채널 상관 행렬에 고유값 분해를 수행하여 상기 통계적 채널 상관 행렬을 재구성하는 통신 장치.
12. The method of claim 11,
The mixed beamforming determination unit may determine,
Calculating the statistical channel correlation matrices using at least one of an arithmetic mean of an expected value arithmetic operation and an arrival angle of a signal received from the plurality of terminal devices, and performing eigenvalue decomposition on the statistical channel correlation matrix, A communication device for reconstructing a correlation matrix.
제11항에 있어서,
상기 통신 장치는 기지국인 통신 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the communication device is a base station.
삭제delete 삭제delete
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