KR101608708B1 - Multiple-input multiple-output communication system using differential codebook including unitary matrices - Google Patents
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Abstract
유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북을 이용하는 다중 입출력 통신 시스템이 제공된다. 수신기는 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북로부터 수신기의 이전 선호 코드워드와 명시적 피드백(explicit feedback) 정보-상기 수신기 및 송신기 사이의 명시적 채널 매트릭스와 관련된 것임-사이의 관계에 대응하는 대상 유니터리 매트릭스를 검색하고, 상기 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 피드백한다. 송신기는 대상 유니터리 매트릭스를 기초로 수신기의 선호 코드워드를 파악할 수 있다.A multi-input / output communication system using a differential codebook comprising unitary matrices is provided. A receiver is a target corresponding to a relationship between a previous preferred codeword of a receiver from a differential codebook comprising a plurality of unitary matrices and explicit feedback information related to an explicit channel matrix between the receiver and the transmitter Searches for a unitary matrix, and feeds back information on the target unitary matrix. The transmitter can determine the preferred codeword of the receiver based on the target unitary matrix.
차등 코드북, MIMO, 선호 코드워드, 명시적 피드백, 유니터리 매트릭스 Differential codebook, MIMO, preferred code word, explicit feedback, unitary matrix
Description
아래의 실시예들은 다중 입출력 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 기술에 관한 것이다.The following embodiments relate to a multi-input / output communication system, and more particularly to a technique for adaptively generating a new codebook.
최근 무선 통신 환경에서 음성 서비스를 비롯한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고, 고품질 및 고속의 데이터 전송을 지원하기 위하여, 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 공간 영역에서 다수의 채널들을 이용하는 MIMO(multi input multi output) 통신 시스템에 대한 기술이 급속도로 발전하고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, various studies have been conducted to provide various multimedia services including voice service and support high-quality and high-speed data transmission in a wireless communication environment. In particular, a technology for a multi-input multi-output (MIMO) communication system using a plurality of channels in a spatial domain is rapidly developing.
MIMO 통신 시스템에서, 기지국 및 단말기들은 채널 환경에 적절히 대처하기 위하여 코드북을 사용한다. 특정 공간은 복수 개의 코드워드들로 양자화될 수 있으며, 일정한 기준에 따라 공간을 양자화함으로써 생성된 복수의 코드워드들은 기지국 및 단말들에 저장될 수 있다.In a MIMO communication system, a base station and terminals use a codebook to appropriately cope with a channel environment. The specific space can be quantized into a plurality of codewords, and a plurality of codewords generated by quantizing the space according to a certain criterion can be stored in the base station and the terminals.
예를 들어, 다운링크에서 단말들 각각은 기지국과 각각의 단말들 사이에 형성된 채널에 따라 코드북에 포함된 코드워드들 중 선호 코드워드를 선택할 수 있으 며, 기지국 또한 코드북을 이용하여 단말에 의해 선호 코드워드에 관한 정보를 수신함으로써, 상기 채널을 파악할 수 있다. 그리고, 그 선택된 선호 코드워드는 기지국이 프리코딩을 수행하거나 다중 안테나들을 통해 전송하는 데에 사용될 수 있다.For example, in the downlink, each of the terminals can select a preferred code word among the codewords included in the codebook according to a channel formed between the base station and each of the terminals, and the base station also selects a preferred code word By receiving information on the codeword, the channel can be grasped. The selected preferred codeword may then be used by the base station to perform precoding or transmit via multiple antennas.
MIMO 통신 시스템이 고정된 코드북을 사용하는 경우, 고정된 코드북은 전체 공간을 양자화하므로, 상대적으로 큰 양자화 에러가 발생할 수 있다. 이러한 양자화 에러는 MIMO 통신 시스템의 성능을 악화시킬 수 있으며, 이러한 양자화 에러를 줄이기 위한 기술이 필요하다.When the MIMO communication system uses a fixed codebook, the fixed codebook quantizes the entire space, so that a relatively large quantization error may occur. Such a quantization error may deteriorate the performance of the MIMO communication system, and a technique for reducing such a quantization error is needed.
본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 수신기의 동작 방법은 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북(differential codebook)이 저장된 메모리에 접근하는 단계; 상기 복수의 유니터리 매트릭스들 중 수신기의 이전 선호 코드워드와 명시적 피드백(explicit feedback) 정보-상기 수신기 및 송신기 사이의 명시적 채널 매트릭스와 관련된 것임-사이의 관계에 대응하는 대상 유니터리 매트릭스를 검색하는 단계; 및 상기 송신기로 상기 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 피드백하는 단계를 포함한다.A method of operating a receiver using a differential codebook according to an embodiment of the present invention includes: accessing a memory in which a differential codebook including a plurality of unitary matrices is stored; A target unitary matrix corresponding to the relationship between the previous preferred codeword of the receiver among the plurality of unitary matrices and the explicit feedback information between the receiver and the transmitter and the explicit channel matrix between the receiver and the transmitter ; And feedbacking information on the target unitary matrix to the transmitter.
상기 대상 유니터리 매트릭스를 검색하는 단계는 상기 이전 선호 코드워드를 상기 명시적 피드백 정보로 얼마나 근접하게 회전시킬 수 있는지를 고려하여 상기 복수의 유니터리 매트릭스들 중 상기 대상 유니터리 매트릭스를 검색하는 단계일 수 있다.The step of searching for the target unitary matrix may include searching the target unitary matrix among the plurality of unitary matrices by considering how close the previous preferred code word is to the explicit feedback information .
상기 방법은 상기 차등 코드북 및 상기 이전 선호 코드워드를 이용하여 새로운 코드북을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise generating a new codebook using the differential codebook and the previous preferred code word.
상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는 미리 설정된 리셋 주기가 도달할 때까지 상기 이전 코드북을 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계일 수 있다.The step of generating the new codebook may be a step of generating the new codebook with the previous codebook until a predetermined reset period is reached.
상기 명시적 피드백 정보는 상기 명시적 채널 매트릭스 또는 상기 명시적 채널 매트릭스의 공분산(covariance)을 포함할 수 있다.The explicit feedback information may comprise a covariance of the explicit channel matrix or the explicit channel matrix.
상기 이전 선호 코드워드는 고정된 베이스 코드북의 코드워드들 중 어느 하 나일 수 있다.The previous preferred codeword may be any one of the codewords of the fixed base codebook.
본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 송신기의 동작 방법은 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북 및 수신기의 이전 선호 코드워드를 기초로 새로운 코드북을 생성하는 단계; 상기 수신기로부터 상기 복수의 유니터리 매트릭스들 중 어느 하나인 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 차등 코드북으로부터 상기 대상 유니터리 매트릭스를 추출하기 위하여 메모리에 접근하는 단계를 포함한다.A method of operating a transmitter using a differential codebook according to an embodiment of the present invention includes generating a new codebook based on a differential codebook including a plurality of unitary matrices and a previous preferred code word of a receiver; Receiving information on a target unitary matrix, which is one of the plurality of unitary matrices, from the receiver; And accessing the memory to extract the target unitary matrix from the differential codebook.
상기 방법은 상기 대상 유니터리 매트릭스를 기초로 상기 새로운 코드북에 있는 복수의 코드워드들 중 상기 수신기의 선호 코드워드를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further comprise detecting a preferred codeword of the receiver among a plurality of codewords in the new codebook based on the target unitary matrix.
상기 방법은 상기 선호 코드워드를 고려하여 프리코딩을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include performing precoding in consideration of the preferred codeword.
본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 수신기는 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북(differential codebook)이 저장된 메모리; 상기 복수의 유니터리 매트릭스들 중 수신기의 이전 선호 코드워드와 명시적 피드백(explicit feedback) 정보-상기 수신기 및 송신기 사이의 명시적 채널 매트릭스와 관련된 것임-사이의 관계에 대응하는 대상 유니터리 매트릭스를 검색하는 검색부; 및 상기 송신기로 상기 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 피드백하는 피드백부를 포함한다.A receiver using a differential codebook according to an embodiment of the present invention includes a memory storing a differential codebook including a plurality of unitary matrices; A target unitary matrix corresponding to the relationship between the previous preferred codeword of the receiver among the plurality of unitary matrices and the explicit feedback information between the receiver and the transmitter and the explicit channel matrix between the receiver and the transmitter ; And a feedback unit for feeding back information on the target unitary matrix to the transmitter.
상기 수신기는 상기 차등 코드북 및 상기 이전 선호 코드워드를 이용하여 새 로운 코드북을 생성하는 코드북 생성부를 더 포함할 수 있다.The receiver may further include a codebook generator for generating a new codebook using the differential codebook and the previous preferred code word.
상기 검색부는 상기 이전 선호 코드워드를 상기 명시적 피드백 정보로 얼마나 근접하게 회전시킬 수 있는지를 고려하여 상기 복수의 유니터리 매트릭스들 중 상기 대상 유니터리 매트릭스를 검색한다.The retrieval unit retrieves the target unitary matrix among the plurality of unitary matrices considering how close the previous preferred code word is to the explicit feedback information.
본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 송신기는 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북 및 수신기의 이전 선호 코드워드를 기초로 새로운 코드북을 생성하는 코드북 생성부; 상기 수신기로부터 상기 복수의 유니터리 매트릭스들 중 어느 하나인 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 수신하는 수신부; 상기 대상 유니터리 매트릭스를 기초로 상기 새로운 코드북에 있는 복수의 코드워드들 중 상기 수신기의 선호 코드워드를 검출하는 검출부; 및 상기 선호 코드워드를 고려하여 프리코딩을 수행하는 프리코더를 포함한다.A transmitter using a differential codebook according to an embodiment of the present invention includes a codebook generator for generating a new codebook based on a differential codebook including a plurality of unitary matrices and a previous favorite code word of a receiver; A receiver for receiving information on a target unitary matrix, which is one of the plurality of unitary matrices, from the receiver; A detector for detecting a preferred code word of the receiver among the plurality of code words in the new codebook based on the target unitary matrix; And a precoder for performing precoding considering the preferred codeword.
본 발명의 실시예들은 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북을 사용하여 채널의 상태에 부합하는 최적의 새로운 코드북을 생성할 수 있다.Embodiments of the present invention may use a differential codebook comprising unitary matrices to generate an optimal new codebook that matches the state of the channel.
본 발명의 실시예들은 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북을 사용함으로써, 보다 적은 계산량 및 보다 적은 피드백 오버헤드를 가지고 최적의 새로운 코드북을 생성할 수 있다.Embodiments of the present invention can generate an optimal new codebook with less computational effort and less feedback overhead by using a differential codebook comprising unitary matrices.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 다중 입출력 통신 시스템의 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an example of a multi-input / output communication system.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐루프 다중 입출력 통신 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a closed loop MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 폐루프 다중 입출력 통신 시스템은 기지국(110) 및 사용자들(120, 130, 140)을 포함한다. 도 1은 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템의 일예이고, 본 발명의 실시예들은 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, '폐루프'라고 함은 다운링크에서 사용자들(120, 130, 140)이 피드백 정보를 기지국(110)으로 제공하고, 기지국(110)이 피드백 정보를 기초로 프리코딩을 수행하여 전송 신호를 생성하는 것을 말한다.Referring to FIG. 1, a closed loop MIMO communication system includes a
기지국(110)에는 복수의 안테나들이 설치되며, 사용자들(120, 130, 140) 각각에는 하나 또는 복수의 안테나들이 설치될 수 있다. 그리고, 기지국(110)과 사용자들(120, 130, 140) 사이에는 채널들이 형성되며, 채널들 각각을 통하여 신호가 송/수신된다.A plurality of antennas are installed in the
기지국(110)은 파일럿 신호들을 다운링크 채널들을 통해 사용자들(120, 130, 140)에게 전송할 수 있다. 여기서, 파일럿 신호는 기지국(110) 및 사용자들(120, 130, 140)에게 잘 알려진(well-known) 신호이다.
그리고, 사용자들(120, 130, 140) 각각은 파일럿 신호를 이용하여 기지국(110) 및 사용자들(120, 130, 140) 사이에 형성된 채널을 추정한다. 그리고, 사용자들(120, 130, 140) 각각은 추정된 채널을 기초로 미리 저장된 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나의 코드워드를 선호(preferred) 코드워드로 선택한다. 여 기서, 선호 코드워드는 선호 벡터 혹은 선호 매트릭스로 불려지기도 한다.Each of the
기지국(110)은 사용자들(120, 130, 140)에게 하나 또는 둘 이상의 데이터 스트림들을 전송할 수 있다. 이 때, 기지국(110)은 공간 분할 다중화 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법 또는 공간 분할 다중화(SDM) 기법을 사용할 수 있으며, 기지국(110)은 코드북에 포함된 코드워드들(특히, 선호 코드워드)을 기초로 프리코딩 매트릭스를 생성하고, 생성된 프리코딩 매트릭스를 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다.The
기지국(110)이 전송 신호를 생성하기 위하여 사용자들(120, 130, 140) 각각은 해당 채널에 대한 정보를 '피드백 정보'로서 기지국(110)으로 제공해야 한다. 이 때, 사용자들(120, 130, 140) 각각으로부터 기지국(110)으로 제공되는 피드백 정보는 두 개의 유형들인 '내재적 피드백' 및 '명시적 피드백'에 따라 달라진다.In order for the
'내재적 피드백'에 따르면, 사용자들(120, 130, 140) 각각은 수신 신호에 미리 정해진 수신 필터(예를 들어, 제로 포싱 빔포밍 기법에 대응하는 수신 필터 또는 MMSE 수신 필터 등)를 적용한 이후에, 선호 코드워드를 결정한다. 예를 들어, 사용자들(120, 130, 140) 각각이 제로 포싱 빔포밍 수신기를 사용하는 경우, 사용자들(120, 130, 140) 각각은 수신 신호가 제로 포싱 빔포밍 기법에 대응하는 수신 필터를 통과한다는 전제 아래에서 해당 채널을 추정하고, 그 해당 채널을 기초로 선호 코드워드를 결정한다. 이러한 '내재적 피드백'에 따르면, 사용자들(120, 130, 140) 각각은 선호되는 코드워드의 인덱스 정보(방향에 관한 정보) 및 해당 채널의 품질에 관한 정보뿐만 아니라, 선호되는 전송 랭크를 결정한다.Each of the
'내재적 피드백'을 사용하는 다중 입출력 통신 시스템에서, 기지국(110)은 상대적으로 많은 제한들을 갖는다. 예를 들어, 사용자들(120, 130, 140) 각각이 선호되는 전송 랭크를 결정하므로, 기지국(110)은 자유롭게 전송 랭크를 결정하지 못할 수 있으며, 채널 자체를 파악하지 못하므로(기지국(110)은 단지 사용자들(120, 130, 140) 각각의 수신 필터가 적용된 이후의 채널만을 알 수 있다.), MU-MIMO 전송 모드, SU-MIMO 전송 모드, 전송 다이버시티 모드 등과 같은 전송 모드를 자유롭게 결정하지 못할 수 있다.In a multi-input / output communication system using 'implicit feedback', the
이러한 '내재적 피드백'으로 인한 기지국(110)의 제한들은 '명시적 피드백'을 통하여 해결될 수 있다. 예를 들어, '명시적 피드백'을 사용하는 다중 입출력 통신 시스템에서, 기지국(110)은 채널들 자체를 알 수 있으므로, 보다 자유롭게 전송 랭크 및 전송 모드를 결정할 수 있다.The limitations of the
또한, 기지국(110)과 사용자들(120, 130, 140) 사이의 채널들은 시간에 따라 변할 수 있다. 기지국(110) 및 사용자들(120, 130, 140)이 고정된 코드북을 사용하는 경우, 변하는 채널들의 상태에 적응적으로 대처하기 어려울 수 있다. 다만, 아래에서 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(110) 및 사용자들(120, 130, 140)은 적응적으로 새로운 코드북을 생성하고, 그 새로운 코드북을 사용함으로써 양자화 에러를 줄일 수 있다. 기지국(110) 및 사용자들(120, 130, 140)이 적응적으로 새로운 코드북을 생성하는 경우, 새로운 코드북은 이전의 코드북보다 상대적으로 작은 공간을 양자화하므로, 상대적으로 낮은 양자화 에러를 갖는다. 아래에서는, 본 발명의 실시예들에 따라 적응적으로 새로운 코드북을 생성 하는 모드를 'differential mode(차등 모드'라고 부르기로 한다.In addition, the channels between the
결국, 본 발명의 실시예들은 명시적 피드백 환경에서 차등 모드를 효율적으로 수행할 수 있는 기술들을 제공한다. 아래에서는 그 기술들에 대해 상세히 설명한다.As a result, embodiments of the present invention provide techniques that can efficiently perform a differential mode in an explicit feedback environment. The techniques are described in detail below.
도 2는 고정된 코드북의 일 예인 기본 코드북과 본 발명의 실시예들에 따른 새로운 코드북의 예를 개념적으로 나타낸 도면이다.2 is a conceptual diagram showing an example of a fixed codebook and a new codebook according to embodiments of the present invention, which is an example of a fixed codebook.
도 2를 참조하면, 3 비트의 사이즈를 갖는 기본 코드북(210)은 8 개의 코드워드들(화살표들)을 포함한다. 여기서, 기본 코드북(210)은 고정된 코드북으로서, 여러 DFT(이산 푸리에 변환) 매트릭스들 또는 벡터들을 포함하는 DFT 코드북, 여러 표준들에서 정의된 코드북 또는 임의의 코드북 중 어느 하나일 수 있다.Referring to FIG. 2, a basic codebook 210 having a size of 3 bits includes 8 codewords (arrows). Here, the basic codebook 210 may be either a fixed codebook, a DFT codebook comprising several DFT (Discrete Fourier Transform) matrices or vectors, a codebook defined in several standards, or any codebook.
일반적으로, 기본 코드북(210)에 포함된 코드워드들은 전체 공간을 양자화하므로, 코드워드들 사이의 거리가 멀어진다. 따라서, 기본 코드북(210)은 상대적으로 큰 양자화 에러를 가지며, 그 양자화 에러를 줄이기 위해서는 기본 코드북(210)의 사이즈가 증가해야 한다. 다만, 기본 코드북(210)의 사이즈를 증가시키는 것은 피드백 오버헤드를 증가시키므로, 양자화 에러와 피드백 오버헤드는 트레이드 오프 관계를 갖는다.In general, codewords included in the basic codebook 210 quantize the entire space, so that the distance between the codewords is distant. Therefore, the basic codebook 210 has a relatively large quantization error, and in order to reduce the quantization error, the size of the basic codebook 210 must increase. However, increasing the size of the basic codebook 210 increases the feedback overhead, so that the quantization error and the feedback overhead have a trade-off relationship.
채널의 상태는 통계적으로 크게 변하지 않으므로, 다음 번 시간에서의 채널은 이전 시간에서의 채널로부터 크게 벗어나지 않고, 다음 번 시간에서의 선호 코드워드는 이전 선호 코드워드로부터 크게 벗어나지 않는다. 따라서, 이전 선호 코 드워드 주변에 있는 코드워드들을 포함하는 새로운 코드북을 구성한다면, 피드백 오버헤드를 증가함이 없이 양자화 에러를 줄일 수 있다.Since the state of the channel does not vary greatly statistically, the channel at the next time does not deviate greatly from the channel at the previous time, and the preferred codeword at the next time does not deviate greatly from the previous preferred codeword. Thus, if we construct a new codebook that includes the code words around the previous preferred code word, we can reduce the quantization error without increasing the feedback overhead.
도 2에 도시된 3비트의 새로운 코드북(220)에 포함되는 코드워드들은 A 영역에 집중적으로 분포하며, B 영역에는 존재하지 않는다. 즉, 이전 선호 코드워드가 A 영역 또는 A 영역과 인접한 곳에 위치하는 경우, A 영역에 집중적으로 분포하는 코드워드들을 포함하는 새로운 코드북(220)을 생성함으로써, 양자화 에러가 감소될 수 있다. The code words included in the 3-bit new codebook 220 shown in FIG. 2 are distributed intensively in the A region and not in the B region. That is, if the previous preferred codeword is located adjacent to the A region or the A region, the quantization error can be reduced by creating a new codebook 220 that includes codewords that are distributed intensely in the A region.
도 3은 이전 선호 코드워드 주변의 여러 코드워드들을 포함하는 새로운 코드북의 예를 개념적으로 나타낸 도면이다. 3 is a conceptual illustration of an example of a new codebook containing several codewords around the previous preferred codeword.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들은 이전 선호 코드워드 주변에 존재하는 코드워드들을 포함하는 새로운 코드북을 구성할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 미리 정의된 유니터리 매트릭스들의 집합을 이용하여 이전 선호 코드워드 주변에 존재하는 코드워드들을 생성해낼 수 있다.Referring to FIG. 3, embodiments of the present invention may construct a new codebook that includes codewords that exist around a previous preferred codeword. In particular, embodiments of the present invention may generate codewords that exist around a previous preferred codeword using a predefined set of unitary matrices.
미리 정의된 유니터리 매트릭스들의 집합(차등 코드북)을 이고, 기본 코드북은 C라고 가정한다. 여기서, 유니터리 매트릭스들의 집합의 사이즈는 B 비트이다. A set of predefined unitary matrices (differential codebook) , And the basic codebook is assumed to be C. Here, the size of the set of unitary matrices is B bits.
시간 t=0에서의 명시적 채널 매트릭스를 H0라고 하면, 수신기는 명시적 피드 백 정보를 H0 또는 H0 HH0로 생성할 수 있다. 이 때, 수신기는 베이스 코드북 C0에 포함된 코드워들 중 명시적 피드백 정보 H0 또는 H0 HH0에 대응하는(또는 가장 잘 부합하는) 코드워드를 시간 t=0에서의 선호 코드워드 또는 로 선택하고, 그 선호 코드워드에 관한 정보(예를 들어, 인덱스 정보)는 송신기로 피드백된다. Assuming that the explicit channel matrix at time t = 0 is H 0 , the receiver sets the explicit feedback information to H 0 Or it can be generated by H 0 H H 0. At this time, the receiver extracts explicit feedback information H 0 of the code words included in the base codebook C 0 Or a codeword that corresponds to (or best matches) H 0 H H 0 with a preferred codeword at time t = 0 or And the information (for example, index information) about the preferred code word is fed back to the transmitter.
또한, 수신기 및 송신기는 시간 t=0에서의 선호 코드워드 또는 및 를 기초로 새로운 코드북을 구성한다. 즉, 수신기 및 송신기는 을 이용하여 새로운 코드북에 포함된 코드워드들이 시간 t=0에서의 선호 코드워드 또는 의 주변에 존재하도록 새로운 코드북을 구성할 수 있다.Also, the receiver and the transmitter may transmit the preferred code word < RTI ID = 0.0 > or And A new codebook is constructed. That is, the receiver and transmitter The code words included in the new codebook are used as the preferred code words at time t = 0 or A new codebook can be constructed so as to exist in the vicinity of the codebook.
예를 들어, 시간 t=0에서의 선호 코드워드가 인 경우, 시간 t=1에서의 새로운 코드북은For example, if the preferred codeword at time t = 0 is , The new codebook at time t = 1 is < RTI ID = 0.0 >
또는 or
로 나타낼 수 있다. .
또한, 수신기는 시간 t=1에서의 명시적 채널 매트릭스 H1를 계산하고, 명시적 피드백 정보 H1 또는 H1 HH1를 생성한다. 그리고, 수신기는 에 포함되는 여러 유니터리 매트릭스들 중에 다음의 수식을 가장 잘 만족하는 대상 유니터리 매트릭스를 선택한다. 여기서, 대상 유니터리 매트릭스는 상기 새로운 코드북에서의 선호 코드워드 를 지시한다.In addition, the receiver calculates the explicit channel matrix H 1 at time t = 1, and generates the explicit feedback information H 1 or H 1 H H 1. Then, the receiver Among the plurality of unitary matrices included in the target unitary matrix, the target unitary matrix that best satisfies the following equation is selected. Here, the target unitary matrix is a code word of the new codebook .
또는 or
그리고, 수신기는 대상 유니터리 매트릭스의 인덱스를 송신기로 피드백하며, 송신기는 그 대상 유니터리 매트릭스와 이전 선호 코드워드, , 를 기초로 시 간 t=1에서 새로운 코드북에서의 선호 코드워드 를 파악한다.Then, the receiver feeds back the index of the target unitary matrix to the transmitter, and the transmitter transmits the target unitary matrix and the previous preferred code word, , We obtain the preference code word in the new codebook at time t = 1 .
또한, 시간 t=1에서 선호 코드워드가 인 경우, 시간 t=2에서의 새로운 코드북은 Also, at time t = 1, the preferred code word , The new codebook at time t = 2 is < RTI ID = 0.0 >
또는or
로 구성된다..
또한, 수신기는 시간 t=2에서의 명시적 채널 매트릭스 H2를 계산하고, 명시적 피드백 정보 H2 또는 H2 HH2를 생성한다. 그리고, 수신기는 에 포함되는 여러 유니터리 매트릭스들 중에 다음의 수식을 가장 잘 만족하는 대상 유니터리 매트릭스를 선택한다. 여기서, 대상 유니터리 매트릭스는 상기 새로운 코드북에서의 선호 코드워드 를 지시한다.Further, the receiver calculates the explicit channel matrix H 2 at time t = 2, and outputs the explicit feedback information H 2 H 2 H 2 . Then, the receiver Among the plurality of unitary matrices included in the target unitary matrix, the target unitary matrix that best satisfies the following equation is selected. Here, the target unitary matrix is a code word of the new codebook .
또는 or
그리고, 수신기는 대상 유니터리 매트릭스의 인덱스를 송신기로 피드백하며, 송신기는 그 대상 유니터리 매트릭스와 이전 선호 코드워드, , 를 기초로 시간 t=2에서 새로운 코드북에서의 선호 코드워드 를 파악한다.Then, the receiver feeds back the index of the target unitary matrix to the transmitter, and the transmitter transmits the target unitary matrix and the previous preferred code word, , A new code word in the new codebook at time t = 2, .
상술한 과정(이전 선호 코드워드 및 유니터리 매트릭스들의 집합을 기초로 적응적으로 새로운 코드북을 생성하는 과정)은 리셋 주기(reset period)가 도달할 때까지 반복된다. 그리고, 리셋 주기가 도달하면, 앞서 진행된 과정들은 모두 리셋되고, 시간 t=0의 상태로 돌아간다. The above-described process (the process of adaptively generating a new codebook based on the set of the previous preferred code word and the unitary matrix) is repeated until a reset period is reached. Then, when the reset period is reached, all the preceding processes are reset and the state returns to the time t = 0.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 송신기 및 수신기의 동작 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an operation method of a transmitter and a receiver using a differential codebook according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 수신기는 추정된 명시적 채널 매트릭스를 기초로 베이스 코드북(기본 코드북)에 있는 코드워드들 중 어느 하나를 선호 코드워드로 결정한다(410). 그리고, 수신기는 선호 코드워드의 인덱스 정보를 선호 코드워드에 관한 정보로서 송신기로 피드백하며(420), 송신기는 그 선호 코드워드를 기초로 프리코딩을 수행한다(430).Referring to FIG. 4, the receiver determines (410) any of the codewords in the base codebook (base codebook) as a preferred codeword based on the estimated explicit channel matrix. Then, the receiver feeds back the index information of the preferred codeword to the transmitter as information on the preferred codeword (420), and the transmitter performs precoding based on the preferred codeword (430).
또한, 송신기 및 수신기는 단계 410의 선호 코드워드 및 유니터리 매트릭스들로 구성된 차등 코드북을 이용하여 새로운 코드북을 생성한다(440).In addition, the transmitter and receiver generate a new codebook using the differential codebook comprised of the preferred code word and the unitary matrices of step 410 (440).
또한, 수신기는 명시적 채널 매트릭스를 기초로 명시적 피드백 정보를 다시 계산하고(450), 단계 410의 선호 코드워드 및 명시적 피드백 정보 사이의 관계에 대응하는 대상 유니터리 매트릭스를 차등 코드북으로부터 검색한다(460). 그리고, 수신기는 대상 유니터리 매트릭스의 인덱스 정보를 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보로서 송신기로 피드백하며(470), 송신기는 대상 유니터리 매트릭스의 인덱스 정보를 기초로 새로운 코드북으로부터 새로운 선호 코드워드를 인지한다(480). 또한, 송신기는 새로운 선호 코드워드를 이용하여 프리코딩을 수행한다(490).The receiver also recalculates 450 the explicit feedback information based on the explicit channel matrix and retrieves from the differential codebook an object unitary matrix corresponding to the relationship between the preferred code word and the explicit feedback information in step 410 (460). Then, the receiver feeds index information of the target unitary matrix to the transmitter as information on the target unitary matrix (470), and the transmitter recognizes a new preferred code word from the new codebook based on the index information of the target unitary matrix (480). The transmitter also performs precoding using the new preferred codeword (490).
또한, 송신기 및 수신기는 다시 새로운 코드북을 생성한 이후에(491), 상술한 과정을 리셋 주기가 도달할 때까지 반복한다. 리셋 주기가 도달되면, 송신기 및 수신기는 앞서 진행된 과정들을 리셋된다(492).In addition, after the transmitter and receiver generate a new codebook again (491), the above procedure is repeated until the reset cycle is reached. When the reset period is reached, the transmitter and receiver are reset (492) the previously processed processes.
본 발명에 따른 방법들은 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 공지되 어 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.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions 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 recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention 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 present invention, and vice versa.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 송신기 및 수신기를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a transmitter and a receiver using a differential codebook according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 송신기(510)는 메모리(511), 수신부(512), 검출부(513), 프리코더(514) 및 코드북 생성부(515)를 포함하며, 수신기(520)는 메모리(521), 검색부(522), 피드백부(523) 및 코드북 생성부(524)를 포함한다.5, the
메모리(511)에는 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북 및 수신기(520)의 이전 선호 코드워드, 현재 사용 중인 코드북, 기본 코드북, 코드북 생성부(515)에 의해 생성된 새로운 코드북이 저장된다.The
또한, 수신부(512)는 수신기로부터 차등 코드북에 포함된 복수의 유니터리 매트릭스들 중 어느 하나인 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 수신한다.In addition, the
또한, 검출부(513)는 메모리(511)로부터 상기 대상 유니터리 매트릭스 및 상 기 새로운 코드북에 있는 복수의 코드워드들 중 상기 수신기의 선호 코드워드를 검출한다.Further, the detecting
또한, 코드북 생성부(515)는 이전 선호 코드워드 및 차등 코드북을 기초로 새로운 코드북을 생성한다.In addition, the
또한, 송신기(510)는 상기 수신기의 선호 코드워드를 기초로 프리코딩을 수행하는 프리코더(515)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
메모리(521)에는 복수의 유니터리 매트릭스들을 포함하는 차등 코드북 및 수신기(520)의 이전 선호 코드워드, 현재 사용 중인 코드북, 기본 코드북, 코드북 생성부(524)에 의해 생성된 새로운 코드북이 저장된다.The
또한, 검색부(522)는 차등 코드북의 복수의 유니터리 매트릭스들 중 수신기(520)의 이전 선호 코드워드와 명시적 피드백(explicit feedback) 정보 사이의 관계에 대응하는 대상 유니터리 매트릭스를 검색한다.In addition, the
또한, 피드백부(523)는 상기 송신기로 상기 대상 유니터리 매트릭스에 관한 정보를 피드백한다.Also, the
또한, 코드북 생성부(524)는 이전 선호 코드워드 및 차등 코드북을 기초로 새로운 코드북을 생성한다.In addition, the
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.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되 며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
도 1은 다중 입출력 통신 시스템의 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an example of a multi-input / output communication system.
도 2는 고정된 코드북의 일 예인 기본 코드북과 본 발명의 실시예들에 따른 새로운 코드북의 예를 개념적으로 나타낸 도면이다.2 is a conceptual diagram showing an example of a fixed codebook and a new codebook according to embodiments of the present invention, which is an example of a fixed codebook.
도 3은 이전 선호 코드워드 주변의 여러 코드워드들을 포함하는 새로운 코드북의 예를 개념적으로 나타낸 도면이다.3 is a conceptual illustration of an example of a new codebook containing several codewords around the previous preferred codeword.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 송신기 및 수신기의 동작 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an operation method of a transmitter and a receiver using a differential codebook according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차등 코드북을 이용한 송신기 및 수신기를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a transmitter and a receiver using a differential codebook according to an embodiment of the present invention.
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