KR101634931B1 - 다중 안테나 시스템에서 가상 안테나 매핑을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 가상 안테나 매핑을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 가상 안테나와 물리 안테나를 매핑하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이때, 가상 안테나와 물리 안테나를 매핑하기 위한 방법은, 적어도 두 개의 가상 안테나들에 대한 적어도 두 개의 가상 안테나 신호들을 생성하는 과정과, 적어도 두 개의 가상 안테나들과 적어도 두 개의 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시키는 대응 행렬을 상기 적어도 두 개의 가상 안테나 신호들에 적용하여 적어도 두 개의 물리 안테나들에 대한 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하는 과정과, 상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 각각의 물리 안테나를 통해 전송하는 과정을 포함한다.

Description

다중 안테나 시스템에서 가상 안테나 매핑을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VERTUAL ANTENNA MAPPING IN MULTI ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 다중 안테나 시스템에서 가상 안테나 매핑 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 상기 다중 안테나 시스템에서 물리 안테나의 균일한 전력 배분을 위한 가상 안테나 매핑 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신시스템은 안테나 포트(Antenna port)라 칭하는 가상 안테나와 실질적으로 신호를 송수신하는 물리 안테나로 구분된다. 일반적으로, 상기 무선통신시스템은 가상 안테나와 물리 안테나를 일대일로 대응시킨다.
수신 단에서 신호를 검출하는 경우, 상기 수신 단은 송신 단의 가상 안테나와 상기 수신 단의 안테나 사이의 채널을 추정하고, 이를 이용하여 전송신호의 크기 및 위상의 변조를 검출한다. 이에 따라, 상기 송신 단은 상기 수신 단에서 각각의 가상 안테나와의 채널을 추정할 수 있도록 가상 안테나별로 기준 신호(reference signal)를 전송한다.
상기 기준 신호는 송신 단과 수신 단 사이의 채널을 추정하기 위해 할당된 것으로 트래픽 채널과의 간섭을 제거하기 위해 상기 트래픽 채널과 별도의 자원을 할당받게 된다. 예를 들어, 송신 단에서 4개의 가상 안테나를 구비한 경우, 상기 송신 단은 하기 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 가상 안테나에 기준 신호를 할당한다.
도 1은 종래 기술에 따른 다중 안테나 시스템에서 기준 신호의 자원을 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 다중 안테나 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplxing) 방식을 사용하는 것으로 가정한다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 송신 단이 4개의 가상 안테나를 구비하는 경우, 상기 송신 단은 0번째 가상 안테나와 1번째 가상 안테나에 동일한 OFDM 심볼을 통해 기준 신호를 전송하고, 2번째 가상 안테나와 3번째 가상 안테나가 동일한 OFDM 심볼을 통해 기준 신호를 전송하도록 기준 신호의 자원을 할당한다. 예를 들어, 상기 0번째 가상 안테나와 1번째 가상 안테나는 0번, 4번, 7번 및 11번째 OFDM 심볼에서 기준 신호를 전송한다. 또한, 상기 2번째 가상 안테나와 3번째 가상 안테나는 1번 및 8번째 OFDM 심볼에서 기준 신호를 전송한다.
이때, 각각의 가상 안테나는 다른 가상 안테나가 기준 신호를 전송하는 위치에 어떠한 신호도 전송하지 않는다.
송신 단에서 가중 안테나별로 기준 신호를 전송하는 경우, 상기 송신 단은 자원 블록당 트래픽의 전송 전력보다 4배의 전송 전력을 이용하여 기준신호를 전송한다. 또한, 상기 송신 단은 기준 신호를 제외한 트래픽이 전송되는 톤(tone)에서는 모든 가상 안테나들이 동일한 크기의 전송 전력으로 신호를 전송한다.
이에 따라, 각각의 가상 안테나별로 기준 신호를 전송하는 심볼에 대해 가상 안테나별로 사용되는 전력량이 다르게 된다. 예를 들어, 트래픽의 전송 전력을 A로 가정한 경우, 상기 도 1에서 0번, 4번, 7번 및 11번째 OFDM 심볼 동안 0번째 가상 안테나와 1번째 가상 안테나는 각각 4A의 전력을 소비하고, 2번째 가상 안테나와 3번째 가상 안테나는 각각 2A의 전력을 소비한다.
더욱이, 가상 안테나와 물리 안테나가 일대일로 대응되는 경우, 상기 가상 안테나들의 전력 불균형에 의해 물리 안테나의 사용 전력량도 불균형을 이룬다. 이 경우, 각각의 물리 안테나가 서로 다른 기준으로 설계되어야 하는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 안테나 시스템에서 가상 안테나들과 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 안테나 시스템에서 가상 안테나들과 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시키기 위한 대응 행렬을 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 안테나 시스템에서 선부호 벡터를 고려하여 가상 안테나들과 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시키기 위한 대응 행렬을 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 무선통신시스템의 송신 단에서 신호를 전송하기 위한 방법은, 적어도 두 개의 가상 안테나들에 대한 적어도 두 개의 가상 안테나 신호들을 생성하는 과정과, 적어도 두 개의 가상 안테나들과 적어도 두 개의 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시키는 대응 행렬을 상기 적어도 두 개의 가상 안테나 신호들에 적용하여 적어도 두 개의 물리 안테나들에 대한 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하는 과정과, 상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 각각의 물리 안테나를 통해 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 무선통신시스템의 송신 단에서 신호를 전송하기 위한 장치는, 적어도 두 개의 물리 안테나들과, 적어도 두 개의 가상 안테나들에 대한 적어도 두 개의 가상 안테나 신호들을 생성하는 신호 생성부와, 적어도 두 개의 가상 안테나들과 적어도 두 개의 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시키는 대응 행렬을 상기 적어도 두 개의 가상 안테나 신호들에 적용하여 적어도 두 개의 물리 안테나들에 대한 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하여 각각의 물리 안테나로 제공하는 가상 안테나 매핑부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 다중 안테나 시스템에서 가중 안테나들과 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시킴으로써, 물리 안테나들의 전력을 균일하게 분배할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 다중 안테나 시스템에서 기준 신호의 자원을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템의 송신 단에서 신호를 전송하기 위한 절차를 도시하는 도면, 및
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신 단의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 다중 안테나 시스템에서 균일하게 물리 안테나들에 대한 전력을 분배하기 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 설명에서 상기 다중 안테나 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 것으로 가정하여 설명한다. 하지만, 상기 다중 안테나 시스템에서 다른 통신 방식을 사용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
이하 설명에서 상기 다중 안테나 시스템은 다중 안테나 전송 방식들 중 폐루프 공간 다중(Closed-loop saptial multiplexing) 방식을 사용하는 것으로 가정하여 설명한다. 하지만, 상기 다중 안테나 시스템에서 다른 다중 안테나 전송 방식을 사용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
상기 다중 안테나 시스템의 송신 단은 NT개의 물리 안테나와 NK개의 가상 안테나를 구비하는 것으로 가정한다. 여기서, 상기 NT와 NK는 동일한 값을 가질 수도 있고 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 이하 설명에서 상기 NT와 NK는 4인 것으로 가정한다. 즉, 상기 송신 단은 4개의 물리 안테나들과 4개의 가상 안테나들을 구비한다.
상기 송신 단은 상기 가상 안테나들에 대한 전력을 각각의 물리 안테나에 균일하게 분배하기 위해 행렬의 각 요소의 절대값이 1/2로 동일한 단위(unitary)한 특성을 갖는 대응 행렬을 사용한다. 여기서, 상기 대응 행렬은 가상 안테나들과 물리 안테나들의 대응 방법을 수학적으로 나타낸 수식을 의미한다. 예를 들어, 상기 송신 단은 하기 <수학식 1>과 같은 대응 행렬을 이용하여 가상 안테나들과 물리 안테나들을 다수 대 다수로 대응시킬 수 있다.
Figure 112010016197458-pat00001
여기서, 상기 zi (i=0, 1, 2, 3)는 물리 안테나의 신호를 나타내고, 상기 yi (i=0, 1, 2, 3)는 가상 안테나의 신호를 나타내며, 상기 i는 물리 안테나와 가상 안테나의 인덱스를 나타낸다.
상술한 대응 행렬을 이용하는 경우, 상기 송신 단은 상기 가상 안테나들과 상기 물리 안테나들을 4대4로 대응시켜 기준 신호를 전송하는 심볼에서의 전력 불균형을 해소할 수 있다. 즉, 상기 송신 단은 상기 대응 행렬을 이용하여 각각의 가상 안테나에 대한 신호를 4개의 물리 안테나로 균등하게 대응시켜 기준 신호를 전송하는 심볼에서 물리 안테나들의 전력 불균형을 해소할 수 있다.
상기 다중 안테나 시스템은 인접 셀 간섭을 제거하고 전송 효율을 높이기 위해 선부호화(precoding) 방식을 사용하는 경우, 상기 송신 단은 하기 <수학식 2>와 같이 선부호 행렬과 대응 행렬을 사용하여 신호를 전송한다. 여기서, 하기 <수학식 2>는 상기 <수학식 1>에서 DFT 행렬을 대응 행렬로 사용한다. 또한, 하기 <수학식 2>는 LTE 표준 문서의 3GPP TS 36.211에서 제시된 4 Tx CL-SM 선부호 중 랭크(rank) 1의 0번 인덱스의 선부호 행렬을 사용하는 것으로 가정한다.
Figure 112010016197458-pat00002
여기서, zi (i=0, 1, 2, 3)는 물리 안테나의 신호를 나타내고, 상기 i는 물리 안테나의 인덱스를 나타내며, 상기
Figure 112010016197458-pat00003
은 선부호 행렬을 나타내고, 상기 W0는 선부호화 이전의 신호를 나타낸다.
상기 <수학식 2>와 같이 선부호 행렬과 대응 행렬을 함께 사용하는 경우, 각각의 가상 안테나의 신호들이 서로 소멸시켜 0번째 물리 안테나를 제외한 나머지 안테나들에는 신호가 전달되지 않는다. 즉, 0번째 물리 안테나와 나머지 안테나들 간에 전력 불균형이 발생한다.
이에 따라, 상기 송신 단에서 대응 행렬은 하기와 같은 조건을 만족하도록 설계되어야 한다.
1) 선부호화하지 않은 기준 신호에 대해서 물리 안테나들의 전력이 균일하게 분배되어야 한다.
2) 선부호 행렬과 대응 행렬과 동시에 적용된 경우, 선부호 코드북에 포함되는 선부호 벡터들 중 물리 안테나들의 전력이 균일하게 분배되는 선부호 벡터가 기준 개수 이상 존재해야 한다.
3) 상기 2)의 조건을 만족하는 선부호 벡터는 상기 대응 행렬이 적용된 선부호 코드북 내에 동치인 벡터가 존재해야 한다. 여기서, 상기 동치인 벡터는 동일한 빔형성 효과를 위해 선부호 벡터 내에서 요소 간의 위상 차가 동일하게 유지되는 벡터를 의미한다.
상기 다중 안테나 시스템은 상기 1)의 조건과 2)의 조건이 동시에 만족하도록 두 개의 가상 안테나 조합들을 두 개의 물리 안테나 조합들에 대응시키기 위한 대응 행렬을 설계한다. 예를 들어, 0번째/2번째 가상 안테나 조합과 1번째/3번째 가상 안테나 조합을 사용하는 경우, 상기 송신 단은 가상 안테나 조합과 물리 안테나 조합의 대응을 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010016197458-pat00004
여기서, 상기 zi (i=0, 1, 2, 3)는 물리 안테나의 신호를 나타내고, 상기 yi (i=0, 1, 2, 3)는 가상 안테나의 신호를 나타내며, 상기 i는 물리 안테나와 가상 안테나의 인덱스를 나타내고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h는 대응 행렬의 요소를 나타낸다.
상기 <수학식 3>과 같이 설계된 대응 행렬을 사용하는 경우, 상기 대응 행렬은 물리 안테나들의 전력을 균일하게 분배하고, 채널 용량의 감소를 일으키지 않도록 하기 <수학식 4>의 조건을 만족하는 요소들로 구성되어야 한다.
Figure 112010016197458-pat00005
여기서, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h는 대응 행렬의 요소를 나타낸다.
상기 대응 행렬은 상기 <수학식 4>와 같이 상기 대응 행렬을 구성하는 0이 아닌 각 요소들의 절대값이 동일하며, 단위(unitary) 특성을 만족해야한다.
상기 대응 행렬이 상기 2)의 조건을 만족시키기 위해서는 선부호 코드북의 특성을 고려하여 설계되어야 한다. 예를 들어, 상기 송신 단이 LTE 표준의 하향링크 폐루프 코드북 중 랭크(rank) 1 선부호 벡터를 고려하는 대응 행렬을 설계하는 경우, 상기 랭크(rank) 1 선부호 벡터는 하기 <표 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010016197458-pat00006
상기 <표 1>에서 4번 ~ 7번 선부호 벡터를 제외한 12개의 선부호 벡터들은 하기와 같은 특징을 갖는다.
1) 선부호 벡터의 0번째 가중치와 2번째 가중치는 모두 실수이다. 즉, 각각의 선부호 벡터에서 0번째 가중치와 2번째 가중치 간의 위상 차는 0° 또는 180°이다.
2) 선부호 벡터의 1번째 가중치와 3번째 가중치는 모두 실수이거나, 모두 허수이다. 즉, 각각의 선부호 벡터에서 1번째 가중치와 3번째 가중치 간의 위상 차는 0° 또는 180°이다.
상술한 선부호 벡터의 특징을 고려하여 대응 행렬을 설계하는 경우, 상기 <수학식 3>과 같이 구성된 대응 행렬의 각 요소는 하기 <수학식 5>를 만족하도록 설계되어야 한다.
Figure 112010016197458-pat00007
상기 다중 안테나 시스템은 상기 <수학식 4>와 <수학식 5>의 조건을 만족하도록 상기 <수학식 3>과 같은 대응 행렬을 설계할 수 있다. 이 경우, 상기 대응 행렬은 상기 <표 1>에서 4번 ~ 7번 선부호 벡터들을 제외한 나머지 선부호 벡터들과 함께 사용되어도 물리 안테나들의 전력을 균일하게 분배할 수 있다. 예를 들어, 상기 <수학식 4>와 <수학식 5>의 조건을 만족하도록 상기 <수학식 3>의 형태로 설계한 대응 행렬은 하기 <수학식 6>과 같이 도출된다.
Figure 112010016197458-pat00008
상기 <수학식 6>의 대응 행렬에서 상기 3)의 조건을 만족하는 a, c, e, g를 적용하면, 상기 대응 행렬은 하기 <수학식 7>과 같이 나열할 수 있다.
Figure 112010016197458-pat00009
Figure 112010016197458-pat00010
Figure 112010016197458-pat00011
Figure 112010016197458-pat00012
상기 3)의 조건은 대응 행렬이 적용된 선부호 코드북 내에 선부호 벡터와 동치인 벡터가 존재해야 한다. 즉, 상기 <표 1>의 0번 ~ 3번 선부호 벡터와 8번 ~ 15번 선부호 벡터에 상기 <수학식 7>에 포함되는 대응 행렬들 중 어느 하나의 대응 행렬을 적용한 선부호 벡터는 상기 <표 1>의 선부호 벡터 중 어느 하나와 동치이다.
상기 <수학식 7>의 대응 행렬은
Figure 112010016197458-pat00013
에 의한 곱셈 연산에 의해 실제 구현시 복잡도가 증가한다. 이에 따라, 상기 a를
Figure 112010016197458-pat00014
,
Figure 112010016197458-pat00015
,
Figure 112010016197458-pat00016
,
Figure 112010016197458-pat00017
과 같이 45°, 135°, 225°, 315°의 위상을 가지는 값으로 설정하여 곱셈 연산을 줄임으로써, 복잡도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 a를
Figure 112010016197458-pat00018
로 설정한 경우, 상기 대응 행렬은 하기 <수학식 8>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010016197458-pat00019
상기 <수학식 8>과 같이 a를
Figure 112010016197458-pat00020
로 설정한 경우, 가상 안테나 신호의 실수(real) 성분과 허수(imaginary) 성분의 덧셈만으로 물리 안테나에 대응시켜 복잡도를 줄일 수 있다.
상술한 실시 예에서 다중 안테나 시스템은 LTE 표준의 하향링크 폐루프 코드북 중 랭크(rank) 1 선부호 벡터를 고려하는 대응 행렬을 설계하였다.
다른 실시 예에서 상기 하향링크 폐루프 코드북 중 랭크 2 ~ 4의 선부호 벡터를 고려하는 경우에도 상기 다중 안테나 시스템은 상술한 방법으로 대응 행렬을 설계할 수 있다.
이하 설명은 송신 단에서 가상 안테나 매핑을 이용하여 신호를 전송하기 위한 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템의 송신 단에서 신호를 전송하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면 상기 송신 단은 201단계에서 가상 안테나 신호를 생성한다. 즉, 상기 송신 단은 각각의 가상 안테나에 대한 기준 신호 및 트래픽 채널에 대한 신호를 생성한다.
이후, 상기 송신 단은 203단계로 진행하여 가상 안테나 매핑을 고려하여 결정된 선부호 가중치를 확인한다. 예를 들어, 폐루프 방식을 사용하는 경우, 기지국은 이동국으로부터 제공받은 코드북 인덱스를 고려하여 선부호 가중치를 결정한다. 이때, 상기 기지국은 대응 행렬과 함께 사용될 때, 물리 안테나들의 전력을 균일하게 분배할 수 없는 선부호 코드를 사용하지 못하도록 이동국으로 지시한다. 이에 따라, 상기 기지국은 대응 행렬과 함께 사용되어도 물리 안테나들의 전력을 균일하게 분배할 수 있는 선부호 벡터만을 사용할 수 있다.
선부호 가중치를 확인한 후, 상기 송신 단은 205단계로 진행하여 각각의 가중 안테나 신호를 상기 확인한 선부호 가중치로 선부호화한다.
이후, 상기 송신 단은 207단계로 진행하여 선부호화를 위한 선부호 벡터를 고려하여 결정된 대응 행렬을 확인한다. 예를 들어, 상기 송신 단은 상기 <수학식 4>와 <수학식 5>의 조건을 만족하는 상기 <수학식 3>형태의 대응 행렬을 확인한다.
상기 대응 행렬을 확인한 후, 상기 송신 단은 209단계로 진행하여 상기 대응 행렬을 이용하여 각각의 가중 안테나 신호를 물리 안테나에 매핑시킨다. 즉, 상기 송신 단은 상기 대응 행렬을 이용하여 가중 안테나 신호들을 선형 결합하여 각각의 물리 안테나 신호를 생성한다.
이후, 상기 송신 단은 본 알고리즘을 종료한다. 이때, 상기 송신 단은 상기 생성한 물리 안테나 신호를 각각의 물리 안테나를 통해 전송한다.
미 도시되었지만, 상기 송신 단은 상기 가상 안테나 신호를 선부호화 후, 상기 선부호화 신호와 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 기준 신호를 조합하여 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 가상 안테나 신호를 생성한다.
상술한 실시 예에서 상기 송신 단은 가상 안테나 신호를 선부호화한다.
다른 실시 예에서 송신 단은 적어도 하나의 트래픽 채널을 선부호화하여 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 가상 안테나 신호를 생성할 수도 있다. 이때, 상기 송신 단은 선부호화를 통해 생성한 가상 안테나 신호와 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 기준 신호를 조합하여 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 가상 안테나 신호를 생성할 수도 있다.
이하 설명은 가상 안테나와 물리 안테나를 매핑시키기 위한 송신 단의 구성에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신 단의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 송신 단은 트래픽 채널 신호 생성부(300), 부호기(302-1 내지 302-Ns), 변조기(304-1 내지 304-Ns), 선부호기(306), 가상 안테나 신호 생성부(308), 가상 안테나 매핑기(310), RF처리기(312-1 내지 312-NT), 기준 신호 생성부(314), 매핑 제어부(316), 가중치 제어부(318) 및 피드백 수신부(320)를 포함하여 구성된다.
상기 트래픽 채널 신호 생성부(300)는 독립적인 정보를 가지는 Ns개의 트개픽 채널을 생성한다. 이때, 상기 Ns는 공간적으로 분리되는 스트림의 개수를 의미하며, 1부터 Nk까지의 범위를 포함된다. 여기서, 상기 Nk는 가상 안테나의 개수를 나타낸다.
상기 부호기들(302-1 내지 302-Ns)은 상기 트래픽 신호 신호 생성부(300)로부터 제공받은 각각의 트래픽 채널을 채널 상태에 적합한 변조 수준으로 부호화하여 출력한다. 여기서, 상기 변조 수준은 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 의미한다.
상기 변조기들(304-1 내지 304-Ns)은 각각의 부호기들(302-1, 302-Ns)로부터 제공받은 각각의 부호화된 신호를 채널 상태에 적합한 변조 수준에 따라 변조하여 출력한다.
상기 선부호기(306)는 상기 가중치 제어부(318)로부터 제공받은 선부호로 상기 변조기들(304-1 내지 304-Ns)로부터 제공받은 Ns개의 트래픽 채널을 Nk개의 가상 안테나 신호로 선부호화하여 출력한다.
상기 가중치 제어부(318)는 상기 피드백 수신부(320)로부터 제공받은 코드북 인덱스를 고려하여 상기 선부호를 생성한다.
또한, 상기 가중치 제어부(318)는 대응 행렬과 함께 사용할 수 없는 선부호 벡터를 사용하지 못하도록 서비스를 제공하는 수신 단으로 지시한다. 예를 들어, LTE 표준의 하향링크 폐루프 코드북 중 랭크(rank) 1 선부호 벡터의 코드북을 사용하는 경우, 상기 가중치 제어부(318)는 4번 ~ 7번 선부호 벡터를 사용하지 못하도록 수신 단으로 지시한다.
상기 피드백 수신부(320)는 수신 단의 피드백 정보를 수신받는다.
상기 가상 안테나 신호 생성기(308)는 상기 선부호기(306)로부터 제공받은 선부호화된 트래픽 채널 신호와 상기 기준 신호 생성부(312)로부터 제공받은 기준 신호를 조합하여 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 가상 안테나 신호를 생성한다.
상기 기준 신호 생성부(312)는 각각의 가상 안테나를 통해 전송할 가상 안테나 기준 신호를 생성한다. 예를 들어, 상기 기준 신호는 파일럿을 포함한다.
상기 가상 안테나 매핑기(310)는 상기 매핑 제어부(314)로부터 제공받은 대응 행렬을 이용하여 상기 가상 안테나 신호 생성기(308)로부터 제공받은 각각의 가중 안테나 신호를 물리 안테나에 매핑시킨다. 즉, 상기 가상 안테나 매핑기(308)는 상기 매핑 제어부(314)로부터 제공받은 대응 행렬을 이용하여 상기 가상 안테나 신호 생성기(308)로부터 제공받은 가중 안테나 신호들을 선형 결합하여 각각의 물리 안테나에 대한 신호를 생성한다.
상기 매핑 제어부(314)는 상기 가상 안테나 매핑기(310)에서 가상 안테나와 물리 안테나를 대응시키기 위한 대응 행렬을 결정한다. 예를 들어, 상기 매핑 제어부(314)는 상기 <수학식 4>와 <수학식 5>의 조건을 만족하는 상기 <수학식 3>형태로 상기 <수학식 7>과 같이 설계된 대응 행렬들 중 어느 하나의 대응 행렬을 선택한다. 이때, 상기 <수학식 7>의 설계된 대응 행렬은 선부호 코드북의 특성을 고려하고, 상기 1), 2) 및 3)의 조건을 만족하도록 설계되었다. 다른 예를 들어, 상기 매핑 제어부(314)는 상기 <수학식 4>와 <수학식 5>의 조건을 만족하는 상기 <수학식 3>형태의 대응 행렬을 생성할 수도 있다. 이 경우, 상기 매핑 제어부(314)는 선부호 코드북의 특성을 고려하고, 상기 1), 2) 및 3)의 조건을 만족하도록 대응 행렬을 생성한다
상기 RF처리기들(312-1 내지 312-NT)은 상기 가상 안테나 매핑기(310)로부터 제공받은 물리 안테나 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 이후, 상기 RF처리기들(312-1 내지 312-NT)은 상기 아날로그 신호를 고주파(RF: Radio Frequency)신호로 변환하여 해당 물리 안테나를 통해 송신한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    선부호화(precoding) 행렬에 기반하여 적어도 두 개의 안테나 포트(antenna port) 신호들을 생성하는 과정과,
    제 1 행렬과, 상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들에 기반하여 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하는 과정과,
    상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 적어도 두 개의 물리 안테나들을 통해 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 제 1 행렬은 상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들 각각이 균일한 전력으로 전송되기 위한 데이터를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은 선부호 벡터(precoder vector)와 동치(equivalent) 인 벡터를 포함하고,
    상기 선부호 벡터는,
    상기 적어도 2개의 물리 안테나 신호들 각각이 균일한 전력으로 전송되기 위한 벡터인 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들을 생성하는 과정은,
    선부호화 행렬에 기반하여 트래픽 채널 신호를 선부호화하는 과정과,
    상기 선부호화된 트래픽 채널 신호와 기준 신호를 결합하여 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들을 생성하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들은, 네 개의 안테나 포트 신호들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들은 네 개의 물리 안테나 신호들을 포함하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 물리 안테나 신호들을 생성하는 과정은,
    0번째 안테나 포트의 신호와 2번째 안테나 포트의 신호를 선형 결합하여 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하는 과정과,
    1번째 안테나 포트의 신호와 3번째 안테나 포트의 신호를 선형 결합하여 다른 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하는 과정을 포함하는 방법.

  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은, 하기 <수학식 9>와 같이 구성되는 방법.
    <수학식 9>
    Figure 112015023891913-pat00036

    여기서, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h는 상기 제 1 행렬이 단위(unitary) 특성을 갖도록 설정된 상기 제 1 행렬의 요소들로 상기 요소들은 절대값이 동일한 복소수로 나타냄.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은, 하기 <수학식 10>의 제 1 행렬들 중 어느 하나인 것인 방법.
    <수학식 10>
    Figure 112015023891913-pat00037

    여기서, 상기 a, c, e, g는 상기 제 1 행렬이 단위(unitary) 특성을 갖도록 설정된 상기 제 1 행렬의 요소들로 상기 요소들은 절대값이 1인 임의의 복소수로 나타냄.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은, 하기 <수학식 11>의 제 1 행렬들 중 어느 하나인 것인 방법.
    <수학식 11>
    Figure 112015023891913-pat00038

    Figure 112015023891913-pat00039

    Figure 112015023891913-pat00040

    Figure 112015023891913-pat00041

  9. 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 장치에 있어서,
    적어도 두 개의 물리 안테나들과,
    선부호화(precoding) 행렬에 기반하여 적어도 두 개의 안테나 포트(antenna port) 신호들을 생성하고,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들과 제 1 행렬에 기반하여 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하도록 구성되는 생성부와,
    상기 적어도 두 개의 물리 안테나들을 통해 적어도 두 개 물리 안테나 신호들을 전송하도록 구성되는 송신부를 포함하고,
    상기 제 1 행렬은 상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들 각각이 균일한 전력으로 전송되기 위한 데이터를 포함하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은 선부호 벡터(precoder vector)와 동치(equivalent) 인 벡터를 포함하고,
    상기 선부호 벡터는,
    상기 적어도 2개의 물리 안테나 신호들 각각이 균일한 전력으로 전송되기 위한 벡터인 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    선부호화 행렬에 기반하여 트래픽 채널 신호를 선부호화하도록 구성되는 프리코더를 더 포함하고,
    상기 생성부는, 상기 선부호화된 트래픽 채널 신호와 기준 신호를 결합하여 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들을 생성하도록 구성되는 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들은 네 개의 안테나 포트 신호들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들은 네 개의 물리 안테나 신호들을 포함하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 생성부는, 0번째 안테나 포트의 신호와 2번째 안테나 포트의 신호를 선형 결합하여 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하고, 1번째 안테나 포트의 신호와 3번째 안테나 포트의 신호를 선형 결합하여 다른 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하는 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은, 하기 <수학식 12>와 같이 구성되는 장치.
    <수학식 12>
    Figure 112015023891913-pat00042

    여기서, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h는 상기 제 1 행렬이 단위(unitary) 특성을 갖도록 설정된 상기 제 1 행렬의 요소들로 상기 요소들은 절대값이 동일한 복소수로 나타냄.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은, 하기 <수학식 13>의 제 1 행렬들 중 어느 하나인 것인 장치.
    <수학식 13>
    Figure 112015023891913-pat00043

    여기서, 상기 a, c, e, g는 상기 제 1 행렬이 단위(unitary) 특성을 갖도록 설정된 상기 제 1 행렬의 요소들로 상기 요소들은 절대값이 1인 임의의 복소수로 나타냄.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은, 하기 <수학식 14>의 제 1 행렬들 중 어느 하나인 것인 장치.
    <수학식 14>
    Figure 112015023891913-pat00044

    Figure 112015023891913-pat00045

    Figure 112015023891913-pat00046

    Figure 112015023891913-pat00047

  17. 프로세서에 의하여 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 명령들(instruction)이 저장된 기계 판독 가능한(machine readable) 저장 매체에 있어서,
    선부호화 행렬에 기반하여 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들을 생성하고,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들과 제 1 행렬에 기반하여 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 생성하고,
    적어도 두 개의 물리 안테나들을 사용하여 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들을 전송하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 행렬은 상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들 각각이 균일한 전력으로 전송되기 위한 데이터를 포함하는 저장 매체.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 행렬은 선부호 벡터(precoder vector)와 동치(equivalent) 인 벡터를 포함하고,
    상기 선부호 벡터는,
    상기 적어도 2개의 물리 안테나 신호들 각각이 균일한 전력으로 전송되기 위한 벡터인 저장 매체.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들을 생성하는 것은,
    선부호화 행렬에 기반하여 트래픽 채널 신호를 선부호화하고,
    상기 선부호화된 트래픽 채널 신호와 기준 신호를 결합하여 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들을 생성하는 것인 저장 매체.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 안테나 포트 신호들은 네 개의 안테나 포트 신호들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 물리 안테나 신호들은 네 개의 물리 안테나 신호들을 포함하는 저장 매체.
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