KR101696992B1 - 3ｄ ｍｉｍｏ 무선 시스템들에서의 피드백을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

3ｄ ｍｉｍｏ 무선 시스템들에서의 피드백을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

시스템들 및 방법들은 다중입력 다중출력(MIMO) 시스템에 있어서 채널 상태 정보 피드백을 제공한다. 일 방법은 프리-코딩 행렬 표시자(PMI)를 양자화하고 이를 사용자 장비(UE)로부터 진화된 노드B(eNodeB)로 피드백한다. 그 방법은 최적의 수평 방향의 벡터 양자화를 위한 코드북들, 및 선택된 UE에 대한 eNodeB로부터 최적의 수직 방향을 양자화하기 위한 스칼라 양자화기를 이용할 수도 있다.

Description

3Ｄ ＭＩＭＯ 무선 시스템들에서의 피드백을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FEEDBACK IN 3D MIMO WIRELESS SYSTEMS}
관련 출원
본 출원은, 35 U.S.C.§119(e) 하에, 2012년 7월 27일자로 출원된 미국 가출원 제61/676,775호의 이익을 청구하며, 이 가출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 개시는 무선 통신 네트워크들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 다중입력 다중출력 시스템에 있어서 채널 상태 정보 피드백을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들에 있어서, 다중입력 다중출력(MIMO) 기술은 송신 용량 및 품질을 증가시키는데 사용된다. MIMO 기술은, 예를 들어, 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 롱 텀 에볼루션(LTE) 네트워크들 및/또는 LTE-어드밴스드 네트워크들, 산업 그룹들에 WiMAX(Worldwide interoperability for Microwave Access)로서 일반적으로 공지된 IEEE(the Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준(예를 들어, 802.16p), 및 산업 그룹들에 WiFi로서 일반적으로 공지된 IEEE 802.11 표준에서와 같은 3G 및 4G 시스템들을 포함한 다양한 어플리케이션들에서 사용을 발견할 수도 있다. LTE 시스템들에서의 3GPP 무선 액세스 네트워크들(RANs)에 있어서, 송신국은 진화된 유니버셜 지상 무선 액세스 네트워크(E-UTRAN) 노드B들(일반적으로, 진화된 노드B들, 인핸스드 노드B들, eNodeB들, 또는 eNodeB들로서도 또한 표기됨)와 E-UTRAN에서의 무선 네트워크 제어기들(RNCs)의 조합일 수 있으며, 이는 사용자 장비(UE)로서 공지된 무선 모바일 디바이스와 통신한다.
고속 송신 레이트로 우수한 공간 멀티플렉싱을 달성하기 위해, (예를 들어, eNodeB와 같은 기지국 또는 액세스 포인트에서의) 송신기는 채널 상태에 따라 빔형성(beamforming) 및 전력 할당을 수행한다. (예를 들어, 사용자의 모바일 전화 또는 다른 UE에서의) 수신기는 채널 상태 정보(CSI)를 측정하고, 송신기로의 피드백을 제공한다. MIMO 시스템의 CSI는 복수의 복소 엘리먼트들을 갖는 행렬에 의해 표현될 수도 있다. 안테나들 및 사용자들의 수에 기초하여, CSI 행렬은 매우 클 수도 있다. 업링크 채널의 오버헤드를 감소하기 위해, 일부 무선 시스템들은, UE가 측정된 CSI 행렬에 따라 코드북으로부터 프리-코딩 행렬을 선택하고 선택된 프리-코딩 행렬에 대응하는 인덱스를 eNodeB로 피드백하는 코드북 기반 프리-코딩 방법을 이용한다. 그 후, eNodeB는 인덱스에 따라 코드북을 검색함으로써 프리-코딩 행렬을 획득하고, (예를 들어, 단일-사용자 MIMO에 있어서) 이 프리-코딩 행렬을 이용하여 또는 (예를 들어, 다중-사용자 MIMO에 있어서) 다중의 UE들로부터 수신된 프리-코딩 행렬들에 기초하여 새롭게 계산된 프리-코딩 행렬을 이용하여 송신될 데이터를 프리-코딩한다.
도 1은 고정된 수직각에서 빔을 송신하기 위해 수평 빔형성을 적용하는 모바일 통신 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 특정 실시예들에 따른 3차원 빔형성을 적용하는 모바일 통신 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 3은 일 실시예에 따른 2차원 안테나 어레이를 도식적으로 예시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 개별 위상 시프팅을 예시하는 도 3에 도시된 2차원 안테나 어레이의 블록 다이어그램이다.
도 5는 일 실시예에 따른 도 3에 도시된 2차원 안테나 어레이로 3차원에서 빔을 스티어링(steering)하는 것을 도식적으로 예시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 빔형성을 갖는 무선 MIMO 시스템의 단순화된 블록 다이어그램이다.
도 7은 일 실시예에 따른 3차원 빔형성을 갖는 MIMO 네트워크에 있어서 채널 정보 피드백을 위한 방법의 플로우차트이다.
도 8은 일 실시예에 따른 2차원 안테나 어레이를 갖는 송신기국에서 3차원 빔형성을 위한 방법의 플로우차트이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 특정 실시예들로 사용될 수도 있는 예시적인 사용자 장비를 예시한다.
본 개시의 실시예들과 부합하는 시스템들 및 방법들의 상세한 설명이 하기에 제공된다. 수개의 실시예들이 설명되지만, 본 개시는 임의의 하나의 실시예에 한정되지 않고 대신 수개의 변경물들, 변형물들, 및 균등물들을 포괄함을 이해해야 한다. 부가적으로, 수개의 특정 상세들이 본 명세서에 개시된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 다음의 설명에서 설명되지만, 일부 실시예들은 이들 상세들의 일부 또는 그 모두 없이도 실시될 수 있다. 더욱이, 명료화의 목적으로, 관련 기술에서 공지된 특정 기술 자료는 본 개시를 불필요하게 불분명하게 하는 것을 회피하기 위해 상세히 설명되지 않았다.
상기 논의된 바와 같이, MIMO 시스템에 있어서 eNodeB와 같은 기지국은 채널 상태에 따라 빔형성 및 전력 할당을 수행함으로써 고속 송신 레이트로 우수한 공간 멀티플렉싱을 달성할 수도 있다. 1차원(1D) 안테나 어레이가 수평 빔스티어링을 위해 사용될 수도 있지만, 1D 안테나 어레이를 사용한 다수의 시스템들은 고정된 수직각에서 무선 주파수(RF) 빔들을 송신한다. 예를 들어, 도 1은, 셀(114)에 걸쳐 공통이고 사용자-특정은 아닌 고정된 수직각에서 eNodeB(112)로부터 RF 빔(110)을 송신하기 위해 수평 빔형성을 적용하는 모바일 통신 시스템(100)의 블록 다이어그램이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 이는, eNodeB(112)로부터 의도된 UE(116)로의 실제 수직각이 eNodeB(112)에 의해 사용된 RF 빔(110)의 수직 틸팅각과 상이할 경우 그 의도된 UE(116)에서의 수신된 신호 전력의 감소를 야기한다. 더욱이, 1D 안테나 어레이(도시 안됨)를 사용하여, eNodeB(112)는 인트라-셀 및 인터-셀 간섭들을 최소화하지 못할 수도 있다. 따라서, 시스템에 있어서의 다른 UE들(118, 120, 122)로의 신호 누설이 비교적 클 수도 있다.
2차원(2D) 안테나 어레이가 하나 이상의 송신 RF 빔들을 수평 방향 및 수직 방향으로 스티어링하는 3차원(3D) 빔형성을 사용함으로써, 시스템 스루풋이 증가하고 성능이 개선될 수도 있다. 따라서, 3D 빔형성은 시스템에 대한 사용자 특정 수직 틸팅을 제공하여, 수신된 신호 전력을 증가시키고 다른 사용자들에 대한 간섭을 감소시킨다.
예를 들어, 도 2는 특정 실시예들에 따른 3D 빔형성을 적용하는 모바일 통신 시스템(200)의 블록 다이어그램이다. 도 2에 있어서, 셀(214) 내의 eNodeB(212)는 제1 RF 빔(210)을 제1 UE(216)로 그리고 제2 RF 빔(213)을 제2 UE(218)로 스티어링한다. 당업자는 본 명세서에서의 개시로부터, eNodeB(212)가 한번에 단일 RF 빔을 송신하거나 또는 한번에 2 이상의 RF 빔들(210, 213)을 송신하도록 구성될 수도 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, eNodeB(212)는 셀(214) 내의 복수의 UE들(216, 218, 220, 222) 각각으로 RF 빔들을 동시에 송신하도록 구성될 수도 있다. 도 2는, 상이한 수직 틸팅들이 eNodeB(212)에 대한 UE들(216, 218)의 포지션에 의존하여 사용되는 예를 도시한다.
하지만, 3D 빔형성을 갖는 통신 시스템들에서의 하나의 난제는 UE들(216, 218)로부터 eNodeB(212)로 피드백될 필요가 있는 CSI 데이터의 양이 많다는 점이다. 이는, 수평 방향 및 수직방향으로의 빔형성을 가능케 하기 위해 eNodeB(212)에서 요구되는 비교적 큰 수의 안테나들을 갖는 2D 안테나 어레이(도시 안됨)의 사용에 기인한다. 특정 실시예들에 있어서, 예를 들어, eNodeB(212)는 안테나 어레이에서의 각각의 안테나에 대한 파일럿 신호 또는 레퍼런스 신호를 전송한다. 레퍼런스 신호들의 특성들 및 파라미터들을 미리 아는 UE들(216, 218)은 레퍼런스 신호들을 이용하여 eNodeB(212)로부터의 개별 채널들을 추정한다. 따라서, 안테나들의 수를 증가시키는 것은, 오직 1D 안테나 어레이를 사용하는 종래의 시스템들에 비해, CSI 데이터 및 피드백 오버헤드의 양을 증가시킨다. 본 출원의 발명자들은, 새로운 코드북들이 그러한 시스템들에 있어서 벡터 양자화를 위해 필요함을 인식하였다.
따라서, 프리-코딩 행렬 표시자(PMI)를 양자화하고 이를 UE로부터 eNodeB로 피드백하기 위한 방법이 본 명세서에 개시된다. 특정 실시예들에 있어서, 그 방법은 최적의 수평 방향의 벡터 양자화를 위한 LTE 코드북들, 및 선택된 UE에 대한 최적의 수직 방향을 양자화하기 위한 스칼라 양자화기를 활용한다.
도 3은 일 실시예에 따른 x축, y축, 및 z축에 대하여 배열된 2D 안테나 어레이(300)를 도식적으로 예시한다. 예시적인 목적들로, RF 빔 방향에 대응하는 벡터(306)는 z축에 대한 수직각(θ)에서 도시된다. 벡터(306)의 프로젝션(308)이 x-y 평면에 도시되어, 벡터(306)가 x축에 대한 수평각(
Figure 112014125099353-pct00001
)에서 포인팅하고 있음을 예시한다.
2D 안테나 어레이(300)는 수평 방향(예를 들어, x방향)에서 거리 dH만큼 그리고 수직 방향(예를 들어, z방향)에서 dV만큼 각각 분리된 NH개의 수평 및 NV개의 수직 안테나 엘리먼트들(310)을 포함한다. 이 예에 있어서, NH는 5개의 안테나 엘리먼트들(310)이고 NV는 5개의 안테나 엘리먼트들(310)이다. 하지만, 당업자는 임의의 수의 안테나 엘리먼트들이 2D 어레이를 형성하기 위해 어느 하나의 방향에서 사용될 수도 있음과 NH 및 NV가 반드시 동일할 필요는 없음을 인식할 것이다. 특정 실시예들에 있어서, 하나의 행에서의 안테나 엘리먼트들(310)은 동일-편파 및 교차-편파될 수 있다.
이러한 가정들 하에서, 2D 안테나 어레이(300)에 의해 송신된 총 RF 빔은 수직 안테나들에 대한 개별 위상 시프트들(nv = 1, 2, ..., NV)을 도입함으로써 수직각(θ0)(도 5에 도시됨)으로 선택적으로 포인팅될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 일 실시예에 따른 안테나 엘리먼트들(310)(Ant)에 적용된 개별 위상 시프팅(410)을 예시하는 도 3에 도시된 2D 안테나 어레이(300)의 블록 다이어그램이다.
열 1에서, 각각의 행의 안테나 엘리먼트들(310)에 입력된 RF 신호에 적용된 위상 항들은:
행 1: w1,
행 2:
Figure 112014125099353-pct00002
행 NV:
Figure 112014125099353-pct00003
이며,
여기서, w1은 열 1에 대응하는 송신 채널의 계수이고, λ는 RF 신호의 파장이다.
안테나 엘리먼트들(310)의 열 각각은 선형 송신 안테나 가중치의 개별 계수를 적용하다(예를 들어, 열 1은 w1을 사용하고, 열 2는 w2를 사용하며, ..., 열 NH는
Figure 112014125099353-pct00004
를 사용함). 따라서, 열 NH에서, 각각의 행의 안테나 엘리먼트들(310)에 입력된 RF 신호에 적용된 위상 항들은:
행 1:
Figure 112014125099353-pct00005
,
행 2:
Figure 112014125099353-pct00006
행 NV:
Figure 112014125099353-pct00007
이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 4의 위상 시프팅은 선형 송신 안테나 가중치들의 계수들(w1, w2, ...,
Figure 112014125099353-pct00008
)에 수평으로 기초하여 그리고 파라미터(θ0)에 수직으로 기초하여 RF 빔(510)을 스티어링하는 것을 발생시킨다.
도 6은 일 실시예에 따른 3D 빔형성을 갖는 무선 MIMO 시스템(600)의 단순화된 블록 다이어그램이다. 시스템(600)은 eNodeB(610) 및 UE(611)를 포함한다. eNodeB(610)는 프리코더/송신기(612), PMI 재구성기(614), 벡터 역양자화기(616), 및 스칼라 역양자화기(618)를 위한 회로를 포함한다. UE(611)는 수신기/채널 추정기(620), PMI 모듈(622), 벡터 양자화기(624), 및 스칼라 양자화기(626)를 위한 회로를 포함한다.
eNodeB(610)의 프리코더/송신기(612)는 레퍼런스 신호들(628)을 UE(611)로 송신하도록 구성된다. 상기 논의된 바와 같이, 프리코더/송신기(612)는 eNodeB(610)의 2D 안테나 어레이(도시 안됨)에서의 각각의 안테나에 대해 또는 2D 안테나 어레이에서의 안테나의 서브세트에 대해 레퍼런스 신호를 송신할 수도 있다. UE(611)의 수신기/채널 추정기(620)는 레퍼런스 신호들(628)을 수신하고, 수신된 레퍼런스 신호들(628)에 기초하여 채널 행렬(H)에 의해 표현된 NHNV×Nr 채널을 추정한다. NH는 eNodeB의 2D 안테나 어레이에서의 송신 수평 안테나들의 수이고, NV는 eNodeB의 2D 안테나 어레이에서의 송신 수직 안테나들의 수이며, Nr은 UE(611)에서의 수신 안테나들의 수이다.
수신기/채널 추정기(620)는 추정된 채널 행렬(H)을 PMI 모듈(622)에 제공한다. PMI 모듈(622)은 추정된 채널 행렬(H)을 프로세싱하여, 하나 이상의 PMI 벡터들을 계산하고 w1, w2, ...,
Figure 112014125099353-pct00009
및 dvcosθ0에 대한 값들을 추정한다. PMI 모듈(622)은 다수의 상이한 방법들을 사용하여 PMI 벡터들을 계산할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, PMI 모듈(622)은 채널 행렬(H)에 대한 특이값 분해(SVD)를 수행하고 r개의 지배적인 고유벡터들을 구하며, 여기서, "r"은 송신 랭크이다. 그러한 특정 실시예들에 있어서, r번째 고유벡터들은
Figure 112014125099353-pct00010
의 형태이며, 여기서, "T"는 행렬 전치를 나타낸다.
1D 안테나 어레이를 사용하여 다운링크 신호들을 송신하는 기지국들을 갖는 종래의 시스템들은
Figure 112014125099353-pct00011
의 형태의 PMI 벡터를 이용할 수도 있다.
하지만, 본 명세서에 개시된 특정 실시예들은 eNodeB(610)의 2D 안테나 어레이를 기술하는 PMI 벡터를 이용하며, 이 PMI 벡터는
Figure 112014125099353-pct00012
의 형태이다.
w1, ...,
Figure 112014125099353-pct00013
, θ0에 대한 최적 값들을 구하기 위해, PMI 모듈(622)은 비선형 최소 제곱(LS) 문제를 푼다:
Figure 112014125099353-pct00014
이러한 LS 문제는 임의의 LS 문제 솔루션을 이용하여 풀 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, LS 문제는 다음과 같이 푼다:
Figure 112014125099353-pct00015
그 후, PMI 모듈(622)은 (화살표(630)로 표시된 바와 같은) 선형 송신 안테나 가중치들의 추정된 계수들(w1, w2, ...,
Figure 112014125099353-pct00016
)을 벡터 양자화기(624)에 제공하고 (화살표(632)로 표시된 바와 같은) 추정된 수직 위상 시프트 파라미터(dvcosθ0)를 스칼라 양자화기(626)에 제공한다.
벡터 양자화기(624)는 UE(611)와 eNodeB(610) 둘 다에 공지된 NH-Tx 안테나 LTE 코드북 또는 임의의 다른 코드북(예를 들어, WiMax 코드북)을 이용하여 벡터
Figure 112014125099353-pct00017
를 양자화하고, 코드북에서의 최적 코드워드에 대응하는 인덱스(634)를 eNodeB(610)로 전송한다.
스칼라 양자화기(626)는 UE(611)와 eNodeB(610) 둘 다에 공지된 스칼라 양자화값들을 이용하여
Figure 112014125099353-pct00018
를 양자화하고, 최적 레벨에 대응하는 인덱스(636)를 eNodeB(610)로 전송한다.
eNodeB(610)에서, 벡터 역양자화기(616)는 코드북에서의 최적 코드워드를 선택하기 위한 인덱스(634)를 이용하여, (화살표(638)로 표시된 바와 같이) 벡터 역양자화기(616)가 PMI 재구성기(614)에 제공하는
Figure 112014125099353-pct00019
를 획득한다.
또한, eNodeB(610)에서, 스칼라 역양자화기(618)는 최적 레벨에 대응하는 인덱스를 이용하여, (화살표(640)로 표시된 바와 같이)스칼라 역양자화기(618)가 PMI 재구성기(614)에 제공하는 dvcosθ0을 획득한다.
벡터 역양자화기(616) 및 스칼라 역양자화기(618)로부터의 정보에 기초하여, eNodeB(610)의 PMI 재구성기(614)는 PMI 벡터를
Figure 112014125099353-pct00020
의 형태로 재구성한다.
PMI 재구성기(614)는 UE(611)로의 다운링크 데이터 송신에서의 사용을 위해 (화살표(642)로 표시된 바와 같이) 재구성된 PMI 벡터를 프리코더/송신기(612)에 제공한다. 예를 들어, 단일-사용자 MIMO에 있어서, eNodeB(610)는 재구성된 PMI 벡터를 이용하여, UE(611)로 전송될 다음 다운링크 데이터를 프리-코딩할 수도 있다. 하지만, 다중-사용자 MIMO에 있어서, PMI 재구성기(614)는 개별 UE들로부터 수신된 데이터로부터 복수의 PMI 벡터들을 재구성한다. 그 후, 빔형성 방식에 의존하여, eNodeB(610)는 새로운 프리-코딩 행렬들을 계산하여, 다중의 사용자들 간의 간섭을 소거 또는 감소시킨다.
도 7은 일 실시예에 따른 3D 빔스티어링을 갖는 MIMO 네트워크에 있어서 채널 정보 피드백을 위한 방법(700)의 플로우차트이다. 방법(700)은 eNodeB로부터 채널 정보를 수신하는 것(710) 및 채널 정보의 수평 빔스티어링 부분에 대한 제1 코드북 인덱스를 계산하는 것(712)을 포함한다. 제1 코드북 인덱스를 계산하는 것은, 특정 실시예들에 따라, 채널 정보의 수평 빔스티어링 부분에 대한 벡터 양자화를 수행하는 것을 포함한다. 방법(700)은 채널 정보의 수직 빔스티어링 부분에 대한 제2 코드북 인덱스를 계산하는 것(714)을 더 포함한다. 제2 코드북 인덱스를 계산하는 것은, 특정 실시예들에 따라, 수직 스티어링각과 연관된 파라미터의 스칼라 양자화를 수행하는 것을 포함한다. 방법(700)은 또한, 제1 코드북 인덱스 및 제2 코드북 인덱스를 피드백으로서 제공하는 것(716)을 포함한다.
도 8은 일 실시예에 따른 2D 안테나 어레이를 갖는 송신기국에 있어서 3D 빔형성을 위한 방법(800)의 플로우차트이다. 방법(800)은 UE로부터 제1 피드백 표시자를 수신하는 것(810), 및 2D 안테나 어레이 내의 안테나들의 개별 열들에 적용하기 위한 선형 송신 안테나 가중치들의 계수들을 결정하기 위해 제1 피드백 표시자를 역양자화하는 것(812)을 포함한다. 방법(800)은 2D 안테나 어레이 내의 안테나들의 개별 행들에 적용하기 위한 수직 위상 시프트 파라미터들을 결정하기 위해 제2 피드백 표시자를 역양자화하는 것(814)을 더 포함한다.
도 9는 UE, 이동국(MS), 모바일 무선 디바이스, 모바일 통신 디바이스, 태블릿, 핸드셋, 또는 본 명세서에 개시된 특정 실시예들로 사용될 수도 있는 다른 타입의 모바일 무선 디바이스와 같은 모바일 디바이스의 예시적인 예시를 제공한다. 모바일 디바이스는 기지국(BS), 진화된 노드B(eNB), 기저 대역 유닛(BBU), 원격 무선 헤드(RRH), 원격 무선 장비(RRE), 중계국(RS), 무선 장비(RE), 또는 다른 타입의 무선 광역 네트워크(WWAN) 액세스 포인트와 같은 송신국과 통신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 모바일 디바이스는 3GPP LTE, WiMAX, 고속 패킷 액세스(HSPA), 블루투스, 및 WiFi를 포함한 적어도 하나의 무선 통신 표준을 이용하여 통신하도록 구성될 수 있다. 모바일 디바이스는 각각의 무선 통신 표준에 대한 별도의 안테나들을 이용하여 또는 다중의 무선 통신 표준들에 대한 공유 안테나들을 이용하여 통신할 수 있다. 모바일 디바이스는 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN), 및/또는 WWAN에서 통신할 수 있다.
도 9는 또한, 모바일 디바이스로부터의 오디오 입력 및 출력을 위해 사용될 수 있는 마이크로폰 및 하나 이상의 스피커들의 예시를 제공한다. 디스플레이 스크린은 액정 디스플레이(LCD) 스크린, 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이와 같은 다른 타입의 디스플레이 스크린일 수도 있다. 디스플레이 스크린은 터치 스크린으로서 구성될 수 있다. 터치 스크린은 용량식, 저항식, 또는 다른 타입의 터치 스크린 기술을 사용할 수도 있다. 어플리케이션 프로세서 및 그래픽스 프로세서는 내부 메모리에 커플링되어 프로세싱 및 디스플레이 능력들을 제공할 수 있다. 비-휘발성 메모리 포트가 또한 데이터 입력/출력 옵션들을 사용자에게 제공하는데 사용될 수 있다. 비-휘발성 메모리 포트는 또한, 모바일 디바이스의 메모리 능력들을 확장하는데 사용될 수도 있다. 키보드가 부가적인 사용자 입력을 제공하기 위해 모바일 디바이스와 통합되거나 모바일 디바이스에 무선으로 접속될 수도 있다. 가상 키보드가 또한 터치 스크린을 이용하여 제공될 수도 있다.
범용 컴퓨터들, 모바일 전화기들, 컴퓨터 프로그래밍 툴들 및 기술들, 디지털 저장 매체들, 및 통신 네트워크들과 같이 본 명세서에 개시된 실시예들로 사용될 수 있는 인프라구조의 일부가 이미 이용가능하다. 컴퓨팅 디바이스는 마이크로프로세서, 마이크로 제어기, 로직 회로 등과 같은 프로세서를 포함할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스는 비-휘발성 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(RAM), 동적 RAM, 판독전용 메모리(ROM), 디스크, 테이프, 자기, 광학, 플래시 메모리, 또는 다른 컴퓨터 판독가능 저장 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스를 포함할 수도 있다.
특정 실시예들의 다양한 양태들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 이용하여 구현될 수도 있다. 컴포넌트 또는 모듈은, 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 프로그램들을 실행하는 주문형 집적회로(ASIC), 전자 회로, 프로세서(공유식, 전용식, 또는 그룹식) 및/또는 메모리(공유식, 전용식, 또는 그룹식), 조합 논리 회로, 및/또는 설명된 기능을 제공하는 다른 적합한 컴포넌트들을 지칭하거나 그 일부이거나 또는 그들을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 소프트웨어 모듈 또는 컴포넌트는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에 또는 그 상에 위치된 임의의 타입의 컴퓨터 명령 또는 컴퓨터 실행가능 코드를 포함할 수도 있다. 소프트웨어 모듈 또는 컴포넌트는, 예를 들어, 하나 이상의 태스크들을 수행하거나 특정한 추상 데이터 타입들을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등으로서 구성될 수도 있는 컴퓨터 명령들의 하나 이상의 물리적 또는 논리적 블록들을 포함할 수도 있다.
특정 실시예들에 있어서, 특정 소프트웨어 모듈 또는 컴포넌트는 그 모듈 또는 컴포넌트의 설명된 기능을 함께 구현하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 상이한 위치들에 저장된 이종의 명령들을 포함할 수도 있다. 실제로, 모듈 또는 컴포넌트는 단일 명령 또는 다수의 명령들을 포함할 수도 있으며, 수개의 상이한 코드 세그먼트들에 걸쳐, 상이한 프로그램들 중에, 및 수개의 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 걸쳐 분산될 수도 있다. 일부 실시예들은, 태스크들이 통신 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 디바이스에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수도 있다.
전술된 것은 명료화의 목적들로 일부 상세에서 설명되었지만, 특정 변경예들 및 변형예들이 그 원리들로부터 일탈함없이 행해질 수도 있음이 명백할 것이다. 본 명세서에서 설명된 프로세스들과 장치들 둘 다를 구현하는 다수의 대안적인 방식들이 존재함을 주목해야 한다. 이에 따라, 본 실시예들은 한정적이 아닌 예시적으로 고려되어야 하며, 본 발명은 본 명세서에서 주어진 상세들로 한정되지 않아야 하지만 첨부된 청구항들의 범위 및 균등물들 내에서 변경될 수도 있다.
당업자는, 다수의 변경예들이 본 발명의 기본 원리들로부터 일탈함없이 상기 서술된 실시예들의 상세들에 대해 행해질 수도 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (22)

  1. 다중입력 다중출력(MIMO) 네트워크에서의 통신을 위한 사용자 장비(UE)로서,
    진화된 노드B(eNodeB)로부터 수신된 다운링크 레퍼런스 신호들에 기초하여 채널 정보를 추정하기 위한 채널 추정기;
    코드북을 이용하여 상기 채널 정보의 제1 부분을 양자화하기 위한 벡터 양자화기; 및
    상기 eNodeB에 의해 송신된 무선 주파수(RF) 빔의 수직각에 기초하여 상기 채널 정보의 제2 부분을 양자화하기 위한 스칼라 양자화기
    를 포함하는 사용자 장비(UE).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추정된 채널 정보에 기초하여 프리-코딩 행렬 표시자(PMI) 벡터를 계산하기 위한 PMI 모듈을 더 포함하고,
    상기 PMI 벡터는 상기 eNodeB에서의 상기 RF 빔을 수평 방향으로 스티어링(steering)하기 위한 선형 송신 안테나 가중치들의 계수들을 포함하고,
    상기 PMI 벡터의 계수들 중 하나 이상은 상기 eNodeB에서의 상기 RF 빔을 상기 수직각으로 스티어링하는 것에 기초하여 수직 위상 시프트 파라미터에 의해 승산되는 사용자 장비(UE).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PMI 벡터는 3차원(3D) RF 빔스티어링에 대한 피드백 코드북에 기초한 것인 사용자 장비(UE).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 채널 추정기는 상기 수신된 레퍼런스 신호들에 기초하여 채널 행렬을 추정하도록 구성되고,
    상기 PMI 모듈은 상기 추정된 채널 행렬에 대한 특이값 분해(SVD)를 수행하고 지배적인 고유벡터들의 수(r)를 구함으로써 상기 PMI 벡터를 계산하도록 구성되고, 상기 수(r)는 송신 랭크인 사용자 장비(UE).
  5. 제2항에 있어서,
    상기 PMI 모듈은 상기 수직 위상 시프트 파라미터 및 상기 계수들의 최적 세트를 추정하도록 구성되는 사용자 장비(UE).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PMI 모듈은 상기 수직 위상 시프트 파라미터 및 상기 계수들의 최적 세트를 추정하기 위해 최소 제곱 계산(least squares calculation)을 수행하도록 구성되는 사용자 장비(UE).
  7. 제2항에 있어서,
    상기 수직 위상 시프트 파라미터는
    Figure 112014125099353-pct00021
    의 형태이고,
    λ는 상기 다운링크 레퍼런스 신호들의 파장이고, dV는 상기 eNodeB에서의 2차원(2D) 안테나 어레이 내의 안테나들 간의 수직 거리이며, θ0은 상기 수직각인 사용자 장비(UE).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스칼라 양자화기는 상기 UE와 상기 eNodeB 둘 다에 공지된 스칼라 양자화기를 이용하여 항 dvcosθ0을 양자화하도록 구성되는 사용자 장비(UE).
  9. 제2항에 있어서,
    상기 벡터 양자화기에 의해 이용된 상기 코드북은 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 롱 텀 에볼루션(LTE) 또는 LTE 어드밴스(LTE-A) 네트워크의 NH 송신 안테나 코드북을 포함하고,
    상기 NH는 상기 eNodeB에서의 2차원(2D) 안테나 어레이에서 수평으로 배열된 안테나들의 수인 사용자 장비(UE).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 UE는 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN), 및 무선 광역 네트워크(WWAN) 중 적어도 하나에 접속하도록 구성되며,
    상기 UE는 안테나, 터치 감지식 디스플레이 스크린, 스피커, 마이크로폰, 그래픽스 프로세서, 어플리케이션 프로세서, 내부 메모리, 비휘발성 메모리 포트, 또는 이들의 조합들을 포함하는 사용자 장비(UE).
  11. 3차원 빔스티어링을 갖는 다중입력 다중출력(MIMO) 네트워크에서의 채널 정보 피드백을 위한 방법으로서,
    진화된 노드B(eNodeB)로부터 채널 정보를 수신하는 단계;
    상기 채널 정보의 수평 빔스티어링 부분에 대한 제1 코드북 인덱스를 계산하는 단계;
    상기 채널 정보의 수직 빔스티어링 부분에 대한 제2 코드북 인덱스를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 코드북 인덱스 및 상기 제2 코드북 인덱스를 피드백으로서 상기 eNodeB에 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 코드북 인덱스를 계산하는 단계는 벡터 양자화를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 벡터 양자화는 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 롱 텀 에볼루션(LTE) 또는 LTE 어드밴스(LTE-A) 네트워크의 NH 송신 안테나 코드북을 이용하고,
    상기 NH는 LTE 코드북을 이용하여 상기 eNodeB에서의 2차원(2D) 안테나 어레이에서 수평으로 배열된 안테나들의 수인 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 코드북 인덱스를 계산하는 단계는 수직 스티어링각과 연관된 파라미터의 스칼라 양자화를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수직 스티어링각과 연관된 상기 파라미터는
    Figure 112014125099353-pct00022
    의 형태이고,
    λ는 다운링크 레퍼런스 신호들의 파장이고, dv는 상기 eNodeB에서의 2차원(2D) 안테나 어레이 내의 안테나들 간의 수직 거리이며, θ0은 상기 수직 스티어링각인 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스칼라 양자화는 항 dvcosθ0을 양자화하는 방법.
  17. 진화된 노드B(eNodeB)로서,
    제1 사용자 장비(UE)를 향한 무선 주파수(RF) 빔의 3차원(3D) 스티어링을 위한 2차원(2D) 안테나 어레이; 및
    상기 RF 빔을 수직 방향으로 스티어링하기 위한 상기 2D 안테나 어레이 내의 안테나들의 개별 행들에 적용하기 위한 수직 위상 시프트 파라미터들을 결정하기 위해 상기 제1 UE로부터 수신된 제1 피드백 표시자를 역양자화하기 위한 스칼라 역양자화기
    를 포함하는 진화된 노드B.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 RF 빔을 수평 방향으로 스티어링하기 위한 상기 2D 안테나 어레이 내의 안테나들의 개별 열들에 적용하기 위한 선형 송신 안테나 가중치들의 계수들을 결정하기 위해 상기 제1 UE로부터 수신된 제2 피드백 표시자를 역양자화하기 위한 벡터 역양자화기를 더 포함하는 진화된 노드B.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 벡터 역양자화기는 상기 eNodeB 및 상기 제1 UE에 공지된 코드북을 이용하여 상기 계수들을 역양자화하는 진화된 노드B.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 수직 위상 시프트 파라미터들에 의해 승산된 계수들을 포함하는 프리-코딩 행렬 표시자(PMI) 벡터를 계산하기 위한 PMI 재구성기를 더 포함하는 진화된 노드B.
  21. 제20항에 있어서,
    단일-사용자 다중입력 다중출력(MIMO) 모드에서, 상기 계산된 PMI 벡터를 이용하여 다운링크 데이터를 프리-코딩하기 위한 프리코더; 및
    상기 프리-코딩된 다운링크 데이터를 상기 제1 UE로 송신하기 위한 송신기를 더 포함하는 진화된 노드B.
  22. 제20항에 있어서,
    다중-사용자 다중입력 다중출력(MIMO) 모드에서, 상기 계산된 PMI 벡터를, 하나 이상의 제2 UE들에 각각 대응하는 하나 이상의 재구성된 PMI 벡터들과 조합하고; 상기 조합을 이용하여, 상기 제1 UE와 상기 하나 이상의 제2 UE들 간의 간섭을 감소시키기 위해 빔형성 방식에 기초하여 프리-코딩 행렬을 계산하며; 상기 계산된 프리-코딩 행렬을 이용하여 다운링크 데이터를 프리-코딩하기 위한 프리코더; 및
    상기 프리-코딩된 다운링크 데이터를 상기 제1 UE로 송신하기 위한 송신기를 더 포함하는 진화된 노드B.
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