KR101700342B1 - 적응적으로 코드북을 생성하고 사용하는 다중 입출력 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

제한된 피드백 기반의 다중 입출력 통신 시스템은 코드북을 사용한다. 송신기 및 수신기 사이에는 이중 편파(dual-polarized) 채널이 형성될 수 있으며, 이중 편파 채널은 편파 식별도를 이용하여 모델링될 수 있다. 이 때, 편파 식별도는 송신기 및 수신기의 위치, 이동성 또는 주변 환경에 따라 달라질 수 있으며, 코드북은 편파 식별도에 따라 적응적으로 생성된다. 특히, 미리 정의된 메트릭 함수 또는 메트릭 함수의 상한을 이용하여 효율적으로 코드북이 적응화될 수 있다.

Description

적응적으로 코드북을 생성하고 사용하는 다중 입출력 통신 시스템{MULIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMNICATION SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD OF ADAPTABLY TRANSFORMING CODEBOOK}
아래의 실시예들은 코드북을 사용하는 제한된 피드백 기반의 다중 입출력 통신 시스템에 관한 것이다.
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.
MIMO 통신 시스템에서, 기지국 및 단말기들은 채널 환경에 적절히 대처하기 위하여 코드북을 사용한다. 특정 공간은 복수 개의 코드워드들로 양자화될 수 있으며, 특정 기준에 따라 공간을 양자화함으로써 생성된 복수의 코드워드들은 기지국 및 단말들에 저장될 수 있다.
예를 들어, 다운링크에서 단말들 각각은 기지국과 각각의 단말들 사이에 형성된 채널에 따라 코드북에 포함된 코드워드들 중 선호 코드워드를 선택할 수 있으며, 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.
MIMO 통신 시스템이 고정된 코드북을 사용하는 경우, 고정된 코드북은 상대적으로 큰 양자화 에러를 가지므로, MIMO 통신 시스템의 성능은 제한된다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 방법은 수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 단계; 미리 결정된 메트릭(metric) 함수를 이용하여 상기 편파 식별도에 대응하는 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계; 및 상기 수신기 및 상기 송신기 사이의 통신을 위하여 메모리에 상기 새로운 코드북을 저장하는 단계를 포함한다.
상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계는 상기 편파 식별도에 따라 결정되는 상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 이용하여 상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계일 수 있다.
상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계는 상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 이용하여 상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산하는 단계; 및 상기 새로운 코드북을 적응적으로 구성하기 위하여 상기 메트릭 함수의 상한을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산하는 단계는 상기 제1 코드북이 갖는 왜곡 및 상기 제2 코드북이 갖는 왜곡의 가중합(weighted sum)을 기초로 상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계일 수 있다.
상기 제1 코드북은 편파 식별도의 역수가 1인 채널 대한 것으로서 그라스매니안 라인 팩킹(Grassmannian Line Packing) 방식에 따라 생성된 것이고, 상기 제2 코드북은 편파 식별도의 역수가 0인 채널에 대한 것으로서 블록 대각(block diagonal)의 형태를 갖는 것일 수 있다.
상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계는 상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 상기 메트릭 함수를 이용하여 상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계일 수 있다.
상기 메트릭 함수는 상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 특정 공간(space)을 양자화함으로써 발생하는 평균 신호 대 잡음 비의 왜곡과 관련된 것 일 수 있다.
상기 새로운 코드북은 상기 수신기 및 상기 송신기가 상기 채널에 대한 채널 정보를 공유하는 데에 사용되는 것 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 방법은 수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 단계; 상기 편파 식별도를 기초로 미리 정의된 제1 코드북으로부터 Nw 개의 제1 코드워드들을 추출하고, 제2 코드북으로부터 Nd 개의 제2 코드워드들을 추출하는 단계 및 상기 Nw 개의 제1 코드워드들 및 상기 Nd 개의 제2 코드워드들을 기초로 새로운 코드북을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 편파 식별도를 기초로 상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계; 및 상기 메트릭 함수의 상한을 기초로 상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계는 랜덤 벡터 양자화를 통하여 상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계 일 수 있다.
상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계는 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북 각각이 갖는 왜곡의 가중합(weighted sum)을 기초로 상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계 일 수 있다.
상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정하는 단계는 상기 메트릭 함수의 상한이 최소화되도록 상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정하는 단계 일 수 있다.
상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는 상기 새로운 코드북에 포함되는 코드워드들 사이의 최소 거리를 고려하여 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계 일 수 있다.
상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는 블록 대각 유니터리 매트릭스를 이용하여 상기 Nw 개의 제1 코드워드들 및 상기 Nd 개의 제2 코드워드들 중 적어도 하나를 가공하여 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 방법은 수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 단계; 상기 편파 식별도를 기초로 상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계; 상기 메트릭 함수의 상한을 기초로 제1 코드북과 관련된 Nw의 값 및 제2 코드북과 관련된 Nd의 값을 결정하는 단계(Nw은 정수이고, Nd는 짝수임); 및 상기 Nw의 값 및 Nd의 값을 기초로 상기 제1 코드북 및 상기 제2 코드북 중 어느 하나로 새로운 코드북을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는 상기 Nw의 값 및 Nd의 값을 미리 결정된 값과 비교함으로써 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계일 수 있다.
상기 제1 코드북은 편파 식별도의 역수가 1인 채널에 대한 것으로서 그라스매니안 라인 팩킹(Grassmannian Line Packing) 방식에 따라 생성된 것이고, 상기 제2 코드북은 편파 식별도의 역수가 0인 채널에 대한 것으로서 블록 대각(block diagonal)의 형태를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 장치는 수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 인지부; 미리 결정된 메트릭(metric) 함수를 이용하여 상기 편파 식별도에 대응하는 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 생성부; 및 상기 수신기 및 상기 송신기 사이의 통신을 위하여 상기 새로운 코드북을 저장하는 메모리를 포함한다.
상기 생성부는 상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 이용하여 상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산하는 상한 계산부를 포함할 수 있다.
상기 생성부는 상기 편파 식별도를 기초로 미리 정의된 제1 코드북으로부터 Nw 개의 제1 코드워드들을 추출하고, 제2 코드북으로부터 Nd 개의 제2 코드워드들을 추출하는 추출부(Nw은 정수이고, Nd는 짝수임)를 포함할 수 있다.
상기 생성부는 상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 메트릭 함수의 상한을 기초로 상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정하는 결정부를 포함할 수 있다.
상기 생성부는 상기 Nw의 값 및 Nd의 값을 기초로 상기 제1 코드북 및 상기 제2 코드북 중 어느 하나로 상기 새로운 코드북을 생성하는 선택부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 편파 식별도에 따라 적응적으로 새로운 코드북을 생성함으로써, 상대적으로 작은 양자화 에러를 갖는 코드북을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 편파 식별도에 대응하는 새로운 코드북을 얻기 위하여 메트릭 함수 또는 메트릭 함수의 상한을 이용함으로써, 보다 효율적으로 새로운 코드북을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 적은 계산량을 가지고도 편파 식별도에 대응하는 새로운 코드북을 얻을 수 있다.
도 1은 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 및 수신기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시된 312 및 324를 보다 구체적으로 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 도 3에 도시된 312 및 324를 보다 구체적으로 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 도 3에 도시된 312 및 324를 보다 구체적으로 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 통신 장치는 기지국, 중계기 및 단말 등과 같이 통신 시스템에서 데이터를 송/수신하는 다양한 장치들을 포함한다. 여기서, '기지국'은 셀룰라 통신 시스템의 일반적인 기지국뿐만 아니라 펨토 기지국, 피코 기지국 같은 소형 기지국 등을 포함할 수 있다. 결국, '기지국'은 단말들, 중계기들과 같은 다양한 수신기들을 서빙하기 위해 사용되는 장치들을 포함한다. 뿐만 아니라, 본 명세서에서 사용되는 '단말'은 핸드폰, 노트북, 스마트폰 등과 같은 모바일 디바이스를 포함할 뿐만 아니라, 기지국 또는 중계기로부터 데이터 신호를 수신하는 다양한 장치들을 포함한다. 그리고, 중계기는 이동 중계기 또는 고정된 중계기 등을 포함할 수 있다.
도 1은 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
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 송신기가 피드백 정보를 요구함을 의미하며, 예를 들어, 폐루프 다중 입출력 통신 시스템의 다운링크에서 사용자들(120, 130, 140)은 피드백 정보를 기지국(110)으로 제공하고, 기지국(110)은 피드백 정보를 기초로 프리코딩을 수행하여 전송 신호를 생성한다.
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.
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. 여기서, 선호 코드워드는 선호 벡터 혹은 선호 매트릭스로 불려지기도 한다.
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.
기지국(110)이 전송 신호를 생성하기 위하여 사용자들(120, 130, 140) 각각은 해당 채널에 대한 정보를 '피드백 정보'로서 기지국(110)으로 제공해야 한다. 예를 들어, 사용자들(120, 130, 140) 각각은 해당 채널을 추정한 이후에, 그 해당 채널을 기초로 선호되는 코드워드의 인덱스(방향에 관한 정보) 및 해당 채널의 품질에 관한 정보뿐만 아니라, 선호되는 전송 랭크를 결정한다. 그리고, 기지국(110)은 그 피드백 정보를 기초로 프리코딩 매트릭스를 결정한다. 사용자들(120, 130, 140) 각각이 선호되는 코드워드의 인덱스를 결정하기 위해서 또는 기지국(110)이 피드백 정보를 해석하고, 프리코딩 매트릭스를 결정하기 위해서는 코드북이 요구된다. 이 때, 사용자들(120, 130, 140) 및 기지국(110)은 동일한 코드북을 사용한다. 그리고, 제한된 피드백 기반의 다중 입출력 통신 시스템에서, 사용자들(120, 130, 140) 각각에 의해 생성되는 피드백 정보의 양은 제한되므로, 코드북의 사이즈(코드북에 포함되는 코드워드들의 개수) 역시 제한된다.
도 2는 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템은 하나의 송신기(210) 및 하나의 수신기(220)를 포함한다. 참고로, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템, 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템, 다중 셀 다중 입출력 통신 시스템 등 여러 통신 시스템들에 적용될 수 으나, 설명의 편의를 위하여 주로 단일 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서 본 발명의 실시예들을 설명한다.
송신기(210)는 Mt 개의 전송 안테나들을 포함하며, 수신기(220)는 Mr 개의 수신 안테나들을 포함한다. Mt 개의 전송 안테나들과 Mr 개의 수신 안테나들 사이에는 채널이 형성되며, 이러한 채널을 통하여 신호가 송/수신된다. 이 때, Mt 개의 전송 안테나들과 Mr 개의 수신 안테나들의 편파에 따라 채널은 이중 편파와 같은 다중 편파를 가질 수 있다. 이중 편파 채널
Figure 112010049635765-pat00001
은 하기 수학식 1과 같이 모델링될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00002
Figure 112010049635765-pat00003
(
Figure 112010049635765-pat00004
는 평균이 0이고(zero-mean), 분산이 1(unit-variance)인 independently and identically distributed 가우시안 채널 매트릭스임,
Figure 112010049635765-pat00005
는 편파 식별도(cross polarization discrimination value, XPD)의 역수로서,
Figure 112010049635765-pat00006
임, 편파 식별도는 서로 다른 편파들을 구별하는 안테나의 물리적 능력임,
Figure 112010049635765-pat00007
는 Hadamard product이고,
Figure 112010049635765-pat00008
는 Kronecker product임, ones(a,b)는 a x b 매트릭스로서, 그 매트릭스들의 모든 원소들은 1임)
상기 수학식 1을 참조하면, 채널
Figure 112010049635765-pat00009
은 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00010
와
Figure 112010049635765-pat00011
를 이용하여 표현됨을 알 수 있다. 또한, 수신기(220)는 파일럿 신호 등을 이용하여 채널
Figure 112010049635765-pat00012
을 추정함으로써
Figure 112010049635765-pat00013
또는 편파 식별도를 쉽게 파악할 수 있으며, 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00014
를 양자화하여 송신기(210)로 피드백할 수 있다. 따라서, 송신기(210)도
Figure 112010049635765-pat00015
또는 편파 식별도를 인지할 수 있다. 예를 들어,
Figure 112010049635765-pat00016
가 1/N 인터벌로 양자화되는 경우, 송신기(210)는 [log2N] 비트의 인덱스 또는
Figure 112010049635765-pat00017
자체를 수신기(220)로부터 수신함으로써 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00018
를 인지할 수 있다.
또한, 일반적으로, 송신기(210)로부터 수신기(220)까지의 거리가 가까워질수록
Figure 112010049635765-pat00019
는 0에 가까워지며, 그 거리가 멀수록
Figure 112010049635765-pat00020
는 1에 가까워진다. 특히, 두 개의 편파들이 서로 직교하는 경우,
Figure 112010049635765-pat00021
는 0이다. 이러한 경우, 아래에서 설명하겠지만, 코드북에 포함되는 코드워드들은 블록 대각 매트릭스의 형태를 가질 수 있다.
수신기(220)에서의 수신 신호는 하기 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112010049635765-pat00022
여기서,
Figure 112010049635765-pat00023
는 단위 놈(unit-norm) 수신 컴바이닝 벡터를 의미하고,
Figure 112010049635765-pat00024
는 단위 놈 전송 빔포밍 벡터를 의미한다. n은 표준 정규 분포를 따르는 엔트리들을 갖는 Mr x 1의 잡음 벡터이다. s는 에너지가 1인 전송 심볼이고,
Figure 112010049635765-pat00025
는 신호 대 잡음 비(SNR)를 나타낸다.
블록 대각 코드북( block diagonal codebook )
두 개의 편파들이 서로 직교하는 경우,
Figure 112010049635765-pat00026
는 0으로 모델링될 수 있으며,
Figure 112010049635765-pat00027
는 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00028
상기 수학식 3을 참조하면,
Figure 112010049635765-pat00029
는 0인 경우, 채널 매트릭스
Figure 112010049635765-pat00030
는 블록 대각 매트릭스의 형태를 갖는다.
이 때, 블록 대각 코드북의 코드워드들인 블록 대각 매트릭스들은 편파들의 개수에 대응하는 복수개의 블록들을 포함한다. 예를 들어, 어느 하나의 편파의 방향이 수직(vertical)이고, 나머지 하나의 편파의 방향이 수평(horizontal)인 경우, 블록 대각 매트릭스들 각각은 네 개의 블록들을 포함할 수 있다. 여기서, 네 개의 블록들은 두 개의 대각 블록들과 두 개의 나머지 블록들로 구성된다.
또한, 블록 대각 매트릭스의 대각 블록들 각각에는 여러 매트릭스가 할당될 수 있으며, 나머지 블록들에는 제로 매트릭스가 할당된다. 특히, 대각 블록들 각각은 DFT 코드북에 속하는 DFT 매트릭스 또는 회전 DFT 코드북에 속하는 회전 DFT 매트릭스를 포함할 수 있다.
그리고, 블록 대각 매트릭스는 반드시 정사각 행렬(square matrix)일 필요는 없다. 즉, 블록 대각 매트릭스의 사이즈는 전송하고자 하는 데이터 스트림들의 개수와 관련된 전송 랭크(transmission rank)에 따라 결정될 수 있다. 다만, 전송 랭크는 전송 안테나들의 개수를 초과할 수는 없다. 예를 들어, 전송 안테나들의 개수가 4일 때, 최대 전송 랭크는 4로 제한되며, 전송 랭크가 3인 경우, 블록 대각 매트릭스의 사이즈는 4 x 3일 수 있다.
이중 편파 채널에서 블록 대각 매트릭스 U(i)는 일반적으로 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00031
상기 수학식 4를 참조하면, 이중 편파 채널에서 U(i)는 네 개의 블록들을 포함한다. 만약, 삼중 편파 채널이 존재한다면, U(i)는 9개의 블록들을 포함할 것이다. 그리고, U(i)는 Mt X M 매트릭스일 수 있고, M은 전송 랭크이다.
이 때, U(i)의 대각 블록들에는 A 및 B가 할당된다. 여기서, A 및 B는 DFT 코드북에 속하는 DFT 매트릭스 또는 회전 DFT 코드북에 속하는 회전 DFT 매트릭스일 수 있다.
DFT 코드북은 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, DFT 코드북은 2B 개의 DFT 매트릭스들을 포함한다.
Figure 112010049635765-pat00033
: DFT 코드북에 저장되는 b 번째 매트릭스
Figure 112010049635765-pat00034
:
Figure 112010049635765-pat00035
의 m 번째 열 벡터
Figure 112010049635765-pat00036
Figure 112010049635765-pat00037
(여기서, B는 수신기(220)에 의해 피드백되는 피드백 정보의 비트 수이고, M은 전송 안테나들의 개수이다.)
예를 들어, 전송 안테나들의 개수가 두 개인 경우, DFT 매트릭스는 하기 수학식 6과 같이 나타낸 매트릭스들 중 어느 하나일 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00038
네 개의 전송 안테나들 중, 두 개의 전송 안테나들의 편파와 나머지 전송 안테나들의 편파가 서로 직교하고, 전송 랭크가 4이며,
Figure 112010049635765-pat00039
는 0인 경우, 블록 대각 매트릭스는 하기 수학식 6에 기재된 두 개의 매트릭스들을 다양하게 조합함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 블록 대각 매트릭스는 하기 수학식 7에 나타낸 매트릭스들 중 어느 하나일 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00040
게다가, 상기 수학식 7에 기재된 블록 대각 매트릭스들은 전송 랭크가 4인 경우에 대한 것이나, 전송 랭크는 변경될 수 있다. 예를 들어, 전송 랭크가 2인 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 블록 대각 매트릭스들은 하기 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00041
상기 수학식 8의 6개의 매트릭스들은 블록 대각 매트릭스의 형태를 갖고 있음을 알 수 있다.
그리고, 대각 블록에는 회전 DFT 매트릭스가 할당될 수도 있다. 여기서, 복수의 회전 DFT 매트릭스들을 포함하는 회전 DFT 코드북은 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00042
Figure 112010049635765-pat00043
(DFTM은 DFT 매트릭스임.)
편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00044
기반의 코드북 적응화
제한된 피드백 기반의 다중 입출력 통신 시스템에서 성능 메트릭으로서 다양한 파라미터들이 사용될 수 있다. 특히, 성능 메트릭으로서 평균적으로 순간 SNR을 최대화 하는 것은 합리적(reasonable)이다. 다양한 메트릭 함수들이 존재할 수 있지만, 평균적으로 순간 SNR을 최대화 하는 것은 등가적으로 하기 수학식 10을 최소화하는 메트릭 함수로 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00045
여기서,
Figure 112010049635765-pat00046
에 대응하는 메트릭 함수 G(Fx)는 다중 입출력 통신 시스템에서 사용되는 코드북의 양자화 에러로 인한 평균 SNR 왜곡을 나타낸다.
이 때, 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00047
에 대응하는 새로운 코드북을
Figure 112010049635765-pat00048
라고 한다면, 본 발명의 실시예들은 메트릭 함수 G(Fx)가 최소화되도록 새로운 코드북을 생성할 수 있다.
편파 식별도의 역수(inverse)가 1인 채널에 대한 제1 코드북을 FW로 편파 식별도의 역수가 0인 채널에 대한 제2 코드북은 Fd로 표현한다. 이 때, 제1 코드북 FW는 단일 편파 채널에서 사용되는 코드북으로서 이미 잘 알려진 그라스매니안 라인 팩킹(Grassmannian Line Packing) 방식에 따라 생성된 것일 수 있다. 그라스매니안 라인 팩킹 방식은 코드북에 포함된 코드워드들 사이의 최소 거리가 극대화될 수 있도록 코드북을 생성한다. 또한, 제2 코드북인 Fd는 상술한 블록 대각 코드북이다.
최적의 새로운 코드북을 생성하기 위하여 메트릭 함수 G(Fx)를 직접적으로 다루는 것은 쉽지 않을 수 있다. 대체적으로, 최적의 새로운 코드북을 생성하기 위하여 메트릭 함수 G(Fx)의 상한이 이용될 수 있다. 즉, 메트릭 함수 G(Fx)의 상한을 최소화함으로써 새로운 코드북을 생성할 수 있다. 여기서, 메트릭 함수 G(Fx)의 상한은 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00049
상기 수학식 11을 참조하면, G(Fx)의 상한은
Figure 112010049635765-pat00050
, 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd를 기초로 결정될 수 있다. 여기서,
Figure 112010049635765-pat00051
는 제1 코드북이 갖는 왜곡을 나타내며,
Figure 112010049635765-pat00052
는 제2 코드북이 갖는 왜곡을 나타낸다. 따라서, 상기 수학식 11에 기재된 G(Fx)의 상한은 제1 코드북의 왜곡 및 제2 코드북의 왜곡의 가중합(weighted sum)으로 표현된다.
또한, 새로운 코드북은 메트릭 함수 G(Fx) 또는 G(Fx)의 상한을 기초로 적응적으로 생성된다. 특히, 새로운 코드북은 제1 코드북의 코드워드들과 제2 코드북의 코드워드들을 적절히 조합함으로써, 생성될 수 있다. 아래에서는, 제1 코드북의 코드워드들과 제2 코드북의 코드워드들을 기초로 생성되는 새로운 코드북을
Figure 112010049635765-pat00053
로 표현한다. 제1 코드북 FW의 코드워드들 중 Nw 개의 코드워드들의 집합을
Figure 112010049635765-pat00054
라 하고, 제2 코드북 Fd의 코드워드들 중 Nd 개 코드워드들의 집합을
Figure 112010049635765-pat00055
라고 한다면, 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00056
의 사이즈(코드워드들의 개수) N=2B는 N= Nw+ Nd이고, 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00057
은
Figure 112010049635765-pat00058
로 표현될 수 있다. 다만, 아래에서 설명하겠지만, 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00059
은
Figure 112010049635765-pat00060
가 아니라 다르게 생성될 수도 있다.
Nw 및 Nd는
Figure 112010049635765-pat00061
에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어,
Figure 112010049635765-pat00062
가 1인 경우, N= Nw로 결정될 수 있으며,
Figure 112010049635765-pat00063
가 0인 경우, N=Nd로 결정될 수 있다. 또한,
Figure 112010049635765-pat00064
인 경우, Nw 및 Nd는 상기 수학식 11에 기재된 메트릭 함수의 상한을 최소화하도록 결정될 수 있다.
상기 수학식 11에 기재된 메트릭 함수의 상한은 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00065
여기서,
Figure 112010049635765-pat00066
는
Figure 112010049635765-pat00067
의 도미넌트 고유값(eigenvalue)로서
Figure 112010049635765-pat00068
이고,
Figure 112010049635765-pat00069
는
Figure 112010049635765-pat00070
의 도미넌트 고유값(eigenvalue)로서
Figure 112010049635765-pat00071
이다. 또한,
Figure 112010049635765-pat00072
는
Figure 112010049635765-pat00073
의 도미넌트 고유벡터이고,
Figure 112010049635765-pat00074
는
Figure 112010049635765-pat00075
의 도미넌트 고유벡터이다. 그리고, Hs는 Mr/2 x Mt/2 사이즈의 단일 편파 채널 매트릭스이며, 그 단일 편파 채널 매트릭스의 원소들은 평균이 0이고, 분산이 1인 표준 정규 분포에 따라 i.i.d(independent identically distributed)하다.
Figure 112010049635765-pat00076
는 하기 수학식 13과 같이 표현된다.
Figure 112010049635765-pat00077
상기 수학식 13을 참조하면,
Figure 112010049635765-pat00078
는 Nd/2 개의 상위 논-제로(upper non-zero) 코드워드들
Figure 112010049635765-pat00079
및 Nd/2 개의 하위 논-제로(lower non-zero) 코드워드들
Figure 112010049635765-pat00080
을 포함한다. 여기서, Nd는 짝의 양의 정수이다.
Figure 112010049635765-pat00081
및
Figure 112010049635765-pat00082
은 그래스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 생성될 수 있고, 보다 구체적으로,
Figure 112010049635765-pat00083
및
Figure 112010049635765-pat00084
은 하기 수학식 14와 같이 그래스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 생성된 코드북
Figure 112010049635765-pat00085
를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00086
상술한 바와 같이 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00087
는
Figure 112010049635765-pat00088
에 따라 적응적으로 변할 수 있다. 특히, Nw 및 Nd는
Figure 112010049635765-pat00089
에 따라 변할 수 있으므로, Nw 및 Nd의 조합들 중 최적의 조합을 찾음으로써 최적의 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00090
를 찾을 수 있다. 상기 수학식 12에 기재된 메트릭 함수의 상한은 랜덤 벡터 양자화를 이용하여 하기 수학식 15와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00091
여기서,
Figure 112010049635765-pat00092
,
Figure 112010049635765-pat00093
이다. N= Nw+ Nd이고, Nd가 짝수이므로, 최적의 Nw 및 Nd의 조합은 상기 수학식 15에 기재된 메트릭 함수의 상한을 최소화함으로써 찾을 수 있다. 이러한 최적화 문제는 하기 수학식 16과 같이 표현된다.
Figure 112010049635765-pat00094
상기 수학식 16을 참조하면,
Figure 112010049635765-pat00095
에 대응하는 최적의
Figure 112010049635765-pat00096
가 결정됨을 알 수 있다. 또한, 최적의
Figure 112010049635765-pat00097
에 대한 조건은 하기 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00098
이 때, 상기 수학식 16 및 상기 수학식 17에 대하여 수치적 그리드 써치를 수행하면, 하기 수학식 18과 같이 최적의
Figure 112010049635765-pat00099
이 도출될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00100
여기서,
Figure 112010049635765-pat00101
이고, L은 양자화 레벨들의 개수이다. 상기 수학식 18을 통하여 최적의
Figure 112010049635765-pat00102
이 결정되면, 최적의 Nw 및 Nd의 조합은 하기 수학식 19와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00103
Figure 112010049635765-pat00104
는 짝수 근처로의(nearest) flooring (내림) 함수이다.
최적의 Nw 및 Nd의 조합이 찾아지면,
Figure 112010049635765-pat00105
에 대응하는 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00106
은 상기 수학식 12에 기재된 메트릭 함수의 상한을 최소화하도록 생성될 수 있다. 이 때,
Figure 112010049635765-pat00107
는 그래스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 코드워드들 사이의 최소 거리가 최대가 되도록 설계될 수 있다. 여기서, 코드워드들 사이의 최소 거리는 하기 수학식 20과 같이 주어진다.
Figure 112010049635765-pat00108
유사하게,
Figure 112010049635765-pat00109
도 그래스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 코드워드들 사이의 최소 거리가 최대가 되도록 설계될 수 있다. 여기서, 최소 거리는 하기 수학식 21과 같이 주어진다.
Figure 112010049635765-pat00110
Figure 112010049635765-pat00111
는 Nd/2 개의 상위 논-제로(upper non-zero) 코드워드들
Figure 112010049635765-pat00112
및 Nd/2 개의 하위 논-제로(lower non-zero) 코드워드들
Figure 112010049635765-pat00113
을 포함한다. 그리고, 상술한 바와 같이,
Figure 112010049635765-pat00114
및
Figure 112010049635765-pat00115
은 상기 수학식 14와 같이
Figure 112010049635765-pat00116
를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00117
는 두 개의 코드북들
Figure 112010049635765-pat00118
및
Figure 112010049635765-pat00119
을 직접적으로 결합(concatenation)함으로써, 생성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 코드북
Figure 112010049635765-pat00120
는
Figure 112010049635765-pat00121
와 같이 나타낼 수 있다. 다만,
Figure 112010049635765-pat00122
에 포함된 코드워드들 사이의 최소 거리가 최대인 것은 보장되지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시예는
Figure 112010049635765-pat00123
및
Figure 112010049635765-pat00124
을 직접적으로 결합하는 것이 아니라,
Figure 112010049635765-pat00125
및
Figure 112010049635765-pat00126
중 적어도 하나를 가공함으로써,
Figure 112010049635765-pat00127
를 생성할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예는 블록 대각 매트릭스 U를 이용하여
Figure 112010049635765-pat00128
및
Figure 112010049635765-pat00129
중 적어도 하나를 가공함으로써
Figure 112010049635765-pat00130
를 생성할 수 있다. 예를 들어,
Figure 112010049635765-pat00131
는
Figure 112010049635765-pat00132
및
Figure 112010049635765-pat00133
를 기초로 생성될 수 있고, 이 때,
Figure 112010049635765-pat00134
는
Figure 112010049635765-pat00135
와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, U는 Mt x Mt의 사이즈를 가지며, 하기 수학식 22와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00136
여기서, U11, 및 U22는 Mt/2 x Mt/2의 사이즈를 갖는다.
U는
Figure 112010049635765-pat00137
에 포함되는 코드워드들 사이의 최소 거리를 최대화하는 데에 사용되며, U는 하기 수학식 23을 통하여 선택될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00138
여기서, Ub(Mt, Mt)는 Mt x Mt 사이즈의 블록 대각 유니터리 매트릭스들의 집합이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 상기 수학식 18 및 수학식 19를 이용하여
Figure 112010049635765-pat00139
에 따라 최적의 Nw 및 Nd의 조합을 찾은 이후에, 최적의 Nw 및 Nd의 조합에 대응하는 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00140
을 찾을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 간단한 코드북 스위칭 기법을 제안할 수도 있다. 즉,
Figure 112010049635765-pat00141
가 1인 경우,
Figure 112010049635765-pat00142
는 제1 코드북 FW로 선택되며,
Figure 112010049635765-pat00143
가 0 경우,
Figure 112010049635765-pat00144
는 제2 코드북 Fd로 선택될 수 있다. 여기서,
Figure 112010049635765-pat00145
는 그라스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 코드워드들 사이의 최소 거리가 최대가 되도록 설계된다. 여기서,
Figure 112010049635765-pat00146
의 그라스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 코드워드들 사이의 최소 거리는 하기 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00147
또한, Fd는 Fs를 이용하여 설계되며,
Figure 112010049635765-pat00148
역시 그라스매니안 라인 팩킹 방식에 따라 코드워드들 사이의 최소 거리가 최대가 되도록 설계된다. 여기서,
Figure 112010049635765-pat00149
에 포함되는 코드워드들 사이의 최소 거리는 하기 수학식 25와 같이 표현된다.
Figure 112010049635765-pat00150
이 때, 본 발명의 실시예들은 하기 수학식 26에 기재된 스위칭 조건(criterion)에 따라 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd 중 어느 하나를 새로운 코드북으로 선택할 수 있다.
Figure 112010049635765-pat00151
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 및 수신기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 수신기(예를 들어, 다운링크에서 단말기)는 송신기(예를 들어, 다운링크에서 기지국)로부터 전송된 파일럿 신호와 같은 잘 알려진 신호를 기초로 수신기 및 송신기 사이의 채널을 추정한다(321).
수신기는 추정된 채널을 기초로 편파 식별도를 계산한다(322). 즉, 수신기는 상기 수학식 1과 같이 이중 편파 채널
Figure 112010049635765-pat00152
을
Figure 112010049635765-pat00153
와 같이 모델링한 이후에,
Figure 112010049635765-pat00154
를 계산할 수 있다. 여기서,
Figure 112010049635765-pat00155
는 편파 식별도의 역수이다.
또한, 수신기는 편파 식별도와 관련된 정보를 송신기로 전달한다(323). 이 때, 편파 식별도와 관련된 정보는 양자화된 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00156
를 포함할 수 있다.
또한, 송신기는 편파 식별도와 관련된 정보를 기초로 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00157
를 인지한다(311). 그리고, 수신기 및 송신기는 그 편파 식별도 또는
Figure 112010049635765-pat00158
에 대응하는 새로운 코드북을 생성한다(312, 324). 여기서, 수신기 및 송신기가 새로운 코드북을 생성하기 위하여 상술한 여러 가지 방법들을 사용할 수 있다.
예를 들어, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 10을 이용하여 N 개의 코드워드들을 포함하는 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00159
을 생성할 수 있다. 뿐만 아니라, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 11에 따라
Figure 112010049635765-pat00160
, 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd를 기초로 G(Fx)의 상한을 계산하고, 그 G(Fx)의 상한을 이용하여 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00161
을 생성할 수 있다. 또한, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 12에 따라 G(Fx)의 상한을 계산하고, 그 G(Fx)의 상한을 이용하여 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00162
을 생성할 수도 있다. 또한, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 15 내지 수학식 19를 이용하여 최적의 Nw 및 Nd의 조합을 찾은 이후에, 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00163
을 생성할 수 있다. 여기서, 두 개의 코드북들
Figure 112010049635765-pat00164
및
Figure 112010049635765-pat00165
을 기초로 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00166
을 생성하는 경우, 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00167
는
Figure 112010049635765-pat00168
또는
Figure 112010049635765-pat00169
로 표현될 수 있다.
새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00170
가 수신기 및 송신기에 의해 동일하게 생성되면, 수신기는 추정된 채널을 기초로 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00171
에 포함된 코드워드들 중 어느 하나의 코드워드를 선호 코드워드로 선택한다(325). 그리고, 수신기는 선호 코드워드의 인덱스를 송신기로 전송한다(326).
송신기는 선호 코드워드의 인덱스를 기초로 선호 코드워드를 파악하고(313), 그 선호 코드워드를 고려하여 프리코딩 매트릭스를 생성한다(314). 또한, 송신기는 프리코딩 매트릭스를 이용하여 적어도 하나의 데이터 스트림을 프리코딩함으로써, 전송 신호를 생성한다(327).
도 4는 도 3에 도시된 312 및 324를 보다 구체적으로 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 10에 기재된 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 계산한다(410). 이 때, 수신기 및 송신기는 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 계산하기 위하여 수학식 11, 12, 15 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
또한, 수신기 및 송신기는 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 기초로 새로운 코드북을 써치한다(420). 즉, 수신기 및 송신기는 수학식 11, 12, 15 중 적어도 하나에 기재된 매트릭 함수 G(Fx)의 상한이 최소화되도록 새로운 코드북을 찾을 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 312 및 324를 보다 구체적으로 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 10에 기재된 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 계산한다(510). 이 때, 수신기 및 송신기는 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 계산하기 위하여 수학식 15를 사용할 수 있다.
또한, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 16 내지 수학식 19를 이용하여 매트릭 함수 G(Fx)의 상한이 최소화되도록 최적의 Nw 및 Nd의 조합을 결정한다(520).
그리고, 수신기 및 송신기는 최적의 Nw 및 Nd의 조합에 따라 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd를 이용하여 새로운 코드북의 코드워드들을 찾는다(530).
결국, 최적의 최적의 Nw 및 Nd의 조합이 결정됨에 따라
Figure 112010049635765-pat00172
및
Figure 112010049635765-pat00173
이 결정되므로, 수신기 및 송신기는
Figure 112010049635765-pat00174
및
Figure 112010049635765-pat00175
를 이용하여 새로운 코드북을 생성할 수 있다. 예를 들어, 새로운 코드북
Figure 112010049635765-pat00176
는
Figure 112010049635765-pat00177
또는
Figure 112010049635765-pat00178
로 결정될 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 312 및 324를 보다 구체적으로 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 10에 기재된 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 계산한다(610). 이 때, 수신기 및 송신기는 매트릭 함수 G(Fx)의 상한을 계산하기 위하여 수학식 15를 사용할 수 있다.
또한, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 16 내지 수학식 19를 이용하여 매트릭 함수 G(Fx)의 상한이 최소화되도록 최적의 Nw을 결정한다(620).
그리고, 수신기 및 송신기는 상기 수학식 26과 같이, 최적의 Nw에 따라 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd를 중 어느 하나로 새로운 코드북을 선택한다(630). 이 때, 수신기 및 송신기는 Nw를 결정한 이후에, 결정된 Nw에 따라 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd를 중 어느 하나로 새로운 코드북을 선택할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치(700)는 메모리(710), 인지부(720), 생성부(730)를 포함한다. 그리고, 생성부(730)는 상한 계산부(731), 결정부(732), 추출부(733) 및 선택부(734)를 포함한다. 이 때, 통신 장치(700)는 기지국, 단말, 중계기 등에 적용될 수 있다.
메모리(710)에는 적어도 하나의 코드북이 저장된다. 특히, 메모리(710)에는 제1 코드북 FW 및 제2 코드북 Fd 가 미리 저장될 수 있다. 그리고, 메모리(710)에는 적응적으로 생성되는 새로운 코드북이 저장될 수 있다.
또한, 인지부(720)는 송신기 및 수신기 사이의 채널에 대응하는 편파 식별도를 인지한다. 여기서, 편파 식별도를 인지하는 것과
Figure 112010049635765-pat00179
를 인지하는 것은 등가이다. 보다 구체적으로, 통신 장치(700)가 수신기에 적용되었다면, 인지부(720)는 수신기에 의해 추정된 채널로부터 편파 식별도를 인지할 수 있으며, 통신 장치(700)가 송신기에 적용되었다면, 인지부(720)는 수신기에 의해 피드백된 편파 식별도와 관련된 정보를 기초로 편파 식별도를 인지할 수 있다.
또한, 생성부(730)는 편파 식별도를 기초로 메트릭 함수를 계산한 이후에, 그 메트릭 함수를 이용하여 편파 식별도에 대응하는 새로운 코드북을 적응적으로 생성한다.
상한 계산부(731)는 상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 이용하여 상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산한다. 이 때, 수학식 11, 12, 15 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 결정부(732)는 메트릭 함수의 상한을 기초로 상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정한다.
또한, 추출부(733)는 상기 편파 식별도를 기초로 미리 정의된 제1 코드북으로부터 Nw 개의 코드워드들을 추출하고, 제2 코드북으로부터 Nd 개의 코드워드들을 추출한다. 여기서, Nw 개의 코드워드들은
Figure 112010049635765-pat00180
을 구성하며, 코드북으로부터 Nd 개의 코드워드들은
Figure 112010049635765-pat00181
를 구성한다.
선택부(734)는 상기 Nw의 값 및 Nd의 값을 기초로 상기 제1 코드북 및 상기 제2 코드북 중 어느 하나로 상기 새로운 코드북을 생성한다.
도 7에 도시된 통신 장치(700)에는 도 1 내지 도 6을 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들에 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 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (24)

  1. 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 방법에 있어서,
    수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 단계;
    상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 이용하여 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산하는 단계;
    상기 메트릭 함수의 상한이 최소화되도록 상기 제1 코드북의 코드워드들 중 적어도 일부와 상기 제2 코드북의 코드워드들 중 적어도 일부를 조합함으로써, 새로운 코드북을 적응적으로 구성하는 단계; 및
    상기 수신기 및 상기 송신기 사이의 통신을 위하여 메모리에 상기 새로운 코드북을 저장하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계는
    상기 편파 식별도에 따라 결정되는 상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 이용하여 상기 새로운 코드북을 적응적으로 구성하는 단계인 통신 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산하는 단계는
    상기 제1 코드북이 갖는 왜곡 및 상기 제2 코드북이 갖는 왜곡의 가중합(weighted sum)을 기초로 상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계인 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코드북은 편파 식별도의 역수(inverse)가 1인 채널에 대한 것으로서 그라스매니안 라인 팩킹(Grassmannian Line Packing) 방식에 따라 생성된 것이고,
    상기 제2 코드북은 편파 식별도의 역수가 0인 채널에 대한 것으로서 블록 대각(block diagonal)의 형태를 갖는 것인 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 새로운 코드북을 적응적으로 구성하는 단계는
    상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 상기 메트릭 함수를 이용하여 상기 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 단계인 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메트릭 함수는
    상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 특정 공간(space)을 양자화함으로써 발생하는 평균 신호 대 잡음 비의 왜곡과 관련된 것인 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 새로운 코드북은
    상기 수신기 및 상기 송신기가 상기 채널에 대한 채널 정보를 공유하는 데에 사용되는 것인 통신 방법.
  9. 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 방법에 있어서,
    수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 단계;
    상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 기초로 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계;
    상기 메트릭 함수의 상한이 최소화되도록 미리 정의된 제1 코드북으로부터 Nw 개의 제1 코드워드들을 추출하고, 제2 코드북으로부터 Nd 개의 제2 코드워드들을 추출하는 단계(Nw은 정수이고, Nd는 짝수임); 및
    상기 Nw 개의 제1 코드워드들 및 상기 Nd 개의 제2 코드워드들을 기초로 새로운 코드북을 생성하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계는
    랜덤 벡터 양자화를 통하여 상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계인 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계는
    미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북 각각이 갖는 왜곡의 가중합(weighted sum)을 기초로 상기 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계인 통신 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정하는 단계는
    상기 메트릭 함수의 상한이 최소화되도록 상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 결정하는 단계인 통신 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는
    상기 새로운 코드북에 포함되는 코드워드들 사이의 최소 거리를 고려하여 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계인 통신 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는
    블록 대각 유니터리 매트릭스를 이용하여 상기 Nw 개의 제1 코드워드들 및 상기 Nd 개의 제2 코드워드들 중 적어도 하나를 가공하여 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계인 통신 방법.
  16. 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 방법에 있어서,
    수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 단계;
    상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 기초로, 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 메트릭 함수의 상한을 계산하는 단계;
    상기 메트릭 함수의 상한이 최소화되도록 상기 제1 코드북으로부터 추출되는 코드워드의 수와 관련된 Nw의 값 및 상기 제2 코드북으로부터 추출되는 코드워드의 수와 관련된 Nd의 값을 결정하는 단계(Nw은 정수이고, Nd는 짝수임); 및
    상기 Nw의 값 및 Nd의 값을 기초로 상기 제1 코드북 및 상기 제2 코드북 중 어느 하나로 새로운 코드북을 생성하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 새로운 코드북을 생성하는 단계는
    상기 Nw의 값 및 Nd의 값을 미리 결정된 값과 비교함으로써 상기 새로운 코드북을 생성하는 단계인 통신 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 코드북은 편파 식별도의 역수가 1인 채널에 대한 것으로서 그라스매니안 라인 팩킹(Grassmannian Line Packing) 방식에 따라 생성된 것이고,
    상기 제2 코드북은 편파 식별도의 역수가 0인 채널에 대한 것으로서 블록 대각(block diagonal)의 형태를 갖는 것인 통신 방법.
  19. 제1항 내지 제2항, 제4항 내지 제9항 및 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  20. 다중 입출력 통신 시스템을 위한 통신 장치에 있어서,
    수신기 및 송신기 사이의 채널의 편파 식별도를 인지하는 인지부;
    상기 편파 식별도, 미리 정의된 제1 코드북 및 제2 코드북을 이용하여 미리 결정된 메트릭 함수의 상한(upper-bound)을 계산하는 상한 계산부;
    상기 메트릭(metric) 함수의 상한이 최소화되도록 상기 제1 코드북의 코드워드들 중 적어도 일부와 상기 제2 코드북의 코드워드들 중 적어도 일부를 조합함으로써, 상기 편파 식별도에 대응하는 새로운 코드북을 적응적으로 생성하는 생성부; 및
    상기 수신기 및 상기 송신기 사이의 통신을 위하여 상기 새로운 코드북을 저장하는 메모리
    를 포함하는 통신 장치.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 생성부는
    상기 제1 코드북으로부터 Nw 개의 제1 코드워드들을 추출하고, 상기 제2 코드북으로부터 Nd 개의 제2 코드워드들을 추출하는 추출부(Nw은 정수이고, Nd는 짝수임)
    를 포함하는 통신 장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 생성부는
    상기 새로운 코드북에 속하는 코드워드들이 갖는 왜곡(distortion)과 관련된 메트릭 함수의 상한을 기초로 Nw의 값 및 Nd의 값을 결정하는 결정부
    를 포함하는 통신 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 생성부는
    상기 Nw의 값 및 상기 Nd의 값을 기초로 상기 제1 코드북 및 상기 제2 코드북 중 어느 하나로 상기 새로운 코드북을 생성하는 선택부
    를 포함하는 통신 장치.
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