KR101742503B1 - Codebook for multiple-user multiple input multiple output communication and communication device of using the codebook - Google Patents
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Abstract
다중 사용자 다중 입출력 통신에서, 수신기들 각각은 서로 다른 채널 코드북을 사용할 수 있으며, 송신기는 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북을 이용하여 빔포밍 벡터들을 결정한다.In multi-user MIMO communications, each of the receivers can use a different channel codebook, and the transmitter determines beamforming vectors using a beamforming codebook corresponding to each of the receivers.
Description
아래의 실시예들은 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 코드북 및 상기 코드북을 사용하는 통신 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a codebook for multi-user multi-input / output communication and a communication device using the 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 일정한 기준에 따라 복수 개의 코드워드들로 양자화될 수 있으며, 생성된 복수의 코드워드들은 코드북으로서 기지국 및 단말들에 저장될 수 있다. 이러한 코드북은 기지국 및 단말기들이 채널 정보를 공유하는 데에 사용될 수 있으며, 빔포밍 벡터들을 결정하는 데에도 사용될 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 according to a certain criterion, and the generated plurality of codewords can be stored as a codebook in the base station and the terminals. This codebook can be used by base stations and terminals to share channel information, and can also be used to determine beamforming vectors.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법은 제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북 및 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계; 상기 제1 수신기로부터 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제1 선호 코드워드에 관한 정보 및 상기 제2 수신기로부터 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제1 선호 코드워드 및 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 채널 코드북 및 상기 제2 채널 코드북은 서로 다르다.The communication method of a transmitter for multi-user MIMO communication according to an embodiment of the present invention includes: maintaining a memory in which a first channel codebook corresponding to a first receiver and a second channel codebook corresponding to a second receiver are stored; Information on a first preferred code word among codewords included in the first channel codebook from the first receiver and information on a second preferred codeword among codewords included in the second channel codebook from the second receiver Receiving information; And determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on the first preferred codeword and the second preferred codeword. Here, the first channel codebook and the second channel codebook are different from each other.
상기 제1 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제1 수신기 사이의 제1 채널의 공분산(covariance)과 관련된 것이고, 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산과 관련된 것일 수 있다.Wherein the information about the first preferred codeword is related to the covariance of the first channel between the transmitter and the first receiver and the information about the second preferred codeword is related to the covariance of the first preferred codeword between the transmitter and the second receiver May be related to the covariance of the second channel.
상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들을 기초로 정의되고, 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드에 있는 벡터들을 기초로 정의되고, Mr1은 상기 제1 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mr2는 상기 제2 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mt는 상기 송신기의 송신 안테나들의 개수일 수 있다.Wherein the code words contained in one channel codebook are M t M r1 x defined by the vector basis of which the grass maenian line packing codebook for one-dimensional, the second codewords contained in the two-channel codebook are M t M r2 x 1 Dimensional Grass Line Packing Code, wherein M r1 is the number of receive antennas of the first receiver, M r2 is the number of receive antennas of the second receiver, and M t is the number of transmit antennas of the transmitter May be the number of transmit antennas.
상기 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의되고, 상기 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의될 수 있다.The vectors in the M t M r 1 x 1-dimensional Grassmannian line packing codebook are transformed into matrices of dimension M t x M r1 , and each of the codewords included in the first channel codebook is transformed into M t x M r1 dimension Wherein the vectors in the M t M r2 x 1 dimensional Grassmannan line packing codebook are transformed into Matrixes of M t x M r2 dimensions and the code words contained in the second channel codebook May be defined by each of the M t x M r2 dimensional matrices.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제1 빔포밍 벡터 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계일 수 있다.Wherein determining the first beamforming vector for the first receiver and the second beamforming vector for the second receiver determines the first beamforming vector using a first beamforming codebook for the first receiver , And determining the second beamforming vector using the second beamforming codebook for the second receiver different from the first beamforming codebook.
상기 제1 빔포밍 코드북에 포함되는 제1 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리와 상기 제2 빔포밍 코드북에 포함되는 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리는 서로 동일할 수 있다.The minimum distance between the first beamforming codewords included in the first beamforming codebook and the minimum distance between the second beamforming codewords included in the second beamforming codebook may be equal to each other.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 각각이 제로 포싱 선형 수신기임을 전제로, 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합(sum rate)을 계산하는 단계; 및 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합을 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein determining the first beamforming vector for the first receiver and the second beamforming vector for the second receiver is based on the assumption that the first receiver and the second receiver are each a zero forcing linear receiver, Calculating a sum rate for the receiver and the second receiver; And selecting a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on a sum rate for the first receiver and the second receiver.
상기 제1 빔포밍 코드북 및 상기 제2 빔포밍 코드북 각각은 상기 제1 빔포밍 코드워드들과 상기 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 상관(correlation)이 최소가 되도록 설계될 수 있다.Wherein each of the first beamforming codebook and the second beamforming codebook may be designed such that a correlation between the first beamforming codewords and the second beamforming codewords is minimal.
상기 제1 빔포밍 코드북은 제1 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되고, 상기 제2 빔포밍 코드북은 상기 제1 유니터리 회전 매트릭스와 다른 제2 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성될 수 있다.Wherein the first beamforming codebook is generated by inner producting each of the codewords contained in a first unitary rotation matrix and a predefined basic codebook and the second beamforming codebook is generated by an inner product of the first unitary rotation matrix By a second unitary rotation matrix and an inner product of each of the codewords contained in the predefined basic codebook.
상기 송신기의 통신 방법은 상기 제1 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제1 수신기로 제공하고, 상기 제2 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제2 수신기로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of communication of the transmitter may further comprise providing information about the first unitary rotation matrix to the first receiver and providing information about the second unitary rotation matrix to the second receiver .
상기 송신기의 통신 방법은 상기 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 간섭 통계(statistics)을 계산하는 단계; 및 상기 간섭 통계에 관한 정보를 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein the communication method of the transmitter is based on an inner product between the first beamforming vector and a Hermitian of the first beamforming vector and an inner product between the second beamforming vector and a Hermitian of the second beamforming vector. calculating statistics; And providing information about the interference statistics to the first receiver and the second receiver.
본 발명의 일실시예에 따른 송신기, 제1 수신기 및 제2 수신기를 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 제2 수신기의 통신 방법은 제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북과 구별되는 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계; 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산(covariance)을 계산하는 단계; 상기 제2 채널의 공분산을 기초로 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드를 선택하는 단계; 상기 송신기로 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 제공하는 단계; 상기 송신기가 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 제2 빔포밍 벡터를 사용하는 경우, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계; 및 상기 제2 빔포밍 벡터 및 상기 제2 채널에 따라 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계를 포함한다.A communication method of a second receiver for a multi-user MIMO communication system including a transmitter, a first receiver, and a second receiver according to an embodiment of the present invention includes a first channel codebook corresponding to a first receiver, Maintaining a memory in which a second channel codebook corresponding to the receiver is stored; Calculating a covariance of a second channel between the transmitter and the second receiver; Selecting a second one of the codewords included in the second channel codebook based on the covariance of the second channel; Providing information on the second preferred codeword to the transmitter; If the transmitter uses a second beamforming vector based on the second preferred codeword, determining the second beamforming vector; And calculating a received combining vector according to the second beamforming vector and the second channel.
상기 수신기의 통신 방법은 상기 송신기로부터 전송된 상기 제2 수신기를 위한 전용(dedicated) 파일럿을 이용하여 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 실효 채널을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는 상기 실효 채널을 기초로 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계일 수 있다.Wherein the communication method of the receiver further comprises calculating an effective channel between the transmitter and the second receiver using a dedicated pilot for the second receiver transmitted from the transmitter, The step of grasping the vector may be the step of grasping the second beamforming vector based on the effective channel.
상기 수신기의 통신 방법은 상기 송신기가 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제1 빔포밍 벡터 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 결정하고, 상기 제2 빔포밍 코드북은 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되는 경우, 상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 송신기로부터 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는 상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계일 수 있다.Wherein the transmitter uses the first beamforming codebook for the first receiver to determine the first beamforming vector and the second beamforming codebook for the second receiver is different from the first beamforming codebook, Wherein the second beamforming codebook is generated by using an inner product of each of the code words included in the unitary rotation matrix and a predefined basic codebook, Receiving information about a unitary rotation matrix from the transmitter, wherein the step of grasping the second beamforming vector grasps the second beamforming vector using information about the unitary rotation matrix Step.
상기 수신기의 통신 방법은 상기 송신기로부터 간섭 통계(statistics)- 상기 간섭 통계는 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 계산됨-에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계는 상기 간섭 통계를 기초로 상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계일 수 있다.The method of communication of
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐루프 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 Mt 개의 송신 안테나들이 설치된 송신기 및 Mr 개의 수신 안테나들이 설치된 각각의 수신기를 나타낸 도면이다.
도 3은 MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터 및 상기 벡터를 기초로 생성되는 Mt x Mr 차원의 매트릭스를 나타낸 도면이다.
도 4는 어느 하나의 코드북에 포함된 코드워드들과 다른 코드북들 각각에 포함된 코드워드들이 거의 상관을 가지지 않는 경우의 예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기 i의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다.
1 is a diagram illustrating a closed loop multiuser multi-input / output communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a transmitter having M t transmission antennas and a receiver having M r reception antennas. Referring to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a matrix in the M t M r x 1 -dimensional matrix and a matrix in the M t x M r dimension generated based on the vector.
FIG. 4 shows an example in which codewords included in one codebook and codewords included in each of the other codebooks have little correlation.
5 is a flowchart illustrating a communication method of a transmitter and a receiver i in a multi-user MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a transmitter according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a receiver in accordance with an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐루프 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a closed loop multiuser multi-input / output communication system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 폐루프 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템은 기지국(110) 및 사용자들의 단말들(120, 130, 140)을 포함한다. 본 발명의 실시예들은 업링크에서도 적용될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 아래에서는 다운링크 케이스에 대해 주로 설명한다. '폐루프'라고 함은 단말들(120, 130, 140)이 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 기지국(110)으로 피드백하고, 기지국(110)이 피드백 정보를 이용하여 빔포밍을 수행하는 것을 의미한다.Referring to FIG. 1, a closed loop multi-user MIMO communication system includes a
기지국(110)에는 복수의 안테나들이 설치되며, 사용자들의 단말들(120, 130, 140) 각각에는 하나 또는 복수의 안테나들이 설치될 수 있다. 그리고, 기지국(110)과 사용자들의 단말들(120, 130, 140) 사이에는 채널들이 형성되며, 채널들 각각을 통하여 신호가 송/수신된다.A plurality of antennas are installed in the
기지국(110)과 사용자 k의 단말 사이의 채널을 Hk라고 하는 경우, 기지국(110)은 사용자 k의 단말이 채널 Hk를 추정할 수 있도록 공통 파일럿을 전송한다. 이 때, 사용자 k의 단말은 채널 Hk를 추정한 후, 채널 Hk를 기초로 코드북에 포함된 코드워드들 중 선호 코드워드를 결정하고, 그 선호 코드워드에 관한 정보를 기지국(110)으로 피드백한다. 기지국(110)은 그 선호 코드워드에 관한 정보를 기초로 데이터 스트림들(S1, SN)을 빔포밍하는 데에 사용되는 사용자 k의 단말을 위한 빔포밍 벡터를 결정한다.When the channel between the
아래에서 자세히 설명하겠지만, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기지국은 사용자 k의 단말을 위한 전용(dedicated) 파일럿을 전송할 수 있으며, 사용자 k의 단말은 전용 파일럿을 이용하여 실효 채널 Hkwk를 추정할 수 있다. 여기서, wk는 사용자 k의 단말을 위한 빔포밍 벡터이다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따른 기지국(110)은 채널 Hk에 관한 정보(채널 정보)를 파악하기 위하여 코드북을 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 빔포밍 벡터의 후보들이 저장된 코드북을 사용할 수도 있다. 빔포밍 벡터의 후보들이 저장된 코드북이 사용되는 경우, 기지국(110)은 빔포밍 벡터의 후보들 중 어느 하나를 빔포밍 벡터로 선택할 수 있다.
According to embodiments of the present invention, a base station may transmit a dedicated pilot for a terminal of user k and a terminal of user k may transmit an effective channel H k w k Can be estimated. Where w k is a beamforming vector for the user k's terminal. In addition, the
도 2는 Mt 개의 송신 안테나들이 설치된 송신기 및 Mr 개의 수신 안테나들이 설치된 각각의 수신기를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a transmitter having M t transmission antennas and a receiver having M r reception antennas. Referring to FIG.
도 2를 참조하면, 송신기 1(210)는 Mt 개의 송신 안테나들을 포함하고, 수신기들(220, 230, 240) 각각은 Mr 개의 수신 안테나들을 포함한다. 여기서, 수신기들(220, 230, 240)의 개수를 K라고 가정한다. 그리고, 송신기 1(210)는 다운링크에서 기지국, 중계기 등일 수 있으며, 업링크에서는 단말기일 수 있다. 뿐만 유사하게, 수신기들(220, 230, 240) 각각은 다운링크에서 단말기일 수 있으며, 업링크에서는 기지국 또는 중계기일 수 있다.Referring to FIG. 2,
아래에서는, Mr가 Mt보다 크거나 같은 경우 및 Mr가 Mt보다 작은 경우 각각에 대하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
In the following, when M r is greater than or equal to M t, and M r if M is less than t will be described embodiments of the present invention for each.
MM
rr
가 MM is M
tt
보다 크거나 같은 경우Greater than or equal to
송신기 및 수신기들 각각이 채널 정보를 공유하기 위하여 제한된 사이즈를 갖는 채널 코드북을 사용하는 경우, 송신기가 수신기들 각각으로부터 부분적인(partial) 채널 정보(부분적인 채널 상태 정보-channel state information-라고 불리기도 한다)를 얻을 수 있다. 그리고, 수신기들 각각을 위한 전송 파워는 동일하다고 가정하는 경우, 수신기들 각각에는 P/K의 전송 파워가 할당된다. P는 토탈 전송 파워를 나타낸다. 이 때, 수신기 i에서의 수신 신호 벡터 yi는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
In the case where each of the transmitter and the receiver uses a channel codebook having a limited size to share channel information, a transmitter may be referred to as partial channel information (partial channel state information) from each of the receivers Can be obtained. And, assuming that the transmission power for each of the receivers is the same, each of the receivers is assigned a transmission power of P / K. P represents the total transmission power. At this time, the received signal vector in a receiver i y i can be expressed as Equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 이고, CMr x Mt는 Mr x Mt 차원의 컴플렉스 공간을 나타낸다. 는 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 나타내며, 는 규준화된 노이즈 벡터를 나타낸다. 의 엔트리들은 표준 정규 분포 에 따라 identically independent distributed하다. 그리고, 는 전송 심볼을 나타내며, 전송 심볼의 에너지는 이며, 는 신호 대 잡음 비(SNR)이다.here, And C Mr x Mt represents the complex space of dimension M r x M t . Denotes a beamforming vector for receiver i, Represents a normalized noise vector. The entries of the standard normal distribution It is identically independent distributed according to. And, Represents the transmission symbol, and the energy of the transmission symbol is Lt; Is the signal-to-noise ratio (SNR).
수신기 i는 송신기로부터 전송된 공통 파일럿을 이용하여 수신기 i와 송신기 사이의 채널 Hi를 추정할 수 있다. 수신기 i에서의 수신 신호 벡터 yi를 상기 수학식 1과 같이 모델링하는 경우, 수신기 i는 채널 Hi의 공분산인 Hi *Hi를 계산할 수 있다. 뿐만 아니라, 수신기 i는 를 계산할 수 있다. 여기서, Hi *는 Hi의 허미시안을 나타내며, 는 Hi의 프로비니어스 놈의 제곱(square)을 의미한다.Receiver i may be using the common pilot transmitted from the transmitter to estimate the channel H i between the receiver i and the transmitter. When modeled as a received signal vector y i at receiver i and the equation (1), the receiver i can calculate the covariance of i * H i H H i of the channel. In addition, receiver i Can be calculated. Here, H i * represents the Hermitian of H i , Is the square of the probabilistic norm of H i .
수신기 i는 사이즈 N1의 채널 코드북 를 이용하여 에 대응하는 선호 코드워드를 선택할 수 있다. 여기서, 는 하기 수학식 2와 같이 N1 개의 코드워드들을 포함한다.
Receiver i is a channel codebook of size N1 Using Can be selected. here, N1 < / RTI > codewords as shown in Equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서, 에 포함되는 코드워드들 중 선호 코드워드는 하기 수학식 3을 통하여 선택될 수 있다.
here, The preferred codeword among the codewords included in the first codeword may be selected through Equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, 이고, 수신기들 각각은 서로 다른 채널 코드북 를 갖는다. 예를 들어, 수신기 1은 채널 코드북 g(1), 수신기 2는 채널 코드북 g(2)를 갖는다. 그리고, 코드워드들 각각 는 하기 수학식 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들을 기초로 생성될 수 있다.
here, , And each of the receivers has a different channel codebook . For example,
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, 는 그래스매니안 라인 팩킹 코드북 에 있는 벡터이다. 함수 는 벡터 를 차원의 매트릭스로 변환한다. 특히, 함수 는 벡터 의 원소들을 컬럼별로(columnwisely) 쌓음(stacking)으로써 차원의 매트릭스를 생성할 수 있다. 는 A x B 차원의 오쏘노말(orthonormal) 매트릭스 스페이스를 나타낸다.
here, Grassmanian Line Packing Codebook In the vector. function Vector To Dimensional matrix. In particular, Vector By columnwisely stacking the elements of You can create a matrix of dimensions. Represents an orthonormal matrix space of A x B dimension.
도 3은 MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터 및 상기 벡터를 기초로 생성되는 Mt x Mr 차원의 매트릭스를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing a matrix in the M t M r x 1 -dimensional matrix and a matrix in the M t x M r dimension generated based on the vector.
도 3을 참조하면, 벡터(310)의 차원은 MtMr x 1이고, 매트릭스(320)의 차원은 Mt x Mr이다. Mt 는 2이고, Mr은 4라고 가정한다.Referring to FIG. 3, the dimension of the
벡터(310)는 MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북 의 원소이며, 매트릭스(320)은 벡터(310)의 원소들을 컬럼별로(columnwisely) 쌓음(stacking)으로써 생성된다.
The
수신기들이 제로포싱 선형 컴바이닝 기법을 사용한다고 가정하고, 수신기 I 가 측정 시간에서 공통 파일럿을 이용하여 에러 없이 를 추정하고, 복조 시간에서 전용 파일럿을 이용하여 에러 없이 의 실효 채널 를 추정한다고 가정한다. 여기서, 는 수신기 i를 위해 송신기에 의해 사용되는 빔포밍 벡터를 나타내며, 는 N2 사이즈의 빔포밍 코드북으로부터 선택된다. 이 때, 제로포싱 선형 컴바이너는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Assuming that receivers use a zero-forcing linear combination technique, and that receiver I uses a common pilot at measurement time , And using a dedicated pilot in the demodulation time without error Effective channel . here, Represents the beamforming vector used by the transmitter for receiver i, Is selected from N2 sized beam-forming codebooks. In this case, the zero-forcing linear combiner can be expressed by the following equation (5).
[수학식 5]&Quot; (5) "
여기서, 다른 수신기들로부터 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 구별할 수 있도록 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 라고 가정한다. 여기서, ni는 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북에서 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터의 인덱스를 나타낸다. 전용 파일럿이 사용되는 경우, 수신기 i는 실효 채널을 추정함으로써, 를 파악할 수 있지만, 전용 파일럿이 사용되지 않는 경우, 송신기는 다운링크에서 를 수신기 i로 알려줄 수 있다.Here, a beamforming vector for the receiver i is selected so that the beamforming vector for the receiver i can be distinguished from other receivers . Where n i represents the index of the beamforming vector for receiver i in the beamforming codebook for receiver i. If a dedicated pilot is used, receiver i estimates the effective channel, , But if the dedicated pilot is not used, To receiver i.
수신기들 각각의 선호 코드워드를 라고 한다면, 수신기들 각각은 를 송신기로 피드백한다. 여기서, 은 채널 코드북 에서 l 번째 코드워드를 의미한다. 송신기가 적절한 스케쥴링을 수행할 수 있도록 송신기들 각각은 를 피드백한다.The preferred codeword of each of the receivers , Each of the receivers To the transmitter. here, Channel codebook ≪ / RTI > To enable the transmitter to perform the proper scheduling, each of the transmitters .
송신기는 수신기들 각각의 선호 코드워드를 기초로 수신기들을 위한 K 개의 빔포밍 벡터들을 생성한다. 이 때, 수신기들 각각은 서로 다른 빔포밍 코드북을 가질 수 있으며, 송신기는 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북으로부터 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 송신기에 의해 선택된 빔포밍 벡터들은 ""로 나타낼 수 있다. 그리고, 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북은 그래스매니안 라인 팩킹 코드북일 수 있다. 즉, 수신기 1 내지 수신기 K의 빔포밍 코드북은 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.The transmitter generates K beamforming vectors for receivers based on the preferred codewords of each of the receivers. At this time, each of the receivers may have a different beam-forming codebook, and the transmitter selects K beam-forming vectors from the beam-forming codebook corresponding to each of the receivers. The beamforming vectors selected by the transmitter are " The beamforming codebook corresponding to each of the receivers may be a Grassmanian line packing codebook. That is, the beamforming codebook of the
[수학식 6]&Quot; (6) "
여기서, 는 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북을 나타내며, N2는 의 사이즈이다. 이러한 빔포밍 코드북들은 수신기들마다 서로 다르게 디자인되지만, 거의 그래스매니안 매니폴드(manifold) 내에서 동일한 '최소 거리(minimum distance)' 특성을 가질 수 있다. '최소 거리'는 에 포함된 코드워드들 사이의 거리들 중에서 가장 작은 거리를 의미한다.here, Denotes a beamforming codebook for receiver i, N2 denotes . Although these beamforming codebooks are designed differently for each receiver, they may have the same 'minimum distance' characteristic in almost the grating manifold manifold. The "minimum distance" Quot; means the smallest distance among the codewords included in the codewords.
수신기들 각각이 제로 포싱 선형 컴바이닝을 수행하는 경우, 송신기는 하기 수학식 7을 이용하여 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택할 수 있다.
When each of the receivers performs a zero-forcing linear combination, the transmitter may select K beamforming vectors using Equation (7).
[수학식 7]&Quot; (7) "
상기 수학식 7을 참조하면, 송신기는 수신기들로의 전송률 합(sum rate)이 최대가 되도록 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다.Referring to Equation (7), the transmitter selects K beamforming vectors such that the sum rate to the receivers is maximized.
송신기의 평균 전송률 합은 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
The average transmission rate of the transmitter can be expressed by Equation (8).
[수학식 8]&Quot; (8) "
브로드캐스트 채널에서, 높은 SNR 영역에서 수신기들 사이의 높은 간섭들로 인하여 전송률 합은 제한된다. 이러한 높은 SNR 영역에서 단지 수신기들 각각의 원하는(desired) 신호 파워를 높이는 것보다는 간섭 파워를 줄이는 것(suppress)이 더 효율적일 수 있다. 효율적인 빔포밍 코드북 설계 방법은 수신기들 사이의 간섭 파워를 줄임으로써 전송률 합을 증가하는 것을 요구한다. 효율적인 빔포밍 코드북 설계를 위한 하나의 가능한 방법으로서, 간섭 제한된 빔포밍 코드북에 대해 아래에서 설명한다.In the broadcast channel, the sum rate is limited due to high interference between receivers in the high SNR region. It may be more efficient to suppress the interference power than to increase the desired signal power of each of the receivers only in this high SNR region. An efficient beamforming codebook design method requires increasing the sum of the transmission rates by reducing the interference power between receivers. As one possible method for an efficient beamforming codebook design, interference limited beamforming codebooks are described below.
완벽한 채널 정보를 갖는 전송률 합의 공식은 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
The transmission rate sum formula with perfect channel information can be expressed by Equation (9).
[수학식 9]&Quot; (9) "
상기 수학식 9의 전송률 합은 하기 수학식 10에 의해 하한된다(lower bounded).
The transmission rate sum of Equation (9) is lower bounded by Equation (10).
[수학식 10]&Quot; (10) "
간섭이 제한된다고 가정하면, 에 대하여 가 취해진다. 에 대하여 가 취해지면, 하기 수학식 11을 나타낼 수 있다.
Assuming interference is limited, about Lt; / RTI > about The following expression (11) can be obtained.
[수학식 11]&Quot; (11) "
상기 수학식 11을 참조하면, 높은 SNR 영역에서 코드북 디자인 전제(criterion)는 전송률 합이 단일 구(unit sphere)에 있는 다른 수신기들의 코드북들 사이에서 분리(separation) 특성에 의해 도미넌트해진다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 높은 SNR 영역에서 전송률 합은 다른 수신기들의 코드북들 사이에서 분리(separation) 특성에 큰 영향을 받는다.Referring to Equation (11), the codebook design criterion in the high SNR region means that the sum rate is dominated by the separation characteristic among the codebooks of other receivers in a unit sphere . In other words, the transmission rate sum in the high SNR region is greatly influenced by the separation characteristics between the codebooks of other receivers.
K 개의 수신기들 각각은 하나의 선호 코드워드를 갖는다. 선호 코드워드들의 인덱스의 모든 가능한 순열(permutation)들은 하기 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.
Each of the K receivers has one preferred codeword. All possible permutations of the indices of the preferred codewords can be defined as: < EMI ID = 12.0 >
[수학식 12]&Quot; (12) "
여기서, 는 K 튜플(tuple) 벡터이며, K 튜플 벡터의 엘리먼트들은 선호 코드워드들의 인덱스들이다. 빔포밍 코드북 설계 목표 함수는 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
here, Is a K tuple vector, and the elements of the K tuple vector are the indices of the preferred codewords. The beamforming codebook design target function can be expressed by Equation (13).
[수학식 13]&Quot; (13) "
상기 수학식 13의 목표 함수는 다른 수신기들을 위한 빔포밍 코드북의 코드워드들 사이의 상관이 최소화되도록 빔포밍 코드북이 설계되어야 함을 의미한다. 직관적으로 주어진 빔포밍 코드북이 이고, 다른 빔포밍 코드북들이 ()인 경우, 는 의 기울어진(tilted) 버전이거나, 의 회전된 버전일 수 있다. 그리고, 및 는 단위 구 내에 위치하며, 동일한 최소 거리 특성을 최대한 갖는 것이 효율적일 수 있다.
The target function of Equation (13) implies that the beamforming codebook should be designed such that the correlation between the codewords of the beamforming codebook for other receivers is minimized. An intuitively given beam-forming codebook , And the other beam-forming codebooks ( ), The Or a tilted version of < RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > And, And Is located within the unit sphere, and it may be efficient to have the same minimum distance characteristic as much as possible.
도 4는 어느 하나의 코드북에 포함된 코드워드들과 다른 코드북들 각각에 포함된 코드워드들이 거의 상관을 가지지 않는 경우의 예이다.FIG. 4 shows an example in which codewords included in one codebook and codewords included in each of the other codebooks have little correlation.
도 4의 구(410), 구(420) 및 구(430) 각각은 코드워드들을 포함하는 공간을 의미한다. 구(410)에 포함된 코드워드들과, 구(420)에 포함된 코드워드들, 구(430)에 포함된 코드워드들은 직교하므로, 0의 상관을 갖는다. Each of the
도 4에 도시된 바와 같이, 특정 수신기에 대응하는 코드북의 코드워드들과 다른 수신기들에 대응하는 코드북들의 코드워드들이 직교하는 경우, 상기 수학식 13의 최적의 코드북들이 설계될 수 있다.
As shown in FIG. 4, when the codewords of the codebook corresponding to the specific receiver and the codewords of the codewords corresponding to other receivers are orthogonal, the optimal codebooks of Equation (13) can be designed.
임의의 빔포밍 코드북들에 대하여 상기 수학식 13을 최적화하는 것은 매우 어려울 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시예는 시스테매틱 빔포밍 코드북 디자인 어프로치를 제공할 수 있다. Mt 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북인 를 가정하는 경우, K 개의 수신기들을 위한 코드북은 하기 수학식 14와 같이 설계될 수 있다.
It may be very difficult to optimize Equation (13) for any beam-forming codebooks. At this time, embodiments of the present invention can provide a systematic beam-forming codebook design approach. Mt-dimensional Grassmanian Line Packing Codebook , The codebook for the K receivers can be designed as: < EMI ID = 14.0 >
[수학식 14]&Quot; (14) "
여기서, 는 수신기 i를 위한 Mt 차원의 유니터리 회전 매트릭스를 의미한다. 주어진 베이스 코드북 에 대하여, 유니터리 회전 매트릭스 는 상기 수학식 13을 통하여 최적화될 수 있다.here, Means a unitary rotation matrix of Mt dimensions for receiver i. Given base codebook , The unitary rotation matrix Can be optimized through Equation (13).
상술한 시스테매틱 빔포밍 코드북 구조는 효율적인 구조일 수 있다. 특히, 수신기들은 베이스 코드북 과 회전 매트릭스의 후보들을 포함하는 를 미리 저장할 수 있고, 수신기들이 송신기에 의해 서빙되기 위하여 셀로 접속할 때마다, 송신기는 회전 매트릭스의 Ui의 인덱스를 수신기들로 피드포워드할 수 있다. 이러한 경우, 수신기들은 회전 매트릭스 Ui를 이용하여 기본 코드북 을 회전함으로써 코드북 구조(configuration)를 쉽게 변경할 수 있다. 특히, 전용 파일럿이 사용될 수 있다면, 수신기들은 Ui 및 를 알 필요가 없다.The above-described systematic beam-forming codebook structure can be an efficient structure. In particular, And candidates of the rotation matrix And whenever the receivers connect to the cell to be served by the transmitter, the transmitter can feed-forward the index of the Ui of the rotation matrix to the receivers. In this case, the receivers use the rotation matrix Ui to generate the basic codebook It is easy to change the codebook configuration. In particular, if a dedicated pilot can be used, .
전체적인 성능(overall performance)을 향상시키기 위하여, 송신기로부터 수신기들 각각으로의 피드포워드 링크가 사용 가능하다고 가정한다. 이러한 피드포워드 링크를 통하여, 송신기는 모든 수신기들에게 간섭 통계에 관한 정보를 브로드캐스트할 수 있다.To improve the overall performance, it is assumed that a feed-forward link from the transmitter to each of the receivers is available. Through this feed forward link, the transmitter can broadcast information on interference statistics to all receivers.
이 때, 간섭 통계는 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
At this time, the interference statistics can be expressed by the following equation (15).
[수학식 15]&Quot; (15) "
상기 수학식 14와 같이 간섭 제한된 빔포밍 코드북을 사용한다고 가정하는 경우, 상기 수학식 15의 간섭 통계는 수신기 i가 최적의 컴바이닝 벡터 를 설계하는 데에 도움을 준다. 최적의 컴바이닝 벡터 는 하기 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Assuming that the interference-limited beamforming codebook is used as in Equation (14), the interference statistics in Equation (15) It helps to design. Optimal Combining Vector Can be expressed by the following equation (16).
[수학식 16]&Quot; (16) "
여기서, 는 하기 수학식 17을 기초로 계산될 수 있다.
here, Can be calculated based on the following equation (17).
[수학식 17]&Quot; (17) "
수신기들 각각은 상기 수학식 16에 기재된 최적의 컴바이너를 설계할 수 있다. 뿐만 아니라, 수신기들 각각으로부터 피드백된 부분적인 채널 정보를 기초로 전송률 합을 최대화하는 K 개의 빔포밍 벡터를 얻을 수 있다.
Each of the receivers can design the optimal combiner shown in Equation (16). In addition, K beamforming vectors maximizing the sum of the transmission rates can be obtained based on the partial channel information fed back from each of the receivers.
[수학식 18]&Quot; (18) "
여기서, 와 같이 특이값 분해가 수행되는 경우, 는 우측 특이 매트릭스(right singular 매트릭스)이고, 는 대각 특이 값(diagonal singular value)이다.here, When the singular value decomposition is performed, Is a right singular matrix, Is a diagonal singular value.
빔포밍 벡터들 ()을 기초로, 송신기는 수신기들로 데이터 스트림을 송신할 수 있다. 이 때, 실제의 전송률 합은 하기 수학식 19와 같이 나타낼 수 있다.
Beamforming vectors ( ), The transmitter may transmit the data stream to the receivers. At this time, the actual transmission rate sum can be expressed by the following equation (19).
[수학식 19]&Quot; (19) "
위에서는 Mr이 Mt보다 크거나 같은 경우에 대해 설명하였다. 아래에서는 Mr이 Mt보다 작은 경우에 대해 설명한다.
In the above, the case where M r is equal to or greater than M t is described. Hereinafter, the case where M r is smaller than M t will be described.
MM
rr
이 MThis M
tt
보다 작은 경우Less than
Mt가 Mr보다 큰 경우, 수신기 i의 수신 신호 벡터는 하기 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.
When M t is larger than M r , the received signal vector of the receiver i can be expressed by Equation (20).
[수학식 20]&Quot; (20) "
여기서, 이고, CMr x Mt는 Mr x Mt 차원의 컴플렉스 공간을 나타낸다. 는 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 나타내며, 는 규준화된 노이즈 벡터를 나타낸다. 의 엔트리들은 표준 정규 분포 에 따라 identically independent distributed하다. 그리고, 는 전송 심볼을 나타내며, 전송 심볼의 에너지는 이며, 는 신호 대 잡음 비(SNR)이다.here, And C Mr x Mt represents the complex space of dimension M r x M t . Denotes a beamforming vector for receiver i, Represents a normalized noise vector. The entries of the standard normal distribution It is identically independent distributed according to. And, Represents the transmission symbol, and the energy of the transmission symbol is Lt; Is the signal-to-noise ratio (SNR).
수신기들이 최소 자승 결합(least square combining) 기법을 사용한다고 가정한다. 그리고, 는 사이즈 N2의 빔포밍 코드북으로부터 선택된 빔포밍 벡터라고 가정한다. 이 때, 최소 자승 결합(least square combining) 기법에 따른 컴바이너는 하기 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다.
It is assumed that receivers use a least square combining technique. And, Is a beamforming vector selected from a beamforming codebook of size N2. In this case, the combiner according to the least square combining technique can be expressed by Equation (21).
[수학식 21]&Quot; (21) "
다른 수신기들로부터 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 구별할 수 있도록 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 라고 가정한다. 여기서, ni는 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북에서 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터의 인덱스를 나타낸다. 전용 파일럿이 사용되는 경우, 수신기 i는 실효 채널을 추정함으로써, 를 파악할 수 있지만, 전용 파일럿이 사용되지 않는 경우, 송신기는 다운링크에서 를 수신기 i로 알려줄 수 있다.To distinguish the beamforming vector for receiver i from the other receivers, we use a beamforming vector for receiver i . Where n i represents the index of the beamforming vector for receiver i in the beamforming codebook for receiver i. If a dedicated pilot is used, receiver i estimates the effective channel, , But if the dedicated pilot is not used, To receiver i.
완벽한 채널 정보를 갖는 전송률 합의 공식은 하기 수학식 22와 같이 나타낼 수 있다.
The transmission rate sum formula with perfect channel information can be expressed by Equation (22).
[수학식 22]&Quot; (22) "
여기서, 는 의 row 서브스페이스를 나타내며, Uj는 이고, 이며, 이다. 상기 수학식 22의 전송률 합은 하기 수학식 23에 의해 하한된다(lower bounded).
here, The Of the row represents the subspace, U j is ego, Lt; to be. The transmission rate sum of Equation (22) is lower bounded by Equation (23).
[수학식 23]&Quot; (23) "
간섭을 억제에 대해 다시 고려하면, 에 대하여 가 취해진다. 에 대하여 가 취해지면, 하기 수학식 24를 나타낼 수 있다.
Considering again the interference suppression, about Lt; / RTI > about The following equation (24) can be obtained.
[수학식 24]&Quot; (24) "
상기 수학식 24를 해석하면, 다음과 같은 실시예들이 제안될 수 있다. 즉, 수신기 i는 N1 사이즈의 채널 코드북을 이용하여 를 양자화한다.By analyzing Equation 24, the following embodiments can be proposed. That is, the receiver i uses a channel codebook of N1 size Lt; / RTI >
이 때, 수신기 i를 위한 채널 코드북은 하기 수학식 25와 같이 나타낼 수 있다.
At this time, the channel codebook for the receiver i can be expressed by Equation (25).
[수학식 25]&Quot; (25) "
여기서, 수신기 i를 위한 채널 코드북에 포함되는 코드워드들은 하기 수학식 26을 기초로 생성될 수 있다.
Here, the codewords included in the channel codebook for receiver i may be generated based on Equation (26).
[수학식 26]&Quot; (26) "
또한, 수신기들 각각이 서로 다른 채널 코드북 를 갖고, 각각의 채널 코드북은 그래스매니안 라인 팩킹 코드북이라고 가정한다. 수신기들 각각의 선호 코드워드를 라고 한다면, 수신기들 각각은 를 송신기로 피드백한다. 은 채널 코드북 에서 l 번째 코드워드를 의미한다. 송신기가 적절한 스케쥴링을 수행할 수 있도록 송신기들 각각은 를 피드백한다.In addition, each of the receivers has a different channel codebook , And each channel codebook is a Grassman's line packing codebook. The preferred codeword of each of the receivers , Each of the receivers To the transmitter. Channel codebook ≪ / RTI > To enable the transmitter to perform the proper scheduling, each of the transmitters .
송신기는 수신기들 각각의 선호 코드워드를 기초로 수신기들을 위한 K 개의 빔포밍 벡터들을 생성한다. 이 때, 수신기들 각각은 서로 다른 빔포밍 코드북을 가질 수 있으며, 송신기는 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북으로부터 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 송신기에 의해 선택된 빔포밍 벡터들은 로 나타낼 수 있다. 그리고, 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북은 그래스매니안 라인 팩킹 코드북일 수 있다. 즉, 수신기 1 내지 수신기 K의 빔포밍 코드북은 하기 수학식 27과 같이 나타낼 수 있다.
The transmitter generates K beamforming vectors for receivers based on the preferred codewords of each of the receivers. At this time, each of the receivers may have a different beam-forming codebook, and the transmitter selects K beam-forming vectors from the beam-forming codebook corresponding to each of the receivers. The beamforming vectors selected by the transmitter are . And, the beamforming codebook corresponding to each of the receivers may be a Grassmanian line packing codebook. That is, the beamforming codebook of the
[수학식 27]&Quot; (27) "
여기서, 빔포밍 코드북 은 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북을 나타내며, N2는 의 사이즈이다. LSC를 사용하는 수신기 i의 신호 파워를 최대화하는 빔포밍 방향은 서브스페이스 위에 있어야 한다. 따라서, 는 서브스페이스 위에 있어야 하며, 송신기에서의 K 개의 빔포밍 벡터들 는 와 함께 계산되는 전송률 합을 최대화하도록 결정되어야 한다는 두 가지 제한(constrain)을 제안할 수 있다.Here, the beam forming codebook Denotes a beamforming codebook for receiver i, N2 denotes . The beam-forming direction that maximizes the signal power of the receiver i using the LSC is the subspace Should be on. therefore, Subspace And the K beamforming vectors at the transmitter The And that the sum of the transmission rates computed with < RTI ID = 0.0 > T, < / RTI >
수신기 i에게 할당되는 서브 스페이스 코드북 와 관련하여, 이 N1 개 존재하며, 는 (j=1, 2, 3, . . , N1)과 관련된다. 송신기가 수신기들 각각으로부터 를 얻은 이후에, 송신기는 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 특히, 송신기는 하기 수학식 28을 이용하여 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택할 수 있다.
Subspace codebook allocated to receiver i In connection with this, Lt; RTI ID = 0.0 > N1 & The (j = 1, 2, 3, ..., N1). From the transmitter , The transmitter selects the K beamforming vectors. In particular, the transmitter may select K beamforming vectors using Equation (28).
[수학식 28]&Quot; (28) "
아래에서는 빔포밍 코드북이 어떻게 설계되는지에 대해 설명한다. 상기 수학식 24는 간섭 제한된 영역에서 빔포밍 코드북을 위한 설계 제한(criterion)을 제공한다. 는 안에 있어야 하는 제한, 채널 서브스페이스 양자화를 가지고, 아래에서 설명하는 것과 같이 코드북 디자인 제한을 얻을 수 있다.
The following describes how the beam-forming codebook is designed. Equation 24 provides a design criterion for the beamforming codebook in the interference limited region. The With channel subspace quantization, the codebook design constraint can be obtained as described below.
K 개의 수신기들로부터의 선호 코드워드들의 인덱스들의 가능한 순열들은 하기 수학식 29와 같이 나타낼 수 있다.
The possible permutations of the indices of the preferred codewords from the K receivers may be expressed as: < EMI ID = 29.0 >
[수학식 29]&Quot; (29) "
여기서, 는 K 튜플 벡터이며, K 튜플 벡터의 엘리먼트들은 선호 코드워드들의 인덱스들이다. 빔포밍 코드북 설계 목표 함수는 하기 수학식 30과 같이 나타낼 수 있다.
here, Is a K tuple vector, and the elements of a K tuple vector are indices of preferred codewords. The beamforming codebook design target function can be expressed by Equation (30).
[수학식 30]&Quot; (30) "
상기 빔포밍 코드북 설계 목표 함수는 수신기 i의 양자화된 채널 서브스페이스와 관련된 빔포밍 코드북이 다른 수신기들로부터의 코드워드들 사이의 상관이 최소화되도록 설계되어야 함을 의미한다.The beamforming codebook design objective function means that the beamforming codebook associated with the quantized channel subspace of receiver i should be designed such that the correlation between codewords from other receivers is minimized.
전체적인 성능(overall performance)을 향상시키기 위하여, 송신기로부터 수신기들 각각으로의 피드포워드 링크가 사용 가능하다고 가정한다. 이러한 피드포워드 링크를 통하여, 송신기는 모든 수신기들에게 간섭 통계에 관한 정보를 브로드캐스트할 수 있다.To improve the overall performance, it is assumed that a feed-forward link from the transmitter to each of the receivers is available. Through this feed forward link, the transmitter can broadcast information on interference statistics to all receivers.
이 때, 간섭 통계는 하기 수학식 31와 같이 나타낼 수 있다.
At this time, the interference statistics can be expressed by the following equation (31).
[수학식 31]&Quot; (31) "
상기 수학식 31의 간섭 통계는 수신기 i가 최적의 컴바이닝 벡터 를 설계하는 데에 도움을 준다. 최적의 컴바이닝 벡터 는 하기 수학식 32과 같이 나타낼 수 있다.
The interference statistic of Equation (31) indicates that the receiver i is the optimal combining vector It helps to design. Optimal Combining Vector Can be expressed by the following equation (32).
[수학식 32](32)
여기서, 는 하기 수학식 33을 기초로 계산될 수 있다.
here, Can be calculated based on the following equation (33).
[수학식 33]&Quot; (33) "
송신기는 상기 수학식 32, 33을 이용하여 수신기들 각각으로부터의 양자화된 채널 매트릭스를 기초로 전송률 합을 최대화할 수 있는 K 개의 빔포밍 벡터들을 고를 수 있다. 특히, 송신기는 하기 수학식 34를 사용할 수 있다.
The transmitter may select K beamforming vectors that can maximize the rate sum based on the quantized channel matrix from each of the receivers using Equations 32 and 33 above. In particular, the transmitter may use the following equation (34).
[수학식 34]&Quot; (34) "
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기 i의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a communication method of a transmitter and a receiver i in a multi-user MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
우선 도 5를 참조하여, Mr가 Mt보다 크거나 같은 경우 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다. 도 5를 참조하면, 송신기는 공통 파일럿을 전송한다. 복수의 수신기들 각각은 채널을 추정하며, 복수의 수신기들 중 어느 하나인 수신기 i 역시도 채널 를 추정한다.First, referring to FIG. 5, embodiments of the present invention will be described when M r is equal to or greater than M t . Referring to FIG. 5, the transmitter transmits a common pilot. Each of the plurality of receivers estimates a channel, and receiver i, which is one of a plurality of receivers, .
수신기들 각각은 서로 다른 채널 코드북을 갖고 있다. 수신기 i는 채널 코드북 를 이용하여 추정된 채널 에 대응하는 선호 코드워드 를 선택한다. 보다 구체적으로, 수신기 i는 상기 수학식 3을 이용하여 를 선택할 수 있다.Each of the receivers has a different channel codebook. Receiver i < / RTI > Lt; RTI ID = 0.0 > The preferred code word < RTI ID = 0.0 > . More specifically, receiver i uses
가 선택되면, 수신기 i는 의 인덱스를 송신기로 피드백한다. 마찬가지로, 송신기에 의해 서빙되기 위하여 셀에 접속한 모든 수신기들 각각은 해당 선호 코드워드의 인덱스를 송신기로 피드백한다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 도 피드백된다. Is selected, receiver i To the transmitter. Likewise, all of the receivers connected to the cell to be served by the transmitter feed back the index of the corresponding preferred codeword to the transmitter. In addition, as described above, Is also fed back.
송신기는 수신기들 각각으로부터 피드백된 인덱스를 기초로 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 즉, 송신기는 상기 수학식 6에 기술된 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북으로부터 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다.The transmitter selects K beamforming vectors based on the feedback index from each of the receivers. That is, the transmitter selects K beamforming vectors from the beamforming codebook corresponding to each of the receivers described in Equation (6).
송신기가 피드포워드 링크를 사용할 수 있는 경우, 선택된 빔포밍 벡터에 관한 정보는 피드포워드될 수 있다. 예를 들어, 수신기 i는 의 인덱스를 수신함으로써, 를 파악할 수 있다. 뿐만 아니라, 송신기가 전용 파일럿을 사용할 수 있는 경우, 수신기들은 해당 실효 채널을 파악함으로써, 해당 빔포밍 벡터를 파악할 수 있다.If the transmitter is able to use the feedforward link, information about the selected beamforming vector may be feed forwarded. For example, receiver i By receiving an index of < RTI ID = . In addition, when the transmitter can use the dedicated pilot, the receivers can grasp the corresponding beamforming vector by grasping the corresponding effective channel.
만약, 송신기가 상기 수학식 14와 같은 빔포밍 코드북들을 사용하는 경우, 송신기는 회전 매트릭스에 관한 정보를 피드포워드할 수 있으며, 간섭 통계에 관한 정보를 피드포워드할 수도 있다.If the transmitter uses beamforming codebooks such as Equation (14) above, the transmitter may feed forward information about the rotation matrix and feed forward information about the interference statistics.
상술한 스텝들은 Mr가 Mt보다 작은 경우에도 잘 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
The above-described steps can be applied well even when M r is smaller than M t , so a detailed description will be omitted.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기는 메모리(610), 수신부(720), 프로세서(730) 및 전송부(740)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a transmitter for multi-user MIMO communication includes a
메모리(610)에는 수신기들 각각에 대응하는 채널 코드북 및 빔포밍 코드북이 저장되며, 추가적으로 회전 매트릭스의 후보들, 베이스 코드북이 더 저장될 수 있다.In the
프로세서(630)의 제어에 따라, 전송부(640)는 공통 파일럿을 전송하며, 수신기들 각각은 채널을 추정한 이후에, 부분적인 채널 정보(선호 코드워드에 관한 정보) 및 채널 품질 정보를 피드백한다. 이 때, 수신기들 각각에 대응하는 채널 코드북이 서로 다르므로, 송신기는 수신기들 각각의 부분적인 채널 정보를 파악하기 위하여 대응하는 채널 코드북을 참조해야 한다.According to the control of the
즉, 수신부(620)는 수신기들 각각으로부터 선호 코드워드에 관한 정보를 수신하며, 프로세서(630)는 메모리(610)에 미리 저장된 수신기들 각각의 채널 코드북을 참조하여 수신기들 각각의 선호 코드워드를 파악한다.That is, the
수신기들 각각의 선호 코드워드가 파악되면, 프로세서(630)는 수신기들 각각의 선호 코드워드를 기초로 메모리(610)에 미리 저장된 수신기들 각각의 빔포밍 코드북으로부터 K 개(수신기들의 개수임)의 빔포밍 벡터들을 생성한다.Once the preferred codewords of each of the receivers are grasped, the
빔포밍 벡터들이 결정되면, 프로세서(630)는 피드포워드 링크가 사용 가능한 경우, 빔포밍 벡터들에 관한 정보, 간섭 통계에 관한 정보, 수신기들 각각에 대응하는 회전 매트릭스에 관한 정보 등을 생성할 수도 있다.Once the beamforming vectors are determined, the
전송부(640)는 빔포밍 벡터들을 이용하여 프리코딩된 데이터 스트림을 수신기들로 전송한다. 이 때, 전송부(640)는 선택적으로 빔포밍 벡터들에 관한 정보, 간섭 통계에 관한 정보, 수신기들 각각에 대응하는 회전 매트릭스에 관한 정보 등을 전송할 수도 있다. 뿐만 아니라, 전용 파일럿이 사용될 수 있는 경우, 전송부(640)는 전용 파일럿을 전송할 수도 있다.Transmit
도 6에 도시된 송신기에는 도 1 내지 도 5에 기술된 설명이 모두 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.The transmitter shown in FIG. 6 can be applied to all of the descriptions shown in FIG. 1 to FIG. 5, and thus a detailed description thereof will be omitted.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a receiver in accordance with an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 수신기는 메모리(710), 채널 추정기(720), 수신부(730), 프로세서(740) 및 전송부(740)를 포함한다.7, a receiver for multi-user MIMO communication includes a
메모리(610)에는 해당 수신기에 대응하는 채널 코드북 및 빔포밍 코드북이 저장되며, 추가적으로 회전 매트릭스의 후보들, 베이스 코드북이 더 저장될 수 있다.In the
송신기로부터 공통 파일럿이 전송되는 경우, 그 수신된 공통 파일럿은 수신부(730)로부터 채널 추정기(720)로 제공된다. 채널 추정기(720)는 수신기와 송신기 사이의 채널을 추정한다.When a common pilot is transmitted from the transmitter, the received common pilot is provided from the
프로세서(740)는 추정된 채널을 기초로 메모리(610)에 미리 저장된 채널 코드북으로부터 선호 코드워드를 선택한다. 그리고, 그 선호코드워드에 관한 정보는 전송부(740)를 통하여 피드백된다.
송신기가 해당 수신기에 대응하는 빔포밍 벡터를 결정한 후에, 그 빔포밍 벡터를 이용하여 데이터 스트림을 프리코딩한 경우, 수신된 데이터 스트림은 프로세서(740)에 의해 처리된다. 이 때, 프로세서(740)는 송신기로부터 피드포워드된 빔포밍 벡터들에 관한 정보, 간섭 통계에 관한 정보, 회전 매트릭스에 관한 정보, 또는 송신기로부터 전용 파일럿을 기초로 추정된 실효 채널을 기초로 최적의 컴바이너를 설계할 수 있다. 수신된 데이터 스트림은 최적의 컴바이너에 따라 처리된다.If the transmitter precodes the data stream using the beamforming vector after determining the beamforming vector corresponding to that receiver, the received data stream is processed by the
도 7에 도시된 수신기에는 도 1 내지 도 5에 기술된 설명이 모두 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.1 to 5 may be applied to the receiver shown in FIG. 7, so that a detailed description thereof will be omitted.
상술한 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.The above-described methods 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 configured 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.
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 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
110: 기지국110: base station
Claims (15)
제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북 및 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계;
상기 제1 수신기로부터 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제1 선호 코드워드에 관한 정보 및 상기 제2 수신기로부터 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제1 선호 코드워드 및 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 제1 빔포밍 벡터를 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 채널 코드북 및 상기 제2 채널 코드북은 서로 다르며,
상기 제1 빔포밍 코드북은, 제1 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되고,
상기 제2 빔포밍 코드북은, 상기 제1 유니터리 회전 매트릭스와 다른 제2 유니터리 회전 매트릭스와 상기 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되며,
상기 제1 채널 코드북은 상기 제1 빔포밍 코드북과 다르고, 상기 제2 채널 코드북은 상기 제2 빔포밍 코드북과 다른,
다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
A communication method of a transmitter for multi-user multi-input / output communication,
Maintaining a memory in which a first channel codebook corresponding to a first receiver and a second channel codebook corresponding to a second receiver are stored;
Information on a first preferred code word among codewords included in the first channel codebook from the first receiver and information on a second preferred codeword among codewords included in the second channel codebook from the second receiver Receiving information; And
Determining a first beamforming vector using a first beamforming codebook for the first receiver based on the first preferred code word and the second preferred code word, Determining a second beamforming vector using a second beamforming codebook for the receiver,
Lt; / RTI >
The first channel codebook and the second channel codebook are different from each other,
The first beamforming codebook is generated by inner producting each of the code words included in the first unitary rotation matrix and the predefined basic codebook,
Wherein the second beamforming codebook is generated by inner producting each of a second unitary rotation matrix different from the first unitary rotation matrix and code words included in the predefined basic codebook,
Wherein the first channel codebook is different from the first beamforming codebook and the second channel codebook is different from the second beamforming codebook,
A communication method of a transmitter for multiuser multi - input / output communication.
상기 제1 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제1 수신기 사이의 제1 채널의 공분산(covariance)과 관련된 것이고, 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산과 관련된 것인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the information about the first preferred codeword is related to the covariance of the first channel between the transmitter and the first receiver and the information about the second preferred codeword is related to the covariance of the first preferred codeword between the transmitter and the second receiver Wherein the first channel is associated with a covariance of a second channel.
상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들을 기초로 정의되고,
상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드에 있는 벡터들을 기초로 정의되고,
Mr1은 상기 제1 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mr2는 상기 제2 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mt는 상기 송신기의 송신 안테나들의 개수인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the code words contained in one channel code book are defined on the basis of the vectors in the codebook of the packing line grass maenian dimension r1 x M t M 1,
Wherein the code words contained in the two-channel codebooks are defined on the basis of the vector in the grass maenian packing line code of dimension M t M x r2 1,
Wherein M r1 is the number of receive antennas of the first receiver, M r2 is the number of receive antennas of the second receiver, and M t is the number of transmit antennas of the transmitter. .
상기 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의되고,
상기 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의되는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 3,
The vectors in the M t M r 1 x 1-dimensional Grassmannian line packing codebook are transformed into matrices of dimension M t x M r1 , and each of the codewords included in the first channel codebook is transformed into M t x M r1 dimension Lt; / RTI > defined by each of the matrices of <
Wherein the vectors in the M t M r2 x 1 dimensional grasping line packing codebook are transformed into matrices of dimension M t x M r2 , and each of the codewords contained in the second channel codebook is transformed into M t x M r2 dimension Wherein the first and second matrices are defined by respective ones of the matrices.
상기 제1 빔포밍 코드북에 포함되는 제1 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리와 상기 제2 빔포밍 코드북에 포함되는 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리는 서로 동일한 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the minimum distance between the first beamforming code words included in the first beamforming codebook and the minimum distance between the second beamforming code words included in the second beamforming codebook are the same for multi- A method of communication of a transmitter.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 각각이 제로 포싱 선형 수신기임을 전제로, 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합(sum rate)을 계산하는 단계; 및
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합을 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 선택하는 단계
를 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 1,
Wherein determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver comprises:
Calculating a sum rate for the first receiver and the second receiver, assuming that the first receiver and the second receiver are each a zero-forcing linear receiver; And
Selecting a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on a sum rate for the first receiver and the second receiver
And a transmitter for transmitting the multi-user multi-input / multi-output communication.
상기 제1 빔포밍 코드북 및 상기 제2 빔포밍 코드북 각각은
상기 제1 빔포밍 코드워드들과 상기 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 상관(correlation)이 최소가 되도록 설계되는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 6,
The first beamforming codebook and the second beamforming codebook, respectively,
Wherein the correlation between the first beamforming codewords and the second beamforming codewords is minimized. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 제1 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제1 수신기로 제공하고, 상기 제2 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제2 수신기로 제공하는 단계
를 더 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 1,
Providing information about the first unitary rotation matrix to the first receiver and providing information about the second unitary rotation matrix to the second receiver
Further comprising the steps of: receiving a message from the transmitter;
상기 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 간섭 통계(statistics)을 계산하는 단계; 및
1`상기 간섭 통계에 관한 정보를 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 제공하는 단계
를 더 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method according to claim 1,
Calculating interference statistics based on an inner product between the first beamforming vector and a Hermitian of the first beamforming vector and an inner product between the second beamforming vector and a Hermitian of the second beamforming vector step; And
1 'providing information on the interference statistics to the first receiver and the second receiver
Further comprising the steps of: receiving a message from the transmitter;
제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북과 구별되는 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계;
상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산(covariance)을 계산하는 단계;
상기 제2 채널의 공분산을 기초로 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드를 선택하는 단계;
상기 송신기로 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 제공하는 단계;
상기 송신기가 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 제1 빔포밍 벡터를 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 제2 빔포밍 벡터를 결정하며, 상기 제2 빔포밍 코드북이 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되는 경우, 상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 송신기로부터 수신하는 단계;
상기 송신기가 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 상기 제2 빔포밍 벡터를 사용하는 경우, 상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계; 및
상기 제2 빔포밍 벡터 및 상기 제2 채널에 따라 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 채널 코드북은 상기 제1 빔포밍 코드북과 다르고, 상기 제2 채널 코드북은 상기 제2 빔포밍 코드북과 다른,
다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
A communication method of a second receiver for a multi-user MIMO communication system including a transmitter, a first receiver and a second receiver,
Maintaining a memory in which a second channel codebook corresponding to a second receiver distinct from a first channel codebook corresponding to a first receiver is stored;
Calculating a covariance of a second channel between the transmitter and the second receiver;
Selecting a second one of the codewords included in the second channel codebook based on the covariance of the second channel;
Providing information on the second preferred codeword to the transmitter;
Wherein the transmitter uses a first beamforming codebook for the first receiver to determine a first beamforming vector and a second beamforming codebook for the second receiver different from the first beamforming codebook, And when the second beamforming codebook is generated by inner product of each of the code words included in the unitary rotation matrix and the predefined basic codebook, information about the unitary rotation matrix From the transmitter;
If the transmitter uses the second beamforming vector based on the second preferred codeword, grasping the second beamforming vector using information about the unitary rotation matrix; And
Calculating a received combine- tion vector according to the second beamforming vector and the second channel,
Lt; / RTI >
Wherein the first channel codebook is different from the first beamforming codebook and the second channel codebook is different from the second beamforming codebook,
A communication method of a second receiver for multiuser multi input / output communication.
상기 송신기로부터 전송된 상기 제2 수신기를 위한 전용(dedicated) 파일럿을 이용하여 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 실효 채널을 계산하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는
상기 실효 채널을 기초로 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
13. The method of claim 12,
Calculating an effective channel between the transmitter and the second receiver using a dedicated pilot for the second receiver transmitted from the transmitter
Further comprising:
The step of grasping the second beamforming vector
And grasping the second beamforming vector based on the effective channel.
상기 송신기로부터 간섭 통계(statistics)- 상기 간섭 통계는 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 계산됨-에 관한 정보를 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계는
상기 간섭 통계를 기초로 상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
13. The method of claim 12,
Interference statistics from the transmitter, the interference statistics comprising an inner product between the first beamforming vector for the first receiver and the Hermitian of the first beamforming vector, and the second beamforming vector and the second beamforming < RTI ID = 0.0 > Calculating information based on an inner product between the Hermitian cube of the vector
Further comprising:
The step of calculating the received combining vector
And calculating the reception combining vector based on the interference statistics.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/874,297 US8532042B2 (en) | 2009-09-02 | 2010-09-02 | Codebook for multiple input multiple output communication and communication device using the codebook |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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