KR101813781B1 - Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same - Google Patents

Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same Download PDF

Info

Publication number
KR101813781B1
KR101813781B1 KR1020160004312A KR20160004312A KR101813781B1 KR 101813781 B1 KR101813781 B1 KR 101813781B1 KR 1020160004312 A KR1020160004312 A KR 1020160004312A KR 20160004312 A KR20160004312 A KR 20160004312A KR 101813781 B1 KR101813781 B1 KR 101813781B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dictionary
pilot beam
pilot
channel
generating
Prior art date
Application number
KR1020160004312A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170084902A (en
Inventor
이용훈
이준호
이주용
길계태
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020160004312A priority Critical patent/KR101813781B1/en
Priority to PCT/KR2016/010569 priority patent/WO2017122901A1/en
Publication of KR20170084902A publication Critical patent/KR20170084902A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101813781B1 publication Critical patent/KR101813781B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202Channel estimation

Abstract

파일럿 빔 생성 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 파일럿 빔 생성 방법은 하이브리드 MIMO 송신 구조와 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성하는 단계와, 상기 출력 파일럿 빔을 전송하는 단계를 포함한다.A pilot beam generating method and apparatus for performing the same are disclosed. A pilot beam generation method according to an embodiment includes generating an output pilot beam based on characteristics of a hybrid MIMO transmission structure and a channel, and transmitting the output pilot beam.

Description

파일럿 빔 생성 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD OF GENERATING A PILOT BEAM, AND AN APPARATUS PERFORMING THE SAME}Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pilot beam generating method,

아래 실시예들은 파일럿 빔 생성 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a pilot beam generating method and an apparatus for performing the same.

밀리미터파 통신 시스템(millimeter wave communication system)에서는 높아진 경로 손실(path loss)의 극복을 목적으로 지향성 빔(directional beam) 형성을 위해 송/수신기에서 많은 수의 안테나로 구성된 안테나 어레이를 사용한다.A millimeter wave communication system uses an antenna array composed of a large number of antennas in a transmitter / receiver to form a directional beam in order to overcome an increased path loss.

이는 송신기와 수신기간 무선 채널의 차원이 커지고 채널 추정의 큰 부담을 초래한다. 채널 추정의 어려움을 해결하기 위해, 밀리미터파 채널이 안테나 수 대비 적은 수의 경로들(paths)로 구성됨을 이용하여 적은 수의 경로를 추정하는 스파스 채널 추정 방법(sparse channel estimation method)이 제안되었다.This increases the dimensionality of the transmitter and the receiver radio channel and causes a large burden on channel estimation. In order to solve the difficulty of channel estimation, a sparse channel estimation method for estimating a small number of paths using a millimeter wave channel composed of a small number of paths relative to the number of antennas has been proposed .

스파스 채널 추정 방법에서는 채널 추정을 위해 송신기가 약속되어 있는 파일럿 신호를 전송하지만, 채널 추정 부담을 줄이는 목적으로 안테나 수 보다 적은 파일럿 신호의 전송 시간이 소비되기 때문에 안테나 간의 파일럿 신호들이 최적의 구조인 직교성을 만족하지 못하게 된다. 이를 해결하기 위해 대부분의 스파스 채널 추정 방법들에서는 랜덤 파일럿 신호를 활용함으로써 높은 확률로 직교성에 가깝도록 파일럿을 설계하는 방식을 이용하고 있다.In the sparse channel estimation method, since the transmitter transmits the pilot signal for which the transmitter is promised, but the pilot signal transmission time is less than the number of antennas for the purpose of reducing the channel estimation burden, Orthogonality is not satisfied. In order to solve this problem, most sparse channel estimation methods use a scheme of designing pilots so as to approximate orthogonality with a high probability by utilizing a random pilot signal.

구현 방식의 예로는 RF(Radio Frequency) 페이즈 쉬프터(phase shifter)를 이용해 랜덤 페이즈(random phase)로 구성된 파일럿 빔을 전송한다. 랜덤 페이즈로 구성된 파일럿 빔은 전 방향성 빔(omnidirectional beam)으로, 전 방향으로 균일하지 않은 불규칙한 파워를 전달한다. 랜덤 페이즈로 구성된 파일럿 빔은 밀리미터파 채널의 높은 경로 손실로 인해 정확한 채널 추정을 위한 충분한 링크 버짓(link budget)을 보장하지 못한다.An example of an implementation scheme is to transmit a pilot beam composed of a random phase using a radio frequency (RF) phase shifter. The pilot beam, which is composed of a random phase, is an omnidirectional beam and transmits uneven irregular power in all directions. A pilot beam composed of random phases does not guarantee sufficient link budget for accurate channel estimation due to high path loss of the millimeter wave channel.

실시예들은 하이브리드 MIMO 송신 구조와 밀리미터파 채널의 특성을 반영하여 지향성 파일럿 빔을 생성하는 제공할 수 있다.Embodiments may provide for generating a directional pilot beam reflecting the characteristics of a hybrid MIMO transmission structure and a millimeter wave channel.

일 실시예에 따른 파일럿 빔 생성 방법은 하이브리드 MIMO 송신 구조와 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성하는 단계와, 상기 출력 파일럿 빔을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.A method for generating pilot beams according to an embodiment may include generating an output pilot beam based on characteristics of a hybrid MIMO transmission structure and a channel, and transmitting the output pilot beam.

상기 생성하는 단계는 베이스밴드 파일럿 빔을 생성하는 단계와, RF 파일럿 빔을 생성하는 단계와, 상기 베이스밴드 파일럿 빔과 RF 파일럿 빔에 기초하여 상기 출력 파일럿 빔을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating may comprise generating a baseband pilot beam, generating an RF pilot beam, and generating the output pilot beam based on the baseband pilot beam and the RF pilot beam.

상기 RF 파일럿 빔을 생성하는 단계는 복수의 RF 파일럿 빔을 생성하는 단계와, 상기 채널의 특성에 기초하여 상기 복수의 RF 파일럿 빔으로부터 상기 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The generating the RF pilot beam may comprise generating a plurality of RF pilot beams and determining a combination of the RF pilot beams from the plurality of RF pilot beams based on the characteristics of the channel.

상기 조합에 포함된 상기 RF 파일럿 빔의 수는 RF 체인의 수에 대응할 수 있다.The number of RF pilot beams included in the combination may correspond to the number of RF chains.

상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔 중에서 적어도 하나는 상기 밀리미터파 채널을 추정하기 위한 센싱 행렬의 컬럼들이 낮은 상관성을 갖도록 생성될 수 있다.At least one of the baseband pilot beam and the RF pilot beam may be generated such that the columns of the sensing matrix for estimating the millimeter wave channel have a low correlation.

상기 밀리미터파 채널은 딕셔너리(dictionary)에 의해 스파스 표현된(sparse representation) 밀리미터파 채널일 수 있다.The millimeter wave channel may be a millimeter wave channel sparse representation by a dictionary.

상기 딕셔너리는 비균일 양자화(non-uniform)에 기초하여 구성될 수 있다.The dictionary may be constructed based on non-uniform quantization.

상기 딕셔너리는 도래각(angle of arrival)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제1 딕셔너리와 발사각(angle of departure)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제2 딕셔너리를 포함할 수 있다.The dictionary may include a first dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of arrival and a second dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of departure .

상기 제1 딕셔너리와 상기 제2 딕셔너리 각각의 로우들은 직교할 수 있다.The rows of the first dictionary and the second dictionary may be orthogonal.

일 실시예에 따른 통신 장치는 하이브리드 MIMO 송신 구조와 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성하는 컨트롤러와, 상기 출력 파일럿 빔을 전송하기 위한 MIMO 안테나를 포함할 수 있다.The communication apparatus according to an exemplary embodiment may include a controller for generating an output pilot beam based on characteristics of a hybrid MIMO transmission structure and a channel, and a MIMO antenna for transmitting the output pilot beam.

상기 컨트롤러는 베이스밴드 파일럿 빔을 생성하는 MIMO 베이스밴드 회로와, RF 파일럿 빔을 생성하는 MIMO RF 회로를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔에 기초하여 상기 출력 파일럿 빔을 생성할 수 있다.Wherein the controller includes a MIMO baseband circuit for generating a baseband pilot beam and a MIMO RF circuit for generating an RF pilot beam, the controller being operable to receive the output pilot beam based on the baseband pilot beam and the RF pilot beam Can be generated.

상기 MIMO RF 회로는 복수의 RF 파일럿 빔을 생성하고, 상기 채널의 특성에 기초하여 상기 복수의 RF 파일럿 빔으로부터 상기 RF 파일럿 빔의 조합을 결정할 수 있다.The MIMO RF circuit may generate a plurality of RF pilot beams and determine a combination of the RF pilot beams from the plurality of RF pilot beams based on the characteristics of the channels.

상기 조합에 포함된 상기 RF 파일럿 빔의 수는 상기 MIMO RF 회로에 포함된 RF 체인의 수에 대응할 수 있다.The number of RF pilot beams included in the combination may correspond to the number of RF chains included in the MIMO RF circuit.

상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔 중에서 적어도 하나는 상기 밀리미터파 채널을 추정하기 위한 센싱 행렬의 컬럼들이 낮은 상관성을 갖도록 생성될 수 있다.At least one of the baseband pilot beam and the RF pilot beam may be generated such that the columns of the sensing matrix for estimating the millimeter wave channel have a low correlation.

상기 밀리미터파 채널은 딕셔너리(dictionary)에 의해 스파스 표현된(sparse representation) 밀리미터파 채널일 수 있다.The millimeter wave channel may be a millimeter wave channel sparse representation by a dictionary.

상기 딕셔너리는 비균일 양자화(non-uniform)에 기초하여 구성될 수 있다.The dictionary may be constructed based on non-uniform quantization.

상기 딕셔너리는 도래각(angle of arrival)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제1 딕셔너리와 발사각(angle of departure)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제2 딕셔너리를 포함할 수 있다.The dictionary may include a first dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of arrival and a second dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of departure .

상기 제1 딕셔너리와 상기 제2 딕셔너리 각각의 로우들은 직교할 수 있다.The rows of the first dictionary and the second dictionary may be orthogonal.

도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 스파스 채널 추정의 도식화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 베이스밴드 파일럿 빔의 일 예를 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 RF 빔포머의 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 동작의 일 예이고, 도 6은 도 2에 도시된 RF 빔포머의 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 동작의 다른 예이다.
도 7은 실시예에 따른 RF 파일럿 빔들의 조합에 따라 생성되는 출력 파일럿 빔의 일 예를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 통신 시스템의 채널 추정의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
1 is a schematic block diagram of a communication system according to one embodiment.
2 is a schematic block diagram of the transmitting apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram for illustrating a scheme of a sparse channel estimation according to an embodiment.
4 illustrates an example of a baseband pilot beam according to one embodiment.
FIG. 5 is an example of an operation for determining the combination of the RF pilot beams of the RF beam former shown in FIG. 2, and FIG. 6 is a view for explaining another example of the operation for determining the combination of the RF pilot beams of the RF beam former shown in FIG. to be.
7 shows an example of an output pilot beam generated according to a combination of RF pilot beams according to an embodiment.
8 is a diagram for explaining the performance of channel estimation of the communication system shown in FIG.
9 is a flowchart for explaining an operation method of the transmitting apparatus shown in FIG.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the specific disclosure forms, but includes changes, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a communication system according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(communication system; 10)은 송신 장치(transmission apparatus; 100)와 수신 장치(receiving apparatus; 200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a communication system 10 may include a transmission apparatus 100 and a receiving apparatus 200.

통신 시스템(10)은 무선 통신 환경에서 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템(10)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long-Term Evolution), LTE-A(LTE-Advanced), 3GPP2 및 WiMAX(World Interoperability for Microwave Access) 등에서 구현될 수 있다.The communication system 10 can perform communication in a wireless communication environment. For example, the communication system 10 may be implemented in 3GPP (3 rd Generation Partnership Project), Long-Term Evolution (LTE), LTE-Advanced (LTE-A), 3GPP2 and World Interoperability for Microwave Access have.

이때, 통신 시스템(10)은 밀리미터파 채널(millimeter wave channel)을 통해 통신을 수행하는 밀리미터파 통신 시스템(millimeter wave communication system)일 수 있다.At this time, the communication system 10 may be a millimeter wave communication system that performs communication through a millimeter wave channel.

즉, 송신 장치(100)와 수신 장치(200)는 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 밀리미터파 채널(millimeter wave channel)을 통해 서로 통신을 수행할 수 있다.That is, the transmitting apparatus 100 and the receiving apparatus 200 can communicate with each other through a millimeter wave channel between the transmitting apparatus 100 and the receiving apparatus 200.

송신 장치(100)와 수신 장치(200) 각각은 기지국(base station), 중계국, 및 단말 등 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 이때, 기지국은 이동국(mobile station), 고정국(fixed station), Node B, eNodeB(eNB), 액세스 포인트(Access Point) 등을 의미할 수 있다.Each of the transmission apparatus 100 and the reception apparatus 200 may be implemented as at least one of a base station, a relay station, and a terminal. The base station may be a mobile station, a fixed station, a Node B, an eNodeB (eNodeB), an access point, or the like.

단말은 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다. 휴대용 전자 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), e-북(e-book), 스마트 디바이스(smart device)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 스마트 디바이스는 스마트 워치(smart watch) 또는 스마트 밴드(smart band)로 구현될 수 있다.The terminal may be implemented as a portable electronic device. The portable electronic device may be a laptop computer, a mobile phone, a smart phone, a tablet PC, a mobile internet device (MID), a personal digital assistant (PDA), an enterprise digital assistant A digital still camera, a digital video camera, a portable multimedia player (PMP), a personal navigation device or a portable navigation device (PND), a handheld game console, an e-book, or a smart device. For example, a smart device can be implemented as a smart watch or a smart band.

송신 장치(100)는 하이브리드 MIMO 송신 구조와 밀리미터파 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 출력 파일럿 빔은 지향성 파일럿 빔일 수 있다.The transmitting apparatus 100 may generate an output pilot beam based on characteristics of the hybrid MIMO transmission structure and the millimeter wave channel. For example, the output pilot beam may be a directional pilot beam.

송신 장치(100)는 밀리미터파 채널의 추정을 위한 출력 파일럿 빔을 수신 장치(200)로 전송할 수 있다. 도 2 내지 도 8을 참조하여 송신 장치(100)의 출력 파일럿 빔 생성 동작에 대해서 상세히 설명한다.The transmitting apparatus 100 may transmit the output pilot beam for estimation of the millimeter wave channel to the receiving apparatus 200. [ The output pilot beam generating operation of the transmitting apparatus 100 will be described in detail with reference to Figs. 2 to 8. Fig.

수신 장치(200)는 출력 파일럿 빔을 수신하고, 출력 파일럿 빔에 기초하여 밀리미터파 채널을 추정하기 위한 동작을 수행할 수 있다.The receiving apparatus 200 may perform an operation for receiving the output pilot beam and estimating the millimeter wave channel based on the output pilot beam.

도 2는 도 1에 도시된 송신 장치의 개략적인 블록도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 스파스 채널 추정의 도식화를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a schematic block diagram of the transmission apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram for explaining a scheme of a sparse channel estimation according to an embodiment.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 송신 장치(100)는 컨트롤러(controller; 110)와 MIMO 안테나(130)를 포함할 수 있다.1 to 3, the transmission apparatus 100 may include a controller 110 and a MIMO antenna 130. [

컨트롤러(110)는 베이스밴드 파일럿 빔을 생성하고, RF 파일럿 빔을 생성하고, 베이스밴드 파일럿 빔과 RF 파일럿 빔에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성할 수 있다. 이때, 출력 파일럿 빔은 지향성 파일럿 빔일 수 있다.The controller 110 may generate a baseband pilot beam, generate an RF pilot beam, and generate an output pilot beam based on the baseband pilot beam and the RF pilot beam. At this time, the output pilot beam may be a directional pilot beam.

컨트롤러(110)는 MIMO 베이스밴드 회로(113)와 MIMO RF 회로(115)를 포함할 수 있다.The controller 110 may include a MIMO baseband circuit 113 and a MIMO RF circuit 115.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신 장치(100)는 베이스밴드(baseband) 도메인의 디지털단인 MIMO 베이스밴드 회로(113)와 RF 도메인의 아날로그단인 MIMO RF 회로(115)가 혼용된 하이브리드(hybrid) MIMO 구조일 수 있다.2, the transmission apparatus 100 includes a hybrid (hybrid) system in which a MIMO baseband circuit 113, which is a digital stage of a baseband domain, and a MIMO RF circuit 115, ) MIMO structure.

송신 장치(100)의 하이브리드 MIMO 구조에 있어서, 송신 장치(100)의 출력 파일럿 빔은 베이스밴드 도메인과 RF 도메인 각각의 파일럿 빔 설계를 필요로 할 수 있다.In the hybrid MIMO architecture of the transmitter 100, the output pilot beam of the transmitter 100 may require a pilot beam design for each of the baseband domain and the RF domain.

MIMO 베이스밴드 회로(113)는 베이스밴드 도메인의 하나 이상의 베이스밴드 파일럿 빔을 생성할 수 있다.The MIMO baseband circuit 113 may generate one or more baseband pilot beams in the baseband domain.

MIMO RF 회로(115)는 RF 도메인의 하나 이상의 RF 파일럿 빔을 생성할 수 있다. MIMO RF 회로(115)는 하나 이상의 RF 체인과 하나 이상의 RF 파일럿 빔을 생성하기 위한 RF 빔포머(117)를 포함할 수 있다.The MIMO RF circuit 115 may generate one or more RF pilot beams of the RF domain. The MIMO RF circuit 115 may include one or more RF chains and an RF beam former 117 for generating one or more RF pilot beams.

출력 파일럿 빔은 하나 이상의 베이스밴드 파일럿 빔과 하나 이상의 RF 파일럿 빔에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 출력 파일럿 빔은 MIMO 안테나(130)를 통해 RF 하나 이상의 베이스밴드 파일럿 빔과 하나 이상의 RF 파일럿 빔이 선형으로 조합되어 생성될 수 있다. MIMO 안테나(130)는 출력 파일럿 빔을 수신 장치(200)로 전송할 수 있다.The output pilot beam may be generated based on one or more baseband pilot beams and one or more RF pilot beams. For example, the output pilot beam may be generated through linear combination of at least one RF pilot beam and at least one baseband pilot beam via a MIMO antenna 130. [ The MIMO antenna 130 may transmit the output pilot beam to the receiving apparatus 200.

송신 장치(100)에서 전송되는 출력 파일럿 빔 행렬

Figure 112016003880662-pat00001
은 MIMO RF 회로(115), 예를 들어 RF 빔포머(117)에서 생성된 파일럿 빔 행렬
Figure 112016003880662-pat00002
과 MIMO 베이스밴드 회로(113)에서 생성된 파일럿 빔 행렬
Figure 112016003880662-pat00003
에 기초하여 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The output pilot beam matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00001
For example, a pilot beam matrix < RTI ID = 0.0 > 117 < / RTI &
Figure 112016003880662-pat00002
And a pilot beam matrix generated in the MIMO baseband circuit 113
Figure 112016003880662-pat00003
1 < / RTI >

Figure 112016003880662-pat00004
Figure 112016003880662-pat00004

여기서,

Figure 112016003880662-pat00005
은 MIMO 안테나(130)에 포함된 송신 안테나 수이고,
Figure 112016003880662-pat00006
은 파일럿 빔의 수이고,
Figure 112016003880662-pat00007
은 RF 체인의 수를 의미할 수 있다.here,
Figure 112016003880662-pat00005
Is the number of transmit antennas included in the MIMO antenna 130,
Figure 112016003880662-pat00006
Is the number of pilot beams,
Figure 112016003880662-pat00007
May refer to the number of RF chains.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 베이스밴드 파일럿 빔과 RF 파일럿 빔 생성에 대해서 상세히 설명한다. 다만, RF 빔포머(117)의 RF 파일럿 빔을 생성하는 동작을 설명하기 전까지, 이하에서는 설명의 편의를 위해

Figure 112016003880662-pat00008
개의 직교한 RF 파일럿 빔이 생성된(또는 고정된) 것으로 가정한다.Hereinafter, baseband pilot beams and RF pilot beam generation according to embodiments of the present invention will be described in detail. However, until the operation of generating the RF pilot beam of the RF beam former 117 is described,
Figure 112016003880662-pat00008
It is assumed that orthogonal RF pilot beams are generated (or fixed).

우선, 통신 시스템(10)에서 수행되는 스파스 채널 추정에 대한 공식화(formulation)에 대해서 설명한다.First, a formulation for sparse channel estimation performed in the communication system 10 will be described.

송신 장치(100)가 출력 파일럿 빔을 전송할 때, 수신 장치(200)에서 수신된 수신 신호는 수학식 2로 표현될 수 있다. 이때, 수신 장치(200)는 하나 이상의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해서 수신 장치(100)의 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.When the transmitting apparatus 100 transmits the output pilot beam, the receiving signal received at the receiving apparatus 200 can be expressed by Equation (2). At this time, the receiving apparatus 200 may include one or more receiving antennas. Hereinafter, for the sake of convenience of explanation, the operation of the receiving apparatus 100 will not be described in detail.

Figure 112016003880662-pat00009
Figure 112016003880662-pat00009

여기서, 행렬

Figure 112016003880662-pat00010
은 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 무선 채널을 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00011
은 수신 장치(200)의 수신 안테나의 수를 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00012
는 수신 장치(200)의 잡음(noise)을 의미할 수 있다. 무선 채널은 밀리미터파 채널일 수 있다.Here,
Figure 112016003880662-pat00010
Means a radio channel between the transmitting apparatus 100 and the receiving apparatus 200,
Figure 112016003880662-pat00011
Denotes the number of receiving antennas of the receiving apparatus 200,
Figure 112016003880662-pat00012
May refer to the noise of the receiving apparatus 200. The wireless channel may be a millimeter wave channel.

밀리미터파 채널의 특성을 활용하기 위해, 밀리미터파 채널을 스파스(sparse) 표현시키는 딕셔너리(dictionary)들은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. 이때, 밀리미터파 채널의 특성은 밀리미터파 채널이 적은 수의 경로(path)로 구성되었다는 것일 수 있다.To utilize the characteristics of the millimeter wave channel, the dictionaries for sparse representation of the millimeter wave channel can be expressed as Equation (3). At this time, the characteristic of the millimeter wave channel may be that the millimeter wave channel has a small number of paths.

Figure 112016003880662-pat00013
Figure 112016003880662-pat00013

행렬

Figure 112016003880662-pat00014
Figure 112016003880662-pat00015
은 밀리미터파 채널을 스파스 표현시켜 주는 딕셔너리(dictionary)를 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00016
은 스파스 채널 행렬
Figure 112016003880662-pat00017
의 벡터화(vectorization)를 의미할 수 있다.procession
Figure 112016003880662-pat00014
Wow
Figure 112016003880662-pat00015
Means a dictionary for sparse representation of a millimeter wave channel,
Figure 112016003880662-pat00016
Is a sparse channel matrix
Figure 112016003880662-pat00017
And the like.

또한,

Figure 112016003880662-pat00018
은 채널 행렬
Figure 112016003880662-pat00019
의 벡터화(vectorization)를 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00020
은 행렬
Figure 112016003880662-pat00021
의 복소 공액 행렬(complex conjugate matrix)을 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00022
은 딕셔너리들로 스파스 표현된 밀리미터파 채널, 즉 스파스 채널 행렬을 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00023
은 행렬
Figure 112016003880662-pat00024
의 복소 공액 전치 행렬(complex conjugate and transpose matrix)를 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00025
은 행렬
Figure 112016003880662-pat00026
Figure 112016003880662-pat00027
의 컬럼(column) 수를 의미할 수 있다.Also,
Figure 112016003880662-pat00018
The channel matrix
Figure 112016003880662-pat00019
(Vectorization)
Figure 112016003880662-pat00020
The matrix
Figure 112016003880662-pat00021
(Complex conjugate matrix) of < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00022
Means a millimeter-wave channel, or sparse channel matrix, sparsely represented by dictionaries,
Figure 112016003880662-pat00023
The matrix
Figure 112016003880662-pat00024
(Complex conjugate and transpose matrix) of < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00025
The matrix
Figure 112016003880662-pat00026
Wow
Figure 112016003880662-pat00027
May mean the number of columns.

이때, 송신 장치(100)의 송신 안테나의 수

Figure 112016003880662-pat00028
와 수신 장치(200)의 수신 안테나의 수
Figure 112016003880662-pat00029
는 수학식 4를 만족할 수 있다.At this time, the number of transmission antennas of the transmission apparatus 100
Figure 112016003880662-pat00028
And the number of receiving antennas of the receiving apparatus 200
Figure 112016003880662-pat00029
(4) can be satisfied.

Figure 112016003880662-pat00030
Figure 112016003880662-pat00030

수학식 3으로부터, 본 발명에 있어서의 스파스 채널 추정은 딕셔너리들로 스파스 표현된 밀리미터파 채널, 즉 스파스 채널

Figure 112016003880662-pat00031
의 을 추정하는 것임을 알 수 있다.From Equation (3), the sparse channel estimation in the present invention is a millimeter wave channel sparse represented by dictionaries, that is, a sparse channel
Figure 112016003880662-pat00031
Of the total population.

다음으로, 수학식 3을 만족하는 일 실시예에 따른 딕셔너리 구성에 대해서 설명한다. 예를 들어, 딕셔너리는 비균일(non-uniform) 양자화에 기초하여 구성될 수 있다.Next, a dictionary configuration according to an embodiment that satisfies Equation (3) will be described. For example, a dictionary may be constructed based on non-uniform quantization.

밀리미터파 채널은 적은 수의 경로로 구성될 수 있다. 이때, 각 경로는 도래각(Angle of Arrival(AoA))

Figure 112016003880662-pat00032
, 발사각(Angle of Departure(AoD))
Figure 112016003880662-pat00033
, 및 채널 이득(channel gain)에 기초하여 표현될 수 있다. 예를 들어, 밀리미터파 채널이 하나의 스캐터(scatter)로 구성된 경우, 송신 장치(100)에서 바라본 스캐터의 위치 각을 발사각이라 하고, 수신 장치(200)에서 바라본 스캐터의 위치 각을 도래각이라고 할 수 있다.Millimeter wave channels can be composed of a small number of paths. At this time, each path represents the Angle of Arrival (AoA)
Figure 112016003880662-pat00032
, Angle of Departure (AoD)
Figure 112016003880662-pat00033
, And channel gain. ≪ / RTI > For example, when the millimeter wave channel is composed of one scatter, the position angle of the scatter seen from the transmitting apparatus 100 is referred to as a launch angle, and the position angle of the scatter seen from the receiving apparatus 200 comes It can be called angle.

Figure 112016003880662-pat00034
은 AoA에 대응하는 어레이 응답 벡터들(array response vectors)에 기초하여 생성(또는 구성)될 수 있다. 또한,
Figure 112016003880662-pat00035
은 AoD에 대응하는 어레이 응답 벡터들(array response vectors)에 기초하여 생성(또는 구성)될 수 있다. 어레이 응답 벡터들 각각은 기저 벡터(basis vector)일 수 있다.
Figure 112016003880662-pat00034
May be generated (or constructed) based on array response vectors corresponding to AoA. Also,
Figure 112016003880662-pat00035
May be generated (or constructed) based on array response vectors corresponding to AoD. Each of the array response vectors may be a basis vector.

예를 들어,

Figure 112016003880662-pat00036
의 각 컬럼은 AoA에 대응하는 어레이 응답 벡터들(array response vectors)로 구성되고,
Figure 112016003880662-pat00037
의 각 컬럼은 AoD에 대응하는 어레이 응답 벡터들(array response vectors)로 구성될 수 있다.E.g,
Figure 112016003880662-pat00036
≪ / RTI > is comprised of array response vectors corresponding to AoA,
Figure 112016003880662-pat00037
May be composed of array response vectors corresponding to AoD.

보다 구체적으로,

Figure 112016003880662-pat00038
의 각 컬럼은 발생 가능한 AoA에 대응하는 어레이 응답 벡터들로 구성되고,
Figure 112016003880662-pat00039
의 각 컬럼은 발생 가능한 AoD에 대한 어레이 응답 벡터들로 구성될 수 있다. More specifically,
Figure 112016003880662-pat00038
≪ / RTI > is comprised of array response vectors corresponding to the possible AoA,
Figure 112016003880662-pat00039
May be composed of array response vectors for possible AoD.

이때, 발생 가능한 AoA/AoD는 코사인 함수의 값이 동적 범위(dynamic range)에서 균일하게 분포되도록 설정될 수 있다. 예를 들어,

Figure 112016003880662-pat00040
Figure 112016003880662-pat00041
이 [-1,1]영역에서 균일하게 분포되도록 설정될 수 있다.At this time, the possible AoA / AoD can be set such that the value of the cosine function is uniformly distributed in the dynamic range. E.g,
Figure 112016003880662-pat00040
Wow
Figure 112016003880662-pat00041
Can be set to be uniformly distributed in the [-1, 1] region.

또한,

Figure 112016003880662-pat00042
Figure 112016003880662-pat00043
은 수학식 5를 만족할 수 있다.Also,
Figure 112016003880662-pat00042
Wow
Figure 112016003880662-pat00043
(5) can be satisfied.

Figure 112016003880662-pat00044
Figure 112016003880662-pat00044

여기서,

Figure 112016003880662-pat00045
Figure 112016003880662-pat00046
는 각각
Figure 112016003880662-pat00047
Figure 112016003880662-pat00048
차원의 단위 행렬을 의미할 수 있다.here,
Figure 112016003880662-pat00045
Wow
Figure 112016003880662-pat00046
Respectively
Figure 112016003880662-pat00047
Wow
Figure 112016003880662-pat00048
Dimensional unit matrix.

수학식 5로부터 각 딕셔너리의 로우(row)들은 직교함을 알 수 있다. 각 딕셔너리의 로우들이 직교하는 특성을 통해, 하이브리드 MIMO 송신 구조인 송신 장치(100)에서 베이스밴드 파일럿 빔과 RF 파일럿 빔이 독립적으로 설계될 수 있다.From Equation (5), it can be seen that the rows of each dictionary are orthogonal. With the orthogonal nature of the rows of each dictionary, the baseband pilot beam and the RF pilot beam can be designed independently in the transmitting apparatus 100, which is a hybrid MIMO transmission structure.

즉, 본 발명의 하이브리드 MIMO 구조의 송신 장치(100)는 베이스밴드 파일럿 빔과 RF 파일럿 빔을 독립적을 생성할 수 있다.That is, the transmitting apparatus 100 of the hybrid MIMO structure of the present invention can independently generate the baseband pilot beam and the RF pilot beam.

이에, 스파스 채널 추정은 수학식 2와 수학식 3을 이용하여 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.Thus, the sparse channel estimation can be expressed as Equation (6) using Equations (2) and (3).

Figure 112016003880662-pat00049
Figure 112016003880662-pat00049

Figure 112016003880662-pat00050
은 수신 신호 행렬
Figure 112016003880662-pat00051
의 벡터화(vectorization)를 의미하고,
Figure 112016003880662-pat00052
은 수신 장치(200)의 잡음 행렬
Figure 112016003880662-pat00053
의 벡터화(vectorization)를 의미할 수 있다.
Figure 112016003880662-pat00050
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00051
(Vectorization)
Figure 112016003880662-pat00052
The noise matrix of the receiving apparatus 200
Figure 112016003880662-pat00053
And the like.

또한, 행렬

Figure 112016003880662-pat00054
는 스파스 채널 행렬
Figure 112016003880662-pat00055
을 추정하기 위한 센싱 행렬을 의미할 수 있다.Also,
Figure 112016003880662-pat00054
Is a sparse channel matrix
Figure 112016003880662-pat00055
May be referred to as a sensing matrix for estimating < RTI ID = 0.0 >

수학식 6으로부터, 밀리미터파 채널 추정의 오버헤드 감소를 목표로 하는 스파스 채널 추정은 행렬

Figure 112016003880662-pat00056
의 구조, 즉 딕셔너리, 베이스밴드 파일럿 빔, 및 RF 파일럿 빔 구조(또는 설계)를 동시에 고려해야 함을 알 수 있다. From Equation (6), the sparse channel estimation aiming at the overhead reduction of millimeter wave channel estimation is a matrix
Figure 112016003880662-pat00056
The base station pilot beam, and the RF pilot beam structure (or design) must be considered at the same time.

각 파일럿 빔, 예를 들어 베이스밴드 파일럿 빔과 RF 파일럿 빔은 행렬

Figure 112016003880662-pat00057
의 컬럼(column)들이 직교에 가까운 특성이 만족되도록 생성(또는 설계)될 수 있다. 예를 들어, 각 파일럿 빔은 행렬
Figure 112016003880662-pat00058
의 컬럼(column)들이 낮은 상관성을 갖도록 생성될 수 있다.Each pilot beam, e. G., A baseband pilot beam and an RF pilot beam,
Figure 112016003880662-pat00057
(Or designed) so that the columns of the first and second columns meet near orthogonal properties. For example, each pilot beam may be a matrix
Figure 112016003880662-pat00058
May be generated with low correlation.

수학식 6은 도 3과 같이 도식화될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 밀리미터파 채널의 특성, 예를 들어 밀리미터파 채널이 작은 확산 각도(angular spread) 특성을 갖기 때문에 적은 수의 경로들이 모여서(또는 뭉쳐서) 클러스터(cluster)를 이룰 수 있다. 예를 들어, 스파스 채널 벡터의 넌-제로(non-zero) 성분(또는 값)이 모여서(또는 뭉쳐서) 클러스터(cluster)를 이룰 수 있다. 이때, 상술한 밀리미터파 채널의 특성은 RF 파일럿 빔 생성시 활용될 수 있다.Equation (6) can be schematized as shown in FIG. As shown in FIG. 3, since the characteristics of the millimeter wave channel, for example, the millimeter wave channel, have a small angular spread characteristic, a small number of paths can be gathered (or clustered) to form a cluster . For example, a non-zero component (or value) of a sparse channel vector may be gathered (or clustered) to form a cluster. At this time, the above-described characteristics of the millimeter wave channel can be utilized in the RF pilot beam generation.

행렬

Figure 112016003880662-pat00059
의 컬럼(column)들이 직교에 가깝도록, 베이스밴드 파일럿 빔은 설계될 필요가 있다. 즉, MIMO 베이스밴드 회로(113)는 행렬
Figure 112016003880662-pat00060
의 컬럼(column)들이 직교에 가깝도록, 베이스밴드 파일럿 빔을 생성할 수 있다.procession
Figure 112016003880662-pat00059
The baseband pilot beam needs to be designed so that the columns of the baseband pilot beam are close to orthogonal. That is, the MIMO baseband circuit 113 outputs the matrix
Figure 112016003880662-pat00060
The baseband pilot beam can be generated such that the columns of the baseband pilot beam are close to orthogonal.

행렬

Figure 112016003880662-pat00061
의 대각(diagonal) 성분들은 행렬
Figure 112016003880662-pat00062
의 컬럼들 각각의 파워이고, 행렬
Figure 112016003880662-pat00063
의 비대각(off-diagonal) 성분들은 행렬
Figure 112016003880662-pat00064
의 컬럼들 간의 상호 상관성(cross-correlation) 값들일 수 있다.procession
Figure 112016003880662-pat00061
Diagonal components of the matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00062
The power of each of the columns of matrix < RTI ID =
Figure 112016003880662-pat00063
The off-diagonal components of the matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00064
Correlation values between the columns of the matrix.

즉, 행렬

Figure 112016003880662-pat00065
의 비대각(off-diagonal) 성분들이 행렬
Figure 112016003880662-pat00066
의 컬럼들(columns) 간의 상관성(또는 상관 관계, correlation)을 나타내기 때문에, 행렬
Figure 112016003880662-pat00067
의 컬럼들 간의 상호 상관성(cross-correlation) 값들이 0에 가깝도록 해야 한다.That is,
Figure 112016003880662-pat00065
The off-diagonal components of the matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00066
(Or correlation) between the columns of the matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016003880662-pat00067
The cross-correlation values between the columns of the matrix should be close to zero.

직교하는 RF 파일럿 빔들을 사용한다고 가정하는 경우, 행렬

Figure 112016003880662-pat00068
의 컬럼들 간의 상관성을 낮게 하는 설계의 목적 함수는 수학식 7과 같을 수 있다.Assuming that orthogonal RF pilot beams are used,
Figure 112016003880662-pat00068
The objective function of the design that lowers the correlation between the columns of Equation 7 can be expressed by Equation (7).

Figure 112016003880662-pat00069
Figure 112016003880662-pat00069

최종 각 빔에 대한 정규화(normalization) 제한 조건 하에서, 베이스밴드 파일럿 빔의 생성(또는 설계)에 대한 최적화는 수학식 8과 같을 수 있다.Under normalization constraints for the final respective beam, the optimization for the generation (or design) of the baseband pilot beam may be as in equation (8).

Figure 112016003880662-pat00070
Figure 112016003880662-pat00070

여기서,

Figure 112016003880662-pat00071
는 행렬
Figure 112016003880662-pat00072
의 m번째 컬럼을 의미할 수 있다. 수학식 8의 최적화 문제의 해는 수학식 9와 같을 수 있다. here,
Figure 112016003880662-pat00071
The matrix
Figure 112016003880662-pat00072
May refer to the m < th > The solution of the optimization problem in equation (8) can be as in equation (9).

Figure 112016003880662-pat00073
Figure 112016003880662-pat00073

여기서,

Figure 112016003880662-pat00074
Figure 112016003880662-pat00075
는 임의의 유니타리(unitary) 행렬이고,
Figure 112016003880662-pat00076
는 A x B차원의 모든 원소들이 0인 행렬을 의미할 수 있다.here,
Figure 112016003880662-pat00074
Wow
Figure 112016003880662-pat00075
Is an arbitrary unitary matrix,
Figure 112016003880662-pat00076
May refer to a matrix in which all elements of the A x B dimension are zero.

수학식 9, 즉 최적화 해에 대한 물리적인 의미는 행렬

Figure 112016003880662-pat00077
의 컬럼들인 베이스밴드 파일럿 빔들의 관계는 직교해야 하며, 수학적인 의미는 타이트 프레임(tight frame) 구조를 만족하는 베이스밴드 파일럿 빔이 최적임을 뜻할 수 있다.The physical meaning of Equation 9, i.e., optimization,
Figure 112016003880662-pat00077
The relationships of the baseband pilot beams, which are columns of columns, are orthogonal and mathematically meaning that the baseband pilot beam satisfying the tight frame structure is optimal.

도 4는 일 실시예에 따른 베이스밴드 파일럿 빔의 일 예를 나타낸다.4 illustrates an example of a baseband pilot beam according to one embodiment.

도 4를 참조하면, 도 4에서는

Figure 112016003880662-pat00078
Figure 112016003880662-pat00079
일 때 수학식 8의
Figure 112016003880662-pat00080
를 나타낸 것이다. 왼쪽은 종래 스파스 채널 추정 방법에서 사용되는 랜덤 형태의 파일럿 빔이고, 오른쪽은 수학식 9가 만족되도록 생성된(또는 설계된) 베이스밴드 파일럿 빔이다.Referring to Figure 4,
Figure 112016003880662-pat00078
Wow
Figure 112016003880662-pat00079
8 "
Figure 112016003880662-pat00080
. The left side is a random type pilot beam used in the conventional sparse channel estimation method and the right side is a baseband pilot beam generated (or designed) so as to satisfy Equation (9).

행렬

Figure 112016003880662-pat00081
은 행렬
Figure 112016003880662-pat00082
의 컬럼들 간의 상관성(cross-correlation)을 측정해 보기 위한 것일 수 있다. 행렬
Figure 112016003880662-pat00083
의 대각 성분들은 행렬
Figure 112016003880662-pat00084
의 컬럼들 각각의 파워이고, 행렬
Figure 112016003880662-pat00085
의 비대각 성분들은 행렬
Figure 112016003880662-pat00086
의 컬럼들 간의 상호 상관성(cross-correlation) 값들일 수 있다.procession
Figure 112016003880662-pat00081
The matrix
Figure 112016003880662-pat00082
To measure the cross-correlation between the columns of the column. procession
Figure 112016003880662-pat00083
The diagonal components of < RTI ID =
Figure 112016003880662-pat00084
The power of each of the columns of matrix < RTI ID =
Figure 112016003880662-pat00085
The non-diagonal components of
Figure 112016003880662-pat00086
Correlation values between the columns of the matrix.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래 스파스 채널 추정 방법에서 사용되는 랜덤 형태의 파일럿 빔과 비교하여 일 실시예에 따른 베이스밴드 파일럿 빔의 비대각 성분의 값들이 낮음을 확인할 수 있다. 즉, 오른쪽의 베이스밴드 파일럿 빔들은 낮은 상호 상관성을 보이는 컬럼들로 생성(또는 설계)되었음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the values of the non-diagonal components of the baseband pilot beam according to an exemplary embodiment are lower than those of the random pilot beam used in the conventional sparse channel estimation method. That is, the right baseband pilot beams are generated (or designed) as columns having low correlation.

도 1 내지 도 3을 참조하면, RF 빔포머(117)는 하나 이상의 RF 파일럿 빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, RF 파일럿 빔은 지향성 파일럿 빔일 수 있다.1 to 3, the RF beam former 117 may generate one or more RF pilot beams. For example, the RF pilot beam may be a directional pilot beam.

또한, RF 빔포머(117)는 복수의 RF 파일럿 빔을 생성하고, 복수의 RF 파일럿 빔으로부터 RF 체인의 수에 대응하는 RF 파일럿 빔의 조합을 결정할 수 있다. 예를 들어, RF 빔포머(117)는 지향성의 직교한

Figure 112016003880662-pat00087
개의 RF 파일럿 빔들을 생성하고,
Figure 112016003880662-pat00088
개의 RF 파일럿 빔들로부터 수학식 1의 출력 파일럿 빔 생성시 사용되는
Figure 112016003880662-pat00089
개씩의 RF 파일럿 빔의 조합을 결정할 수 있다.In addition, the RF beam former 117 may generate a plurality of RF pilot beams and may determine a combination of RF pilot beams corresponding to the number of RF chains from the plurality of RF pilot beams. For example, the RF beam former 117 may be a directional,
Figure 112016003880662-pat00087
RTI ID = 0.0 > RF < / RTI > pilot beams,
Figure 112016003880662-pat00088
Lt; RTI ID = 0.0 > (1) < / RTI > from the < RTI ID =
Figure 112016003880662-pat00089
It is possible to determine the combination of the RF pilot beams.

도 5는 도 2에 도시된 RF 빔포머의 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 동작의 일 예이고, 도 6은 도 2에 도시된 RF 빔포머의 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 동작의 다른 예이다.FIG. 5 is an example of an operation for determining the combination of the RF pilot beams of the RF beam former shown in FIG. 2, and FIG. 6 is a view for explaining another example of the operation for determining the combination of the RF pilot beams of the RF beam former shown in FIG. to be.

도 5와 도 6에서는 설명의 편의를 위해

Figure 112016003880662-pat00090
Figure 112016003880662-pat00091
의 경우를 가정한다.In FIGS. 5 and 6, for convenience of explanation,
Figure 112016003880662-pat00090
Wow
Figure 112016003880662-pat00091
Is assumed.

도 5 및 도 6을 참조하면, RF 빔 포머(117)는 8개의 지향성의 직교한 RF 파일럿 빔들을 우선 생성할 수 있다. 이후에, RF 빔 포머(117)는 8개의 RF 파일럿 빔들로부터 2개씩의 RF 파일럿 빔의 조합을 결정할 수 있다. 이때, RF 빔 포머(117)는 밀리미터파 채널 특성에 기초하여 RF 파일럿 빔 조합을 결정할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, the RF beam former 117 may first generate eight directional orthogonal RF pilot beams. Thereafter, the RF beam former 117 may determine the combination of the two RF pilot beams from the eight RF pilot beams. At this time, the RF beam former 117 may determine the RF pilot beam combination based on the millimeter wave channel characteristics.

일 예로, 조합은 순차적일 수 있다. 예를 들어, 조합은 순차적인 조합으로 도 5와 같을 수 있다.As an example, the combination may be sequential. For example, the combinations may be the same as in Fig. 5 in a sequential combination.

다른 예로, 조합은 랜덤일 수 있다. 예를 들어, 조합은 랜덤 조합으로 도 6과 같을 수 있다.As another example, the combination may be random. For example, the combination may be as shown in Figure 6 in a random combination.

RF 빔포머(117)에 의해 결정된 RF 파일럿 빔 조합에 포함된 하나 이상의 RF 파일럿 빔은 MIMO 안테나(130)를 통해 MIMO 베이스밴드 회로(113)에 의해 생성된 하나 이상의 베이스밴드 파일럿 빔과 선형으로 조합되어 전송될 수 있다.One or more RF pilot beams included in the RF pilot beam combination determined by the RF beam former 117 are combined linearly with one or more baseband pilot beams generated by the MIMO baseband circuit 113 via the MIMO antenna 130 Lt; / RTI >

즉, 송신 장치(100)는 하나 이상의 베이스밴드 파일럿 빔과 결정된 RF 파일럿 빔 조합에 포함된 하나 이상의 RF 파일럿 빔을 선형으로 조합하여 출력 파일럿 빔을 생성하고, 출력 파일럿 빔을 MIMO 안테나(130)를 통해 전송할 수 있다.That is, the transmitting apparatus 100 linearly combines at least one baseband pilot beam and at least one RF pilot beam included in the determined RF pilot beam combination to generate an output pilot beam, and outputs the output pilot beam to the MIMO antenna 130 Lt; / RTI >

도 7은 실시예에 따른 RF 파일럿 빔들의 조합에 따라 생성되는 출력 파일럿 빔의 일 예를 나타낸다.7 shows an example of an output pilot beam generated according to a combination of RF pilot beams according to an embodiment.

도 7에서는

Figure 112016003880662-pat00092
,
Figure 112016003880662-pat00093
Figure 112016003880662-pat00094
일 때
Figure 112016003880662-pat00095
구조를 나타낸 것이다. RF 체인이 8개이고 총 송신 안테나 수가 16개이므로, 출력 파일럿 빔은 수학식 1을 통해 두 번 생성될 수 있다.7,
Figure 112016003880662-pat00092
,
Figure 112016003880662-pat00093
And
Figure 112016003880662-pat00094
when
Figure 112016003880662-pat00095
Fig. Since the number of RF chains is eight and the total number of transmit antennas is sixteen, the output pilot beam can be generated twice through Equation (1).

RF 파일럿 빔의 순차적 조합에 따라 생성된 출력 파일럿 빔은 16 x 16 행렬이 블록 대각선(block diagonal) 형태로 위치하게 되는 형태이다. 하지만, RF 파일럿 빔의 랜덤 조합에 따라 생성된 출력 파일럿 빔은 값들이 뭉쳐 있지 않고 흩어져 존재하는 형태이다.The output pilot beam generated according to the sequential combination of the RF pilot beams has a form in which a 16 x 16 matrix is placed in a block diagonal form. However, the output pilot beam generated according to the random combination of the RF pilot beams is a form in which the values are scattered without being clustered.

즉, 순차적 조합으로 생성된 행렬

Figure 112016003880662-pat00096
은 인접한 컬럼들 간의 상관성이 크게고, 반면에 랜덤 조합으로 생성된 행렬
Figure 112016003880662-pat00097
은 인접한 컬럼들 간의 상관성이 확률적으로 낮을 수 있다.That is, the matrix generated by the sequential combination
Figure 112016003880662-pat00096
The correlation between neighboring columns is large, whereas the matrix generated by random combination
Figure 112016003880662-pat00097
The correlation between adjacent columns may be stochastically low.

도 3에 도시된 바와 같이, 밀리미터파 채널 특성인 넌-제로(non-zero) 성분의 위치가 인접하여 존재하는 상황에서는 랜덤 조합으로 구성된 행렬

Figure 112016003880662-pat00098
가 좋은 성능을 달성함을 예상할 수 있다.As shown in FIG. 3, in a situation where the positions of non-zero components, which are millimeter wave channel characteristics, are adjacent to each other,
Figure 112016003880662-pat00098
Can be expected to achieve good performance.

도 8은 도 1에 도시된 통신 시스템의 채널 추정의 성능을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining the performance of channel estimation of the communication system shown in FIG.

도 8의 시뮬레이션에서는

Figure 112016003880662-pat00099
,
Figure 112016003880662-pat00100
및 채널 추정을 위해 사용된 파일럿 빔의 수를 24로 설정하였다.In the simulation of Fig. 8
Figure 112016003880662-pat00099
,
Figure 112016003880662-pat00100
And the number of pilot beams used for channel estimation was set to 24.

시뮬레이션에서는 채널의 확산 각도가 같은 환경에서, 기존 스파스 채널 추정 방법에서 사용되는 랜덤 파일럿 빔을 이용하는 경우(CASE1), 수학식 9를 만족하는 베이스밴드 파일럿 빔과 순차적 지향성 RF 파일럿 빔 조합을 이용하는 경우(CASE2), 수학식 9를 만족하는 베이스밴드 파일럿 빔과 랜덤 지향성 RF 파일럿 빔 조합을 이용하는 경우(CASE3)에 대한 MSE(normalized mean square error) 채널 추정 성능을 수행하였다.In the simulation, when a random pilot beam used in a conventional sparse channel estimation method is used (CASE1), a baseband pilot beam satisfying Equation (9) and a sequential directional RF pilot beam combination are used (CASE2), a normalized mean square error (MSE) channel estimation performance for a baseband pilot beam satisfying Equation (9) and a random directional RF pilot beam combination (CASE3).

도 8에 도시된 바와 같이, 기존 랜덤 파일럿 빔이 가장 좋지 않은 성능을 보이며 수학식 9를 만족하는 베이스밴드 파일럿 빔과 랜덤 지향성 RF 파일럿 빔 조합으로 구성된 출력 파일럿 빔이 가장 좋은 성능을 달성하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, it is found that the output pilot beam configured with the combination of the base-band pilot beam and the random-directional RF pilot beam satisfying Equation (9) exhibits the worst performance of the existing random pilot beam achieves the best performance .

송신 장치(100)가 하이브리드 MIMO 송신 구조와 밀리미터파 채널의 특성에 기초하여 지향성의 출력 파일럿 빔을 생성함으로써, 통신 시스템(10)의 채널 추정 부담을 줄이는 동시에 정확한 채널 추정 성능을 달성할 수 있다. 또한, 밀리미터파 통신 시스템(10)은 채널 추정 부담을 크게 줄이면서 스파스 채널 추정 성능을 회기적으로 향상시킬 수 있다.By generating the directional output pilot beam based on the characteristics of the hybrid MIMO transmission structure and the millimeter wave channel, the transmitting apparatus 100 can achieve accurate channel estimation performance while reducing the channel estimation burden of the communication system 10. [ In addition, the millimeter wave communication system 10 can improve the sparse channel estimation performance periodically while greatly reducing the channel estimation burden.

즉, 하이브리드 MIMO 송신 구조와 밀리미터파 채널의 특성에 기초하여 생성된 지향성의 출력 파일럿 빔은 채널 추정의 충분한 링크 버짓(link budget) 보장할 수 있다.That is, the directional output pilot beam generated based on the characteristics of the hybrid MIMO transmission structure and the millimeter wave channel can guarantee a sufficient link budget of the channel estimation.

도 9는 도 1에 도시된 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.9 is a flowchart for explaining an operation method of the transmitting apparatus shown in FIG.

도 9를 참조하면, 송신 장치(100)는 하이브리드 MIMO 송신 구조와 밀리미터파 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성할 수 있다(S910).Referring to FIG. 9, the transmitting apparatus 100 may generate an output pilot beam based on characteristics of a hybrid MIMO transmission structure and a millimeter wave channel (S910).

송신 장치(100)는 출력 파일럿 빔을 전송할 수 있다(S930).The transmitting apparatus 100 may transmit the output pilot beam (S930).

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command 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 to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments 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 embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (18)

하이브리드 MIMO 송신 구조와 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성하는 단계; 및
상기 출력 파일럿 빔을 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 생성하는 단계는,
베이스밴드 파일럿 빔을 생성하는 단계;
상기 채널의 특성에 기초하여 RF 파일럿 빔을 상기 베이스밴드 파일럿 빔에 독립적으로 생성하는 단계; 및
상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔에 기초하여 상기 출력 파일럿 빔을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 채널의 특성은 딕셔너리(dictionary)에 의해 스파스 표현된(sparse representation) 밀리미터파 채널의 특성이고,
상기 딕셔너리는 도래각(angle of arrival)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제1 딕셔너리와 발사각(angle of departure)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제2 딕셔너리를 포함하고,
상기 제1 딕셔너리와 제2 딕셔너리는 하기 수학식을 만족하고,
상기 제1 딕셔너리의 각 컬럼은 도래각에 대응하는 어레이 응답 벡터들로 구성되고, 상기 제2 딕셔너리의 각 컬럼은 발사각에 대응하는 어레이 응답 벡터들로 구성되고,
상기 도래각 및 상기 발사각은 코사인 함수의 값이 [-1,1] 영역에서 균일하게 분포되도록 설정되고,
상기 제1 딕셔너리와 상기 제2 딕셔너리 각각의 로우들은 직교하는 파일럿 빔 생성 방법.
[수학식]
Figure 112017102685914-pat00110

Figure 112017102685914-pat00111
은 상기 제1 딕셔너리를 의미하고,
Figure 112017102685914-pat00112
은 상기 제2 딕셔너리를 의미하고,
Figure 112017102685914-pat00113
는 송신 안테나의 수를 의미하고,
Figure 112017102685914-pat00114
은 수신 안테나의 수를 의미함.
Generating an output pilot beam based on characteristics of a hybrid MIMO transmission structure and a channel; And
Transmitting the output pilot beam
Lt; / RTI >
Wherein the generating comprises:
Generating a baseband pilot beam;
Generating an RF pilot beam independently of the baseband pilot beam based on characteristics of the channel; And
Generating the output pilot beam based on the baseband pilot beam and the RF pilot beam
Lt; / RTI >
The characteristics of the channel are characteristics of a millimeter wave channel sparse representation by a dictionary,
The dictionary comprising a first dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of arrival and a second dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of departure,
Wherein the first dictionary and the second dictionary satisfy the following expression,
Wherein each column of the first dictionary is composed of array response vectors corresponding to an arrival angle, each column of the second dictionary is composed of array response vectors corresponding to a launch angle,
The arrival angle and the launch angle are set such that the value of the cosine function is uniformly distributed in the [-1, 1]
Wherein the rows of each of the first dictionary and the second dictionary are orthogonal.
[Mathematical Expression]
Figure 112017102685914-pat00110

Figure 112017102685914-pat00111
Quot; means the first dictionary,
Figure 112017102685914-pat00112
Quot; means the second dictionary,
Figure 112017102685914-pat00113
Denotes the number of transmission antennas,
Figure 112017102685914-pat00114
Is the number of receive antennas.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 RF 파일럿 빔을 생성하는 단계는,
복수의 RF 파일럿 빔을 생성하는 단계; 및
상기 채널의 특성에 기초하여 상기 복수의 RF 파일럿 빔으로부터 상기 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 단계
를 포함하는 파일럿 빔 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the generating the RF pilot beam comprises:
Generating a plurality of RF pilot beams; And
Determining a combination of the RF pilot beams from the plurality of RF pilot beams based on the characteristics of the channel
≪ / RTI >
제3항에 있어서,
상기 조합에 포함된 상기 RF 파일럿 빔의 수는 RF 체인의 수에 대응하는 파일럿 빔 생성 방법.
The method of claim 3,
Wherein the number of RF pilot beams included in the combination corresponds to the number of RF chains.
제1항에 있어서,
상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔 중에서 적어도 하나는 상기 채널을 추정하기 위한 센싱 행렬의 컬럼들이 낮은 상관성을 갖도록 생성되는 파일럿 빔 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the baseband pilot beam and the RF pilot beam is generated such that columns of a sensing matrix for estimating the channel have low correlation.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 딕셔너리는 비균일 양자화(non-uniform)에 기초하여 구성되는 파일럿 빔 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dictionary is constructed based on non-uniform quantization.
삭제delete 삭제delete 하이브리드 MIMO 송신 구조와 채널의 특성에 기초하여 출력 파일럿 빔을 생성하는 컨트롤러; 및
상기 출력 파일럿 빔을 전송하기 위한 MIMO 안테나
를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
베이스밴드 파일럿 빔을 생성하는 MIMO 베이스밴드 회로; 및
상기 채널의 특성에 기초하여 RF 파일럿 빔을 상기 베이스밴드 파일럿 빔에 독립적으로 생성하는 MIMO RF 회로
를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔에 기초하여 상기 출력 파일럿 빔을 생성하고,
상기 채널의 특성은 딕셔너리(dictionary)에 의해 스파스 표현된(sparse representation) 밀리미터파 채널의 특성이고,
상기 딕셔너리는 도래각(angle of arrival)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제1 딕셔너리와 발사각(angle of departure)에 대응하는 어레이 응답 벡터들에 기초하여 구성된 제2 딕셔너리를 포함하고,
상기 제1 딕셔너리와 제2 딕셔너리는 하기 수학식을 만족하고,
상기 제1 딕셔너리의 각 컬럼은 도래각에 대응하는 어레이 응답 벡터들로 구성되고, 상기 제2 딕셔너리의 각 컬럼은 발사각에 대응하는 어레이 응답 벡터들로 구성되고,
상기 도래각 및 상기 발사각은 코사인 함수의 값이 [-1,1] 영역에서 균일하게 분포되도록 설정되고,
상기 제1 딕셔너리와 상기 제2 딕셔너리 각각의 로우들은 직교하는 통신 장치.
[수학식]
Figure 112017102685914-pat00115

Figure 112017102685914-pat00116
은 상기 제1 딕셔너리를 의미하고,
Figure 112017102685914-pat00117
은 상기 제2 딕셔너리를 의미하고,
Figure 112017102685914-pat00118
는 송신 안테나의 수를 의미하고,
Figure 112017102685914-pat00119
은 수신 안테나의 수를 의미함.
A controller for generating an output pilot beam based on characteristics of the hybrid MIMO transmission structure and the channel; And
A MIMO antenna for transmitting the output pilot beam
Lt; / RTI >
The controller comprising:
A MIMO baseband circuit for generating a baseband pilot beam; And
A MIMO RF circuit for independently generating an RF pilot beam on the baseband pilot beam based on the characteristics of the channel;
Lt; / RTI >
The controller generates the output pilot beam based on the baseband pilot beam and the RF pilot beam,
The characteristics of the channel are characteristics of a millimeter wave channel sparse representation by a dictionary,
The dictionary comprising a first dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of arrival and a second dictionary constructed based on array response vectors corresponding to an angle of departure,
Wherein the first dictionary and the second dictionary satisfy the following expression,
Wherein each column of the first dictionary is composed of array response vectors corresponding to an arrival angle, each column of the second dictionary is composed of array response vectors corresponding to a launch angle,
The arrival angle and the launch angle are set such that the value of the cosine function is uniformly distributed in the [-1, 1]
Wherein the rows of the first dictionary and the second dictionary are orthogonal.
[Mathematical Expression]
Figure 112017102685914-pat00115

Figure 112017102685914-pat00116
Quot; means the first dictionary,
Figure 112017102685914-pat00117
Quot; means the second dictionary,
Figure 112017102685914-pat00118
Denotes the number of transmission antennas,
Figure 112017102685914-pat00119
Is the number of receive antennas.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 MIMO RF 회로는,
복수의 RF 파일럿 빔을 생성하고, 상기 채널의 특성에 기초하여 상기 복수의 RF 파일럿 빔으로부터 상기 RF 파일럿 빔의 조합을 결정하는 통신 장치.
11. The method of claim 10,
The MIMO RF circuit includes:
Generating a plurality of RF pilot beams and determining a combination of the RF pilot beams from the plurality of RF pilot beams based on the characteristics of the channels.
제12항에 있어서,
상기 조합에 포함된 상기 RF 파일럿 빔의 수는 상기 MIMO RF 회로에 포함된 RF 체인의 수에 대응하는 통신 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the number of RF pilot beams included in the combination corresponds to the number of RF chains included in the MIMO RF circuit.
제10항에 있어서,
상기 베이스밴드 파일럿 빔과 상기 RF 파일럿 빔 중에서 적어도 하나는 상기 채널을 추정하기 위한 센싱 행렬의 컬럼들이 낮은 상관성을 갖도록 생성되는 통신 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the baseband pilot beam and the RF pilot beam is generated such that columns of a sensing matrix for estimating the channel have low correlation.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 딕셔너리는 비균일 양자화(non-uniform)에 기초하여 구성되는 통신 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the dictionary is constructed based on non-uniform quantization.
삭제delete 삭제delete
KR1020160004312A 2016-01-13 2016-01-13 Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same KR101813781B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160004312A KR101813781B1 (en) 2016-01-13 2016-01-13 Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same
PCT/KR2016/010569 WO2017122901A1 (en) 2016-01-13 2016-09-22 Method for generating pilot beam and apparatus for performing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160004312A KR101813781B1 (en) 2016-01-13 2016-01-13 Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170084902A KR20170084902A (en) 2017-07-21
KR101813781B1 true KR101813781B1 (en) 2017-12-29

Family

ID=59311313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160004312A KR101813781B1 (en) 2016-01-13 2016-01-13 Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101813781B1 (en)
WO (1) WO2017122901A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024020709A1 (en) * 2022-07-25 2024-02-01 Qualcomm Incorporated Signaling for dictionary learning techniques for channel estimation

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140050280A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Samsung Electronics Co., Ltd Multi-user and single user mimo for communication systems using hybrid beam forming
US20150103934A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for communication in millimeter wave mimo communication environment

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8971452B2 (en) * 2012-05-29 2015-03-03 Magnolia Broadband Inc. Using 3G/4G baseband signals for tuning beamformers in hybrid MIMO RDN systems
KR20150044393A (en) * 2013-10-16 2015-04-24 한국전자통신연구원 Method and apparatus for communication in millimeter wave MIMO communication environment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140050280A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Samsung Electronics Co., Ltd Multi-user and single user mimo for communication systems using hybrid beam forming
US20150103934A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for communication in millimeter wave mimo communication environment

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170084902A (en) 2017-07-21
WO2017122901A1 (en) 2017-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11239890B2 (en) Wireless communication apparatus configured to perform beam sweeping operation and method of operating the same
JP5607237B2 (en) Test system using wireless communication
CN103959700A (en) Spatially randomized pilot symbol transmission method, system and device for mimo wireless communications
CN108075811B (en) Method for hybrid precoding and communication device
US11528067B2 (en) Wireless communication device capable of fast beam selection and method of operation thereof
KR20190043080A (en) Estimation method and compensation method for rf chain imbalance in uca oam radio system
KR20170128452A (en) METHOD, APPARATUS AND COMMUNICATION SYSTEM FOR OBTAINING BEAM INFORMATION
KR101669857B1 (en) Method for channel estimation and feedback in massive MIMO systems
CN111490950B (en) Channel construction method and communication equipment
KR20160000222A (en) Method and apparatus for iterative interference alignment for downlink multi-user mulit-input multi-output
KR102027674B1 (en) Method and system for estimating i/q imbalance parameter of transceiver based on reinforcement learning
US10168416B1 (en) Apparatus, system and method of estimating an arrival time of a wireless transmission
KR101813781B1 (en) Method of generating a pilot beam, and an apparatus performing the same
Tang et al. Downlink precoding for multiple users in FDD massive MIMO without CSI feedback
KR20170065252A (en) Method and apparatus for increasing channel capacity in line of sight circumstance
CN114124173A (en) Method, apparatus and storage medium for channel information acquisition
US10530610B2 (en) Method and apparatus for estimating channel in multiple-input multiple-output communication systems exploiting temporal correlations
Zhang et al. Phased array radar based angular domain channel estimation scheme for integrated radar-communication system
KR20230090881A (en) Method and apparatus for signal recovery in wireless communication system
US10536201B2 (en) Coordinated transmission method based on beam division multiple access and apparatus performing the same
US10466337B2 (en) Techniques for wireless time-of-flight calculation complexity reduction
KR102144004B1 (en) Target Location Estimation Method for Distributed MIMO Radar using Ellipsoids Fitting
KR102079436B1 (en) Design of mimo system with uniform circular array over los channel and designing apparatus and method thereof
KR101719059B1 (en) method and apparatus of modulation and demodulation for beam shift keying based on beam-space MIMO systems
KR101510588B1 (en) Design method for hybrid rf/baseband system in multiuser mimo interference channels

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant