KR101817014B1

KR101817014B1 - 다중 빔 코드 분할 다중 접속 통신 방법 및 이를 수행하는 장치

Info

Publication number: KR101817014B1
Application number: KR1020160118146A
Authority: KR
Inventors: 길계태; 조동호; 이주용; 이용훈; 금승원; 박대희
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-01-10
Also published as: KR20170034344A; WO2018052167A1

Abstract

다중 빔 코드 분할 다중 접속 통신 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 다중 빔 다중 접속 통신 방법은 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하는 단계와, 스프레딩 코드가 할당된 사용자 송신 신호를 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송하는 단계를 포함한다.

Description

다중 빔 코드 분할 다중 접속 통신 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD FOR MULTI-BEAM CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION, AND AN APPARATUS PERFORMING THE SAME}

아래 실시예들은 다중 빔 코드 분할 다중 접속 통신 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.

기존의 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 기술들은 다중 사용자 간섭을 기지국에서 송신하기 전에 미리 제거하는 Interference Presubtraction 방식의 기술로서, 모든 UE의 채널 상태 정보(CSI)를 기지국이 정확히 알고 있는 경우에는 경우에 따라서는 이론적으로 다중 사용자 간섭을 완벽히 제거할 수 있으나, 실제 시스템에서 UE mobility가 존재하거나, 피드백(feedback)된 CSI의 정확성이 보장되지 않는 상황에서는 Interference Presubtraction의 정확성이 훼손되어 다중 사용자 간섭이 심하게 발생하게 되며 이것은 전체 시스템 용량과 QoS(Quality of Service)에 치명적인 결과를 가져온다.

실시예들은 복수의 송신 안테나를 가지고 있는 기지국과 복수의 수신 안테나를 가지고 있는 사용자 단말들로 구성된 MU-MIMO 시스템에서 다중사용자 간섭을 극복하기 위한 송수신 기술을 제공할 수 있다.

실시예들은 UE들을 다수의 빔들을 사용하여 시간이 아닌 빔 영역에서 코드분할 다중화하고 각 UE에서 자신에 할당된 코드를 사용하여 디코딩함으로써 간섭을 제거하는 방식으로서, 이 다중 빔 코드 분할 다중 접속을 통해 채널 상태 정보 피드백(CSI feedback)없이 다중 사용자 간섭을 극복할 수 있다.

실시예들은 기존의 MU-MIMO 기술에 비하여 UE mobility, face blocking 등과 같은 급격한 채널 변화에 robust하고, 높은 MU-MIMO 시스템의 전송 품질을 달성할 수 있다.

일 실시예에 따른 다중 빔 다중 접속 통신 방법은 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하는 단계와, 스프레딩 코드가 할당된 사용자 송신 신호를 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드는 다른 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드와 직교할 수 있다.

일 실시예에 따른 다중 빔 다중 접속 통신을 위한 송신 장치는 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하는 스프레딩 프리코더와, 스프레딩 코드가 할당된 사용자 송신 신호를 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송하는 빔포머를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따른 다중 빔 다중 접속 통신 방법은 유효 채널에 대한 채널 추정치를 추정하는 단계와, 상기 채널 추정치와 할당된 스프레딩 코드에 기초하여 송신 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 송신 신호는 대응하는 스트레딩 코드가 할당되어, 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 전송될 수 있다.

상기 코드 매트릭스에 포함된 스트레딩 코드들 각각은 직교할 수 있다.

다른 실시예에 따른 다중 빔 다중 접속 통신을 위한 수신 장치는 유효 채널에 대한 채널 추정치를 추정하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정치와 상기 수신 장치에 할당된 스프레딩 코드에 기초하여 송신 신호를 검출하는 신호 검출기를 포함할 수 있다.

도 1은 SDMA 기반의 MU-MIMO 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 2는 SDMA 기반의 MU-MIMO 시스템의 다른 예를 나타낸다.
도 3은 아날로그 빔포밍 기반의 MU-MIMO 시스템을 나타낸다.
도 4는 하이브리드 빔포밍 기반의 MU-MIMO 시스템을 나타낸다.
도 5는 Baseband/RF Beamforming과 하이브리드 프리코딩을 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 방법의 일 예를 통해 빔 패턴에서 CI 프리코딩의 효과를 나타낸다.
도 7은 도 5에 도시된 방법의 다른 예를 통해 빔 패턴에서 CI 프리코딩의 효과를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 다중 빔 코드 분할 다중 접속 기술을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 Multi-Beam CDMA 시스템을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른 신호 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 Multi-Beam CDMA를 통한 송신 신호 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 UE 수신기의 블록도이다.
도 13은 시뮬레이션 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 시뮬레이션 결과의 일 예를 나타낸다.
도 15는 시뮬레이션 결과의 다른 예를 나타낸다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

도 1은 SDMA기반의 MU-MIMO 시스템의 일 예를 나타낸다.

도 1을 참조하면, SDMA(Spatial Division Multiple Access) 기반의 MU-MIMO 시스템은 공간 다중화(Spatial multiplexing) 및 다중 사용자 다이버시티(Multi-user diversity)를 위한 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 기지국에서 N_T 개 송신 안테나들을 통해 동시에 다중 사용자들에게 서비스를 할 수 있다.

또한, 사용자의 수가 많을 경우, 기지국은 시스템의 처리량(throughput)을 향상시키기 위해 유리한 채널 페이딩 조건에 있는 사용자들에게 그 전송을 스케줄링할 수 있다. 성능을 최대화하기 위해, 기지국은 좋은 공간 분리(good spatial separations)를 갖는 사용자 그룹을 선택할 수 있다.

다만, SDMA 기반의 MU-MIMO 시스템은 간섭 사전 감산(Interference Pre-subtraction)에 대한 문제가 있을 수 있다. 수신기들 사이에 조정(coordination)이 없기 때문에, 채널 대각화(channel diagonalization)는 완전히 송신기에 의해 수행된다. 완벽한 채널 상태 정보는 송신기에서 사용 가능할 수 있다. 높은 복잡성의 DPC(Dirty Paper Coding), 감소된 처리량(reduced throughput) 또는 높은 송신 전력 필요(requiring higher tx power)로 하는 채널 반전 프리코딩(Channel Inversion Precoding), 및 블록 대각화(Block diagonalization)가 필요할 수 있다.

도 2는 SDMA 기반의 MU-MIMO 시스템의 다른 예를 나타낸다.

도 2를 참조하면, BF(Beamforming)은 한번에 다중 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있는 최적 전략이지만 DPC에 상대적으로 감소된 복잡성을 갖는다. 빔포밍 벡터들이 최적으로 선택되는 경우, 사용자의 수가 무한대로 갈 때 BF의 채널 용량(sum rate)은 DPC의 채널 용량(sum rate)에 근접한다. 다만, RBF(Random Beamforming)는 K가 클 때(C=M log log K) 점근적으로(asymptotically) DPC의 최적의 채널 용량(sum rate)에 근접하지만, M=4에 대한 K<100의 실제 값들에 대해 낮은 성능을 발휘한다. 빔포밍 가중치가 사용자 채널에 매칭되지 않기 때문에, ZF 빔포밍은 일반적으로 전력 비효율이다. 혼합 신호 성분(mixed signal components)의 높은 비용 및 전력 소비는 현재 반도체 기술로 완전히 디지털 베이스밴드 프리코딩을 가능하게 하지 않는다.

또한, i) 큰 트레이닝 오버헤드를 필요로 하는 많은 안테나 수 ii) mmWave 케이스 내 빔포밍 전 작은 SNR 때문에 완전한 채널 상태 정보는 달성하기 어렵다.

도 3은 아날로그 빔포밍 기반의 MU-MIMO 시스템을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 아날로그 빔포밍은 아날로그 위상 쉬프터들의 네트워크를 통해 각 안테나에 전송된 신호의 위상을 제어하고, 무선 주파수(RF) 도메인에 구현된다. 이것은 IEEE 802.11 ad(60 GHz에서 WiGig) 및 IEEE 802.15.3c(mmwave-기반 대안 PHY 802.15.3 WPAN)와 같은 상업용 실내 mmWave 통신 표준에 채택되었다.

이에 제안된 알고리즘은 적응형 빔포밍 알고리즘(Adaptive beamforming algorithms) 및 다중 해상도 코드북(multi-resolution codebooks),과 DFT(Discrete Fourier Transform) 빔포밍 벡터들이 사용되는 빔공간 MIMO이다.

위상 쉬프터들은 디지털 방식으로 제어되며, 양자화된 위상 값들과 구현될 수 없는 적응 이득 제어(adaptive gain control)를 갖는다.

이러한 제약은 사용자들 간의 간섭을 관리하기 위해 복잡한 처리를 할 수 있는 능력을 제한하고 있기에, 베이스밴드 프리코딩과 관계된 아날로그 전용 빔포밍 해결의 가능성을 제한한다.

도 4는 하이브리드 빔포밍 기반의 MU-MIMO 시스템을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 하이브리드 프리코딩은 완전한 무선 주파수와 혼합 신호 하드웨어의 전력 소비에 의해 고무되는 아날로그 및 디지털 프로세싱의 조합을 포함한다.

조인트 프로세싱은 아날로그 전용 빔포밍 해결에 비해 높은 채널 용량(sum rate)을 제공하고, 비교적 작은 코드북을 갖는 비제약(uncontrained) 디지털 비포밍의 성능에 접근한다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 기존 MU-MIMO 시스템에서는 다중 사용자 간섭을 없애기 위해서는 정확한 채널 정보를 기반으로 기지국에서 간섭 사전 감산/회피(Interference Presubtraction/Avoidance) 방식을 적용해야 한다. 많은 수의 UE들에 대한 실시간 채널 피드백(channel feedback)은 오버헤드가 과다하여 현실성이 부족하다. 오버헤드를 줄이기 위해 저해상도 피드백(low resolution feedback)하면 프리코딩 및 빔포밍이 부정확하여 UE 간섭이 불가피하다. 고속 페이딩 환경에서 간섭 사전 감산(Interference Presubtraction)의 유효성이 크게 훼손됨에 따라서, CSI 피드백에 의존하지 않고 UE 간섭 제어 가능한 새로운 MU-MIMO 방식이 필요하다.

도 5는 Baseband/RF Beamforming과 하이브리드 프리코딩을 나타내고, 도 6은 도 5에 도시된 방법의 일 예를 통해 빔 패턴에서 CI(Channel Inversion) 프리코딩의 효과를 나타내고, 도 7은 도 5에 도시된 방법의 다른 예를 통해 빔 패턴에서 CI 프리코딩의 효과를 나타낸다.

모든 UE의 채널 정보(CSI)를 기지국이 정확히 알고 있는 경우에는 Multi-User 간섭 극복할 수 있지만, UE mobility가 존재하거나 피드백된 CSI의 정확성이 보장되지 않는 상황에서는 Multi-User 간섭 극복이 어렵다. 이것은 전체 시스템 용량과 QoS에 치명적이다.

도 8은 일 실시예에 따른 다중 빔 코드 분할 다중 접속 기술을 설명하기 위한 개념도이다.

도 8을 참조하면, 공간 자원을 다수의 빔으로 분할하여 각 UE에게 독립적인 빔을 할당하고 빔간 간섭을 사전 제거하는 프리코딩(precoding)을 적용하는 기존의 방식들과 달리, 제안하는 방식은 특정 AoD들을 갖는 다수의 빔들 간에서 스프레딩(spreading)을 적용하고 각 UE에서 자신에 할당된 코드(code)로 간섭을 제거하고 심볼 검출(symbol detection)을 수행할 수 있다. 이 빔들 간에 스프레딩(spreading)을 적용하는 기술을 다중 빔 다중 접속 방법(Multi-beam CDMA(MB-CDMA))라고 명명할 수 있다.

다중 빔 다중 접속 방법에서는 모든 UE들이 다수의 빔들을 동시에 사용하되 직교하는(orthogonal) 코드들을 사용하여 UE들의 신호(예를 들어, UE 스트림)가 구분될 수 있게 하는 방식을 사용할 수 있다. 이를 통해 기존 방식들이 갖는 채널 피드백으로 인한 오버헤드와 채널 정보 오차로 인한 다중 사용자 간섭 등의 문제점을 해결할 수 있다.

다중 빔 다중 접속 방법에서는 빔별로 서로 다른 UE 스트림을 전송하는 기존 방식과 달리, 하나의 UE 스트림이 다수 빔들을 동시 사용하고, UE 스트림마다 고유한(unique) 스프레딩 코드(spreading code)를 할당하고 다수 빔 상에 확산 전송할 수 있다.

다중 빔 다중 접속 방법은 동일한 주파수 자원을 사용하여 간섭 사전 감산(Interference Presubtraction) 방식의 기존 MU-MIMO 기술보다 로버스트(robust)한 기술로서 시스템 용량과 QoS 보장에 핵심 기술일 수 있다. 즉, 다중 빔 다중 접속 기술은 오픈-루프(open-loop) 기술이기 때문에 CSI 변화에 로버스트(robust)하고 채널 용량의 포화(saturation)가 없다.

다중 빔 다중 접속 방법은 다음과 같은 이득이 있을 수 있다.

(1) 공간 코딩을 통해 CSI 피드백없이 Multi-User 간섭을 극복

(2) UE mobility, Face blocking 등과 같은 급격한 채널 변화에 로버스트(robust)함

(3) 빔 불안정(instability) 및 간섭(interference)의 효과를 완화

(4) 의도하지 않은 수신기에 있어서, 빔 확산 신호들은 낮은 전력 잡음(low power noise)으로서 수신됨

(5) 의사 랜덤 코드(pseudo random code)에 의해서 개인 정보 보호(privacy).

도 9는 일 실시예에 따른 Multi-Beam CDMA 시스템을 나타내고, 도 10은 일 실시예에 따른 신호 모델을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 Multi-Beam CDMA를 통한 송신 신호 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다.도 9 내지 도 11을 참조하면, 다중 빔 다중 접속 시스템(10)은 송신 장치(100)와 수신 장치(200)를 포함할 수 있다. 수신 장치(200)는 UE 수신기를 의미할 수 있다.

송신 장치(100)는 스프레딩 프리코더(Spreading precoder; 110) 및 빔포머(beamformer; 130)를 포함할 수 있다. 송신 신호, 즉 UE 스트림을 다수 빔 상에 확산 전송하기 위하여 스프레딩 프리코더(110)가 사용될 수 있다.

스프레딩 프리코더(110)는 송신 신호들 각각에 대응하는 스프레딩 코드를 할당할 수 있다. 즉, 송신 신호들 각각에는 고유의 스프레딩 코드가 할당될 수 있다. 이때, 송신 신호들 각각에 대응하는 스프레딩 코드는 서로 직교할(orthogonal) 수 있다.

스프레딩(spreading)에 사용하는 스프레딩 코드에 대한 코드 매트릭스 C는 L x K matrix(L≥K)로서 아래의 수학식 1을 만족하는 매트릭스일 수 있다. 여기서, L은 스프레딩 코드(spreading code)의 길이이고, K는 스프레딩 그룹(spreading group)안의 송신 신호의 수 즉, UE 스트림 수 일 수 있다.

여기서, H는 채널 매트릭스이고, C는 스프레딩 매트릭스이고, α는 임의의 상수로, 양수(positive number)일 수 있다.

는 K x K matrix로,

의 비대각 항(off-diagonal term)이며, 아래의 수학식 2를 만족할 수 있다.

여기서, F는 프로베니우스 놈(Frobenius norm)을 의미할 수 있다.

즉, 송신 신호들 각각에는 스프레딩 프리코더(110)를 통해 고유의 스프레딩 코드가 할당될 수 있다.

빔포머(130)는 스프레딩 코드가 할당된 송신 신호들을 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 빔포머(130)는 빔포밍 가중치에 기초하여 스프레딩 코드가 할당된 송신 신호들을 복수의 빔들 간에 스프레딩할 수 있다.즉, K개의 UE 방향으로의 송신 신호를 s=(s1, s2, ..., sK)^T로 정의할 때, 코드 매트릭스(code matrix) C를 사용하여 공간 도메인에서 L개의 서로 다른 빔들에 확산 전송할 때 N_T개의 안테나를 통해 전송되는 신호는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

k번째 UE의 안테나들에서 수신되는 신호는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

이때, Multi-Beam CDMA를 통한 송신 신호의 방사 패턴은 도 11에 도시된 바와 같을 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 UE 수신기의 블록도이다.

도 12를 참조하면, UE 수신기(200)는 채널 추정기(210)와 신호 검파기(signal detector; 230)를 포함할 수 있다.

채널 추정기(210)는 유효 채널(effective channel) 에 대한 채널 추정치를 추정할 수 있다. 신호 검파기(230)는 유효 채널(effective channel) 에 대한 채널 추정치와 UE 수신기(200)에 할당된 스프레딩 코드, 즉 코드 벡터에 기초하여 송신 장치(100)로부터 전송된 송신 신호를 검출할 수 있다.

k번째 UE에서 유효 채널(effective channel) 에 대한 채널 추정치와 code vector

를 알고 있다고 가정할 때, 송신 신호

에 대한 검출(detection)은 ML(maximum-likelihood) 검출을 포함한 다양한 방식에 따라 수행될 수 있다. 이에, 신호

를 얻을 수 있다.

수신된 신호는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

ML(maximum-likelihood) 검출 규칙은 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.

여기서, U는

가 가질 수 있는 값들로 구성된 세트이다.

이하에서는 Multi-Beam CDMA를 통한 시뮬레이션 결과를 설명한다.

도 13은 시뮬레이션 환경을 설명하기 위한 도면이고, 시뮬레이션 환경은 표 1과 같다.

도 14는 시뮬레이션 결과의 일 예를 나타낸다.

각 sector 안의 K개의 UE들의 채널 용량을 합하여 sector capacity를 산출하였다. Sector 1과 Sector 2 모두에서 MB-CDMA 방식이 기존 방식보다 높은 sector capacity를 가짐을 알 수 있다.

도 15는 시뮬레이션 결과의 다른 예를 나타낸다.

채널 피드백 정확성(accuracy)에 따른 개별 기술에 의한 sector capacity를 관찰하였다. Sector 1과 Sector 2 모두에서 MB-CDMA 방식은 채널 피드백 에러에 관계없는 성능을 보이는 반면, ZF-BD 방식은 채널 피드백 에러의 분산이 10^-4 이상이 되면 sector capacity가 큰 폭으로 감소함을 볼 수 있다.

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.

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.

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.

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.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하는 단계; 및
스프레딩 코드가 할당된 사용자 송신 신호를 동일한 AoD를 가지는 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 사용자 송신 신호 마다 할당되는 스프레딩 코드는 고유하고,
상기 사용자 송신 신호는 상기 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 상기 복수의 빔들을 동시에 사용하여 상기 복수의 빔들 상에 확산 전송되고,
상기 할당하는 단계는,
코드 매트릭스를 이용하여 상기 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하는 단계
를 포함하고,
상기 코드 매트릭스는 하기 수학식을 만족하는
다중 빔 다중 접속 통신 방법.
[수학식]

여기서, C는 상기 코드 매트릭스를 의미하고, H는 채널 매트릭스를 의미하고, α는 상수(constant)를 의미하고, K는 사용자 송신 신호의 수를 의미하고,
는
의 비대각 항(off-diagonal term)임.
제1항에 있어서,
상기 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드는 다른 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드와 직교하는 다중 빔 다중 접속 통신 방법.
삭제
다중 빔 다중 접속 통신을 위한 송신 장치에 있어서,
사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하는 스프레딩 프리코더; 및
스프레딩 코드가 할당된 사용자 송신 신호를 동일한 AoD를 가지는 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송하는 빔포머
를 포함하고,
상기 사용자 송신 신호 마다 할당되는 스프레딩 코드는 고유하고,
상기 사용자 송신 신호는 상기 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 상기 복수의 빔들을 동시에 사용하여 상기 복수의 빔들 상에 확산 전송되고,
상기 스프레딩 프리코더는,
코드 매트릭스를 이용하여 상기 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드를 할당하고,
상기 코드 매트릭스는 하기 수학식을 만족하는
송신 장치.
[수학식]

여기서, C는 상기 코드 매트릭스를 의미하고, H는 채널 매트릭스를 의미하고, α는 상수(constant)를 의미하고, K는 사용자 송신 신호의 수를 의미하고,
는
의 비대각 항(off-diagonal term)임.
제4항에 있어서,
상기 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드는 다른 사용자 송신 신호에 대응하는 스프레딩 코드와 직교하는 송신 장치.
삭제
유효 채널에 대한 채널 추정치를 추정하는 단계; 및
상기 채널 추정치와 할당된 스프레딩 코드에 기초하여 동일한 AoD를 가지는 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송된 신호로부터 송신 신호를 검출하는 단계
를 포함하고,
상기 송신 신호 마다 할당되는 스프레딩 코드는 고유하고,
상기 송신 신호는 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 상기 복수의 빔들을 사용하여 상기 복수의 빔들 상에 확산 전송되고,
상기 송신 신호는 코드 매트릭스를 이용하여 상기 스프레딩 코드가 할당되고,
상기 코드 매트릭스는 하기 수학식을 만족하는
다중 빔 다중 접속 통신 방법.
[수학식]

여기서, C는 상기 코드 매트릭스를 의미하고, H는 채널 매트릭스를 의미하고, α는 상수(constant)를 의미하고, K는 송신 신호의 수를 의미하고,
는
의 비대각 항(off-diagonal term)임.
제7항에 있어서,
상기 송신 신호는 대응하는 스트레딩 코드가 할당되어, 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 전송된 다중 빔 다중 접속 통신 방법.
삭제
제7항에 있어서,
상기 코드 매트릭스에 포함된 스트레딩 코드들 각각은 직교하는 다중 빔 다중 접속 통신 방법.
다중 빔 다중 접속 통신을 위한 수신 장치에 있어서,
유효 채널에 대한 채널 추정치를 추정하는 채널 추정기; 및
상기 채널 추정치와 상기 수신 장치에 할당된 스프레딩 코드에 기초하여 동일한 AoD를 가지는 복수의 빔들 간에 스프레딩하여 전송된 신호로부터 송신 신호를 검출하는 신호 검출기
를 포함하고,
상기 송신 신호 마다 할당되는 스프레딩 코드는 고유하고,
상기 송신 신호는 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 상기 복수의 빔들을 사용하여 상기 복수의 빔들 상에 확산 전송되고,
상기 송신 신호는 코드 매트릭스를 이용하여 상기 스프레딩 코드가 할당되고,
상기 코드 매트릭스는 하기 수학식을 만족하는 수신 장치.
[수학식]

여기서, C는 상기 코드 매트릭스를 의미하고, H는 채널 매트릭스를 의미하고, α는 상수(constant)를 의미하고, K는 송신 신호의 수를 의미하고,
는
의 비대각 항(off-diagonal term)임.
제11항에 있어서,
상기 송신 신호는 대응하는 스트레딩 코드가 할당되어, 복수의 빔들 간에 스프레딩됨으로써 전송된 수신 장치.
삭제
제11항에 있어서,
상기 코드 매트릭스에 포함된 스트레딩 코드들 각각은 직교하는 수신 장치.