KR101955102B1 - 다중 안테나 통신 시스템에서 코드북 기반 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치 - Google Patents

다중 안테나 통신 시스템에서 코드북 기반 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

다중 안테나 통신 시스템에서 코드북 기반 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 방법은 다중 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 양자화시키는 단계; 상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 단계를 포함하고, 상기 양자화시키는 단계는 상기 수신 신호를 1-비트 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 1-비트 양자화시킬 수 있다.

Description

다중 안테나 통신 시스템에서 코드북 기반 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치 {Method and Apparatus for Estimating Incidence Angle of Received Signal based on codebook in Multiple-Input Multiple-Output Communication Systems}
본 발명은 다중 안테나 시스템에서의 수신 신호 입사 각도 추정 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 1-비트 양자화를 거친 다중 수신 안테나 시스템에서 코드북 기반으로 수신 신호의 입사 각도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있는 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
미래의 통신 시스템은 송수신기에 다수의 안테나를 설치하는 거대 다중 안테나(massive MIMO; massive multiple-input multiple-output) 시스템을 기본으로 아주 넓은 광대역을 사용하기 위해 밀리미터 웨이브 대역을 사용할 것이라 예상된다. 현재 MIMO 시스템은 송수신기에 설치된 안테나 숫자가 4~10개 정도로, 모든 안테나에 각각 좋은 성능의 RF 체인(radio frequency chain)을 연결하는데 큰 문제가 없다.
하지만 송수신기에 아주 많은 수의 안테나를 설치하는 거대 MIMO 시스템은 큰 전력소모 및 가격의 문제로 인해 안테나 각각에 좋은 성능의 RF 체인을 연결하기 어려운 문제가 발생한다.
이에 최근에 가격이 저렴하고 성능 열화가 있는 RF 체인이 연결된 거대 MIMO 시스템을 가정하고 신호의 수신 방법을 개발하는 연구가 많이 진행 중이며, 특히 1-비트 아날로그 디지털 변환기(1-bit ADC), 또는 저 분해능(low resolution)의 ADC를 사용하는 거대 MIMO 시스템에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
즉, 거대 MIMO 시스템에서 수신 안테나마다 실수부와 허수부에 대한 1-비트 ADC를 다는 구조는 복잡도가 작기 때문에 점점 널리 쓰이고 있는 추세다. 하지만, 1-비트 ADC는 선형적으로 동작하지 않기 때문에 1-비트 ADC로 동작하는 다중 수신 안테나 시스템은 기존의 고 분해능(High Resolution) ADC로 동작하는 다중 수신 안테나 시스템에 비해 분석이 쉽지 않다는 단점이 있다.
마찬가지로, 1-비트 ADC로 동작하는 거대 MIMO 시스템은 기존의 고 분해능 ADC로 동작하는 다중 수신 안테나 시스템에 비해 수신 신호의 입사 각도를 추정하기가 쉽지 않다. 하지만 입사 각도는 무선 채널의 중요한 정보로써 이를 모르고서는 효율적인 통신이 어렵기 때문에 원활한 통신을 위해서는 입사 각도를 추정할 수 있는 알고리즘의 개발이 선행되어야만 한다. 물론 1-비트 ADC로 동작하는 다중 수신 안테나 시스템에서도 평균 제곱 오차(MSE; Mean Square Error)를 최소화하는 기법인 최소 평균 제곱 오차(MMSE; Minimum Mean Square Error) 입사 각도 추정 알고리즘이 알려져 있기는 하지만 이는 복잡도가 크기 때문에 범용성이 낮다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이에 본 발명에서는 수신 안테나마다 실수부와 허수부에 대한 1-비트 ADC가 연결된 LoS(Line-of-Sight) 균일 선형 배열(ULA; Uniform Linear Array) 다중 수신 안테나 시스템에서 입사 각도를 추정하는 저복잡도의 코드북 기반 알고리즘을 제안한다.
본 발명의 실시예들은, 1-비트 양자화를 거친 다중 수신 안테나 시스템에서 코드북 기반으로 수신 신호의 입사 각도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있는 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치를 제공한다.
구체적으로 본 발명의 실시예들은, 무선 채널 페이딩(Fading)과 잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 있는 채널에서 1-비트 양자화를 거친 LoS(Line-of-Sight) 균일 선형 배열(ULA; Uniform Linear Array) 다중 수신 안테나 시스템을 사용할 때 양자화된 수신 신호로부터 수신 신호의 입사 각도를 코드북 기반으로 추정할 수 있는 수신 신호 입사 각도 추정 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 방법은 다중 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 양자화시키는 단계; 상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 단계를 포함한다.
상기 양자화시키는 단계는 상기 수신 신호를 1-비트 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 1-비트 양자화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 방법은 미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하는 단계; 및 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상기 코드북을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 계산하는 단계는 상기 생성된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 방법은 미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하는 단계; 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 코드북을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 코드북을 미리 설정된 수신 횟수만큼 확장시켜 확장된 코드북을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 계산하는 단계는 상기 확장된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산할 수 있다.
상기 코드북을 생성하는 단계는 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드 중 동일한 코드워드들이 존재하는 경우 상기 동일한 코드워드들 중 어느 하나의 코드워드를 제외한 나머지 코드워드를 제외하여 제2 개의 코드워드를 포함하는 코드북을 생성할 수 있다.
상기 입사 각도를 추정하는 단계는 상기 계산된 상관 값들 중 최대 값을 가지는 코드워드에 대한 추정 입사 각도를 상기 수신 신호의 입사 각도로 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 장치는 다중 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 양자화시키는 양자화부; 상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하는 계산부; 및 상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 추정부를 포함한다.
상기 양자화부는 상기 수신 신호를 1-비트 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 1-비트 양자화시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 장치는 미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하는 분할부; 및 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상기 코드북을 생성하는 생성부를 더 포함하고, 상기 계산부는 상기 생성된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 장치는 미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하는 분할부; 및 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 코드북을 생성하고, 상기 생성된 코드북을 미리 설정된 수신 횟수만큼 확장시켜 확장된 코드북을 생성하는 생성부를 더 포함하고, 상기 계산부는 상기 확장된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산할 수 있다.
상기 생성부는 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드 중 동일한 코드워드들이 존재하는 경우 상기 동일한 코드워드들 중 어느 하나의 코드워드를 제외한 나머지 코드워드를 제외하여 제2 개의 코드워드를 포함하는 코드북을 생성할 수 있다.
상기 추정부는 상기 계산된 상관 값들 중 최대 값을 가지는 코드워드에 대한 추정 입사 각도를 상기 수신 신호의 입사 각도로 추정할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 장치는 다중 안테나 시스템에서 수신 신호 입사 각도 추정 장치에 있어서, 다중 수신 안테나; 상기 다중 수신 안테나로 수신되는 수신 신호를 미리 설정된 비트로 양자화시키는 아날로그 디지털 변환부; 및 상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 베이스밴드 처리부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 1-비트 양자화를 거친 다중 수신 안테나 시스템에서 코드북 기반으로 수신 신호의 입사 각도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명은 입사 각도가 가질 수 있는 값들의 범위 안에서 각각의 입사 각도에 대해 코드워드를 만들어 이를 모아 코드북(codebook)을 만들고 수신 신호를 각각의 코드워드와 상관을 계산하여 가장 큰 값에 해당하는 각도를 수신 신호의 입사 각도로 추정함으로써, 입사 각도를 추정하는 알고리즘의 복잡도를 낮출 수 있다.
즉, 본 발명은 평균 제곱 오차를 최소화하는 최소 평균 제곱 오차 추정에 비해 복잡도가 낮기 때문에 범용성이 크며, 본 발명에서의 코드북은 입사 각도가 가질 수 있는 값들의 범위에 따라서 미리 결정할 수 있기 때문에 코드북을 만드는 복잡도 또한 매우 낮다.
나아가, 본 발명은 평균 절대 오차(MAE; Mean Absolute Error)가 작기 때문에 복잡도가 낮은 동시에 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 고속 페이딩(Fast Fading) 채널에서 수신 횟수를 증가시킴에 따라 입사 각도에 대한 추정 오차를 더 줄일 수 있기 때문에 고속 페이딩 채널에서도 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 비균일(non-uniform) 및 2차원 평면 배열 (planar array) 안테나 시스템에도 동일한 방식으로 적용 가능하다.
도 1은 다중 수신 안테나 시스템에 대한 일 실시예의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템에서 수신 신호 입사 각도 추정 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은 동일한 코드워드를 없애기 전의 코드북의 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에서 동일한 코드워드를 없앤 뒤에 얻은 코드북의 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 일 실시예에 따른 방법으로 수신 신호의 입사 각도를 추정하여 얻은 평균 절대 오차를 신호 대 잡음비에 따라 도시한 일 실시예 그래프를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 다른 일 실시예에 따른 방법으로 여러 번 수신된 신호로부터 입사 각도를 추정하면서 발생하는 평균 절대 오차를 신호 대 잡음비에 따라 도시한 일 실시예 그래프를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템에서 수신 신호 입사 각도 추정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
일반적으로 가시선(LoS; line of sight) 균일 선형 배열(ULA) 다중 수신 안테나 시스템에서 입사 각도를 추정하는 알고리즘은 잘 알려져 있다. 하지만, 수신 신호 그대로가 아닌 1-비트 양자화를 거친 수신 신호로부터 입사 각도를 추정하는 방법에 대한 종래 기술은 없다.
본 발명의 실시예들은, 1-비트 양자화를 거친 수신 신호로부터 입사 각도를 저복잡도의 코드북 기반으로 추정함으로써, 복잡도를 낮추면서 추정 정확도를 향상시키는 것을 그 요지로 한다.
이 때, 본 발명은 입사 각도가 가질 수 있는 값들의 범위를 일정 개수로 분할하여 각각의 입사 각도에 대해 코드워드를 만들고 이를 모아 코드북을 만들 수 있으며, 수신 신호와 가장 닮은 코드워드에 대응하는 입사 각도를 코드북에서 찾고 이를 수신 신호의 입사 각도로 추정할 수 있다.
본 발명에서는 수신 신호와 코드워드의 닮은 정도를 상관(Correlation)으로 계산한 값의 크기로 판단한다. 여기서, 수신 신호와 가장 닮은 코드워드는 수신 신호와 각각의 코드워드에 대해 상관을 계산한 후 계산된 값들 중 가장 큰 값을 갖는 코드워드를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 수신 신호를 임의의 코드워드와 상관을 취했을 때 그 값이 최대가 되는 경우 그 코드워드에 해당하는 입사 각도가 실제 입사 각도로 추정할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 이용하여 수신 신호 입사 각도를 추정하는 방법 및 그 장치에 대해 설명한다.
도 1은 다중 수신 안테나 시스템에 대한 일 실시예의 구성을 나타낸 것으로, N 개의 수신 안테나가 존재하며 수신 안테나의 신호(수신 신호)가 RF 체인 및 1-bit ADCs를 거쳐 수신되는 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도1에 도시된 바와 같이, 수신부는 다중 수신 안테나(110), RF 체인(120), 1-비트 ADCs(130), 및 베이스밴드 처리부(baseband processing)(140)를 포함한다.
수신 안테나(110)는 대기 중으로부터 신호를 수신하여 RF 체인(120)으로 제공하며, RF 체인(120)의 출력 신호는 1-비트 ADCs(130)를 통해 양자화된다.
여기서, RF 체인(120)은 다양한 소자들로 구성될 수 있으며, 이러한 RF 체인(120)은 이 기술 분야에 종사하는 당업자라면 알 수 있는 기술적 구성이기에, 그 상세한 설명은 생략한다.
1-비트 ADC(130)는 RF 체인(120)을 통해 출력되는 신호 즉, 수신 신호의 크기에 대해 미리 설정된 역치 값과 비교하여 양자화 값 예를 들어, +1 또는 -1의 값을 출력한다.
여기서, 1-비트 ADC(130)는 RF 체인(120)의 출력 신호에서 실수부를 1-비트 양자화하는 1-비트 ADC와 허수부를 1-비트 양자화하는 1-비트 ADC를 포함할 수 있다.
베이스밴드 처리부(140)는 1-비트 ADCs(130)를 통해 출력되는 1-비트 양자화된 수신 신호를 이용하여 코드북 기반으로 수신 안테나(110)로 수신되는 수신 신호의 입사 각도를 추정한다.
여기서, 베이스밴드 처리부(140)는 본 발명의 코드북 기반 알고리즘을 통해 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 구성 수단으로, 이에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 7을 통해 설명한다.
이러한 다중 수신 안테나 시스템에서의 본 발명에 따른 방법과 그 장치에 대해 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
채널 모델
도 1을 참조하여 본 발명에서 가정하는 채널 모델에 대해 설명하면, 페이딩(fading)과 잡음이 있는 채널에서 가시선(LoS) 균일 선형 배열(ULA) 다중 수신 안테나를 사용하고, 반송파의 주파수는
Figure 112017072737828-pat00001
Figure 112017072737828-pat00002
, 파장은
Figure 112017072737828-pat00003
Figure 112017072737828-pat00004
, 수신 신호는 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00005
Figure 112017072737828-pat00006
로 수신되며,
Figure 112017072737828-pat00007
N개의 다중 수신 안테나 사이의 거리는
Figure 112017072737828-pat00008
d라고 가정하고 설명한다.
수신 신호
Figure 112017072737828-pat00009
는 페이딩
Figure 112017072737828-pat00010
와 송신 신호x, 그리고 잡음
Figure 112017072737828-pat00011
과 빛의 속도 c에 대해 아래 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017072737828-pat00012
여기서, T는 전치 행렬(Transpose Matrix)를 의미할 수 있다.
수신단은
Figure 112017072737828-pat00013
에 대한 정보가 없다고 가정하면, 1비트 양자화를 거친 수신 신호
Figure 112017072737828-pat00014
는 1-비트 ADC Q(·)에 대해 아래 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017072737828-pat00015
여기서, Q(·)는 실수부와 허수부를 각각 1비트로 양자화하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 의미할 수 있다.
본 발명에서 고려하는 Q(·)는 아래 <수학식 3>과 같을 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017072737828-pat00016
여기서, r과
Figure 112017072737828-pat00017
는 복소수의 크기(Magnitude)와 위상(Phase)을 의미하고, mod는 나머지 연산자(Modulo Operator)를 의미할 수 있다.
본 발명은 이러한 채널 모델에서 수신 신호 입사 각도를 저복잡도의 코드북 기반으로 추정하고자 하는 것이다. 물론, 상술한 양자화 방법은 하나의 예를 설명한 것으로, 본 발명은 상술한 양자화 방법으로 한정되지 않으며 본 발명에서 사용할 수 있는 다른 방식의 양자화 방법에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템에서 수신 신호 입사 각도 추정 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호 입사 각도 추정 방법은 수신 신호에 대해 미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개 예를 들어,
Figure 112017072737828-pat00018
개의 구간으로 분할하고, 분할된
Figure 112017072737828-pat00019
개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 1-비트 양자화된 수신 신호의 코드북을 생성한다(S210, S220).
여기서, 단계 S220은 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드 중 동일한 코드워드가 존재하는 경우 동일한 코드워드를 제외한 나머지 코드워드를 이용하여 코드북을 생성할 수 있다.
단계 S210과 S220에 대한 상세한 설명을 아래 코드북 항목을 이용하여 설명한다.
코드북
본 발명에서 코드북을 만드는 방법은 다음과 같다. 수신 신호의 가능한 입사 각도의 범위를
Figure 112017072737828-pat00020
로 가정하면 입사 각도 범위 [l, u]를 미리 설정된 일정 개수 예를 들어,
Figure 112017072737828-pat00021
개의 구간으로 나누거나 분할한다.
i번째 구간의 대표 값을
Figure 112017072737828-pat00022
라고 정의하면 i번째 코드워드
Figure 112017072737828-pat00023
는 아래 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112017072737828-pat00024
즉,
Figure 112017072737828-pat00025
는
Figure 112017072737828-pat00026
일 때의 배열 응답 벡터(Array Response Vector)가 1-비트 양자화를 거친 결과와 같다.
이하, 본 발명의 상세한 설명에서 코드북을 만들 때 입사 각도 범위 [l, u]를 균일하게
Figure 112017072737828-pat00027
개의 구간으로 분할한다 가정하고 설명한다. 즉, i번째 구간은
Figure 112017072737828-pat00028
이고,
Figure 112017072737828-pat00029
는 구간의 중간 값인
Figure 112017072737828-pat00030
로 정의할 수 있다.
이 때,
Figure 112017072737828-pat00031
개의 코드워드가 만들어지고 동일한 코드워드가 존재한다면 동일한 코드워드 중 하나만 선택하여 코드북 C에 넣을 수 있다. 예를 들어, 만들어진 코드워드 중
Figure 112017072737828-pat00032
은 동일한 코드워드가 없고,
Figure 112017072737828-pat00033
가 동일한 코드워드 이며,
Figure 112017072737828-pat00034
가 동일한 코드워드인 경우 코드북 C는
Figure 112017072737828-pat00035
와 같이 만들 수 있다.
즉, 코드북의 i번째 코드워드 ci에 대해
Figure 112017072737828-pat00036
가 되며, ci에 대응하는 값을
Figure 112017072737828-pat00037
로 정의하면
Figure 112017072737828-pat00038
에 대해
Figure 112017072737828-pat00039
로 나타낼 수 있다.
물론, 코드북 C를
Figure 112017072737828-pat00040
과 같은 방법으로도 만들 수 있지만 본 발명의 상세한 설명에서는 동일한 코드워드 중 중간에 있는 코드워드를 선택하여 코드북 C에 넣는 것으로 설명한다. 즉,
Figure 112017072737828-pat00041
부터
Figure 112017072737828-pat00042
까지 코드워드가 동일한 경우 코드북 C에 들어가는 코드워드는
Figure 112017072737828-pat00043
가 될 수 있다. 여기서, floor(·)는 내림 함수(floor function)를 의미할 수 있다.
상술한 방법으로
Figure 112017072737828-pat00044
개의 코드워드 중 M(<
Figure 112017072737828-pat00045
)개의 코드워드가 선택되면 코드북 C는 아래 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112017072737828-pat00046
예를 들어, 도 3은 동일한 코드워드를 없애기 전의 코드북에 대한 일 예를 나타낸 것으로,
Figure 112017072737828-pat00047
인 경우에 대한 코드북의 예를 나타낸 것이다. 도 3에서 동일한 색의 구간은 동일한 코드워드를 나타낸 것이며, 코드북을 생성하기 위한 조건인 l과 u는 실제 통신 시스템의 셀 세분화(Cell Sectorization)를 고려하여 결정될 수 있다.
도 3에 도시된
Figure 112017072737828-pat00048
개의 코드워드에서 동일한 코드워드들 중 하나의 코드워드만을 선택하여 만들어진 코드북 C는 도 4와 같이 나타나낼 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 256개의 코드워드에서 동일한 코드워드들 중 하나의 코드워드만으로 만들어진 코드북 C는 64(M)개의 코드워드를 가질 수 있다.
도 4을 통해 알 수 있듯이, 도 3에 도시된 바와 같이, 256개의 코드워드가 있지만 동일한 코드워드가 많아 이를 없애면서 코드북 C의 코드워드 개수가 64개로 줄어든 것을 알 수 있다. 이는 다중 수신 안테나의 수 N이
Figure 112017072737828-pat00049
에 비해 작기 때문이다. 즉, 다중 수신 안테나의 수 N이 증가하면 수신단에서 수신 신호 입사 각도의 분해 능력이 증가하기 때문에 코드북 C의 코드워드 개수인 M이 줄어드는 것을 막을 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상술한 과정을 통해 단계 S220의 코드북 C가 생성된 후 다중 수신 안테나로 신호가 수신되면 수신된 수신 신호를 1-비트 ADCs를 이용하여 양자화하고, 1-비트 양자화된 수신 신호와 단계 S220에 의해 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산한다(S230, S240).
단계 S240에서 1-비트 양자화된 수신 신호와 코드워드 각각의 상관 값이 계산되면 계산된 상관 값에 기초하여 수신 신호의 입사 각도를 추정한다(S250).
여기서, 단계 S250은 계산된 상관 값들 중 가장 큰 값을 가지는 코드워드에 대응하는 입사 각도를 수신 신호의 입사 각도로 추정할 수 있다.
단계 S230내지 S250에 대한 상세한 설명을 아래 알고리즘 항목을 이용하여 설명한다.
알고리즘
잡음의 영향을 무시하고 수신 신호 y를 보면 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00050
Figure 112017072737828-pat00051
에 대한 정보는 수신 신호 y 그 자체가 아닌 i번째 원소
Figure 112017072737828-pat00052
에서 그 다음 원소
Figure 112017072737828-pat00053
로 넘어갈 때 위상이 변하는 정도에 담겨 있다는 것을 알 수 있다.
즉,
Figure 112017072737828-pat00054
와 x는 y의 각 원소들의 위상만 동일하게 회전시킬 뿐 y의 i번째 원소에서 그 다음 원소로 넘어갈 때 위상이 변하는 정도에 영향을 주지는 못하기 때문에 y로부터 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00055
를 추정하기 위해서는
Figure 112017072737828-pat00056
와 x의 영향을 제거하고 y의 위상이 변하는 정도를 알아야 한다.
본 발명에서는 잡음이 있는 채널과 1-비트 ADC를 가정하고 있기 때문에 수신 신호 y가 아닌 1-비트 양자화된 수신 신호 Q(y)를 고려한다. 즉,
Figure 112017072737828-pat00057
에 잡음이 더해진 뒤 양자화를 거친
Figure 112017072737828-pat00058
를 고려해야 하기 때문에 위의 결과를 이용하여 수신 신호의 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00059
를 추정할 때 발생하는 오차는 감안해야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 1-비트 양장화를 거친 수신 신호 Q(y)에서
Figure 112017072737828-pat00060
와 x의 영향을 제거한 뒤 이를 이미 생성된 코드북의 코드워드 각각과 상관을 취해 코드워드 각각과의 상관 값을 계산하고, 계산된 상관 값들 중 가장 큰 값이 나오는 코드워드를 찾아 이에 해당하는
Figure 112017072737828-pat00061
를 수신 신호의 입사 각도로 추정한다.
즉, Q(y)의 첫 번째 원소인 Q(y1)을 모든 ci의 첫 번째 원소인
Figure 112017072737828-pat00062
와 같게 하기 위하여, Q(y)에
Figure 112017072737828-pat00063
를 곱한 뒤 상관을 취하여 상관 값을 계산한다. 여기서, *는 공액 복소수(Complex Conjugate)를 의미한다.
수신 신호의 추정 입사 각도를
Figure 112017072737828-pat00064
이라 하면 추정 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00065
는 아래 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112017072737828-pat00066
여기서, H는 공액 전치 행렬(Hermitian Matrix)을 의미한다.
다시 말해, 본원 발명에 따른 방법은 미리 설정된 입사 각도 범위 [l, u]를 미리 설정된 일정 개수 예를 들어,
Figure 112017072737828-pat00067
개의 구간으로 나누거나 분할하여
Figure 112017072737828-pat00068
개의 코드워드를 생성하고, 생성된
Figure 112017072737828-pat00069
개의 코드워드로부터 M개의 코드워드를 가지는 코드북
Figure 112017072737828-pat00070
를 생성한다.
여기서, 코드북 C는
Figure 112017072737828-pat00071
개의 코드워드로부터 중복된 코드워드를 제거한 M개의 코드워드를 선택함으로써, 생성될 수 있다.
M개의 코드워드를 가지는 코드북 C가 생성되면, 1-비트 ADC로 양자화된 수신 신호 Q(y)와 코드북 C의 코드워드 각각에 대한 상관을 통해 상관 값을 계산하고, 계산된 상관 값들 중 가장 큰 값을 가지는 코드워드를 찾아 이에 해당하는
Figure 112017072737828-pat00072
를 수신 신호의 입사 각도로 추정한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법으로 수신 신호의 입사 각도를 추정하여 얻은 평균 절대 오차(MAE)
Figure 112017072737828-pat00073
를 신호 대 잡음비(SNR; Signal-to-Noise Ratio)에 따라 도시한 일 실시예 그래프를 나타낸 것으로, 입사 각도는
Figure 112017072737828-pat00074
인 분포를 따르고, 다중 수신 안테나의 수 N=128, 코드북의 크기 M을 결정하는
Figure 112017072737828-pat00075
=256, 다중 수신 안테나 사이의 거리
Figure 112017072737828-pat00076
인 경우에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 방법은 입사 각도를 추정하는 성능에 있어서 복잡도가 크지 않음에도 불구하고 신호 대 잡음비가 증가할수록 입사 각도 추정 오차가 작아지는 것을 알 수 있는데, 이에 비추어 보았을 때 본 발명의 알고리즘은 복잡도 면에서 매우 효율적이라는 것을 알 수 있다.
만일 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00077
를 추정할 때 베이지안 추정(Bayesian Estimation), 즉 최대 우도 추정(Maximum Likelihood Estimation)이나 최소 평균 제곱 오차 추정을 사용했다면 복잡도는 기하급수적으로 커졌을 것이다. 왜냐하면 베이지안 추정은 복잡한 꼴의 피적분 함수를 최소 이중적분 내지는 삼중적분해야 하는 형태이기 때문이다. 이에 반해 본 발명에서 제안하는 방법은 수신된 신호를 코드북의 각 코드워드들과 상관을 취해 그 값들만 비교하면 되기 때문에 복잡도는 크지 않으면서 도 5를 통해, 성능 열화는 그리 크지 않다는 것을 알 수 있다.
그리고, 페이딩
Figure 112017072737828-pat00078
와 잡음 n은 각각
Figure 112017072737828-pat00079
과
Figure 112017072737828-pat00080
인 분포를 따르고 송신 신호 x는
Figure 112017072737828-pat00081
라고 가정한 것이며, ρ는 송신 신호의 전력을 의미한다. 송신 신호의 전력과 신호 대 잡음비는 대응적인 관계이기에, 도 5가 송신 신호 전력에 따른 그래프이지만, 신호 대 잡음비에 따른 그래프로 볼 수 있다.
이 때, 코드북의 크기 M=256으로 M을 결정하는
Figure 112017072737828-pat00082
과 동일한데, 이는 수신 안테나의 수 N이
Figure 112017072737828-pat00083
에 비해 작지 않기 때문에 발생한 결과일 수 있다.
도 5를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 방법은 신호 대 잡음비에 따른 평균 절대 오차가 낮은 것을 알 수 있으며, 따라서 입사 각도의 추정 정확도를 향상시킬 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 방법은 복잡도를 낮춤과 동시에 수신 신호의 입사 각도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 페이딩이 있는 채널에서 신호를 1번 수신한 경우를 가정한 것이며, 본 발명에 따른 방법에 대해 고속 페이딩 채널에서 수신 횟수를 늘려 L번 수신한 경우로 확장시키면 다음과 같다.
확장된 코드북 기반 알고리즘: 채널 모델
고속 페이딩과 잡음이 있는 채널에서 LoS 균일 선형 배열 다중 수신 안테나를 사용하고, 반송파의 주파수는
Figure 112017072737828-pat00084
, 파장은
Figure 112017072737828-pat00085
, 수신 신호는 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00086
로 수신되며, N개의 다중 수신 안테나 사이의 거리는d, 신호는 L번 수신된다 가정하고 설명한다.
이 때 i번째로 수신된 신호 yi는 페이딩
Figure 112017072737828-pat00087
와 기저 대역 송신 신호 x, 그리고 잡음
Figure 112017072737828-pat00088
와 빛의 속도 c에 대해 아래 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112017072737828-pat00089
여기서, L번 수신된 수신 신호 y는 아래 <수학식 8>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112017072737828-pat00090
여기서
Figure 112017072737828-pat00091
는 시간 변수 i에 대해 서로 독립적이라 가정하고
Figure 112017072737828-pat00092
도 서로 독립적이라 가정하며, 수신 신호의 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00093
는 긴 시간 단위로 변화하기 때문에 시간 변수에 상관없이 고정되어 있다고 가정할 수 있다.
나아가, 1-비트 양자화를 거친 i번째로 수신된 신호 yi는 1-비트 ADC Q(·)에 대해 아래 <수학식 9>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112017072737828-pat00094
상기 수학식 9를 이용하여 1-비트 양장화를 거친 수신 신호 y는 1-비트 ADC Q(·)에 대해 아래 <수학식 10>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112017072737828-pat00095
여기서, Q(·)는 실수부와 허수부를 각각 1비트로 양자화하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)일 수 있다.
확장된 코드북 기반 알고리즘: 코드북
본 발명에서 확장된 코드북을 만드는 방법은 다음과 같다. 수신 신호의 가능한 입사 각도의 범위를
Figure 112017072737828-pat00096
로 가정하면 입사 각도 범위 [l, u]를 미리 설정된 일정 개수 예를 들어,
Figure 112017072737828-pat00097
개의 구간으로 나누거나 분할한다. 그리고, 상술한 코드북을 생성하는 과정에서 설명한 바와 같은 방법으로 동일한 코드워드를 없애는 과정을 통해 M개의 코드워드를 가지는 코드북
Figure 112017072737828-pat00098
를 생성한다.
이 때, 확장된 코드북에서의 M은 상술한 1번의 신호에 의해 생성된 코드북에서의 M과 상이한 값일 수 있으며, 코드북에서의 M 값은 동일한 코드워드의 개수에 따라 그 값은 달라질 수 있다.
여기서, C를 L번 이어 만든 확장된 코드북인 CL은 아래 <수학식 11>과 같이 정의되거나 나타낼 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112017072737828-pat00099
여기서, CL이 가지고 있는 M개의 코드워드 중 i번째 코드워드 CLi는 Ci를 L번 이어 만든 구조와 같으며, 이는 아래 <아래 수학식 12>와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112017072737828-pat00100
이 때, C는 N×M 행렬이고, CL은 LN×M 행렬일 수 있다.
확장된 코드북 기반 알고리즘: 알고리즘
본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은 1-비트 양장화를 거친 수신 신호 Q(y) 즉, 상기 수학식 10의 Q(y)에서
Figure 112017072737828-pat00101
와 x의 영향을 제거한 뒤 이를 이미 생성된 코드북 CL의 코드워드 각각과 상관을 취해 코드워드 각각과의 상관 값을 계산하고, 계산된 상관 값들 중 가장 큰 값이 나오는 코드워드를 찾아 이에 해당하는
Figure 112017072737828-pat00102
를 수신 신호의 입사 각도로 추정한다.
즉, 확장된 코드북 기반 알고리즘 또한 1번의 수신 신호에 대한 코드북 기반 알고리즘에서 설명한 방법으로 수신 신호의 입시 각도를 추정할 수 있으며, 실제 입사 각도를
Figure 112017072737828-pat00103
, 추정 입사 각도를
Figure 112017072737828-pat00104
이라 하면 추정 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00105
는 아래 <수학식 13>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112017072737828-pat00106
다시 말해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은 미리 설정된 입사 각도 범위 [l, u]를 미리 설정된 일정 개수 예를 들어,
Figure 112017072737828-pat00107
개의 구간으로 나누거나 분할하여
Figure 112017072737828-pat00108
개의 코드워드를 생성하고, 생성된
Figure 112017072737828-pat00109
개의 코드워드로부터 M개의 코드워드를 가지는 코드북
Figure 112017072737828-pat00110
를 생성한 후 코드북 C를 L번 이어 만든 확장된 코드북
Figure 112017072737828-pat00111
을 생성한다.
M개의 코드워드를 가지는 코드북 CL이 생성되면, 1-비트 ADC로 양자화된 수신 신호 Q(y)와 코드북 CL의 코드워드 각각에 대한 상관을 통해 상관 값을 계산하고, 계산된 상관 값들 중 가장 큰 값을 가지는 코드워드를 찾아 이에 해당하는
Figure 112017072737828-pat00112
를 수신 신호의 입사 각도로 추정한다.
도 6은 이렇게 확장된 코드워드 기반 알고리즘으로 여러 번 수신된 신호로부터 입사 각도를 추정하면서 발생하는 평균 절대 오차
Figure 112017072737828-pat00113
를 신호 대 잡음비에 따라 도시한 일 실시예 그래프를 나타낸 것으로, 고속 페이딩 채널에서 수신 신호를 L번 수신하고, 입사 각도
Figure 112017072737828-pat00114
는
Figure 112017072737828-pat00115
인 분포를 따르며, 다중 수신 안테나의 수 N=128, 코드북의 크기 M을 결정하는
Figure 112017072737828-pat00116
=256, 다중 수신 안테나 사이의 거리
Figure 112017072737828-pat00117
인 경우에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
여기서, 코드북의 크기는 M=256이며, 페이딩
Figure 112017072737828-pat00118
와 잡음
Figure 112017072737828-pat00119
은
Figure 112017072737828-pat00120
과
Figure 112017072737828-pat00121
인 분포를 따르고, 송신 신호 x는
Figure 112017072737828-pat00122
라고 가정한 것일 수 있다.
도 6을 통해 알 수 있듯이, 고속 페이딩 채널에서 수신 신호의 수신 횟수 L이 증가할수록 수신 신호의 입사 각도에 대한 추정 오차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 방법은 고속 페이딩 채널에서 수신 횟수를 증가시킴에 따라 입사 각도에 대한 추정 오차를 더 줄일 수 있기 때문에 고속 페이딩 채널에서도 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 1-비트 양자화를 거친 다중 수신 안테나 시스템에서 코드북 기반으로 수신 신호의 입사 각도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 입사 각도가 가질 수 있는 값들의 범위 안에서 각각의 입사 각도에 대해 코드워드를 만들어 이를 모아 코드북(codebook)을 만들고 수신 신호를 각각의 코드워드와 상관을 계산하여 가장 큰 값에 해당하는 각도를 수신 신호의 입사 각도로 추정함으로써, 입사 각도를 추정하는 알고리즘의 복잡도를 낮출 수 있다.
즉, 본 발명은 평균 제곱 오차를 최소화하는 최소 평균 제곱 오차 추정에 비해 복잡도가 낮기 때문에 범용성이 크며, 본 발명에서의 코드북은 입사 각도가 가질 수 있는 값들의 범위에 따라서 미리 결정할 수 있기 때문에 코드북을 만드는 복잡도 또한 매우 낮다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 평균 절대 오차(MAE; Mean Absolute Error)가 작기 때문에 복잡도가 낮은 동시에 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 고속 페이딩 채널에서 수신 횟수를 증가시킴에 따라 입사 각도에 대한 추정 오차를 더 줄일 수 있기 때문에 고속 페이딩 채널에서도 적용이 가능하다.
상술한 본 발명에 따른 방법에서 ADC를 1-비트 ADC로 한정하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않으며, 저 해상도 ADC를 이용하여 수신 신호의 크기에 대한 양자화를 통해 코드북을 생성하고 이렇게 생성된 코드북의 코드워드와 저 해상도 ADC로 양자화된 수신 신호 간의 상관을 통한 상관 값에 기초하여 수신 신호의 입사 각도를 추정할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템에서 수신 신호 입사 각도 추정 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 상술한 도 2 내지 도 6의 방법과 관련된 내용을 수행하는 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(700)는 분할부(710), 생성부(720), 양자화부(730), 계산부(740) 및 추정부(750)를 포함한다. 여기서, 양자화부(730)는 도 1에 도시된 아날로그 디지털 변환부(ADC)의 구성에 대응될 수 있으며, 분할부(710), 생성부(720), 계산부(740) 및 추정부(750)는 도 1에 도시된 베이스밴드 처리부에 대응될 수 있다.
분할부(710)는 수신 신호에 대해 미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개 예를 들어,
Figure 112017072737828-pat00123
개의 구간으로 분할한다.
여기서, 분할부(710)는 다중 수신 안테나 시스템에서 수신 신호가 수신 가능한 입사 각도 범위를 일정 개수의 구간으로 분할할 수 있으며, 분할 구간을 균등하게 분할할 수 있다.
생성부(720)는 분할된
Figure 112017072737828-pat00124
개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 1-비트 양자화된 수신 신호의 코드북을 생성한다.
이 때, 생성부(720)는 분할된
Figure 112017072737828-pat00125
개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드 중 동일한 코드워드를 제거한 일정 개수 예를 들어, M개의 코드워드를 포함하는 코드북을 생성할 수 있다.
생성부(720)는 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 M개의 코드워드를 포함하는 코드북을 생성할 수 있으며, 나아가 고속 페이딩 채널에서 수신 횟수를 늘려 수신 횟수에 따른 확장된 코드북을 생성할 수도 있다. 물론, 생성부는 확장된 코드북을 생성하는 경우에도 동일한 코드워드를 제거함으로써, 동일한 코드워드가 제거된 코드북을 생성할 수 있다.
양자화부(730)는 다중 수신 안테나로 수신되는 신호 즉, 수신 신호를 1-비트 ADC를 이용하여 1-비트 양자화된 수신 신호를 출력한다.
이 때, 양자화부(730)는 RF 체인을 통과한 수신 신호에 대한 실수부와 허수부 각각을 1-비트 양자화하여 출력할 수 있다.
계산부(740)는 양자화부(730)에 의해 1-비트 양자화된 수신 신호와 생성부에 의해 이미 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관을 통해 상관 값을 계산한다.
추정부(750)는 1-비트 양자화된 수신 신호와 코드워드 각각의 상관 값에 기초하여 수신 신호의 입사 각도를 추정한다.
여기서, 추정부(750)는 계산된 상관 값들 중 가장 큰 값을 가지는 코드워드에 대응하는 입사 각도를 다중 수신 안테나로 수신되는 수신 신호의 입사 각도로 추정할 수 있다.
비록, 도 7의 수신 신호 입사 각도 추정 장치에서 그 설명을 생략하였더라도, 도 2 내지 도 6 에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable 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.
실시예들에 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 (17)

  1. 다중 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 양자화시키는 단계;
    상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 양자화시키는 단계는
    상기 수신 신호를 1-비트 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 1-비트 양자화시키며,
    미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하는 단계;
    상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 코드북을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 코드북을 미리 설정된 수신 횟수만큼 확장시켜 확장된 코드북을 생성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 계산하는 단계는
    상기 확장된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산하는 수신 신호 입사 각도 추정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코드북을 생성하는 단계는
    상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드 중 동일한 코드워드들이 존재하는 경우 상기 동일한 코드워드들 중 어느 하나의 코드워드를 제외한 나머지 코드워드를 제외하여 제2 개의 코드워드를 포함하는 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 입사 각도 추정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입사 각도를 추정하는 단계는
    상기 계산된 상관 값들 중 최대 값을 가지는 코드워드에 대한 추정 입사 각도를 상기 수신 신호의 입사 각도로 추정하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 입사 각도 추정 방법.
  7. 다중 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 양자화시키는 양자화부;
    상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하는 계산부; 및
    상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 추정부
    를 포함하고,
    상기 양자화부는
    상기 수신 신호를 1-비트 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 1-비트 양자화시키며,
    미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하는 분할부; 및
    상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 코드북을 생성하고, 상기 생성된 코드북을 미리 설정된 수신 횟수만큼 확장시켜 확장된 코드북을 생성하는 생성부
    를 더 포함하고,
    상기 계산부는
    상기 확장된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산하는 수신 신호 입사 각도 추정 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 생성부는
    상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드 중 동일한 코드워드들이 존재하는 경우 상기 동일한 코드워드들 중 어느 하나의 코드워드를 제외한 나머지 코드워드를 제외하여 제2 개의 코드워드를 포함하는 코드북을 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 입사 각도 추정 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 추정부는
    상기 계산된 상관 값들 중 최대 값을 가지는 코드워드에 대한 추정 입사 각도를 상기 수신 신호의 입사 각도로 추정하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 입사 각도 추정 장치.
  13. 다중 안테나 시스템에서 수신 신호 입사 각도 추정 장치에 있어서,
    다중 수신 안테나;
    상기 다중 수신 안테나로 수신되는 수신 신호를 미리 설정된 비트로 양자화시키는 아날로그 디지털 변환부; 및
    상기 양자화된 수신 신호와 추정 입사 각도에 대해 미리 생성된 코드북의 코드워드 각각에 대한 상관 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값들에 기초하여 상기 수신 신호의 입사 각도를 추정하는 베이스밴드 처리부
    를 포함하고,
    상기 아날로그 디지털 변환부는
    1-비트 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 이용하여 상기 수신 신호의 크기에 대한 1-비트 양자화 값을 출력하며,
    상기 베이스밴드 처리부는
    미리 설정된 입사 각도 범위를 제1 개의 구간으로 분할하고, 상기 분할된 제1 개의 입사 각도 구간 각각에 대한 코드워드를 이용하여 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 코드북을 생성하며, 상기 생성된 코드북을 미리 설정된 수신 횟수만큼 확장시켜 확장된 코드북을 생성하고, 상기 확장된 코드북의 코드워드 각각과 상기 1-비트 양자화된 수신 신호에 대한 상관 값을 계산하는 수신 신호 입사 각도 추정 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제13항에 있어서,
    상기 베이스밴드 처리부는
    상기 계산된 상관 값들 중 최대 값을 가지는 코드워드에 대한 추정 입사 각도를 상기 수신 신호의 입사 각도로 추정하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 입사 각도 추정 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101490209B1 (ko) * 2009-01-06 2015-02-05 퀄컴 인코포레이티드 다수의 설명 코드들을 사용하여 채널을 추정하기 위한 방법 및 장치
KR101664421B1 (ko) * 2009-08-19 2016-10-10 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서의 코드북을 생성하는 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101490209B1 (ko) * 2009-01-06 2015-02-05 퀄컴 인코포레이티드 다수의 설명 코드들을 사용하여 채널을 추정하기 위한 방법 및 장치
KR101664421B1 (ko) * 2009-08-19 2016-10-10 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서의 코드북을 생성하는 장치 및 방법

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