KR102065696B1

KR102065696B1 - 무선 통신 시스템에서 적응적 송신 전력 정규화를 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102065696B1
Application number: KR1020130091399A
Authority: KR
Inventors: 김찬홍; 김태영; 설지윤; 손재승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2020-01-14
Also published as: KR20150016426A; EP3028508B1; EP3028508A4; US9516602B2; EP3028508A1; US20160192297A1; WO2015016589A1

Abstract

본 발명은 하이브리드(bybrid) 빔포밍을 수행하는 무선 통신 시스템에서 송신 전력 정규화(normalization)에 대한 것으로, 송신단의 동작 방법은, 송신 전력 정규화에 관련된 제어 정보를 송신하는 과정과, 상기 제어 정보에 기초하여 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔을 지시하는 정보를 수신하는 과정과, 상기 프리코딩 행렬 및 상기 아날로그 빔의 조합에 대응하는 정규화 계수를 결정하는 과정과, 상기 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 적응적 송신 전력 정규화를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ADAPTIVE TRANSMISSION POWER NORMALIZATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 송신 전력 정규화(normalization)에 관한 것이다.

현재 무선 통신망의 데이터 사용량은 기하급수적으로 증가하고 있다. 이에 따라, 다음 세대(beyond 4G) 이동 통신 기술은 실외 환경에서도 기가비트(Gigabyte)급 통신을 지원해야 하며, 이를 위한 후보 기술로 밀리미터(mm) 대역에서의 빔포밍(beamforming) 기술이 최근 주목을 받고 있다. 상기 밀리미터 대역은 기존 저주파 대역에 비해 광대역을 사용할 수 있는 장점을 가진다. 그러나, 상기 밀리미터 대역은 채널 감쇄가 큰 단점을 가진다. 상기 빔포밍은 다수의 안테나를 사용하여 특정한 방향으로 신호의 세기를 증가시킬 수 있는 기술로 과거 많은 연구가 이뤄졌으나, 고주파 대역에서 파장의 길이가 짧아짐으로 인해 다수의 안테나를 작은 영역에 집적할 수 있다. 따라서, 상기 빔포밍 기술이 상기 밀리미터 대역의 채널 감쇄를 극복할 수 있는 중요한 기술로서 다시금 주목 받고 있다.

상기 빔포밍은 디지털(digitial) 단, 즉, 기저대역(baseband), D/A(Digital to Analog) 변환 이후, 또는, RF(Radio Frequency) 단 중 어느 부분에서도 구현될 수 있다. 상기 빔포밍을 디지털단에서 구현하는 경우, 빔 계수(beamforming coefficient), 즉, 신호의 세기 및 위상(phase)을 조정하기 용이하다. 그러나, 이 경우, 안테나마다 기저대역-D/A-RF로 이어지는 RF 체인(chain)이 구비되어야 하므로, 비용 및 구현에 어려움이 있다. 반면, 상기 빔포밍을 RF단에서 구현하는 경우, 가격은 저렴하나, 신호의 세기 및 위상을 미세하게 조정하는 것은 어렵다.

하이브리드(hybrid) 빔포밍은, 몇 개의 RF 체인만으로 기저대역을 구성하고, 각 RF 체인마다 다시 RF 빔포머(beamformer)를 결합함으로써, 디지털 프리코더(precoder)를 통해 다중 데이터를 전송하고, RF 빔포머를 통해 빔포밍 이득을 얻는 방식이다. 따라서, 상기 하이브리드 빔포밍의 경우, 상술한 디지털 빔포밍 및 아날로그 빔포밍 기술 대비 적절한 트레이드 오프(trade-off)가 이루어질 수 있다.

상기 하이브리드 빔포밍은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템과 결합이 가능하며, 그 구조는 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나의 물리적인 어레이 안테나(array antenna)에 다수의 RF 체인들의 빔포머들이 덧셈기(adder)를 통해 연결될 수 있다. MIMO(Multiple Input Multiple Output)-OFDM 하이브리드 빔포밍 시스템의 경우, 부반송파(subcarrier) 별로 서로 다른 디지털 프리코더가 적용될 수 있으며, 또한, RF 경로(path) 별로 서로 다른 아날로그 빔포머가 적용될 수 있다.

빔포밍을 적용하지 아니한 종래의 MIMO-OFDM 시스템의 경우, 높은 PAPR (Peak-to-Average-Power Ratio)이 발생할 수 있다. 따라서, PA(Power Amplifier)로의 입력 신호가 높은 확률로 선형(linear) 증폭이 될 수 있도록 상기 PA의 동작점, 즉, 평균적인 입력 신호 크기를 낮추는데, 이를 PA 백오프(back-off)라 칭한다. 상술한 MIMO-OFDM 하이브리드 빔포밍 구조의 경우, RF 경로 개수만큼의 신호들이 덧셈기를 통하여 하나로 합쳐진 후 PA로 입력된다. 이때, 디지털 프리코더 및 RF 빔포머의 계수, 전송 신호에 따라 PA 입력 신호의 세기가 달라질 수 있으므로, 이를 고려하여 PA의 동작점을 더 낮출 필요가 있다.

일반적으로 하드웨어 구현 복잡도를 고려하여 배열 안테나의 안테나 원소(antenna element)마다 동일한 PA를 사용하고, 송신 전력이 평균적으로 균일할 수 있도록 백오프(back-off)량을 고정시킨다. 그러나, 상술한 하이브리드 빔포밍 구조에서 다중 빔을 사용하여 전송할 경우, 다수의 신호들이 합쳐진 후 PA로 입력되는 특성으로 인해, 선택된 디지털 프리코더, 아날로그 빔 조합, 전송 신호에 따라 각 PA로 입력되는 평균 송신 전력이 서로 다를 수 있다. 이러한 송신 전력의 차이를 허용하여 그대로 운용한다면, 특정 방향에 있는 사용자만 신호 세기가 커서 사용자 스케줄링 입장에서 공정성이나 선택 기준 설정 면에서 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 무선 통신 시스템에서 하이브리드(hybrid) 빔포밍을 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 MIMO(multiple-input multiple-output) 모드에 따라 송신 전력을 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다중 빔 전송 시에 선택되는 빔 조합에 따라 달라질 수 있는 송신 전력을 정규화하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 정규화 관련 제어 정보를 수신단으로 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 정규화 관련 제어 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔을 선택하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하이브리드(hybrid) 빔포밍을 수행하는 송신단의 동작 방법은, 송신 전력 정규화에 관련된 제어 정보를 송신하는 과정과, 상기 제어 정보에 기초하여 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔을 지시하는 정보를 수신하는 과정과, 상기 프리코딩 행렬 및 상기 아날로그 빔의 조합에 대응하는 정규화 계수를 결정하는 과정과, 상기 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호를 송신하는 과정을 포함하며, 상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 판단하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 방법은, 송신 전력 정규화에 관련된 제어 정보를 수신하는 과정과, 상기 제어 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔을 선택하는 과정과, 선택된 상기 프리코딩 행렬 및 상기 아날로그 빔을 지시하는 정보를 송신하는 과정을 포함하며, 상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 판단하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하이브리드 빔포밍을 수행하는 송신단 장치는, 송신 전력 정규화에 관련된 제어 정보를 송신하는 송신부와, 상기 제어 정보에 기초하여 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔을 지시하는 정보를 수신하는 수신부와, 상기 프리코딩 행렬 및 상기 아날로그 빔의 조합에 대응하는 정규화 계수를 결정하는 제어부를 포함하며, 상기 송신부는, 상기 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호를 송신하며, 상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 판단하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단 장치는, 송신 전력 정규화에 관련된 제어 정보를 수신하는 수신부와, 상기 제어 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔을 선택하는 제어부와, 선택된 상기 프리코딩 행렬 및 상기 아날로그 빔을 지시하는 정보를 송신하는 송신부를 포함하며, 상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 판단하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

무선 통신 시스템에서 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 모드를 고려하여 정규화를 선택적으로 수행함으로써, 특정 MIMO 모드에 의해 발생하는 상대적으로 큰 백오프(back-off)량을 줄일 수 있으며, 이로 인해, 전체적인 시스템의 PA(Power Amplifier) 효율성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드(hybrid) 빔포밍(beamforming) 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 정규화를 위한 시그널링을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 피드포워드 정보의 구성 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 피드포워드 정보의 구성 예를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 정규화를 위한 장치 구조의 예를 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 발명은 하이브리드(hybrid) 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 정규화하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선 통신 시스템을 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 빔포밍 구조를 도시하고 있다.

상기 도 1을 참고하면, 상기 하이브리드 빔포밍은 자원매핑부(102), 디지털 빔포밍 블록(110), 체인(chain) 블록(120), 아날로그 빔포밍 블록(130)을 통해 수행된다. 구체적으로, 상기 디지털 빔포밍 블록(110)은 기저대역 프리코더(baseband precoder)(114)를 포함하며, 상기 자원매핑부(112)에 의해 부반송파에 매핑된 신호들에 대한 디지털 빔포밍, 즉, 프리코딩(precoding)을 수행한다. 상기 체인 블록(120)은 N개 체인들을 포함하며, 각 체인은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 블록(122), P/S(Parallel to Serial) 블록(124), DAC(Digital to Analog Converter)(126)를 포함한다. 상기 아날로그 빔포밍 블록(130)은 N개의 믹서(mixer)들(132-1 내지 132-N), N×K개의 위상(phase) 및 크기 변환 소자들로 구성된 RF 빔포머들(beamformers)(134-11 내지 134-NK), K개의 덧셈기(adder)들(136-1 내지 136-K), K개의 PA(Power Amplifier)들(138-1 내지 138-K), K개의 신호 방사 소자들을 구비한 어레이 안테나(array antenna)(140)을 포함한다. 상기 도 1에 도시된 하이브리드 빔포밍 구조는 일 예이며, 구체적인 구성은 다양하게 구현될 수 있다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하이브리드 빔포밍은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 전송 기법과 결합이 가능하다. 상기 도 1을 참고하면, 하나의 물리적인 어레이 안테나(140)에 다수의 체인(chain)들(120)의 RF 빔포머들(134-11 내지 134-NK)이 상기 덧셈기들(136-1 내지 136-K)을 통해 연결될 수 있다. 이 경우, N개의 체인들 각각에서 서로 다른 아날로그 빔이 하나씩 형성될 수 있고, 기저대역 기준으로, 상기 기저대역 프리코더(114)를 통해, 다이버시티(diversity), 공간 다중화(spatial multiplexing) 등과 같은 기존 MIMO 기법이 수행될 수 있다. 또한, 송수신 피드백량을 고려하여, 상기 기저대역 프리코더(114)에서 지원하는 프리코딩(precoding) 및 상기 RF 빔포머(134-11 내지 134-NK)에서 지원하는 빔의 종류를 유한 개로 제한하여 운용하는 것이 가능하다. 이때, 상기 기저대역 프리코더(114)는 코드북(codebook) 기반 PMI(Preferred Matrix Index)에 대응될 수 있고, 상기 RF 빔포머(134-11 내지 134-NK)는 BI(Beam Index)와 같은 새로운 피드백을 필요로 한다.

상술한 바와 같은 MIMO-OFDM 하이브리드 빔포밍 구조의 경우, 종래의 MIMO-OFDM 구조보다 상대적으로 PAPR(Peak-to-Average-Power Ratio) 문제가 크다. 구체적으로, 상기 MIMO-OFDM 하이브리드 빔포밍 구조의 경우, PAPR(Peak-to-Average-Power Ratio)은 종래의 MIMO-OFDM 시스템과 비슷하나, 다수의 신호들이 합쳐진 후 PA로 입력되는 특성으로 인해, 각 PA로 입력되는 신호의 평균 전력이 일정하지 않아 입력 신호 세기의 동적인 변화 정도(dynamic range)가 더 크다. 따라서, 추가적인 백오프(back-off)가 고려되어야 한다.

상기 백오프에 대해 설명하면 다음과 같다.

RF 소자 중의 하나인 PA는 입력 신호의 세기를 증폭시켜주는 장치이다. OFDM 신호의 부반송파 별 직교성을 유지하려면, 입력 신호가 선형적으로 증폭되어야 한다. 그러나, 상기 PA는 입력 신호 세기가 어느 정도 이상되면 더 이상 선형적으로 증폭시키지 못하는 한계를 가진다. 예를 들어, 신호 크기 10배 증폭하는 PA를 가정하면, 크기 2의 신호가 입력되면 크기 20의 신호가, 크기 3의 신호가 입력되면 크기 30의 신호가 출력되어야 함에도 불구하고, 물리적 한계로 인해 크기 20까지만 증폭이 가능할 수 있다. 이 경우, 상기 PA로 크기 3의 신호가 입력되면 크기 20의 신호가 출력되는 현상이 발생, 즉, 출력이 포화(saturation)되는 현상이 발생할 수 있다.

OFDM 시스템의 경우, 부반송파 개수에 비례하여 PAPR이 증가하게 되는데, 피크(peak) 입력 신호를 PA 출력의 포화점(saturation point)에 맞추면 그 외 신호들은 피크 보다는 항상 낮은 입력 레벨이 될 것이다. 따라서, PA 출력이 선형적으로 이루어질 수 있다. 상기 OFDM의 높은 PAPR을 고려하여 PA 입출력 신호 사이의 선형성을 유지하고자 PA의 평균 입력 신호 세기를 출력의 포화점, 즉, 피크 지점에 대응되는 입력 신호 세기에 맞추지 아니하고 OFDM의 PAPR을 고려하여 상당히 낮은 지점에서 동작하도록 조절할 수 있으며, 이는 PA의 '백오프'라 지칭되고, 그 정도는 '백오프량'이라 지칭된다.

만일, PAPR이 낮은 신호를 송출하는 경우, PA의 평균 입력 신호 세기의 동작점을 더 높게 설정할 수 있고, 이는 결국 송출하는 전력을 증가시킬 수 있는 것이므로, PA의 효율성이 높아진다. 그러나, OFDM 신호는 PAPR이 상당히 크므로, 일반적으로 7 내지 10dB 정도 백오프를 부여한다. 상기 MIMO-OFDM의 경우, 각 안테나에 PA가 설치되며, 이때 각 PA 입력 신호들의 평균 전력의 크기를 동일하게 유지하지 아니하면, 전력의 크기가 경우에 따라 커지거나 작아지는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, PA 입력 신호 세기의 동적 범위(dynamic range)가 증가하게 되고, 이를 고려하여 PA 입출력 신호의 선형성을 유지하기 위해서, 상기 동적 범위의 피크 최대 출력 동작점을 맞추어야한다. 이로 인해, 백오프량이 증가하게 된다.

결과적으로, PA 효율성에 문제가 발생한다. 따라서, MIMO 모드와 무관하게 각 안테나의 PA에 동일한 평균 전력 신호가 입력될 수 있도록, 디지털 프리코더, 즉, 코드북을 상수 모듈러스 특성(constant modulus property)를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.

본 발명에서와 같은 하이브리드 빔포밍 MIMO-OFDM 시스템은, MIMO-OFDM 시스템에 RF 블록에서 수행되는 아날로그 빔포밍이 추가됨으로써, 빔포밍 이후 각 안테나 원소에 대응하는 PA에 입력되는 신호들이 합산되는 구조를 가진다. 이로 인해, 디지털 프리코더를 상수 모듈러스 특성을 가지도록 설계하더라도, 아날로그 빔포밍 계수가 곱해진 이후의 신호들의 평균 전력이 균일하나, 2개 이상의 신호들을 덧셈기를 통해 합산한 결과는 각 신호의 위상에 따라 그 크기가 더 커지거나, 작아질 수 있다. 결국, 합산된 후 각 PA에 입력되는 입력 신호들의 평균 전력이 PA마다 상이할 수 있고, 신호 크기의 동적 범위(dynamic range)는 더해지는 신호의 개수, 다시 말해, RF 체인 개수에 비례한다. 따라서, 디지털 빔포밍된 신호들이 합산되는 하이브리드 빔포밍 MIMO-OFDM 시스템의 PA에 대한 백오프량은 기존 MIMO-OFDM 시스템에서의 고려 사항에 더하여, RF 체인 개수까지 고려해야 한다.

상술한 바와 같이, OFDM의 PAPR 외에 하이브리드 빔포밍 구조로 인한 추가적인 백오프는 시스템에서 운용되는 모든 MIMO 모드들을 고려하여 결정되어야 한다. 특정 안테나 원소에서 가장 큰 신호 세기가 발생할 때를 대비하여 백오프 크기를 결정한다면, 추가적인 백오프 크기는 디지털 프리코더 및 RF 빔포머의 조합이 제한된 상황에서는 미리 계산될 수 있다.

그러나, 상기 추가적인 PA 백오프를 고려하더라도, 특정 MIMO 모드에서 PA의 선형성을 상실하게 되는 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 다수의 MIMO 모드들 중 랭크(rank)-1 MIMO 다이버시티(diversity) 모드, 다시 말해, 단일 스트림(single stream) 다중 빔(multi-beam) 전송의 경우로서, 이하 상세히 설명한다.

상기 단일 스트림 다중 빔 모드의 경우에 특정 안테나 원소에서 신호 세기가 현저하게 커질 수 있다. 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

단일 스트림 다중 빔 전송 시 특정 안테나 원소에 대한 송신 전력의 범위는 하기 <수학식 1>과 같다.

상기 <수학식 1>에서, 상기 N_RF는 송신단의 체인 개수, 상기 p_i는 i번째 송신단 체인에 대응하는 디지털 프리코딩 계수, 상기 W_mbi는 i번째 송신단 체인에 대응하는 아날로그 빔 계수 중 m번째 안테나에 대응하는 값, 상기 N_t는 송신 안테나 원소 개수를 의미한다.

만일, 하기 <수학식 2>와 같은 조건이 충족된다면, 특정 안테나 원소에서의 송신 전력은 최대가 된다.

상기 <수학식 2>에서, 상기 p_i는 i번째 송신단 체인에 대응하는 디지털 프리코딩 계수, 상기 W_mbi는 i번째 송신단 체인에 대응하는 아날로그 빔 계수 중 m번째 안테나에 대응하는 값, 상기 N_RF는 송신단의 체인 개수를 의미한다.

이때, 특정 안테나 원소에서 최대가 된 송신 전력은 하기 <수학식 3>과 같이 표현될 수 있다.

상기 <수학식 3>에서, 상기 Pm,max는 m번째 안테나 원소의 최대 송신 전력, 상기 N_RF는 송신단의 체인 개수, 상기 N_t는 송신 안테나 원소 개수를 의미한다.

즉, 상기 <수학식 3>에 나타난 바와 같이, 특정 안테나 원소의 최대 송신 전력은 RF 체인 개수에 의존하며, 이는 신호의 합산으로 인해 입력 신호의 동적 범위가 기존 MIMO-OFDM 시스템 대비 증가함을 의미한다. 즉, 넓어진 신호 크기의 범위를 고려하여 백오프량을 결정할 필요성이 존재한다.

전체 송신 전력은 하기 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.

상기 <수학식 4>에서, 상기 P_tot는 전체 송신 전력, 상기 N_t는 송신 안테나 원소 개수, 상기 N_RF는 송신단의 체인 개수, 상기 p_i는 i번째 송신단 체인에 대응하는 디지털 프리코딩 계수, 상기 W_mbi는 i번째 송신단 체인에 대응하는 아날로그 빔 계수 중 m번째 안테나에 대응하는 값을 의미한다.

상기 <수학식 4>에 나타난 바와 같이, 각 PA에 입력되는 신호들의 전체 평균 전력도 균일하지 않기 때문에, 상기 전체 평균 전력에 대한 정규화(normalization)가 더 요구된다.

만일, 안테나 원소 별 최대 송신 전력이 동시에 발생한다면, 최대의 총 송신 전력이 발생한다. 이때, BI들 및 프리코더들 간 관계는 하기 <수학식 5>와 같을 수 있다.

상기 <수학식 5>에서, 상기 p_i는 i번째 송신단 체인에 대응하는 디지털 프리코딩 계수, 상기 N_RF는 송신단의 체인 개수, 상기 N_t는 송신 안테나 원소 개수, 상기 b_i는 i번째 송신단 체인에 대응하는 아날로그 빔 계수를 의미한다.

단일 스트림 다중 빔 모드는 하나의 동일한 데이터 스트림을 다수의 안테나들을 통해 송신하는 방식으로, 덧셈기에 들어가는 신호의 위상은 디지털 프리코더 및 아날로그 빔포밍 계수 두 가지에 의존한다. 즉, 디지털 프리코더와 빔포밍 계수가 무엇이냐에 따라, 각 PA 입력 신호의 평균 전력이 결정된다. 따라서, RF 단에서의 신호 합산으로 인해 입력 신호의 동적 범위가 기존 MIMO-OFDM 시스템 대비 증가하며, 이를 고려하여 백오프량이 증가되어야 한다. 나아가, 각 PA에 입력되는 신호들의 전체 평균 전력도 균일하지 않기 때문에, 정규화가 더 요구된다.

랭크가 2이상인 MIMO 모드의 경우에는 PA 입력 신호의 평균 전력이 디지털 프리코더, 아날로그 빔 조합 뿐만 아니라 송신 신호 자체에도 의존을 하기 때문에, 랭크-1 다이버시티 모드에 비해서 랜덤(random)한 다수의 송신 신호들이 합산되는 성질로 인해 각 PA에서의 입력 신호의 평균 송신 전력이 대체적으로 균일하다. 즉, 2 이상의 랭크인 경우, 전체 전송전력, 다시 말해, 각 PA 출력 신호의 전력의 모든 합은 자연스레 정규화된다. 그러나, 랭크-1 다이버시티 모드의 경우, 송신 신호의 종류가 하나뿐이므로, 2 이상의 랭크인 경우와 달리 전체 송신 전력이 자연스럽게 정규화가 되지 아니한다. 따라서, 정규화가 요구된다. 이때, 상기 정규화의 과정에서, PA의 백오프량과 관련된 문제점이 발생한다.

예를 들어, 4개의 PA들이 존재하고 각 입력 신호의 전력이 0.1, 0.2, 0.3, 0.4라고 가정하면, 비록 각 PA 별 입력 신호의 평균 전력의 차이가 있어 PA 효율성이 떨어지긴 하지만 전체 송신 전력이 1(=0.1+0.2+0.3+0.4)이 되어, 전체적인 송신 전력에 대한 정규화가 필요치 아니하다. 그러나, 본 발명의 하이브리드 구조에서 랭크-1 다이버시티를 적용하는 경우, PA 별 전력이 0.1, 0.2, 0.2, 0.1로서 전체 송신 전력이 0.8이 되는 상황도 존재하고, 0.3, 0.4, 0.2, 0.3로서 전체 송신 전력이 1.2가 되는 상황도 발생할 수 있다. 전체 송신 전력이 1보다 큰 경우, 신호 전송 시 디지털 단의 정규화 장치가 정규화 계수(예: 1/sqrt(1.2))를 곱함으로써 전체적으로 PA로 입력되는 신호의 세기를 줄이는 정규화를 실시할 수 있다. 그러나, 전체 송신 전력이 1보다 작은 경우, 정규화를 위해서는 신호 크기를 증가시키는 정규화 계수(예: 1/sqrt(0.8))를 곱해야 한다. 즉, 오히려 입력 신호 세기를 높여야 하므로, 이미 설정한 PA의 동작점을 넘는 피크가 발생할 수 있고, 이로 인해, OFDM 신호의 선형성이 상실될 수 있다. 신호의 선형성 상실은 시스템의 성능 열화에 직결되는 문제이다.

상술한 바와 같은 단일 스트림 다중 빔 전송에서의 높은 송신 전력 문제를 해소하기 위해, 백오프 크기를 높이고 송신 전력 정규화를 수행하지 아니할 수 있다. 그러나, 이 경우, 단일 스트림 다중 빔 전송 시 특정 빔 조합에 대하여 다른 빔 조합에 비해 더 큰 송신 전력이 나타나게 된다. 일반적으로, 하나의 셀 내에서 사용자들의 분포는 균일하다고 볼 수 있는데, 프리코더 및 빔조합에 따라 송신 전력이 달라지므로, 사용자 스케줄링 시 특정 방향에 있는 유저들에게 유리해지는 현상이 발생할 수도 있다. 결국 사용자 공정성 및 스케줄러 디자인에 어려움이 발생한다.

또는, 상술한 바와 같은 단일 스트림 다중 빔 전송에서의 높은 송신 전력 문제를 해소하기 위해, 백오프 크기를 더 높이고 송신 전력 정규화를 수행할 수 있다. 이 경우, 단일 스트림 다중 빔 전송 시 송신 전력 정규화 과정에서, 다른 MIMO 모드에 비해 특정 안테나 원소에서 더 큰 신호 세기가 나타날 수 있다. 이를 고려하여 백오프 크기를 결정한다면, 단일 스트림 다중 빔 전송 이외의 MIMO 모드를 운용할 때 PA 효율성이 떨어지는 단점이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 상술한 바와 같이 정규화로 인해 OFDM 신호의 선형성이 상실되는 현상, 다시 말해, 상기 정규화로 인에 PA 입력 신호 크기가 허용된 범위를 초과하는 문제를 방지하고자, 전체 송신 전력이 1보다 작아지는 경우가 발생하지 아니하도록 제어하는 기술을 제안한다. 구체적으로, 본 발명은 다음과 같은 실시 예들을 제시한다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, MIMO 모드에 따른 적응적 송신 전력 정규화가 송신단에서 제어될 수 있다.

구체적으로, 단일 스트림 다중 빔 전송 모드로 동작 시, 송신단은 선택된 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합에 따라 정규화 계수를 선택적으로 적용한다. 상기 정규화 계수는 정규화 수행 시 각 체인을 통해 송신되는 신호들 각각에 곱해지는 값들로서, 신호들의 크기를 조절한다. 상기 정규화 계수는 모든 체인에 대하여 동일한 값으로 정의되며, 상기 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합에 따라 달라질 수 있다. 임의의 조합이 선택되더라도 평균 송신 전력이 동일하도록 정규화 계수가 결정된다. 정규화 계수는 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합에 따라 달라진다. 예를 들어, 제한된 피드백 환경이라면, 상기 정규화 계수는 미리 계산되어 저장될 수 있다. 이때, 상기 정규화 계수는 룩업 테이블(look-up table)의 형식으로 저장될 수 있다. 그리고, PA의 백오프는 상기 단일 스트림 다중 빔 전송 모드 외 다른 MIMO 모드에 대하여는 동일하게 설정된다. 예를 들어, 상기 백오프 크기는 OFDM PAPR을 고려한 값 및 10log₁₀N_RF[dB]의 합으로 정해질 수 있다.

이에 더하여, 단일 스트림 다중 빔 전송 모드 동작 시, 송신단은 안테나 원소 당 평균 전력에 제한을 두어 정규화 과정에서 미리 정의된 제한 값을 초과하는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 상기 제한 값을 초과하는 경우, PA가 비선형 영역에서 동작할 수 있으므로, 상기 송신단은 다른 MIMO 모드로 전환할 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 MIMO 모드는 기본(default)으로 정해진 특정 MIMO 모드일 수 있다. 반면, 상기 제한 값 이하인 경우, 상기 송신단은 상기 단일 스트림 다중 빔 전송 모드로 동작할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 2를 참고하면, 송신단은 201단계에서 MIMO 모드를 선택한다. 다시 말해, 상기 송신단은 수신단으로의 신호 송신 시 적용될 MIMO 모드를 선택한다. 상기 MIMO 모드는 적어도 하나의 항목들의 조합으로 식별될 수 있으며, 상기 항목들은 랭크/스트림 개수, 다이버시티(diversity)/다중화(multiplexing) 여부, CL(Closed Loop)/OL(Open Loop) 여부 등을 포함할 수 있다. 상기 MIMO 모드는 상기 송신단 및 상기 수신단의 능력 및 채널 상태, 예를 들어, 채널 변화 속도, 채널 품질, 안테나 간 상관도 등에 기초하여 선택될 수 있다.

상기 MIMO 모드를 선택한 후, 상기 송신단은 203단계로 진행하여 선택된 MIMO 모드가 단일 스트림 다중 빔 전송 모드인지 판단한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 선택된 MIMO 모드의 랭크 수가 1이고, 다이버시티 방식인지 판단한다. 상기 단일 스트림은 각 체인으로 송신되는 데이터가 동일함을 의미한다. 상기 다이버시티 방식은 동일한 데이터가 다수의 안테나들을 통해 중복 송신됨을 의미한다.

만일, 상기 선택된 MIMO 모드가 단일 스트림 다중 빔 전송 모드가 아니면, 상기 송신단은 205단계로 진행하여 선택된 MIMO 모드에 따라 통신을 수행한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 선택된 MIMO 모드에 따라 송신 데이터를 처리, 즉, 디지털 빔포밍을 수행하고, 아날로그 빔포밍을 수행한다. 다시 말해, 상기 송신단은 선택된 MIMO 모드에 속하는 최적의 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을, 최적의 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행한다. 상기 도 2에 도시되지 아니하였으나, 상기 송신단은 상기 수신단과 최적의 PMI 및 BI를 결정하기 위한 절차를 더 수행할 수 있다.

반면, 상기 선택된 MIMO 모드가 단일 스트림 다중 빔 전송 모드이면, 상기 송신단은 207단계로 진행하여 PMI 및 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한다. 예를 들어, 상기 송신단은 PMI 및 BI의 조합들에 대응하는 정규화 계수들을 나타내는 룩업 테이블(Look-up table)을 저장하고 있다. 이 경우, 상기 송신단은 상기 룩업 테이블을 검색함으로써, 상기 정규화 계수를 결정할 수 있다. 다른 예로, 상기 송신단은 상기 PMI 및 상기 BI의 조합으로부터 미리 정의된 규칙에 따라 정규화 계수를 산출할 수 있다.

상기 정규화 계수를 결정한 후, 상기 송신단은 209단계로 진행하여 정규화 이후의 송신 전력 값이 전력 제한 값을 초과하는지 판단한다. 여기서, 상기 송신 전력 값은 안테나 원소 별 PA로 입력되는 송신 전력으로서, 측정된 값이 아닌 예측 값이다. 즉, 상기 송신단은 실제 신호 송신에 앞서 정규화 이후의 안테나 원소 별 송신 전력 값을 예측적으로 산출하고, 예측된 송신 전력 값을 상기 전력 제한 값과 비교한다.

만일, 적어도 하나의 안테나 원소에 대한 예측된 송신 전력 값이 상기 전력 제한 값을 초과하면, 상기 송신단은 211단계로 진행하여 기본 MIMO 모드로 변경 후 신호를 송신한다. 상기 송신단은 선택된 MIMO 모드로 통신을 수행하지 못하는 경우를 대비하여 미리 기본(defalut)로 정해진 MIMO 모드를 정의하고 있다. 상기 선택된 MIMO 모드로 통신을 수행하지 못하는 경우는 상기 예측된 송신 전력 값이 상기 전력 제한 값을 초과하는 경우를 포함하며, 이 외 다른 경우를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 송신단은 상기 기본으로 정해진 MIMO 모드에 따라 송신 데이터를 디지털 빔포밍 및 아날로그 빔포밍을 수행한다.

반면, 모든 안테나 원소들에 대한 예측된 송신 전력 값이 상기 전력 제한 값을 초과하지 아니하면, 상기 송신단은 213단계로 진행하여 상기 정규화 계수를 이용하여 송신 전력을 정규화한다. 즉, 상기 송신단은 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따라, 적응적 송신 전력 정규화가 수행되고, 피드포워드(feedforward) 시그널링(signaling)이 수행될 수 있다.

구체적으로, 단일 스트림 다중 빔 전송 모드로 동작 시, 송신단은 선택된 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합에 따라 정규화 계수를 선택적으로 적용한다. 예를 들어, 상기 정규화 계수는 미리 계산되어 저장될 수 있다. 이때, 상기 정규화 계수는 룩업 테이블의 형식으로 저장될 수 있다. 그리고, PA의 백오프는 상기 단일 스트림 다중 빔 전송 모드 외 다른 MIMO 모드에 대하여는 동일하게 설정된다. 예를 들어, 상기 백오프 크기는 OFDM PAPR을 고려한 값 및 10log10NRF[dB]의 합으로 정해질 수 있다.

앞서 설명한 실시 예와 달리, 상기 단일 스트림 다중 빔 전송 모드로 동작하기 위해, 특정 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합 선택 시 정규화 과정에서 특정 안테나 원소에서의 평균 전력이 주어진 제한을 초과할 수 있음을, 송신단이 피드포워드 방식으로 수신단으로 알린다. 이에 따라, 수신단은 정규화로 인해 특정 안테나 원소에서 PA로 입력되는 평균 전력이 주어진 제한을 초과하는 문제가 없는 최적의 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합을 선택하여 해당 PMI 및 BI를 피드백할 수 있다. 그리고, 송신단은 피드백받은 PMI 및 BI에 대응하는 정규화 계수를 이용하여 신호의 전력을 정규화한다.

이하, 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '정규화로 인해 특정 안테나 원소에서 PA로 입력되는 평균 전력이 주어진 제한을 초과하는 것 문제'을 '전력 초과 현상'이라 칭한다

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 정규화를 위한 시그널링을 도시하고 있다. 상기 도 3을 참고하면, 301단계에서, 송신단(310)은 수신단(320)으로 전력 정규화와 관련된 제어 정보, 즉, 피드포워드 정보를 송신한다. 상기 피드포워드 정보는, 셀에 최초 진입 시 송신단 및 수신단 간 운용 가능한 MIMO 모드를 판단한 결과, 단일 스트림 다중 빔 모드를 지원하는 경우에 송신될 수 있다. 다른 예로, 상기 송신단이 주기적으로 상기 피드포워드 정보를 브로드캐스팅(broadcasting)할 수 있다.

상기 피드포워드 정보는 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합에 따른 정규화 계수 및 정규화로 인한 전력 초과 현상 발생 유무를 알리는 정보를 포함한다. 구체적으로, 상기 피드포워드 정보는 도 4와 같이 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 4의 (a)와 같이, 상기 피드포워드 정보는 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합(411), 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하는지 여부를 나타내는 플래그(flag)들의 집합인 비트맵(bitmap)(412)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 도 4의 (b)와 같이, 상기 피드포워드, 상기 수신단이 직접 전력 초과 현상 여부를 판단할 수 있도록, 각 아날로그 빔들(421) 각각의 아날로그 빔 계수 값들(422)을 포함할 수 있다. 상기 수신단은 디지털 빔포밍을 위한 프리코딩 행렬들을 알고 있으므로, 상기 아날로그 빔 계수 값들(422)를 수신함으로써 상기 송신단에서의 빔포밍 결과를 예상할 수 있고, 상기 예상되는 빔포밍 결과를 이용혀아 상기 전력 초과 현상 여부를 판단할 수 있다. RF 빔포머가 위상만을 변경한다면, 상기 아날로그 빔 계수 값들(427)는 위상 값들만으로 구성될 수 있다.

이후, 303단계에서, 상기 수신단(320)은 상기 피드포워드 정보를 고려하여 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택한다. 이때, 상기 수신단(320)은 상기 피드포워드 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI 조합들 중 하나를 선택할 수 있다. 구체적으로, 상기 피드포워드 정보가 상기 도 4의 (a)와 같은 경우, 상기 수신단(320)은 상기 비트맵(412)을 참고하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다. 상기 피드포워드 정보가 상기 도 4의 (b)와 같은 경우, 상기 수신단(320)은 정규화 계수들 및 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합들을 식별하고, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합들을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다.

그리고, 305단계에서, 상기 수신단(320)은 상기 송신단(310)으로 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 피드백한다. 이에 따라, 상기 도 3에 도시되지 아니하였으나, 상기 송신단(310)은 피드백된 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 PMI 및 상기 BI의 조합에 대응하는 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참고하면, 상기 송신단은 501단계에서 정규화 관련 제어 정보를 송신한다. 다시 말해, 상기 송신단은 수신단이 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보를 피드포워드한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그들의 집합인 비트맵을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는 각 아날로그 빔의 아날로그 빔 계수 값을 포함할 수 있다.

이후, 상기 송신단은 503단계로 진행하여 상기 수신단으로부터 PMI 및 BI가 피드백되는지 판단한다. 피드백되는 상기 PMI 및 상기 BI는 상기 정규화 관련 제어 정보에 기초하여 상기 수신단에 의해 선택된 것으로서, 상기 수신단으로 송신될 데이터의 프리코딩 및 아날로그 빔포밍을 위해 사용된다.

상기 PMI 및 상기 BI가 피드백되면, 상기 송신단은 505단계로 진행하여 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한다. 예를 들어, 상기 송신단은 PMI 및 BI의 조합들에 대응하는 정규화 계수들을 나타내는 룩업 테이블을 저장하고 있다. 이 경우, 상기 송신단은 상기 룩업 테이블을 검색함으로써, 상기 정규화 계수를 결정할 수 있다. 다른 예로, 상기 송신단은 상기 PMI 및 상기 BI의 조합으로부터 미리 정의된 규칙에 따라 정규화 계수를 산출할 수 있다.

상기 정규화 계수를 결정한 후, 상기 송신단은 507단계로 진행하여 정규화를 수행한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 정규화 계수를 이용하여 송신 전력을 정규화한다. 즉, 상기 송신단은 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 6을 참고하면, 상기 수신단은 601단계에서 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 다시 말해, 상기 수신단은 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보를 수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그들의 집합인 비트맵을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는 각 아날로그 빔의 아날로그 빔 계수 값들을 포함할 수 있다.

상기 제어 정보를 수신한 후, 상기 수신단은 603단계로 진행하여 PMI 및 BI를 선택하고, 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 상기 송신단으로 피드백한다. 상기 수신단은 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI 조합들 중 하나를 선택한다. 예를 들어, 상기 수신단은 전력 초과 현상을 발생시킴을 나타내는 플래그에 대응하는 PMI 및 BI 조합들을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다. 다른 예로, 상기 수신단은 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합들을 식별하고, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합들을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다.

상술한 바와 같이 일부 PMI 및 BI 조합을 제한함으로써, 정규화로 인해 특정 PMI 및 BI 조합에서 발생하는 PA의 출력의 선형성 상실이 방지될 수 있다. 그러나, 상기 정규화로 인해, MIMO용 CSI(Channel State Information) 피드백을 위한 채널 측정 시 및 데이터 송신 시의 채널 품질이 달라지는 또 다른 문제가 발생할 수 있다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

송신단 및 수신단 간의 채널을 측정할 수 있도록, 송신단은 빔 측정 참조 신호(BM-RS: Beam Measurement Reference Signal)를 송신한다, 이때, 다수의 송신 안테나들 간 참조 신호의 직교성을 보장하기 위해, 상기 송신단은 하나의 주파수/시간 자원에서 하나의 송신 체인의 하나의 빔에 대한 신호를 송신한다. 즉, 참조 신호에 있어서, 각 자원에서 송신되는 신호는 특정한 하나의 송신 안테나를 통해 송신되는 신호이지, 하나의 자원에서 다수의 송신 안테나들의 신호들이 중첩되지 아니한다.

단일 체인(single chain)을 사용하는 SISO 모드의 경우, 데이터 신호 역시 하나의 자원에서 하나의 송신 안테나의 신호로 구성되는 바, 참조 신호를 통해 측정된 채널 품질이 동일하게 적용된다. 그러나, 다중 체인(multi-chain)을 사용하는 MIMO 모드의 경우, SISO 용 채널들을 빔 조합에 따라 조합함으로써 유효(Effective) MIMO 채널을 구성하게 되므로, 참조 신호를 통해 측정된 채널이 동일하게 적용되지 아니한다. 이때, 상술한 바와 같이 송신 전력의 정규화가 수행되는 경우, 실제 데이터 송신 시의 송신 전력은 상기 유효 MIMO 채널을 통해 판단되는 송신 전력과 다르게 된다. 즉, 실제 데이터 송신 시, 송신단은 송신 전력을 정규화하므로, 이로 인한 채널 품질 불일치(mismatch)가 발생한다. 하지만, 수신단이 빔 조합 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 위한 선택 지표(metric)을 적용할 때, 상기 수신단은 정규화 전의 송신 전력 값에 기초하게 되므로, 최적의 빔 조합 및 MCS 레벨이 선택되지 못할 가능성이 존재한다.

상술한 바와 같은 채널 품질 불일치로 인한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 추가적인 절차를 제안한다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 3과 같이 송신단에서 수신단으로 피드포워드되는 피드포워드 정보에, 송신단은 상기 채널 품질 불일치에 대한 오프셋(offset) 값을 더 포함시킨다. 이 경우, 상기 피드포워드 정보는 도 7의 (a)와 같이 구성될 수 있다. 상기 도 7의 (a)를 참고하면, 상기 피드포워드 정보는 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합(711), 조합들에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 비트맵(bitmap)(712), 보상을 위한 오프셋 값들(713)을 포함할 수 있다. 상기 비트맵의 정보량은 {log₂((기지국 빔 수)^{(체인 수)}×(PMI 개수)) 비트일 수 있다. 또한, 상기 비트맵(712)는 각 조합에 대한 플래그들을 포함한다. 예를 들어, 플래그가 ‘온(on)’을 나타내는 값이면, 이는 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합은 피드백 제한된다는, 즉, 사용이 금지됨을 의미한다. 상기 오프셋(713)은 정규화로 인한 송신 전력의 증가량 또는 감소량을 나타낸다. 상기 오프셋(713)의 정보량은 {(상기 비트맵(712) 정보량 ? 피드백 제한된 조합 개수)×(상기 오프셋(713) 값을 대표할 양자화 비트(quantization bit) 수)} 비트일 수 있다.

이에 따라, 상기 수신단은 상기 비트맵(713)을 참고하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외할 수 있다. 나아가, 상기 수신단은, 상기 오프셋(713)을 이용해 채널 품질을 보상함으로써, 상기 채널 품질 불일치를 고려한 CSI를 결정할 수 있다. 그 결과, 상기 수신단은 상기 채널 불일치를 고려한 CSI에 기초하여 PMI 및 BI 조합을 선택하고, 송신단으로 피드백할 CQI(Channel Quality Information)를 보상할 수 있다. 여기서, 상기 CQI는 채널 품질 값 또는 상기 채널 품질 값에 기초하여 판단된 MCS 레벨일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따라, 송신단은 송신 빔 계수 값들을 수신단으로 피드포워드할 수 있다. 이 경우, 상기 피드포워드 정보는 도 7의 (b)와 같이 구성될 수 있다. 상기 도 7의 (b)를 참고하면, 상기 피드포워드 정보는, 상기 수신단이 직접 전력 초과 현상 여부 및 오프셋을 판단할 수 있도록, 각 아날로그 빔(726)의 아날로그 빔 계수 값들(727)을 포함할 수 있다. RF 빔포머가 위상만을 변경한다면, 상기 아날로그 빔 계수 값들(727)은 위상 값들만으로 구성될 수 있다. 예를 들어, ULA (uniform linear array) 같이 특정한 패턴의 배열 안테나의 경우, 상기 빔 계수 값(727)은 송신 각(angle)들 만을 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 수신단은 상기 송신 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 식별할 수 있다. 나아가, 상기 수신단은 사용 가능한 PMI 및 BI 조합에 대한 채널 품질의 오프셋 값들을 산출할 수 있다. 이에 따라, 상기 수신단은, 상기 오프셋을 이용해 채널 품질을 보상함으로써, 상기 채널 품질 불일치를 고려한 CSI를 결정할 수 있다. 그 결과, 상기 수신단은 상기 채널 불일치를 고려한 CSI에 기초하여 PMI 및 BI 조합을 선택하고, 송신단으로 피드백할 CQI을 보상할 수 있다. 여기서, 상기 CQI는 채널 품질 값 또는 상기 채널 품질 값에 기초하여 판단된 MCS 레벨일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 오프셋에 관련된 보상은 송신단에서 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 피드포워드 정보는 상기 도 7의 (c)와 같이 구성될 수 있다. 상기 도 7의 (c)를 참고하면, 상기 피드포워드 정보는 디지털 프리코더 및 아날로그 빔 조합(731), 조합들에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 비트맵(732)을 포함할 수 있다. 상기 도 7의 (c)에 도시된 예는 상기 도 7의 (a)의 예에서 오프셋이 제외된 것이다.

이에 따라, 상기 수신단은 상기 비트맵(713)을 참고하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외할 수 있다. 그러나, 상기 오프셋에 제외되었므로, 상기 수신단은 상기 채널 품질 불일치를 고려한 CSI를 결정할 수 없다. 따라서, 상기 송신단에서 CQI를 보상한다. 상기 송신단은 상기 수신단으로부터 피드백 받은 CQI 값을 보정하고, 이를 다시 상기 수신단으로 통지할 수 있다. 예를 들어, 상기 CQI는 최대(maximum) MCS 레벨의 형식을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 송신단은 피드백된 BI 및 PMI 조합에 대응되는 송신 전력 값 및 정규화된 값의 차이만큼을 고려하여, 상기 수신단으로 송신될 데이터에 적용될 MCS 레벨을 재결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 수신단은 하향링크 제어 채널을 통해 상기 MCS 레벨의 변경을 인지하고, 변경된 MCS 레벨에 따라 데이터 신호를 복조 및 복호한다.

상기 도 7의 (a)와 같이 피드포워드 정보가 구성되는 경우, 송신단의 동작 절차는 다음과 같다.

이 경우, 상기 송신단의 동작 절차는 상기 도 5에 도시된 바와 유사하다. 즉, 상기 송신단은 PMI 및 BI의 조합 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그들의 집합인 비트맵, 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값들을 포함하는 정규화 관련 제어 정보를 송신한다, 그리고, 수신단으로부터 PMI 및 BI가 피드백되면, 상기 송신단은 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한 후, 정규화를 수행한다.

상기 도 7의 (a)와 같이 피드포워드 정보가 구성되는 경우, 수신단의 동작 절차는 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 8을 참고하면, 상기 수신단은 801단계에서 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 다시 말해, 상기 수신단은 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보 및 정규화로 인한 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 정보를 수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그들의 집합인 비트맵, 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값들을 포함할 수 있다.

상기 제어 정보를 수신한 후, 상기 수신단은 803단계로 진행하여 상기 오프셋 값들을 이용하여 각 PMI 및 BI 조합을 이용한 데이터 전송 시의 채널 품질들을 보상한다. 즉, 상기 수신단은 참조 신호를 이용하여 측정된 유효 채널에 기반한 각 PMI 및 BI 조합의 채널 품질에 상기 오프셋 값들을 가산하거나 감산함으로써, 실제 데이터 송신 시의 채널 품질을 판단한다.

이후, 상기 수신단은 805단계로 진행하여 PMI 및 BI를 선택하고, 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 상기 송신단으로 피드백한다. 상기 수신단은 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택한다. 예를 들어, 상기 수신단은 전력 초과 현상을 발생시킴을 나타내는 플래그에 대응하는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다.

상기 도 9에 도시되지 아니하였으나, 상기 수신단은 상기 오프셋을 이용하여 송신단으로 피드백되는 CQI를 보상한 후, 보상된 CQI를 피드백할 수 있다. 여기서,. 상기 CQI는 채널 품질 값 또는 상기 채널 품질 값에 기초하여 결정된 MCS 레벨일 수 있다.

상기 도 7의 (b)와 같이 피드포워드 정보가 구성되는 경우, 송신단의 동작 절차는 다음과 같다.

이 경우, 상기 송신단의 동작 절차는 상기 도 5에 도시된 바와 유사하다. 즉, 상기 송신단은 아날로그 송신 빔 계수 값들을 포함하는 정규화 관련 제어 정보를 송신한다. 그리고, 상기 송신단은, 수신단으로부터 PMI 및 BI가 피드백되면 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한 후, 정규화를 수행한다.

상기 도 7의 (b)와 같이 피드포워드 정보가 구성되는 경우, 수신단의 동작 절차는 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 9을 참고하면, 상기 수신단은 901단계에서 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 다시 말해, 상기 수신단은 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보 및 정규화로 인한 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 정보를 수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, 아날로그 송신 빔 계수 값들을 포함할 수 있다.

상기 제어 정보를 수신한 후, 상기 수신단은 903단계로 진행하여 상기 아날로그 송신 빔 계수 값들을 이용하여 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값들을 결정한다. 예를 들어, 상기 수신단은 송신 빔 계수 값들을 이용하여 송신단에서의 빔포밍 결과를 예측하고, 정규화를 통해 증가 또는 감소하는 송신 전력의 양을 산출한다.

상기 오프셋 값들을 결정한 후, 상기 수신단은 905단계로 진행하여 상기 오프셋 값들을 이용하여 각 PMI 및 BI 조합을 이용한 데이터 전송 시의 채널 품질들을 보상한다. 즉, 상기 수신단은 참조 신호를 이용하여 측정된 유효 채널에 기반한 각 PMI 및 BI 조합의 채널 품질에 상기 오프셋 값들을 가산하거나 감산함으로써, 실제 데이터 송신 시의 채널 품질을 판단한다.

이후, 상기 수신단은 907단계로 진행하여 PMI 및 BI를 선택하고, 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 상기 송신단으로 피드백한다. 상기 수신단은 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택한다. 예를 들어, 상기 수신단은 상기 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 식별하고, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 수신단은, 프리코딩 행렬들 및 상기 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여, 각 PMI 및 BI 조합에 대해 빔포밍 및 정규화 이후 PA로 입력되는 송신 전력 값이 전력 제한 값을 초과하는지 예측함으로써, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 식별할 수 있다.

상기 도 7의 (c)와 같이 피드포워드 정보가 구성되는 경우, 송신단의 동작 절차는 다음과 같다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 10를 참고하면, 상기 송신단은 1001단계에서 정규화 관련 제어 정보를 송신한다. 다시 말해, 상기 송신단은 수신단이 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보를 피드포워드한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그들의 집합인 비트맵을 포함할 수 있다.

이후, 상기 송신단은 1003단계로 진행하여 상기 수신단으로부터 PMI 및 BI가 피드백되는지 판단한다. 피드백되는 상기 PMI 및 상기 BI는 상기 정규화 관련 제어 정보에 기초하여 상기 수신단에 의해 선택된 것으로서, 상기 수신단으로 송신될 데이터의 프리코딩 및 아날로그 빔포밍을 위해 사용된다.

상기 PMI 및 상기 BI가 피드백되면, 상기 송신단은 1005단계로 진행하여 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한다. 예를 들어, 상기 송신단은 PMI 및 BI의 조합들에 대응하는 정규화 계수들을 나타내는 룩업 테이블을 저장하고 있다. 이 경우, 상기 송신단은 상기 룩업 테이블을 검색함으로써, 상기 정규화 계수를 결정할 수 있다. 다른 예로, 상기 송신단은 상기 PMI 및 상기 BI의 조합으로부터 미리 정의된 규칙에 따라 정규화 계수를 산출할 수 있다.

이후, 상기 송신단은 1007단계로 진행하여 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 오프셋을 고려하여 데이터 신호를 생성한다. 구체적으로, 상기 송신단은 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 오프셋 값을 확인하고, 상기 오프셋 값을 이용하여 상기 수신단의 CQI를 보상한 후, 보상된 CQI에 대응하는 MCS 레벨을 결정한 후, 상기 MCS 레벨에 따라 데이터를 부호화 및 변조한다.

이후, 상기 송신단은 1009단계로 진행하여 정규화를 수행한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 정규화 계수를 이용하여 송신 전력을 정규화한다. 즉, 상기 송신단은 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행한다.

상기 도 7의 (c)와 같이 피드포워드 정보가 구성되는 경우, 수신단의 동작 절차는 다음과 같다.

이 경우, 상기 수신단의 동작 절차는 상기 도 5에 도시된 바와 유사하다. 즉, 상기 수신단은 PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그들의 집합인 비트맵을 포함하는 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 그리고, 상기 수신단은 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택한다.

단, 송신단에서 오프셋을 이용한 CQI 보상이 수행되므로, 하향링크 데이터 신호에 대하여, 상기 수신단에서 피드백한 CQI 또는 MCS 레벨과 다른 MCS 레벨이 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 수신단은 하향링크 제어 채널을 통해 통지되는 MCS 레벨에 따라 상기 데이터 신호를 복조 및 복호한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 11을 참고하면, 상기 송신단은 RF(Radio Frequency)처리부(1110), 기저대역(baseband)처리부(1120), 저장부(1130), 제어부(1140)를 포함한다.

상기 RF처리부(1110)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1110)는 상기 기저대역처리부(1120)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1110)는 송신 필터, 수신 필터(1112), 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 RF처리부(1110)는, 상기 도 1과 같이, 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다.

상기 기저대역처리부(1120)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1120)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부(1120)는 송신 전력의 정규화를 수행한다. 상기 정규화를 위한 장치는 도 12와 같이 구성될 수 있다. 상기 도 8을 참고하면, 디지털 빔포밍 블록(1210)을 통해 디지털 빔포밍된 신호들, 즉, 각 체인 별 신호는 IFFT 블록(1222), P/S 블록(1224)에 의해 시간 영역 신호로 변환된다. 그리고, 각 체인 별 신호는 이득 조절기(1226)에 의해 정규화된다. 구체적으로, 상기 이득 조절기(1226)는 상기 정규화부(1144)에 의해 제공되는 정규화 계수에 따라 신호의 레벨을 조절한다. 이후, 상기 이득 조절기(1226)에서 출력된 신호는 DAC(1228)에 의해 아날로그 신호로 변환된 후, 상기 아날로그 빔포밍 블록(1230)에 의해 아날로그 빔포밍된다. 여기서, 상기 디지털 빔포밍 블록(1210), 상기 IFFT 블록(1222), 상기 P/S 블록(1224), 상기 이득 조절기(1226), 상기 DAC(1228)은 상기 기저대역 처리부(1120)에 포함될 수 있고, 상기 아날로그 빔포밍 블록(1230)은 상기 RF 처리부(1110)에 포함될 수 있다.

상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)는 송신부, 수신부, 또는, 송수신부로 지칭될 수 있다.

상기 저장부(1130)는 상기 송신단 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1130)는 정규화 계수 결정에 사용되는 정규화 계수 테이블을 저장한다. 또한, 상기 저장부(1130)는 채널 품질 불일치 보상을 위한 오프셋 값들을 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(1130)는 상기 제어부(1140)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(1140)는 상기 송신단의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1140)는 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)을 통해 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1140)는 수신단으로 데이터를 송신하기 위한 MIMO 모드를 결정하고, 프리코딩 행렬을 결정하고, 아날로그 빔을 결정하는 스케줄러(1142), MIMO 모드를 고려하여 송신 전력의 정규화를 제어하는 정규화부(1144)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(1140)는 상기 송신단이 상기 도 2, 상기 도 5, 또는, 상기 도 10에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1140)의 동작은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 송신단이 BI 및 PMI를 선택하는 경우의 동작은 다음과 같다. 상기 제어부(1140)는 수신단으로의 신호 송신 시 적용될 MIMO 모드를 선택하고, 선택된 MIMO 모드가 단일 스트림 다중 빔 전송 모드인지 판단한다. 선택된 MIMO 모드가 단일 스트림 다중 빔 전송 모드이면, 상기 제어부(1140)는 PMI 및 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한다. 예를 들어, 상기 제어부(1140)는 상기 저장부(1130)에 저장된 상기 정규화 계수 테이블을 검색함으로써, 상기 정규화 계수를 결정할 수 있다. 이후, 상기 제어부(1140)는 실제 신호 송신에 앞서 정규화 이후의 안테나 원소 별 송신 전력 값을 예측적으로 산출하고, 예측된 송신 전력 값을 상기 전력 제한 값과 비교한다. 만일, 적어도 하나의 안테나 원소에 대한 예측된 송신 전력 값이 상기 전력 제한 값을 초과하면, 상기 제어부(1140)는 진행하여 기본 MIMO 모드로 변경 후 신호를 송신한다. 반면, 모든 안테나 원소들에 대한 예측된 송신 전력 값이 상기 전력 제한 값을 초과하지 아니하면, 상기 제어부(1140)는 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행하도록 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)를 제어한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 수신단이 BI 및 PMI를 선택하는 경우의 동작은 다음과 같다. 상기 제어부(1140)는 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)을 통해 수신단이 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보를 피드포워드한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그의 집합인 비트맵을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는 각 아날로그 빔의 아날로그 빔 계수 값을 포함할 수 있다. 이후, 상기 수신단으로부터 PMI 및 BI가 피드백되면, 상기 제어부(1140)는 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한다. 그리고, 상기 제어부(1140)는 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행하도록 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)를 제어한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 수신단이 BI 및 PMI를 선택하며, 상기 송신단이 채널 품질 불일치로 인한 보상을 수행하는 경우의 동작은 다음과 같다. 상기 제어부(1140)는 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)을 통해 수신단이 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하기 위해 필요한 정보를 피드포워드한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그의 집합인 비트맵을 포함할 수 있다. 이후, 상기 수신단으로부터 PMI 및 BI가 피드백되면, 상기 제어부(1140)는 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 정규화 계수를 결정한다. 그리고, 상기 제어부(1140)는 상기 PMI 및 상기 BI에 대응되는 오프셋 값을 확인하고, 상기 오프셋 값을 이용하여 상기 수신단의 CQI를 보상한 후, 보상된 CQI에 대응하는 MCS 레벨을 결정한 후, 상기 MCS 레벨에 따라 데이터를 부호화 및 변조하도록 상기 기저대역처리부(1120)을 제어한다. 이후, 상기 제어부(1140)는 상기 PMI를 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고, 상기 정규화 계수를 체인 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행한 후, 상기 BI를 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행하도록 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)를 제어한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 13을 참고하면, 상기 송신단은 RF처리부(1310), 기저대역처리부(1320), 저장부(1330), 제어부(1340)를 포함한다.

상기 RF처리부(1310)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1310)는 상기 기저대역처리부(1320)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1310)는 송신 필터, 수신 필터(1312), 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 RF처리부(1310)는, 상기 도 1과 같이, 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다.

상기 기저대역처리부(1320)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 상기 RF처리부(1310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1320)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 상기 RF처리부(1310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)는 송신부, 수신부, 또는, 송수신부로 지칭될 수 있다.

상기 저장부(1330)는 상기 송신단 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1330)는 상기 제어부(1340)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(1340)는 상기 송신단의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)을 통해 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1340)는 송신단에서 데이터 송신 시 사용할 프리코딩 행렬을 지정하는 PMI 및 아날로그 빔을 지정하는 BI를 선택하는 빔선택부(1342)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 상기 송신단이 상기 도 6, 상기 도 8 또는 상기 도 9에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1340)의 동작은 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1340)는 상기 RF처리부(1310) 및 상기 기저대역처리부(1320)을 통해 송신단으로부터 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그의 집합인 비트맵을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는 각 아날로그 빔의 아날로그 빔 계수 값을 포함할 수 있다. 상기 제어 정보를 수신한 후, 상기 제어부(1340)는 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하고, 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)을 통해 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 상기 송신단으로 피드백한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 전력 초과 현상을 발생시킴을 나타내는 플래그에 대응하는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다. 다른 예로, 상기 제어부(1340)는 정규화 계수들 및 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 식별하고, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따라, 채널 품질 불일치를 보상하되, 송신단으로부터 오프셋을 수신하는 실시 예는 다음과 같다. 상기 제어부(1340)는 상기 RF처리부(1310) 및 상기 기저대역처리부(1320)을 통해 송신단으로부터 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 상기 제어 정보는, PMI 및 BI의 조합, 각 조합에 대하여 해당 정규화 계수로 정규화 시 전력 초과 현상이 발생하지 여부를 나타내는 플래그의 집합인 비트맵, 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값들을 포함할 수 있다. 상기 제어 정보를 수신한 후, 상기 제어부(1340)는 상기 오프셋 값들을 이용하여 각 PMI 및 BI 조합을 이용한 데이터 전송 시의 채널 품질들을 보상한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하고, 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)을 통해 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 상기 송신단으로 피드백한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 전력 초과 현상을 발생시킴을 나타내는 플래그에 대응하는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다. 다른 예로, 상기 제어부(1340)는 정규화 계수들 및 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 식별하고, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 채널 품질 불일치를 보상하되, 송신단으로부터 오프셋을 수신하는 실시 예는 다음과 같다. 상기 제어부(1340)는 상기 RF처리부(1310) 및 상기 기저대역처리부(1320)을 통해 송신단으로부터 정규화 관련 제어 정보를 수신한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어 정보는 각 아날로그 빔의 아날로그 빔 계수 값을 포함할 수 있다. 상기 제어 정보를 수신한 후, 상기 제어부(1340)는 상기 아날로그 송신 빔 계수 값들을 이용하여 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값들을 결정한 후, 상기 오프셋 값들을 이용하여 각 PMI 및 BI 조합을 이용한 데이터 전송 시의 채널 품질들을 보상한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 상기 제어 정보에 기초하여 전력 초과 현상을 발생시키지 아니하는 PMI 및 BI를 선택하고, 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)을 통해 선택된 상기 PMI 및 상기 BI를 상기 송신단으로 피드백한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 전력 초과 현상을 발생시킴을 나타내는 플래그에 대응하는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다. 다른 예로, 상기 제어부(1340)는 정규화 계수들 및 빔 계수 값들을 이용하여 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 식별하고, 상기 전력 초과 현상을 발생시키는 PMI 및 BI 조합을 제외한 후, 상기 송신단에서 사용될 PMI 및 BI를 선택할 수 있다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 제1 장치의 동작 방법에 있어서,
제어 정보를 송신하는 과정과,
상기 제어 정보에 기반하여 선택된 프리코딩(precoding) 행렬 및 아날로그 빔(analog beam)을 지시하는 정보를 수신하는 과정과,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호를 송신하는 과정을 포함하며,
상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소(antenna element)에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 결정하기 위한 정보를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제한 값은, 전력 증폭기(power amplifier, PA)의 출력의 선형성이 상실되는 범위의 임계치(threshold)인 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 정보는, 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합들 각각에 대한, 정규화 시 상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는지 여부를 나타내는 플래그(flag)들의 집합을 포함하는 비트맵, 상기 정규화 이전의 채널 품질 및 상기 정규화 이후의 채널 품질 간 불일치를 보상하기 위한 오프셋(offset) 값 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 정보는, 상기 제1 장치에 의해 사용되는 아날로그 빔 계수 값들을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 오프셋 값을 이용하여 제2 장치에게 송신되는 데이터에 적용될 MCS(modulation and coding scheme) 레벨을 결정하는 과정을 더 포함하고,
상기 오프셋 값은, 상기 정규화 이전 신호의 송신 전력 및 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 상기 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호의 송신 전력 간의 차이인 방법.
제1항에 있어서,
룩업 테이블(look-up table)에서 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 상기 정규화 계수를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 정규화된 신호를 송신하는 과정은,
상기 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하는 과정과,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 상기 정규화 계수를 체인(chain) 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행하는 과정과,
상기 선택된 아날로그 빔을 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행하는 과정을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 정규화된 신호에 대해 적어도 하나의 안테나 원소에서의 예측된(predicted) 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는지 여부를 결정하는 과정과,
상기 정규화된 신호에 대해 모든 안테나 원소들에서의 상기 예측된 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하지 않는 것으로 결정되는 경우, 신호를 정규화하고 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 정규화된 신호에 대해 적어도 하나의 안테나 원소에서의 상기 예측된 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는 것으로 결정되는 경우, 기본(default) 다중-입력 다중-출력(multi-input multi-output, MIMO) 모드로 변경하고 상기 신호를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 제2 장치의 동작 방법에 있어서,
제어 정보를 수신하는 과정과,
상기 제어 정보에 기반하여 선택된 프리코딩(precoding) 행렬 및 아날로그 빔(analog beam)을 지시하는 정보를 송신하는 과정을 포함하며,
상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소(antenna element)에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 결정하기 위한 정보를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 제한 값은, 전력 증폭기(power amplifier, PA)의 출력의 선형성이 상실되는 범위의 임계치(threshold)인 방법.
제10항에 있어서,
상기 제어 정보는, 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합들 각각에 대한, 정규화 시 상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는지 여부를 나타내는 플래그(flag)들의 집합을 포함하는 비트맵, 상기 정규화 이전의 채널 품질 및 상기 정규화 이후의 채널 품질 간 불일치를 보상하기 위한 오프셋(offset) 값 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과함을 나타내는 플래그들에 대응하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합들을 제외한 나머지 조합들 중 하나를 선택하는 과정을 더 포함하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택된 조합을 이용하여 데이터를 송신하는 경우, 상기 제어 정보에 포함된, 송신 전력의 정규화로 인한 채널 품질들 간의 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값을 이용하여 채널 품질을 보상하는 과정을 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 제어 정보는, 제1 장치에 의해 사용되는 아날로그 빔 계수 값들을 포함하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여 상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는 적어도 하나의 조합을 결정하는 과정과,
상기 결정된 적어도 하나의 조합을 제외한 나머지 조합들 중 하나를 선택하는 과정을 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값을 결정하는 과정과,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 이용하여 데이터를 송신하는 경우, 상기 오프셋 값을 이용하여 채널 품질을 보상하는 과정을 더 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 제1 장치에 있어서,
제어 정보를 송신하는 송신부와,
상기 제어 정보에 기반하여 선택된 프리코딩(precoding) 행렬 및 아날로그 빔(analog beam)을 지시하는 정보를 수신하는 수신부를 포함하며,
상기 송신부는, 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호를 송신하도록 구성되고,
상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소(antenna element)에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 결정하기 위한 정보를 포함하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 제한 값은, 전력 증폭기(power amplifier, PA)의 출력의 선형성이 상실되는 범위의 임계치(threshold)인 장치.
제18항에 있어서,
상기 제어 정보는, 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합들 각각에 대한, 정규화 시 상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는지 여부를 나타내는 플래그(flag)들의 집합을 포함하는 비트맵, 상기 정규화 이전의 채널 품질 및 상기 정규화 이후의 채널 품질 간 불일치를 보상하기 위한 오프셋(offset) 값 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 제어 정보는, 상기 제1 장치에 의해 사용되는 아날로그 빔 계수 값들을 포함하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 오프셋 값을 이용하여 제2 장치에게 송신되는 데이터에 적용될 MCS(modulation and coding scheme) 레벨을 결정하는 제어부를 더 포함하고,
상기 오프셋 값은, 상기 정규화 이전 신호의 송신 전력 및 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 상기 정규화 계수를 이용하여 정규화된 신호의 송신 전력 간의 차이인 장치.
제18항에 있어서,
룩업 테이블(look-up table)에서 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 상기 아날로그 빔의 조합에 대응하는 상기 정규화 계수를 결정하는 제어부를 더 포함하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 송신부는,
상기 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 디지털 빔포밍을 수행하고,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합에 대응하는 상기 정규화 계수를 체인(chain) 별 송신 신호에 곱함으로써 정규화를 수행하고,
상기 선택된 아날로그 빔을 이용하여 아날로그 빔포밍을 수행하도록 더 구성된 장치.
제18항에 있어서, 상기 장치는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 정규화된 신호에 대해 적어도 하나의 안테나 원소에서의 예측된(predicted) 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는지 여부를 결정하고,
상기 정규화된 신호에 대해 모든 안테나 원소들에서의 상기 예측된 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하지 않는 것으로 결정되는 경우 신호를 정규화 하도록 더 구성되고,
상기 송신부는 상기 신호를 송신하도록 더 구성된 장치.
제25항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 정규화된 신호에 대해 적어도 하나의 안테나 원소에서의 상기 예측된 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는 것으로 결정되는 경우, 기본(default) 다중-입력 다중-출력(multi-input multi-output, MIMO) 모드로 변경하도록 더 구성되고,
상기 송신부는 상기 신호를 송신하도록 더 구성된 장치.
무선 통신 시스템에서 제2 장치에 있어서,
제어 정보를 수신하는 수신부와,
상기 제어 정보에 기반하여 선택된 프리코딩(precoding) 행렬 및 아날로그 빔(analog beam)을 지시하는 정보를 송신하는 송신부를 포함하며,
상기 제어 정보는, 적어도 하나의 안테나 원소(antenna element)에서의 송신 전력이 제한 값을 초과하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 결정하기 위한 정보를 포함하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 제한 값은, 전력 증폭기(power amplifier, PA)의 출력의 선형성이 상실되는 범위의 임계치(threshold)인 장치.
제27항에 있어서,
상기 제어 정보는, 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합들 각각에 대한, 정규화 시 상기 송신 전력이 제한 값을 초과하는지 여부를 나타내는 플래그(flag)들의 집합을 포함하는 비트맵, 상기 정규화 이전의 채널 품질 및 상기 정규화 이후의 채널 품질 간 불일치를 보상하기 위한 오프셋(offset) 값 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과함을 나타내는 플래그들에 대응하는 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합들을 제외한 나머지 조합들 중 하나를 선택하는 제어부를 더 포함하는 장치.
제30항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선택된 조합을 이용하여 데이터를 송신하는 경우, 상기 제어 정보에 포함된, 송신 전력의 정규화로 인한 채널 품질들 간의 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값을 이용하여 채널 품질을 보상하도록 더 구성된 장치.
제27항에 있어서,
상기 제어 정보는, 제1 장치에 의해 사용되는 아날로그 빔 계수 값들을 포함하는 장치.
제32항에 있어서,
상기 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여 상기 송신 전력이 상기 제한 값을 초과하는 적어도 하나의 조합을 결정하고,
상기 결정된 적어도 하나의 조합을 제외한 나머지 조합들 중 하나를 선택하는 제어부를 더 포함하는 장치.
제32항에 있어서,
상기 아날로그 빔 계수 값들을 이용하여 채널 품질 불일치를 보상하기 위한 오프셋 값을 결정하고,
상기 선택된 프리코딩 행렬 및 아날로그 빔의 조합을 이용하여 데이터를 송신하는 경우, 상기 오프셋 값을 이용하여 채널 품질을 보상하는 제어부를 더 포함하는 장치.