KR102097295B1 - 다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 부호화 장치 및 방법 - Google Patents

다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 부호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

다중 입력 다중 출력(Multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템의 부호화 장치는 상위 계층으로부터 전송할 각 레이어 데이터에 대응하는 프리코딩 정보를 수신하면, 저장부에 저장된 복수의 프리코딩 행렬 중에서 상기 프리코딩 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 선택하고, 선택된 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴에 따라서 덧셈 연산, 뺄셈 연산, 선택 연산 및 반전 연산 중 적어도 하나의 연산 조합으로 이루어진 간단 연산으로 각 레이어 데이터를 프리코딩한다.

Description

다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 부호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 부호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 안테나 개수가 다른 다중 입력 다중 출력 통신 시스템에도 적용할 수 있는 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
다중 입력 다중 출력(Multiple input multiple output, MIMO) 기술은 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 기술이다.
MIMO 기술은 데이터 전송 방식에 따라서 공간 다중화(Spatial multiplexing) 기법과 공간 다이버시티(Spatial diversity, SD) 기법으로 나눌 수 있다. 공간 다중화 기법은 송신단에서 다중 송신 안테나를 이용하여 수신단으로 서로 다른 데이터를 동시에 전송함으로써 시스템의 대역폭(bandwidth)을 증가시키지 않고, 보다 고속으로 데이터를 전송할 수 있는 기법이다. 이에 반해, 공간 다이버시티 기법은 송신단에서 다중 송신 안테나를 이용하여 동일한 데이터를 전송하여 송신 다이버시티를 얻고자 하는 기법이다.
또한 MIMO 기술은 수신단에서 송신단으로의 채널 정보의 피드백 여부에 따라 개루프(open loop) 방식과 폐루프(closed loop)으로 구분할 수 있다. 개루프 방식은 수신단으로부터의 채널 정보의 피드백 없이 송신단에서 데이터를 전송하는 방식이다. 이에 반해 폐루트 방식은 수신단으로부터의 채널 정보를 피드백 받아 송신단에서 데이터를 전송하는 방법이다. 개루프 방식은 폐루프 방식에 비하여 상대적으로 계산량이 적은 장점이 있으나, 다이버시티 이득과 전송률 또는 복호 복잡도가 서로 상반되는 특성을 나타내는 문제가 있다.
MIMO 통신 시스템은 LTE 계열 및 WLAN 계열의 여러 표준에서 다양하게 적용되고 있다. 이러한 MIMO 통신 시스템에서 송신단의 부호화기는 다중 송신 안테나로 데이터를 전송하기 위하여 수신단으로부터 피드백되는 채널 정보를 이용하여 최적의 프리코딩 행렬을 선택하고, 프리코딩 행렬을 각 레이어 데이터와 결합한다. 이때 채널 환경 및 안테나 개수가 달라지면 채널 환경 및 안테나 개수에 적합한 부호화기가 필요하다. 따라서 여러 표준에서 채널환경 및 안테나 개수가 서로 다른 상황에서 새로운 부호화기를 설계해야만 했다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 채널 환경 및 안테나에 개수가 달라도 적용할 수 있는 부호화 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 다중 입력 다중 출력(Multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템의 부호화 장치가 제공된다. 부호화 장치는 저장부, 제어부, 연산 선택부, 그리고 연산부를 포함한다. 상기 저장부는 복수의 프리코딩 행렬을 복수의 주소 값에 각각 대응하여 저장한다. 상기 제어부는 상위 계층으로부터 각 레이어 데이터에 대응하는 프리코딩 정보를 수신하고, 상기 프리코딩 정보를 이용하여 상기 저장부로부터 프리코딩 행렬을 선택하며, 선택된 프리코딩 행렬로부터 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴을 분석한다. 상기 연산 선택부는 상기 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴에 따라서 공간다중화 프리코딩, 공간다중화 간단 프리코딩 및 전송 다이버시티 프리코딩 중 하나를 선택한다. 그리고 상기 연산부는 상기 선택된 프리코딩에 따라서 상기 각 레이어 데이터를 프리코딩한다.
상기 연산부는 상기 선택된 프리코딩 행렬과 상기 각 레이어 데이터를 곱셈 연산하여 공간다중화 프리코딩하는 공간다중화 연산부, 상기 각 레이어 데이터에 대하여 덧셈 연산, 뺄셈 연산, 선택 연산 및 반전 연산 중 적어도 하나의 연산 조합으로 이루어진 간단 연산을 수행하여 공간다중화 간단 프리코딩하는 공간다중화 간단 연산부, 그리고 상기 선택된 프리코딩 행렬과 상기 각 레이어 데이터를 전송 다이버시티 프리코딩하는 전송 다이버시티 연산부를 포함할 수 있다.
상기 연산 선택부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 프리코딩 연산 패턴이 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 경우에 공간다중화 간단 프리코딩을 선택할 수 있다.
상기 제어부는 상기 프리코딩 연산 패턴으로부터 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한지 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 0, 1 및 -1 중 적어도 하나로 이루어진 경우에 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 결정할 수 있다.
상기 연산 선택부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 프리코딩 연산 패턴이 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능하지 않은 경우에 공간다중화 프리코딩을 선택할 수 있다.
상기 연산 선택부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 전송 다이버시티 프리코딩 행렬인 경우에 전송 다이버시티 프리코딩을 선택할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 프리코딩 행렬의 계산에 적용된 변수 값을 이용하여 상기 복수의 주소 값으로 각각 변환하고, 상기 복수의 주소 값에 각각 대응하여 상기 복수의 프리코딩 행렬을 상기 저장부에 저장할 수 있다.
상기 변수 값은 송신 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 다중 입력 다중 출력(Multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템의 부호화 장치의 부호화 방법이 제공된다. 상기 부호화 방법은 상위 계층으로부터 전송할 각 레이어 데이터에 대응하는 프리코딩 정보를 수신하는 단계, 저장부에 저장된 복수의 프리코딩 행렬 중에서 상기 프리코딩 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 선택하는 단계, 상기 선택된 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴에 따라서 공간다중화 프리코딩, 공간다중화 간단 프리코딩 및 전송 다이버시티 프리코딩 중 하나를 선택하는 단계, 그리고 상기 선택된 프리코딩에 따라서 상기 각 레이어 데이터를 프리코딩하는 단계를 포함한다.
상기 부호화 방법은 상기 복수의 프리코딩 행렬의 계산에 적용된 변수 값을 이용하여 각각 상기 복수의 주소 값으로 변환하는 단계, 그리고 상기 복수의 주소 값에 각각 대응하여 상기 복수의 프리코딩 행렬을 상기 저장부에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 변수 값은 송신 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 선택된 프리코딩 행렬이 덧셈 연산, 뺄셈 연산, 선택 연산 및 반전 연산 중 적어도 하나의 연산 조합으로 이루어진 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단되면 공간다중화 간단 프리코딩을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 프리코딩하는 단계는 상기 각 레이어 데이터를 상기 간단 연산하여 프리코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공간다중화 간단 프리코딩을 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 0, 1 및 -1 중 적어도 하나로 이루어진 경우에 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 선택된 프리코딩 행렬이 곱셈 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단되면 공간다중화 프리코딩을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 프리코딩하는 단계는 상기 각 레이어 데이터를 상기 선택된 프리코딩 행렬과 상기 곱셈 연산하여 프리코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 전송 다이버시티 프리코딩 행렬이면 전송 다이버시티 프리코딩을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 프리코딩하는 단계는 상기 각 레이어 데이터를 상기 선택된 프리코딩 행렬과 상기 곱셈 연산하여 프리코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 하나의 부호화기로도 다양한 표준의 다중입력 다중출력 부호화기를 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 송신 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 부호화기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 부호화기의 프리코딩 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 부호화 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다중 입력 다중 출력 통신 시스템의 송신 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 통신 시스템 예를 들면, 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 사용하는 MIMO-OFDM 시스템의 송신 장치(100)는 채널 부호화부(110), 심볼 변조부(120), MIMO 부호화부(130), 역고속푸리에변환(Inverse fast fourier transform, IFFT)부(140) 및 복수의 송신 안테나(150)를 포함한다.
채널 부호화부(110)는 각 레이어의 입력 비트 스트림을 채널 부호화하고, 채널 부호화된 각 레이어의 데이터를 심볼 변조부(120)로 출력한다. 채널 부호화 방법으로 콘볼루션 부호화, 터보 부호화, LDPC 부호화 등이 있을 수 있다.
심볼 변조부(120)는 채널 부호화된 각 레이어의 데이터를 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QAM(Quadrature amplitude modulation), 16-QAM, 64-QAM 등과 같은 디지털 변조를 통해 심볼 매핑하여 MIMO 부호화부(130)로 출력한다.
MIMO 부호화부(130)는 심볼 변조부(120)로부터 출력된 각 레이어의 데이터 심볼을 MIMO 부호화한다. MIMO 부호화는 데이터 심볼들을 복수의 송신 안테나(150)를 통해 전송함에 있어서 시스템의 용량(capacity), 쓰루풋(throughput) 및 커버리지(coverage) 등을 증대시키기 위해 데이터 심볼들에 대하여 미리 약속된 방법에 의하여 데이터 심볼을 처리하는 것이다.
MIMO 부호화부(130)는 프리코딩 행렬을 선택하고, 선택한 프리코딩 행렬을 이용하여 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩하여 IFFT부(140)로 출력한다. 프리코딩 행렬에서 행(row)의 개수는 송신 안테나의 개수와 동일하며, 열(column)의 개수는 레이어의 개수와 동일하다.
IFFT부(140)는 프리코딩된 데이터 심볼을 IFFT 변환하여 해당하는 송신 안테나(150)를 통해 전송한다. IFFT 변환은 데이터 심볼을 다수의 반송파를 이용하여 변조하여 주파수 영역 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 과정이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 부호화기를 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, MIMO 부호화기(130)는 저장부(131), 제어부(132), 연산 선택부(133), 공간다중화 연산부(134), 공간다중화 간단 연산부(135) 및 전송 다이버시티 연산부(136)를 포함한다.
저장부(131)는 프리코딩 행렬을 저장한다. 프리코딩 행렬은 전송 방식에 따라서 다이버시티 프리코딩 행렬과 공간다중화 프리코딩 행렬로 나눌 수 있다. 다이버시티 프리코딩 행렬은 전송 다이버시티를 제공하도록 동작할 수 있는 프리코딩 행렬을 의미하며, 공간다중화 프리코딩 행렬은 공간 다중화를 제공하도록 동작할 수 있는 프리코딩 행렬을 의미한다. 또한 공간다중화 프리코딩 행렬은 폐루프 방식과 개루프 방식으로 나눌 수 있다. 각 방식의 프리코딩 행렬은 미리 계산되고, 미리 계산된 프리코딩 행렬은 제어부(132)를 통해서 저장부(131)에 저장된다. 이러한 저장부(131)는 ROM, RAM, 레지스터 등으로, 구현하는 방식에 따라 다양할 수 있다.
표 1 및 표 2는 LTE 시스템에서 폐루프 방식의 공간다중화 프리코딩 행렬을 나타낸다.
Figure 112013068109507-pat00001
Figure 112019094067404-pat00002
표 2에서, u는 4*4 하우스홀더 행렬(Householder matrix)를 생성하기 위한 LET 시스템의표준에 정의된 생성 벡터(Generating vector)이다. 즉, 코드북 인덱스에 따라서 16개의 생성 벡터가 정의되고, 16개의 생성 벡터를 이용하여 표 2의 식에 따라 프리코딩 행렬 Wn(n=0, …, 15)이 만들어지며 표 2에서 레이어 수에 따라서 각 프리코딩 행렬 Wn의 열을 이용하여 프리코딩 행렬 계수가 생성된다. 이때 생성된 프리코딩 행렬 계수를 해당 저장부의 주소에 저장한 후 프리코더 연산에 사용하게 된다.
표 1 및 표 2의 프리코딩 행렬이 저장 인터페이스부(132)를 통해서 저장부(131)에 저장될 수 있다.
제어부(132)는 미리 계산된 프리코딩 행렬을 대응하는 주소 값에 매핑하여 저장부(131)에 저장할 수 있다. 이때 주소 값은 프리코딩 행렬에 적용된 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 번호 등의 정보 중 적어도 하나로부터 변환된 값이다. 즉, 제어부(132)는 계산된 프리코딩 행렬에 적용된 안테나의 개수, 채널 정보, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 번호 등의 정보 중 적어도 하나를 주소 값으로 변환하고, 변환된 주소 값에 대응하여 해당 프리코딩 행렬을 저장부(131)에 저장한다. 예를 들어 안테나의 개수가 4개이고, 폐루프 전송인 경우, C4=16개의 코드북과 L4=4개의 레이어가 존재하므로,
Figure 112013068109507-pat00003
개의 프리코딩 행렬이 필요하다. 이때 제어부(132)는 주소 값의 비트 수를
Figure 112013068109507-pat00004
즉, 5비트로 결정하여 주소 값으로 변경할 수 있다. 즉, 코드북 인덱스가 1번이고 송신 장치(100)에서 1개의 레이어를 사용하는 경우, 주소 값 1(이진수=00001)에 해당하는 프리코딩 행렬의 계수 값을 저장부(131)에 저장하고 읽고 쓰면 된다.
표 3은 공간다중화 프리코딩 행렬에 필요한 변수들을 나타낸다.
Figure 112013068109507-pat00005
이와 같이 각 방식의 프리코딩 행렬을 저장해 두면, 여러 표준에서 채널환경 및 안테나 개수가 서로 다른 상황에서 MIMO 부호화기(130)를 다시 설계 하지 않아도 프리코딩이 가능해진다. 즉, 안테나 개수가 늘어나거나 표준에서 지원하는 코드북의 개수가 증가하면 당연히 프리코딩 행렬 계수가 늘어나게 된다. 이때 메모리 인터페이스 관련 신호(예를 들어, 메모리 인터페이스 신호)들의 주소 비트 수의 크기와 저장부(131)의 개수(또는 뱅크수)를 늘려서 간단하게 인터페이스 부분을 수정하면 쉽게 프리코딩 행렬의 설계가 확장 가능해진다.
제어부(132)는 상위 계층으로부터 전송할 데이터에 대한 제어 신호를 수신하고, 제어 신호에 따라서 저장부(131)에서 최적의 프리코딩 행렬을 선택한다. 제어 신호는 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 번호 등의 정보를 포함할 수 있다.
제어부(132)는 선택한 프리코딩 행렬을 분석하여 프리코딩 연산 패턴 및 프리코딩 행렬의 종류를 파악하고, 프리코딩 연산 패턴으로부터 프리코딩 행렬이 곱셈이나 나눗셈 연산 없이 덧셈 연산이나 뺄셈 연산의 간단 연산의 조합만으로 가능한지를 결정한다.
예를 들어, 레이어의 개수는 2개이고, 송신 안테나의 개수는 4개이며, 0번째 데이터 심볼과 연산할 공간다중화 프리코딩 행렬부터 7번째 데이터 심볼과 연산할 공간다중화 프리코딩 행렬이 8심볼마다 주기적으로 변한다고 가정한다. 이때 0번째 데이터 심볼과 연산할 공간다중화 프리코딩 행렬[w(0)]부터 7번째 데이터 심볼[w(7)]과 연산할 공간다중화 프리코딩 행렬이 수학식 1과 같이 0과 1, -1로 되어 있는 경우에 제어부(132)는 해당 프리코딩 행렬[w(0)~w(7)]이 간단 연산의 조합만으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단할 수 있다.
Figure 112013068109507-pat00006
즉, 프리코딩 행렬이 0, 1, -1로 구성되어 있는 경우, 곱셈 연산을 하게 되면 계산량이 많아진다. 특히 수학식 1과 같이 각 레이어에 해당하는 프리코딩 행렬의 값이 0과 1 또는 0과 -1로 되어 있는 프리코딩 연산 패턴의 경우는 두 레이어의 데이터 심볼 중 하나를 선택하면 되므로, 제어부(132)는 해당 프리코딩 행렬을 간단 연산의 조합만으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 공간다중화 간단 연산부(135)는 두 레이어의 데이터 심볼 중 하나를 선택하는 선택기(multiplexor)와 선택된 하나의 심볼을 반전시키는 반전기(inverter)만 있으면 프리코딩을 수행할 수 있다.
또한 레이어의 개수는 2개이고, 송신 안테나의 개수는 2개이며, 공간다중화 프리코딩 행렬(w)이 수학식 2와 같은 경우에도 제어부(132)는 해당 프리코딩 행렬(w)이 간단 연산의 조합만으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단할 수 있다.
Figure 112013068109507-pat00007
즉, 수학식 2와 같이 각 레이어에 해당하는 프리코딩 행렬의 값이 1과 1 또는 1과 -1로 되어 있는 프리코딩 연산 패턴인 경우는 덧셈 연산과 뺄셈 연산만으로 프리코딩을 수행할 수 있으므로, 제어부(132)는 해당 프리코딩 행렬을 간단 연산의 조합만으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 공간다중화 간단 연산부(135)는 두 레이어의 데이터 심볼을 덧셈하거나 뺄셈하는 덧셈기와 뺄셈기, 그리고 레이어의 데이터 심볼을 반전시키는 반전기만 있으면 프리코딩을 수행할 수 있다.
이와 같이, 제어부(132)는 프리코딩 행렬의 값을 분석하여 해당 프리코딩 행렬이 비교적 복잡한 곱셈 연산이나 나눗셈 연산 없이 선택 연산, 반전 연산, 덧셈 연산 및 뺄셈 연산 중 적어도 하나의 연산 조합으로 프리코딩이 가능한지 판단할 수가 있다.
제어부(132)는 선택한 프리코딩 행렬의 주소 값과 프리코딩 행렬의 종류 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부를 연산 선택부(133)로 전달한다. 이때 제어부(132)는 해당 프리코딩 행렬이 간단 연산을 이용한 프리코딩이 가능한 것으로 판단되는 경우에 해당 프리코딩 행렬 없이 공간다중화 간단 연산부(135)에서 프리코딩이 가능하도록 해당 프리코딩 행렬을 참고하여 공간다중화 간단 연산부(135)의 간단 연산 동작을 제어할 수 있다.
연산 선택부(133)는 프리코딩 행렬의 종류 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부를 이용하여 공간다중화 연산부(134), 공간다중화 간단 연산부(135) 및 전송 다이버시티 연산부(136) 중 프리코딩을 연산할 하나의 연산부를 선택하고, 선택된 연산부로 각 레이어의 데이터 심볼과 프리코딩 행렬의 주소 값을 전달한다. 이때 선택된 연산부는 주소 값에 해당하는 프리코딩 행렬을 저장부(131)로부터 수신하고, 프리코딩 행렬을 이용하여 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩한다.
공간다중화 연산부(134)는 공간다중화 프리코딩 행렬을 이용하여 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩한다. 즉, 공간다중화 연산부(134)는 주소 값에 대응하는 공간다중화 프리코딩 행렬을 각 레이어의 데이터 심볼에 곱한 후 출력한다. 따라서 공간 다중화 연산부(134)는 프리코딩을 위해 곱셈 연산을 필수적으로 필요로 하며, 곱셈 연산, 덧셈 및 뺄셈 연산의 연산 조합으로 프로코딩을 수행한다. 공간 다중화 연산부(134)는 공간다중화 프리코딩 행렬에 따라서 나눗셈 연산을 수행할 수도 있다.
공간다중화 간단 연산부(135)는 제어부(132)의 간단 연산 제어에 따라서 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩한다. 이때 공간 다중화 연산부(134)는 공간다중화 프리코딩 행렬과 각 레이어의 데이터 심볼을 곱셈 연산하거나 나눗셈 연산하지만, 공간다중화 간단 연산부(135)는 공간다중화 프리코딩 행렬을 이용하지 않고 각 레이어의 데이터 심볼을 덧셈 연산하거나 뺄셈 연산함으로써 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩한다. 이와 같이, 공간다중화 간단 연산부(135)를 이용하여 프리코딩을 수행하면 프리코딩 연산 복잡도가 감소될 수 있다.
전송 다이버시티 연산부(136)는 다이버시티 프리코딩 행렬을 이용하여 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO 부호화기의 프리코딩 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 레이어별로 전송할 데이터가 발생하면, 상위 계층은 송신 안테나의 개수, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 인덱스 등의 정보를 이용하여 전송 모드를 결정하고, 송신 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 인덱스 등 프리코딩 행렬에 관련되는 정보를 포함한 제어 신호를 MIMO 부호화기(130)의 제어부(132)로 전달한다.
제어부(132)는 상위 계층으로부터 제어 신호를 수신하면(S310), 제어 신호에 포함된 프리코딩 행렬에 관련되는 프리코딩 정보를 이용하여 저장부(131)로부터 프리코딩 행렬을 선택한다(S320).
제어부(131)는 선택한 프리코딩 행렬의 종류 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부를 판단한다(S330).
제어부(132)는 프리코딩 행렬의 주소 값, 프리코딩 행렬의 종류 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부를 연산 선택부(133)로 전달한다.
연산 선택부(133)는 각 레이어의 데이터 심볼을 수신한다. 연산 선택부(133)는 프리코딩 행렬의 종류 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부를 이용하여 공간다중화 연산부(134), 공간다중화 간단 연산부(135) 및 전송 다이버시티 연산부(136) 중 프리코딩을 연산할 하나의 연산부를 선택하고(S340), 선택된 연산부로 각 레이어의 데이터 심볼과 프리코딩 행렬의 주소 값을 전달한다.
공간다중화 연산부(134), 공간다중화 간단 연산부(135) 및 전송 다이버시티 연산부(136) 중 선택된 연산부는 주소 값에 해당하는 프리코딩 행렬을 저장부(131)로부터 수신하고(S350), 수신한 프리코딩 행렬을 이용하여 각 레이어의 데이터 심볼을 프리코딩한다(S360).
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 다중 입력 다중 출력(Multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템의 부호화 장치로서,
    복수의 프리코딩 행렬을 복수의 주소 값에 각각 대응하여 저장하는 저장부,
    상위 계층으로부터 안테나의 개수 및 레이어의 개수를 포함하는 프리코딩 정보를 수신하고, 상기 프리코딩 정보를 이용하여 상기 저장부로부터 프리코딩 행렬을 선택하며, 선택된 프리코딩 행렬로부터 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴을 분석하고, 상기 프리코딩 연산 패턴에 따라 선택 연산, 반전 연산, 덧셈 연산 및 뺄셈 연산 중 적어도 하나의 연산 조합으로 이루어진 간단 연산을 이용한 프리코딩이 가능한지 판단하는 제어부,
    상기 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부에 따라서 공간다중화 프리코딩, 공간다중화 간단 프리코딩 및 전송 다이버시티 프리코딩 중 하나를 선택하는 연산 선택부, 그리고
    상기 선택된 프리코딩에 따라서 각 레이어 데이터를 프리코딩하는 연산부
    를 포함하며,
    상기 공간다중화 간단 프리코딩은 상기 선택된 프리코딩 행렬에 대응하여 이루어지는 간단 연산을 통해 상기 각 레이어 데이터만을 이용하여 수행되는 부호화 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 연산부는
    상기 선택된 프리코딩 행렬과 상기 각 레이어 데이터를 곱셈 연산하여 공간다중화 프리코딩하는 공간다중화 연산부,
    상기 각 레이어 데이터에 대하여 상기 선택된 프리코딩 행렬을 직접 사용하지 않고 상기 선택된 프리코딩 행렬에 대응하는 간단 연산을 수행하여 공간다중화 간단 프리코딩하는 공간다중화 간단 연산부, 그리고
    상기 선택된 프리코딩 행렬과 상기 각 레이어 데이터를 전송 다이버시티 프리코딩하는 전송 다이버시티 연산부
    를 포함하는 부호화 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 연산 선택부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 프리코딩 연산 패턴이 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 경우에 공간다중화 간단 프리코딩을 선택하는 부호화 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에서,
    상기 제어부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 0, 1 및 -1 중 적어도 하나로 이루어진 경우에 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 결정하는 부호화 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 연산 선택부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 프리코딩 연산 패턴이 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능하지 않은 경우에 공간다중화 프리코딩을 선택하는 부호화 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 연산 선택부는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 전송 다이버시티 프리코딩 행렬인 경우에 전송 다이버시티 프리코딩을 선택하는 부호화 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 제어부는 상기 복수의 프리코딩 행렬의 계산에 적용된 변수 값을 이용하여 상기 복수의 주소 값으로 각각 변환하고, 상기 복수의 주소 값에 각각 대응하여 상기 복수의 프리코딩 행렬을 상기 저장부에 저장하는 부호화 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 변수 값은 송신 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 인덱스 중 적어도 하나를 포함하는 부호화 장치.
  10. 다중 입력 다중 출력(Multiple input multiple output, MIMO) 통신 시스템의 부호화 장치의 부호화 방법으로서,
    상위 계층으로부터 전송할 각 레이어 데이터에 대응하는 프리코딩 정보를 수신하는 단계,
    저장부에 저장된 복수의 프리코딩 행렬 중에서 상기 프리코딩 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 선택하는 단계,
    선택된 상기 프리코딩 행렬로부터 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴을 분석하는 단계,
    상기 프리코딩 연산 패턴에 따라 선택 연산, 반전 연산, 덧셈 연산 및 뺄셈 연산 중 적어도 하나의 연산 조합으로 이루어진 간단 연산을 이용한 프리코딩이 가능한지 판단하는 단계,
    상기 선택된 프리코딩 행렬의 종류와 프리코딩 연산 패턴 및 간단 연산을 이용한 프리코딩 가능 여부에 따라서 공간다중화 프리코딩, 공간다중화 간단 프리코딩 및 전송 다이버시티 프리코딩 중 하나를 선택하는 단계, 그리고
    상기 선택된 프리코딩에 따라서 상기 각 레이어 데이터를 프리코딩하는 단계
    를 포함하며,
    상기 공간다중화 간단 프리코딩은 상기 선택된 프리코딩 행렬에 대응하여 이루어지는 간단 연산을 통해 상기 각 레이어 데이터만을 이용하여 수행되는 부호화 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 복수의 프리코딩 행렬의 계산에 적용된 변수 값을 이용하여 각각 상기 복수의 주소 값으로 변환하는 단계, 그리고
    상기 복수의 주소 값에 각각 대응하여 상기 복수의 프리코딩 행렬을 상기 저장부에 저장하는 단계
    를 더 포함하는 부호화 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 변수 값은 송신 안테나의 개수, 전송 모드, 레이어의 개수, 채널 정보 및 코드북 인덱스 중 적어도 하나를 포함하는 부호화 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 선택된 프리코딩 행렬이 상기 간단 연산을 이용한 프리코딩이 가능한 것으로 판단되면 공간다중화 간단 프리코딩을 선택하는 단계를 포함하며,
    상기 프리코딩하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬을 직접 사용하지 않고 상기 각 레이어 데이터를 상기 선택된 프리코딩 행렬에 대응하는 간단 연산을 이용하여 프리코딩하는 단계를 포함하는 부호화 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 공간다중화 간단 프리코딩을 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 0, 1 및 -1 중 적어도 하나로 이루어진 경우에 상기 간단 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 부호화 방법.
  15. 제10항에서,
    상기 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 공간다중화 프리코딩 행렬이고, 상기 선택된 프리코딩 행렬이 곱셈 연산으로 프리코딩이 가능한 것으로 판단되면 공간다중화 프리코딩을 선택하는 단계를 포함하며,
    상기 프리코딩하는 단계는 상기 각 레이어 데이터와 상기 공간다중화 프리코딩을 곱셈 연산하여 프리코딩하는 단계를 포함하는 부호화 방법.
  16. 제10항에서,
    상기 선택하는 단계는 상기 선택된 프리코딩 행렬이 전송 다이버시티 프리코딩 행렬이면 전송 다이버시티 프리코딩을 선택하는 단계를 포함하며,
    상기 프리코딩하는 단계는 상기 각 레이어 데이터와 상기 전송 다이버시티 프리코딩 행렬을 곱셈 연산하여 프리코딩하는 단계를 포함하는 부호화 방법.
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