KR102182812B1 - 제한된 피드백 기반의 단일 반송파 광대역 하이브리드 빔포밍 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예들에 따른 통신 시스템 및 그의 동작 방법은, 제한된 피드백 기반의 단일 반송파 광대역 하이브리드 빔포밍을 위한 것으로, 복수 개의 송신 안테나들을 갖는 송신기가 적어도 하나의 수신 안테나를 각각 갖는 적어도 하나의 수신기로부터 제한된 채널 정보를 수신하고, 송신기가 제한된 채널 정보를 이용하여, 수신기에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하고, 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다.
Description
다양한 실시예들은 제한된 피드백 기반의 단일 반송파 광대역 하이브리드 빔포밍 방법 및 시스템에 관한 것이다.
빔포밍 기술은 다수의 안테나를 이용하여 전송신호를 특정 방향으로 집중시키는 기술이다. 특히, 5G 이동통신 시스템에서 고려하는 밀리미터파 통신 등의 고주파 채널에서는 빔포밍을 통해 높은 경로감쇄를 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 대량의 안테나를 사용하여 좁은 빔 폭을 형성함으로써 공간 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 다중 안테나를 사용하여 기존의 디지털 MIMO 기술을 적용하기 위해서는 안테나 수만큼의 RF chain이 필요하다. 그러나 대량의 안테나를 사용하게 되면 하드웨어 복잡도와 전력 소모가 대폭 증가하여 시스템 구현이 불가능해진다.
한편, 송신기는 빔포밍 설계를 하기 위해 수신기로부터 채널 정보(CSI)를 피드백 받아야 한다. 그러나, 수십에서 수백 개의 안테나를 사용하는 거대 안테나 시스템에서는 너무 큰 채널 크기로 인해 비현실적으로 높은 피드백 오버헤드를 요구한다.
한편, 5G 이동통신 시스템의 핵심기술인 밀리미터파 빔포밍 시스템은 넓은 범위의 주파수 자원을 활용하므로, 무선 채널은 광대역(wideband) 또는 주파수 선택적(frequency selective) 특성을 가지게 된다. 기존의 이동통신 시스템에서 채널의 광대역 특성을 극복하기 위해 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기술이 많이 사용되지만, 심볼 간 간섭 제거를 위해 cyclic prefix를 사용하므로 전송 시 일정비율의 오버헤드가 필요하다.
다양한 실시예들은, 수신기로부터 송신기로의 피드백 오버헤드를 감소시킬 수 있는 통신 시스템 및 그의 동작 방법을 제공한다.
다양한 실시예들은, 다중 안테나를 사용하면서도, 하드웨어 복잡도와 전력 소모를 감소시킬 수 있는 통신 시스템 및 그의 동작 방법을 제공한다.
다양한 실시예들은, 심볼 간 간섭을 제어할 수 있는 통신 시스템 및 그의 동작 방법을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템 및 그의 동작 방법은, 제한된 피드백 기반의 단일 반송파 광대역 하이브리드 빔포밍 방법 및 시스템을 제공한다.
다양한 실시예들에 따른 통신 시스템은, 적어도 하나의 수신 안테나를 갖고, 제한된 채널 정보를 피드백하도록 구성되는 적어도 하나의 수신기, 및 복수 개의 송신 안테나들을 갖고, 상기 제한된 채널 정보를 수신하고, 상기 제한된 채널 정보를 이용하여, 상기 수신기에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하고, 상기 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하도록 구성되는 송신기를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 통신 시스템의 동작 방법은, 복수 개의 송신 안테나들을 갖는 송신기가 적어도 하나의 수신 안테나를 각각 갖는 적어도 하나의 수신기로부터 제한된 채널 정보를 수신하는 동작, 상기 송신기가 상기 제한된 채널 정보를 이용하여, 상기 수신기에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하는 동작, 및 상기 송신기가 상기 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신기가 송신기에 제한된 채널 정보를 피드백함으로써, 통신 시스템에서 수신기로부터 송신기로의 피드백 오버헤드가 감소될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기가 기저대역 빔포밍과 무선 빔포밍을 함께 사용하여 하이브리드 빔포밍을 수행함으로써, 통신 시스템에서 다중 안테나를 사용하면서도, 하드웨어 복잡도와 전력 소모가 감소될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 시스템을 5G 이동통신 시스템의 광대역 밀리미터파 빔포밍 시스템으로 구현함으로써, cyclic prefix를 사용하지 않고도, 심볼 간 간섭 제어가 가능하다.
따라서, 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템 및 그의 동작 방법은, 단일 반송파(single carrier) 시스템에서 제한된 피드백 정보를 사용하여 광대역 채널의 심볼 간 간섭을 제어할 수 있는 하이브리드 빔포밍 기술을 기반으로 구현될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 수신기의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 제한된 채널 정보 피드백 동작을 도시하는 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 송신기의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 사용자 및 빔 스케줄링 동작을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 5의 사용자 및 빔 스케줄링 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 기저대역 빔포밍 및 전력 할당 동작을 도시하는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 수신기의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 제한된 채널 정보 피드백 동작을 도시하는 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 송신기의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 사용자 및 빔 스케줄링 동작을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 5의 사용자 및 빔 스케줄링 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 기저대역 빔포밍 및 전력 할당 동작을 도시하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템(100)을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템(100)은 5G 이동통신 시스템의 광대역 밀리미터파 빔포밍 시스템으로 구현될 수 있으며, 송신기(110)와 적어도 하나, 예컨대 
개의 수신기(120)를 포함할 수 있다. 이 때 송신기(110)와 수신기(120)는 복수 개의 광대역 밀리미터파 채널(wideband mmWave channel)(130)들을 통해 신호를 송수신할 수 있다.
송신기(110)는 복수, 예컨대 
개의 송신 안테나(111)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 송신기(110)는 기지국을 포함할 수 있다. 송신기(110)는 각각의 수신기(120)로부터 피드백되는 제한된 채널 정보(limited channel information)을 이용하여, 수신기(120) 중 적어도 어느 하나를 위한 빔포밍을 수행하고, 이를 통해 수신기(120)에 신호를 송신할 수 있다.
송신기(110)는 송신 처리부(113) 및 스케줄러(115)를 더 포함할 수 있다. 송신 처리부(113)는 복수, 예컨대 
개의 무선 체인(RF chain)과 같은 송신 처리기들을 포함할 수 있다. 이 때 송신 처리기들의 개수, 예컨대 
는 송신 안테나(111)들의 개수, 예컨대 
과 동일하거나, 송신 안테나(111)들의 개수, 예컨대 
보다 작을 수 있다. 스케줄러(115)는 모든, 즉 
개의 수신기(120) 중 적어도 어느 하나, 예컨대 
개의 수신기(120)를 선택할 수 있다. 스케줄러(115)는 선택된 수신기(120)에 적어도 하나, 예컨대 
(
) 개의 스트림을 할당할 수 있다. 여기서, 각각의 선택된 수신기(120)를 위한 스트림의 개수는 공간 다중화 수로 표현될 수 있다. 아울러, 송신기(110)에서 할당되는 스트림의 개수는 선택된 수신기(120)를 위한 스트림의 개수의 총합으로 표현될 수 있다(
).
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는 기저대역(baseband) 빔포밍 및 무선(RF) 빔포밍을 사용하여, 신호를 송신할 수 있다. 송신기(110)는 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 송신 처리기들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 기저대역 빔포밍을 수행하고, 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 송신 안테나(111)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행할 수 있다.
수신기(120)는 적어도 하나, 예컨대 
개의 수신 안테나(121)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 수신기(120)는 사용자 장치로서, 휴대용 통신 장치, 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 수신기(120)는 송신기(110)로 제한된 채널 정보를 피드백할 수 있다. 아울러, 수신기(120)는 빔포밍을 수행하고, 이를 통해 송신기(110)로부터 신호를 수신할 수 있다.
수신기(120)는 수신 처리부(123)를 더 포함할 수 있다. 수신 처리부(123)는 복수, 예컨대 
개의 무선 체인과 같은 수신 처리기들을 포함할 수 있다. 이 때 수신 처리기들의 개수, 예컨대 
는 수신 안테나(121)의 개수, 예컨대 
와 동일하거나, 수신 안테나(121)의 개수, 예컨대 
보다 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신기(120)는 무선 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다. 수신기(120)는 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 안테나(121)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 수신기(120)는 무선 빔포밍 및 기저대역 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다. 수신기(120)는 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 안테나(121)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행하고, 추가로 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 처리기들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 기저대역 빔포밍을 수행할 수 있다. 또한, 수신 처리부(123)는 수신기(120)에 할당된 적어도 하나, 예컨대 
개의 스트림을 각각 수신하고, 스트림에 대한 채널 경로의 딜레이, 즉 지연 값을 보상할 수 있다. 도 1에서, 'delay 
'는 u 번째 수신기(120)의 n 번째 스트림에 대한 채널 경로의 지연 값 
을 보상하는 것을 의미할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)와 수신기(120) 중 어느 하나, 즉 u 번째 수신기(120) 사이에, 하기 [수학식 1]과 같이 딜레이(delay)-d MIMO(multiple input multiple output) 채널 행렬(
)이 주어질 수 있다.
여기서, 
는 대규모 채널 이득(large-scale channel gain)을 나타내고, 
는 채널에 존재하는 scatterer들의 클러스터 수를 나타내고, 
는 하나의 클러스터 내에 존재하는 다중 경로 성분의 수를 나타내고, 
는 경로 이득을 나타내고, 
는 
간격 신호에 대한 
초 에서 상승 코사인 펄스 형성 기능(raised-cosine pulse-shaping function at 
seconds)을 나타내고, 
는 송신 안테나로 나가는 각 경로 성분의 고도/방위각(elevation/azimuth angle)을 나타내고, 
는 수신 안테나로 들어오는 각 경로 성분의 고도/방위각(elevation/azimuth angle)을 나타내고, 
는 송신/수신 안테나의 정규화된 배열 응답 벡터(normalized array response vector)를 나타내고, 
/ 
는 배열 안테나 종류에 따라 정해질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 시간 인덱스(time index) 
에서 
번째 수신기(120)의 수신 신호는, 하기 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다. 이 때 수신기(120)가 무선 빔포밍과 기저대역 빔포밍을 사용하는 경우, 수신기(120)의 수신 신호는, 하기 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다. 여기서, 
번째 사용자의 
번째 수신 스트림에 대한 딜레이가 
라고 할 때, 이를 보상하면 수신 신호는, 하기 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
여기서, 
(
)는 송신기(110)의 송신 전력 할당을 나타내는 대각 행렬을 나타내고, 
를 만족하고, 
는 기지국의 최대 송신 전력을 나타내고, 
는 송신기(110)에서 전송하는 신호의 송신 신호 벡터를 나타내고, 
는 
번째 시간 인덱스에서 
번째 수신기(120)의 노이즈(noise) 벡터를 나타낼 수 있다.
여기서, 
는 하기 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
여기서, 
은 노이즈 전력을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 시스템(100)은 사용자, 즉 수신기(120) 별 중요도를 반영할 수 있도록, 하기 [수학식 6]과 같이 weighted sum rate을 최대화하는 하이브리드 빔포밍 기술을 기반으로 할 수 있다.
여기서, 
는 
번째 사용자, 즉 수신기(120)의 weight이며, SINR은 하기 [수학식 7]과 같이 계산될 수 있다.
여기서, 
은 하기 [수학식 8]과 같이 계산될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템(100)의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 모든, 즉 
개의 수신기(120)는 각각 210 동작에서 송신기(110)에 제한된 채널 정보를 피드백할 수 있다. 각각의 수신기(120)는 송신기(110)와의 채널 행렬을 검출할 수 있다. 채널 행렬은 복수 개의 딜레이 성분들로 이루어질 수 있다. 각각의 수신기(120)는 채널 행렬의 각 딜레이 성분에 대해 빔 공간 채널 계수(beam space channel coefficient)를 추출할 수 있다. 각각의 수신기(120)는 각 빔 공간 채널 계수로부터 미리 정해진 개수의 원소들을 추출할 수 있다. 각각의 수신기(120)는 채널 행렬의 모든 딜레이 성분에 대해 추출된 원소들로 제한된 채널 정보를 구성할 수 있다. 각각의 수신기(120)는 송신기(110)로 제한된 채널 정보를 송신할 수 있다. 이를 통해, 송신기(110)는 모든, 즉 
개의 수신기(120)로부터 제한된 채널 정보를 수신할 수 있다.
송신기(110)는 220 동작에서 제한된 채널 정보를 이용하여, 수신기(120)에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링할 수 있다. 이 때 송신기(110)는 심볼 간 간섭 및 스트림 간 간섭을 최소화할 수 있도록, 빔 도메인에서 송신기(110) 및 그를 위한 무선 빔을 스케줄링할 수 있다. 그리고 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)을 구성할 수 있다.
송신기(110)는 230 동작에서 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행할 수 있다. 이 때 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 설계할 수 있다. 구체적으로, 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)을 이용하여, 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 설계할 수 있다. 아울러, 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 기저대역 빔포밍 행렬(
)에 대해 전력을 할당할 수 있다.
송신기(110)와 수신기(120)는 240 동작에서 통신할 수 있다. 이 때 송신기(110)는 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하고, 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로 무선 빔포밍을 수행하여, 신호를 송신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 수신기(120)는 무선 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다. 수신기(120)는 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 안테나(121)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 수신기(120)는 무선 빔포밍 및 기저대역 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다. 수신기(120)는 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 안테나(121)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행하고, 추가로 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 처리기들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 기저대역 빔포밍을 수행할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 수신기(120)의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 수신기(120)는 310 동작에서 송신기(110)에 제한된 채널 정보를 피드백할 수 있다. 수신기(120)는 적어도 하나, 예컨대 
개의 수신 안테나(121)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 수신기(120)는 사용자 장치로서, 휴대용 통신 장치, 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 제한된 채널 정보 피드백 동작을 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 수신기(120)는 410 동작에서 채널 행렬을 검출할 수 있다. 채널 행렬은 복수, 예컨대 D 개의 딜레이 성분들로 이루어질 수 있다. 수신기(120)는 420 동작에서 채널 행렬의 각 딜레이 성분에 대해 빔 공간 채널 계수(beam space channel coefficient)를 추출할 수 있다. 수신기(120)는 각 딜레이 성분을 빔 도메인으로 변환할 수 있다. 이 때 수신기(120)는 직교 베이스(orthogonal bases)를 이용하여 채널 행렬을 분해함으로써, 하기 [수학식 9]와 같이 
번째 딜레이 성분을 검출할 수 있다. 그리고 수신기(120)는, 하기 [수학식 9]를 기반으로, 하기 [수학식 10]과 같이 빔 공간 채널 계수(
)를 추출할 수 있다.
여기서, 
, 
는 직교 베이스 행렬(orthogonal basis matrices) 
를 형성하기 위해 지향성 코사인 도메인(directional cosine domain)에서 균일하게 샘플링된(uniformly sampled) 가상의 각도(virtual angles)를 나타내고, 
는 빔 공간 채널 계수를 나타내며, 하기 [수학식 10]과 같이 벡터로 표현될 수 있다.
이 때 상기 [수학식 9]에서 
과 
에 해당하는 무선 빔포밍 벡터를 이용하여 하기 [수학식 11]과 같은 빔 코드북이 정의될 수 있다.
수신기(120)는 430 동작에서 각 빔 공간 채널 계수로부터 미리 정해진 개수, 예컨대 
개의 원소들을 추출할 수 있다. 수신기(120)는 440 동작에서 채널 행렬의 모든 딜레이 성분에 대해 추출된 원소들로 제한된 채널 정보를 구성할 수 있다. 이 때 수신기(120)는, 예컨대 
개의 원소들로 제한된 채널 정보를 구성할 수 있다. 수신기(120)는 450 동작에서 송신기(110)로 제한된 채널 정보를 송신할 수 있다. 이 후 수신기(120)는 도 3으로 리턴할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 수신기(120)는 320 동작에서 송신기(110)로부터 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 수신기(120)는 무선 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다. 수신기(120)는 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 안테나(121)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 수신기(120)는 무선 빔포밍 및 기저대역 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다. 수신기(120)는 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 안테나(121)들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 무선 빔포밍을 수행하고, 추가로 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 기반으로, 수신 처리기들의 개수, 예컨대 
에 상응하도록 기저대역 빔포밍을 수행할 수 있다. 또한, 수신 처리부(123)는 수신기(120)에 할당된 적어도 하나, 예컨대 
개의 스트림을 각각 수신하고, 스트림에 대한 딜레이를 보상할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 송신기(110)의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 송신기(110)는 510 동작에서 송신기(110)는 모든, 즉 
개의 수신기(120)로부터 제한된 채널 정보를 수신할 수 있다. 송신기(110)는 520 동작에서 제한된 채널 정보를 이용하여, 수신기(120) 중 적어도 어느 하나를 선택하고, 선택된 수신기(120)에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링할 수 있다. 이 때 송신기(110)는 심볼 간 간섭 및 스트림 간 간섭을 최소화할 수 있도록, 빔 도메인에서 송신기(110) 및 그를 위한 무선 빔을 스케줄링할 수 있다. 그리고 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)을 구성할 수 있다. 여기서, 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)를 구성하는 열(column) 벡터들은 주어진 빔 코드북 내에서 선택될 수 있다. 
인 수신기(120)들은 선택된 수신기(120)에 해당할 수 있으며, 채널 상태에 따라 수신기(120) 별로 서로 다른 수의 스트림이 할당될 수 있다.
도 6은 도 5의 사용자 및 빔 스케줄링 동작을 도시하는 도면이다. 도 7은 도 5의 사용자 및 빔 스케줄링 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 송신기(110)는 610 동작에서 제한된 채널 정보를 기반으로, 각각의 수신기(120)에 대한 빔 공간 채널 계수(
)를 추정할 수 있다. 송신기(110)는 제한된 채널 정보를 토대로 미리 정해진 개수, 예컨대 
개의 원소들과 
개의 0으로 구성된 빔 공간 채널 계수(
)를 추정할 수 있다. 송신기(110)는 620 동작에서 각각의 수신기(120)에 대응하여 모든 빔 공간 채널 계수(
)를 기반으로 채널 행렬(
)을 복원할 수 있다. 송신기(110)는 하기 [수학식 12]와 같이 빔 공간 채널 계수(
)를 기반으로 채널 행렬(
)을 복원할 수 있다.
여기서, 
는 
의 원소 중 크기가 
번째로 큰 원소를 나타낼 수 있다.
송신기(110)는 630 동작에서 모든, 즉 
개의 수신기(120)의 빔 공간 채널 계수(
)를 이용하여 채널 계수 행렬(
)을 형성할 수 있다. 송신기(110)는 하기 [수학식 13]과 같이 채널 계수 행렬(
)을 형성할 수 있다.
여기서, 
는 하기 [수학식 14]와 같이 빔 공간 채널 계수(
)의 원소들을 이용하여 정의될 수 있다. 
를 구성할 때, 각 원소의 값이 임계값(
) 보다 작은 값은 0으로 처리될 수 있다.
송신기(110)는 640 동작에서 채널 계수 행렬(
)을 기반으로 선택된 수신기(120) 각각에 무선 빔(
)을 스케줄링할 수 있다. 이 때 송신기(110)는, 하기 [수학식 15]와 같이 채널 계수 행렬(
)에서 최대 크기를 갖는 원소의 딜레이 성분(
), 행(
) 및 열(
)을 선택할 수 있다. 이 후 송신기(110)는, 하기 [수학식 16]과 같이 선택된 열(
)과 수신 안테나(121)의 개수(
)를 기반으로 수신기(
)(120)를 선택할 수 있다. 그리고 송신기(110)는, 하기 [수학식 17]과 같이 선택된 열(
), 수신 안테나(121)의 개수(
) 및 선택된 수신기(
)(120)를 기반으로, 선택된 수신기(
)(120)를 위한 무선 빔(
)을 결정할 수 있다. 이를 통해, 송신기(110)는 선택된 수신기(
)(120), 선택된 딜레이 성분(
), 결정된 무선 빔(
), 선택된 행(
)의 조합을 무선 빔(
)의 조합(
)으로 구성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신기(110)는 채널 계수 행렬(
)의 선택된 행(
)에서 0이 아닌 값의 열들을 0으로 변환하고, 채널 계수 행렬(
)의 선택된 열(
)에서 0이 아닌 값의 행들을 0으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 채널 계수 행렬(
)에서 0을 가진 열과 행은 스케줄링에서 제외되며, 이로 인해 심볼 간 간섭과 스트림 간 간섭이 제어될 수 있다. 모든, 즉 
K 개의 선택된 수신기(120)의 무선 체인과 같은 수신 처리기들의 개수를 고려하기 위해, 예컨대 
개의 무선 빔이 선택된 수신기(120)들에 해당하는 채널 계수 행렬(
)의 열은 모두 0으로 변환될 수 있다. 이는, 채널 계수 행렬(
)의 나머지 값들에 대하여 송신할 무선 빔의 개수가, 예컨대 
가 되거나, 채널 계수 행렬(
)의 모든 0이 아닌 열들이 없어질 때까지 반복될 수 있다.
예를 들면, 송신기(110)는, 도 7에 도시된 바와 같은 스케줄링 결과를 획득할 수 있다. 송신 안테나(111)들의 개수(
), 수신 안테나(121)의 개수(
) 및 딜레이 성분의 개수(
)를 각각 8, 4 및 2로 가정할 때, 채널 계수 행렬(
, 
)들의 원소들이 도 7에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다. 여기서, 수신기(120), 즉 사용자들에 할당되는 스트림의 개수는 
로 표현되고, 이로부터 선택된 수신기(120)의 집합은 
로 표현될 수 있다.
송신기(110)는 650 동작에서 스케줄링된 무선 빔(
)의 조합(
)으로 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)을 구성할 수 있다. 이 때 딜레이 성분(
)은 수신기(120)에서 보상될 수 있다. 이 후 송신기(110)는 도 5로 리턴할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신기(110)는 하기 [표 1]과 같이 표현되는 알고리즘을 기반으로, 제한된 채널 정보를 이용하여, 수신기(120) 중 적어도 어느 하나를 선택하고, 선택된 수신기(120)에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링할 수 있다.
여기서, 집합 
는 집합 
에 속한 각 tuple에서 
번째 원소만 모은 집합을 나타내고, 집합 
는 집합 
에 속한 각 tuple에서 
번째 원소와 
번째 원소만 모은 인덱스 쌍(index pair)의 집합을 나타내고, 집합 
는 
번째 사용자의 선택된 무선 빔에 해당하는 경로에 대한 딜레이 인덱스(delay index) 집합을 나타낼 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 송신기(110)는 530 동작에서 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행할 수 있다. 이 때 송신기(110)는 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 설계할 수 있다. 구체적으로, 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)을 이용하여, 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 설계할 수 있다. 아울러, 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 기저대역 빔포밍 행렬(
)에 대해 전력을 할당할 수 있다.
도 8은 도 5의 기저대역 빔포밍 및 전력 할당 동작을 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 송신기(110)는 810 동작에서 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬(
)을 이용하여, 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 설계할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 수신기(120)가 무선 빔포밍 만을 사용한다고 가정하면(
), 송신기(110)는 SLNR(signal to leakage plus noise ratio)를 최대화할 수 있도록, 하기 [수학식 18]과 같이 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 설계할 수 있다.
여기서, 
는 
번째 수신기(120)에 대한 기저대역 빔포밍 행렬이며, 각 벡터 성분은 하기 [수학식 19]와 같이 설계될 수 있다.
여기서, 
는 
의 
번째 열 벡터이며, 행렬 
는 하기 [수학식 20]과 같이 정의될 수 있다.
여기서, 
는 
를 만족하기 위한 상수를 나타낼 수 있다.
송신기(110)는 820 동작에서 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 기저대역 빔포밍 행렬(
)에 대해 전력을 할당할 수 있다. 이 때 송신기(110)는 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬(
) 및 기저대역 빔포밍 행렬(
)에 대해, 송신기(110)의 송신 전역 제한 조건 하에서 weighted sum rate을 최대화하는 전력 할당 알고리즘을 기반으로, 전력을 할당할 수 있다. 이를 위해, 하기 [수학식 21]과 같은 정의가 있을 수 있으며, 이를 기반으로 하기 [수학식 22]와 같은 iterative water-filling 방식의 알고리즘이 제안될 수 있다. 이 후 송신기(110)는 도 5로 리턴할 수 있다.
여기서, 
는 water-level을 나타내는 파라미터로써 최대 송신 전력 조건을 만족할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신기(110)는 하기 [표 2]와 같이 표현되는 알고리즘을 기반으로, 기저대역 빔포밍 및 전력 할당을 수행할 수 있다. 이 때 송신기(110)는 상기 [수학식 19] 및 상기 [수학식 22]를 이용하여, 기저대역 빔포밍 및 전력 할당을 수행할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 송신기(110)는 540 동작에서 선택된 수신기(120)에 신호를 송신할 수 있다. 송신기(110)는 기저대역 빔포밍 행렬(
)을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하고, 무선 빔포밍 행렬(
)을 기반으로 무선 빔포밍을 수행하여, 신호를 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신기(120)가 무선 빔포밍을 사용하여 신호를 수신하는 경우, 송신기(110)는 수신기(120)에 무선 빔에 대한 코드북 인덱스를 제공할 수 있다. 그리고 송신기(110)는 기저대역 빔포밍 및 무선 빔포밍을 사용하여, 수신기(120)에 신호를 송신할 수 있다. 이를 통해, 수신기(120)가 코드북 인덱스를 기반으로 무선 빔포밍을 사용하여 신호를 수신할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 수신기(120)가 무선 빔포밍과 기저대역 빔포밍을 사용하여 신호를 수신하는 경우, 송신기(110)는 수신기(120)에 무선 빔에 대한 코드북 인덱스 및 수신기(120)의 기저대역 빔포밍 행렬에 대한 정보를 제공할 수 있다. 그리고 송신기(110)는 기저대역 빔포밍 및 무선 빔포밍을 사용하여, 수신기(120)에 신호를 송신할 수 있다. 이를 통해, 수신기(120)가 코드북 인덱스를 기반으로 무선 빔포밍을 사용하고, 제공된 정보를 기반으로 기저대역 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신기(120)가 송신기(110)에 제한된 채널 정보를 피드백함으로써, 통신 시스템(100)에서 수신기(120)로부터 송신기(110)로의 피드백 오버헤드가 감소될 수 있다. 이 때 제한된 채널 정보는 채널의 공간적 특성을 이용하여 추출되며, 가상의 빔 도메인으로 표현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)가 기저대역 빔포밍과 무선 빔포밍을 함께 사용하여 하이브리드 빔포밍을 수행함으로써, 통신 시스템(100)에서 다중 안테나를 사용하면서도, 하드웨어 복잡도와 전력 소모가 감소될 수 있다. 이 때 송신기(110)와 수신기(120)가 각각 다수의 무선 체인들을 사용함으로써, 통신 시스템(100)의 주파수 효율이 향상될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송신기(110) 뿐 아니라 수신기(120)도 하이브리드 빔포밍을 사용할 수 있다. 아울러, 송신기(110)는 수신기(120)에 다중 스트림을 전송할 수도 있다. 아울러, 송신기(110)가 weighted sum rate를 최대화하는 빔포밍을 수행함으로써, 수신기(120)의 우선순위(priority) 또는 수신기(120) 간 공정성(fairness)가 반영될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 시스템(100)을 5G 이동통신 시스템의 광대역 밀리미터파 빔포밍 시스템으로 구현함으로써, cyclic prefix를 사용하지 않고도, 심볼 간 간섭 제어가 가능하다. 아울러, 통신 시스템(100)이 광대역 밀리미터파 채널을 이용함에 따라, 복수 개의 수신기(120)들에 서로 다른 수의 스트림이 할당될 수 있으며, 각각의 수신기(120)를 위한 가중치가 고려될 수도 있다.
따라서, 다양한 실시예들에 따른 통신 시스템(100) 및 그의 동작 방법은, 단일 반송파(single carrier) 시스템(100)에서 제한된 피드백 정보를 사용하여 광대역 채널의 심볼 간 간섭을 제어할 수 있는 하이브리드 빔포밍 기술을 기반으로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 통신 시스템(100)은, 적어도 하나의 수신 안테나를 갖고, 제한된 채널 정보를 피드백하도록 구성되는 적어도 하나의 수신기(120), 및 복수 개의 송신 안테나들을 갖고, 제한된 채널 정보를 수신하고, 제한된 채널 정보를 이용하여, 수신기(120)에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하고, 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하도록 구성되는 송신기(110)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신기(120)는, 채널 행렬의 각 딜레이 성분에 대해 빔 공간 채널 계수를 추출하고, 빔 공간 채널 계수로부터 미리 정해진 개수의 원소들을 추출하고, 채널 행렬의 모든 딜레이 성분들에 대해 추출된 원소들로 제한된 채널 정보를 구성하고, 제한된 채널 정보를 송신기(110)로 전송하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는, 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬을 구성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는, 제한된 채널 정보를 기반으로 수신기(120) 각각에 대한 빔 공간 채널 계수를 추정하고, 빔 공간 채널 계수를 기반으로 채널 행렬을 복원하고, 수신기(120) 모두의 빔 공간 채널 계수를 이용하여 채널 계수 행렬을 형성하고, 채널 계수 행렬을 기반으로 수신기(120) 각각에 무선 빔을 스케줄링하고, 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬을 구성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는, 채널 계수 행렬에서 최대 크기를 갖는 원소의 딜레이 성분, 행 및 열을 선택하고, 선택된 열과 수신 안테나 개수를 기반으로, 수신기(120)를 선택하고, 선택된 열, 수신 안테나 개수 및 선택된 수신기(120)를 기반으로, 선택된 수신기(120)를 위한 무선 빔을 결정하고, 선택된 수신기(120), 선택된 딜레이 성분, 결정된 무선 빔 및 선택된 행의 조합을 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 구성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는, 채널 계수 행렬의 선택된 행에서 0이 아닌 값의 열들을 0으로 변환하고, 채널 계수 행렬의 선택된 열에서 0이 아닌 값의 행들을 0으로 변환하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는, 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬과 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬을 이용하여, 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬을 설계하고, 기저대역 빔포밍 행렬을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신기(110)는, 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬 및 기저대역 빔포밍 행렬에 대해 전력을 할당하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신기(110)는, 수신기(120)에 무선 빔에 대한 코드북 인덱스를 제공하고, 기저대역 빔포밍 및 무선 빔포밍을 사용하여, 수신기(120)에 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신기(120)는, 코드북 인덱스를 기반으로 무선 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 송신기(110)는, 수신기(120)에 무선 빔에 대한 코드북 인덱스 및 수신기(120)의 기저대역 빔포밍 행렬에 대한 정보를 제공하고, 기저대역 빔포밍 및 무선 빔포밍을 사용하여, 수신기(120)에 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 수신기(120)는, 코드북 인덱스를 기반으로 무선 빔포밍을 사용하고, 제공된 정보를 기반으로 기저대역 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 통신 시스템(100)의 동작 방법은, 복수 개의 송신 안테나들을 갖는 송신기(110)가 적어도 하나의 수신 안테나를 각각 갖는 적어도 하나의 수신기(120)로부터 제한된 채널 정보를 수신하는 동작, 송신기(110)가 제한된 채널 정보를 이용하여, 수신기(120)에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하는 동작, 및 송신기(110)가 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 방법은, 수신기(120)가 채널 행렬의 각 딜레이 성분에 대해 빔 공간 채널 계수를 추출하는 동작, 수신기(120)가 빔 공간 채널 계수로부터 미리 정해진 개수의 원소들을 추출하는 동작, 수신기(120)가 채널 행렬의 모든 딜레이 성분들에 대해 추출된 원소들로 제한된 채널 정보를 구성하는 동작, 및 수신기(120)가 제한된 채널 정보를 송신기(110)로 전송하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 빔을 스케줄링하는 동작은, 송신기(110)가 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬을 구성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 빔을 스케줄링하는 동작은, 송신기(110)가 제한된 채널 정보를 기반으로 수신기(120) 각각에 대한 빔 공간 채널 계수를 추정하는 동작, 송신기(110)가 빔 공간 채널 계수를 기반으로 채널 행렬을 복원하는 동작, 송신기(110)가 수신기(120) 모두의 빔 공간 채널 계수를 이용하여 채널 계수 행렬을 형성하는 동작, 송신기(110)가 채널 계수 행렬을 기반으로 수신기(120) 각각에 무선 빔을 스케줄링하는 동작, 및 송신기(110)가 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬 및 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬을 구성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 빔을 스케줄링하는 동작은, 송신기(110)가 채널 계수 행렬에서 최대 크기를 갖는 원소의 딜레이 성분, 행 및 열을 선택하는 동작, 송신기(110)가 선택된 열과 수신 안테나 개수를 기반으로, 수신기(120)를 선택하는 동작, 송신기(110)가 선택된 열, 수신 안테나 개수 및 선택된 수신기(120)를 기반으로, 선택된 수신기(120)를 위한 무선 빔을 결정하는 동작, 및 송신기(110)가 선택된 수신기(120), 선택된 딜레이 성분, 결정된 무선 빔 및 선택된 행의 조합을 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 구성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 빔을 스케줄링하는 동작은, 송신기(110)가 채널 계수 행렬의 선택된 행에서 0이 아닌 값의 열들을 0으로 변환하는 동작, 및 송신기(110)가 채널 계수 행렬의 선택된 열에서 0이 아닌 값의 행들을 0으로 변환하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작은, 송신기(110)가 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬과 수신기(120)의 무선 빔포밍 행렬을 이용하여, 송신기(110)의 기저대역 빔포밍 행렬을 설계하는 동작, 및 송신기(110)가 기저대역 빔포밍 행렬을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작은, 송신기(110)가 송신기(110)의 무선 빔포밍 행렬 및 기저대역 빔포밍 행렬에 대해 전력을 할당하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 방법은, 송신기(110)가 수신기(120)에 무선 빔에 대한 코드북 인덱스를 제공하는 동작, 송신기(110)가 기저대역 빔포밍 및 무선 빔포밍을 사용하여, 수신기(120)에 신호를 송신하는 동작, 및 수신기(120)가 코드북 인덱스를 기반으로 무선 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 방법은, 송신기(110)가 수신기(120)에 무선 빔에 대한 코드북 인덱스 및 수신기(120)의 기저대역 빔포밍 행렬에 대한 정보를 제공하는 동작, 송신기(110)가 기저대역 빔포밍 및 무선 빔포밍을 사용하여, 수신기(120)에 신호를 송신하는 동작, 및 수신기(120)가 코드북 인덱스를 기반으로 무선 빔포밍을 사용하고, 제공된 정보를 기반으로 기저대역 빔포밍을 사용하여, 신호를 수신하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 송신기(110), 수신기(120))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
Claims (20)
- 통신 시스템의 동작 방법에 있어서,
복수 개의 송신 안테나들을 갖는 송신기가 적어도 하나의 수신 안테나를 각각 갖는 적어도 하나의 수신기로부터 제한된 채널 정보를 수신하는 동작;
상기 송신기가 상기 제한된 채널 정보를 이용하여, 상기 수신기에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하는 동작; 및
상기 송신기가 상기 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작을 포함하고,
상기 수신기가 채널 행렬의 각 딜레이 성분에 대해 빔 공간 채널 계수를 추출하는 동작;
상기 수신기가 상기 빔 공간 채널 계수로부터 미리 정해진 개수의 원소들을 추출하는 동작;
상기 수신기가 상기 채널 행렬의 모든 딜레이 성분들에 대해 추출된 원소들로 제한된 채널 정보를 구성하는 동작; 및
상기 수신기가 상기 제한된 채널 정보를 상기 송신기로 전송하는 동작을 더 포함하는 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 무선 빔을 스케줄링하는 동작은,
상기 송신기가 상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬 및 상기 수신기의 무선 빔포밍 행렬을 구성하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 무선 빔을 스케줄링하는 동작은,
상기 송신기가 상기 제한된 채널 정보를 기반으로 상기 수신기 각각에 대한 빔 공간 채널 계수를 추정하는 동작;
상기 송신기가 상기 빔 공간 채널 계수를 기반으로 채널 행렬을 복원하는 동작;
상기 송신기가 상기 수신기 모두의 빔 공간 채널 계수를 이용하여 채널 계수 행렬을 형성하는 동작;
상기 송신기가 상기 채널 계수 행렬을 기반으로 상기 수신기 각각에 무선 빔을 스케줄링하는 동작; 및
상기 송신기가 상기 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬 및 상기 수신기의 무선 빔포밍 행렬을 구성하는 동작을 포함하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 무선 빔을 스케줄링하는 동작은,
상기 송신기가 상기 채널 계수 행렬에서 최대 크기를 갖는 원소의 딜레이 성분, 행 및 열을 선택하는 동작;
상기 송신기가 상기 선택된 열과 상기 수신 안테나 개수를 기반으로, 상기 수신기를 선택하는 동작;
상기 송신기가 상기 선택된 열, 상기 수신 안테나 개수 및 상기 선택된 수신기를 기반으로, 상기 선택된 수신기를 위한 무선 빔을 결정하는 동작; 및
상기 송신기가 상기 선택된 수신기, 상기 선택된 딜레이 성분, 상기 결정된 무선 빔 및 상기 선택된 행의 조합을 상기 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 구성하는 동작을 포함하는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 무선 빔을 스케줄링하는 동작은,
상기 송신기가 상기 채널 계수 행렬의 상기 선택된 행에서 0이 아닌 값의 열들을 0으로 변환하는 동작; 및
상기 송신기가 상기 채널 계수 행렬의 상기 선택된 열에서 0이 아닌 값의 행들을 0으로 변환하는 동작을 더 포함하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작은,
상기 송신기가 상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬과 상기 수신기의 무선 빔포밍 행렬을 이용하여, 상기 송신기의 기저대역 빔포밍 행렬을 설계하는 동작; 및
상기 송신기가 상기 기저대역 빔포밍 행렬을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작을 포함하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 기저대역 빔포밍을 수행하는 동작은,
상기 송신기가 상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬 및 상기 기저대역 빔포밍 행렬에 대해 전력을 할당하는 동작을 더 포함하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 통신 시스템에 있어서,
적어도 하나의 수신 안테나를 갖고, 제한된 채널 정보를 피드백하도록 구성되는 적어도 하나의 수신기; 및
복수 개의 송신 안테나들을 갖고, 상기 제한된 채널 정보를 수신하고, 상기 제한된 채널 정보를 이용하여, 상기 수신기에 적어도 하나의 스트림을 위한 무선 빔을 스케줄링하고, 상기 무선 빔을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하도록 구성되는 송신기를 포함하고,
상기 수신기는,
채널 행렬의 각 딜레이 성분에 대해 빔 공간 채널 계수를 추출하고,
상기 빔 공간 채널 계수로부터 미리 정해진 개수의 원소들을 추출하고,
상기 채널 행렬의 모든 딜레이 성분들에 대해 추출된 원소들로 제한된 채널 정보를 구성하고,
상기 제한된 채널 정보를 상기 송신기로 전송하도록 구성되는 시스템.
- 삭제
- 제 11 항에 있어서, 상기 송신기는,
상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬 및 상기 수신기의 무선 빔포밍 행렬을 구성하도록 구성되는 시스템.
- 제 13 항에 있어서, 상기 송신기는,
상기 제한된 채널 정보를 기반으로 상기 수신기 각각에 대한 빔 공간 채널 계수를 추정하고,
상기 빔 공간 채널 계수를 기반으로 채널 행렬을 복원하고,
상기 수신기 모두의 빔 공간 채널 계수를 이용하여 채널 계수 행렬을 형성하고,
상기 채널 계수 행렬을 기반으로 상기 수신기 각각에 무선 빔을 스케줄링하고,
상기 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬 및 상기 수신기의 무선 빔포밍 행렬을 구성하도록 구성되는 시스템.
- 제 14 항에 있어서, 상기 송신기는,
상기 채널 계수 행렬에서 최대 크기를 갖는 원소의 딜레이 성분, 행 및 열을 선택하고,
상기 선택된 열과 상기 수신 안테나 개수를 기반으로, 상기 수신기를 선택하고,
상기 선택된 열, 상기 수신 안테나 개수 및 상기 선택된 수신기를 기반으로, 상기 선택된 수신기를 위한 무선 빔을 결정하고,
상기 선택된 수신기, 상기 선택된 딜레이 성분, 상기 결정된 무선 빔 및 상기 선택된 행의 조합을 상기 스케줄링된 무선 빔의 조합으로 구성하도록 구성되는 시스템.
- 제 15 항에 있어서, 상기 송신기는,
상기 채널 계수 행렬의 상기 선택된 행에서 0이 아닌 값의 열들을 0으로 변환하고,
상기 채널 계수 행렬의 상기 선택된 열에서 0이 아닌 값의 행들을 0으로 변환하도록 구성되는 시스템.
- 제 13 항에 있어서, 상기 송신기는,
상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬과 상기 수신기의 무선 빔포밍 행렬을 이용하여, 상기 송신기의 기저대역 빔포밍 행렬을 설계하고,
상기 기저대역 빔포밍 행렬을 기반으로 기저대역 빔포밍을 수행하도록 구성되는 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 송신기는,
상기 송신기의 무선 빔포밍 행렬 및 상기 기저대역 빔포밍 행렬에 대해 전력을 할당하도록 구성되는 시스템.
- 삭제
- 삭제
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