KR102186694B1 - 다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법 및 장치 - Google Patents

다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 방법은, 기지국의 복수의 안테나들에 대한 채널 벡터를 측정하는 과정과, 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 상기 채널 벡터의 채널 계수들을 그룹화하고, 상기 그룹화된 채널 계수들에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하는 과정과, 상기 안테나 그룹화 패턴들에 대한 그룹화된 코드북 벡터들을 이용하여 상기 안테나 그룹화 패턴들 중 하나의 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 과정과, 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스와 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 상기 기지국으로 피드백하는 과정을 포함한다.

Description

다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GROUPING ANTENNAS IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}
본 발명은 다중입출력 안테나를 가지는 통신 시스템에서 안테나들을 그룹화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
대용량 다중 입출력 통신(Full Dimension Multiple Input Multiple Output: FD-MIMO) 시스템은 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식과 TDD(Time Division Duplexing) 방식으로 구현될 수 있다. TDD 방식의 시스템은 상향링크와 하향링크의 채널 가역성(channel reciprocity)을 활용하기 때문에 채널 피드백에 대한 부담이 크지 않다. 그러나 많은 셀룰러 네트워크에서 사용되고 있는 FDD 방식의 시스템에 대용량 MIMO 기술을 적용하는 경우, 송신단의 빔포밍을 지원하기 위한 채널상태 정보의 피드백이 필요하게 된다.
채널 피드백은 일반적으로 유한한 피드백 비트 수로 표현된다. 피드백 정보가 불완전하다면 송신단에서의 빔포밍 역시 부정확해질 수 밖에 없다. 실제로 다중사용자 MIMO 시스템에서 빔포밍이 정확하게 수행되지 않는 경우 사용자간 간섭이 완벽하게 제거되지 않으며 결과적으로 수신기의 신호 대 간섭 잡음비 (Signal to Interference and Noise Ratio; SINR)가 열화된다. 채널상태 정보의 정확도는 다중사용자 MIMO 시스템에서 하향링크의 다중화 이득에 직접적인 영향을 미친다. 특히, 완벽한 채널상태 정보와 부정확한 채널상태 정보의 합용량(Sum Rate) 차이를 일정한 범위 이내로 유지하기 위해서는 채널을 양자화하기 위한 피드백 비트수가 기지국 안테나 개수 및 신호대잡음비에 비례해서 설정되어야 한다. FD-MIMO 시스템은 기지국에서 수십에서 수백개의 매우 많은 안테나를 활용하여 높은 전송률을 얻고자 하는 기술로서, 피드백 부하는 안테나 개수에 비례하여 크게 증가할 수 밖에 없다.
유한 채널 피드백의 성능은 채널 벡터 양자화의 정확성에 의존한다. 정확하지 않은 양자화된 채널 벡터를 이용하여 빔포밍을 하게 되면 사용자간 간섭이 완벽하게 제거되지 않은 간섭 제한 시스템이 되어 합용량의 증가를 기대하기 어렵다. 특히, 대용량 MIMO 통신 시스템의 경우 송신 안테나 수가 증가함에 따라 채널 벡터의 차원이 선형적으로 늘어나게 된다. 따라서 송신 안테나 수가 증가함에 따라 채널 벡터 양자화를 위한 피드백 양이 늘어날 수 밖에 없다. 하지만 상향링크의 오버헤드를 증가시키지 않기 위해서, 채널 피드백은 가능한 적은 비트 수로 표현되어야 하며 이로 인해 채널 벡터 양자화의 정확도가 감소하여 빔포밍을 통한 성능 증가를 얻기 어렵게 된다는 문제점이 발생할 수 있었다.
본 발명은 통신 시스템에서 채널상태에 대한 피드백 정보를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 상향링크의 피드백을 위해 안테나 그룹화를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 대용량 다중입출력 안테나 시스템의 송신단에서 빔포밍을 수행하도록 하기 위해서 수신단에서 채널상태 정보를 피드백하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 안테나 그룹화를 수행함으로써 채널 양자화를 위한 벡터의 차원을 줄이고, 시스템 피드백 부하를 감소시키는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 대용량 다중입출력 안테나(FD-MIMO) 시스템의 상향링크 상에서 피드백 부하를 감소시키기 위한 안테나 그룹화를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은; 다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법에 있어서, 기지국의 복수의 안테나들에 대한 채널 벡터를 측정하는 과정과, 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 상기 채널 벡터의 채널 계수들을 그룹화하고, 상기 그룹화된 채널 계수들에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하는 과정과, 상기 안테나 그룹화 패턴들에 대한 그룹화된 코드북 벡터들을 이용하여 상기 안테나 그룹화 패턴들 중 하나의 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 과정과, 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스와 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 상기 기지국으로 피드백하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은; 다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법에 있어서, 복수의 안테나 그룹화 패턴들 중 하나를 지시하는 패턴 인덱스와, 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 사용자 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 그룹화된 코드북 벡터를 상기 패턴 인덱스에 의해 지시된 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장하여 상기 복수의 안테나들에 대한 코드북 벡터를 결정하는 과정과, 상기 결정된 코드북 벡터를 이용하여 빔포밍 행렬을 구성하는 과정과, 상기 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 프리코딩하고 상기 사용자 단말로 프리코딩된 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는; 다중입출력 안테나 시스템에서 안테나 그룹화를 지원하는 단말 장치에 있어서, 기지국의 복수의 안테나들에 대한 채널 벡터를 측정하는 채널 측정부와, 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 상기 채널 벡터의 채널 계수들을 그룹화하여 상기 그룹화된 채널 계수들에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하고, 상기 안테나 그룹화 패턴들에 대한 그룹화된 코드북 벡터들을 이용하여 상기 안테나 그룹화 패턴들 중 하나의 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 제어부와, 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스와 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 상기 기지국으로 피드백하는 송신부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 다중입출력 안테나 시스템에서 안테나 그룹화를 지원하는 기지국 장치에 있어서, 복수의 안테나 그룹화 패턴들 중 하나를 지시하는 패턴 인덱스와, 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 사용자 단말로부터 수신하는 수신부와, 상기 그룹화된 코드북 벡터를 상기 패턴 인덱스에 의해 지시된 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장하여 상기 복수의 안테나들에 대한 코드북 벡터를 결정하고, 상기 결정된 코드북 벡터를 이용하여 빔포밍 행렬을 구성하는 제어부와, 상기 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 프리코딩하고 상기 사용자 단말로 프리코딩된 데이터를 전송하는 송신부를 포함한다.
도 1은 빔포밍을 포함하는 대용량 다중 입출력 통신(FD-MIMO) 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹화에 기반한 빔포밍 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹 패턴 확장 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 선택부(228)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹화 패턴들을 예시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 일시예에 따라 사용자 단말에서 패턴 인덱스를 결정하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 어레이를 나타낸 도면이다.
도 10, 도 11, 도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 그룹화의 합용량 성능을 나타낸 그래프들이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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.
도 1은 빔포밍을 포함하는 대용량 다중 입출력 통신(FD-MIMO) 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 송신단(110)은
Figure 112014019042713-pat00001
개의 안테나들로 구성된 안테나 어레이(120)를 가지고 있으며,
Figure 112014019042713-pat00002
개의 수신 장치들(130,132,134)을 위한 신호들을 생성하여 안테나들(120)을 통해 송신할 수 있는 빔포밍부(115)를 구비한다. 여기에서는 각 수신 장치(130,132,134)가 1개의 안테나를 가지고 있는 경우를 예시하였으나, 수신 장치(130,132,134)는 하나 혹은 그 이상의 안테나들로 구성된 안테나 어레이를 구비할 수 있으며, 송신단(110)의 안테나들(120)로부터 송신되는 신호를 채널(100)을 통해 수신한다.
각 수신 장치(130,132,134)는 SINR을 최대화하는 코드북 인덱스를 선택하기 위해 채널 벡터 양자화를 수행하게 된다. 일반적으로
Figure 112014019042713-pat00003
번째 수신 장치의 수신된 신호는 하기의 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00004
여기에서 각각
Figure 112014019042713-pat00005
는 송신단(110)의 안테나 어레이(120)로부터
Figure 112014019042713-pat00006
번째 수신 장치로의 채널 벡터를 의미하고,
Figure 112014019042713-pat00007
는
Figure 112014019042713-pat00008
의 평균 파워 제한을 갖고 있는 전송 신호 벡터를 의미하며,
Figure 112014019042713-pat00009
은
Figure 112014019042713-pat00010
번째 수신 장치에서의 가우시안 잡음을 의미한다. 여기에서
Figure 112014019042713-pat00011
는
Figure 112014019042713-pat00012
번째 수신 장치를 위해 송신단(110)에서 적용된 빔포밍 벡터이고,
Figure 112014019042713-pat00013
는
Figure 112014019042713-pat00014
번째 수신 장치로 송신하고자 하는 데이터 심볼을 나타낸다.
송신단(110)에서 선형 빔포밍을 적용하였을 경우,
Figure 112014019042713-pat00015
번째 수신 장치에서의 수신된 신호는 다음 <수학식 2>과 같이 다시 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00016
Figure 112014019042713-pat00017
번째 수신 장치를 제외한 다른 수신 장치들, 즉
Figure 112014019042713-pat00018
번째 수신 장치들에 의한 간섭을 잡음으로 간주하게 되면, 수신 장치들의 합용량(Sum Rate)은 다음 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00019
여기서
Figure 112014019042713-pat00020
는 송신단에서 미리 정해지는 합 전송 파워를 의미하며, 송신단은 정해진 합 전송 파워 내에서 수신 장치들에게 파워를 균일하게 혹은 불균일하게 배분할 수 있다.
유한 채널 피드백 시스템에서 수신 장치는 하기 <수학식 4>와 같이 채널 방향 정보(channel direction information: CDI)를 계산하고, 상기 계산된 채널 방향 정보를 양자화한다.
Figure 112014019042713-pat00021
수신 장치는 미리 지정된 피드백 비트수
Figure 112014019042713-pat00022
에 따른 코드북
Figure 112014019042713-pat00023
을 가지고 있으며, 상기 채널 방향 정보에 근거하여 수신 신호대잡음비를 최대화하는 코드북 인덱스
Figure 112014019042713-pat00024
를 고른다. 여기서 코드북은
Figure 112014019042713-pat00025
개의
Figure 112014019042713-pat00026
코드북 벡터들
Figure 112014019042713-pat00027
를 포함하는 집합이다. 즉
Figure 112014019042713-pat00028
내지
Figure 112014019042713-pat00029
중 원래 채널과 가장 유사한 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00030
에 해당하는 인덱스
Figure 112014019042713-pat00031
가 결정된다. 하기 <수학식 5>는 코드북 인덱스 j를 결정하기 위한 공식의 일 예를 나타낸 것이다.
Figure 112014019042713-pat00032
상기 선택된 코드북 인덱스는
Figure 112014019042713-pat00033
비트로 구성되어 각 수신 장치로부터 송신단(110)으로 피드백된다.
송신단(110)에서는
Figure 112014019042713-pat00034
개의 수신 장치들(130,132,134)로부터 코드북 인덱스를 받아 하기의 <수학식 6>과 같은 합성 채널 행렬을 구성한다.
Figure 112014019042713-pat00035
즉 송신단(110)은 k번째 수신 장치로부터 피드백된 코드북 인덱스 j에 근거하여, 미리 주어진 코드북
Figure 112014019042713-pat00036
로부터 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00037
를 결정하고, 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00038
를
Figure 112014019042713-pat00039
에 매핑시킨다. 즉
Figure 112014019042713-pat00040
번째 수신 장치의 채널상태 정보는
Figure 112014019042713-pat00041
가 된다. 합성 채널 행렬은
Figure 112014019042713-pat00042
개의 수신 장치들에 대해 피드백된
Figure 112014019042713-pat00043
개의 코드북 인덱스들에 근거하여 구해진 채널상태 정보
Figure 112014019042713-pat00044
를 연결함으로써 구성된다.
상기의 합성 채널 행렬을 가지고 구해진 제로 포싱(Zero Forcing: ZF) 빔포밍 행렬은 다음의 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00045
Figure 112014019042713-pat00046
번째 수신 장치를 위한 빔포밍 벡터는 전송 신호의 파워 제한을 만족시키기 위해 상기 제로 포싱 빔포밍 행렬의
Figure 112014019042713-pat00047
번째 열 벡터를 정규화함으로써 하기의 <수학식 8>과 같이 구할 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00048
빔포밍을 지원하는 FD-MIMO 시스템에서는 채널상태 정보의 피드백과, 피드백된 정보를 이용한 적절한 송신 빔포밍을 통하여 하향링크의 성능을 증가시킬 수 있다. 피드백되는 채널상태 정보의 양은 송신단의 안테나 개수에 비례하여 증가하는데, 실제 시스템에서는 피드백 되는 채널상태 정보의 양이 제한될 수 밖에 없다.
특히, 다중사용자 MIMO 시스템에서는 빔포밍이 정확하게 이루어지지 않는 경우 사용자간 간섭이 완벽하게 제거되지 않으며 단일사용자 MIMO 시스템에 비해 유한한 피드백 비트 수에 훨씬 더 큰 영향을 받는다. 단일사용자 MIMO 시스템의 경우, 채널상태 정보의 정확도는 성능에 영향을 미치지만 다중화 이득을 변화시키지는 않는다. 이에 반해, 다중사용자 MIMO 시스템은 유한 피드백 조건 하에서 간섭으로 인해 성능향상이 더 이상 이루어지지 않기 때문에, 채널상태 정보의 정확도는 다중사용자 MIMO 하향링크의 다중화 이득에 직접적인 영향을 미친다.
완벽한 채널상태 정보가 피드백되는 경우와 비슷한 합용량을 얻기 위해서는, 채널을 양자화하기 위한 피드백 양이 송신단의 안테나 수 및 신호대잡음비에 비례해서 설정되어야 한다. 일 실시예로서 랜덤 벡터 양자화 기법을 사용할 때 필요한 피드백 비트수는 다음 <수학식 9>와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00049
여기서
Figure 112014019042713-pat00050
는 송신단에서 미리 정해지는 합 전송 파워를 dB로 나타낸 것이다 (
Figure 112014019042713-pat00051
). 대용량 MIMO 시스템에서는 송신단이 많은 수의 안테나들을 운용하기 때문에 피드백 비트수를 단순히 확장하는 것은 불가능하다. 후술되는 실시예에서는 성능 열화를 최소화하면서 피드백 부하를 줄일 수 있는 피드백 방식을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹화에 기반한 빔포밍 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다. 여기에서는 하나의 수신 장치(220)만을 도시하였으나, 실제 통신 환경에서 유사하게 동작하는 하나 혹은 그 이상의 수신 장치들이 존재할 수 있음은 자명하다.
도 2를 참조하면, 송신단(210)은 전송하고자 하는 데이터 심볼
Figure 112014019042713-pat00052
를 입력으로 하는 안테나 그룹 패턴 확장부(212)와, 빔포밍 행렬
Figure 112014019042713-pat00053
를 가지는 빔포밍부(214) 및
Figure 112014019042713-pat00054
개의 안테나들로 구성된 안테나 어레이(216)를 포함하여 구성된다. 여기에서는 안테나 그룹 패턴 확장부(212)와 빔포밍부(214)를 각각 별도의 개체로서 도시하였으나 구현에 따라 이들은 하나 혹은 그 이상의 제어부 혹은 프로세서로 구현될 수 있다.
수신 장치(220)는 하나 혹은 그 이상의 수신 안테나(232)와, 채널 측정부(222)와, 안테나 그룹화부(224)와, 벡터 양자화 및 그룹 패턴 확장부(226)와, 패턴 선택부(228) 및 피드백 송신부(230)를 포함하여 구성된다. 여기에서는 안테나 그룹화부(224)와, 벡터 양자화 및 그룹 패턴 확장부(226) 및 패턴 선택부(228)를 각각 별도의 개체로서 도시하였으나 구현에 따라 이들은 하나 혹은 그 이상의 제어부 혹은 프로세서로 구현될 수 있다.
송신단(210)에서 안테나 그룹 패턴 확장부(212)는 각 수신 장치로부터 피드백되는 패턴 인덱스를 기반으로, 미리 정해지는 안테나 그룹화 패턴들 중 수신 장치(220)에 의해 선택된 안테나 그룹화 패턴에 따라 그룹화된 안테나들에 대응하는 채널상태 정보, 즉 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00055
을 결정한다. 빔포밍부(214)는 상기 결정된 채널 벡터를 기반으로 빔포밍 행렬
Figure 112014019042713-pat00056
를 결정하고, 상기 입력된 데이터 심볼 스트림
Figure 112014019042713-pat00057
를 상기 빔포밍 행렬
Figure 112014019042713-pat00058
에 따라 프리코딩하여 복수의 안테나들(216)을 통해 전송한다.
수신 장치(220)의 채널 측정부(222)는 수신 안테나(232)에 의해 수신된 신호를 기반으로 송신단(210)의 안테나들(216)에 대한 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00059
를 측정하며, 안테나 그룹화 매핑부(224)는 상기 채널 벡터를 미리 정해지는 안테나 그룹화 패턴들에 따른 안테나 그룹들에 매핑시켜 안테나 그룹화 패턴별로 그룹화된 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00060
를 계산한다. 그룹화된 채널 벡터는 안테나 그룹들에 대응하는 채널 계수들을 포함하며, 각 채널 계수는 하나의 안테나 그룹에 속한 안테나들에 대해 측정된 채널 계수들을 이용하여 계산된다. 벡터 양자화 및 그룹 패턴 확장부(226)는 그룹화된 채널 벡터를 양자화하여 안테나 그룹화 패턴별로 각 안테나 그룹에 대한 그룹화된 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00061
를 결정하고, 그룹화된 코드북 인덱스들을 해당 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장하여 각 안테나(216)에 대한 확장된 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00062
를 계산한다. 여기서 그룹화된 코드북 벡터의 코드북 계수들은 안테나 그룹들에 대응하는 채널 계수들로부터 결정되며, 디매핑된 코드북 벡터의 코드북 계수들은 동일한 안테나 그룹에 속한 그룹화된 코드북 계수들을 안테나 그룹 크기에 따라 확장함으로써 계산된다.
패턴 선택부(228)는 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 대응하는 확장된된 코드북 벡터들을 획득하며, 원래 채널 벡터와 상기 확장된 코드북 벡터들을 이용하여 수신 신호대잡음비를 최대화하는 하나의 안테나 그룹화 패턴을 결정하고, 상기 결정된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스를 벡터 양자화 및 그룹 패턴 확장부(226)로 전달한다.
벡터 양자화 및 그룹 패턴 확장부(226)는 상기 결정된 안테나 그룹화 패턴을 식별하는 패턴 인덱스와, 상기 결정된 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 나타내는 코드북 인덱스를 피드백 송신부(230)로 전달한다. 피드백 송신부(230)는 상기 패턴 인덱스 및 코드북 인덱스를 정해진 시그널링 방식에 따라 메시지 혹은 패킷으로 구성하여, 송신단(210)으로 피드백한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 미리 정해진 안테나 그룹화 패턴에 따라 안테나들을 그룹화하며, 그룹화된 채널 벡터를 양자화하고 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장하며, 수신 신호대잡음비를 최대화하는 코드북 인덱스와 패턴 인덱스를 동시에 선택한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹 패턴 확장 절차를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는 특정한 하나의 안테나 그룹화 패턴에 대한 확장을 도시하였으며, 이하 설명에서 수신 장치의 인덱스
Figure 112014019042713-pat00063
는 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 수신 장치는 송신단과 수신 장치 모두에게 알려진 특정 안테나 그룹화 패턴을 이용하여 채널 벡터(310)에 대한 안테나 그룹화(315), 다시 말해서 안테나 그룹 매핑을 수행한다. 도시된 예에서 송신단의 8개의 안테나들에 대해 측정된 채널 계수들은
Figure 112014019042713-pat00064
이며, 특정 안테나 그룹화 패턴은 인접한 각 2개의 안테나들을 그룹화한다. 즉 안테나 1,2가 안테나 그룹 1이 되고, 안테나 3,4가 안테나 그룹 2가 되고, 안테나 5,6이 안테나 그룹 3이 되고, 안테나 7,8이 안테나 그룹 4가 된다. 안테나 그룹 매핑(315)를 통해 4개의 안테나 그룹들에 각각 대응하는 그룹화된 채널 계수들
Figure 112014019042713-pat00065
가 생성된다.
수신 장치는 상기 그룹화된 채널 벡터를 양자화(325)하여 4개의 안테나 그룹들에 대응하는 그룹화된 코드북 계수들
Figure 112014019042713-pat00066
(330)를 결정한다. 구체적으로 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00067
는 그룹화된 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00068
를 이용하여 미리 주어진 코드북으로부터 선택된다. 일 실시예로서 코드북은 모든 안테나 그룹화 패턴들에 대해 공통으로 사용될 수 있도록 구성된다. 다른 실시예로서 코드북은 안테나 그룹화 패턴 별로 각각 구성되거나, 안테나 그룹 크기 혹은 안테나 그룹 개수별로 각각 구성될 수 있다.
그룹화된 채널 벡터들은 해당하는 안테나 그룹화 패턴에 따른 안테나 그룹 디매핑(335)을 통해 8개의 안테나들에 대응하는 확장된 코드북 계수들
Figure 112014019042713-pat00069
을 포함하는 확장된 코드북 벡터(340)로 확장된다.
수신 장치는 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 각각 대응하는 확장된 코드북 벡터들을 획득하고, 상기 확장된 코드북 벡터들 중 원래 채널 벡터의 계수들
Figure 112014019042713-pat00070
과의 차이를 최소화하는 확장된 코드북 벡터와, 그에 대응하는 안테나 그룹화 패턴을 결정하며, 상기 결정된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스를 피드백하기로 결정한다.
하기에서는 수신 장치에서 이루어지는 안테나 그룹 패턴 확장 및 패턴 인덱스의 결정 절차를 보다 상세히 설명한다.
하기 <수학식 10>은 안테나 그룹 매핑(315)을 통해 생성된 그룹화된 채널 벡터를 의미한다.
Figure 112014019042713-pat00071
여기서
Figure 112014019042713-pat00072
는
Figure 112014019042713-pat00073
는
Figure 112014019042713-pat00074
번째 안테나 그룹화 패턴에 의해 그룹화된 벡터이고,
Figure 112014019042713-pat00075
은
Figure 112014019042713-pat00076
번째 안테나 그룹화 패턴에 대한
Figure 112014019042713-pat00077
그룹 매핑 행렬이고,
Figure 112014019042713-pat00078
는 안테나 그룹화 패턴들의 개수이다.
그룹 매핑 행렬
Figure 112014019042713-pat00079
은 안테나 그룹별로 그룹화하고자 하는 채널 계수들의 대표 값을 정한다. 대표 값을 정하는 방법에는 선형 결합(linear combining)과 평균을 취하는 방법 등이 있을 수 있다. 도 3의 예에서는 평균화에 의한 안테나 그룹 매핑을 나타내었으며, 일 예로 안테나 1,2를 포함하는 안테나 그룹 1에 대응하는
Figure 112014019042713-pat00080
은
Figure 112014019042713-pat00081
가 된다.
그룹화된 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00082
의 차원은
Figure 112014019042713-pat00083
로서, 원래 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00084
의 차원
Figure 112014019042713-pat00085
에 비하여 작아진다. 여기서
Figure 112014019042713-pat00086
는
Figure 112014019042713-pat00087
로 구해질 수 있으며,
Figure 112014019042713-pat00088
는 안테나 그룹 크기, 즉 하나의 안테나 그룹에 포함되는 안테나들의 개수이다. 도 3의 예에서 안테나 그룹 크기는 2이며, 따라서 그룹화된 채널 벡터의 차원은 4이다.
채널 벡터 양자화를 위해 요구되는 피드백 비트 수를
Figure 112014019042713-pat00089
라 하면, 안테나 그룹화 기법에서 피드백 비트 수는 안테나 그룹화 패턴의 선택을 위한 비트수
Figure 112014019042713-pat00090
와 각 그룹화된 채널 벡터를 양자화하기 위한 비트수
Figure 112014019042713-pat00091
로 나뉘어진다. 즉, 전체 피드백 부하의 일부인 피드백 비트수
Figure 112014019042713-pat00092
가 패턴 다양화 이득을 얻는 데 사용된다.
Figure 112014019042713-pat00093
는 패턴 인덱스를 양자화하는데 필요한 비트수로서, 주어지는 안테나 그룹화 패턴들의 개수와 관련된다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 그룹화 기법과 종래의 빔포밍 기법의 채널 엔트리당 피드백 양은 각각
Figure 112014019042713-pat00094
와
Figure 112014019042713-pat00095
로 나타난다. 안테나 그룹화 기법에서의 채널 엔트리당 피드백 양은 안테나 그룹화 패턴의 선택을 위한 비트수
Figure 112014019042713-pat00096
가 다음 <수학식 11>의 조건을 만족할 때 종래의 빔포밍 기법의 채널 엔트리당 피드백 양에 비해 커진다.
Figure 112014019042713-pat00097
즉
Figure 112014019042713-pat00098
는 상기 <수학식 11>의 조건을 만족하도록 정해질 수 있다.
통상적으로 대용량 다중입출력 통신시스템의 송신단 안테나들은 상관관계가 높고 그 중에서도 인접한 안테나들끼리의 상관관계가 더욱 높다. 따라서 인접한 안테나들이 주로 그룹화되기 때문에
Figure 112014019042713-pat00099
는
Figure 112014019042713-pat00100
에 비해 상대적으로 작으며, 안테나 그룹화 기법의 채널 엔트리당 피드백 양이 증가하여 그룹화된 채널 벡터의 양자화 정확도가 높아지게 된다.
앞서 설명한 바와 같이 수신 장치는 그룹화된 채널 벡터를 양자화하여 그룹화된 코드북 벡터를 결정하고, 안테나 그룹화 패턴에 맞게 확장한다. 이후 수신 장치는 각 안테나 그룹화 패턴에 대한 그룹화된 코드북 벡터를 기반으로 수신 신호대간섭잡음비를 최대화하는 패턴 인덱스를 선택한다.
수신 장치에서 패턴 인덱스와 코드북 인덱스를 고르는 공식은 다음 <수학식 12>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00101
여기서
Figure 112014019042713-pat00102
는 패턴 인덱스를 의미하고,
Figure 112014019042713-pat00103
는 코드북 인덱스를 의미한다. 또한, 여기서
Figure 112014019042713-pat00104
는 확장 행렬로 <수학식 10>의 그룹 매핑 행렬
Figure 112014019042713-pat00105
와 역관계 (
Figure 112014019042713-pat00106
)가 있고,
Figure 112014019042713-pat00107
는
Figure 112014019042713-pat00108
의 코드북
Figure 112014019042713-pat00109
의 코드북 벡터이다.
패턴 인덱스의 선택 절차를 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
수신 장치는 먼저,
Figure 112014019042713-pat00110
번째 안테나 그룹화 패턴에 의해 그룹화된 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00111
와 주어진 피드백 비트수
Figure 112014019042713-pat00112
의 코드북
Figure 112014019042713-pat00113
을 가지고, 하기의 <수학식 13>과 같이
Figure 112014019042713-pat00114
와의 양자화 오류를 최소화하는 그룹화된 코드북 벡터를 결정한다.
Figure 112014019042713-pat00115
여기서
Figure 112014019042713-pat00116
는
Figure 112014019042713-pat00117
번째 안테나 그룹화 패턴에 따른 그룹화된 채널 벡터의 채널 방향 정보를 의미한다. 그룹화된 코드북 벡터들
Figure 112014019042713-pat00118
는 해당하는 안테나 그룹화 패턴에 따라 다음 <수학식 14>와 같이 확장된다.
Figure 112014019042713-pat00119
여기서
Figure 112014019042713-pat00120
는
Figure 112014019042713-pat00121
번째 안테나 그룹화 패턴에 근거하여 확장된 코드북 벡터이며,
Figure 112014019042713-pat00122
은
Figure 112014019042713-pat00123
번째 안테나 그룹화 패턴에 대한 확장 행렬이고, ,
Figure 112014019042713-pat00124
는 안테나 그룹화 패턴들의 개수이다. 일 예로서 확장 행렬은 그룹화 특성에 따라 하나의 빔포밍 계수를 같은 안테나 그룹의 빔포밍 계수들로 복사하는 동작을 수행할 수 있다.
확장된 코드북 벡터는 원래의 채널 벡터와 동일한 차원을 가지게 되며, 따라서 수신 장치는 원래의 채널 벡터와 확장된 코드북 벡터를 이용하여, 하기 <수학식 15>과 같이, 수신 장치의 신호대잡음비를 최대화하는 패턴 인덱스 p * 를 결정한다.
Figure 112014019042713-pat00125
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 선택부(228)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 패턴 선택부(228)는 곱셈기(410)와 비교기(420)로 구성된다. 곱셈기(410)는 기지국으로부터 수신된 신호에 대해 측정된 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00126
와 각 안테나 그룹화 패턴에 대해 확장된 코드북 벡터
Figure 112014019042713-pat00127
를 입력으로 하여
Figure 112014019042713-pat00128
와
Figure 112014019042713-pat00129
의 곱을 계산한다. 비교기(420)는 안테나 그룹화 패턴들에 대한
Figure 112014019042713-pat00130
와
Figure 112014019042713-pat00131
의 곱들을 상호 비교하여 최대의 곱에 해당하는 안테나 그룹화 패턴을 결정하고, 상기 안테나 그룹화 패턴을 식별하는 패턴 인덱스
Figure 112014019042713-pat00132
를 출력한다.
수신 장치는 상기 결정된 패턴 인덱스
Figure 112014019042713-pat00133
와 그에 대응하는 코드북 인덱스
Figure 112014019042713-pat00134
를 송신단으로 전송한다. 여기서 코드북 인덱스
Figure 112014019042713-pat00135
는 코드워드
Figure 112014019042713-pat00136
의 인덱스로 정해진다.
안테나 그룹화 기법은 그룹화를 통해 실제적인 빔포밍 벡터의 차원을 줄이면서, 안테나 그룹화 패턴들에 의한 다양화 이득을 얻을 수 있기 때문에 채널 엔트리당 피드백 양을 감소시키면서 채널 벡터 양자화 성능을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹화 패턴들을 예시한 것이다.
도 5를 참조하면, 채널 벡터 hi는 i번째 안테나에 대응하는 채널 계수를 의미하며, 도시된 예에서 안테나 어레이는 4*4의 격자 형태로 배열된 안테나들의 구성을 나타낸다.. 안테나 그룹화 패턴 1은 수평방향으로 인접한 2개의 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하며, 처음 두개의 안테나들이 하나의 안테나 그룹이 된다. 안테나 그룹화 패턴 2는 수직방향으로 인접한 2개의 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화한다. 안테나 그룹화 패턴 3에서는 첫번째 안테나와 대각선 방향인 안테나가 하나의 안테나 그룹이 되며, 나머지 안테나들 중 인접한 2개의 안테나들이 하나의 안테나 그룹으로 그룹화된다. 나머지 안테나들도 유사한 방식으로 그룹화된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 그룹화 기법을 설명하면 다음과 같다. 예를 들어, 안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00137
이 주어졌을 때, 상기 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 안테나 그룹 매핑 행렬은 다음 <수학식 16>과 같이 주어진다.
Figure 112014019042713-pat00138
여기서 안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00139
은 첫번째 안테나와 두번째 안테나가 하나의 안테나 그룹으로 그룹화되고 세번째 안테나와 네번째 안테나가 하나의 안테나 그룹으로 그룹화되는 것을 의미한다. <수학식 16>의 안테나 그룹 매핑 행렬에 의한 그룹화된 벡터는
Figure 112014019042713-pat00140
로 나타난다. 그룹화된 벡터의 벡터 양자화를 수행하여 얻어진 벡터
Figure 112014019042713-pat00141
는 다음의 <수학식 17>을 통하여 확장된다.
Figure 112014019042713-pat00142
여기서
Figure 112014019042713-pat00143
은 안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00144
에 따른 확장 행렬로 앞서 말한 것처럼 안테나 그룹 매핑 행렬과 역관계가 있다 (
Figure 112014019042713-pat00145
).
반면에, 안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00146
이 주어질 때, 이에 따른 안테나 그룹 매핑 행렬은 다음의 <수학식 18>과 같이 주어진다.
Figure 112014019042713-pat00147
안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00148
의 경우와 유사하게, 안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00149
을 이용하여 얻어지는 그룹화된 벡터는
Figure 112014019042713-pat00150
로 나타난다. 안테나 그룹화 패턴
Figure 112014019042713-pat00151
에 대한 양자화된 벡터는
Figure 112014019042713-pat00152
가 되고 안테나 그룹 패턴 확장 행렬
Figure 112014019042713-pat00153
을 통해
Figure 112014019042713-pat00154
과 같이 확장된 코드북 벡터를 얻을 수 있다.
대용량 다중입출력 통신시스템에서는 송신단의 안테나들 간 상관관계가 높고 따라서 가능한 한 인접한 안테나들부터 그룹화하는 것이 효과적이다. 일반적으로 안테나들은 물리적으로 가까울수록 상관관계가 높다. 또한, 빔포밍 벡터는 기지국과 사용자의 위상을 고려하여 구성되어야 한다. 대용량 다중입출력 통신시스템에서 사용자당 상향링크의 피드백 양이
Figure 112014019042713-pat00155
비트라 하면, 안테나 그룹화 기법에서는
Figure 112014019042713-pat00156
비트 중에서
Figure 112014019042713-pat00157
비트가 안테나 그룹화 패턴들의 다양화 이득을 얻기 위해 사용되고,
Figure 112014019042713-pat00158
비트는 벡터 양자화를 위해 사용된다.
유한 채널 피드백 시스템에서는
Figure 112014019042713-pat00159
또한 유한하다. 안테나가 근접할수록 상관도가 높고 따라서 상관관계를 표현하는 상관계수도 높게 된다. 따라서 상관계수에 따라 안테나 그룹화 패턴들의 다양화 이득을 얻기 위한
Figure 112014019042713-pat00160
를 정할 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00161
가 정해지면 인접한 안테나들끼리부터 한 칸 혹은 두 칸씩 이동하는 특성(shifting property)을 이용하면 안테나들은
Figure 112014019042713-pat00162
개의 유한한 안테나 그룹화 패턴들에 따라 그룹화될 수 있다.
수신 장치, 즉 사용자 단말에서 피드백 운용 측면의 시나리오들은 다음과 같이 나타날 수 있다.
첫째로, 각 사용자 단말에서
Figure 112014019042713-pat00163
와
Figure 112014019042713-pat00164
를 정할 수 있다. 각 사용자 단말은 피드백 자원 할당을 통해 원래 채널과 가장 근접한 코드북 벡터의 코드북 인덱스와 그에 대응하는 패턴 인덱스를 선택한다. 이를 위해서 최대의
Figure 112014019042713-pat00165
가 미리 정해져 있으며, 그에 따른 안테나 그룹화 패턴들 또한 기지국과 사용자 단말들에게 알려져 있다.
둘째로, 사용자 단말에서 안테나 그룹화 패턴들의 다양화 이득과 벡터 양자화를 위한 자원 할당 이외에 안테나 그룹 크기를 정할 수 있다. 이 경우 안테나 그룹화 패턴들에 대한 다양화 이득을 얻을 수 있지만 사용자 단말에서 안테나 그룹 크기에 따른 매우 많은 안테나 그룹화 패턴들을 저장하기 위한 메모리 공간이 더 필요하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 과정 610에서 사용자 단말은 기지국으로부터 송신되는 파일럿 신호를 이용하여 채널 측정을 수행하여, 기지국의 안테나들에 대한 채널 벡터를 획득한다. 과정 615에서 사용자 단말은 주어진 안테나 그룹화 패턴들 각각에 따라 안테나 그룹 매핑을 수행하고, 그룹화된 코드북 벡터를 결정한다. 과정 620에서 사용자 단말은 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 그룹화된 코드북 벡터들을 디매핑하여 최적의 성능을 보이는 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스를 선택한다. 과정 625에서 사용자 단말은 상기 선택된 패턴 인덱스의 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 결정하고, 상기 그룹화된 코드북 벡터의 코드북 인덱스와 상기 패턴 인덱스를 기지국으로 피드백한다. 과정 630에서 사용자 단말은 기지국의 스케줄링에 따라 기지국의 프리코딩된 신호를 통해 수신된 데이터를 복조한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 단말에서 패턴 인덱스를 결정하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 과정 710에서 사용자 단말은 패턴 인덱스
Figure 112014019042713-pat00166
를 1로 설정하고, 과정 715에서
Figure 112014019042713-pat00167
번째 안테나 그룹화 패턴에 따라 채널 벡터에 대한 안테나 그룹 매핑을 수행하여 그룹화된 채널 벡터를 결정한다. 과정 720에서 사용자 단말은 그룹화된 채널 벡터에 대해 양자화를 수행하여 그룹화된 코드북 벡터를 선택하고, 상기 그룹화된 코드북 벡터를 식별하는 코드북 인덱스를 결정한다. 과정 725에서 사용자 단말은
Figure 112014019042713-pat00168
번째 안테나 그룹화 패턴에 따라 상기 그룹화된 코드북 벡터를 확장하여 확장된 코드북 벡터를 결정한다.
과정 730에서 사용자 단말은 패턴 인덱스
Figure 112014019042713-pat00169
를 1만큼 증가시킨 후, 과정 735에서
Figure 112014019042713-pat00170
가 주어진 안테나 그룹화 패턴들의 개수
Figure 112014019042713-pat00171
보다 큰지를 판단한다. 만일
Figure 112014019042713-pat00172
가
Figure 112014019042713-pat00173
보다 크지 않으면 사용자 단말은 과정 715로 복귀하여 다음 안테나 그룹화 패턴에 대해 과정 715 내지 735의 동작을 반복한다.
과정 740에서 사용자 단말은 모든 안테나 그룹화 패턴들에 대해 결정된 코드북 벡터들을 이용하여 원래의 채널 벡터와 가장 유사한 코드북 벡터와, 그에 상응하는 안테나 그룹화 패턴의 패턴 인덱스를 선택한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 과정 810에서 기지국은 미리 정해지는 자원을 사용하여 파일럿 신호를 전송한다. 과정 815에서 기지국은 미리 정해지는 자원을 통해 각 사용자 단말로부터 패턴 인덱스와 코드북 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신한다. 과정 820에서 기지국은 상기 코드북 인덱스에 해당하는 그룹화된 코드북 벡터를, 상기 패턴 인덱스의 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장된 코드북 벡터를 결정하고, 복수의 사용자 단말에 대한 확장된 코드북 벡터들을 연결하여 빔포밍 행렬
Figure 112014019042713-pat00174
를 구성한다. 과정 825에서 기지국은 상기 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 프리코딩한 후 과정 830에서 사용자 단말들에게로 전송한다.
본 발명의 일 실시예에서 안테나 그룹화 패턴들은 안테나들간의 상관도를 고려하여 정의될 수 있다. 안테나 그룹화 패턴들을 구성하는 것은 그룹 매핑 행렬
Figure 112014019042713-pat00175
혹은 이와 역관계인 그룹 패턴 확장 행렬
Figure 112014019042713-pat00176
을 구성하는 것과 동일하다. 패턴 집합을 구성하기에 쉬운 방법 중 하나는 상관관계가 높은 안테나들을 그룹화 하는 것이다. 일반적으로, 근접한 안테나들이 높은 상관관계를 가지기 때문에 근접한 안테나들이 그룹화될 수 있다. 도 5에 근접한 안테나들이 그룹화 된 실시예가 나타나 있다.
다른 실시예로서, 송신단 상관 행렬의 정보와 부분 공간 패킹(subspace packing) 기법을 이용하여 안테나 그룹화 패턴들의 패턴 집합이 구성될 수 있다. 송신단 안테나 개수가 증가함에 따라 가능한 패턴들의 개수도 증가하기 때문에, 모든 가능한 패턴들의 부분 공간을 잘 나타내는 패턴들이 선택될 필요가 있다. 이를 위해 하기와 같은 절차를 통해, 수정된 부분 공간 패킹 기법을 적용하여 패턴 집합
Figure 112014019042713-pat00177
가 구해질 수 있다.
1단계에서는 송신단 안테나 수와 안테나 그룹의 개수가 주어질 때, 전체 가능한 패턴들의 수가 정의된다. 최초의 전체 가능한 패턴 집합을
Figure 112014019042713-pat00178
로 나타낼 때, 전체 가능한 패턴들의 수는 다음 <수학식 19>과 같다.
Figure 112014019042713-pat00179
여기서
Figure 112014019042713-pat00180
는
Figure 112014019042713-pat00181
로 각 안테나 그룹 당 안테나 수를 나타낸다. 만약
Figure 112014019042713-pat00182
이 상당히 커진다면, 높은 계산 비용으로 인해 하드웨어 구현에 제한을 줄 것이다. 예를 들어,
Figure 112014019042713-pat00183
Figure 112014019042713-pat00184
,
Figure 112014019042713-pat00185
일 때, 전체 가능한 패턴의 수는 대략
Figure 112014019042713-pat00186
이 되고 이 경우 패턴 선택을 위해
Figure 112014019042713-pat00187
의 피드백 비트 수가 필요하게 된다.
2단계에서는 효과적인 송신단 상관 행렬이 정의되고 각 패턴 후보들에 대하여 Frobenius norm 값이 계산된다. 효과적인 송신단 상관 행렬을
Figure 112014019042713-pat00188
로 정의하면, 각 패턴 후보
Figure 112014019042713-pat00189
에 대하여 효과적인 송신단 상관 행렬
Figure 112014019042713-pat00190
의 Frobenius norm 값은 다음 <수학식 20>을 통해 계산된다.
Figure 112014019042713-pat00191
3단계에서는 Frobenius norm 값이 큰 순서대로
Figure 112014019042713-pat00192
패턴들의 부분 집합들이 구성된다. 부분 집합들은 다음 <수학식 21>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00193
여기서
Figure 112014019042713-pat00194
은
Figure 112014019042713-pat00195
번째로 큰 Frobenius norm 값을 나타낸다.마지막 단계에서는 수정된 형태의 부분 공간 패킹 기법을 이용하여 최종 패턴 집합
Figure 112014019042713-pat00196
가 구해진다. 부분 공간 패킹 기법을 적용하기 위해서는 안테나 그룹 패턴들간의 상대적 거리값이 필요하다. 상대적 거리 값은 상관 행렬들의 직교성 정도를 나타내는 상관 행렬 거리를 통해 계산된다. 두 행렬
Figure 112014019042713-pat00197
와
Figure 112014019042713-pat00198
가 있을 때, 상관 행렬 거리는 다음 <수학식 22>과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00199
여기서
Figure 112014019042713-pat00200
는 trace 함수로 대각선 요소들의 합을 나타낸다.
Figure 112014019042713-pat00201
은 두 행렬 간의 유사도를 나타내는 값으로서,
Figure 112014019042713-pat00202
값이 작을수록 두 행렬이 비슷하고 클수록 두 행렬이 다르다.
최종 패턴 집합
Figure 112014019042713-pat00203
를 구하기 위해
Figure 112014019042713-pat00204
개의 후보 집합들
Figure 112014019042713-pat00205
이 구해진다. 그리고 각 후보 집합
Figure 112014019042713-pat00206
의 최소 상관 행렬 거리값은 다음 <수학식 23>을 통해 구해진다.
Figure 112014019042713-pat00207
여기서
Figure 112014019042713-pat00208
는
Figure 112014019042713-pat00209
번째 후보 집합의
Figure 112014019042713-pat00210
번째 효과적인 상관 행렬이다. 결국, 최종 패턴 집합
Figure 112014019042713-pat00211
는 다음 <수학식 24>과 같이 정해질 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00212
즉, 부분 공간 패킹 기법과 같이 최소 상관 행렬 거리를 최대화하는 집합이 최종 패턴 집합
Figure 112014019042713-pat00213
로 선택된다.
송신단 상관행렬이 고려된
Figure 112014019042713-pat00214
번째 수신 장치의 채널 벡터는 다음 <수학식 25>과 같다.
Figure 112014019042713-pat00215
상기 <수학식 25>에서
Figure 112014019042713-pat00216
는 송신단 상관행렬이고,
Figure 112014019042713-pat00217
의 각 요소들은 i.i.d.(independent and identical distribution)을 따르는 채널 벡터이다. 송신단 상관행렬
Figure 112014019042713-pat00218
에 상관계수가 미치는 영향을 알기 위해 일반적인 지수 모델 (exponential model)을 적용하면, 상관행렬
Figure 112014019042713-pat00219
는 다음 <수학식 26>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014019042713-pat00220
여기서
Figure 112014019042713-pat00221
,
Figure 112014019042713-pat00222
는 상관계수, 그리고
Figure 112014019042713-pat00223
는
Figure 112014019042713-pat00224
번째 수신 장치의 위상으로서, 수신 장치 간의 위상은 독립적이다.
본 발명의 실시예들에서 제안하는 안테나 그룹화 기법은 피드백 자원을 효과적으로 배분하는 방향으로 변형이 가능하다. 앞서 말한 것처럼, 전체 가능한 패턴 수
Figure 112014019042713-pat00225
는 송신단 안테나 수와 안테나 그룹 수에 따라 지수적으로 증가한다. 패턴 복잡도를 제어하기 위해, 변형된 실시예에서는 안테나 어레이를 소정 개수의 구역들로 나누고, 안테나 그룹화 기법을 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역에만 적용한다. 이때 상기 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역을 가리키는 구역 정보가 추가적으로 피드백될 수 있다. 다른 실시예로서 구역의 선택 기준이 송신 장치와 수신 장치 간에 미리 약속된 경우, 구역 정보의 피드백은 생략될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 이차원 안테나 어레이의 구역 분리를 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 원래의 채널 벡터
Figure 112014019042713-pat00226
는
Figure 112014019042713-pat00227
개의 구역에 대응하는 부분 벡터들
Figure 112014019042713-pat00228
로 나뉘어진다. 여기서
Figure 112014019042713-pat00229
는
Figure 112014019042713-pat00230
벡터로
Figure 112014019042713-pat00231
번째 구역을 대표하는 채널 벡터을 나타내고
Figure 112014019042713-pat00232
은 나누어진 구역의 수를 나타낸다. 그리고, 각 구역에 대한 빔포밍 이득값
Figure 112014019042713-pat00233
이 계산된다.
다음으로 수신 장치는, 각 구역에 대한 빔포밍 이득값들이 오름차순으로 정렬되었다는 가정
Figure 112014019042713-pat00234
하에 특정 구역에 대해 안테나 그룹화 기법을 적용한다. 일 실시예로서, 빔포밍 이득값이 적은 구역, 일 예로서
Figure 112014019042713-pat00235
인 구역에 안테나 그룹화 기법이 적용될 수 있다. 이 경우에, 그룹화된 채널 벡터의 길이
Figure 112014019042713-pat00236
는 다음 <수학식 27>과 같게 된다.
Figure 112014019042713-pat00237
여기서
Figure 112014019042713-pat00238
는 선택된 구역의 안테나 그룹 수를 나타낸다.
도 9에 나타낸 실시예의 장점은 특정 구역에 한정하여 안테나 그룹화 기법을 적용함으로써 전체 가능한 패턴의 수를 상당히 줄일 수 있다는 것이다. 각 구역의 가능한 패턴들의 수는 다음 <수학식 28>과 같다.
Figure 112014019042713-pat00239
여기서
Figure 112014019042713-pat00240
는 각 구역의 안테나 수를 나타낸다. 예를 들어,
Figure 112014019042713-pat00241
,
Figure 112014019042713-pat00242
, 그리고
Figure 112014019042713-pat00243
로 주어질 때,
Figure 112014019042713-pat00244
가 되고 이 구역의 패턴 후보들을 나타내기 위한 패턴 피드백 비트수는
Figure 112014019042713-pat00245
이 된다.
Figure 112014019042713-pat00246
구역이 선택 되기 때문에 최종 패턴 피드백 비트수는
Figure 112014019042713-pat00247
가 된다. 즉 다른 실시예들에 비하여 피드백 복잡도가 상당히 줄어듦을 확인할 수 있다.
또한, 도 9의 실시예에서는 안테나 그룹화 기법이 빔포밍 이득값이 낮은 구역에 적용됨으로써 더 많은 피드백 비트수가
Figure 112014019042713-pat00248
의 구역에 할당된다. 예를 들어,
Figure 112014019042713-pat00249
가 벡터 양자화를 위한 피드백 비트수 일 때, 안테나 당 피드백 비트수
Figure 112014019042713-pat00250
는
Figure 112014019042713-pat00251
로 주어진다. 이 경우, 안테나 그룹화가 적용된 구역에는
Figure 112014019042713-pat00252
비트수가 할당되고 나머지 구역에는
Figure 112014019042713-pat00253
비트수가 할당된다.
Figure 112014019042713-pat00254
이기 때문에 더 많은 피드백 자원이 빔포밍 이득이 높은 구역에 더 적은 피드백 자원이 빔포밍 이득이 낮은 구역에 할당된다.
도 10, 도 11, 도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 그룹화의 합용량 성능을 나타낸 그래프들이다.
도 10에서는 안테나 그룹들의 개수
Figure 112014019042713-pat00255
에 따라,
Figure 112014019042713-pat00256
개의 안테나를 사용하는 경우(Conventional beamforming)(1010),
Figure 112014019042713-pat00257
개의 사용될 안테나들을 임의로 선택한 경우(Random selection with
Figure 112014019042713-pat00258
)(1020), 안테나들 간의 상관도를 고려하여 결정된 안테나 그룹화 패턴들이 적용된 경우 (Antenna grouping with
Figure 112014019042713-pat00259
)(1030)에 대해 비트백 비트 수 B에 따른 합용량을 나타내었다. 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 안테나 그룹화 패턴들을 적용한 경우의 합용량(1030)이 다른 경우(1010,1020)에 비하여 우수한 것을 알 수 있다.
도 11에서는 상관계수
Figure 112014019042713-pat00260
에 따라,
Figure 112014019042713-pat00261
개의 안테나를 모두 사용하고 보다 많은 피드백 비트수를 사용한 경우(Conventional beamforming (B=32))(1110),
Figure 112014019042713-pat00262
개의 안테나들을 사용하고 동일한 피드백 비트수를 사용하는 경우(Conventional beamforming (B=16))(1140),
Figure 112014019042713-pat00263
개의 안테나들을 임의로 선택한 경우(Random selection with
Figure 112014019042713-pat00264
)(1130), 안테나들 간의 상관도를 고려하여 결정된 안테나 그룹화 패턴들이 적용된 경우(Antenna grouping with
Figure 112014019042713-pat00265
)(1120)에 대한 합용량을 나타내었다. 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 안테나 그룹화 패턴들을 적용한 경우의 합용량(1120)이 다른 경우(1130,1140)에 비하여 우수하고 피드백 비트수를 더 많이 사용한 경우(1110)의 성능에 상당히 근접한 것을 알 수 있다.
도 12에서는
Figure 112014019042713-pat00266
개의 안테나일 때 상관계수
Figure 112014019042713-pat00267
에 따른 안테나 그룹화 기법이 적용되지 않은 경우(Conventional beamforming)(1220,1240)와 도 9의 실시예에 따른 안테나 그룹화 기법이 적용된 경우(Antenna grouping)(1210,1230)에 대한 합용량을 나타내었다. 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 안테나 그룹화 기법이 적용된 경우의 합용량이 다른 경우에 비해 상관관계가 높아질수록 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 상관계수가 높을 때에는, 송신단 안테나 수가 적은 안테나 그룹화 기법이 적용된 경우가 송신단 안테나수가 많은 안테나 그룹화 기법이 적용되지 않은 경우에 비해서도 합용량이 높은 것을 알 수 있다.
도 13에서는 상관계수
Figure 112014019042713-pat00268
일 때, 피드백 비트 수 B에 따른 안테나 그룹화 기법이 적용되지 않은 경우(Conventional beamforming)(1330,1340)와 도 9의 실시예에 따른 안테나 그룹화 기법이 적용된 경우(Antenna grouping)(1310,1320)에 대해 비트백 비트수 B에 따른 합용량을 나타내었다. 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 안테나 그룹화 기법이 적용된 경우의 합용량과 다른 경우의 합용량과의 차이가 상관계수가 높을수록 더욱 많이 나는 것을 확인할 수 있다. 특히, 상관계수가 적은 안테나 그룹화 기법이 적용된 경우가 상관계수가 높은 안테나 그룹화 기법이 적용되지 않은 경우에 비해서도 합용량이 높은 것을 알 수 있다.
이상과 같이 동작하는 본 발명의 실시예들은 대용량 다중입출력 안테나 통신시스템의 수신단에서 채널 벡터 양자화를 위한 피드백 양을 감소시키고, 대용량 MIMO시스템 안테나들간의 상관관계가 높은 특성을 이용하여 안테나를 그룹화함으로써, 채널 양자화 성능을 증대시켜 더 적은 피드백 비트수로도 종래 기술과 동일한 성능을 얻을 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (27)

  1. 다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법에 있어서,
    기지국의 복수의 안테나들에 대한 채널 벡터를 측정하는 과정과,
    복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 상기 채널 벡터의 채널 계수들을 그룹화하고, 상기 그룹화된 채널 계수들에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하는 과정과,
    상기 안테나 그룹화 패턴들에 대한 그룹화된 코드북 벡터들을 이용하여 상기 안테나 그룹화 패턴들 중 하나의 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스와 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 상기 기지국으로 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 그룹화된 코드북 벡터들 각각은,
    해당하는 안테나 그룹화 패턴에 따른 안테나 그룹들에 대응하는 코드북 벡터 계수들을 포함하며, 상기 코드북 벡터 계수들 각각은 해당하는 안테나 그룹의 안테나들에 대한 채널 계수들의 선형 결합 혹은 평균으로서 계산됨을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 과정은,
    상기 그룹화된 코드북 벡터들을 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 확장하여 상기 안테나 그룹화 패턴들에 대응하는 확장된 코드북 벡터들을 결정하는 과정과, 상기 확장된 코드북 벡터들 각각은 상기 복수의 안테나들에 대응하는 코드북 벡터 계수들을 포함하며,
    상기 확장된 코드북 벡터들 중 상기 채널 벡터와 가장 근접한 확장된 코드북 벡터를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 확장된 코드북 벡터에 해당하는 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 확장된 코드북 벡터를 선택하는 과정은,
    상기 확장된 코드북 벡터들과 상기 채널 벡터의 곱들을 계산하는 과정과,
    상기 곱들을 상호 비교하여 최대의 곱에 해당하는 확장된 코드북 벡터를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들은,
    상호간에 상대적으로 높은 상관관계를 가지는 복수의 안테나들을 동일한 안테나 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 인덱스의 비트 수는,
    피드백을 위한 총 비트수와 상기 복수의 안테나들의 개수와 각 안테나 그룹화 패턴의 안테나 그룹들의 개수 중 적어도 하나에 따라 정해짐을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들의 개수는,
    상기 패턴 인덱스의 비트 수와, 상기 복수의 안테나들의 개수와, 각 안테나 그룹화 패턴의 안테나 그룹들의 개수 중 적어도 하나에 따라 정해짐을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나들 중, 수평방향, 수직방향 및 대각선 방향 중 어느 하나의 방향으로 인접한 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴들은,
    송신단 상관 행렬과 부분 공간 패킹 기법을 적용한 복수의 안테나들을 동일한 안테나 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나들이 소정 개수의 구역들로 나뉘어질 때, 상기 구역들 중 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역에 포함되는 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나들이 소정 개수의 구역들로 나뉘어질 때, 상기 구역들 중 빔포밍 이득값이 소정 기준값 이하인 하나 혹은 그 이상의 선택된 구역에 포함되는 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하는 과정은,
    상기 복수의 안테나들로 구성된 안테나 어레이를 복수의 구역들로 나누는 과정과,
    상기 복수의 구역들에 대한 빔포밍 이득값들에 따라 상기 구역들의 순서를 정하는 과정과,
    상기 빔포밍 이득값들에 따라 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역에 속한 채널 계수들을 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 그룹화하여, 안테나 그룹화가 적용되지 않은 채널 계수들과 안테나 그룹화가 적용된 채널 계수들을 포함하는 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역을 지시하는 구역 정보를 피드백하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  14. 다중입출력 안테나 시스템의 안테나 그룹화 방법에 있어서,
    복수의 안테나 그룹화 패턴들 중 하나를 지시하는 패턴 인덱스와, 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 사용자 단말로부터 수신하는 과정과,
    상기 그룹화된 코드북 벡터를 상기 패턴 인덱스에 의해 지시된 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장하여 상기 복수의 안테나들에 대한 코드북 벡터를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 코드북 벡터를 이용하여 빔포밍 행렬을 구성하는 과정과,
    상기 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 프리코딩하고 상기 사용자 단말로 프리코딩된 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 그룹화된 코드북 벡터는,
    상기 패턴 인덱스에 의해 지시된 안테나 그룹화 패턴에 따른 안테나 그룹들에 대응하는 코드북 벡터 계수들을 포함하며, 상기 코드북 벡터 계수들 각각은 해당하는 안테나 그룹의 안테나들에 대한 채널 계수들의 선형 결합 혹은 평균으로서 계산됨을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 패턴 인덱스에 의해 지시되는 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터들을 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 확장하여 상기 안테나 그룹화 패턴들에 대응하는 확장된 코드북 벡터들을 결정하는 과정과, 여기서 상기 확장된 코드북 벡터들 각각은 상기 복수의 안테나들에 대응하는 코드북 벡터 계수들을 포함하며,
    상기 확장된 코드북 벡터들 중 상기 사용자 단말에 의해 측정된 채널 벡터와 가장 근접한 확장된 코드북 벡터를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 확장된 코드북 벡터에 해당하는 안테나 그룹화 패턴으로서 선택하는 과정을 통해 정해짐을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 확장된 코드북 벡터를 선택하는 과정은,
    상기 확장된 코드북 벡터들과 상기 채널 벡터의 곱들을 계산하는 과정과,
    상기 곱들을 상호 비교하여 최대의 곱에 해당하는 확장된 코드북 벡터를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들은,
    상호간에 상대적으로 높은 상관관계를 가지는 복수의 안테나들을 동일한 안테나 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 패턴 인덱스의 비트 수는,
    피드백을 위한 총 비트수와 상기 복수의 안테나들의 개수와 각 안테나 그룹화 패턴의 안테나 그룹들의 개수 중 적어도 하나에 따라 정해짐을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 안테나 그룹화 패턴들의 개수는,
    상기 패턴 인덱스의 비트 수와, 상기 복수의 안테나들의 개수와, 각 안테나 그룹화 패턴의 안테나 그룹들의 개수 중 적어도 하나에 따라 정해짐을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나들 중, 수평방향, 수직방향 및 대각선 방향 중 어느 하나의 방향으로 인접한 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴들은,
    송신단 상관 행렬과 부분 공간 패킹 기법을 적용한 복수의 안테나들을 동일한 안테나 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나들이 소정 개수의 구역들로 나뉘어질 때, 상기 구역들 중 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역에 포함되는 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  24. 제 14 항에 있어서, 상기 각 안테나 그룹화 패턴은,
    상기 복수의 안테나들이 소정 개수의 구역들로 나뉘어질 때, 상기 구역들 중 빔포밍 이득값이 소정 기준값 이하인 하나 혹은 그 이상의 선택된 구역에 포함되는 안테나들을 하나의 안테나 그룹으로 그룹화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  25. 제 23 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택된 하나 혹은 그 이상의 구역을 지시하는 구역 정보에 대한 정보를 상기 사용자 단말로부터 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
  26. 다중입출력 안테나 시스템에서 안테나 그룹화를 지원하는 단말 장치에 있어서,
    기지국의 복수의 안테나들에 대한 채널 벡터를 측정하는 채널 측정부와,
    복수의 안테나 그룹화 패턴들에 따라 상기 채널 벡터의 채널 계수들을 그룹화하여 상기 그룹화된 채널 계수들에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터들을 결정하고, 상기 안테나 그룹화 패턴들에 대한 그룹화된 코드북 벡터들을 이용하여 상기 안테나 그룹화 패턴들 중 하나의 안테나 그룹화 패턴을 선택하는 제어부와,
    상기 선택된 안테나 그룹화 패턴을 지시하는 패턴 인덱스와 상기 선택된 안테나 그룹화 패턴에 대응하는 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 상기 기지국으로 피드백하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  27. 다중입출력 안테나 시스템에서 안테나 그룹화를 지원하는 기지국 장치에 있어서,
    복수의 안테나 그룹화 패턴들 중 하나를 지시하는 패턴 인덱스와, 그룹화된 코드북 벡터를 지시하는 코드북 인덱스를 사용자 단말로부터 수신하는 수신부와,
    상기 그룹화된 코드북 벡터를 상기 패턴 인덱스에 의해 지시된 안테나 그룹화 패턴에 따라 확장하여 상기 복수의 안테나들에 대한 코드북 벡터를 결정하고, 상기 결정된 코드북 벡터를 이용하여 빔포밍 행렬을 구성하는 제어부와,
    상기 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 프리코딩하고 상기 사용자 단말로 프리코딩된 데이터를 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 그룹화 방법.
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