KR20090115822A - Eigenvalue decomposition and singular value decomposition of matrices using jacobi rotation - Google Patents

Eigenvalue decomposition and singular value decomposition of matrices using jacobi rotation Download PDF

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KR20090115822A
KR20090115822A KR1020097022241A KR20097022241A KR20090115822A KR 20090115822 A KR20090115822 A KR 20090115822A KR 1020097022241 A KR1020097022241 A KR 1020097022241A KR 20097022241 A KR20097022241 A KR 20097022241A KR 20090115822 A KR20090115822 A KR 20090115822A
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존 더블유. 케첨
제이. 로드니 왈튼
마크 에스. 월리스
스티븐 제이. 하워드
하칸 이나노글루
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콸콤 인코포레이티드
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    • H04L25/0248Eigen-space methods

Abstract

Techniques for decomposing matrices using Jacobi rotation are described. Multiple iterations of Jacobi rotation are performed on a first matrix of complex values with multiple Jacobi rotation matrices of complex values to zero out the off-diagonal elements in the first matrix. For each iteration, a submatrix may be formed based on the first matrix and decomposed to obtain eigenvectors for the submatrix, and a Jacobi rotation matrix may be formed with the eigenvectors and used to update the first matrix. A second matrix of complex values, which contains orthogonal vectors, is derived based on the Jacobi rotation matrices. For eigenvalue decomposition, a third matrix of eigenvalues may be derived based on the Jacobi rotation matrices. For singular value decomposition, a fourth matrix with left singular vectors and a matrix of singular values may be derived based on the Jacobi rotation matrices.

Description

야코비 회전을 이용한 행렬의 고유값 분해 및 특이값 분해{EIGENVALUE DECOMPOSITION AND SINGULAR VALUE DECOMPOSITION OF MATRICES USING JACOBI ROTATION}Eigenvalue decomposition and singular value decomposition of matrix using Jacobi rotation {EIGENVALUE DECOMPOSITION AND SINGULAR VALUE DECOMPOSITION OF MATRICES USING JACOBI ROTATION}

35 U.S.C §119 하의 우선권 주장 본 특허 출원은 "야코비 회전을 이용한 행렬의 고유값 분해 및 특이값 분해"라는 명칭으로 2004년 11월 15일자 제출된 예비 출원 60/628,324호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본원의 양수인에게 양도되었으며 이로써 본원에 참조로 통합된다. Claiming Priority Under 35 USC §119 This patent application claims priority to preliminary application No. 60/628,324 filed on November 15, 2004 under the name "Eigenvalue Decomposition and Singular Value Decomposition of Matrix Using Jacobi Rotation". , Which has been assigned to the assignee of this application and is hereby incorporated by reference.

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 행렬 분해 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to communication, and more particularly, to a matrix decomposition technique.

다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템은 데이터 전송을 위해 송신국에서 다수(T)의 송신 안테나들 및 수신국에서 다수(R)의 수신 안테나들을 사용한다. T개의 송신 안테나들 및 R개의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 S개의 공간 채널로 분해될 수 있으며, S≤min{T, R}이다. S개의 공간 채널은 보다 높은 전체 스루풋 및/또는 더 큰 신뢰성을 달성하는 방식으로 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다.A multiple input multiple output (MIMO) communication system uses multiple (T) transmit antennas at a transmitting station and multiple (R) receive antennas at a receiving station for data transmission. The MIMO channel formed by the T transmit antennas and R receive antennas can be decomposed into S spatial channels, where S≦min{T, R}. The S spatial channels can be used to transmit data in a manner that achieves higher overall throughput and/or greater reliability.

MIMO 채널 응답은 R×T 채널 응답 행렬 H 로 특성화될 수 있으며, 이 행렬은 서로 다른 송신 및 수신 안테나 쌍 모두에 대한 복소 채널 이득을 포함한다. 채널 응답 행렬 H 는 S개의 고유 모드를 구하기 위해 대각 행렬로 될 수 있으며, 이는 MIMO 채널의 직교 공간 채널로서 제시될 수 있다. MIMO 채널의 고유 모드에서 데이터를 전송함으로써 개선된 성능이 달성될 수 있다.The MIMO channel response can be characterized by an R×T channel response matrix H , which includes the complex channel gains for both different transmit and receive antenna pairs. The channel response matrix H may be a diagonal matrix to obtain S eigen modes, which may be presented as an orthogonal spatial channel of the MIMO channel. Improved performance can be achieved by transmitting data in the native mode of the MIMO channel.

채널 응답 행렬 H H 의 특이값 분해 또는 H 의 상관 행렬의 고유값 분해를 수행함으로써 대각 행렬이 될 수 있다. 특이값 분해는 좌측 및 우측 특이 벡터를 제공하고, 고유값 분해는 고유 벡터를 제공한다. 송신국은 우측 특이 벡터 또는 고유 벡터를 사용하여 S개의 고유 모드에서 데이터를 전송한다. 수신국은 좌측 특이 벡터 또는 고유 벡터를 사용하여 S개의 고유 모드에서 전송된 데이터를 수신한다.Channel response matrix H may be a diagonal matrix by performing singular value decomposition or eigenvalue decomposition of a correlation matrix of H for H. Singular value decomposition gives left and right singular vectors, and eigenvalue decomposition gives eigenvectors. The transmitting station transmits data in S eigen modes by using the right singular vector or the eigen vector. The receiving station receives data transmitted in the S eigenmodes using the left singular vector or the eigenvector.

고유값 분해 및 특이값 분해는 매우 계산적으로 과도하다. 따라서 행렬을 효과적으로 분해하기 위한 기술이 필요하다.Eigenvalue decomposition and singular value decomposition are computationally excessive. Therefore, there is a need for a technique to effectively decompose the matrix.

야코비(Jacobi) 회전을 이용하여 행렬을 효과적으로 분해하는 기술이 본원에서 기술된다. 이러한 기술은 복소값들의 에르미트 행렬의 고유값 분해에 사용되어 에르미트 행렬에 대한 고유 벡터 행렬 및 고유값 행렬을 구할 수 있다. 상기 기술은 또한 복소값들의 임의의 행렬의 특이값 분해에 사용되어 임의의 행렬에 대한 좌측 특이 벡터 행렬, 우측 특이 벡터 행렬 및 특이값 행렬을 구할 수 있다.A technique for effectively decomposing a matrix using Jacobi rotation is described herein. This technique can be used to decompose the eigenvalues of the Hermitian matrix of complex values to obtain an eigenvector matrix and an eigenvalue matrix for the Hermitt matrix. The technique can also be used for singular value decomposition of an arbitrary matrix of complex values to obtain a left singular vector matrix, a right singular vector matrix, and a singular value matrix for an arbitrary matrix.

실시예에서, 복소값들의 다수의 야코비 회전 행렬들을 사용하여 복소값들의 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들이 수행되어 제 1 행렬에서 비-대각 성분을 0으로 만든다. 제 1 행렬은 채널 응답 행렬 H , R H 의 상관 행렬 또는 다른 어떤 행렬일 수도 있다. 반복마다 제 1 행렬을 기초로 부분 행렬이 형성되고 분해되어 부분 행렬에 대한 고유 벡터를 구할 수 있으며, 고유 벡터로 야코비 회전 행렬이 형성되어 제 1 행렬의 업데이트에 사용될 수 있다. 야코비 회전 행렬을 기초로 복소값들의 제 2 행렬이 유도된다. 제 2 행렬은 직교 벡터를 포함하며 H 의 우측 특이 벡터 또는 R 의 고유 벡터의 행렬 V i 일 수 있다.In an embodiment, multiple iterations of Jacobian rotation are performed on a first matrix of complex values using multiple Jacobian rotation matrices of complex values to make the non-diagonal component zero in the first matrix. The first matrix may be a channel response matrix H , a correlation matrix of R , H , or some other matrix. For each iteration, a partial matrix is formed and decomposed based on the first matrix to obtain an eigenvector for the partial matrix, and a Jacobian rotation matrix is formed as an eigen vector, which can be used to update the first matrix. A second matrix of complex values is derived based on the Jacobian rotation matrix. The second matrix includes an orthogonal vector and may be a right singular vector of H or a matrix V i of an eigenvector of R.

고유값 분해에 관하여, 야코비 회전 행렬을 기초로 고유값들의 제 3 행렬 D i 가 유도될 수 있다. 제 1 특이값 분해(SVD) 실시예에 기반한 특이값 분해에 관하여, 야코비 회전 행렬을 기초로 복소값들의 제 3 행렬 W i 가 유도될 수 있고, 제 3 행렬 W i 를 기초로 제 4 행렬

Figure 112009065061078-PAT00001
가 유도될 수 있으며, 제 3 행렬 W i 를 기초로 특이값들의 행렬
Figure 112009065061078-PAT00002
또한 유도될 수 있다. 제 2 SVD 실시예에 기반한 특이값 분해에 관하여, 야코비 회전 행렬을 기초로 직교 벡터를 가진 제 3 행렬 U i 및 특이값의 행렬
Figure 112009065061078-PAT00003
가 유도될 수 있다.Regarding the eigenvalue decomposition, a third matrix D i of eigenvalues may be derived based on the Jacobian rotation matrix. Regarding the singular value decomposition based on the first singular value decomposition (SVD) embodiment, a third matrix W i of complex values may be derived based on the Jacobian rotation matrix, and a fourth matrix based on the third matrix W i
Figure 112009065061078-PAT00001
Can be derived, and a matrix of singular values based on the third matrix W i
Figure 112009065061078-PAT00002
It can also be derived. Regarding the singular value decomposition based on the second SVD embodiment, a third matrix U i having an orthogonal vector based on a Jacobian rotation matrix and a matrix of singular values
Figure 112009065061078-PAT00003
Can be induced.

본 발명의 다양한 형태 및 실시예가 뒤에 더 상세히 설명된다.Various forms and embodiments of the present invention are described in more detail later.

본 발명은 일반적으로 통신, 특히 행렬 분해 기술에 이용가능하다.The present invention is applicable to communications in general, and in particular to matrix decomposition techniques.

"예시적인"이란 단어는 여기서 "예, 실례 또는 예증이 되는 것"의 의미로 사용된다. 여기서 "예시적인" 것으로 설명하는 어떤 실시예도 다른 실시예들보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.The word "exemplary" is used herein in the sense of "to serve as an example, illustration or illustration." No embodiment described herein as “exemplary” is to be construed as preferred or advantageous over other embodiments.

여기서 설명하는 행렬 분해 기술은 단일 주파수 부대역을 갖는 단일 반송파 통신 시스템, 다수의 부대역들을 갖는 다중 반송파 통신 시스템, 다수의 부대역들을 갖는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(SC-FDMA) 시스템, 및 다른 통신 시스템 등 각종 통신 시스템에 사용될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 다른 어떤 변조 기술 또는 다른 어떤 구성에 의해 다수의 부대역들이 얻어질 수 있다. OFDM은 전체 시스템 대역폭을 다수(K)의 직교 부대역들로 분할하며, 이러한 다수의 직교 부대역들은 톤, 부반송파, 빈 등으로도 불린다. OFDM에서 각 부대역은 데이터로 변조될 수 있는 각 부반송파와 관련된다. SC-FDMA 시스템은 인터리빙된 FDMA(IFDMA)를 이용하여 시스템 대역폭에 걸쳐 분산된 부대역들 상에서 전송하거나, 로컬화된 FDMA(LFDMA)를 이용하여 한 블록의 인접한 부대역들 상에서 전송하거나, 강화된 FDMA(EFDMA)를 이용하여 다수 블록들의 인접한 부대역들 상에서 전송할 수도 있다. 일반적으로, 변조 심벌들은 OFDM에 의해 주파수 영역으로 그리고 SC-FDMA에 의해 시간 영역으로 전송된다. 간결성을 위해, 다음 설명의 상당 부분은 단일 부대역을 갖는 MIMO 시스템에 관한 것이다.The matrix decomposition technique described herein includes a single carrier communication system having a single frequency subband, a multicarrier communication system having a plurality of subbands, a single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) system having a plurality of subbands, and other It can be used in various communication systems such as communication systems. Multiple subbands may be obtained by orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), some other modulation technique, or some other configuration. OFDM divides the entire system bandwidth into multiple (K) orthogonal subbands, and these multiple orthogonal subbands are also called tones, subcarriers, bins, and the like. In OFDM, each subband is associated with each subcarrier that can be modulated with data. The SC-FDMA system transmits on subbands distributed across the system bandwidth using interleaved FDMA (IFDMA), or transmits on adjacent subbands of a block using localized FDMA (LFDMA), or enhanced It is also possible to transmit on adjacent subbands of multiple blocks using FDMA (EFDMA). In general, modulation symbols are transmitted in the frequency domain by OFDM and in the time domain by SC-FDMA. For brevity, much of the following description relates to a MIMO system with a single subband.

다수(T)의 송신 안테나들 및 다수(R)의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 R×T 채널 응답 행렬 H 에 의해 특성화될 수 있으며, 이는 다음과 같이 주어질 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00004
식(1) 여기서 성분 h i , j (i = 1, … , R, j = 1, … , T)는 송신 안테나(j)와 수신 안테나(i) 간의 커플링 또는 복소 채널 이득을 나타낸다.The MIMO channel formed by multiple (T) transmit antennas and multiple (R) receive antennas can be characterized by an R×T channel response matrix H , which can be given as:
Figure 112009065061078-PAT00004
Equation (1) Here, the components h i , j ( i = 1,…, R, j = 1,…, T) represent the coupling or complex channel gain between the transmit antenna j and the receive antenna i.

채널 응답 행렬 H 는 대각 행렬로 되어 H 의 다수(S)의 고유 모드들을 구할 수 있으며, 여기서 S≤min{T, R}이다. 예를 들어 H 의 특이값 분해 또는 H 의 상관 행렬의 고유값 분해를 수행함으로써 대각화가 달성될 수 있다.The channel response matrix H is a diagonal matrix, and multiple (S) eigen modes of H can be obtained, where S≤min{T, R}. For example, it is achieved by performing the diagonal upset the singular value decomposition H or eigenvalue decomposition of a correlation matrix of H.

고유값 분해는 다음과 같이 표현될 수 있다: R = H H · H = V · Λ · V H 식(2) 여기서 R H 의 T×T 상관 행렬; V 는 열이 R 의 고유 벡터인 T×T 유니터리(unitary) 행렬; Λ R 의 고유값들의 T×T 대각 행렬; " H "는 켤레 전치를 나타낸다. 유니터리 행렬 V V H · V = I 를 특징으로 하며, I 는 단위 행렬이다. 유니터리 행렬의 열들은 서로 직교하며, 각 열은 단위 전력을 갖는다. 대각 행렬 Λ 는 대각선을 따라 가능한 0이 아닌 값을 포함하고 다른 곳에는 0을 포함한다. Λ 의 대각 성분들은 R 의 고유값이다. 고유값들은 {λ1, λ2, … , λS}로 표기하며, S개의 고유 모드에 대한 전력 이득을 나타낸다. R 은 대각선 밖의 성분들이 다음 특성: r i , j = r * j , i 를 갖는 에르미트 행렬이며, 여기서 "*"는 복소 켤레이다.The eigenvalue decomposition can be expressed as: R = H H · H = V · Λ · V H Equation (2) where R is the TxT correlation matrix of H; V is a TxT unitary matrix whose columns are the eigenvectors of R; Λ is a TxT diagonal matrix of the eigenvalues of R; " H " represents the conjugate transpose. The unitary matrix V is characterized by V H · V = I , where I is the identity matrix. The columns of the unitary matrix are orthogonal to each other, and each column has a unit power. The diagonal matrix Λ contains possible non-zero values along the diagonal, and zero elsewhere. The diagonal components of Λ are the eigenvalues of R. The eigenvalues are {λ 1 , λ 2 ,… , λ S }, and represents the power gain for S eigenmodes. R is an Hermitian matrix whose components outside the diagonal have the following properties: r i , j = r * j , i , where "* " is the complex conjugate.

특이값 분해는 다음과 같이 표현될 수 있다: H = U · · V H 식(3) 여기서 U H 의 좌측 특이 벡터의 R×R 유니터리 행렬; H 의 특이값들의 R×T 대각 행렬; V H 의 우측 특이 벡터의 T×T 유니터리 행렬이다. U V 는 각각 대각 벡터를 포함한다. 식(2) 및 (3)은 H 의 우측 특이 벡터가 R 의 고유 벡터이기도 함을 지시한다. 의 대각 성분들은 H 의 특이값들이다. 특이값들은 {σ1, σ2, … , σS}로 표기하며, S개의 고유 모드에 대한 전력 이득을 나타낸다. H 의 특이값들은 R 의 고유값들의 제곱근이기도 하므로, i=1, … , S에 대해

Figure 112009065061078-PAT00005
이다.The singular value decomposition can be expressed as: H = U · · V H Equation (3) where U is the R×R unitary matrix of the left singular vector of H; is an RxT diagonal matrix of singular values of H; V is a TxT unitary matrix of the right singular vector of H. U and V each contain a diagonal vector. Equations (2) and (3) indicate that the right singular vector of H is also the eigenvector of R. The diagonal components of are the singular values of H. The singular values are {σ 1 , σ 2 ,… , σ S }, and represents the power gain for S eigenmodes. Since the singular values of H are also the square roots of the eigenvalues of R , i =1,… , About S
Figure 112009065061078-PAT00005
to be.

송신국은 V 에서 우측 특이 벡터를 사용하여 H 의 고유 모드 상에서 데이터를 전송할 수 있다. 고유 모드 상에서의 데이터 송신은 통상적으로 공간 처리 없이 단순히 T개의 송신 안테나로부터 데이터를 전송하는 것보다 양호한 성능을 제공한다. 수신국은 U 에서 좌측 특이 벡터 또는 V 에서 고유 벡터를 사용하여 H 의 고유 모드 상에서 전송된 데이터 송신을 수신할 수 있다. 표 1은 송신국에 의해 수행되는 공간 처리, 수신국에서의 수신 심벌, 및 수신국에 의해 수행되는 공간 처리를 나타낸다. 표 1에서 s 는 전송될 데이터 심벌을 S개까지 갖는 T×1 벡터이고, x 는 T개의 송신 안테나로부터 전송될 T개의 송신 심벌을 갖는 T×1 벡터이고, r 은 R개의 수신 안테나로부터 얻은 R개의 수신 심벌을 갖는 R×1 벡터이고, n 은 R×1 잡음 벡터이고,

Figure 112009065061078-PAT00006
s 의 데이터 심벌의 추정치인 검출된 데이터 심벌을 S개까지 갖는 T×1 벡터이다. 표 1
Figure 112009065061078-PAT00007
The transmitting station can transmit data on the eigenmode of H using the right singular vector in V. Data transmission on the eigenmode typically provides better performance than simply transmitting data from the T transmit antennas without spatial processing. The receiving station can receive the data transmission transmitted on the eigenmode of H using the left singular vector in U or the eigen vector in V. Table 1 shows the spatial processing performed by the transmitting station, the received symbols at the receiving station, and the spatial processing performed by the receiving station. In Table 1, s is a T×1 vector having up to S data symbols to be transmitted, x is a T×1 vector having T transmission symbols to be transmitted from T transmission antennas, and r is R obtained from R reception antennas. Is an R×1 vector with four received symbols, n is an R×1 noise vector,
Figure 112009065061078-PAT00006
Is a Tx1 vector having up to S detected data symbols, which are estimates of the data symbols of s. Table 1
Figure 112009065061078-PAT00007

복소 행렬의 고유값 분해 및 특이값 분해는 일반적으로 야코비법 및 야코비 변환으로도 지칭되는 야코비 회전을 이용하는 반복 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 야코비 회전은 행렬에 대해 수평 회전을 수행함으로써 복소 행렬의 비-대각 성분 쌍을 0으로 만든다. 2×2 복소 에르미트 행렬에서, 이 2×2 행렬에 대해 2개의 고유 벡터 및 2개의 고유값을 구하기 위해서는 야코비 회전의 단 한 번의 반복이 필요하다. 2×2보다 차원이 더 큰 복소 행렬에서는, 더 큰 복소 행렬에 대해 원하는 고유 벡터 및 고유값, 또는 특이 벡터 및 특이값을 구하기 위해 반복 프로세스가 야코비 행렬의 여러 번의 반복을 수행한다. 더 큰 복소 행렬에 대한 야코비 회전의 각 반복은 후술하는 바와 같이 2×2 부분 행렬의 고유 벡터를 사용한다.Eigenvalue decomposition and singular value decomposition of a complex matrix can be performed by an iterative process using Jacobian rotation, commonly referred to as Jacobian method and Jacobian transform. Jacobian rotation makes the non-diagonal component pair of a complex matrix zero by performing a horizontal rotation on the matrix. In a 2x2 complex Hermit matrix, only one iteration of the Jacobian rotation is required to obtain two eigenvectors and two eigenvalues for this 2x2 matrix. In a complex matrix with a dimension larger than 2×2, the iterative process performs several iterations of the Jacobian matrix to obtain the desired eigenvectors and eigenvalues, or singular vectors and singular values for the larger complex matrix. Each iteration of the Jacobian rotation for a larger complex matrix uses an eigenvector of a 2x2 submatrix, as described below.

2×2 에르미트 행렬 R 2 ×2의 고유값 분해는 다음과 같이 수행될 수 있다. 에르미트 행렬 R 2 ×2는 다음과 같이 표현될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00008
식(4) 여기서 A, B, D는 임의의 실수값이고, θ b 는 임의의 위상이다. The eigenvalue decomposition of the 2 ×2 Hermit matrix R 2 ×2 can be performed as follows. The Hermit matrix R 2 ×2 can be expressed as:
Figure 112009065061078-PAT00008
Equation (4) where A, B, and D are arbitrary real values, and θ b is an arbitrary phase.

R 2 ×2의 고유값 분해의 첫 번째 단계는 다음과 같이 양측 유니터리 변환을 적용하는 것이다:

Figure 112009065061078-PAT00009
식(5) 여기서 R re는 실수값을 포함하고 (1, 2) 및 (2, 1) 위치에 대칭인 비-대각 성분을 갖는 대칭 실수 행렬이다. The first step in the eigenvalue decomposition of R 2 ×2 is to apply a two-sided unitary transform as follows:
Figure 112009065061078-PAT00009
Equation (5) where R re is a symmetric real matrix with non-diagonal components that contain real values and are symmetric at positions (1, 2) and (2, 1).

대칭 실수 행렬 R re는 다음과 같이 양측 야코비 회전을 이용하여 대각 행렬이 된다:

Figure 112009065061078-PAT00010
식(6) 여기서 각 φ는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009065061078-PAT00011
식(7)The symmetric real matrix R re is a diagonal matrix using two-sided Jacobian rotation as follows:
Figure 112009065061078-PAT00010
Equation (6) where angle φ can be expressed as:
Figure 112009065061078-PAT00011
Equation (7)

R 2 ×2의 고유 벡터들의 2×2 유니터리 행렬 V 2 ×2는 다음과 같이 유도될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00012
식(8)2 × 2 unitary matrix V 2 × 2 of eigenvectors of R 2 × 2 may be derived as follows:
Figure 112009065061078-PAT00012
Equation (8)

2개의 고유값 λ1 및 λ2는 다음과 같이 식(6) 또는 식 Λ 2×2 = V H 2 ×2· R 2 ×2· V 2×2를 기초로 유도될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00013
식(9)The two eigenvalues λ 1 and λ 2 can be derived on the basis of Eq. (6) or Eq. Λ 2×2 = V H 2 ×2 · R 2 ×2 · V 2×2 as follows:
Figure 112009065061078-PAT00013
Equation (9)

식 집합(9)에서, 2개의 고유 값들의 순서는 일정하지 않으며, λ1이 λ2보다 더 클 수도 있고 더 작을 수도 있다. 그러나 각 φ가 |2φ|≤π/2로 고정된다면, cos2φ≥0이고, D > A인 경우에 그리고 이러한 경우에만 sin2φ>0이다. 따라서 2개의 고유값의 순서는 A 및 D의 상대적 크기에 의해 결정될 수 있다. A > D인 경우에 λ1이 더 큰 고유값이고, D > A인 경우에는 λ2가 더 큰 고유값이다. A = D라면, sin2φ=1이고 λ2가 더 큰 고유값이다. λ2가 더 큰 고유값이라면, Λ 2×2의 2개의 고유값이 교환되어 가장 큰 고유값에서 가장 작은 고유값의 미리 결정된 순서를 유지할 수 있고, V 2 ×2의 제 1 및 제 2 열 또한 이에 따라 교환될 수 있다. 이와 같이 V 2 ×2의 두 고유 벡터에 대해 미리 결정된 순서를 유지하는 것은 가장 큰 고유값에서 가장 작은 고유값으로 배열되는 V 2 ×2를 이용하여 크기가 더 큰 행렬의 고유 벡터가 분해되게 하며, 이는 바람직하다.In equation set (9), the order of the two eigenvalues is not constant, and λ 1 may be larger or smaller than λ 2. However, if the angle φ is fixed at |2 φ |≤ π /2, then cos2 φ ≥0, if D> A and only in this case sin2 φ >0. Therefore, the order of the two eigenvalues can be determined by the relative sizes of A and D. When A> D, λ 1 is a larger eigenvalue, and when D> A, λ 2 is a larger eigenvalue. If A = D, then sin2 φ =1 and λ 2 is the larger eigenvalue. If λ 2 is a larger eigenvalue, two eigenvalues of Λ 2×2 are exchanged to maintain a predetermined order of the largest eigenvalue to the smallest eigenvalue, and the first and second columns of V 2 ×2 It can also be exchanged accordingly. Thus V 2 × 2 two Maintaining a predetermined order for the eigenvector to be greatest using the unique value V 2 × 2 is arranged with the smallest eigenvalues from decomposing the size is more of a large matrix, the eigenvectors of and , This is desirable.

2개의 고유값 λ1 및 λ2는 다음과 같이 R re의 성분들로부터 직접 계산될 수 도 있다:

Figure 112009065061078-PAT00014
식(10) 식(10)은 R 2 ×2의 특성 방정식의 해이다. 식(10)에서, 우변의 두 번째 수에 대한 양의 부호로 λ1이 구해지고, 우변의 두 번째 수에 대한 음의 부호로 λ2가 구해지며, λ1≥λ2이다.The two eigenvalues λ 1 and λ 2 can also be calculated directly from the components of R re as follows:
Figure 112009065061078-PAT00014
Equation (10) Equation (10) is the solution of the characteristic equation of R 2 ×2. In equation (10), λ 1 is obtained as the positive sign for the second number on the right side, λ 2 is obtained as the negative sign for the second number on the right side, and λ 1 ≥λ 2 .

식(8)은 V 2 ×2의 성분들을 유도하기 위해 cosφ 및 sinφ의 계산을 필요로 한다. cosφ 및 sinφ의 계산은 복잡하다. V 2 ×2의 성분들은 다음과 같이 R 2 ×2의 성분들로부터 직접 계산될 수도 있다:

Figure 112009065061078-PAT00015
식(11a)
Figure 112009065061078-PAT00016
식(11b) c 1 = r 1·Re{r 1 ,2} = cos(∠r 1 ,2) 식(11c) s 1 = -r 1·Im{r 1 ,2} = sin(∠r 1 ,2) 식(11d) g 1 = c 1 + js 1 식(11e)
Figure 112009065061078-PAT00017
식(11f)
Figure 112009065061078-PAT00018
식(11g)
Figure 112009065061078-PAT00019
식(11h) τ < 0이라면, t < -t 식(11i)
Figure 112009065061078-PAT00020
식(11j) s = t·c 식(11k) τ < 0이라면,
Figure 112009065061078-PAT00021
, 그렇지 않으면
Figure 112009065061078-PAT00022
식(11l) 여기서 r 1 ,1, r 1 ,2r 2 ,2 R 2 ×2의 성분이고, rr 1 ,2의 크기이다. g 1은 복소값이기 때문에 V 2 ×2는 두 번째 행에 복소값을 포함한다.Equation (8) requires the calculation of cos φ and sin φ to derive the components of V 2 ×2. The calculation of cos φ and sin φ is complex. The components of V 2 ×2 can also be calculated directly from the components of R 2 ×2 as follows:
Figure 112009065061078-PAT00015
Equation (11a)
Figure 112009065061078-PAT00016
Equation (11b) c 1 = r 1 ·Re{ r 1 ,2 } = cos(∠ r 1 ,2 ) Equation (11c) s 1 = -r 1 ·Im{ r 1 ,2 } = sin(∠ r 1 ,2 ) Equation (11d) g 1 = c 1 + js 1 equation (11e)
Figure 112009065061078-PAT00017
Equation (11f)
Figure 112009065061078-PAT00018
Formula (11g)
Figure 112009065061078-PAT00019
Equation (11h) If τ <0, then t < -t Equation (11i)
Figure 112009065061078-PAT00020
If equation (11j) s = t · c equation (11k) τ <0,
Figure 112009065061078-PAT00021
, Otherwise
Figure 112009065061078-PAT00022
Formula (11l) where r 1 ,1 , r 1 ,2 and r 2 ,2 are components of R 2 ×2 , and r is the size of r 1 ,2. Since g 1 is a complex value, V 2 ×2 contains the complex value in the second row.

*식 집합(11)은 R 2 ×2로부터 V 2 ×2를 유도하기 위한 계산량을 줄이도록 설계된다. 예를 들어, 식(11c), (11d), (11f)에서 r로 나누는 것이 필요하다. 대신, r 1을 구하기 위해 r의 역수를 취하고, 식(11c), (11d), (11f)에 대해 r 1의 곱이 수행된다. 이는 곱셈보다 계산상 더 많은 비용이 드는 나눗셈 연산의 수를 줄인다. 또한, 아크탄젠트 연산을 필요로 하는 복소 성분 r 1 ,2의 편각(위상)을 계산한 다음 이 위상 값의 코사인 및 사인을 계산하여 c 1s 1을 구하는 대신, 제곱근 연산만을 이용하여 r 1 ,2의 실수부 및 허수부의 함수로서 c 1s 1을 풀기 위해 다양한 삼각함수 항등식이 사용된다. 더욱이, 식(7)의 아크탄젠트 및 식(8)의 사인 및 코사인 함수를 계산하는 대신, R 2 ×2의 성분들의 함수로서 cs를 풀기 위해 다른 삼각함수 항등식이 사용된다.*The equation set (11) is designed to reduce the amount of computation to derive V 2 ×2 from R 2 ×2. For example, it is necessary to divide by r in equations (11c), (11d), and (11f). Instead, we take the inverse of r to obtain the r 1, is performed the product of r 1 for the formula (11c), (11d), (11f). This reduces the number of division operations that are computationally more expensive than multiplication. In addition, instead of calculating the declination (phase) of the complex components r 1 and 2 that require arctangent calculation and then calculating the cosine and sine of the phase value to obtain c 1 and s 1 , r 1 is used only by the square root operation. Various trigonometric identities are used to solve c 1 and s 1 as functions of the real and imaginary parts of ,2. Moreover, instead of calculating the arctangent of equation (7) and the sine and cosine functions of equation (8), other trigonometric identities are used to solve c and s as functions of the components of R 2 × 2.

식 집합(11)은 R 2 ×2에 복소 야코비 회전을 수행하여 V 2 ×2를 구한다. 식 집합(11)의 계산들의 집합은 V 2 ×2를 유도하는 데 필요한 곱셈, 제곱근, 역수 연산의 수를 줄이도록 설계된다. 이는 V 2 ×2를 이용한 더 큰 크기의 행렬 분해에 대한 계산 복잡도를 상당히 줄일 수 있다.Equation set (11) calculates V 2 × 2 by performing a complex Jacobian rotation on R 2 ×2. The set of calculations in equation set (11) is designed to reduce the number of multiplication, square root, and reciprocal operations required to derive V 2 ×2. This can significantly reduce the computational complexity for larger-sized matrix decomposition using V 2 ×2.

R 2 ×2의 고유값들은 다음과 같이 계산될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00023
식(12a) z = x·r 식(12b) λ 1 = y + z 식(12c) λ 2 = y - z 식(12d) 1. 고유값 분해 The eigenvalues of R 2 ×2 can be calculated as follows:
Figure 112009065061078-PAT00023
Equation (12a) z = x · r Equation (12b) λ 1 = y + z equation (12c) λ 2 = y -z equation (12d) 1. Eigenvalue decomposition

식(2)에 나타낸 바와 같이, 2×2보다 큰 N×N 에르미트 행렬의 고유값 분해는 반복 프로세스로 수행될 수 있다. 이 반복 프로세스는 야코비 회전을 반복해서 사용하여 N×N 에르미트 행렬에서 비-대각 성분들을 0으로 만든다. 반복 프로세스 동안, N×N 에르미트 행렬의 2×2 에르미트 부분 행렬들을 기초로 N×N 유니터리 변환 행렬이 형성되고 반복적으로 적용되어 N×N 에르미트 행렬을 대각 행렬로 만든다. 각 유니터리 변환 행렬은 해당 2×2 에르미트 부분 행렬의 성분들로부터 유도되는 자명하지 않은(non-trivial) 4개의 성분(즉, 0 또는 1 이외의 성분들)을 포함한다. 변환 행렬은 야코비 회전 행렬이라고도 한다. 야코비 회전을 모두 완료한 후, 결과적인 대각 행렬은 N×N 에르미트 행렬의 실수 고유값들을 포함하고, 모든 유니터리 변환 행렬의 곱은 N×N 에르미트 행렬에 대한 고유 벡터들의 N×N 행렬이다.As shown in equation (2), the eigenvalue decomposition of an N×N Hermit matrix larger than 2×2 can be performed in an iterative process. This iterative process uses Jacobian rotation repeatedly to zero non-diagonal components in the NxN Hermit matrix. During the iterative process, an N×N unitary transform matrix is formed based on the 2×2 Hermit submatrices of the N×N Hermit matrix and applied repeatedly to make the N×N Hermit matrix a diagonal matrix. Each unitary transformation matrix contains four non-trivial components (i.e., components other than 0 or 1) derived from the components of the corresponding 2x2 Hermit submatrix. The transformation matrix is also referred to as the Jacobian rotation matrix. After completing all Jacobian rotations, the resulting diagonal matrix contains the real eigenvalues of the N×N Hermit matrix, and the product of all unitary transformation matrices is the N×N matrix of the eigenvectors for the N×N Hermit matrix. to be.

다음 설명에서, 인덱스 i는 반복 회수를 나타내고 i = 0으로 초기화된다. R 은 분해될 N×N 에르미트 행렬이고, N > 2이다. N×N 행렬 D i R 의 고유값들의 대각 행렬 Λ 의 근사값이고, D 0 = R 로 초기화된다. N×N 행렬 V i R 의 고유 벡터들의 행렬 V 의 근사값이고, V 0 = I 로 초기화된다.In the following description, the index i represents the number of repetitions and is initialized to i = 0. R is the N×N Hermit matrix to be decomposed, and N> 2. The N×N matrix D i is an approximation of the diagonal matrix Λ of the eigenvalues of R , and is initialized to D 0 = R. The N×N matrix V i is an approximation of the matrix V of the eigenvectors of R , and is initialized to V 0 = I.

행렬 D i V i 를 업데이트하기 위한 야코비 회전의 1회 반복은 다음과 같이 수행될 수 있다. 우선, 현재 D i 를 기초로 다음과 같이 2×2 에르미트 행렬 D pq 가 형성된다:

Figure 112009065061078-PAT00024
식(13) 여기서 d p ,q D i 에서 (p, q) 위치의 성분이고; p ∈ {1, … , N}, q ∈ {1, … , N}이며, pq이다. D pq D i 의 2×2 부분 행렬이고, D pq 의 4개의 성분은 D i 에서 (p, p), (p, q), (q, p), (q, q) 위치의 4개의 성분이다. 인덱스 pq에 대한 값은 후술하는 바와 같이 다양한 방식으로 선택된다.One iteration of the Jacobian rotation to update the matrices D i and V i may be performed as follows. First, based on the current D i , a 2×2 Hermitian matrix D pq is formed as follows:
Figure 112009065061078-PAT00024
Formula (13) where d p ,q is a component at the ( p , q ) position in D i; p ∈ {1,… , N}, q ∈ {1,… , N}, and pq . D pq is a four position and the 2 × 2 sub-matrix of D i, the four components of the D pq is in D i (p, p), (p, q), (q, p), (q, q) It is an ingredient. The values for indices p and q are selected in various ways, as described below.

D pq 의 고유 벡터들의 2×2 유니터리 행렬을 구하기 위해 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 것과 같이 D pq 의 고유값 분해가 수행된다. D pq 의 고유값 분해를 위해, 식(4)에서 R 2 ×2 D pq 로 대체되고, 식(11l)으로부터의 V 2 ×2 V pq 로서 제공된다.The eigenvalue decomposition of D pq is performed as shown in the examples to obtain the 2 × 2 unitary matrix of eigenvectors example expression set of D pq (11). For the eigenvalue decomposition of D pq , R 2 × 2 in equation (4) is replaced by D pq , and V 2 × 2 from equation (11l) is given as V pq.

그 다음, 행렬 V pq 에 의해 N×N 복소 야코비 회전 행렬 T pq 가 형성된다. T pq V pq 의 (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2)로 각각 대체된 (p, p), (p, q), (q, p), (q, q) 위치의 4개의 성분을 갖는 단위 행렬이다. T pq 는 다음과 같은 형태를 갖는다:

Figure 112009065061078-PAT00025
식(14) 여기서 v 1 ,1, v 1 ,2, v 2 ,1, v 2 ,2 V pq 의 4개의 성분이다. T pq 의 다른 비-대각 성분들은 모두 0이다. 식(11l)은 T pq v 2 ,1v 2 ,2에 대한 복소값을 포함하는 복소 행렬임을 지시한다. T pq 는 야코비 회전을 수행하는 변환 행렬이라고도 한다.Then, an N×N complex Jacobian rotation matrix T pq is formed by the matrix V pq. T pq is (p , p ), ( p , q ), ( q , p ) replaced by (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2) of V pq, respectively , ( q , q ) is an identity matrix with four components of the position. T pq has the form:
Figure 112009065061078-PAT00025
Equation (14) where v 1 ,1 , v 1 ,2 , v 2 ,1 , v 2 ,2 are the four components of V pq. All other non-diagonal components of T pq are zero. Equation (11l) indicates that T pq is a complex matrix including complex values for v 2 ,1 and v 2 ,2. T pq is also referred to as a transformation matrix that performs Jacobian rotation.

행렬 D i 는 다음과 같이 업데이트된다: D i +1 = T H pq · D i · T pq 식(15) 식(15)는 D i 에서 각각 (p, q) 및 (q, p) 위치의 2개의 비-대각 성분 d p ,q d q ,p 를 0으로 만든다. 상기 계산은 D i 의 다른 비-대각 성분들의 값을 변경시킬 수도 있다.The matrix D i is updated as follows: D i +1 = T H pq · D i · T pq Equation (15) Equation (15) is at positions ( p , q ) and ( q , p ) in D i, respectively. Zero the two non-diagonal components d p ,q and d q ,p. The above calculation may change the value of other non-diagonal components of D i.

행렬 V i 는 다음과 같이 업데이트된다: V i +1 = V i · T pq 식(16) V i D i 에 사용되는 모든 야코비 회전 행렬 T pq 를 포함하는 누적 변환 행렬로서 제시될 수도 있다.The matrix V i is updated as follows: V i +1 = V i · T pq Equation (16) V i may be presented as a cumulative transformation matrix containing all Jacobian rotation matrices T pq used for D i .

야코비 회전의 각각의 반복은 D i 의 2개의 비-대각 성분들을 0으로 만든다. D i 의 모든 비-대각 성분을 0으로 만들기 위해 인덱스 pq의 서로 다른 값에 대해 야코비 회전의 다수 반복들이 수행될 수 있다. 인덱스 pq는 모든 가능한 값에 걸쳐 스위프(sweep)함으로써 미리 결정된 방식으로 선택될 수 있다.Each iteration of the Jacobian rotation zeroes the two non-diagonal components of D i. Multiple iterations of Jacobian rotation can be performed for different values of indices p and q to make all non-diagonal components of D i zero. The indices p and q can be selected in a predetermined manner by sweeping over all possible values.

인덱스 pq에 대해 가능한 모든 값에 대한 1회의 스위프는 다음과 같이 수행될 수 있다. 인덱스 p는 1에서부터 N-1까지 1씩 스텝핑(stepping)할 수 있다. p의 각 값에 대해, 인덱스 qp+1에서부터 N까지 1씩 스텝핑할 수 있다. 행렬 D i V i 를 업데이트하기 위한 야코비 회전의 반복은 pq에 대한 값들의 서로 다른 조합마다 수행될 수 있다. 각각의 반복에서, 해당 반복에 대한 현재 D i pq의 값을 기초로 D pq 가 형성되고, 식 집합(11)에 나타낸 바와 같이 D pq 에 대해 V pq 가 형성되며, 식(14)에 나타낸 바와 같이 V pq 에 의해 T pq 가 형성되고, 식(15)에 나타낸 바와 같이 D i 가 업데이트되며, 식(16)에 나타낸 바와 같이 V i 가 업데이트된다. pq에 대한 값들의 소정의 조합에서, D i 의 (q, p) 위치의 비-대각 성분의 크기가 미리 결정된 임계치보다 낮다면 D i V i 를 업데이트하기 위한 야코비 회전은 생략될 수도 있다.One sweep for all possible values for indices p and q can be performed as follows. The index p can be stepped by 1 from 1 to N-1. For each value of p, the index q can be stepped by 1 from p +1 to N. Iteration of Jacobian rotation to update matrices D i and V i can be performed for different combinations of values for p and q. At each iteration, D pq is formed based on the current values of D i and p and q for that iteration, V pq is formed for D pq as shown in equation set (11), and equation (14) T pq is formed by V pq as shown in, D i is updated as shown in equation (15), and V i is updated as shown in equation (16). at a given combination of values for p and q, the ratio of the position of the D i (q, p) - if the size of the diagonal elements is less than a predetermined threshold Jacobi rotation to update D i and V i will be omitted May be.

스위프는 인덱스 pq의 가능한 모든 값에 대해 D i V i 를 업데이트하기 위한 야코비 회전의 N·(N-1)/2회의 반복으로 구성된다. 야코비 회전의 각각의 반복은 D i 의 2개의 비-대각 성분을 0으로 만들지만 더 일찍 0이 된 다른 성분들을 변 경시킬 수도 있다. 인덱스 pq에 대한 스위프의 효과는 D i 의 모든 비-대각 성분의 크기를 줄여 D i 가 대각 행렬 Λ 에 가까워지게 하는 것이다. V i D i 를 집합적으로 제공하는 모든 야코비 회전 행렬의 누적을 포함한다. 따라서 V i D i Λ 에 가까워짐에 따라 V 에 가까워진다.The sweep consists of N·(N-1)/2 iterations of Jacobian rotation to update D i and V i for all possible values of indices p and q. Each iteration of the Jacobian rotation makes the two non-diagonal components of D i zero, but it is also possible to change other components that became zero earlier. Effect of the sweep of the index p and q have any ratio of D i - to be reduced in size to a diagonal elements D i is close to a diagonal matrix Λ. V i contains the accumulation of all Jacobian rotation matrices collectively giving D i. Therefore, V i is closer to the V according to D i is closer to Λ.

V Λ 의 점점 더 정확한 근사값을 구하기 위해 임의의 회수의 스위프가 수행될 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션은 D i 의 비-대각 성분을 무시할만한 레벨로 줄이기 위해 4회의 스위프가 충분하고, 대부분의 응용에는 3회의 스위프가 충분함을 보여주었다. 미리 결정된 회수의 스위프(예를 들어, 3회 또는 4회의 스위프)가 수행될 수 있다. 대안으로, D i 의 비-대각 성분들은 각 스위프 후에 체크되어 D i 가 충분히 정확한지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 각 스위프 후에 전체 오차(예를 들어, D i 의 모든 비-대각 성분의 전력)가 계산되어 오차 임계치와 비교될 수도 있고, 전체 오차가 오차 임계치보다 작다면 반복 프로세스가 종료될 수도 있다. 반복 프로세스를 종료하기 위해 다른 조건이나 기준이 사용될 수도 있다.Any number of sweeps can be performed to get an increasingly accurate approximation of V and Λ. Computer simulations have shown that 4 sweeps are sufficient to reduce the non-diagonal component of D i to negligible levels, and 3 sweeps are sufficient for most applications. A predetermined number of sweeps (eg, 3 or 4 sweeps) may be performed. Alternatively, the ratio of D i - diagonal components may choose whether to be checked after each sweep D i is accurate enough. For example, after each sweep, the total error (e.g., the power of all non-diagonal components of D i ) may be calculated and compared to the error threshold, or if the total error is less than the error threshold, the iterative process may end. have. Other conditions or criteria may be used to terminate the iterative process.

인덱스 pq에 대한 값은 결정론적인 방식으로 선택될 수도 있다. 예로서, 각각의 반복(i)에서, D i 의 가장 큰 비-대각 성분이 식별되어 d p ,q 로 표시될 수도 있다. 이 최대 비-대각 성분 d p ,q D i 의 (p, p), (q, p), (q, q) 위치에 3개의 다른 성분을 포함하는 D pq 로 야코비 회전이 수행될 수 있다. 종료 조건과 만날 때까 지 반복 프로세스가 수행될 수 있다. 종료 조건은 예를 들어 미리 결정된 회수의 반복 종료, 상술한 오차 기준 만족, 또는 다른 어떤 조건이나 기준일 수 있다.The values for indices p and q may be chosen in a deterministic manner. For instance, in each iteration (i), the largest ratio of D i - the diagonal components are identified can be represented by d p, q. Jacobian rotation can be performed with D pq containing three other components at positions ( p , p ), ( q , p ), ( q , q ) of this maximum non-diagonal component d p ,q and D i have. The iterative process can be performed until the termination condition is met. The termination condition may be, for example, termination of a predetermined number of repetitions, satisfaction of the aforementioned error criterion, or any other condition or criterion.

반복 프로세스의 종료시, 최종 V i V 의 양호한 근사값이고, 최종 D i Λ 의 양호한 근사값이다. V i 의 열들은 R 의 고유 벡터로서 제공될 수 있고, D i 의 대각 성분들은 R 의 고유값으로서 제공될 수 있다. 최종 D i 의 고유값들은 각 반복에 대한 V pq 의 고유 벡터들이 배열되기 때문에 가장 큰 값에서부터 가장 작은 값으로 배열된다. 최종 V i 의 고유 벡터들 또한 D i 의 관련 고유값을 기초로 배열된다.At the end of the iterative process, the final V i is a good approximation of V , and the final D i is a good approximation of Λ. The columns of V i can be provided as the eigenvectors of R , and the diagonal components of D i can be provided as the eigenvalues of R. The eigenvalues of the final D i are arranged from the largest value to the smallest value because the eigenvectors of V pq for each iteration are arranged. The eigenvectors of the final V i are also arranged based on the associated eigenvalue of D i.

도 1은 N > 2인 경우에 야코비 회전을 이용하여 N×N 에르미트 행렬 R 의 고유값 분해를 수행하는 반복 프로세스(100)를 나타낸다. 행렬 V i D i V 0 = I D 0 = R 로 초기화되고, 인덱스 ii = 1로 초기화된다(블록 110).FIG. 1 shows an iterative process 100 for performing eigenvalue decomposition of an N×N Hermit matrix R using Jacobian rotation when N>2. The matrices V i and D i are initialized with V 0 = I and D 0 = R and the index i is initialized with i = 1 (block 110).

반복(i)에서, 미리 결정된 방식으로(예를 들어, 이들 인덱스에 대해 가능한 모든 값에 대해 스텝핑함으로써) 또는 결정론적인 방식으로(예를 들어, 가장 큰 비-대각 성분에 대한 인덱스 값들을 선택함으로써) 인덱스 pq에 대한 값이 선택된다(블록 112). 그 다음, 인덱스 pq에 의해 결정된 위치에 행렬 D i 의 4개의 성분을 갖는 2×2 행렬 D pq 가 형성된다(블록 114). 그 다음, 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 바와 같이 D pq 의 고유값 분해가 수행되어 D pq 의 고유 벡터들의 2×2 행렬 V pq 를 구한다(블록 116). 식(14)에 나타낸 바와 같이 행렬 V pq 를 기초로 N×N 복소 야코비 회전 행렬 T pq 이 형성된다(블록 118). 그 다음, 식(15)으로 나타낸 바와 같이 T pq 를 기초로 행렬 D i 가 업데이트된다(블록 120). 또한, 식(16)으로 나타낸 바와 같이 T pq 를 기초로 행렬 V i 가 업데이트된다(블록 122).In iteration ( i ), either in a predetermined manner (e.g., by stepping over all possible values for these indices) or in a deterministic manner (e.g., by selecting the index values for the largest non-diagonal components). ) Values for indices p and q are selected (block 112). Then, a 2x2 matrix D pq having four components of the matrix D i is formed at the position determined by the indices p and q (block 114). Then, for example, eigenvalue decomposition of D pq as shown in equation set (11) is performed to obtain a 2 × 2 matrix of eigenvectors of V pq pq D (block 116). As shown in equation (14), an N×N complex Jacobian rotation matrix T pq is formed based on the matrix V pq (block 118). The matrix D i is then updated based on T pq as represented by equation (15) (block 120). Further, the matrix V i is updated based on T pq as represented by equation (16) (block 122).

R 의 고유값 분해를 종료하는지 여부에 관한 결정이 이루어진다(블록 124). 종료 기준은 이미 수행된 반복 또는 스위프 회수, 오차 기준 등에 기초할 수 있다. 블록 124에 대한 응답이 '아니오'라면, 인덱스 i가 증분되고(블록 126), 다음 반복을 위해 프로세스는 블록 112로 돌아간다. 그렇지 않고 종료에 이르면, 대각 행렬 Λ 의 근사값으로서 D i 가 제공되고, R 의 고유 벡터 행렬 V 의 근사값으로서 V i 가 제공된다(블록 128).A determination is made as to whether to end the eigenvalue decomposition of R (block 124). The termination criterion may be based on the number of iterations or sweeps already performed, an error criterion, and the like. If the answer to block 124 is no, then index i is incremented (block 126), and the process returns to block 112 for the next iteration. Otherwise, at the end, D i is provided as an approximation of the diagonal matrix Λ , and V i is provided as an approximation of the eigenvector matrix V of R (block 128).

다수의 부대역들을 갖는 MIMO 시스템(예를 들어, OFDM을 이용하는 MIMO 시스템)에서, 서로 다른 부대역에 대해 다수의 채널 응답 행렬들 H (k)가 구해질 수 있다. 채널 응답 행렬들 H (k)마다 반복 프로세스가 수행되어 행렬 D i (k) 및 V i (k)를 구할 수 있으며, 이들은 각각 R (k) = H H (k H (k)의 고유 벡터들의 대각 행렬 Λ (k) 및 행렬 V (k)의 근사값이다.In a MIMO system having multiple subbands (eg, a MIMO system using OFDM), multiple channel response matrices H ( k ) can be obtained for different subbands. The iterative process is performed for each of the channel response matrices H ( k ) to obtain the matrices D i ( k ) and V i ( k ), each of which is unique to R ( k ) = H H ( k ) · H ( k) It is an approximation of the diagonal matrix of vectors Λ ( k ) and the matrix V ( k).

MIMO 채널에서 인접한 부대역들 간에는 통상적으로 고도의 상관이 존재한다. 이 상관은 관심 있는 부대역들에 대해 D i (k) 및 V i (k)를 유도하기 위한 계산량을 줄이기 위해 반복 프로세스에 의해 활용될 수 있다. 예를 들어, 시스템 대역폭의 한 단(end)에서 시작하여 시스템 대역폭의 다른 단 쪽으로 가로질러, 한번에 하나의 부대역에 대해 반복 프로세스가 수행될 수 있다. 제 1 부대역을 제외한 각 부대역(k)에 대해, 이전 부대역(k-1)에 대해 구한 최종 해 V i (k-1)가 현재 부대역(k)에 대한 초기 해로 사용될 수도 있다. 각 부대역(k)에 대한 초기화는 V 0(k) = V i (k-1) 및 D 0(k) = V 0 H (k R (k V 0(k)로 주어질 수 있다. 종료 조건과 만날 때까지 부대역(k)에 대한 D 0(k) 및 V 0(k)의 초기 해에 대해 반복 프로세스가 작용한다.There is usually a high degree of correlation between adjacent subbands in a MIMO channel. This correlation can be utilized by an iterative process to reduce the amount of computation to derive D i ( k ) and V i ( k ) for the subbands of interest. For example, an iterative process may be performed for one subband at a time, starting at one end of the system bandwidth and across to the other end of the system bandwidth. For each subband ( k ) excluding the first subband, the final solution V i ( k -1) obtained for the previous subband ( k -1) may be used as the initial solution for the current subband ( k). Initialization for each subband ( k ) can be given as V 0 ( k ) = V i ( k -1) and D 0 ( k ) = V 0 H ( k ) R ( k ) V 0 ( k ) have. The iterative process acts on the initial solution of D 0 ( k ) and V 0 ( k ) for the subband (k ) until the termination condition is met.

상술한 개념은 시간에 대해 사용될 수도 있다. 각 시간 간격(t)에 대해, 이전 시간 간격(t-1)에 대해 구한 최종 해 V i (t-1)가 현재 시간 간격(t)에 대한 초기 해로 사용될 수도 있다. 각 시간 간격(t)에 대한 초기화는 V 0(t) = V i (t-1) 및 D 0(t) = V 0 H (t R (t V 0(t)로 주어질 수 있으며, R (t) = H H (t H (t)이고 H (t)는 시간 간격(t)에 대한 채널 응답 행렬이다. 그 다음, 종료 조건과 만날 때까지 시간 간격(t)에 대한 D 0(t) 및 V 0(t)의 초기 해에 대해 반복 프로세스가 작용한다. 상기 개념은 또한 주파수와 시간 모두에 대해 사용될 수도 있다. 상기 개념은 주파수 및 시간 모두에 대해 사용될 수 있다. 각 시간 간격의 각 부대역에 관해, 이전 부대역에 대해 구한 최종 해 및/또는 이전 시간 간격에 대해 구한 최종 해가 현재 부대역 및 시간 간격에 대한 초기 해로서 사용될 수 있다. 2. 특이값 분해 The above-described concept may be used with respect to time. For each time interval ( t ), the final solution V i ( t -1) obtained for the previous time interval ( t -1) may be used as the initial solution to the current time interval ( t ). Initialization for each time interval ( t ) can be given as V 0 ( t ) = V i ( t -1) and D 0 ( t ) = V 0 H ( t ) R ( t ) V 0 ( t ) Where R ( t ) = H H ( t ) · H ( t ) and H ( t ) is the channel response matrix for the time interval ( t ). Then, the iterative process acts on the initial solutions of D 0 ( t ) and V 0 ( t ) over the time interval (t ) until the termination condition is met. The concept can also be used for both frequency and time. The above concept can be used for both frequency and time. For each subband in each time interval, the last solution obtained for the previous subband and/or the last solution obtained for the previous time interval may be used as the initial solution for the current subband and the time interval. 2. Singular value decomposition

2×2보다 큰 임의의 복소 행렬 H 의 특이값 분해에 반복 프로세스가 사용될 수도 있다. H 의 특이값 분해는 H = U · · V H 로 주어진다. 다음의 관찰은 H 에 관련하여 이루어질 수 있다. 첫째, 행렬 R = H H · H

Figure 112009065061078-PAT00026
는 모두 에르미트 행렬이다. 둘째, V 의 열인 H 의 우측 특이 벡터들은 R 의 고유 벡터이기도 하다. 이에 대응하여, U 의 열인 H 의 좌측 특이 벡터들은
Figure 112009065061078-PAT00027
의 고유 벡터이기도 하다. 셋째, R 의 0이 아닌 고유값들은
Figure 112009065061078-PAT00028
의 0이 아닌 고유값들과 동일하며, H 의 해당 특이값들의 제곱이다.An iterative process may be used for singular value decomposition of any complex matrix H greater than 2×2. Specific value decomposition of H is given as H = U · Σ · V H . The following observations can be made with respect to H. First, the matrix R = H H H and
Figure 112009065061078-PAT00026
Are all Hermitian matrices. Second, the right singular vectors of H , the row of V , are also the eigenvectors of R. Correspondingly, the left singular vectors of H , the column of U, are
Figure 112009065061078-PAT00027
It is also the eigenvector of. Third, the non-zero eigenvalues of R
Figure 112009065061078-PAT00028
It is equal to the non-zero eigenvalues of and is the square of the corresponding singular values of H.

복소값들의 2×2 행렬 H 2 ×2는 다음과 같이 표현될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00029
식(17) 여기서 h 1 H 2 ×2의 제 1 열의 성분들을 가진 2×1 벡터이고; h 2 H 2 ×2의 제 2 열의 성분들을 가진 2×1 벡터이다.A 2×2 matrix of complex values H 2 ×2 can be expressed as:
Figure 112009065061078-PAT00029
Equation (17) where h 1 is a 2×1 vector with the components of the first column of H 2 ×2; h 2 is a 2×1 vector with the components of the second column of H 2 ×2.

H 2 ×2의 우측 특이 벡터는 H H 2 ×2· H 2 ×2의 고유 벡터이고, 식 집합(11)에서 상술한 고유값 분해를 이용하여 계산될 수 있다. 2×2 에르미트 행렬 R 2 ×2 R 2 ×2 = H H 2 ×2· H 2 ×2로 정의되고, R 2 ×2의 성분들은 다음과 같이 H 2 ×2의 성분들을 기초로 계산될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00030
식(18a)
Figure 112009065061078-PAT00031
식(18b)
Figure 112009065061078-PAT00032
식(18c)
Figure 112009065061078-PAT00033
식(18d) 에르미트 행렬 R 2 ×2에서, r 2 ,1= r * 1,2이므로 r 2 ,1은 계산될 필요가 없다. 식 집합(11)이 R 2 ×2에 적용되어 행렬 V 2 ×2를 구할 수도 있다. V 2 ×2 H 2 ×2의 우측 특이 벡터이기도 한 R 2 ×2의 고유 벡터들을 포함한다.Right singular vectors of H 2 × 2 is a specific H H 2 × 2 · H 2 × 2 vector, can be calculated by using the eigenvalue decomposition described in Equation Set (11). The 2×2 Hermit matrix R 2 ×2 is defined as R 2 ×2 = H H 2 ×2 · H 2 ×2 , and the components of R 2 ×2 are calculated based on the components of H 2 ×2 as follows: Can be:
Figure 112009065061078-PAT00030
Equation (18a)
Figure 112009065061078-PAT00031
Equation (18b)
Figure 112009065061078-PAT00032
Equation (18c)
Figure 112009065061078-PAT00033
Equation (18d) In the Hermit matrix R 2 ×2 , r 2 ,1 = r * 1,2, so r 2 ,1 need not be calculated. Equation set (11) is applied to the R 2 × 2 can obtain the matrix V 2 × 2. V 2 ×2 contains the eigenvectors of R 2 ×2, which is also the right singular vector of H 2 ×2.

H 2 ×2의 좌측 특이 벡터는 H 2 ×2· H H 2 ×2의 고유 벡터이고, 식 집합(11)에서 상술한 고유값 분해를 이용하여 계산될 수도 있다. 2×2 에르미트 행렬

Figure 112009065061078-PAT00034
Figure 112009065061078-PAT00035
= H 2×2· H H 2 ×2로 정의되고,
Figure 112009065061078-PAT00036
의 성분들은 다음과 같이 H 2 ×2의 성분들을 기초로 계산될 수 있다:
Figure 112009065061078-PAT00037
식(19a)
Figure 112009065061078-PAT00038
식(19b)
Figure 112009065061078-PAT00039
식(19c)
Figure 112009065061078-PAT00040
식(19d) 식 집합(11)이
Figure 112009065061078-PAT00041
에 적용되어 행렬
Figure 112009065061078-PAT00042
를 구할 수도 있다.
Figure 112009065061078-PAT00043
H 2 ×2의 좌측 특이 벡터이기도 한
Figure 112009065061078-PAT00044
의 고유 벡터들을 포함한다.Left singular vectors of H 2 × 2 2 × 2 is H, and H · H 2 × 2 own vector may be computed by using the eigenvalue decomposition described in Equation Set (11). 2x2 Hermit matrix
Figure 112009065061078-PAT00034
Is
Figure 112009065061078-PAT00035
= H 2 × 2 · H H 2 × 2 is defined as,
Figure 112009065061078-PAT00036
The components of can be calculated based on the components of H 2 ×2 as follows:
Figure 112009065061078-PAT00037
Equation (19a)
Figure 112009065061078-PAT00038
Equation (19b)
Figure 112009065061078-PAT00039
Equation (19c)
Figure 112009065061078-PAT00040
Equation (19d) Equation set (11) is
Figure 112009065061078-PAT00041
Applied to the matrix
Figure 112009065061078-PAT00042
You can also get
Figure 112009065061078-PAT00043
Is also the left singular vector of H 2 ×2
Figure 112009065061078-PAT00044
Contains the eigenvectors of.

N×N 에르미트 행렬 R 의 고유값 분해에 대해 상술한 반복 프로세스가 2×2보다 큰 임의의 복소 행렬 H 의 특이값 분해에 사용될 수도 있다. H 는 R×T의 차원을 가지며, 여기서 R은 행 개수이고 T는 열 개수이다. H 의 특이값 분해(SVD)를 위한 반복 프로세스는 여러 가지 방식으로 수행될 수 있다.The iterative process described above for the eigenvalue decomposition of the N×N Hermit matrix R may be used for the singular value decomposition of any complex matrix H larger than 2×2. H has a dimension of R×T, where R is the number of rows and T is the number of columns. The iterative process for singular value decomposition (SVD) of H can be performed in several ways.

제 1 SVD 실시예에서, 반복 프로세스는 V 의 우측 특이 벡터 및 U · 의 스케일링된 좌측 특이 벡터의 근사값을 유도한다. 이 실시예에서, T×T 행렬 V i V 의 근사값이고 V 0 = I 로 초기화된다. R×T 행렬 W i U · 의 근사값이고 W 0 = H 로 초기화된다.In the first SVD embodiment, the iterative process derives an approximation of the right singular vector of V and the scaled left singular vector of U · Σ. In this embodiment, T × T matrix V i is initialized to an approximate value of V, and V 0 = I. The R×T matrix W i is an approximation of U · and initialized with W 0 = H.

제 1 SVD 실시예에서, 행렬 V i W i 를 업데이트하기 위한 야코비 회전의 1회 반복은 다음과 같이 수행될 수 있다. 우선, 현재 W i 를 기초로 2×2 에르미트 행렬 M pq 가 형성된다. M pq W i H · W i 의 2×2 부분 행렬이고, W i H · W i 에서 (p, p), (p, q), (q, p), (q, q) 위치의 4개의 성분을 포함한다. M pq 의 성분들은 다음과 같이 계산될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00045
식(20a)
Figure 112009065061078-PAT00046
식(20b)
Figure 112009065061078-PAT00047
식(20c)
Figure 112009065061078-PAT00048
식(20d) 여기서 w p W i 의 열(p)이고, w q W i 의 열(q)이며, w l ,p W i 에서 (, p) 위치의 성분이다. 인덱스 pqp ∈ {1, … , T}, q ∈ {1, … , T}이며, pq이다. 인덱스 pq에 대한 값은 후술하는 바와 같이 다양한 방식으로 선택된다.In the first SVD embodiment, one iteration of Jacobian rotation to update matrices V i and W i may be performed as follows. First, a 2x2 Hermitian matrix M pq is formed based on the current W i. M pq is a 2 × 2 sub-matrix of W i H · W i, in the W i H · W i (p , p), (p, q), (q, p), (q, q) 4 position Contains dog ingredients. The components of M pq can be calculated as follows:
Figure 112009065061078-PAT00045
Equation (20a)
Figure 112009065061078-PAT00046
Equation (20b)
Figure 112009065061078-PAT00047
Equation (20c)
Figure 112009065061078-PAT00048
Equation (20d) wherein w p is a column (p) of W i, w q is the heat (q) of W i, w l, p is a component of the position (l, p) from the W i. The indices p and q are p ∈ {1,… , T}, q ∈ {1,… , T}, and pq . The values for indices p and q are selected in various ways, as described below.

M pq 의 고유 벡터들의 2×2 유니터리 행렬 V pq 를 구하기 위해 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 것과 같이 M pq 의 고유값 분해가 수행된다. 이 고유값 분해를 위해, R 2 ×2 M pq 로 대체되고, V 2 ×2 V pq 로서 제공된다.The eigenvalue decomposition of M pq is performed as shown in pq M 2 × 2 unitary matrix V pq example expression set for example to save 11 of eigenvectors of. For this eigenvalue decomposition, R 2 ×2 is replaced by M pq and V 2 ×2 is given as V pq.

그 다음, 행렬 V pq 에 의해 T×T 복소 야코비 회전 행렬 T pq 가 형성된다. T pq V pq 의 (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2) 성분으로 대체된 (p, p), (p, q), (q, p), (q, q) 위치의 4개의 성분을 갖는 단위 행렬이다. T pq 는 식(14)에 나타낸 형태를 갖는다.Then, a TxT complex Jacobian rotation matrix T pq is formed by the matrix V pq. T pq is (p , p ), ( p , q ), ( q , p ) replaced by the (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2) components of V pq , ( q , q ) is an identity matrix with four components of the position. T pq has the form shown in equation (14).

행렬 V i 는 다음과 같이 업데이트된다: V i +1 = V i · T pq 식(21)The matrix V i is updated as follows: V i +1 = V i · T pq equation (21)

또한, 행렬 W i 는 다음과 같이 업데이트된다: W i +1 = W i · T pq 식(22)Also, the matrix W i is updated as follows: W i +1 = W i · T pq equation (22)

제 1 SVD 실시예에서, 반복 프로세스는 H H · H 를 명백히 계산하지 않고도 W i H · W i 의 비-대각 성분들을 반복해서 0으로 만든다. 인덱스 pqp를 1에서부터 T-1까지 스텝핑하고, qp+1에서부터 T까지 스텝핑함으로써 스위프될 수 있다. 대안으로, | W p H · W q |가 가장 큰 pq의 값이 각각의 반복마다 선택될 수 있다. 종료 조건과 만날 때까지 반복 프로세스가 수행되며, 종료 조건은 미리 결정된 회수의 스위프, 미리 결정된 회수의 반복, 오차 기준 만족 등일 수 있다.In the first SVD embodiment, the iterative process repeatedly zeros the non-diagonal components of W i H · W i without explicitly calculating H H · H. The indices p and q can be swept by stepping p from 1 to T-1 and q from p+1 to T. Alternatively, | The values of p and q with the largest W p H · W q | can be selected for each iteration. The iterative process is performed until the termination condition is met, and the termination condition may be a predetermined number of sweeps, a predetermined number of repetitions, and an error criterion satisfaction.

반복 프로세스의 종료시, 최종 V i V 의 양호한 근사값이고, 최종 W i U · 의 양호한 근사값이다. 수렴될 때 W i H · W i = T · 이고 U = W i · -1이며, 여기서 " T "는 전치를 나타낸다. 제곱 대각 행렬에서, 의 최종 해는

Figure 112009065061078-PAT00049
= ( W i H · W i )1/2로 주어질 수 있다. 비-제곱 대각 행렬에서,
Figure 112009065061078-PAT00050
의 0이 아닌 대각 성분들은 W i H · W i 의 대각 성분들의 제곱근으로 주어진다. U 의 최종 해는
Figure 112009065061078-PAT00051
= W i ·
Figure 112009065061078-PAT00052
-1로 주어질 수 있다.At the end of the iterative process, the final V i is a good approximation of V , and the final W i is a good approximation of U · Σ. When converged, W i H · W i = T · and U = W i · -1 , where " T " represents the transpose. In the squared diagonal matrix, the final solution of ∑ is
Figure 112009065061078-PAT00049
= ( W i H · W i ) can be given as 1/2. In a non-squared diagonal matrix,
Figure 112009065061078-PAT00050
The nonzero diagonal components of W i H · W i are given as the square root of the diagonal components of W i H · W i. The final solution of U is
Figure 112009065061078-PAT00051
= W i ·
Figure 112009065061078-PAT00052
Can be given as -1.

도 2는 제 1 SVD 실시예에 따라 야코비 회전을 이용하여 2×2보다 큰 임의의 복소 행렬 H 의 특이값 분해를 수행하는 반복 프로세스(200)를 나타낸다. 행렬 V i W i V 0 = I W 0 = H 로 초기화되고, 인덱스 ii = 1로 초기화된다(블록 210).2 shows an iterative process 200 for performing singular value decomposition of any complex matrix H greater than 2×2 using Jacobian rotation according to the first SVD embodiment. The matrices V i and W i are initialized with V 0 = I and W 0 = H and the index i is initialized with i = 1 (block 210).

반복(i)에서, 미리 결정된 또는 결정론적인 방식으로 인덱스 pq에 대한 값이 선택된다(블록 212). 그 다음, 식 집합(20)으로 나타낸 바와 같이 인덱스 pq에 의해 결정된 위치에 행렬 W i 의 4개의 성분으로 2×2 행렬 M pq 가 형성된다(블록 214). 그 다음, 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 바와 같이 M pq 의 고유값 분해가 수행되어 M pq 의 고유 벡터들의 2×2 행렬 V pq 를 구한다(블록 216). 식(14)에 나타낸 바와 같이 행렬 V pq 를 기초로 T×T 복소 야코비 회전 행렬 T pq 가 형성된다(블록 218). 그 다음, 식(21)에 나타낸 바와 같이 T pq 를 기초로 행렬 V i 가 업데이트된다(블록 220). 또한, 식(22)으로 나타낸 바와 같이 T pq 를 기초로 행렬 W i 가 업데이트된다(블록 222).At iteration i , values for indices p and q are selected in a predetermined or deterministic manner (block 212). Then, a 2x2 matrix M pq is formed with the four components of the matrix W i at the positions determined by the indices p and q as indicated by the equation set 20 (block 214). Then, for the M pq as shown in example equation set (11), eigenvalue decomposition is performed to obtain a 2 × 2 matrix V pq pq M of specific vectors (block 216). As shown in equation (14), a TxT complex Jacobian rotation matrix T pq is formed based on the matrix V pq (block 218). The matrix V i is then updated based on T pq as shown in equation (21) (block 220). Further, the matrix W i is updated based on T pq as represented by equation (22) (block 222).

H 의 특이값 분해를 종료하는지 여부에 관한 결정이 이루어진다(블록 224). 종료 기준은 이미 수행된 반복 또는 스위프 회수, 오차 기준 등에 기초할 수 있다. 블록 224에 대한 응답이 '아니오'라면, 인덱스 i가 증분되고(블록 226), 다음 반복 을 위해 프로세스는 블록 212로 돌아간다. 그렇지 않고 종료에 이르면, W i 에 후처리가 수행되어

Figure 112009065061078-PAT00053
Figure 112009065061078-PAT00054
를 구한다(블록 228). H 의 우측 특이 벡터 행렬 V 의 근사값으로서 V i 가 제공되고, H 의 좌측 특이 벡터 행렬 U 의 근사값으로서
Figure 112009065061078-PAT00055
가 제공되며, H 의 특이값 행렬 의 근사값으로서
Figure 112009065061078-PAT00056
가 제공된다(블록 230).A determination is made as to whether to end singular value decomposition of H (block 224). The termination criterion may be based on the number of iterations or sweeps already performed, an error criterion, and the like. If the answer to block 224 is no, index i is incremented (block 226), and the process returns to block 212 for the next iteration. Otherwise, when the end is reached, post-processing is performed on W i
Figure 112009065061078-PAT00053
And
Figure 112009065061078-PAT00054
Find (block 228). As an approximation of the right singular vectors of the matrix V H being provided with a V i, a of the left singular vectors of H matrix U approximation
Figure 112009065061078-PAT00055
Is provided, and as an approximation of the singular value matrix of H
Figure 112009065061078-PAT00056
Is provided (block 230).

H 의 좌측 특이 벡터들은 제 1 SVD 실시예를 수행하고 스케일링된 좌측 특이 벡터 H · V = U · 를 푼 다음 정규화함으로써 구해질 수 있다. H 의 좌측 특이 벡터들은 H · H H 의 고유값 분해를 위한 반복 프로세스를 수행함으로써 구해질 수도 있다.It left singular vectors of H are Claim 1 SVD embodiment performs, loosen the scaled left singular vector H · V = U · Σ can be found by the following normalization. Left singular vectors of H may be obtained by performing the iteration process for the eigenvalue decomposition of H · H H.

제 2 SVD 실시예에서, 반복 프로세스는 V 의 우측 특이 벡터 및 U 의 좌측 특이 벡터의 근사값을 직접 유도한다. 이 SVD 실시예는 양쪽에 야코비 회전을 적용하여 좌측 및 우측 특이 벡터를 동시에 구한다. 임의의 복소 2×2 행렬 H 2 ×2 = [ h 1 h 2]에 대해, 이 행렬의 켤레 전치 행렬은

Figure 112009065061078-PAT00057
이고, 여기서
Figure 112009065061078-PAT00059
H H 2×2의 2개의 열이고 H 2 ×2의 행들의 복소 켤레이기도 하다. H 2 ×2의 좌측 특이 벡터들은 H H 2 ×2의 우측 특이 벡터이기도 하다. H 2 ×2의 우측 특이 벡터들은 식 집합(18)에 대해 상술한 바와 같이 야코비 회전을 이용하여 계산될 수 있다. H 2 ×2의 좌측 특이 벡터들은 식 집합(19)에 대해 상술한 바와 같이 야코비 회전을 이용하여 H H 2 ×2의 우측 특이 벡터들을 계산함으로써 구해질 수 있다.In the second SVD embodiment, the iterative process directly derives an approximation of the right singular vector of V and the left singular vector of U. In this SVD example, the Jacobian rotation is applied to both sides to obtain the left and right singular vectors at the same time. For any complex 2x2 matrix H 2 ×2 = [ h 1 h 2 ], the conjugate transpose matrix of this matrix is
Figure 112009065061078-PAT00057
Is, where And
Figure 112009065061078-PAT00059
Two columns of H H 2 × 2, and is also the line of the complex conjugate of H 2 × 2. Left singular vectors of H 2 × 2 are also the right singular vectors of H H 2 × 2. The right singular vectors of H 2 ×2 can be calculated using Jacobian rotation as described above for equation set (18). The left side of the H 2 × 2 specific vectors can be found by calculating the right singular vector of the I using the Jacobi rotation H H 2 × 2 as described above for equation set (19).

제 2 SVD 실시예에 대해, T×T 행렬 V i V 의 근사값이고 V 0 = I 로 초기화된다. R×R 행렬 U i U 의 근사값이고 U 0 = I 로 초기화된다. R×T 행렬 D i 의 근사값이고 D 0 = H 로 초기화된다.The second SVD for example, T × T matrix V i is an approximation of V is initialized to V 0 = I. R × R matrix U i is initialized to an approximate value of U 0 = I U. The RxT matrix D i is an approximation of ∑ and initialized with D 0 = H.

제 2 SVD 실시예에 대해, 행렬 V i , U i D i 를 업데이트하기 위한 야코비 회전의 1회 반복은 다음과 같이 수행될 수 있다. 우선, 현재 D i 를 기초로 2×2 에르미트 행렬 X p 1 q 1이 형성된다. X p 1 q 1 D i H · D i 의 2×2 부분 행렬이고, D i H · D i 에서 (p 1, p 1), (p 1, q 1), (q 1, p 1), (q 1, q 1) 위치의 4개의 성분을 포함한다. X p 1 q 1의 4개의 성분은 다음과 같이 계산될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00060
식(23a)
Figure 112009065061078-PAT00061
식(23b)
Figure 112009065061078-PAT00062
식(23c)
Figure 112009065061078-PAT00063
식(23d) 여기서 d p 1 D i 의 열(p 1)이고, d q 1 D i 의 열(q 1)이며, d l , p 1 D i 에서 (, p 1) 위치의 성분이다. 인덱스 p 1q 1p 1 ∈ {1, … , T}, q 1 ∈ {1, … , T}이며, p 1q 1이다. 인덱스 p 1q 1은 후술하는 바와 같이 다양한 방식으로 선택될 수 있다.For the second SVD embodiment, one iteration of Jacobian rotation for updating matrices V i , U i and D i may be performed as follows. First, a 2x2 Hermit matrix X p 1 q 1 is formed based on the current D i. X p 1 q 1 is D i H · D and i 2 × 2 sub-matrix of, (p 1, p 1) , (p 1, q 1), (q 1, p 1) in the D i H · D i , ( q 1 , q 1 ) contains four components of the position. The four components of X p 1 q 1 can be calculated as follows:
Figure 112009065061078-PAT00060
Equation (23a)
Figure 112009065061078-PAT00061
Equation (23b)
Figure 112009065061078-PAT00062
Equation (23c)
Figure 112009065061078-PAT00063
Equation (23d) where d p 1 is the column of D i (p 1 ), d q 1 is the column of D i (q 1 ), and d l , p 1 is the position of ( , p 1 ) in D i It is an ingredient. The indices p 1 and q 1 are p 1 ∈ {1,… , T}, q 1 ∈ {1,… , T}, and p 1q 1 . The indices p 1 and q 1 may be selected in various ways as described later.

X p 1 q 1의 고유 벡터들의 2×2 행렬 V p 1 q 1을 구하기 위해 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 것과 같이 X p 1 q 1의 고유값 분해가 수행된다. 이 고유값 분해를 위해, R 2 ×2 X p 1 q 1로 대체되고, V 2 ×2 V p 1 q 1로서 제공된다. 그 다음, T×T 복소 야코비 회전 행렬 T p 1 q 1이 행렬 V p 1 q 1에 의해 형성되며, (p 1, p 1), (p 1, q 1), (q 1, p 1), (q 1, q 1) 위치에 V p 1 q 1의 4개의 성분을 포함한다. T p 1 q 1는 식(14)에 나타낸 형태를 갖는다.The eigenvalue decomposition of X p X p 1, q 1 is performed as shown in the example 1 to obtain the 2 × 2 matrix V p 1 q 1 of eigenvectors example expression set of q 1 (11). For this eigenvalue decomposition, R 2 ×2 is replaced by X p 1 q 1 , and V 2 × 2 is given as V p 1 q 1 . Then, the T×T complex Jacobian rotation matrix T p 1 q 1 is formed by the matrix V p 1 q 1 , (p 1 , p 1 ), ( p 1 , q 1 ), ( q 1 , p 1 ), ( q 1 , q 1 ) contains four components of V p 1 q 1. T p 1 q 1 has the form shown in equation (14).

현재 D i 를 기초로 다른 2×2 에르미트 행렬 Y p 2 q 2 또한 형성된다. Y p 2 q 2 D i · D i H 의 2×2 부분 행렬이고, D i · D i H 에서 (p 2, p 2), (p 2, q 2), (q 2, p 2), (q 2, q 2) 위치의 성분을 포함한다. Y p 2 q 2의 성분들은 다음과 같이 계산될 수 있다:

Figure 112009065061078-PAT00064
식(24a)
Figure 112009065061078-PAT00065
식(24b)
Figure 112009065061078-PAT00066
식(24c)
Figure 112009065061078-PAT00067
식(24d) 여기서
Figure 112009065061078-PAT00068
D i 의 행(p 2)이고,
Figure 112009065061078-PAT00069
D i 의 행(q 2)이며, d p 2 , l D i 에서 (p 2, ) 위치의 성분이다. 인덱스 p 2q 2p 2 ∈ {1, … , R}, q 2 ∈ {1, … , R}이며, p 2q 2이다. 인덱스 p 2q 2는 후술하는 바와 같이 다양한 방식으로 선택될 수도 있다.Another 2×2 Hermit matrix Y p 2 q 2 is also formed based on the current D i. Y p 2 q 2 is 2 × 2 sub-matrix of D i · D i H, D i · In D i H (p 2, p 2), (p 2, q 2), (q 2, p 2) , ( q 2 , q 2 ) contains the component of the position. The components of Y p 2 q 2 can be calculated as follows:
Figure 112009065061078-PAT00064
Equation (24a)
Figure 112009065061078-PAT00065
Equation (24b)
Figure 112009065061078-PAT00066
Equation (24c)
Figure 112009065061078-PAT00067
Equation (24d) where
Figure 112009065061078-PAT00068
Is the row of D i (p 2 ),
Figure 112009065061078-PAT00069
Is a row (q 2), the D i, d p 2, l is in the D i (p 2, l) is the component of the position. The indices p 2 and q 2 are p 2 ∈ {1,… , R}, q 2 ∈ {1,… , R}, and p 2q 2 . The indices p 2 and q 2 may be selected in various ways as described later.

Y p 2 q 2의 고유 벡터들의 2×2 행렬 U p 2 q 2를 구하기 위해 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 것과 같이 Y p 2 q 2의 고유값 분해가 수행된다. 이 고유값 분해를 위해, R 2 ×2 Y p 2 q 2로 대체되고, V 2 ×2 U p 2 q 2로서 제공된다. 그 다음, R×R 복소 야코비 회전 행렬 S p 2 q 2이 행렬 U p 2 q 2에 의해 형성되며, (p 2, p 2), (p 2, q 2), (q 2, p 2), (q 2, q 2) 위치에 U p 2 q 2의 4개의 성분을 포함한다. S p 2 q 2는 식(14)에 나타낸 형태를 갖는다. Y p 2 The eigenvalue decomposition of Y p 2 q 2 is performed as shown in the examples to obtain the 2 × 2 matrix U p 2 q 2 of eigenvectors example expression set of q 2 (11). For this eigenvalue decomposition, R 2 ×2 is replaced by Y p 2 q 2 and V 2 × 2 is given as U p 2 q 2 . Then, the R×R complex Jacobian rotation matrix S p 2 q 2 is formed by the matrix U p 2 q 2 , (p 2 , p 2 ), ( p 2 , q 2 ), ( q 2 , p 2 ), ( q 2 , q 2 ) contains four components of U p 2 q 2. S p 2 q 2 has the form shown in equation (14).

행렬 V i 는 다음과 같이 업데이트된다: V i +1 = V i · T p 1 q 1 식(25)The matrix V i is updated as follows: V i +1 = V i · T p 1 q 1 Equation (25)

행렬 U i 는 다음과 같이 업데이트된다: U i +1 = U i · S p 2 q 2 식(26)The matrix U i is updated as follows: U i +1 = U i · S p 2 q 2 Equation (26)

행렬 D i 는 다음과 같이 업데이트된다: D i +1 = S H p 2 q 2· D i · T p 1 q 1 식(27)The matrix D i is updated as follows: D i +1 = S H p 2 q 2 · D i · T p 1 q 1 Equation (27)

제 2 SVD 실시예에 대해, 반복 프로세스는 대안적으로 (1) H H · H 에서 인덱스 p 1q 1을 갖는 비-대각 성분들을 0으로 하는 야코비 회전 및 (2) H · H H 에서 인덱스 p 2q 2를 갖는 비-대각 성분들을 0으로 하는 야코비 회전을 얻는다. 인덱스 p 1q 1p 1 값마다 1에서부터 T-1까지 p 1을 스텝핑하고, q 1p 1+1에서부터 T까지 스텝핑함으로써 스위프될 수 있다. 인덱스 p 2q 2p 2 값마다 1에서부터 R-1까지 p 2를 스텝핑하고, q 2p 2+1에서부터 R까지 스텝핑함으로써 스위프될 수 있다. 예로서, 제곱 행렬 H 에 대해, 인덱스들은 p 1 = p 2q 1 = q 2로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 제곱 또는 비-제곱 행렬 H 에 대해, p 1q 1 세트가 선택된 다음, p 2q 2 세트가 선택되고, p 1q 1의 새로운 세트가 선택된 다음, p 2q 2의 새로운 세트가 선택되는 등, 인덱스 p 1q 1과 인덱스 p 2q 2에 대해 새로운 값들이 교대로 선택된다. 대안으로, 매 반복마다 | d H p 1· d p 1|가 가장 큰 p 1q 1의 값이 선택될 수 있고,

Figure 112009065061078-PAT00070
가 가장 큰 p 2q 2의 값이 선택될 수 있다. 종료 조건과 만날 때 까지 반복 프로세스가 수행되며, 종료 조건은 미리 결정된 회수의 스위프, 미리 결정된 회수의 반복, 오차 기준 만족 등일 수 있다.The second for the SVD embodiment, the iterative process is the alternative (1) Specific having an index p 1 and q 1 In H H · H - In the Jacobi rotation and (2) H · H H them to zero diagonal elements A Jacobian rotation with non-diagonal components with indices p 2 and q 2 equal to zero is obtained. Index p 1 and q 1 can be swept by the stepping from one value for each p 1 T-1 to the stepping p 1, q 1 and to the p 1 from +1 to T. The index p 2 and q 2 may be a stepping p 2 p 2 each from 1 to the value R-1, and sweep by stepping up the q 2 from p 2 R +1. As an example, for the squared matrix H , the indices may be set to p 1 = p 2 and q 1 = q 2. As another example, for a squared or non-squared matrix H , a set of p 1 and q 1 is selected, then a set of p 2 and q 2 is selected, a new set of p 1 and q 1 is selected, and then p 2 and q the new values are selected alternately for such a new set 2 is selected, the index p 1 and q 1 and the index p 2 and q 2. Alternatively, at every iteration | The values of p 1 and q 1 with the largest d H p 1 · d p 1 | can be selected,
Figure 112009065061078-PAT00070
The largest values of p 2 and q 2 can be selected. The iterative process is performed until the termination condition is met, and the termination condition may be a predetermined number of sweeps, a predetermined number of repetitions, and an error criterion satisfaction.

반복 프로세스의 종료시, 최종 V i

Figure 112009065061078-PAT00071
의 양호한 근사값이고, 최종 U i U 의 양호한 근사값이고, 최종 D i
Figure 112009065061078-PAT00072
의 양호한 근사값이며,
Figure 112009065061078-PAT00073
Figure 112009065061078-PAT00074
는 각각 V 의 회전된 버전일 수 있다. 상술한 계산은 좌측 및 우측 특이 벡터 해를 충분히 포함하지 않아 최종 D i 의 대각 성분은 양의 실수값이다. 최종 D i 의 성분들은 크기가 H 의 특이값과 동일한 복소값일 수도 있다. V i D i 는 다음과 같이 회전되지 않을 수도 있다:
Figure 112009065061078-PAT00075
식(28a)
Figure 112009065061078-PAT00076
식(28b) 여기서 P 는 단위 크기 및 D i 의 해당 대각 성분들의 음의 위상인 위상을 갖는 대각 성분들을 갖는 T×T 대각 행렬이다.
Figure 112009065061078-PAT00077
Figure 112009065061078-PAT00078
는 각각 V 의 최종 근사값이다.At the end of the iterative process, the final V i is
Figure 112009065061078-PAT00071
Is a good approximation of, the final U i is a good approximation of U , and the final D i is
Figure 112009065061078-PAT00072
Is a good approximation of
Figure 112009065061078-PAT00073
And
Figure 112009065061078-PAT00074
May be the rotated versions of V and Σ , respectively. Since the above calculation does not sufficiently include the left and right singular vector solutions, the diagonal component of the final D i is a positive real value. Components of the final D i may be complex values whose magnitude is equal to the singular value of H. V i and D i may not be rotated as follows:
Figure 112009065061078-PAT00075
Equation (28a)
Figure 112009065061078-PAT00076
Equation (28b) where P is a TxT diagonal matrix with diagonal components having a unit size and a phase that is the negative phase of the corresponding diagonal components of D i.
Figure 112009065061078-PAT00077
And
Figure 112009065061078-PAT00078
Is the final approximation of and V, respectively.

도 3은 제 2 SVD 실시예에 따라 야코비 회전을 이용하여 2×2보다 큰 임의의 복소 행렬 H 의 특이값 분해를 수행하는 반복 프로세스(300)를 나타낸다. 행렬 V i , U i D i V 0 = I , U 0 = I , D 0 = H 로 초기화되고, 인덱스 ii = 1로 초기화된다(블록 310).3 shows an iterative process 300 for performing singular value decomposition of an arbitrary complex matrix H greater than 2×2 using Jacobian rotation according to a second SVD embodiment. The matrices V i , U i and D i are initialized to V 0 = I , U 0 = I , D 0 = H and the index i is initialized to i = 1 (block 310).

반복(i)에서, 미리 결정된 또는 결정론적인 방식으로 인덱스 p 1, q 1, p 2, q 2에 대한 값이 선택된다(블록 312). 식 집합(23)으로 나타낸 바와 같이 인덱스 p 1q 1에 의해 결정된 위치에 행렬 D i 의 4개의 성분으로 2×2 행렬 X p 1 q 1이 형성된다(블록 314). 그 다음, 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 바와 같이 X p 1 q 1의 고유값 분해가 수행되어 X p 1 q 1의 고유 벡터들의 2×2 행렬 V p 1 q 1를 구한다(블록 316). 그 다음, 행렬 V p 1 q 1를 기초로 T×T 복소 야코비 회전 행렬 T p 1 q 1이 형성된다(블록 318). 또한, 식 집합(24)에 나타낸 바와 같이, 인덱스 p 2q 2에 의해 결정된 위치에 행렬 D i 의 4개의 성분으로 2×2 행렬 Y p 2 q 2가 형성된다(블록 324). 그 다음, 예를 들어 식 집합(11)에 나타낸 바와 같이 Y p 2 q 2의 고유값 분해가 수행되어 Y p 2 q 2의 고유 벡터들의 2×2 행렬 U p 2 q 2를 구한다(블록 326). 그리고 행렬 U p 2 q 2를 기초로 R×R 복소 야코비 회전 행렬 S p 2 q 2가 형성된다(블록 328).In iteration ( i ), values for indices p 1 , q 1 , p 2 , q 2 are selected in a predetermined or deterministic manner (block 312). As indicated by equation set (23), a 2x2 matrix X p 1 q 1 is formed from the four components of the matrix D i at the positions determined by the indices p 1 and q 1 (block 314). Then, for example, as shown in equation set (11) the eigenvalue decomposition of X p 1 q 1 is performed obtain a 2 × 2 matrix V p 1 q 1 of eigenvectors of the X p 1 q 1 (block 316 ). Then, a TxT complex Jacobian rotation matrix T p 1 q 1 is formed based on the matrix V p 1 q 1 (block 318). Further, as shown in the equation set 24, a 2x2 matrix Y p 2 q 2 is formed from the four components of the matrix D i at the positions determined by the indices p 2 and q 2 (block 324). Then, for example, eigenvalue decomposition of Y p 2 q 2 as shown in equation set (11) is performed to Y p 2 q 2 of obtains a 2 × 2 matrix U p 2 q 2 of eigenvectors (block 326 ). Then, the RxR complex Jacobian rotation matrix S p 2 q 2 is formed based on the matrix U p 2 q 2 (block 328).

그 다음, 식(25)에 나타낸 바와 같이 T p 1 q 1을 기초로 행렬 V i 가 업데이트된다(블록 330). 식(26)에 나타낸 바와 같이 S p 2 q 2를 기초로 행렬 U i 가 업데이트된다(블록 332). 식(27)에 나타낸 바와 같이 T p 1 q 1 S p 2 q 2를 기초로 행렬 D i 가 업데이트된다(블록 334). The matrix V i is then updated based on T p 1 q 1 as shown in equation (25) (block 330). The matrix U i is updated based on S p 2 q 2 as shown in equation (26) (block 332). The matrix D i is updated based on T p 1 q 1 and S p 2 q 2 as shown in equation (27) (block 334).

H 의 특이값 분해를 종료하는지 여부에 관한 결정이 이루어진다(블록 336). 종료 기준은 이미 수행된 반복 또는 스위프 회수, 오차 기준 등에 기초할 수 있다. 블록 336에 대한 응답이 '아니오'라면, 인덱스 i가 증분되고(블록 338), 다음 반복을 위해 프로세스는 블록 312로 돌아간다. 그렇지 않고 종료에 이르면, D i V i 에 후처리가 수행되어

Figure 112009065061078-PAT00079
Figure 112009065061078-PAT00080
를 구한다(블록 340). V 의 근사값으로서 행렬
Figure 112009065061078-PAT00081
가 제공되고, U 의 근사값으로서 행렬 U i 가 제공되며, 의 근사값으로서
Figure 112009065061078-PAT00082
가 제공된다(블록 342).A determination is made as to whether to end singular value decomposition of H (block 336). The termination criterion may be based on the number of iterations or sweeps already performed, an error criterion, and the like. If the answer to block 336 is no, then index i is incremented (block 338), and the process returns to block 312 for the next iteration. Otherwise, when the end is reached, post-processing is performed on D i and V i
Figure 112009065061078-PAT00079
And
Figure 112009065061078-PAT00080
Find (block 340). Matrix as an approximation of V
Figure 112009065061078-PAT00081
The service is, and the matrix U i provided as the approximate value of U, as an approximate value of Σ
Figure 112009065061078-PAT00082
Is provided (block 342).

제 1 및 제 2 실시예 모두, 각 반복에 대한 V pq (제 1 SVD 실시예의 경우)의 고유 벡터들 및 V p 1 q 1 U p 2 q 2(제 2 SVD 실시예의 경우)의 고유 벡터들이 배열되기 때문에 최종 V i 의 우측 특이 벡터 및 최종 U i 또는

Figure 112009065061078-PAT00083
의 좌측 특이 벡터는 가장 큰 특이값에서부터 가장 작은 특이값으로 배열된다.In both the first and second embodiments , the eigenvectors of V pq (for the first SVD embodiment) and the eigenvectors of V p 1 q 1 and U p 2 q 2 (for the second SVD embodiment) for each iteration Are arranged, so the right singular vector of the final V i and the final U i or
Figure 112009065061078-PAT00083
The left singular vector of is arranged from the largest singular value to the smallest singular value.

다수의 부대역들을 갖는 MIMO 시스템에서, 채널 응답 행렬 H (k)마다 반복 프로세스가 수행되어 행렬 V i (k), U i (k) 및 D i (k)를 구할 수 있으며, 이들은 각각 해당 H (k)에 대한 우측 특이 벡터 행렬 V (k), 좌측 특이 벡터 행렬 U (k) 및 특이값들의 대각 행렬 (k)의 근사값이다. 시스템 대역폭의 한 단에서 시작하여 시스템 대역폭의 다른 단 쪽으로 가로질러, 한번에 하나의 부대역에 대해 반복 프로세스가 수행될 수 있다. 제 1 SVD 실시예의 경우, 제 1 부대역을 제외한 각 부대역(k)에 대해, 이전 부대역(k-1)에 대해 구한 최종 해 V i (k-1)가 현재 부대역(k)에 대한 초 기 해로 사용될 수 있어, V 0(k) = V i (k-1) 및 W 0(k) = H (k V 0(k)이다. 제 2 SVD 실시예의 경우, 제 1 부대역을 제외한 각 부대역(k)에 대해, 이전 부대역(k-1)에 대해 구한 최종 해 V i (k-1) 및 U i (k-1)이 현재 부대역(k)에 대한 초기 해로 사용될 수 있어, V 0(k) = V i (k-1), U 0(k) = U i (k-1), D 0(k) = U 0 H (k H (k V 0(k)이다. 두 실시예에서, 부대역에 대해 종료 조건과 만날 때까지 부대역(k)에 대한 초기 해에 대해 반복 프로세스가 작용한다. 이 개념은 상술한 바와 같이 시간에 걸쳐 또는 주파수 및 시간에 모두 걸쳐 사용될 수도 있다.In a MIMO system having multiple subbands, an iterative process is performed for each channel response matrix H ( k ) to obtain matrices V i ( k ), U i ( k ) and D i ( k ), each of which corresponds to H right singular vector matrix V for a (k) (k), is an approximation of diagonal matrix Σ (k) of left singular vector matrix U (k) and the singular values. Starting at one end of the system bandwidth and across to the other end of the system bandwidth, an iterative process can be performed for one subband at a time. When the first SVD embodiment, for the first sub-band of each sub-band (k) except, prior to sub-band (k -1) to the final V i (k -1), the current sub-band (k) obtained for the It can be used as an initial solution for V 0 ( k ) = V i ( k -1) and W 0 ( k ) = H ( k ) · V 0 ( k ). If SVD second embodiment, first, for each sub-band (k) except the first sub-band, the final solution obtained for a previous sub-band (k -1) V i (k -1) and U i (k -1) Can be used as an initial solution to the current subband ( k ), so V 0 ( k ) = V i ( k -1), U 0 ( k ) = U i ( k -1), D 0 ( k ) = U 0 H ( k ) · H ( k ) · V 0 ( k ). In both embodiments, the iterative process acts on the initial solution for the subband k until an end condition is met for the subband. This concept may be used over time or both over frequency and time, as described above.

도 4는 야코비 회전을 이용하여 행렬을 분해하는 프로세스(400)를 나타낸다. 복소값들의 다수의 야코비 회전 행렬들을 사용하여 복소값들의 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들이 수행된다(블록 412). 제 1 행렬은 채널 응답 행렬 H 일 수도 있고, H 의 상관 행렬인 R 일 수도 있으며, 또는 다른 어떤 행렬일 수도 있다. 야코비 회전 행렬은 T pq , T p 1 q 1, S p 2 q 2, 및/또는 다른 어떤 행렬일 수도 있다. 매 반복마다, 제 1 행렬을 기초로 부분 행렬이 형성되고 분해되어 이 부분 행렬에 대한 고유 벡터를 구하고, 고유 벡터들을 사용하여 야코비 회전 행렬이 형성되어 제 1 행렬을 업데이트하는데 사용될 수 있다. 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 복소값들의 제 2 행렬이 유도된다(블록 414). 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함하며, H 의 우측 특이 벡터 또는 R 의 고유 벡터들의 행렬 V i 일 수도 있다.4 shows a process 400 of decomposing a matrix using Jacobian rotation. Multiple iterations of Jacobian rotation are performed on the first matrix of complex values using multiple Jacobian rotation matrices (block 412). The first matrix may be a channel response matrix H , a correlation matrix of H , R , or some other matrix. The Jacobian rotation matrix may be T pq , T p 1 q 1 , S p 2 q 2 , and/or any other matrix. At each iteration, a partial matrix is formed and decomposed based on the first matrix to obtain an eigenvector for this partial matrix, and a Jacobian rotation matrix is formed using the eigenvectors, which can be used to update the first matrix. A second matrix of complex values is derived based on a number of Jacobian rotation matrices (block 414). The second matrix includes orthogonal vectors, and may be a right singular vector of H or a matrix V i of eigenvectors of R.

고유값 분해를 위해, 블록 416에서 결정되는 바와 같이, 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 고유값들의 제 3 행렬 D i 가 유도될 수 있다(블록 420). 제 1 SVD 실시예 또는 방식에 기반한 특이값 분해의 경우, 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 복소값들의 제 3 행렬 W i 가 유도될 수 있고, 제 3 행렬 W i 를 기초로 직교 벡터들을 갖는 제 4 행렬

Figure 112009065061078-PAT00084
가 유도될 수 있으며, 제 3 행렬 W i 를 기초로 특이값들의 행렬
Figure 112009065061078-PAT00085
가 유도될 수도 있다(블록 422). 제 2 SVD 실시예에 기반한 특이값 분해의 경우, 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 직교 벡터들을 갖는 제 3 행렬 U i 및 특이값들의 행렬
Figure 112009065061078-PAT00086
가 유도될 수도 있다(블록 424). For eigenvalue decomposition, a third matrix D i of eigenvalues may be derived based on a number of Jacobian rotation matrices, as determined at block 416 (block 420). In the case of singular value decomposition based on the first SVD embodiment or method, a third matrix W i of complex values may be derived based on a plurality of Jacobian rotation matrices, and orthogonal vectors based on the third matrix W i 4th procession
Figure 112009065061078-PAT00084
Can be derived, and a matrix of singular values based on the third matrix W i
Figure 112009065061078-PAT00085
May be derived (block 422). In the case of singular value decomposition based on the second SVD embodiment, a third matrix U i having orthogonal vectors based on a plurality of Jacobian rotation matrices and a matrix of singular values
Figure 112009065061078-PAT00086
May be derived (block 424).

도 5는 야코비 회전을 이용하여 행렬을 분해하는 장치(500)를 나타낸다. 장치(500)는 복소값들의 다수의 야코비 회전 행렬들로 복소값들의 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행하는 수단(블록 512) 및 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 복소값들의 제 2 행렬 V i 를 유도하는 수단(블록 514)을 포함한다.5 shows an apparatus 500 for decomposing a matrix using Jacobian rotation. The apparatus 500 includes means for performing multiple iterations of Jacobian rotation on a first matrix of complex values with a plurality of Jacobian rotation matrices (block 512) and of complex values based on the plurality of Jacobian rotation matrices. Means for deriving a second matrix V i (block 514).

고유값 분해를 위해, 장치(500)는 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 고유값들의 제 3 행렬 D i 를 유도하는 수단(블록 520)을 더 포함한다. 제 1 SVD 실시예에 기반한 특이값 분해의 경우, 장치(500)는 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 복소값들의 제 3 행렬 W i 를, 제 3 행렬을 기초로 직교 벡터들을 갖는 제 4 행렬

Figure 112009065061078-PAT00087
를, 그리고 제 3 행렬을 기초로 특이값들의 행렬
Figure 112009065061078-PAT00088
를 유도하는 수단(블록 522)을 더 포함한다. 제 2 SVD 실시예에 기반한 특이값 분해의 경우, 장치(500)는 다수의 야코비 회전 행렬들을 기초로 직교 벡터들을 갖는 제 3 행렬 U i 및 특이값들의 행렬
Figure 112009065061078-PAT00089
를 유도하는 수단(블록 524)을 더 포함한다. 3. 시스템 For eigenvalue decomposition, apparatus 500 further comprises means (block 520) for deriving a third matrix D i of eigenvalues based on the plurality of Jacobian rotation matrices. In the case of singular value decomposition based on the first SVD embodiment, the apparatus 500 provides a third matrix W i of complex values based on a plurality of Jacobian rotation matrices, and a fourth matrix having orthogonal vectors based on the third matrix.
Figure 112009065061078-PAT00087
And the matrix of singular values based on the third matrix
Figure 112009065061078-PAT00088
And means for deriving (block 522). In the case of singular value decomposition based on the second SVD embodiment, the apparatus 500 includes a third matrix U i having orthogonal vectors based on a plurality of Jacobian rotation matrices and a matrix of singular values.
Figure 112009065061078-PAT00089
And means for deriving (block 524). 3. System

도 6은 MIMO 시스템(600)에서 액세스 포인트(610) 및 사용자 단말(650)의 실시예의 블록도를 나타낸다. 액세스 포인트(610)는 데이터 전송 및 수신에 사용될 수 있는 다수(Nap)의 안테나들을 구비한다. 사용자 단말(650)은 데이터 전송 및 수신에 사용될 수 있는 다수(Nut)의 안테나들을 구비한다. 간소화를 위해, 다음 설명은 MIMO 시스템(600)이 시분할 이중 통신(TDD)을 이용하고, 각각의 부대역(k)에 대한 다운링크 채널 응답 행렬 H dn(k)는 해당 부대역에 대한 업링크 채널 응답 행렬 H up(k)의 상대이거나, H dn(k) = H (k)이고 H up(k) = H T (k)인 것으로 가정한다.6 shows a block diagram of an embodiment of an access point 610 and a user terminal 650 in a MIMO system 600. The access point 610 includes a plurality of antennas (N ap ) that can be used for data transmission and reception. The user terminal 650 is provided with the antenna of the multiple (N ut) which can be used for data transmission and reception. For simplicity, the following description MIMO system 600, the time-division duplex downlink channel response matrix H dn (k) for the communication (TDD) in use, and each sub-band (k) is the uplink for that sub-band It is assumed that it is relative to the channel response matrix H up ( k ) or that H dn ( k ) = H ( k ) and H up ( k ) = H T ( k ).

다운링크 상에서는, 액세스 포인트(610)에서 송신(TX) 데이터 프로세서(614)가 데이터 소스(612)로부터의 트래픽 데이터 및 제어기/프로세서(630)로부터의 다른 데이터를 수신한다. TX 데이터 프로세서(614)는 수신된 데이터를 포맷화, 인코딩, 인터리빙 및 변조하여 데이터 심벌들을 생성하고, 이 데이터 심벌들은 데이터에 대한 변조 심벌이다. TX 공간 프로세서(620)는 파일럿 심벌과 함께 데이터 심벌을 수신하여 다중화하고, 적용 가능하다면 고유 벡터 또는 우측 특이 벡터로 공 간 처리를 수행하여 Nap개의 송신기(TMTR)(622a~622ap)에 Nap개의 송신 심벌 스트림을 제공한다. 각 송신기(622)는 각자의 송신 심벌 스트림을 처리하여 다운링크 변조 신호를 생성한다. 송신기(622a~622ap)로부터의 Nap개의 다운링크 변조 신호는 각각 안테나(624a~624ap)로부터 전송된다.On the downlink, a transmit (TX) data processor 614 at access point 610 receives traffic data from data source 612 and other data from controller/processor 630. TX data processor 614 formats, encodes, interleaves, and modulates the received data to generate data symbols, which are modulation symbols for the data. A TX spatial processor 620 multiplexes the received data symbols with the pilot symbols, if applicable, to a processing between the ball eigenvectors or specific right vector N ap transmitters (TMTR) (622a ~ 622ap) N ap It provides three transmission symbol streams. Each transmitter 622 processes its respective transmission symbol stream to generate a downlink modulated signal. N ap downlink modulated signals from the transmitters 622a to 622ap are transmitted from the antennas 624a to 624ap, respectively.

사용자 단말(650)에서 Nut개의 안테나(652a~652ut)가 전송된 다운링크 변조 심벌을 수신하고, 각 안테나(652)는 각각의 수신기(RCVR)(654)에 수신 신호를 제공한다. 각 수신기(654)는 안테나(622)에 의해 수행된 처리에 상보적인 처리를 수행하여 수신 심벌들을 제공한다. 수신(RX) 공간 프로세서(660)는 모든 수신기(654a~654ut)로부터의 수신 심벌에 대해 공간 매칭 필터링을 수행하여 검출된 데이터 심벌을 제공하고, 이 데이터 심벌들은 액세스 포인트(610)에 의해 전송된 데이터 심벌의 추정치이다. RX 데이터 프로세서(670)는 검출된 데이터 심벌을 추가 처리(예를 들어, 심벌 디매핑, 디인터리빙 및 디코딩)하여 데이터 싱크(672) 및/또는 제어기/프로세서(680)에 디코딩된 데이터를 제공한다.Receiving the N ut antennas (652a ~ 652ut) is transmitted downlink modulated symbols from the user terminal 650, and each antenna 652 provides a received signal to a respective receiver (RCVR) (654). Each receiver 654 performs processing complementary to the processing performed by the antenna 622 to provide received symbols. The receive (RX) spatial processor 660 performs spatial matching filtering on received symbols from all receivers 654a to 654ut to provide the detected data symbols, and these data symbols are transmitted by the access point 610. It is an estimate of the data symbol. The RX data processor 670 further processes the detected data symbols (e.g., symbol demapping, deinterleaving and decoding) to provide the decoded data to the data sink 672 and/or the controller/processor 680. .

채널 프로세서(678)는 수신된 파일럿 심벌들을 처리하여 관심 있는 각 부대역에 대한 다운링크 채널 응답의 추정치

Figure 112009065061078-PAT00090
를 제공한다. 프로세서(678 및/또는 680)는 여기서 설명한 기술을 이용하여 각 행렬
Figure 112009065061078-PAT00091
를 분해하여, 다운링크 채널 응답 행렬 H (k)에 대한 V (k) 및 (k)의 추정치인
Figure 112009065061078-PAT00092
Figure 112009065061078-PAT00093
를 구할 수 있다. 프로세서(678 및/또는 680)는 표 1에 나타낸 바와 같이,
Figure 112009065061078-PAT00094
를 기초로 관심 있는 각 부대역에 대한 다운링크 공간 필터 행렬 M dn(k)를 유도할 수 있다. 프로세서(680)는 다운링크 매칭 필터링을 위해 RX 공간 프로세서(660)에 M dn(k)를 그리고/또는 업링크 공간 처리를 위해 TX 공간 프로세서(690)에
Figure 112009065061078-PAT00095
를 제공할 수 있다.The channel processor 678 processes the received pilot symbols to provide an estimate of the downlink channel response for each subband of interest.
Figure 112009065061078-PAT00090
Provides. Processors 678 and/or 680 are each matrix
Figure 112009065061078-PAT00091
Decomposing the downlink channel response matrix H ( k ), which is the estimate of V ( k ) and ( k)
Figure 112009065061078-PAT00092
And
Figure 112009065061078-PAT00093
Can be obtained. Processors 678 and/or 680, as shown in Table 1,
Figure 112009065061078-PAT00094
The downlink spatial filter matrix M dn ( k ) for each subband of interest can be derived based on. The processor 680 draws M dn ( k ) to the RX spatial processor 660 for downlink matching filtering and/or to the TX spatial processor 690 for uplink spatial processing.
Figure 112009065061078-PAT00095
Can provide.

업링크에 대한 처리는 다운링크에 대한 처리와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 데이터 소스(686)로부터의 트래픽 데이터 및 제어기/프로세서(680)로부터의 다른 데이터는 TX 데이터 프로세서(688)에 의해 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조)되어 파일럿 심벌과 다중화되고, TX 공간 프로세서(690)에 의해 관심 있는 각 부대역에 대한

Figure 112009065061078-PAT00096
로 추가 공간 처리된다. TX 공간 프로세서(690)로부터의 송신 심벌들은 송신기(654a~654ut)에 의해 추가 처리되어 Nut개의 업링크 변조 신호를 생성하고, 이 업링크 변조 신호는 안테나(652a~652ut)에 의해 전송된다.The processing for the uplink may be the same as or different from the processing for the downlink. Traffic data from data source 686 and other data from controller/processor 680 are processed (e.g., encoded, interleaved and modulated) by TX data processor 688 to be multiplexed with pilot symbols, and TX spatial For each subband of interest by processor 690
Figure 112009065061078-PAT00096
It is treated with additional space. The transmission symbols from TX spatial processor 690 are further processed by transmitters 654a-654ut to generate N ut uplink modulated signals, which are transmitted by antennas 652a-652ut.

액세스 포인트(610)에서, 업링크 변조 신호는 안테나(624a~624ap)에 의해 수신되고 수신기(622a~622ap)에 의해 처리되어 업링크 전송용 수신 심벌을 생성한다. RX 공간 프로세서(640)는 수신된 데이터 심벌에 대해 공간 매칭 필터링을 수행하여 검출된 데이터 심벌을 제공한다. RX 데이터 프로세서(642)는 검출된 데이터 심벌들을 처리하여 데이터 싱크(644) 및/또는 제어기/프로세서(630)에 디코딩된 데이터를 제공한다.At the access point 610, uplink modulated signals are received by antennas 624a-624ap and processed by receivers 622a-622ap to generate received symbols for uplink transmission. The RX spatial processor 640 provides the detected data symbols by performing spatial matching filtering on the received data symbols. RX data processor 642 processes the detected data symbols and provides decoded data to data sink 644 and/or controller/processor 630.

채널 프로세서(628)는 수신된 파일럿 심벌들을 처리하여, 업링크 파일럿이 전송되는 방식에 따라 관심 있는 각 부대역에 대한 H H (k) 또는 U (k)의 추정치를 제공한다. 프로세서(628 및/또는 630)는 여기서 설명한 기술을 이용하여 각 행렬

Figure 112009065061078-PAT00097
를 분해하여
Figure 112009065061078-PAT00098
를 구할 수 있다. 프로세서(628 및/또는 630)는 또한
Figure 112009065061078-PAT00099
를 기초로 관심 있는 각 부대역에 대한 업링크 공간 필터 행렬 M up(k)를 유도할 수도 있다. 프로세서(630)는 다운링크 매칭 필터링을 위해 RX 공간 프로세서(640)에 M up(k)를 그리고/또는 다운링크 공간 처리를 위해 TX 공간 프로세서(620)에
Figure 112009065061078-PAT00100
를 제공할 수 있다.The channel processor 628 processes the received pilot symbols and provides an estimate of H H ( k ) or U ( k ) for each subband of interest depending on how the uplink pilot is transmitted. Processors 628 and/or 630 can use the techniques described herein to
Figure 112009065061078-PAT00097
By disassembling
Figure 112009065061078-PAT00098
Can be obtained. Processors 628 and/or 630 are also
Figure 112009065061078-PAT00099
It is also possible to derive an uplink spatial filter matrix M up ( k ) for each subband of interest based on. The processor 630 transmits M up ( k ) to the RX spatial processor 640 for downlink matching filtering and/or to the TX spatial processor 620 for downlink spatial processing.
Figure 112009065061078-PAT00100
Can provide.

제어기/프로세서(630, 680)는 각각 액세스 포인트(610) 및 사용자 단말(650)에서의 동작을 제어한다. 메모리(632, 682)는 각각 액세스 포인트(610) 및 사용자 단말(650)에 대한 데이터 및 프로그램 코드를 저장한다. 프로세서(628, 630, 678, 680) 및/또는 다른 프로세서들은 채널 응답 행렬의 고유값 분해 및/또는 특이값 분해를 수행할 수 있다.The controllers/processors 630 and 680 control operations at the access point 610 and the user terminal 650, respectively. The memories 632 and 682 store data and program codes for the access point 610 and the user terminal 650, respectively. Processors 628, 630, 678, 680 and/or other processors may perform eigenvalue decomposition and/or singular value decomposition of the channel response matrix.

여기서 설명한 행렬 분해 기술은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 행렬 분해를 수행하는데 사용되는 처리 유닛이 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 다른 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.The matrix decomposition technique described herein can be implemented by various means. For example, these technologies may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. For hardware implementations, the processing unit used to perform the matrix decomposition is one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable It may be implemented in a gate array (FPGA), a processor designed to perform the functions described herein, a controller, a microcontroller, a microprocessor, other units, or a combination thereof.

펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현의 경우, 행렬 분해 기술은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드가 메모리(예를 들어, 도 6의 메모리(632 또는 682))에 저장되어 프로세서(예를 들어, 프로세서(630 또는 680))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있다.In the case of firmware and/or software implementation, the matrix decomposition technique may be implemented with modules (eg, procedures, functions, etc.) that perform the functions described herein. The software code may be stored in a memory (eg, memory 632 or 682 of FIG. 6) and executed by a processor (eg, processor 630 or 680 ). The memory unit may be implemented inside the processor or outside the processor.

여기서는 참조 및 특정 섹션의 위치를 찾는데 도움이 되도록 제목이 포함된다. 이들 제목은 거기서 설명하는 개념의 범위를 한정하는 것이 아니라, 이들 개념은 전체 명세서에 걸쳐 다른 섹션들에 응용 가능성을 가질 수 있다.Headings are included here to help locate references and specific sections. These headings do not limit the scope of the concepts described therein, and these concepts may have applicability in other sections throughout the entire specification.

개시된 실시예들의 상기 설명은 어떠한 당업자라도 본 발명을 제조 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자들에게 쉽게 명백하며, 본원에 정의된 일반 원리는 본 발명의 진의나 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타낸 실시예들로 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 신규 특징에 부합하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다.The above description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments are readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the spirit or scope of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

도 1은 야코비 회전을 이용하여 고유값 분해를 수행하는 프로세스를 나타낸다.1 shows a process for performing eigenvalue decomposition using Jacobian rotation.

도 2는 제 1 SVD 실시예에 따라 야코비 회전을 이용하여 특이값 분해를 수행하는 프로세스를 나타낸다.2 shows a process of performing singular value decomposition using Jacobian rotation according to the first SVD embodiment.

도 3은 제 2 SVD 실시예에 따라 야코비 회전을 이용하여 특이값 분해를 수행하는 프로세스를 나타낸다.3 shows a process of performing singular value decomposition using Jacobi rotation according to the second SVD embodiment.

도 4는 야코비 회전을 이용하여 행렬을 분해하는 프로세스를 나타낸다.4 shows a process for decomposing a matrix using Jacobian rotation.

도 5는 야코비 회전을 이용하여 행렬을 분해하는 장치를 나타낸다.5 shows an apparatus for decomposing a matrix using Jacobian rotation.

도 6은 액세스 포인트 및 사용자 단말의 블록도를 나타낸다.6 shows a block diagram of an access point and a user terminal.

Claims (12)

무선 통신을 위한 장치로서,An apparatus for wireless communication, 복소값들의 제 1 행렬에서의 비-대각 성분들을 0으로 만들도록(zero out) 복소값들의 야코비(Jacobi) 회전 행렬들을 사용하여 상기 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행하고,Perform multiple iterations of Jacobian rotation on the first matrix using Jacobi rotation matrices of complex values to zero out non-diagonal components in the first matrix of complex values, 상기 야코비 회전 행렬들에 기초하여 복소값들의 제 2 행렬을 유도하고 ― 상기 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함함 ―, 그리고Derive a second matrix of complex values based on the Jacobian rotation matrices, the second matrix comprising orthogonal vectors; and 상기 직교 벡터들을 이용하여 다수의 안테나들을 통해 데이터를 전송하도록 구성된 프로세서, 및A processor configured to transmit data via a plurality of antennas using the orthogonal vectors; and 상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함하는,A memory coupled to the processor, 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프로세서는 상기 제 2 행렬의 우측 특이(singular) 벡터들을 사용하여 상기 다수의 안테나들을 통해 데이터를 전송하도록 구성되는,The processor is configured to transmit data via the plurality of antennas using right singular vectors of the second matrix, 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 무선 통신을 위한 장치로서,An apparatus for wireless communication, 복소값들의 제 1 행렬에서의 비-대각 성분들을 0으로 만들도록(zero out) 복 소값들의 야코비(Jacobi) 회전 행렬들을 사용하여 상기 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행하고,Perform multiple iterations of Jacobian rotation on the first matrix using Jacobe rotation matrices of complex values to zero out non-diagonal components in the first matrix of complex values, 상기 야코비 회전 행렬들에 기초하여 복소값들의 제 2 행렬을 유도하고 ― 상기 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함함 ―, 그리고Derive a second matrix of complex values based on the Jacobian rotation matrices, the second matrix comprising orthogonal vectors; and 상기 직교 벡터들을 사용하여 다수의 안테나들을 통해 데이터를 수신하도록 구성된 프로세서, 및A processor configured to receive data via a plurality of antennas using the orthogonal vectors, and 상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함하는,A memory coupled to the processor, 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 프로세서는 상기 제 2 행렬의 좌측 특이(singular) 벡터들을 사용하여 상기 다수의 안테나들을 통해 데이터를 수신하도록 구성되는,The processor is configured to receive data via the plurality of antennas using left singular vectors of the second matrix, 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 무선 통신을 위한 장치로서,An apparatus for wireless communication, 복소값들의 제 1 행렬에서의 비-대각 성분들을 0으로 만들도록(zero out) 복소값들의 야코비(Jacobi) 회전 행렬들을 사용하여 상기 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행하기 위한 수단;Means for performing multiple iterations of Jacobian rotation on the first matrix using Jacobi rotation matrices of complex values to zero out non-diagonal components in the first matrix of complex values ; 상기 야코비 회전 행렬들에 기초하여 복소값들의 제 2 행렬을 유도하기 위한 수단 ― 상기 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함함 ―; 및Means for deriving a second matrix of complex values based on the Jacobian rotation matrices, the second matrix comprising orthogonal vectors; And 상기 직교 벡터들을 이용하여 다수의 안테나들을 통해 데이터를 전송하기 위한 수단을 포함하는,Means for transmitting data over a plurality of antennas using the orthogonal vectors; 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전송하기 위한 수단은 상기 제 2 행렬의 우측 특이(singular) 벡터들을 사용하여 상기 다수의 안테나들을 통해 데이터를 전송하도록 구성되는,The means for transmitting is configured to transmit data via the plurality of antennas using right singular vectors of the second matrix, 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 무선 통신을 위한 장치로서,An apparatus for wireless communication, 복소값들의 제 1 행렬에서의 비-대각 성분들을 0으로 만들도록(zero out) 복소값들의 야코비(Jacobi) 회전 행렬들을 사용하여 상기 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행하기 위한 수단;Means for performing multiple iterations of Jacobian rotation on the first matrix using Jacobi rotation matrices of complex values to zero out non-diagonal components in the first matrix of complex values ; 상기 야코비 회전 행렬들에 기초하여 복소값들의 제 2 행렬을 유도하기 위한 수단 ― 상기 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함함 ― ; 및Means for deriving a second matrix of complex values based on the Jacobian rotation matrices, the second matrix comprising orthogonal vectors; And 상기 직교 벡터들을 사용하여 다수의 안테나들을 통해 데이터를 수신하기 위한 수단을 포함하는,Means for receiving data via a plurality of antennas using the orthogonal vectors; 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 수신하기 위한 수단은 상기 제 2 행렬의 우측 특이(singular) 벡터들을 사용하여 상기 다수의 안테나들을 통해 데이터를 수신하도록 구성되는,The means for receiving is configured to receive data via the plurality of antennas using right singular vectors of the second matrix, 무선 통신을 위한 장치.Device for wireless communication. 무선 통신을 위한 방법으로서,A method for wireless communication, 복소값들의 제 1 행렬에서의 비-대각 성분들을 0으로 만들도록(zero out) 복소값들의 야코비(Jacobi) 회전 행렬들을 사용하여 상기 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행는 단계;Performing multiple iterations of Jacobian rotation on the first matrix using Jacobi rotation matrices of the complex values to zero out non-diagonal components in the first matrix of complex values; 상기 야코비 회전 행렬들에 기초하여 복소값들의 제 2 행렬을 유도하는 단계 ― 상기 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함함 ― ; 및Deriving a second matrix of complex values based on the Jacobian rotation matrices, the second matrix comprising orthogonal vectors; And 상기 직교 벡터들을 이용하여 다수의 안테나들을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는,Transmitting data via a plurality of antennas using the orthogonal vectors; 무선 통신을 위한 방법.Method for wireless communication. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전송하는 단계는 상기 제 2 행렬의 우측 특이(singular) 벡터들을 사용하여 상기 다수의 안테나들을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는,The transmitting step includes transmitting data over the plurality of antennas using right singular vectors of the second matrix, 무선 통신을 위한 방법.Method for wireless communication. 무선 통신을 위한 방법으로서,A method for wireless communication, 복소값들의 제 1 행렬에서의 비-대각 성분들을 0으로 만들도록(zero out) 복소값들의 야코비(Jacobi) 회전 행렬들을 사용하여 상기 제 1 행렬에 야코비 회전의 다수 반복들을 수행하는 단계;Performing multiple iterations of Jacobian rotation on the first matrix using Jacobi rotation matrices of complex values to zero out non-diagonal components in a first matrix of complex values; 상기 야코비 회전 행렬들에 기초하여 복소값들의 제 2 행렬을 유도하는 단계 ― 상기 제 2 행렬은 직교 벡터들을 포함함 ― ; 및Deriving a second matrix of complex values based on the Jacobian rotation matrices, the second matrix comprising orthogonal vectors; And 상기 직교 벡터들을 사용하여 다수의 안테나들을 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함하는,Receiving data via a plurality of antennas using the orthogonal vectors; 무선 통신을 위한 방법.Method for wireless communication. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 수신하는 단계는 상기 제 2 행렬의 우측 특이(singular) 벡터들을 사용하여 상기 다수의 안테나들을 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함하는,The receiving step includes receiving data via the plurality of antennas using right singular vectors of the second matrix, 무선 통신을 위한 방법.Method for wireless communication.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8204149B2 (en) 2003-12-17 2012-06-19 Qualcomm Incorporated Spatial spreading in a multi-antenna communication system
US7336746B2 (en) 2004-12-09 2008-02-26 Qualcomm Incorporated Data transmission with spatial spreading in a MIMO communication system
US8285226B2 (en) 2004-05-07 2012-10-09 Qualcomm Incorporated Steering diversity for an OFDM-based multi-antenna communication system
US8923785B2 (en) 2004-05-07 2014-12-30 Qualcomm Incorporated Continuous beamforming for a MIMO-OFDM system
US7978649B2 (en) 2004-07-15 2011-07-12 Qualcomm, Incorporated Unified MIMO transmission and reception
US7602855B2 (en) 2005-04-01 2009-10-13 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for singular value decomposition of a channel matrix
US8543070B2 (en) 2006-04-24 2013-09-24 Qualcomm Incorporated Reduced complexity beam-steered MIMO OFDM system
US8290089B2 (en) 2006-05-22 2012-10-16 Qualcomm Incorporated Derivation and feedback of transmit steering matrix
WO2008021396A2 (en) * 2006-08-17 2008-02-21 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for providing efficient precoding feedback in a mimo wireless communication system
CN101488759B (en) * 2009-02-24 2012-04-11 东南大学 Decoding method for MIMO OFDM system low density correcting code
CN101908123B (en) * 2010-06-01 2012-06-27 福建新大陆电脑股份有限公司 Hardware logic implementation device for Hough operation
CN102013907B (en) * 2010-09-29 2013-12-11 中国科学院声学研究所 Channel information feedback method of beam shaping system with Mt*2MIMO (Multiple Input Multiple Output) characteristic
CN103780330B (en) 2012-10-19 2017-04-26 华为技术有限公司 Signal transmission method, system and device
CN105323037A (en) * 2014-08-01 2016-02-10 中国移动通信集团公司 Pre-coding method and device according to complex matrix
CN105323036A (en) * 2014-08-01 2016-02-10 中国移动通信集团公司 Method and device for performing singular value decomposition on complex matrix and computing equipment
CN105871503B (en) * 2015-01-22 2019-03-12 华邦电子股份有限公司 Multiple input, multiple output wireless communication system and its channel decomposition method
CN104618293B (en) * 2015-01-27 2017-11-28 东南大学 A kind of optimization method of the unitary transformation matrix of smooth singular value decomposition
CN104636632B (en) * 2015-03-10 2017-12-15 中国人民解放军国防科学技术大学 The small amount of storage computation of table lookup method of high-precision phase position
CN105403865B (en) * 2015-10-23 2017-10-27 河海大学 Multi-carrier signal constant envelope modulation methodology
WO2018152534A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 Kyndi, Inc. Method and apparatus of machine learning using a network with software agents at the network nodes and then ranking network nodes
CN107102841A (en) * 2017-04-06 2017-08-29 上海晟矽微电子股份有限公司 A kind of coordinate transform parallel calculating method and device
CN108228536B (en) * 2018-02-07 2021-03-23 成都航天通信设备有限责任公司 Method for realizing Hermitian matrix decomposition by using FPGA (field programmable Gate array)
CN110110285B (en) * 2019-04-10 2020-05-22 浙江大学 Parallel Jacobi calculation acceleration implementation method for FPGA
CN110531866B (en) * 2019-10-29 2020-03-13 深圳市瑞立视多媒体科技有限公司 Method for performing attitude calculation based on improved inverse kinematics and related equipment
CN112015369B (en) * 2020-08-25 2022-09-16 湖南艾科诺维科技有限公司 FPGA-based signal processing method, electronic device and storage medium
CN114184837B (en) * 2021-12-09 2022-10-18 电子科技大学 Instantaneous frequency measurement method based on Cordic algorithm
WO2023108065A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Rampart Communications, Inc. Methods and apparatus for correcting timing and frequency offsets between communications receivers and transmitters
CN116382617B (en) * 2023-06-07 2023-08-29 之江实验室 Singular value decomposition accelerator with parallel ordering function based on FPGA

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2976888B2 (en) * 1996-06-27 1999-11-10 日本電気株式会社 Circuit simulation method
DE19626984C1 (en) * 1996-07-04 1997-11-27 Siemens Ag Process for computer-aided determination of a system context function
US6510354B1 (en) * 1999-04-21 2003-01-21 Ching-Fang Lin Universal robust filtering process
US6859747B2 (en) * 2001-04-26 2005-02-22 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for self-calibrating a motion control system
US7327800B2 (en) * 2002-05-24 2008-02-05 Vecima Networks Inc. System and method for data detection in wireless communication systems

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