KR20110025058A - Codebook for multiple-user multiple input multiple output communication and communication device of using the codebook - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 코드북 및 상기 코드북을 사용하는 통신 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a codebook for multi-user multi-input / output communication and a communication device using the codebook.
최근 무선 통신 환경에서 음성 서비스를 비롯한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고, 고품질 및 고속의 데이터 전송을 지원하기 위하여, 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 공간 영역에서 다수의 채널들을 이용하는 MIMO(multi input multi output) 통신 시스템에 대한 기술이 급속도로 발전하고 있다.Recently, various studies have been conducted to provide various multimedia services including voice services in a wireless communication environment and to support high quality and high speed data transmission. In particular, technology for a multi input multi output (MIMO) communication system using a plurality of channels in a spatial domain is rapidly developing.
MIMO 통신 시스템에서, 기지국 및 단말기들은 채널 환경에 적절히 대처하기 위하여 코드북을 사용한다. 특정 공간은 일정한 기준에 따라 복수 개의 코드워드들로 양자화될 수 있으며, 생성된 복수의 코드워드들은 코드북으로서 기지국 및 단말들에 저장될 수 있다. 이러한 코드북은 기지국 및 단말기들이 채널 정보를 공유하는 데에 사용될 수 있으며, 빔포밍 벡터들을 결정하는 데에도 사용될 수 있다.In a MIMO communication system, base stations and terminals use codebooks to properly cope with the channel environment. The specific space may be quantized into a plurality of codewords according to a predetermined criterion, and the generated plurality of codewords may be stored in a base station and terminals as a codebook. This codebook can be used by base stations and terminals to share channel information, and can also be used to determine beamforming vectors.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법은 제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북 및 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계; 상기 제1 수신기로부터 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제1 선호 코드워드에 관한 정보 및 상기 제2 수신기로부터 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제1 선호 코드워드 및 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 채널 코드북 및 상기 제2 채널 코드북은 서로 다르다.A communication method of a transmitter for multi-user multi-input / output communication according to an embodiment of the present invention includes maintaining a memory in which a first channel codebook corresponding to a first receiver and a second channel codebook corresponding to a second receiver are stored; Information about a first preferred codeword among codewords included in the first channel codebook from the first receiver and information about a second preferred codeword among codewords included in the second channel codebook from the second receiver. Receiving information; And determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on the first preferred codeword and the second preferred codeword. Here, the first channel codebook and the second channel codebook are different from each other.
상기 제1 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제1 수신기 사이의 제1 채널의 공분산(covariance)과 관련된 것이고, 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산과 관련된 것일 수 있다.The information about the first preferred codeword is related to the covariance of the first channel between the transmitter and the first receiver, and the information about the second preferred codeword is between the transmitter and the second receiver. It may be related to the covariance of the second channel.
상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들을 기초로 정의되고, 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드에 있는 벡터들을 기초로 정의되고, Mr1은 상기 제1 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mr2는 상기 제2 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mt는 상기 송신기의 송신 안테나들의 개수일 수 있다.Codewords included in the first channel codebook are defined based on vectors in a grasmanian line packing codebook of M t M r1 x 1 dimension, and code words included in the second channel codebook are M t M r2 x 1 M r1 is the number of receive antennas of the first receiver, M r2 is the number of receive antennas of the second receiver, and M t is the number of receive antennas of the transmitter. It may be the number of transmit antennas.
상기 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의되고, 상기 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의될 수 있다.Vectors in the Grasmanian line packing codebook of M t M r1 x 1 dimension are converted into m t x M r1 dimension matrices, and each of the codewords included in the first channel codebook is M t x M r1 dimension Vectors defined in each of the m t M r2 x 1-dimensional Grasmanian line packing codebooks are converted into m t x M r2 -dimensional matrices, and included in the second channel codebook. Each of these may be defined by each of the m t x M r2 dimensions of the matrix.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제1 빔포밍 벡터 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계일 수 있다.Determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver may include determining the first beamforming vector using a first beamforming codebook for the first receiver. And determining the second beamforming vector by using a second beamforming codebook for the second receiver different from the first beamforming codebook.
상기 제1 빔포밍 코드북에 포함되는 제1 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리와 상기 제2 빔포밍 코드북에 포함되는 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리는 서로 동일할 수 있다.A minimum distance between first beamforming codewords included in the first beamforming codebook and a second distance between second beamforming codewords included in the second beamforming codebook may be the same.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 각각이 제로 포싱 선형 수신기임을 전제로, 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합(sum rate)을 계산하는 단계; 및 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합을 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.Determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver is based on the assumption that each of the first and second receivers is a zero forcing linear receiver. Calculating a sum rate for a receiver and the second receiver; And selecting a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on the sum of rates for the first receiver and the second receiver.
상기 제1 빔포밍 코드북 및 상기 제2 빔포밍 코드북 각각은 상기 제1 빔포밍 코드워드들과 상기 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 상관(correlation)이 최소가 되도록 설계될 수 있다.Each of the first beamforming codebook and the second beamforming codebook may be designed such that a correlation between the first beamforming codewords and the second beamforming codewords is minimized.
상기 제1 빔포밍 코드북은 제1 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되고, 상기 제2 빔포밍 코드북은 상기 제1 유니터리 회전 매트릭스와 다른 제2 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성될 수 있다.The first beamforming codebook is generated by inner product of each of the codewords included in a first unitary rotation matrix and a predefined basic codebook, and the second beamforming codebook is the first unitary rotation matrix. And a second unitary rotation matrix different from and each of the codewords included in the predefined basic codebook.
상기 송신기의 통신 방법은 상기 제1 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제1 수신기로 제공하고, 상기 제2 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제2 수신기로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of communication of the transmitter may further include providing information about the first unitary rotation matrix to the first receiver and providing information about the second unitary rotation matrix to the second receiver. .
상기 송신기의 통신 방법은 상기 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 간섭 통계(statistics)을 계산하는 단계; 및 상기 간섭 통계에 관한 정보를 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of communication of the transmitter is based on the dot product between the first beamforming vector and the hermitian of the first beamforming vector, and the interference statistics based on the dot product between the second beamforming vector and the hermitian of the second beamforming vector. calculating (statistics); And providing information regarding the interference statistics to the first receiver and the second receiver.
본 발명의 일실시예에 따른 송신기, 제1 수신기 및 제2 수신기를 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 제2 수신기의 통신 방법은 제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북과 구별되는 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계; 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산(covariance)을 계산하는 단계; 상기 제2 채널의 공분산을 기초로 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드를 선택하는 단계; 상기 송신기로 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 제공하는 단계; 상기 송신기가 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 제2 빔포밍 벡터를 사용하는 경우, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계; 및 상기 제2 빔포밍 벡터 및 상기 제2 채널에 따라 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계를 포함한다.A communication method of a second receiver for a multi-user multi-input / output communication system including a transmitter, a first receiver, and a second receiver according to an embodiment of the present invention may include a second channel distinguished from a first channel codebook corresponding to the first receiver. Maintaining a memory in which a second channel codebook corresponding to a receiver is stored; Calculating a covariance of a second channel between the transmitter and the second receiver; Selecting a second preferred codeword among codewords included in the second channel codebook based on the covariance of the second channel; Providing information regarding the second preferred codeword to the transmitter; Identifying the second beamforming vector when the transmitter uses a second beamforming vector based on the second preferred codeword; And calculating a reception combining vector according to the second beamforming vector and the second channel.
상기 수신기의 통신 방법은 상기 송신기로부터 전송된 상기 제2 수신기를 위한 전용(dedicated) 파일럿을 이용하여 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 실효 채널을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는 상기 실효 채널을 기초로 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계일 수 있다.The method of communication of the receiver further comprises calculating an effective channel between the transmitter and the second receiver using a dedicated pilot for the second receiver transmitted from the transmitter, wherein the second beamforming Identifying the vector may be determining the second beamforming vector based on the effective channel.
상기 수신기의 통신 방법은 상기 송신기가 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제1 빔포밍 벡터 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 결정하고, 상기 제2 빔포밍 코드북은 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되는 경우, 상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 송신기로부터 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는 상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계일 수 있다.In the communication method of the receiver, the transmitter determines the first beamforming vector using a first beamforming codebook for the first receiver, and a second beamforming for the second receiver that is different from the first beamforming codebook. The second beamforming vector is determined using a codebook, and the second beamforming codebook is generated by inner product of each of the codewords included in a unitary rotation matrix and a predefined basic codebook. And receiving information about a unitary rotation matrix from the transmitter, and determining the second beamforming vector comprises: identifying the second beamforming vector using the information about the unitary rotation matrix. It may be a step.
상기 수신기의 통신 방법은 상기 송신기로부터 간섭 통계(statistics)- 상기 간섭 통계는 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 계산됨-에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계는 상기 간섭 통계를 기초로 상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계일 수 있다.The method of communication of the receiver includes interference statistics from the transmitter, wherein the interference statistics are a dot product between the first beamforming vector for the first receiver and the hermitian of the first beamforming vector and the second beamforming vector. And calculating information based on the dot product between the second beamforming vector and the hermian of the second beamforming vector, wherein calculating the reception combining vector comprises: the reception combiner based on the interference statistics. Calculating an inning vector.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐루프 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 Mt 개의 송신 안테나들이 설치된 송신기 및 Mr 개의 수신 안테나들이 설치된 각각의 수신기를 나타낸 도면이다.
도 3은 MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터 및 상기 벡터를 기초로 생성되는 Mt x Mr 차원의 매트릭스를 나타낸 도면이다.
도 4는 어느 하나의 코드북에 포함된 코드워드들과 다른 코드북들 각각에 포함된 코드워드들이 거의 상관을 가지지 않는 경우의 예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기 i의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다.
1 is a diagram illustrating a closed loop multi-user multi-input / output communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a transmitter provided with M t transmit antennas and a receiver provided with M r receive antennas.
FIG. 3 is a diagram illustrating a vector in a Grasmanian line packing codebook of M t M r x 1 and a matrix of M t x M r dimensions generated based on the vector.
4 illustrates an example in which codewords included in one codebook and codewords included in each of the other codebooks have little correlation.
5 is a flowchart illustrating a communication method of a transmitter and a receiver i in a multi-user multi-input / output communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a transmitter according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐루프 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a closed loop multi-user multi-input / output communication system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 폐루프 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템은 기지국(110) 및 사용자들의 단말들(120, 130, 140)을 포함한다. 본 발명의 실시예들은 업링크에서도 적용될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 아래에서는 다운링크 케이스에 대해 주로 설명한다. '폐루프'라고 함은 단말들(120, 130, 140)이 채널 정보를 포함하는 피드백 정보를 기지국(110)으로 피드백하고, 기지국(110)이 피드백 정보를 이용하여 빔포밍을 수행하는 것을 의미한다.Referring to FIG. 1, a closed loop multi-user multi-input / output communication system includes a
기지국(110)에는 복수의 안테나들이 설치되며, 사용자들의 단말들(120, 130, 140) 각각에는 하나 또는 복수의 안테나들이 설치될 수 있다. 그리고, 기지국(110)과 사용자들의 단말들(120, 130, 140) 사이에는 채널들이 형성되며, 채널들 각각을 통하여 신호가 송/수신된다.The
기지국(110)과 사용자 k의 단말 사이의 채널을 Hk라고 하는 경우, 기지국(110)은 사용자 k의 단말이 채널 Hk를 추정할 수 있도록 공통 파일럿을 전송한다. 이 때, 사용자 k의 단말은 채널 Hk를 추정한 후, 채널 Hk를 기초로 코드북에 포함된 코드워드들 중 선호 코드워드를 결정하고, 그 선호 코드워드에 관한 정보를 기지국(110)으로 피드백한다. 기지국(110)은 그 선호 코드워드에 관한 정보를 기초로 데이터 스트림들(S1, SN)을 빔포밍하는 데에 사용되는 사용자 k의 단말을 위한 빔포밍 벡터를 결정한다.When the channel between the
아래에서 자세히 설명하겠지만, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기지국은 사용자 k의 단말을 위한 전용(dedicated) 파일럿을 전송할 수 있으며, 사용자 k의 단말은 전용 파일럿을 이용하여 실효 채널 Hkwk를 추정할 수 있다. 여기서, wk는 사용자 k의 단말을 위한 빔포밍 벡터이다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따른 기지국(110)은 채널 Hk에 관한 정보(채널 정보)를 파악하기 위하여 코드북을 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 빔포밍 벡터의 후보들이 저장된 코드북을 사용할 수도 있다. 빔포밍 벡터의 후보들이 저장된 코드북이 사용되는 경우, 기지국(110)은 빔포밍 벡터의 후보들 중 어느 하나를 빔포밍 벡터로 선택할 수 있다.
As will be described in detail below, according to the embodiments of the present invention, the base station may transmit a dedicated pilot for the user k terminal, and the user k terminal may transmit the effective channel H k w k using the dedicated pilot. It can be estimated. Here, w k is a beamforming vector for the user k terminal. In addition, the
도 2는 Mt 개의 송신 안테나들이 설치된 송신기 및 Mr 개의 수신 안테나들이 설치된 각각의 수신기를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a transmitter provided with M t transmit antennas and a receiver provided with M r receive antennas.
도 2를 참조하면, 송신기 1(210)는 Mt 개의 송신 안테나들을 포함하고, 수신기들(220, 230, 240) 각각은 Mr 개의 수신 안테나들을 포함한다. 여기서, 수신기들(220, 230, 240)의 개수를 K라고 가정한다. 그리고, 송신기 1(210)는 다운링크에서 기지국, 중계기 등일 수 있으며, 업링크에서는 단말기일 수 있다. 뿐만 유사하게, 수신기들(220, 230, 240) 각각은 다운링크에서 단말기일 수 있으며, 업링크에서는 기지국 또는 중계기일 수 있다.Referring to FIG. 2,
아래에서는, Mr가 Mt보다 크거나 같은 경우 및 Mr가 Mt보다 작은 경우 각각에 대하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
In the following, when M r is greater than or equal to M t, and M r if M is less than t will be described embodiments of the present invention for each.
MM
rr
가 MM
tt
보다 크거나 같은 경우Greater than or equal to
송신기 및 수신기들 각각이 채널 정보를 공유하기 위하여 제한된 사이즈를 갖는 채널 코드북을 사용하는 경우, 송신기가 수신기들 각각으로부터 부분적인(partial) 채널 정보(부분적인 채널 상태 정보-channel state information-라고 불리기도 한다)를 얻을 수 있다. 그리고, 수신기들 각각을 위한 전송 파워는 동일하다고 가정하는 경우, 수신기들 각각에는 P/K의 전송 파워가 할당된다. P는 토탈 전송 파워를 나타낸다. 이 때, 수신기 i에서의 수신 신호 벡터 yi는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
If each of the transmitters and receivers uses a channel codebook with a limited size to share channel information, the transmitter may call partial channel information (channel state information) from each of the receivers. Can be obtained). And, if it is assumed that the transmission power for each of the receivers is the same, each of the receivers is assigned a transmission power of P / K. P represents the total transmission power. At this time, the received signal vector in a receiver i y i can be expressed as Equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 이고, CMr x Mt는 Mr x Mt 차원의 컴플렉스 공간을 나타낸다. 는 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 나타내며, 는 규준화된 노이즈 벡터를 나타낸다. 의 엔트리들은 표준 정규 분포 에 따라 identically independent distributed하다. 그리고, 는 전송 심볼을 나타내며, 전송 심볼의 에너지는 이며, 는 신호 대 잡음 비(SNR)이다.here, And C Mr x Mt represents a complex space of M r x M t dimension. Denotes a beamforming vector for receiver i, Denotes a normalized noise vector. Entries in the standard normal distribution According to identically independent distributed. And, Represents a transmission symbol, and the energy of the transmission symbol is , Is the signal-to-noise ratio (SNR).
수신기 i는 송신기로부터 전송된 공통 파일럿을 이용하여 수신기 i와 송신기 사이의 채널 Hi를 추정할 수 있다. 수신기 i에서의 수신 신호 벡터 yi를 상기 수학식 1과 같이 모델링하는 경우, 수신기 i는 채널 Hi의 공분산인 Hi *Hi를 계산할 수 있다. 뿐만 아니라, 수신기 i는 를 계산할 수 있다. 여기서, Hi *는 Hi의 허미시안을 나타내며, 는 Hi의 프로비니어스 놈의 제곱(square)을 의미한다.Receiver i may estimate the channel H i between receiver i and the transmitter using the common pilot transmitted from the transmitter. When modeling the received signal vector y i at the receiver i as shown in
수신기 i는 사이즈 N1의 채널 코드북 를 이용하여 에 대응하는 선호 코드워드를 선택할 수 있다. 여기서, 는 하기 수학식 2와 같이 N1 개의 코드워드들을 포함한다.
Receiver i is a channel codebook of size N1 Using A preferred codeword corresponding to may be selected. here, Includes N1 codewords as shown in
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 에 포함되는 코드워드들 중 선호 코드워드는 하기 수학식 3을 통하여 선택될 수 있다.
here, Among the codewords included in the preferred codeword may be selected through
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, 이고, 수신기들 각각은 서로 다른 채널 코드북 를 갖는다. 예를 들어, 수신기 1은 채널 코드북 g(1), 수신기 2는 채널 코드북 g(2)를 갖는다. 그리고, 코드워드들 각각 는 하기 수학식 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들을 기초로 생성될 수 있다.
here, And each of the receivers has a different channel codebook Has For example,
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, 는 그래스매니안 라인 팩킹 코드북 에 있는 벡터이다. 함수 는 벡터 를 차원의 매트릭스로 변환한다. 특히, 함수 는 벡터 의 원소들을 컬럼별로(columnwisely) 쌓음(stacking)으로써 차원의 매트릭스를 생성할 수 있다. 는 A x B 차원의 오쏘노말(orthonormal) 매트릭스 스페이스를 나타낸다.
here, Grasmania Line Packing Codebook Is a vector. function Vector To Convert to a matrix of dimensions. Specifically, the function Vector By stacking the elements of column by column You can create a matrix of dimensions. Denotes an orthonormal matrix space of A x B dimension.
도 3은 MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터 및 상기 벡터를 기초로 생성되는 Mt x Mr 차원의 매트릭스를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a vector in a Grasmanian line packing codebook of M t M r x 1 and a matrix of M t x M r dimensions generated based on the vector.
도 3을 참조하면, 벡터(310)의 차원은 MtMr x 1이고, 매트릭스(320)의 차원은 Mt x Mr이다. Mt 는 2이고, Mr은 4라고 가정한다.Referring to FIG. 3, the dimension of the
벡터(310)는 MtMr x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북 의 원소이며, 매트릭스(320)은 벡터(310)의 원소들을 컬럼별로(columnwisely) 쌓음(stacking)으로써 생성된다.
수신기들이 제로포싱 선형 컴바이닝 기법을 사용한다고 가정하고, 수신기 I 가 측정 시간에서 공통 파일럿을 이용하여 에러 없이 를 추정하고, 복조 시간에서 전용 파일럿을 이용하여 에러 없이 의 실효 채널 를 추정한다고 가정한다. 여기서, 는 수신기 i를 위해 송신기에 의해 사용되는 빔포밍 벡터를 나타내며, 는 N2 사이즈의 빔포밍 코드북으로부터 선택된다. 이 때, 제로포싱 선형 컴바이너는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Suppose receivers use a zero forcing linear combining technique, and receiver I uses a common pilot at measurement time without error Is estimated and error-free using a dedicated pilot at the demodulation time. Effective channel of Suppose we estimate. here, Denotes the beamforming vector used by the transmitter for receiver i, Is selected from the N2 size beamforming codebook. In this case, the zero-forcing linear combiner may be represented by Equation 5 below.
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 다른 수신기들로부터 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 구별할 수 있도록 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 라고 가정한다. 여기서, ni는 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북에서 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터의 인덱스를 나타낸다. 전용 파일럿이 사용되는 경우, 수신기 i는 실효 채널을 추정함으로써, 를 파악할 수 있지만, 전용 파일럿이 사용되지 않는 경우, 송신기는 다운링크에서 를 수신기 i로 알려줄 수 있다.Here, the beamforming vector for receiver i can be distinguished from other receivers so that the beamforming vector for receiver i can be distinguished. Assume that Where n i represents the index of the beamforming vector for receiver i in the beamforming codebook for receiver i. If a dedicated pilot is used, receiver i estimates the effective channel, , But if a dedicated pilot is not used, the transmitter Can be informed to receiver i.
수신기들 각각의 선호 코드워드를 라고 한다면, 수신기들 각각은 를 송신기로 피드백한다. 여기서, 은 채널 코드북 에서 l 번째 코드워드를 의미한다. 송신기가 적절한 스케쥴링을 수행할 수 있도록 송신기들 각각은 를 피드백한다.Preferred codeword of each receiver , Each of the receivers Feeds back to the transmitter. here, Silver channel codebook Means the lth codeword in. Each of the transmitters must be configured so that the transmitter can perform proper scheduling. Feedback.
송신기는 수신기들 각각의 선호 코드워드를 기초로 수신기들을 위한 K 개의 빔포밍 벡터들을 생성한다. 이 때, 수신기들 각각은 서로 다른 빔포밍 코드북을 가질 수 있으며, 송신기는 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북으로부터 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 송신기에 의해 선택된 빔포밍 벡터들은 ""로 나타낼 수 있다. 그리고, 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북은 그래스매니안 라인 팩킹 코드북일 수 있다. 즉, 수신기 1 내지 수신기 K의 빔포밍 코드북은 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
The transmitter generates K beamforming vectors for the receivers based on the preferred codeword of each of the receivers. In this case, each of the receivers may have a different beamforming codebook, and the transmitter selects K beamforming vectors from the beamforming codebook corresponding to each of the receivers. The beamforming vectors selected by the transmitter are " In addition, the beamforming codebook corresponding to each of the receivers may be a Grassmanian line packing codebook. That is, the beamforming codebooks of the
[수학식 6]&Quot; (6) "
여기서, 는 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북을 나타내며, N2는 의 사이즈이다. 이러한 빔포밍 코드북들은 수신기들마다 서로 다르게 디자인되지만, 거의 그래스매니안 매니폴드(manifold) 내에서 동일한 '최소 거리(minimum distance)' 특성을 가질 수 있다. '최소 거리'는 에 포함된 코드워드들 사이의 거리들 중에서 가장 작은 거리를 의미한다.here, Denotes a beamforming codebook for receiver i, where N2 Is the size of. These beamforming codebooks are designed differently for each receiver, but may have the same 'minimum distance' characteristics in a nearly grasmanian manifold. "Minimum distance" It means the smallest distance among the distance between the codewords included in.
수신기들 각각이 제로 포싱 선형 컴바이닝을 수행하는 경우, 송신기는 하기 수학식 7을 이용하여 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택할 수 있다.
When each of the receivers performs zero forcing linear combining, the transmitter may select K beamforming vectors using Equation 7 below.
[수학식 7][Equation 7]
상기 수학식 7을 참조하면, 송신기는 수신기들로의 전송률 합(sum rate)이 최대가 되도록 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다.Referring to Equation 7, the transmitter selects K beamforming vectors such that the sum rate to the receivers is maximized.
송신기의 평균 전송률 합은 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
The sum of average transmission rates of the transmitters may be expressed by Equation 8 below.
[수학식 8][Equation 8]
브로드캐스트 채널에서, 높은 SNR 영역에서 수신기들 사이의 높은 간섭들로 인하여 전송률 합은 제한된다. 이러한 높은 SNR 영역에서 단지 수신기들 각각의 원하는(desired) 신호 파워를 높이는 것보다는 간섭 파워를 줄이는 것(suppress)이 더 효율적일 수 있다. 효율적인 빔포밍 코드북 설계 방법은 수신기들 사이의 간섭 파워를 줄임으로써 전송률 합을 증가하는 것을 요구한다. 효율적인 빔포밍 코드북 설계를 위한 하나의 가능한 방법으로서, 간섭 제한된 빔포밍 코드북에 대해 아래에서 설명한다.In a broadcast channel, the sum of rate is limited due to the high interferences between receivers in high SNR region. In this high SNR region, it may be more efficient to suppress the interference power than to simply increase the desired signal power of each of the receivers. An efficient beamforming codebook design method requires increasing the sum of rate by reducing the interference power between receivers. As one possible method for efficient beamforming codebook design, an interference limited beamforming codebook is described below.
완벽한 채널 정보를 갖는 전송률 합의 공식은 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
A rate agreement formula with complete channel information may be represented by Equation 9 below.
[수학식 9][Equation 9]
상기 수학식 9의 전송률 합은 하기 수학식 10에 의해 하한된다(lower bounded).
The sum of transmission rates in Equation 9 is lower bounded by Equation 10 below.
[수학식 10][Equation 10]
간섭이 제한된다고 가정하면, 에 대하여 가 취해진다. 에 대하여 가 취해지면, 하기 수학식 11을 나타낼 수 있다.
Assuming interference is limited, about Is taken. about Is taken, the following equation (11) can be represented.
[수학식 11][Equation 11]
상기 수학식 11을 참조하면, 높은 SNR 영역에서 코드북 디자인 전제(criterion)는 전송률 합이 단일 구(unit sphere)에 있는 다른 수신기들의 코드북들 사이에서 분리(separation) 특성에 의해 도미넌트해진다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 높은 SNR 영역에서 전송률 합은 다른 수신기들의 코드북들 사이에서 분리(separation) 특성에 큰 영향을 받는다.Referring to Equation 11, the codebook design criterion in the high SNR region means that the sum of data rates is dominant by a separation characteristic between codebooks of other receivers in a single sphere. . In other words, the sum of rates in the high SNR region is greatly influenced by the separation characteristic between codebooks of other receivers.
K 개의 수신기들 각각은 하나의 선호 코드워드를 갖는다. 선호 코드워드들의 인덱스의 모든 가능한 순열(permutation)들은 하기 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.
Each of the K receivers has one preferred codeword. All possible permutations of the index of the preferred codewords may be defined as in Equation 12 below.
[수학식 12][Equation 12]
여기서, 는 K 튜플(tuple) 벡터이며, K 튜플 벡터의 엘리먼트들은 선호 코드워드들의 인덱스들이다. 빔포밍 코드북 설계 목표 함수는 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
here, Is a K tuple vector, and the elements of the K tuple vector are indices of preferred codewords. The beamforming codebook design target function may be represented by Equation 13 below.
[수학식 13][Equation 13]
상기 수학식 13의 목표 함수는 다른 수신기들을 위한 빔포밍 코드북의 코드워드들 사이의 상관이 최소화되도록 빔포밍 코드북이 설계되어야 함을 의미한다. 직관적으로 주어진 빔포밍 코드북이 이고, 다른 빔포밍 코드북들이 ()인 경우, 는 의 기울어진(tilted) 버전이거나, 의 회전된 버전일 수 있다. 그리고, 및 는 단위 구 내에 위치하며, 동일한 최소 거리 특성을 최대한 갖는 것이 효율적일 수 있다.
The objective function of Equation 13 means that the beamforming codebook should be designed so that correlation between codewords of the beamforming codebook for other receivers is minimized. Intuitively given beamforming codebook And other beamforming codebooks ( ), Is Is a tilted version of It can be a rotated version of. And, And Is located in the unit sphere, and it may be efficient to have the same minimum distance characteristics to the maximum.
도 4는 어느 하나의 코드북에 포함된 코드워드들과 다른 코드북들 각각에 포함된 코드워드들이 거의 상관을 가지지 않는 경우의 예이다.4 illustrates an example in which codewords included in one codebook and codewords included in each of the other codebooks have little correlation.
도 4의 구(410), 구(420) 및 구(430) 각각은 코드워드들을 포함하는 공간을 의미한다. 구(410)에 포함된 코드워드들과, 구(420)에 포함된 코드워드들, 구(430)에 포함된 코드워드들은 직교하므로, 0의 상관을 갖는다. Each of the
도 4에 도시된 바와 같이, 특정 수신기에 대응하는 코드북의 코드워드들과 다른 수신기들에 대응하는 코드북들의 코드워드들이 직교하는 경우, 상기 수학식 13의 최적의 코드북들이 설계될 수 있다.
As shown in FIG. 4, when codewords of a codebook corresponding to a specific receiver and codewords of codebooks corresponding to other receivers are orthogonal, optimal codebooks of Equation 13 may be designed.
임의의 빔포밍 코드북들에 대하여 상기 수학식 13을 최적화하는 것은 매우 어려울 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시예는 시스테매틱 빔포밍 코드북 디자인 어프로치를 제공할 수 있다. Mt 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북인 를 가정하는 경우, K 개의 수신기들을 위한 코드북은 하기 수학식 14와 같이 설계될 수 있다.
It can be very difficult to optimize equation (13) for any beamforming codebooks. In this case, an embodiment of the present invention may provide a systematic beamforming codebook design approach. Mt's Grasmanian Line Packing Codebook In the following case, a codebook for K receivers may be designed as shown in Equation 14 below.
[수학식 14][Equation 14]
여기서, 는 수신기 i를 위한 Mt 차원의 유니터리 회전 매트릭스를 의미한다. 주어진 베이스 코드북 에 대하여, 유니터리 회전 매트릭스 는 상기 수학식 13을 통하여 최적화될 수 있다.here, Denotes the unitary rotation matrix of the Mt dimension for the receiver i. Given base codebook Relative rotation matrix May be optimized through Equation 13.
상술한 시스테매틱 빔포밍 코드북 구조는 효율적인 구조일 수 있다. 특히, 수신기들은 베이스 코드북 과 회전 매트릭스의 후보들을 포함하는 를 미리 저장할 수 있고, 수신기들이 송신기에 의해 서빙되기 위하여 셀로 접속할 때마다, 송신기는 회전 매트릭스의 Ui의 인덱스를 수신기들로 피드포워드할 수 있다. 이러한 경우, 수신기들은 회전 매트릭스 Ui를 이용하여 기본 코드북 을 회전함으로써 코드북 구조(configuration)를 쉽게 변경할 수 있다. 특히, 전용 파일럿이 사용될 수 있다면, 수신기들은 Ui 및 를 알 필요가 없다.The above systematic beamforming codebook structure may be an efficient structure. In particular, the receivers are base codebooks And candidates for the rotation matrix Can be stored in advance, and whenever the receivers connect to the cell to be served by the transmitter, the transmitter can feed forward the index of Ui of the rotation matrix to the receivers. In this case, the receivers use the rotation matrix Ui to code the basic codebook. You can easily change the codebook configuration by rotating. In particular, if a dedicated pilot can be used, the receivers are There is no need to know.
전체적인 성능(overall performance)을 향상시키기 위하여, 송신기로부터 수신기들 각각으로의 피드포워드 링크가 사용 가능하다고 가정한다. 이러한 피드포워드 링크를 통하여, 송신기는 모든 수신기들에게 간섭 통계에 관한 정보를 브로드캐스트할 수 있다.To improve overall performance, assume that a feedforward link from the transmitter to each of the receivers is available. Through this feedforward link, the transmitter can broadcast information about interference statistics to all receivers.
이 때, 간섭 통계는 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
In this case, the interference statistics may be expressed by Equation 15 below.
[수학식 15][Equation 15]
상기 수학식 14와 같이 간섭 제한된 빔포밍 코드북을 사용한다고 가정하는 경우, 상기 수학식 15의 간섭 통계는 수신기 i가 최적의 컴바이닝 벡터 를 설계하는 데에 도움을 준다. 최적의 컴바이닝 벡터 는 하기 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Assuming that an interference limited beamforming codebook is used, as shown in Equation 14, the interference statistic of Equation 15 indicates that the receiver i is an optimal combining vector. It helps to design. Optimal Combination Vectors Can be expressed as in Equation 16 below.
[수학식 16][Equation 16]
여기서, 는 하기 수학식 17을 기초로 계산될 수 있다.
here, May be calculated based on Equation 17 below.
[수학식 17][Equation 17]
수신기들 각각은 상기 수학식 16에 기재된 최적의 컴바이너를 설계할 수 있다. 뿐만 아니라, 수신기들 각각으로부터 피드백된 부분적인 채널 정보를 기초로 전송률 합을 최대화하는 K 개의 빔포밍 벡터를 얻을 수 있다.
Each of the receivers can design the optimal combiner described in Equation 16 above. In addition, based on the partial channel information fed back from each of the receivers, it is possible to obtain K beamforming vectors maximizing the sum of the rates.
[수학식 18]Equation 18
여기서, 와 같이 특이값 분해가 수행되는 경우, 는 우측 특이 매트릭스(right singular 매트릭스)이고, 는 대각 특이 값(diagonal singular value)이다.here, If singular value decomposition is performed, Is the right singular matrix, Is a diagonal singular value.
빔포밍 벡터들 ()을 기초로, 송신기는 수신기들로 데이터 스트림을 송신할 수 있다. 이 때, 실제의 전송률 합은 하기 수학식 19와 같이 나타낼 수 있다.
Beamforming vectors ( The transmitter may transmit the data stream to the receivers. In this case, the actual sum of transmission rates may be expressed by Equation 19 below.
[수학식 19][Equation 19]
위에서는 Mr이 Mt보다 크거나 같은 경우에 대해 설명하였다. 아래에서는 Mr이 Mt보다 작은 경우에 대해 설명한다.
In the above, the case where M r is greater than or equal to M t has been described. The following describes the case where M r is smaller than M t .
MM
rr
이 MThis M
tt
보다 작은 경우Less than
Mt가 Mr보다 큰 경우, 수신기 i의 수신 신호 벡터는 하기 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.
When M t is greater than M r , the received signal vector of the receiver i may be expressed by Equation 20 below.
[수학식 20][Equation 20]
여기서, 이고, CMr x Mt는 Mr x Mt 차원의 컴플렉스 공간을 나타낸다. 는 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 나타내며, 는 규준화된 노이즈 벡터를 나타낸다. 의 엔트리들은 표준 정규 분포 에 따라 identically independent distributed하다. 그리고, 는 전송 심볼을 나타내며, 전송 심볼의 에너지는 이며, 는 신호 대 잡음 비(SNR)이다.here, And C Mr x Mt represents a complex space of M r x M t dimension. Denotes a beamforming vector for receiver i, Denotes a normalized noise vector. Entries in the standard normal distribution According to identically independent distributed. And, Represents a transmission symbol, and the energy of the transmission symbol is , Is the signal-to-noise ratio (SNR).
수신기들이 최소 자승 결합(least square combining) 기법을 사용한다고 가정한다. 그리고, 는 사이즈 N2의 빔포밍 코드북으로부터 선택된 빔포밍 벡터라고 가정한다. 이 때, 최소 자승 결합(least square combining) 기법에 따른 컴바이너는 하기 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다.
Assume that receivers use a least square combining technique. And, Is assumed to be a beamforming vector selected from a beamforming codebook of size N2. In this case, the combiner according to the least square combining technique may be represented by Equation 21 below.
[수학식 21][Equation 21]
다른 수신기들로부터 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 구별할 수 있도록 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터를 라고 가정한다. 여기서, ni는 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북에서 수신기 i를 위한 빔포밍 벡터의 인덱스를 나타낸다. 전용 파일럿이 사용되는 경우, 수신기 i는 실효 채널을 추정함으로써, 를 파악할 수 있지만, 전용 파일럿이 사용되지 않는 경우, 송신기는 다운링크에서 를 수신기 i로 알려줄 수 있다.The beamforming vector for receiver i can be distinguished from other receivers so that the beamforming vector for receiver i can be distinguished. Assume that Where n i represents the index of the beamforming vector for receiver i in the beamforming codebook for receiver i. If a dedicated pilot is used, receiver i estimates the effective channel, , But if a dedicated pilot is not used, the transmitter Can be informed to receiver i.
완벽한 채널 정보를 갖는 전송률 합의 공식은 하기 수학식 22와 같이 나타낼 수 있다.
A rate agreement formula with complete channel information may be represented by Equation 22 below.
[수학식 22][Equation 22]
여기서, 는 의 row 서브스페이스를 나타내며, Uj는 이고, 이며, 이다. 상기 수학식 22의 전송률 합은 하기 수학식 23에 의해 하한된다(lower bounded).
here, Is Represents the row subspace of, where U j is ego, , to be. The sum of transmission rates in Equation 22 is lower bounded by Equation 23 below.
[수학식 23]&Quot; (23) "
간섭을 억제에 대해 다시 고려하면, 에 대하여 가 취해진다. 에 대하여 가 취해지면, 하기 수학식 24를 나타낼 수 있다.
Reconsidering interference suppression, about Is taken. about If is taken, the following equation (24) can be represented.
[수학식 24]&Quot; (24) "
상기 수학식 24를 해석하면, 다음과 같은 실시예들이 제안될 수 있다. 즉, 수신기 i는 N1 사이즈의 채널 코드북을 이용하여 를 양자화한다.Interpreting Equation 24, the following embodiments may be proposed. That is, the receiver i uses a channel codebook of N1 size. Quantize
이 때, 수신기 i를 위한 채널 코드북은 하기 수학식 25와 같이 나타낼 수 있다.
In this case, the channel codebook for the receiver i may be represented by Equation 25 below.
[수학식 25][Equation 25]
여기서, 수신기 i를 위한 채널 코드북에 포함되는 코드워드들은 하기 수학식 26을 기초로 생성될 수 있다.
Here, codewords included in the channel codebook for the receiver i may be generated based on Equation 26 below.
[수학식 26][Equation 26]
또한, 수신기들 각각이 서로 다른 채널 코드북 를 갖고, 각각의 채널 코드북은 그래스매니안 라인 팩킹 코드북이라고 가정한다. 수신기들 각각의 선호 코드워드를 라고 한다면, 수신기들 각각은 를 송신기로 피드백한다. 은 채널 코드북 에서 l 번째 코드워드를 의미한다. 송신기가 적절한 스케쥴링을 수행할 수 있도록 송신기들 각각은 를 피드백한다.In addition, each channel has a different channel codebook And assume that each channel codebook is a Grasmanian line packing codebook. Preferred codeword of each receiver , Each of the receivers Feeds back to the transmitter. Silver channel codebook Means the lth codeword in. Each of the transmitters must be configured so that the transmitter can perform proper scheduling. Feedback.
송신기는 수신기들 각각의 선호 코드워드를 기초로 수신기들을 위한 K 개의 빔포밍 벡터들을 생성한다. 이 때, 수신기들 각각은 서로 다른 빔포밍 코드북을 가질 수 있으며, 송신기는 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북으로부터 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 송신기에 의해 선택된 빔포밍 벡터들은 로 나타낼 수 있다. 그리고, 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북은 그래스매니안 라인 팩킹 코드북일 수 있다. 즉, 수신기 1 내지 수신기 K의 빔포밍 코드북은 하기 수학식 27과 같이 나타낼 수 있다.
The transmitter generates K beamforming vectors for the receivers based on the preferred codeword of each of the receivers. In this case, each of the receivers may have a different beamforming codebook, and the transmitter selects K beamforming vectors from the beamforming codebook corresponding to each of the receivers. The beamforming vectors selected by the transmitter It can be represented as. The beamforming codebook corresponding to each of the receivers may be a grassmanian line packing codebook. That is, the beamforming codebooks of the
[수학식 27][Equation 27]
여기서, 빔포밍 코드북 은 수신기 i를 위한 빔포밍 코드북을 나타내며, N2는 의 사이즈이다. LSC를 사용하는 수신기 i의 신호 파워를 최대화하는 빔포밍 방향은 서브스페이스 위에 있어야 한다. 따라서, 는 서브스페이스 위에 있어야 하며, 송신기에서의 K 개의 빔포밍 벡터들 는 와 함께 계산되는 전송률 합을 최대화하도록 결정되어야 한다는 두 가지 제한(constrain)을 제안할 수 있다.Where the beamforming codebook Denotes a beamforming codebook for receiver i, where N2 Is the size of. The beamforming direction for maximizing the signal power of receiver i using LSC is subspace Should be above therefore, Is a subspace K beamforming vectors at the transmitter Is We can propose two constraints that must be determined to maximize the sum of the rates calculated with.
수신기 i에게 할당되는 서브 스페이스 코드북 와 관련하여, 이 N1 개 존재하며, 는 (j=1, 2, 3, . . , N1)과 관련된다. 송신기가 수신기들 각각으로부터 를 얻은 이후에, 송신기는 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 특히, 송신기는 하기 수학식 28을 이용하여 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택할 수 있다.
Subspace codebook allocated to receiver i In connection with There are N1, Is (j = 1, 2, 3,..., N1). From each of the receivers After obtaining, the transmitter selects K beamforming vectors. In particular, the transmitter may select K beamforming vectors using Equation 28 below.
[수학식 28][Equation 28]
아래에서는 빔포밍 코드북이 어떻게 설계되는지에 대해 설명한다. 상기 수학식 24는 간섭 제한된 영역에서 빔포밍 코드북을 위한 설계 제한(criterion)을 제공한다. 는 안에 있어야 하는 제한, 채널 서브스페이스 양자화를 가지고, 아래에서 설명하는 것과 같이 코드북 디자인 제한을 얻을 수 있다.
The following describes how the beamforming codebook is designed. Equation (24) provides a design criterion for the beamforming codebook in the interference limited region. Is With the constraints that need to be in, channel subspace quantization, we can get the codebook design constraints as described below.
K 개의 수신기들로부터의 선호 코드워드들의 인덱스들의 가능한 순열들은 하기 수학식 29와 같이 나타낼 수 있다.
Possible permutations of indices of preferred codewords from the K receivers can be represented by Equation 29 below.
[수학식 29][Equation 29]
여기서, 는 K 튜플 벡터이며, K 튜플 벡터의 엘리먼트들은 선호 코드워드들의 인덱스들이다. 빔포밍 코드북 설계 목표 함수는 하기 수학식 30과 같이 나타낼 수 있다.
here, Is a K tuple vector, and the elements of the K tuple vector are indices of preferred codewords. The beamforming codebook design target function may be represented by Equation 30 below.
[수학식 30]Equation 30
상기 빔포밍 코드북 설계 목표 함수는 수신기 i의 양자화된 채널 서브스페이스와 관련된 빔포밍 코드북이 다른 수신기들로부터의 코드워드들 사이의 상관이 최소화되도록 설계되어야 함을 의미한다.The beamforming codebook design objective function means that the beamforming codebook associated with the quantized channel subspace of receiver i should be designed such that the correlation between codewords from other receivers is minimized.
전체적인 성능(overall performance)을 향상시키기 위하여, 송신기로부터 수신기들 각각으로의 피드포워드 링크가 사용 가능하다고 가정한다. 이러한 피드포워드 링크를 통하여, 송신기는 모든 수신기들에게 간섭 통계에 관한 정보를 브로드캐스트할 수 있다.To improve overall performance, assume that a feedforward link from the transmitter to each of the receivers is available. Through this feedforward link, the transmitter can broadcast information about interference statistics to all receivers.
이 때, 간섭 통계는 하기 수학식 31와 같이 나타낼 수 있다.
In this case, the interference statistics may be expressed by Equation 31 below.
[수학식 31]Equation 31
상기 수학식 31의 간섭 통계는 수신기 i가 최적의 컴바이닝 벡터 를 설계하는 데에 도움을 준다. 최적의 컴바이닝 벡터 는 하기 수학식 32과 같이 나타낼 수 있다.
The interference statistic of Equation 31 indicates that the receiver i is the optimal combining vector. It helps to design. Optimal Combination Vectors Can be expressed as in Equation 32 below.
[수학식 32]Equation 32
여기서, 는 하기 수학식 33을 기초로 계산될 수 있다.
here, May be calculated based on Equation 33 below.
[수학식 33][Equation 33]
송신기는 상기 수학식 32, 33을 이용하여 수신기들 각각으로부터의 양자화된 채널 매트릭스를 기초로 전송률 합을 최대화할 수 있는 K 개의 빔포밍 벡터들을 고를 수 있다. 특히, 송신기는 하기 수학식 34를 사용할 수 있다.
The transmitter may select K beamforming vectors capable of maximizing the sum of rates based on the quantized channel matrix from each of the receivers using Equations 32 and 33. In particular, the transmitter may use Equation 34 below.
[수학식 34][Equation 34]
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기 i의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a communication method of a transmitter and a receiver i in a multi-user multi-input / output communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선 도 5를 참조하여, Mr가 Mt보다 크거나 같은 경우 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다. 도 5를 참조하면, 송신기는 공통 파일럿을 전송한다. 복수의 수신기들 각각은 채널을 추정하며, 복수의 수신기들 중 어느 하나인 수신기 i 역시도 채널 를 추정한다.First, embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. 5 when M r is greater than or equal to M t . Referring to FIG. 5, the transmitter transmits a common pilot. Each of the plurality of receivers estimates a channel, and receiver i, which is one of the plurality of receivers, is also a channel. Estimate
수신기들 각각은 서로 다른 채널 코드북을 갖고 있다. 수신기 i는 채널 코드북 를 이용하여 추정된 채널 에 대응하는 선호 코드워드 를 선택한다. 보다 구체적으로, 수신기 i는 상기 수학식 3을 이용하여 를 선택할 수 있다.Each of the receivers has a different channel codebook. Receiver i channel codebook Estimated Channel Using Preferred codeword for Select. More specifically, the receiver i using the equation (3) Can be selected.
가 선택되면, 수신기 i는 의 인덱스를 송신기로 피드백한다. 마찬가지로, 송신기에 의해 서빙되기 위하여 셀에 접속한 모든 수신기들 각각은 해당 선호 코드워드의 인덱스를 송신기로 피드백한다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 도 피드백된다. Is selected, the receiver i Feeds back the index to the transmitter. Similarly, each of the receivers connected to the cell to be served by the transmitter feeds back the index of the preferred codeword to the transmitter. Also, as described above, Is also fed back.
송신기는 수신기들 각각으로부터 피드백된 인덱스를 기초로 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다. 즉, 송신기는 상기 수학식 6에 기술된 수신기들 각각에 대응하는 빔포밍 코드북으로부터 K 개의 빔포밍 벡터들을 선택한다.The transmitter selects K beamforming vectors based on the index fed back from each of the receivers. That is, the transmitter selects K beamforming vectors from beamforming codebooks corresponding to each of the receivers described in Equation 6 above.
송신기가 피드포워드 링크를 사용할 수 있는 경우, 선택된 빔포밍 벡터에 관한 정보는 피드포워드될 수 있다. 예를 들어, 수신기 i는 의 인덱스를 수신함으로써, 를 파악할 수 있다. 뿐만 아니라, 송신기가 전용 파일럿을 사용할 수 있는 경우, 수신기들은 해당 실효 채널을 파악함으로써, 해당 빔포밍 벡터를 파악할 수 있다.If the transmitter can use the feedforward link, information about the selected beamforming vector can be feedforwarded. For example, receiver i By receiving the index of Can be identified. In addition, when the transmitter can use the dedicated pilot, the receiver can determine the corresponding beamforming vector by identifying the corresponding effective channel.
만약, 송신기가 상기 수학식 14와 같은 빔포밍 코드북들을 사용하는 경우, 송신기는 회전 매트릭스에 관한 정보를 피드포워드할 수 있으며, 간섭 통계에 관한 정보를 피드포워드할 수도 있다.If the transmitter uses beamforming codebooks such as Equation 14, the transmitter may feedforward information about the rotation matrix and may feedforward information about interference statistics.
상술한 스텝들은 Mr가 Mt보다 작은 경우에도 잘 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
Since the above-described steps may be well applied even when M r is smaller than M t , detailed description thereof will be omitted.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram showing a transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기는 메모리(610), 수신부(720), 프로세서(730) 및 전송부(740)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a transmitter for multi-user multi-input / output communication includes a
메모리(610)에는 수신기들 각각에 대응하는 채널 코드북 및 빔포밍 코드북이 저장되며, 추가적으로 회전 매트릭스의 후보들, 베이스 코드북이 더 저장될 수 있다.The
프로세서(630)의 제어에 따라, 전송부(640)는 공통 파일럿을 전송하며, 수신기들 각각은 채널을 추정한 이후에, 부분적인 채널 정보(선호 코드워드에 관한 정보) 및 채널 품질 정보를 피드백한다. 이 때, 수신기들 각각에 대응하는 채널 코드북이 서로 다르므로, 송신기는 수신기들 각각의 부분적인 채널 정보를 파악하기 위하여 대응하는 채널 코드북을 참조해야 한다.Under the control of the
즉, 수신부(620)는 수신기들 각각으로부터 선호 코드워드에 관한 정보를 수신하며, 프로세서(630)는 메모리(610)에 미리 저장된 수신기들 각각의 채널 코드북을 참조하여 수신기들 각각의 선호 코드워드를 파악한다.That is, the
수신기들 각각의 선호 코드워드가 파악되면, 프로세서(630)는 수신기들 각각의 선호 코드워드를 기초로 메모리(610)에 미리 저장된 수신기들 각각의 빔포밍 코드북으로부터 K 개(수신기들의 개수임)의 빔포밍 벡터들을 생성한다.Once the preferred codeword of each of the receivers is known, the
빔포밍 벡터들이 결정되면, 프로세서(630)는 피드포워드 링크가 사용 가능한 경우, 빔포밍 벡터들에 관한 정보, 간섭 통계에 관한 정보, 수신기들 각각에 대응하는 회전 매트릭스에 관한 정보 등을 생성할 수도 있다.Once the beamforming vectors are determined, the
전송부(640)는 빔포밍 벡터들을 이용하여 프리코딩된 데이터 스트림을 수신기들로 전송한다. 이 때, 전송부(640)는 선택적으로 빔포밍 벡터들에 관한 정보, 간섭 통계에 관한 정보, 수신기들 각각에 대응하는 회전 매트릭스에 관한 정보 등을 전송할 수도 있다. 뿐만 아니라, 전용 파일럿이 사용될 수 있는 경우, 전송부(640)는 전용 파일럿을 전송할 수도 있다.The
도 6에 도시된 송신기에는 도 1 내지 도 5에 기술된 설명이 모두 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.Since all of the descriptions of FIGS. 1 to 5 may be applied to the transmitter illustrated in FIG. 6, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 수신기는 메모리(710), 채널 추정기(720), 수신부(730), 프로세서(740) 및 전송부(740)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a receiver for multi-user multi-input / output communication includes a
메모리(610)에는 해당 수신기에 대응하는 채널 코드북 및 빔포밍 코드북이 저장되며, 추가적으로 회전 매트릭스의 후보들, 베이스 코드북이 더 저장될 수 있다.The
송신기로부터 공통 파일럿이 전송되는 경우, 그 수신된 공통 파일럿은 수신부(730)로부터 채널 추정기(720)로 제공된다. 채널 추정기(720)는 수신기와 송신기 사이의 채널을 추정한다.When the common pilot is transmitted from the transmitter, the received common pilot is provided from the
프로세서(740)는 추정된 채널을 기초로 메모리(610)에 미리 저장된 채널 코드북으로부터 선호 코드워드를 선택한다. 그리고, 그 선호코드워드에 관한 정보는 전송부(740)를 통하여 피드백된다.The
송신기가 해당 수신기에 대응하는 빔포밍 벡터를 결정한 후에, 그 빔포밍 벡터를 이용하여 데이터 스트림을 프리코딩한 경우, 수신된 데이터 스트림은 프로세서(740)에 의해 처리된다. 이 때, 프로세서(740)는 송신기로부터 피드포워드된 빔포밍 벡터들에 관한 정보, 간섭 통계에 관한 정보, 회전 매트릭스에 관한 정보, 또는 송신기로부터 전용 파일럿을 기초로 추정된 실효 채널을 기초로 최적의 컴바이너를 설계할 수 있다. 수신된 데이터 스트림은 최적의 컴바이너에 따라 처리된다.After the transmitter determines the beamforming vector corresponding to the receiver, when the data stream is precoded using the beamforming vector, the received data stream is processed by the
도 7에 도시된 수신기에는 도 1 내지 도 5에 기술된 설명이 모두 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.Since all of the descriptions of FIGS. 1 to 5 may be applied to the receiver illustrated in FIG. 7, a detailed description thereof will be omitted.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The methods described above may be embodied in the form of program instructions that may be executed by various computer means and may be recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
110: 기지국110: base station
Claims (15)
제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북 및 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계;
상기 제1 수신기로부터 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제1 선호 코드워드에 관한 정보 및 상기 제2 수신기로부터 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제1 선호 코드워드 및 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 채널 코드북 및 상기 제2 채널 코드북은 서로 다른 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
In the communication method of the transmitter for multi-user multi-input and output communication,
Maintaining a memory in which a first channel codebook corresponding to the first receiver and a second channel codebook corresponding to the second receiver are stored;
Information about a first preferred codeword among codewords included in the first channel codebook from the first receiver and information about a second preferred codeword among codewords included in the second channel codebook from the second receiver. Receiving information; And
Determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on the first preferred codeword and the second preferred codeword.
Including,
And the first channel codebook and the second channel codebook are different from each other.
상기 제1 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제1 수신기 사이의 제1 채널의 공분산(covariance)과 관련된 것이고, 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보는 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산과 관련된 것인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 1,
The information about the first preferred codeword is related to the covariance of the first channel between the transmitter and the first receiver, and the information about the second preferred codeword is between the transmitter and the second receiver. A method of communication of a transmitter for multi-user multi-input / output communication relating to covariance of a second channel.
상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들을 기초로 정의되고,
상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들은 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드에 있는 벡터들을 기초로 정의되고,
Mr1은 상기 제1 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mr2는 상기 제2 수신기의 수신 안테나들의 개수이고, Mt는 상기 송신기의 송신 안테나들의 개수인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 1,
Codewords included in the first channel codebook are defined based on vectors in a grasmanian line packing codebook of M t M r1 x 1 dimension,
Codewords included in the second channel codebook are defined based on vectors in a grasmanian line packing code of M t M r2 x 1 dimension,
M r1 is the number of receive antennas of the first receiver, M r2 is the number of receive antennas of the second receiver, and M t is the number of transmit antennas of the transmitter. .
상기 MtMr1 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제1 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr1 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의되고,
상기 MtMr2 x 1 차원의 그래스매니안 라인 팩킹 코드북에 있는 벡터들은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들로 변환되고, 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 각각은 Mt x Mr2 차원의 매트릭스들 각각에 의해 정의되는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 3,
Vectors in the Grasmanian line packing codebook of M t M r1 x 1 dimension are converted into m t x M r1 dimension matrices, and each of the codewords included in the first channel codebook is M t x M r1 dimension Defined by each of the matrices of
The vectors in the Grasmanian line packing codebook of M t M r2 x 1 dimension are converted into m t x M r 2 dimensional matrices, and each of the codewords included in the second channel codebook is M t x M r 2 dimensional. A method of communication for a transmitter for multi-user multi-input / output communication defined by each of the matrices of.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제1 빔포밍 벡터 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 1,
Determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver
Determine the first beamforming vector using a first beamforming codebook for the first receiver, and use the second beamforming codebook for the second receiver that is different from the first beamforming codebook. A method of communication of a transmitter for multi-user multi-input / output communication, comprising determining a vector.
상기 제1 빔포밍 코드북에 포함되는 제1 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리와 상기 제2 빔포밍 코드북에 포함되는 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 최소 거리는 서로 동일한 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 5,
The minimum distance between the first beamforming codewords included in the first beamforming codebook and the minimum distance between the second beamforming codewords included in the second beamforming codebook are equal to each other. Method of communication of the transmitter.
상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 결정하는 단계는
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 각각이 제로 포싱 선형 수신기임을 전제로, 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합(sum rate)을 계산하는 단계; 및
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 대한 전송률 합을 기초로 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터 및 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 벡터를 선택하는 단계
를 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 1,
Determining a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver
Calculating a sum rate for the first receiver and the second receiver assuming that each of the first receiver and the second receiver is a zero forcing linear receiver; And
Selecting a first beamforming vector for the first receiver and a second beamforming vector for the second receiver based on the sum of rates for the first receiver and the second receiver;
Communication method of the transmitter for multi-user multi input and output communication comprising a.
상기 제1 빔포밍 코드북 및 상기 제2 빔포밍 코드북 각각은
상기 제1 빔포밍 코드워드들과 상기 제2 빔포밍 코드워드들 사이의 상관(correlation)이 최소가 되도록 설계되는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 5,
Each of the first beamforming codebook and the second beamforming codebook
And a method of communication between the first beamforming codewords and the second beamforming codewords to minimize the correlation.
상기 제1 빔포밍 코드북은
제1 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되고,
상기 제2 빔포밍 코드북은
상기 제1 유니터리 회전 매트릭스와 다른 제2 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 5,
The first beamforming codebook
Generated by inner product of each of the codewords included in the first unitary rotation matrix and the predefined basic codebook,
The second beamforming codebook
And a second unitary rotation matrix different from the first unitary rotation matrix and an inner product of each of the codewords included in a predefined basic codebook.
상기 제1 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제1 수신기로 제공하고, 상기 제2 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 제2 수신기로 제공하는 단계
를 더 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
10. The method of claim 9,
Providing information about the first unitary rotation matrix to the first receiver and providing information about the second unitary rotation matrix to the second receiver
Communication method of the transmitter for multi-user multi input and output communication further comprising.
상기 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 간섭 통계(statistics)을 계산하는 단계; 및
1`상기 간섭 통계에 관한 정보를 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 제공하는 단계
를 더 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 송신기의 통신 방법.
The method of claim 1,
Calculating interference statistics based on a dot product between the first beamforming vector and a hermithian of the first beamforming vector, and a dot product between the second beamforming vector and the hermitian of the second beamforming vector; step; And
1 ′ providing information about the interference statistics to the first receiver and the second receiver
Communication method of the transmitter for multi-user multi input and output communication further comprising.
제1 수신기에 대응하는 제1 채널 코드북과 구별되는 제2 수신기에 대응하는 제2 채널 코드북이 저장된 메모리를 유지하는 단계;
상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 제2 채널의 공분산(covariance)을 계산하는 단계;
상기 제2 채널의 공분산을 기초로 상기 제2 채널 코드북에 포함된 코드워드들 중 제2 선호 코드워드를 선택하는 단계;
상기 송신기로 상기 제2 선호 코드워드에 관한 정보를 제공하는 단계;
상기 송신기가 상기 제2 선호 코드워드를 기초로 제2 빔포밍 벡터를 사용하는 경우, 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계; 및
상기 제2 빔포밍 벡터 및 상기 제2 채널에 따라 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계
를 포함하는 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
A communication method of a second receiver for a multi-user multi-input / output communication system including a transmitter, a first receiver, and a second receiver,
Maintaining a memory in which a second channel codebook corresponding to a second receiver distinct from the first channel codebook corresponding to the first receiver is stored;
Calculating a covariance of a second channel between the transmitter and the second receiver;
Selecting a second preferred codeword among codewords included in the second channel codebook based on the covariance of the second channel;
Providing information regarding the second preferred codeword to the transmitter;
Identifying the second beamforming vector when the transmitter uses a second beamforming vector based on the second preferred codeword; And
Calculating a reception combining vector according to the second beamforming vector and the second channel
Communication method of the second receiver for multi-user multi-input and output communication comprising a.
상기 송신기로부터 전송된 상기 제2 수신기를 위한 전용(dedicated) 파일럿을 이용하여 상기 송신기와 상기 제2 수신기 사이의 실효 채널을 계산하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는
상기 실효 채널을 기초로 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
The method of claim 12,
Calculating an effective channel between the transmitter and the second receiver using a dedicated pilot for the second receiver sent from the transmitter
Further comprising:
Identifying the second beamforming vector
And identifying the second beamforming vector based on the effective channel.
상기 송신기가 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제1 빔포밍 벡터 결정하고, 상기 제1 빔포밍 코드북과 다른 상기 제2 수신기를 위한 제2 빔포밍 코드북을 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 결정하고, 상기 제2 빔포밍 코드북은 유니터리 회전 매트릭스와 미리 정의된 기본 코드북에 포함된 코드워드들 각각을 내적(inner product)함으로써 생성되는 경우,
상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 상기 송신기로부터 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계는
상기 유니터리 회전 매트릭스에 관한 정보를 이용하여 상기 제2 빔포밍 벡터를 파악하는 단계인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
The method of claim 12,
The transmitter determines the first beamforming vector using a first beamforming codebook for the first receiver, and uses the second beamforming codebook for the second receiver that is different from the first beamforming codebook If the second beamforming vector is determined, and the second beamforming codebook is generated by inner product of each of the codewords included in the unitary rotation matrix and the predefined basic codebook,
Receiving information about the unitary rotation matrix from the transmitter
Further comprising:
Identifying the second beamforming vector
And identifying the second beamforming vector using the information about the unitary rotation matrix.
상기 송신기로부터 간섭 통계(statistics)- 상기 간섭 통계는 상기 제1 수신기를 위한 제1 빔포밍 벡터와 상기 제1 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적 및 상기 제2 빔포밍 벡터와 상기 제2 빔포밍 벡터의 허미시안 사이의 내적을 기초로 계산됨-에 관한 정보를 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계는
상기 간섭 통계를 기초로 상기 수신 컴바이닝 벡터를 계산하는 단계인 다중 사용자 다중 입출력 통신을 위한 제2 수신기의 통신 방법.
The method of claim 12,
Interference statistics from the transmitter-the interference statistics are a dot product between the first beamforming vector for the first receiver and the hermitian of the first beamforming vector, and the second beamforming vector and the second beamforming. Receiving information about the product of the product between the hermitians of the vectors
Further comprising:
Computing the reception combining vector
And calculating the received combining vector based on the interference statistics.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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