KR20110099773A - 무선 네트워크의 차등 빔형성을 위한 스텝 크기 적응을 이용하는 기술 - Google Patents

무선 네트워크의 차등 빔형성을 위한 스텝 크기 적응을 이용하는 기술 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 복수의 피드백들에 걸쳐 가변 차등 코드북을 사용함으로써 차등 피드백을 제공하는 단계를 포함하는 송신 빔형성에서 사용되는 방법을 제공하며, 차등 코드북은 피드백들에 걸쳐 서로 다른 형상, 및/또는 스팬, 및/또는 코드워드들의 수를 가질 수 있다.

Description

무선 네트워크의 차등 빔형성을 위한 스텝 크기 적응을 이용하는 기술{TECHNIQUES UTILIZING STEP SIZE ADAPTATION FOR DIFFERENTIAL BEAMFORMING IN WIRELESS NETWORKS}
무선 통신을 개선할 수 있는 송신 빔형성(beamforming)은, 주파수 분할 다중화(frequency division duplexing; FDD) 모드에 있는 빔형성 매트릭스들의 피드백을 요구한다. 피드백은 이전의 피드백에 대해 차등적일 수 있다. 차등 피드백은 피드백 오버헤드를 줄이고 빔형성 정확도를 높이기 위해 이상적인 빔형성 매트릭스들 사이의 상관관계를 활용한다. 피드백을 위한 차등 매트릭스를 양자화하기 위해 양자화 코드북이 사용될 수 있다. 이전에, 양자화 코드북은 시간에 따라 일정하다. 이것은 최선이 아니다.
그러므로, 송신 빔형성에서 사용되는 차등 피드백을 제공하는 데 있어서의 개선에 대한 강한 필요성이 존재한다.
본 발명의 주제는 본 명세서의 결론 부분에서 특히 지적되며 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은, 수반하는 도면들과 함께 읽을 때 하기 상세한 설명을 참조함으로써, 그 목적, 특징 및 이점들과 함께, 조직 및 동작의 방법 양쪽 모두에 대해 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 피드백들에 걸친 차등 코드북 변화를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 완전 양자화 공간 및 폴라 캡(polar cap)을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 차등 피드백이 일정한 및 가변 차등 코드북을 각각 따를 때 채널 용량이 증가하는 것을 도시하는 도면.
설명의 단순함 및 명료함을 위해 도면에 도시된 요소들은 반드시 비율에 맞게 그려진 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 명료함을 위해 요소들 중 일부의 크기는 다른 요소들에 비해 과장된다. 더욱이, 도면들에서 대응하는 또는 유사한 요소들을 나타내기 위해, 적합하다고 생각되는 곳에 참조 번호들은 반복된다.
본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 하기 상세한 설명에서 다수의 특정한 세부 사항들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정한 세부 사항들 없이 수행될 수 있다는 것이 본 기술분야의 당업자들에 의해 이해될 것이다. 다른 경우에서, 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 공지된 방법, 절차, 컴포넌트 및 회로는 자세히 설명되지 않는다.
본 발명의 실시예들은 이에 제한되지 않지만, 예컨대, "처리(processing)", "컴퓨팅(computing)", "계산(calculating)", "결정(determining)", "구축(establishing)", "분석(analyzing)", "체크(checking)", 등과 같은 용어를 이용한 논의는, 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템, 또는 다른 전자 컴퓨팅 장치의 동작(들) 및/또는 프로세스(들)를 참조할 수 있는데, 이들은 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들 내의 물리적(즉, 전자적) 양으로 표현되는 데이터를, 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들, 또는 동작 및/또는 프로세스를 수행하는 명령어들을 저장할 수 있는 다른 정보 저장 매체 내의 물리적 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환한다.
본 발명의 실시예들은 이에 제한되지 않지만, 본원에서 사용된 용어 "복수(plurality)" 및 "복수(a plurality)"는, 예컨대 "다수의" 또는 "둘 또는 그 이상"을 포함할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐, 용어 "복수(plurality)" 및 "복수(a plurality)"는 둘 또는 그 이상의 컴포넌트, 장치, 요소, 유닛, 파라미터 등을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, "복수의 스테이션들"은 둘 또는 그 이상의 스테이션을 포함할 수 있다.
위에서 언급한 것과 같이, 차등 피드백의 종래 기술에서, 피드백들에 걸쳐 일정한 차등 코드북이 사용되었다. 도 1의 100으로 도시된 예에서, 피드백은 비차등 코드북을 사용하는 프레임 0에 대한 초기 피드백과 함께 110에서 시작한다. 프레임 1(120)에서, 프레임 0(110)의 빔형성 매트릭스와 관련된 차등 매트릭스가 차등 코드북(즉, 차등 코드북 1)에 의해 컴퓨팅 및 양자화된다. 그러므로, 이전에는 프레임 2(130) 및 프레임 3(140)에 의해 보여지는 후속의 프레임들에서 동일한 차등 코드북이 사용되었다.
그러나, 이것은 최선이 아니다. 본 발명의 실시예는 복수의 피드백들에 걸쳐 차등 코드북을 변화시키는 것을 제공한다. 실제로, 프레임들에 걸쳐 동일한 수의 피드백 비트들을 사용하는 것이 바람직하다. 동일한 수의 비트들에 대해, 초기 피드백은 임의의 상관(시간 또는 주파수에서)을 활용할 수 없기 때문에 초기의 피드백은 후속의 차등 피드백들보다 더 큰 에러를 갖는다. 큰 에러를 보상하기 위해, 프레임 1(120)에 대한 차등 코드북은 후속 프레임들(즉, 프레임 2 및 3)에 대한 차등 코드북보다 더 큰 스팬(span)을 가져야 한다. 스팬은 주어진 코드북에 대한 각도에서의 폴라 캡 크기에 의해 수량화될 수 있다. 일반적으로 도 2의 200으로 도시된 것과 같이, 링의 크기가 클수록 폴라 캡(220)의 크기가 크다. 예컨대, 프레임 1(120)에서 폴라 캡(220) 크기는 30도일 수 있으며, 그것은 프레임 2(130)에서 20도로 감소한 후 프레임 3(140)에서 20도로 유지될 수 있으며, 각도는 중심 코드워드와 에지 코드워드 사이에서 측정된다. 차등 코드북은 중심(220)을 갖는 링과 다른 형상을 가질 수 있다. 일반적으로, 차등 코드북은 피드백들에 걸쳐 그것의 형상, 및/또는 스팬, 및/또는 코드워드들의 수가 변할 수 있다.
이제 도 3의 300을 주목하면, 차등 피드백(320)이 일정한 및 가변적인 차등 코드북을 각각 따름에 따라 채널 용량(310)이 증가한다는 것이 보여진다. 도 3은 가변적인 폴라 캡(330) 및 일정한 폴라 캡(340)의 시뮬레이션 결과를 각각 도시한다. 본 발명의 실시예는 도 3에서 4개의 송신 안테나 및 2개의 수신 안테나가 하나의 공간 스트림을 송신하는 시뮬레이트된 MIMO 구성을 도시하지만, 이에 제한되지 않는다. 예시된 채널 모델은 3km/h의 모바일 속도를 갖는 eITU이다. 송신 안테나 간격은 반파장이며, 이는 다중 사용자 MIMO에 바람직하다. 차등 피드백이 진행됨에 따라 채널 용량은 증가한다. 가변적인 폴라 캡의 용량은 일정한 폴라 캡의 용량보다 빨리 증가하며, 가변적인 폴라 캡을 사용함으로써 1 내지 3%의 성능 이득이 달성될 수 있다. 가변적인 폴라 캡에서, 폴라 캡 크기는 제1, 제2, 및 제3 차등 피드백에 대해 각각 20, 15, 및 5도이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 반면에, 일정한 폴라 캡에서, 폴라 캡 크기는 항상 5도이며, 5도는 이 MIMO 채널의 차등 피드백의 안정 상태(steady state)를 위한 최적의 캡 크기이다.
본 발명의 특정 특징들이 본원에 도시되고 설명되었으나, 많은 변형, 대체, 변경, 및 동등물들이 본 기술분야의 당업자에게 발생할 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진의 내에 포함되는 그러한 모든 변형 및 변경들을 포함하도록 의도되었음을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 송신 빔형성에서 사용되는 방법으로서,
    복수의 피드백들에 걸쳐 가변 차등 코드북들을 사용함으로써 차등 피드백을 제공하는 단계 - 상기 차등 코드북들은 피드백들에 걸쳐 서로 다른 형상들 및/또는 스팬(span)들, 및/또는 코드워드들의 수를 가질 수 있음 - 를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임들에 걸쳐 동일한 수의 피드백 비트들을 사용하기 위해, 제1 프레임에서의 상기 차등 코드북은 후속 프레임들에서의 차등 코드북들보다 큰 스팬을 갖는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스팬은 주어진 코드북에 대한 각도에서의 폴라 캡 크기에 의해 수량화되는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폴라 캡 크기는 링 형상이며, 상기 링의 크기가 더 클수록 상기 폴라 캡의 크기가 더 큰 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차등 코드북은 중심이 있는 또는 중심이 없는 링 이외의 형상을 또한 가질 수 있으며, 상기 차등 코드북은 피드백들에 걸쳐 그 형상, 및/또는 스팬, 및/또는 코드워드들의 수가 변할 수 있는 방법.
  6. 무선 네트워크에서의 통신을 위해 적응된 트랜스시버 - 상기 트랜스시버는 송신 빔형성을 사용하도록 더 적응되며, 상기 빔형성은 복수의 피드백들에 걸쳐 가변 차등 코드북들을 사용함으로써 차등 피드백을 사용하며, 상기 차등 코드북들은 피드백들에 걸쳐 서로 다른 형상들, 및/또는 스팬들, 및/또는 코드워드들의 수를 가질 수 있음 - 를 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    프레임들에 걸쳐 동일한 수의 피드백 비트들을 사용하기 위해, 제1 프레임에 대한 상기 차등 코드북은 후속 프레임들에 대한 차등 코드북보다 큰 스팬을 갖는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스팬은 주어진 코드북에 대한 각도에서의 폴라 캡의 크기에 의해 수량화되는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴라 캡의 크기는 링 형상이며, 상기 링의 크기가 더 클수록 상기 폴라 캡의 크기가 더 큰 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차등 코드북은 중심이 있는 또는 중심이 없는 링과 다른 형상을 또한 가질 수 있으며, 상기 차등 코드북은 피드백들에 걸쳐 그 형상, 및/또는 스팬, 및/또는 코드워드들의 수가 변할 수 있는 장치.
  11. 액세스되었을 때 기계로 하여금,
    송신 빔형성을 사용할 때, 복수의 피드백들에 걸쳐 가변 차등 코드북들을 사용함으로써 차등 피드백을 제공하는 단계 - 상기 차등 코드북은 피드백들에 걸쳐 서로 다른 형상들, 및/또는 스팬들, 및/또는 코드워드들의 수를 가질 수 있음 - 를 포함하는 동작들을 수행하게 하는 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 암호화된 컴퓨터 판독 가능 매체.
  12. 제11항에 있어서,
    프레임들에 걸쳐 동일한 수의 피드백 비트들을 사용하기 위해, 제1 프레임에 대한 상기 차등 코드북은 후속 프레임들에 대한 차등 코드북보다 큰 스팬을 갖는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 암호화된 컴퓨터 판독 가능 매체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스팬은 주어진 코드북에 대한 각도에서의 폴라 캡 크기에 의해 수량화되는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 암호화된 컴퓨터 판독 가능 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴라 캡 크기는 링 형상이며, 상기 링의 크기가 더 클수록 상기 폴라 캡의 크기가 더 큰, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 암호화된 컴퓨터 판독 가능 매체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차등 코드북은 중심이 있는 링과 다른 형상을 또한 가질 수 있으며, 상기 차등 코드북은 피드백들에 걸쳐 그 형상, 및/또는 스팬, 및/또는 코드워드들의 수가 변할 수 있는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 암호화된 컴퓨터 판독 가능 매체.
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