KR20170034015A - 하이브리드 빔포밍 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 빔포밍 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 단말 각각과의 데이터 통신을 지원하며, 복수의 안테나를 포함하되, 복수의 안테나 중 적어도 하나는 활성화된 안테나로 구성된 복수의 안테나 어레이, 하이브리드 빔포밍을 지원하는 프로그램이 저장된 메모리(130) 및 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는 프로그램의 실행에 따라, 안테나 어레이에 의해 단말에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출하고, 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교하며, 비교 결과에 따라, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과할 때까지 각 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나 중 활성화된 안테나의 개수를 증가시킨다.

Description

하이브리드 빔포밍 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF HYBRID BEAMFORMING}
본 발명은 하이브리드 빔포밍 장치 및 방법에 관한 것이다.
거대 배열 다중 입출력 시스템(massive multiple-input multiple-output system)은 무선 통신의 용량을 높이기 위한 스마트 안테나 기술로, 사용자 밀집 지역에서 하나의 무선 통신 기지국을 통하여, 여러 사용자의 단말을 동시에 지원할 수 있다. 거대 배열 다중 입출력 시스템은 여러 사용자의 단말에 신호를 빔포밍(beamforming) 할 수 있는 복수의 안테나를 포함하고 있다.
거대 배열 다중 입출력 시스템에서는 하나 이상의 단말과 연결된 상태에 따른 신호의 손실을 줄이기 위하여, 복수의 안테나를 사용한다. 즉, 거대 배열 다중 입출력 시스템과 연결된 단말은 복수의 안테나에서 빔포밍된 신호를 수신하고, 복호화하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 그러므로 단말은 거대 배열 다중 입출력 시스템을 통하여, 서비스 품질이 높은 양질의 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있다. 그러나 거대 배열 다중 입출력 시스템은 복수의 안테나를 사용하는 만큼 전력 소모량도 증가 될 수 있다. 또한, 거대 배열 다중 입출력 시스템은 복수의 안테나에 따른 아날로그/디지털 및 디지털/아날로그 로그 변환기의 개수가 증가하므로 거대 배열 다중 입출력 시스템에 포함된 리소스의 사용량 역시 증가될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 발명으로 한국 공개특허공보 제10-2014-0128399호(발명의 명칭: "하이브리드 빔포밍 기반 오픈 루트 MIMO 전송 방법 및 장치")는 복수의 송신 안테나를 포함하는 송신기에서 송신 자원과 각 송신 안테나 사이의 대응 관계를 포함하는 시스템 정보를 결정하고, 결정된 시스템 정보를 기반으로 수신기에 신호를 송신하며, 수신기로부터 상기 신호 송신에 대한 피드백 정보를 수신하는 신호 송수신방법을 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 실시예는 신호 대 잡음비에 기초하여 활성화된 안테나 수를 점진적으로 변경하는 하이브리드 빔포밍 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 하이브리드 빔포밍 장치는 복수의 단말 각각과의 데이터 통신을 지원하는, 복수의 안테나를 포함하되, 복수의 안테나 중 적어도 하나는 활성화된 안테나로 구성된 복수의 안테나 어레이, 하이브리드 빔포밍을 지원하는 프로그램이 저장된 메모리 및 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는 프로그램의 실행에 따라, 안테나 어레이에 의해 단말에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출하고, 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교하며, 비교 결과에 따라, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과할 때까지 각 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나 중 활성화된 안테나의 개수를 증가시킨다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 하이브리드 빔포밍 장치에 의해 수행되는 하이브리드 빔포밍 방법은 안테나 어레이에 의해 단말에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출하는 단계; 산출하는 단계를 통하여, 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교하는 단계; 및 비교하는 단계의 결과에 따라, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화된 임계값을 초과할 때까지 각 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나 중 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는 단계를 포함한다. 이때, 안테나 어레이는 복수의 단말 각각과의 데이터 통신을 지원하며, 복수의 안테나를 포함하되, 복수의 안테나 중 적어도 하나는 활성화된 안테나로 구성된다.
전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 신호 대 잡음비가 최소 복호화 임계값을 만족하도록 단말과 연결된 부 어레이의 안테나 수를 점진적으로 변경할 수 있다. 또한, 본 발명은 복수의 부 어레이에 연결된 각각의 단말의 연결 상태에 따라 활성화된 안테나 수를 상이하게 설정할 수 있다.
이로 인하여, 본 발명은 연결 상태가 불량한 단말에 많은 수의 안테나를 할당할 수 있으며, 연결 상태가 양호한 단말에는 적은 수의 안테나를 할당할 수 있다. 즉, 기존의 거대 배열 다중 입출력 방식의 하이브리드 빔포밍 장치가 100개 이상의 안테나를 고정적으로 사용하나, 본 발명은 만족할만한 성능을 낼 수 있는 최소한의 안테나만을 사용할 수 있다. 그리고 본 발명은 연결된 단말의 연결 상태에 따른 신호의 손실을 최소화할 수 있으며, 필요 이상의 안테나 사용으로 인한 리소스 오버헤드 및 전력 소모량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치에서의 안테나의 활성화 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치에서의 부 어레이 별 활성화된 안테나에 대한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치에 의해 수행되는 하이브리드 빔포밍 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다음은 도 1 내지 도 4를 참조하여 하이브리드 빔포밍 장치(100)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100)의 블록도이다.
하이브리드 빔포밍 장치(100)는 하이브리드 빔포밍 장치(100)에 포함된 복수의 부 어레이(subarray; 110)를 통하여, 복수의 단말(150)과 무선 데이터 통신을 수행한다. 이때, 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 무선 통신 기지국 또는 무선 통신 시스템일 수 있다.
하이브리드 빔포밍 장치(100)는 복수의 부 어레이(110), 메모리(130) 및 프로세서(140)를 포함한다.
부 어레이(110)는 적어도 하나 이상의 개수로 존재하며, 주 어레이(미도시)를 구성할 수 있다.
또한, 부 어레이(110)는 단말(150)과 무선 데이터 통신을 지원한다. 부 어레이(110)는 적어도 하나의 활성화된 안테나를 포함하는 복수의 안테나(120)로 구성된 안테나 어레이(antenna array)를 의미한다. 이때, 부 어레이(110)에 포함된 복수의 안테나(120)는 직선에 따라 선형으로 배치될 수 있으며, 원형 또는 직사각형과 같은 평면상에 배치될 수 있으나 이에 한정된 것은 아니다.
예를 들어, 각각 l개의 안테나(120)로 구성된 m개의 부 어레이(110)를 포함하는 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 최대 m개의 단말(150)과 데이터 통신을 수행할 수 있다(l, m ≥ 1). 또한, 단말(150)은 단말(150)과 통신 연결된 임의의 부 어레이(110)의 l개의 안테나(120) 중 활성화된 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 데이터 통신을 수행할 수 있다.
메모리(130)는 하이브리드 빔포밍을 지원하는 프로그램을 저장한다. 이때, 메모리(130)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭할 수 있다.
프로세서(140)는 메모리(130)에 저장된 하이브리드 빔포밍을 지원하는 프로그램의 실행에 따라, 부 어레이(110)에 의해 단말(150)에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)를 산출한다. 이때, 신호 대 잡음비는 잡음에 대한 전력 대비 신호에 대한 전력의 세기에 기초한 상대적인 신호 전력 크기로 산출될 수 있다.
프로세서(140)는 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교한다. 비교 결과, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과할 때까지 프로세서(140)는 부 어레이(110)에 포함된 복수의 안테나(120) 중 활성화된 안테나(120)의 개수를 점진적으로 증가시킨다.
예를 들어, l개의 안테나 중 하나의 안테나가 활성화된 상태에서, 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이하이면, 프로세서(130)는 비활성화된 (l - 1)개의 안테나 중 어느 하나의 안테나를 활성화할 수 있다. 즉, 활성화된 안테나는 모두 2개가 되며, 비활성화된 안테나는 (l - 2)개가 된다.
프로세서(140)는 미리 정해진 개수만큼의 활성화된 안테나 개수를 점진적으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 개수가 1개이면, 프로세서(140)는 활성화된 안테나 개수를 증가할 때마다 하나의 비활성화된 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다. 또한, 미리 정해진 개수가 2개라면, 프로세서(140)는 활성화된 안테나의 개수를 증가할 때마다 2개의 비 활성화된 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다.
또한, 미리 정해진 개수는 부 어레이(110) 마다 각각 상이하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 부 어레이의 미리 정해진 개수가 1개, 제 2 부 어레이의 미리 정해진 개수가 2개이라면, 프로세서(140)는 각각의 부 어레이에 미리 정해진 개수에 따라, 비활성화된 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다. 구체적인 안테나 활성화 과정은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100)에서의 안테나(120)의 활성화 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 제 1 단말(250)은 제 1 부 어레이(200)에 포함된 복수의 안테나 중 활성화된 제 1 안테나(210)를 통하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 먼저, 프로세서(140)는 제 1 부 어레이(200)에 의해 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출할 수 있다. 즉, 프로세서(140)는 제 1 안테나(210) 만을 이용하여 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출할 수 있다.
또한, 프로세서(140)는 산출된 신호 대 잡음비와 복호화 임계값을 비교할 수 있다. 비교 결과, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과하면, 프로세서(140)는 제 1 안테나(210) 하나만으로 제 1 단말(250)을 위한 신호의 세기가 충분하다고 판단하고, 비활성화된 안테나를 활성화하지 않을 수 있다. 그러므로 제 1 단말(250)은 제 1 안테나(210)를 통하여 빔포밍된 신호에 대한 복호화를 수행할 수 있다.
그러나 프로세서(140)는 비교 결과, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이하이면, 비 활성화된 안테나인 제 2 안테나(220) 내지 제 4 안테나(240) 중 미리 정해진 개수의 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다.
이를 위하여, 프로세서(140)는 비활성화된 각 안테나에 대응하는 무선 신호 세기(received signal strength indicator; RSSI)를 산출할 수 있다. 그리고 프로세서(140)는 산출된 무선 신호 세기가 높은 순으로 활성화되는 안테나를 선택할 수 있다. 이때, 각 안테나 별 무선 신호 세기를 측정하고, 무선 신호 세기가 큰 안테나를 선택하여 먼저 활성화하도록 하는 프로그램은 미리 프로그래밍 되어 메모리(130)에 저장될 수 있다. 그러므로 프로세서(140)는 메모리에 저장된 프로그램을 실행하여, 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 활성화 상태로 전환할 안테나를 선택할 수 있다.
즉, 도 3과 같이, 미리 정해진 개수가 1개이고, 제 2 안테나(220) 내지 제 4 안테나(240) 중 제 2 안테나(220)가 가장 무선 신호 세기가 높으면, 프로세서(140)는 제 2 안테나(220)를 활성화 상태로 전환할 안테나로 선택하고, 선택된 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다.
비활성화된 안테나가 활성화 상태로 전환되면, 프로세서(140)는 활성화 상태인 제 1 안테나(210) 및 제 2 안테나(220)가 빔포밍한 신호에 대한 신호 대 잡음비를 재산출할 수 있다. 그리고 프로세서(140)는 재산출된 신호 대 잡음비와 복호화 임계값을 비교할 수 있다. 비교 결과에 따라, 프로세서(140)는 비 활성화된 안테나인 제 3 안테나(230) 및 제 4 안테나(240)를 활성화 상태로 전환하거나, 단말(150)에서의 빔포밍된 신호에 대한 복호화를 지원하는 것 중 어느 하나를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100)에서의 부 어레이 별 활성화된 안테나에 대한 예시도이다.
프로세서(140)는 앞에서 설명한 바와 같이, 복수의 부 어레이(110) 별로 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이상이 될 때까지, 비활성화된 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다. 이때, 단말(150)과 하이브리드 빔포밍 장치(100)간의 상태에 따라, 복수의 부 어레이(110) 각각의 활성화된 안테나의 개수는 상이할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 단말(420)과 통신 연결된 제 1 부 어레이(400)는 4개의 안테나 중 3개의 안테나가 활성화 상태이다. 또한, 제 2 단말(450)과통신 연결된 제 2 부 어레이(430)는 4개의 안테나 중 하나의 안테나만 활성화 상태이다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 단말(150)과의 신호 대 잡음비가 최소 복호화 임계값을 만족하도록 해당 단말(150)과 통신 연결된 부 어레이(110)의 활성화된 안테나 수를 조정할 수 있다. 그러므로 각각의 단말(150)에 대응하는 부 어레이(110)의 활성화된 안테나 수는 각각의 단말(150)의 상태에 따라 상이할 수 있다.
그리고 프로세서(140)는 더 이상 비활성화된 안테나가 존재하지 않거나, 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이상이 되면, 단말(150)에서의 활성화된 안테나에 의해 빔포밍된 신호에 대한 복호화를 지원할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치는 부 어레이에 의해 단말에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비에 산출하고, 산출된 신호 대 잡음비에 기초하여, 기 활성화된 안테나의 개수를 점진적으로 감소시킬 수 있다.
구체적으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치의 프로세서는 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과하는 경우, 기 활성화된 복수의 안테나의 무선 신호 세기를 산출하고, 무선 신호 세기가 약한 순으로 기 활성화된 복수의 안테나 중 어느 하나 이상을 비활성화할 수 있다. 또한, 프로세서는 신호 대 잡음비를 재산출하고, 재산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이하가 될 때까지 점진적으로 기 활성화된 안테나를 비활성화 상태로 전환할 수 있다.
다음은 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100)에 의해 수행되는 하이브리드 빔포밍 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100)에 의해 수행되는 하이브리드 빔포밍 방법의 순서도이다.
먼저, 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 부 어레이(110)에 의해 단말(150)에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출할 수 있다(S500). 이때, 부 어레이(110)는 복수의 단말(150) 각각과의 무선 데이터 통신을 지원하며, 복수의 안테나(120)를 포함한다. 그리고 부 어레이(110)에 포함된 복수의 안테나(120) 중 적어도 하나는 활성화된 상태이다.
하이브리드 빔포밍 장치(100)는 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교한다(S510).
그리고 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 비교 결과에 따라, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화된 임계값을 초과할 때까지 각 부 어레이(110)에 포함된 복수의 안테나(120) 중 활성화된 안테나의 개수를 점진적으로 증가시킨다(S520).
구체적으로 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과하면, 기 활성화된 안테나를 통하여, 빔포밍된 신호에 대한 복호화를 수행할 수 있다.
이와 반대로, 산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이하이면, 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 부 어레이(110)에 포함된 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 어느 하나 이상의 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다. 이때, 활성화 상태로 전환되는 안테나는 부 어레이(110)에 포함된 하나 이상의 비활성화 안테나의 무선 신호 세기에 기초하여 선택될 수 있다.
하이브리드 빔포밍 장치(100)는 활성화 상태의 안테나(120)의 개수를 증가시킨 이후, 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 재산출할 수 있다.
그리고 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 재산출된 신호 대 잡음비와 복호화 임계값과의 비교를 수행할 수 있다.
비교 결과, 재산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값을 초과하는 경우, 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 기활성화된 안테나(120)를 통하여, 빔포밍된 신호에 대한 복호화를 수행할 수 있다.
만약, 재산출된 신호 대 잡음비가 복호화 임계값 이하인 경우, 하이브리드 빔포밍 장치(100)는 재산출된 신호 대 잡음비가 미리 정해진 복호화 임계값 이상이 될 때까지, 부 어레이(110)에 포함된 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 어느 하나 이상의 안테나를 활성화 상태로 전환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 빔포밍 장치(100) 및 방법은 신호 대 잡음비가 최소 복호화 임계값을 만족하도록 단말(150)과 통신 연결된 부 어레이(110)의 안테나 수를 점진적으로 변경할 수 있다. 또한, 하이브리드 빔포밍 장치(100) 및 방법은 복수의 부 어레이(110)에 통신 연결된 각각의 단말(150)의 연결 상태에 따라 활성화된 안테나 수를 상이하게 설정할 수 있다.
이로 인하여, 하이브리드 빔포밍 장치(100) 및 방법은 연결 상태가 불량한 단말에 많은 수의 안테나를 할당할 수 있으며, 연결 상태가 좋은 단말에는 적은 수의 안테나를 할당할 수 있다. 즉, 기존의 거대 배열 다중 입출력 방식의 하이브리드 빔포밍 장치가 100개 이상의 안테나를 고정적으로 사용하나, 하이브리드 빔포밍 장치(100) 및 방법은 만족할만한 성능을 낼 수 있는 최소한의 안테나 만을 사용할 수 있다. 그리고 하이브리드 빔포밍 장치(100) 및 방법은 통신 연결된 단말(150)의 연결 상태에 따른 신호의 손실을 최소화할 수 있으며, 필요 이상의 안테나 사용으로 인한 전력 낭비를 방지하여, 전력 소모량을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하이브리드 빔포밍 장치
110: 부 어레이
120: 안테나
130: 메모리
140: 프로세서
150: 단말

Claims (11)

  1. 하이브리드 빔포밍 장치에 있어서,
    복수의 단말 각각과의 무선 데이터 통신을 지원하는, 복수의 안테나를 포함하되, 상기 복수의 안테나 중 적어도 하나는 활성화된 안테나로 구성된 복수의 안테나 어레이,
    하이브리드 빔포밍을 지원하는 프로그램이 저장된 메모리 및
    상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 따라, 상기 안테나 어레이에 의해 단말에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출하고, 상기 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교하며, 비교 결과에 따라, 상기 산출된 신호 대 잡음비가 상기 복호화 임계값을 초과할 때까지 상기 각 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나 중 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는, 하이브리드 빔포밍 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 산출된 신호 대 잡음비가 상기 미리 정해진 복호화 임계값 이하이면, 상기 안테나 어레이에 포함된 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 어느 하나 이상의 안테나를 활성화 상태로 전환하는, 하이브리드 빔포밍 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 비활성화된 안테나를 활성화한 이후, 상기 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 재산출하고, 상기 재산출된 신호 대 잡음비와 상기 복호화 임계값과의 비교를 수행하여, 상기 재산출된 신호 대 잡음비가 상기 미리 정해진 복호화 임계값 이상이 될 때까지, 상기 안테나 어레이에 포함된 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 하나 이상의 안테나를 활성화 상태로 전환하는, 하이브리드 빔포밍 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 안테나 어레이에 포함된 하나 이상의 비활성화 안테나의 무선 신호 세기에 기초하여, 상기 활성화 상태로 전환할 안테나를 선택하는 것인, 하이브리드 빔포밍 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 산출된 신호 대 잡음비가 상기 복호화 임계값 이하일 경우, 각 안테나 어레이마다 추가하는 활성화된 안테나의 개수를 다르게 설정하는, 하이브리드 빔포밍 장치.
  6. 하이브리드 빔포밍 장치에 의해 수행되는 하이브리드 빔포밍 방법에 있어서,
    안테나 어레이에 의해 단말에 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 산출하는 단계;
    상기 산출하는 단계를 통하여, 산출된 신호 대 잡음비 및 미리 정해진 복호화 임계값을 비교하는 단계; 및
    상기 비교하는 단계의 결과에 따라, 상기 산출된 신호 대 잡음비가 상기 복호화된 임계값을 초과할 때까지 상기 각 안테나 어레이에 포함된 복수의 안테나 중 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는 단계를 포함하되,
    상기 안테나 어레이는 복수의 단말 각각 과의 무선 데이터 통신을 지원하며, 복수의 안테나를 포함하되, 상기 복수의 안테나 중 적어도 하나는 활성화된 안테나로 구성된 것인, 하이브리드 빔포밍 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는 단계는
    상기 산출된 신호 대 잡음비가 상기 미리 정해진 복호화 임계값 이하이면, 상기 안테나 어레이에 포함된 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 어느 하나 이상의 안테나를 활성화 상태로 전환하는, 하이브리드 빔포밍 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는 단계 이후에,
    상기 빔포밍된 신호에 대응하는 신호 대 잡음비를 재산출하는 단계;
    상기 재산출하는 단계를 통하여, 재산출된 신호 대 잡음비와 상기 복호화 임계값과의 비교를 수행하는 단계; 및
    상기 재산출된 신호 대 잡음비가 상기 미리 정해진 복호화 임계값 이상이 될 때까지, 상기 안테나 어레이에 포함된 하나 이상의 비활성화된 안테나 중 하나 이상의 안테나를 활성화 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 빔포밍 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는 단계는,
    상기 안테나 어레이에 포함된 하나 이상의 비활성화 안테나의 무선 신호 세기에 기초하여, 상기 활성화 상태로 전환할 안테나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 안테나를 활성화 상태로 전환하는 단계를 포함하는, 하이브리드 빔포밍 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 활성화된 안테나의 개수를 증가시키는 단계는,
    상기 산출된 신호 대 잡음비가 상기 복호화 임계값 이하일 경우, 각 안테나 어레이마다 추가하는 활성화된 안테나의 개수를 다르게 설정하는, 하이브리드 빔포밍 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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WO2020214071A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Radio network node and method for reducing energy consumption in a wireless communications network
KR20210004593A (ko) * 2019-07-05 2021-01-13 서울과학기술대학교 산학협력단 대규모 mimo 시스템의 하이브리드 아날로그 디지털 빔포밍 장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20210004593A (ko) * 2019-07-05 2021-01-13 서울과학기술대학교 산학협력단 대규모 mimo 시스템의 하이브리드 아날로그 디지털 빔포밍 장치 및 방법

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