KR20170048583A - 무선 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

전송 무선 통신 시스템은 송신단 및 수신단을 포함한다. 송신단은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 송신 모듈을 포함하고, 송신 모듈은 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 서비스 품질(quality of service, QoS) 요구사항에 따라 송신하고, 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하며, M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있다. 수신단은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 수신 모듈을 포함하고, 수신 모듈은 QoS에 따라 N개의 빔을 수신하며, 전송 채널이 송신단의 M개의 내로우 빔과 수신단의 N개의 빔 사이에 형성되고, 수신단은 서로 다른 송신 모드에서 전송 채널 품질을 계산하고 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색해서 송신 모드를 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 채널 품질을 검색한 후에 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드가 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 송신단에 피드백한다. M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수이다.

Description

무선 통신 방법 및 시스템{WIRELESS COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것으로, 상세하게는 무선 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.

기존의 기지국(Base Station, BS)은 빔폭이 극도로 넓은 브로드캐스팅 방식으로 사용자 장비(User Equipment, UE)와 통신하고, 커버리지가 넓으며, 빔의 동일한 섹터 내의 사용자가 주파수에 의해서만 식별될 수 있고, 각각의 사용자는 주어진 주파수 대역폭 내의 작은 대역폭을 점유하며, 시분할 다중화가 사용되기 때문에 용량은 작다. 대조적으로, 밀리미터파(Millimeter wave)는 더 높은 주파수 대역과 더 좁은 빔을 가지고 있다. 각각의 사용자가 복수의 내로우 빔을 이용하여 공간 분할 다중화/주파수 분할 다중화를 수행하여 다중화 이득을 얻고 통신 용량을 향상시킬 수 있도록, 고이득 지향성 내로우 빔(high-gain directional narrow beam)이 빔형성(Beamforming) 기술을 이용하여 구현될 수 있다.

빔형성 기술에서는 안테나 거리가 파장의 1/2보다 클 필요는 없다. 하지만, 시야선(Line of Sight, LOS) 상황에서는, 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO) 채널들의 비상관성(non-correlation)이 안테나 거리가 특정 값보다 클 것을 요구하며, 안테나 거리가 더 크다는 것은 더 낮은 안테나 상관도를 나타낸다. 따라서, 고주파 대역을 가진 대규모 어레이 안테나 시스템의 경우, 안테나 직경이 제한되고 안테나 거리가 비교적 작기 때문에, MIMO 채널들 간의 비상관성을 보장하도록 LOS-MIMO의 레일리 길이(Rayleigh distance)를 만족시키는 것이 어렵다. 종래 기술에서는, MIMO 통신 시스템의 통신 품질이 비교적 열악하다.

이를 고려하여, 본 발명은 무선 통신 방법 및 시스템을 제공한다. 송신/수신 안테나 유닛을 M/N개의 서브어레이로 각각 분할하면서 공간에서는 분리되어 있는 낮은 상관도를 가진 M/N개의 빔을 형성하기 위하여, 송신/수신 안테나가 분리되어 있다. 따라서, MIMO와 유사한 전송 차원의 구조가 형성되고, 송신/수신 안테나의 송신 모드가 검색에 의하여 획득되며, 상대적으로 높은 통신 품질이 보장된다.

제1 양태에 따라, 무선 통신 시스템이 제공된다. 상기 무선 통신 시스템은, 송신단 및 수신단을 포함한다.

상기 송신단은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 송신 모듈을 포함하고, 상기 송신 모듈은 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔(narrow beam)을 서비스 품질(quality of service, QoS) 요구사항에 따라 송신하고 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하며, 상기 M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있고,

상기 수신단은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 수신 모듈을 포함하고, 상기 수신 모듈은 상기 QoS 요구사항에 따라 N개의 빔을 수신하며, 상기 M개의 내로우 빔과 상기 N개의 빔을 송신하기 위해 사용되는 전송 채널이 상기 수신단과 상기 송신단 사이에 형성되고, 상기 수신단은 서로 다른 송신 모드에서 상기 전송 채널의 채널 품질을 계산하고 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색해서 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하며, M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수이다.

제1 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 상기 송신단은 상기 송신단에 의해 송신된 상기 M개의 내로우 빔의 공간 방향을 제어하도록 구성된 송신 제어 유닛을 포함하고, 상기 수신단은 상기 N개의 빔의 수신을 제어하기 위한 수신 제어 유닛을 포함하며, 상기 송신단과 상기 수신단 사이에는 상기 전송 채널이 형성된다.

제1 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 송신단은 상기 전환 규칙을 설정하도록 구성된 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛을 더 포함하고, 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛은 상기 사전 설정된 전환 기간에 따라 상기 송신 모드를 전환하며, 상기 송신 제어 유닛은 서로 다른 공간 방향을 가진 상기 M개의 내로우 빔을 송신하도록 상기 송신 모듈을 상기 송신 모드에 따라 제어한다.

제1 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 수신단은 처리 유닛을 더 포함하고, 상기 처리 유닛은 상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 N개의 빔에 의해 수신된 신호에 따라 상기 전송 채널의 채널 품질을 계산하고, 상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 상기 알려진 시퀀스는 서로 직교한다.

제1 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 제1 계산 유닛은 상기 전송 채널에 대응하는 채널 행렬 내의 각각의 행렬 원소를 상기 알려진 시퀀스 및 상기 N개의 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 계산하고, 상기 제2 계산 유닛은 상기 채널 행렬의 채널 특이값을 획득하기 위해 상기 채널 행렬에 대해 SVD 분해를 수행하고 상기 채널 특이값에 따라 상기 전송 채널의 채널 용량을 계산하며, 상기 채널 품질은 상기 채널 특이값과 상기 채널 용량을 포함한다.

제1 양태의 제5 가능한 구현 방식에서, 상기 수신단은 피드백 유닛을 더 포함하고, 상기 피드백 유닛은 결정 유닛, 정렬 유닛, 및 통지 유닛을 포함하며, 상기 결정 유닛은 상기 제2 계산 유닛에 의해 계산된 상기 채널 품질이 상기 QoS를 만족하는지 여부를 판정하고; 상기 QoS를 만족하면, 상기 통지 유닛은 상기 QoS를 만족하는 상기 송신 모드 및 상기 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 상기 수신 제어 유닛을 이용하여 상기 송신단에 피드백하거나; 또는 상기 QoS를 만족하지 않으면, 상기 정렬 유닛은 상기 채널 용량에 따라 현재 송신 모드 및 이전 송신 모드를 정렬하고; 상기 결정 유닛이 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 상기 통지 유닛은 상기 정렬 유닛에 의해 획득되고 상기 송신 모드에 대응하는 최적의 채널 용량과 전송 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 수신 제어 유닛을 이용하여 상기 송신단에 피드백한다.

제1 양태의 제6 가능한 구현 방식에서, 상기 수신단은 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛을 더 포함하고, 상기 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛은 사전 결정된 기간에 따라 상기 수신단의 수신 모드를 전환하고, 상기 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛의 전환 기간은 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛의 전환 기간의 사전 설정된 배수이며, 상기 사전 설정된 배수는 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛에 포함되어 있는 송신 모드의 개수이고, N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있다.

제1 양태의 제7 가능한 구현 방식에서, 상기 송신단의 서로 다른 송신 모드 및 상기 수신단의 서로 다른 수신 모드가 서로 다른 전송 채널을 구성하고 있고,

상기 피드백 유닛은 추가적으로, 상기 QoS를 만족하는 전송 채널을 검색하도록 구성되고; 상기 결정 유닛은 상기 전송 채널의 채널 품질이 상기 QoS를 만족하는지 여부를 판정하며; 상기 QoS를 만족하면, 상기 통지 유닛은 상기 QoS를 만족하는 상기 전송 채널에 대응하고 있는 수신 모드, 송신 모드, 및 상기 채널 품질을 상기 수신 제어 유닛에 송신하고; 상기 수신 제어 유닛은 상기 수신단의 수신 모드를 상기 통지 유닛에 의해 송신된 상기 수신 모드로 설정하고, 상기 송신 모드 및 상기 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하거나, 또는

만족하지 않으면 상기 정렬 유닛이 채널 품질에 따라 상기 전송 채널을 정렬하고,

상기 결정 유닛이 상기 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛 내의 모든 수신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 전송 채널을 찾지 못하면, 상기 통지 유닛은 최적 채널 용량을 가진 전송 채널의 수신 모드, 송신 모드, 및 채널 품질을 정렬 결과에 따라 상기 수신 제어 유닛에 송신하며; 상기 수신 제어 유닛은 상기 수신단의 수신 모드를 상기 피드백 유닛에 의해 송신된 상기 수신 모드로 설정하고, 상기 송신 모드 및 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백한다.

제1 양태의 제8 가능한 구현 방식에서, 상기 송신단은 구성 유닛을 더 포함하고, 상기 구성 유닛은 결정 유닛 및 송신 구성 유닛을 포함하며, 상기 결정 유닛은 상기 전송 채널의 최대 전송 데이터 스트림 개수를 획득하기 위해 결정 임계치를 설정하고 상기 수신단에 의해 피드백되고 상기 결정 임계치보다 큰 채널 특이값의 개수에 관한 통계를 수집하며, 상기 송신 구성 유닛은 상기 최대 전송 데이터 스트림 개수 및 상기 QoS 요구사항에 따라 상기 송신 모듈에 대한 전송 모드 및 자원 할당 방식을 구성한다.

제2 양태에 따라, 무선 통신 방법이 제공된다. 상기 무선 통신 방법은,

서비스 품질 요구사항에 따라, 송신단의 송신 모듈이 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 송신하도록 하고, 수신단의 수신 모듈이 N개의 빔을 수신하도록 하여 전송 채널을 구성하는 단계 - M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수임 -;

사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하는 단계 - 상기 M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있음 -;

상기 수신단의 N개의 빔에 의해 수신된 신호에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 품질을 획득하는 단계; 및

상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 단계를 포함한다.

제2 양태의 제1 가능한 구현 방식에서, 상기 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하는 단계는,

상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 와이드 빔(wide beam)에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계를 포함한다.

제2 양태의 제2 가능한 구현 방식에서, 상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 와이드 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계는,

상기 수신단의 N개의 와이드 빔에 의해 수신된 상기 신호 및 상기 알려진 시퀀스에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 채널 행렬 H를 계산하는 단계; 및

상기 채널 행렬 H의 채널 특이값을 획득하기 위해 상기 채널 행렬 H에 대해 SVD 분해를 수행하고, 상기 채널 특이값에 따라 상기 전송 채널의 채널 용량을 계산하는 단계를 포함하고,

상기 채널 품질은 상기 채널 특이값과 상기 채널 용량을 포함한다.

제2 양태의 제3 가능한 구현 방식에서, 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 단계는,

상기 송신 모드의 채널 품질이 상기 QoS를 만족하면 상기 QoS를 만족하는 상기 송신 모드 및 상기 송신 모드에 대응하는 채널 품질 정보를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 상기 QoS를 만족하지 않으면 상기 채널 품질에 따라 상기 송신 모드를 정렬하고 검색하기 위한 다음 송신 모드에 진입하는 단계; 및

상기 전환 규칙 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 정렬에 의하여 획득되고 최적 채널 용량을 가진 송신 모드, 및 대응하는 채널 품질을 와이드 빔을 이용하여 상기 송신단에 피드백하는 단계를 포함한다.

제2 양태의 제4 가능한 구현 방식에서, 상기 수신단의 N개의 빔에 의해 수신된 신호에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 품질을 획득하는 단계는,

상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 내로우 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계를 더 포함한다.

제2 양태의 제5 가능한 구현 방식에서, 상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 내로우 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계 이후에, 상기 무선 통신 방법은,

사전 설정된 전환 규칙에 따라 상기 수신단의 수신 모드를 전환하고, 서로 다른 송신 모드 및 서로 다른 수신 모드를 이용하여 형성된 채널 행렬의 채널 품질을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있으며,

상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 단계는,

상기 채널 행렬의 채널 품질이 상기 QoS를 만족하면 상기 QoS를 만족하는 수신 모드를 상기 수신단의 수신 모드로 설정하고 상기 QoS를 만족하는 송신 모드 및 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 상기 QoS를 만족하지 않으면 상기 채널 품질에 따라 상기 채널 행렬을 정렬하는 단계; 및

상기 전환 규칙 내의 모든 수신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 전송 채널을 찾지 못하면, 가장 높은 채널 품질을 가진 수신 모드와 송신 모드의 조합을 정렬 결과에 따라 획득하고, 상기 수신단의 수신 모드를 최대 채널 용량을 가진 상기 수신 모드로 설정하며, 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드 및 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하는 단계를 포함한다.

제2 양태의 제6 가능한 구현 방식에서, 상기 수신단에 의해 계산을 통해 획득된 상기 채널 품질이 상기 서비스 품질을 만족하면 상기 서비스 품질을 만족하는 채널 품질과 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 것 이후에, 상기 무선 통신 방법은,

상기 송신단의 송신 모드를 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 송신 모드로 설정하는 것을 더 포함한다.

제2 양태의 제7 가능한 구현 방식에서, 상기 송신단의 송신 모드를 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 송신 모드로 설정하는 것 이후에, 상기 무선 통신 방법은,

상기 서비스 품질 요구사항, 및 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 채널 품질과 상기 송신 모드에 따라, 자원에 대한 전송 모드를 선택하고 이 자원을 상기 송신단의 송신 모듈에 할당하는 것을 더 포함한다.

제2 양태의 제8 가능한 구현 방식에서, 상기 서비스 품질 요구사항, 및 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 채널 품질과 상기 송신 모드에 따라, 자원에 대한 전송 모드를 선택하고 이 자원을 상기 송신단의 송신 모듈에 할당하는 것은,

상기 전송 채널에 의해 지원될 수 있는 최대 전송 데이터 스트림 개수를 획득하는 것; 및

상기 최대 전송 데이터 스트림 개수 및 상기 QoS 요구사항에 따라 전송 모드 및 자원 할당 방식을 선택하는 것을 포함한다.

본 실시예에서 제공되는 무선 통신 방법 및 시스템에서는, N×M 전송 채널을 형성하기 위하여, 송신 모듈이 QoS 요구사항에 따라 M개의 내로우 빔을 송신하고, 수신단이 QoS 요구사항에 따라 N개의 빔을 수신한다. QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 학습하기 위하여, 서로 다른 송신 모드에서의 전송 채널 품질이 계산된다. QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드가 송신단에 피드백된다. 따라서, 통신 품질이 향상될 수 있다.

이하, 본 발명의 과제 해결수단을 보다 명확히 설명하기 위해, 구현 방식을 설명하는 데 필요한 첨부 도면에 대해 간략히 설명한다. 명백히, 다음의 설명에서의 첨부 도면은 단지 본 발명의 일부 구현 방식을 나타낼 뿐이며, 당업자는 창의적인 노력 없이도 이러한 첨부한 도면으로부터 다른 도면을 여전히 도출해낼 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 3은 송신 모듈이 내로우 빔을 송신하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 처리 유닛의 모듈의 개략도이다.
도 5는 도 2에 도시된 피드백 유닛의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 6은 도 2에 도시된 구성 유닛의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 7a 내지 도 7c는 서로 다른 QoS에 있는 전송 모드 및 자원 할당의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예의 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예의 과제 해결수단에 대해 명확하고 완전하게 설명한다. 명백히, 설명되는 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아니라 단지 일부 실시예일 뿐이다. 창작적인 노력 없이 본 발명의 실시예에 기초하여 당업자에 의해 획득되는 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속할 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예는 무선 통신 시스템을 제공한다. 무선 통신 시스템은 송신단(100) 및 수신단(200)을 포함한다. 무선 통신 방법을 이용하여 송신단(100)과 수신단(200) 사이에 데이터가 전송될 수 있다. 송신단(100)은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 송신 모듈(120)을 포함한다. 송신 모듈(120)은 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔(비교적 좁은 커버리지를 가진 빔)을 서비스 품질(QoS) 요구사항에 따라 송신하고, 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환한다. M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 본 실시예에서, 송신단(100)은 기지국(Base Station, BS) 또는 사용자 장비(User Equipment, UE)일 수 있고, 송신 모듈(120)을 가지고 있고, 송신 모듈(120)은 적어도 2개의 안테나 유닛을 포함한다. 송신단(100)은 송신 제어 유닛(110)을 포함하고, 송신 제어 유닛(110)은 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 송신하도록 송신 모듈(120)을 시스템에서의 QoS 요구사항에 따라 제어한다. M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있다. 제1 내로우 빔의 공간 방향이 α₁이면, 제2 내로우 빔의 공간 방향은 α₂이고, … , M번째 내로우 빔의 공간 방향은 α_M이며, 현재 송신 모드를 {α₁, α₂, α, α_M}으로서 나타낸다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신 제어 유닛(110)이 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)에 의해 설정된 전환 규칙에 따라 송신단(100)의 송신 모드를 전환할 수 있도록, 송신단(100)은 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)을 더 포함하고, 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)은 송신단(100)의 송신 모드의 전환 규칙을 사전 설정한다. 구체적으로, 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)에 의해 제공되는 전환 규칙을 획득한 후에, 송신 제어 유닛(110)은 송신단(100)에 의해 송신된 M개의 내로우 빔의 공간 방향을 전환 규칙에 의해 정의된 송신 모드에 따라 설정한다. 예를 들어, 하나의 가능한 전환 규칙에 대해서, 정의는 다음과 같을 수 있다: 전체 공간이 M개의 영역으로 분할되고, 내로우 빔의 공간 방향이 2개의 파라미터, 즉 θ 및 φ에 의해 결정된다(여기서, θ는 내로우 빔의 수평각이고, φ는 내로우 빔의 피치각임). 제1 내로우 빔에 할당된 공간 영역은 [θ_1min, θ_1max] 및 [φ_1min, φ_1max]이다. 즉, 제1 내로우 빔, 즉 빔 1이 공간 영역 [θ_1min, θ_1max] 및 [φ_1min, φ_1max]을 스캔한다. 이와 유사하게, 내로우 빔의 공간 방향이 이들 공간 영역에서 변경될 수 있도록, k번째 내로우 빔, 즉 빔 k(2≤k≤M)에 할당된 공간 영역은 [θ_kmin, θ_kmax] 및 [φ_kmin, φ_kmax]이며, 빔 k가 공간 영역 [θ_kmin, θ_kmax] 및 [φ_kmin, φ_kmax]를 스캔한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 공간이 다른 방식으로 분할되도록 설정될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 3차원 직교 좌표나 다른 표시 방법이 공간 방향의 정의를 나타내기 위해 사용될 수 있거나, 또는 분할이 수행될 필요가 없다. 또한, 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)에 의해 정의된 전환 규칙이 다른 정의를 가지고 있을 수 있다. 예를 들어, 송신 모드가 사전 설정된 코드북(codebook) 순서에 따라 전환될 수 있다. 사전 설정된 코드북에 따라 전환되는 모드의 경우에, 공간이 분할될 수 있으면서 각각의 코드북에 따라 빔이 전환되거나; 또는 공간이 분할될 필요가 없으면서 M개의 내로우 빔이 특정 규칙에 따라 완전히 전환된다. 공간 분할과 빔 전환이 동시에 수행되며, 여기서는 공간 분할은 제한되지 않는다. 일반적으로, 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)은 사전 결정된 기간 T1이 만료될 때마다 전환 규칙을 전환한다. 즉, 송신단(100)은 기간 T1이 만료될 때마다 송신 모드를 전환한다. 예를 들어, 원래의 송신 모드가 제1 송신 모드이고, 하나의 기간 T1 이후에는 이 송신 모드가 제2 송신 모드로 전환되고, 2개의 기간 T1 이후에는 제3 송신 모드로 전환되며, 유추에 의해 t-1개의 기간 T1 이후에는 송신 모드가 t번째 송신 모드로 전환된다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)이 BS나 UE일 수 있고, 수신단(200)은 수신 모듈(220)을 가지고 있으며, 수신 모듈(220)은 적어도 2개의 안테나 유닛을 포함한다. 전송 채널이 송신단(100)과 수신단(200) 사이에 구성될 수 있도록, 수신단(200)은 수신 제어 유닛(210)을 포함하고, 수신 제어 유닛(210)은 N개의 빔을 수신하도록 QoS에 따라 수신 모듈(220)에 지시한다. 알려진 시퀀스는 송신단(100)과 수신단(200) 양쪽 모두에 알려진 정보를 포함하는 시퀀스이며, 서로 다른 내로우 빔에는 서로 다른 알려진 시퀀스가 실려 있다. 알려진 시퀀스가 수신단(200)의 N개의 빔을 이용하여 식별될 수 있도록, 서로 다른 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스는 서로 직교하는 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)은 처리 유닛(230)을 더 포함하고, 처리 유닛(230)은 송신단(100)으로부터의 N개의 와이드 빔에 의해 수신된 신호를 처리하도록 구성된다. 구체적으로, 처리 유닛(230)은 제1 계산 유닛(231) 및 제2 계산 유닛(232)을 포함한다. 채널 행렬 H는 전송 채널을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 채널 행렬 H는 N×M 행렬이다. 행렬 원소 H_nm(1≤n≤N, 1≤m≤M)은 n번째 와이드 빔과 m번째 내로우 빔 간의 채널 페이딩 계수를 나타내며, 제1 계산 유닛(231)이 계산을 통해 채널 행렬 H를 획득할 수 있도록 채널 페이딩 계수가 기존 채널 추정 알고리즘에 따라 추정될 수 있다. 제2 계산 유닛(232)은 채널 행렬 H에 따라 전송 채널의 채널 용량을 계산한다. 예를 들어, 하나의 가능한 구현 방식에서, 제2 계산 유닛(232)은 채널 행렬 H의 채널 특이값(channel singular value)을 획득하기 위해 채널 행렬 H에 대해 SVD 분해를 수행할 수 있으며, 채널 행렬 H에 대해 수행되는 SVD 분해는 다음과 같다:

(1).

여기서, Q는 M과 N 중에서 작은 값이고, 채널 특이값은 관계

을 만족하고; λ_i(1≤i≤r) 중에서 0보다 큰 r개의 채널 특이값이 있다고 추정되며, 즉 채널 행렬 H의 계수는 r이며; 전술한 SVD 분해 이후, 전송 채널은 r개의 독립적인 병렬 서브채널의 구성으로서 간주될 수 있고, 채널 행렬 H의 하나의 채널 특이값 λ_i(1≤i≤r)에 대응하고 있는 각각의 서브채널, 및 채널 특이값 λ_i(1≤i≤r)는 대응하는 서브채널의 진폭 이득을 나타내기 위해 사용되며, 예를 들어, λ₁은 제1 서브채널의 진폭 이득을 나타내고, λ₂는 제2 서브채널의 진폭 이득을 나타내며; 더 큰 진폭 이득은 서브채널이 데이터 전송에 더 적합하다는 것을 나타낸다. 제2 계산 유닛(232)은 추가적으로, 채널 특이값에 따라 전송 채널의 채널 용량을 섀넌 방정식을 이용하여 계산하며, 계산 공식은 다음과 같다:

(2).

여기서, I는 전송 채널의 채널 용량이고, SNR은 수신단(200)의 신호 증폭 과정에서 생성되는 신호 대 잡음비이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 제2 계산 유닛(232)은 다른 알고리즘을 이용하여 채널 용량을 계산할 수 있고, 본 발명에서는 채널 용량을 계산하기 위한 방법이 구체적으로 제한되지 않음을 유의해야 한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)은 피드백 유닛(240)을 더 포함한다. 피드백 유닛(240)은 결정 유닛(241), 정렬 유닛(242), 및 통지 유닛(243)을 포함한다. 결정 유닛(241)은 계산을 통해 제2 계산 유닛(232)에 의해 획득된 채널 품질이 QoS를 만족하는지 여부를 판정한다. 송신단(100)의 현재 송신 모드가 t번째 송신 모드이면, 수신단(200)은 계산을 통해 t번째 채널 품질을 획득하고, t번째 채널 품질이 QoS를 만족하는지 여부를 판정하기 위해 t번째 채널 품질을 QoS와 비교한다. 결정 유닛(241)이 t번째 채널 품질이 QoS를 만족한다고 결정하면, 통지 유닛(243)은 t번째 송신 모드, t번째 채널 품질에 관한 정보, 및 대응하는 프리코딩 행렬을 송신단(100)에 피드백한다. 프리코딩 행렬은 채널 품질에 따라 코드북 세트로부터 선택되는 코드북 시퀀스 번호일 수 있거나, 또는 SVD 분해에 의하여 획득되는 V 행렬의 첫번째 K개의 열을 포함하고 송신단의 프리코딩 행렬로서 사용되는 행렬일 수 있다. 여기서, K는 전송 채널의 최대 전송 데이터 스트림 개수이다. 제1 결정 유닛(241)이 t번째 송신 모드의 채널 품질이 QoS를 만족하지 않는다고 결정하는 경우, 제1 정렬 유닛(242)은 채널 품질에 따라 t번째 송신 모드와 이전의 t-1개의 송신 모드를 정렬한다. 예를 들어, 송신 모드가 채널 품질의 크기에 따라 오름차순/내림차순으로 정렬될 수 있다. 그 다음, 송신단(100)이 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130) 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 결정 유닛(241)이 QoS를 만족하는 송신 모드를 여전히 찾지 못하면, 통지 유닛(243)은 정렬 유닛(242)의 정렬 결과에 따라, 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드와 같은 피드백 정보, 대응하는 채널 품질, 및 프리코딩 행렬을 송신단(100)에 송신한다. 구체적으로, 통지 유닛(243)은 피드백 정보를 수신 제어 유닛(210)에 송신한다. 수신 제어 유닛(210)은 사전 정의된 빔형성 알고리즘을 이용하여 와이드 빔을 형성하고, 피드백 정보를 와이드 빔에 실은 다음에, 와이드 빔을 송신하도록 수신 모듈(220)을 제어한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 수신단(200)에 의해 송신되는 피드백 정보가 프리코딩 행렬을 포함하지 않을 수 있고, 송신단(100)이 수신단(200)에 의해 피드백된 채널 품질에 따라 프리코딩 행렬에 관한 정보를 자동적으로 획득할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE) 프로토콜에는 다수의 그룹의 프리코딩 행렬이 정의되어 있으며, 송신단(100)이 채널 품질 지시자에 따라 LTE 프로토콜로부터 필수 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 본 실시예에서, 송신단(100)은 구성 유닛(140)을 더 포함한다. 와이드 빔을 이용하여 수신단(200)에 의해 송신된 피드백 정보가 송신단(100)의 M개의 내로우 빔을 이용하여 수신된 후, 송신 제어 유닛(110)은 송신단(100)의 송신 모드를 수신단(200)에 의해 피드백된 송신 모드로 설정한다. 구성 유닛(140)은 자원을 위한 전송 모드를 선택하고, 이 자원을 송신 모듈(120)에 할당한다. 구체적으로, 구성 유닛(140)은 결정 유닛(141) 및 송신 구성 유닛(142)을 포함한다. 결정 유닛(141)은 결정 임계값

을 설정한다. 채널 특이값

가 결정 임계값

보다 크거나 같은 경우, 특이값에 대응하는 서브채널이 데이터 전송에 적합함을 나타낸다. 이와는 반대로, 특이값에 대응하는 서브채널은 데이터 전송에 적합하지 않음을 나타낸다. 결정 유닛(141)은 채널 특이값

중에서 결정 임계값

보다 크거나 같은 채널 특이값의 개수에 관한 통계를 수집한다. 예를 들어,

중에서

보다 큰 K개의 채널 특이값이 있는 경우, 전송 채널의 최대 전송 데이터 스트림 개수가 K개라는 것을 나타낸다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제2 계산 유닛(232)이 다른 알고리즘을 이용하여 채널 용량을 계산하는 경우, 결정 유닛(141)은 이 알고리즘에 대응하는 방식으로 결정하는 단계를 수행하여 데이터 전송에 적합한 스트림의 개수를 획득하며, 본 발명에서는 이에 대해 구체적으로 제한하지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신 구성 유닛(142)은 최대 전송 데이터 스트림 개수와 QoS에 따라 전송 모드 및 자원 할당 방식을 선택한다. 예를 들어, K=1인 경우, 즉 전송 채널 상에 하나의 데이터 스트림만이 전송될 수 있는 경우, 통신을 수행하기 위해 송신단(100)은 모든 안테나 유닛을 이용하여 하나의 와이드 빔을 생성할 수 있다(이때, 하나의 내로우 빔만이 출력됨, 즉 단일 출력의 경우임). 즉, 도 7a에 도시된 빔형성 작업 모드이다. K>1인 경우, 통신 품질에 대한 비교적 높은 요구사항을 가진 QoS 요구사항에 대해, 도 7b에 도시된 바와 같이, K개의 데이터 스트림이 동일한 데이터를 동시에 전송하기 위해, 즉 빔 1, 빔 2, 및 빔 3(K=3이거나, 또는 K가 다른 값일 수 있는 경우)이 동일한 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있고, 그 다음에 프리코딩 행렬을 이용함으로써 송신 전력이 빔 1, 빔 2, 및 빔 3에 할당된다. 즉, 복수의 내로우 빔을 이용하여 전송 다이버시티 이득(transmission diversity gain)이 얻어진다. K>1인 경우, 레이트에 대한 비교적 큰 요구사항을 가지는 QoS 요구사항에 대해, 도 7c에 도시된 바와 같이 통신 품질이 보장된 경우, 서로 다른 데이터를 전송하기 위해 데이터 스트림이 사용될 수 있다. 즉, 빔 1, 빔 2, 및 빔 3이 서로 다른 데이터를 전송한다. 프리코딩 행렬을 이용함으로써 송신 전력이 빔 1, 빔 2, 및 빔 3에 할당된다. 즉, 복수의 내로우 빔을 이용하여 다중화 이득이 얻어진다. 송신 구성 유닛(142)은 전송 모드 및 자원 할당 방식을 송신 제어 유닛(110)에 송신한다. 자원 할당 방식을 이용함으로써 전송 모드에서 수신단(200)과 데이터 전송을 수행할 수 있도록, 송신 제어 유닛(110)은 전송 모드 및 자원 할당 방식에 따라, 대응하는 내로우 빔을 송신하고 각각의 내로우 빔에 전력을 할당하도록 송신 모듈(120)을 제어한다.

전술한 설명으로부터 송신단(100)의 M개의 내로우 빔을 전송하기 위해 사용되는 전송 채널과 수신단(200)의 N개의 빔이 단일입력 단일출력(M=N=1)의 경우이거나, 다중출력 단일입력(M>1, N=1)의 경우이거나, 단일출력 복수입력(M=1, N>1)의 경우이거나, 또는 다중입력 다중출력(M>1, N>1)의 경우 등일 수 있다는 것을 알 수 있음을 유의해야 한다. 특정한 채널 모드가 QoS 요구 및 실제로 계산을 통해 획득된 채널 품질과 같은 요인에 의해 결정된다. 본 발명에서는 이에 대해 구체적으로 제한하지 않는다.

본 발명의 본 실시예에서, 전송 채널을 구성하기 위해, 송신단(100)이 QoS 요구사항에 따라 M개의 내로우 빔을 전송하고, 수신단(200)이 QoS 요구사항에 따라 N개의 와이드 빔을 수신한다. QoS를 만족하는 송신 모드나 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 검색하기 위해, 송신단(100)의 송신 모드가 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)에 의해 사전 설정된 전환 규칙에 따라 전환되고, 처리 유닛(230)은 계산을 통해 서로 다른 송신 모드에서 송신 채널의 채널 품질을 획득한다. 구성 유닛(140)은 수신단(200)의 피드백 정보에 따라 또한 실제 필요에 따라 빔형성, 전송 다이버시티, 또는 전송 다중화를 수행하도록 선택한다. 본 발명에서는, 전송 채널과 유사한 구조가 파악되고, 양호한 채널 품질을 가진 전송 채널의 그룹이 검색에 의하여 획득된다. 종래의 빔형성 시스템과 비교하여, 다이버시티 이득 또는 다중화 이득이 추가로 얻어질 수 있다.

도 8을 참조하면, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 모듈 다이어그램이다. 본 발명의 본 실시예에서, 무선 통신 시스템은 전술한 제1 실시예에서의 유닛 및 모듈을 포함하고 있다. 차이점은, 수신단(200)이 N개의 내로우 빔을 이용하여 송신단(100)의 M개의 내로우 빔을 수신하고 검출한다는 것이다. 이 경우에, 전송 채널의 채널 이득은 송신단(100)의 송신 모드와 수신단(200)의 수신 모드 양쪽 모두에 의해 결정되며, 수신단(200)의 N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)의 수신 모드를 전환하기 위해, 수신단(200)은 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250)을 더 포함하고, 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250)은 수신단(200)의 수신 모드의 전환 규칙을 설정한다. 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250)의 전환 기간은 T2이고, T2는 T1의 사전 결정된 배수이며, 사전 결정된 배수는 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)에 포함되어 있는 송신 모드의 개수이다. 예를 들어, 송신단(100)의 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)의 전환 기간이 T1이고, 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130)이 M₁개의 전환 규칙(즉, M₁개의 송신 모드)를 포함한다고 추정된다. 이 경우에, 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250)의 기간 T2는 T1×M₁이다. 즉, 송신단(100)이 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛(130) 내의 모든 송신 모드를 한 번 검색한 후, 수신단(200)의 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250)은 수신 모드를 한 번 전환한다. 수신단(200)의 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250)이 N₁개의 전환 규칙(즉, N₁개의 송신 모드)을 포함한다고 추정된다. 수신단(200)이 모든 수신 모드를 검색한 후에, 총 M₁×N₁개의 전송 채널이 생성되며, 따라서 M₁×N₁개의 채널 행렬이 있다. 본 발명의 본 실시예에서, H11은 제1 송신 모드와 제1 수신 모드를 이용하여 형성되는 채널 행렬을 나타내기 위해 사용될 수 있고, Hij(1≤i≤M₁, 1≤j≤N₁)는 i번째 송신 모드와 j번째 수신 모드를 이용하여 형성되는 채널 행렬을 나타낸다.

본 발명의 본 실시예에서, 처리 유닛(230)의 제1 계산 유닛(231)은 각각의 채널 행렬 Hij를 계산하고, 제2 계산 유닛(232)은 제1 계산 유닛(231)에 의해 계산을 통해 얻어진 채널 행렬 Hij에 따라 각각의 채널 행렬 Hij의 채널 특이값을 계산을 통해 획득하며, 그 다음에 각각의 채널 행렬 Hij의 채널 용량을 계산한다. 피드백 유닛(240)의 결정 유닛(241)은 채널 행렬 Hij의 채널 품질이 QoS를 만족하는지 여부를 판정하고, 채널 행렬의 채널 품질 Hij가 QoS를 만족하면 통지 유닛은 QoS를 만족하는 채널 행렬의 채널 품질, 송신 모드, 및 수신 모드와 같은 정보를 수신 제어 유닛(210)에 송신한다. 수신 설정 유닛(210)은 수신단(200)의 수신 모드를 통지 유닛(241)에 의해 송신된 수신 모드(즉, QoS를 만족하는 수신 모드)로 설정하고, QoS를 만족하는 송신 모드 및 채널 품질 정보를 이 수신 모드에서 송신단(100)에 피드백한다. 결정 유닛(241)이 채널 행렬이 QoS를 만족하지 않는다고 결정하면, 정렬 유닛(242)은 채널 행렬을 채널 행렬의 채널 용량에 따라 정렬한다. 수신단(200)이 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛(250) 내의 모든 수신 모드를 검색한 후에 QoS를 만족하는 채널 행렬을 찾지 못하면, 통지 유닛(243)은 최적 채널 용량을 가진 채널 행렬, 대응하는 송신 모드, 대응하는 수신 모드, 및 대응하는 채널 품질과 같은 피드백 정보를 수신 제어 모듈(210)에 송신한다. 수신 제어 모듈(210)은 수신단(200)의 수신 모드를 통지 유닛(243)에 의해 피드백된 수신 모드로 통지 유닛(243)의 정보에 따라 설정하고, 최대 채널 용량을 가진 전송 채널의 송신 모드 및 채널 품질을 이 수신 모드에서 송신단(100)에 피드백한다. 송신단(100)이 수신단(100)에 의해 송신된 피드백 정보를 M개의 내로우 빔을 이용하여 공동으로 검출한 후에, 송신단(100)의 송신 모드가 수신단(200)에 의해 피드백된 송신 모드로 설정된다.

본 발명의 본 실시예에서, QoS를 만족하거나 또는 최대 채널 용량을 가진 송신 모드 및 수신 모드에서 송신단(100)과 수신단(200) 사이에 데이터가 전송된다. QoS 요구사항을 만족하기 위해, 정렬 유닛(242)이 정렬에 의하여 획득하는 채널 행렬로서, QoS를 만족하거나 또는 최대 채널 용량을 가진 채널 행렬이 H45이면, 즉 송신단(100)의 송신 모드가 제4 송신 모드이고 수신단(200)의 수신 모드가 제5 수신 모드인 경우에, 전송 채널이 가능한 한 큰 이득을 획득할 수 있도록, 전송 채널이 최대 채널 용량을 가지고, 송신단(100)의 송신 모드가 제4 송신 모드로 설정되며, 수신단(200)의 수신 모드가 제5 수신 모드로 설정되고, 데이터가 이 송신 모드 및 이 수신 모드에서 전송된다.

본 발명의 본 실시예에서, 시스템에서의 높은 QoS 요구사항을 만족하기 위해, 비교적 큰 이득을 가진 전송 채널이 획득될 수 있도록, 송신단(100)의 송신 모드 및 수신단(200)의 수신 모드가 동시에 전환된다.

도 9를 참조하면, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 방법을 도시하고 있으며, 무선 통신 방법은 적어도 다음의 단계를 포함한다.

101. 서비스 품질 요구사항에 따라, 송신단의 송신 모듈이 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 송신하도록 하고, 수신단의 수신 모듈이 N개의 빔을 수신하도록 하여 전송 채널을 구성한다. 여기서, M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수이다.

본 발명의 본 실시예에서, 무선 통신 시스템은 송신단(100) 및 수신단(200)을 포함한다. 송신단(100)은 기지국(Base Station, BS) 또는 사용자 장비(User Equipment, UE)일 수 있고, 수신단(200)도 역시 BS 또는 UE일 수 있다. 송신단(100)은 송신 모듈을 포함하고, 수신단(200)은 수신 모듈을 포함하며, 송신 모듈과 수신 모듈 각각은 적어도 2개의 안테나 유닛을 포함하고, 안테나 유닛은 와이드 빔이나 내로우 빔을 송신하거나 수신하도록 구성될 수 있다. 송신 모듈 및 수신 모듈은 위상 배열 안테나(phased array antenna)일 수 있고, 위상 배열 안테나는 위상 천이기(phase shifter)를 포함하며, 위상 천이기는 안테나 유닛에 의해 전송되는 내로우 빔의 공간 방향을 제어하고, 서로 다른 공간 방향을 가진 내로우 빔을 송신하도록 위상 천이기의 위상 천이값을 설정하여 송신단을 제어할 수 있다.

본 발명의 본 실시예에서, 무선 통신 시스템이 QoS 요구사항을 수신하는 경우, 송신단의 송신 모듈(100)이 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 QoS 요구사항에 따라 송신하고, 수신단(200)이 QoS 요구사항에 따라 N개의 빔을 수신한다. 송신 모듈 및 수신 모듈 각각은 적어도 2개의 안테나 유닛을 포함하며, M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수이다.

102. 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환한다. 여기서, M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있다.

본 발명의 본 실시예에서, M개의 내로우 빔 각각은 알려진 시퀀스를 싣고 있고, 알려진 시퀀스는 송신단(100)과 수신단(200) 양쪽 모두에 알려진 정보를 포함하는 시퀀스이다. M개의 내로우 빔 각각은 알려진 시퀀스를 싣고 있으며, 서로 다른 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스는 서로 다르다. 수신단(100)이 M개의 내로우 빔을 구별할 수 있도록, 서로 다른 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스는 서로 직교하는 것이 바람직하다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신단(100)은 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔(도 3에 도시된 빔 1 내지 빔 4)을 송신하고, 서로 다른 내로우 빔의 공간 방향이 서로 다르다. M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있다. 제1 내로우 빔의 공간 방향이 α₁이면, 제2 내로우 빔의 공간 방향은 α₂이고, … , M번째 내로우 빔의 공간 방향은 α_M이며, 현재 송신 모드를 {α₁, α₂, … , α_M}로서 나타낸다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신 모드를 전환하는 것은 내로우 빔의 공간 방향을 변경하는 것이며, 임의의 2개의 서로 다른 송신 모드에서는 적어도 하나의 내로우 빔이 서로 다른 공간 방향을 가지고 있다. 내로우 빔의 공간 방향을 변경하는 규칙은 전환 규칙에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나의 가능한 전환 규칙에 대해, 정의는 다음과 같을 수 있다: 전체 공간이 M개의 영역으로 분할되고, 내로우 빔의 공간 방향이 2개의 파라미터, θ 및 φ에 의해 결정된다. 여기서, θ는 내로우 빔의 수평각이고, φ는 내로우 빔의 피치각이다. 제1 내로우 빔에 할당된 공간 영역은 [θ_1min, θ_1max] 및 [φ_1min, φ_1max]이다. 즉, 제1 내로우 빔, 즉 빔 1이 공간 영역 [θ_1min, θ_1max] 및 [φ_1min, φ_1max]을 스캔한다. 이와 유사하게, k번째 내로우 빔에 할당된 공간 영역, 즉 빔 k(2≤k≤M)는 [θ_kmin, θ_kmax] 및 [φ_kmin, φ_kmax]이고, 내로우 빔의 공간 방향이 공간 영역 [θ_kmin, θ_kmax] 및 [φ_kmin, φ_kmax]에서 변경될 수 있도록 빔 k가 이들 공간 영역을 스캔한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 공간이 다른 방식으로 분할되도록 설정될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 3차원 직교 좌표나 다른 표시 방법이 공간 방향의 정의를 나타내기 위해 사용될 수 있거나, 또는 분할이 수행될 필요가 없다. 또한, 전환 규칙이 다른 정의를 가지고 있을 수 있다. 예를 들어, 송신 모드가 사전 설정된 코드북(codebook) 순서에 따라 전환될 수 있다. 사전 설정된 코드북에 따라 전환되는 모드의 경우에, 공간이 분할될 수 있으면서 각각의 코드북에 따라 빔이 전환되거나; 또는 공간이 분할될 필요가 없으면서 M개의 내로우 빔이 특정 규칙에 따라 완전히 전환된다. 공간 분할과 빔 전환은 동시에 수행된다. 여기서는, 공간 분할에 대해 제한하지 않는다. 일반적으로, 송신단(100)이 사전 결정된 기간 T1이 만료될 때마다 송신 모드를 전환하고, 송신 모드는 마킹될 수 있다. 예를 들어, 원래의 송신 모드가 제1 송신 모드이고, 이 송신 모드는 하나의 기간 T1 이후에 제2 송신 모드로 전환되고 2개의 기간 T1 이후에 제3 송신 모드로 전환되며, 유추에 의해 이 송신 모드는 t-1개의 기간 T1 이후에 t번째 송신 모드로 전환된다.

103. 수신단의 N개의 와이드 빔에 의해 수신된 신호에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 품질을 획득한다.

구체적으로, 다음의 단계가 포함될 수 있다.

먼저, 수신단에 의해 수신된 신호 및 알려진 시퀀스에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 행렬 H가 계산된다.

본 발명의 본 실시예에서, 전송 채널을 형성하기 위해, 송신단(100)에 의해 송신된 M개의 내로우 빔이 공간에서 지정된 공간 방향에 따라 전파되고, 수신단(200)이 N개의 와이드 빔을 이용하여 M개의 내로우 빔의 신호를 수신하고 공동으로 검출한다. 전송 채널의 채널 이득은 송신단(100)과 수신단(200) 양쪽 모두에 의해 결정되고, 수신단(200)의 이득은 고정된 이득이며, 송신단(100)의 송신 모드를 검색함으로써 서로 다른 이득을 가진 전송 채널을 획득할 수 있다.

본 발명의 본 실시예에서, 채널 행렬 H는 전송 채널을 나타내기 위해 사용될 수 있고, 채널 행렬 H는 N×M 행렬이며, 채널 행렬 내의 행렬 원소 H_nm(1≤n≤N, 1≤m≤M)은 n번째 와이드 빔과 m번째 내로우 빔 간의 채널 페이딩 계수를 나타내고, 채널 페이딩 계수는 채널 행렬 H를 획득하기 위해 기존 채널 추정 알고리즘에 따라 제공될 수 있다.

그 다음, 채널 행렬 H의 채널 특이값을 획득하기 위해 채널 행렬 H에 대해 SVD 분해가 수행되고, 전송 채널의 채널 용량이 채널 특이값에 따라 계산된다.

본 발명의 본 실시예에서, 채널 행렬 H를 생성한 후에, 수신단(200)은 전송 채널의 채널 품질을 계산할 수 있다. 채널 특이값 및 채널 용량에 의해 채널 품질이 주로 평가된다. 하나의 가능한 구현 방식에서, 채널 행렬 H에 대해 SVD 분해를 수행함으로써 채널 특이값을 획득할 수 있고, 채널 행렬 H에 대해 수행된 SVD 분해는 다음과 같다:

.

여기서, Q는 M과 N 중에서 작은 값이고, 채널 특이값

이고; λ_i(1≤i≤Q) 중에서 0보다 큰 r개의 채널 특이값이 있다고 추정되며, 즉 채널 행렬 H의 계수가 r이며; 전술한 SVD 분해 이후, 전송 채널은 r개의 독립적인 병렬 서브채널의 구성으로서 간주될 수 있고, 채널 행렬 H의 하나의 채널 특이값 λ_i(1≤i≤r)에 대응하고 있는 각각의 서브채널 및 채널 특이값 λ_i(1≤i≤r)는 대응하는 서브채널의 진폭 이득을 나타내기 위해 사용되고, 예를 들어 λ₁이 제1 서브채널의 진폭 이득을 나타내고, λ₂가 제2 서브채널의 진폭 이득을 나타내며; 더 큰 진폭 이득은 서브채널이 데이터 전송에 더 적합함을 나타낸다. 전송 채널의 채널 용량은 다음의 섀넌 방정식을 이용하여 제공될 수 있다:

.

SNR은 수신단(200)의 신호 증폭 과정에서 생성되는 신호 대 잡음비이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 채널 용량이 다른 알고리즘을 이용하여 계산될 수 있고, 본 발명에서는 이에 대해 구체적으로 제한하지 않음을 유의해야 한다.

104. QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 이 송신 모드를 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 채널 품질을 검색한 후에 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 송신단에 피드백한다.

구체적으로는, 다음의 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 송신 모드의 채널 품질이 QoS를 만족하면 QoS를 만족하는 송신 모드 및 송신 모드에 대응하는 채널 품질 정보를 송신단에 피드백하거나, 또는 QoS를 만족하지 않으면 송신 모드가 채널 품질에 따라 정렬되고 다음 송신 모드가 수행된다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신단(100)은 기간 T1에 따라 송신 모드를 전환하고, 이와 유사하게 수신단(200)은 송신 모드에 대응하는 채널 품질을 기간 T1에 따라 계산한다. 송신단(100)의 현재 송신 모드가 t번째 송신 모드이면, 수신단(200)은 계산을 통해 t번째 채널 품질을 획득한다. t번째 채널 품질이 QoS를 만족하는지 여부를 판정하기 위해, 수신단(200)은 QoS를 계산을 통해 생성되고 t번째 송신 모드에 대응하고 있는 t번째 채널 품질과 비교한다. QoS는 주로 전송 레이트 요구사항 및 에러 레이트 요구사항을 포함하고 있다. 계산을 통해 수신단(200)에 의해 획득된 t번째 채널 품질이 QoS를 만족하는 경우, 수신단(200)은 t번째 송신 모드, t번째 채널 품질에 관한 정보, 및 대응하는 프리코딩 행렬을 와이드 빔을 이용하여 송신단(100)에 송신한다. 프리코딩 행렬 정보는 채널 품질에 따라 코드북 세트로부터 선택되는 코드북 시퀀스 번호일 수 있거나, 또는 SVD 분해에 의하여 획득되는 V 행렬의 첫번째 K개의 열을 포함하고 송신단의 프리코딩 행렬로서 사용되는 행렬일 수 있다. 여기서, K는 전송 채널의 최대 전송 데이터 스트림 개수이다. 수신단(200)이 현재 송신 모드의 채널 품질이 QoS를 만족하지 않는다고 결정하면, 수신단(200)은 t번째 송신 모드 및 이전의 t-1개의 송신 모드를 채널 품질에 따라 정렬한다. 예를 들어, 송신 모드가 채널 용량의 크기에 따라 오름차순/내림차순으로 정렬될 수 있다.

그 다음, 전환 규칙 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 QoS를 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 최적 채널 용량을 가진 송신 모드 및 대응하는 채널 품질이 와이드 빔을 이용하여 송신단에 피드백된다.

본 발명의 본 실시예에서, 전환 규칙 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 송신단(100)이 QoS를 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 수신단(200)은 정렬 결과에 따라, 최대 채널 용량을 가진 송신 모드, 채널 품질, 및 프리코딩 행렬과 같은 피드백 정보를 와이드 빔을 이용하여 송신단(100)에 송신한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 피드백 정보가 프리코딩 행렬을 포함하지 않을 수 있고, 송신단(100)은 수신단에 의해 피드백된 채널 품질에 따라 프리코딩 행렬에 관한 정보를 자동적으로 선택할 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE) 프로토콜에는 다수의 그룹의 프리코딩 행렬이 정의되어 있고, 송신단(100)은 채널 품질에 따라 필요한 프리코딩 행렬을 LTE 프로토콜로부터 선택할 수 있다.

105. 송신단의 송신 모드를 수신단에 의해 피드백된 송신 모드로 설정한다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)은 와이드 빔을 생성하고, 피드백 정보를 와이드 빔 상에 싣는다. 수신단(200)에 의해 송신된 피드백 정보가 송신단의 M개의 내로우 빔을 이용하여 수신되고 공동으로 검출되고, 프리코딩 연산을 완료하기 위해 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS)이 피드백 정보에 따라 선택되며, 송신단(100)의 송신 모드가 수신단(200)에 의해 피드백된 송신 모드로 설정된다. 수신단(200)에 의해 피드백된 송신 모드가 QoS를 만족하는 송신 모드일 수 있거나, 또는 QoS 요구사항을 만족하지 않는 송신 모드일 수 있지만, 이 송신 모드는 모든 송신 모드 중에서 최적 채널 용량을 가진 송신 모드이다.

106. QoS 요구사항, 및 수신단에 의해 피드백된 채널 품질과 송신 모드에 따라, 자원에 대한 전송 모드를 선택하고 이 자원을 송신단의 송신 모듈에 할당한다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신단(100)은 시스템의 QoS 요구사항 및 수신단(200)의 피드백 정보에 따라 다음의 단계를 이용하여 전송 모드를 선택하고 자원을 할당한다.

먼저, 전송 채널에 의해 지원될 수 있는 최대 전송 데이터 스트림 개수가 획득된다.

구체적으로, 본 발명의 본 실시예에서, 채널 행렬 H에 대해 SVD 분해가 수행된 이후, r개의 0이 아닌 특이값 λ_i(1≤i≤r)가 획득되고, λ_i의 값이 비교적 작으면 특이값에 대응하는 서브채널 λ_i가 비교적 작은 진폭 이득을 가진다는 것을 나타내며, 서브채널이 데이터를 전송하기 위해 사용되는 경우에 데이터가 잡음에 의해 억제될 수 있다. 송신단(100)은 결정 임계값 λ₀를 설정하며, 채널 특이값 λ_i(1≤i≤r)가 결정 임계값 λ₀보다 크거나 같은 경우, 특이값에 대응하는 서브채널이 데이터 전송에 적합하거나, 또는 그와 반대로 서브채널 데이터 전송에 적합하지 않다는 것을 나타낸다. λ_i(1≤i≤r) 중에서 λ₀보다 큰 K개의 채널 특이값이 있으면, 전송 채널이 최대 K개의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있음을 나타낸다.

그 다음, 최대 전송 데이터 스트림 양 및 QoS 요구사항에 따라 전송 모드 및 자원 할당 방식이 선택된다.

구체적으로, 본 발명의 본 실시예에서, QoS 요구사항은 주로 레이트 요구사항 및 에러 레이트 요구사항을 포함하고 있다. K=1인 경우, 즉 하나의 데이터 스트림만이 전송 채널 상에서 전송될 수 있고, 송신단(100)은 통신을 수행하기 위해 모든 안테나 유닛을 이용하여 하나의 내로우 빔을 생성할 수 있다. 즉, 빔형성 작업 모드이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 내로우 빔의 공간 방향은 피드백된 송신 모드 중에서 제1 내로우 빔의 공간 방향이다. K>1인 경우, 통신 품질에 대한 비교적 높은 요구사항을 가진 QoS 요구사항에 대해, 도 7b에 도시된 바와 같이, 데이터 스트림이 동일한 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있고, 즉 빔 1, 빔 2, 및 빔 3이 동일한 데이터를 전송하고, 그 다음에 프리코딩 행렬을 이용함으로써 송신 전력이 빔 1, 빔 2, 및 빔 3에 할당된다. 즉, 다이버시티 이득이 복수의 내로우 빔을 이용하여 얻어진다. K>1인 경우, 레이트에 대한 비교적 큰 요구사항을 가지는 QoS 요구에 대해, 도 7c에 도시된 바와 같이, 통신 품질이 보장된 경우, 서로 다른 데이터를 전송하기 위해 데이터 스트림이 사용될 수 있다. 즉, 빔 1, 빔 2, 및 빔 3이 서로 다른 데이터를 전송한다. 프리코딩 행렬을 이용함으로써 송신 전력이 빔 1, 빔 2, 및 빔 3에 할당된다. 즉, 복수의 내로우 빔을 이용함으로써 다중화 이득이 얻어진다.

전술한 설명으로부터 알 수 있는 것은, 본 발명의 본 실시예에서의 전송 채널이 단일입력 단일출력(M=N=1)의 경우이거나, 다중출력 단일입력(M>1, N=1)의 경우이거나, 단일출력 복수입력(M=1, N>1)의 경우이거나, 또는 MIMO(M>1, N>1)의 경우 등일 수 있다는 것을 유의해야 한다. QoS 요구사항 및 실제로 계산을 통해 획득된 채널 품질과 같은 요인에 의해 특정한 채널 모드가 결정된다. 본 발명에서는 이에 대해 구체적으로 제한하지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에서, 채널 용량이 다른 알고리즘을 이용하여 계산되는 경우, 데이터 전송에 적합한 스트림 개수를 획득하기 위해, 이 알고리즘에 대응하는 방식이 본 발명에서 사용되어 결정하는 단계를 수행하며, 본 발명에서는 이에 대해 제한하지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 본 실시예에서, 전송 채널을 구성하기 위해, 송신단(100)이 QoS 요구사항에 따라 M개의 내로우 빔을 송신하고, 수신단(200)이 N개의 와이드 빔을 생성함으로써 QoS 요구사항에 따라 M개의 내로우 빔을 수신한다. 송신단(100)의 송신 모드가 사전 설정된 전환 규칙에 따라 전환된다. 송신 모드에 대응하는 채널 품질 정보를 획득하기 위해, 수신단(200)은 송신단(100)에 의해 송신된 M개의 내로우 빔을 처리한다. 실제 필요에 따라 빔형성, 전송 다이버시티, 또는 전송 다중화를 수행하도록 선택하기 위해, 송신단(100)이 송신단(100)의 송신 모드를 수신단(200)에 의해 피드백된 송신 모드로 설정할 수 있도록 QoS를 만족하는 송신 모드가 검색에 의하여 획득되고 송신단(100)에 피드백된다. 본 발명에서는, 유사한 전송 구조가 해석되고, 양호한 채널 품질을 가진 전송 채널의 그룹이 검색에 의하여 획득된다. 종래의 빔형성 시스템과 비교하여, 다이버시티 이득 또는 다중화 이득이 얻어질 수 있다.

도 10을 참조하면, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 방법이고, 무선 통신 방법은 적어도 다음의 단계를 포함한다.

201. 서비스 품질 요구사항에 따라, 송신단의 송신 모듈이 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 송신하도록 하고, 수신단의 수신 모듈이 N개의 빔을 수신하도록 하여 전송 채널을 구성한다. 여기서, M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수이다.

본 발명의 본 실시예에서, 송신단(100) 및 수신단(200) 각각은 BS이며, 내로우 빔을 송신하거나 수신할 수 있다.

202. 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환한다. 여기서, M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있다.

203. 수신단의 N개의 내로우 빔에 의해 수신된 신호에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 품질을 획득한다.

본 발명의 본 실시예에서, 전송 채널을 구성하기 위해, 수신단이 N개의 내로우 빔을 이용하여 송신단의 M개의 내로우 빔을 수신한다. 전송 채널의 채널 이득이 송신단(100)의 송신 모드 및 수신단(200)의 수신 모드 양쪽 모두에 의해 결정되고, 서로 다른 송신 모드 및 서로 다른 수신 모드가 서로 다른 채널 이득을 가진 전송 채널을 구성하고 있다. N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있다.

204. 사전 설정된 전환 규칙에 따라 수신단의 수신 모드를 전환하고, 서로 다른 송신 모드 및 서로 다른 수신 모드를 이용하여 형성되는 채널 행렬의 채널 품질을 계산한다. 여기서, N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있다.

본 발명의 본 실시예에서, 전송 채널의 채널 이득이 송신단의 송신 모드와 수신단의 수신 모드 양쪽 모두에 의해 결정되기 때문에, QoS를 만족하거나 비교적 높은 채널 품질을 가진 전송 채널을 검색하기 위해, 송신단의 송신 모드와 수신단의 수신 모드가 동시에 전환될 필요가 있다. 구체적으로, 수신단(200)이 전환 규칙을 사전 설정하고, 이 전환 규칙에 따라 수신단(200)의 수신 모드를 전환한다. 수신단(200)의 수신 모드의 전환 기간은 T2이고, T2는 기간 T1의 사전 설정된 배수이다. 사전 설정된 배수는 전환 규칙의 개수이다. 송신단(100)이 M₁개의 전환 규칙(각각의 규칙이 하나의 송신 모드에 대응하고 있음)을 가지고 있으면, T2=T1×M₁이고, 송신단(100)과 수신단(200)이 송신 모드를 동시에 전환하고, 송신단(100)이 송신 모드를 한 번 검색한 후에 수신단(200)이 수신 모드를 한 번 전환한다. 수신단(200)이 N₁개의 전환 규칙(즉, N₁개의 송신 모드)를 가지고 있다고 추정된다. 수신단(200)이 모든 수신 모드를 검색한 후에, 총 M₁×N₁개의 전송 채널이 생성되고, 따라서 M₁×N₁개의 채널 행렬이 있다. 본 발명의 본 실시예에서, H11은 제1 송신 모드와 제1 수신 모드를 이용하여 형성되는 채널 행렬을 나타내기 위해 사용될 수 있고, Hij(1≤i≤M₁, 1≤j≤N₁)는 i번째 송신 모드와 j번째 수신 모드를 이용하여 형성되는 채널 행렬을 나타낸다.

205. 계산을 통해 수신단에 의해 획득된 채널 품질이 QoS를 만족하는 경우, QoS를 만족하는 송신 모드 및 이 송신 모드에 대응하는 채널 품질 정보를 송신단에 피드백한다.

구체적으로는:

먼저, 채널 행렬의 채널 품질이 QoS를 만족하면, QoS를 만족하는 수신 모드가 수신단의 수신 모드로 설정되고, QoS를 만족하는 송신 모드 및 채널 품질이 이 수신 모드에서 송신단에 피드백되거나, 또는 QoS를 만족하지 않으면, 채널 행렬이 채널 품질에 따라 정렬된다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)이 각각의 채널 행렬 Hij의 채널 품질을 계산하고, 채널 품질이 QoS를 만족하는지 여부를 판정하기 위해 채널 품질을 QoS와 비교하며, 채널 품질이 QoS를 만족하면 QoS를 만족하는 채널 품질, 대응하는 송신 모드 정보, 및 대응하는 수신 모드 정보를 생성한다. 수신단(200)의 수신 모드가 QoS를 만족하는 수신 모드로 설정된 후에, QoS를 만족하는 채널 품질 및 대응하는 송신 모드가 이 수신 모드에서 송신단(100)에 피드백된다. 채널 품질이 QoS를 만족하지 않으면, 채널 행렬 및 이전에 획득된 채널 행렬이 정렬된다. 예를 들어, 채널 용량에 따라 정렬이 수행된다.

그 다음, 전환 규칙 내의 모든 수신 모드가 검색된 후에 QoS를 만족하는 채널 행렬을 찾지 못하면, 수신단의 정렬 결과에 따라 수신 모드가 최대 채널 용량을 가진 수신 모드로 설정되고, 최대 채널 용량을 가진 송신 모드 및 채널 품질이 이 수신 모드에서 송신단에 피드백된다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)이 모든 전환 규칙을 검색한 후에, 즉 모든 수신 모드를 검색한 후에 QoS를 만족하는 채널 행렬을 찾지 못하면, 수신단(200)이 가장 높은 채널 품질을 가진 채널 행렬에 대응하고 있는 수신 모드와 송신 모드를 정렬 결과에 따라 획득하고, 수신단(200)의 수신 모드가 가장 높은 채널 품질을 가진 채널 행렬의 수신 모드로 설정된 후에, 가장 높은 채널 품질을 가진 채널 행렬의 채널 품질 및 대응하는 송신 모드가 수신 모드에서 송신단(100)에 피드백된다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)의 송신 모드의 전환 규칙이 송신단(100)의 송신 모드의 전환 규칙와 동일하거나 또는 서로 다를 수 있음을 유의해야 한다. 본 발명에서는 이에 대해 제한하지 않는다.

206. 송신단의 송신 모드를 수신단에 의해 피드백된 송신 모드로 설정한다.

본 발명의 본 실시예에서, 수신단(200)의 N개의 내로우 빔 상의 피드백 정보(N개의 내로우 빔의 공간 방향은 단계 205에서 획득되고 QoS를 만족하는 수신 모드 또는 최대 채널 용량을 가진 수신 모드에 의해 정의됨)가 송신단(100)의 M개의 내로우 빔을 이용하여 수신되고 공동으로 검출되고, 프리코딩 연산을 완료하기 위해 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS)이 피드백 정보에 따라 선택되며, 송신단(100)의 송신 모드가 수신단(200)에 의해 피드백된 송신 모드로 설정된다.

207. 서비스 품질 요구사항, 및 수신단에 의해 피드백된 채널 품질 및 송신 모드에 따라, 자원에 대한 전송 모드를 선택하고 이 자원을 송신단의 송신 모듈에 송신한다.

본 발명의 본 실시예에서, 시스템 내의 높은 QoS 요구사항을 만족하기 위해, 비교적 큰 이득을 가진 전송 채널이 획득될 수 있도록, 송신단(100)의 송신 모드 및 수신단(200)의 수신 모드가 동시에 전환된다.

전술한 설명은 본 발명의 구현 방식의 예이다. 당업자는 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고도 소정의 개량 및 개선을 할 수 있고, 이러한 개량 및 개선은 본 발명의 보호 범위에 속한다는 것을 유의해야 한다.

Claims (18)

1. 무선 통신 시스템으로서,
   송신단 및 수신단을 포함하고,
   상기 송신단은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 송신 모듈을 포함하고, 상기 송신 모듈은 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔(narrow beam)을 서비스 품질(quality of service, QoS) 요구사항에 따라 송신하고 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하며, 상기 M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있고,
   상기 수신단은 적어도 2개의 안테나 유닛을 가진 수신 모듈을 포함하고, 상기 수신 모듈은 상기 QoS 요구사항에 따라 N개의 빔을 수신하며, 상기 M개의 내로우 빔과 상기 N개의 빔을 송신하기 위해 사용되는 전송 채널이 상기 수신단과 상기 송신단 사이에 형성되고, 상기 수신단은 서로 다른 송신 모드에서 상기 전송 채널의 채널 품질을 계산하고 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색해서 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하며, M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수인, 무선 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 송신단은 상기 송신단에 의해 송신된 상기 M개의 내로우 빔의 공간 방향을 제어하도록 구성된 송신 제어 유닛을 포함하고, 상기 수신단은 상기 N개의 빔의 수신을 제어하기 위한 수신 제어 유닛을 포함하는, 무선 통신 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 송신단은 상기 전환 규칙을 설정하도록 구성된 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛을 더 포함하고,
   상기 전환 규칙은 사전 설정된 전환 기간을 포함하고, 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛은 상기 사전 설정된 전환 기간에 따라 상기 송신 모드를 전환하며, 상기 송신 제어 유닛은 서로 다른 공간 방향을 가진 상기 M개의 내로우 빔을 송신하도록 상기 송신 모듈을 상기 송신 모드에 따라 제어하는, 무선 통신 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 수신단은 처리 유닛을 더 포함하고,
   상기 처리 유닛은 상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 N개의 빔에 의해 수신된 신호에 따라 상기 전송 채널의 채널 품질을 계산하고, 상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 상기 알려진 시퀀스는 서로 직교하는, 무선 통신 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 처리 유닛은 제1 계산 유닛 및 제2 계산 유닛을 포함하고,
   상기 제1 계산 유닛은 상기 전송 채널에 대응하는 채널 행렬 내의 각각의 행렬 원소를 상기 알려진 시퀀스 및 상기 N개의 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 계산하고, 상기 제2 계산 유닛은 상기 채널 행렬의 채널 특이값을 획득하기 위해 상기 채널 행렬에 대해 특이값 분해(singular value decomposition)를 수행하고 상기 채널 특이값에 따라 상기 전송 채널의 채널 용량을 계산하며, 상기 채널 품질은 상기 채널 특이값과 상기 채널 용량을 포함하는, 무선 통신 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 수신단은 피드백 유닛을 더 포함하고,
   상기 피드백 유닛은 결정 유닛, 정렬 유닛, 및 통지 유닛을 포함하며,
   상기 결정 유닛은 상기 제2 계산 유닛에 의해 계산된 상기 채널 품질이 상기 QoS를 만족하는지 여부를 판정하고; 상기 QoS를 만족하면, 상기 통지 유닛은 상기 QoS를 만족하는 상기 송신 모드 및 상기 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 상기 수신 제어 유닛을 이용하여 상기 송신단에 피드백하거나; 또는 상기 QoS를 만족하지 않으면, 상기 정렬 유닛은 상기 채널 용량에 따라 현재 송신 모드 및 이전 송신 모드를 정렬하고; 상기 결정 유닛이 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 상기 통지 유닛은 상기 정렬 유닛에 의해 획득되고 상기 송신 모드에 대응하는 최적의 채널 용량과 전송 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 수신 제어 유닛을 이용하여 상기 송신단에 피드백하는, 무선 통신 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 수신단은 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛을 더 포함하고,
   상기 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛은 사전 결정된 기간에 따라 상기 수신단의 수신 모드를 전환하고, 상기 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛의 전환 기간은 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛의 전환 기간의 사전 설정된 배수이며, 상기 사전 설정된 배수는 상기 제1 전환 규칙 사전 설정 유닛에 포함되어 있는 송신 모드의 개수이고, N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있는, 무선 통신 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 송신단의 서로 다른 송신 모드 및 상기 수신단의 서로 다른 수신 모드가 서로 다른 전송 채널을 구성하고 있고,
   상기 피드백 유닛은 추가적으로, 상기 QoS를 만족하는 전송 채널을 검색하도록 구성되고; 상기 결정 유닛은 상기 전송 채널의 채널 품질이 상기 QoS를 만족하는지 여부를 판정하며;
   상기 QoS를 만족하면, 상기 통지 유닛은 상기 QoS를 만족하는 상기 전송 채널에 대응하고 있는 수신 모드, 송신 모드, 및 상기 채널 품질을 상기 수신 제어 유닛에 송신하고; 상기 수신 제어 유닛은 상기 수신단의 수신 모드를 상기 통지 유닛에 의해 송신된 상기 수신 모드로 설정하고, 상기 송신 모드 및 상기 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하거나, 또는
   상기 QoS를 만족하지 않으면, 상기 정렬 유닛은 채널 품질에 따라 상기 전송 채널을 정렬하고;
   상기 결정 유닛이 상기 제2 전환 규칙 사전 설정 유닛 내의 모든 수신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 전송 채널을 찾지 못하면, 상기 통지 유닛은 최적 채널 용량을 가진 전송 채널의 수신 모드, 송신 모드, 및 채널 품질을 정렬 결과에 따라 상기 수신 제어 유닛에 송신하며; 상기 수신 제어 유닛은 상기 수신단의 수신 모드를 상기 피드백 유닛에 의해 송신된 상기 수신 모드로 설정하고, 상기 송신 모드 및 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하는, 무선 통신 시스템.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 송신단은 구성 유닛을 더 포함하고, 상기 구성 유닛은 결정 유닛 및 송신 구성 유닛을 포함하며, 상기 결정 유닛은 상기 전송 채널의 최대 전송 데이터 스트림 개수를 획득하기 위해 결정 임계치를 설정하고 상기 수신단에 의해 피드백되고 상기 결정 임계치보다 큰 채널 특이값의 개수에 관한 통계를 수집하며, 상기 송신 구성 유닛은 상기 최대 전송 데이터 스트림 개수 및 상기 QoS 요구사항에 따라 상기 송신 모듈에 대한 전송 모드 및 자원 할당 방식을 구성하는, 무선 통신 시스템.
10. 무선 통신 방법으로서,
    서비스 품질 요구사항에 따라, 송신단의 송신 모듈이 서로 다른 공간 방향을 가진 M개의 내로우 빔을 송신하도록 하고, 수신단의 수신 모듈이 N개의 빔을 수신하도록 하여 전송 채널을 구성하는 단계 - M과 N은 모두 1보다 크거나 같은 정수임 -;
    사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하는 단계 - 상기 M개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 송신 모드를 구성하고 있음 -;
    상기 수신단의 N개의 빔에 의해 수신된 신호에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 품질을 획득하는 단계; 및
    상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 사전 설정된 전환 규칙에 따라 송신 모드를 전환하는 단계는,
    상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 와이드 빔(wide beam)에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 와이드 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계는,
    상기 수신단의 N개의 와이드 빔에 의해 수신된 상기 신호 및 상기 알려진 시퀀스에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 채널 행렬 H를 계산하는 단계; 및
    상기 채널 행렬 H의 채널 특이값을 획득하기 위해 상기 채널 행렬 H에 대해 SVD 분해를 수행하고, 상기 채널 특이값에 따라 상기 전송 채널의 채널 용량을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    상기 채널 품질은 상기 채널 특이값과 상기 채널 용량을 포함하는, 무선 통신 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 단계는,
    상기 송신 모드의 채널 품질이 상기 QoS를 만족하면 상기 QoS를 만족하는 상기 송신 모드 및 상기 송신 모드에 대응하는 채널 품질 정보를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 상기 QoS를 만족하지 않으면 상기 채널 품질에 따라 상기 송신 모드를 정렬하고 검색하기 위한 다음 송신 모드에 진입하는 단계; 및
    상기 전환 규칙 내의 모든 송신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면, 정렬에 의하여 획득되고 최적 채널 용량을 가진 송신 모드, 및 대응하는 채널 품질을 와이드 빔을 이용하여 상기 송신단에 피드백하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 방법.
14. 제10항에 있어서,
    상기 수신단의 N개의 빔에 의해 수신된 신호에 따라 현재 송신 모드에서의 채널 품질을 획득하는 단계는,
    상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 내로우 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 M개의 내로우 빔이 싣고 있는 알려진 시퀀스 및 상기 수신단의 N개의 내로우 빔에 의해 수신된 상기 신호에 따라 상기 현재 송신 모드에서의 상기 채널 품질을 획득하는 단계 이후에, 상기 무선 통신 방법은,
    사전 설정된 전환 규칙에 따라 상기 수신단의 수신 모드를 전환하고, 서로 다른 송신 모드 및 서로 다른 수신 모드를 이용하여 형성된 채널 행렬의 채널 품질을 계산하는 단계 - 상기 N개의 내로우 빔의 공간 방향의 집합이 수신 모드를 구성하고 있음 -
    를 더 포함하고,
    상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 검색하고 상기 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 모든 송신 모드에 대응하는 전송 채널 품질을 검색한 후에 상기 QoS 요구사항을 만족하는 송신 모드를 찾지 못하면 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 단계는,
    상기 채널 행렬의 채널 품질이 상기 QoS를 만족하면 상기 QoS를 만족하는 수신 모드를 상기 수신단의 수신 모드로 설정하고 상기 QoS를 만족하는 송신 모드 및 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하거나, 또는 상기 QoS를 만족하지 않으면 상기 채널 품질에 따라 상기 채널 행렬을 정렬하는 단계; 및
    상기 전환 규칙 내의 모든 수신 모드를 검색한 후에 상기 QoS를 만족하는 전송 채널을 찾지 못하면, 가장 높은 채널 품질을 가진 수신 모드와 송신 모드의 조합을 정렬 결과에 따라 획득하고, 상기 수신단의 수신 모드를 최대 채널 용량을 가진 상기 수신 모드로 설정하며, 최적의 채널 품질을 가진 송신 모드 및 상기 채널 품질을 이 수신 모드에서 상기 송신단에 피드백하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 방법.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신단에 의해 계산을 통해 획득된 상기 채널 품질이 상기 서비스 품질을 만족하면 상기 서비스 품질을 만족하는 채널 품질과 송신 모드를 상기 송신단에 피드백하는 것 이후에, 상기 무선 통신 방법은,
    상기 송신단의 송신 모드를 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 송신 모드로 설정하는 것
    을 더 포함하는, 무선 통신 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 송신단의 송신 모드를 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 송신 모드로 설정하는 것 이후에, 상기 무선 통신 방법은,
    상기 서비스 품질 요구사항, 및 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 채널 품질과 상기 송신 모드에 따라, 자원에 대한 전송 모드를 선택하고 이 자원을 상기 송신단의 송신 모듈에 할당하는 것
    을 더 포함하는, 무선 통신 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 서비스 품질 요구사항, 및 상기 수신단에 의해 피드백된 상기 채널 품질과 상기 송신 모드에 따라, 자원에 대한 전송 모드를 선택하고 이 자원을 상기 송신단의 송신 모듈에 할당하는 것은,
    상기 전송 채널에 의해 지원될 수 있는 최대 전송 데이터 스트림 개수를 획득하는 것; 및
    상기 최대 전송 데이터 스트림 개수 및 상기 QoS 요구사항에 따라 전송 모드 및 자원 할당 방식을 선택하는 것
    을 포함하는, 무선 통신 방법.

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