KR20210111915A - 빔 송신 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

빔 송신 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210111915A
KR20210111915A KR1020200026319A KR20200026319A KR20210111915A KR 20210111915 A KR20210111915 A KR 20210111915A KR 1020200026319 A KR1020200026319 A KR 1020200026319A KR 20200026319 A KR20200026319 A KR 20200026319A KR 20210111915 A KR20210111915 A KR 20210111915A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
smoothing
common phase
beamforming
beamforming vectors
phase value
Prior art date
Application number
KR1020200026319A
Other languages
English (en)
Inventor
전은성
이욱봉
안민기
김성수
김준석
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200026319A priority Critical patent/KR20210111915A/ko
Priority to US17/188,135 priority patent/US11258497B2/en
Publication of KR20210111915A publication Critical patent/KR20210111915A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0626—Channel coefficients, e.g. channel state information [CSI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0634—Antenna weights or vector/matrix coefficients
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0658—Feedback reduction
    • H04B7/0663—Feedback reduction using vector or matrix manipulations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

빔 송신 장치 및 그 동작 방법이 제공된다. 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치는 널 데이터 패킷(NDP; Null Data Packet)을 송신하고, 채널 정보를 수신하는 컨트롤러, 및 채널 정보 내 복수의 빔 형성 벡터를 스무딩(smoothing)하는 스무딩 회로를 포함하되, 스무딩 회로는 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값(common phase factor)을 계산하는 가중치 계산기와, 공통 위상 값을 통해 스무딩을 수행하는 이동 평균 필터를 포함한다.

Description

빔 송신 장치 및 그 동작 방법{Beam transmitting device and operating method for the same}
본 발명은 빔 송신 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
다중 송신 안테나 및 다중 수신 안테나를 이용한 통신 환경에서, 통신 환경의 성능을 개선하기 위해 빔 형성(Beam forming) 프로세스를 이용할 수 있다. 빔 형성 프로세스는, 빔 송신 장치와 빔 수신 장치 간에 설정된 통신 채널의 품질에 기초하여 안테나들의 이득과 빔의 방향/범위 등을 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
안테나들의 이득과 빔의 방향/범위 등을 조절하기 위해 빔 형성 행렬을 포함하는 빔 형성 정보가 필요하며, 빔 형성 정보가 적절하게 생성되지 않을 경우, 통신 채널의 성능이 저하되거나 빔 형성 기술의 효과를 충분히 얻지 못할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 통신 채널의 성능을 향상시키는 빔 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 통신 채널의 성능을 향상시키는 빔 송신 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치는, 널 데이터 패킷(NDP; Null Data Packet)을 송신하고, 채널 정보를 수신하는 컨트롤러, 및 채널 정보 내 복수의 빔 형성 벡터를 스무딩(smoothing)하는 스무딩 회로를 포함하되, 스무딩 회로는 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값(common phase factor)을 계산하는 가중치 계산기와, 공통 위상 값을 통해 스무딩을 수행하는 이동 평균 필터를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치 동작 방법은, 빔 송신 장치를 통해, 널 데이터 패킷을 이용하여 형성된 채널 정보를 수신하고, 보간기를 통해, 채널 정보에 대해, 보간법(interpolation)을 수행하고, 가중치 계산기를 통해, 보간법을 통해 도출된 복수의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값을 계산하고, 가중치 계산기를 통해, 계산된 공통 위상 값을 빔 형성 벡터에 적용하고, 이동 평균 필터를 통해, 공통 위상 값이 적용된 빔 형성 벡터에 대한 이동 평균을 구하여 빔 형성 벡터에 대한 스무딩을 수행하는 것을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치는, 외부로 전송되는 널 데이터 패킷에 빔을 형성시키는 빔 형성기, 널 데이터 패킷 내 프리앰블을 제어하는 컨트롤러, 널 데이터 패킷을 이용하여 형성된 채널 정보를 보간하는 보간기, 및 보간기를 통해 도출된 복수의 빔 형성 벡터를 스무딩하는 스무딩 회로(140)를 포함하되, 스무딩 회로는, 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값(common phase factor)을 계산하는 가중치 계산기, 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 도출된 값을 임계값과 비교하여 스무딩을 진행할 지 결정하는 비교기와, 비교기가 스무딩 진행을 결정한 경우, 공통 위상 값을 이용하여 스무딩을 수행하는 이동 평균 필터를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치를 포함하는 빔 송신 시스템(1)을 예시적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 빔 송신 장치에서 송신하는 데이터 패킷을 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 3은 빔 송신 장치로부터 수신한 데이터 패킷을 스무딩(smoothing)한 데이터를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 4는 IEEE 802.11n의 프리앰블을 도시한 예시적인 도면이다.
도 5는 IEEE 802.11ac의 프리앰블을 도시한 예시적인 도면이다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 피드백 후의 각 부반송파에 따른 위상을 도시한 예시적인 테이블이다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 스무딩 회로를 도시하는 예시적인 도면이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 다른 빔 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치를 포함하는 빔 송신 시스템(1)을 예시적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 시스템은 빔 송신 장치(100)와 빔 수신 장치(200)를 포함한다.
빔 송신 장치(100)와 빔 수신 장치(200)는 채널을 통해 서로 정보를 주고받을 수 있다. 상기 정보는 예를 들어, 널 데이터 패킷(NDP; Null Data Packet) 및/또는 채널 정보(Channel Information)를 포함할 수 있다.
빔 송신 시스템은 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 시스템으로 지칭될 수도 있다. 빔 송신 시스템은, 비제한적인 예시로서 LTE(Long Term Evolution) 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템, WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템 또는 다른 임의의 빔 송신 시스템일 수 있다. 빔 송신 시스템은 tx개의 송신 안테나들(NTX) 및 rx개의 수신 안테나들(NRX)을 포함할 수 있다.
빔 수신 장치(200)는 빔 송신 장치(100)와 통신하여 데이터 패킷(혹은, 널 데이터 패킷) 및/또는 채널 정보를 송수신할 수 있는 다양한 장치들로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 빔 수신 장치(200)는 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 휴대 장치 등으로 지칭될 수 있다. 또한, 빔 송신 장치(100)는 빔 수신 장치(200) 및/또는 다른 빔 송신 장치(100)와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 지칭할 수 있고, 빔 수신 장치(200) 및/또는 다른 빔 송신 장치(100)와 통신하여 데이터 패킷(혹은, 널 데이터 패킷(NDP)) 및/또는 채널 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 빔 송신 장치(100)는 Node B, eNB(evolved-Node B), BTS(Base Transceiver System), STA(STAtion) 및 AP(Access Point) 등으로 지칭될 수도 있다.
빔 수신 장치(200) 및 빔 송신 장치(100) 사이의 무선 통신 네트워크는 가용 네트워크 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들이 통신하는 것을 지원할 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 네트워크에서 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 방식으로 정보가 전달할 수 있다.
빔 수신 장치(200)를 먼저 설명한다. 빔 수신 장치(200)는 복수의 수신 안테나들(NRX), 채널 추정 회로(210), 분해 회로(220), 및 압축 회로(230)를 포함할 수 있다. 빔 수신 장치(200)에 포함된 구성 요소들은 이에 제한되지 않으며, 각각의 구성 요소들은 아날로그 회로 및/또는 디지털 회로를 포함하는 하드웨어 블록일 수 있고, 프로세서 등에 의해 실행되는 복수의 명령어들을 포함하는 소프트웨어 블록일 수도 있다.
빔 수신 장치(200)는 복수의 수신 안테나들(NRX)을 통해 빔 송신 장치(100)로부터 신호(예를 들면, 하향 링크 신호, 및/또는 널 데이터 패킷(NDP))를 수신할 수 있다. 수신된 신호는 높은 중신 주파수를 갖는 RF 신호일 수 있다. 빔 수신 장치(200)는 도시되지 않았지만 RF 회로를 포함할 수 있다. RF 회로는 아날로그 다운 컨버젼 믹서(analog down-conversion mixer)를 포함할 수 있고, 아날로그 다운 컨버젼 믹서를 이용하여 수신된 신호의 주파수를 하향 변환하여 베이스밴드 신호(baseband signal)을 생성할 수 있다.
채널 추정 회로(210)는 빔 송신 장치(100)로부터 수신된 신호에 포함된 참조 신호(reference signal)을 이용하여 채널의 상태를 추정할 수 있다. 몇몇 실시예 중 하나로, 채널 추정에 이용되는 상기 수신된 신호는 사운딩 패킷(sounding packet) 또는 널 데이터 패킷(NDP)으로 지칭될 수 있다. 채널 추정 회로(210)가 채널 추정을 위해 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호(yk)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1
수학식 1에서, Hk는 채널 매트릭스이고, xk는 송신 데이터 스트림이며, nk는 열잡음을 나타낸다. Hk의 크기는 Nrx × Ntx 일 수 있다. 여기서 Nrx는 송신 안테나들(NTX)의 개수이고, Ntx는 수신 안테나들(NRX)의 개수이다. 수학식 1의 각 요소들은 벡터(vector) 또는 행렬일 수 있다.
송신 데이터 스트림(xk)은 예를 들어, Nss × 1의 크기를 가질 수 있다. 여기서 Nss는 전송 스트림의 개수이다.
열잡음(nk)은 화이트 가우시안 노이즈(white Gaussian noise)를 의미할 수 있다. 또한, k는 부반송파 인덱스이며, k는 1 내지 NFFT의 범위를 가질 수 있다. 열잡음(nk)은 Nrx × 1의 크기를 가질 수 있다.
채널 추정 회로(210)는 추정된 채널에 대한 정보를 기반으로 채널 상태 정보(channel state information)을 생성할 수 있다. 채널 상태 정보는 채널 품질 지표(Channel Quality Indicator; CQI), 프리 코딩 매트릭스 지표(Precoding Matrix Indicator; PMI) 및 랭크 지표(Rank Indicator; RI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 채널 추정 회로(210)가 추정하여 생성한 채널 상태 정보(
Figure pat00002
)는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
수학식 2
수학식 2에서 ek는 채널 추정 회로(210)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호를 추정하며 발생한 추정 오류에 해당하는 노이즈이다. 낮은 SNR(Signal to Noise Ratio) 영역에서는 추정 오류(ek)가 높은 값을 갖게 되어, 빔 수신 장치(200)의 수신 성능이 감소할 수 있다. 따라서, 추정 오류(ek)를 제거하기 위해, 빔 수신 장치(200)는 스무딩 동작을 수행할 수 있다. 빔 수신 장치(200)의 스무딩 동작에 대해선 이후에서 도 2 및 도 3을 통해 설명한다.
분해 회로(220)는 채널 추정 회로(210)가 추정한 채널 상태 정보(
Figure pat00004
)의 의 채널 매트릭스(Hk)를 특이값 분해(SVD; Singular Value Decomposition)하여, 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00005
수학식 3
수학식 3에서 UK는 좌측 특이 매트릭스(left singular matrix)이며, Vk는 우측 특이 매트릭스(right singular matrix)로, 에르미트(Hermitian) 연산자가 포함될 수 있다.
Figure pat00006
는 음이 아닌 특이값들을 포함하는 대각 행렬일 수 있다.
좌측 특이 매트릭스(UK)의 크기는 Nrx × Nss 일 수 있다. 우측 특이 매트릭스(Vk)의 크기는 Ntx × Nss 일 수 있다. 또한,
Figure pat00007
의 크기는 Nss × Nss 일 수 있다. 우측 특이 매트릭스(Vk)는 빔 송신 장치(100)에서 형성된 빔 형성 벡터일 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)를 포함하는 빔 송신 시스템(예를 들어, IEEE 802.11n/ac/ax WLAN 시스템)에서 빔 송신 장치(100)는, 한 심볼 내의 NFFT개의 부반송파들이 서로 직교성(orthogonality)이 보장되는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조를 통해 빔 수신 장치(200)로 신호를 전송하기 때문에, 채널 추정 회로(210)의 채널 추정 동작과 분해 회로(220)의 특이값 분해 동작은 부반송파 별로 수행될 수 있다.
압축 회로(230)는 분해 회로(220)를 통해 생성된 빔 형성 벡터(Vk)에 대해서, WLAN 표준을 따라 기븐스 매트릭스 회전(Givens Maxtrix Rotation)을 빔 형성 벡터(Vk)에 적용할 수 있다. 압축 회로(230)는 빔 형성 벡터(Vk)에 상술한 기븐스 매트릭스 회전을 적용하여, 복소수로 구성된 Ntx × Nss 크기의 빔 형성 벡터(Vk)를 각 복소수의 위상(phase) 및 크기(magnitude)에 해당하는 각도(angle) 형태로 변환할 수 있다. 상기의 각도들은 시스템 표준(예를 들어, IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax, 또는 IEEE 802.11n)에서 정해진 비트 수에 따라 양자화(quantization)된 후 채널 정보(Channel information)로서 빔 송신 장치(100)에 전송될 수 있다.
이때, 시스템 표준(예를 들어, IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax, 또는 IEEE 802.11n)에서는 빔 송신 장치(100)로 전송되는 오버헤드를 줄이기 위해 모든 부반송파에 대한 채널 정보를 빔 송신 장치(100)에 제공하지 않는다. 즉, 빔 수신 장치(200)는 특정 부반송파에 대한 채널 정보만을 빔 송신 장치(100)에 전송할 수 있다.
예를 들어, 그룹되는 부반송파 개수가 1인 경우(Ng = 1), 모든 부반송파에 대한 채널 정보가 빔 수신 장치(200)로부터 빔 송신 장치(100)로 전송된다. 그룹되는 부반송파 개수가 2인 경우(Ng = 2), 그룹되는 부반송파 개수가 4인 경우(Ng = 4), 및 그룹되는 부반송파 개수가 16인 경우(Ng = 16)인 각각의 경우에, 모든 부반송파 중에서, 2개씩, 4개씩, 16개씩 맺어진 그룹 중 하나의 대표 부반송파에 대한 채널 정보만이 빔 수신 장치(200)로부터 빔 송신 장치(100)로 전송될 수 있다.
상술한 예와 같이, 압축 회로(230)에서 그룹되는 부반송파 개수가 2인 경우(Ng = 2), 그룹되는 부반송파 개수가 4인 경우(Ng = 4), 및 그룹되는 부반송파 개수가 16인 경우(Ng = 16)인 경우에는 일부의 부반송파에 대한 채널 정보만이 빔 수신 장치(200)로부터 빔 송신 장치(100)로 전송된다. 따라서, 빔 송신 장치(100)에서는 모든 부반송파에 대한 스무딩된 빔 형성 벡터를 생성하기 위해, 전송 받지 않은 부반송파에 대한 채널 정보에 대해서는 이후에 설명할 빔 송신 장치(100)의 보간기(130)를 통한 보간법을 이용해 유추될 수 있다.
빔 수신 장치(200)는 빔 수신 장치(200) 내 스무딩 필터(도시되지 않음)를 이용하여, 채널 추정 회로(210)가 추정한 채널 상태 정보(
Figure pat00008
)를 스무딩(smoothing)할 수 있다. 즉, 스무딩 필터를 통해, 채널 상태 정보(
Figure pat00009
)내에 포함된, 추정 오류(ek)를 제거할 수 있다.
이에 대해, 도 2 및 도 3을 통해 자세히 설명한다.
도 2는 빔 송신 장치에서 송신하는 데이터 패킷을 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 3은 빔 송신 장치로부터 수신한 데이터 패킷을 스무딩(smoothing)한 데이터를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 빔 수신 장치(200)가 스무딩을 수행하기 이전에, 빔 송신 장치(100)로부터 수신받은 채널 상태 정보(
Figure pat00010
)의 주파수에 따른 세기를 예시적으로 나타낸다. 도 2의 그래프의 가로축은 채널 상태 정보(
Figure pat00011
)의 주파수에 따라 분류되는 부반송파들의 인덱스에 대응할 수도 있다. 채널 상태 정보(
Figure pat00012
)는 부반송파들 각각에서 서로 다른 세기를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 빔 수신 장치(200)가 채널 상태 정보(
Figure pat00013
)에 대해 스무딩을 수행한 후 채널 상태 정보(
Figure pat00014
)의 주파수에 따른 세기를 예시적으로 나타내었다. 상술한 바와 같이, 빔 수신 장치(200)가 채널 상태 정보(
Figure pat00015
)에 대해, 스무딩을 수행하여 채널 상태 정보(
Figure pat00016
) 내에 포함된 추정 오류(ek)를 제거할 수 있다. 채널 상태 정보(
Figure pat00017
) 내에 포함된 추정 오류(ek)를 제거함으로써, 채널 상태 정보(
Figure pat00018
)의 주파수에 따른 세기가 완만하게 표현될 수 있다.
하지만, 빔 송신 장치(100)에서 데이터 패킷에 대해 빔 형성을 수행하여 형성된 빔 형성 벡터(Vk)가 불연속성(discontinuity)를 가질 수 있다. 즉, 빔 수신 장치(200)가 불연속성을 갖는 빔 형성 벡터(Vk)를 포함하는 채널 상태 정보(
Figure pat00019
)에 스무딩을 적용할 경우, 빔 송신 장치(100)에서 송신한 데이터 스트림(xk)을 정확히 복원할 수 없게 될 수 있다. 즉, 빔 송신 장치(100)에서 형성한 불속성을 갖는 빔 형성 벡터(Vk)로 인해, 빔 수신 장치(200)가 수행하는 스무딩 동작의 신뢰성이 낮아질 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)는, 빔 수신 장치(200)의 압축 회로(230)를 통해 위상(phase) 및 각도(angle)들이 통신 표준(예를 들어, IEEE 802.11n/ac/ax)에서 정해진 비트 수에 따라 양자화(quantization)된 채널 정보를 빔 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다. 이때, 빔 수신 장치(200)는 빔 송신 장치(100)가 전송한 널 데이터 패킷(NDP)를 이용하여 채널 정보를 생성할 수 있다. 이후, 빔 송신 장치(100)는 빔 수신 장치(200)로부터 수신한 채널 정보를 이용해, 빔 형성 벡터(Vk)를 스무딩하여, 빔 형성 벡터(Vk) 내 불연속성을 제거할 수 있다. 이를 통해, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)를 포함하는 빔 송신 시스템은 빔 송신 장치(100)를 통해 형성된 빔 형성 벡터를 포함하는 데이터 패킷을 빔 수신 장치(200)에 전송하고, 빔 수신 장치(200)에서 빔 형성 벡터(Vk)가 포함된 데이터 패킷에 대한 스무딩 동작까지 수행하여, 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 데이터를 빔 수신 장치(200)가 더 정확하게 복원할 수 있다.
이에 대해, 다시 도 1의 빔 송신 장치(100)를 참조하여 자세히 설명한다.
다시 도 1을 참조하면, 빔 송신 장치(100)는 복수의 송신 안테나들(NTX), 컨트롤러(110), 빔 형성기(120), 보간기(130), 및 스무딩 회로(140)를 포함한다.
몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)는 복수의 송신 안테나들(NTX)을 통해 채널 정보(Channel information)를 빔 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
컨트롤러(110)는 데이터 패킷 혹은 널 데이터 패킷(NDP)를 빔 수신 장치(200)에 전송할 수 있고, 채널 정보(Channel information)를 복수의 송신 안테나들(NTX)로부터 전송 받을 수 있으며, 데이터 패킷 혹은 널 데이터 패킷(NDP)의 프리앰블을 제어할 수 있다.
이하에서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 컨트롤러(110)가 프리앰블을 제어하는 동작을 예시적으로 설명한다.
도 4는 IEEE 802.11n의 프리앰블을 도시한 예시적인 도면이다. 도 5는 IEEE 802.11ac의 프리앰블을 도시한 예시적인 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)를 포함하는 빔 송신 시스템이 IEEE 802.11n인 경우를 가정하여 설명한다.
IEEE 802.11n의 프리앰블에는 도 4에 도시된 바와 같이, 스무딩(Smoothing) 필드가 포함될 수 있다. 즉, 컨트롤러(110)는 프리앰블 내 스무딩(Smoothing) 필드를 턴 온시킴으로써, 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호에 대해 스무딩 동작을 수행하게 만들 수 있다.
또는 컨트롤러(110)는 프리앰블 내 스무딩(Smoothing) 필드를 턴 오프시킴으로써, 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호에 대해 스무딩 동작을 수행하지 않도록 만들 수 있다.
상술한 바와 같이, 빔 수신 장치(200)가 불연속성을 포함하는 빔 형성 벡터(Vk)에 대해 스무딩 동작을 수행할 경우, 빔 송신 장치(100)에서 전송한 데이터에 대한 복원 정확도가 낮아질 수 있다.
따라서, 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성이 수행된 경우, 컨트롤러(110)는 데이터 복원 정확성을 높이기 위해, 프리앰블 내의 스무딩(Smoothing) 필드를 턴 오프시켜 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작이 수행되지 않게 만들 수 있다. 빔 형성으로 생성된 빔 형성 벡터(Vk)는 불연속성을 포함하여, 빔 수신 장치(200)에서 스무딩을 수행할 경우, 데이터 복원의 정확도가 매우 낮아질 수 있기 때문에, 빔 수신 장치(200)에서의 스무딩 동작이 수행되지 않도록 한다.
하지만, 스무딩 동작이 수행되지 않는 경우, 빔 수신 장치(200)는 부드러운 곡선의 채널을 얻을 수 없기 때문에, 빔 송신 시스템 전체의 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성 벡터(Vk)의 불연속성을 스무딩을 통해 제거함으로써, 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성도 수행하고, 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작도 수행함으로써 빔 송신 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성 벡터(Vk)의 불연속성을 스무딩을 통해 제거한 경우, 컨트롤러(110)는 프리앰블 내 스무딩(Smoothing) 필터를 턴 온시켜, 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작이 수행되도록 만들 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)를 포함하는 빔 송신 시스템이 IEEE 802.11ac인 경우를 가정하여 설명한다.
IEEE 802.11ac의 프리앰블에는 도 5에 도시된 바와 같이, 빔 형성 필드(Beam-formed)가 포함될 수 있다. 즉, 컨트롤러(110)는 프리앰블 내 빔 형성 필드(Beam-formed)를 턴 오프시킴으로써, 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호에 대해 스무딩 동작을 수행하게 만들 수 있다.
또는 컨트롤러(110)는 프리앰블 내 빔 형성 필드(Beam-formed)를 턴 온시킴으로써, 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호에 대해 스무딩 동작을 수행하지 않도록 만들 수 있다.
상술한 바와 같이, 빔 수신 장치(200)가 불연속성을 포함하는 빔 형성 벡터(Vk)에 대해 스무딩 동작을 수행할 경우, 빔 송신 장치(100)에서 전송한 데이터에 대한 복원 정확도가 낮아질 수 있다.
따라서, 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성이 수행된 경우, 컨트롤러(110)는 데이터 복원 정확성을 높이기 위해, 프리앰블 내의 빔 형성 필드(Beam-formed)를 턴 온시켜 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작이 수행되지 않게 만들 수 있다. 빔 형성으로 생성된 빔 형성 벡터(Vk)는 불연속성을 포함하여, 빔 수신 장치(200)에서 스무딩을 수행할 경우, 데이터 복원의 정확도가 매우 낮아질 수 있기 때문에, 빔 수신 장치(200)에서의 스무딩 동작이 수행되지 않도록 한다.
하지만, 스무딩 동작이 수행되지 않는 경우, 빔 수신 장치(200)는 부드러운 곡선의 채널을 얻을 수 없기 때문에, 빔 송신 시스템 전체의 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성 벡터(Vk)의 불연속성을 스무딩을 통해 제거함으로써, 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성도 수행하고, 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작도 수행함으로써 빔 송신 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)에서 빔 형성 벡터(Vk)의 불연속성을 스무딩을 통해 제거한 경우, 컨트롤러(110)는 프리앰블 내 빔 형성 필드(Beam-formed)를 턴 오프시켜, 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작이 수행되도록 만들 수 있다.
상술한 설명은 IEEE 802.11n 및 IEEE 802.11ac의 시스템에 제한되지 않고 예를 들어, IEEE 802.11ax의 시스템에도 적용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 빔 형성기(120)는 부반송파들에 대한 빔 형성 벡터(Vk)를 생성할 수 있다. 즉, 빔 형성기(120)는 이후에서 설명할 보간기(130)를 통해 유추된 부반송파에 대한 채널 정보를 통해, 모든 부반송파들에 대해 빔 형성 벡터(Vk)를 생성할 수 있다. 빔 형성 벡터(Vk)는 스무딩 회로(140)를 통해 스무딩 동작이 수행되기 전에는 불연속성을 포함할 수 있다. 빔 형성기(120)는 불연속성을 포함하는 빔 형성 벡터(Vk)를 통해 생성된 채널 정보를 빔 수신 장치(200)를 통해 수신 받아, 스무딩 회로(140)를 통해 스무딩된 빔 형성 벡터(Vk)를 다시 생성한다.
더 자세히 살펴보면, 빔 형성기(120)는 빔 수신 장치(200)로부터 피드백 받은 양자화된 채널 정보
Figure pat00020
를 통해 빔 형성 벡터(Vk)를 아래 수학식 4와 같이 생성할 수 있다.
Figure pat00021
수학식 4
수학식 4에서 1i-1은 길이가 i-1인 1로 구성된 벡터이다.
Figure pat00022
는 Ntx × Nss 크기를 갖는 등가 행렬(identity matrix)이다.
수학식 4에서
Figure pat00023
는 아래의 수학식 5와 같이 대각 행렬(diagonal matrix)로 나타낼 수 있다.
Figure pat00024
Figure pat00025
,
수학식 5
수학식 4에서
Figure pat00026
는 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00027
Figure pat00028
수학식 6
보간기(130)는 상술한 압축 회로(230)에서의 설명과 같이, 수신되지 않은 부반송파에 대한 채널 정보를 유추하기 위해, 수신된 부반송파에 대한 채널 정보에 보간법(interpolation)을 적용할 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 보간기(130)는 각도 보간법(angle interpolation)또는 Q 행렬 보간법(Q-matrix interpolation) 중 하나를 이용할 수 있다. 보간법의 종류는 이에 제한되지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에 따른 보간기(130)는 각도 보간법을 이용하여 빔 송신 장치(100)가 빔 수신 장치(200)로부터 수신 받은 채널 정보에 포함된
Figure pat00029
(
Figure pat00030
)를 각도 도메인에서 보간한다.
상술한
Figure pat00031
(
Figure pat00032
은 빔 수신 장치(200)로부터 빔 송신 장치(100)가 수신받는 부반송파 개수이며, 상술한 그룹되는 부반송파 개수(Ng) 값에 기초하여 결정될 수 있다. 보간기(130)가 각도 보간법을 이용하여 보간을 수행하는 동작을 이하에서 도 6과 함께 참조하여 설명한다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 피드백 후의 각 부반송파에 따른 위상을 도시한 예시적인 테이블이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 빔 수신 장치(200)로부터 수신 받은 부반송파별 채널 정보(Channel information)에 포함된
Figure pat00033
(
Figure pat00034
)의 개수는 예시적으로, 도 6에 도시된 테이블과 같을 수 있다. 부반송파별 채널 정보(Channel information)에 포함된
Figure pat00035
(
Figure pat00036
)의 개수는 예시적인 것으로, 도 6에 제한되지는 않는다.
보간기(130)는 빔 수신 장치(200)의 압축 회로(230)가 그룹하는 부반송파 개수가 2인 경우(Ng = 2), 그룹하는 부반송파 개수가 4인 경우(Ng = 4), 및 그룹하는 부반송파 개수가 16인 경우(Ng = 16)인 경우를 예를 들어,
Figure pat00037
(
Figure pat00038
)의 각도 별로 수학식 4를 이용한 보간을 수행하여 전체 부반송파(즉, NFFT)에 대한 채널 정보를 유추할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 보간기(130)는 Q 행렬 보간법을 수행할 수 있다. 보간기(130)는 빔 수신 장치(200)로부터 수신받은 채널 정보에 포함된
Figure pat00039
(
Figure pat00040
에 대해서, 수학식 4를 사용하여
Figure pat00041
(
Figure pat00042
를 생성할 수 있다. 생성된
Figure pat00043
는 Q 행렬로 지칭될 수 있다. 보간기(130)는, 빔 수신 장치(200)의 압축 회로(230)가 그룹하는 부반송파 개수가 2인 경우(Ng = 2), 그룹하는 부반송파 개수가 4인 경우(Ng = 4), 및 그룹하는 부반송파 개수가 16인 경우(Ng = 16)인 경우를 예를 들어, 복소수로 구성된 Ntx × Nss 크기의
Figure pat00044
에 대해서 Q 행렬 보간을 수행할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따른 보간기(130)는 상술한 바와 같이, 각도 보간법 또는 Q 행렬 보간법 중 적어도 하나를 수행할 수 있으며, 상술한 보간 동작을 수행한 후, 모든 부반송파(
Figure pat00045
)에 대한 채널 정보를 생성할 수 있다.
빔 송신 장치(100)는 보간기(130)를 통해, 모든 부반송파에 대한 채널 정보를 얻은 후, 스무딩 회로(140)를 통해 빔 형성 벡터(VK)를 스무딩할 수 있다.
이하에서, 도 7과 함께 구체적으로 스무딩 회로(140)가 빔 형성 벡터(Vk)를 스무딩하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 스무딩 회로를 도시하는 예시적인 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 스무딩 회로(140)는 가중치 계산기(142), 비교기(144), 및 이동 평균 필터(146)를 포함할 수 있다. 스무딩 회로(140)의 구성은 이에 제한되지 않을 수 있다.
가중치 계산기(142)는, 보간기(130)를 통해 보간된 모든 부반송파들에 대한 채널 정보를 바탕으로, 빔 형성기(120)가 생성한 모든 부반송파들에 대한 빔 형성 벡터(Vk)를 이용하여 각 빔 형성 벡터(Vk)에 대한 가중치를 계산할 수 있다. 더 자세히는 가중치 계산기(142)는 인접하는 두 개의 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk)을 이용하여, 두 개의 인접하는 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이에 불연속성이 발생하지 않도록, 각 빔 형성 벡터들에 적용될 가중치를 계산할 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 가중치 계산기(142)는 가중치를 계산하기 위해, 아래의 수학식 7과 같이 구해진, 인접하는 두 개의 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이의 기하 거리(Euclidean distance)를 이용할 수 있다.
Figure pat00046
수학식 7
수학식 7에서,
Figure pat00047
는 놈(norm) 연산자이다. 또한, 설명의 편의를 위해, 이하에서
Figure pat00048
라고 표현한다. 이후, 가중치 계산기(142)는 인접하는 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이의 기하 거리가 최소가 되는 공통 위상 값(common phase factor)을 아래와 같은 수학식 8로 구한다.
Figure pat00049
수학식 8
수학식 8에서, hat(^)이 표시된 벡터(예를 들어, k-1번째 부반송파)는 공통 위상이 보상된 벡터이다. 상술한 공통 위상 보상은 모든 부반송파(
Figure pat00050
)에 대해 순차적으로 진행될 수 있다. 이때, k번째 부반송파에 대해, 공통 위상을 보상할 때에는 이미 공통 위상 보상이 적용된 k-1번째 부반송파를 사용하기 때문에, 수학식 8과 같이 k-1번째 부반송파 벡터에 hat이 표시된다. 수학식 8에서의
Figure pat00051
는 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00052
수학식 9
따라서, 예를 들어, Vk-1에 대해서, 기하 거리를 최소화하는 Vk는 아래의 수학식 10과 같다.
Figure pat00053
Figure pat00054
W 수학식 10
수학식 10에서 가중치 W는 대각 행렬(diagonal matrix)이다.
몇몇 실시예에 따른 다른 가중치 계산기(142)는 가중치를 계산하기 위해, 아래의 수학식 11과 같이 구해진, 인접하는 두 개의 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이의 교차 상관성(cross correlation)을 이용할 수 있다.
Figure pat00055
수학식 11
수학식 11에서 Re(
Figure pat00056
)는 복소수의 실수값만을 나타낼 수 있다. 이후, 가중치 계산기(142)는 인접하는 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이의 기하 거리가 최대가 되는 공통 위상 값(common phase factor)을 아래와 같은 수학식 12로 구한다.
Figure pat00057
수학식 12
수학식 12에서의
Figure pat00058
는 상술한 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 예를 들어, Vk-1에 대해서, 교차 상관성을 최대화하는 Vk는 상술한 수학식 10과 같다.
비교기(144)는 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 가중치(W)를 각각의 부반송파에 적용할 지 여부를 결정할 수 있다.
더 자세히 살펴보면, 몇몇 실시예에 따른 비교기(144)는 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 부반송파의 수학식 7의 기하 거리가 임계값을 초과하는 경우, 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 가중치를 가중치 계산기(142)를 통하여 계산하여 적용하도록 만들 수 있다. 만약, 비교기(144)가 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 부반송파의 수학식 7의 기하 거리가 임계값보다 작거나 같다고 판단한 경우, 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 가중치를 가중치 계산기(142)를 통하여 계산하여 적용하는 것을 막을 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 다른 비교기(144)는 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 부반송파의 수학식 11의 교차 상관성이 임계값보다 작은 경우, 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 가중치를 가중치 계산기(142)를 통하여 계산하여 적용하도록 만들 수 있다. 만약, 비교기(144)가 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 부반송파의 수학식 11의 기하 거리가 임계값보다 크거나 같다고 판단한 경우, 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 가중치를 가중치 계산기(142)를 통하여 계산하여 적용하는 것을 막을 수 있다.
이동 평균 필터(146)는 가중치 계산기(142) 및 비교기(144)를 통하여 생성된 가중치가 적용된 L개의 가중치가 빔 형성 벡터(
Figure pat00059
)를 이용하여 이동 평균을 아래의 수학식 13과 같이 구한다.
Figure pat00060
수학식 13
이동 평균 필터(146)가 이용하는 이동 평균(Moving average)는 2 이상의 연속하는 가중치가 적용된 빔 형성 벡터(
Figure pat00061
)의 평균을 계속적으로 계산하는 평균화 방법이다. 이동 평균 필터(146)가 이용하는 이동 평균의 종류는 상술한 수학식 13에 제한되지 않고 아래의 수학식 14와 같이 가중치(αi)를 이용하여 계산될 수도 있다.
Figure pat00062
수학식 14
수학식 14에서,
Figure pat00063
이다. 이동 평균 필터(146)가 사용하는 가중치가 빔 형성 벡터(
Figure pat00064
)의 개수(L) 혹은 이동 평균 길이(L)는 몇몇 실시예에 따른 가중치 계산기(142)가 기하 평균을 이용하여 공통 위상 값을 계산하는지 혹은, 가중치 계산기(142)가 교차 상관을 이용하여 공통 위상 값을 계산하는지에 따라 조절될 수 있다.
스무딩 회로(140)의 가중치 계산기(142), 비교기(144), 및 이동 평균 필터(146)를 통해 스무딩된 빔 형성 벡터(
Figure pat00065
)는 스무딩되기 전의 빔 형성 벡터에 포함되었던 불연속성을 포함하지 않을 수 있다.
따라서, 빔 수신 장치(200)는 빔 송신 장치(100)로부터 수신한, 빔 형성된 신호를 스무딩해도 데이터를 정확하게 복원할 수 있다.
즉, 몇몇 실시예에 따른 컨트롤러(110)는 빔 송신 장치(100)의 빔 형성기(120)가 빔 형성 벡터를 생성한 후, 프리앰블을 조절하여, 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호를 스무딩하도록 프리앰블을 조절할 수 있다.
예를 들어, 몇몇 실시예에 따른 컨트롤러(110)는 빔 형성기(120)가 빔 형성 벡터를 생성한 후, IEEE802.11n 시스템에 따른 프리앰블의 스무딩 필드를 턴 온시켜 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호를 스무딩하도록 프리앰블을 조절할 수 있다.
다른 예를 들어, 몇몇 실시예에 따른 컨트롤러(110)는 빔 형성기(120)가 빔 형성 벡터를 생성한 후, IEEE802.11ac 시스템에 따른 프리앰블의 빔 형성 필드를 턴 오프시켜 빔 수신 장치(200)가 빔 송신 장치(100)로부터 수신한 신호를 스무딩하도록 프리앰블을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)는 빔 수신 장치(200)에 널 데이터 패킷(NDP)을 전송하고, 빔 수신 장치(200)로부터 널 데이터 패킷(NDP)을 통해 생성된 채널 정보를 수신할 수 있다. 이후, 스무딩 회로(140)를 통해 빔 형성 벡터를 스무딩하고, 빔 수신 장치(200)는 스무딩된 빔 형성 벡터를 포함하는 데이터 패킷에 대해, 스무딩을 진행할 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치(100)를 포함하는 빔 송신 시스템은 빔 송신 장치(100)의 빔 형성 벡터를 사용함과 동시에 빔 수신 장치(200)에서 스무딩 동작도 수행함으로써, 빔 송신 시스템 전체의 동작 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 몇몇 실시예에 다른 빔 송신 장치의 동작 방법을 설명한다. 참고적으로, 설명의 간략화를 위해 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 빔 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다. 도 1, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 먼저 송신단(TX)(예를 들어, 빔 송신 장치(100))이 널 데이터 패킷(NDP)(널 데이터 패킷(NDP)은 사운딩 패킷(sounding packet)으로 지칭될 수도 있다.)을 수신단(RX)(예를 들어, 빔 수신 장치(200))으로 전송한다(S100).
빔 수신 장치(200)는 채널 추정 회로(210)를 통해 빔 송신 장치(100)로부터 수신된 널 데이터 패킷(NDP)에 포함된 참조 신호를 이용하여 채널을 추정한다(S200). 이후, 분해 회로(220)를 통해, 채널을 분해한다(S300). 압축 회로(230)는 분해 회로(220)를 통해 특이값 분해된 값을 이용해, 부반송파를 그룹핑하여 압축한다(S400). 예를 들어, 그룹되는 부반송파 개수가 1인 경우(Ng = 1), 모든 부반송파에 대한 채널 정보가 빔 수신 장치(200)로부터 빔 송신 장치(100)로 전송된다. 그룹되는 부반송파 개수가 2인 경우(Ng = 2), 그룹되는 부반송파 개수가 4인 경우(Ng = 4), 및 그룹되는 부반송파 개수가 16인 경우(Ng = 16)인 각각의 경우에, 모든 부반송파 중에서, 2개씩, 4개씩, 16개씩 맺어진 그룹 중 하나의 대표 부반송파에 대한 채널 정보만이 빔 수신 장치(200)로부터 빔 송신 장치(100)로 전송될 수 있다(S500).
송신단(TX)(예를 들어, 빔 송신 장치(100))의 보간기(130)는 수신단(RX)(예를 들어, 빔 수신 장치(200))으로부터 수신받은 부반송파들에 대해 보간법을 적용한다(S600).
예를 들어, 압축 회로(230)에서 그룹되는 부반송파 개수가 2인 경우(Ng = 2), 그룹되는 부반송파 개수가 4인 경우(Ng = 4), 및 그룹되는 부반송파 개수가 16인 경우(Ng = 16)인 경우에는 일부의 부반송파에 대한 채널 정보만이 수신단(RX)(예를 들어, 빔 수신 장치(200))로부터 송신단(TX)(예를 들어, 빔 송신 장치(100))로 전송된다. 따라서, 채널 정보를 포함하지 않는 부반송파에 대해선 보간기(130)의 보간법을 통한 유추가 필요할 수 있다. 몇몇 실시예에 따른 보간기(130)는 각도 보간법(angle interpolation)또는 Q 행렬 보간법(Q-matrix interpolation) 중 하나를 이용할 수 있다. 보간법의 종류는 이에 제한되지 않을 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 가중치 계산기(142)를 통해, 보간기(130)를 이용하여 보간된 부반송파들에 대해, 기하 거리를 구한다(S710). 더 자세히는, 인접하는 두 개의 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이의 기하 거리(Euclidean distance)를 구하고, 가중치를 계산한다. 이에 대해선 도 1을 통해 상술한 가중치 계산기(142)에 대한 설명과 같으므로, 설명을 생략한다.
이때, 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 부반송파의 기하 거리가 임계값을 초과하는지 판단한다(S810). 만약, 상기 기하 거리가 임계값을 초과하는 경우(Yes), 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 가중치를 가중치 계산기(142)를 통하여 적용하고, 이동 평균 필터(146)를 통해, 가중치가 적용된 빔 형성 벡터에 대해 이동 평균을 구해, 빔 형성 벡터에 대한 스무딩 동작을 수행한다(S900).
그렇지 않고, 상기 기하 거리가 임계값보다 작거나 같은 경우(No), 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 스무딩을 수행하지 않는다(S910).
도 9는 몇몇 실시예에 따른 다른 빔 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 S100 내지 S600은 도 8의 설명과 중복되므로 설명을 생략한다.
가중치 계산기(142)를 통해, 보간기(130)를 이용하여 보간된 부반송파들에 대해, 교차 상관을 구한다(S720). 더 자세히는, 인접하는 두 개의 부반송파의 빔 형성 벡터들(예를 들어, Vk-1, 및 Vk) 사이의 교차 상관을 구하고, 가중치를 계산한다. 이에 대해선 도 1을 통해 상술한 가중치 계산기(142)에 대한 설명과 같으므로, 설명을 생략한다.
이때, 가중치 계산기(142)를 통해 계산된 부반송파의 교차 상관이 임계값보다 작은지 판단한다(S820). 만약, 상기 기하 거리가 임계값보다 작은 경우(Yes), 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 가중치를 가중치 계산기(142)를 통하여 적용하고, 이동 평균 필터(146)를 통해, 가중치가 적용된 빔 형성 벡터에 대해 이동 평균을 구해, 빔 형성 벡터에 대한 스무딩 동작을 수행한다(S900).
그렇지 않고, 상기 교차 상관이 임계값보다 크거나 같은 경우(No), 해당 부반송파의 빔 형성 벡터에 대한 스무딩을 수행하지 않는다(S910).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 빔 송신 장치 110: 컨트롤러 120: 빔 형성기 130: 보간기 140: 스무딩 회로 142: 가중치 계산기 144: 비교기 146: 이동 평균 필터

Claims (10)

  1. 널 데이터 패킷(NDP; Null Data Packet)을 송신하고, 채널 정보를 수신하는 컨트롤러; 및
    상기 채널 정보 내 복수의 빔 형성 벡터를 스무딩(smoothing)하는 스무딩 회로를 포함하되,
    상기 스무딩 회로는 상기 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값(common phase factor)을 계산하는 가중치 계산기와, 상기 공통 위상 값을 통해 상기 스무딩을 수행하는 이동 평균 필터를 포함하는 빔 송신 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이동 평균 필터는 상기 공통 위상 값을 이용하여, 이동 평균을 통해 상기 빔 형성 벡터를 스무딩하는 빔 송신 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가중치 계산기는 상기 인접한 두 개의 빔 형성 벡터간의 기하 거리(Euclidean distance)를 구하고, 상기 기하 거리가 최소가 되는 공통 위상 값을 계산하는 빔 송신 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가중치 계산기는 상기 인접한 두 개의 빔 형성 벡터간의 교차 상관성(cross correlation)을 구하고, 상기 교차 상관성이 최대가 되는 공통 위상 값을 계산하는 빔 송신 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 프리앰블의 스무딩 필드값을 턴 온 시키며,
    상기 프리앰블을 포함하는 데이터를 수신한 외부 장치는 상기 데이터에 대해 스무딩을 수행하는 빔 송신 장치.
  6. 빔 송신 장치를 통해, 널 데이터 패킷을 이용하여 형성된 채널 정보를 수신하고,
    보간기를 통해, 상기 채널 정보에 대해, 보간법(interpolation)을 수행하고,
    가중치 계산기를 통해, 보간법을 통해 도출된 복수의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값을 계산하고,
    상기 가중치 계산기를 통해, 계산된 상기 공통 위상 값을 상기 빔 형성 벡터에 적용하고,
    이동 평균 필터를 통해, 상기 공통 위상 값이 적용된 상기 빔 형성 벡터에 대한 이동 평균을 구하여 상기 빔 형성 벡터에 대한 스무딩을 수행하는 것을 포함하는 빔 송신 장치의 동작 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공통 위상 값을 계산하는 것은, 상기 가중치 계산기를 통하여 상기 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터간의 기하 거리를 구하고 상기 기하 거리를 최소화시키는 상기 공통 위상 값을 계산하는 것을 포함하는 빔 송신 장치의 동작 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 공통 위상 값을 계산하는 것은, 상기 가중치 계산기를 통하여 상기 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터간의 교차 상관성을 구하고 상기 교차 상관성을 최대화시키는 상기 공통 위상 값을 계산하는 것을 포함하는 빔 송신 장치의 동작 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    컨트롤러를 통해 프리앰블의 스무딩 필드값을 턴 온 시켜, 빔 수신 장치가 상기 프리앰블을 포함하는 데이터 패킷에 대해 스무딩을 수행하는 것을 더 포함하는 빔 송신 장치의 동작 방법.
  10. 외부로 전송되는 널 데이터 패킷에 빔을 형성시키는 빔 형성기;
    상기 널 데이터 패킷 내 프리앰블을 제어하는 컨트롤러;
    상기 널 데이터 패킷을 이용하여 형성된 채널 정보를 보간하는 보간기; 및
    상기 보간기를 통해 도출된 복수의 빔 형성 벡터를 스무딩하는 스무딩 회로를 포함하되,
    상기 스무딩 회로는,
    상기 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 공통 위상 값(common phase factor)을 계산하는 가중치 계산기,
    상기 복수의 빔 형성 벡터 중 인접하는 두 개의 빔 형성 벡터를 이용하여 도출된 값을 임계값과 비교하여 스무딩을 진행할 지 결정하는 비교기와,
    상기 비교기가 스무딩 진행을 결정한 경우, 상기 공통 위상 값을 이용하여 상기 스무딩을 수행하는 이동 평균 필터를 포함하는 빔 송신 장치.









KR1020200026319A 2020-03-03 2020-03-03 빔 송신 장치 및 그 동작 방법 KR20210111915A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200026319A KR20210111915A (ko) 2020-03-03 2020-03-03 빔 송신 장치 및 그 동작 방법
US17/188,135 US11258497B2 (en) 2020-03-03 2021-03-01 Beam transmitting device and operating method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200026319A KR20210111915A (ko) 2020-03-03 2020-03-03 빔 송신 장치 및 그 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210111915A true KR20210111915A (ko) 2021-09-14

Family

ID=77554924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200026319A KR20210111915A (ko) 2020-03-03 2020-03-03 빔 송신 장치 및 그 동작 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11258497B2 (ko)
KR (1) KR20210111915A (ko)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101460798B1 (ko) 2007-05-16 2014-11-11 삼성전자주식회사 다중안테나를 사용하는 통신 시스템에서 궤환 방법 및 장치.
KR101109383B1 (ko) 2009-11-25 2012-01-30 서울대학교산학협력단 직교주파수 분할다중 기반 무선통신 시스템에서 전용 파일럿 신호를 이용한 채널추정 방법 및 장치
WO2013005317A1 (ja) 2011-07-06 2013-01-10 富士通株式会社 基地局、無線端末、チャネル値推定方法、パイロット信号送信方法、および無線通信システム
TWI750107B (zh) 2012-09-28 2021-12-21 美商內數位專利控股公司 用於提供波束成形回饋的無線發射/接收單元(wtru)及用於其的方法
US9654195B2 (en) * 2014-11-17 2017-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods to calculate linear combination pre-coders for MIMO wireless communication systems
US10148330B2 (en) 2016-05-10 2018-12-04 Intel IP Corporation Beamforming smoothing and indication
JP6915525B2 (ja) 2017-12-21 2021-08-04 日本電信電話株式会社 広帯域無線通信システムのチャネル推定装置およびチャネル推定方法
US10924170B2 (en) * 2018-02-22 2021-02-16 Celeno Communications (Israel) Ltd. Smoothing beamforming matrices across sub-carriers

Also Published As

Publication number Publication date
US20210281303A1 (en) 2021-09-09
US11258497B2 (en) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9948365B2 (en) Uplink training for MIMO implicit beamforming
EP1973248B1 (en) Method and system for adaptive allocation of feedback resources for CQI and transmit pre-coding
US9319122B1 (en) Beamsteering in a spatial division multiple access (SDMA) system
EP2798749B1 (en) Channel state information feedback apparatus and method in wireless communication system operating in fdd mode
US7933357B2 (en) Apparatus and method for transmission and reception in a multi-user MIMO communication system
US8280430B2 (en) Antenna array calibration for multi-input multi-output wireless communication systems
CN103069759B (zh) Mimo信道状态信息估计的方法和接收器
US9118111B2 (en) Antenna array calibration for wireless communication systems
US20100008411A1 (en) Method and System for Frame Formats for MIMO Channel Measurement Exchange
US20080273624A1 (en) Method and system for cqi/pmi feedback for precoded mimo systems utilizing differential codebooks
US10644773B2 (en) Feedback channel information using pre-coders in a wireless communication system
TWI446740B (zh) 在多重輸出入背景中的通信方法
EP2523360A1 (en) Method for interference reduction in a radio communication system, first radio access network node, second radio access network node and mobile station thereof
WO2020216703A1 (en) Communication devices and methods
US20220345904A1 (en) Apparatus and method for channel sounding
US20240015725A1 (en) Spectral sharing wireless systems
JP5777092B2 (ja) 無線通信装置、無線伝送システム及び無線伝送方法
KR20210111915A (ko) 빔 송신 장치 및 그 동작 방법
CN114598365B (zh) 传输方法、装置、设备及可读存储介质
CN114696879B (zh) 信号传输方法及装置、终端、接入网设备
WO2024192970A1 (en) A scalar quantization based channel state information feedback mechanism
CN117042159A (zh) 一种判断信道是否连续的方法、装置和通信设备
EP4298731A1 (en) Multi-antenna wireless transceiver and method for mimo beamforming
WO2023064529A1 (en) Geometric mean decomposition precoding for wireless communication
KR20210074872A (ko) 저복잡도 빔포밍 피드백을 위한 무선 통신 장치 및 이의 동작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right