KR20220041696A - Device and method using adaptive codebook for dual beamforming feedback and wireless communication system including the same - Google Patents

Device and method using adaptive codebook for dual beamforming feedback and wireless communication system including the same Download PDF

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KR20220041696A
KR20220041696A KR1020200174101A KR20200174101A KR20220041696A KR 20220041696 A KR20220041696 A KR 20220041696A KR 1020200174101 A KR1020200174101 A KR 1020200174101A KR 20200174101 A KR20200174101 A KR 20200174101A KR 20220041696 A KR20220041696 A KR 20220041696A
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한종훈
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Abstract

A beamformer device includes a channel estimator, first and second beamforming matrix providers, and a dimension reduction unit. The channel estimator receives NDP through a channel from the beamformer device, estimates a channel based on the NDP, and acquires a plurality of pieces of channel information. The first beamforming matrix provider provides wideband beamforming matrices based on the plurality of pieces of channel information. The dimension reduction unit generates a plurality of pieces of equivalent channel information based on the wideband beamforming matrices. The second beamforming matrix provider provides subcarrier beamforming matrices based on the plurality of pieces of equivalent channel information. The wideband and subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device. At least one of the wideband and subcarrier beamforming matrices is selected from pre-designed codebooks.

Description

듀얼 빔포밍 피드백을 위한 적응적 코드북을 이용하는 장치, 방법 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템{DEVICE AND METHOD USING ADAPTIVE CODEBOOK FOR DUAL BEAMFORMING FEEDBACK AND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING THE SAME}DEVICE AND METHOD USING ADAPTIVE CODEBOOK FOR DUAL BEAMFORMING FEEDBACK AND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING THE SAME

본 발명은 반도체 집적 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 듀얼 빔포밍 피드백을 위한 적응적 코드북을 이용하는 장치 및 방법과, 상기 장치를 포함하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to an apparatus and method using an adaptive codebook for dual beamforming feedback, and a wireless communication system including the apparatus.

무선 통신 시스템에서, 강한 통신 신호를 갖는 것은 중요하다. 특히, 가능한 가장 큰 SNR(signal-to-noise ratio)이 수신기에서 요구된다. 마찬가지로, 수신기에서 SNR을 증가시키면 프레임들이 정확하게 수신되는 확률이 증가하고, 소스로부터 필요한 재전송의 양이 감소한다. 수신기에서 더 나은 SNR을 달성하기 위한 몇몇 방법들은 송신 전력을 증가시키고, 소스와 수신기 사이의 거리를 감소시키고, 안테나 이득(antenna gain)을 증가시키는 것이다.In a wireless communication system, it is important to have a strong communication signal. In particular, the largest possible signal-to-noise ratio (SNR) is required at the receiver. Likewise, increasing the SNR at the receiver increases the probability that frames are correctly received and reduces the amount of retransmission required from the source. Some methods to achieve better SNR at the receiver are to increase the transmit power, decrease the distance between the source and the receiver, and increase the antenna gain.

한편, WiFi(Wireless Fidelity)와 같은 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템은 빔포밍(beamforming) 방식에 기초하여 신호를 전송할 수 있다. 빔포밍은 스마트 안테나(smart antenna)의 한 방식으로, 안테나의 빔이 특정 단말에게만 국한하여 비추도록 하는 기술이다. 빔포밍 전송을 위해서는 빔포밍 피드백이 선행되어야 하며, 효율적인 빔포밍 피드백을 제공하기 위한 다양한 방식들이 연구되고 있다.Meanwhile, a wireless local area network (WLAN) system such as wireless fidelity (WiFi) may transmit a signal based on a beamforming method. Beamforming is a method of a smart antenna, and is a technology that allows the beam of the antenna to shine only on a specific terminal. For beamforming transmission, beamforming feedback should be preceded, and various methods for providing efficient beamforming feedback are being studied.

본 발명의 일 목적은 빔포밍 피드백의 오버헤드(overhead) 감소를 위하여 듀얼 빔포밍 피드백을 수행하면서 적응적으로 코드북을 활용할 수 있는 빔포미(beamformee) 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a beamformee apparatus capable of adaptively using a codebook while performing dual beamforming feedback in order to reduce the overhead of beamforming feedback.

본 발명의 다른 목적은 상기 빔포미 장치를 포함하는 무선 통신 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless communication system including the beamformer device.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 빔포미 장치에 의해 수행되는 빔포밍 피드백 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a beamforming feedback method performed by the beamformer apparatus.

상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미(beamformee) 장치는 채널 추정기, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기, 차원 축소부 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기를 포함한다. 상기 채널 추정기는 빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 NDP(Null Data Packet)를 수신하고, 상기 NDP를 기초로 상기 채널을 추정하여 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득한다. 상기 제1 빔포밍 매트릭스 제공기는 상기 복수의 채널 정보들에 기초하여 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들을 제공한다. 상기 차원 축소부는 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성한다. 상기 제2 빔포밍 매트릭스 제공기는 상기 복수의 등가 채널 정보들에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공한다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백된다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택된다.In order to achieve the above object, a beamformee apparatus according to embodiments of the present invention includes a channel estimator, a first beamforming matrix provider, a dimension reduction unit, and a second beamforming matrix provider. The channel estimator receives a Null Data Packet (NDP) through a channel from a beamformer device, and estimates the channel based on the NDP to obtain a plurality of channel information for a plurality of subcarriers. . The first beamforming matrix provider provides a plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information. The dimension reduction unit generates a plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information based on the plurality of wideband beamforming matrices. The second beamforming matrix provider provides a plurality of subcarrier beamforming matrices based on the plurality of equivalent channel information. The plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device. At least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of predesigned codebooks.

상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 시스템은 빔포머(beamformer) 장치 및 빔포미(beamformee) 장치를 포함한다. 상기 빔포머 장치는 채널 측정을 위한 NDP(Null Data Packet)를 전송한다. 상기 빔포미 장치는 상기 채널을 통해 상기 NDP를 수신하고, 상기 NDP를 기초로 상기 채널에 대한 추정 결과를 상기 빔포머 장치로 피드백한다. 상기 빔포미 장치는 채널 추정기, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기, 차원 축소부 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기를 포함한다. 상기 채널 추정기는 상기 NDP를 수신하고, 상기 NDP를 기초로 상기 채널을 추정하여 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득한다. 상기 제1 빔포밍 매트릭스 제공기는 상기 복수의 채널 정보들에 기초하여 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들을 제공한다. 상기 차원 축소부는 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성한다. 상기 제2 빔포밍 매트릭스 제공기는 상기 복수의 등가 채널 정보들에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공한다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백된다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택된다.In order to achieve the above another object, a wireless communication system according to embodiments of the present invention includes a beamformer device and a beamformee device. The beamformer device transmits a Null Data Packet (NDP) for channel measurement. The beamformer device receives the NDP through the channel, and feeds back an estimation result of the channel based on the NDP to the beamformer device. The beamformer device includes a channel estimator, a first beamforming matrix provider, a dimension reduction unit, and a second beamforming matrix provider. The channel estimator receives the NDP, estimates the channel based on the NDP, and obtains a plurality of channel information for a plurality of subcarriers. The first beamforming matrix provider provides a plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information. The dimension reduction unit generates a plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information based on the plurality of wideband beamforming matrices. The second beamforming matrix provider provides a plurality of subcarrier beamforming matrices based on the plurality of equivalent channel information. The plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device. At least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of predesigned codebooks.

상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미(beamformee) 장치는 채널 추정기, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기, 차원 축소부, 제2 빔포밍 매트릭스 제공기 및 피드백 모드 선택기를 포함한다. 상기 채널 추정기는 빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 NDP(Null Data Packet)를 수신하고, 상기 NDP를 기초로 상기 채널을 추정하여 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득한다. 상기 제1 빔포밍 매트릭스 제공기는 상기 복수의 채널 정보들에 대한 SVD(Singular Value Decomposition) 및 압축을 수행하여 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들을 생성하거나, 상기 복수의 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택하여 출력한다. 상기 차원 축소부는 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성한다. 상기 제2 빔포밍 매트릭스 제공기는 상기 복수의 등가 채널 정보들에 대한 SVD 및 압축을 수행하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 생성하거나, 상기 복수의 등가 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택하여 출력한다. 상기 피드백 모드 선택기는 상기 채널의 특성에 기초하여, 상기 복수의 제1 코드북들을 이용하는 제1 피드백 모드, 상기 복수의 제2 코드북들을 이용하는 제2 피드백 모드 및 상기 복수의 제1 및 제2 코드북들을 모두 이용하는 제3 피드백 모드 중에서 데이터 전송량이 가장 많을 것으로 예측되는 하나를 선택한다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백되며, 상기 복수의 제1 및 제2 코드북들 중 이용된 코드북에 대응하는 코드북 인덱스를 피드백한다.In order to achieve the above object, a beamformee apparatus according to embodiments of the present invention includes a channel estimator, a first beamforming matrix provider, a dimension reduction unit, a second beamforming matrix provider, and a feedback mode selector. include The channel estimator receives a Null Data Packet (NDP) through a channel from a beamformer device, and estimates the channel based on the NDP to obtain a plurality of channel information for a plurality of subcarriers. . The first beamforming matrix provider performs singular value decomposition (SVD) and compression on the plurality of channel information to generate a plurality of wideband beamforming matrices, or a predesigned design based on the plurality of channel information. One of the plurality of first codebooks is selected and outputted as one of the plurality of wideband beamforming matrices. The dimension reduction unit generates a plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information based on the plurality of wideband beamforming matrices. The second beamforming matrix provider performs SVD and compression on the plurality of equivalent channel information to generate a plurality of subcarrier beamforming matrices, or a plurality of second codebooks designed in advance based on the plurality of equivalent channel information One of the subcarrier beamforming matrices is selected as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices and output. The feedback mode selector selects all of the first feedback mode using the plurality of first codebooks, the second feedback mode using the plurality of second codebooks, and the plurality of first and second codebooks, based on the characteristics of the channel. One of the third feedback modes to be used, which is predicted to have the largest amount of data transmission, is selected. The plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device, and a codebook index corresponding to a codebook used among the plurality of first and second codebooks is fed back.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법에서, 빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 수신되는 NDP(Null Data Packet)를 기초로 상기 채널을 추정하여, 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득한다. 상기 복수의 채널 정보들에 기초하여 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들을 제공한다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성한다. 상기 복수의 등가 채널 정보들에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공한다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백된다. 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택된다.In order to achieve the above another object, in the beamforming feedback method according to embodiments of the present invention, by estimating the channel based on the NDP (Null Data Packet) received through the channel from the beamformer device, A plurality of channel information for a plurality of subcarriers is obtained. A plurality of wideband beamforming matrices are provided based on the plurality of channel information. A plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information is generated based on the plurality of wideband beamforming matrices. A plurality of subcarrier beamforming matrices are provided based on the plurality of equivalent channel information. The plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device. At least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of predesigned codebooks.

상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미(beamformee) 장치는 빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 수신되는 NDP(Null Data Packet)를 기초로 상기 채널을 추정하고, 상기 채널 추정의 결과로서 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공하고, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택되고, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 기초로 빔포밍 피드백 리포트를 생성하여 상기 빔포머 장치로 피드백한다. 상기 빔포밍 피드백 리포트는, MAC(Media Access Control) 헤더 정보, 카테고리(category) 정보, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 제어 정보, 코드북 인덱스 정보, CBR(Compressed Beamforming Report) 정보 및 피드백 모드 정보를 포함한다.In order to achieve the above object, a beamformee device according to embodiments of the present invention estimates the channel based on a Null Data Packet (NDP) received through a channel from a beamformer device, providing a plurality of wideband beamforming matrices and a plurality of subcarrier beamforming matrices as a result of the channel estimation, wherein at least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is pre-designed A beamforming feedback report is generated based on a plurality of codebooks selected from among the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices and fed back to the beamformer device. The beamforming feedback report includes MAC (Media Access Control) header information, category information, MIMO (Multiple Input Multiple Output) control information, codebook index information, CBR (Compressed Beamforming Report) information and feedback mode information. .

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치, 무선 통신 시스템 및 빔포밍 피드백 방법에서는, 피드백 모드에서 빔포밍 피드백을 수행하는 경우에 듀얼 빔포밍 피드백을 사용하며, 특히 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나에 대해 코드북 활용 기법이 적용될 수 있다. 또한, 채널 상황/환경에 맞추어 피드백 모드를 선택하는 적응적 코드북 활용 기법이 구현될 수 있다. 따라서, 빔포밍 피드백의 피드백 오버헤드를 효과적으로 감소시키고, 효율적인 빔포밍 피드백을 수행할 수 있다.In the beamformer apparatus, the wireless communication system, and the beamforming feedback method according to the embodiments of the present invention as described above, dual beamforming feedback is used when beamforming feedback is performed in a feedback mode, and in particular, a plurality of wideband beamforming A codebook utilization technique may be applied to at least one of the matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices. In addition, an adaptive codebook utilization technique for selecting a feedback mode according to a channel situation/environment may be implemented. Therefore, it is possible to effectively reduce the feedback overhead of the beamforming feedback, and to perform the efficient beamforming feedback.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2 및 3은 듀얼 빔포밍 피드백을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a, 4b, 4c, 4d 및 5는 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치에서 이용되는 코드북을 설계하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 빔포미 장치에 의해 생성되는 빔포밍 피드백 리포트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 빔포미 장치의 성능을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 9의 빔포미 장치에 의해 생성되는 빔포밍 피드백 리포트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11 및 12는 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 또 다른 예들을 나타내는 블록도들이다.
도 13은 도 12의 빔포미 장치에 포함되는 피드백 모드 선택기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 피드백 모드 선택기에 포함되는 룩업 테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 16, 17 및 18은 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법을 나타내는 순서도들이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 디바이스를 나타내는 블록도이다.
1 is a block diagram illustrating a beamformer device and a wireless communication system including the same according to embodiments of the present invention.
2 and 3 are diagrams for explaining dual beamforming feedback.
4A, 4B, 4C, 4D, and 5 are diagrams for explaining a process of designing a codebook used in a beamformer apparatus according to embodiments of the present invention.
6 is a block diagram illustrating an example of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 .
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a beamforming feedback report generated by the beamformer apparatus of FIG. 6 .
FIG. 8 is a view showing the performance of the beamformer of FIG. 6 .
9 is a block diagram illustrating another example of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 .
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a beamforming feedback report generated by the beamformer apparatus of FIG. 9 .
11 and 12 are block diagrams illustrating still other examples of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 .
13 is a block diagram illustrating an example of a feedback mode selector included in the beamformer of FIG. 12 .
14 is a diagram illustrating an example of a lookup table included in the feedback mode selector of FIG. 13 .
15 is a block diagram illustrating another example of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 .
16, 17 and 18 are flowcharts illustrating a beamforming feedback method according to embodiments of the present invention.
19 is a block diagram illustrating an electronic device in a network environment according to embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a beamformer device and a wireless communication system including the same according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(10)은 빔포머(beamformer) 장치(100) 및 빔포미(beamformee) 장치(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a wireless communication system 10 includes a beamformer device 100 and a beamformee device 200 .

일 실시예에서, 무선 통신 시스템(10)은 WLAN(Wireless Local Area Network) 기반의 무선 통신 시스템일 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 시스템(10)은 WiFi(Wireless Fidelity) 기반의 무선 통신 시스템일 수 있다. 예를 들어, WLAN 시스템은 IEEE 802.11ac 또는 IEEE 802.11ax 표준에 기초하여 구현될 수도 있고, 차기 표준인 IEEE 802.11be 표준에 기초하여 구현될 수도 있다.In one embodiment, the wireless communication system 10 may be a wireless local area network (WLAN)-based wireless communication system. For example, the wireless communication system 10 may be a wireless communication system based on WiFi (Wireless Fidelity). For example, the WLAN system may be implemented based on the IEEE 802.11ac or IEEE 802.11ax standard, or may be implemented based on the next standard, the IEEE 802.11be standard.

WLAN 시스템에서, 빔포머 장치(100)와 빔포미 장치(200) 사이에 빔포밍 전송이 수행될 수 있다. 빔포밍 전송은 다중 안테나 OFDM(Orthogonal Frequency Division Modulation) 시스템에서 안테나의 빔이 특정 단말에게만 국한하여 비추도록 하는 기술이며, 단일 사용자(single-user)의 수신 데이터 전송율을 높이기 위한 송신 빔을 형성하는 기법(즉, 단일 사용자 빔포밍)과 다중 사용자(multi-user) 간에 동시 전송 시 상호 간섭 제거를 위한 송신 빔을 형성하는 기법(즉, 다중 사용자 빔포밍)으로 구분될 수 있다. 단일 사용자(또는 다중 사용자) 빔포밍 전송을 위해서, 빔포미 장치(200)는 빔포머 장치(100)가 채널 측정을 위해 전송한 패킷을 디코딩하고, 채널 정보를 WLAN 표준에서 명시된 기법을 사용하여 압축하며, 빔포머 장치(100)에 피드백할 수 있다. 상기와 같이 채널 정보를 피드백하는 동작을 빔포밍 피드백(beamforming feedback)으로 부를 수 있고, 이러한 빔포밍 피드백은 피드백 모드에서 수행될 수 있다.In the WLAN system, beamforming transmission may be performed between the beamformer device 100 and the beamformer device 200 . Beamforming transmission is a technique for limiting the beam of an antenna to a specific terminal in a multi-antenna orthogonal frequency division modulation (OFDM) system, and a technique for forming a transmission beam to increase the reception data rate of a single user. (ie, single-user beamforming) and a technique of forming a transmission beam for mutual interference cancellation during simultaneous transmission between multi-users (ie, multi-user beamforming). For single-user (or multi-user) beamforming transmission, the beamformer device 200 decodes a packet transmitted by the beamformer device 100 for channel measurement, and compresses channel information using a technique specified in the WLAN standard. and may be fed back to the beamformer device 100 . The operation of feeding back channel information as described above may be referred to as beamforming feedback, and such beamforming feedback may be performed in a feedback mode.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 빔포밍 모드에서 수행되는 상기 빔포밍 피드백은 듀얼(dual) 빔포밍 피드백 또는 2단계의 빔포밍 피드백일 수 있다. 상기 듀얼 빔포밍 피드백은 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 매트릭스 또는 행렬은 광대역 또는 와이드밴드(wideband)와 함께 사용되고, 다른 하나의 매트릭스는 서브대역 또는 서브밴드(subband)(즉, 부반송파 또는 서브캐리어(subcarrier))와 함께 사용될 수 있다. 상기 듀얼 빔포밍 피드백에 대해서는 도 2 등을 참조하여 후술하도록 한다.According to embodiments of the present invention, the beamforming feedback performed in the beamforming mode may be dual beamforming feedback or two-step beamforming feedback. The dual beamforming feedback may be used to reduce feedback overhead. For example, one matrix or matrix may be used with a wideband or wideband, and another matrix may be used with a subband or subband (i.e., a subcarrier or subcarrier). . The dual beamforming feedback will be described later with reference to FIG. 2 and the like.

이하에서는 상기 피드백 모드에서 상기 듀얼 빔포밍 피드백을 수행하는 경우에 피드백 오버헤드를 감소시키기 위한 동작을 중심으로 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 시스템(10) 및 빔포미 장치(200)의 동작을 설명하도록 한다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 무선 통신 시스템(10)은 상기 피드백 모드 이후의 정상 동작 모드에서 상기 듀얼 빔포밍 피드백에 의해 획득된 채널 정보에 기초하여 정상적인 빔포밍 전송을 수행할 수 있다.Hereinafter, operations of the wireless communication system 10 and the beamformer apparatus 200 according to embodiments of the present invention will be mainly focused on an operation for reducing a feedback overhead when the dual beamforming feedback is performed in the feedback mode. to explain However, the present invention is not limited thereto, and the wireless communication system 10 may perform normal beamforming transmission based on channel information obtained by the dual beamforming feedback in the normal operation mode after the feedback mode.

빔포머 장치(100)는 채널 측정을 위한 NDP(Null Data Packet)를 전송한다. 빔포머 장치(100)는 송신기(transmitter) 또는 액세스 포인트(access point, AP)라고 부를 수도 있다. 상기 NDP는 사운딩 패킷(sounding packet)이라고 부를 수도 있다.The beamformer device 100 transmits a Null Data Packet (NDP) for channel measurement. The beamformer device 100 may be referred to as a transmitter or an access point (AP). The NDP may also be referred to as a sounding packet.

빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(또는 송신 안테나들)(101)을 포함할 수 있다. 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 이용하여 상기 NDP를 출력할 수 있다. 예를 들어, 복수의 안테나들(101)의 개수는 Nt(Nt는 2 이상의 자연수)일 수 있다.The beamformer apparatus 100 may include a plurality of antennas (or transmit antennas) 101 . The beamformer device 100 may output the NDP using a plurality of antennas 101 . For example, the number of the plurality of antennas 101 may be N t (N t is a natural number equal to or greater than 2).

빔포미 장치(200)는 빔포머 장치(100)로부터 채널을 통해 상기 NDP를 수신하고, 상기 NDP에 기초하여 상기 채널을 추정하며, 상기 채널에 대한 추정 결과를 빔포머 장치(100)를 피드백한다. 이 때, 빔포미 장치(200)는 상기 빔포밍 피드백의 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해 상기 듀얼 빔포밍 피드백을 수행하며, 이에 따라 상기 채널에 대한 전체 매트릭스 대신에 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)만을 피드백한다. 예를 들어, 후술하는 것처럼 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)은 빔포밍 피드백 리포트의 형태로 피드백될 수 있다. 빔포미 장치(200)는 수신기(receiver) 또는 스테이션(station, STA)이라고 부를 수도 있다.The beamformer device 200 receives the NDP from the beamformer device 100 through a channel, estimates the channel based on the NDP, and feeds back an estimation result for the channel to the beamformer device 100 . . In this case, the beamformer 200 performs the dual beamforming feedback to reduce the feedback overhead of the beamforming feedback, and thus a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) instead of the entire matrix for the channel ) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). For example, as will be described later, a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) may be fed back in the form of a beamforming feedback report. The beamformer apparatus 200 may be called a receiver or a station (STA).

빔포미 장치(200)는 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220), 차원 축소부(230) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)를 포함한다. 빔포미 장치(200)는 복수의 안테나들(또는 수신 안테나들)(201)을 더 포함할 수 있다.The beamformer apparatus 200 includes a channel estimator 210 , a first beamforming matrix provider 220 , a dimension reduction unit 230 , and a second beamforming matrix provider 240 . The beamformer apparatus 200 may further include a plurality of antennas (or reception antennas) 201 .

빔포미 장치(200)는 복수의 안테나들(201)을 이용하여 빔포머 장치(100)로부터 상기 채널을 통해 상기 NDP를 수신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 안테나들(201)의 개수는 Nr(Nr은 2 이상의 자연수)일 수 있다. 상세하게 도시하지는 않았으나, 빔포머 장치(100)의 복수의 안테나들(101)과 빔포미 장치(200)의 복수의 안테나들(201) 사이에 상기 채널(예를 들어, 무선 채널)이 형성될 수 있다.The beamformer device 200 may receive the NDP from the beamformer device 100 through the channel using a plurality of antennas 201 . For example, the number of the plurality of antennas 201 may be N r (N r is a natural number equal to or greater than 2). Although not shown in detail, the channel (eg, a radio channel) may be formed between the plurality of antennas 101 of the beamformer apparatus 100 and the plurality of antennas 201 of the beamformer apparatus 200 . can

채널 추정기(210)는 상기 NDP를 기초로 상기 채널을 추정하여 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들(ECI)을 획득한다. 예를 들어, 1개의 부반송파에 대해 1개의 채널 정보가 추정 및 획득될 수 있다. 예를 들어, 각각의 채널 정보는 주파수 응답을 나타내는 채널 매트릭스의 형태로 획득될 수 있다.The channel estimator 210 estimates the channel based on the NDP to obtain a plurality of channel information ECIs for a plurality of subcarriers. For example, one channel information may be estimated and obtained for one subcarrier. For example, each channel information may be obtained in the form of a channel matrix indicating a frequency response.

제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220)는 복수의 채널 정보들(ECI)에 기초하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)을 제공한다. 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220)는 광대역 빔포밍 매트릭스(beamforming matrix, BM) 제공기라고 부를 수도 있다.The first beamforming matrix provider 220 provides a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) based on the plurality of channel information pieces (ECI). The first beamforming matrix provider 220 may be referred to as a broadband beamforming matrix (BM) provider.

차원 축소부(230)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 기초하여 복수의 채널 정보들(ECI)에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들(EECI)을 생성한다. 예를 들어, 각각의 등가 채널 정보는 대응하는 채널 정보(즉, 채널 매트릭스)보다 크기가 감소된 등가 채널 매트릭스의 형태로 생성될 수 있다.The dimension reduction unit 230 generates a plurality of equivalent channel information (EECI) corresponding to the plurality of channel information (ECI) based on the plurality of wideband beamforming matrices (WBM). For example, each equivalent channel information may be generated in the form of an equivalent channel matrix reduced in size than the corresponding channel information (ie, a channel matrix).

제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)는 복수의 등가 채널 정보들(EECI)에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)을 제공한다. 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)는 부반송파 빔포밍 매트릭스 제공기라고 부를 수도 있다.The second beamforming matrix provider 240 provides a plurality of subcarrier beamforming matrices SBM based on the plurality of equivalent channel information EECIs. The second beamforming matrix provider 240 may be referred to as a subcarrier beamforming matrix provider.

본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택된다. 다시 말하면, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 적어도 하나에 대해 코드북 활용 기법이 적용될 수 있다.According to embodiments of the present invention, at least one of a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) is selected from among a plurality of predesigned codebooks. In other words, the codebook utilization technique may be applied to at least one of a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM).

구체적으로, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대응하는 미리 설계된 복수의 제1 코드북들(221)을 포함할 수 있다. 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대응하는 미리 설계된 복수의 제2 코드북들(241)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 코드북들(221) 및 복수의 제2 코드북들(241)은 각각 복수의 광대역 코드북(wideband codebook, WCB)들 및 복수의 부반송파 코드북(subcarrier codebook, SCB)들이라고 부를 수도 있다.Specifically, the first beamforming matrix provider 220 may include a plurality of pre-designed first codebooks 221 corresponding to the plurality of wideband beamforming matrices (WBM). The second beamforming matrix provider 240 may include a plurality of pre-designed second codebooks 241 corresponding to the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). The plurality of first codebooks 221 and the plurality of second codebooks 241 may be referred to as a plurality of wideband codebooks (WCB) and a plurality of subcarrier codebooks (SCB), respectively.

일 실시예에서, 도 6을 참조하여 후술하는 것처럼, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우에, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220)는 복수의 채널 정보들(ECI)을 기초로 복수의 제1 코드북들(221) 중 하나를 선택하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 중 하나로 출력할 수 있다.In an embodiment, as will be described later with reference to FIG. 6 , when the codebook utilization technique is applied to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM), the first beamforming matrix provider 220 provides a plurality of channels One of the plurality of first codebooks 221 may be selected based on the information ECI and output as one of the plurality of wideband beamforming matrices WBM.

다른 실시예에서, 도 9를 참조하여 후술하는 것처럼, 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우에, 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)는 복수의 등가 채널 정보들(EECI)을 기초로 복수의 제2 코드북들(241) 중 하나를 선택하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 하나로 출력할 수 있다.In another embodiment, as will be described later with reference to FIG. 9 , when the codebook utilization technique is applied to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), the second beamforming matrix provider 240 provides a plurality of equivalent One of the plurality of second codebooks 241 may be selected based on the channel information EECI and output as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices SBM.

또 다른 실시예에서, 도 11을 참조하여 후술하는 것처럼, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 모두에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용될 수도 있다.In another embodiment, as will be described later with reference to FIG. 11 , the codebook utilization technique may be applied to both a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM).

일 실시예에서, 도 12를 참조하여 후술하는 것처럼, 빔포미 장치(200)는 상기 채널의 특성에 기초하여, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 제1 피드백 모드, 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 제2 피드백 모드, 및 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 모두에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 제3 피드백 모드 중 하나를 선택하여 동작할 수 있다. 다시 말하면, 채널 상황/환경에 맞추어 피드백 모드를 선택하는 적응적 코드북 활용 기법이 구현될 수 있다.In one embodiment, as will be described later with reference to FIG. 12 , the beamformer apparatus 200 applies the codebook utilization technique to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) based on the channel characteristics. A feedback mode, a second feedback mode to which the codebook utilization technique is applied to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), and a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) can be operated by selecting one of the third feedback modes to which the codebook utilization technique is applied. In other words, an adaptive codebook utilization technique for selecting a feedback mode according to a channel situation/environment may be implemented.

일 실시예에서, 도 4, 5 및 15를 참조하여 후술하는 것처럼, 제조 시에 및/또는 동작 초기에 상기 복수의 코드북들(즉, 코드북들(221, 241) 중 적어도 하나)을 설계하여 빔포미 장치(200)에 저장할 수 있다.In one embodiment, as described below with reference to FIGS. 4, 5 and 15 , the plurality of codebooks (ie, at least one of the codebooks 221 , 241 ) are designed and beamed at the time of manufacture and/or at the beginning of operation. It may be stored in the bomi device 200 .

WLAN 시스템에서, 빔포밍은 전방향적인(omnidirectional) 커버리지(coverage)를 유지하며 안테나 이득을 증가시키고, 이는 증가된 SNR 및 전송을 수신기로 집중함으로써 보다 안정되고 높은 대역폭의 WLAN 접속을 초래한다. 이러한 이점은 안테나들의 어레이(array)를 통해 신호를 전송하고 상기 어레이 내의 각각의 안테나에서 상기 신호의 위상(phase)을 약간 변경함으로써 달성된다. 예를 들어, 전방향적인 전파(propagation) 아래에 커버(cover)되는 어떤 지점으로 신호가 향하도록 안테나들의 어레이를 교정하기 위한 프로토콜이 제공될 수 있다. 빔포머 장치(100)는 요구되는 방향 내의 이득을 생성하기 위해 안테나들의 위상 이동을 증가시키는 장치이며, 빔포미 장치(200)는 빔포머 장치(100)의 타겟인 장치이다. 빔포미 장치(200)는 빔의 설정에 참여하지만, 안테나들의 타이밍을 증가시키지 않는다.In a WLAN system, beamforming increases antenna gain while maintaining omnidirectional coverage, which results in a more stable and high-bandwidth WLAN connection by concentrating increased SNR and transmission to the receiver. This advantage is achieved by transmitting a signal through an array of antennas and slightly altering the phase of the signal at each antenna in the array. For example, a protocol may be provided for calibrating an array of antennas to direct a signal to some point that is covered under omni-directional propagation. The beamformer device 100 is a device that increases the phase shift of antennas to generate a gain in a required direction, and the beamformer device 200 is a target device of the beamformer device 100 . The beamformer 200 participates in beam setting, but does not increase the timing of antennas.

WLAN 시스템의 빔포밍 전송을 위해서, 먼저 빔포머 장치(100)는 빔포미 장치(200)로부터 상기 채널 정보(또는 채널 상태 정보(channel state information))를 획득하여야 한다. 이를 위해, 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 통해 상기 NDP 또는 사운딩 패킷을 전송한다. 빔포미 장치(200)는 복수의 안테나들(201)을 통해 상기 NDP를 수신하여 상기 채널 정보를 획득한다. 수신된 신호들은 상기 채널을 겪은 결과를 나타내며, 송신된 신호들과 수신된 신호들 간의 관계는 하기의 [수학식 1]을 만족할 수 있다.For beamforming transmission of the WLAN system, the beamformer device 100 must first obtain the channel information (or channel state information) from the beamformer device 200 . To this end, the beamformer device 100 transmits the NDP or sounding packet through the plurality of antennas 101 . The beamformer 200 receives the NDP through a plurality of antennas 201 to obtain the channel information. Received signals represent a result of undergoing the channel, and a relationship between transmitted signals and received signals may satisfy the following [Equation 1].

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기의 [수학식 1]에서, Y[k]는 수신된 신호 벡터, S[k]는 송신된 신호 벡터(즉, 사운딩 신호 벡터), H[k]는 주파수 응답을 나타내는 채널 매트릭스, N[k]는 노이즈 벡터를 나타내며, k는 부반송파 인덱스(index)를 나타낸다. Y[k] 및 N[k]는 Nr*1 벡터이고, S[k]는 Nt*1 벡터이며, H[k]는 Nr*Nt 행렬일 수 있다. Nt는 빔포머 장치(100)의 복수의 안테나들(101)의 개수를 나타내고, Nr은 빔포미 장치(200)의 복수의 안테나들(201)의 개수를 나타낸다.In Equation 1 above, Y[k] is the received signal vector, S[k] is the transmitted signal vector (ie, sounding signal vector), H[k] is the channel matrix indicating the frequency response, N [k] represents a noise vector, and k represents a subcarrier index. Y[k] and N[k] may be N r *1 vectors, S[k] may be N t *1 vectors, and H[k] may be N r *N t matrices. N t represents the number of the plurality of antennas 101 of the beamformer apparatus 100 , and N r represents the number of the plurality of antennas 201 of the beamformer apparatus 200 .

빔포미 장치(200)는 채널 추정기(210)를 통해 각 부반송파에 대한 채널 정보 H를 추정하며, 이는 복수의 채널 정보들(ECI) 중 하나에 대응할 수 있다. 또한, 상기 피드백 모드로 동작하는 경우에, 빔포미 장치(200)는 하기의 [수학식 2]와 같이 채널 정보 H를 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)할 수 있다.The beamformer 200 estimates channel information H for each subcarrier through the channel estimator 210 , which may correspond to one of a plurality of channel information ECIs. Also, when operating in the feedback mode, the beamformer 200 may perform singular value decomposition (SVD) on the channel information H as shown in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기의 [수학식 2]에서, U[k] 및 V[k]는 유니터리(unitary) 매트릭스, Σ[k]는 채널 특이값(singular value)을 포함하는 대각 매트릭스, V[k]H는 V[k]의 공액 전치(conjugate transpose) 매트릭스일 수 있다.In [Equation 2] above, U[k] and V[k] are unitary matrices, Σ[k] is a diagonal matrix including a channel singular value, and V[k] H is It may be a conjugate transpose matrix of V[k].

WLAN 시스템에서, 빔포미 장치(200)는 피드백 오버헤드를 줄이기 위해서, V[k]를 직접 피드백하지 않고, 먼저 하기의 [수학식 3]과 같이 공통 위상 쉬프트(common-phase shift)를 수행하기 위한 대각 매트릭스

Figure pat00003
(여기서,
Figure pat00004
는 V[k]의 i행, j열의 엘리먼트(element)에 해당하는 위상 값)를 V[k]에 곱하여 Q[k]를 획득할 수 있다. 그러면, Q[k]의 각 열의 마지막 행의 값은 실수 값을 가지게 된다.In the WLAN system, in order to reduce the feedback overhead, the beamformer 200 does not directly feed back V[k], but first performs a common-phase shift as shown in Equation 3 below. diagonal matrix for
Figure pat00003
(here,
Figure pat00004
can obtain Q[k] by multiplying V[k] by V[k] (a phase value corresponding to an element in row i and column j). Then, the value of the last row of each column of Q[k] has a real value.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00005
Figure pat00005

이후에, 기븐스 회전(Givens Rotation)을 사용하여 Q[k]의 각 엘리먼트에 해당하는 각도(angle) 값(φ, ψ)을 압축하여 피드백할 수 있다. 다시 말하면, 빔포미 장치(200)는 하기의 [수학식 4]에 의해 획득된 (φ, ψ)를 양자화(quantization)하여 빔포머 장치(100)로 피드백할 수 있다.Thereafter, angle values (φ, ψ) corresponding to each element of Q[k] may be compressed and fed back using Givens rotation. In other words, the beamformer apparatus 200 may quantize (φ, ψ) obtained by the following [Equation 4] and feed it back to the beamformer apparatus 100 .

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기의 [수학식 4]에서, 1i-1은 길이가 인 1로 이루어진 벡터일 수 있다. 또한,

Figure pat00007
및 기븐스 회전
Figure pat00008
는 각각 하기의 [수학식 5] 및 [수학식 6]과 같이 정의될 수 있다.In [Equation 4] above, 1 i-1 may be a vector consisting of 1 having a length of . also,
Figure pat00007
and Gibbons rotation
Figure pat00008
may be defined as in [Equation 5] and [Equation 6], respectively.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00009
Figure pat00009

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00010
Figure pat00010

다시 말하면, 빔포미 장치(200)에 의해 빔포머 장치(100)로 피드백되는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)은 상기의 [수학식 4]에 의해 획득된 각도 값(φ, ψ)을 포함할 수 있다.In other words, the plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) fed back to the beamformer apparatus 100 by the beamformer apparatus 200 are expressed in Equation 4 above. It may include the angle values (φ, ψ) obtained by

도 2 및 3은 듀얼 빔포밍 피드백을 설명하기 위한 도면들이다.2 and 3 are diagrams for explaining dual beamforming feedback.

도 2는 무선 통신 시스템의 빔포머 장치 및 빔포미 장치 사이에서 신호 전송을 위해 이용되는 복수의 부반송파들을 나타내며, 하나의 화살표가 하나의 부반송파(SC)를 나타낸다. 도 3은 상기 듀얼 빔포밍 피드백, 즉 빔포밍 매트릭스의 크기 감소를 위한 차원 축소 기법을 수행하는 무선 통신 시스템의 예시적인 구조를 나타낸다.2 illustrates a plurality of subcarriers used for signal transmission between a beamformer device and a beamformer device of a wireless communication system, and one arrow indicates one subcarrier SC. 3 shows an exemplary structure of a wireless communication system that performs the dual beamforming feedback, that is, a dimension reduction technique for reducing the size of a beamforming matrix.

도 2 및 3을 참조하면, 무선 통신 시스템(20)은 빔포머 장치(105) 및 빔포미 장치(205)를 포함할 수 있다. 빔포머 장치(105)는 복수의 안테나들(101), 광대역 프리코더(precoder)부(120), 및 부반송파 프리코더부(140)를 포함할 수 있다. 빔포미 장치(205)는 복수의 안테나들(201), 채널 추정기(210), 광대역 프리코더 연산기(250), 차원 축소부(230) 및 부반송파 프리코더 연산기(260)를 포함할 수 있다. 광대역 프리코더 연산기(250)는 공분산 연산기(252), SVD부(254) 및 압축부(256)를 포함할 수 있다. 부반송파 프리코더 연산기(260)는 SVD부(262) 및 압축부(264)를 포함할 수 있다. 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210) 및 차원 축소부(230)는 각각 도 1의 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210) 및 차원 축소부(230)와 실질적으로 동일할 수 있다.2 and 3 , the wireless communication system 20 may include a beamformer device 105 and a beamformer device 205 . The beamformer device 105 may include a plurality of antennas 101 , a wideband precoder unit 120 , and a subcarrier precoder unit 140 . The beamformer device 205 may include a plurality of antennas 201 , a channel estimator 210 , a wideband precoder operator 250 , a dimension reduction unit 230 , and a subcarrier precoder operator 260 . The wideband precoder operator 250 may include a covariance operator 252 , an SVD unit 254 , and a compression unit 256 . The subcarrier precoder operator 260 may include an SVD unit 262 and a compression unit 264 . The plurality of antennas 101 and 201, the channel estimator 210, and the dimension reduction unit 230 include the plurality of antennas 101 and 201 of FIG. 1, the channel estimator 210, and the dimension reduction unit 230, respectively. may be substantially the same.

빔포미 장치(205)는 NDP 또는 사운딩 패킷을 수신하며, 채널 추정기(210)를 통해 채널을 추정하여 채널 정보(즉, 채널 매트릭스) H[k] (k=0, 1, ..., Nfft-1)를 구할 수 있다. 여기서, Nfft는 하나의 OFDM 심볼에 존재하는 복수의 부반송파들(SC)의 개수를 나타낸다.The beamformer device 205 receives the NDP or sounding packet, and estimates the channel through the channel estimator 210 to obtain channel information (ie, channel matrix) H[k] (k=0, 1, ..., N fft -1) can be obtained. Here, N fft represents the number of a plurality of subcarriers (SC) present in one OFDM symbol.

빔포미 장치(205)는 복수의 부반송파들(SC)을 M(M은 2 이상의 자연수)개의 그룹들(SCG)로 구분하며, 이에 따라 각 그룹(SCG)에는 Ng(=Nfft/M)개의 부반송파들이 존재할 수 있다. 빔포미 장치(205)는 각 그룹(SCG)에 대해 동일한 값을 가지는 광대역 빔(wideband beam)(즉, 광대역 빔포밍 정보 또는 광대역 빔포밍 매트릭스)을 형성할 수 있다. 빔포미 장치(205)는 공분산 연산기(252)를 통해 하기의 [수학식 7]과 같이 상기 광대역 빔을 획득할 수 있다.The beamformer device 205 divides the plurality of subcarriers SC into M (M is a natural number greater than or equal to 2) groups SCG, and accordingly, Ng (=N fft /M) in each group SCG. Subcarriers may be present. The beamformer device 205 may form a wideband beam (ie, wideband beamforming information or a wideband beamforming matrix) having the same value for each group SCG. The beamformer 205 may acquire the broadband beam as shown in Equation 7 below through the covariance operator 252 .

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00011
Figure pat00011

빔포미 장치(205)는 SVD부(254)를 통해 상기의 [수학식 7]에 의해 획득된 공분산 매트릭스(즉, Cov[m])에 대한 SVD를 수행하여, 하기의 [수학식 8]과 같이 상기 광대역 빔의 유니터리 매트릭스 WWB[m]을 획득할 수 있다.The beamformer 205 performs SVD on the covariance matrix (ie, Cov[m]) obtained by the above [Equation 7] through the SVD unit 254 to obtain the following [Equation 8] and Similarly, the unitary matrix W WB [m] of the broadband beam can be obtained.

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00012
Figure pat00012

빔포미 장치(205)는 압축부(256)를 통해 유니터리 매트릭스 WWB[m]의 각 컬럼 중에서 첫번째부터 K(K는 2 이상의 자연수)번째의 컬럼을 취하여 상기의 [수학식 3] 내지 [수학식 6]에 의한 기븐스 회전 기반의 압축을 수행하여, 상기 광대역 빔에 대한 각도 값(φ, ψ)을 획득할 수 있다. 여기서, K는 설계 파라미터이며 조정 가능한 파라미터일 수 있다.The beamformer 205 takes the first K (K is a natural number greater than or equal to 2)th column from among each column of the unitary matrix W WB [m] through the compression unit 256, and the above [Equation 3] to [Equation 3] By performing Givens rotation-based compression according to Equation 6], it is possible to obtain angular values φ and ψ for the broadband beam. Here, K is a design parameter and may be an adjustable parameter.

이후에, 빔포미 장치(205)는 각 부반송파(SC)에 대한 부반송파 빔(per-subcarrier beam)(즉, 부반송파 빔포밍 정보 또는 부반송파 빔포밍 매트릭스)을 형성할 수 있다.Thereafter, the beamformer device 205 may form a per-subcarrier beam (ie, subcarrier beamforming information or a subcarrier beamforming matrix) for each subcarrier SC.

먼저 빔포미 장치(205)는 차원 축소부(230)를 통해 채널 매트릭스 H[k]에 상기 광대역 빔의 유니터리 매트릭스 WWB[m]를 곱하여, 하기의 [수학식 9]와 같이 등가 채널 정보(즉, 등가 채널 매트릭스)를 획득할 수 있다.First, the beamformer 205 multiplies the channel matrix H[k] by the unitary matrix W WB [m] of the broadband beam through the dimension reduction unit 230 to obtain equivalent channel information as shown in Equation 9 below. (ie, an equivalent channel matrix) may be obtained.

[수학식 9][Equation 9]

Figure pat00013
Figure pat00013

등가 채널 매트릭스

Figure pat00014
는 채널 매트릭스 H[k]에 비하여 크기가 감소될 수 있다. 예를 들어, H[k]는 Nr*Nt의 크기를 가지고, WWB[m]은 Nt*K의 크기를 가지며, 따라서
Figure pat00015
는 Nr*K의 크기를 가지게 되어 크기가 감소될 수 있다(즉, 차원 축소). 예를 들어, Nt=16이고 Nr=2이고 K=8인 경우에, 2*16의 크기를 가지는 H[k]에 기초하여 2*8의 크기를 가지는
Figure pat00016
가 생성되어 매트릭스의 크기가 감소될 수 있다.Equivalent Channel Matrix
Figure pat00014
may be reduced in size compared to the channel matrix H[k]. For example, H[k] has size N r *N t , W WB [m] has size N t *K , so
Figure pat00015
has a size of N r *K, so that the size can be reduced (ie, dimensionality reduction). For example, when N t =16, N r =2, and K = 8, based on H[k] having a size of 2*16, having a size of 2*8
Figure pat00016
can be generated to reduce the size of the matrix.

빔포미 장치(205)는 SVD부(262)를 통해 상기의 [수학식 9]에 의해 획득된 등가 채널 매트릭스

Figure pat00017
에 대한 SVD를 수행하여, 하기의 [수학식 10]과 같이 상기 부반송파 빔의 유니터리 매트릭스 WSC[k]를 획득할 수 있다.The beamformer device 205 through the SVD unit 262, the equivalent channel matrix obtained by the above [Equation 9]
Figure pat00017
By performing SVD on , a unitary matrix W SC [k] of the subcarrier beam can be obtained as shown in Equation 10 below.

[수학식 10][Equation 10]

Figure pat00018
Figure pat00018

빔포미 장치(205)는 압축부(264)를 통해 유니터리 매트릭스 WSC[k]를 기초로 상기의 [수학식 3] 내지 [수학식 6]에 의한 기븐스 회전 기반의 압축을 수행하여, 상기 부반송파 빔에 대한 각도 값(φ, ψ)을 획득할 수 있다.The beamformer 205 performs the Givens rotation-based compression according to the above [Equation 3] to [Equation 6] on the basis of the unitary matrix W SC [k] through the compression unit 264, Angle values (φ, ψ) for the subcarrier beam may be obtained.

빔포밍 전송을 위한 채널 정보를 피드백하는데 있어서, 빔포미 장치(205)는 압축부(256)에 의해 획득된 M개의 광대역 빔들에 대한 각도 값(φ, ψ)을 피드백하며, 압축부(264)에 의해 획득된 Nfft개의 부반송파 빔들에 대한 각도 값(φ, ψ)을 피드백할 수 있다. 도 3에서, 광대역 프리코더 연산기(250)에서 광대역 프리코더부(120)로 피드백되는 화살표가 상기 M개의 광대역 빔들에 대한 각도 값(φ, ψ)을 나타내고, 부반송파 프리코더 연산기(260)에서 부반송파 프리코더부(140)로 피드백되는 화살표가 상기 Nfft개의 부반송파 빔들에 대한 각도 값(φ, ψ)을 나타낸다.In feeding back channel information for beamforming transmission, the beamformer device 205 feeds back angle values (φ, ψ) for the M wideband beams obtained by the compression unit 256, and the compression unit 264. It is possible to feed back the angle values (φ, ψ) for the N fft subcarrier beams obtained by . In FIG. 3 , arrows fed back from the wideband precoder operator 250 to the wideband precoder unit 120 indicate angle values φ and ψ for the M wideband beams, and the subcarrier from the subcarrier precoder operator 260 . Arrows fed back to the precoder unit 140 indicate angle values φ and ψ for the N fft subcarrier beams.

광대역 프리코더부(120)는 피드백된 각도 값(φ, ψ)에 기초하여 상기 M개의 광대역 빔들을 복원하고, 부반송파 프리코더부(140)는 피드백된 각도 값(φ, ψ)에 기초하여 상기 Nfft개의 부반송파 빔들을 복원하며, 상기 복원 결과에 기초하여 상기 채널 정보를 획득할 수 있다.The wideband precoder unit 120 reconstructs the M wideband beams based on the fed back angle values φ and ψ, and the subcarrier precoder unit 140 is configured to reconstruct the M wideband beams based on the fed back angle values φ and ψ. N fft subcarrier beams may be reconstructed, and the channel information may be obtained based on the reconstructed result.

상술한 것처럼, 광대역 빔포밍 매트릭스는 광대역 채널의 공분산 매트릭스로부터 빔포미 장치(205)에 의해 결정된다. 광대역 대역폭은 채널 상태 및 MIMO 모드에 의존할 수 있다. 단일 사용자 빔포밍의 경우, 약 80MHz가 좋은 결과를 제공할 수 있다. 다중 사용자 빔포밍의 경우, 약 80MHz 미만(예를 들어, 사용자당 약 5 또는 10MHz)이 요구될 수 있다. 상기 공분산 매트릭스를 계산한 후, 상기 광대역 빔포밍 매트릭스는 압축된 빔포밍에 기초하여 획득될 수 있다. 설계 파라미터 K는 빔포미 장치(205) 또는 빔포머 장치(105)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 단일 사용자 빔포밍의 경우에, K는 빔포미 장치(205)에 의해 결정될 수 있다. 다중 사용자 빔포밍 또는 트리거(trigger) 기반 피드백의 경우에, K는 빔포머 장치(105)에 의해 결정될 수 있다. 복잡성과 성능 분석 사이의 트레이드오프(tradeoff)는 K의 선택에 영향을 미칠 수 있다. 다양한 요소들은 타이밍, 지연 확산, 대역폭의 측면, 안테나들 사이의 공간 상관관계(correlation)를 포함할 수 있다.As described above, the broadband beamforming matrix is determined by the beamformer 205 from the covariance matrix of the wideband channel. Wideband bandwidth may depend on channel conditions and MIMO mode. For single-user beamforming, about 80 MHz can give good results. For multi-user beamforming, less than about 80 MHz (eg, about 5 or 10 MHz per user) may be required. After calculating the covariance matrix, the broadband beamforming matrix may be obtained based on compressed beamforming. The design parameter K may be determined by the beamformer device 205 or the beamformer device 105 . For example, in the case of single-user beamforming, K may be determined by the beamformer device 205 . In the case of multi-user beamforming or trigger-based feedback, K may be determined by the beamformer device 105 . A tradeoff between complexity and performance analysis can affect the choice of K. Various factors may include timing, delay spread, aspects of bandwidth, and spatial correlation between antennas.

본 발명의 실시예들에 따르면, 광대역 프리코더 연산기(250) 및 부반송파 프리코더 연산기(260)가 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)로 대체될 수 있다. 다시 말하면, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 모두를 상술한 방식에 따라 연산하여 피드백하는 대신에, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 적어도 하나에 대해 코드북 활용 기법이 적용될 수 있다. 따라서, 연산량 및 피드백되는 데이터량이 감소되어 피드백 오버헤드가 감소될 수 있다.According to embodiments of the present invention, the wideband precoder operator 250 and the subcarrier precoder operator 260 may be replaced with the first beamforming matrix provider 220 and the second beamforming matrix provider 240 . there is. In other words, instead of calculating and feeding back all of the plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) according to the above-described method, a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of A codebook utilization technique may be applied to at least one of subcarrier beamforming matrices (SBM) of . Accordingly, the amount of computation and the amount of data fed back can be reduced, thereby reducing the feedback overhead.

도 4a, 4b, 4c, 4d 및 5는 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치에서 이용되는 코드북을 설계하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.4A, 4B, 4C, 4D, and 5 are diagrams for explaining a process of designing a codebook used in a beamformer apparatus according to embodiments of the present invention.

도 4a, 4b, 4c, 4d 및 5를 참조하면, 상기 복수의 코드북들을 생성하는데 있어서, DFT(Discrete-time Fourier Transform) 코드북을 초기 값으로 로이드(Lloyd) 알고리즘을 수행할 수 있다.4A, 4B, 4C, 4D and 5 , in generating the plurality of codebooks, a Lloyd algorithm may be performed using a Discrete-time Fourier Transform (DFT) codebook as an initial value.

구체적으로, 초기 DFT 코드북 w(n)은 하기의 [수학식 11]에 기초하여 획득될 수 있다.Specifically, the initial DFT codebook w(n) may be obtained based on the following [Equation 11].

[수학식 11][Equation 11]

Figure pat00019
Figure pat00019

상기의 [수학식 11]에서,

Figure pat00020
이고, N은 코드북들의 개수이며, B는 각 코드북의 컬럼 수일 수 있다. i번째 코드북의 j번째 벡터는
Figure pat00021
에 의해서 결정될 수 있다.In the above [Equation 11],
Figure pat00020
, N may be the number of codebooks, and B may be the number of columns of each codebook. The j-th vector of the i-th codebook is
Figure pat00021
can be determined by

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기의 [수학식 11]을 이용하여 N개의 DFT 코드북들

Figure pat00022
을 생성하며, 이를 초기 값으로 로이드 알고리즘을 수행할 수 있다.According to embodiments of the present invention, N DFT codebooks using Equation 11 above
Figure pat00022
, and the Lloyd's algorithm can be performed with this initial value.

일 실시예에서, 로이드 알고리즘은 하기의 (1), (2), (3), (4)의 순서에 기초하여 수행될 수 있다. 먼저 로이드 알고리즘을 수행하기 위한 유클리드 거리(Euclidean distance) 함수 ED(.)를 하기의 [수학식 12]와 같이 정의할 수 있다.In an embodiment, the Lloyd's algorithm may be performed based on the following order of (1), (2), (3), and (4). First, a Euclidean distance function ED(.) for performing the Lloyd's algorithm may be defined as in [Equation 12] below.

[수학식 12][Equation 12]

Figure pat00023
Figure pat00023

상기의 [수학식 12]에서, diag는 매트릭스의 대각선 엘리먼트를 추출하는 함수를 나타내고, 대문자는 매트릭스를 나타내며, 소문자는 해당 매트릭스의 각 컬럼을 나타낸다.In the above [Equation 12], diag represents a function for extracting diagonal elements of a matrix, an uppercase letter indicates a matrix, and a lowercase letter indicates each column of the matrix.

(1) IEEE D-채널 모델을 기반으로 채널 매트릭스 H 샘플을 다수 (예를 들어, 약 10000개) 발생할 수 있다. 각 H 샘플에 대해서 SVD를 수행하여

Figure pat00024
를 생성할 수 있다.(1) A plurality of (eg, about 10000) channel matrix H samples may be generated based on the IEEE D-channel model. SVD was performed for each H sample,
Figure pat00024
can create

(2) 이후에, 주어진 코드북

Figure pat00025
에 대해서 (초기 코드북은 DFT 코드북, i=1)에 대해서 V 샘플들을 하기의 [수학식 13]과 같이 유클리드 거리를 기준으로 N개의 영역들로 나눌 수 있다.(2) later, given codebook
Figure pat00025
For (the initial codebook is the DFT codebook, i = 1), V samples can be divided into N regions based on the Euclidean distance as shown in [Equation 13] below.

[수학식 13][Equation 13]

Figure pat00026
Figure pat00026

(3) 이후에,

Figure pat00027
에 대해서 하기의 [수학식 14]와 같이 평균 유클리드 거리가 최소가 되는 W를 구하여 i번째 코드북으로 설정할 수 있다.(3) thereafter,
Figure pat00027
As shown in [Equation 14] below, W at which the average Euclidean distance is the minimum can be obtained and set as the i-th codebook.

[수학식 14][Equation 14]

Figure pat00028
Figure pat00028

(4) 이후에, (2), (3)의 과정을 수렴 조건

Figure pat00029
를 만족할 때까지 반복할 수 있다. 하기의 [수학식 15]에서,
Figure pat00030
Figure pat00031
인 V의 집합일 수 있다.After (4), the process of (2) and (3) is used as a convergence condition
Figure pat00029
can be repeated until satisfied. In the following [Equation 15],
Figure pat00030
Is
Figure pat00031
It may be a set of V.

[수학식 15][Equation 15]

Figure pat00032
Figure pat00032

도 4a, 4b, 4c 및 4d는 로이드 알고리즘을 통해 중심 또는 도심(centroid 또는 geometric center)을 찾는 과정을 나타낸다. 도 4a, 4b, 4c 및 4d에서, 점 모양(.)으로 표시된 부분은 각 영역의 중심을 나타내고, 십자 모양(+)으로 표시된 부분은 각 영역에 대응하는 코드북을 나타낸다.4A, 4B, 4C and 4D show the process of finding a centroid or geometric center through the Lloyd's algorithm. 4A, 4B, 4C, and 4D, a portion indicated by a dot (.) indicates the center of each region, and a portion indicated by a cross (+) indicates a codebook corresponding to each region.

도 4a, 4b, 4c 및 4d는 각각 상술한 알고리즘을 1회, 2회, 3회 및 15회 반복 수행한(iteration) 결과를 나타낸다. 알고리즘이 반복됨에 따라, 도 4a의 5개의 영역들(R11, R21, R31, R41, R51)이 도 4b의 5개의 영역들(R12, R22, R32, R42, R52), 도 4c의 5개의 영역들(R13, R23, R33, R43, R53) 및 도 4d의 5개의 영역들(R14, R24, R34, R44, R54)로 변화하며, 각 영역의 중심과 대응하는 코드북이 일치하여 상기의 [수학식 15]의 수렴 조건을 만족하게 되는 것을 확인할 수 있다.4A, 4B, 4C and 4D show the results of iteration of the above-described algorithm 1 time, 2 times, 3 times, and 15 times, respectively. As the algorithm iterates, the five regions R11, R21, R31, R41, R51 in FIG. 4A become the five regions R12, R22, R32, R42, R52 in FIG. 4B, and the five regions in FIG. 4C. The fields R13, R23, R33, R43, R53 and the five regions R14, R24, R34, R44, R54 of FIG. 4D are changed, and the center of each region and the corresponding codebook coincide with the above [mathematics It can be confirmed that the convergence condition of Equation 15] is satisfied.

도 5는 로이드 알고리즘이 반복적으로 수행됨에 따라, 상기의 [수학식 15]의 수렴 조건으로 수렴해 나가는 과정을 나타낸다. 약 10회 이상 반복되는 경우에 원하는 최적의 코드북으로 수렴하는 것을 확인할 수 있다.5 shows a process of converging to the convergence condition of [Equation 15] as the Lloyd's algorithm is repeatedly performed. If it is repeated about 10 times or more, it can be confirmed that the desired optimal codebook converges.

도 6은 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 일 예를 나타내는 블록도이다. 이하 도 1과 중복되는 설명은 생략한다.6 is a block diagram illustrating an example of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 . Hereinafter, descriptions overlapping those of FIG. 1 will be omitted.

도 6을 참조하면, 무선 통신 시스템(10a)은 빔포머 장치(100) 및 빔포미 장치(200a)를 포함한다. 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 포함할 수 있다. 빔포미 장치(200a)는 복수의 안테나들(201), 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a), 차원 축소부(230) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240a)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the wireless communication system 10a includes a beamformer device 100 and a beamformer device 200a. The beamformer apparatus 100 may include a plurality of antennas 101 . The beamformer device 200a includes a plurality of antennas 201 , a channel estimator 210 , a first beamforming matrix provider 220a , a dimension reduction unit 230 , and a second beamforming matrix provider 240a . may include

도 6의 실시예는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해서만 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우를 나타내며, 이에 따라 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a)의 구성이 기존 대비 변경될 수 있다. 빔포머 장치(100), 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210) 및 차원 축소부(230)는 도 1 등을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.The embodiment of FIG. 6 shows a case in which the codebook utilization technique is applied only to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM), and accordingly, the configuration of the first beamforming matrix provider 220a may be changed compared to the existing one. . The beamformer apparatus 100 , the plurality of antennas 101 and 201 , the channel estimator 210 , and the dimension reduction unit 230 may be substantially the same as those described above with reference to FIG. 1 and the like.

제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a)는 제1 저장부(storage, STG)(222) 및 제1 선택기(selector, SEL)(224)를 포함할 수 있다.The first beamforming matrix provider 220a may include a first storage (STG) 222 and a first selector (SEL) 224 .

제1 저장부(222)는 복수의 제1 코드북들(WCB_1, WCB_2, ..., WCB_N)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 코드북들(WCB_1~WCB_N)은 도 4 및 5를 참조하여 상술한 로이드 알고리즘에 기초하여 미리 설계되어 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 저장부(222)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory) 등과 같은 휘발성 메모리 및/또는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.The first storage unit 222 may store a plurality of first codebooks (WCB_1, WCB_2, ..., WCB_N). For example, the plurality of first codebooks WCB_1 to WCB_N may be designed and stored in advance based on the Lloyd's algorithm described above with reference to FIGS. 4 and 5 . For example, the first storage unit 222 may include a volatile memory such as a dynamic random access memory (DRAM), a static random access memory (SRAM), and/or an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a flash memory, or the like. ), PRAM (Phase Change Random Access Memory), RRAM (Resistance Random Access Memory), NFGM (Nano Floating Gate Memory), PoRAM (Polymer Random Access Memory), MRAM (Magnetic Random Access Memory), FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) and non-volatile memory, such as

제1 선택기(224)는 복수의 제1 코드북들(WCB_1~WCB_N)에 기초하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1 선택기(224)는 빔포밍 이득을 가장 크게 얻을 수 있는 코드북을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1 선택기(224)는 복수의 채널 정보들(ECI)을 기초로 복수의 제1 코드북들(WCB_1~WCB_N) 중 상기 채널의 파워(power)를 극대화시키는 하나를 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 중 하나로 선택할 수 있다.The first selector 224 may select a plurality of wideband beamforming matrices WBM based on the plurality of first codebooks WCB_1 to WCB_N. For example, the first selector 224 may select a codebook that can obtain the largest beamforming gain. For example, the first selector 224 selects one that maximizes the power of the channel from among the plurality of first codebooks WCB_1 to WCB_N based on the plurality of channel information ECI to a plurality of broadband beams. One of the forming matrices (WBM) may be selected.

일 실시예에서, 제1 선택기(224)는 하기의 [수학식 16]에 기초하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 중 하나를 선택할 수 있다.In an embodiment, the first selector 224 may select one of the plurality of wideband beamforming matrices (WBM) based on Equation 16 below.

[수학식 16][Equation 16]

Figure pat00033
Figure pat00033

상기의 [수학식 16]에서, Ww는 상기 선택된 광대역 빔포밍 매트릭스, Ng는 하나의 광대역 빔(beam)에 대응하는 부반송파들의 개수, H[k]는 복수의 채널 정보들(ECI) 중 하나에 대응하는 채널 매트릭스, HH[k]는 H[k]의 공액 전치(conjugate transpose) 매트릭스, Wi는 코드북 세트

Figure pat00034
의 i번째 코드북, 즉 복수의 제1 코드북들(WCB_1~WCB_N) 중 i번째 코드북, k는 상기 복수의 부반송파들의 인덱스(index)를 나타낸다. argmax는 arguments of max, 즉 해당 함수를 최대로 만드는 값을 반환하는 함수를 나타낸다.In [Equation 16], W w is the selected wideband beamforming matrix, N g is the number of subcarriers corresponding to one wideband beam, and H[k] is one of the plurality of channel information (ECI). Channel matrix corresponding to one, H H [k] is the conjugate transpose matrix of H[k], W i is the codebook set
Figure pat00034
The i-th codebook of , that is, the i-th codebook among the plurality of first codebooks WCB_1 to WCB_N, k indicates an index of the plurality of subcarriers. argmax represents arguments of max, that is, a function that returns a value that maximizes the function.

제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240a)는 SVD부(242) 및 압축부(COMP)(244)를 포함할 수 있다.The second beamforming matrix provider 240a may include an SVD unit 242 and a compression unit (COMP) 244 .

SVD부(242)는 복수의 등가 채널 정보들(EECI)에 대한 SVD를 수행할 수 있다. 압축부(244)는 SVD부(242)의 출력을 압축할 수 있다. SVD부(242) 및 압축부(244)는 도 3의 SVD부(262) 및 압축부(264)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다시 말하면, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해서만 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우에, 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240a)는 기존의 부반송파 프리코더 연산기(260)와 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다.The SVD unit 242 may perform SVD on a plurality of equivalent channel information EECIs. The compression unit 244 may compress the output of the SVD unit 242 . The SVD unit 242 and the compression unit 244 may be substantially the same as the SVD unit 262 and the compression unit 264 of FIG. 3 . In other words, when the codebook utilization technique is applied only to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM), the second beamforming matrix provider 240a is substantially the same as the existing subcarrier precoder operator 260 . can be implemented.

제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a)로부터 제공되는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240a)로부터 제공되는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)은 빔포머 장치(100)로 피드백될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 기초하여 생성된 빔포밍 피드백 리포트(BFR)를 빔포머 장치(100)로 피드백할 수 있다.The plurality of wideband beamforming matrices WBM provided from the first beamforming matrix provider 220a and the plurality of subcarrier beamforming matrices SBM provided from the second beamforming matrix provider 240a are formed by a beamformer. may be fed back to the device 100 . For example, a beamforming feedback report (BFR) generated based on a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) may be fed back to the beamformer apparatus 100 .

도 7은 도 6의 빔포미 장치에 의해 생성되는 빔포밍 피드백 리포트의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a beamforming feedback report generated by the beamformer apparatus of FIG. 6 .

도 7을 참조하면, 빔포밍 피드백 리포트(BFR)는 MAC(Media Access Control) 헤더 정보(271), 카테고리(category) 정보(272), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 제어 정보(273), 코드북 인덱스 정보(274a), CBR(Compressed Beamforming Report) 정보(275a), 추가 공통 위상 정보(276a) 및 피드백 모드 정보(277a)를 포함할 수 있다. 도 7의 빔포밍 피드백 리포트(BFR)는 기존 대비 코드북 인덱스 정보(274a), 추가 공통 위상 정보(276a) 및 피드백 모드 정보(277a)를 더 포함할 수 있다.7, the beamforming feedback report (BFR) is MAC (Media Access Control) header information 271, category information 272, MIMO (Multiple Input Multiple Output) control information 273, codebook index Information 274a, Compressed Beamforming Report (CBR) information 275a, additional common phase information 276a, and feedback mode information 277a may be included. The beamforming feedback report (BFR) of FIG. 7 may further include codebook index information 274a, additional common phase information 276a, and feedback mode information 277a compared to the existing codebook.

코드북 인덱스 정보(274a)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대응하고, CBR 정보(275a)는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대응할 수 있다. 피드백 모드 정보(277a)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 상기 제1 피드백 모드를 나타낼 수 있다.The codebook index information 274a may correspond to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM), and the CBR information 275a may correspond to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). The feedback mode information 277a may indicate the first feedback mode to which the codebook utilization technique is applied with respect to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM).

도 7의 빔포밍 피드백 리포트(BFR)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대한 모든 정보를 포함하지 않으며, 일부 정보만을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해서는 도 2 및 3을 참조하여 상술한 Nfft개의 부반송파 빔들에 대한 각도 값(φ, ψ)을 압축하여 생성된 CBR 정보(275a)를 피드백하고, 상기 코드북 활용 기법이 적용된 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해서는 M개의 광대역 빔들에 대응하는 코드북을 나타내는 코드북 인덱스 정보(274a)를 피드백할 수 있다. 따라서, 연산량 및 피드백되는 데이터량이 감소되어 피드백 오버헤드가 감소될 수 있다.The beamforming feedback report (BFR) of FIG. 7 does not include all information on the plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), but may include only some information. For example, for the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), the CBR information 275a generated by compressing the angle values (φ, ψ) of the N fft subcarrier beams described above with reference to FIGS. 2 and 3 is obtained. Codebook index information 274a indicating a codebook corresponding to M wideband beams may be fed back to the plurality of wideband beamforming matrices (WBM) to which the codebook utilization technique is applied. Accordingly, the amount of computation and the amount of data fed back can be reduced, thereby reducing the feedback overhead.

또한, 추가 공통 위상 정보(276a)는 상기의 [수학식 3]의

Figure pat00035
를 구성하고 있는 공통 위상 정보(φcommon)를 포함할 수 있다. 연산의 정확성을 위해, 상기 부반송파 빔들에 대해서 기존의 각도 값(φ, ψ)과 함께 공통 위상 정보(φcommon)를 추가적으로 피드백할 수 있다.In addition, the additional common phase information 276a is expressed in Equation 3 above.
Figure pat00035
It may include common phase information (φ common ) constituting the . For accuracy of calculation, common phase information (φ common ) may be additionally fed back together with the existing angle values (φ, ψ) for the subcarrier beams.

도 8은 도 6의 빔포미 장치의 성능을 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a view showing the performance of the beamformer of FIG. 6 .

도 8을 참조하면, CASE1은 듀얼 빔포밍 피드백을 이용하지 않는 빔포미 장치를 나타내고, CASE2는 도 2 및 3과 같이 듀얼 빔포밍 피드백만을 이용하는 빔포미 장치를 나타내며, CASE3은 도 6과 같이 듀얼 빔포밍 피드백을 이용하고 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법을 적용하는 빔포미 장치(200a)를 나타낸다. 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치(200a)에서, 기존의 방식 대비 피드백 오버헤드가 감소하여 데이터 전송량이 증가함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 , CASE1 indicates a beamformer device that does not use dual beamforming feedback, CASE2 indicates a beamformer device that uses only dual beamforming feedback as shown in FIGS. 2 and 3 , and CASE3 indicates a dual beam device as shown in FIG. 6 . A beamformer apparatus 200a that uses forming feedback and applies the codebook utilization technique to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) is shown. In the beamformer apparatus 200a according to the embodiments of the present invention, it can be confirmed that the data transmission amount is increased by reducing the feedback overhead compared to the conventional method.

도 9는 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 다른 예를 나타내는 블록도이다. 이하 도 1 및 6과 중복되는 설명은 생략한다.9 is a block diagram illustrating another example of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 . Hereinafter, descriptions overlapping those of FIGS. 1 and 6 will be omitted.

도 9를 참조하면, 무선 통신 시스템(10b)은 빔포머 장치(100) 및 빔포미 장치(200b)를 포함한다. 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 포함할 수 있다. 빔포미 장치(200b)는 복수의 안테나들(201), 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220b), 차원 축소부(230) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the wireless communication system 10b includes a beamformer device 100 and a beamformer device 200b. The beamformer apparatus 100 may include a plurality of antennas 101 . The beamformer apparatus 200b includes a plurality of antennas 201 , a channel estimator 210 , a first beamforming matrix provider 220b , a dimension reduction unit 230 , and a second beamforming matrix provider 240b . may include

도 9의 실시예는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해서만 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우를 나타내며, 이에 따라 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b)의 구성이 일부 변경될 수 있다. 빔포머 장치(100), 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210) 및 차원 축소부(230)는 도 1 등을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.The embodiment of FIG. 9 shows a case in which the codebook utilization technique is applied only to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), and accordingly, the configuration of the second beamforming matrix provider 240b may be partially changed. The beamformer apparatus 100 , the plurality of antennas 101 and 201 , the channel estimator 210 , and the dimension reduction unit 230 may be substantially the same as those described above with reference to FIG. 1 and the like.

제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220b)는 공분산 연산기(COV)(225), SVD부(226) 및 압축부(228)를 포함할 수 있다.The first beamforming matrix provider 220b may include a covariance operator (COV) 225 , an SVD unit 226 , and a compression unit 228 .

공분산 연산기(225)는 복수의 채널 정보들(ECI)에 기초하여 공분산 매트릭스를 연산할 수 있다. SVD부(226)는 공분산 연산기(225)의 출력에 대한 SVD를 수행할 수 있다. 압축부(228)는 SVD부(226)의 출력을 압축할 수 있다. 공분산 연산기(225), SVD부(226) 및 압축부(228)는 도 3의 공분산 연산기(252), SVD부(254) 및 압축부(256)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다시 말하면, 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해서만 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우에, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220b)는 기존의 광대역 프리코더 연산기(250)와 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다.The covariance calculator 225 may calculate a covariance matrix based on the plurality of channel information ECI. The SVD unit 226 may perform SVD on the output of the covariance operator 225 . The compression unit 228 may compress the output of the SVD unit 226 . The covariance operator 225 , the SVD unit 226 , and the compression unit 228 may be substantially the same as the covariance operator 252 , the SVD unit 254 , and the compression unit 256 of FIG. 3 . In other words, when the codebook utilization technique is applied only to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), the first beamforming matrix provider 220b is substantially the same as the conventional wideband precoder operator 250 . can be implemented.

제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b)는 제2 저장부(246) 및 제2 선택기(248)를 포함할 수 있다.The second beamforming matrix provider 240b may include a second storage unit 246 and a second selector 248 .

제2 저장부(246)는 복수의 제2 코드북들(SCB_1, SCB_2, ..., SCB_N)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 코드북들(SCB_1~SCB_N)은 도 4 및 5를 참조하여 상술한 로이드 알고리즘에 기초하여 미리 설계되어 저장될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장부(246)는 임의의 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.The second storage unit 246 may store a plurality of second codebooks (SCB_1, SCB_2, ..., SCB_N). For example, the plurality of second codebooks SCB_1 to SCB_N may be designed and stored in advance based on the Lloyd's algorithm described above with reference to FIGS. 4 and 5 . For example, the second storage 246 may include any volatile and/or non-volatile memory.

제2 선택기(248)는 복수의 제2 코드북들(SCB_1~SCB_N)에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제2 선택기(248)는 빔포밍 이득을 가장 크게 얻을 수 있는 코드북을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제2 선택기(248)는 복수의 제2 코드북들(SCB_1~SCB_N) 중 복수의 등가 채널 정보들(EECI)과 가장 가까운 하나를 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 하나로 선택할 수 있다.The second selector 248 may select a plurality of subcarrier beamforming matrices SBM based on the plurality of second codebooks SCB_1 to SCB_N. For example, the second selector 248 may select a codebook that can obtain the largest beamforming gain. For example, the second selector 248 selects one of the plurality of second codebooks SCB_1 to SCB_N that is closest to the plurality of equivalent channel information EECIs as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices SBM. can

일 실시예에서, 제2 선택기(248)는 하기의 [수학식 17]에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 하나를 선택할 수 있다.In an embodiment, the second selector 248 may select one of the plurality of subcarrier beamforming matrices SBM based on Equation 17 below.

[수학식 17][Equation 17]

Figure pat00036
Figure pat00036

상기의 [수학식 17]에서, Ws는 상기 선택된 부반송파 빔포밍 매트릭스, Ng는 하나의 광대역 빔에 대응하는 부반송파들의 개수, ED(.)는 유클리드 거리(Euclidean distance) 함수, Vsc[k]는 복수의 등가 채널 정보들(EECI) 중 하나에 대응하는 채널 매트릭스에 대한 유니터리(unitary) 매트릭스, Wi는 코드북 세트

Figure pat00037
의 i번째 코드북, 즉 복수의 제2 코드북들(SCB_1~SCB_N) 중 i번째 코드북, k는 상기 복수의 부반송파들의 인덱스를 나타낸다. argmin은 arguments of min, 즉 해당 함수를 최소로 만드는 값을 반환하는 함수를 나타낸다.In [Equation 17], W s is the selected subcarrier beamforming matrix, N g is the number of subcarriers corresponding to one broadband beam, ED(.) is a Euclidean distance function, V sc [k] ] is a unitary matrix for a channel matrix corresponding to one of a plurality of equivalent channel information (EECI), and W i is a codebook set
Figure pat00037
The i-th codebook of , that is, the i-th codebook among the plurality of second codebooks SCB_1 to SCB_N, k indicates the indexes of the plurality of subcarriers. argmin represents arguments of min, that is, a function that returns a value that minimizes the function.

제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220b)로부터 제공되는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b)로부터 제공되는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)은 빔포머 장치(100)로 피드백될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 기초하여 생성된 빔포밍 피드백 리포트(BFR)를 빔포머 장치(100)로 피드백할 수 있다.The plurality of wideband beamforming matrices WBM provided from the first beamforming matrix provider 220b and the plurality of subcarrier beamforming matrices SBM provided from the second beamforming matrix provider 240b are formed by a beamformer. may be fed back to the device 100 . For example, a beamforming feedback report (BFR) generated based on a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) may be fed back to the beamformer apparatus 100 .

도 10은 도 9의 빔포미 장치에 의해 생성되는 빔포밍 피드백 리포트의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a beamforming feedback report generated by the beamformer apparatus of FIG. 9 .

도 10을 참조하면, 빔포밍 피드백 리포트(BFR)는 MAC 헤더 정보(271), 카테고리 정보(272), MIMO 제어 정보(273), 코드북 인덱스 정보(274b), CBR 정보(275b) 및 피드백 모드 정보(277b)를 포함할 수 있다. 도 10의 빔포밍 피드백 리포트(BFR)는 기존 대비 코드북 인덱스 정보(274b) 및 피드백 모드 정보(277b)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the beamforming feedback report (BFR) includes MAC header information 271, category information 272, MIMO control information 273, codebook index information 274b, CBR information 275b, and feedback mode information. (277b). The beamforming feedback report (BFR) of FIG. 10 may further include codebook index information 274b and feedback mode information 277b compared to existing ones.

코드북 인덱스 정보(274b)는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대응하고, CBR 정보(275b)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대응할 수 있다. 피드백 모드 정보(277b)는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 상기 제2 피드백 모드를 나타낼 수 있다.The codebook index information 274b may correspond to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), and the CBR information 275b may correspond to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM). The feedback mode information 277b may indicate the second feedback mode to which the codebook utilization technique is applied with respect to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM).

도 10의 빔포밍 피드백 리포트(BFR)는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대한 일부 정보만을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해서는 도 2 및 3을 참조하여 상술한 M개의 광대역 빔들에 대한 각도 값(φ, ψ)을 압축하여 생성된 CBR 정보(275b)를 피드백하고, 상기 코드북 활용 기법이 적용된 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해서는 Nfft개의 부반송파 빔들에 대응하는 코드북을 나타내는 코드북 인덱스 정보(274b)를 피드백할 수 있다. 따라서, 연산량 및 피드백되는 데이터량이 감소되어 피드백 오버헤드가 감소될 수 있다.The beamforming feedback report (BFR) of FIG. 10 may include only some information about a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). For example, with respect to the plurality of wideband beamforming matrices (WBM), the CBR information 275b generated by compressing the angle values (φ, ψ) for the M wideband beams described above with reference to FIGS. 2 and 3 is fed back. and, for the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) to which the codebook utilization technique is applied, codebook index information 274b indicating a codebook corresponding to N fft subcarrier beams may be fed back. Accordingly, the amount of computation and the amount of data fed back can be reduced, thereby reducing the feedback overhead.

도 11 및 12는 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 또 다른 예들을 나타내는 블록도들이다. 이하 도 1, 6 및 9와 중복되는 설명은 생략한다.11 and 12 are block diagrams illustrating still other examples of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 . Hereinafter, descriptions overlapping those of FIGS. 1, 6 and 9 will be omitted.

도 11을 참조하면, 무선 통신 시스템(10c)은 빔포머 장치(100) 및 빔포미 장치(200c)를 포함한다. 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 포함할 수 있다. 빔포미 장치(200c)는 복수의 안테나들(201), 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220c), 차원 축소부(230) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240c)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the wireless communication system 10c includes a beamformer device 100 and a beamformer device 200c. The beamformer apparatus 100 may include a plurality of antennas 101 . The beamformer device 200c includes a plurality of antennas 201 , a channel estimator 210 , a first beamforming matrix provider 220c , a dimension reduction unit 230 , and a second beamforming matrix provider 240c . may include

도 11의 실시예는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 모두에 대해서 상기 코드북 활용 기법이 적용되는 경우를 나타내며, 이에 따라 제1 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기들(220c, 240c)의 구성이 일부 변경될 수 있다. 빔포머 장치(100), 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210) 및 차원 축소부(230)는 도 1 등을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.The embodiment of FIG. 11 shows a case in which the codebook utilization technique is applied to both a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), and accordingly, the first and second beamforming The configuration of the matrix providers 220c and 240c may be partially changed. The beamformer apparatus 100 , the plurality of antennas 101 and 201 , the channel estimator 210 , and the dimension reduction unit 230 may be substantially the same as those described above with reference to FIG. 1 and the like.

제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220c)는 도 6의 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a)와 실질적으로 동일하며, 제1 저장부(222) 및 제1 선택기(224)를 포함할 수 있다. 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240c)는 도 9의 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b)와 실질적으로 동일하며, 제2 저장부(246) 및 제2 선택기(248)를 포함할 수 있다.The first beamforming matrix provider 220c is substantially the same as the first beamforming matrix provider 220a of FIG. 6 , and may include a first storage unit 222 and a first selector 224 . The second beamforming matrix provider 240c is substantially the same as the second beamforming matrix provider 240b of FIG. 9 , and may include a second storage unit 246 and a second selector 248 .

한편, 도시하지는 않았으나, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220c)로부터 제공되는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240c)로부터 제공되는 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 기초하여 생성된 빔포밍 피드백 리포트는, MAC 헤더 정보, 카테고리 정보, MIMO 제어 정보, 도 7의 코드북 인덱스 정보(274a)에 대응하는 제1 코드북 인덱스 정보, 도 10의 코드북 인덱스 정보(274b)에 대응하는 제2 코드북 인덱스 정보, 및 피드백 모드 정보를 포함할 수 있다.Meanwhile, although not shown, a plurality of broadband beamforming matrices WBM provided from the first beamforming matrix provider 220c and a plurality of subcarrier beamforming matrices provided from the second beamforming matrix provider 240c The beamforming feedback report generated based on (SBM) includes MAC header information, category information, MIMO control information, the first codebook index information corresponding to the codebook index information 274a of FIG. 7, and the codebook index information of FIG. 274b) may include second codebook index information and feedback mode information.

도 12를 참조하면, 무선 통신 시스템(10d)은 빔포머 장치(100) 및 빔포미 장치(200d)를 포함한다. 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 포함할 수 있다. 빔포미 장치(200d)는 복수의 안테나들(201), 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220d), 차원 축소부(230), 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240d) 및 피드백 모드 선택기(280)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the wireless communication system 10d includes a beamformer device 100 and a beamformer device 200d. The beamformer apparatus 100 may include a plurality of antennas 101 . The beamformer device 200d includes a plurality of antennas 201 , a channel estimator 210 , a first beamforming matrix provider 220d , a dimension reduction unit 230 , a second beamforming matrix provider 240d and A feedback mode selector 280 may be included.

도 12의 실시예는 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 적어도 하나에 대해서 상기 코드북 활용 기법이 선택적/적응적으로 적용되는 경우를 나타내며, 이에 따라 피드백 모드 선택기(280)를 더 포함하고 제1 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기들(220d, 240d)의 구성이 일부 변경될 수 있다. 빔포머 장치(100), 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210) 및 차원 축소부(230)는 도 1 등을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.The embodiment of FIG. 12 shows a case in which the codebook utilization technique is selectively/adaptively applied to at least one of a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). It further includes a feedback mode selector 280, and the configuration of the first and second beamforming matrix providers 220d and 240d may be partially changed. The beamformer apparatus 100 , the plurality of antennas 101 and 201 , the channel estimator 210 , and the dimension reduction unit 230 may be substantially the same as those described above with reference to FIG. 1 and the like.

빔포미 장치(200d)는 복수의 제1 코드북들(221) 중 하나를 선택하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 중 하나로 출력하는 상기 제1 피드백 모드, 복수의 제2 코드북들(241) 중 하나를 선택하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 하나로 출력하는 상기 제2 피드백 모드, 및 복수의 제1 코드북들(221) 중 하나를 선택하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 중 하나로 출력하고 복수의 제2 코드북들(241) 중 하나를 선택하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 하나로 출력하는 상기 제3 피드백 모드 중 하나로 동작할 수 있다.The beamformer 200d selects one of the plurality of first codebooks 221 and outputs the first feedback mode and the plurality of second codebooks 241 as one of the plurality of wideband beamforming matrices (WBM). The second feedback mode for selecting one of the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM) and outputting it as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM), and a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) by selecting one of the plurality of first codebooks (221) It may operate in one of the third feedback modes in which one of the plurality of second codebooks 241 is selected and outputted as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM).

이를 위해, 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220d)는 제1 처리부(PU1)(2202) 및 제2 처리부(PU2)(2204)를 포함하고, 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240d)는 제3 처리부(PU3)(2402) 및 제4 처리부(PU4)(2404)를 포함할 수 있다. 제1 처리부(2202) 및 제2 처리부(2204)는 각각 도 6의 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a) 및 도 9의 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220b)와 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 제3 처리부(2402) 및 제4 처리부(2404)는 각각 도 9의 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b) 및 도 6의 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240a)와 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다.To this end, the first beamforming matrix provider 220d includes a first processing unit PU1 2202 and a second processing unit PU2 2204 , and the second beamforming matrix provider 240d includes a third It may include a processing unit (PU3) 2402 and a fourth processing unit (PU4) 2404 . The first processing unit 2202 and the second processing unit 2204 have substantially the same configuration as the first beamforming matrix provider 220a of FIG. 6 and the first beamforming matrix provider 220b of FIG. 9, respectively, The third processing unit 2402 and the fourth processing unit 2404 may have substantially the same configuration as the second beamforming matrix provider 240b of FIG. 9 and the second beamforming matrix provider 240a of FIG. 6 , respectively. there is.

피드백 모드 선택기(280)는 상기 채널의 특성에 기초하여 상기 제1 피드백 모드, 상기 제2 피드백 모드 및 상기 제3 피드백 모드 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 피드백 모드를 나타내는 모드 신호(MD)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 피드백 모드 선택기(280)는 상기 채널의 특성에 기초하여 데이터 전송량(throughput)이 가장 많을 것으로 예측되는 하나의 피드백 모드를 선택할 수 있다.The feedback mode selector 280 selects one of the first feedback mode, the second feedback mode, and the third feedback mode based on the characteristics of the channel, and generates a mode signal MD indicating the selected feedback mode. can do. For example, the feedback mode selector 280 may select one feedback mode that is predicted to have the highest data throughput based on the channel characteristics.

일 실시예에서, 상기 피드백 모드에 따라서(즉, 모드 신호(MD)에 기초하여) 제1 및 제2 처리부들(2202, 2204) 중 하나가 활성화되고 제3 및 제4 처리부들(2402, 2404) 중 하나가 활성화될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제3 피드백 모드에서 제1 처리부(2202)가 활성화되고, 상기 제2 피드백 모드에서 제2 처리부(2204)가 활성화될 수 있다. 또한, 상기 제2 및 제3 피드백 모드에서 제3 처리부(2402)가 활성화되고, 상기 제1 피드백 모드에서 제4 처리부(2404)가 활성화될 수 있다.In one embodiment, one of the first and second processing units 2202 and 2204 is activated according to the feedback mode (ie, based on the mode signal MD) and the third and fourth processing units 2402 and 2404 are activated. ) can be activated. For example, the first processing unit 2202 may be activated in the first and third feedback modes, and the second processing unit 2204 may be activated in the second feedback mode. In addition, the third processing unit 2402 may be activated in the second and third feedback modes, and the fourth processing unit 2404 may be activated in the first feedback mode.

도 13은 도 12의 빔포미 장치에 포함되는 피드백 모드 선택기의 일 예를 나타내는 블록도이다.13 is a block diagram illustrating an example of a feedback mode selector included in the beamformer of FIG. 12 .

도 13을 참조하면, 피드백 모드 선택기(280a)는 추정부(282) 및 선택부(284)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the feedback mode selector 280a may include an estimator 282 and a selector 284 .

추정부(282)는 상기 채널의 특성을 추정하고, 상기 추정된 채널의 특성을 나타내는 특성 신호(CCHA)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 채널의 특성은 SNR(Signal-to-Noise Ratio), MCS(Modulation and Coding Scheme), PDU(Physical Data Unit) 길이(length), BW(bandwidth), Nss(Number of spatial stream), 인코딩 기법(BCC(Binary Convolution Coding)/LDPC(Low Density Parity Check)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The estimator 282 may estimate the characteristic of the channel and generate a characteristic signal CCHA indicating the estimated characteristic of the channel. For example, the characteristics of the channel include Signal-to-Noise Ratio (SNR), Modulation and Coding Scheme (MCS), Physical Data Unit (PDU) length, BW (bandwidth), Nss (Number of spatial stream). , and at least one of encoding techniques (Binary Convolution Coding (BCC)/Low Density Parity Check (LDPC)).

선택부(284)는 상기 채널의 특성에 기초하여(즉, 특성 신호(CCHA)에 기초하여) 하나의 피드백 모드를 선택하고, 모드 신호(MD)를 생성할 수 있다.The selector 284 may select one feedback mode based on the channel characteristic (ie, based on the characteristic signal CCHA) and generate the mode signal MD.

일 실시예에서, 선택부(284)는 미리 설정된 룩업 테이블(Look-Up Table, LUT)(286)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블(286)은 상기 추정된 채널의 특성 및 상기 피드백 모드의 관계를 나타낼 수 있다.In an embodiment, the selector 284 may include a preset look-up table (LUT) 286 . For example, the lookup table 286 may indicate a relationship between the estimated channel characteristic and the feedback mode.

도 14는 도 13의 피드백 모드 선택기에 포함되는 룩업 테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.14 is a diagram illustrating an example of a lookup table included in the feedback mode selector of FIG. 13 .

도 14를 참조하면, SNR 및 MCS가 상기 채널의 특성으로 이용되는 경우에 룩업 테이블(286)의 예시적인 구성을 나타내고 있다.Referring to FIG. 14 , an exemplary configuration of a lookup table 286 is shown when SNR and MCS are used as characteristics of the channel.

도 14의 예에서, 룩업 테이블(286)은 SNR 별로 M개의 서로 다른 MCS 케이스들 및 각 MCS에 대한 상기 제1, 제2 및 제3 피드백 모드에서의 데이터 레이트(data rate)를 포함할 수 있다.In the example of FIG. 14 , the lookup table 286 may include M different MCS cases per SNR and data rates in the first, second and third feedback modes for each MCS. .

구체적으로, 룩업 테이블(286)은 제1 SNR(SNR_1) 및 제1 내지 제M MCS들(MCS_1, MCS_2, ..., MCS_M)에 대해 상기 제1 피드백 모드에서의 데이터 레이트들(RATE_1_1_1, RATE_1_2_1, ..., RATE_1_M_1), 상기 제2 피드백 모드에서의 데이터 레이트들(RATE_1_1_2, RATE_1_2_2, ..., RATE_1_M_2) 및 상기 제3 피드백 모드에서의 데이터 레이트들(RATE_1_1_3, RATE_1_2_3, ..., RATE_1_M_3)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 룩업 테이블(286)은 제2 SNR(SNR_2) 및 제1 내지 제M MCS들(MCS_1~MCS_M)에 대해 상기 제1, 제2 및 제3 피드백 모드들에서의 데이터 레이트들(RATE_2_1_1, RATE_2_2_1, ..., RATE_2_M_1, RATE_2_1_2, RATE_2_2_2, ..., RATE_2_M_2, RATE_2_1_3, RATE_2_2_3, ..., RATE_2_M_3)을 포함하며, 제K SNR(SNR_K) 및 제1 내지 제M MCS들(MCS_1~MCS_M)에 대해 상기 제1, 제2 및 제3 피드백 모드들에서의 데이터 레이트들(RATE_K_1_1, RATE_K_2_1, ..., RATE_K_M_1, RATE_K_1_2, RATE_K_2_2, ..., RATE_K_M_2, RATE_K_1_3, RATE_K_2_3, ..., RATE_K_M_3)을 포함할 수 있다.Specifically, the lookup table 286 shows the data rates RATE_1_1_1 and RATE_1_2_1 in the first feedback mode for the first SNR (SNR_1) and the first to M th MCSs (MCS_1, MCS_2, ..., MCS_M). , ..., RATE_1_M_1), data rates in the second feedback mode (RATE_1_1_2, RATE_1_2_2, ..., RATE_1_M_2) and data rates in the third feedback mode (RATE_1_1_3, RATE_1_2_3, ..., RATE_1_M_3 ) may be included. Similarly, the lookup table 286 shows the data rates RATE_2_1_1 in the first, second and third feedback modes for the second SNR (SNR_2) and the first to Mth MCSs (MCS_1 to MCS_M). , RATE_2_2_1, ..., RATE_2_M_1, RATE_2_1_2, RATE_2_2_2, ..., RATE_2_M_2, RATE_2_1_3, RATE_2_2_3, ..., RATE_2_M_3), including Kth SNR (SNR_Kth) and MCS (MCS_1 to MCS) Data rates (RATE_K_1_1, RATE_K_2_1, ..., RATE_K_M_1, RATE_K_1_2, RATE_K_2_2, ..., RATE_K_M_2, RATE_K_1_2_3, RATE... RATE_K_M_3) may be included.

추정부(282)에 의해 추정된 SNR이 SNR들(SNR_1~SNR_K) 중 SNR_m보다 크고 SNR_(m+1)보다 작거나 같은 경우에 SNR_m을 선택하고, MCS들(MCS_1~MCS_M) 중 적용된 MCS를 선택할 수 있다. 선택된 SNR 및 MCS에 대응하는 데이터 레이트들 중에서 가장 큰 데이터 레이트에 대응하는(즉, 데이터 전송량이 가장 많을 것으로 예측되는) 피드백 모드를 선택할 수 있다.When the SNR estimated by the estimator 282 is greater than SNR_m from among the SNRs SNR_1 to SNR_K and less than or equal to SNR_(m+1), SNR_m is selected, and the applied MCS from among the MCSs (MCS_1 to MCS_M) is selected. You can choose. Among data rates corresponding to the selected SNR and MCS, a feedback mode corresponding to the largest data rate (ie, a data transmission amount predicted to be the largest) may be selected.

도 15는 도 1의 빔포미 장치 및 무선 통신 시스템의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다. 이하 도 1과 중복되는 설명은 생략한다.15 is a block diagram illustrating another example of the beamformer device and the wireless communication system of FIG. 1 . Hereinafter, descriptions overlapping those of FIG. 1 will be omitted.

도 15를 참조하면, 무선 통신 시스템(10e)은 빔포머 장치(100) 및 빔포미 장치(200e)를 포함한다. 빔포머 장치(100)는 복수의 안테나들(101)을 포함할 수 있다. 빔포미 장치(200e)는 복수의 안테나들(201), 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220), 차원 축소부(230), 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240) 및 코드북 생성기(290)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 15 , a wireless communication system 10e includes a beamformer device 100 and a beamformer device 200e. The beamformer apparatus 100 may include a plurality of antennas 101 . The beamformer device 200e includes a plurality of antennas 201 , a channel estimator 210 , a first beamforming matrix provider 220 , a dimension reduction unit 230 , a second beamforming matrix provider 240 , and It may include a codebook generator 290 .

도 15의 실시예는 코드북 생성기(290)를 더 포함할 수 있다. 빔포머 장치(100), 복수의 안테나들(101, 201), 채널 추정기(210), 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220), 차원 축소부(230) 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)는 도 1 등을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.The embodiment of FIG. 15 may further include a codebook generator 290 . The beamformer device 100 , the plurality of antennas 101 and 201 , the channel estimator 210 , the first beamforming matrix provider 220 , the dimension reduction unit 230 , and the second beamforming matrix provider 240 . ) may be substantially the same as described above with reference to FIG. 1 and the like.

코드북 생성기(290)는 복수의 제1 코드북들(221) 및/또는 복수의 제2 코드북들(241)을 설계하고, 설계된 코드북들을 나타내는 코드북 정보(CBI)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 코드북 생성기(290)는 도 4 및 5를 참조하여 상술한 로이드 알고리즘에 기초하여 코드북들을 설계할 수 있다. 코드북 정보(CBI)는 제1 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기들(220, 240)에 제공될 수 있다.The codebook generator 290 may design the plurality of first codebooks 221 and/or the plurality of second codebooks 241 , and may generate codebook information CBI indicating the designed codebooks. For example, the codebook generator 290 may design codebooks based on the Lloyd's algorithm described above with reference to FIGS. 4 and 5 . The codebook information CBI may be provided to the first and second beamforming matrix providers 220 and 240 .

제1 및 제2 빔포밍 매트릭스 제공기들(220, 240)은 도 6, 9, 11, 12 등을 참조하여 상술한 것처럼 구현될 수 있다.The first and second beamforming matrix providers 220 and 240 may be implemented as described above with reference to FIGS. 6, 9, 11, 12, and the like.

한편, 실시예에 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치에 포함되는 구성요소들의 일부 또는 전부는 하드웨어의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 구성요소들의 일부 또는 전부는 컴퓨터 기반의 전자 시스템에 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치에 포함되는 구성요소들의 일부 또는 전부는 소프트웨어, 예를 들어 명령어 코드들 또는 프로그램 루틴들의 형태로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 명령어 코드들 또는 프로그램 루틴들은 컴퓨터 기반의 전자 시스템에 의해 실행되며 컴퓨터 기반의 전자 시스템의 내부 또는 외부에 배치되는 임의의 저장부에 저장될 수 있다.Meanwhile, according to embodiments, some or all of the components included in the beamformer apparatus according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of hardware. For example, some or all of the components may be included in a computer-based electronic system. In another embodiment, some or all of the components included in the beamformer apparatus according to embodiments of the present invention may be implemented in software, for example, in the form of instruction codes or program routines. For example, the instruction codes or program routines may be stored in any storage unit executed by a computer-based electronic system and disposed inside or external to the computer-based electronic system.

본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템에서는, 피드백 모드에서 빔포밍 피드백을 수행하는 경우에 듀얼 빔포밍 피드백을 사용하며, 특히 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 중 적어도 하나에 대해 코드북 활용 기법이 적용될 수 있다. 또한, 채널 상황/환경에 맞추어 피드백 모드를 선택하는 적응적 코드북 활용 기법이 구현될 수 있다. 따라서, 빔포밍 피드백의 피드백 오버헤드를 효과적으로 감소시키고, 효율적인 빔포밍 피드백을 수행할 수 있다.In a beamformer apparatus and a wireless communication system including the same according to embodiments of the present invention, dual beamforming feedback is used when beamforming feedback is performed in a feedback mode, and in particular, a plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and a codebook utilization technique may be applied to at least one of a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). In addition, an adaptive codebook utilization technique for selecting a feedback mode according to a channel situation/environment may be implemented. Therefore, it is possible to effectively reduce the feedback overhead of the beamforming feedback, and to perform the efficient beamforming feedback.

도 16, 17 및 18은 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법을 나타내는 순서도들이다.16, 17 and 18 are flowcharts illustrating a beamforming feedback method according to embodiments of the present invention.

도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법은 빔포머 장치 및 빔포미 장치를 포함하는 무선 통신 시스템에 의해 수행되며, 특히 상기 빔포미 장치에 의해 수행된다. 상기 무선 통신 시스템 및 상기 빔포미 장치는 도 1 내지 15를 참조하여 상술한 것처럼 구현될 수 있다.Referring to FIG. 16 , a beamforming feedback method according to embodiments of the present invention is performed by a wireless communication system including a beamformer device and a beamformer device, and in particular, it is performed by the beamformer device. The wireless communication system and the beamformer device may be implemented as described above with reference to FIGS. 1 to 15 .

본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법에서, 상기 빔포머 장치로부터 채널을 통해 수신되는 NDP를 기초로 채널을 추정하여, 복수의 부반송파들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득한다(단계 S100). 예를 들어, 단계 S100은 도 1의 채널 추정기(210)에 의해 수행될 수 있다.In the beamforming feedback method according to embodiments of the present invention, a plurality of channel information for a plurality of subcarriers is obtained by estimating a channel based on an NDP received from the beamformer device through a channel (step S100) . For example, step S100 may be performed by the channel estimator 210 of FIG. 1 .

상기 복수의 채널 정보들에 기초하여 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들을 제공한다(단계 S200). 예를 들어, 단계 S200은 도 1의 제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220)에 의해 수행될 수 있다.A plurality of broadband beamforming matrices are provided based on the plurality of channel information (step S200). For example, step S200 may be performed by the first beamforming matrix provider 220 of FIG. 1 .

일 실시예에서, 단계 S200을 수행하는데 있어서, 상기 복수의 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 채널 정보들을 기초로 상기 복수의 제1 코드북들 중 상기 채널의 파워(power)를 극대화시키는 하나를 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하여 상술한 [수학식 16]에 기초하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나를 선택할 수 있다.In an embodiment, in performing step S200, one of a plurality of first codebooks designed in advance based on the plurality of channel information may be selected and output as one of the plurality of wideband beamforming matrices. For example, one of the plurality of first codebooks that maximizes the power of the channel may be selected as one of the plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information. For example, one of the plurality of broadband beamforming matrices may be selected based on Equation 16 described above with reference to FIG. 6 .

상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성한다(단계 S300). 예를 들어, 단계 S300은 도 1의 차원 축소부(230)에 의해 수행될 수 있다.A plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information is generated based on the plurality of wideband beamforming matrices (step S300). For example, step S300 may be performed by the dimension reduction unit 230 of FIG. 1 .

상기 복수의 등가 채널 정보들에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공한다(단계 S400). 예를 들어, 단계 S400은 도 1의 제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240)에 의해 수행될 수 있다.A plurality of subcarrier beamforming matrices are provided based on the plurality of equivalent channel information (step S400). For example, step S400 may be performed by the second beamforming matrix provider 240 of FIG. 1 .

일 실시예에서, 단계 S400을 수행하는데 있어서, 상기 복수의 등가 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제2 코드북들 중 상기 복수의 등가 채널 정보들과 가장 가까운 하나를 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참조하여 상술한 [수학식 17]에 기초하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나를 선택할 수 있다.In an embodiment, in performing step S400, one of a plurality of second codebooks designed in advance based on the plurality of equivalent channel information may be selected and output as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices. For example, one of the plurality of second codebooks that is closest to the plurality of pieces of equivalent channel information may be selected as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices. For example, one of the plurality of subcarrier beamforming matrices may be selected based on Equation 17 described above with reference to FIG. 9 .

상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백된다. 예를 들어, 빔포밍 피드백 리포트의 형태로 피드백될 수 있다.The plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device. For example, it may be fed back in the form of a beamforming feedback report.

상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북들 중에서 선택된다. 예를 들어, 도 6, 9 및 11을 참조하여 상술한 것처럼, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM)에 대해 코드북 활용 기법이 적용되거나, 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM)에 대해 코드북 활용 기법이 적용되거나, 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들(WBM) 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들(SBM) 모두에 대해 코드북 활용 기법이 적용될 수 있다.At least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of predesigned codebooks. For example, as described above with reference to FIGS. 6, 9 and 11, a codebook utilization technique is applied to a plurality of wideband beamforming matrices (WBM), or a codebook utilization technique is applied to a plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM). The technique may be applied, or the codebook utilization technique may be applied to both the plurality of wideband beamforming matrices (WBM) and the plurality of subcarrier beamforming matrices (SBM).

도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법에서, 도 16과 중복되는 설명은 생략한다.Referring to FIG. 17 , in the beamforming feedback method according to embodiments of the present invention, a description overlapping with FIG. 16 will be omitted.

상기 채널의 특성에 기초하여 상기 빔포미 장치의 피드백 모드를 선택한다(단계 S500). 예를 들어, 도 12를 참조하여 상술한 것처럼, 상기 채널의 특성에 기초하여 상기 제1 피드백 모드, 상기 제2 피드백 모드 및 상기 제3 피드백 모드 중 데이터 전송량이 가장 많을 것으로 예측되는 피드백 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 단계 S500은 도 12의 피드백 모드 선택기(280)에 의해 수행될 수 있다.A feedback mode of the beamformer is selected based on the channel characteristics (step S500). For example, as described above with reference to FIG. 12 , a feedback mode predicted to have the largest amount of data transmission among the first feedback mode, the second feedback mode, and the third feedback mode is selected based on the channel characteristics. can For example, step S500 may be performed by the feedback mode selector 280 of FIG. 12 .

이후의 단계 S100, S200, S300 및 S400은 도 16을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.Subsequent steps S100, S200, S300 and S400 may be substantially the same as those described above with reference to FIG. 16 .

도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 피드백 방법에서, 도 16과 중복되는 설명은 생략한다.Referring to FIG. 18 , in the beamforming feedback method according to embodiments of the present invention, a description overlapping with FIG. 16 will be omitted.

상기 복수의 코드북들을 설계한다(단계 S600). 예를 들어, 도 4 및 5를 참조하여 상술한 것처럼, 로이드 알고리즘에 기초하여 코드북들을 설계할 수 있다. 예를 들어, 단계 S600은 상기 빔포미 장치의 제조 시에 및/또는 동작 초기에 1회 수행되고 이후에는 생략될 수 있다. 예를 들어, 단계 S600은 도 15의 코드북 생성기(290)에 의해 수행될 수 있다.The plurality of codebooks are designed (step S600). For example, as described above with reference to FIGS. 4 and 5 , codebooks may be designed based on the Lloyd's algorithm. For example, step S600 may be performed once during manufacturing and/or at the beginning of operation of the beamformer device and may be omitted thereafter. For example, step S600 may be performed by the codebook generator 290 of FIG. 15 .

이후의 단계 S100, S200, S300 및 S400은 도 16을 참조하여 상술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.Subsequent steps S100, S200, S300 and S400 may be substantially the same as those described above with reference to FIG. 16 .

한편, 도 17의 실시예에서 단계 S600이 추가적으로 수행될 수도 있다.Meanwhile, in the embodiment of FIG. 17 , step S600 may be additionally performed.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드를 포함하는 제품 등의 형태로 구현될 수도 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드는 다양한 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리 장치의 프로세서로 제공될 수 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 컴퓨터로 판독 가능한 신호 매체 또는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 명령어 실행 시스템, 장비 또는 장치 내에 또는 이들과 접속되어 프로그램을 저장하거나 포함할 수 있는 임의의 유형적인 매체일 수 있다. 예를 들어, 상기 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 비일시적은 저장 매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장 매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.Meanwhile, embodiments of the present invention may be implemented in the form of products including computer-readable program codes stored in a computer-readable medium. The computer readable program code may be provided to the processor of various computers or other data processing devices. The computer-readable medium may be a computer-readable signal medium or a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may be any tangible medium that can store or include a program in or connected to an instruction execution system, equipment, or device. For example, the computer-readable medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, non-transitory means that the storage medium does not include a signal and is tangible, and does not distinguish that data is semi-permanently or temporarily stored in the storage medium.

도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 디바이스를 나타내는 블록도이다.19 is a block diagram illustrating an electronic device in a network environment according to embodiments of the present invention.

도 19를 참조하면, 네트워크 환경(300)에서 전자 디바이스(301)는 제1 네트워크(398)(예: 근거리 무선 통신)를 통하여 전자 디바이스(302)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(399)(예: 원거리 무선 통신)를 통하여 전자 디바이스(304) 또는 서버(308)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 디바이스(301)는 서버(308)를 통하여 전자 디바이스(304)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 디바이스(301)는 프로세서(320), 메모리(330), 입력 디바이스(350), 음향 출력 디바이스(355), 디스플레이 디바이스(360), 오디오 모듈(370), 센서 모듈(376), 인터페이스(377), 햅틱 모듈(379), 카메라 모듈(380), 전력 관리 모듈(388), 배터리(389), 통신 모듈(390), 가입자 식별 모듈(396), 및 안테나 모듈(397)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19 , in the network environment 300 , the electronic device 301 communicates with the electronic device 302 through a first network 398 (eg, short-range wireless communication), or a second network 399 ( It may communicate with the electronic device 304 or the server 308 via (eg, remote wireless communication). In one embodiment, electronic device 301 may communicate with electronic device 304 via server 308 . In one embodiment, electronic device 301 includes processor 320 , memory 330 , input device 350 , sound output device 355 , display device 360 , audio module 370 , and sensor module 376 . ), interface 377 , haptic module 379 , camera module 380 , power management module 388 , battery 389 , communication module 390 , subscriber identification module 396 , and antenna module 397 . may include

프로세서(320)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(340))를 구동하여 프로세서(320)에 연결된 전자 디바이스(301)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(320)는 메인 프로세서(321) 및 보조 프로세서(323)를 포함할 수 있다.The processor 320 may, for example, run software (eg, a program 340 ) to execute at least one other component (eg, a hardware or software component) of the electronic device 301 connected to the processor 320 . It can control and perform various data processing and operations. In one embodiment, the processor 320 may include a main processor 321 and a secondary processor 323 .

메모리(330)는, 전자 디바이스(301)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 프로세서(320) 또는 센서 모듈(376))에 의해 사용되는 다양한 데이터, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(340)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(330)는, 휘발성 메모리(332) 또는 비휘발성 메모리(334)를 포함할 수 있다.The memory 330 includes various data used by at least one component (eg, the processor 320 or the sensor module 376 ) of the electronic device 301 , for example, software (eg, a program 340 ). ) and input data or output data for commands related thereto. The memory 330 may include a volatile memory 332 or a non-volatile memory 334 .

프로그램(340)은 메모리(330)에 저장되는 소프트웨어로서, 예를 들면, 운영 체제(OS, operating system)(342), 미들 웨어(middleware)(344) 또는 어플리케이션(346)을 포함할 수 있다.The program 340 is software stored in the memory 330 , and may include, for example, an operating system (OS) 342 , middleware 344 , or an application 346 .

입력 디바이스(350)는, 전자 디바이스(301)의 구성 요소(예: 프로세서(320))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 디바이스(301)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 음향 출력 디바이스(355)는 음향 신호를 전자 디바이스(301)의 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이 디바이스(360)는 전자 디바이스(301)의 사용자에게 정보를 시각적으로 제공할 수 있다.The input device 350 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 320 ) of the electronic device 301 from the outside (eg, a user) of the electronic device 301 . The sound output device 355 may output a sound signal to the outside of the electronic device 301 . The display device 360 may visually provide information to a user of the electronic device 301 .

오디오 모듈(370)은 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 센서 모듈(376)은 전자 디바이스(301)의 내부의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 인터페이스(377)는 외부 전자 디바이스(예: 전자 디바이스(302))와 유선 또는 무선으로 연결할 수 있는 지정된 프로토콜(protocol)을 지원할 수 있다.The audio module 370 may interactively convert a sound and an electrical signal. The sensor module 376 may generate an electrical signal or data value corresponding to an internal operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 301 or an external environmental state. The interface 377 may support a designated protocol that may be connected to an external electronic device (eg, the electronic device 302 ) in a wired or wireless manner.

연결 단자(connection terminal)(378)는 전자 디바이스(301)와 외부 전자 디바이스(예: 전자 디바이스(302))를 물리적으로 연결시킬 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 햅틱 모듈(haptic module)(379)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 카메라 모듈(380)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다.The connection terminal 378 may include a connector capable of physically connecting the electronic device 301 and an external electronic device (eg, the electronic device 302 ). The haptic module 379 may convert an electrical signal into a mechanical stimulus (eg, vibration or movement) or an electrical stimulus that the user can perceive through tactile or kinesthetic sense. The camera module 380 may capture still images and moving images.

전력 관리 모듈(388)은 전자 디바이스(301)에 공급되는 전력을 관리하기 위한 모듈로서, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구성될 수 있다. 배터리(389)는 전자 디바이스(301)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치일 수 있다.The power management module 388 is a module for managing power supplied to the electronic device 301 , and may be configured as, for example, at least a part of a power management integrated circuit (PMIC). The battery 389 may be a device for supplying power to at least one component of the electronic device 301 .

통신 모듈(390)은 전자 디바이스(301)와 외부 전자 디바이스(예: 전자 디바이스(302), 전자 디바이스(304), 또는 서버(308)) 간의 유선 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 일 실시예에서, 통신 모듈(390)은 무선 통신 모듈(392) 또는 유선 통신 모듈(394)을 포함할 수 있다.The communication module 390 establishes a wired or wireless communication channel between the electronic device 301 and an external electronic device (eg, the electronic device 302 , the electronic device 304 , or the server 308 ), and establishes the established communication channel. It can support performing communication through In one embodiment, the communication module 390 may include a wireless communication module 392 or a wired communication module 394 .

일 실시예에서, 통신 모듈(390)에 포함되는 무선 통신 모듈(392)은 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치 및 빔포머 장치를 포함하며, 빔포밍 피드백 방법을 수행하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(301)에 포함되는 무선 통신 모듈(392) 및 전자 디바이스(304)에 포함되는 무선 통신 모듈(미도시)은 각각 본 발명의 실시예들에 따른 빔포미 장치(예를 들어, 도 1의 200) 및 빔포머 장치(예를 들어, 도 1의 100)를 포함하고, 전자 디바이스들(301, 304) 사이에 형성되는 제2 네트워크(399)는 빔포미 장치(200)와 빔포머 장치(100) 사이의 채널에 대응할 수 있다. 전자 디바이스(301)에 포함되는 빔포미 장치(200)는 전자 디바이스(304)에 포함되는 빔포머 장치(100)와 통신할 수 있고, 이 때 듀얼 빔포밍 피드백을 수행하면서 본 발명의 실시예들에 따른 코드북 활용 기법 및/또는 적응적 코드북 활용 기법을 사용할 수 있다. 이와 유사하게, 전자 디바이스(304)에 포함되는 빔포미 장치(200)는 전자 디바이스(301)에 포함되는 빔포머 장치(100)와 통신할 수 있고, 이 때 듀얼 빔포밍 피드백을 수행하면서 본 발명의 실시예들에 따른 코드북 활용 기법 및/또는 적응적 코드북 활용 기법을 사용할 수 있다.In one embodiment, the wireless communication module 392 included in the communication module 390 includes a beamformer device and a beamformer device according to embodiments of the present invention, and may be implemented to perform a beamforming feedback method. . For example, the wireless communication module 392 included in the electronic device 301 and the wireless communication module (not shown) included in the electronic device 304 are each a beamformer device (eg, For example, the second network 399 including 200 of FIG. 1 and the beamformer apparatus (eg, 100 of FIG. 1 ), the second network 399 formed between the electronic devices 301 and 304 is the beamformer apparatus 200 . and a channel between the beamformer device 100 and the beamformer device 100 . The beamformer apparatus 200 included in the electronic device 301 may communicate with the beamformer apparatus 100 included in the electronic device 304, and at this time, while performing dual beamforming feedback, embodiments of the present invention It is possible to use a codebook utilization technique and/or an adaptive codebook utilization technique according to . Similarly, the beamformer apparatus 200 included in the electronic device 304 may communicate with the beamformer apparatus 100 included in the electronic device 301, and in this case, the present invention performs dual beamforming feedback. The codebook utilization technique and/or the adaptive codebook utilization technique according to the embodiments of may be used.

안테나 모듈(397)은 전자 디바이스(301)의 외부(예: 외부 전자 디바이스)로부터 신호 또는 전력을 수신하거나, 외부(예: 외부 전자 디바이스)로 신호 또는 전력을 전송할 수 있다.The antenna module 397 may receive a signal or power from the outside of the electronic device 301 (eg, an external electronic device), or may transmit a signal or power to the outside (eg, an external electronic device).

본 발명의 실시예들은 빔포밍을 수행하는 다양한 통신 장치 및 시스템과 이를 포함하는 임의의 전자 장치 및 시스템에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 PC(Personal Computer), 노트북(laptop), 핸드폰(cellular), 스마트 폰(smart phone), MP3 플레이어, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 TV, 디지털 카메라, 포터블 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(navigation) 기기, 웨어러블(wearable) 기기, IoT(Internet of Things) 기기, IoE(Internet of Everything) 기기, e-북(e-book), VR(Virtual Reality) 기기, AR(Augmented Reality) 기기, 드론(drone) 등과 같은 전자 시스템에 더욱 유용하게 적용될 수 있다.Embodiments of the present invention may be usefully used in various communication devices and systems for performing beamforming and any electronic devices and systems including the same. For example, embodiments of the present invention are PC (Personal Computer), notebook (laptop), cell phone (cellular), smart phone (smart phone), MP3 player, PDA (Personal Digital Assistant), PMP (Portable Multimedia Player), Digital TV, digital camera, portable game console, navigation device, wearable device, Internet of Things (IoT) device, Internet of Everything (IoE) device, e-book ), virtual reality (VR) devices, augmented reality (AR) devices, and electronic systems such as drones.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. you will understand that you can

Claims (20)

빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 NDP(Null Data Packet)를 수신하고, 상기 NDP를 기초로 상기 채널을 추정하여 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득하는 채널 추정기;
상기 복수의 채널 정보들에 기초하여 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들을 제공하는 제1 빔포밍 매트릭스 제공기;
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성하는 차원 축소부; 및
상기 복수의 등가 채널 정보들에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공하는 제2 빔포밍 매트릭스 제공기를 포함하고,
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백되며,
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택되는 빔포미(beamformee) 장치.
a channel estimator for receiving a Null Data Packet (NDP) from a beamformer device through a channel and estimating the channel based on the NDP to obtain a plurality of channel information for a plurality of subcarriers;
a first beamforming matrix provider providing a plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information;
a dimension reduction unit generating a plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information based on the plurality of wideband beamforming matrices; and
a second beamforming matrix provider providing a plurality of subcarrier beamforming matrices based on the plurality of equivalent channel information;
the plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device;
At least one of the plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of predesigned codebooks.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 빔포밍 매트릭스 제공기는,
상기 복수의 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
The method of claim 1, wherein the first beamforming matrix provider comprises:
and selecting one of a plurality of first codebooks designed in advance based on the plurality of channel information and outputting the selected one of the plurality of wideband beamforming matrices as one of the plurality of broadband beamforming matrices.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 빔포밍 매트릭스 제공기는,
상기 복수의 제1 코드북들을 저장하는 제1 저장부; 및
상기 복수의 채널 정보들을 기초로 상기 복수의 제1 코드북들 중 상기 채널의 파워(power)를 극대화시키는 하나를 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택하는 제1 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
3. The method of claim 2, wherein the first beamforming matrix provider comprises:
a first storage unit for storing the plurality of first codebooks; and
and a first selector for selecting one of the plurality of first codebooks that maximizes the power of the channel as one of the plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information Beamformer device.
제 3 항에 있어서, 상기 제1 선택기는,
하기의 [수학식 1]에 기초하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
[수학식 1]
Figure pat00038

상기의 [수학식 1]에서, Ww는 상기 선택된 광대역 빔포밍 매트릭스, Ng는 하나의 광대역 빔(beam)에 대응하는 부반송파들의 개수, H[k]는 상기 복수의 채널 정보들 중 하나에 대응하는 채널 매트릭스, HH[k]는 H[k]의 공액 전치(conjugate transpose) 매트릭스, Wi는 상기 복수의 제1 코드북들 중 i번째 코드북, k는 상기 복수의 부반송파들의 인덱스(index)를 나타냄.
4. The method of claim 3, wherein the first selector comprises:
A beamformer apparatus, characterized in that it selects one of the plurality of broadband beamforming matrices based on the following [Equation 1].
[Equation 1]
Figure pat00038

In Equation 1 above, W w is the selected wideband beamforming matrix, N g is the number of subcarriers corresponding to one wideband beam, and H[k] is one of the plurality of channel information. A corresponding channel matrix, H H [k] is a conjugate transpose matrix of H[k], W i is an i-th codebook among the plurality of first codebooks, and k is an index of the plurality of subcarriers. indicates.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 생성된 빔포밍 피드백 리포트를 상기 빔포머 장치로 피드백하고,
상기 빔포밍 피드백 리포트는, MAC(Media Access Control) 헤더 정보, 카테고리(category) 정보, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 제어 정보, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 대응하는 코드북 인덱스 정보, 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들에 대응하는 CBR(Compressed Beamforming Report) 정보, 추가 공통 위상 정보, 및 피드백 모드 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
4. The method of claim 3,
feeding back a beamforming feedback report generated based on the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices to the beamformer device;
The beamforming feedback report includes MAC (Media Access Control) header information, category information, multiple input multiple output (MIMO) control information, codebook index information corresponding to the plurality of wideband beamforming matrices, the plurality of A beamformer apparatus comprising: Compressed Beamforming Report (CBR) information corresponding to subcarrier beamforming matrices, additional common phase information, and feedback mode information.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 빔포밍 매트릭스 제공기는,
상기 복수의 등가 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
The method of claim 1, wherein the second beamforming matrix provider comprises:
and selecting one of a plurality of second codebooks designed in advance based on the plurality of equivalent channel information and outputting the selected one of the plurality of subcarrier beamforming matrices as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices.
제 6 항에 있어서, 상기 제2 빔포밍 매트릭스 제공기는,
상기 복수의 제2 코드북들을 저장하는 제2 저장부; 및
상기 복수의 제2 코드북들 중 상기 복수의 등가 채널 정보들과 가장 가까운 하나를 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택하는 제2 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
7. The method of claim 6, wherein the second beamforming matrix provider comprises:
a second storage unit for storing the plurality of second codebooks; and
and a second selector for selecting one of the plurality of second codebooks that is closest to the plurality of pieces of equivalent channel information as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices.
제 7 항에 있어서, 상기 제2 선택기는,
하기의 [수학식 2]에 기초하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
[수학식 2]
Figure pat00039

상기의 [수학식 2]에서, Ws는 상기 선택된 부반송파 빔포밍 매트릭스, Ng는 하나의 광대역 빔에 대응하는 부반송파들의 개수, ED(.)는 유클리드 거리(Euclidean distance) 함수, Vsc[k]는 상기 복수의 등가 채널 정보들 중 하나에 대응하는 채널 매트릭스에 대한 유니터리(unitary) 매트릭스, Wi는 상기 복수의 제2 코드북들 중 i번째 코드북, k는 상기 복수의 부반송파들의 인덱스를 나타냄.
8. The method of claim 7, wherein the second selector comprises:
A beamformer device, characterized in that it selects one of the plurality of subcarrier beamforming matrices based on the following [Equation 2].
[Equation 2]
Figure pat00039

In [Equation 2], W s is the selected subcarrier beamforming matrix, N g is the number of subcarriers corresponding to one broadband beam, ED(.) is a Euclidean distance function, V sc [k] ] denotes a unitary matrix for a channel matrix corresponding to one of the plurality of equivalent channel information, W i denotes an i-th codebook among the plurality of second codebooks, and k denotes an index of the plurality of subcarriers .
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 생성된 빔포밍 피드백 리포트를 상기 빔포머 장치로 피드백하고,
상기 빔포밍 피드백 리포트는, MAC 헤더 정보, 카테고리 정보, MIMO 제어 정보, 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들에 대응하는 코드북 인덱스 정보, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 대응하는 CBR 정보, 및 피드백 모드 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
8. The method of claim 7,
feeding back a beamforming feedback report generated based on the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices to the beamformer device;
The beamforming feedback report includes MAC header information, category information, MIMO control information, codebook index information corresponding to the plurality of subcarrier beamforming matrices, CBR information corresponding to the plurality of wideband beamforming matrices, and a feedback mode. Beamformer device, characterized in that it includes information.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 빔포밍 매트릭스 제공기는, 상기 복수의 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하고,
상기 제2 빔포밍 매트릭스 제공기는, 상기 복수의 등가 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
The method of claim 1,
The first beamforming matrix provider selects one of a plurality of first codebooks designed in advance based on the plurality of channel information and outputs it as one of the plurality of wideband beamforming matrices,
The second beamforming matrix provider selects one of a plurality of second codebooks designed in advance based on the plurality of equivalent channel information and outputs the selected one of the plurality of subcarrier beamforming matrices as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices. .
제 1 항에 있어서,
미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 제1 피드백 모드, 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 제2 피드백 모드, 및 상기 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하고 상기 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 제3 피드백 모드 중 하나로 동작하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
The method of claim 1,
A first feedback mode in which one of a plurality of pre-designed first codebooks is selected and outputted as one of the plurality of wideband beamforming matrices, a plurality of subcarrier beamforming matrices by selecting one of a plurality of pre-designed second codebooks a second feedback mode for outputting one of the plurality of first codebooks, outputting one of the plurality of wideband beamforming matrices by selecting one of the plurality of first codebooks, and selecting one of the plurality of second codebooks to obtain the plurality of A beamformer device, characterized in that it operates in one of the third feedback modes for outputting one of the subcarrier beamforming matrices.
제 11 항에 있어서,
상기 채널의 특성에 기초하여 상기 제1 피드백 모드, 상기 제2 피드백 모드 및 상기 제3 피드백 모드 중 데이터 전송량이 가장 많을 것으로 예측되는 하나를 선택하는 피드백 모드 선택기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
12. The method of claim 11,
and a feedback mode selector for selecting one of the first feedback mode, the second feedback mode, and the third feedback mode, which is predicted to have the largest amount of data transmission, based on the characteristics of the channel. Device.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 코드북들을 설계하는 코드북 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
The method of claim 1,
The beamformer apparatus according to claim 1, further comprising a codebook generator for designing the plurality of codebooks.
빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 수신되는 NDP(Null Data Packet)를 기초로 상기 채널을 추정하여, 복수의 부반송파(subcarrier)들에 대한 복수의 채널 정보들을 획득하는 단계;
상기 복수의 채널 정보들에 기초하여 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들을 제공하는 단계;
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 기초하여 상기 복수의 채널 정보들에 대응하는 복수의 등가 채널 정보들을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 등가 채널 정보들에 기초하여 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들은 상기 빔포머 장치로 피드백되며,
상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택되는 빔포밍 피드백 방법.
estimating the channel based on a null data packet (NDP) received through a channel from a beamformer device to obtain a plurality of channel information for a plurality of subcarriers;
providing a plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information;
generating a plurality of equivalent channel information corresponding to the plurality of channel information based on the plurality of wideband beamforming matrices; and
providing a plurality of subcarrier beamforming matrices based on the plurality of equivalent channel information;
the plurality of broadband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices are fed back to the beamformer device;
At least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of predesigned codebooks.
제 14 항에 있어서, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들을 제공하는 단계는,
상기 복수의 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 채널 정보들을 기초로 상기 복수의 제1 코드북들 중 상기 채널의 파워(power)를 극대화시키는 하나를 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 피드백 방법.
15. The method of claim 14, wherein providing the plurality of broadband beamforming matrices comprises:
Selecting one of a plurality of first codebooks designed in advance based on the plurality of channel information and outputting it as one of the plurality of wideband beamforming matrices,
and selecting one of the plurality of first codebooks that maximizes the power of the channel as one of the plurality of wideband beamforming matrices based on the plurality of channel information.
제 14 항에 있어서, 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공하는 단계는,
상기 복수의 등가 채널 정보들을 기초로 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 제2 코드북들 중 상기 복수의 등가 채널 정보들과 가장 가까운 하나를 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 피드백 방법.
15. The method of claim 14, wherein providing the plurality of subcarrier beamforming matrices comprises:
Selecting one of a plurality of second codebooks designed in advance based on the plurality of equivalent channel information and outputting it as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices,
and selecting one closest to the plurality of pieces of equivalent channel information from among the plurality of second codebooks as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices.
제 14 항에 있어서,
상기 채널의 특성에 기초하여 피드백 모드를 선택하는 단계를 더 포함하고,
상기 피드백 모드는 미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 제1 피드백 모드, 미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 제2 피드백 모드, 및 상기 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하고 상기 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 출력하는 제3 피드백 모드를 포함하며,
상기 채널의 특성에 기초하여 상기 제1 피드백 모드, 상기 제2 피드백 모드 및 상기 제3 피드백 모드 중 데이터 전송량이 가장 많을 것으로 예측되는 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 피드백 방법.
15. The method of claim 14,
Further comprising the step of selecting a feedback mode based on the characteristics of the channel,
The feedback mode is a first feedback mode for selecting one of a plurality of pre-designed first codebooks and outputting it as one of the plurality of wideband beamforming matrices, A second feedback mode for outputting one of the subcarrier beamforming matrices, and selecting one of the plurality of first codebooks to output one of the plurality of wideband beamforming matrices and selecting one of the plurality of second codebooks to include a third feedback mode outputting one of the plurality of subcarrier beamforming matrices,
The beamforming feedback method according to claim 1, wherein one of the first feedback mode, the second feedback mode, and the third feedback mode, which is predicted to have the largest amount of data transmission, is selected based on the characteristics of the channel.
빔포머(beamformer) 장치로부터 채널을 통해 수신되는 NDP(Null Data Packet)를 기초로 상기 채널을 추정하고, 상기 채널 추정의 결과로서 복수의 광대역(wideband) 빔포밍 매트릭스들 및 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 제공하고, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 적어도 하나는 미리 설계된 복수의 코드북(codebook)들 중에서 선택되고, 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 및 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들을 기초로 빔포밍 피드백 리포트를 생성하여 상기 빔포머 장치로 피드백하며,
상기 빔포밍 피드백 리포트는, MAC(Media Access Control) 헤더 정보, 카테고리(category) 정보, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 제어 정보, 코드북 인덱스 정보, CBR(Compressed Beamforming Report) 정보 및 피드백 모드 정보를 포함하는 빔포미 장치.
The channel is estimated based on a Null Data Packet (NDP) received through a channel from a beamformer device, and as a result of the channel estimation, a plurality of wideband beamforming matrices and a plurality of subcarrier beamforming matrices are wherein at least one of the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices is selected from among a plurality of pre-designed codebooks, the plurality of wideband beamforming matrices and the plurality of subcarrier beamforming matrices A beamforming feedback report is generated based on the subcarrier beamforming matrices and fed back to the beamformer device,
The beamforming feedback report includes MAC (Media Access Control) header information, category information, MIMO (Multiple Input Multiple Output) control information, codebook index information, CBR (Compressed Beamforming Report) information and feedback mode information. Beamformer device.
제 18 항에 있어서,
미리 설계된 복수의 제1 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 제공하는 경우에, 상기 코드북 인덱스 정보는 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 대응하고, 상기 CBR 정보는 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들에 대한 각도 값들을 포함하며, 상기 빔포밍 피드백 리포트는 추가 공통 위상 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
19. The method of claim 18,
When one of a plurality of pre-designed first codebooks is selected and provided as one of the plurality of wideband beamforming matrices, the codebook index information corresponds to the plurality of wideband beamforming matrices, and the CBR information is The beamformer apparatus according to claim 1, comprising angle values for a plurality of subcarrier beamforming matrices, and wherein the beamforming feedback report further includes additional common phase information.
제 18 항에 있어서,
미리 설계된 복수의 제2 코드북들 중 하나를 선택하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나로 제공하는 경우에, 상기 코드북 인덱스 정보는 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들에 대응하며, 상기 CBR 정보는 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들에 대한 각도 값들을 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
19. The method of claim 18,
When one of a plurality of pre-designed second codebooks is selected and provided as one of the plurality of subcarrier beamforming matrices, the codebook index information corresponds to the plurality of subcarrier beamforming matrices, and the CBR information is A beamformer device comprising angle values for a plurality of broadband beamforming matrices.
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