KR20220041696A - Device and method using adaptive codebook for dual beamforming feedback and wireless communication system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[수학식 1][Equation 1]
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
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
[수학식 2][Equation 2]
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 (여기서, 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
[수학식 3][Equation 3]
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
[수학식 4][Equation 4]
상기의 [수학식 4]에서, 1i-1은 길이가 인 1로 이루어진 벡터일 수 있다. 또한, 및 기븐스 회전 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, and Gibbons rotation may be defined as in [Equation 5] and [Equation 6], respectively.
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
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
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
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
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
[수학식 7][Equation 7]
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
[수학식 8][Equation 8]
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
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
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
[수학식 9][Equation 9]
등가 채널 매트릭스 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 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 가 생성되어 매트릭스의 크기가 감소될 수 있다.Equivalent Channel Matrix 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 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 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 에 대한 SVD를 수행하여, 하기의 [수학식 10]과 같이 상기 부반송파 빔의 유니터리 매트릭스 WSC[k]를 획득할 수 있다.The
[수학식 10][Equation 10]
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
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
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
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
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
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]
상기의 [수학식 11]에서, 이고, N은 코드북들의 개수이며, B는 각 코드북의 컬럼 수일 수 있다. i번째 코드북의 j번째 벡터는 에 의해서 결정될 수 있다.In the above [Equation 11], , 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 can be determined by
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기의 [수학식 11]을 이용하여 N개의 DFT 코드북들 을 생성하며, 이를 초기 값으로 로이드 알고리즘을 수행할 수 있다.According to embodiments of the present invention, N DFT codebooks using Equation 11 above , 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]
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 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, can create
(2) 이후에, 주어진 코드북 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 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]
(3) 이후에, 에 대해서 하기의 [수학식 14]와 같이 평균 유클리드 거리가 최소가 되는 W를 구하여 i번째 코드북으로 설정할 수 있다.(3) thereafter, 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]
(4) 이후에, (2), (3)의 과정을 수렴 조건 를 만족할 때까지 반복할 수 있다. 하기의 [수학식 15]에서, 는 인 V의 집합일 수 있다.After (4), the process of (2) and (3) is used as a convergence condition can be repeated until satisfied. In the following [Equation 15], Is It may be a set of V.
[수학식 15][Equation 15]
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
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
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
제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220a)는 제1 저장부(storage, STG)(222) 및 제1 선택기(selector, SEL)(224)를 포함할 수 있다.The first
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
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
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
[수학식 16][Equation 16]
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 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 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
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
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
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)
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
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
또한, 추가 공통 위상 정보(276a)는 상기의 [수학식 3]의 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
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
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
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
제1 빔포밍 매트릭스 제공기(220b)는 공분산 연산기(COV)(225), SVD부(226) 및 압축부(228)를 포함할 수 있다.The first
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
제2 빔포밍 매트릭스 제공기(240b)는 제2 저장부(246) 및 제2 선택기(248)를 포함할 수 있다.The second
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
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
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
[수학식 17][Equation 17]
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 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 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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.
하기의 [수학식 1]에 기초하여 상기 복수의 광대역 빔포밍 매트릭스들 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
[수학식 1]
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]
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.
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.
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.
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.
하기의 [수학식 2]에 기초하여 상기 복수의 부반송파 빔포밍 매트릭스들 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 빔포미 장치.
[수학식 2]
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]
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 .
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.
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. .
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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