KR20230057979A

KR20230057979A - 다중 안테나 다중 반송파 시스템에서의 신호 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230057979A
Application number: KR1020220135812A
Authority: KR
Inventors: 권낙원; 김현채; 최지훈
Original assignee: 주식회사 쏠리드; 한국항공대학교산학협력단
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2022-10-20
Publication date: 2023-05-02

Abstract

본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 통신 노드는, 상기 통신 노드와 연결된 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들이 입력되면, 입력된 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간을 수행하여, 상기 할당된 부반송파들 중 적어도 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하고, 상기 적어도 일부의 부반송파에 대해 획득된 사전부호화 행렬들을 상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들에 매핑하고, 상기 매핑된 사전부호화 행렬들을 이용하여, 상기 복수의 벡터 신호들에 대한 사전부호화를 수행한다.

Description

다중 안테나 다중 반송파 시스템에서의 신호 처리 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING SIGNAL IN MULTI-ANTENNA MULTICARRIER SYSTEM}

본 개시(disclosure)의 기술적 사상은 다중 안테나 다중 반송파 시스템에서의 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 부반송파에 대한 사전부호화(precoding)를 이용하여 신호를 처리하고 전송하는 방법에 관한 것이다.

다중 반송파 전송 기법은 광대역을 여러 개의 부반송파로 구성된 협대역으로 나누어서 전송하는 방법으로, 고속으로 데이터를 전송하면서 채널에 의한 신호 왜곡을 보상하기 위한 수신기의 복잡도를 낮출 수 있는 장점이 있다. 다중 반송파 전송 기법의 대표적인 방법으로 부반송파간의 직교성을 유지하면서 부반송파 간격을 최소화하는 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 방식이 사용된다. 또한, 다중 사용자에게 동시에 데이터를 전송하는 경우 OFDM 방식과 주파수 분할 다중화를 결합한 OFDMA (orthogonal frequency division multiple access)로 확장 가능하다.

한편, 전송 대역폭과 송신 전력을 동일하게 유지하면서 전송 용량을 늘리기 위한 방안으로, 송신기와 수신기에 여러 개의 안테나를 사용하는 시스템이 널리 적용된다. 이러한 다중 안테나 시스템의 대표적인 예로서 MIMO (multiple-input multiple-output) 시스템이 있다. 다중 안테나 시스템을 사용하는 경우 공간 다중화를 통해 전송 속도를 높이거나 다이버시티 이득 획득을 통해 전송 링크 신뢰도를 개선할 수 있다. MIMO 시스템은 다중 반송파 전송 기법과 쉽고 결합할 수 있다. 예를 들면 IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax 등과 같은 무선랜 표준 규격에서는 MIMO-OFDM 전송 방식을 사용하고, 4G LTE (Long-Term Evolution)와 5G NR (New Radio) 하향링크에서는 MIMO-OFDMA 전송 방식을 채택하고 있다.

MIMO 전송 방식은 송신단에서 채널 상태 정보를 사용하지 않는 open-loop MIMO 기법과 송신단에서 채널 상태 정보를 이용해서 사전부호화 혹은 빔포밍(beamforming)을 수행하는 closed-loop MIMO로 구분된다. 일반적으로 closed-loop MIMO 시스템이 open-loop MIMO 시스템에 비해 성능이 우수하지만, 송신기에서 채널 상태 정보를 획득하기 위한 과정이 추가적으로 필요하고 사전부호화를 수행해야 하므로, 연산 복잡도가 높아짐에 따라 고속에서 지연이 발생할 수 있다.

시분할 다중화를 사용하고 상하향링크 채널이 대칭인 경우에는, 송신단이상향링크에서 파일럿 심볼 (pilot symbol) 혹은 기준 신호 (reference signal)를 이용하여 채널을 추정하고, 이를 이용하여 하향링크 사전부호화 행렬을 결정한다. 시분할 다중화를 사용하지만 간섭 신호로 인해 상하향링크가 채널이 비대칭이거나, 주파수 분할 다중화를 사용하는 경우에는, 수신단에서 파일럿 심볼 혹은 기준 신호를 이용하여 채널 상태 정보를 추정하고, 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 사전부호화 행렬을 결정한 후 피드백 채널을 통해 송신단으로 사전부호화 행렬 정보를 전달한다.

4G LTE의 경우 10 MHz 대역폭을 사용할 경우 1024개의 부반송파를 사용하고, 20 MHz 대역폭을 사용할 경우 2048개의 부반송파를 사용한다. 또한, 5G NR의 경우 6 GHz 이하 대역에서 100 MHz 대역폭을 사용하고 부반송파 간격은 30 kHz인 경우 4096개의 부반송파를 사용한다. 4G LTE의 경우 통상 주파수 분할 다중화를 사용하고, 5G NR의 경우 시분할 다중화를 사용하지만 간섭으로 인해 상하향링크가 비대칭이므로 수신단에서 사전부호화 행렬을 결정한 후 송신단으로 전달하는 방법을 이용한다. 이때 모든 부반송파에 대한 사전부호화 행렬을 개별적으로 정의하면 부반송파수가 매우 커서 피드백 정보량이 과도하게 증가하는 문제가 발생한다.

한편, 주파수 영역에서 인접한 부반송파 채널은 높은 상관성을 갖는다. 이를 이용하여, 인접한 부반송파들을 클러스터로 묶고, 동일한 클러스터 내에서는 동일한 사전부호화 행렬을 사용하도록 하여 피드백 정보량을 줄이는 클러스터 기법도 존재한다. 그러나, 클러스터 기법의 경우 클러스터 크기가 증가하면 동일 클러스터 내의 부반송파들 간의 상관성이 낮아지므로 사전부호화 성능이 저하하고, 특히 클러스터의 경계에 가까운 부반송파에 대한 사전부호화 성능이 크게 저하하는 문제가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 다중 안테나 다중 반송파 시스템에서 부반송파의 사전부호화 성능을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태(aspect)에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 통신 노드는, 상기 통신 노드와 연결된 다른 통신 노드로 전송할 신호에 대한 사전부호화(precoding)를 수행하는 사전부호화기를 포함하고, 상기 사전부호화기는, 복수의 변조 심볼을 포함하는 신호에 대한 S/P(serial-to-parallel) 변환을 수행하여, 상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들 각각에 할당되는 복수의 벡터 신호들을 생성하는 S/P 변환기; 상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들이 입력되면, 입력된 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간(spherical interpolation)을 수행하여, 상기 할당된 부반송파들 중 적어도 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하는 적어도 하나의 구형 보간기; 상기 적어도 일부의 부반송파에 대해 획득된 사전부호화 행렬들을, 상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들에 매핑하는 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록; 및 상기 매핑된 사전부호화 행렬들을 이용하여, 상기 복수의 벡터 신호들에 대한 사전부호화를 수행하는 적어도 하나의 사전부호화 블록을 포함한다.

일 실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 구형 보간기는, 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들 중, 서로 인접한 두 개의 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간을 각각 수행하여, 상기 할당된 부반송파들 중 적어도 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬들을 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 구형 보간기는, 상기 구형 보간을 수행하여 상기 할당된 모든 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하고, 상기 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록은, 상기 획득된 모든 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬들을 상기 할당된 부반송파들에 매핑할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 구형 보간기는, 상기 구형 보간을 수행하여 상기 할당된 부반송파들 중 일부의 사전부호화 행렬들을 획득하고, 상기 획득된 일부의 사전부호화 행렬들은, 상기 할당된 부반송파들을 소정 개수의 연속한 부반송파들로 구분한 클러스터들 각각에 대응하는 사전부호화 행렬에 해당하고, 상기 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록은, 동일한 클러스터에 포함된 부반송파들에 대해 동일한 사전부호화 행렬을 매핑할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 통신 노드는 상기 다른 통신 노드로부터 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들의 정보를 수신하는 수신기를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 수신기는 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들에 대응하는 코드북 인덱스들을 수신하고, 상기 사전부호화기는 상기 수신된 코드북 인덱스들에 기초하여 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들을 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 통신 노드는 상기 적어도 하나의 사전부호화 블록에 의해 사전부호화가 수행된 복수의 벡터 신호들 각각을 시간 영역의 신호로 변환하는 역이산푸리에변환기; 상기 변환된 시간 영역의 신호들을 P/S(parallel-to-serial) 변환하는 P/S 변환기; P/S 변환된 신호에 CP(cyclic prefix)를 삽입하는 CP 삽입기; 및 CP가 삽입된 신호를 상기 다른 통신 노드로 전송하는 복수의 안테나를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 통신 노드는 기지국, 공유기, 또는 중계기의 리모트 유닛을 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 통신 노드는, 복수의 안테나를 통해 다른 통신 노드로부터 수신되는 하향링크 신호에 포함된 파일럿 또는 기준 신호를 이용하여 하향링크 주파수영역 채널을 추정하는 채널 추정기; 추정된 하향링크 주파수영역 채널에 기초하여, 상기 통신 노드에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들을 선정하는 사전부호화 행렬 선정기; 및 상기 선정된 사전부호화 행렬들의 정보를 상기 다른 통신 노드로 전송하는 송신기를 포함하고, 상기 사전부호화 행렬 선정기는, 상기 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파를 선정하고, 선정된 일부의 부반송파 중 제1 부반송파에 대한 제1 사전부호화 행렬을 정의하고, 상기 제1 부반송파에 대한 제1 사전부호화 행렬 및 인접한 부반송파 간의 구형 보간에 기초하여 상기 선정된 나머지 부반송파 각각에 대한 사전부호화 행렬을 정의할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 사전부호화 행렬 선정기는, 상기 할당된 부반송파들을 소정 개수의 연속한 부반송파들로 구분한 클러스터들 각각에서 어느 하나의 부반송파를 선정함으로써 상기 일부의 부반송파를 선정하고, 상기 제1 부반송파가 포함된 제1 클러스터의 합산 전송률 또는 신호대 잡음비를 기초로, 기 정의된 복수의 사전부호화 행렬 후보들 중 어느 하나를 상기 제1 사전부호화 행렬로서 정의할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 사전부호화 행렬 선정기는, 상기 선정된 일부의 부반송파 중 제m 부반송파의 사전부호화 행렬과 제m+1 부반송파의 사전부호화 행렬 후보들 각각에 대한 구형 보간을 수행하고, 구형 보간 결과에 대한 성능 기준값을 계산하여 상기 제m+1 부반송파의 사전부호화 행렬 후보들 중 어느 하나를 상기 m+1 부반송파의 사전부호화 행렬로 정의하고, m은 1부터 순차적으로 증가하고, 상기 성능 기준값은 합산 전송률 또는 신호대 잡음비를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 통신 노드는 상기 선정된 사전부호화 행렬들 각각을 코드북 인덱스로 변환하는 코드북 인덱스 변환기를 더 포함하고, 상기 송신기는 상기 변환된 코드북 인덱스를 상기 다른 통신 노드로 전송할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 통신 노드는 상기 다른 통신 노드와의 연결을 통해 통신 서비스를 제공받는 단말기를 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템의 신호처리방법은, 상기 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 송신단이, 상기 송신단과 연결된 수신단으로 전송할 신호에 대한 사전부호화를 수행하는 단계; 사전부호화가 수행된 하향링크 신호를 상기 수신단으로 전송하는 단계; 및 상기 수신단이, 상기 송신단으로부터 수신한 하향링크 신호에 기초하여 사전부호화 행렬들의 정보를 상기 송신단으로 전송하는 단계를 포함한다.

본 개시의 실시 예에 따르면, 송신단은 수신단에 할당된 부반송파들 중 일부에 대한 사전부호화 행렬에 구형 보간 기법을 적용하여 상기 할당된 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬을 획득하고, 획득된 사전부호화 행렬을 이용한 사전부호화를 수행함으로써, 사전부호화 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 수신단은 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬에 대응하는 코드북 인덱스만을 송신단으로 전송함으로써, 피드백 정보량의 과도한 증가를 방지하여 효율적인 통신을 가능하게 할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 송신단과 수신단의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 사전부호화기(precoder)의 예시적 구성을 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 구형 보간기에서 수행되는 사전부호화 행렬의 구형 보간 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 송신단의 신호 처리 동작을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 도 1에 도시된 수신단의 예시적 구성을 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시된 수신단의 동작에 대한 구체적인 예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 사전부호화 및 아날로그 빔포밍을 수행하는 송신단의 개략적인 블록도이다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

본 개시에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 개시의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 개시의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.

어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들면, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.

첨부한 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 개시의 기술적 사상에 의한 실시 예들은 본 개시에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면, 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 개시의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 대해 상세히 설명한다.

이하 명세서에서는, 다중 안테나 다중 반송파 시스템이 다중 사용자 전송을 지원하는 시스템을 고려하며, 예시적으로 closed-loop MIMO-OFDMA 시스템을 가정한다. 그러나 본 개시의 실시 예들이 적용되는 다중 안테나 다중 반송파 시스템의 예가 closed-loop MIMO-OFDMA 시스템에만 한정되는 것은 아니고, 유사한 형태의 시스템에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 송신단과 수신단의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 안테나 다중 반송파 시스템은 송신단(transmitting end; 100) 및 복수의 수신단(receiving end; 200_1~200_K, K는 2 이상의 자연수)를 포함할 수 있다. 송신단과 수신단 각각은 다중 안테나 다중 반송파 시스템을 구성하는 통신 노드에 해당할 수 있다. 예컨대, 송신단(100)은 기지국, 공유기, 또는 중계기의 리모트 유닛(remote unit (RU))에 해당할 수 있고, 복수의 수신단은 송신단과의 연결을 통해 통신 서비스를 제공받는 사용자 단말기(user equipment)에 해당할 수 있다.

한편, 도 1에서 K는 수신단(또는 사용자)의 수, M은 송신단(100)의 송신 안테나 수, N은 OFDM 부반송파의 수,

는 제k 수신단(200_k)의 동시 전송 데이터 스트림 수,

는 전체 부반송파 중 제k 수신단(200_k)에 할당된 부반송파의 수,

는 제k 수신단(200_k)의 수신 안테나 수를 의미할 수 있다(k = 1, 2,…, K). 또한,

는 제k 수신단(200_k)으로부터 피드백 채널을 통해 송신단(100)으로 전달되는 사전부호화 행렬로 구성된 집합을 나타낼 수 있다.

*송신단(100)은 수신단(또는 사용자) 각각으로 전송할 데이터를 이용하여 채널 부호화, 인터리빙(interleaving), 변조(modulation) 등의 공지된 과정을 거쳐, 수신단 각각으로 전송할 신호를 생성할 수 있다. 생성된 신호는 각 수신단의 동시 전송 데이터 스트림 수

와, 각 수신단에 할당된 부반송파 수

에 기초한

×

개의 변조 심볼(modulated symbols)을 포함하고, 상기 신호는 제k 수신단(200_k)을 위한 사전부호화기(precoder; 110_k)로 입력될 수 있다.

사전부호화기(110_k)는 입력된

×

개의 변조 심볼을 포함하는 신호에 대한 사전부호화를 수행하고, 사전부호화된 신호를 제k 수신단(200_k)에 할당된 부반송파

에 할당할 수 있다. 구체적으로, 사전부호화기(110_k)는 S/P(serial-to-parallel) 변환을 통해

×

개의 변조 심볼을

×1 벡터로 묶어

개로 분할한다. 그리고, 사전부호화기(110_k)는 집합

에 포함된 사전부호화 행렬에 기초하여

개의 부반송파별로 사전부호화를 수행할 수 있다.

이 때, 본 개시의 실시 예에 따르면, 집합

에 포함된 사전부호화 행렬은

개의 부반송파 중 일부에 대응하는 사전부호화 행렬을 포함할 수 있다. 사전부호화기(110_k)는 상기 포함된 사전부호화 행렬에 대해 구형 보간(spherical interpolation)을 적용하여, 나머지 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬을 획득하고, 집합

에 포함된 사전부호화 행렬 및 상기 획득된 사전부호화 행렬을 이용하여

개의 부반송파별로 사전부호화를 수행할 수 있다. 사전부호화기(110_k)의 구형 보간을 적용한 사전부호화 행렬의 획득 동작 및 사전부호화 동작에 대해서는 추후 도 2 내지 도 3을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

사전부호화의 수행 후 각 부반송파로 전송되는 신호는 M×1 벡터로 표현된다. 복수의 수신단(200_1~200_K)으로 전송될 신호 각각에 대해 사전부호화가 수행되는 경우, 전체 N개의 부반송파 중

개의 부반송파에 사전부호화된 신호가 할당될 수 있다. 역이산푸리에변환기(inverse discrete fourier transformer(130))는 할당된 신호를 역이산푸리에변환(inverse discrete fourier transform(IDFT))을 통해 시간 영역의 신호로 변환하고, P/S(parallel-to-serial) 변환기(150)는 변환된 신호를 P/S 변환하여 시간순으로 정렬된 M×1 벡터 신호로 변환할 수 있다. CP(cyclic prefix) 삽입기(170)는 변환된 M×1 벡터 신호에 CP를 삽입하고, CP 삽입된 신호는 M개의 송신 안테나를 통해 순차적으로 전송될 수 있다.

복수의 수신단(200_1~200_K) 각각은, 수신기(210_1~210_K) 및 복수의 안테나를 이용하여, 송신단(100)으로부터 전송된 전체 신호 중 자신에게 할당된 대역의 신호를 분리하여 수신할 수 있다. 복수의 수신단(200_1~200_K) 각각은 파일럿 또는 기준 신호를 이용한 채널 추정, MIMO 검출 과정, 디지털 복조, 역인터리빙(deinterleaving), 채널 복호화 등의 공지된 복조 과정을 통해 상기 수신된 신호로부터 전송 데이터를 복원할 수 있다.

한편, 본 개시의 실시 예에 따르면, 수신단(200_k)은 상기 파일럿 또는 기준 신호를 이용하여 채널 추정을 수행한 후, 수신단(200_k)에 할당된

개의 부반송파 중 일부에 해당하는

(

) 개의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬을 선정할 수 있다. 수신단(200_k)은, 송신단(100)과 수신단(200_k) 사이에 미리 정의된 사전부호화 행렬 코드북

을 이용하여, 상기 선정된

개의 사전부호화 행렬에 대응하는

개의 코드북 인덱스를 획득할 수 있다. 수신단(200_k)의 송신기(230_k)는 상기 획득된 코드북 인덱스를 상향링크 피드백 채널을 통해 송신단(100)의 수신기(190)로 전송할 수 있다. 송신단(100)은 수신된 코드북 인덱스를 이용하여

개의 사전부호화 행렬을 포함하는 집합

을 획득할 수 있다. 송신단(100)은 획득된 집합

을 이용하여, 상술한 바와 같이 제k 수신단(200_k)으로 전송할 신호에 대한 사전부호화를 수행할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 사전부호화기(precoder)의 예시적 구성을 보다 상세히 나타낸 블록도이다. 도 3은 도 2의 구형 보간기에서 수행되는 사전부호화 행렬의 구형 보간 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

도 2를 참조하면, 제k 수신단(200_k)에 대응하는 사전부호화기(110_k)는 S/P 변환기(112_k), 복수의 구형 보간기(spherical interpolator; 114_k), 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록(116_k), 및 복수의 사전부호화 블록(precoding block; 118_k)을 포함할 수 있다. 사전부호화기(110_k)에 포함된 구성들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다.

S/P 변환기(112_k)는

×

개의 변조 심볼을 포함하는 신호에 대해 S/P 변환을 수행하여

개의

×1 벡터

를 획득할 수 있다.

×1 벡터 각각은 서로 다른 부반송파에 할당될 수 있다.

복수의 구형 보간기(114_k) 각각은, 피드백 채널을 통해 수신된 사전부호화 행렬의 집합

= {

,

,…,

} 중 인접한 2개의 사전부호화 행렬에 대한 구형 보간을 수행할 수 있다. 수신된 사전부호화 행렬의 수

는 부반송파의 수

보다 작을 수 있으나, 실시 예에 따라서는 같을 수도 있다. 예컨대 제1 구형 보간기는 제1 사전부호화 행렬

과 제2 사전부호화 행렬

에 대한 구형 보간을 수행하고, 제2 구형 보간기는 제2 사전부호화 행렬

과 제3 사전부호화 행렬

에 대한 구형 보간을 수행할 수 있다. 즉, 피드백 채널을 통해

개의 사전부호화 행렬이 수신되는 경우, (

-1)개의 구형 보간기(114_k)가 사용될 수 있다. 실시 예에 따라서는, 사전부호화기(110_k)는 하나의 구형 보간기(114_k)만을 포함할 수 있고, 이 경우 구형 보간기(114_k)는 인접한 2개의 사전부호화 행렬에 대한 구형 보간을 순차적으로 수행할 수 있다.

한편, 복수의 구형 보간기(114_k)는 모든 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬을 출력하거나, 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬을 출력하도록 구현될 수 있다. 일례로

= 13,

= 3 이고

는 제1 부반송파에 대한 사전부호화 행렬,

는 제7 부반송파에 대한 사전부호화 행렬,

는 제13 부반송파에 대한 사전부호화 행렬을 나타낸다고 가정한다. 이 경우, 제1 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

는

, 제7 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

는

, 제13 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

는

에 해당한다.

복수의 구형 보간기(114_k)가 모든 부반송파에 대응하는 구형 보간된 사전부호화 행렬을 출력하도록 구현되는 경우,

와

를 입력으로 사용하는 구형 보간기(114_k)는 구형 보간을 통해 제2 부반송파 내지 제6 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

을 출력하고,

와

를 입력으로 사용하는 구형 보간기(114_k)는 구형 보간을 통해 제8 부반송파 내지 제12 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

을 출력할 수 있다. 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록(116_k)은, 구형 보간기(114_k)에 의해 구형 보간된 사전부호화 행렬

내지

을 13 개의 부반송파에 매핑할 수 있다. 이와 관련하여 이하 도 3을 통해 보다 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 구형 보간기(114)는 인접한 2개의 사전부호화 행렬

및

가 입력되면, 입력된 사전부호화 행렬에 대해 로그 매핑(logarithmic mapping; 310)을 수행할 수 있다.

를 시작점으로 정의하고

에 인접한

방향으로 로그 매핑한 행렬을

으로 정의하고,

를 시작점으로 정의하고

에 인접한

방향으로 로그 매핑한 행렬을

로 정의할 때,

과

는 각각 다음 수학식 1과 수학식 2와 같이 계산된다.

이때

과

는

복소 행렬이고,

,

를 만족하며, 구형 보간 성능을 고려하여 설정된다. 한편, 로그 매핑한 행렬

과

는 특이값 분해(singular value decomposition; 330)를 이용하여 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

이때

는

복소 행렬로

를 만족하고,

는

대각 행렬로 대각 원소가 0 이상의 실수값을 가지며,

는

복소 행렬로

를 만족한다. 이때 일반화된 지수 매핑 과정(generalized exponential mapping; 350)은 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

이때

은

에 대응되는 부반송파 인덱스를 나타내고,

은

에 대응되는 부반송파 인덱스를 나타내며,

는 구형 보간을 통해 사전부호화 행렬을 계산하고자 하는 부반송파 인덱스를 나타낸다. 또한,

과

함수는

행렬의 대각 원소에 대해서만 계산된다.

도 3에서 제시한 예와 같이

,

이고

는 부반송파 1,

는 부반송파 7,

는 부반송파 13에 대한 사전부호화 행렬을 각각 나타낸다고 가정한다. 모든 부반송파에 대응되는 사전부호화기를 구형 보간을 통해 계산하는 경우

이고,

,

으로 정의된다.

와

를 입력으로 사용하여 수학식 4에서 정의한 구형 보간을 통해

를 계산한다. 즉,

이 된다. 또한,

와

를 계산한다. 즉,

가 된다. 일부 부반송파에 대한 사전부호화기 행렬만 계산하고자 하는 경우에는, 해당 부반송파 인덱스를 j로 설정한 후 수학식 4를 이용한 구형 보간이 수행될 수 있다.

다시 도 2를 설명하면, 복수의 구형 보간기(114_k)가 일부의 부반송파에 대응하는 구형 보간된 사전부호화 행렬을 출력하도록 구현되는 경우,

와

를 입력으로 사용하는 구형 보간기(114_k)는 구형 보간을 통해 제4 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

을 출력하고,

와

를 입력으로 사용하는 구형 보간기(114_k)는 구형 보간을 통해 제10 부반송파에 대한 구형 보간된 사전부호화 행렬

을 출력할 수 있다. 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록(116_k)은, 상기 사전부호화 행렬

,

을 이용하여, 13개의 부반송파에 구형 보간된 사전부호화 행렬을 매핑할 수 있다. 예컨대, 상기 매핑 블록(116_k)은 전체 부반송파를 상기 출력된 사전부호화 행렬의 수에 대응하는 클러스터로 구분하고, 동일 클러스터에 포함된 부반송파에 동일한 사전부호화 행렬을 매핑할 수 있다. 이 경우, 상기 매핑 블록(116_k)은

,

으로 설정하고, 설정된 사전부호화 행렬을 부반송파에 매핑할 수 있다.

복수의 사전부호화 블록(precoding block; 118_k)은, 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록(116_k)으로부터 입력되는 사전부호화 행렬을 이용하여, S/P 변환기(112_k)로부터 입력되는 벡터에 대한 사전부호화를 수행함으로써 주파수 영역 M×1 벡터

를 획득할 수 있다.

를 획득하는 과정은 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

실시 예에 따라, 사전부호화기(110_k)는 하나의 사전부호화 블록(118_k)을 포함할 수 있고, 이 경우 사전부호화 블록(118_k)은 S/P 변환기(112_k)로부터 입력되는 벡터에 대해 순차적으로 사전부호화를 수행할 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 사전부호화기(110_k)는 구형 보간 기법을 적용하여 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬을 획득함으로써, 일부 부반송파들에 대한 사전부호화 성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 송신단의 신호 처리 동작을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 4를 참조하면, 송신단(100)은 수신단(200_k)으로부터 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬의 코드북 인덱스를 수신할 수 있다(S400).

송신단(100)은 수신된 코드북 인덱스에 기초하여, 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬을 획득할 수 있다(S410). 도 1에서 상술한 바와 같이 송신단(100)과 수신단(200_k) 사이에는 사전부호화 행렬 코드북이 미리 정의되어 있을 수 있고, 송신단(100)은 상기 사전부호화 행렬 코드북 및 수신된 코드북 인덱스에 기초하여 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬을 획득할 수 있다.

도 1 내지 도 3에서 상술한 바와 같이, 송신단(100)은 획득된 사전부호화 행렬에 대한 구형 보간을 통해, 수신단(200_k)에 할당된 부반송파들에 적용되는 사전부호화 행렬을 획득할 수 있다(S420). 송신단(100)은 획득된 사전부호화 행렬을 이용하여, 신호에 포함된 심볼의 사전부호화를 수행하고(S430), 사전부호화가 수행된 신호를 부반송파에 할당할 수 있다(S440).

도 1에서 상술한 바와 같이, 송신단(100)은 할당된 신호를 시간영역 신호로 변환하고(S450), 변환된 시간영역 신호를 시간순으로 정렬된 벡터 신호로 변환하며(S460), 변환된 벡터 신호를 복수의 송신 안테나를 통해 수신단(200_k)으로 전송할 수 있다(S470).

도 5는 도 1에 도시된 수신단의 예시적 구성을 보다 상세히 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 수신단(200_k)은 도 1에서 상술한 수신기 및 송신기 외에, 채널 추정기(252_k), 사전부호화 행렬 선정기(254_k), 및 코드북 인덱스 변환기(256_k)를 포함할 수 있다. 채널 추정기(252_k), 사전부호화 행렬 선정기(254_k), 및 코드북 인덱스 변환기(256_k)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 하드웨어에 상기 구성들이 통합 또는 분리되어 구현될 수 있다.

채널 추정기(252_k)는,

개의 안테나를 통해 신호(하향링크 신호)가 수신되면, 하향링크 신호에 포함된 파일럿 혹은 기준 신호를 이용하여 하향링크 주파수영역 채널을 추정한다.

사전부호화 행렬 선정기(254_k)는 추정된 하향링크 주파수영역 채널에 기초하여, 제k 수신단(200_k)에 할당된

개의 부채널(부반송파) 중

개의 부채널(부반송파)에 대한 사전부호화 행렬을 선정할 수 있다. 이 때, 사전부호화에 사용할 수 있는 행렬 후보를 아래의 수학식 6과 같은 코드북 형태로 정의하여, 송신단(100) 및 수신단(200_k)이 공유할 수 있다.

B는 코드북 인덱스 비트수를 나타내는 1 이상의 정수이고,

는

복소 행렬이고

를 만족한다(

은

항등 행렬,

은 행렬

에 대한 conjugate transpose 연산을 의미함). 피드백 부반송파에 대응되는 사전부호화 행렬은 코드북

에 포함된 행렬 중에 하나로 선정된다. 이때 집합

는 선정된

개의 사전부호화 행렬로 구성된다(

).

이때

이고

복소 행렬이다. 한 예로

,

이고

는 부반송파 1,

는 부반송파 7,

는 부반송파 13에 대한 사전부호화 행렬을 각각 나타낸다고 가정하면,

는

중에서 하나의 행렬로 선정된다. 사전부호화 행렬 선정기(254_k)는 코드북

에서 사전부호화 행렬 선정 시 합산 전송률, 평균 신호대 잡음비 등 해당 부반송파 혹은 해당 부반송파를 포함한 대역의 성능을 최대화하는 다양한 기준을 적용할 수 있다. 이에 대해서는 추후 도 6 내지 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

사전부호화 행렬 선정기(254_k)에 의해 사전부호화기 집합

가 정의되면, 코드북 인덱스 변환기(256_k)는 코드북

를 이용하여 집합

에 포함된 사전부호화 행렬을 코드북 인덱스로 변환한다. 구체적으로

에 대응되는 코드북 인덱스를

라고 하면 변환된 전체 코드북 인덱스는 아래의 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.

예를 들어

인 경우

는

을 2진수로 변환한 값으로 정의할 수 있다. 즉,

이라고 가정하면, 이에 대응되는 코드북 인덱스는 각각

로 정의되고,

로 표현될 수 있다.

송신기(230_k)는, 수학식 7에 따라 정의된 코드북 인덱스 집합을 제k 수신단(200_k)을 위한 상향링크 피드백 채널을 이용하여 송신단(100)으로 전송할 수 있다. 이때 상향링크 피드백 채널은 상향링크 제어 채널의 일부로 구성할 수도 있고, 상향링크 데이터 채널에 덧붙인 piggyback 채널 형태로 구성할 수도 있다. 제k 수신단(200_k)의 수신 안테나 수가

일 때, 상향링크 송신 안테나 수

는 송수신 안테나를 공유해서 사용하는 경우 일반적으로

를 만족한다. 즉, 송신기(230_k)는 수신 안테나 전체 혹은 일부를 이용해서 상향링크 신호를 송신할 수 있다.

즉, 수신단(200_k)은 일부 부반송파의 사전부호화 행렬에 대응하는 코드북 인덱스 집합만을 송신단(100)으로 전송함으로써, 피드백 정보량의 과도한 증가를 방지하여 효율적인 통신을 가능하게 한다.

도 6은 도 1에 도시된 수신단의 동작에 대한 구체적인 예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 6을 참조하면, 수신단(200_k)은 수신단(200_k)(또는 사용자)에 할당된 대역에 대한 채널 추정을 수행할 수 있다(S600). 도 5에서 상술한 바와 같이, 채널 추정기(252_k)는 수신된 하향링크 신호에 포함된 파일럿 또는 기준 신호를 이용하여 하향링크 주파수영역 채널을 추정할 수 있다.

수신단(200_k)은 추정된 하향링크 주파수영역 채널에 기초하여, 수신단(200_k)에 할당된 부반송파 중 일부를 선정하고, 선정된 부반송파 중 어느 하나에 대한 사전부호화 행렬을 정의할 수 있다. 구체적으로, 수신단(200_k)은 수신단(200_k)에 할당된 부반송파를 클러스터로 분할하고, 분할된 클러스터 각각에서 어느 하나의 부반송파를 선정함으로써, 일부의 부반송파를 선정할 수 있다(S605). 이 때, 선정된 부반송파들의 인덱스는

로 정의될 수 있다.

수신단(200_k)은 선정된 부반송파 중 어느 하나에 대한 사전부호화 행렬을 정의할 수 있다(S610). 예컨대, 수신단(200_k)은 제1 클러스터의 부반송파

에 대한 최적의 사전부호화 행렬

을 정의할 수 있다. 이 때,

는 제1 클러스터의 합산 전송률 또는 신호대 잡음비 등을 기준으로 코드북

의 원소 중에서 선정될 수 있다.

수신단(200_k)은 구형 보간을 통해, 상기 선정된 일부의 부반송파

의 사전부호화 행렬을 계산할 수 있다. 예컨대, 수신단(200_k)은 구형 보간을 위해 입력되는 인접한 두 개의 사전부호화 행렬 중, 아직 정의되지 않은 하나의 사전부호화 행렬의 코드북을 변화시키면서 구형 보간을 수행하고, 구형 보간 결과에 대해 성능 기준값을 계산함으로써 상기 정의되지 않은 하나의 사전부호화 행렬을 정의할 수 있다.

구체적으로, 수신단(200_k)은 m 및 n을 1로 초기화하고(S615, S620), 제m+1 클러스터로부터 선정된 부반송파의 사전부호화 행렬

으로 정의한다(S625). 그리고, 수신단(200_k)은

와

에 대한 구형 보간을 수행함으로써 부반송파

과

사이의 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬

을 계산할 수 있다(S630).

수신단(200_k)은 계산된 사전부호화 행렬

을 이용하여, 부반송파

부터

사이의 성능 기준값

을 계산할 수 있다(S635). 예컨대

은 합산 전송률 혹은 검출 신호 대 잡음비 등으로 정의될 수 있다.

n이

보다 작은 경우에는, n을 1씩 더하면서 S625 단계 내지 S635 단계를 반복할 수 있다(S640, S645). 즉, 수신단(200_k)은 사전부호화 행렬

에 모든 코드북의 원소들을 순차적으로 대입하면서 부반송파

과

사이의 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬

을 계산하고 성능 기준값

을 계산할 수 있다.

모든 코드북의 원소들을 순차적으로 대입하여 사전부호화 행렬

및 성능 기준값

을 계산한 후(S640의 NO), 수신단(200_k)은 성능 기준값이 최대인 코드북의 원소를 판단하고, 판단된 코드북의 원소를

로 정의할 수 있다(S650). 이는 아래의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.

그리고, 수신단(200_k)은 m이

보다 작은 경우, m을 1씩 증가시키면서 S620 단계 내지 S650 단계를 반복할 수 있다(S655, S660). 이에 따라, S605 단계에서 선정된 일부의 부반송파

에 대해, 최적의 사전부호화 성능을 갖는 사전부호화 행렬의 집합

이 획득될 수 있다.

수신단(200_k)은

를 코드북

를 이용하여 코드북 인덱스

로 변환하고, 코드북 인덱스는 B 비트로 표현될 수 있다(S665). 수신단(200_k)은 변환된 코드북 인덱스

를 피드백 채널을 통해 송신단(100)으로 전송할 수 있다.

즉, 본 개시의 실시 예에 따르면, 수신단은 송신단으로부터 수신된 신호로부터 하향링크 주파수대역 채널을 추정하고, 추정된 채널을 이용하여 수신단에 할당된 부반송파 중 일부에 대한 사전부호화 행렬을 정의하여 송신단으로 제공할 수 있다. 이 때, 수신단은 구형 보간 기법을 적용하여 최적의 성능 기준값을 갖는 사전부호화 행렬을 정의한 후, 정의된 사전부호화 행렬의 코드북 인덱스를 송신단으로 전송함으로써, 송신단에서의 사전부호화 성능을 향상시키고 사전부호화 행렬에 대한 정보를 전송할 때의 피드백 정보를 효과적으로 절감할 수 있다.

도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 사전부호화 및 아날로그 빔포밍을 수행하는 송신단의 개략적인 블록도이다.

도 7을 참조하면, 구형 보간 기반 사전부호화 블록(710), IDFT 및 P/S 블록(720), 및 CP 삽입기(730)는 도 1의 사전부호화기(110_k), 역이산푸리에변환기(130), P/S 변환기(150), 및 CP 삽입기(170)에 대응하는 바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

송신단(700)은 상술한 구형 보간 기반의 사전부호화, IDFT, P/S변환, 및 CP의 추가를 통해 M개의 디지털 기저대역 신호가 생성되면, D/A 변환기(740)를 이용하여 M개의 신호 각각을 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 아날로그 빔포밍 블록(750)은 아래의 수학식 9를 통해 아날로그 빔포밍을 수행하여, 상기 변환된 아날로그 신호를

개의 송신 안테나를 통해 전송하는 파형을 생성할 수 있다.

여기서

는 D/A 변환된 m번째 신호를 의미하고,

는 j번째 송신 안테나를 통해 전송되는 아날로그 파형을 나타낸다. 또한,

은

에 빔포밍을 적용해서

를 생성하기 위한 위상을 나타내며 (

), 수신단에서 하향링크 파일럿 혹은 기준 신호를 이용해서 추정한 하향링크 채널 정보를 이용하여 결정한 후 송신단으로 피드백 하거나 상하향링크 채널 대칭성을 이용하여 상향링크에서 추정된 채널 정보를 이용하여 설정한다. 아날로그 빔포밍이 추가되는 경우, 도6의 S610 단계에서 제1 클러스터에서 선정된 부반송파를 위한 최적의 사전부호화 행렬

를 정하기 위해 클러스터의 합산 전송률 혹은 검출 신호대 잡음비를 계산할 때, 상기 수학식 9로 표현한 아날로그 빔포밍 과정을 고려해야 한다. 또한, 도 6의 S635 단계에서 합산 전송률 혹은 검출 신호대 잡음비를 기준으로 성능 기준값

을 계산할 때에도, 수학식 9의 아날로그 빔포밍 과정을 고려해야 한다.

상기한 실시 예들의 설명은 본 개시의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것들에 불과하므로, 본 개시의 기술적 사상을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다.

또한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 개시의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

Claims

다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 통신 노드에 있어서,
상기 통신 노드와 연결된 다른 통신 노드로 전송할 신호에 대한 사전부호화(precoding)를 수행하는 사전부호화기를 포함하고,
상기 사전부호화기는,
복수의 변조 심볼을 포함하는 신호에 대한 S/P(serial-to-parallel) 변환을 수행하여, 상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들 각각에 할당되는 복수의 벡터 신호들을 생성하는 S/P 변환기;
상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들이 입력되면, 입력된 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간(spherical interpolation)을 수행하여, 상기 할당된 부반송파들 중 적어도 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하는 적어도 하나의 구형 보간기;
상기 적어도 일부의 부반송파에 대해 획득된 사전부호화 행렬들을, 상기 다른 통신 노드에 할당된 부반송파들에 매핑하는 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록; 및
상기 매핑된 사전부호화 행렬들을 이용하여, 상기 복수의 벡터 신호들에 대한 사전부호화를 수행하는 적어도 하나의 사전부호화 블록을 포함하는,
통신 노드.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구형 보간기는,
상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들 중, 서로 인접한 두 개의 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간을 각각 수행하여, 상기 할당된 부반송파들 중 적어도 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하는,
통신 노드.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구형 보간기는,
상기 구형 보간을 수행하여 상기 할당된 모든 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하고,
상기 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록은,
상기 획득된 모든 부반송파들에 대한 사전부호화 행렬들을 상기 할당된 부반송파들에 매핑하는,
통신 노드.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구형 보간기는,
상기 구형 보간을 수행하여 상기 할당된 부반송파들 중 일부의 사전부호화 행렬들을 획득하고,
상기 획득된 일부의 사전부호화 행렬들은,
상기 할당된 부반송파들을 소정 개수의 연속한 부반송파들로 구분한 클러스터들 각각에 대응하는 사전부호화 행렬에 해당하고,
상기 사전부호화 행렬-부반송파 매핑 블록은,
동일한 클러스터에 포함된 부반송파들에 대해 동일한 사전부호화 행렬을 매핑하는,
통신 노드.
제1항에 있어서,
상기 다른 통신 노드로부터, 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들의 정보를 수신하는 수신기를 더 포함하는,
통신 노드.
제5항에 있어서,
상기 수신기는,
상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들에 대응하는 코드북 인덱스들을 수신하고,
상기 사전부호화기는,
상기 수신된 코드북 인덱스들에 기초하여 상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들을 획득하는,
통신 노드.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 사전부호화 블록에 의해 사전부호화가 수행된 복수의 벡터 신호들 각각을 시간 영역의 신호로 변환하는 역이산푸리에변환기;
상기 변환된 시간 영역의 신호들을 P/S(parallel-to-serial) 변환하는 P/S 변환기;
P/S 변환된 신호에 CP(cyclic prefix)를 삽입하는 CP 삽입기; 및
CP가 삽입된 신호를 상기 다른 통신 노드로 전송하는 복수의 안테나를 더 포함하는,
통신 노드.
제1항에 있어서, 상기 통신 노드는 기지국, 공유기, 또는 중계기의 리모트 유닛을 포함하는,
통신 노드.
다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 통신 노드에 있어서,
복수의 안테나를 통해 다른 통신 노드로부터 수신되는 하향링크 신호에 포함된 파일럿 또는 기준 신호를 이용하여 하향링크 주파수영역 채널을 추정하는 채널 추정기;
추정된 하향링크 주파수영역 채널에 기초하여, 상기 통신 노드에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들을 선정하는 사전부호화 행렬 선정기; 및
상기 선정된 사전부호화 행렬들의 정보를 상기 다른 통신 노드로 전송하는 송신기를 포함하고,
상기 사전부호화 행렬 선정기는,
상기 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파를 선정하고,
선정된 일부의 부반송파 중 제1 부반송파에 대한 제1 사전부호화 행렬을 정의하고, 상기 제1 부반송파에 대한 제1 사전부호화 행렬 및 인접한 부반송파 간의 구형 보간에 기초하여 상기 선정된 나머지 부반송파 각각에 대한 사전부호화 행렬을 정의하는,
통신 노드.
제9항에 있어서,
상기 사전부호화 행렬 선정기는,
상기 할당된 부반송파들을 소정 개수의 연속한 부반송파들로 구분한 클러스터들 각각에서 어느 하나의 부반송파를 선정함으로써 상기 일부의 부반송파를 선정하고,
상기 제1 부반송파가 포함된 제1 클러스터의 합산 전송률 또는 신호대 잡음비를 기초로, 기 정의된 복수의 사전부호화 행렬 후보들 중 어느 하나를 상기 제1 사전부호화 행렬로서 정의하는,
통신 노드.
제10항에 있어서,
상기 사전부호화 행렬 선정기는,
상기 선정된 일부의 부반송파 중 제m 부반송파의 사전부호화 행렬과 제m+1 부반송파의 사전부호화 행렬 후보들 각각에 대한 구형 보간을 수행하고, 구형 보간 결과에 대한 성능 기준값을 계산하여 상기 제m+1 부반송파의 사전부호화 행렬 후보들 중 어느 하나를 상기 m+1 부반송파의 사전부호화 행렬로 정의하고,
m은 1부터 순차적으로 증가하고,
상기 성능 기준값은 합산 전송률 또는 신호대 잡음비를 포함하는,
통신 노드.
제9항에 있어서,
상기 선정된 사전부호화 행렬들 각각을 코드북 인덱스로 변환하는 코드북 인덱스 변환기를 더 포함하고,
상기 송신기는 상기 변환된 코드북 인덱스를 상기 다른 통신 노드로 전송하는,
통신 노드.
제9항에 있어서,
상기 통신 노드는 상기 다른 통신 노드와의 연결을 통해 통신 서비스를 제공받는 단말기를 포함하는,
통신 노드.
다중 안테나 다중 반송파 시스템의 신호처리방법에 있어서,
상기 다중 안테나 다중 반송파 시스템에 포함된 송신단이, 상기 송신단과 연결된 수신단으로 전송할 신호에 대한 사전부호화를 수행하는 단계;
사전부호화가 수행된 하향링크 신호를 상기 수신단으로 전송하는 단계; 및
상기 수신단이, 상기 송신단으로부터 수신한 하향링크 신호에 기초하여 사전부호화 행렬들의 정보를 상기 송신단으로 전송하는 단계를 포함하는,
신호처리방법.
제14항에 있어서,
상기 사전부호화를 수행하는 단계는,
상기 수신단으로 전송할 신호에 대한 S/P 변환을 수행하여, 상기 수신단에 할당된 부반송파들 각각에 할당되는 복수의 벡터 신호들을 생성하는 단계;
상기 수신단에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간을 수행하는 단계;
수행된 구형 보간에 기초하여 상기 할당된 부반송파들 중 적어도 일부의 부반송파에 대한 사전부호화 행렬들을 획득하는 단계;
획득된 사전부호화 행렬들을 상기 할당된 부반송파들에 매핑하는 단계; 및
상기 매핑된 사전부호화 행렬들을 이용하여, 상기 복수의 벡터 신호들에 대한 사전부호화를 수행하는 단계를 포함하는,
신호처리방법.
제15항에 있어서,
상기 구형 보간을 수행하는 단계는,
상기 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들 중, 서로 인접한 두 개의 사전부호화 행렬들에 대한 구형 보간을 각각 수행하는 단계를 포함하는,
신호처리방법.
제15항에 있어서,
상기 사전부호화 행렬들의 정보를 상기 송신단으로 전송하는 단계는,
상기 수신된 하향링크 신호에 포함된 파일럿 또는 기준 신호를 이용하여 하향링크 주파수영역 채널을 추정하는 단계;
추정된 하향링크 주파수영역 채널에 기초하여, 상기 수신단에 할당된 부반송파들 중 일부의 부반송파에 대응하는 사전부호화 행렬들을 선정하는 단계;
선정된 사전부호화 행렬들 각각을 코드북 인덱스로 변환하는 단계; 및
변환된 코드북 인덱스를 상기 송신단으로 전송하는 단계를 포함하는,
신호처리방법.
제17항에 있어서,
상기 사전부호화 행렬들을 선정하는 단계는,
상기 할당된 부반송파들을 소정 개수의 연속한 부반송파들로 구분한 클러스터들 각각에서 어느 하나의 부반송파를 선정함으로써 상기 일부의 부반송파를 선정하는 단계;
선정된 일부의 부반송파 중 제1 부반송파에 대한 제1 사전부호화 행렬을 정의하는 단계; 및
상기 제1 부반송파에 대한 제1 사전부호화 행렬 및 인접한 부반송파 간의 구형 보간에 기초하여 상기 선정된 나머지 부반송파 각각에 대한 사전부호화 행렬을 정의하는 단계를 포함하는,
신호처리방법.