KR101345387B1

KR101345387B1 - Apparatus and method of communicating wirelessly using beamforming

Info

Publication number: KR101345387B1
Application number: KR1020070129106A
Authority: KR
Inventors: 최준일; 마사아키 후지이
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2013-12-24
Also published as: JP2009004886A; KR20080112078A; JP5208453B2

Abstract

본 발명은 빔포밍을 이용한 무선 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 빔포밍 행렬을 데이터 신호에 적용한 다음, 수신장치들로 데이터 신호를 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 산출하고, 빔포밍 채널 행렬과 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보에 기초하여 데이터 신호 전송시 사용하는 파라미터를 선택하고, 선택된 파라미터를 이용하여 데이터 신호를 전송하는 통신을 수행한다.

The present invention relates to an apparatus and method for wireless transmission and reception using beamforming, comprising applying a beamforming matrix to a data signal, and then calculating a beamforming channel matrix, which is a channel matrix when transmitting the data signal to receivers, and the beamforming channel. A parameter used to transmit the data signal is selected based on the noise information fed back from the matrix and the receivers, and the data signal is transmitted using the selected parameter.

Description

빔포밍을 이용한 무선 송수신 장치 및 방법{Apparatus and method of communicating wirelessly using beamforming}Apparatus and method of communicating wirelessly using beamforming

본 발명은 MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)방식으로 무선 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for wireless transmission and reception in a multiple-input and multiple-output (MIMO) scheme.

무선장치 간의 통신속도를 고속화하는 기술의 하나로서 다입력·다출력 전송(MIMO; Multiple-Input Multiple-Output)방식이 알려져 있다. 이 방식은 문자 그대로 복수의 안테나를 이용하여 신호를 입출력하고 있다. 이 방식의 특징은 서로 다른 복수의 안테나를 이용하여 동시에 같은 주파수로 복수의 송신 데이터를 한번에 송신하는 것이 가능한 점에 있다. 그 때문에, 동시에 송신 가능한 채널의 수가 증가함에 따라, 증가한 채널의 분만큼 단위시간당 송신 가능한 정보량을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 방식은 통신속도를 향상시킴에 있어서 점유되는 주파수대역이 증가하지 않는다는 이점도 가진다.As one of the technologies for increasing the communication speed between wireless devices, a multiple-input multiple-output (MIMO) method is known. This method literally inputs and outputs signals using a plurality of antennas. The feature of this method is that it is possible to transmit a plurality of transmission data at the same time at the same time by using a plurality of different antennas. Therefore, as the number of channels that can be transmitted at the same time increases, it is possible to increase the amount of information that can be transmitted per unit time by the increased channel minutes. This method also has the advantage that the frequency band occupied in improving the communication speed does not increase.

그러나, 동일 주파수의 반송파(carrier wave) 성분을 가지는 복수의 변조신호(modulating signal)가 동시에 송신되기 때문에, 수신 장치가 혼합된 변조신호를 분리하는 수단이 필요하다. 그래서, 수신 장치는 무선 전송로의 전송특성을 나타내 는 채널 행렬을 추정하고, 그 채널 행렬에 기초하여 수신신호로부터 송신 장치에서 전송한 각 서브 스트림에 대응하는 송신신호가 분리된다. 수신 장치에서의 채널 행렬 추정은 파일럿(pilot) 신호 등을 이용하여 추정한다. 파일럿 신호이란 송수신 장치가 이미 알고 있는 신호로서, 송수신 장치는 파일럿 신호를 송수신함으로써, 채널 행렬을 추정할 수 있다.However, since a plurality of modulating signals having carrier wave components of the same frequency are transmitted at the same time, a means for separating the mixed modulated signals by the receiving apparatus is required. Thus, the reception apparatus estimates a channel matrix indicating the transmission characteristics of the radio transmission path, and the transmission signal corresponding to each sub-stream transmitted by the transmission apparatus is separated from the reception signal based on the channel matrix. The channel matrix estimation at the receiving device is estimated using a pilot signal or the like. The pilot signal is a signal already known to the transceiver, and the transceiver can estimate the channel matrix by transmitting and receiving the pilot signal.

그러나, 전송로 내에서 부가되는 잡음이나 서브 스트림 간에 생기는 간섭 등의 영향을 충분히 제거하여 서브 스트림에 대응하는 송신신호를 정밀도 높게 재현하는 데는 특별한 연구가 필요하다. However, special research is required to accurately reproduce the transmission signal corresponding to the sub-stream by sufficiently eliminating the effects of noise added in the transmission path and interference between the sub-streams.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 멀티 사용자 MIMO시스템에서 안정된 스루풋을 유지하기 위한 빔포밍을 이용한 무선 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for wireless transmission and reception using beamforming for maintaining stable throughput in a multi-user MIMO system.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빔포밍을 이용한 무선 송신장치는 빔포밍 행렬을 데이터 신호에 적용한 다음, 수신장치들로 상기 데이터 신호를 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 산출하는 빔포밍 채널 행렬 산출부; 상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보에 기초하여 상기 데이터 신호 전송시 사용하는 파라미터를 선택하는 전송 파라미터 선택부; 및 상기 선택된 파라미터를 이용하여 상기 데이터 신호를 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the wireless transmission apparatus using the beamforming according to the present invention applies a beamforming matrix to a data signal, and then calculates a beamforming channel matrix which is a channel matrix when transmitting the data signal to receivers. A beamforming channel matrix calculator; A transmission parameter selector for selecting a parameter to be used for transmitting the data signal based on the beamforming channel matrix and noise information fed back from the receivers; And a transmitter for transmitting the data signal using the selected parameter.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빔포밍을 이용한 무선 수신장치는 빔포밍 행렬이 적용된 파일럿 신호를 송신장치로부터 수신하고, 상기 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 빔포밍 행렬을 상기 파일럿 신호에 적용한 다음 상기 파일럿 신호를 수신 장치로 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 추정하는 빔포밍 채널 추정부; 상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 파일럿 신호에 포함된 잡음 정보에 기초하여 데이터 신호 전송시 사용할 파라미터를 선택하는 전송 파라미터 선택부; 및 상기 선택된 파라미터를 상기 송신장치로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless receiving apparatus using beamforming, which receives a pilot signal to which a beamforming matrix is applied from a transmitter, and uses the received pilot signal to transmit the beamforming matrix to the pilot. A beamforming channel estimator for applying a signal and estimating a beamforming channel matrix which is a channel matrix when the pilot signal is transmitted to a receiving device; A transmission parameter selecting unit selecting a parameter to be used when transmitting a data signal based on the beamforming channel matrix and noise information included in the pilot signal; And a transmitter for transmitting the selected parameter to the transmitter.

상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빔포밍을 이 용한 무선 송신방법은 빔포밍 행렬을 데이터 신호에 적용한 다음 수신장치들로 상기 데이터 신호를 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 산출하는 단계; 상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보에 기초하여 상기 데이터 신호 전송시 사용하는 파라미터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 파라미터를 이용하여 상기 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a beamforming channel matrix using a beamforming matrix according to the present invention. Calculating; Selecting a parameter used to transmit the data signal based on the beamforming channel matrix and the noise information fed back from the receivers; And transmitting the data signal using the selected parameter.

상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빔포밍을 이용한 무선 수신방법은 빔포밍 행렬이 적용된 파일럿 신호를 송신장치로부터 수신하고, 상기 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 빔포밍 행렬을 상기 파일럿 신호에 적용한 다음 상기 파일럿 신호를 수신 장치로 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 추정하는 단계; 상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 파일럿 신호에 포함된 잡음 정보에 기초하여 데이터 신호 전송시 사용할 파라미터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 파라미터를 상기 송신장치로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless receiving method using beamforming, which receives a pilot signal to which a beamforming matrix is applied from a transmitter, and uses the received pilot signal to generate the beamforming matrix. Estimating a beamforming channel matrix which is a channel matrix when applying the pilot signal and then transmitting the pilot signal to a receiving device; Selecting a parameter to be used when transmitting a data signal based on the beamforming channel matrix and noise information included in the pilot signal; And transmitting the selected parameter to the transmitter.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 송신 방법과 수신 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.In order to solve the above further technical problem, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described transmission method and reception method on a computer.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in this specification and drawing, the same code | symbol is attached | subjected about the component which has a substantially same functional structure, and abbreviate | omits duplication description.

도 1은 멀티 사용자 MIMO(Multiple Input Multiple Output)방식에 관한 통신 시스템(5)의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a communication system 5 according to a multi-user multiple input multiple output (MIMO) scheme.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(5)은 송신장치(10)와 복수의 수신장치(40)(u₁, u₂)에 의해 구성된다. 도 1에 나타내는 통신 시스템(5)은 제로 포싱 빔포밍(zero-forcing beamforming)을 이용하는 멀티 사용자 MIMO시스템의 일 실시예이다.Referring to FIG. 1, the communication system 5 is composed of a transmitter 10 and a plurality of receivers 40 (u ₁ , u ₂ ). The communication system 5 shown in FIG. 1 is one embodiment of a multi-user MIMO system using zero-forcing beamforming.

수신장치(40)는 채널 추정부(44) 및 안테나(42)로 구성된다.The receiver 40 is composed of a channel estimator 44 and an antenna 42.

채널 추정부(44)는 송신장치(10)와 수신장치(40) 간의 서브 채널의 전송특성을 나타내는 서브 채널 행렬을 추정한다. 서브 채널은 송신장치(10)와 통신하는 복수의 수신장치(40)(u₁, u₂)별로 존재한다. 채널 행렬이란 채널의 전송특성을 행렬로 나타낸 것을 말하며, 서브 채널 행렬은 송신 안테나와 수신 안테나의 조합에 대응하는 채널 행렬이다. 예를 들어 채널 추정부(44)는 송신장치(10)가 송신신호에 부가한 파일럿 신호를 이용하여 서브 채널 행렬을 추정할 수 있다. 그리고, 수신장치(40)는 채널 추정부(44)에 의해 추정된 서브 채널 행렬을 송신장치(10)로 피드백한다.The channel estimator 44 estimates a subchannel matrix representing the transmission characteristics of the subchannels between the transmitter 10 and the receiver 40. The subchannels exist for each of a plurality of receivers 40 (u ₁ , u ₂ ) that communicate with the transmitter 10. The channel matrix refers to a matrix of transmission characteristics of a channel, and the subchannel matrix is a channel matrix corresponding to a combination of a transmitting antenna and a receiving antenna. For example, the channel estimator 44 may estimate the sub-channel matrix by using the pilot signal added to the transmission signal by the transmitter 10. The receiver 40 feeds back the subchannel matrix estimated by the channel estimator 44 to the transmitter 10.

송신장치(10)는 사용자 선택부(12), 빔포밍 행렬 산출부(14), 채널 부호화부(16), 변조 매핑부(18), 빔포밍부(20), 및 복수의 안테나(22)로 구성된다.The transmitter 10 includes a user selector 12, a beamforming matrix calculator 14, a channel encoder 16, a modulation mapping unit 18, a beamforming unit 20, and a plurality of antennas 22. It consists of.

사용자 선택부(12)는 각 수신장치(40)로부터 피드백된 서브 채널 행렬을 이 용하여 예측되는 빔포밍 후의 채널용량이 최대가 되도록 동시에 신호가 송신되는 수신장치(40)의 조합을 선택한다. 채널 용량은 신호가 에러없이 채널을 통해 보내질 수 있는 최대속도를 나타낸다. 이하, 수신장치(40)를 간단히 사용자라고 표현하는 경우가 있다. The user selector 12 selects a combination of the receivers 40 to which signals are simultaneously transmitted so that the channel capacity after beamforming that is predicted using the subchannel matrix fed back from each receiver 40 is maximized. Channel capacity refers to the maximum rate at which signals can be sent through the channel without error. Hereinafter, the receiver 40 may be simply expressed as a user.

본 발명에서 사용하는 빔포밍이란, MIMO(Multiple Input Multiple Output)방식으로 통신할 때, 각각의 서브 채널 행렬로부터 계산되는 특이값 벡터들(singular vectors)을 송신 신호를 나타내는 송신 심볼 벡터에 적용하는 것을 말한다. 이때 특이값 벡터들을 이용하여 구성한 행렬이 빔포밍 행렬이다. 또한 송신 심볼 벡터에 빔포밍 행렬을 적용한 결과에 서브 채널 행렬들로 구성된 채널 행렬을 적용하면 빔포밍 채널 행렬이 산출된다. 빔포밍 채널 행렬은 송신신호에 빔포밍을 적용한 결과, 송신신호 측면에서 보면, 채널행렬에 빔포밍 행렬이 적용된 새로운 채널행렬이다. The beamforming used in the present invention refers to applying a singular vectors calculated from each subchannel matrix to a transmission symbol vector representing a transmission signal when communicating in a multiple input multiple output (MIMO) scheme. Say. In this case, the matrix constructed using the singular value vectors is a beamforming matrix. In addition, a beamforming channel matrix is calculated by applying a channel matrix composed of subchannel matrices to a result of applying the beamforming matrix to a transmission symbol vector. As a result of applying beamforming to a transmission signal, the beamforming channel matrix is a new channel matrix to which the beamforming matrix is applied to the channel matrix.

빔포밍 채널 행렬은 수학식 1 내지 수학식 8을 보면, 전송할 신호에 대응하는 채널 행렬(H)과 빔포밍 행렬 (W)을 이용하여 빔포밍 채널 행렬(G)를 구한다. 제로 포싱 빔포밍(zero forcing beamforming)이란, 서브 채널 행렬 각각에 대하여 특이값 0에 대응하는 특이값 벡터들을 이용하여 빔포밍하는 기술을 말한다.Equation 1 to Equation 8 calculates the beamforming channel matrix G using the channel matrix H and the beamforming matrix W corresponding to the signal to be transmitted. Zero forcing beamforming refers to a technique for beamforming using singular value vectors corresponding to singular value 0 for each subchannel matrix.

빔포밍 행렬 산출부(14)는 각 수신장치(40)로부터 피드백된 서브 채널 행렬에 기초하여 빔포밍 행렬을 산출한다. 설명의 편의상, 송신장치(10)의 안테나수가 4개, 각 수신장치(40)의 안테나수가 2개인 경우에 대해 생각한다.The beamforming matrix calculator 14 calculates a beamforming matrix based on the subchannel matrix fed back from each receiver 40. For convenience of explanation, the case where the number of antennas of the transmitter 10 is four and the number of antennas of each receiver 40 is two is considered.

우선, 사용자 선택부(12)에 의해 2개의 수신장치(40)(사용자(u₁, u₂))가 선택된 것으로 가정하면, 빔포밍 행렬 산출부(14)는 사용자(u₁, u₂)의 수신장치(40)로부터 각각 피드백된 수학식 1 및 수학식 2의 서브 채널 행렬(H₁, H₂)을 이용하여 선택된 사용자에 대한 MIMO 채널 행렬(H)(수학식 3)을 생성한다. First, assuming that two receiving apparatuses 40 (users u ₁ , u ₂ ) are selected by the user selection unit 12, the beamforming matrix calculation unit 14 performs the user u ₁ , u ₂ . MIMO channel matrix H (Equation 3) for the selected user is generated using the subchannel matrices H ₁ and H ₂ of Equations 1 and 2 fed back from the receiver 40 of Equation 2, respectively.

도 1을 참조하면, h_ij(i=1,2 j=1,2,3,4)의 의미는 송신장치(10)의 j번째 안테나와 수신장치u₁의 i번째 안테나 간의 채널 특성을 나타내는 성분을 나타낸다.Referring to FIG. 1, the meaning of h _ij (i = 1,2 j = 1,2,3,4) indicates channel characteristics between the j th antenna of the transmitter 10 and the i th antenna of the receiver u ₁ . Represents a component.

도 1을 참조하면, h_ij(i=3,4 j=1,2,3,4)의 의미는 송신장치(10)의 j번째 안테나와 수신장치u₂의 i번째 안테나 간의 채널 특성을 나타내는 성분을 나타낸다.Referring to FIG. 1, the meaning of h _ij (i = 3,4 j = 1,2,3,4) indicates channel characteristics between the j th antenna of the transmitter 10 and the i th antenna of the receiver u ₂ . Represents a component.

여기서, H는 송신장치(10)와 수신장치u₁ 간의 서브 채널 행렬과 송신장치(10)와 수신장치u₂ 간의 서브 채널 행렬을 조합한 채널행렬이다. 단, 위첨자의 T는 전치(Transpose)를 나타내는 기호이다.Here, H is the transmitter 10 and the receiver u ₁ Subchannel matrix between and transmitter 10 and receiver u ₂ Channel matrix that combines subchannel matrices. However, the superscript T is a symbol representing a transpose.

다음에, 빔포밍 행렬 산출부(14)는 수학식 4에 나타내는 바와 같이 사용자(u₂)의 서브 채널 행렬(H₂)을 특이값 분해(singular value decomposition)한다. 특이값 분해란, 직사각행렬을 분해하는 방법으로, 소정의 직사각형 행렬을 유니터리 행렬 및 대각선에 음수가 아닌 수를 갖고 나머지는 모두 0인 행렬을 이용하여 분해하는 방법을 말한다.Next, the beamforming matrix calculation unit 14 performs singular value decomposition on the sub-channel matrix H ₂ of the user u ₂ as shown in equation (4). Singular value decomposition is a method of decomposing a rectangular matrix. The singular value decomposition is a method of decomposing a predetermined rectangular matrix using a unitary matrix and a matrix having a non-negative number on a diagonal line and all remaining zeros.

마찬가지로, 빔포밍 행렬 산출부(14)는 수학식 5에 나타내는 바와 같이 사용자(u₁)의 서브 채널 행렬(H₁)을 특이값 분해한다. 그리고, 빔포밍 행렬 산출부(14)는 서브 채널 행렬(H₁, H₂)의 각각에 대해 특이값(singular vaule) 0에 대응하는 복수의 우특이값 벡터(right-singular vector)를 추출한다. 특이값 0에 대응하는 서브 채널 행렬(H₂)의 우특이값 벡터는 서브 채널 행렬(H₂)의 제로공간(null space) 벡터(x)가 된다. H₂의 제로공간 벡터란 H₂ * x=0를 만족할 때, x가 H₂의 제로공간 벡터이다. 따라서 특이값 0에 대응하는 서브 채널 행렬(H₂)의 우특이값 벡터에 의해 구성되는 행렬V₂ ⁽⁰⁾을 사용자(u₁)의 빔포밍 행렬로서 이용하면, 사용자(u₁)의 신호가 사용자(u₂)의 수신장치(40)에 미치는 채널간의 간섭을 제거할 수 있다. Similarly, the beamforming matrix calculation unit 14 decomposes the singular values of the sub-channel matrix H ₁ of the user u ₁ as shown in equation (5). The beamforming matrix calculator 14 extracts a plurality of right-singular vectors corresponding to the singular values 0 for each of the subchannel matrices H ₁ and H ₂ . . Right singular value of the sub-channel matrix (H ₂₎ corresponding to the specific value of 0 vector is zero area (null space) vectors (x) of the sub-channel matrix (H _2). Zero vector space of H ₂ is the H ₂ When x = 0, x is the zero space vector of H ₂ . Therefore, when using a matrix V ₂ ⁽⁰⁾ constituted by the right singular value vectors of the sub-channel matrix (H ₂₎ corresponding to the specific value 0 as a beam forming matrix of a user (u _1), the user signals (u ₁₎ Can eliminate interference between channels that the user u ₂ receives on the receiving device 40.

마찬가지로, 서브 채널 행렬(H₁)의 우특이값 벡터는 서브 채널 행렬(H₁)의 제로공간 벡터를 부여한다. 그 때문에, 특이값 0에 대응하는 서브 채널 행렬(H₁)의 우특이값 벡터에 의해 구성되는 행렬V₁ ⁽⁰⁾을 사용자(u₂)의 빔포밍 행렬로서 이용하면, 사용자(u₂)의 신호가 사용자(u₁)의 수신장치(40)에 미치는 채널간의 간섭을 제거할 수 있다. 단, 위첨자의 H는 에르미트 공역을 나타내는 기호이다. 에르미트 공역이란, 전치 행렬 성분의 복소수를 켤레 복소수로 치환한 것을 말한다.Similarly, the right singular value matrix of a subchannel (H ₁₎ vector is given a zero vector space of the sub-channel matrix (H _1). Therefore, by using the matrix V ₁ ⁽⁰⁾ constituted by the right singular value vectors of the sub-channel matrix (H ₁₎ corresponding to the specific value 0 as a beam forming matrix of a user (u _2), the user (u ₂₎ It is possible to remove the interference between the channel of the signal to the receiver (40) of the user (u ₁ ). However, the superscript H is a symbol indicating Hermit airspace. Hermit conjugated means that the complex number of the transpose matrix component was replaced with the conjugate complex number.

U₂는 서브 채널 행렬(H₂)에 대응하는 유니터리 행렬이다. 유니터리 행렬이란, U^*U=E(E는 단위행렬)를 만족하는 행렬을 말한다. D₂는 서브 채널 행렬(H₂)을 특이값 분해하여 얻은 특이값을 대각 방향으로 갖는 대각 행렬이다. 행렬V₂ ⁽⁰⁾은 특이 값 0에 대응하는 서브 채널 행렬(H₂)의 우특이값 벡터에 의해 구성되는 행렬이다. 행렬V₂ ⁽¹⁾은 0 이외의 특이값에 대응하는 서브 채널 행렬(H₂)의 우특이값 벡터에 의해 구성되는 행렬이다. 단, 위첨자의 H는 에르미트 공역을 나타내는 기호이다. 예를 들어, 서브 채널 행렬(H₂)가 2*4 행렬인 경우, U₂는 2*2 행렬, D₂는 2*2 행렬, 0은 2*2 영행렬, [D₂,0]은 2*4 행렬이고, [V₂ ⁽¹⁾,V₂ ⁽⁰⁾]^H는 4*4 행렬이다.U ₂ is a unitary matrix corresponding to the sub-channel matrix H ₂ . The unitary matrix refers to a matrix that satisfies U ^* U = E (E is a unit matrix). D ₂ is a diagonal matrix having singular values obtained by singular value decomposition of the sub-channel matrix H ₂ in the diagonal direction. The matrix V ₂ ⁽⁰⁾ is a matrix constructed by the right handedness vector of the subchannel matrix H ₂ corresponding to the singularity zero. The matrix V ₂ ⁽¹⁾ is a matrix composed of the right handedness vector of the subchannel matrix H ₂ corresponding to a singular value other than zero. However, the superscript H is a symbol indicating Hermit airspace. For example, if the subchannel matrix H ₂ is a 2 * 4 matrix, U ₂ is a 2 * 2 matrix, D ₂ is a 2 * 2 matrix, 0 is a 2 * 2 zero matrix, and [D ₂ , 0] is It is a 2 * 4 matrix, and [V ₂ ⁽¹⁾ , V ₂ ⁽⁰⁾ ] ^H is a 4 * 4 matrix.

U₁는 서브 채널 행렬(H₁)에 대응하는 유니터리 행렬이다. D₁는 서브 채널 행렬(H₁)을 특이값 분해하여 얻은 특이값을 대각 방향으로 갖는 대각 행렬이다. 행렬V₁ ⁽⁰⁾은 특이값 0에 대응하는 서브 채널 행렬(H₁)의 우특이값 벡터에 의해 구성되는 행렬이다. 행렬V₁ ⁽¹⁾은 0 이외의 특이값에 대응하는 서브 채널 행렬(H₁)의 우특이값 벡터에 의해 구성되는 행렬이다.U ₁ is a unitary matrix corresponding to the sub channel matrix H ₁ . D ₁ is a diagonal matrix having singular values obtained by singular value decomposition of the sub-channel matrix H ₁ in the diagonal direction. The matrix V ₁ ⁽⁰⁾ is a matrix constructed by the right handedness value vector of the subchannel matrix H ₁ corresponding to the singular value 0. The matrix V ₁ ⁽¹⁾ is a matrix composed of the right handedness vector of the subchannel matrix H ₁ corresponding to a singular value other than zero.

빔포밍 행렬 산출부(14)는 수학식 6에 나타내는 바와 같이 서브 채널 행렬(H₁, H₂)의 각각을 특이값 분해하여 얻어진 행렬(V₁ ⁽⁰⁾, V₂ ⁽⁰⁾)을 이용하여 빔포밍 행렬(W)을 생성한다. 그리고, 빔포밍 행렬 산출부(14)는 생성된 빔포밍 행렬을 빔 포밍부(20)에 전송한다.The beamforming matrix calculation unit 14 uses matrices V ₁ ⁽⁰⁾ and V ₂ ⁽⁰⁾ obtained by singular value decomposition of each of the sub-channel matrices H ₁ and H ₂ , as shown in equation (6). To generate a beamforming matrix (W). The beamforming matrix calculator 14 transmits the generated beamforming matrix to the beamformer 20.

채널 부호화부(16)는 소정의 채널 부호화율에 기초하여 각 수신장치(40)에 송신하는 데이터를 부호화한다. 그리고, 채널 부호화부(16)는 변조 매핑부(18)로 부호화된 데이터를 전송한다. The channel encoder 16 encodes the data to be transmitted to each receiver 40 based on the predetermined channel coding rate. The channel encoder 16 then transmits the encoded data to the modulation mapping unit 18.

변조 매핑부(18)는 채널 부호화부(16)로부터 취득한 데이터를 소정의 변조차수(modulation order)에 기초하여 변조 매핑하여 송신 심볼 벡터를 생성한다. 그리고, 변조 매핑부(18)는 생성된 송신 심볼 벡터를 빔포밍부(20)로 전송한다. 이하, 사용자(u₁)에 대해 송신하는 송신 심볼 벡터를 s₁=[s₁₁, s₁₂]^T, 사용자(u₂)에 대해 송신하는 송신 심볼 벡터를 s₂=[s₂₁, s₂₂]^T라고 표기한다.The modulation mapping unit 18 modulates the data obtained from the channel encoder 16 based on a predetermined modulation order to generate a transmission symbol vector. The modulation mapping unit 18 then transmits the generated transmission symbol vector to the beamformer 20. Hereinafter, the transmit symbol vector to be transmitted for the user _{_{(u 1) s 1 = [}} s 11, s 12] T, the transmit symbol vector to be transmitted for the user _{_{(u 2) s 2 = [}} s 21, s 22] We write ^T.

빔포밍부(20)는 변조 매핑부(18)로부터 취득한 각 사용자의 송신 심볼 벡터를 빔포밍 행렬 산출부(14)에 의해 생성된 빔포밍 행렬로 적산하여, 빔포밍이 실시된 후의 송신 심볼 벡터를 생성한다. 사용자(u₁, u₂)의 송신 심볼 벡터(s₁, s₂)를 합쳐서 s=[s₁ ^T, s₂ ^T]^T라고 표기하면, 수신신호 벡터(r=[r₁ ^T, r₂ ^T]^T)는 수학식 7에 나타내는 바와 같이 채널 행렬(H), 빔포밍 행렬(W) 및 송신 심볼 벡터(s)의 곱으로서 표현된다. 또, 빔포밍 행렬(W)이 수학식 6과 같이 생성되기 때문에, 수학식 7에 나타 내는 바와 같이 사용자 간의 간섭성분이 전부 0이 된다. 단, r₁=[r₁₁, r₁₂]^T, r₂=[r₂₁, r₂₂]^T이다.The beamforming unit 20 integrates the transmission symbol vector of each user obtained from the modulation mapping unit 18 into the beamforming matrix generated by the beamforming matrix calculation unit 14, and then the transmission symbol vector after beamforming is performed. Create When the sum of the transmission symbol vectors s ₁ and s _{2 of the} users u ₁ and u ₂ is expressed as s = [s ₁ ^T , s ₂ ^T ] ^T , the received signal vectors r = [r ₁ ^T , r ₂ ^T ] ^T ) is expressed as a product of the channel matrix H, the beamforming matrix W, and the transmission symbol vector s as shown in equation (7). In addition, since the beamforming matrix W is generated as in Equation 6, as shown in Equation 7, the interference components between users are all zero. However, r ₁ = [r ₁₁ , r ₁₂ ] ^T , r ₂ = [r ₂₁ , r ₂₂ ] ^T.

이상 설명한 바와 같이, 송신장치(10)는 각 수신장치(40)로부터 피드백된 서브 채널 행렬을 특이값 분해하여 얻어지는 제로공간 벡터를 이용하여 빔포밍 행렬을 산출하고, 그 빔포밍 행렬을 송신 심볼 벡터에 적산하여 송신함으로써, 사용자간의 간섭을 주지 않도록 송신할 수 있다. 이 모습을 개념적으로 나타낸 것이 도 2이다. As described above, the transmitter 10 calculates a beamforming matrix using a zero space vector obtained by singular value decomposition of the subchannel matrix fed back from each receiver 40, and transmits the beamforming matrix to the transmission symbol vector. By integrating the data into the transmission, the transmission can be performed so as not to cause interference between users. 2 illustrates this state conceptually.

도 2는 제로-포싱 빔포밍 기술의 설명도이다. 2 is an explanatory diagram of a zero-forcing beamforming technique.

도 2에 나타내는 바와 같이, 송신 심볼 벡터(s)와 제로-포싱 빔포밍(ZFBF) 행렬(W)의 곱(s')을 송신함으로써, 수신장치(u₁, u₂)에 도달하는 채널이 각각 독립한 서브 채널(a, b)로 간주되고, 각 수신장치(40)에서 송신 심볼 벡터(s')를 정밀도 높게 검출할 수 있게 된다.As shown in Fig. 2, by transmitting the product s' of the transmission symbol vector s and the zero-forcing beamforming matrix ZFBF, the channel reaching the receivers u ₁ , u ₂ is obtained. Each of the subchannels a and b is regarded as independent, and each receiving apparatus 40 can detect the transmission symbol vector s' with high precision.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 무선송신 장 치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 무선송신 장치는 수신장치 선택부(310), 빔포밍 행렬 산출부(320), 채널 특성 재산출부(330), 에러율 추정부(340), 전송 파라미터 선택부(350), 및 송신부(360)로 구성된다.3 is a block diagram of a wireless transmission device using beamforming according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the wireless transmission apparatus using the beamforming according to the present embodiment includes a receiver selecting unit 310, a beamforming matrix calculating unit 320, a channel characteristic reproducing unit 330, and an error rate estimating unit 340. ), A transmission parameter selector 350, and a transmitter 360.

수신장치 선택부(310)는 각 수신장치로부터 피드백된 각 수신장치와 송신장치 간의 채널 행렬을 이용하여 예측되는 빔포밍 후의 채널용량이 최대가 되도록 하는 수신장치의 조합을 선택한다. 이때, 각 수신장치에 대응하는 채널 행렬은 각 수신장치로부터 피드백 받는다.The receiver selector 310 selects a combination of receivers such that the channel capacity after beamforming is maximized by using a channel matrix between the receivers and the transmitters fed back from each receiver. In this case, a channel matrix corresponding to each receiver receives feedback from each receiver.

빔포밍 행렬 산출부(320)는 송신장치와 수신장치 간의 채널 행렬에 기초하여 빔포밍(beamforming) 행렬을 산출한다. The beamforming matrix calculator 320 calculates a beamforming matrix based on the channel matrix between the transmitter and the receiver.

빔포밍 채널 행렬 산출부(330)는 송신장치와 수신장치 간의 빔포밍 후 채널 특성을 나타내는 빔포밍 채널 행렬을 산출한다. 빔포밍 채널 행렬이란, 송신 장치에서 수신 장치로 신호를 빔포밍 후 전송하는 경우의 채널 특성을 나타내는 행렬이다. 빔포밍 채널 행렬 산출부(330)는 빔포밍 행렬 산출부(320)에서 산출된 빔포밍 행렬과 각 수신장치로부터 피드백 받은 채널 행렬에 기초하여 빔포밍 채널 행렬을 산출한다. 빔포밍 채널 행렬 산출부(330)는 송신장치와 수신장치 간의 채널 특성을 나타내는 채널 행렬을 특이값 분해하고, 그 결과 얻은 특이값 0에 대응하는 제로공간 벡터를 요소로 하는 빔포밍 행렬과 채널 행렬을 이용하여 빔포밍 채널 행렬을 산출한다. 또한 빔포밍 행렬 산출부(320)가 산출한 빔포밍 채널 행렬은 수학식 7에서 볼 수 있는 바와 같이 채널별로 블록 대각화된다.The beamforming channel matrix calculator 330 calculates a beamforming channel matrix indicating channel characteristics after beamforming between the transmitter and the receiver. The beamforming channel matrix is a matrix representing channel characteristics when the signal is transmitted after beamforming from the transmitter to the receiver. The beamforming channel matrix calculator 330 calculates a beamforming channel matrix based on the beamforming matrix calculated by the beamforming matrix calculator 320 and the channel matrix fed back from each receiver. The beamforming channel matrix calculator 330 singularly decomposes the channel matrix representing the channel characteristics between the transmitter and the receiver, and comprises a beamforming matrix and a channel matrix having zero-space vectors corresponding to the resulting singular values 0 as elements. Calculate the beamforming channel matrix using. In addition, the beamforming channel matrix calculated by the beamforming matrix calculator 320 is block-diagonalized for each channel as shown in Equation (7).

에러율 추정부(340)는 빔포밍 채널 행렬 산출부(330)에서 산출된 빔포밍 채널 행렬을 이용하여 빔포밍이 실시된 신호를 전송할 때의 에러율을 추정한다. 에러율 추정부(340)는 빔포밍이 실시된 신호를 전송할 때에 포함되는 잡음정보와 빔포밍 채널 행렬 산출부(330)에서 산출된 빔포밍 채널 행렬로부터 추정되는 수신전력을 이용하여 에러율을 추정한다. 에러율은 신호 대 간섭·잡음전력비(SINR, Signal power to Interference plus Noise power Ratio)가 될 수 있다. 에러율 추정부(340)는 블록 대각화된 빔포밍 채널 행렬의 각 블록에 대응하는 서브 스트림마다 신호 대 간섭·잡음전력비(SINR, Signal power to Interference plus Noise power Ratio)에 기초하여 에러율을 추정한다. 에러율 추정부(340)는 블록 대각화된 빔포밍 채널 행렬의 각 블록에 대해 선택 가능한 변조차수마다 최소 유클리드 거리를 계산하고, 그 계산 결과에 기초하여 상기 서브 스트림마다 신호 대 간섭·잡음전력비(SINR)를 계산한다.The error rate estimator 340 estimates an error rate when transmitting the beamformed signal using the beamforming channel matrix calculated by the beamforming channel matrix calculator 330. The error rate estimator 340 estimates an error rate using noise information included in transmitting the beamformed signal and received power estimated from the beamforming channel matrix calculated by the beamforming channel matrix calculator 330. The error rate may be a signal power to interference plus noise power ratio (SINR). The error rate estimator 340 estimates an error rate based on a signal power to interference plus noise power ratio (SINR) for each substream corresponding to each block of the block diagonal beamforming channel matrix. The error rate estimator 340 calculates a minimum Euclidean distance for each selectable modulation order for each block of the block diagonalized beamforming channel matrix, and based on the calculation result, a signal-to-interference / noise power ratio (SINR) for each substream. Calculate

전송 파라미터 선택부(350)는 상기 에러율이 소정값 이하가 되도록 전송시 사용하는 파라미터를 선택한다. 이때, 파라미터는 송신신호를 채널 부호화하는데 사용하는 채널 부호화율과 상기 송신신호를 변조 매핑하는데 사용하는 변조 차수이다. 전송 파라미터 선택부(350)는 선택한 파라미터를 이용하여 송신장치와 수신장치 간의 송신 레이트를 설정한다. 이러한 파라미터로는 채널 부호화율, 변조 차수 등을 예로 들 수 있다.The transmission parameter selector 350 selects a parameter to be used for transmission so that the error rate is equal to or less than a predetermined value. In this case, the parameter is a channel coding rate used for channel encoding the transmission signal and a modulation order used for modulation mapping the transmission signal. The transmission parameter selector 350 sets a transmission rate between the transmitter and the receiver by using the selected parameter. Examples of such parameters include channel coding rates and modulation orders.

송신부(360)는 전송 파라미터 선택부(350)에서 선택된 파라미터들을 이용하여 데이터 신호를 송신한다. The transmitter 360 transmits a data signal using the parameters selected by the transmission parameter selector 350.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 송신 방법의 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a transmission method using beamforming according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 송신 방법은 도 3에 도시된 빔포밍을 이용한 송신장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 도시된 빔포밍을 이용한 송신장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 송신방법에도 적용된다. Referring to FIG. 4, the transmission method using the beamforming according to the present embodiment includes steps processed in time series in the transmission apparatus using the beamforming illustrated in FIG. 3. Therefore, even if omitted below, the above descriptions of the apparatus for transmitting beams using the beamforming shown in FIG. 3 also apply to the method for transmitting beams according to the present embodiment.

410 단계에서 빔포밍을 이용한 송신장치는 송신장치와 복수의 수신장치 간의 채널 특성을 나타내는 채널 행렬들에 기초하여 빔포밍 행렬을 산출한다. In operation 410, the transmitter using the beamforming calculates a beamforming matrix based on channel matrices representing channel characteristics between the transmitter and the plurality of receivers.

420 단계에서 빔포밍을 이용한 송신장치는 410 단계에서 산출된 빔포밍 행렬과 수신장치들로부터 수신한 채널 행렬들에 기초하여 빔포밍 채널 행렬을 산출한다.In step 420, the transmitter using the beamforming calculates the beamforming channel matrix based on the beamforming matrix calculated in step 410 and the channel matrices received from the receivers.

430 단계에서 빔포밍을 이용한 송신장치는 420 단계에서 산출한 빔포밍 채널 행렬과 수신장치로부터 수신한 잡음 정보를 이용하여 수신장치가 신호를 수신할 때의 에러율을 추정한다. In step 430, the transmitter using the beamforming estimates an error rate when the receiver receives a signal using the beamforming channel matrix calculated in step 420 and the noise information received from the receiver.

440 단계에서 빔포밍을 이용한 무선송신 장치는 430 단계에서 추정된 에러율에 따라 수신장치로 데이터 신호를 전송할 때 사용하는 파라미터를 선택한다.In step 440, the wireless transmission apparatus using the beamforming selects a parameter used to transmit a data signal to the receiving device according to the estimated error rate in step 430.

450 단계에서 빔포밍을 이용한 무선송신 장치는 440 단계에서 선택된 파라미터를 이용하여 데이터 신호를 전송한다.In operation 450, the wireless transmission apparatus using the beamforming transmits a data signal using the parameter selected in operation 440.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템(1000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 본 실시예에 관한 통신 시스템(1000)은 수신장치(150)로부터 피드백된 서브 채널 행렬과 잡음 분산값(또는 잡음 전력값)에 기초하여 송신장치(100)가 수신 SINR을 추정하고, 그 수신 SINR의 추정값에 기초하여 변조차수와 채널 부호화율을 선택한다.5 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 1000 according to the first embodiment of the present invention. In the communication system 1000 according to the present embodiment, the transmitter 100 estimates the received SINR based on the subchannel matrix and the noise variance value (or the noise power value) fed back from the receiver 150, and the received SINR. The modulation order and channel coding rate are selected based on the estimated value of.

도 5에 나타내는 바와 같이, 통신 시스템(1000)은 송신장치(100)와 수신장치(150)에 의해 구성된다. 도 5에는 하나의 수신장치(150)(u₁)밖에 명시되어 있지 않지만, 복수의 수신장치(150)가 포함되는 것으로 가정한다. 또한, 수신장치(150)(u₁)의 안테나수가 2개인 경우를 예시하고 있는데, 이에 한정되지 않고 3개 이상이어도 된다.As shown in FIG. 5, the communication system 1000 includes a transmitter 100 and a receiver 150. Although only one receiver 150 (u ₁ ) is specified in FIG. 5, it is assumed that a plurality of receivers 150 are included. In addition, the number of antennas of the receiving device (150) (u ₁₎ there is illustrated a case where two individuals, not limited to this and may be three or more.

도 5에 나타내는 바와 같이, 수신장치(150)는 복수의 안테나(152), 채널 추정부(154), 잡음 분산 추정부(156), 빔포밍 채널 추정부(158), 최우검출부(160), 및 채널 복호부(162)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the receiver 150 includes a plurality of antennas 152, a channel estimator 154, a noise variance estimator 156, a beamforming channel estimator 158, a maximum likelihood detector 160, And a channel decoder 162.

채널 추정부(154)는 송신장치(100)와 수신장치(150) 간의 서브 채널의 전송특성을 나타내는 서브 채널 행렬을 추정한다. 예를 들어 채널 추정부(154)는 송신장치(100)에 의해 송신신호에 부가된 파일럿 신호를 이용하여 서브 채널 행렬을 추정할 수 있다. 수신장치(150)는 채널 추정부(154)에 의해 추정된 서브 채널 행렬을 송신장치(100)로 피드백한다.The channel estimator 154 estimates a subchannel matrix representing the transmission characteristics of the subchannels between the transmitter 100 and the receiver 150. For example, the channel estimator 154 may estimate the subchannel matrix by using the pilot signal added to the transmission signal by the transmitter 100. The receiver 150 feeds back the subchannel matrix estimated by the channel estimator 154 to the transmitter 100.

잡음 분산 추정부(156)는 파일럿 신호 등을 이용하여 잡음 분산값(또는 잡음전력)을 추정한다. 그리고, 수신장치(150)는 잡음 분산 추정부(156)에 의해 추정 된 잡음 분산값을 송신장치(100)로 피드백한다.The noise variance estimator 156 estimates a noise variance value (or noise power) using a pilot signal or the like. Then, the receiver 150 feeds back the noise variance value estimated by the noise variance estimator 156 to the transmitter 100.

빔포밍 채널 추정부(158)는 빔포밍이 실시된 송신신호에 대한 서브 채널 행렬을 추정한다. 수신 신호 벡터(r)는 수학식 7에 나타낸 바와 같이 채널 행렬(H)과 빔포밍 행렬(W)의 곱(HW)에 송신 심볼 벡터(s)를 승산한 형식으로 표현된다. 또한, 빔포밍 후의 채널 행렬(G=HW)은 수학식 7 또는 수학식 8과 같이 서브 채널마다 블록 대각화되어 있다. 예를 들어 사용자(u₁)의 수신장치(150)의 경우, 빔포밍 채널 추정부(158)는 빔포밍 후의 채널 행렬(G)에 포함되고, 사용자(u₁)에 대응하는 서브 채널 행렬(G₁)을 추정한다. 빔포밍 채널 추정부(158)는 추정된 서브 채널 행렬(G₁)을 최우검출부(160)에 전송한다.The beamforming channel estimator 158 estimates a subchannel matrix for the beamformed transmission signal. The received signal vector r is expressed in the form of multiplying the transmission symbol vector s by the product HW of the channel matrix H and the beamforming matrix W, as shown in equation (7). In addition, the channel matrix after beamforming (G = HW) is block-diagonalized for each subchannel as in Equation 7 or Equation 8. For example, in the case of the receiver 150 of the user u ₁ , the beamforming channel estimator 158 is included in the channel matrix G after beamforming, and the sub-channel matrix corresponding to the user u ₁ ( Estimate G ₁ ). The beamforming channel estimator 158 transmits the estimated subchannel matrix G ₁ to the maximum likelihood detector 160.

최우검출부(160)는 송신장치(100)로부터 통지된 변조차수 등의 정보와 빔포밍 채널 추정부(158)에 의해 추정된 빔포밍 후의 서브 채널 행렬을 이용하여 수신신호를 신호분리하고, 수신장치(150)로 송신된 송신 심볼을 검출한다. 이 때, 최우검출부(160)는 신호분리 알고리즘으로서 MMSE(Minimum Mean Square Error)검출보다도 전송특성이 뛰어난 최우검출(MLD; Maximum Likelihood Detection)법을 이용할 수 있다. 그리고, 최우검출부(160)는 서브 스트림마다 검출된 송신 심볼을 채널 복호부(162)에 전송한다.The maximum likelihood detector 160 separates the received signal using information such as the modulation order notified from the transmitter 100 and the sub-channel matrix after beamforming estimated by the beamforming channel estimator 158, and receives the receiver. Detect the transmission symbol sent to 150. In this case, the maximum likelihood detection unit 160 may use a maximum likelihood detection (MLD) method, which is superior in transmission characteristics than detection of minimum mean square error (MMSE) as a signal separation algorithm. The maximum likelihood detector 160 transmits the transmitted symbols detected for each substream to the channel decoder 162.

채널 복호부(162)는 송신장치(100)로부터 통지된 채널 부호화율 등의 정보에 기초하여 오류정정의 복호를 행하여 원래의 데이터를 복호한다.The channel decoding unit 162 decodes the error data on the basis of information such as the channel coding rate notified from the transmission apparatus 100 to decode the original data.

도 5에 나타내는 바와 같이, 송신장치(100)는 사용자 선택부(102), 빔포밍 행렬 산출부(104), 빔포밍 채널 행렬 산출부(106), 수신측 SINR 추정부(108), MCS선택부(110), 채널 부호화부(112), 변조 매핑부(114), 빔포밍부(116), 및 복수의 안테나(118)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the transmitter 100 selects a user selector 102, a beamforming matrix calculator 104, a beamforming channel matrix calculator 106, a receiver side SINR estimator 108, and an MCS selection. The unit 110 includes a channel encoder 112, a modulation mapping unit 114, a beamforming unit 116, and a plurality of antennas 118.

사용자 선택부(102)는 각 수신장치(150)로부터 피드백된 서브 채널 행렬(H₁, H₂, ...)을 이용하여 예측되는 빔포밍 후의 채널용량이 최대가 되도록 동시에 신호를 송신하는 수신장치(150)의 조합을 선택한다. 사용자 선택부(102)는 선택된 수신장치(150)의 조합을 나타내는 정보를 빔포밍 행렬 산출부(104)에 전송한다. 또, 설명의 편의상, 사용자(u₁, u₂)의 수신장치(150)가 선택된 것으로서 설명한다. 물론, 본 실시예에 관한 송신장치(100)는 이 예에 한정되는 것은 아니다.The user selector 102 receives a signal for simultaneously transmitting a signal such that the channel capacity after beamforming is maximized using the subchannel matrixes H ₁ , H ₂ , ... fed back from each receiver 150. Select a combination of devices 150. The user selector 102 transmits information indicating the combination of the selected receivers 150 to the beamforming matrix calculator 104. For convenience of explanation, the reception apparatus 150 of the users u ₁ and u ₂ will be described as being selected. Of course, the transmitter 100 according to the present embodiment is not limited to this example.

빔포밍 행렬 산출부(104)는 사용자 선택부(102)에 의해 선택된 수신장치(150)(u₁, u₂)로부터 피드백된 서브 채널 행렬(H₁, H₂)을 이용하여 서로 간섭을 주지 않도록 하는 빔포밍 행렬(W)을 산출한다.The beamforming matrix calculator 104 interferes with each other using the subchannel matrixes H ₁ and H ₂ fed back from the receivers 150 (u ₁ and u ₂ ) selected by the user selector 102. The beamforming matrix W is calculated.

보다 구체적으로 말하면, 빔포밍 행렬 산출부(104)는 수학식 4에 나타내는 바와 같이 사용자(u₂)의 서브 채널 행렬(H₂)을 특이값 분해한다. 마찬가지로, 빔포밍 행렬 산출부(104)는 수학식 5에 나타내는 바와 같이 사용자(u₁)의 서브 채널 행 렬(H₁)을 특이값 분해한다. 그리고, 빔포밍 행렬 산출부(104)는 서브 채널 행렬(H₁, H₂)의 각각에 대해 특이값 0에 대응하는 복수의 우특이값 벡터를 추출한다. 또, 빔포밍 행렬 산출부(104)는 수학식 6에 나타내는 바와 같이 서브 채널 행렬(H₁, H₂)의 각각을 특이값 분해하여 얻어진 행렬(V₁ ⁽⁰⁾, V₂ ⁽⁰⁾)을 이용하여 빔포밍 행렬(W)을 생성한다.More specifically, the beamforming matrix calculator 104 singularly decomposes the sub-channel matrix H ₂ of the user u ₂ as shown in equation (4). Similarly, the beamforming matrix calculation unit 104 decomposes the singular value of the sub-channel matrix H ₁ of the user u ₁ as shown in equation (5). The beamforming matrix calculator 104 extracts a plurality of right-sided value vectors corresponding to the singular value 0 for each of the sub-channel matrices H ₁ and H ₂ . In addition, the beamforming matrix calculation unit 104 performs matrix V ₁ ⁽⁰⁾ and V ₂ ⁽⁰⁾ obtained by singular value decomposition of each of the sub-channel matrices H ₁ and H ₂ , as shown in equation (6 ⁾ . Generate a beamforming matrix (W) by using.

그 후, 빔포밍 행렬 산출부(104)는 생성된 빔포밍 행렬(W)을 빔포밍부(116)에 전송함과 동시에 특이값 0에 대응하는 우특이값 벡터에 의해 구성된 행렬(V₁ ⁽⁰⁾, V₂ ⁽⁰⁾)을 빔포밍 채널 행렬 산출부(106)에 전송한다. 예를 들어 빔포밍 행렬 산출부(104)는 사용자(u₁)에 대응하는 빔포밍 채널 행렬(G₁)을 산출하는 빔포밍 채널 행렬 산출부(106)에 행렬(V₂ ⁽⁰⁾)을 전송한다.Subsequently, the beamforming matrix calculator 104 transmits the generated beamforming matrix W to the beamforming unit 116 and at the same time the matrix V ₁ ^{( 0)} , V ₂ ⁽⁰⁾ ) is transmitted to the beamforming channel matrix calculator 106. For example, the beamforming matrix calculator 104 converts the matrix V ₂ ⁽⁰ ) into the beamforming channel matrix calculator 106 that calculates the beamforming channel matrix G ₁ corresponding to the user u ₁ . send.

빔포밍 채널 행렬 산출부(106)는 빔포밍 행렬 산출부(104)로부터 취득한 빔포밍 행렬(W)을 사용자 선택부(102)에 의해 선택된 조합에 대한 채널 행렬(H)에 적산하여 가상적인 빔포밍 채널 행렬(G)을 산출한다. 단, 서브 채널 행렬(H₂)에 대응하는 빔포밍 채널 행렬(G₂)을 산출하는 경우, 빔포밍 채널 행렬 산출부(106)는 빔포밍 행렬 산출부(104)로부터 취득한 행렬(V₁ ⁽⁰⁾)과 사용자(u₂)의 수신장치(150)로부터 취득한 서브 채널 행렬(H₂)을 이용하여 빔포밍 채널 행렬(G₂)을 산출하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 빔포밍 채널 행렬(G₁)도 산출된다. 또, 빔포밍 채널 행렬(G)의 서브 행렬(G₁, G₂)은 선택된 사용자(u₁, u₂)의 수신장치(150)에 대한 등가의 채널 행렬이 된다. 즉, 빔포밍 채널 행렬(G)의 서브 행렬(G₁, G₂)은 각 수신장치(150)에 대한 빔포밍 후의 채널 행렬이 된다.The beamforming channel matrix calculator 106 integrates the beamforming matrix W obtained from the beamforming matrix calculator 104 into the channel matrix H for the combination selected by the user selector 102 to perform a virtual beam. Calculate the forming channel matrix G. However, when calculating the beamforming channel matrix G ₂ corresponding to the subchannel matrix H ₂ , the beamforming channel matrix calculator 106 receives the matrix V ₁ ⁽ obtained from the beamforming matrix calculator 104). ⁰⁾ ) and the beamforming channel matrix G ₂ can be calculated using the subchannel matrix H ₂ obtained from the receiver 150 of the user u ₂ . Similarly, the beamforming channel matrix G ₁ is also calculated. The submatrices G ₁ , G ₂ of the beamforming channel matrix G become equivalent channel matrices for the receiver 150 of the selected user u ₁ , u ₂ . That is, the submatrices G ₁ and G ₂ of the beamforming channel matrix G become the channel matrix after beamforming for each receiver 150.

수신측 SINR 추정부(108)는 빔포밍 채널 행렬 산출부(106)로부터 취득한 빔포밍 채널 행렬(G₁, G₂)을 이용하여 수신전력을 계산한다. 그리고, 수신측 SINR 추정부(108)는 수신장치(150)로부터 피드백된 잡음 분산값(또는 잡음 전력)과 빔포밍 채널 행렬(G₁, G₂)로부터 산출되는 수신전력을 이용하여 수신장치에서 검출되는 SINR을 추정한다. 그 후, 수신측 SINR 추정부(108)는 추정된 SINR의 정보를 MCS선택부(110)에 전송한다. 예를 들어 수신측 SINR 추정부(108)는 빔포밍 채널 행렬(G₂)과 사용자(u₂)의 수신장치(150)로부터 피드백된 잡음 분산값(Pn₂)을 이용하여 사용자(u₂)의 수신장치(150)에서 검출되는 평균 SINR을 추정할 수 있다.The receiver SINR estimator 108 calculates the received power using the beamforming channel matrices G ₁ and G ₂ obtained from the beamforming channel matrix calculator 106. In addition, the receiving side SINR estimator 108 uses the noise dispersion value (or noise power) fed back from the receiving apparatus 150 and the receiving power calculated from the beamforming channel matrixes G ₁ and G ₂ . Estimate the SINR detected. Thereafter, the receiver SINR estimator 108 transmits the estimated SINR information to the MCS selector 110. For example, a user using the receiving side SINR estimator 108 is beamformed channel matrix (G ₂₎ and a user-noise variance value fed back from the reception apparatus 150 of the _{_{(u 2) (Pn 2)}} (u 2) The average SINR detected by the receiver 150 may be estimated.

MCS 선택부(110)는 수신측 SINR 추정부(108)로부터 취득한 각 사용자의 수신장치(150)에서의 SINR의 추정값에 기초하여 전송 제어 파라미터(MCS; Modulating and Coding Set)를 결정한다. 예를 들어 MCS 선택부(110)는 소정의 에러율 이하가 되면서 전송속도가 최대가 되는 에러정정부호의 채널 부호화율과 변조차수를 선택 한다. 그리고, MCS 선택부(110)는 선택된 채널 부호화율의 정보를 채널 부호화부(112)에 전송함과 동시에, 선택된 변조차수의 정보를 변조 매핑부(114)에 전송한다.The MCS selector 110 determines a transmission control parameter (MCS; Modulating and Coding Set) based on an estimated value of the SINR at the receiver 150 of each user acquired from the receiver SINR estimator 108. For example, the MCS selector 110 selects a channel coding rate and a modulation order of an error correcting code having a maximum transmission rate while being below a predetermined error rate. The MCS selector 110 transmits the information of the selected channel coding rate to the channel encoder 112, and transmits the information of the selected modulation order to the modulation mapping unit 114.

채널 부호화부(112)는 MCS 선택부(110)에 의해 선택된 채널 부호화율에 기초하여 데이터를 부호화한다. 그리고, 채널 부호화부(112)는 부호화 데이터를 변조 매핑부(114)에 전송한다. The channel encoder 112 encodes data based on the channel coding rate selected by the MCS selector 110. The channel encoder 112 transmits the encoded data to the modulation mapping unit 114.

변조 매핑부(114)는, MCS 선택부(110)에 의해 선택된 변조차수에 기초하여 채널 부호화부(112)에 의해 부호화된 데이터를 변조 매핑한다. 그리고, 변조 매핑부(114)는 변조 매핑하여 얻어진 송신 심볼을 빔포밍부(116)에 전송한다. 예를 들어 사용자(u₂)의 수신장치(150)에 송신되는 데이터(d₂)는, 직병렬 변환된 후, 각각 채널 부호화부(112)에 의해 부호화되고, 변조 매핑부(114)에 의해 변조 매핑되어 사용자(u₂)에 대한 송신 심볼 벡터(s₂=[s₂₁, s₂₂])로 변환된다. 또, MCS선택부(110)에 의해 선택된 변조차수 및 채널 부호화율의 정보는 송신신호 포맷 중에 있는 제어신호가 나타내는 사용자에게 통지된다.The modulation mapping unit 114 performs modulation mapping on the data encoded by the channel encoding unit 112 based on the modulation order selected by the MCS selecting unit 110. The modulation mapping unit 114 transmits the transmission symbol obtained by modulation mapping to the beamforming unit 116. For example, the data d ₂ transmitted to the receiving apparatus 150 of the user u ₂ is serially converted and then encoded by the channel encoder 112, and then modulated by the modulation mapping unit 114. It is modulated mapped and transformed into a transmission symbol vector s ₂ = [s ₂₁ , s ₂₂ ] for user u ₂ . In addition, the information on the modulation order and channel coding rate selected by the MCS selector 110 is notified to the user indicated by the control signal in the transmission signal format.

빔포밍부(116)는 변조 매핑부(114)로부터 취득한 각 사용자의 송신 심볼 벡터(s₁, s₂)를 빔포밍 행렬 산출부(104)에 의해 생성된 빔포밍 행렬(W)에 적산하여 빔포밍 후의 송신 심볼 벡터(s')를 생성한다. 그리고, 빔포밍부(116)는 각 안테나(118)를 통하여 빔포밍 후의 송신 심볼을 수신장치(150)로 송신한다.The beamforming unit 116 integrates the transmission symbol vectors s ₁ and s ₂ of each user obtained from the modulation mapping unit 114 to the beamforming matrix W generated by the beamforming matrix calculation unit 104. A transmission symbol vector s' after beamforming is generated. The beamformer 116 transmits the transmission symbol after beamforming to the receiver 150 through each antenna 118.

이상, 본 발명의 제1 실시예에 관한 통신 시스템(1000)의 구성에 대해 상세 하게 설명하였다. 상기의 구성을 적용하면, 빔포밍을 실시하여 송신하는 경우의 각 수신장치(150)에 대한 서브 채널 행렬을 송신장치에서 계산할 수 있기 때문에, 각 서브 채널 행렬로부터 수신장치에서 검출되는 SINR을 추정하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 추정되는 SINR에 기초하여 적합한 에러정정 부호화율과 변조차수를 송신장치에서 선택하여 송신할 수 있기 때문에, 채널상황에 의하지 않고 안정된 스루풋(throughput)을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기의 구성을 적용하면, 송신 레이트를 설정하는 처리의 대부분을 송신장치에서 실행하게 되기 때문에, 수신장치의 소비전력이 감소한다는 효과도 얻을 수 있다. 또, 부호화율이나 변조차수 등의 전송 제어 파라미터는 송신신호에 포함하여 수신장치에 통지된다.The configuration of the communication system 1000 according to the first embodiment of the present invention has been described above in detail. According to the above configuration, since the subchannel matrix for each receiver 150 in the case of beamforming and transmitting can be calculated by the transmitter, the SINR detected by the receiver from each subchannel matrix is estimated. It becomes possible. As a result, an appropriate error correction coding rate and a modulation order can be selected and transmitted by the transmitter on the basis of the estimated SINR, so that stable throughput can be obtained regardless of the channel situation. In addition, if the above configuration is applied, most of the processing for setting the transmission rate is executed by the transmitting apparatus, so that the power consumption of the receiving apparatus can be reduced. In addition, transmission control parameters such as coding rate and modulation order are included in the transmission signal and notified to the receiving apparatus.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템(2000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 본 실시예에 관한 통신 시스템(2000)은 수신장치로부터 피드백된 서브 채널 행렬과 잡음 분산치에 기초하여 송신장치에서 서브 스트림마다의 최우검출후 SINR을 추정하고, 서브 스트림마다 추정된 최우검출후 SINR에 기초하여 변조차수와 채널 부호화율을 선택한다. 또, 상기 제1 실시예에 관한 통신 시스템(1000)과 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 상세한 설명을 생략한다.6 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 2000 according to a second embodiment of the present invention. The communication system 2000 according to the present embodiment estimates the SINR after the maximum likelihood detection for each substream in the transmitting apparatus based on the subchannel matrix and the noise variance value fed back from the receiver, and estimates the SINR after the estimated maximum likelihood detection for each substream. The modulation order and channel coding rate are selected based on. In addition, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the component which is substantially the same as the communication system 1000 which concerns on the said 1st Embodiment.

도 6에 나타내는 바와 같이, 통신 시스템(2000)은 송신장치(200)와 수신장치(150)에 의해 구성된다. 도 6에는 하나의 수신장치(150)(u₁)밖에 명시되어 있지 않지만, 복수의 수신장치(150)가 포함되는 것으로 가정한다. As shown in FIG. 6, the communication system 2000 is comprised by the transmitter 200 and the receiver 150. As shown in FIG. Although only one receiver 150 (u ₁ ) is specified in FIG. 6, it is assumed that a plurality of receivers 150 are included.

도 6에 나타내는 바와 같이, 송신장치(200)는 사용자 선택부(102), 빔포밍 행렬 산출부(104), 빔포밍 채널 행렬 산출부(106), 서브 스트림마다 MLD검파후 SINR 추정부(208), 서브 스트림마다 MCS 선택부(210), 채널 부호화부(112), 변조 매핑부(114), 빔포밍부(116), 및 복수의 안테나(118)로 구성된다. As illustrated in FIG. 6, the transmitter 200 includes a user selector 102, a beamforming matrix calculator 104, a beamforming channel matrix calculator 106, and an SINR estimator 208 after MLD detection for each substream. ), Each sub stream includes an MCS selector 210, a channel encoder 112, a modulation mapping unit 114, a beamforming unit 116, and a plurality of antennas 118.

서브 스트림마다 MLD검파후 SINR 추정부(208)(이하, SINR 추정부(208))는 우선, 빔포밍 채널 행렬 산출부(106)에 의해 산출된 빔포밍 후의 서브 채널 행렬(G₁, G₂)을 취득하고, 그 서브 채널 행렬에 대해 소정의 변조차수마다 최소 유클리드 거리를 계산한다.After the MLD detection for each substream, the SINR estimator 208 (hereinafter, the SINR estimator 208) firstly performs the beamforming subchannel matrixes G ₁ and G ₂ calculated by the beamforming channel matrix calculator 106. ), And calculate the minimum Euclidean distance for each predetermined modulation order for that subchannel matrix.

단, 서브 스트림마다의 최소 유클리드 거리를 추정하는 것은 매우 어렵다. 예를 들어 소정의 변조방식의 신호점 배치에 포함되는 모든 변조 신호점에 대해 다른 2개의 변조심볼의 차분인 차분 변조심볼을 산출하고, 차분 변조심볼의 조합으로 구성되는 다수의 차분 변조심볼 벡터의 각각에 대해 유클리드 거리를 계산해야 한다. 또, 각 서브 스트림에 대응하는 차분 변조심볼이 0이 되지 않는 차분 변조심볼 벡터 중에서 유클리드 거리가 최소가 되는 차분 변조심볼 벡터를 선택할 필요가 있다. 이 차분 변조심볼 벡터에 대응하는 유클리드 거리가 최소 유클리드 거리이다.However, it is very difficult to estimate the minimum Euclidean distance for each substream. For example, a differential modulation symbol, which is a difference between two other modulation symbols, is calculated for all modulation signal points included in a signal point arrangement of a predetermined modulation scheme, and a plurality of differential modulation symbol vectors composed of a combination of differential modulation symbols are obtained. You must calculate Euclidean distance for each. In addition, it is necessary to select a differential modulation symbol vector having a minimum Euclidean distance from the differential modulation symbol vectors corresponding to the respective sub-streams in which zero differential modulation symbols are not zero. The Euclidean distance corresponding to this differential modulation symbol vector is the minimum Euclidean distance.

예를 들어 변조 다치수를 M, 송신 안테나수를 N_T로 한 경우, 차분 변조심볼 벡터의 조합수는 M^(N_T)와 같다. 그래서, 송신 안테나수가 4, 변조방식이 16QAM의 경우를 생각하면, 최소 유클리드 거리를 얻기 위해 49⁴=5,764,801와 같은 조합에 대해 유클리드 거리를 계산해야 한다. 이와 같이 계산량이 방대하기 때문에, 지금까 지는 현실적인 방법이 아니라고 생각되고 있었다.For example, when M is the modulation multi-dimension and N _T is the number of transmitting antennas, the number of combinations of the differential modulation symbol vectors is equal to M ^ (N _T ). So, if the number of transmit antennas is 4 and the modulation scheme is 16QAM, the Euclidean distance should be calculated for a combination such as 49 ⁴ = 5,764,801 to obtain the minimum Euclidean distance. Because of this enormous amount of calculation, it was not considered to be a realistic method until now.

그러나, 본건 출원인은 상기 문제에 대한 매우 유효한 해결수단을 개발하여 이미 일본 특허청에 출원되어 있다(특허출원번호 2006-282376). 그 중에서, 본건 출원인은 채널 행렬을 유니터리 행렬과 상삼각 행렬로 분해(QR분해)한 후, 이 상삼각 행렬의 각 행 벡터에 대응하는 유클리드 거리가 작아지도록 차분 변조심볼 벡터의 후보를 선별하고, 소정의 조건 하에서 이에 대응하는 유클리드 거리가 최소가 되는 차분 변조심볼 벡터를 추출하는 트렐리스 탐색 알고리즘을 제안하고 있다. 이 알고리즘에 기초하여 추출된 차분 변조심볼에 대응하는 유클리드 거리가 원하는 최소 유클리드 거리가 된다. 이 알고리즘을 이용하면, 송신 안테나수가 4, 변조방식이 16QAM의 경우에서 약 22,500배의 고속화를 도모하는 것이 가능하게 되기 때문에, 상기와 같은 서브 스트림마다의 최소 유클리드 거리를 계산하는 것이 현실적이 된다.However, the present applicant has developed a very effective solution to the above problem and has already filed it with the Japanese Patent Office (Patent Application No. 2006-282376). Among them, the present applicant decomposes (QR decomposition) the channel matrix into a unitary matrix and an upper triangular matrix, and then selects candidates of the differential modulation symbol vectors so that the Euclidean distance corresponding to each row vector of the upper triangular matrix becomes small. A trellis search algorithm for extracting a differential modulation symbol vector having a minimum Euclidean distance corresponding thereto under a predetermined condition is proposed. The Euclidean distance corresponding to the differential modulation symbol extracted based on this algorithm is the desired minimum Euclidean distance. Using this algorithm, it is possible to achieve a speed of about 22,500 times in the case of 4 transmission antennas and a modulation scheme of 16QAM. Therefore, it is realistic to calculate the minimum Euclidean distance for each substream as described above.

그래서, SINR 추정부(208)는 빔포밍 후의 각 서브 채널 행렬(G1, G2)에 대해, 상기 알고리즘을 이용하여 서브 스트림마다의 최소 유클리드 거리를 산출한다. 또, SINR 추정부(208)는 서브 스트림마다 산출된 최소 유클리드 거리와 각 사용자의 수신장치(150)로부터 피드백된 잡음 분산값을 이용하여 소정의 변조방식의 후보에 대해 서브 스트림마다의 SINR을 산출한다. 그리고, SINR 추정부(208)는 산출된 서브 스트림마다의 SINR을 서브 스트림마다 MCS 선택부(210)에 전송한다.Thus, the SINR estimator 208 calculates the minimum Euclidean distance for each substream using the above algorithm for each subchannel matrix G1, G2 after beamforming. The SINR estimator 208 calculates the SINR for each substream for the candidate of a predetermined modulation scheme by using the minimum Euclidean distance calculated for each substream and the noise variance value fed back from the receiver 150 of each user. do. The SINR estimator 208 then transmits the calculated SINR for each substream to the MCS selector 210 for each substream.

서브 스트림마다 MCS 선택부(210)는 SINR 추정부(208)에 의해 산출된 서브 스트림마다의 SINR에 기초하여 최우검출 및 에러정정의 복호를 행한 후의 비트 에 러율 또는 패킷 에러율을 예측하고, 그 예측값이 소정값 이하가 되면서 전송속도를 보다 크게 하는 것이 가능한 부호화율과 변조차수를 서브 스트림마다 선택한다. 그리고, 서브 스트림마다 MCS 선택부(210)는 선택된 부호화율을 채널 부호화부(112)에 전송함과 동시에 선택된 변조차수를 변조 매핑부(114)에 전송한다.For each sub stream, the MCS selector 210 predicts the bit error rate or the packet error rate after performing the maximum likelihood detection and error correction decoding based on the SINR for each sub stream calculated by the SINR estimation unit 208, and the predicted value thereof. The coding rate and modulation order for which the transmission rate can be made larger while being below this predetermined value are selected for each substream. The MCS selector 210 transmits the selected coding rate to the channel encoder 112 and transmits the selected modulation order to the modulation mapping unit 114 for each substream.

또, 송신장치(200)는 서브 스트림마다 MCS 선택부(210)에 의해 선택된 부호화율 및 변조차수의 정보를 송신신호 포맷의 제어신호에 실어서 수신장치(150)에 통지한다. 또한, 서브 스트림마다 MCS 선택부(210)는 서브 스트림마다 부호화율과 변조차수를 선택해도 되고, 서브 스트림 공통으로 부호화율과 변조차수를 선택해도 된다. 전자의 경우, 채널 부호화부(112) 및 변조 매핑부(114)는 서브 스트림마다 MCS 선택부(210)에 의해 선택된 부호화율과 변조차수를 이용하여 서브 스트림마다 채널 부호화 및 변조매핑을 한다. 후자의 경우, 채널 부호화부(112) 및 변조 매핑부(114)는 서브 스트림마다 MCS 선택부(210)에 의해 선택된 부호화율과 변조차수를 이용하여 서브 스트림 공통으로 채널 부호화 및 변조매핑을 한다.In addition, the transmitting apparatus 200 notifies the receiving apparatus 150 by loading the control signal of the transmission signal format with the information of the coding rate and modulation order selected by the MCS selector 210 for each sub stream. In addition, the MCS selector 210 may select a coding rate and a modulation order for each substream, or may select a coding rate and a modulation order for each substream. In the former case, the channel encoder 112 and the modulation mapping unit 114 perform channel encoding and modulation mapping for each substream by using the coding rate and the modulation order selected by the MCS selector 210 for each substream. In the latter case, the channel encoder 112 and the modulation mapping unit 114 perform channel encoding and modulation mapping in common to the sub streams by using the coding rate and the modulation order selected by the MCS selector 210 for each sub stream.

이상, 본 발명의 제2 실시예에 관한 통신 시스템(2000)에 대해 설명하였다. 상기의 구성을 적용하면, 빔포밍을 실시하여 송신하는 경우의 각 수신장치(150)에 대한 서브 채널 행렬을 송신장치에서 계산할 수 있기 때문에, 각 서브 채널 행렬로부터 수신장치에서 검출되는 서브 스트림마다의 최소 유클리드 거리를 추정하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 서브 스트림마다 추정된 SINR에 기초하여 부호화율 및 변조차수를 선택하는 것이 송신장치에서 가능하게 된다. 그 결과, 채널상황에 의하지 않고 안정된 스루풋을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 서브 채널마다 전송 제 어 파라미터를 선택할 수 있기 때문에, 상기 제1 실시예에 비해서도 수신장치에서 행하는 최우검출에 대해 더욱 적합한 전송제어가 가능하게 된다. 따라서, MMSE검출에 비해 좋은 전송특성을 얻을 수 있는 최우검출을 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 최우검출에 적합한 전송제어가 가능하게 된다는 효과를 얻을 수 있다.The communication system 2000 according to the second embodiment of the present invention has been described above. According to the above configuration, since the subchannel matrix for each receiver 150 in the case of beamforming and transmitting can be calculated by the transmitter, the subchannel matrix for each substream detected by the receiver from each subchannel matrix. It is possible to estimate the minimum Euclidean distance. As a result, the transmission apparatus can select the coding rate and the modulation order based on the estimated SINR for each substream. As a result, stable throughput can be obtained regardless of the channel situation. In addition, since the transmission control parameter can be selected for each subchannel, more suitable transmission control is possible with respect to the maximum likelihood detection performed by the receiving apparatus as compared with the first embodiment. Therefore, not only the maximum likelihood detection that can obtain better transmission characteristics than the MMSE detection can be applied, but also the effect that transmission control suitable for the maximum likelihood detection can be obtained.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 수신장치의 구성도이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 수신장치는 빔포밍 채널 추정부(710), 에러율 추정부(720), 전송 파라미터 선택부(730), 및 송신부(740)로 구성된다.7 is a block diagram of a receiver using beamforming according to another exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the reception apparatus using beamforming according to the present embodiment includes a beamforming channel estimator 710, an error rate estimator 720, a transmission parameter selector 730, and a transmitter 740. .

빔포밍 채널 추정부(710)는 빔포밍을 적용한 파일럿 신호를 수신하고, 수신된 파일럿 신호를 이용하여 빔포밍 채널 행렬을 산출한다. The beamforming channel estimator 710 receives a pilot signal to which beamforming is applied, and calculates a beamforming channel matrix using the received pilot signal.

에러율 추정부(720)는 빔포밍 채널 추정부(710)에서 산출된 빔포밍 채널 행렬에 기초하여 빔포밍이 실시된 신호를 전송할 때의 에러율을 추정한다. 에러율 추정부(720)는 빔포밍이 실시된 신호를 전송할 때에 포함되는 잡음정보와 빔포밍 채널 추정부(710)에서 산출된 빔포밍 채널 행렬을 이용하여 에러율을 추정한다. 에러율 추정부(720)는 블록 대각화된 빔포밍 채널 행렬의 각 블록에 대응하는 SINR에 기초하여 에러율을 추정한다. 에러율 추정부(720)는 블록 대각화된 빔포밍 채널 행렬의 각 블록에 대해 선택 가능한 변조차수마다 최소 유클리드 거리를 계산하고, 그 계산 결과에 기초하여 서브 스트림마다 SINR을 계산한다.The error rate estimator 720 estimates an error rate when transmitting the beamformed signal based on the beamforming channel matrix calculated by the beamforming channel estimator 710. The error rate estimator 720 estimates an error rate by using the noise information included in the transmission of the beamformed signal and the beamforming channel matrix calculated by the beamforming channel estimator 710. The error rate estimator 720 estimates an error rate based on the SINR corresponding to each block of the block diagonalized beamforming channel matrix. The error rate estimator 720 calculates a minimum Euclidean distance for each selectable modulation order for each block of the block diagonalized beamforming channel matrix, and calculates an SINR for each substream based on the calculation result.

전송 파라미터 선택부(730)는 상기 에러율이 소정값 이하가 되도록 전송시 사용하는 파라미터를 선택한다. 이때, 파라미터는 송신신호를 채널 부호화하는데 사용하는 채널 부호화율과 상기 송신신호를 변조 매핑하는데 사용하는 변조 차수이다. The transmission parameter selector 730 selects a parameter to be used for transmission so that the error rate is equal to or less than a predetermined value. In this case, the parameter is a channel coding rate used for channel encoding the transmission signal and a modulation order used for modulation mapping the transmission signal.

송신부(740)는 전송 파라미터 선택부(730)에서 선택된 파라미터를 파일럿 신호를 송신한 송신 장치로 전송한다. The transmitter 740 transmits the parameter selected by the transmission parameter selector 730 to the transmitter that transmitted the pilot signal.

도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 수신방법의 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a receiving method using beamforming according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 수신방법은 도 7에 도시된 빔포밍을 이용한 수신장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 7에 도시된 빔포밍을 이용한 수신장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 수신방법에도 적용된다. Referring to FIG. 8, the reception method using the beamforming according to the present embodiment includes steps processed in time series in the reception device using the beamforming illustrated in FIG. 7. Therefore, even if omitted below, the above description of the reception apparatus using the beamforming shown in FIG. 7 is also applied to the reception method using the beamforming according to the present embodiment.

810 단계에서 빔포밍을 이용한 수신장치는 송신장치로부터 파일럿 신호를 수신한다. 이 파일럿 신호는 송신장치에서 전송하고자하는 송신신호에 부가되어 빔포밍된 후 전송되는 신호이다.In step 810, the receiver using the beamforming receives a pilot signal from the transmitter. This pilot signal is a signal that is transmitted after being beamformed in addition to the transmission signal to be transmitted by the transmission apparatus.

820 단계에서 빔포밍을 이용한 수신장치는 수신한 파일럿 신호로부터 빔포밍 채널 행렬을 추정한다.In operation 820, the receiver using the beamforming estimates the beamforming channel matrix from the received pilot signal.

830 단계에서 빔포밍을 이용한 수신장치는 820 단계에서 추정된 빔포밍 채널 행렬과 수신신호에 포함된 잡음정보를 이용하여 수신장치가 신호를 수신할 때의 에러율을 추정한다. In operation 830, the receiver using beamforming estimates an error rate when the receiver receives a signal using the beamforming channel matrix estimated in operation 820 and noise information included in the received signal.

840 단계에서 빔포밍을 이용한 수신장치는 830 단계에서 추정된 에러율에 따라 데이터 신호를 전송할 때 사용하는 파라미터를 선택한다.In step 840, the receiving apparatus using the beamforming selects a parameter used to transmit the data signal according to the estimated error rate in step 830.

850 단계에서 빔포밍을 이용한 수신장치는 840 단계에서 선택된 파라미터를 송신장치로 전송한다.In step 850, the receiver using the beamforming transmits the parameter selected in step 840 to the transmitter.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 통신 시스템(3000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 본 실시예에 관한 통신 시스템(3000)은 수신 장치에서 서브 채널 행렬과 잡음 분산값을 추정하고, 그 서브 채널 행렬과 잡음 분산값으로부터 추정되는 수신 SINR에 기초하여 변조차수와 채널 부호화율을 선택한다. 또, 상기 제1 실시예에 관한 통신 시스템(1000)과 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 상세한 설명을 생략한다.9 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 3000 according to the third embodiment of the present invention. The communication system 3000 according to the present embodiment estimates a subchannel matrix and a noise variance value in a receiving apparatus, and selects a modulation order and a channel coding rate based on the received SINR estimated from the subchannel matrix and the noise variance value. . In addition, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the component which is substantially the same as the communication system 1000 which concerns on the said 1st Embodiment.

도 9를 참조하면서, 본 실시예에 관한 통신 시스템(3000)의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 통신 시스템(3000)은 송신장치(300)와 수신장치(350)에 의해 구성된다. 도 9에는 하나의 수신장치(350)(u₁)밖에 명시되어 있지 않지만, 복수의 수신장치(350)가 포함되는 것으로 가정한다. 또, 설명의 편의상, 사용자(u₁)의 수신장치(350)를 참조하여 설명하는데, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다.With reference to FIG. 9, the structure of the communication system 3000 which concerns on a present Example is demonstrated in detail. As shown in FIG. 9, the communication system 3000 is comprised by the transmitter 300 and the receiver 350. As shown in FIG. Although only one receiver 350 (u ₁ ) is specified in FIG. 9, it is assumed that a plurality of receivers 350 are included. In addition, for convenience of description, a description will be given with reference to the reception device 350 of the user u ₁ , but the present embodiment is not limited thereto.

도 9에 나타내는 바와 같이, 송신장치(300)는 사용자 선택부(102), 빔포밍 행렬 산출부(104), 채널 부호화부(112), 변조 매핑부(114), 빔포밍 채널추정용 파일럿 신호 포함부(302), 빔포밍부(116), 및 복수의 안테나(118)로 구성된다. As shown in FIG. 9, the transmitter 300 includes a user selector 102, a beamforming matrix calculator 104, a channel encoder 112, a modulation mapping unit 114, and a beamforming channel estimation pilot signal. It is comprised of the containing part 302, the beam forming part 116, and the some antenna 118. FIG.

빔포밍 채널추정용 파일럿 신호 포함부(302)(이하, 파일럿 신호 포함 부(302))는 변조 매핑부(114)로부터 입력되는 송신 심볼 벡터에 빔포밍 후의 서브 채널 행렬을 추정하기 위한 파일럿 신호를 더한다. 그리고, 파일럿 신호 포함부(302)는 파일럿 신호가 포함된 송신 심볼 벡터를 빔포밍부(116)에 전송한다. The beamforming channel estimation pilot signal integrator 302 (hereinafter, the pilot signal integrator 302) applies a pilot signal for estimating the subchannel matrix after beamforming to a transmission symbol vector input from the modulation mapping unit 114. Add. The pilot signal integrator 302 transmits the transmission symbol vector including the pilot signal to the beamformer 116.

빔포밍부(116)는 빔포밍 행렬 산출부(104)에 의해 산출된 빔포밍 행렬에 기초하여 파일럿 신호가 포함된 송신 심볼 벡터를 빔포밍하여 송신한다. The beamformer 116 beamforms and transmits a transmission symbol vector including a pilot signal based on the beamforming matrix calculated by the beamforming matrix calculator 104.

채널 부호화부(112) 및 변조 매핑부(114)는 수신장치(350)로부터 피드백된 부호화율 및 변조차수의 정보에 기초하여 채널 부호화 및 변조매핑을 한다.The channel encoder 112 and the modulation mapping unit 114 perform channel encoding and modulation mapping based on the information of the coding rate and the modulation order fed back from the receiver 350.

도 9에 나타내는 바와 같이, 수신장치(350)는 복수의 안테나(152), 채널 추정부(154), 빔포밍 채널 추정부(158), 최우검출부(160), 채널 복호부(162), 수신 SINR 추정부(352), 및 MCS 선택부(354)로 구성된다. As shown in FIG. 9, the receiver 350 includes a plurality of antennas 152, a channel estimator 154, a beamforming channel estimator 158, a peak likelihood detector 160, a channel decoder 162, and a receiver. It consists of an SINR estimator 352 and an MCS selector 354.

수신 SINR 추정부(352)는 빔포밍 채널추정부(158)에 의해 추정된 빔포밍 후의 서브 채널 행렬(G₁)을 이용하여 수신전력을 계산한다. 수신 SINR 추정부(352)는 추정된 잡음 분산값과 빔포밍 후의 서브 채널 행렬(G₁)로부터 산출된 수신전력을 이용하여 빔포밍 후의 수신 SINR을 추정한다. 그 후, 수신 SINR 추정부(352)는 추정된 수신 SINR의 정보를 MCS 선택부(354)에 전송한다.The reception SINR estimator 352 calculates the reception power using the subchannel matrix G ₁ after the beamforming estimated by the beamforming channel estimator 158. The reception SINR estimator 352 estimates the reception SINR after beamforming using the estimated noise variance value and the reception power calculated from the subchannel matrix G ₁ after beamforming. Thereafter, the reception SINR estimator 352 transmits the information on the estimated reception SINR to the MCS selector 354.

MCS 선택부(354)는 수신 SINR 추정부(352)로부터 취득한 수신 SINR의 추정값에 기초하여 전송 제어 파라미터(MCS₁)를 결정한다. 예를 들어 MCS 선택부(354)는 소정의 에러율 이하가 되면서 전송속도가 최대가 되는 에러정정부호의 채널 부호화율과 변조차수를 선택한다. 그리고, MCS 선택부(354)는 선택된 채널 부호화율의 정 보를 송신장치(300)의 채널 부호화부(112)에 전송함과 동시에, 선택된 변조차수의 정보를 송신장치(300)의 변조 매핑부(114)에 전송한다. 또, MCS 선택부(354)에 의해 선택된 부호화율과 변조차수는 최우검출부(160) 또는 채널 복호부(162)에서 이용된다.The MCS selector 354 determines the transmission control parameter MCS ₁ based on the estimated value of the received SINR obtained from the received SINR estimator 352. For example, the MCS selector 354 selects a channel coding rate and a modulation order of an error correcting code having a maximum transmission rate while being below a predetermined error rate. The MCS selector 354 transmits information on the selected channel coding rate to the channel encoder 112 of the transmitter 300, and simultaneously transmits information on the selected modulation order to the modulation mapping unit of the transmitter 300. 114). The code rate and modulation order selected by the MCS selector 354 are used by the maximum likelihood detector 160 or the channel decoder 162.

이상, 본 발명의 제3 실시예에 관한 통신 시스템(3000)의 구성에 대해 설명하였다. 상기의 구성을 적용하면, 파일럿 신호에 빔포밍을 실시하여 송신함으로써, 수신장치(350)가 수신장치(350)의 서브 채널 행렬을 추정하는 것이 가능하게 되고, 그 서브 채널 행렬로부터 추정되는 수신 SINR에 기초하여 수신장치(350)에 적합한 에러정정 부호화율과 변조차수를 선택할 수 있다. 또한, 실제의 채널을 경유하여 취득한 신호를 기초로 파라미터가 설정되기 때문에, 상기 제1 실시예에 비해서도 보다 높은 정밀도로 전송 제어 파라미터의 선택이 가능하게 된다.In the above, the structure of the communication system 3000 which concerns on 3rd Embodiment of this invention was demonstrated. Applying the above configuration, by beamforming and transmitting the pilot signal, the receiver 350 can estimate the subchannel matrix of the receiver 350, and the received SINR estimated from the subchannel matrix. An error correction coding rate and a modulation order suitable for the receiving apparatus 350 may be selected based on. In addition, since the parameter is set based on the signal acquired via the actual channel, the transmission control parameter can be selected with higher accuracy than in the first embodiment.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 통신 시스템(4000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 본 실시예에 관한 통신 시스템(4000)은 수신 장치에서 서브 채널 행렬과 잡음 분산값을 추정하고, 그 서브 채널 행렬과 잡음 분산값으로부터 추정되는 서브 스트림마다의 SINR에 기초하여 변조차수와 채널 부호화율을 선택한다. 또, 상기 제1 실시예에 관한 통신 시스템(1000) 또는 제3 실시예에 관한 통신 시스템(3000)과 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 상세한 설명을 생략한다.10 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 4000 according to a fourth embodiment of the present invention. The communication system 4000 according to the present embodiment estimates a subchannel matrix and a noise variance value in a receiving apparatus, and modulates the order and the channel coding rate based on the SINR for each substream estimated from the subchannel matrix and the noise variance value. Select. In addition, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the component substantially the same as the communication system 1000 which concerns on the said 1st Example, or the communication system 3000 which concerns on 3rd Embodiment.

도 10을 참조하면서, 본 실시예에 관한 통신 시스템(4000)의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 통신 시스템(4000)은 송신장 치(300)와 수신장치(450)에 의해 구성된다. 도 10에는 하나의 수신장치(450)(u₁)밖에 명시되어 있지 않지만, 복수의 수신장치(450)가 포함되는 것으로 가정한다. 또, 설명의 편의상, 사용자(u₁)의 수신장치(450)를 참조하여 설명하는데, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다.With reference to FIG. 10, the structure of the communication system 4000 which concerns on a present Example is demonstrated in detail. As shown in FIG. 10, the communication system 4000 is comprised by the transmitter 300 and the receiver 450. As shown in FIG. Although only one receiver 450 (u ₁ ) is specified in FIG. 10, it is assumed that a plurality of receivers 450 are included. For convenience of explanation, the present invention will be described with reference to the receiver 450 of the user u ₁ , but the present exemplary embodiment is not limited thereto.

도 10에 나타내는 바와 같이, 수신장치(450)(u₁)는 복수의 안테나(152), 채널 추정부(154), 빔포밍 채널 추정부(158), 최우검출부(160), 채널 복호부(162), 서브 스트림마다 MLD검파후 SINR 추정부(452), 및 서브 스트림마다 MCS 선택부(454)로 구성된다. As shown in FIG. 10, the receiver 450 (u ₁ ) includes a plurality of antennas 152, a channel estimator 154, a beamforming channel estimator 158, a right-most detector 160, and a channel decoder ( 162), an SINR estimator 452 after MLD detection for each substream, and an MCS selector 454 for each substream.

서브 스트림마다 MLD검파후 SINR 추정부(452)(이하, SINR 추정부(452))는 우선 빔포밍 채널 추정부(158)에 의해 추정된 빔포밍 후의 서브 채널 행렬(G₁)을 취득하고, 그 서브 채널 행렬(G₁)에 대해 소정의 변조방식마다 최소 유클리드 거리를 계산한다. 이미 서술한 바와 같이, 서브 스트림마다의 최소 유클리드 거리를 추정하는 것은 매우 어렵다. 그래서, SINR 추정부(452)도 상기 제2 실시예에 관한 SINR 추정부(208)와 같이 상기 알고리즘을 이용하여 서브 스트림마다의 최소 유클리드 거리를 산출한다.After MLD detection for each substream, the SINR estimator 452 (hereinafter, the SINR estimator 452) _first obtains the beamforming subchannel matrix G ₁ estimated by the beamforming channel estimator 158, For the subchannel matrix G ₁ , the minimum Euclidean distance is calculated for each predetermined modulation scheme. As already mentioned, it is very difficult to estimate the minimum Euclidean distance per substream. Thus, the SINR estimator 452 also calculates the minimum Euclidean distance for each substream using the algorithm as in the SINR estimator 208 according to the second embodiment.

그리고, SINR 추정부(452)는 서브 스트림마다 산출된 최소 유클리드 거리와 추정된 잡음 분산값을 이용하여 소정의 변조방식의 후보에 대해 서브 스트림마다의 최우검출후 SINR을 산출한다. 그 후, SINR 추정부(452)는 산출된 서브 스트림마다 의 최우검출후 SINR을 서브 스트림마다 MCS 선택부(454)에 전송한다.The SINR estimator 452 calculates the SINR after the maximum likelihood detection for each substream for a candidate of a predetermined modulation scheme using the minimum Euclidean distance and the estimated noise variance value calculated for each substream. Thereafter, the SINR estimator 452 transmits the calculated SINR for each substream to the MCS selector 454 for each substream.

서브 스트림마다 MCS 선택부(454)는 SINR 추정부(452)에 의해 산출된 서브 스트림마다의 최우검출후 SINR에 기초하여 최우검출 및 에러정정의 복호를 행한 후의 비트 에러율 또는 패킷 에러율을 예측하고, 그 예측값이 소정값 이하가 되면서 전송속도를 보다 크게 하는 것이 가능한 부호화율과 변조차수를 선택한다. 그리고, 서브 스트림마다 MCS 선택부(454)는 선택된 부호화율을 송신장치(300)의 채널 부호화부(112)에 전송함과 동시에, 선택된 변조차수를 송신장치(300)의 변조 매핑부(114)에 전송한다.For each substream, the MCS selector 454 predicts the bit error rate or packet error rate after decoding the maximum likelihood detection and error correction based on the SINR after the highest likelihood detection for each substream calculated by the SINR estimation unit 452, As the predicted value becomes less than or equal to the predetermined value, the coding rate and the modulation order which can make the transmission rate higher are selected. The MCS selector 454 transmits the selected coding rate to the channel encoder 112 of the transmitter 300 for each substream, and transmits the selected modulation order to the modulation mapping unit 114 of the transmitter 300. To transmit.

이상, 본 발명의 제4 실시예에 관한 통신 시스템(4000)의 구성에 대해 설명하였다. 상기의 구성을 적용하면, 파일럿 신호에 빔포밍을 실시하여 송신함으로써, 수신장치(450)가 수신장치(450)의 서브 채널 행렬을 추정하는 것이 가능하게 되고, 그 서브 채널 행렬로부터 추정되는 수신 SINR에 기초하여 수신장치(450)에 적합한 에러정정 부호화율과 변조차수를 선택할 수 있다. 또한, 실제의 채널을 경유하여 취득한 신호를 기초로 전송 레이트가 설정되기 때문에, 상기 제1 실시예에 비해서도 보다 높은 정밀도로 전송 제어 파라미터의 선택이 가능하게 된다. 또, 서브 스트림마다의 최우검출후 SINR에 기초하여 서브 스트림마다의 전송 제어 파라미터를 선택하는 것이 가능하게 되기 때문에, 상기 제3 실시예에 관한 통신 시스템(3000)보다도 보다 최우검출에 적합한 송신 레이트 제어가 가능하게 된다.The configuration of the communication system 4000 according to the fourth embodiment of the present invention has been described above. Applying the above configuration, by beamforming and transmitting a pilot signal, it is possible for the receiving apparatus 450 to estimate the subchannel matrix of the receiving apparatus 450, and the received SINR estimated from the subchannel matrix. The error correction coding rate and the modulation order suitable for the receiving apparatus 450 can be selected based on. In addition, since the transmission rate is set based on the signal acquired via the actual channel, the transmission control parameter can be selected with higher precision than in the first embodiment. In addition, since it is possible to select transmission control parameters for each substream based on SINR after the highest likelihood detection for each substream, transmission rate control more suitable for the highest likelihood detection than the communication system 3000 of the third embodiment. Becomes possible.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 제로-포싱 빔포밍을 이용하는 멀티 사용자 MIMO시스템에 있어서, 수신 장치에서 최우검출을 이용하는 경우에서도 적합한 송신 레이트의 설정이 가능하게 된다. 그 결과, 통신품질이 안정되고, 스루풋이 증대하는 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, in a multi-user MIMO system using zero-forcing beamforming, it is possible to set a suitable transmission rate even when the receiver uses maximum likelihood detection. As a result, the communication quality can be stabilized and an increase in throughput can be expected.

첨부도면을 참조하면서 본 발명의 매우 적합한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않음은 물론이다. 통상의 기술자이면 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 명백하고, 그러한 예들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. Although a very suitable embodiment of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is, of course, not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the claims, and those examples are naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.

예를 들어 상기 각 실시예에서의 설명에서는 설명의 형편상 특정의 사용자에 대한 송신방법이나 처리방법 등을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 상기 각 실시예에 관한 기술은 마찬가지로 다른 사용자의 송신장치 또는 수신장치에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 설명 중에서 각 실시예의 특징을 언급하고 있는데, 이들의 특징을 조합한 구성에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것은 물론이다. 또한, 상기 송신장치가 수신기능을 가지고 있어도 되고, 수신장치가 송신기능을 가지고 있어도 된다. 또, 송신장치의 구성과 수신장치의 구성이 하나의 통신장치에 포함된 구성도 변형예에 포함된다. 또한, 송신장치 또는 수신장치는, 송신장치에서 수신장치로 정보를 통지하는 통지수단이나 수신장치에서 송신장치로 정보를 피드백하는 피드백수단 등을 별도 가지고 있어도 된다.For example, in the above descriptions, for the sake of explanation, the transmission method, the processing method, and the like for a specific user have been described as an example. However, the technology related to each of the above embodiments can be similarly applied to a transmitting device or a receiving device of another user. In addition, although the characteristic of each Example is mentioned in the said description, it is a matter of course that it belongs to the technical scope of this invention also about the structure which combined these characteristics. In addition, the transmitting apparatus may have a receiving function, or the receiving apparatus may have a transmitting function. Further, the configuration in which the configuration of the transmission device and the configuration of the reception device are included in one communication device is also included in the modification. The transmitting apparatus or the receiving apparatus may further have a notification means for notifying the information from the transmitting apparatus to the receiving apparatus, a feedback means for feeding back the information from the receiving apparatus to the transmitting apparatus, or the like.

또한, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.Furthermore, the present invention can be embodied as a computer-readable code on a computer-readable recording medium (including all devices having an information processing function). The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording devices include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.

도 1은 멀티 사용자 MIMO방식에 관한 통신 시스템(5)의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a communication system 5 according to a multi-user MIMO scheme.

도 2는 제로-포싱·빔포밍 기술의 설명도이다.2 is an explanatory diagram of a zero-forcing beamforming technique.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 송신장치의 구성도이다.3 is a block diagram of a transmitter using beamforming according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 송신방법의 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a transmission method using beamforming according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템(1000)의 구성을 나타내는 설명도이다.5 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 1000 according to the first embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템(2000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 2000 according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 빔포밍을 이용한 수신장치의 구성도이다. 7 is a block diagram of a receiver using beamforming according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 통신 시스템(3000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 3000 according to the third embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 통신 시스템(4000)의 구성을 나타내는 설명도이다. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of a communication system 4000 according to a fourth embodiment of the present invention.

Claims

빔포밍 행렬을 데이터 신호에 적용한 다음, 수신장치들로 상기 데이터 신호를 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 산출하는 빔포밍 채널 행렬 산출부;A beamforming channel matrix calculator for applying a beamforming matrix to a data signal and then calculating a beamforming channel matrix which is a channel matrix when transmitting the data signal to receivers;

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보에 기초하여 상기 데이터 신호 전송시 사용하는 파라미터를 선택하는 전송 파라미터 선택부; 및A transmission parameter selector for selecting a parameter to be used for transmitting the data signal based on the beamforming channel matrix and noise information fed back from the receivers; And

상기 선택된 파라미터를 이용하여 상기 데이터 신호를 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신장치.And a transmitter for transmitting the data signal using the selected parameter.

제1 항에 있어서,The method according to claim 1,

상기 빔포밍 채널 행렬 산출부는 상기 수신장치들과 상기 송신장치 간의 채널 행렬과 상기 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 빔포밍 채널 행렬을 산출하는 것을 특징으로 하는 송신장치.And the beamforming channel matrix calculator calculates the beamforming channel matrix based on a channel matrix between the receivers and the transmitter and the beamforming matrix.

제1 항에 있어서,The method according to claim 1,

상기 수신장치들로부터 피드백받은 상기 수신장치들과 상기 송신장치 간의 채널 행렬들을 이용하여 상기 빔포밍 행렬을 산출하는 빔포밍 행렬 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신장치.And a beamforming matrix calculator configured to calculate the beamforming matrix by using channel matrices between the receivers and the transmitters fed back from the receivers.

제1 항에 있어서,The method according to claim 1,

상기 수신장치들의 조합 중에서 최대 채널용량에 대응하는 수신장치들을 선택하는 수신장치 선택부를 더 포함하고,And a receiver selector for selecting receivers corresponding to a maximum channel capacity among the combination of the receivers.

상기 전송 파라미터 선택부는 상기 선택된 수신장치들로부터 잡음 정보를 피드백 받는 것을 특징으로 하는 송신장치.And the transmission parameter selector receives feedback of noise information from the selected receivers.

제1 항에 있어서,The method according to claim 1,

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보를 이용하여 상기 수신장치들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 에러율 추정부를 더 포함하고,An error rate estimator for estimating an error rate corresponding to each of the receivers by using the beamforming channel matrix and the noise information fed back from the receivers;

상기 전송 파라미터 선택부는 상기 에러율에 기초하여 상기 데이터 신호 송신시 사용하는 파라미터를 상기 수신장치들 각각에 대응하여 선택하는 것을 특징으로 하는 송신장치.And the transmission parameter selector selects a parameter used for transmitting the data signal corresponding to each of the receiving devices based on the error rate.

제5 항에 있어서,6. The method of claim 5,

상기 에러율 추정부는 상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보를 이용하여 상기 데이터 신호를 구성하는 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 것을 특징으로 하고, The error rate estimator estimates an error rate corresponding to each of the substreams constituting the data signal using the beamforming channel matrix and the noise information fed back from the receivers.

상기 전송 파라미터 선택부는 상기 에러율에 기초하여 상기 서브 스트림들 각각을 송신시 사용하는 파라미터를 상기 서브 스트림 별로 선택하는 것을 특징으로 하는 송신장치.And the transmission parameter selector selects, for each sub stream, a parameter used to transmit each of the sub streams based on the error rate.

제6 항에 있어서,The method according to claim 6,

상기 에러율 추정부는 상기 빔포밍 채널 행렬 성분 중 상기 서브 스트림들에 대응하는 성분으로 구성된 성분 블록 각각에 대하여 선택가능한 변조차수마다 계산되는 최소 유클리드 거리와 상기 잡음 정보를 이용하여 상기 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 것을 특징으로 하는 송신장치.The error rate estimating unit corresponds to each of the substreams using the noise information and the minimum Euclidean distance calculated for each selectable modulation order for each component block including components corresponding to the substreams of the beamforming channel matrix component. And a transmitter for estimating an error rate.

빔포밍 행렬이 적용된 파일럿 신호를 송신장치로부터 수신하고, 상기 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 빔포밍 행렬을 상기 파일럿 신호에 적용한 다음, 상기 파일럿 신호를 수신 장치로 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 추정하는 빔포밍 채널 추정부; A beamforming channel, which is a channel matrix when receiving a pilot signal to which a beamforming matrix is applied from a transmitter, applying the beamforming matrix to the pilot signal using the received pilot signal, and then transmitting the pilot signal to a receiver A beamforming channel estimator for estimating a matrix;

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 파일럿 신호에 포함된 잡음 정보에 기초하여 데이터 신호 전송시 사용할 파라미터를 선택하는 전송 파라미터 선택부; 및A transmission parameter selecting unit selecting a parameter to be used when transmitting a data signal based on the beamforming channel matrix and noise information included in the pilot signal; And

상기 선택된 파라미터를 상기 송신장치로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신장치.And a transmitter for transmitting the selected parameter to the transmitter.

제8 항에 있어서,9. The method of claim 8,

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 잡음 정보를 이용하여 에러율을 추정하는 에 러율 추정부를 더 포함하고,And an error rate estimator for estimating an error rate using the beamforming channel matrix and the noise information.

상기 전송 파라미터 선택부는 상기 에러율에 기초하여 상기 데이터 신호 송신시 사용하는 파라미터를 선택하는 것을 특징으로 하는 수신장치.And the transmission parameter selector selects a parameter used when transmitting the data signal based on the error rate.

제9 항에 있어서,The method of claim 9,

상기 에러율 추정부는 상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 잡음 정보를 이용하여 상기 데이터 신호를 구성하는 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 것을 특징으로 하고, The error rate estimator estimates an error rate corresponding to each of the substreams constituting the data signal using the beamforming channel matrix and the noise information.

상기 전송 파라미터 선택부는 상기 에러율에 기초하여 상기 서브 스트림들 각각을 송신시 사용하는 파라미터를 상기 서브 스트림 별로 선택하는 것을 특징으로 하는 수신장치.And the transmission parameter selecting unit selects, for each sub stream, a parameter used when transmitting each of the sub streams based on the error rate.

제10 항에 있어서,11. The method of claim 10,

상기 에러율 추정부는 상기 빔포밍 채널 행렬 성분 중 상기 서브 스트림들에 대응하는 성분으로 구성된 성분 블록 각각에 대하여 선택가능한 변조차수마다 계산되는 최소 유클리드 거리와 상기 잡음 정보를 이용하여 상기 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 것을 특징으로 하는 수신장치.The error rate estimating unit corresponds to each of the substreams using the noise information and the minimum Euclidean distance calculated for each selectable modulation order for each component block including components corresponding to the substreams of the beamforming channel matrix component. And a receiver for estimating an error rate.

빔포밍 행렬을 데이터 신호에 적용한 다음, 수신장치들로 상기 데이터 신호를 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 산출하는 단계;Applying a beamforming matrix to a data signal, and then calculating a beamforming channel matrix which is a channel matrix when transmitting the data signal to receivers;

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보에 기초하여 상기 데이터 신호 전송시 사용하는 파라미터를 선택하는 단계; 및Selecting a parameter used to transmit the data signal based on the beamforming channel matrix and the noise information fed back from the receivers; And

상기 선택된 파라미터를 이용하여 상기 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신방법.Transmitting the data signal using the selected parameter.

제12 항에 있어서,13. The method of claim 12,

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보를 이용하여 상기 수신장치들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 단계를 더 포함하고,Estimating an error rate corresponding to each of the receivers by using the beamforming channel matrix and the noise information fed back from the receivers;

상기 파라미터를 선택하는 단계는 상기 에러율에 기초하여 상기 데이터 신호 송신시 사용하는 파라미터를 상기 수신장치들 각각에 대응하여 선택하는 것을 특징으로 하는 송신방법.The selecting of the parameter may include selecting a parameter used for transmitting the data signal corresponding to each of the receiving apparatuses based on the error rate.

제12 항에 있어서,13. The method of claim 12,

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 수신장치들로부터 피드백된 잡음 정보를 이용하여 상기 데이터 신호를 구성하는 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 단계를 더 포함하고, Estimating an error rate corresponding to each of the substreams constituting the data signal using the beamforming channel matrix and the noise information fed back from the receivers;

상기 파라미터를 선택하는 단계는 상기 에러율에 기초하여 상기 서브 스트림들 각각을 송신시 사용하는 파라미터를 상기 서브 스트림 별로 선택하는 것을 특징으로 하는 송신방법.The selecting of the parameter may include selecting, for each sub stream, a parameter used for transmitting each of the sub streams based on the error rate.

제14 항에 있어서,15. The method of claim 14,

상기 에러율을 추정하는 단계는 상기 빔포밍 채널 행렬 성분 중 상기 서브 스트림들에 대응하는 성분으로 구성된 성분 블록 각각에 대하여 선택가능한 변조차수마다 계산되는 최소 유클리드 거리와 상기 잡음 정보를 이용하여 상기 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 것을 특징으로 하는 송신방법.The estimating of the error rate may be performed using the minimum Euclidean distance calculated for each selectable modulation order for each component block composed of components corresponding to the sub-streams of the beamforming channel matrix component and the noise information. A transmission method characterized by estimating an error rate corresponding to each.

빔포밍 행렬이 적용된 파일럿 신호를 송신장치로부터 수신하고, 상기 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 빔포밍 행렬을 상기 파일럿 신호에 적용한 다음, 상기 파일럿 신호를 수신 장치로 전송할 때의 채널 행렬인 빔포밍 채널 행렬을 추정하는 단계;A beamforming channel, which is a channel matrix when receiving a pilot signal to which a beamforming matrix is applied from a transmitter, applying the beamforming matrix to the pilot signal using the received pilot signal, and then transmitting the pilot signal to a receiver Estimating the matrix;

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 파일럿 신호에 포함된 잡음 정보에 기초하여 데이터 신호 전송시 사용할 파라미터를 선택하는 단계; 및Selecting a parameter to be used when transmitting a data signal based on the beamforming channel matrix and noise information included in the pilot signal; And

상기 선택된 파라미터를 상기 송신장치로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신방법.And transmitting the selected parameter to the transmitting device.

제16 항에 있어서,17. The method of claim 16,

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 잡음 정보를 이용하여 에러율을 추정하는 단계를 더 포함하고,Estimating an error rate using the beamforming channel matrix and the noise information;

상기 파라미터를 선택하는 단계는 상기 에러율에 기초하여 상기 데이터 신호 송신시 사용하는 파라미터를 선택하는 것을 특징으로 하는 수신방법.The selecting of the parameter may include selecting a parameter used when transmitting the data signal based on the error rate.

제16 항에 있어서,17. The method of claim 16,

상기 빔포밍 채널 행렬과 상기 잡음 정보를 이용하여 상기 데이터 신호를 구성하는 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 단계를 더 포함하고,Estimating an error rate corresponding to each of the substreams constituting the data signal using the beamforming channel matrix and the noise information;

상기 파라미터를 선택하는 단계는 상기 에러율에 기초하여 상기 서브 스트림들 각각을 송신시 사용하는 파라미터를 상기 서브 스트림 별로 선택하는 것을 특징으로 하는 수신방법.The selecting of the parameter may include selecting a parameter used for transmitting each of the sub streams for each sub stream based on the error rate.

제18 항에 있어서,19. The method of claim 18,

상기 에러율을 추정하는 단계는 상기 빔포밍 채널 행렬 성분 중 상기 서브 스트림들에 대응하는 성분으로 구성된 성분 블록 각각에 대하여 선택가능한 변조차수마다 계산되는 최소 유클리드 거리와 상기 잡음 정보를 이용하여 상기 서브 스트림들 각각에 대응하는 에러율을 추정하는 것을 특징으로 하는 수신방법.The estimating of the error rate may include calculating the substreams using the minimum Euclidean distance and the noise information calculated for each selectable modulation order for each component block composed of components corresponding to the substreams of the beamforming channel matrix component. Receiving method for estimating the error rate corresponding to each.

제 12 항 또는 제 16 항에 있어서, 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체. A computer-readable recording medium according to claim 12 or 16, which records a program for executing the method of any one of the computer.