KR101358991B1 - 다중 빔형성 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔형성(Beamforming) 방법 및 장치에 관한 것으로 각 사용자 단말기로부터 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에서 선택한 제1 코드워드의 정보를 포함하는 피드백 정보를 수신하여, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 복수의 사용자 단말기를 그룹핑하고, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보와 상기 그룹핑 정보를 이용하여, 상기 복수의 사용자 단말기 중에서 상기 복수의 스트림을 할당할 사용자 단말기 및 상기 코드북에서 빔형성 시 사용할 제2 코드워드를 결정하고 상기 복수의 스트림으로 전송할 데이터에 상기 제2 코드워드와 일원행렬을 곱한다.
Figure R1020070093542
빔형성, 다중 빔형성, COMBF, CBF-CR, CMBF-CR, SDMA

Description

다중 빔형성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MULTIPLE BEAMFORMING}
본 발명은 빔형성(Beamforming) 방법 및 장치에 관한 것으로 특히, 다중 사용자 환경에서 다중 사용자 다이버시티 이득(Diversity gain)을 얻을 수 있는 다중 빔형성 방법 및 장치에 관한 것이다.
다중 사용자 환경에서의 다중 사용자 다이버시티 이득은 각 사용자의 독립적인 페이딩 채널의 변화를 살펴보며 스케줄링을 통해 각 사용자의 채널이 거의 최상의 상태에 다다랐을 때 자원을 할당함으로써 얻어진다. 이 다이버시티 이득은 채널 변화가 커짐에 따라 커지게 되고, 따라서 채널 변화가 작거나 느린 채널 환경에서 제약을 받는다.
오퍼튜니스틱 빔형성(Opportunistic BeamForming, 이하 "OBF"라 함)은 다수의 송신안테나를 이용하여 인위적으로 크고 빠른 채널변화를 유도하여 다중사용자 다이버시티 이득을 이끌어 낼 수 있는 기법이다. OBF는 사용자가 많을 경우에는 언제든지 채널이 최상의 상태인 사용자가 있을 확률이 높다는 근거하에, 해당 타임슬롯(timeslot)에서 채널이 최상의 상태인 사용자에게 무선자원을 할당함으로써 시스템의 용량을 향상시킨다. 그러나, OBF는 매 타임슬롯마다 하나의 빔을 형성하므로 사용자가 적은 경우에는 성능이 크지 않다.
이러한 단점을 보완하기 위해 등장한 코드북 기반 오퍼튜니스틱 빔형성(Codebook-based Opportunistic Beamforming, 이하 "COBF"라 함)은 기존의 코드북 기반 빔형성(codebook-based Beamforming, 이하 "CBF"라 함)에 약속된 패턴의 무작위 일원 행렬(unitary matrix)을 이용하여 다중사용자 다이버시티 이득을 얻음으로써 기존의 OBF이나 CBF보다 더 우수한 시스템 용량을 가진다. COBF에서 약속된 패턴의 무작위 일원 행렬은 송신 전력의 변화 없이 채널의 변화를 유도하여 오퍼튜니스틱 효과를 얻게 하며, 코드북의 여러 코드워드(Code word)는 각 사용자에게 빔형성 벡터 선택의 다양성을 부여하여 사용자가 적은 경우에도 우수한 성능을 얻게 한다.
그러나 OBF와 COBF은 다중 송신안테나를 이용하여 매 타임슬롯마다 하나의 스트림만을 전송하므로 다중안테나에 의한 공간자유도를 충분히 활용하지 못한다.
반면, 다중안테나에 의한 다중 직교빔을 통하여 다중 스트림을 동일한 자원을 사용하는 여러 사용자에게 동시에 전송하는 공간 분할 다중 접속(Space division multiple access, 이하 "SDMA"라 함)방식인 오퍼튜니스틱 다중 빔포밍(Opportunistic Multiple Beamforming, 이하 "OMBF"라 함)과 여러 개의 일원 행렬로 구성된 코드북을 이용하는 SDMA방식인 PU2RC(Per User Unitary Rate Control)은 공간자유도의 활용도를 증가시켜 시스템 용량을 향상시킨 다중사용자 MIMO(Multiple Input Multiple Output)방식이다.
그러나 OMBF는 매 타임슬롯마다 한 세트의 다중빔으로 적합한 사용자를 찾아 야 하므로 사용자수가 적은 경우에 성능이 저하되며, PU2RC는 채널 변화가 작거나 느린 채널 환경에서는 다중사용자 다이버시티 이득을 충분히 얻지 못하는 단점이 있다.
그리고 코드북 기반의 프리코딩(precoding) 방식은 코드북 사이즈가 클수록 더 많은 채널정보를 가지므로 각 사용자가 최상의 채널 이득을 얻을 가능성이 커져 프리코딩의 성능이 향상된다. 그러나 코드북 사이즈가 크면 사용자 단말기가 자신이 선택한 코드워드의 인덱스를 피드백할 때, 피드백을 위한 시스템 오버헤드(overhead)가 커진다. 특히 사용자가 많아질수록 오버헤드는 선형적으로 증가하게 되어 공용채널을 사용하여 피드백을 하는 경우에는 심각한 문제가 발생하게 된다
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채널 변화가 작은 환경에서도 다중 사용자 다이버시티 이득을 충분히 얻게 하고, 다중안테나에 의한 공간자유도를 충분히 활용할 수 있는 다중 빔형성 방법과 코드북에 대한 피드백 오버헤드를 감소시키는 빔형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법은 각 사용자 단말기로부터 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에서 선택한 제1 코드워드의 정보를 포함하는 피드백 정보를 수신하여, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 복수의 사용자 단말기를 그룹핑하고, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보와 상기 그룹핑 정보를 이용하여, 상기 복수의 사용자 단말기 중에서 상기 복수의 스트림을 할당할 사용자 단말기 및 상기 코드북에서 빔형성 시 사용할 제2 코드워드를 결정하고 상기 복수의 스트림으로 전송할 데이터에 상기 제2 코드워드와 일원행렬을 곱한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법은 각 사용자 단말기로부터 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에서 선택한 제1 코드 워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하고, 상기 코드북의 코드 워드 중에서 프리코딩 시 사용 할 제2 코드워드 및 상기 복수의 스트림을 모두 할당할 사용자 단말기를 결정하고, 상기 복수의 스트림을 모두 할당할 사용자 단말기에게 전송할 데이터에 상기 제2 코드워드와 일원행렬을 곱한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 기지국의 빔형성 방법은 복수의 코드워드를 포함하는 코드북의 코드워드를 복수의 코드워드 그룹으로 나누고, 상기 복수의 코드워드 그룹 중 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하고, 각 사용자 단말기로부터 상기 결정한 코드워드 그룹에서 선택한 제1 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하고, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 해당 타임슬롯에 데이터를 전송할 사용자 단말기를 결정하고 상기 해당 타임슬롯에 데이터를 전송할 사용자 단말기의 상기 제1 코드워드를 제2 코드워드로 결정하고, 상기 제2 코드워드를 이용하여 빔형성을 수행한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법은 복수의 코드워드를 포함하는 코드북의 코드워드를 복수의 코드워드 그룹으로 나누고, 상기 복수의 코드워드 그룹 중 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하고, 각 사용자 단말기로부터 상기 결정한 코드워드 그룹에서 선택한 제1 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하고, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수의 사용자 단말기를 그룹핑하고, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보와 상기 사용자 단말기를 그룹핑하는 단계의 결과를 이용하여 상기 복 수의 스트림을 할당할 사용자 단말기 및 상기 코드북에서 빔형성시 사용할 제2 코드워드를 결정하고, 상기 제2 코드워드를 이용하여 빔형성을 수행한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법은 복수의 코드워드를 포함하는 코드북의 코드워드를 복수의 코드워드 그룹으로 나누고, 상기 복수의 코드워드 그룹 중 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하고, 각 사용자 단말기로부터 상기 결정한 코드워드 그룹에서 선택한 제1 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하고, 상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수의 스트림을 모두 할당할 사용자 단말기 및 상기 결정한 코드워드 그룹에서 빔형성시 사용할 제2 코드워드를 결정하고, 상기 제2 코드워드를 이용하여 빔형성을 수행한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 일원행렬을 이용하요 다중 사용자 다이버시티 이득을 향상시키고, 매 타임슬롯마다 다중 빔을 전송함으로써 다중안테나에 의한 공간자유도를 충분히 활용할 수 있고, 코드북을 코드워드 그룹으로 그룹핑함으로써 피드백 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기 에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 빔형성 방법 및 장치에 대해 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 빔형성 방법은 각 사용자 단말기들이 선택한 코드 워드의 정보와 그 코드 워드 행렬에 의한 스트림 별 신호대 간섭잡음비(Signal to Interference plus Noise Ratio, 이하 "SINR"라 함)를 포함한 피드백 정보를 기지국으로 보내면, 기지국은 각 사용자들로부터 받은 피드백 정보를 이용하여 하나의 코드워드를 결정하고, 결정된 코드워드를 선택한 사용자에게 스트림을 나누어 할당한 후, 다수의 안테나로 여러 스트림을 동시에 전송한다. 아래에서는 이러한 방법을 코드북 기반 오퍼튜니스틱 다중 빔형성(Codebook-based Opportunistic Multiple Beamforming, 이하 "COMBF"이라 함)이라 한다. 본 발명의 제1 실시예 및 이하 다른 실시예에서는 코드워드의 인덱스를 코드워드의 정보로 사용하는 것으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 장치의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 장치는 수신기(110), 사용자 단말기 그룹핑부(120), 스케줄러(130), 적응 변조 및 코딩기 (Adaptive Modulation and Coding, 이하 "AMC"라 함)(140), COMBF 프리코더(150) 및 다중화기(160)를 포함한다.
수신기(110)는 각 사용자 단말기로부터 피드백 정보를 수신하여 사용자 단말기 그룹핑부(120), 스케줄러(130), AMC(140) 및 COMBF 프리코더(150)에 전달한다. 피드백 정보는 각 사용자들이 선택한 코드 워드의 인덱스와 그 코드 워드에 의한 스트림 별 SINR을 포함한다.
사용자 단말기 그룹핑부(120)는 수신기(110)로부터 전달받은 각 사용자의 피드백 정보를 검색하여 동일한 코드 워드를 선택한 사용자 단말기들이 하나의 사용자 단말기 그룹에 속하도록 사용자들을 그룹핑한다.
스케줄러(130)는 수신기(110)로부터 전달받은 각 사용자의 피드백 정보를 이용하여 프리코딩할 때 사용할 코드워드를 결정하고, 각 스트림의 무선자원을 할당할 사용자를 결정한다.
각 사용자 단말기 그룹별로 사용자 단말기들의 스트림 별 SINR을 비교하여 해당 스트림의 SINR이 가장 큰 사용자 단말기에게 상기 해당 스트림을 할당한다. 그리고 위와 같이 SINR이 가장 큰 사용자 단말기에게 해당 스트림을 할당했을 때, 각 사용자 단말기 그룹별 전체전송률을 계산하여 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기 그룹의 코드워드를 선택한다.
AMC(140)는 전송할 데이터의 변조 및 코딩을 수행한다.
COMBF 프리코더(150)는 복수의 가중치부(151)와 일원행렬 곱셈기(152)를 포함한다. 복수의 가중치부(151)는 각 스트림으로 전송할 데이터에 스케줄러(130)가 결정한 코드워드의 대응하는 열벡터를 곱한다. 일원행렬 곱셈기(152)는 복수의 가중치부(151)의 출력값에 일원행렬을 곱해 인위적으로 임의의 채널 변화를 유도하여 다중 사용자 다이버시티 이득을 극대화한다.
다중화기(160)는 COMBF 프리코더(150)의 출력값들을 다중화하고 MIMO 미드앰블(Multi Input Multi Output Midamble)을 삽입하여 다수개의 송신 안테나를 통해 전송한다.
다음, 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 방법에 대해 도2를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 COMBF 방법을 나타낸 순서도이다.
사용자 단말기는 MIMO 미드앰블을 통해 전송된 파일럿을 이용하여 채널추정을 수행한다(S210). 기지국은 송신 안테나의 개수(Mt)만큼 파일럿을 전송한다. 사용자 단말기 k의 수신신호(yk(t))는 수학식 1 같다.
Figure 112007066718818-pat00001
여기서, p(t)는 파일럿이고, nk(t)는 백색잡음 및 간섭신호이고, Hk는 기지국과 사용자 단말기 k간의 채널이고, 사용자 단말기 k가 수학식 1을 이용해 추정한 채널을
Figure 112007066718818-pat00002
라 한다.
사용자 단말기는 코드북의 각 코드워드에 대해, 각 코드워드에 의한 스트림 별 SINR을 계산하고, 상기 데이터의 스트림 별 SINR을 이용하여 전체 전송률을 계산한다(S220).
먼저, 코드북 및 코드워드에 대해 설명한다. 사용자의 단말기가 선택한 코드워드의 인덱스를 전송하기 위해 C-bit가 필요한 코드북을 C-bit의 코드북이라고 하고, C-bit의 코드북은 2C개의 코드워드를 갖고 있다. 단일빔을 전송하기 위한 코드북은 각각의 코드워드가 하나의 벡터로 이루어지고, 다중빔을 전송하기 위한 경우에는 각각의 코드워드가 행렬로 구성된다. 본 발명의 제 1 실시예는 다중빔을 전송하는 방법이므로, 각각의 코드워드는 행렬로 구성되고 q번째 코드워드 Wq는 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112007066718818-pat00003
, q=0, 1, 2, …, Q-1
Q는 코드북에 포함된 코드워드의 개수이고, Ns는 전송할 스트림의 개수이고 wq,n은 코드워드 Wq의 n번째 열벡터이다.
사용자 단말기는 추정된 채널 Hk와 송신기와 수신기간에 미리 약속된 패턴의 무작위 일원행렬을 이용하여 코드북의 각 코드워드에 대해서 각 코드워드에 의한 스트림 별 SINR 또는 전송률을 측정하고 모든 스트림을 통해 전송할 수 있는 데이터의 전체 전송률을 계산한다. 표 1은 사용자 단말기에서 계산한 각 코드워드에 대 한 스트림 별 채널품질정보(Channel Quality Information, 이하 "CQI"라 함)와 전체전송률을 나타낸다. CQI는 SINR 또는 전송률이 된다.
코드워드 인덱스 0 1 … Q-1
스트림 1 SINR0,1(or R0,1) SINR1,1(or R1,1) … SINRQ-1,1(or RQ-1,1)
스트림 2 SINR0,2(or R0,2) SINR1,2(or R1,2) … SINRQ-1,2(or RQ-1,2)
… … … … …
스트림 Ns SINR0,Ns(orR0,Ns) SINR1,Ns(orR1,Ns) … SINRQ-1,Ns(or RQ-1,Ns)
전체전송률 R0 R1 … RQ-1
여기서,
Figure 112007066718818-pat00004
는 사용자 단말기 k에서 코드워드 행렬 qk의 n번째 열 벡터에 의해 계산되는 SINR 값을 나타내고,
Figure 112007066718818-pat00005
는 사용자 단말기 k에서 코드워드 행렬 qk의 n번째 열 벡터에 의해 계산되는 전송률을 나타내고,
Figure 112007066718818-pat00006
는
Figure 112007066718818-pat00007
또는
Figure 112007066718818-pat00008
를 이용하여 계산되는 전체전송률을 나타낸다.
사용자 단말기는 전체전송률이 가장 큰 코드워드를 선택하고, 선택한 코드 워드의 인덱스(qk *)와 선택한 코드 워드에 의한 스트림 별 SINR를 피드백 정보로 기지국으로 전송한다(S230). 이 때, 사용자 단말기는 선택한 코드워드의 인덱스(qk *)와 SINR이 가장 큰 스트림의 인덱스와 SINR을 피드백하고 상기 SINR이 가장 큰 스트림을 제외한 나머지 스트림의 SINR은 피드백하지 않을 수도 있는데, 이 경우에는 기지국 스케쥴러는 해당 단말기에 하나의 스트림만 할당하게 된다.
기지국의 사용자 단말기 그룹핑부(120)는 각각의 사용자 단말기로부터 수신한 피드백 정보를 이용하여 사용자 단말기들을 그룹핑한다(S240). 이 때, 동일한 코드워드를 선택한 사용자 단말기들이 하나의 그룹에 속하도록 사용자 단말기들을 그룹핑한다. 그러면, 최대로 코드북의 크기 즉, 코드북이 갖고 있는 코드워드의 개수만큼의 그룹이 만들어진다.
기지국 스케줄러(130)는 사용자 단말기의 피드백 정보를 이용하여 프리코딩 시 사용할 코드워드를 결정하고 각각의 스트림을 할당할 사용자 단말기를 결정한다(S250). 기지국 스케줄러(130)는 S240단계에서 그룹핑한 각 사용자 단말기 그룹별로 사용자들의 스트림 별 SINR을 비교하여 SINR이 가장 큰 사용자에게 해당 스트림을 할당한다. 그리고 위와 같이 SINR이 가장 큰 사용자 단말기에게 해당 스트림을 할당했을 때, 각 사용자 단말기 그룹별 전체전송률을 계산하여 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기 그룹의 코드워드를 프리코딩 시 사용할 코드워드로 결정한다.
기지국의 COMBF 프리코더(150)는 S250단계에서 결정된 코드워드와 송신기와 수신기 사이에 미리 약속된 일원행렬을 이용해 프리코딩을 수행한다(S260).
구체적으로, 각 스트림에 대한 가중치부(151)는 수학식 3과 같이 전송할 데이터에 상기 결정된 코드워드를 곱한다.
Figure 112007066718818-pat00009
여기서, s(t)는 타임슬롯 t에서 전송할 데이터이고,
Figure 112007066718818-pat00010
는 상기 결정된 코드워드로이다. 여기서, kn *를 n번째 스트림을 할당한 사용자 단말기를 나타내고,
Figure 112007066718818-pat00011
는 상기 결정된 코드워드
Figure 112007066718818-pat00012
의 n번째 열 벡터이다.
즉, 각 스트림에 상기 결정된 코드워드의 각 열벡터를 곱하기 때문에 각 스트림별로 상이한 코드워드 벡터를 적용하게 되어, 데이터를 다중빔을 통해 전송하게 된다.
다음으로, 일원행렬 곱셈기(152)는 수학식 4와 같이 가중치부(151)의 출력값에 송신기와 수신기 사이에 약속된 일원행렬을 곱한다.
Figure 112007066718818-pat00013
여기서, U(t)는 일원행렬이다.
이 때, 매 타임슬롯마다 다른 일원행렬을 사용하여 빔의 전송전력을 유지시키면서 방향을 매 타임슬롯마다 바꿔줌으로써 인위적으로 채널 변화를 유도하여 다중사용자 다이버시티 이득을 극대화할 수 있다.
다중화기(160)는 COMBF 프리코더(150)의 출력값들을 다중화하고 MIMO 미드앰블(MIMO Midamble)을 삽입하여 다수개의 송신 안테나를 통해 전송한다(S270).
이상, 본 발명의 제1 실시예에서는 COMBF 장치 및 방법이 다중 사용자 MIMO로 동작하는 경우에 대해 설명하고 있으나, COMBF 장치 및 방법은 단일사용자 MIMO로 동작할 수도 있다. COMBF 장치 및 방법이 단일사용자 MIMO로 동작하는 경우에는 S230 단계에서 사용자 단말기는 선택한 코드워드의 인덱스(qk *)와 선택한 코드워드에 의해 모든 스트림을 통해 전송할 수 있는 데이터의 전체 전송률을 피드백하고, 선택한 코드 워드에 의한 스트림 별 SINR를 피드백하지 않을 수 있다. 그러면 기지국의 스케줄러(130)는 모든 사용자의 전체전송률을 비교하여 전체전송률이 가장 큰 사용자의 데이터를 그 사용자가 선택한 코드워드를 이용해 프리코딩하고, 모든 스트림을 그 사용자에게 할당하여 전송한다. 제1 실시예에 따른 COMBF 장치가 단일 사용자에게 복수의 모든 스트림을 전송하도록 동작할 때는 사용자 단말기 그룹핑부(120)가 생략될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 빔형성 방법 및 장치에 대해 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 빔형성 방법은 사이즈가 큰 코드북을 여러 개의 그룹으로 나눈 후 매 타임슬롯마다 서로 다른 코드그룹을 코드북으로 사용한다. 따라서, 매 타임슬롯에서 사용하는 코드북은 전체 코드북 중 하나의 코드그룹이므로 사용자 단말기가 선택한 코드워드의 인덱스를 피드백할 때, 코드북 전체에서의 인덱스를 피드백 할 필요가 없고, 해당 타임슬롯에서 사용하는 코드그룹에서의 인덱스를 피드백하면 되므로 피드백을 위한 시스템 오버헤드를 줄일 수 있다. 아래에서는 이러한 방법을 코드 순환을 수반한 코드북 기반 빔형성(Codebook-based Beamforming with Code Rotation, 이하 "CBF-CR"이라 함) 방법이라 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CBF-CR 장치의 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 CBF-CR 장치는 수신기(310), 스케줄러(320), AMC(Adaptive Modulation and Coding)(330), CBF-CR 프리코더(340) 및 다중화기(350)를 포함한다.
수신기(310)는 각 사용자 단말기로부터 피드백 정보를 수신하여 스케줄러(320), AMC(330) 및 CBF-CR 프리코더(340)에 전달한다. 피드백 정보는 각 사용자들이 선택한 코드 워드의 인덱스와 CQI(SINR 또는 전송률)를 포함한다.
스케줄러(320)는 사용자 단말기의 피드백 정보를 이용하여 최적의 코드벡터와 최적의 사용자 단말기를 결정한다.
AMC(330)는 전송할 데이터의 변조 및 코딩을 수행한다.
CBF-CR 프리코더(340)는 상기 최적의 사용자 단말기로 전송할 데이터에 상기 최적의 코드벡터를 곱해 프리코딩을 수행한다.
다중화기(350)는 CBF-CR 프리코더(340)의 출력값들을 다중화하고 MIMO 미드앰블(MIMO Midamble)을 삽입하여 다수개의 송신 안테나를 통해 전송한다.
다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 CBF-CR 방법에 대해 도4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 4은 본 발명의 실시예에 따른 CBF-CR 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, CBF-CR 장치는 코드북의 코드워드를 그룹핑한다(S410). 도 5는 C-bit코드북을 G개의 그룹으로 코드 워드 그룹핑하는 방법을 나타낸 도면이다.
제1 실시예에서 설명한 바와 같이, C-bit의 코드북을 사용하는 경우 사용자의 단말기는 선택한 코드워드를 전송하기 위해 C-bit가 필요하고, 단일빔을 전송하 기 위한 코드북은 각각의 코드워드가 하나의 벡터로 이루어지고, 다중빔을 전송하기 위한 경우에는 각각의 코드워드가 행렬로 구성된다. 본 발명의 제2 실시예는 단일빔을 전송하는 방법이므로, 제2 실시예에서의 코드워드는 하나의 벡터로 이루어진다.
도 5에 도시한 바와 같이, C-bit 코드북은 2C개의 코드워드
Figure 112007066718818-pat00014
를 갖고 있다. 2C개의 코드워드를 G개의 코드워드 그룹
Figure 112007066718818-pat00015
으로 나누면, Mod(2C, G)=0을 만족하면 하나의 코드워드 그룹은 2C/G 개의 코드워드로 구성된다. 도 5와 같이, 코드워드를 코드워드의 인덱스 순서대로 2F개씩 나눈다면 (g+1)번째 코드그룹은
Figure 112007066718818-pat00016
로 나타낼 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서는 각 코드워드 그룹을 코드북으로 사용하고 매 타임슬롯마다 사용하는 코드워드 그룹을 바꾼다. 즉, G개의 F-bit 코드워드 그룹
Figure 112007066718818-pat00017
각각을 하나의 F-bit 코드북으로 간주하여 한 타임슬롯에 하나의 코드워드 그룹을 코드북으로 사용하여 프리코딩하고 매 타임슬롯마다 다른 코드워드 그룹을 코드북으로 사용한다. 이 때, 타임슬롯 t에서 사용하는 코드워드 그룹 C(t) 는
Figure 112007066718818-pat00018
일 때,
Figure 112007066718818-pat00019
로 하여, G개의 F-bit 코드그룹을 G개의 타임슬롯마다 반복해서 사용할 수 있다.
따라서, 매 타임슬롯마다 F-bit 코드북을 사용하므로 각 단말기는 선택한 코드워드의 인덱스를 피드백하기 위해 F비트만 필요하게 된다. 뿐만 아니라, 매 타임 슬롯마다 다른 코드워드 그룹을 사용하므로 빔의 방향을 매 시간단위마다 바꿔줌으로 다중사용자 다이버시티 이득도 향상된다.
다음으로, 사용자 단말기는 MIMO Midamble을 통해 전송된 파일럿을 이용하여 채널추정을 수행한다(S420). 사용자 단말기가 제1 실시예에서 설명한 것과 동일한 방법으로 채널추정을 수행하여 추정된 채널
Figure 112007066718818-pat00020
를 계산한다.
사용자 단말기는 타임슬롯 t에 약속된 코드워드 그룹에서 프리코딩시 사용할 코드워드를 선택한다(S430). 사용자 단말기는 타임슬롯 t에서 약속된 코드워드 그룹의 각각의 코드워드에 대해
Figure 112007066718818-pat00021
를 계산하여 코드워드 벡터를 선택한다. 여기서,
Figure 112007066718818-pat00022
(q=0, 1, 2,…, 2F-1)는 타임슬롯 t에서 약속된 코드워드 그룹이 가지고 있는 코드워드이다.
사용자 단말기는 선택한 코드워드의 인텍스(qk *)와 선택한 코드워드를 사용하여 프리코딩하는 경우의 CQI를 피드백한다(S440).
기지국 스케줄러(320)는 사용자 단말기들의 피드백 정보를 이용하여 최적의 코드워드 및 최적의 사용자 단말기를 결정한다(S450). 기지국 스케줄러(320)는 사용자 단말기의 피드백 정보의 전송률이 가장 큰 사용자 단말기를 최적의 사용자 단말기로 결정하고 최적의 사용자 단말기가 선택한 코드워드를 최적의 코드워드로 결정한다. 이 때, 기존의 CBF에서 최적의 코드워드 및 최적의 사용자 단말기를 결정하는 위해 사용한 다른 방법에 따라 최적의 코드워드 및 최적의 사용자 단말기를 결정할 수도 있다.
기지국의 CBF-CR 프리코더(340)는 S450 단계에서 결정한 코드워드를 이용해 프리코딩을 수행한다(S460). 프리코더(340)는 수학식 5와 같이 결정한 코드워드와 결정한 사용자 단말기로 전송할 데이터를 곱한 값을 출력한다.
Figure 112007066718818-pat00023
여기서, k*는 S450 단계에서 결정한 사용자 단말기이고,
Figure 112007066718818-pat00024
는 사용자 단말기 k*가 선택한 코드워드의 인덱스이고,
Figure 112007066718818-pat00025
는 S450 단계에서 결정한 타임슬롯 t의 코드워드, 즉 사용자 단말기 k*가 선택한 코드워드이고,
Figure 112007066718818-pat00026
는 타임슬롯 t에 사용자 단말기 k*로 전송할 데이터이다.
다중화기(350)는 CBF-CR 프리코더(340)의 출력값들을 다중화하고 MIMO 미드앰블(MIMO Midamble)을 삽입하여 다수개의 송신 안테나를 통해 전송한다(S470).
다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 빔형성 방법 및 장치에 대해 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 빔형성 방법 및 장치는 제2 실시예와 같이 코드북을 코드워드 그룹으로 나누어 사용자 단말기의 피드백시 오버헤드를 줄이고, 제1 실시예와 같이 코드워드가 행렬로 구성되어 있어 다수의 스트림을 다수의 안테나로 동시에 전송하는 다중 빔형성 방법이다. 아래에서는 이러한 방법을 코드 순환을 수반한 코드북 기반 다중 빔형성(Codebook-based Multiple Beamforming with Code Rotation, 이하 "CMBF-CR"이라 함) 방법이라 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 장치의 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 장치는 수신기(610), 사용자 단말기 그룹핑부(620), 스케줄러(630), AMC(Adaptive Modulation and Coding)(640), CMBF-CR 프리코더(650) 및 다중화기(660)를 포함한다.
수신기(610), 사용자 단말기 그룹핑부(620), 스케줄러(630), AMC(640) 및 다중화기(660)는 도 1의 수신기(110), 사용자 단말기 그룹핑부(120), 스케줄러(130), AMC(140) 및 다중화기(160)와 동일 또는 유사한 기능을 수행한다.
CMBF-CR 프리코더(650)는 각 스트림에 대한 빔형성부를 포함한다. CMBF-CR 프리코더(650)는 전송할 데이터에 스케줄러(630)가 결정한 코드워드 행렬을 곱하여 프리코딩을 수행한다.
다음, 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 방법에 대해 도7을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, CMBF-CR 장치는 S410에서 설명한 것처럼 코드북의 코드워드를 그룹핑한다(S710).
사용자 단말기는 MIMO Midamble을 통해 전송된 파일럿을 이용하여 채널추정 을 수행한다(S720). 사용자 단말기가 제1 실시예에서 설명한 것과 동일한 방법으로 채널추정을 수행하여 추정된 채널
Figure 112007066718818-pat00027
를 계산한다.
사용자 단말기는 추정된 채널 와 타임슬롯 t에 약속된 코드워드 그룹의 각 코드워드에 의해 데이터의 스트림 별 SINR 또는 전송률을 측정하고 모든 스트림을 통해 전송할 수 있는 데이터의 전체 전송률을 계산한다(S730).
사용자 단말기는 타임슬롯 t에 약속된 코드워드 그룹에서 전체전송률이 가장 큰 코드워드를 선택하고, 선택한 코드 워드의 인덱스(qk *)와 그 코드 워드에 속한 스트림 별 SINR를 피드백 정보로 기지국으로 전송한다(S740). 이 때, 선택한 코드 워드 인덱스를 피드백하기 위해서는 F 비트만 필요하다.
기지국의 사용자 그룹핑부(620)는 각각의 사용자 단말기로부터 수신한 피드백 정보를 이용하여 사용자들을 그룹핑하고(S750), 기지국의 스케줄러(630)는 사용자 단말기의 피드백 정보를 이용하여 프리코딩 시 사용할 코드워드를 결정하고 사용자에게 스트림을 할당한다(S760). 사용자 그룹핑 및 코드워드 결정과 스트림 할당 방법은 제1 실시예와 동일하다.
기지국의 CMBF-CR 프리코더(650)는 S760단계에서 결정된 코드워드를 이용해 프리코딩을 수행한다(S770). CMBF-CR 프리코더(650)는 수학식 6과 같이 전송할 데이터에 상기 결정된 코드워드를 곱하여 출력한다.
Figure 112007066718818-pat00029
여기서 s(t)는 타임슬롯 t에서 전송할 데이터로서 이고,
Figure 112007066718818-pat00030
는 상기 결정된 코드워드이다. 여기서, kn *를 n번째 스트림에 할당된 사용자를 나타낸다. 즉, 각 스트림에 결정된 코드워드의 각 열벡터를 곱하기 때문에 각 스트림별로 상이한 코드 벡터를 적용하게 되어, 데이터를 다중빔을 통해 전송하게 된다.
다중화기(660)는 CMBF-CR 프리코더(650)의 출력값들을 다중화하고 MIMO 미드앰블(MIMO Midamble)을 삽입하여 다수개의 송신 안테나를 통해 전송한다(S780).
본 발명의 제3 실시예에서는 CMBF-CR가 다중 사용자 MIMO로 동작하는 경우에 대해 설명하고 있으나, CMBF-CR는 단일사용자 MIMO로 동작할 수도 있다. CMBF-CR가 단일사용자 MIMO로 동작하는 경우에는 S740 단계에서 사용자 단말기는 선택한 코드워드의 인덱스(qk *)와 선택한 코드워드에 의해 모든 스트림을 통해 전송할 수 있는 데이터의 전체 전송률만 피드백한다. 그러면 기지국의 스케줄러(630)는 모든 사용자의 전체전송률을 비교하여 전체전송률이 가장 큰 사용자의 데이터를 그 사용자가 선택한 코드워드를 이용해 프리코딩하고, 모든 스트림을 그 사용자에게 할당하여 전송한다. 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 장치가 단일 사용자에게 복수의 모든 스트림을 전송하도록 동작할 때는 사용자 단말기 그룹핑부(620)가 생략될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 방법의 시스템 용량을 나타낸 도면이다. 도 8은 COMBF가 다중사용자 MIMO로 동작한 경우의 시스템 용량과 PU2RC의 시스템 용량을 사용자의 수 변화에 따라 비교하고 있다. 4x2 MIMO 시스템에서 송신안테나간 상관이 0.1일 때 4개의 스트림을 전송하는 경우를 나타내고 있고, 코드북은 IEEE802.16e의 closed-loop MIMO 프리코딩을 위해 제안된 6-bit 행렬 코드북에서 2개의 코드워드(1-bit 피드백)를 사용하였고, 무작위unitary 행렬은 10개를 반복하여 사용하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 방법이 PU2RC 방법보다 시스템 용량이 크다. 시스템 용량의 차이는 사용자의 수가 증가함에 따라 증가함을 할 수 있다. 이는 매 타임슬롯마다 다른 일원행렬을 사용하여 방향을 매 타임슬롯마다 바꿔줌으로써 인위적으로 채널 변화를 유도하여 다중사용자 다이버시티 이득을 극대화하였기 때문이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 CBF-CR 방법의 시스템 용량을 나타낸 도면이다. 도 9에서 CBF(C,F)는 C-bit 코드북을 F-bit 코드워드 그룹으로 그룹핑한 CBF-CR 방법을 나타낸다. CBF(6,6)과 COBF(6,6)은 각각 6-bit 코드북을 사용한 CBF와 COBF을 나타내고, CBF(3,3)과 COBF(3,3)는 3-bit 코드북을 사용한 CBF와 COBF을 나타낸다. 코드북은 IEEE802.16e의 6-bit 벡터 코드북을 사용하였다.
CBF(6,6)과 CBF(6,F)를 비교해 보면, 사용자가 많아짐에 따라 CBF(6,F)가 점점 CBF(6,6)에 가까워짐을 볼 수 있다. 특히, CBF(6,3)의 경우에는 사용자가 15명 이상이면 CBF(6,6)와 거의 동일한 시스템 용량을 보임을 알 수 있다. 따라서, 시스템 용량은 거의 동일하면서 피드백량을 반으로 줄일 수 있다.
그리고 CBF(6,3)와 COBF(3,3)을 비교해 보면, 거의 비슷한 시스템 용량을 보임을 알 수 있는데, 이는 코드워드 순환을 통해 opportunistic 효과를 충분히 얻을 수 있음을 보여준다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 방법의 시스템 용량을 나타낸도면이다. 도 10은 CMBF-CR이 다중사용자 MIMO로 동작한 경우의 시스템 용량과 PU2RC의 시스템 용량을 사용자의 수 변화에 따라 비교하고 있다. 도 10의 PU2RC는 기존의 1-bit PU2RC 코드북을 사용한 PU2RC을 나타내며, CMBF(6,1)은 IEEE802.16e 6-bit 행렬 코드북을 1-bit 코드워드 그룹으로 나누어 시간에 따라 코드워드 그룹을 바꾸면서 사용한 CMBF-CR을 나타낸다. 도 10에 도시한 바와 같이, CMBF(6,1)가 PU2RC(1-PC)보다 시스템 용량이 큼을 알 수 있다. 즉, CMBF(6,1)와 PU2RC(1-PC)는 피드백량은 동일하지만, 코드워드 순환을 통해 성능이 향상됨을 보여준다.
본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 COMBF 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CBF-CR 장치의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 CBF-CR 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 C-bit코드북을 G개의 그룹으로 코드 워드 그룹핑하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 COMBF 방법의 시스템 용량을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 CBF-CR 방법의 시스템 용량을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMBF-CR 방법의 시스템 용량을 나타낸도면이다.

Claims (30)

  1. 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법에 있어서,
    각 사용자 단말기로부터 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에서 선택한 제1 코드워드의 정보를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 복수의 사용자 단말기를 그룹핑하는 단계;
    상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보와 상기 그룹핑 정보를 이용하여, 상기 복수의 사용자 단말기 중에서 상기 복수의 스트림을 할당할 사용자 단말기 및 상기 코드북에서 빔형성 시 사용할 제2 코드워드를 결정하는 단계;
    상기 복수의 스트림으로 전송할 데이터에 상기 제2 코드워드를 곱하는 단계; 및
    상기 제2 코드워드가 곱해진 상기 데이터에 일원행렬을 곱하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일원행렬과 상기 제2 코드워드가 곱해진 상기 데이터를 다중화하고 MIMO 미드앰블을 삽입하여 전송데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 전송데이터를 상기 복수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 사용자 단말기의 상기 제1 코드워드의 인덱스는 상기 복수의 코드워드 중 전체 전송률이 가장 큰 코드워드이며,
    각 코드워드의 상기 전체 전송률은 상기 각 코드워드에 의한 스트림 별 채널품질정보에 의해 결정되는 빔형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 단계는 상기 제1 코드워드의 정보가 같은 사용자 단말기를 하나의 사용자 단말기 그룹에 속하도록 그룹핑하는 빔형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 상기 제1 코드워드에 의한 스트림별 채널품질정보를 더 포함하며,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 제1 코드워드에 의한 상기 스트림별 채널품질정보를 이용하여 상기 제2 코드워드를 결정하는 빔형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 사용자 단말기 그룹별로 사용자 단말기들의 스트림별 채널품질정보를 비교하는 단계;
    상기 채널품질정보가 가장 큰 사용자 단말기에게 해당 스트림을 할당하는 단계;
    상기 스트림을 할당하는 단계와 같이 스트림을 할당했을 때 상기 사용자 단말기 그룹별 전체전송률을 계산하는 단계;
    상기 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기 그룹의 사용자 단말기들이 선택한 코드워드를 제2 코드워드로 결정하는 단계; 및
    상기 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기 그룹의 스트림 할당 결과대로 스트림을 할당할 사용자 단말기를 결정하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 상기 제1 코드워드에 의한 스트림별 채널품질정보가 가장 큰 스트림의 인덱스와 상기 가장 큰 스트림의 채널품질정보를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 가장 큰 스트림의 인데스와 상기 가장 큰 스트림의 채널품질정보를 피드백 정보로 전송한 사용자 단말기에게는 하나의 스트림만 할당하는 빔형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 곱하는 단계는,
    타임슬롯마다 다른 일원행렬을 곱하는 빔형성 방법.
  9. 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법에 있어서,
    각 사용자 단말기로부터 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에서 선택한 제1 코드 워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 코드북의 코드 워드 중에서 프리코딩 시 사용할 제2 코드워드 및 상기 복수의 스트림을 모두 할당할 사용자 단말기를 결정하는 단계;
    상기 복수의 스트림을 모두 할당할 사용자 단말기에게 전송할 데이터에 상기 제2 코드워드를 곱하는 단계; 및
    상기 제2 코드워드가 곱해진 상기 데이터에 기지국과 사용자 단말기 사이에 약속된 일원행렬을 곱하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 코드워드의 인덱스는,
    상기 코드북의 각각의 코드워드에 대해서 상기 각각의 코드워드에 의한 스트림 별 채널품질정보를 측정하고 상기 스트림 별 채널품질정보를 이용하여 상기 각각의 코드워드에 의한 전체 전송률을 계산했을 때 상기 전체 전송률이 가장 큰 코드워드의 인덱스이고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 복수의 사용자 단말기의 상기 제1 코드워드에 의한 전체전송률을 비교하는 단계; 및
    상기 제1 코드워드에 의한 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기가 선택한 제1 코드워드를 제2 코드워드로 결정하고, 상기 제1 코드워드에 의한 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기에게 상기 복수의 스트림을 모두 할당하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  11. 기지국의 빔형성 방법에 있어서,
    복수의 코드워드를 포함하는 코드북의 코드워드를 복수의 코드워드 그룹으로 나누는 그룹핑 단계;
    상기 복수의 코드워드 그룹 중 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하는 단계;
    각 사용자 단말기로부터 상기 결정한 코드워드 그룹에서 선택한 제1 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 해당 타임슬롯에 데이터를 전송할 사용자 단말기를 결정하고 상기 해당 타임슬롯에 데이터를 전송할 사용자 단말기의 상기 제1 코드워드를 제2 코드워드로 결정하는 단계; 및
    상기 제2 코드워드를 이용하여 빔형성을 수행하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그룹핑 단계는 상기 코드북의 코드워드를 코드워드의 인덱스 순서대로 일정 개수의 코드워드가 한 그룹에 속하도록 상기 복수의 코드워드 그룹으로 그룹핑하는 빔형성 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 코드워드 그룹을 결정하는 단계는,
    매 타임슬롯마다 상기 복수의 코드워드 그룹 중 다른 코드워드 그룹을 사용하도록 결정하는 빔형성 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 코드워드 그룹을 결정하는 단계는,
    상기 복수의 코드워드 그룹에 일정 순서를 매겨 매 타임슬롯마다 상기 순서대로 돌아가면서 코드워드 그룹을 사용하도록 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하는 빔형성 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 빔형성을 수행하는 단계의 출력값을 다중화하고 MIMO 미드앰블을 삽입하여 전송데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 전송 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 코드워드는 상기 결정한 코드워드 그룹의 코드워드 중에서 추정된 채널과 코드워드의 곱의 절대값의 제곱값이 가장 큰 코드워드인 빔형성 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 채널 품질 정보(Channel Quality information)를 포함하는 빔형성 방법.
  18. 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법에 있어서,
    복수의 코드워드를 포함하는 코드북의 코드워드를 복수의 코드워드 그룹으로 나누는 그룹핑 단계;
    상기 복수의 코드워드 그룹 중 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하는 단계;
    각 사용자 단말기로부터 상기 결정한 코드워드 그룹에서 선택한 제1 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수의 사용자 단말기를 그룹핑하는 단계;
    상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보와 상기 사용자 단말기를 그룹핑 하는 단계의 결과를 이용하여 상기 복수의 스트림을 할당할 사용자 단말기 및 상기 코드북에서 빔형성시 사용할 제2 코드워드를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 코드워드를 이용하여 빔형성을 수행하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 빔형성을 수행하는 단계의 출력값에 기지국과 사용자 단말기 사이에 약속된 일원행렬을 곱하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 일원행렬은 타임슬롯마다 다른 일원행렬인 빔형성 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 빔형성을 수행하는 단계의 출력값을 다중화하고 MIMO 미드앰블을 삽입하여 전송데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 전송 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 코드워드 그룹을 결정하는 단계는,
    매 타임슬롯마다 상기 복수의 코드워드 그룹 중 다른 코드워드 그룹을 사용 하도록 결정하는 빔형성 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 코드워드 그룹을 결정하는 단계는,
    상기 복수의 코드워드 그룹에 일정 순서를 매겨 매 타임슬롯마다 상기 순서대로 돌아가면서 코드워드 그룹을 사용하도록 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하는 빔형성 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 제1 코드워드의 인덱스는,
    상기 결정한 코드워드 그룹의 각각의 코드워드에 대해서 상기 각각의 코드워드에 의한 스트림 별 채널품질정보를 측정하고 상기 스트림 별 채널품질정보를 이용하여 상기 각각의 코드워드에 의한 전체 전송률을 계산했을 때 상기 전체 전송률이 가장 큰 코드워드의 인덱스인 빔형성 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 상기 제1 코드워드에 의한 상기 스트림별 채널품질정보를 포함하는 빔형성 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 복수의 사용자 단말기를 그룹핑하는 단계는 상기 제1 코드워드가 같은 사용자 단말기들끼리 하나의 사용자 단말기 그룹에 속하도록 그룹핑하는 빔형성 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 사용자 단말기를 결정하는 단계는,
    상기 사용자 단말기 그룹별로 사용자 단말기들의 상기 스트림별 채널품질정보를 비교하는 단계;
    상기 채널품질정보가 가장 큰 사용자 단말기에게 해당 스트림을 할당하는 단계;
    상기 스트림을 할당하는 단계와 같이 스트림을 할당했을 때 상기 사용자 단말기 그룹별 전체전송률을 계산하는 단계;
    상기 사용자 단말기 그룹별 전체전송률이 가장 큰 그룹의 사용자 단말기들의제1 코드워드를 제2 코드워드로 결정하는 단계; 및
    상기 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기 그룹의 스트림 할당 결과대로 스트림을 할당할 사용자 단말기를 결정하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  28. 기지국이 복수의 안테나를 통해 복수의 스트림을 전송하기 위한 빔형성 방법에 있어서,
    복수의 코드워드를 포함하는 코드북의 코드워드를 복수의 코드워드 그룹으로 나누는 그룹핑 단계;
    상기 복수의 코드워드 그룹 중 해당 타임슬롯에서 사용할 코드워드 그룹을 결정하는 단계;
    각 사용자 단말기로부터 상기 결정한 코드워드 그룹에서 선택한 제1 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 각 사용자 단말기의 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수의 스트림을 모두 할당할 사용자 단말기 및 상기 결정한 코드워드 그룹에서 빔형성시 사용할 제2 코드워드를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 코드워드를 이용하여 빔형성을 수행하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 빔형성을 수행하는 단계의 출력값에 기지국과 사용자 단말기 사이에 약속된 일원행렬을 곱하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제1 코드워드의 인덱스는,
    상기 결정한 코드워드 그룹의 각각의 코드워드에 대해서 상기 각각의 코드워드에 의한 스트림 별 채널품질정보를 측정하고 상기 스트림 별 채널품질정보를 이용하여 상기 각각의 코드워드에 의한 전체 전송률을 계산했을 때 상기 전체 전송률 이 가장 큰 코드워드의 인덱스이고,
    상기 피드백 정보는 상기 제1 코드워드에 의한 상기 전체 전송률을 포함하고,
    상기 제2 코드워드를 결정하는 단계는,
    복수의 사용자 단말기의 상기 제1 코드워드에 의한 상기 전체 전송률을 비교하는 단계; 및
    상기 제1 코드워드에 의한 상기 전체전송률이 가장 큰 사용자 단말기가 선택한 제1 코드워드를 제2 코드워드로 결정하고, 상기 제1 코드워드에 의한 상기 전체 전송률이 가장 큰 사용자 단말기에게 상기 복수의 스트림을 모두 할당하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
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