KR20080073624A - 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및그 장치 - Google Patents

다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및그 장치 Download PDF

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Abstract

다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법이 개시된다. 코드북 생성 방법은 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당하는 단계 및 상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스를 할당하는 단계를 포함한다.
코드북, 다중 입출력 시스템, MIMO, 다중 편파, 블록

Description

다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치{CODEBOOK GENERATING METHOD FOR MULTI-POLARIZED MIMO SYSTEM AND DEVICE OF ENABLING THE METHOD}
본 발명은 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 통신 시스템에서 사용되는 코드북(codebook)에 관한 것으로, 특히 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법에 관한 것이다.
최근 무선 통신 환경에서 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 고속의 데이터 전송이 요구된다. 따라서, 최근 고속의 데이터 전송을 지원하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 대표적으로 MIMO(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
MIMO 기술은 다수의 안테나들을 사용함으로써 한정된 주파수 자원 내에서 채널 용량을 증가시킨다. MIMO 기술은 산란 환경이 우수한 경우 다수의 안테나들을 사용함으로써 이론적으로는 안테나들의 수에 비례하는 채널 용량을 제공한다.
다만, MIMO 기술에서, 안테나들이 설치될 수 있는 공간 및 면적은 제한적이 며, 안테나들 사이의 간격은 통신 성능에 많은 영항을 미친다. 즉, 안테나들 사이의 간격이 좁아질수록 무선 채널들은 서로 높은 상관관계(correlation)를 갖는다. 특히, 안테나들이 동일한 편파를 갖는 경우 무선 채널들은 매우 높은 상관관계를 갖는다. 무선 채널들 사이에서 발생하는 간섭은 데이터 통신의 신뢰성을 감소시키며, 데이터 전송률을 감소시킨다.
따라서, 다수의 안테나들이 설치되는 면적을 감소시키면서도 채널 용량을 증가시키기 위해서는 안테나들의 편파 방향을 다양하게 사용할 필요성이 있다. 왜냐 하면, 안테나들이 다중 편파를 갖는 경우 무선 채널들 사이에서 발생하는 간섭이 감소될 수 있기 때문이다.
MIMO 기술에서 데이터를 효율적으로 송신하기 위해서는 미리 데이터를 코딩하는 작업이 필요한데, 이러한 작업을 프리코딩(precoding)이라 한다. 또한, 데이터를 프리코딩하는 규칙을 행렬로 표현한 것을 프리코딩 매트릭스(precoding matrix)라 하며, 프리코딩 매트릭스들의 집합을 코드북이라 한다.
현재, 안테나들이 단일 편파를 갖는 경우에 대한 여러 가지 코드북들이 제시되어 있다. 다만, 지금까지는 안테나들이 다중 편파를 갖는 경우에 대한 효율적인 코드북이 제시되지 못한 실정이다.
따라서, 안테나들이 다중 편파를 갖는 경우에 대하여 복잡도가 낮고 성능이 우수한 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치가 요구된다.
본 발명은 단일 편파 프리코딩 매트릭스를 이용하여 안테나들이 다중 편파를 갖는 경우에 대한 프리코딩 매트릭스를 생성함으로써 보다 간단한 연산만으로도 성능이 우수한 프리코딩 매트릭스를 생성할 수 있는 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 전송 랭크에 따라 프리코딩 매트릭스를 재구성함으로써 보다 효율적으로 코드북을 제공할 수 있는 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된 경우 회전 매트릭스를 이용하여 회전 매트릭스를 생성함으로써 보다 탄력적으로 송신 안테나들의 편파 방향 변화에 대응할 수 있는 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당하는 단계 및 상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스를 할당하는 단계를 포함한다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 상기 대각 블록에 할당된 상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 상기 나머지 블록들에 할당된 상기 제로 매트릭스를 조합하여 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 전송하고자 하는 데이터 스트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭크(transmission rank)에 따라 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 적어도 하나의 열(column) 벡터를 선택하여 상기 프리코딩 매트릭스를 재구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 상기 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된(rotated) 경우, 상기 프리코딩 매트릭스 및 상기 편파 방향의 회전 각도에 상응하는 회전 매트릭스를 이용하여 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 대각 매트릭스(diagonal matrix)를 이용하여 상기 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 장치는 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당하는 단일 편파 프리코딩 매트릭스 할당부 및 상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스를 할당하는 제로 매트릭스 할당부를 포함한다.
본 발명은 단일 편파 프리코딩 매트릭스를 이용하여 안테나들이 다중 편파 를 갖는 경우에 대한 프리코딩 매트릭스를 생성함으로써 보다 간단한 연산만으로도 성능이 우수한 프리코딩 매트릭스를 생성하는 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전송 랭크에 따라 프리코딩 매트릭스를 재구성함으로써 보다 효율적으로 코드북을 제공하는 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된 경우 회전 매트릭스를 이용하여 회전 매트릭스를 생성함으로써 보다 탄력적으로 송신 안테나들의 편파 방향 변화에 대응하는 다중 편파 다중 입출력 시스템을 위한 코드북 생성 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 대해 상세히 설명하기에 앞서, 현재 사용되고 있는 단일 편파 MIMO 시스템에 대한 DFT 프리코딩 매트릭스를 사용한 DTF 코드북은 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00001
: DFT 코드북
Figure 112007068014280-PAT00002
: b 번째 DFT 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00003
:
Figure 112007068014280-PAT00004
의 m 번째 열 벡터
상기 수학식 1을 참조하면, B는 피드백 레이트(rate)이고, M은 송신 안테나들의 개수이다.
Figure 112007068014280-PAT00005
은 DFT 프리코딩 매트릭스들의 집합인 DFT 코드북을 나타내며,
Figure 112007068014280-PAT00006
는 b 번째 DFT 프리코딩 매트릭스를 의미한다. 또한, b 번째 DFT 프리코딩 매트릭스인
Figure 112007068014280-PAT00007
에서 m 번째 열 벡터는
Figure 112007068014280-PAT00008
로 표현될 수 있다. 즉, DFT 코드북은
Figure 112007068014280-PAT00009
개의 DFT 프리코딩 매트릭스들로 구성되어 있으며,
Figure 112007068014280-PAT00010
개의 DFT 프리코딩 매트릭스들 각각은 M 개의 열 벡터들을 포함한다.
또한, DFT 프리코딩 매트릭스들 각각의 사이즈는 M x M 이다. 그리고,
Figure 112007068014280-PAT00011
는 원소가 M 개인 열 벡터로서, 사이즈가 M x 1 이다.
이 때, DFT 코드북에서
Figure 112007068014280-PAT00012
는 하기 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00013
Figure 112007068014280-PAT00014
결국, DFT 코드북에는
Figure 112007068014280-PAT00015
개의 DFT 프리코딩 매트릭스들이 존재하며, 각각의 DFT 프리코딩 매트릭스들의 사이즈는 M x M 이다. 또한, 사이즈가 M x M 인 DFT 프리코딩 매트릭스들 각각은 M 개의 열 벡터들을 포함한다. 이 때, 열 벡터들은 M x 1 인 컬럼 벡터이고, 상기 열 벡터들의 원소들은 상기 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
예를 들어, 단일 편파를 갖는 2개의 송신 안테나들이 있는 경우, DFT 프리코딩 매트릭스는 하기 수학식 3과 같이 3 개의 매트릭스들을 포함할 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00016
Figure 112007068014280-PAT00017
Figure 112007068014280-PAT00018
, ,
또한, 단일 편파 MIMO 시스템에 대한 회전(Rotated) DFT 프리코딩 매트릭스들의 집합인 회전 DFT 코드북의 일예는 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00019
: 단일 편파 MIMO 시스템에 대한 회전 DFT 프리코딩 매트릭스들의 집합인 회전 DFT 코드북
이 때, i 번째 회전 DFT 프리코딩 매트릭스는 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00020
상기 수학식 5를 참조하면,
Figure 112007068014280-PAT00021
는 단일 편파 MIMO 시스템에 대한 DFT 프리코딩 매트릭스이고, 회전 DFT 프리코딩 매트릭스는 DFT 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00022
의 컬럼 벡터의 위상을 특정 각도만큼 회전한 것으로 볼 수 있다.
또한, MIMO 시스템에서 송신 안테나들이 송신하는 신호는 무선 채널을 통하여 전송되고, 그 무선 채널은 채널 매트릭스(H)로 표현될 수 있다. 다중 편파 MIMO 시스템의 경우, 채널 매트릭스(H)는
Figure 112007068014280-PAT00023
으로 모델링될 수 있다. 여기서,
Figure 112007068014280-PAT00024
는 하다마드 곱(Hadamard product)이며, 하다마드 곱은 하기 수학식 6과 같은 연산 규칙을 갖는다.
Figure 112007068014280-PAT00025
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 송/수신 안테나들을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 도 1의 도면 부호 110은 두 개의 송신 안테나들(111, 112)과 두 개의 수신 안테나들(113, 114)이 도시되어 있다. 송신 안테나들 각각은 서로 직각을 이루고 있으므로, 송신 안테나들로부터 전송되는 신호의 편파 방향은 서로 직교성을 갖는다.
마찬가지로, 도면 부호 120은 네 개의 송신 안테나들(121, 122, 123, 124)과 두 개의 수신 안테나들(125, 126)가 도시되어 있다. 두 개의 송신 안테나(121, 122)들과 나머지 두 개의 송신 안테나(123, 124)들로부터 전송되는 신호의 편파 방향은 서로 직교성을 갖는다.
또한, 도면 부호 130에는 송/수신 안테나들이 각각 네 개씩(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138) 도시되어 있다. 송/수신 안테나들이 각각 네 개씩 있는 경우, 매트릭스 X는 하기 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00026
(여기서,
Figure 112007068014280-PAT00027
는 실수이고
Figure 112007068014280-PAT00028
임.)
즉, 채널 매트릭스 H는
Figure 112007068014280-PAT00029
로 모델링될 수 있으며, 도면 부호 130에서와 같이 송/수신 안테나들이 각각 네 개씩인 경우, X는 상기 수학식 6과 같이 4x4 매트릭스가 될 수 있다. 또한, 네 개의 송신 안테나(131, 132, 133, 134)가 전송하는 신호의 편파 방향은 두 개이므로, X는 대각 방향으로 두 개의 동일한 블록들을 갖는 매트릭스로 모델링될 수 있다.
송신 안테나들로부터 수신 안테나들까지의 거리가 가까운 경우
Figure 112007068014280-PAT00030
는 '0'에 가깝게 모델링될 수 있다. 반대로, 송신 안테나들로부터 수신 안테나들까지의 거리가 먼 경우
Figure 112007068014280-PAT00031
는 '1'에 가깝게 모델링 될 수 있다. 따라서,
Figure 112007068014280-PAT00032
가 '0'에서 '1'까지 변화하는 경우, 코드북이 MIMO 시스템이 단일 편파인 경우뿐만 아니라 다중 편파인 경우에 대하여도 좋은 성능을 가져야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 송신 안 테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당한다(S210).
프리코딩 매트릭스를 복수개의 블록들로 분할하면 매트릭스의 대각(diagonal) 방향의 블록들과 나머지 블록들이 생성될 수 있다. 여기서, 대각 방향이란 M x N 매트릭스의 경우 1행1열의 원소에서 M행 N열의 원소로 향하는 방향을 의미한다.
이 때, 송신 안테나들의 편파 방향의 개수가 2개인 경우, 대각 블록들 및 나머지 블록들의 개수는 2개가 될 것이다. 만약, 송신 안테나들의 편파 방향의 개수가 3개인 경우 대각 블록들의 개수는 3개이고, 나머지 블록들의 개수는 6개가 될 것이다.
또한, 프리코딩 매트릭스의 사이즈는 송신 안테나들의 개수 또는 전송하고자 하는 데이터 스트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭크(transmission rank)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나들의 개수가 4 개이고 전송하고자 하는 데이터 스트림(stream)의 개수인 전송 랭크가 '4'인 경우 프리코딩 매트릭스의 사이즈는 4 x 4일 수 있다.
이 때, 단일 편파 프리코딩 매트릭스는 DFT 프리코딩 매트릭스 또는 회전 DFT 프리코딩 매트릭스를 포함할 수 있고, DFT 프리코딩 매트릭스 또는 회전 DFT 프리코딩 매트릭스 중 어느 하나가 대각 블록들에 할당될 수 있다.
또한, 단일 편파 프리코딩 매트릭스의 사이즈는 동일한 편파 방향을 갖는 송신 안테나들의 개수에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 송신 안테나들의 개수가 총 8 개이고, 그 중 2 개 안테나들에 의한 편파 방향은 x 방향, 나머지 6 개 안테나들에 의한 편파 방향 y 방향이라고 가정한다. 여기서, x 방향과 y 방향은 직교할 것이다. 이 경우, 편파 방향들은 x 방향 및 y 방향으로서 두 개이고, 프리코딩 매트릭스는 두 개의 대각 블록들을 가진다.
이 때, 하나의 대각 블록에 할당되는 단일 편파 프리코딩 매트릭스의 행(row)의 개수는 '6'이며, 나머지 하나의 대각 블록에 할당되는 단일 편파 프리코딩 매트릭스의 행의 개수는 '2'일 수 있다. 이 때, 전송 랭크가 '8'인 경우, 보다 구체적으로 편파 방향이 x 방향인 '2' 개의 안테나들의 전송 랭크가 '2'이고, 편파 방향이 y 방향인 '6' 개의 안테나들의 전송 랭크가 '6'인 경우, 어느 하나의 대각 블록에는 2 x 2의 사이즈를 갖는 단일 편파 프리코딩 매트릭스가 할당될 수 있고, 나머지 하나의 대각 블록에는 6 x 6의 사이즈를 갖는 단일 편파 프리코딩 매트릭스가 할당될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 각각 제로 매트릭스를 할당한다(S230).
즉, 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 블록들 중 대각 블록을 제외한 블록들에는 모든 원소를 '0'으로 갖는 제로 매트릭스가 할당된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 대각 블록에 할당된 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 나머지 블록들에 할당된 제로 매트릭스를 조합하 여 프리코딩 매트릭스를 생성한다(S230).
예를 들어, 4 개의 송신 안테나들이 존재하고, 4 개의 송신 안테나들 중 어느 두 개의 송신 안테나들의 편파 방향은 x 방향이고, 나머지 두 개의 송신 안테나들의 편파 방향은 y 방향인 경우, 이중 편파 MIMO 시스템을 위한 코드북은 하기 수학식 8과 같이 4 x 4 매트릭스를 포함할 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00033
Figure 112007068014280-PAT00034
Figure 112007068014280-PAT00035
, ,
다만, 상기 수학식 8에 기재된 세 개의 이중 편파 프리코딩 매트릭스들은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 이중 편파 프리코딩 매트릭스들은 상기 수학식 3에 기재된 세 개의 DFT 프리코딩 매트릭스들을 임의로 조합함으로써 생성될 수도 있다.
즉, 프리코딩 매트릭스를 송신 안테나들의 편파 방향 개수에 따라 복수개의 블록들로 분할하고, 분할된 블록들 중 대각 블록에는 단일 편파 프리코딩 매트릭스를 할당함으로써 다중 편파 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 매트릭스가 생성될 수 있다. 이 때, 나머지 블록들에는 제로 매트릭스가 할당된다.
예를 들어, 송신 안테나들의 개수가 4 개이고, 송신 안테나들의 편파 방향의 개수가 2개인 경우를 가정한다. 이 때, 프리코딩 매트릭스의 사이즈는 4 x 4일 수 있으며, 송신 안테나들의 편파 방향의 개수는 2개이므로, 프리코딩 매트릭스는 편파 방향의 개수에 따라 총 4개의 블록들로 분할된다. 그리고, 분할된 블록들 중 2 개의 대각 블록들에는 상술한 단일 편파 프리코딩 매트릭스들이 할당되고, 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스가 할당됨으로써, 프리코딩 매트릭스가 생성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 전송하고자 하는 데이터 스트림의 개수에 상응하는 전송 랭크에 따라 프리코딩 매트릭스에 포함된 적어도 하나의 열 벡터를 선택하여 프리코딩 매트릭스를 재구성한다(S240).
예를 들어, 4 개의 송신 안테나들이 이중 편파를 갖는 경우, 하기 수학식 9와 같이 4 x 4 사이즈를 갖는 프리코딩 매트릭스가 생성되었다고 가정한다.
Figure 112007068014280-PAT00036
상기 수학식 9를 참조하면, 만약 전송 랭크가 '2'인 경우 프리코딩 매트릭 스에 포함된 4 개의 컬럼 벡터들 중에서 2 개의 컬럼 벡터들을 선택하여 프리코딩 매트릭스가 재구성될 수 있다. 즉, 하기 수학식 10과 같이 프리코딩 매트릭스가 재구성되어 6 개의 4 x 2의 사이즈를 프리코딩 매트릭스가 생성될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00037
Figure 112007068014280-PAT00039
Figure 112007068014280-PAT00040
Figure 112007068014280-PAT00041
Figure 112007068014280-PAT00042
, , , , ,
이 때, 송신 안테나들의 개수가 M이고 전송 랭크가 r인 경우에, M x M의 사이즈를 갖는 프리코딩 매트릭스가 생성될 수 있고, 전송 랭크에 따라 컬럼 벡터들을 선택함으로써 프리코딩 매트릭스를 재구성하여 M x r의 사이즈를 갖는 프리코딩 매트릭스가 생성될 수도 있다.
즉, 본 발명은 전송 랭크에 따라 프리코딩 매트릭스를 재구성함으로써 프리코딩 매트릭스에서 불필요한 컬럼 벡터들을 제거할 수 있고, 따라서 효과적으로 코드북이 생성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된 경우, 프리코딩 매트릭스 및 회전 매트릭스를 이용하여 회전 프리코딩 매트릭스를 생성한다(S250). 이 때, 회전 매트릭스는 송신 안테나들의 편 파 방향의 회전 각도에 상응하는 것일 수 있다.
송신 안테나들의 배열(array) 구조는 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 이중 편파 MIMO 시스템에서, 하나의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들은 기준면에 대하여 수직(vertical) 방향으로 설치되고, 나머지 하나의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들은 기준면에 대하여 수평(horizontal) 방향으로 설치될 수 있다. 또한, 하나의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들은 기준면에 대하여 +45도(degree) 방향으로 설치되고, 나머지 하나의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들은 기준면에 대하여 -45도(degree) 방향으로 설치될 수도 있다.
즉, 송신 안테나들의 편파 방향이 기준면에 대하여 특정 각도만큼 회전된 경우, 프리코딩 매트릭스가 회전된 회전 프리코딩 매트릭스를 이용하여 데이터 스트림이 빔포밍되어야 한다. 이 때, 회전 프리코딩 매트릭스는 회전 매트릭스를 이용하여 생성될 수 있다. 즉, 프리코딩 매트릭스에 회전 매트릭스를 곱함으로써 회전 프리코딩 매트릭스가 생성될 수 있다.
예를 들어, 4개의 송신 안테나들 중, 두 개의 송신 안테나들은 기준면에 대하여 +45도(degree) 방향으로 설치되고, 나머지 두 개의 송신 안테나들은 -45도 방향으로 설치된 경우를 가정한다. 이 때, 회전 매트릭스 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00043
다만, 회전 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00044
에는 임의의 스칼라 값이 곱해질 수 있으나,
Figure 112007068014280-PAT00045
에 임의의 스칼라 값을 곱하는 구성은 본 발명 기술적 사상의 범주에 포함된다.
프리코딩 매트릭스를
Figure 112007068014280-PAT00046
라고 한다면, 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00047
가 회전된 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00048
는 하기 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00049
상기 수학식 12를 참조하면, 회전 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00050
는 송신 안테나들의 편파 방향의 회전 각도에 상응하도록 결정될 수 있다.
결국, 본 발명은 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된 경우와 같이, 다양한 어레이(array)를 갖는 경우에도 회전 매트릭스를 이용하여 간단하게 회전 프리코딩 매트릭스를 생성할 수 있다.
이 때, 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계(S250) 프리코딩 매트릭스에 포함된 열 벡터들을 재정렬(reordering)하여 재정렬 매트릭스를 생성하고, 상기 재정렬 매트릭스 및 회전 매트릭스를 이용하여 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 4개의 송신 안테나들 중, 두 개의 송신 안테나들은 기준면에 대하여 +45도(degree) 방향으로 설치되고, 나머지 두 개의 송신 안테나들은 -45도 방향으로 설치된 경우, 하기 수학식 13과 같이 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00051
가 생성되었다고 가정한다. 이 때, 회전 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00052
는 상기 수학식 11과 같다.
Figure 112007068014280-PAT00053
이 때, 상기 수학식 13의 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00054
에 포함된 열 벡터들의 순서를 재정렬한 경우, 재정렬 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00055
는 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00056
이 때, 재정렬 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00057
및 상기 수학식 11의 회전 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00058
를 이용하여 하기 수학식 15와 같이 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00059
가 생성될 수 있고, 생성된 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00060
를 이용하여 데이터 스트림이 빔포밍될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00061
상기 수학식 15를 참조하면, 4개의 송신 안테나들 중, 두 개의 송신 안테나들은 기준면에 대하여 +45도(degree) 방향으로 설치되고, 나머지 두 개의 송신 안테나들은 -45도(degree) 방향으로 설치된 경우, 상기 수학식 13의
Figure 112007068014280-PAT00062
에 상응하는 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00063
가 상기 수학식 15와 같이 생성될 수 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법은 대각 매트릭스를 이 용하여 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상을 조절한다(S260).
이 때, 대각 원소들은 위상은 다를 수 있으나 크기가 1이고, 나머지 원소들은 0인 대각 매트릭스를 이용하여 재정렬 매트릭스에 포함된 원소들의 위상이 조절될 수 있다. 대각 매트릭스는 MIMO 시스템의 채널 용량 등을 증가시키는 데 목적이 있는 것이 아니라, 데이터 심볼의 변조 방식과 관련된 것이다. 예를 들어, 데이터 심볼이 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK)로 변조된 경우, 대각 매트릭스는 데이터 심볼의 위상만을 변화시킬 뿐, MIMO 시스템의 채널 용량(capacity)에는 영향을 주지 못한다.
이 때, 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00064
및 재정렬 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00065
가 하기 수학식 16과 같이 존재한다고 가정한다.
Figure 112007068014280-PAT00066
Figure 112007068014280-PAT00067
이 때, 재정렬 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00068
에 포함되는 원소들의 위상은 하기 수학식 17과 같이 조절될 수 있고, 데이터 심볼들은
Figure 112007068014280-PAT00069
를 이용하여 빔포밍될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00070
본 발명에 따른 코드북 생성 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 MIMO 시스템에 대한 프리코딩 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 송신 안테나들의 개수가 4이고, 송신 안테나들의 편파 방향들의 개수가 2인 경우, U는 이중 편파 MIMO 시스템에 대한 프리코딩 매트릭스를 나타낸다. A(310)와 B(320)는 단일 편파 프리코딩 매트릭스이고, 두 개의 O(330, 340)는 제로 매트릭스를 나타낸다.
송신 안테나들의 편파 방향의 개수가 '2' 이므로 대각 블록들 및 나머지 블록들이 각각 2개씩 존재한다. 대각 블록들에는 각각 단일 편파 프리코딩 매트릭스인 A(310) 및 B(320)가 할당된다. 또한 나머지 블록들에는 제로 매트릭스(330, 340) O가 할당된다.
이 때, A(310) 및 B(320)의 사이즈는 동일한 편파 방향을 갖는 송신 안테나의 개수 및 전송 랭크에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 송신 안테나들의 편파 방향이 x 방향 및 y 방향인 경우, 편파 방향의 개수는 2 개가 되고, 4개의 송신 안테나들 중 2개의 송신 안테나들의 편파 방향은 x 방향이고, 나머지 2 개의 송신 안테나의 편파 방향은 y 방향이라고 가정한다. 이 때, A(310)는 x 방향의 편파 방향에 상응하는 단일 편파 프리코딩 매트릭스일 수 있으며, x 방향의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들의 개수는 2개이므로 A(310)의 행의 개수는 2개일 수 있다. 마찬가지로, B(320)의 행의 개수는 2개일 수 있다.
이 때, x 방향에 대한 전송 랭크가 2인 경우, A(310)의 열의 개수는 2개일 수 있다. 마찬가지로, y 방향에 대한 전송 랭크가 2인 경우 B(320)의 열의 개수는 2개가 일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 MIMO 시스템에서 대각 블록들에 DFT 프리코딩 매트릭스가 할당된 프리코딩 매트릭스들을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면,
Figure 112007068014280-PAT00071
및
Figure 112007068014280-PAT00072
는 송신 안테나들의 개수가 4개, 편파 방향들의 개수가 2 개, 동일한 편파 방향을 갖는 송신 안테나들의 개수가 2개인 경우에 대한 프리코딩 매트릭스들이다.
하기 수학식 18과 같이 표현되는 DFT 프리코딩 매트릭스가 프리코딩 매트릭 스들(
Figure 112007068014280-PAT00073
,
Figure 112007068014280-PAT00074
)의 대각 블록들에 할당되었음을 알 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00075
Figure 112007068014280-PAT00076
,
이 때, 프리코딩 매트릭스들(
Figure 112007068014280-PAT00077
,
Figure 112007068014280-PAT00078
)에 포함된 열 벡터들의 순서가 재정렬된 재정렬 매트릭스들(
Figure 112007068014280-PAT00079
,
Figure 112007068014280-PAT00080
,
Figure 112007068014280-PAT00081
,
Figure 112007068014280-PAT00082
)의 일예는 하기 수학식 19과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00083
Figure 112007068014280-PAT00084
,
Figure 112007068014280-PAT00085
,
Figure 112007068014280-PAT00086
또한, 재정렬 매트릭스들에 대각 매트릭스가 곱해질 수 있다. 이 때, 대각 매트릭스의 대각 원소들은 크기가 1인 복소수이고, 나머지 원소들은 0이다. 그리고, 대각 매트릭스는 채널 용량 또는 빔포밍 성능에 영향을 주지 않으며, 단지 데이터 심볼의 변조 방식과 관련된다.
예를 들어, 임의의 대각 매트릭스들을 이용하여 재정렬 매트릭스들에 포함된 각각의 원소들의 위상은 하기 수학식 10과 같이 조절될 수 있다. 이 때,
Figure 112007068014280-PAT00087
의 대각 원소들은 크기가 1인 임의의 복소수일 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00088
Figure 112007068014280-PAT00089
Figure 112007068014280-PAT00090
Figure 112007068014280-PAT00091
또한, 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00092
는 재정렬 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00093
와 대각 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00094
를 통하여 생성된
Figure 112007068014280-PAT00095
로부터 생성될 수 있다. 보다 근본적으로, 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00096
는 프리코딩 매트릭스들(
Figure 112007068014280-PAT00097
,
Figure 112007068014280-PAT00098
)의 수학적인 변형을 통해 생성될 수 있다.
이 때, 프리코딩 매트릭스로부터 재정렬 매트릭스가 생성되고, 재정렬 매트 릭스에 대각 매트릭스가 곱해져서
Figure 112007068014280-PAT00099
가 생성된 경우, 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00100
는 하기 수학식 21을 통하여 생성될 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00101
이 때, 상기 수학식 21을 이용하여 상기 수학식 20에 기재된
Figure 112007068014280-PAT00102
에 대한 회전 프리코딩 매트릭스
Figure 112007068014280-PAT00103
는 하기 수학식 22과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007068014280-PAT00104
Figure 112007068014280-PAT00105
Figure 112007068014280-PAT00106
Figure 112007068014280-PAT00107
상기 수학식 22를 참조하면, 하나의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들은 기준면에 대하여 +45도(degree) 방향으로 설치되고, 나머지 하나의 편파 방향에 상응하는 송신 안테나들은 기준면에 대하여 -45도(degree) 방향으로 설치된 경우, 회전 매트릭스를 이용하여 네 개의 회전 프리코딩 매트릭스들이 생성될 수 있음을 알 수 있다. 다만, 상기 수학식 22에는 네 개의 회전 프리코딩 매트릭스들이 기재되어 있으나, 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 이용하여 다양한 회전 프리코딩 매트릭스들을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 장치는 단일 편파 프리코딩 매트릭스 할당부(510), 제로 매트릭스 할당부(520), 프리코딩 매트릭스 생성부(530), 프리코딩 매트릭스 재구성부(540), 회전 프리코딩 매트릭스 생성부(550) 및 위상 조절부(560)를 포함한다.
단일 편파 프리코딩 매트릭스 할당부(510)는 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당한다.
또한, 제로 매트릭스 할당부(520)는 상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스를 할당한다.
또한, 프리코딩 매트릭스 생성부(530)는 상기 대각 블록에 할당된 상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 상기 나머지 블록들에 할당된 상기 제로 매트릭스를 조합하여 프리코딩 매트릭스를 생성한다.
또한, 프리코딩 매트릭스 재구성부(540)는 전송하고자 하는 데이터 스트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭크(transmission rank)에 따라 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 적어도 하나의 열(column) 벡터를 선택하여 상기 프리코딩 매트릭스를 재구성한다.
또한, 회전 프리코딩 매트릭스 생성부(550)는 상기 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된(rotated) 경우, 상기 프리코딩 매트릭스 및 상기 편파 방향의 회전 각도에 상응하는 회전 매트릭스를 이용하여 회전 프리코딩 매트릭스를 생성한다.
이 때, 회전 프리코딩 매트릭스 생성부(550)는 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 열 벡터들을 재정렬하여 재정렬 매트릭스를 생성하고, 상기 재정렬 매트릭스 및 상기 회전 매트릭스를 이용하여 상기 회전 프리코딩 매트릭스를 생성할 수 있다.
또한, 위상 조절부(560)는 대각 매트릭스(diagonal matrix)를 이용하여 상기 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상을 조절한다.
도 5에 도시된 장치에 관하여, 설명하지 아니한 사항은 도 1 내지 도 4를 통하여 이미 상세하게 설명한 바 있으므로, 이하 생략한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 프리코딩 매트릭스를 포함하는 매트릭스들은 다양한 통신 장치에 저장되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 통신 장치는 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 매트릭스를 이용하여 공간 분할 다중 접속 방식으로 데이터를 송/수신할 수 있다. 이 때, 통신 장치는 기지국, 중계기, 단말기 등 공간 분할 다중 접속 통신을 위한 다양한 장치를 포함할 수 있다.
즉, 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)가 할당되고, 상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스가 할당되어 생성된 프리코딩 매트릭스는 통신 장치에 저장될 수 있다.
이 때, 상기 프리코딩 매트릭스는 상기 대각 블록에 할당된 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 상기 나머지 블록들에 할당된 상기 제로 매트릭스가 조합되어 생성된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치는 전송하고자 하는 데이터 스 트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭크(transmission rank)에 따라 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 적어도 하나의 열(column) 벡터를 선택하여 재구성된 매트릭스를 저장할 수 있다.
또한, 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치는 상기 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된(rotated) 경우, 상기 프리코딩 매트릭스 및 상기 편파 방향의 회전 각도에 상응하는 회전 매트릭스를 이용하여 생성된 회전 프리코딩 매트릭스를 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치는 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 열 벡터들의 순서를 재정렬(reordering)하여 재정렬 매트릭스를 생성하고, 상기 재정렬 매트릭스 및 상기 회전 매트릭스를 이용하여 생성된 매트릭스를 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치는 대각 매트릭스(diagonal matrix)를 이용하여 상기 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상이 조절된 매트릭스를 저장할 수 있다.
만약, 통신 장치가 기지국인 경우, 기지국은 기지국에 저장된 매트릭스들을 이용하여 데이터 스트림을 빔포밍한 전송 신호를 생성할 수 있다. 즉, 기지국은 본 발명에 따른 매트릭스들을 저장하는 코드북 저장부 및 저장된 매트릭스들을 이용하여 데이터 스트림을 빔포밍하는 빔포머(beamformer)를 포함할 수 있다.
반대로, 통신 장치가 단말기인 경우, 단말기는 단말기에 저장된 매트릭스들을 이용하여 기지국이 빔포밍을 수행하는 데에 기초가 되는 피드백 데이터를 생성 할 수 있다. 즉, 단말기는 본 발명에 따른 매트릭스들을 저장하는 코드북 저장부 및 코드북 저장부에 저장된 매트릭스들을 이용하여 기지국과 형성된 무선 채널에 상응하는 피드백 데이터를 생성하는 피드백 데이터 생성부를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 송/수신 안테나들을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 MIMO 시스템에 대한 프리코딩 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 MIMO 시스템에서 대각 블록들에 DFT 프리코딩 매트릭스가 할당된 프리코딩 매트릭스들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코드북 생성 장치를 나타낸 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
S210 : 단일 편파 프리코딩 매트릭스 할당 단계
S220 : 제로 매트릭스 할당 단계
S230 : 프리코딩 매트릭스 생성 단계

Claims (25)

  1. 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당하는 단계; 및
    상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스를 할당하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대각 블록에 할당된 상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 상기 나머지 블록들에 할당된 상기 제로 매트릭스를 조합하여 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    전송하고자 하는 데이터 스트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭크(transmission rank)에 따라 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 적어도 하나의 열(column) 벡터를 선택하여 상기 프리코딩 매트릭스를 재구성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스를 재구성하는 단계는
    상기 전송 랭크가 R인 경우 R개의 상기 열 벡터들을 선택하여 상기 프리코딩 매트릭스를 재구성하는 단계인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스는 DFT(Discrete Fourier Transform, DFT) 프리코딩 매트릭스 또는 회전(rotated) DFT 프리코딩 매트릭스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 편파 방향의 개수가 둘 이상인 경우, 상기 편파 방향들은 서로 직교성을 갖는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대각 블록들에 할당되는 상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스의 사이즈는 동일한 편파 방향을 갖는 송신 안테나의 개수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된(rotated) 경우, 상기 프리코딩 매트릭스 및 상기 편파 방향의 회전 각도에 상응하는 회전 매트릭스를 이용하여 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계는
    상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 열 벡터들의 순서를 재정렬(reordering)하여 재정렬 매트릭스를 생성하고, 상기 재정렬 매트릭스 및 상기 회전 매트릭스를 이용하여 상기 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계는
    상기 프리코딩 매트릭스에 상기 회전 매트릭스를 곱하여 상기 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    대각 매트릭스(diagonal matrix)를 이용하여 상기 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상을 조절하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  13. 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)를 할당하는 단일 편파 프리코딩 매트릭스 할당부; 및
    상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스를 할당하는 제로 매트릭스 할당부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 대각 블록에 할당된 상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 상기 나머지 블록들에 할당된 상기 제로 매트릭스를 조합하여 프리코딩 매트릭스를 생성하는 프리코딩 매트릭스 생성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    전송하고자 하는 데이터 스트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭 크(transmission rank)에 따라 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 적어도 하나의 열(column) 벡터를 선택하여 상기 프리코딩 매트릭스를 재구성하는 프리코딩 매트릭스 재구성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 단일 편파 프리코딩 매트릭스는 DFT(Discrete Fourier Transform, DFT) 프리코딩 매트릭스 또는 회전(rotated) DFT 프리코딩 매트릭스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된(rotated) 경우, 상기 프리코딩 매트릭스 및 상기 편파 방향의 회전 각도에 상응하는 회전 매트릭스를 이용하여 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 회전 프리코딩 매트릭스 생성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회전 프리코딩 매트릭스 생성부는
    상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 열 벡터들을 재정렬하여 재정렬 매트릭스를 생성하고, 상기 재정렬 매트릭스 및 상기 회전 매트릭스를 이용하여 상기 회전 프리코딩 매트릭스를 생성하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    대각 매트릭스(diagonal matrix)를 이용하여 상기 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상을 조절하는 위상 조절부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드북 생성 장치.
  20. 송신 안테나들의 편파 방향의 개수에 따라 분할된 복수의 블록(block)들 중 대각 블록(diagonal block)들에 단일 편파 프리코딩(precoding) 매트릭스(matrix)가 할당되고, 상기 대각 블록이 아닌 나머지 블록들에는 제로 매트릭스가 할당되어 생성된 프리코딩 매트릭스가 저장된 통신 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스는 상기 대각 블록에 할당된 단일 편파 프리코딩 매트릭스 및 상기 나머지 블록들에 할당된 상기 제로 매트릭스가 조합되어 생성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스 또는 전송하고자 하는 데이터 스트림(data stream)의 개수에 상응하는 전송 랭크(transmission rank)에 따라 상기 프리코딩 매트릭스 에 포함된 적어도 하나의 열(column) 벡터를 선택하여 재구성된 매트릭스 중 적어도 하나가 저장된 통신 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스, 상기 재구성된 매트릭스 또는 상기 송신 안테나들의 편파 방향이 회전된(rotated) 경우, 상기 프리코딩 매트릭스 및 상기 편파 방향의 회전 각도에 상응하는 회전 매트릭스를 이용하여 생성된 회전 프리코딩 매트릭스 중 적어도 하나가 저장된 통신 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스, 상기 재구성된 매트릭스, 상기 회전 프리코딩 매트릭스 또는 상기 프리코딩 매트릭스에 포함된 열 벡터들의 순서를 재정렬(reordering)하여 재정렬 매트릭스를 생성하고, 상기 재정렬 매트릭스 및 상기 회전 매트릭스를 이용하여 생성된 매트릭스 중 적어도 하나가 저장된 통신 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 프리코딩 매트릭스, 상기 재구성된 매트릭스, 상기 회전 프리코딩 매트릭스, 상기 재정렬 매트릭스 및 상기 회전 매트릭스를 이용하여 생성된 매트릭스 또는 대각 매트릭스(diagonal matrix)를 이용하여 상기 재정렬 매트릭스에 포함된 각각의 원소들의 위상이 조절된 매트릭스 중 적어도 하나가 저장된 통신 장치.
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