KR20160117253A - 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보의 피드백을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보의 피드백을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 일 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 수신 장치의 피드백 전송 방법은, 채널 상태 정보를 측정하는 과정; 제1 코드북을 이용하여 상기 채널 정보를 양자화하는 제1 양자화 과정; 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 상기 채널 정보를 양자화하는 제2 양자화 과정; 및 상기 제1 양자화 과정 및 상기 제2 양자화 과정 중 하나의 선택 결과를 기초로 상기 채널 상태 정보를 피드백하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보의 피드백을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL STATE INFORMATION FEEDBACK}
일반적으로, 아래의 설명들은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 채널 상태 정보의 피드백(feedback)을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
무선 통신 시스템의 성능은 송신 장치에서 채널 정보를 이용함으로써 크게 향상될 수 있다. 시분할 송수신(tiem division duplexing, TDD) 시스템의 경우 상향 링크의 채널로부터 송신부가 직접 채널 정보를 얻을 수 있다. 하지만, 주파수 분할 송수신(frequency division duplexing, FDD) 시스템의 경우 상향 링크의 채널과 하향 링크에서 다른 주파수를 사용하므로, 두 링크의 채널이 독립적이고 송신 장치는 수신 장치로부터 채널 정보를 받아야 한다. 이때, 실제 시스템에서는 상향링크 채널이 제한되므로 수신 장치는 자신의 채널 정보를 일정 크기로 양자화하여 보내주어야 한다. 시스템의 성능은 양자화 오류에 따라 저하되는데, 이러한 현상은 특히, 송신 장치가 다수의 사용자를 한꺼번에 서비스하는 다중 사용자 다중 안테나 채널에서 두드러진다. 따라서, 제한된 피드백 크기 하에서 효율적인 채널 피드백 기법이 필요하게 된다.
일 실시 예는 FD-MIMO(full dimension-multiple input multiple output) 통신 시스템에서 채널 상태 정보의 피드백(feedback)을 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
다른 실시 예는 채널 상태 정보의 양자화 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 크로네커-곱(Kronecker-product, KP) 코드북(codebook)을 이용하여 채널 상태 정보의 양자화 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 채널 상태 정보 양자화를 위한 크로네커-곱 코드북의 개선 방안을 제공한다.
또 다른 실시 예는 크로네커-곱 코드북 개선을 위해 복수의 코드워드(codeword)를 이용하는 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 크로네커-곱 코드북 개선을 위해 새로운 코드워드 설계 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 명세서의 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 수신 장치의 피드백(feedback) 전송 방법은, 채널 상태 정보를 측정하는 과정; 제1 코드북(codebook)을 이용하여 상기 채널 정보를 양자화하는 제1 양자화 과정; 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 상기 채널 정보를 양자화하는 제2 양자화 과정; 및 상기 제1 양자화 과정 및 상기 제2 양자화 과정 중 하나의 선택 결과를 기초로 상기 채널 상태 정보를 피드백하는 과정을 포함한다.
본 명세서의 다른 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 송신 장치의 피드백 수신 방법은, 채널 상태 정보에 대한 피드백을 수신하는 과정을 포함하고, 상기 피드백 정보는, 상기 채널 상태 정보를 제1 코드북을 이용하여 제1 양자화하고, 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 제2 양자화하고, 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화의 비교를 통해 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하는 과정을 통해 결정된다.
본 명세서의 또 다른 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 피드백 전송을 위한 수신 장치는, 채널 상태 정보를 측정하기 위한 채널 추정부; 상기 채널 상태 정보를 제1 코드북을 이용하여 제1 양자화하고, 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 제2 양자화하고, 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하기 위한 제어부; 및 상기 선택 결과를 기초로 채널 상태 정보를 피드백하기 위한 통신부를 포함한다.
본 명세서의 또 다른 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 피드백 수신을 위한 수신 장치는, 무선 통신을 수행하는 통신부; 및 채널 상태 정보에 대한 피드백을 수신하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 피드백 정보는, 상기 채널 상태 정보를 제1 코드북을 이용하여 제1 양자화하고, 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 제2 양자화하고, 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화의 비교를 통해 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하는 과정을 통해 결정된다.
본 명에서의 실시 예에 따르면, 피드백(feedback) 오버헤드(overhead)를 가능한 작게 유지하면서, 신뢰할 수 있는 채널 상태 정보의 피드백을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 FD-MIMO(full dimension-multiple input multiple output) 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 개시에 따른 송신 장치와 수신 장치 사이에 채널 상태 정보의 피드백(feedback)을 위한 신호의 흐름을 나타낸다.
도 3은 본 개시에 따른 다중 입출력 시스템의 송신 장치와 수신 장치 사이에서의 채널 양자화 및 양자화 결과의 피드백 동작을 보여주는 도면이다.
도 4는
Figure pat00001
및
Figure pat00002
의 빔 패턴의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 피드백을 위한 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 6은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 피드백을 수신하기 위한 송신 장치의 동작 흐름도이다.
도 7은 본 개시에 따른 수신 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 개시에 따른 송신 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명에서는 광대역 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)에 대한 피드백을 제공하기 위한 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다. 이하 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 3GPP(3rd generation partnership project) Rel. 13 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용할 것이나, 이하 본 발명은 상기 용어 및 명칭들에 한정되지 않으며, 다른 규격을 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 이하 설명에서 사용되는 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 FD-MIMO(full dimension-multiple input multiple output) 시스템을 나타낸다. 본 명세서에서 FD-MIMO 시스템은 수십 개 또는 그 이상의 송신 안테나를 활용하여 데이터를 송신하는 무선통신 시스템을 일컫는다. 도 1에 따르면, 기지국 송신 장치 100은 수십 개 또는 그 이상의 송신 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송할 수 있다. 복수 개의 송신안테나들 110은 서로 최소거리를 유지하도록 배치될 수 있다. 여기서 최소거리는, 일 실시 예에 따라, 송신되는 무선 신호의 파장 길이의 절반이 될 수 있다. 일반적으로 송신안테나들 110 사이에 무선 신호의 파장 길이의 절반이 되는 거리가 유지되는 경우, 각 송신안테나에서 전송되는 신호는 서로 상관도가 낮은 무선채널의 영향을 받을 수 있다.
도 1에서 기지국 송신 장치 100에 배치된 수십 개 또는 그 이상의 송신 안테나들 110은 한 개 또는 복수 개의 단말로 신호를 전송하는데 활용될 수 있다(120, 130). 복수의 송신안테나들 110에는 적절한 프리코딩(precoding)이 적용될 수 있다. 기지국 송신 장치 100은 복수의 단말들에게로 동시에 신호를 송신할 수 있다.
도 1의 경우, 한 개의 단말은 1개 또는 그 이상의 정보 스트림(information stream)을 수신할 수 있다. 일반적으로 한 개의 단말이 수신할 수 있는 정보 스트림의 개수는 단말이 보유하고 있는 수신안테나 수와 채널상황에 따라 결정된다.
FD-MIMO 시스템을 효과적으로 구현하기 위해서는 단말이 채널상황 및 간섭의 크기를 정확하게 측정하고 이를 이용하여 효과적인 채널상태 정보를 기지국으로 전송하여야 한다. 상기 채널상태 정보를 수신한 기지국은 이를 이용하여 하향링크의 송신과 관련하여 어떤 단말들에게 송신을 수행할지, 어떤 데이터 전송속도로 송신을 수행할지, 어떤 프리코딩을 적용할지 등을 결정할 수 있다. FD-MIMO 시스템의 경우 송신안테나 개수가 많은 관계로 종래의 LTE(long term evolution)/LTE-A(long term evolution-advanced) 시스템의 채널 상태 정보의 송수신 방법을 적용할 경우 상향링크로 많은 제어정보를 송신해야 하는 상향링크 오버헤드 문제가 발생할 수 있다. 본 개시는 FD-MIMO 시스템에서 일정 수준의 오버헤드를 유지하면서 채널 상태 정보를 피드백하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 2는 본 개시에 따른 송신 장치와 수신 장치 사이에 채널 상태 정보의 피드백을 위한 신호의 흐름을 나타낸다. 일 실이 예에 따라, 도 2의 송신 장치 210은 도 1의 기지국 송신 장치에 대응될 수 있다. 또한 일 실시 예에 따라, 도 2의 수신 장치230은 도 1의 단말 장치들 중 하나에 대응될 수 있다. 도 2에서는, 설명의 단순화를 위해, 송신 장치 210은 다수의 안테나를 포함하지만, 수신 장치 230은 단일 안테나를 포함하는 시스템을 가정한 것이다. 하지만, 다른 실시 예에 따라 수신 장치 230도 송신 장치 210과 마찬가지로 다수의 안테나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 송신 장치 210은 전송을 위한 신호 s[k]를 처리하여 신호 x[k]로서 송신할 수 있다. 수신 장치 230은 수신 신호 y[k]로부터 신호 s[k]를 추정하고, 채널 벡터 h[k]를 양자화 하여 Btot 차원의 이진 벡터 b[k]를 생성할 수 있다. 여기서, Btot는 채널 상태 정보 피드백을 위한 오버헤드를 나타낸다. 상기 생성된 이진 벡터 b[k]는 채널 상태 정보로서 피드백 채널을 통해 송신 장치 210으로 송신될 수 있다. 송신 장치 210은 수신 장치 230으로부터 피드백되는 채널 상태 정보를 수신하고 상기 피드백 정보를 이용하여 빔포밍 채널 벡터 f[k]를 구성할 수 있다.
주파수 분할 송수신(frequency division duplexing, FDD) 시스템에서는, 채널 상태 정보 피드백을 위해 수신 장치 230으로부터 송신 장치 210으로 피드백 링크가 존재한다. 하지만, 상기 피드백 링크는 크기가 제한된다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 롱텀 에볼루션(Long-Term-Evolution, LTE)을 포함하는 대부분의 제한된 피드백 시스템은, 채널 상태 정보 피드백을 위해 통상적인 벡터 양자화(vector quantized, VQ) 코드북(codebook)
Figure pat00003
에 의존한다. 상기 VQ 코드북은 송신 장치 210과 수신 장치 230에서 서로 공유된다.
Figure pat00004
는 모든 i에 대하여
Figure pat00005
를 만족하는 N X 1 복소 벡터(complex vector)이다. VQ 코드북 접근 방법에서, 수신 장치 230은 아래 수학식 1을 이용한 전수 검색을 통해 최적의 코드워드를 선택할 수 있다.
Figure pat00006
상기 수학식 1에선,
Figure pat00007
는 양자화를 통해 선택된 최적의 코드워드를 나타내고,
Figure pat00008
는 N X 1 전체 채널 벡터를 나타내고,
Figure pat00009
는 코드북
Figure pat00010
에 포함되는 코드워드를 나타낸다.
하지만, 위와 같은 수학식 1을 이용한 전수 검색은 코드워드의 총 개수가 적은 경우에만 이용 가능하다. 최적의 코드워드 검색을 위한 전수 검색의 계산 복잡도는 Btot에 따라 지수적으로 증가 하기 때문이다. 즉, LTE 시스템에서와 같이 코드워드의 총 개수 Btot=4인 경우, 상기 수학식 1을 통한 최적의 코드워드 전수 검색이 가능하다. 하지만 송수장치의 안테나 개수 증가에 따라 Btot가 상대적으로 큰 경우, 수신 장치 230이 실시간으로 수학식 1을 이용한 전수 검색을 수행하는 것은 불가능하다. 또한 채널 상태 정보 양자화 오류가 특정 수준 이상의 레벨을 만족하기 위해서는 코드북을 위한 비트 수는 전송 안테나의 수에 비례하여 증가해야 한다. 예를 들어,
Figure pat00011
이고
Figure pat00012
일 때, 고정 비율
Figure pat00013
을 갖는 최적의 VQ 코드북인 랜덤 벡터 양자화 코드북(random vector quantization, RVQ)을 이용하면 정규화된 빔포밍 이득에서의 손실이 다음 수학식 2와 같이 주어진다는 것은 주지의 사실이다.
Figure pat00014
상기 수학식 2에서, Btot는 피드백 오버헤드 비트수, N은 송신 안테나 개수,
Figure pat00015
는 정규화된 채널 벡터를 나타낸다.
상기 수학식 2로부터, 특정 수준의 레벨에서 정규화된 빔포밍을 유지하기, 피드백 오버헤드 Btot는 N에 비례하여 증가해야 한다. 예를 들어 50%의 정확도를 달성하기 위해, 피드백 오버헤드 Btot는
Figure pat00016
이 되어야 한다. 구체적인 예로, N이 64인 경우, Btot는 63비트가 되어야 한다. 즉 안테나가 64개인 경우 피드백 오버헤드가 63비트가 되어야 한다. 상기와 같은 과도한 오버헤드는 한정된 무선 자원을 이용하는 무선 통신 시스템에서 용인될 수 없다.
피드백 오버헤드를 감소시키기 위한 방안으로 채널 구조 또는 안테나 구조를 적절히 이용할 수 있다. 예를 들어, 균일한 평면 배열(uniform planar array, UPA) 안테나 구조를 이용하는 FD-MIMO 시스템에서, 피드백 오버헤드 감소를 위해 크로네커-곱(Kronecker-product, KP) 코드북이 채널 양자화를 위해 이용될 수 있다. 본 개시는 종래의 크로네커-곱 코드북 개선하는 방법을 제공한다. 또한 본 개시는 개선된 크로네커-곱 코드북을 이용하여 일정 수준 이하의 오버헤드 비트를 유지하면서, 높은 정확도의 채널 상태 정보 피드백을 위한, 채널 상태 정보 양자화 방법을 제안한다.
도 3은 본 개시에 따른 다중 입출력 시스템의 송신 장치와 수신 장치 사이에서의 채널 양자화 및 양자화 결과의 피드백 동작을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 301 단계에서 송신 장치 210은 파일럿 신호를 송신하고, 수신 장치 230은 송신 장치 210으로부터 송신된 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 수신 장치 230은 303 단계에서 수신된 파일럿 신호를 이용하여 수신 채널을 추정할 수 있다. 수신 장치 230은 305 단계에서 개선된 크로네커-곱 코드북을 이용하여 수신된 수신 채널을 양자화할 수 있다. 수신 장치 230은 307 단계에서 양자화 결과 선택된 최적의 코드워드 인덱스를 송신 장치 210으로 피드백할 수 있다. 송신 장치 210은 309 단계에서 수신 장치 230으로부터 피드백된 정보에 기초하여 채널 벡터를 재구성하고, 상기 재구성된 채널 벡터를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이하 개선된 크로네커-곱 코드북을 이용하여 수신된 채널을 양자화하는 방법을 상세히 설명한다.
본 개시에 따른 개선된 크로네커-곱 코드북을 제안 하기에 앞서, 먼저 일반적인 크로네커-곱 코드북에 대해 설명한다. 하지만, 이는 본 발명이 제안하는 개선된 크로네커-곱 코드북을 좀더 쉽게 이해하기 위한 것이므로 실시 예의 제한으로 이해 되어서는 안 된다.
앞서 언급된 것처럼, 균일한 평면 배열(uniform planar array, UPA) 안테나 구조를 이용하는 FD-MIMO 시스템에서 채널 상태 정보 양자화를 위해 크로네커-곱 코드북이 이용될 수 있다. 예를 들어 Nv by Nh(Nv 행 Nh열)의 균일한 평면 배열 안테나를 이용하는 송신 장치 210을 가정해 보자. 또한, 실시 예의 제한이 아닌 설명의 편의를 위한 목적으로, 1개의 안테나를 이용하는 수신 장치 210을 가정해 보자. 이 경우 전체 채널 벡터는 아래 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00017
상기 수학식 3에서 hi는 각 안테나에 대응되는 채널을 나타내고, Nv 및 Nh는 각각 균일한 평면 배열 안테나 구조에서 행의 개수 및 열의 개수를 나타낸다. 상기 채널 벡터는 수학식 4와 같이 행렬 형태로 전환될 수 있다.
Figure pat00018
상기 수학식 4에서
Figure pat00019
를 특이값 분해(singular value decomposition) 하면 아래와 같은 수학식 5가 얻어 질 수 있다.
Figure pat00020
상기 수학식 5에서,
Figure pat00021
는 M by M 크기의 직교 행렬,
Figure pat00022
는 M by N 크기를 가지며 대각선 상에 있는 원소의 값은 음이 아닌 정수이고 나머지 원소의 값이 모두 0인 대각 행렬,
Figure pat00023
는
Figure pat00024
의 켤레 전치 행렬로 N by N 크기의 유니터리 행렬(unitary matrix)을 나타낸다. 상기
Figure pat00025
는 전체 채널의 수직 도메인에 대한 지배적인 방향 정보를 포함하고,
Figure pat00026
는 전체 채널의 수평 도메인에 대한 지배적인 방향 정보를 포함한다.
상기 수학식 5를 조금 더 자세히 분석하면 아래와 같은 수학식 6을 얻을 수 있다.
Figure pat00027
상기 수학식 6에서,
Figure pat00028
및
Figure pat00029
는
Figure pat00030
및
Figure pat00031
의 k-th 열을 나타내고,
Figure pat00032
는
Figure pat00033
의 k-th 특이값(singular value),
Figure pat00034
은
Figure pat00035
의 n-th 구성을 나타낸다. 상기 수학식 6을 참조하면,
Figure pat00036
및
Figure pat00037
의 크로네커-곱을 통해
Figure pat00038
를 나타낼 수 있음을 알 수 있다.
즉,
Figure pat00039
는 전체 채널의 수직 도메인 정보를 포함하는
Figure pat00040
및 수평 도메인 정보를 포함하는
Figure pat00041
의 크로네커-곱으로 표현될 수 있다. 수신 장치 230은 복수의
Figure pat00042
및
Figure pat00043
의 양자화를 통해 보다 높은 정확도의 채널 구현 및 채널 상태 정보의 피드백이 가능하다. 하지만,
Figure pat00044
및
Figure pat00045
의 양자화 대상이 증가할수록, 피드백 오버헤드는 증가하게 되고, 수신 장치 230이 수행하는 계산의 복잡도는 증가하게 된다.
Figure pat00046
의 경험적 누적 분포 함수 분석을 통해 전체 채널의 지배적인 방향에 70% 정도의 채널 이득이 포함된다는 것을 실험적으로 알 수 있다. 즉, 오직
Figure pat00047
및
Figure pat00048
의 양자화만으로 일정 수준 이상의 정확도를 갖는 채널 구현이 가능하다. 따라서, 아래 제시된 실시 예들은,
Figure pat00049
및
Figure pat00050
에 대한 양자화 방법을 제시한다. 보다 구체적으로 아래 제시된 실시 예들은 종래의 크로네커-곱 코드북의 개선을 통해
Figure pat00051
및
Figure pat00052
에 대한 효율적인 양자화 방법을 제시한다.
Figure pat00053
및
Figure pat00054
의 양자화를 위해, 수신 장치 230은
Figure pat00055
및
Figure pat00056
의 빔 패턴을 분석할 필요가 있다. 도 4는
Figure pat00057
및
Figure pat00058
의 빔 패턴의 일 예를 나타낸다. 도 4의(a)에서 가로 축은 채널의 수직 도메인의 방향 정보를 나타내고 세로축은 채널 이득을 나타낸다. 또한 도 4의(b)에서 가로 축은 채널의 수평 도메인의 방향 정보를 나타내고 세로축은 채널 이득을 나타낸다. 도 4의(a)를 참조하면,
Figure pat00059
은 하나의 지배적인 빔 패턴을 가진다. 하지만, 도 4의(b)를 참조
Figure pat00060
은 두 개 이상의 지배적인 빔 패턴을 가진다. 도 4의(a)와 같이
Figure pat00061
이 하나의 지배적인 빔 패턴을 가지는 경우, 수신 장치 230은 단일 DFT(Discrete Fourier Transform) 코드북을 이용하여 채널 상태 정보에 대하여 수용할만한 수준의 정확도의 양자화가 가능하다. 하지만, 도 4의(b)와 같이
Figure pat00062
이 두 개 이상의 지배적인 빔 패턴을 가지는 경우, 수신 장치 230은 단일 DFT 코드북을 이용하여 양자화하는 경우, 수용할만한 양자화 정확성을 얻기 어렵다. 즉, 복수의 지배적인 빔 패턴을 가지는
Figure pat00063
에 대하여 단일 DFT 코드북으로 양자화하는 경우, 성능이 열화 될 수 있다. 따라서, 본 개시
Figure pat00064
및
Figure pat00065
중 적어도 하나가 복수의 지배적인 빔 패턴을 가지는 경우,
Figure pat00066
및
Figure pat00067
을 효율적을 양자화하기 위한 방법을 제안 한다.
제1 실시 예: 복수의 코드워드를 이용하는 방법
먼저
Figure pat00068
및
Figure pat00069
중 적어도 하나가 2개 이상의 지배적인 빔 패턴을 가지는 상황을 가정할 수 있다. 설명의 편의를 위해 아래 제시된 실시 예는 수직 도메인
Figure pat00070
의 지배적인 방향에 대한 개선된 양자화 방법을 설명한다. 하지만, 상기 실시 예는 수직 도메인
Figure pat00071
뿐만 아니라 수평 도메인
Figure pat00072
의 양자화에 대해서도 같은 방법으로 적용될 수 있다.
제1 실시 예는 3개의 코드북을 이용한 양자화 방법이다. 제1 실시 예에서, 수신 장치 230은 3개의 코드북
Figure pat00073
,
Figure pat00074
및
Figure pat00075
을 이용하여
Figure pat00076
을 양자화 한다.(여기서,
Figure pat00077
의 양자화를 위해서는 다른 3개의 코드북이 이용되는 것은 자명하다) 다만,
Figure pat00078
이 2개 보다 많은 복수의 지배적인 빔 패턴을 포함하는 경우, 수신 장치 230은 3개보다 많은 코드북을 이용하여
Figure pat00079
을 양자화 할 수 있다. 여기서는, 설명의 편의를 위해
Figure pat00080
이 2개의 지배적인 빔 패턴을 가지는 경우를 가정하고 설명한다. 일 실시 예에 따라,
Figure pat00081
,
Figure pat00082
및
Figure pat00083
사이에서,
Figure pat00084
이
Figure pat00085
비트이고,
Figure pat00086
이
Figure pat00087
비트인 경우,
Figure pat00088
는
Figure pat00089
비트인 관계가 성립될 수 있다.
제1 실시 예는 아래의 4가지 단계를 포함할 수 있다.
제1 단계는, 코드북
Figure pat00090
을 이용한
Figure pat00091
의 양자화 단계이다. 수신 장치 210은 아래 수학식 7을 통해
Figure pat00092
을 양자화 할 수 있다.
Figure pat00093
상기 수학식 7에서,
Figure pat00094
는 코드북,
Figure pat00095
는
Figure pat00096
에 포함된 코드워드,
Figure pat00097
은
Figure pat00098
의 특이값 분해를 통해 얻은 M by M 행렬,
Figure pat00099
는
Figure pat00100
의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타낸다.
Figure pat00101
은 또한,
Figure pat00102
의 수직 도메인에 대한 정보를 포함한다.
제2 단계는, 코드북
Figure pat00103
을 이용한
Figure pat00104
의 양자화 단계이다. 수신 장치 210은 아래 수학식 8을 통해
Figure pat00105
을 양자화 할 수 있다.
Figure pat00106
상기 수학식 8에서,
Figure pat00107
는 코드북,
Figure pat00108
는
Figure pat00109
에 포함된 코드워드,
Figure pat00110
은
Figure pat00111
의 특이값 분해를 통해 얻은 M by M 행렬,
Figure pat00112
는
Figure pat00113
을
Figure pat00114
로 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타낸다.
제3 단계는, 제2 단계의 양자화 결과를 기초로
Figure pat00115
을 이용한
Figure pat00116
의 양자화 단계이다. 수신 장치 210은 아래 수학식 9를 통해
Figure pat00117
을 양자화 할 수 있다.
Figure pat00118
상기 수학식 9에서,
Figure pat00119
는 코드북,
Figure pat00120
는
Figure pat00121
에 포함된 코드워드,
Figure pat00122
은
Figure pat00123
의 특이값 분해를 통해 얻은 M by M 행렬,
Figure pat00124
는
Figure pat00125
의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타낸다
즉, 제1 실시의 3단계는, 수신 장치 230이 2단계에서 실시된
Figure pat00126
의 양자화 결과 선택된 첫 번째 코드워드
Figure pat00127
를 이용하여 두 번째 코드워드
Figure pat00128
를 찾는 과정이다. 즉, 수신 장치 230은
Figure pat00129
이 2개의 지배적인 빔 패턴을 포함하는 경우, 2단계의 양자화를 통해 첫 번째 지배적인 빔 패턴에 대응되는 코드워드
Figure pat00130
를 결정한다. 그리고, 상기 결정된
Figure pat00131
을 기초로, 수신 장치 230은 3 단계에서 수학식 9를 이용하여
Figure pat00132
과 최적의 조합을 이루는
Figure pat00133
를 결정한다. 결과적으로 제 3단계에서, 수신 장치 230은 두 개의 코드북
Figure pat00134
및
Figure pat00135
을 이용하여
Figure pat00136
을 양자화 한다.
제4 단계는, 제1 단계의 양자화 결과와 2 단계 및 제3 단계의 양자화 결과를 비교하여,
Figure pat00137
에 대한 최종 양자화 방법을 선택하는 단계이다. 구체적으로, 수신 장치 230은
Figure pat00138
에 대한 최종 양자화 방법을 아래의 수학식 10을 통해 결정할 수 있다.
Figure pat00139
상기 수학식 10에서,
Figure pat00140
은
Figure pat00141
의 특이값 분해를 통해 얻은 M by M 행렬,
Figure pat00142
는 코드북
Figure pat00143
을 이용한
Figure pat00144
의 양자화 결과 선택된 코드워드,
Figure pat00145
은 제1 코드북
Figure pat00146
을 이용한
Figure pat00147
의 양자화 결과 선택된 코드워드,
Figure pat00148
는 제2 코드북
Figure pat00149
을 이용한
Figure pat00150
의 양자화 결과 선택된 코드워드,
Figure pat00151
는 최종 선택된 코드워드를 나타낸다.
상기 수학식 10은, 코드북
Figure pat00152
을 이용한 양자화 결과와 제2 코드북
Figure pat00153
및 제3 코드북
Figure pat00154
의 조합을 통한 양자화 결과의 비교를 통해 보다 좋은 양자화 정확도를 갖는 코드워드를 선택하는 과정을 나타낸다.
상기 수학식 10에서,
Figure pat00155
이 만족되는 경우,
Figure pat00156
에 대한 최종 양자화 결과는
Figure pat00157
이 된다. 즉, 수신 장치 230은 코드북
Figure pat00158
에 속하는 코드워드
Figure pat00159
를 선택한다. 하지만, 상기 수학식 10에서
Figure pat00160
이 만족되지 않은 경우,
Figure pat00161
에 대한 최종 양자화 결과는
Figure pat00162
이 된다. 즉, 수신 장치 230은 코드북
Figure pat00163
에 속하는
Figure pat00164
및 코드북
Figure pat00165
에 속하는
Figure pat00166
을 선택하여 최종 코드워드를
Figure pat00167
로 결정한다.
상기 제1 실시 예를 개념적으로 정리하면 다음과 같다. 먼저 수신 장치 230은
Figure pat00168
을 코드북
Figure pat00169
을 이용하여 양자화 한다. 그 다음으로 수신 장치 230은
Figure pat00170
을 코드북
Figure pat00171
을 이용하여 양자화하여
Figure pat00172
을 얻고, 그 결과를 기초로 다시
Figure pat00173
을 코드북
Figure pat00174
로 양자화 하여
Figure pat00175
을 얻는다.
Figure pat00176
를 얻기 위해 수신 장치 230은 수학식9를 이용할 수 있다. 수신 장치 230은
Figure pat00177
및
Figure pat00178
의 비교를 통해 최종 코드워드들
Figure pat00179
및
Figure pat00180
중 하나를 결정한다. 일 실시 예에 따라
Figure pat00181
의 지배적인 빔 패턴이 하나인 경우 수신 장치 230은
Figure pat00182
을 최종 코드워드로 선택할 수 있다. 다른 실시 예에 따라
Figure pat00183
의 지배적인 빔 패턴이 2개 또는 그 이상인 경우 수신 장치 230은
Figure pat00184
을 최종 코드워드로 선택할 수 있다.
제1 실시 예에 따르면, 수신 장치 230으로부터 송신 장치 210으로 전달되는 채널 상태 정보 피드백 오버헤드는 다음과 같이 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따라,
Figure pat00185
코드북 및
Figure pat00186
코드북은
Figure pat00187
코드북에 포함되는 관계가 성립된다. 이 경우
Figure pat00188
코드북이
Figure pat00189
비트이고,
Figure pat00190
코드북이
Figure pat00191
비트인 경우,
Figure pat00192
은
Figure pat00193
비트가 될 수 있다. 이 경우, 채널 상태 정보 피드백 오버헤드는 아래의 수학식 11을 통해 결정될 수 있다.
Figure pat00194
상기 수학식 11은 총 피드백 오버헤드를 나타낸다. 상기 수학식 11에서, 추가되는 1비트는 제4 단계의 선택에 대한 정보를 나타내는데 이용된다. 결과적으로 제1 실시 예에 따른 피드백 정보의 오버헤드는 하나의 DFT 코드북을 이용하는 경우보다 증가할 수 있지만,
Figure pat00195
이 복수의 지배적인 빔 패턴을 포함하는 경우 피드백 정보의 정확도가 신뢰할만한 수준으로 보장될 수 있다.
Figure pat00196
에 대한 양자화 방법을 포함하는 제1 실시 예는, 앞서 언급된 것처럼
Figure pat00197
에 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
도 5는 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 피드백을 위한 수신 장치 230의 동작 흐름도이다. 도 5의 각 단계는 도 2의 수신 장치 230에서 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 수신 장치 230은 501 단계에서 채널 상태 정보를 측정할 수 있다. 구체적으로 수신 장치 230은 송신 장치 210으로부터 신호(예를 들어, 기준 신호, 파일럿 신호)를 수신하고, 상기 신호가 송신되는 채널을 추정할 수 있다. 일 실시 예에 따라 송신 장치 210이 Nv by Nh(Nv 행 Nh열)의 균일한 평면 배열 안테나를 이용하여 신호를 송신하고, 수신 장치 230이 1개의 안테나를 이용하여 상기 신호를 수신하는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우, 수신 장치는 채널 측정을 통해 전체 채널 벡터
Figure pat00198
를 획득 할 수 있다. 상기 전체 채널 벡터에서 hi는 각 안테나에 대응되는 채널을 나타내고, Nv 및 Nh는 각각 균일한 평면 배열 안테나 구조에서 행의 갯수 및 열의 갯수를 나타낸다. 상기 전체 채널 벡터는 상기 수학식 4와 같이 전체 채널 행렬의 형태로 전환될 수 있다.
도 5에는 도시되지 않았지만, 수신 장치 230은 상기 전체 채널 행렬에 대하여 상기 수학식 5를 기초로 특이값 분해를 수행할 수 있다. 상기 전체 채널 행렬에 대한 특이값 분해 결과, 수신 장치 230은 전체 채널의 수평 도메인에 대한 정보를 포함하는
Figure pat00199
및 전체 채널의 수직 도메인에 대한 정보를 포함하는
Figure pat00200
을 획득할 수 있다.
수신 장치 230은 상기
Figure pat00201
에 대하여 양자화를 수행할 수 있다. 구체적으로, 수신 장치 230은 503 단계에서
Figure pat00202
에 대하여 균일 배열 평면 안테나에 적합한 크로네커-곱 코드북
Figure pat00203
을 이용하여 제1 양자화를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 수신 장치 230은 수학식 7을 이용하여
Figure pat00204
을 제1 양자화 할 수 있다. 또한 수신 장치 230은
Figure pat00205
에 대해서도
Figure pat00206
과 같은 방법으로
Figure pat00207
을 양자화 할 수 있다. 다만,
Figure pat00208
의 양자화를 위해 사용되는 크로네커-곱 코드북은
Figure pat00209
의 양자화를 위해 사용된
Figure pat00210
와 상이할 수 있다.
수신 장치 230은, 다시, 505 단계에서
Figure pat00211
에 대하여 크로네커-곱 코드북
Figure pat00212
및
Figure pat00213
을 이용하여 제2 양자화를 수행할 수 있다. 구체적으로 제2 양자화 단계는 2개의 부수적인 단계로 구분 될 수 있다. 먼저 수신 장치 230은
Figure pat00214
에 대하여 크로네커-곱 코드북
Figure pat00215
을 이용하여 양자화를 수행한다. 크로네커-곱 코드북
Figure pat00216
을 이용한
Figure pat00217
의 양자화 방법은 상기 수학식 8을 통해 수행될 수 있다. 그리고 수신 장치 230은 크로네커-곱 코드북
Figure pat00218
을 이용한 양자화 결과를 기초로
Figure pat00219
에 대하여 크로네커-곱 코드북
Figure pat00220
를 이용하여 양자화를 수행한다. 크로네커-곱 코드북
Figure pat00221
를 이용한
Figure pat00222
의 양자화 방법은 상기 수학식 9를 통해 수행될 수 있다. 제2 양자화의 구체적 방법은 앞서 검토된 제1 실시 예의 4개의 단계 중 2 단계 내지 3 단계와 동일하다. 제2 양자화 단계도 제1 양자화 단계와 마찬가지로
Figure pat00223
뿐만 아니라
Figure pat00224
에 대해서도 수행된다. 제2 양자화 단계에서,
Figure pat00225
의 양자화 방법은 상기
Figure pat00226
의 양자화 방법과 동일하다. 다만,
Figure pat00227
의 양자화를 위해 사용되는 크로네커-곱 코드북은
Figure pat00228
의 양자화를 위해 사용된 크로네커-곱 코드북
Figure pat00229
및
Figure pat00230
와 상이할 수 있다.
Figure pat00231
에 대하여 제1 양자화 및 제2 양자화가 완료되면, 수신 장치 230은 507 단계에서 제1 양자화 결과 및 제2 양자화 결과 중 하나를 선택하고, 그에 따라 채널 상태 정보를 피드백할 수 있다. 구체적으로 수신 장치 230은, 일 실시 예에 따라, 상기 수학식 10을 이용하여 제1 양자화 결과 및 제2 양자화를 비교하여 그 중 하나를 선택할 수 있다. 그리고 그 선택 결과를 포함하는 피드백 정보를 송신 장치 210으로 전송할 수 있다. 이 경우, 수신 장치 230은
Figure pat00232
과 마찬가지로
Figure pat00233
에 대해서도 제1 양자화 결과 및 제2 양자화 결과 중 하나를 선택하고, 피드백 한다. 채널 상태 정보 피드백을 위해, 송신 장치 210은 수신 장치 230에 대하여 PUCCH(physical uplink control channel) 또는 PUSCH(physical uplink shared channel)를 할당할 수 있다. 수신 장치 230은 상기 할당된 PUCCH(physical uplink control channel) 또는 PUSCH(physical uplink shared channel)을 이용하여 채널 상태 정보를 피드백 할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 피드백을 수신하기 위한 송신 장치 210의 동작 흐름도이다. 송신 장치 210은 하향링크의 송신과 관련하여 어떤 단말들에게 신호의 송신을 수행할지, 어떤 데이터 전송속도로 송신을 수행할지, 어떤 프리코딩을 적용할지 등을 결정하기 위해 수신 장치 230으로부터 채널 상태 정보를 알아야 한다.
도 6을 참조하면, 송신 장치 210은 601 단계에서 수신 장치 230으로부터 채널 상태 정보 피드백을 수신할 수 있다. 채널 상태 정보는 피드백의 오버헤드 감소를 위해 양자화될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 수신 장치 230은 크로네커-곱 코드북을 이용하여 채널 상태 정보를 양자화 할 수 있고, 이에 대한 구체적인 방법은 앞서 언급된 내용과 동일하다. 도 6에는 도시되지 않았지만, 송신 장치 210은 채널 상태 정보 피드백을 수신하기 위해 수신 장치 230에 대하여 PUCCH(physical uplink control channel) 또는 PUSCH(physical uplink shared channel)를 할당할 수 있다.
제2 실시 예: 새로운 코드워드를 설계하는 방법
앞서 검토된 것처럼 제1 실시 예에서 피드백 오버헤드는
Figure pat00234
비트이다. 제2 실시 예는,
Figure pat00235
및
Figure pat00236
중 적어도 하나가 복수의 지배적인 빔 패턴을 갖는 상황에 대한 양자화 방법에 있어서, 제1 실시 예보다 작은 피드백 오버헤드를 제시하기 위한 것이다. 즉, 제2 실시 예는, 기존의 코드워드의 조합을 통해 양자화 방법을 제시하는 제1 실시 예와는 달리, 새로운 코드워드
Figure pat00237
의 설계를 제안한다.
새로운 코드워드
Figure pat00238
는 아래의 수학식 12를 통해 결정될 수 있다.
Figure pat00239
상기 수학식 12에서,
Figure pat00240
및
Figure pat00241
는 동일한 코드북에 포함된 DFT 코드워드 이다.
일 실시 예에 따라 상기 수학식 12를 이용하여, 설계된 6비트의 코드북
Figure pat00242
은 아래와 같다. 코드북
Figure pat00243
은 총 64개의 DFT 코드워드를 포함한다. 코드북
Figure pat00244
는 5 비트 코드북에 포함된 32개의 DFT 코드워드를 기본적으로 포함한다. 따라서 코드북
Figure pat00245
에 포함되는 나머지 32개의 DFT 코드워드는 상기 수학식 12를 통해 결정 될 수 있다.
아래 제시된 표 1은 수직 도메인을 위한 새로운 코드워드를 생성하기 위한 DFT 페어링의 일 예를 나타낸다.
Codeword index 33 34 35 36 37 38 39 40
Pairing (1,2) (1,4) (1,32) (2,3) (2,5) (3,4) (3,6) (3,32)
Codeword index 41 42 43 44 45 46 47 48
Pairing (4,5) (5,6) (6,7) (7,8) (8,9) (26,27) (27,28) (27,30)
Codeword index 49 50 51 52 53 54 55 56
Pairing (27,31) (28,29) (28,30) (28,31) (28,32) (26,29) (27,29) (29,30)
Codeword index 57 58 59 60 61 62 63 64
Pairing (29,31) (29,32) (1,30) (30,31) (30,32) (2,31) (26,31) (31,32)
상기 표 1에서는, 코드워드 인덱스 1 내지 32는 5 비트 코드북에 포함된 코드워드에 부여되므로, 코드워드 인덱스가 33부터 시작되어 64에서 끝난다. 상기 표 1을 참조하면, 예를 들어, 인덱스 33의 DFT 코드워드는 DFT 코드워드 1 및 2의 조합을 통해 생성되고, 다른 예로, 인덱스 59의 DFT 코드워드는 DFT 코드워드 1 및 30의 조합을 통해 생성된다. 상기 두 DFT 코드워드의 조합은 상기 수학식 12를 통해 수행될 수 있다.
또한 아래 제시된 표 2는 수평 도메인을 위한 새로운 코드워드를 생성하기 위한 DFT 페어링의 일 예를 나타낸다.
Codeword index 33 34 35 36 37 38 39 40
Pairing (1,2) (1,3) (1,4) (1,18) (1,30) (1,31) (1,32) (2,3)
Codeword index 41 42 43 44 45 46 47 48
Pairing (2,4) (2,16) (2,17) (2,31) (2,32) (3,32) (6,7) (7,10)
Codeword index 49 50 51 52 53 54 55 56
Pairing (11,12) (11,14) (14,15) (15,16) (13,16) (17,18) (18,19) (18,20)
Codeword index 57 58 59 60 61 62 63 64
Pairing (18,21) (18,23) (19,20) (22,23) (28,29) (31,32) (17,32) (30,32)
상기 표 2에서는, 상기 표 1과 마찬가지로 코드워드 인덱스 1 내기 32는 5 비트 코드북에 포함된 코드워드에 부여되므로, 코드워드 인덱스가 33부터 시작되어 64에서 끝난다. 상기 표 2를 참조하면, 예를 들어, 인덱스 35의 DFT 코드워드는 DFT 코드워드 1 및 4의 조합을 통해 생성되고, 다른 예로, 인덱스 55의 DFT 코드워드는 DFT 코드워드 18 및 19의 조합을 통해 생성된다. 상기 두 DFT 코드워드의 조합은 상기 수학식 12를 통해 수행될 수 있다.
도 7 내지 8은 상기 제1 실시 예 및 제2 실시 예의 구현을 위한 송신 장치 및 수신 장치를 나타낸다.
도 7은 본 개시에 따른 수신 장치 230의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 수신 장치 230은 일 실시 예에 따라 단말 장치가 될 수 있다. 도 7을 참조하면, 수신 장치 230은 통신부 710과 제어부 730으로 구성될 수 있다. 통신부 710은 외부(예를 들어, 기지국)로부터 데이터를 송신 또는 수신하는 기능을 수행한다. 여기서 통신부 710은 제어부 730의 제어하에 FD-MIMO 기술을 위한 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.
제어부 730은 수신 장치 230을 구성하는 모든 구성 요소들의 상태 및 동작을 제어한다. 구체적으로 제어부 730은 송신 장치 210으로부터 할당 받은 정보에 따라 FD-MIMO를 위한 피드백 정보를 생성한다. 또한, 제어부 730은 생성한 채널 정보를 기지국으로부터 할당 받은 타이밍 정보에 따라 기지국으로 피드백하도록 통신부 710을 제어한다. 이를 위해 제어부 730은 채널 추정부 750을 포함하여 구성될 수 있다. 채널 추정부 750은 기지국으로부터 수신되는 신호(예를 들어 기준 신호) 및 피드백 할당 정보를 통해 필요한 피드백 정보를 판단하고, 이에 따라 수신된 신호를 사용하여 채널을 추정할 수 있다.
도 7에서는 수신 장치 230이 통신부(710)와 제어부(730)로 구성된 예를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 수신 장치 230에서 수행되는 기능에 따라 다양한 구성들을 더 구비할 수 있다. 예를 들어 수신 장치 230은 수신 장치 230의 현 상태를 표시하는 표시부, 사용자로부터 기능 수행 등과 같은 신호가 입력되는 입력부, 수신 장치 230에 생성된 데이터들을 저장하는 저장부 등을 구비할 수 있다. 또한, 상기에서는 제어부 730과 채널 추정부 750이 별도의 블록으로 구성되었다고 도시 하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 채널 추정부 750이 수행하는 기능을 제어부 730이 수행할 수도 있다.
도 8은 본 개시에 따른 송신 장치 210의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 수신 장치 210은 일 실시 예에 따라 송신 장치 210 장치가 될 수 있다. 도 13을 참조하면, 송신 장치 210은 제어부 810과 통신부 830으로 구성될 수 있다. 제어부 810은 송신 장치 210을 구성하는 모든 구성의 상태 및 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부 810은 수신 장치 230의 수평 및 수직 성분 채널 추정을 자원을 단말에게 할당하고 피드백 자원 및 피드백 타이밍을 단말에게 할당한다. 이를 위해 제어부 810은, 도 8에는 도시되지 않았지만, 자원 할당부를 더 구비할 수 있다.
자원 할당부는 수신 장치 230이 수직 및 수평 성분 채널을 각각 추정할 수 있도록 자원에 할당하고, 해당 자원을 사용하여 신호를 전송한다. 또한 자원 할당부는 여러 수신 장치로부터의 피드백이 충돌하지 않도록 피드백 설정 및 피드백 타이밍을 할당하고 해당 타이밍에서 설정된 피드백 정보를 수신하고 해석한다.
통신부 830은 수신 장치 210으로 데이터, 신호 및 피드백 정보를 송수신하는 기능을 수행한다. 여기서 통신부 830은 제어부 810의 제어하에 할당된 자원을 통해 신호(예를 들어, 기준 신호)를 수신 장치 230으로 전송하고, 수신 장치 230으로부터 채널 정보에 대한 피드백을 수신한다.
상기에서는 제어부 810과 자원 할당부가 별도의 블록으로 구성되었다고 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 자원 할당부가 수행하는 기능을 제어부 810가 수행할 수도 있다.
이상에서 설명된 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한 앞서 설명된 본 발명에 따른 실시 예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 다중 입출력 시스템에서 수신 장치의 피드백 전송 방법에 있어서,
    채널 상태 정보를 측정하는 과정;
    제1 코드북을 이용하여 상기 채널 정보를 양자화하는 제1 양자화 과정;
    상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 상기 채널 정보를 양자화하는 제2 양자화 과정; 및
    상기 제1 양자화 과정 및 상기 제2 양자화 과정 중 하나의 선택 결과를 기초로 상기 채널 상태 정보를 피드백하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보를 크로네커-곱(Kronecker product)을 이용하여 제1 성분
    Figure pat00246
    및 제2 성분
    Figure pat00247
    으로 분해하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제1 성분
    Figure pat00248
    은 전체 채널 벡터
    Figure pat00249
    의 수직 도메인의 정보를 포함하는 행렬이고, 상기 제2 성분
    Figure pat00250
    은 전체 채널 벡터
    Figure pat00251
    의 수평 도메인에 대한 정보를 포함하는 행렬인 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 양자화 과정 및 상기 제2 양자화 과정은, 상기 제1 성분
    Figure pat00252
    및 상기 제2 성분
    Figure pat00253
    각각에 대하여 양자화하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 양자화 과정 및 상기 제2 양자화 과정 중 하나의 선택은, 상기
    Figure pat00254
    및 상기
    Figure pat00255
    각각에 대해 수행되고,
    상기
    Figure pat00256
    및 상기
    Figure pat00257
    의 지배적인 빔 패턴을 기초로 결정되는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 양자화 과정은, 아래의 수학식을 이용하는 방법.
    Figure pat00258

    상기 수학식에서, 상기
    Figure pat00259
    는 상기
    Figure pat00260
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00261
    는 상기
    Figure pat00262
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00263
    는 코드워드, 상기
    Figure pat00264
    는 상기
    Figure pat00265
    의 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00266
    는 상기
    Figure pat00267
    의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타내고,
    상기
    Figure pat00268
    및 상기
    Figure pat00269
    는 상기 제1 코드북에 포함됨.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 양자화 과정은,
    제2 코드북을 이용하여 상기 채널 상태 정보를 양자화하는 과정; 및
    상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과를 기초로 제3 코드북을 이용하여 양자화하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 코드북을 이용하여 상기 채널 상태 정보를 양자화하는 과정은, 아래의 수학식을 이용하는 방법.
    Figure pat00270

    상기 수학식에서, 상기
    Figure pat00271
    는 상기
    Figure pat00272
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00273
    는 상기
    Figure pat00274
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00275
    는 코드워드, 상기
    Figure pat00276
    는 상기
    Figure pat00277
    의 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00278
    는 상기
    Figure pat00279
    의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타내고,
    상기
    Figure pat00280
    및 상기
    Figure pat00281
    는 상기 제2 코드북에 포함됨.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과를 기초로 제3 코드북을 이용하여 양자화하는 과정은, 아래의 수학식을 이용하는 방법.
    Figure pat00282

    상기 수학식에서, 상기
    Figure pat00283
    및 상기
    Figure pat00284
    는 상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00285
    는 상기
    Figure pat00286
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00287
    는 상기
    Figure pat00288
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00289
    는 코드워드, 상기
    Figure pat00290
    는 상기
    Figure pat00291
    의 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00292
    는 상기
    Figure pat00293
    의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타내고,
    상기
    Figure pat00294
    및 상기
    Figure pat00295
    는 상기 제3 코드북에 포함됨.

  9. 다중 입출력 시스템에서 송신 장치의 피드백 수신 방법에 있어서,
    채널 상태 정보에 대한 피드백을 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 피드백 정보는, 상기 채널 상태 정보를 제1 코드북을 이용하여 제1 양자화하고, 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 제2 양자화하고, 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화의 비교를 통해 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하는 과정을 통해 결정되는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 양자화는,
    제2 코드북을 이용하는 양자화 및 상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과를 기초로 제3 코드북을 이용하는 양자화를 포함하는 방법.
  11. 다중 입출력 시스템에서 피드백 전송을 위한 수신 장치에 있어서,
    채널 상태 정보를 측정하기 위한 채널 추정부;
    상기 채널 상태 정보를 제1 코드북을 이용하여 제1 양자화하고, 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 제2 양자화하고, 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하기 위한 제어부; 및
    상기 선택 결과를 기초로 채널 상태 정보를 피드백하기 위한 통신부를 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 채널 상태 정보를 크로네커-곱(Kronecker product)을 이용하여 제1 성분
    Figure pat00296
    및 제2 성분
    Figure pat00297
    으로 분해하고,
    상기 제1 성분
    Figure pat00298
    은 전체 채널 벡터
    Figure pat00299
    의 수직 도메인의 정보를 포함하는 행렬이고, 상기 제2 성분
    Figure pat00300
    은 전체 채널 벡터
    Figure pat00301
    의 수평 도메인에 대한 정보를 포함하는 행렬인 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 성분
    Figure pat00302
    및 상기 제2 성분
    Figure pat00303
    각각에 대하여 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화를 수행하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기
    Figure pat00304
    및 상기
    Figure pat00305
    각각에 대해 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하고, 상기 선택은 상기
    Figure pat00306
    및 상기
    Figure pat00307
    의 지배적인 빔 패턴을 기초로 결정되는 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 아래의 수학식을 이용하여 상기 제1 양자화를 수행하는 장치.
    Figure pat00308

    상기 수학식에서, 상기
    Figure pat00309
    는 상기
    Figure pat00310
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00311
    는 상기
    Figure pat00312
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00313
    는 코드워드, 상기
    Figure pat00314
    는 상기
    Figure pat00315
    의 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00316
    는 상기
    Figure pat00317
    의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타내고,
    상기
    Figure pat00318
    및 상기
    Figure pat00319
    는 상기 제1 코드북에 포함됨.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 제2 코드북을 이용하여 상기 채널 상태 정보를 양자화하고, 상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과를 기초로 제3 코드북을 이용하여 양자화하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 아래의 수학식을 이용하여 상기 제2 코드북을 이용하여 상기 채널 상태 정보를 양자화하는 장치.
    Figure pat00320

    상기 수학식에서, 상기
    Figure pat00321
    는 상기
    Figure pat00322
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00323
    는 상기
    Figure pat00324
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00325
    는 코드워드, 상기
    Figure pat00326
    는 상기
    Figure pat00327
    의 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00328
    는 상기
    Figure pat00329
    의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타내고,
    상기
    Figure pat00330
    및 상기
    Figure pat00331
    는 상기 제2 코드북에 포함됨.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 아래 수학식을 이용하여 상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과를 기초로 제3 코드북을 이용하여 양자화하는 장치.
    Figure pat00332

    상기 수학식에서, 상기
    Figure pat00333
    및 상기
    Figure pat00334
    는 상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00335
    는 상기
    Figure pat00336
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00337
    는 상기
    Figure pat00338
    의 양자화를 위한 코드북, 상기
    Figure pat00339
    는 코드워드, 상기
    Figure pat00340
    는 상기
    Figure pat00341
    의 양자화 결과 선택된 코드워드, 상기
    Figure pat00342
    는 상기
    Figure pat00343
    의 양자화 결과 선택된 코드워드를 나타내고,
    상기
    Figure pat00344
    및 상기
    Figure pat00345
    는 상기 제3 코드북에 포함됨.
  19. 다중 입출력 시스템에서 피드백 수신을 위한 수신 장치에 있이서,
    무선 통신을 수행하는 통신부; 및
    채널 상태 정보에 대한 피드백을 수신하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 피드백 정보는, 상기 채널 상태 정보를 제1 코드북을 이용하여 제1 양자화하고, 상기 제1 코드북과 다른 제2 코드북 및 제3 코드북을 이용하여 제2 양자화하고, 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화의 비교를 통해 상기 제1 양자화 및 상기 제2 양자화 중 하나를 선택하는 과정을 통해 결정되는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 양자화는,
    제2 코드북을 이용하는 양자화 및 상기 제2 코드북을 이용한 양자화 결과를 기초로 제3 코드북을 이용하는 양자화를 포함하는 장치.
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