KR20120010271A

KR20120010271A - 코드북 기반 사전코딩 방법, 코드북 기반 폐루프 송신방법 및 프로세서 판독가능 저장매체

Info

Publication number: KR20120010271A
Application number: KR1020117028414A
Authority: KR
Inventors: 킹후아 리; 유안 주; 신티안 에디 린
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-04-29
Also published as: CN102460996A; HUE037041T2; CN102460996B; EP2425544A1; KR101324395B1; WO2010127183A1; JP5275514B2; EP2425544B1; JP2012525796A; ES2640259T3; EP2425544A4; US20110064158A1; US8340207B2

Abstract

제1 랭크 M의 제1 NxM 코드북을 이용하여, 제2 랭크 (N-M)의 제2 Nx(N-M) 코드북을 생성할 수 있다. 이 제2 코드북은 제1 코드북에 대해 직교하기도 하고 상보적이기도 하다. 실제로, 이것은 폐루프 MIMO 빔형성에서의 저장 요구들을 줄일 수 있는데, 그 이유는 제2 코드북이 기지국 및/또는 이동국에 의해 필요에 따라 동적으로 생성될 수 있기 때문이다. 일부 예들에서는, 더 높은 랭크의 빔형성 행렬 또는 사전 코딩 행렬이 더 낮은 랭크의 (예를 들어, 1 또는 2) 빔형성 행렬 또는 사전 코딩 행렬로부터 형성될 수 있다. 또한, 회전 행렬을 생성하기 위한 새로운 방법이 개시된다.

Description

코드북 기반 사전코딩 방법, 코드북 기반 폐루프 송신방법 및 프로세서 판독가능 저장매체{DIFFERENTIAL FEEDBACK SCHEME FOR CLOSED-LOOP MIMO BEAMFORMING}

청구 발명의 구현들은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로서, 구체적으로는 무선 통신 네트워크에서의 빔형성에 관한 것이다.

가입자국 및 기지국(BS)을 포함하는 무선 네트워크에서의 폐루프 다중 입력/다중 출력(MIMO) 빔형성의 하향 링크에서, (본 명세서에서 때로는 이동국(MS) 또는 사용자 장비(UE)라고도 하는) 가입자국은 이상적인 빔형성 행렬을 양자화하며 이상적인 빔형성 행렬에 대응하는 양자화 인덱스를 (본 명세서에서 때로는 송신기 또는 향상된 노드 B(eNB)라고도 하는) 기지국으로 반환한다. 기지국은 피드백된 인덱스에 따라 빔형성 행렬을 재구성하며 빔형성을 수행한다. 유사하게, 상향 링크에서는 기지국이 이상적인 빔형성 행렬을 양자화하며, 가입자국은 피드백에 따라 빔형성 행렬을 재구성한다. 빔형성은 링크 성능 및 시스템 처리량을 향상시키는 것으로 잘 알려져 있다.

빔형성 행렬은 차동적으로 피드백될 수 있다. 현재의 빔형성 행렬과 이전의 빔형성 행렬 사이의 변화는 코드북에 의해 양자화될 수 있으며, 대응하는 양자화 인덱스가 피드백될 수 있다. 양자화 코드북은 빔형성 정밀도 및 추적 능력을 결정한다. 차동 피드백은 시간 및/또는 주파수에 걸쳐 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 근거리 네트워크(WLAN) 또는 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 네트워크 등을 포함하는 무선 광역 네트워크(WWAN)에서 응용을 발견할 수 있다. WiMAX 기술은 IEEE 802.16e, IEEE 802.16m 등을 포함하는 표준들의 IEEE 802.16 패밀리에 기초한다. 본 발명은 3GPP 롱텀 에볼루션(LTE) 또는 LTE-Advanced 또는 유사한 후속 무선 표준들에 따라 동작하는 것들과 같은 다른 WWAN들에도 적용될 수 있다. 게다가, 본 명세서에서는 적절한 응용들의 예로서 여러 가지의 특정 표준들이 설명되지만, 본 명세서에서의 구현들은 임의의 특정 표준 또는 프로토콜로 한정되지 않는다.

본 명세서에 포함되며 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 원리들에 따른 하나 이상의 구현들을 도시하며, 그 상세한 설명과 더불어 그러한 구현들을 설명한다. 도면들은 반드시 축척으로 도시된 것은 아니며, 대신에 본 발명의 원리들을 도시할 때에는 강조가 이루어진다.
도 1은 본 명세서에서 개시되는 일부 구현들에 따른 통신 시스템의 예시적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 일부 구현들에 따른 예시적인 통신 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 NxM 코드북으로부터 Nx(N-M) 코드북을 형성하는 개념적인 프로세스를 나타낸다.
도 4는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 동적으로 생성된 차동 코드북을 이용하여 데이터를 사전 코딩 또는 빔형성하는 프로세스를 나타낸다.

아래의 상세한 설명은 첨부 도면들을 참조한다. 동일 또는 유사한 요소들을 식별하기 위해 상이한 도면들에서 동일한 참조 변호들이 사용될 수 있다. 아래의 설명에서는 한정이 아니라 설명의 목적으로, 청구 발명의 다양한 양태들의 충분한 이해를 제공하기 위해, 특정 구조들, 아키텍처들, 인터페이스들, 기술들 등과 같은 특정 상세들이 설명된다. 그러나, 본 개시의 혜택을 누리는 당업자들에게는 청구 발명의 다양한 양태들이 그러한 특정 상세들로부터 벗어나는 다른 예들에서 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 소정의 예들에서는 불필요한 상세로 본 발명의 설명을 불명확하게 하지 않기 위해 잘 알려진 장치들, 회로들 및 방법들의 설명들은 생략된다.

본 명세서에서의 일부 구현들은 제1 랭크 M의 제1 NxM 코드북으로부터 제2 랭크 (N-M)의 제2 Nx(N-M) 코드북을 생성하는 데 사용될 수 있다. 제1 및 제2 코드북들은 임의의 공지된 방식으로의 폐루프 MIMO 사전 코딩을 위해 국들에 의해 사용될 수 있다. 이 제2 코드북은 제1 코드북에 대해 직교하기도 하고 상보적이기도 하다. 실제로, 이것은 폐루프 MIMO 빔형성에서의 저장 요구들을 줄일 수 있는데, 그 이유는 제2 코드북이 기지국 및/또는 이동국에 의해 필요에 따라 동적으로 생성될 수 있기 때문이다. 일부 예들에서는, 더 높은 랭크의 빔형성 행렬 또는 사전 코딩 행렬이 더 낮은 랭크의 (예를 들어, 1 또는 2) 빔형성 행렬 또는 사전 코딩 행렬로부터 형성될 수 있다. 또한, 회전 행렬 Q_V _(t-1)을 생성하기 위한 새로운 방법이 개시된다.

도 1은 본 명세서에서의 일부 구현들에 따른 통신 시스템(100)의 예시적인 블록도를 나타낸다. 시스템(100)은 MIMO 채널(106)을 통해 수신기(104)와 통신할 수 있는 송신기(102)를 포함한다. 옵션으로서, 송신기(102)는 왜곡을 인식할 수 있다. 송신기(102)는 전송할 소스를 수신하도록 구성된다. 송신기(102)는 수신기(104)로부터의 폐루프 피드백을 통해 채널 인코딩 동안에 채널 조건들을 아래에 더 설명되는 바와 같이 암시적으로 또는 명시적으로 고려한다. 송신기(102)는 수신기로부터 피드백된 코드워드 인덱스에 기초하여 그의 코드북들 중에서 선택된 코드워드에 따라 소스를 MIMO 채널을 통해 수신기(104)로 전송한다. 수신기(104)는 MIMO 송신을 수신하고, 송신을 재구성하여 재구성된 소스를 생성하도록 구성된다.

송신기(102)는 기지국(BS)/eNB 또는 이동국(MS)/UE일 수 있으며, 수신기(104)는 기지국(BS)/eNB 또는 이동국(MS)/UE 중 다른 하나일 수 있다. 폐루프 MIMO 빔형성에서의 실무로서, BS 또는 MS는 (SINR 또는 다른 채널 우수 조건(들)에 기초하여) 어느 랭크에서 정보를 송수신할지를 결정할 수 있다. 예컨대, 비교적 낮은 SINR에서는 Nx1 방안(즉, 랭크 1)을 이용하여 단일 스트림 내에서 모든 에너지를 전송하며, SINR이 약 5dB로 향상되는 경우에는 Nx2(즉, 랭크 2) 구성이 이용될 수 있다. 유사하게, SINR이 과도한 경우, 예컨대 20dB인 경우, Nx3(즉, 랭크 3) 방안을 이용하여 처리량을 증가시킬 수 있다. 어느 경우에나, BS 및 MS 각각은 송신 전에 적절한 랭크의 코드북들을 생성할 수 있다. 이어서, 코드워드 인덱스 형태의 수신 장치(예컨대, MS 또는 BS)로부터의 피드백은 송신 장치(예로서, BS 또는 MS)로 하여금 빔형성 송신을 위한 그의 생성된 코드북으로부터 적절한 코드워드를 선택하는 것을 가능하게 한다.

본 명세서에서 사용될 때, "빔형성 행렬" 및 "사전 코딩 행렬"이라는 용어들은 서로 대체될 수 있다. 기술적으로, 전자는 후자의 단일 스트림(즉, 랭크 1) 예이지만, 더 넓은 의미에서 사전 코딩 행렬은 형성될 단일 빔이 존재하지 않는 경우에도(즉, 다수의 스트림이 존재하는 랭크 2 이상에 대해) 결과적인 출력을 만들거나 형성한다. 따라서, 본 명세에서 일반적인 의미에서는 "빔형성"이 "사전 코딩"을 지칭할 수 있고, 그 반대도 마찬가지다.

도 2는 일부 구현들에 따른 폐루프 MIMO 송신을 위한 시스템(200)의 일례를 나타낸다. 이 때문에, 시스템(200)은 MIMO 채널(206)을 통해 수신기(204)와 무선 통신하도록 구성된 송신기(202)를 포함한다. 송신기(202)는 수신기(204)의 복수의 수신기 안테나(210)와의 MIMO 통신을 위한 복수의 송신기 안테나(208)를 포함한다. 송신기(202)는 MIMO 채널(206)을 통해 신호들을 전송하기 위한 라디오 프런트엔드 또는 다른 무선 송신 메커니즘과 같은 송신기 회로 또는 장치(212)도 포함한다. 유사하게, 수신기(204)는 송신기(202)로부터 신호들을 수신하기 위한 라디오 프런트엔드 또는 다른 무선 수신 메커니즘과 같은 수신기 회로 또는 장치(214)를 포함할 수 있다.

게다가, 송신기(202)는 메모리(218) 또는 다른 프로세서 판독 가능 저장 매체들에 결합된 하나 이상의 프로세서(216)를 포함할 수 있다. 유사하게, 수신기(204)는 메모리(224)에 결합된 하나 이상의 프로세서(222)를 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 프로세서(들)(216, 222)는 단일 처리 유닛 또는 다수의 처리 유닛일 수 있으며, 이들 모두는 다수의 컴퓨팅 유닛 또는 다수의 코어를 포함할 수 있다. 프로세서(들)(216, 222)는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 중앙 처리 유닛, 상태 기계, 논리 회로, 및/또는 조작 명령어들에 기초하여 신호들을 처리하는 임의의 장치로서 구현될 수 있다. 많은 능력 가운데 특히, 프로세서들(216, 222)은 메모리들(218, 224) 각각에 또는 다른 프로세서 판독 가능 저장 매체들에 저장된 프로세서 실행 가능 명령어들을 인출하여 실행하도록 구성될 수 있다.

메모리들(218, 224)은 예를 들어 휘발성 메모리(예로서, RAM) 및/또는 비휘발성 메모리(예로서, 플래시 등), 하드 디스크 드라이브와 같은 대용량 저장 장치, 반도체 드라이브, 외장형 드라이브, 이동식 드라이브, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함하는 이동식 매체 또는 이들의 임의 조합을 포함하는 이 분야에 공지된 임의의 프로세서 판독 가능 저장 매체들을 포함할 수 있다. 메모리들(218, 224)은 본 명세서에서의 구현들에서 설명되는 방법들 및 기능들을 수행하기 위한 특정 기계인 프로세서들(216, 222) 각각에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드인 컴퓨터 판독 가능 프로세서 실행 가능 프로그램 명령어들을 저장한다. 게다가, 메모리들(218, 224)은 본 명세서에서의 구현들을 수행하기 위해 그 안에 저장되고 프로세서(들)(216, 222) 각각에 의해 실행 가능한 다른 프로그램 모듈들, 그러한 코덱들 등도 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(218)는 전술한 바와 같이 소스 인코더(228) 및 채널 인코더(230)를 포함할 수 있다. 유사하게, 메모리(224)는 전술한 바와 같이 소스 디코더(232) 및 공간-시간 디코더(234)를 포함할 수 있다. 메모리들(218, 224)은, 전술한 바와 같이, 저장된 SNR 벡터, 탐색표, MIMO MCS 방안, 사전 코딩 행렬 등(도시되지 않음)과 같은 데이터 구조들도 포함할 수 있다.

게다가, 송신기(202) 및 수신기(204)는 셀룰러 통신 시스템, Wi-Fi 시스템 등과 같은 다양한 장치들 및 시스템들 내에 구현될 수 있다. 예를 들어, 송신기(202)는 셀폰, 스마트폰, 랩탑 등과 같은 이동 컴퓨팅 장치 내에 포함될 수 있고, 수신기(204)는 셀 타워, 무선 액세스 포인트, 보조 컴퓨팅 장치 등 내에 구현될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지다. 게다가, 예시적인 시스템 아키텍처들이 설명되었지만, 다른 구현들은 본 명세서에서 설명되는 특정 시스템 아키텍처들로 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 예컨대, 본 명세서에서 설명되는 기술들 및 아키텍처들은 임의의 다양한 무선 통신 장치 내에 포함될 수 있으며, 본 명세서에서의 구현들은 임의 타입의 통신 장치들로 한정되지 않는다.

다운스트림 또는 하향 링크 예에서, 위에서 일반적으로 명명된 송신기들(102 및/또는 202)은 본 명세서에서 시스템 레벨에서 기지국(BS) 또는 향상된 노드 B(eNB) 또는 액세스 포인트(AP)로서 대체 가능하게 지칭될 수 있다. 이러한 하향 링크 예에서, 전술한 수신기들(104 및/또는 204)은 본 명세서에서 시스템 레벨에서 이동국(MS) 또는 사용자 장비(UE) 또는 국(STA)으로서 대체 가능하게 지칭될 수 있다. 게다가, BS, eNB 및 AP라는 용어들은 어떤 무선 프로토콜이 사용되고 있는지에 따라 개념적으로 서로 대체될 수 있으며, 따라서 본 명세서에서 BS에 대한 참조는 eNB 또는 AP에 대한 참조로서도 간주될 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에서 MS에 대한 참조는 UE 또는 STA에 대한 참조로서도 간주될 수 있다.

차동 피드백에 대한 설명이 아래에 목록화된다. 하향 링크에서, 기지국 또는 이동국은 스트림들의 수, 즉 빔형성 행렬의 랭크를 선택한다. 기지국 및 이동국 양자는 선택된 랭크에 대한 사양에 따라 동일 코드북을 생성한다. 예컨대, 이동국은 코드워드, 즉 선택된 빔형성 행렬의 인덱스를 피드백할 수 있다. 이어서, 기지국은 동일 코드북으로부터 빔형성 행렬을 탐색한다. 그러나, 일부 예들에서는, 기지국이 코드워드, 즉 선택된 빔형성 행렬의 인덱스를 피드백할 수 있다. 이어서, 이동국은 동일 코드북으로부터 빔형성 행렬을 탐색할 수 있다.

802.16m 차동 피드백의 리캡( recap )

차동 피드백들은 시간 또는 주파수에서 인접하는 사전 코딩 행렬들 사이의 상관 관계를 이용한다. 피드백은 처음에 개시되고, 사전 코더를 자체적으로 충분히 묘사하는 원샷(one-shot) 피드백을 전송함으로써 주기적으로 재개되어야 한다. 적어도 하나의 차동 피드백이 개시 및 재개 피드백에 이어져야 한다. 개시 및 재개 피드백은 기본 모드에 대해 정의된 코드북을 이용하며, MFM 3 및 6에 대한 피드백 할당 A-MAP IE에 정의된 장기 보고를 통해 전송된다. 차동 피드백은 MFM 3 및 6에 대한 피드백 할당 A-MAP IE에 정의된 단기 보고를 통해 전송된다.

피드백 인덱스, 대응하는 피드백 행렬 및 대응하는 사전 코더는 각각 t, D(t) 및 V(t)로 표시된다. 순차적 인덱스는 T_max+1에서 0으로 재설정된다. 개시 및 재개 피드백들에 대한 인덱스는 0이다. A를 벡터 또는 행렬이라고 하고, Q_A를 A에 의해 결정된 회전 행렬이라고 한다. 후속 차동 피드백들의 인덱스들은 1, 2, ...이고, T_max 및 대응하는 사전 코더들은

t=0,1,2,...,T_max에 대해

이며,

여기서 회전 행렬 Q_V _(t-1)은 이전의 사전 코더 V(t-1)로부터 계산된 유니터리 N_txN_t행렬이고, N_t는 전송 안테나들의 수이다. 피드백된 행렬 D(t)의 치수는 N_txM_t이고, M_t는 공간 스트림들의 수이다.

Q_V _(t-1)은

의 형태를 가지며, 여기서

은 열들로 구성되며, 이 열들 각각은 단위 놈(norm)을 갖고, Q_V _(t-1)의 다른 열들과 직교한다. M_t=1에 대해, V(t-1)은 벡터이고,

이며, 여기서||V(t-1)||=1 및

이고, θ는 V(t-1)의 제1 엔트리의 위상이고, e₁=[1 0 ... 0]^T이다. M_t>1에 대해 L=N_t-M_t라고 한다.

Q_V _(t-1)을 계산하기 위해, L개의 열을 V(t-1)에 추가하여 정사각 행렬 M=[V(t-1) E]를 형성하고, 추가된 열들은

이고,

여기서

는 N_tx1 벡터이고, 이 벡터의

번째 행의 엔트리는 1이고, 다른 엔트리들은 0이다.

Q_V _(t-1)은 M의 열들을 직교화 및 정규화함으로써 계산된다. j=1,...,L에 대한 인덱스들

는 직교화 및 정규화 프로세스의 수치 안정성을 위해 선택된다.

이라고 하고,

여기서 a는 모든 엔트리들이 1인 1xM_t 벡터이고, Re() 및 Im()는 각각 입력 행렬의 실수 및 허수 부분들을 취하고, ||는 엔트리별로 입력 행렬의 절대 값들을 취한다. 벡터 g의 i 번째 행은 동일 행 상의 V(t-1)의 모든 실수 및 허수 부분들의 절대 값들의 합을 갖는다.

g의 엔트리들은 오름차순으로 분류된다. g_i=g_j 및 i<j인 경우, g_i<g_j가 순서 리스트에서 사용된다. 순서 리스트는

이고,

여기서 i=1,...,N_t에 대한 k_i는 g의 행 인덱스들이다. 리스트 내의 처음 L개의 인덱스는 다음과 같이 E 내의 인덱스들

에 할당된다.

j=1,...,L에 대해

=k_j

그램-슈미트(Gram-Schmidt) 직교화 및 정규화 프로세스가 M의 최종 L개의 열에 대해 열별로 적용되며, 다음과 같은 결과를 낳는다.

여기서,

는

번째 행 및 k 번째 열 상의 M의 엔트리의 켤레이다.

피드백 행렬 D(t)는 차동 코드북으로부터 선택된다. 코드북을 D(N_t, M_t, N_w)로 나타내고, 여기서 N_w는 코드북 내의 코드워드들의 수이다. D_i(N_t, M_t, N_w)는 D(N_t, M_t, N_w)의 i 번째 코드워드를 나타낸다. D_i(N_t, M_t, N_w)의 회전 행렬들

은

로 표시되는 N_txN_t 행렬들의 세트를 포함한다.

차동 코드북 D(4,3,N_w)는

로부터 계산된다.

로 표시되는 D(4,3,N_w)의 i 번째 코드워드는 다음과 같이 계산된다.

여기서,

는

내의 i 번째 행렬의 최종 3개 열로 구성된다. 차동 코드북 4D(4,4,N_w)는

로부터 계산된다. 4D(4,4,N_w)의 i 번째 코드워드는

의 i 번째 행렬이다.

차동 코드북들 D(8,5,N_w), D(8,6,N_w) 및 D(8,7,N_w)은 D(8,3,N_w), D(8,2,N_w) 및 D(8,1,N_w)로부터 각각 계산된다. D(8,5,N_w), D(8,6,N_w) 및 D(8,7,N_w)의 i 번째 코드워드들 D _i(8,5,N_w), D _i(8,6,N_w) 및 D _i(8,7,N_w)는 각각 다음과 같이 계산된다.

여기서,

는

내의 i 번째 행렬의 최종 8-k 열들로 구성된다. 차동 코드북 D(8,8,N_w)는 D(8,4,N_w)로부터 계산된다. D(8,8,N_w)의 i 번째 코드워드는

내의 i 번째 행렬이다.

본 발명의 두 가지 양태에 주목해야 한다. 제1 양태는 N_txM_t 코드북과 N_tx(N_t-M_t) 코드북 사이의 상보적 관계이다. 제2 양태는 상보적 전개식의 효율적인 계산, 즉 주어진 벡터 또는 행렬에 상보적인 직교 열들을 추가하는 것이다. 이러한 계산은 Q_V _(t-1)및

를 계산하는 데 사용된다.

제1 양태에 대해, 본 발명자들은 부분 랭크 코드북들 사이의 상보적 관계를 발견하였다. 즉, N_txM_t 코드북의 코드워드에 의해 걸쳐지는 (범위라고도 하는) 하위 공간은 N_tx(N_t-M_t) 코드북의 코드워드의 하위 공간(또는 범위)과 직교하고 상보적일 수 있다. 명료화를 위해, 여기서 N_t는 안테나들의 수이고, M_t는 전송 스트림들의 제1 랭크 또는 수이다. 따라서, 양 (N_t-M_t)는 M_t에 추가될 때 전체 랭크(예를 들어, 안테나들의 수 N과 동일한 스트림들의 수)를 제공하는 스트림들의 제2 랭크 또는 수를 정의한다. 따라서, N_tx(N_t-M_t) 코드북은 N_txM_t 코드북으로부터 생성될 수 있다. 양 코드북들 내의 코드워드들의 수가 동일하지 않을 수 있지만, N_tx(N_t-M_t) 코드북의 서브세트가 N_txM_t 코드북의 서브세트로부터 생성될 수 있다는 점에 여전히 유의해야 한다. 이러한 단계들이 아래에 개략적으로 설명되며, 일부는 도 3에 프로세스 300으로서 개념적으로 도시된다.

먼저, N_txM_t 코드북으로부터 코드워드 D_NxM을 선택한다. 이어서, D_NxM의 열들과 직교하도록 N_t-M_t 열들을 D_NxM에 추가한다(단계 310).

추가된 N_t-M_t 열들은 행렬

을 형성한다.

을 N_txN_t만큼 회전시키며, 이에 따라 회전된 N_tx(N_t-M_t) 코드북은 원하는 위치에 위치한다(단계 320). 원하는 위치는 N_txM_t 코드북의 배향과 같은(도 3에 북극 또는 상방으로 표시된) 배향이다.

상보적 차동 코드북을 생성하는 이러한 방안은 도 3에 도시된 것에 더하여 다음과 같이 수학적으로 설명될 수 있다.

예컨대, 오리지널 코드워드는

이다. 추가된 열들은

를 형성한다.

는 일반적으로 오리지널 코드북의 중심이며

는 상보적 코드북의 중심이므로,

를

로 회전시키는 것이 필요하다. 이 예에서, 회전 행렬은

이다. 일반적으로, 회전 행렬은 블록 대각 구조를 가지며, 다음과 같을 수 있다.

여기서, I_K는 KxK 항등 행렬이다. 차동 코드북이 유니터리 행렬 세트 내에 균일하게 분포되는 경우, 회전 단계는 생략될 수 있다. 게다가, 차동 코드북이 중심에 대해 대칭인 경우, 회전 행렬 R이 적용될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 유사한 목적들을 달성하는 것이 필요한 경우에 다른 회전 행렬들이 사용될 수 있다.

제2 양태에서, Q_V _(t-1)의 계산은 전술한 도 3 및

에서의 상보적 전개이다. N_t-M_t 추가 열들은 고유하지 않으며, 상이한 옵션들은

로서 (N_t-M_t)x(N_t-M_t) 회전 행렬만큼만 상이하며, 여기서

은 (N_t-M_t)x(N_t-M_t) 회전 행렬이다. 도 3에서 Q_V _(t-1) 또는 Q의 효율적인 계산을 위해, 먼저 단 하나의 1을 갖는 L=N_t-M_t 벡터들을 엔트리들 내에 추가하고, 이어서 추가된 행렬을 다음과 같이 직교화한다. 각각의 벡터 내의 단 하나의 1은 곱셈들의 수를 줄인다.

Q_V _(t-1)의 계산을 위해, L 열들을 V(t-1)에 추가하여 정사각 행렬 M=[V(t-1) E]를 형성하며, 추가된 열들은 다음과 같다.

여기서,

는 N_tx1 벡터이고, 이 벡터의

번째 행의 엔트리는 1이고, 다른 엔트리들은 0이다. Q_V _(t-1)은 M의 열들을 직교화 및 정규화함으로써 계산된다. j=1,...,L에 대한 인덱스들

이라고 한다.

여기서 a는 모든 엔트리들이 1인 1xM_t이고, Re() 및 Im()는 각각 입력 행렬의 실수 및 허수 부분들을 취하고, ||는 엔트리별로 입력 행렬의 절대 값들을 취한다. 벡터 g의 i 번째 행은 동일 행 상의 V(t-1)의 모든 실수 및 허수 부분들의 절대 값들의 합을 갖는다.

이다.

여기서, i=1,...,N에 대한 k_i는 g의 행 인덱스들이다. 리스트 내의 처음 L개의 인덱스는 다음과 같이 E 내의 인덱스들

에 할당된다.

j=1,...,L에 대해

=k_j

그램-슈미트 직교화 및 정규화 프로세스가 M의 최종 L개의 열에 대해 열별로 적용되며, 다음과 같은 결과를 낳는다.

여기서,

는

번째 행 및 k 번째 열 상의 M의 엔트리의 켤레이다.

도 4는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 동적으로 생성된 차동 코드북을 이용하여 데이터를 사전 코딩 또는 빔형성하는 프로세스(400)를 나타낸다. BS 또는 MS(또는 이들의 대응 UE 또는 eNB 중 하나)는 폐루프 MIMO 빔형성(또는 사전 코딩)에 사용되는 빔형성 행렬의 랭크를 변경하기로 결정할 수 있다(단계 402). 예컨대, 채널 조건들(예로서, SINR)이 5, 10 또는 20dB만큼 충분히 향상될 수 있으며, 따라서 BS 또는 MS는 랭크를 더 낮은 더 낮은 번호(예로서, 하나의 데이터 스트림)로부터 더 높은 랭크로(예로서, 4개 안테나의 경우에 3개의 스트림) 변경하기로 결정한다.

BS 및 MS 양자는 상보적 랭크의 차동 코드북들을 취득할 수 있다(단계 404). 일부 구현들에서, 예를 들어 랭크 1 또는 2의 이러한 코드북들은 BS 및 MS 내에 메모리에 저장될 수 있으며, 저장 크기는 비교적 작을 수 있다.

이어서, BS 및 MS는 본 명세서에서 설명되는 상보적 프로세스를 통해 새로운 랭크의 코드북들을 각각 생성할 수 있다(단계 406). 때때로, 이 새로운 랭크는 상보적 랭크보다 높을 것이다. 일부 구현들에서, 새로운 차동 코드북들은 이들이 필요한 동안 동적 메모리 내에 국지적으로 저장될 수 있다.

어느 국이 전송하고 어느 국이 수신하고 있는지에 따라, BS 또는 MS는 폐루프 MIMO 데이터 전송을 위해 새로운 코드북으로부터 어느 코드워드를 사전 코딩에 사용할지를 다른 국에 알리는 인덱스를 수신 또는 송신할 수 있다(단계 408). 다시, 어느 국이 전송하고 어느 국이 수신하고 있는지에 따라, BS 또는 MS는 단계 408에서 송신 또는 수신된 인덱스에 대응하는 코드워드로 사전 코딩된 데이터를 수신 또는 송신할 수 있다. 이것은 본 명세서에서 설명되는 코드북 및 회전 행렬 생성 방안들이 폐루프 MIMO 빔형성(또는 사전 코딩)에 이용되는 방법이다.

따라서, 본 명세서의 방안을 이용하여, 제1 랭크 M의 제1 NxM 코드북으로부터 제2 랭크 (N-M)의 제2 Nx(N-M) 코드북을 생성할 수 있다. 이 제2 코드북은 제1 코드북에 대해 직교하기도 하고 상보적이기도 하다. 실제로, 이것은 폐루프 MIMO 빔형성에서의 저장 요구들을 줄일 수 있는데, 그 이유는 제2 코드북이 기지국 및/또는 이동국에 의해 필요에 따라 동적으로 생성될 수 있기 때문이다. 일부 예들에서는, 더 높은 랭크의 빔형성 행렬 또는 사전 코딩 행렬이 더 낮은 랭크의 (예를 들어, 1 또는 2) 빔형성 행렬 또는 사전 코딩 행렬로부터 형성될 수 있다. 또한, 회전 행렬 Q_V _(t-1)을 생성하기 위한 새로운 방법이 개시된다.

하나 이상의 구현들에 대한 아래의 설명은 예시 및 설명을 제공하며, 포괄적이거나, 본 발명의 범위를 개시되는 바로 그 형태로 한정하는 것으로 의도하지 않는다. 변경들 및 변형들이 위의 가르침들에 비추어 가능하거나, 본 발명의 다양한 구현들의 실시로부터 얻어질 수 있다. 예컨대, 도 3 또는 4 또는 유사한 설명된 프로세스들의 임의의 또는 모든 단계들은 메모리, 디스크 등과 같은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 구현된 명령어들의 컴퓨터(또는 프로세서 또는 전용 논리)에 의한 실행의 결과로서 수행될 수 있다.

본 출원의 설명에 사용되는 어떠한 요소, 단계 또는 명령어도 본 발명에 불가결하거나 필수적인 것으로 명시적으로 설명되지 않는 한 그러한 것으로서 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 관사 "하나(a)"는 하나 이상의 아이템을 포함하는 것을 의도한다. 본 발명의 사상 및 원리들로부터 실질적으로 벗어나지 않고 청구 발명의 전술한 구현(들)에 대해 변형들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 모든 그러한 변경들 및 변형들은 본 발명의 범위 내에 포함되며 후술하는 청구항들에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims

코드북 기반 사전 코딩(codebook-based precoding)을 수행하는 방법에 있어서,
제1 랭크(rank)를 갖는 제1 차동 코드북(differential codebook)의 적어도 일부를 취득하는 단계와,
상기 제1 차동 코드북으로부터 제2 랭크를 갖는 제2 차동 코드북의 적어도 일부를 생성하는 단계와,
복수의 안테나 중 적어도 하나를 통해 원격 국(station)으로부터 상기 제2 차동 코드북 내로 인덱스를 수신하는 단계와,
상기 인덱스에 기초하여 상기 제2 차동 코드북으로부터 선택된 코드워드를 이용하여 상기 복수의 안테나를 통해 전송할 데이터를 사전 코딩하는 단계를 포함하는
코드북 기반 사전 코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 취득하는 단계는 메모리로부터 상기 제1 차동 코드북을 판독하는 단계를 포함하는
코드북 기반 사전 코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 랭크는 1 또는 2 또는 그보다 크며,
상기 제2 랭크는 상기 복수의 안테나의 수와 상기 제1 랭크 사이의 차이인
코드북 기반 사전 코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 랭크는 상기 제1 랭크보다 큰
코드북 기반 사전 코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 차동 코드북을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는
코드북 기반 사전 코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 생성하는 단계는
상기 제2 랭크를 갖는 중간 코드북을 생성하도록 상기 제1 차동 코드북에 대해 상보적 전개를 수행하는 단계와,
상기 제2 차동 코드북을 생성하도록 상기 중간 코드북을 회전시키는 단계를 포함하는
코드북 기반 사전 코딩 방법.
제1항의 방법을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행되는 프로세서 실행 가능 명령어를 포함하는
프로세서 판독 가능 저장 매체.
2 이상의 정수인 N개의 안테나를 통해 코드북 기반의 폐루프 송신을 수행하는 방법에 있어서,
NxM 차동 코드북을 제공하는 단계 - M은 데이터 스트림의 개수이고 N보다 작은 정수임- 와,
상기 NxM 차동 코드북으로부터 Nx(N-M) 차동 코드북을 생성하는 단계 - 상기 생성 단계는 상기 NxM 차동 코드북의 상보적 전개를 수행하는 단계를 포함함 - 와,
상기 Nx(N-M) 차동 코드북으로부터 선택된 코드워드를 이용하여 상기 N개의 안테나를 통해 전송할 데이터의 (N-M)개의 스트림을 사전 코딩하는 단계를 포함하는
코드북 기반 폐루프 송신 방법.
제8항에 있어서,
상기 제공하는 단계는 메모리로부터 상기 NxM 차동 코드북을 판독하는 단계를 포함하는
코드북 기반 폐루프 송신 방법.
제8항에 있어서,
M은 1 또는 2 또는 그보다 큰
코드북 기반 폐루프 송신 방법.
제8항에 있어서,
N은 2, 3, 4 또는 8인
코드북 기반 폐루프 송신 방법.
제8항에 있어서,
상기 Nx(N-M) 차동 코드북을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는
코드북 기반 폐루프 송신 방법.
제8항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 NxM 차동 코드북의 상기 상보적 전개에 의해 생성된 중간 행렬을 회전시키는 단계를 포함하는
코드북 기반 폐루프 송신 방법.
제8항의 방법을 수행하기 위한 프로세서에 의해 실행되는 프로세서 실행 가능 명령어를 포함하는
프로세서 판독 가능 저장 매체.