밀리미터파 하향링크 채널에서 디지털-아날로그 하이브리드 빔포밍 방법 및 시스템
METHOD AND SYSTEM FOR DIGITAL-ANALOG HYBRID BEAMFORMING IN THE MILLIMETER WAVE DOWNLINK CHANNEL
특허 요약
밀리미터파 하향링크 채널에서 디지털-아날로그 하이브리드 빔포밍 방법 및 시스템이 개시된다. 송신 장치에 속하는 적어도 하나의 사용자 단말들을 대상으로, 하향링크 채널에서 하이브리드 빔포밍(beamforming) 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 단말들 각각으로부터 피드백 정보를 수신하는 단계, 수신된 피드백 정보에 기초하여 송신 신호 전송을 위한 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하는 단계, 선택된 적어도 하나의 사용자 단말을 대상으로 디지털 빔포밍을 수행하는 단계, 및 미리 저장된 코드북(codebook)에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 사용 단말에 대한 아날로그 빔포밍을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 코드북은, 송신 안테나의 개수 및 RF 체인(chain)의 개수에 기초하여 계산된 일정 개수의 서브셋들(subset)을 포함하고, 상기 서브셋들 각각은 상기 RF 체인의 개수에 해당하는 빔포밍 벡터들을 가질 수 있다.
청구항
번호청구항
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제10항에 있어서,상기 빔포밍 벡터들은, 서브셋의 개수와 송신 안테나의 개수에 기초하여 계산된 동일 간격으로 빔 패턴(beam pattern)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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제10항에 있어서,상기 정보 송수신부는,상기 사용자 단말의 식별 번호, 상기 사용자 단말에서 선택된 SINR값, 선택된 SINR 값에 해당하는 빔포밍 벡터 인덱스 정보, 및 상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보를 상기 사용자 단말로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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송신 장치에 속하는 적어도 하나의 사용자 단말들을 대상으로, 밀리미터파(millimeter wave) 하향링크 채널에서 하이브리드 빔포밍(beamforming) 방법에 있어서,상기 적어도 하나의 사용자 단말들 각각으로부터 피드백 정보를 수신하는 단계;수신된 피드백 정보에 기초하여 송신 신호 전송을 위한 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하는 단계;선택된 적어도 하나의 사용자 단말을 대상으로 디지털 빔포밍을 수행하는 단계; 및미리 저장된 코드북(codebook)에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 사용 단말에 대한 아날로그 빔포밍을 수행하는 단계를 포함하고,상기 코드북은,송신 안테나의 개수 및 RF 체인(chain)의 개수에 기초하여 계산된 일정 개수의 서브셋들(subset)을 포함하고, 상기 서브셋들 각각은 상기 RF 체인의 개수에 해당하는 빔포밍 벡터들을 가지고,상기 일정 개수는 상기 송신 안테나의 개수를 상기 RF 체인의 개수로 나눔으로써 계산된 개수를 나타내고,상기 아날로그 빔포밍을 위한 상기 RF 체인의 개수는 상기 송신 안테나의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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삭제

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제1항에 있어서,상기 빔포밍 벡터들 각각은, 상기 송신 안테나의 개수x1의 차원을 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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제1항에 있어서,상기 디지털 빔포밍을 수행하는 단계는,상기 하향링크 채널이 밀리미터파 채널임에 따라, 단위 행렬(identity matrix)에 기초하여 상기 디지털 빔포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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제1항에 있어서,상기 피드백 정보를 수신하는 단계는,상기 하향링크 채널이 사용자 간 간섭이 존재하는 채널임에 따라, 상기 사용자 단말들 중 선택된 사용자 단말들로부터 유효 채널 정보(effective channel)를 피드백(feedback) 받고,상기 디지털 빔포밍을 수행하는 단계는,상기 피드백된 유효 채널 정보를 이용하여 디지털 선형 프리코딩(digital linear precoding) 및 비선형 프리코딩(non-linear digital precoding) 중 어느 하나에 기초하여 상기 사용자 단말들 간의 간섭을 제거하기 위한 디지털 빔포밍 행렬을 생성하고, 생성된 디지털 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 디지털 빔포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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제1항에 있어서,상기 빔포밍 벡터들은, 서브셋의 개수와 송신 안테나의 개수에 기초하여 계산된 동일 간격으로 빔 패턴(beam pattern)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

7

제1항에 있어서,상기 피드백 정보를 수신하는 단계는,상기 사용자 단말의 식별 번호, 상기 사용자 단말에서 선택된 SINR값, 선택된 SINR 값에 해당하는 빔포밍 벡터 인덱스 정보, 및 상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보를 상기 사용자 단말로부터 수신하고,상기 빔포밍 벡터들은,상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보 및 상기 빔포밍 벡터 인덱스 정보에 해당하는 위치의 빔포밍 벡터들인 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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제1항에 있어서,상기 사용자 단말을 선택하는 단계는,상기 수신된 피드백 정보에 기초하여 빔포밍 벡터 인덱스 정보, 및 상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보가 동일한 사용자 단말 별로 그루핑(grouping)하여 그룹으로 분류하고, 상기 그룹에 속하는 사용자들 각각의 SINR에 기초하여 상기 송신 신호 전송을 위한 사용자 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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제1항에 있어서,상기 아날로그 빔포밍은,페이즈 쉬프터(phase shifter) 소자에 기초하여 복소 신호의 크기는 제외하고 위상을 제어하는 아날로그 빔포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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적어도 하나의 사용자 단말들을 대상으로 밀리미터파(millimeter wave) 하향링크 채널에서 하이브리드 빔포밍(beamforming)을 수행하는 송신 장치에 있어서,상기 적어도 하나의 사용자 단말들 각각으로부터 피드백 정보를 수신하는 정보 송수신부;수신된 피드백 정보에 기초하여 송신 신호 전송을 위한 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하는 스케줄링부;선택된 적어도 하나의 사용자 단말을 대상으로 디지털 빔포밍을 수행하는 디지털 빔포밍 수행부; 및미리 저장된 코드북(codebook)에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 사용 단말에 대한 아날로그 빔포밍을 수행하는 아날로그 빔포밍 수행부를 포함하고,상기 코드북은,송신 안테나의 개수 및 RF 체인(chain)의 개수에 기초하여 계산된 일정 개수의 서브셋들(subset)을 포함하고, 상기 서브셋들 각각은 상기 RF 체인의 개수에 해당하는 빔포밍 벡터들을 가지고,상기 일정 개수는 상기 송신 안테나의 개수를 상기 RF 체인의 개수로 나눔으로써 계산된 개수를 나타내고,상기 아날로그 빔포밍을 위한 상기 RF 체인의 개수는 상기 송신 안테나의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 송신 장치.

11

삭제

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제10항에 있어서,상기 빔포밍 벡터들 각각은, 상기 송신 안테나의 개수x1의 차원을 가지는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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제10항에 있어서,상기 디지털 빔포밍 수행부는,상기 하향링크 채널이 밀리미터파 채널임에 따라, 단위 행렬(identity matrix)에 기초하여 상기 디지털 빔포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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제10항에 있어서,상기 정보 송수신부는,상기 하향링크 채널이 사용자 간 간섭이 존재하는 채널임에 따라, 상기 사용자 단말들 중 선택된 사용자 단말들로부터 유효 채널 정보(effective channel)를 피드백(feedback) 받고,상기 디지털 빔포밍 수행부는,상기 피드백된 유효 채널 정보를 이용하여 디지털 선형 프리코딩(digital linear precoding) 및 비선형 프리코딩(non-linear digital precoding) 중 어느 하나에 기초하여 상기 사용자 단말들 간의 간섭을 제거하기 위한 디지털 빔포밍 행렬을 생성하고, 생성된 디지털 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 디지털 빔포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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제10항에 있어서,상기 스케줄링부는,상기 수신된 피드백 정보에 기초하여 빔포밍 벡터 인덱스 정보, 및 상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보가 동일한 사용자 단말 별로 그루핑(grouping)하여 그룹으로 분류하고, 상기 그룹에 속하는 사용자들 각각의 SINR에 기초하여 상기 송신 신호 전송을 위한 사용자 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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제10항에 있어서,상기 아날로그 빔포밍 수행부는,복소 신호의 크기는 제외하고 위상을 제어하기 위해 페이즈 쉬프터(phase shifter) 소자들로 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.

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밀리미터파 채널 환경에 기반하여 미리 저장된 코드북(codebook)에 포함된 빔포밍 벡터들을 대상으로 SINR 값을 계산하는 단계;계산된 SINR 값에 기초하여 기지국에서 빔포밍 시 이용될 빔포밍 벡터와 관련된 SINR 값을 결정하는 단계;결정된 SINR 값에 해당하는 빔포밍 벡터 인덱스 정보, 및 상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보, 결정된 SINR 값 및 자신의 식별 번호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및상기 코드북(codebook)과 상기 피드백 정보에 기초하여 디지털 빔포밍 및 아날로그 빔포밍이 수행된 송신 신호를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하고,상기 코드북은,송신 안테나의 개수 및 RF 체인(chain)의 개수에 기초하여 계산된 일정 개수의 서브셋들(subset)을 포함하고, 상기 서브셋들 각각은 상기 RF 체인의 개수에 해당하는 빔포밍 벡터들을 가지고,상기 일정 개수는 상기 송신 안테나의 개수를 상기 RF 체인의 개수로 나눔으로써 계산된 개수를 나타내고,상기 아날로그 빔포밍을 위한 상기 RF 체인의 개수는 상기 송신 안테나의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 하이브리드 빔포밍 방법.

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밀리미터파 채널 환경에 기반하여 미리 저장된 코드북(codebook)에 포함된 빔포밍 벡터들을 대상으로 SINR 값을 계산하고, 계산된 SINR 값에 기초하여 기지국에서 빔포밍 시 이용될 빔포밍 벡터와 관련된 SINR 값을 결정하는 SINR 계산부;결정된 SINR 값에 해당하는 빔포밍 벡터 인덱스 정보, 및 상기 코드북에서의 서브셋 인덱스 정보, 결정된 SINR 값 및 자신의 식별 번호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 피드백부; 및상기 코드북(codebook)과 상기 피드백 정보에 기초하여 디지털 빔포밍 및 아날로그 빔포밍이 수행된 송신 신호를 상기 기지국으로부터 수신하는 정보 수신부를 포함하고,상기 코드북은,송신 안테나의 개수 및 RF 체인(chain)의 개수에 기초하여 계산된 일정 개수의 서브셋들(subset)을 포함하고, 상기 서브셋들 각각은 상기 RF 체인의 개수에 해당하는 빔포밍 벡터들을 가지고,상기 일정 개수는 상기 송신 안테나의 개수를 상기 RF 체인의 개수로 나눔으로써 계산된 개수를 나타내고,상기 아날로그 빔포밍을 위한 상기 RF 체인의 개수는 상기 송신 안테나의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 수신 장치.