KR100594816B1 - MIO-OPEM System with Unique Beam Forming Technology - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 하향 링크 고유빔형성 기술을 적용한 MIMO-OFDM 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a MIMO-OFDM system employing downlink intrinsic beamforming technology.

고유빔형성 기술을 OFDM 시스템에 적용하는 경우, ODFM의 각 부반송파마다 서로 다른 주파수 선택적 페이딩을 겪게 되므로 각 부반송파는 서로 다른 빔형성 벡터를 사용해야 하며, 서로 다른 빔형성 벡터를 사용하기 위한 피드백량도 증가하게 된다.When the eigenbeamforming technique is applied to an OFDM system, since each subcarrier of ODFM undergoes different frequency selective fading, each subcarrier must use a different beamforming vector, and the amount of feedback for using a different beamforming vector also increases. Done.

본 발명은 공간 공분산 행렬이 모든 부반송파에 동일하다는 사실을 밝혀냄으로써, 고유벡터의 피드백량을 줄이고 고유빔형성 기술이 OFDM 시스템에서도 상당히 효과적인 기술임을 제시한다. 본 발명의 고유모드 생성기는 피드백 장치를 통해 장기 피드백된

개의 고유빔형성 벡터와, 단기 피드백된 각 부반송파별 최고의 고유빔형성 벡터 정보에 기초하여 각 부반송파별로 고유빔을 생성한다.The present invention reveals that the spatial covariance matrix is the same for all subcarriers, reducing the amount of feedback of the eigenvectors and suggesting that the eigenbeam formation technique is quite effective in OFDM systems. The eigenmode generator of the present invention is fed back for a long time through a feedback device.

A unique beam is generated for each subcarrier based on the number of eigenbeam formation vectors and the best eigenbeam formation vector information for each short-term feedback.

MIMO, 고유빔형성, OFDM, 장기 피드백, 단기 피드백MIMO, Eigen Beam Formation, OFDM, Long-Term Feedback, Short-Term Feedback

Description

Translated fromKorean

고유빔 형성 기술이 적용된 ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭ 시스템 {A MIMO-OFDM SYSTEM USING EIGENBEAMFORMING TECHNOLOGY}MIMO-OFDM System with Intrinsic Beam Forming Technology {A MIMO-OFDM SYSTEM USING EIGENBEAMFORMING TECHNOLOGY}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 MIMO-OFDM 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a MIMO-OFDM system according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 MIMO-OFDM 시스템을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a MIMO-OFDM system according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에 관한 것으로서, 특히 하향 링크 고유빔형성(Eigenbeamforming)을 적용한 MIMO-OFDM 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multiple input multiple output (MIMO) -orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, and more particularly, to a MIMO-OFDM system to which downlink eigenbeamforming is applied.

빔형성(beamforming) 기술은 공간적 멀티플렉싱 이득을 얻거나 성능 향상을 위해 사용되는데, MIMO 시스템에서도 공간 영역을 이용하기 위하여 하향 채널에 빔형성(beamforming) 기술을 적용할 수 있다. 일반적으로 폐루프(closed-loop) 하향링크 빔형성 기술을 적용하기 위해서는 기지국이 하향 링크의 순시채널을 미리 알고 있어야 하는데, FDD (Frequency Division Duplexing) 모드에서는 상하향 채널의 주파수 대역이 다르므로 이동 단말이 순시 채널정보를 기지국에 피드백해 주어야만 한다. 이 때 피드백 정보량이 많으면 폐루프 빔형성 기술의 장애가 되므로 피드백 정보량을 줄일 수 있는 방안을 모색해야 한다.The beamforming technique is used to obtain spatial multiplexing gain or to improve performance. In the MIMO system, the beamforming technique may be applied to the downlink channel to use the spatial domain. In general, in order to apply a closed-loop downlink beamforming technique, the base station must know the downlink instantaneous channel in advance. In the frequency division duplexing (FDD) mode, since the frequency band of the uplink and downlink channels is different, Instantaneous channel information should be fed back to the base station. At this time, a large amount of feedback information is an obstacle to the closed loop beamforming technology. Therefore, a method of reducing the amount of feedback information should be sought.

블라인드(blind) 빔형성 기술은 상하향 링크의 전파환경의 구조가 서로 유사하므로 채널의 공간적 통계 특성도 유사하다는 가정 하에 상향 채널을 측정하여 적응적으로 하향 링크 빔형성을 하는 기술이다. 이 기술은 채널의 상호성(reciprocity)을 이용하기 때문에 피드백 정보가 필요하지 않다는 장점이 있지만, 빔형성 벡터가 순시 채널변이(instantaneous channel variation)를 따르지 않으므로 다이버시티 이득을 상실한다는 단점이 있다. 공간 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 하향 링크의 순시 채널정보를 반드시 피드백해야 하는데, 송신 안테나 수가 증가할수록 피드백 정보량이 더 늘어나고 또 채널의 변이를 추적하기 위해 피드백 율(feedback rate)도 높아지므로 송신 안테나 수가 많거나 이동체의 이동속도가 높은 경우 빔형성 기술을 적용하기에 상당한 어려움이 있다. 이러한 문제를 완화하기 위해 다음과 같은 여러 가지 기술들이 제안되고 있다.Blind beamforming technology adaptively performs downlink beamforming by measuring an uplink channel under the assumption that the spatial statistical characteristics of the channel are similar because the structures of the propagation environment of the uplink and downlink are similar to each other. This technique has the advantage of not requiring feedback information because it uses the reciprocity of the channel, but has a disadvantage of losing diversity gain because the beamforming vector does not follow instantaneous channel variation. In order to obtain the spatial diversity gain, the instantaneous channel information of the downlink must be fed back. As the number of transmitting antennas increases, the amount of feedback information increases, and the feedback rate increases to track channel variation. In addition, when the moving speed of the moving object is high, there is a considerable difficulty in applying the beamforming technique. In order to alleviate this problem, various techniques are proposed as follows.

3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 제안한 고유빔 형성 기술은 피드백 정보량은 많지만 장기 피드백(long-term feedback)이 가능한 채널의 공간 상관성과 순시 채널 변이에 따라 단기 피드백(short-term feedback)이 필요하지만 아주 적은 피드백 정보량이 요구되는 선택 다이버시티(selection diversity)를 이용하는 기술이다. 다시 말하면, 상기 고유빔 형성기술에 따르면, 이동 단말이 잦은 업데이트가 필요하지 않은 채널의 공간 공분산 행렬(spatial covariance matrix)을 이용하여 우세한 고유모드(dominant eigenmodes)를 구하여 피드백시키고, 순시 채널 변이를 이용하여 우세한 고유모드 중 제일 강한 고유모드(the strongest eigenmode)를 상향 링크를 통해 알려주면, 기지국이 제일 강한 고유모드를 선택하여 신호를 송신하기 때문에 신호대잡음비 이득뿐만 아니라 선택 다이버시티 이득도 얻을 수 있다.Although the unique beamforming technique proposed by The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) has a large amount of feedback information, short-term feedback is required due to spatial correlation and instantaneous channel variation of channels capable of long-term feedback. It is a technique using selection diversity in which a very small amount of feedback information is required. In other words, according to the eigenbeam shaping technique, a mobile terminal obtains dominant eigenmodes and feeds back using a spatial covariance matrix of a channel that does not need frequent updating, and uses instantaneous channel variation. If the strongest eigenmode of the dominant eigenmodes is informed via the uplink, the base station selects the strongest eigenmode and transmits a signal, thereby obtaining not only the signal-to-noise ratio gain but also the selection diversity gain.

일반적으로 도심의 기지국 안테나 어레이는 빌딩의 옥상과 같은 높은 곳에 위치하므로 주위에 지역적 산란들(local scatters)이 없다. 그러므로, 하향 링크 채널은 공간 상관성(spatial correlation)이 높고 몇 개의 우세한 고유모드(dominant eigenmodes)를 갖는다. 이 때의 고유모드는 기지국과 이동체간의 독립된 경로라고 할 수 있다. 이러한 환경에서 고유빔형성 기술이 효과적으로 작용할 수 있다.In general, a base station antenna array in a city center is located high, such as a roof of a building, so there is no local scatters around. Therefore, the downlink channel has high spatial correlation and has some dominant eigenmodes. In this case, the eigen mode may be referred to as an independent path between the base station and the mobile body. In this environment, intrinsic beamforming technology can work effectively.

그러나, 고유빔형성 기술을 OFDM 시스템에 적용하는 경우, ODFM의 각 부반송파마다 서로 다른 주파수 선택적 페이딩을 겪게 되므로 각 부반송파마다 서로 다른 빔형성 벡터를 가지게 되어 모든 부반송파가 자기의 빔형성 벡터들을 피드백해야 한다. 이 경우 피드백 정보량이 단일 부반송파의 경우보다 상당히 많아지므로 시스템에 심각한 부담을 주는 문제점이 있다.However, when the eigenbeamforming technique is applied to an OFDM system, since each subcarrier of the ODFM undergoes different frequency selective fading, each subcarrier has a different beamforming vector, so all subcarriers must feed back their beamforming vectors. . In this case, since the amount of feedback information is considerably greater than that of a single subcarrier, there is a problem that places a serious burden on the system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 OFDM 시스템에 고유빔 형성을 위한 피드백 정보량을 감소시키기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the present invention is to reduce the amount of feedback information for forming a unique beam in an OFDM system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 MIMO-OFDM 시스템은MIMO-OFDM system according to an aspect of the present invention for achieving the above object is

L 개의 송신안테나를 갖는 송신부와, M 개의 수신안테나를 갖는 수신부의 정보를 상기 송신부로 피드백하는 상향링크 피드백장치를 포함하는 MIMO-OFDM 시스템으로서,A MIMO-OFDM system including a transmitter having L transmit antennas and an uplink feedback device for feeding back information of a receiver having M transmit antennas to the transmitter,

상기 상기 송신부는The transmitting unit

부반송파의 개수 만큼씩 연속 입력된 심볼들을 K개의 병렬 신호로 바꾸는 직렬/병렬 변환기;A serial / parallel converter for converting consecutively inputted symbols into K parallel signals by the number of subcarriers;

상기 직렬/병렬 변환기에 의해 출력된 K개의 병렬 신호를 송신안테나 수에 대응하는 수만큼 복사하는 신호복사기;A signal copyer for copying K parallel signals output by the serial / parallel converter by a number corresponding to the number of transmission antennas;

상기 피드백 장치를 통해 장기 피드백된

개의 고유빔형성 벡터와, 단기 피드백된 각 부반송파별로 하나의 고유빔형성 벡터 정보에 기초하여 각 부반송파별로 상기 신호 복사기로부터 출력된 복사 신호의 고유빔을 생성하는 고유모드 생성기; 및Long-term feedback through the feedback device

An eigenmode generator for generating eigenbeams of the radiated signals output from the signal copier for each subcarrier based on the eigenbeamforming vectors and one eigenbeamforming vector information for each short-term feedback; And

상기 고유모드 생성기에 의해 출력된 신호를 입력받아 OFDM 심볼을 생성하는 다수의 역푸리에변환기를 포함한다.It includes a plurality of inverse Fourier transformer for receiving the signal output by the eigenmode generator to generate an OFDM symbol.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 MIMO-OFDM 시스템은On the other hand, MIMO-OFDM system according to another feature of the present invention

부반송파의 개수 만큼씩 연속 입력된 심볼들을 K개의 병렬 신호로 바꾸는 직렬/병렬 변환기;A serial / parallel converter for converting consecutively inputted symbols into K parallel signals by the number of subcarriers;

상기 직렬/병렬 변환기에 의해 출력된 K개의 병렬 신호를 송신안테나 수에 대응하는 수만큼 복사하는 신호복사기;A signal copyer for copying K parallel signals output by the serial / parallel converter by a number corresponding to the number of transmission antennas;

상향링크 채널정보를 이용하여 순시 채널 공분산과 공간 공분산 행렬을 구하고, 상기 공간 공분산 행렬을 고유분할하여

개의 고유빔 벡터를 구하고, 순시 채널 공분산의 고유치를 구하는 고유빔계산기;Instantaneous channel covariance and spatial covariance matrix are obtained by using uplink channel information, and the spatial covariance matrix is inherently divided by

An eigenbeam calculator for obtaining eigenbeam vectors and obtaining eigenvalues of instantaneous channel covariances;

상기 고유빔계산기에서 얻어진

개의 고유빔형성 벡터를 입력받아 순시 채널 공분산이 업데이트될 때마다

개중 순시 채널 공분산의 고유치가 가장 큰 고유모드를 선택하는 고유모드선택기; 및Obtained from the eigenbeam calculator

Inputted eigenbeamforming vectors each time instantaneous channel covariance is updated

An eigenmode selector for selecting an eigenmode with the largest eigenvalue of the instantaneous instantaneous channel covariance; And

상기 고유모드 생성기에 의해 출력된 신호를 입력받아 OFDM 심볼을 생성하는 다수의 역푸리에변환기를 포함한다.It includes a plurality of inverse Fourier transformer for receiving the signal output by the eigenmode generator to generate an OFDM symbol.

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 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

송신안테나 수가 L, 수신안테나 수가 M인 단일반송파 (Single carrier) MIMO 시스템에서,q번째 심볼 구간의 수신신호 벡터(r(q))는 다음의 수학식 1과 같다.In a single carrier MIMO system in which the number of transmit antennas is L and the number of receive antennas is M, the received signal vectorr (q) of theq- th symbol period is expressed byEquation 1 below.

여기서,

는 송신신호대잡음비,

,H(q) (here,

Is the signal-to-noise ratio,

,H (q) (

)는 채널을 나타내며, w(=

)는 가중치 벡터이고

이라 가정한다. 그리고, 잡음벡터n(q)(

)는

로 공간적으로 백색잡음이라 가정한다.

) Represents the channel and w (=

) Is a weight vector

Assume that And, noise vectorn (q) (

)

This is assumed to be spatially white noise.

수학식 1에 규정한 수신신호r(q)의 평균 신호대잡음비를 최대로 갖는 최적의 가중치 벡터는 채널의 공간 공분산 행렬R_H(q)(

)의 최대 고유치(maximum eigenvalue)에 대응되는 고유벡터 (maximum eigenvector)이다.The optimal weight vector having the maximum average signal-to-noise ratio of the received signalr (q) defined inEquation 1 is the spatial covariance matrixR_H (q) (

Is the eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue.

(

는 장기 공간 공분산 행렬(long-term spatial covariance matrix)이라 칭함)라 하면, 장기 공간 공분산 행렬

는 다음의 수학식 2로 구할 수 있다.

(

Is a long-term spatial covariance matrix, a long-term spatial covariance matrix

Can be obtained fromEquation 2 below.

여기서,R_st(

)는 순시 채널 공분산이며,

(

)는 망각 인자(forgetting factor)이다. 고유빔형성 벡터를 찾기 위하여 다음과 같이

를 고유분할(eigendecomposition)하면 다음의 수학식 3을 구할 수 있다.WhereR_st (

) Is instantaneous channel covariance,

(

) Is a forgetting factor. To find the eigenbeam formation vector,

When eigendecomposition is obtained, the following equation (3) can be obtained.

여기서,D는 대각행렬(

),E는 단위행렬(E=[e₁, e₂, ..., e_L])이고, e_l는 고유치(eigenvalue)이며,

은 고유치

에 대응하는 고유벡터이다.

WhereD is the diagonal matrix (

),E is the unit matrix (E = [e₁ , e₂ , ..., e_L ]), e_l is the eigenvalue,

Eigenvalue

Eigenvector corresponding to.

기지국이 피드백 정보에 기초하여 가장 큰 고유치에 대응하는

개의 우세한 고유벡터를 찾아낸다고 가정하면, 장기 공간 공분산 행렬은 천천히 변하므로 이 고유빔 벡터를 송신하기 위한 피드백 율(feedback rate)도 낮게 되며, 이에 따라 피드백 정보량 (amount of feedback)도 작게 된다. 이때, 고유빔 벡터는 하향 링크 빔형성을 위한 가중치 벡터로 사용되고, 직교성이 있어 이동 단말로의 독립된 채널 혹은 송신모드를 생성할 수 있으므로 고유모드(eigenmode)라고도 부른다.The base station corresponds to the largest eigenvalue based on the feedback information

Assuming that the dominant eigenvectors are found, the long-term spatial covariance matrix changes slowly, so that the feedback rate for transmitting the eigenbeam vector is low, thereby reducing the amount of feedback. In this case, the eigenbeam vector is used as a weight vector for downlink beamforming, and is also called an eigenmode because it is orthogonal to generate an independent channel or transmission mode to the mobile terminal.

개의 고유빔 벡터의 장기 피드백과 함께 빠른 페이딩(fast fading)으로 인한 순시 채널 공분산의 고유치를 구하여

개의 고유벡터 중 최고의 고유치를 갖는 고유벡터(best eigenvector)를 선택할 수 있도록 정보를 피드백한다. 최선의 고유벡터w(q)는 순시 신호대잡음비를 최대로 하기 위한 것으로서, 다음의 수학식 4와 같이 최대의 단기 채널 이득을 통해 구할 수 있다.

Eigenvalue of instantaneous channel covariance due to fast fading with long term feedback of two eigenbeam vectors

Information is fed back so that the best eigenvector among the eigenvectors is selected. The best eigenvectorw (q) is to maximize the instantaneous signal-to-noise ratio, which can be obtained through the maximum short-term channel gain as shown in Equation 4 below.

여기서, 단기 피드백 율은 장기 피드백율에 비해 높지만 단순히

개의 고유벡터 중에서 최선의 것을 선택하는 것이므로 정보량은

에 불과하다.Here, the short-term feedback rate is higher than the long-term feedback rate, but simply

Is to choose the best among the eigenvectors

Is nothing.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 빔형성 기술을 OFDM 시스템에 적용하는 경우, 각 부반송파가 주파수 선택적 페이딩 채널 상에서 서로 다른 페이딩을 경험하므로 각 부반송파는 서로 다른 빔형성 벡터를 사용할 것이다. 그러므로 서로 다른 빔형성 벡터를 사용하기 위한 피드백 양도 증가하게 된다.However, as described above, when the beamforming technique is applied to the OFDM system, each subcarrier will use a different beamforming vector since each subcarrier experiences different fading on a frequency selective fading channel. Therefore, the amount of feedback for using different beamforming vectors is also increased.

본 발명의 실시예에서는 먼저 공간 공분산 행렬이 모든 부반송파에 동일하다는 사실을 밝힘으로써, 고유벡터의 피드백량을 줄이고 고유빔형성 기술이 OFDM 시스템에서도 상당히 효과적인 기술임을 보이고자 한다.In an embodiment of the present invention, first, the spatial covariance matrix is the same for all subcarriers, thereby reducing the amount of feedback of the eigenvector and to show that the eigenbeam formation technique is a very effective technique in an OFDM system.

송신안테나 수가 L, 수신안테나 수가 M인 MIMO-OFDM 시스템의 하향링크에서 하나의 이동 단말을 위해 K개의 부반송파가 할당되었다고 가정한다.It is assumed that K subcarriers are allocated for one mobile terminal in downlink of a MIMO-OFDM system having a transmission antenna number L and a reception antenna number M.

OFDM 심볼을

라 하고,

가중치 벡터

를

의 k번째 심볼

의 빔형성 벡터라 한다. 그러면 공간 및 주파수영역에서의 송신신호

는 다음의 수학식 5와 같다.

OFDM symbol

,

Weight vector

To

K symbol of

This is called the beamforming vector of. Then transmit signal in space and frequency domain

Is the same as Equation 5 below.

여기서,

는 데이터 심볼들의 대각선행렬로서,

이다.here,

Is the diagonal matrix of data symbols,

to be.

송신안테나l과 수신안테나m간 채널의 주파수 응답은 다음의 수학식 6과 같다.The frequency response of the channel between the transmit antennal and the receive antennam is shown in Equation 6 below.

여기서,

은 송신안테나l과 수신안테나m간의 채널 임펄스 응답 (Channel Impulse Response, CIR)이며, P는 채널 임펄스 응답의 길이 즉, 다중 경로의 수이며, k는 부반송파의 인덱스이다. 채널 임펄스 응답이 평균 0인 임의의 시퀀스이고 다음의 수학식 7을 만족한다고 가정한다.here,

Is the channel impulse response (CIR) between the transmitting antennal and the receiving antennam , P is the length of the channel impulse response, that is, the number of multipaths, and k is the index of the subcarrier. Assume that the channel impulse response is any sequence with an average of zero and satisfies the following equation (7).

여기서,

이며,

는 채널 임펄스 응답의 전력 지연 프로파일(power delay profile)이고,

를 나타낸다.here,

Is,

Is the power delay profile of the channel impulse response,

Indicates.

수학식 7에 의해 시간영역에서의 정규화된 공간 공분산 행렬(normalized spatial covariance matrix)

는 모든 다중경로에 동일하며 다중 경로 계수들 (multipath coefficients)이 서로 상관성이 없다고 가정할 때, k번째 부반송파에 해당하는 MIMO 채널 행렬은 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.Normalized spatial covariance matrix in the time domain by Equation 7

Assuming that the multipath coefficients are the same for all multipaths and that multipath coefficients are not correlated with each other, the MIMO channel matrix corresponding to the k th subcarrier can be expressed as Equation (8).

그러면, 주파수영역에서 채널

의 공간 공분산 행렬은 수학식 9로 나타낼 수 있다.Then, the channel in the frequency domain

The spatial covariance matrix of may be represented by Equation 9.

이를 수학식 6을 이용하면, 다음의 수학식 10과 같다.Using this equation (6), it is equal to the following equation (10).

수학식 10은 수학식 7의 가정 하에서, 각 부반송파의 채널

의 공간 공분산 행렬

이 임의의 부반송파k에 독립적이고 항상 동일하다는 사실을 나타낸다.Equation 10 is a channel of each subcarrier under the assumption of Equation 7.

Spatial covariance matrix

This is independent of any subcarrierk and is always the same.

OFDM 시스템은 부반송파마다 각기 다른 주파수 선택적 페이딩을 겪게 되므로 각 부반송파마다 서로 다른 채널 특성을 갖게 되지만, 수학식 6, 7, 10에 의하면 공간 공분산 행렬은 모든 부반송파에 동일하다는 사실을 얻을 수 있다.Since the OFDM system undergoes different frequency selective fading for each subcarrier, each subcarrier has different channel characteristics. However, according toEquations 6, 7, and 10, the spatial covariance matrix is the same for all subcarriers.

따라서, 고유빔형성에 필요한 공간 공분산 행렬을 모든 부반송파마다 계산할 필요없이 하나의 부반송파에서만 구함으로써 계산량을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 공간 공분산 행렬을 구함으로써 평균하는 시간(averaging length)을 줄여 채널 변화에 더욱 능동적으로 대응할 수 있다. 또한 모든 부반송파가 동일한 고유벡터 집합을 공유하므로 피드백 정보량이 상당히 감소하게 되어 단일반송파 시스템의 경우와 같아지므로 OFDM 시스템에서 고유빔형성 기술을 용이하게 적용할 수 있다.Therefore, the calculation amount can be significantly reduced by obtaining the spatial covariance matrix required for eigenbeam formation only from one subcarrier without having to calculate every subcarrier. In addition, by obtaining a spatial covariance matrix in a two-dimensional region using both the frequency domain and the time domain of all subcarriers, the average length can be reduced to more actively respond to channel changes. In addition, since all subcarriers share the same set of eigenvectors, the amount of feedback information is considerably reduced, which is the same as in the case of a single carrier system.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 MIMO-OFDM 시스템을 나타내는 도면으로서, FDD모드에서 본 발명의 개념과 구조를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a MIMO-OFDM system according to a first embodiment of the present invention, and is a block diagram illustrating the concept and structure of the present invention in an FDD mode.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 MIMO-OFDM 시스템은 K개의 부반송파를 갖는 OFDM시스템으로서, L개의 송신안테나(131a, 131b …,131L)를 갖는 송신부(10), M 개의 수신안테나(231a, 231b …,231M)를 갖는 수신부(20) 및 수신부(20)의 정보를 송신부(10)로 피드백하는 상향링크 피드백장치(40)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the MIMO-OFDM system according to the first embodiment of the present invention is an OFDM system having K subcarriers, and includes atransmitter 10 having L transmitantennas 131a, 131b. And areceiver 20 havingreception antennas 231a, 231b, and 231M, and anuplink feedback device 40 for feeding back information of thereceiver 20 to thetransmitter 10.

송신부(10)는 직렬/병렬 변환기(S/P변환기)(100), 신호복사기(Copier)(110), 고유모드생성기(Eigenmode generator)(120), 역푸리에변환기(Inverse fast Fourier Transformer)(130a, 130b, …, 130L) 및 송신안테나(131a, 131b,...131L)를 포함한다.Thetransmitter 10 includes a serial / parallel converter (S / P converter) 100, acopier 110, aneigenmode generator 120, and an inversefast fourier transformer 130a. , 130b, ..., 130L) andtransmission antennas 131a, 131b, ... 131L.

수신부(20)는 수신안테나(231a, 231b, ..., 231M), 수신안테나 수(M) 만큼의 푸리에변환기 (Fast Fourier Transformer)(230a, 230b, …, 230M), 고유빔 계산기(Eigenbeam Calculator)(220), 심볼검출기 (Detector)(210) 및 병렬/직렬 변환기(P/S 변환기)(200)를 포함한다.Thereceiver 20 includes receivingantennas 231a, 231b, ..., 231M,Fast Fourier Transformers 230a, 230b, ..., 230M as many as the number of receiving antennas M, and Eigenbeam Calculator. ) 220, asymbol detector 210, and a parallel / serial converter (P / S converter) 200.

송신부(10)의 직렬/병렬 변환기(100)는 부반송파의 개수(K) 만큼씩 연속 입력된 심볼들을 K개의 병렬 신호로 바꾸는 장치이며, 신호복사기(110)는 직렬/병렬 변환기(100)에 의해 출력된 K개의 병렬 신호(101a, 101b, …,101K)를 송신안테나 수(L) 만큼 복사하는 장치이다. 즉, 신호복사기(110)로부터 출력되는 복사신호 111a, 111b, …,111L의l번째 신호들은 서로 같다 (l=1,2,…,L).The serial /parallel converter 100 of thetransmitter 10 converts consecutively inputted symbols into K parallel signals by the number K of subcarriers, and thesignal copyer 110 is connected by the serial /parallel converter 100. The device outputs the Kparallel signals 101a, 101b, ..., 101K outputted by the number of transmission antennas (L). That is, the radiatingsignals 111a, 111b,... Output from thesignal copying unit 110. Thelth signals of, 111L are equal to each other (l = 1, 2, ..., L).

고유모드생성기(120)는 수신부(20)의 고유빔계산기(220)로부터 계산되어 상향링크의 피드백장치(40)를 통해 장기 피드백된

개의 고유빔형성 벡터(부반송파가 동일한 고유빔형성 벡터 집합을 가짐)와, 상향링크 피드백장치(40)를 통해 단기 피드백된 각 부반송파별 최고의 고유빔형성 벡터의 정보에 기초하여, 각 부반송파별로 상기 신호 복사기(110)로부터 출력된 복사 신호(111a, 111b, …,111L)의 고유빔을 생성하는 장치이다. 다시 말하면, 고유모드생성기(120)는 장기 피드백된

개의 고유빔형성 벡터를 이용하여

개의 고유모드를 생성하고, 단기 피드백된 최선의 고유빔형성 벡터의 번호에 따라 이미 생성된

개의 고유모드 중에 가장 좋은 단 하나의 고유모드를 선택하는 역할을 하는 장치이다. 이때 최선의 고유빔형성 벡터 정보는 코히어런트 시간(coherent time) 내에 피드백되도록 한다.

개의 고유모드는 고유빔형성 벡터가 피드백될 때마다 업데이트되며 그 중에서 최선의 고유빔형성 벡터를 단기적으로 선택하게 된다.Theeigenmode generator 120 is calculated from theeigenbeam calculator 220 of thereceiver 20 and fed back through theuplink feedback device 40 for a long time.

The eigenbeamforming vectors (the subcarriers have the same set of eigenbeamforming vectors), and the information of the best eigenbeamforming vectors for each subcarrier short-term fed back through theuplink feedback device 40, for each subcarrier The device generates a unique beam of theradiation signals 111a, 111b,..., 111L output from thecopier 110. In other words, theeigenmode generator 120 is long-term feedback.

Eigenbeamforming vectors

Eigenmodes, and are already generated according to the number of shortest-feedback best eigenbeamforming vectors

It is a device that selects the best one among the eigenmodes. The best eigenbeamforming vector information is then fed back within the coherent time.

The eigenmodes are updated each time the eigenbeamforming vector is fed back, and the best eigenbeamforming vector is selected in the short term.

L 개의 역푸리에변환기(130a, 130b, …, 130L)는 각각 K개의 신호를 입력받아 하나의 OFDM 심볼을 생성해 내는 장치이며, 이때, 상기 L개의 역푸리에변환기(130a, 130b, …, 130L)에 의해 생성된 OFDM 심볼들은 모두 동일하다. 역푸리에변환기에 의해 생성된 OFDM 심볼은 대응하는 안테나(130a, 130b, ...130c)를 통해 전송된다.L inverse Fourier transformers (130a, 130b, ..., 130L) is a device for generating one OFDM symbol by receiving each of the K signals, wherein the L inverse Fourier transformers (130a, 130b, ..., 130L) The OFDM symbols generated by are all the same. The OFDM symbol generated by the inverse Fourier transformer is transmitted through the correspondingantennas 130a, 130b, ... 130c.

수신부(20)의 푸리에변환기(230a, 230b,..,230M)는 M 개의 수신안테나를 통 해 수신된 신호를 각각 입력받아 푸리에 변환을 수행하여 K개의 신호(221a, 221b, …, 221M)를 출력하게 된다. 고유빔계산기(220)는 푸리에변환기(230a, 230b,..,230M)로부터 출력된 상기 신호에 대하여 채널추정을 하여 수학식 2에 의해 순시 채널 공분산과 공간 공분산 행렬을 구하고, 수학식 3을 이용해

개의 우세한(dominant) 고유 벡터를 구하는 장치이다. 이 때, 공간 공분산 행렬은 수학식 10에 의해 하나의 부반송파에서만 구하거나, 혹은 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 구할 수 있다. 그리고, 순시 채널 공분산은 부반송파별로 구한다. 고유빔 계산기(220)는

개의 고유빔형성 벡터중에서 순시 채널 공분산의 최고의 고유치를 갖는 벡터의 번호를 상향링크 피드백 장치(40)로 보낸다.TheFourier transformers 230a, 230b, .., 230M of thereceiver 20 receive the signals received through the M reception antennas, and perform Fourier transform on each of the K signals 221a, 221b, ..., 221M. Will print. Theeigenbeam calculator 220 estimates the instantaneous channel covariance and the spatial covariance matrix byEquation 2 by performing channel estimation on the signals output from theFourier transformers 230a, 230b, .., 230M, and uses Equation 3.

It is a device that obtains the dominant eigenvectors. In this case, the spatial covariance matrix may be obtained from only one subcarrier byEquation 10 or from a two-dimensional domain using the frequency domain and the time domain of all subcarriers simultaneously. The instantaneous channel covariance is obtained for each subcarrier. Theunique beam calculator 220

The number of vectors having the highest eigenvalue of instantaneous channel covariance among the eigenbeamforming vectors is sent to theuplink feedback device 40.

심볼검출기(210)는 고유빔계산기(220)에서 얻어진 채널 추정값을 이용하여 송신부(10)의 신호복사기(110)에 입력된 K 심볼들을 동시에 검출해 내는 장치이며, 병렬/직렬 변환기(200)는 이를 직렬 신호로 바꾸는 장치이다.Thesymbol detector 210 is a device that simultaneously detects K symbols input to thesignal copyer 110 of thetransmitter 10 using the channel estimates obtained from theeigenbeam calculator 220, and the parallel /serial converter 200 It is a device that turns it into a serial signal.

상향링크 피드백 장치(40)는 수신부(20)의 고유빔계산기(220)에서 얻어진 고유빔형성 벡터를 장기 피드백하며, 최선의 고유빔형성 벡터의 번호를 단기 피드백하는 장치이다. 수학식 10에 의하면 모든 부반송파가 동일한 고유빔형성 벡터를 공유하므로, 피드백할 때 모든 부반송파를 이용할 필요 없이 하나의 부반송파를 통해 피드백하거나 피드백 정보를 각 부반송파에 나누어 피드백하여 피드백 지연을 줄일 수 있다. 그러나 순시 채널 공분산은 부반송파에 따라 다르므로 전체 부반송파를 통해 피드백해야 한다.Theuplink feedback device 40 provides a long-term feedback of the eigenbeam formation vector obtained by theeigenbeam calculator 220 of thereceiver 20 and short-term feedback of the number of the best eigenbeamformation vectors. According toEquation 10, since all subcarriers share the same eigenbeamforming vector, the feedback delay can be reduced by feeding back through one subcarrier or by feeding back feedback information to each subcarrier without using all subcarriers when feeding back. However, instantaneous channel covariance depends on subcarriers, so feedback should be provided through the entire subcarrier.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 고유빔형성에 필요한 공간 공분산 행렬을 모든 부반송파에서 계산할 필요 없이 하나의 부반송파에서만 구함으로 계산량을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 공간 공분산 행렬을 구함으로 평균하는 시간을 줄여 채널 변화에 더욱 능동적으로 대응할 수 있다. 특히, 송신기의 고유빔형성을 위한 정보를 수신기로부터 피드백받아야 하는 FDD 모드에서, 모든 부반송파의 고유빔형성 벡터를 피드백할 필요 없이 단 하나의 부반송파의 고유빔형성 벡터만 피드백하면 되므로 장기 피드백 정보량을 크게 줄일 수 있다.As described above, according to the first exemplary embodiment of the present invention, the amount of computation can be significantly reduced by obtaining the spatial covariance matrix required for the eigenbeam formation from only one subcarrier without having to calculate all subcarriers. In addition, by obtaining a spatial covariance matrix in a two-dimensional region using the frequency domain and the time domain of all subcarriers simultaneously, the average time can be reduced to more actively respond to channel changes. Particularly, in the FDD mode in which information for eigenbeam formation of a transmitter needs to be fed back from a receiver, long-term feedback information is greatly increased because only eigenbeam formation vectors of only one subcarrier need to be fed back without feedback of eigenbeam formation vectors of all subcarriers. Can be reduced.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 MIMO-OFDM 시스템을 나타내는 도면으로서, TDD(Time Division Duplexing)모드에서 본 발명의 개념과 구조를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a MIMO-OFDM system according to a second embodiment of the present invention, and is a block diagram illustrating the concept and structure of the present invention in a time division duplexing (TDD) mode.

도 2를 참조하면, TDD 모드는 채널 상호관계성(channel reciprocity)에 의해 채널 정보를 피드백할 필요가 없으므로 도 1에 도시한 본 발명의 실시예와는 달리 기지국송신부에만 초점을 맞춘다.Referring to FIG. 2, since the TDD mode does not need to feed back channel information by channel reciprocity, the TDD mode focuses only on the base station transmitter, unlike the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1.

도2에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 OFDM 시스템은 K개의 부반송파를 갖는 MIMO-OFDM시스템의 송신부이다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 송신부는 기지국 시스템에 설치된다.2, an OFDM system according to a second embodiment of the present invention is a transmitter of a MIMO-OFDM system having K subcarriers. And, the transmitter according to the embodiment of the present invention is installed in the base station system.

도 2을 참조하면, 송신부는(30)는 직렬/병렬 변환기(S/P변환기)(300), 신호복사기(310), 고유빔계산기(320), 고유모드선택기(330), 역푸리에변환기(340a, 340b, …, 340L) 및 L 개의 송신 안테나(341a, 341b …,341L)를 포함하고, 고유빔형성된 신호를 L개의 송신안테나를 통하여 전송한다.Referring to FIG. 2, thetransmitter 30 includes a serial / parallel converter (S / P converter) 300, asignal copyer 310, aneigenbeam calculator 320, aneigenmode selector 330, and an inverse Fourier transformer ( 340a, 340b, ..., 340L, and L transmitantennas 341a, 341b, ..., 341L, and transmit a unique beam-formed signal through the L transmit antennas.

송신부(30)의 직렬/병렬 변환기(300)는 부반송파의 개수(K) 만큼씩 연속 입력된 심볼들을 K개의 병렬 신호로 바꾸는 장치이며, 신호복사기(310)는 상기된 K개의 병렬 신호(301a, 301b, …,301K)를 송신안테나 수(L) 만큼 복사하는 장치이다.The serial / parallel converter 300 of thetransmitter 30 is a device for converting consecutively inputted symbols into K parallel signals by the number (K) of subcarriers, and thesignal copyer 310 includes the K parallel signals 301a, A device for copying 301b, ..., 301K by the number of transmission antennas (L).

고유빔계산기(320)는 기지국 수신부(도시되지 않음)에서 얻어진 상향링크 채널정보를 이용하여 수학식 2에 의해 순시 채널 공분산과 공간 공분산 행렬을 구하고, 공간 공분산 행렬을 수학식 3과 같이 고유분할하여

개의 우세한(dominant) 고유빔 벡터를 구하고, 순시 채널 공분산의 고유치를 구하는 장치이다. 이 때, 순시 채널 공분산은 부반송파별로 구하고 공간 공분산 행렬은 수학식 10에 의해 하나의 부반송파에서만 구하거나, 혹은 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 구한다. 순시 채널 공분산은 코히어런트 시간(coherent time)내에 한번씩 자주 업데이트하는 반면, 공간 공분산 행렬은 평균하는 시간이 필요하므로 평균하는 시간마다 한번씩 느리게 업데이트한다.Theeigenbeam calculator 320 obtains the instantaneous channel covariance and the spatial covariance matrix byEquation 2 using uplink channel information obtained from the base station receiver (not shown), and divides the spatial covariance matrix by

Is a device for obtaining two dominant eigenbeam vectors and obtaining eigenvalues of instantaneous channel covariances. In this case, the instantaneous channel covariance is obtained for each subcarrier, and the spatial covariance matrix is obtained from one subcarrier byEquation 10, or from a two-dimensional domain using the frequency domain and the time domain of all subcarriers simultaneously. Instantaneous channel covariance frequently updates once in a coherent time, while spatial covariance matrices need to average time, so they update slowly every time they average.

고유모드선택기(330)는 고유빔계산기(320)에서 얻어진

개의 고유빔형성 벡터를 입력받아 순시 채널 공분산이 업데이트될 때마다

개중 순시 채널 공분산의 고유치가 가장 큰 단 하나의 고유모드 선택하는 역할을 하는 장치이다. 각 역푸리에변환기(340a, 340b, …, 340L)는 K개의 신호를 입력하여 하나의 OFDM 심볼을 생성해 내는 장치이며 상기 L개의 역푸리에변환기(340a, 340b, …, 340L)에 의해 생성된 OFDM 심볼들은 모두 동일하다.Theeigenmode selector 330 is obtained from theeigenbeam calculator 320.

Inputted eigenbeamforming vectors each time instantaneous channel covariance is updated

It is a device that selects only one eigenmode with the largest eigenvalue of instantaneous channel covariance. Each inverse Fourier transformer (340a, 340b, ..., 340L) is a device for generating one OFDM symbol by inputting K signals and the OFDM generated by the L inverse Fourier transformers (340a, 340b, ..., 340L). The symbols are all the same.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 하드웨어적으로 구현될 수 있으며, 또한 소프트웨어의 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다.As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited only to the Example mentioned above, A various other change and a deformation | transformation are possible. For example, the apparatus according to the embodiment of the present invention may be implemented in hardware, and may also be implemented in the form of software. The present invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고유빔형성 기술을 OFDM 시스템에 적용할 때, 고유빔형성에 필요한 공간 공분산 행렬을 모든 부반송파에서 계산할 필요없이 하나의 부반송파에서만 구함으로 계산량을 현저히 줄일 수 있거나, 혹은 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 공간 공분산 행렬을 구함으로 평균하는 시간을 줄여 채널 변화에 더욱 능동적으로 대응할 수 있다.As described above, according to the present invention, when applying the eigenbeam formation technique to an OFDM system, the calculation amount can be significantly reduced by finding only one subcarrier without calculating the spatial covariance matrix required for the eigenbeam formation on all subcarriers, Alternatively, the spatial covariance matrix is obtained in a two-dimensional region using both the frequency domain and the time domain of all subcarriers, thereby reducing the averaging time and more actively responding to channel changes.

Claims (11)

Translated fromKorean

L 개의 송신안테나를 갖는 송신부와, M 개의 수신안테나를 갖는 수신부의 정보를 상기 송신부로 피드백하는 상향링크 피드백장치를 포함하는 MIMO-OFDM 시스템에 있어서,A MIMO-OFDM system comprising a transmitter having L transmit antennas and an uplink feedback device for feeding back information of a receiver having M transmit antennas to the transmitter,상기 송신부는The transmitting unit부반송파의 개수 만큼씩 연속 입력된 심볼들을 K개의 병렬 신호로 바꾸는 직렬/병렬 변환기;A serial / parallel converter for converting consecutively inputted symbols into K parallel signals by the number of subcarriers;상기 직렬/병렬 변환기에 의해 출력된 K개의 병렬 신호를 송신안테나 수에 대응하는 수만큼 복사하는 신호복사기;A signal copyer for copying K parallel signals output by the serial / parallel converter by a number corresponding to the number of transmission antennas;상기 피드백 장치를 통해 장기 피드백된

개의 고유빔형성 벡터와, 단기 피드백된 각 부반송파별로 하나의 고유빔형성 벡터 정보에 기초하여 각 부반송파별로 상기 신호 복사기로부터 출력된 복사 신호의 고유빔을 생성하는 고유모드 생성기; 및Long-term feedback through the feedback device

An eigenmode generator for generating eigenbeams of the radiated signals output from the signal copier for each subcarrier based on the eigenbeamforming vectors and one eigenbeamforming vector information for each short-term feedback; And상기 고유모드 생성기에 의해 출력된 신호를 입력받아 OFDM 심볼을 생성하는 다수의 역푸리에변환기를 포함하는 MIMO-OFDM 시스템.MIMO-OFDM system comprising a plurality of inverse Fourier transformer for receiving the signal output by the eigenmode generator to generate an OFDM symbol.제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 고유모드 생성기는The eigenmode generator상기 상향링크 피드백장치를 통해 모든 부반송파마다 동일한 하나 이상의 고 유빔형성 벡터 정보가 피드백될 때마다 미리 얻어진 하나 이상의 고유빔형성 벡터를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.And at least one eigenbeamforming vector obtained in advance whenever the same one or more unique beamforming vector information is fed back to all subcarriers through the uplink feedback device.제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 수신부는The receiving unit상기 송신부로부터 전송된 신호에 대하여 채널추정을 하여 순시 채널 공분산과 공간 공분산 행렬을 구하고,

개의 고유 벡터를 구하는 고유빔 계산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.Channel estimation is performed on the signal transmitted from the transmitter to obtain an instantaneous channel covariance and a spatial covariance matrix,

And an eigenbeam calculator for obtaining two eigenvectors.제3항에 있어서,The method of claim 3,상기 고유빔 계산기는The unique beam calculator매 심볼마다 상기 순시 채널 공분산을 부반송파별로 계산하고, 매 심볼마다 상기 공간 공분산 행렬을 하나의 부반송파에서만 구하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.The instantaneous channel covariance for each symbol is calculated for each subcarrier, and the spatial covariance matrix is obtained for only one subcarrier for each symbol.제3항에 있어서,The method of claim 3,상기 고유빔 계산기는 상기 공간 공분산 행렬을 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 구하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.And the eigenbeam calculator obtains the spatial covariance matrix in a two-dimensional region using the frequency domain and the time domain of all subcarriers simultaneously.제4항 또는 제5항에 있어서,The method according to claim 4 or 5,상기 고유빔 계산기는The unique beam calculator상기 공간 공분산 행렬을 고유분할하여

개의 고유빔형성 벡터를 구하여 상기 상향링크 피드백 장치로 전송하며,By eigendividing the spatial covariance matrix

Obtaining eigenbeamforming vectors and transmitting them to the uplink feedback device,코히어런트 시간 내에 상기 부반ㅅ오파별 순시 채널을 이용하여 하나의 고유빔 형성 벡터 번호를 상기 상향링크 피드백 장치로 보내는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.And a unique beamforming vector number is transmitted to the uplink feedback device using the sub-channel instantaneous instantaneous channel within a coherent time.제6항에 있어서,The method of claim 6,상기 상향링크 피드백장치는,The uplink feedback device,상기 고유빔계산기로부터 전송된 상기 고유빔형성 벡터 정보를 상기 고유모드생성기로 장기 피드백하며,Long-term feedback of the eigenbeam formation vector information transmitted from the eigenbeam calculator to the eigenmode generator,상기 고유빔계산기로부터 전송된 고유빔형성 벡터 번호를 상기 고유모드생성기로 단기피드백하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.And short-term feedback of the eigenbeamforming vector number transmitted from the eigenbeam calculator to the eigenmode generator.부반송파의 개수 만큼씩 연속 입력된 심볼들을 K개의 병렬 신호로 바꾸는 직렬/병렬 변환기;A serial / parallel converter for converting consecutively inputted symbols into K parallel signals by the number of subcarriers;상기 직렬/병렬 변환기에 의해 출력된 K개의 병렬 신호를 송신안테나 수에 대응하는 수만큼 복사하는 신호복사기;A signal copyer for copying K parallel signals output by the serial / parallel converter by a number corresponding to the number of transmission antennas;상향링크 채널정보를 이용하여 순시 채널 공분산과 공간 공분산 행렬을 구하고, 상기 공간 공분산 행렬을 고유분할하여

개의 고유빔 벡터를 구하고, 순시 채널 공분산의 고유치를 구하는 고유빔계산기;Instantaneous channel covariance and spatial covariance matrix are obtained by using uplink channel information, and the spatial covariance matrix is inherently divided by

An eigenbeam calculator for obtaining eigenbeam vectors and obtaining eigenvalues of instantaneous channel covariances;상기 고유빔계산기에서 얻어진

개의 고유빔형성 벡터를 입력받아 순시 채널 공분산이 업데이트될 때마다

개중 순시 채널 공분산의 고유치가 가장 큰 고유모드를 선택하는 고유모드선택기; 및Obtained from the eigenbeam calculator

Inputted eigenbeamforming vectors each time instantaneous channel covariance is updated

An eigenmode selector for selecting an eigenmode with the largest eigenvalue of the instantaneous instantaneous channel covariance; And상기 고유모드 생성기에 의해 출력된 신호를 입력받아 OFDM 심볼을 생성하는 다수의 역푸리에변환기를 포함하는 MIMO-OFDM 시스템.MIMO-OFDM system comprising a plurality of inverse Fourier transformer for receiving the signal output by the eigenmode generator to generate an OFDM symbol.제8항에 있어서,The method of claim 8,상기 고유빔계산기는,The intrinsic beam calculator,상기 순시 채널 공분산을 매 심볼마다 부반송파별로 계산하고, 상기 공간 공분산 행렬을 매 심볼마다 하나의 부반송파에서만 구하거나 혹은 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 구하는 것을 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.The instantaneous channel covariance is calculated for each symbol for each subcarrier, and the spatial covariance matrix is obtained for only one subcarrier for each symbol, or for a two-dimensional domain using a frequency domain and a time domain of all subcarriers simultaneously. -OFDM system.제8항에 있어서,The method of claim 8,상기 고유빔 계산기는 상기 공간 공분산 행렬을 전체 부반송파의 주파수영역과 시간영역을 동시에 이용한 2차원 영역에서 구하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.And the eigenbeam calculator obtains the spatial covariance matrix in a two-dimensional region using the frequency domain and the time domain of all subcarriers simultaneously.제9항 또는 제10항에 있어서,The method of claim 9 or 10,상기 고유빔 계산기는The unique beam calculator코히어런트 시간 내에 상기 순시 채널 공분산의 고유치를 구하여 상기 고유모드 선택기로 제공하며,Obtaining the eigenvalue of the instantaneous channel covariance within a coherent time and providing it to the eigenmode selector,상기 공간 공분산 행렬을 고유분할하여

개의 고유빔형성 벡터를 구하여 상기 고유모드 선택기로 제공하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 시스템.By eigendividing the spatial covariance matrix

MIMO-OFDM system, characterized by obtaining the two eigenbeam formation vectors and providing them to the eigenmode selector.

Images