본 개시는 주파수 분할 다중 사용자 접속을 위한 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열의 최적화된 가중치에 기초하여 하이브리드 빔포밍을 수행하기 위한 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an electronic device and a control method thereof for performing hybrid beamforming based on optimized weights of a partially connected hybrid antenna array for frequency division multiple user access.
기존 네트워크와 비교할 때, 밀리미터파(mmWave) 네트워크는 넓은 대역폭 덕분에 훨씬 높은 전송량을 제공할 수 있다. 높은 등방성 손실을 상쇄하기 위해 수십 개나 수백 개의 낮은 이득을 가진 안테나 요소로 이루어진 대형 안테나 배열이 사용된다. 하지만 이러한 배열을 완전히 디지털로 구현하는 것은 전력 소비와 비용 측면에서 부담이 크기 때문에, 현재 밀리미터파 네트워크에서는 완전히 아날로그로 구현하는 방향을 택하고 있다.Compared to conventional networks, millimeter wave (mmWave) networks can provide significantly higher transmission capacity due to their wider bandwidth. To compensate for high isotropic losses, large antenna arrays consisting of tens or hundreds of low-gain antenna elements are used. However, implementing these arrays entirely digitally is burdensome in terms of power consumption and cost, so current mmWave networks are moving toward an entirely analog implementation.
배열 당 하나의 RF(radio frequency) 체인을 가진 아날로그 배열(혹은 위상 안테나 배열)는 주파수에 따라 빔포밍을 지원할 수 없다. 이로 인해 밀리미터파 접속(access)에서는 시분할 다중 접속(time division multiple access, TDMA)만이 사용되고 있다. 시분할 다중 접속 방식은 하향 링크 전송에 있어서 모든 직교 다중 접속(orthogonal multiple access, OMA) 방식 중에서 최고의 전략으로 여겨지는데, 이는 최대한의 빔포밍 이득을 얻을 수 있기 때문이다. 그러나, 시분할 다중 접속 방식은 주파수 분할 다중 접속(frequency division multiple access, FDMA)이나 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)과 비교하면 몇 가지 단점이 있다. 상향 링크 커버리지가 낮고, 지연이 높으며, 전력 소비가 더 높아지고, 제어 오버헤드가 높아지며, 작은 패킷에 대한 자원 활용이 비효율적이다. 이러한 단점들 때문에 밀리미터파 주파수에서 주파수 분할 다중 접속의 실현 가능성이 존재한다.Analog arrays (or phased antenna arrays) with a single RF (radio frequency) chain per array cannot support frequency-dependent beamforming. Consequently, only time-division multiple access (TDMA) is used in millimeter-wave access. TDMA is considered the best strategy among all orthogonal multiple access (OMA) schemes for downlink transmission, as it can achieve maximum beamforming gain. However, TDMA has several disadvantages compared to frequency-division multiple access (FDMA) or orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA). These include poor uplink coverage, high delay, higher power consumption, increased control overhead, and inefficient resource utilization for small packets. These drawbacks make FDMA feasible at mmWave frequencies.
아날로그 안테나 배열은 여러 하드웨어 제약이 있는 위상 천이기(phase shifter)를 통해 빔포밍을 수행하기 때문에 디지털 안테나 배열보다 빔포밍 성능이 떨어진다. 이러한 단점을 극복하기 위해 아날로그 안테나 배열과 디지털 안테나 배열의 중간인 하이브리드 안테나 배열(hybrid antenna array)가 주목받고 있다. 특히 다수의 부분 배열(subarray)로 구성된 부분 연결된(partially-connected) 하이브리드 안테나 배열이 그 단순성 때문에 선호된다. 아날로그 안테나 배열은 하나의 RF 체인을 가지는데 비해 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열은 각 부분 배열마다 하나의 RF 체인을 가진다.Analog antenna arrays perform beamforming through phase shifters, which have various hardware limitations, resulting in lower beamforming performance than digital antenna arrays. To overcome these shortcomings, hybrid antenna arrays, which are a hybrid between analog and digital antenna arrays, are attracting attention. Partially connected hybrid antenna arrays, composed of multiple subarrays, are particularly favored for their simplicity. While analog antenna arrays have a single RF chain, partially connected hybrid antenna arrays have a single RF chain for each subarray.
본 실시 예가 해결하고자 하는 과제는, 주파수 분할 다중 사용자 접속을 위한 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열의 최적화된 가중치에 기초하여 하이브리드 빔포밍을 수행하기 위한 전자 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present embodiment is to provide an electronic device and a control method thereof for performing hybrid beamforming based on optimized weights of a partially connected hybrid antenna array for frequency division multiple user access.
또한, 본 실시 예가 해결하고자 하는 과제는, 송신기와 다수의 수신기들 사이의 채널들이 주어졌을 때 빔포밍 이득의 파레토 최적점을 달성하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치를 결정하기 위한 전자 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.In addition, the problem to be solved by the present embodiment is to provide an electronic device and a control method thereof for determining weights of a hybrid antenna array that achieves a Pareto optimum point of beamforming gain when channels between a transmitter and a plurality of receivers are given.
본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical tasks to be achieved by this embodiment are not limited to the technical tasks described above, and other technical tasks can be inferred from the following embodiments.
본 개시의 일 측면은 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득하는 단계; 상기 채널 벡터에 기초하여, 상기 하이브리드 안테나 배열과 상기 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인하는 단계; 및 상기 빔포밍 이득을 최대로 하는 상기 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.One aspect of the present disclosure may provide a method for performing hybrid beamforming, including: obtaining a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in a hybrid antenna array and a plurality of terminals; determining a beamforming gain between the hybrid antenna array and the plurality of terminals based on the channel vector; and determining a weight matrix set of the hybrid antenna array that maximizes the beamforming gain.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 하이브리드 안테나 배열은 하나 이상의 부분 배열(sub array)을 포함하고, 상기 하나 이상의 부분 배열은 각각 상기 복수의 안테나들 중 하나 이상의 안테나를 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, a method for performing hybrid beamforming may be provided, wherein the hybrid antenna array includes one or more sub-arrays, each of the one or more sub-arrays including one or more antennas among the plurality of antennas.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 빔포밍 이득을 최대로 하는 상기 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 단계는, 상기 하나 이상의 부분 배열 각각과 상기 복수의 단말들 간의 하나 이상의 서브 빔포밍 이득을 확인하는 단계; 상기 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각을 최대로 하는 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트를 결정하는 단계; 및 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트에 기초하여, 상기 가중치 행렬 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, the step of determining a weight matrix set of the hybrid antenna array that maximizes the beamforming gain may provide a hybrid beamforming performing method including the steps of: checking one or more sub-beamforming gains between each of the one or more partial arrays and the plurality of terminals; determining a weight vector set of each of the one or more partial arrays that maximizes each of the one or more sub-beamforming gains; and determining the weight matrix set based on the weight vector set of each of the one or more partial arrays.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트는, 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 결정되는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.Additionally, in one embodiment of the present disclosure, a method for performing hybrid beamforming may be provided, wherein the set of weight vectors of each of the one or more sub-arrays is determined based on a Pareto optimization algorithm.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트에 기초하여, 상기 가중치 행렬 세트를 결정하는 단계는, 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트에 기초하여, 상기 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 세트를 확인하는 단계; 상기 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 세트 간의 민코프스키(minkowski) 합을 수행하여 빔포밍 이득 세트를 확인하는 단계; 및 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 상기 빔포밍 이득 세트의 파레토 최적점을 계산함으로써, 상기 가중치 행렬 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, the step of determining the weight matrix set based on the weight vector set of each of the one or more sub-arrays may include: identifying the one or more sub-beamforming gain sets based on the weight vector set of each of the one or more sub-arrays; identifying the beamforming gain set by performing Minkowski summation between the one or more sub-beamforming gain sets; and determining the weight matrix set by calculating a Pareto optimal point of the beamforming gain set based on a Pareto optimization algorithm. A hybrid beamforming performing method may be provided.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬은 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터로 구성된 블록 대각 행렬을 포함하고, 상기 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터는 상기 하나 이상의 부분 배열 각각에 대응하는 위상 천이 값 세트를 포함하고, 상기 하나 이상의 부분 배열 각각에 대응하는 위상 천이 값 세트는 상기 하나 이상의 안테나에 대응하는 하나 이상의 위상 천이 값을 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, a method for performing hybrid beamforming may be provided, wherein the weight matrix of the hybrid antenna array includes a block diagonal matrix composed of weight vectors of each of the one or more sub-arrays, the weight vector of each of the one or more sub-arrays includes a set of phase shift values corresponding to each of the one or more sub-arrays, and the set of phase shift values corresponding to each of the one or more sub-arrays includes one or more phase shift values corresponding to each of the one or more antennas.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 빔포밍 이득은 상기 복수의 단말들 각각의 빔포밍 이득을 나타내는 값으로 구성된 벡터를 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, a hybrid beamforming performing method may be provided, wherein the beamforming gain includes a vector composed of values representing beamforming gains of each of the plurality of terminals.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 채널 벡터 및 상기 가중치 행렬 세트에 포함된 제1 가중치 행렬에 기초하여, 디지털 빔포밍에 대응하는 가중치 벡터가 결정되는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, a method for performing hybrid beamforming can be provided, in which a weight vector corresponding to digital beamforming is determined based on the channel vector and the first weight matrix included in the weight matrix set.
또한, 본 개시의 일 실시 예에서 상기 하이브리드 빔포밍 수행 방법은, 상기 가중치 행렬 세트에 포함된 제2 가중치 행렬에 기초하여 상기 복수의 안테나들을 제어함으로써, 상기 복수의 단말들로 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 제공할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present disclosure, the method for performing hybrid beamforming may further include a step of transmitting a signal to the plurality of terminals by controlling the plurality of antennas based on a second weight matrix included in the weight matrix set.
본 개시의 다른 측면은 메모리 및 제어부(controller)를 포함하고, 상기 제어부는, 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득하고, 상기 채널 벡터에 기초하여, 상기 하이브리드 안테나 배열과 상기 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인하고, 상기 빔포밍 이득을 최대로 하는 상기 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는, 전자 장치를 제공할 수 있다.Another aspect of the present disclosure provides an electronic device comprising a memory and a controller, wherein the controller obtains a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in a hybrid antenna array and a plurality of terminals, and, based on the channel vector, determines a beamforming gain between the hybrid antenna array and the plurality of terminals, and determines a weight matrix set of the hybrid antenna array that maximizes the beamforming gain.
본 개시의 또 다른 측면은 전자 장치의 하이브리드 빔포밍 수행 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적 기록매체로서, 상기 하이브리드 빔포밍 수행 방법은, 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득하는 단계; 상기 채널 벡터에 기초하여, 상기 하이브리드 안테나 배열과 상기 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인하는 단계; 및 상기 빔포밍 이득을 최대로 하는 상기 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 비일시적 기록매체를 제공할 수 있다.Another aspect of the present disclosure is a non-transitory computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method for performing hybrid beamforming in an electronic device on a computer, the method comprising: obtaining a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in a hybrid antenna array and a plurality of terminals; confirming a beamforming gain between the hybrid antenna array and the plurality of terminals based on the channel vector; and determining a weight matrix set of the hybrid antenna array that maximizes the beamforming gain.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 개시에 따르면, 전자 장치 및 그 제어 방법은, 주파수 분할 다중 사용자 접속에서 파레토 최적의 동작점을 찾음으로써 수신 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)을 최대화할 수 있다.According to the present disclosure, an electronic device and a control method thereof can maximize a reception signal-to-noise ratio (SNR) by finding a Pareto optimal operating point in frequency division multiple user access.
또한, 본 개시에 따른면 전자 장치가 빔포밍 이득을 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 간의 민코프스키 합으로 변환함으로써 부분 연결된 하이브리드 빔포머 최적화 문제가 아날로그 빔포머 최적화 문제로 바꿀 수 있고, 이에 따라 보다 쉽게 부분 연결된 하이브리드 빔포머 최적화 문제를 해결할 수 있다.In addition, the electronic device according to the present disclosure can convert the partially connected hybrid beamformer optimization problem into an analog beamformer optimization problem by converting the beamforming gain into a Minkowski sum between one or more sub-beamforming gains, thereby making it possible to solve the partially connected hybrid beamformer optimization problem more easily.
발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 일 실시 예에 따른 시스템을 도시한다.
도 2a 내지 도 2b는 일 실시 예에 안테나 배열의 구조의 일 예를 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따라 전자 장치가 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 과정을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 일 실시 예에 따라 전자 장치가 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 과정을 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 하이브리드 빔포밍 수행 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 블록도를 나타낸다.Figure 1 illustrates a system according to one embodiment.
Figures 2a and 2b illustrate an example of the structure of an antenna array in one embodiment.
FIG. 3 illustrates a process by which an electronic device determines a set of weight matrices of a hybrid antenna array that maximizes beamforming gain, according to one embodiment.
FIGS. 4A to 4C illustrate a process by which an electronic device determines a set of weight matrices of a hybrid antenna array that maximizes beamforming gain according to one embodiment.
FIG. 5 illustrates a flowchart of a method for performing hybrid beamforming in an electronic device according to one embodiment.
FIG. 6 shows a block diagram of an electronic device (100) according to one embodiment.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the embodiments have been selected from widely used and common terms, taking into account the functions of the present disclosure. However, these terms may vary depending on the intentions of those skilled in the art, precedents, the emergence of new technologies, etc. Furthermore, in certain cases, terms may be arbitrarily selected by the applicant, in which case their meanings will be described in detail in the relevant description. Therefore, the terms used in this disclosure should not be defined simply as names of terms, but rather based on the meanings of the terms and the overall content of the present disclosure.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When a part of a specification is said to "include" a component, this does not mean that it excludes other components, but rather that it may include other components, unless otherwise stated.
명세서 전체에서 기재된 "a, b, 및 c 중 적어도 하나"의 표현은, 'a 단독', 'b 단독', 'c 단독', 'a 및 b', 'a 및 c', 'b 및 c', 또는 'a, b, 및 c 모두'를 포괄할 수 있다.The expression "at least one of a, b, and c" described throughout the specification may encompass 'a alone', 'b alone', 'c alone', 'a and b', 'a and c', 'b and c', or 'all of a, b, and c'.
이하에서 언급되는 "단말"은 네트워크를 통해 서버나 타 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말은 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, IMT(International Mobile Telecommunication), CDMA(Code Division Multiple Access), W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등의 통신 기반 단말, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.The "terminal" mentioned below may be implemented as a computer or portable terminal that can connect to a server or other terminal via a network. Here, the computer includes, for example, a notebook, desktop, laptop, etc. equipped with a web browser, and the portable terminal may include, for example, a wireless communication device that guarantees portability and mobility, and may include all types of handheld-based wireless communication devices such as communication-based terminals such as IMT (International Mobile Telecommunication), CDMA (Code Division Multiple Access), W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), LTE (Long Term Evolution), smartphones, tablet PCs, etc.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Below, embodiments of the present disclosure are described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the present disclosure. However, the present disclosure may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 일 실시 예에 따른 시스템을 도시한다.Figure 1 illustrates a system according to one embodiment.
도 1을 참조하면, 시스템은 전자 장치(100), 안테나 배열(120), 하나 이상의 단말(140, 160) 네트워크(180) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 시스템은 본 실시 예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.Referring to FIG. 1, the system may include at least one of an electronic device (100), an antenna array (120), one or more terminals (140, 160), and a network (180). Meanwhile, the system illustrated in FIG. 1 only illustrates components related to the present embodiment. Therefore, it will be understood by those skilled in the art related to the present embodiment that, in addition to the components illustrated in FIG. 1, other general-purpose components may be included.
일 실시 예에 따르면, 안테나 배열(120)은 송수신되는 신호가 지향성을 갖도록 형성되기 위하여 적절한 간격으로 정연하게 배치된 복수의 안테나들 또는 복수의 안테나 소자(antenna element)들을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the antenna array (120) may include a plurality of antennas or a plurality of antenna elements arranged at appropriate intervals so that the transmitted and received signals are formed to have directionality.
예를 들어, 안테나 배열(120)에 포함된 복수의 안테나들은 각각의 중심들이 직선에 따라 배치되거나(linear antenna array, 선형 안테나 배열) 평면 상에 배치될 수 있다(planar antenna array, 평면 안테나 배열).For example, the plurality of antennas included in the antenna array (120) may have their respective centers arranged along a straight line (linear antenna array) or may be arranged on a plane (planar antenna array).
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 안테나 배열(120)에 포함된 복수의 안테나들로 송수신되는 신호의 진폭과 위상을 변조함으로써, 특정한 방향으로는 신호가 세게, 다른 방향으로는 신호가 약하게 송수신되도록 빔포밍(beamforming, 빔형성)을 수행할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can perform beamforming by modulating the amplitude and phase of a signal transmitted and received by a plurality of antennas included in the antenna array (120) so that a signal is transmitted and received strongly in a specific direction and weakly in another direction.
예를 들어, 전자 장치(100)는 안테나 배열(120)에 포함된 복수의 안테나들 또는 빔포머(beamformer, 신호의 진폭과 위상을 조절하는 장치)를 제어함으로써 신호의 진폭과 위상을 조절할 수 있고, 그 결과 복수의 안테나들에서 송수신되는 신호가 마치 하나의 안테나처럼 송수신되는 신호처럼 특정한 방향으로 세게 송수신될 수 있다.For example, the electronic device (100) can control the amplitude and phase of a signal by controlling a plurality of antennas or a beamformer (a device that controls the amplitude and phase of a signal) included in the antenna array (120), and as a result, a signal transmitted and received from the plurality of antennas can be transmitted and received strongly in a specific direction as if it were a signal transmitted and received by a single antenna.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 안테나 배열(120)의 구조(또는 빔포머가 동작하는 위치)에 따라 다양한 타입의 빔포밍을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 안테나 배열(120)이 빔포머가 RF 체인에서 동작하는 아날로그 안테나 배열인 경우 전자 장치(100)는 아날로그 빔포밍(analog beamforming)을 수행할 수 있고, 안테나 배열(120)이 빔포머가 기저대역 모뎀(baseband modem)에서 동작하는 디지털 안테나 배열인 경우, 전자 장치(100)는 디지털 빔포밍(digital beamforming)을 수행할 수 있으며, 안테나 배열(120)이 빔포머가 RF 체인과 기저대역 모뎀에서 모두 동작하는 하이브리드 안테나 배열인 경우, 전자 장치(100)는 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍이 혼합된 하이브리드 빔포밍(hybrid beamforming)을 수행할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can perform various types of beamforming depending on the structure of the antenna array (120) (or the position at which the beamformer operates). More specifically, if the antenna array (120) is an analog antenna array in which the beamformer operates in an RF chain, the electronic device (100) can perform analog beamforming, if the antenna array (120) is a digital antenna array in which the beamformer operates in a baseband modem, the electronic device (100) can perform digital beamforming, and if the antenna array (120) is a hybrid antenna array in which the beamformer operates in both an RF chain and a baseband modem, the electronic device (100) can perform hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming are mixed.
예를 들어, 전자 장치(100)가 아날로그 빔포밍을 수행하는 경우, 빔포머가 RF 체인에서 동작하기 때문에 동시에 여러 방향으로 빔이 형성될 수 없고 특정한 한 방향으로만 빔이 형성될 수 있다. 이와 같은 아날로그 빔포밍 방식은 안테나 수와 관계없이 기저대역 모뎀까지 신호를 전달하는 트랜시버(transceiver)가 하나만 필요하여 구현에 필요한 하드웨어 자원이 적고 기저대역의 프로세싱(processing)이 간단하며, 디지털 빔포밍에 비해 구현하기 쉽고 전력 소모량과 구현 비용도 낮다는 장점이 존재한다. 이 때문에, 아날로그 빔포밍 방식은 주로 셀(cell) 커버리지를 확장하기 위한 용도로 많이 사용된다.For example, when an electronic device (100) performs analog beamforming, since the beamformer operates in an RF chain, beams cannot be formed in multiple directions simultaneously, but can only be formed in a specific direction. This analog beamforming method requires only one transceiver to transmit signals to the baseband modem regardless of the number of antennas, so it has the advantages of requiring fewer hardware resources for implementation, simple baseband processing, and being easier to implement than digital beamforming, with lower power consumption and implementation costs. For this reason, the analog beamforming method is mainly used for the purpose of expanding cell coverage.
또다른 예를 들어, 전자 장치(100)가 디지털 빔포밍을 수행하는 경우, 빔포머가 기저대역 모뎀에서 동작하기 때문에 RF 체인과 안테나에서는 기저대역에서 적용된 신호를 그대로 송수신한다. 따라서, 디지털 빔포밍 방식은 셀 내의 여러 사용자가 다른 위치에 있을 때, 기저대역 신호 처리를 통해서 각 사용자를 위한 빔포밍을 별도로 적용할 수 있다. 특히, LTE나 5G와 같이 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 경우 셀 내의 사용자 별로 다른 주파수 자원을 할당하여 빔포밍이 수행될 수 있기 때문에 동시에 여러 사용자 별 빔포밍이 가능하다는 장점이 있고, 이 때문에 디지털 빔포밍 방식은 아날로그 빔포밍에 비해 유연하게 활용될 수 있다. 반면, 디지털 빔포밍 방식은 각 안테나부터 RF 체인을 거쳐서 기저대역 모뎀까지 신호를 전달하는 트랜시버가 안테나 수만큼 필요하여 아날로그 빔포밍에 비해 구현에 필요한 하드웨어 자원이 많고 기저대역의 프로세싱(processing)이 복잡하다는 단점이 존재한다.For another example, when the electronic device (100) performs digital beamforming, since the beamformer operates in the baseband modem, the RF chain and antenna transmit and receive the signal applied in the baseband as it is. Therefore, the digital beamforming method can separately apply beamforming for each user through baseband signal processing when multiple users are in different locations within the cell. In particular, when an orthogonal frequency division multiple access method such as LTE or 5G is used, beamforming can be performed by allocating different frequency resources to each user within the cell, so there is an advantage in that beamforming for multiple users is possible simultaneously, and for this reason, the digital beamforming method can be used more flexibly than analog beamforming. On the other hand, the digital beamforming method requires as many transceivers as antennas to transmit signals from each antenna through the RF chain to the baseband modem, which has the disadvantage of requiring more hardware resources for implementation and complex baseband processing compared to analog beamforming.
또다른 예를 들어, 전자 장치(100)가 하이브리드 빔포밍을 수행하는 경우, 기저 대역에서 채널의 상태 정보(channel state information, CSI)에 기초하여 디지털 빔포밍이 수행된 후에 RF 체인을 거쳐 아날로그 빔포밍이 수행될 수 있다. 하이브리드 빔포밍 방식의 경우 디지털 빔포밍을 모든 안테나에 적용하는 것에 비해 상대적으로 비용이 적게 들며 복잡도가 낮고, 경로 손실이 큰 밀리미터파 대역에서 충분한 전송 거리를 얻기 위해 사용하는 대량 다중 입력 다중 출력(massive MIMO) 안테나 시스템에 효과적으로 적용될 수 있다는 장점이 존재한다.For another example, when the electronic device (100) performs hybrid beamforming, digital beamforming may be performed based on channel state information (CSI) in the baseband, and then analog beamforming may be performed via the RF chain. The hybrid beamforming method has the advantages of being relatively low cost and low complexity compared to applying digital beamforming to all antennas, and being effectively applicable to massive MIMO antenna systems used to obtain sufficient transmission distances in millimeter wave bands with high path loss.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 안테나 배열(120)에 포함된 복수의 안테나들을 제어함으로써, 안테나 배열(120)과 하나 이상의 단말(140, 160)간의 최적의 빔포밍 이득을 갖는 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 안테나 배열(120)에 포함된 복수의 안테나들과 하나 이상의 단말(140, 160) 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득하고, 채널 벡터에 기초하여, 안테나 배열(120)과 하나 이상의 단말(140, 160) 간의 빔포밍 이득을 확인할 수 있다. 이후, 전자 장치(100)는 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하고, 결정된 가중치 행렬 세트에 기초하여 복수의 안테나들을 제어함으로써, 하나 이상의 단말(140, 160)로 신호를 송신할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can transmit and receive a signal having an optimal beamforming gain between the antenna array (120) and one or more terminals (140, 160) by controlling a plurality of antennas included in the antenna array (120). For example, the electronic device (100) can obtain a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in the antenna array (120) and one or more terminals (140, 160), and can determine a beamforming gain between the antenna array (120) and one or more terminals (140, 160) based on the channel vector. Thereafter, the electronic device (100) can determine a weight matrix set of a hybrid antenna array that maximizes the beamforming gain, and control the plurality of antennas based on the determined weight matrix set, thereby transmitting a signal to one or more terminals (140, 160).
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)와 안테나 배열(120)은 네트워크(180) 내에서 서로 통신할 수 있다. 네트워크(180)는 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN), 이동 통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망 및 이들의 상호 조합을 포함하며, 도 1에 도시된 각 네트워크 구성 주체가 서로 원활하게 통신을 할 수 있도록 하는 포괄적인 의미의 데이터 통신망이며, 유선 인터넷, 무선 인터넷 및 모바일 무선 통신망을 포함할 수 있다. 무선 통신은 예를 들어, 무선 랜(Wi-Fi), 블루투스, 블루투스 저 에너지(Bluetooth low energy), 지그비, WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the electronic device (100) and the antenna array (120) can communicate with each other within a network (180). The network (180) includes a Local Area Network (LAN), a Wide Area Network (WAN), a Value Added Network (VAN), a mobile radio communication network, a satellite communication network, and a combination thereof, and is a comprehensive data communication network that enables each network component illustrated in FIG. 1 to communicate smoothly with each other, and may include wired Internet, wireless Internet, and mobile radio communication networks. Wireless communication may include, but is not limited to, wireless LAN (Wi-Fi), Bluetooth, Bluetooth low energy, Zigbee, Wi-Fi Direct (WFD), ultra wideband (UWB), infrared data association (IrDA), and near field communication (NFC).
도 2a 내지 도 2b는 일 실시 예에 안테나 배열의 구조의 일 예를 도시한다.Figures 2a and 2b illustrate an example of the structure of an antenna array in one embodiment.
일 실시 예에 따르면, 안테나 배열은 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍을 함께 수행하는 하이브리드 안테나 배열일 수 있다. 보다 구체적으로, 안테나 배열은 디지털 빔포머에서 디지털 빔포밍이 수행된 후 RF 체인을 거쳐 아날로그 빔포밍이 수행되는 하이브리드 안테나 배열일 수 있다.In one embodiment, the antenna array may be a hybrid antenna array that performs both analog beamforming and digital beamforming. More specifically, the antenna array may be a hybrid antenna array in which digital beamforming is performed in a digital beamformer and then analog beamforming is performed via an RF chain.
예를 들어, 도 2a는 하나 이상의 부분 배열(subarray)(200, 210, 220, 230)마다 RF 체인(250)이 연결된 부분 연결된(partially-connected) 하이브리드 안테나 배열을 도시한다. 또는, 도 2b는 안테나 각각이 모든 RF 체인(280)과 연결된 완전 연결된(fully-connected) 하이브리드 안테나 배열을 도시한다. 다만, 도 2a 및 도 2b에 도시된 하이브리드 안테나 배열의 구조는 일 실시 예에 불과하며, 안테나 배열은 다른 구조를 가지는 하이브리드 안테나 배열을 포함할 수 있다.For example, FIG. 2A illustrates a partially-connected hybrid antenna array in which an RF chain (250) is connected to each of one or more subarrays (200, 210, 220, 230). Alternatively, FIG. 2B illustrates a fully-connected hybrid antenna array in which each antenna is connected to all RF chains (280). However, the structure of the hybrid antenna array illustrated in FIGS. 2A and 2B is merely an example, and the antenna array may include a hybrid antenna array having a different structure.
일 실시 예에 따르면, 안테나 배열은 복수의 안테나들, 복수의 안테나들에 연결된 위상 천이기(phase shifter), RF 체인 및 디지털 빔포머를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 안테나 배열은 DAC(digital-to-analog converter), 저대역 필터 및 믹서로 구성된 RF 체인, 신호의 위상을 제어하는 위상 천이기 및 디지털 빔포머(또는 기저대역)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the antenna array may include a plurality of antennas, a phase shifter connected to the plurality of antennas, an RF chain, and a digital beamformer. More specifically, the antenna array may include an RF chain comprising a digital-to-analog converter (DAC), a low-pass filter, and a mixer, a phase shifter for controlling the phase of a signal, and a digital beamformer (or baseband).
예를 들어, 도 2a를 참조하면, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열은 8 개의 안테나들과 각각의 안테나에 연결된 8 개의 위상 천이기(240)를 포함할 수 있다. 또한, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열은 각각 2 개의 위상 천이기(240)와 연결된 4 개의 RF 체인(250)과 1 개의 디지털 빔포머(260)를 포함할 수 있다.For example, referring to FIG. 2A, a partially connected hybrid antenna array may include eight antennas and eight phase shifters (240) connected to each antenna. Additionally, the partially connected hybrid antenna array may include four RF chains (250) and one digital beamformer (260), each connected to two phase shifters (240).
또다른 예를 들어, 도 2b를 참조하면, 완전 연결된 하이브리드 안테나 배열은 8 개의 안테나들과 각각의 안테나마다 연결된 32 개의 위상 천이기(270)를 포함할 수 있다. 또한, 완전 연결된 하이브리드 안테나 배열은 각각 8 개의 위상 천이기(270)와 연결된 4 개의 RF 체인(280)과 1 개의 디지털 빔포머(290)를 포함할 수 있다.As another example, referring to FIG. 2B, a fully connected hybrid antenna array may include eight antennas and 32 phase shifters (270) connected to each antenna. Additionally, the fully connected hybrid antenna array may include four RF chains (280) and one digital beamformer (290), each connected to eight phase shifters (270).
일 실시 예에 따르면, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열은 하나의 커다란 안테나의 역할을 수행하는 하나 이상의 부분 배열 또는 안테나 패널로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열은 하나 이상의 부분 배열을 포함할 수 있고, 하나 이상의 부분 배열은 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들 중 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a partially connected hybrid antenna array may be comprised of one or more sub-arrays or antenna panels that function as a single larger antenna. More specifically, the partially connected hybrid antenna array may include one or more sub-arrays, and the one or more sub-arrays may include one or more antennas among a plurality of antennas included in the partially connected hybrid antenna array.
예를 들어, 도 2a를 참조하면, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열은 8 개의 안테나로 구성될 수 있고, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열에 포함된 4 개의 부분 배열(200, 210, 220, 230)은 각각 2 개의 안테나를 포함할 수 있다. 한편, 도 2a는 4 개의 부분 배열(200, 210, 220, 230)이 모두 동일한 구조를 가지는 것을 도시하지만, 이는 일 실시 예에 불과하며, 4 개의 부분 배열(200, 210, 220, 230)은 상이한 개수의 안테나를 포함할 수 있고, 포함된 안테나가 상이한 간격으로 배치될 수 있다.For example, referring to FIG. 2A, a partially connected hybrid antenna array may be composed of eight antennas, and each of the four partial arrays (200, 210, 220, 230) included in the partially connected hybrid antenna array may include two antennas. While FIG. 2A illustrates that the four partial arrays (200, 210, 220, 230) all have the same structure, this is only one embodiment, and the four partial arrays (200, 210, 220, 230) may include different numbers of antennas, and the included antennas may be arranged at different intervals.
한편, 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열을 이용해 둘 이상의 단말로 신호를 송신하고자 하는 경우, 둘 이상의 단말의 빔포밍 이득을 최대로 하기 위해서는 부분 연결된 하이브리드 안테나 배열의 최적의 가중치 값을 통해 신호가 송신되어야 한다. 뿐만 아니라, 완전 연결된 하이브리드 안테나 배열을 통해 RF 체인의 개수 이상의 단말로 신호를 송신하고자 하는 경우에도 단말의 빔포밍 이득을 최대로 하기 위하여 완전 연결된 하이브리드 안테나 배열의 최적의 가중치 값을 통해 신호가 송신되어야 한다. 이하에서는 전술한 상황에서 하이브리드 안테나 배열의 최적의 가중치 값을 획득하는 과정이 서술된다.Meanwhile, when transmitting a signal to two or more terminals using a partially connected hybrid antenna array, the signal must be transmitted using the optimal weight value of the partially connected hybrid antenna array in order to maximize the beamforming gain of the two or more terminals. Furthermore, when transmitting a signal to more terminals than the number of RF chains using a fully connected hybrid antenna array, the signal must be transmitted using the optimal weight value of the fully connected hybrid antenna array in order to maximize the beamforming gain of the terminals. The process of obtaining the optimal weight value of the hybrid antenna array in the aforementioned situation is described below.
도 3은 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)가 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 과정을 도시한다.FIG. 3 illustrates a process in which an electronic device (100) determines a set of weight matrices of a hybrid antenna array that maximizes beamforming gain according to one embodiment.
S300 단계에서, 전자 장치(100)는 일 실시 예에 따라 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득할 수 있다.In step S300, the electronic device (100) can obtain a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in a hybrid antenna array and a plurality of terminals according to one embodiment.
예를 들어, M 개의 부분 배열 및 M 개의 RF 체인으로 이루어진 하이브리드 안테나 배열에서 단일 안테나 수신기를 가지는 K 개의 단말로 신호를 송신하는 하향 링크 시스템을 가정할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과k 번째 단말 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득할 수 있다.For example, a downlink system can be assumed that transmits signals to K terminals having single antenna receivers from a hybrid antenna array consisting of M sub-arrays and M RF chains. In this case, the electronic device (100) can be configured to generate a channel vector representing the communication path environment between the hybrid antenna array andthe k -th terminal. can be obtained.
또한, 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬F는 수학식 (1)과 같이 부분 배열의 가중치 벡터로 구성된 블록 대각(block diagonal) 구조로 표현될 수 있다.Additionally, the weight matrixF of the hybrid antenna array can be expressed as a block diagonal structure composed of weight vectors of partial arrays, as in mathematical expression (1).
(1)(1)
은m 번째 부분 배열의 NX1 크기의 가중치 벡터를 의미하며,m 번째 부분 배열에 대응하는 N 개의 위상 천이 값을 포함할 수 있다(m 번째 부분 배열에 포함된 안테나의 개수가 N 개임을 가정). 이때, 위상 천이기의 제약으로 인하여 모든 부분 배열에 대하여 수학식 (2)가 성립할 수 있다(즉, 아날로그 빔포머의 위상만 조절될 수 있다).denotes a weight vector of the size of NX1 ofthe m -th subarray, and can include N phase shift values corresponding tothe m -th subarray (assuming that the number of antennas included inthe m -th subarray is N). At this time, due to the constraints of the phase shifter, mathematical expression (2) can be established for all subarrays (i.e., only the phase of the analog beamformer can be adjusted).
(2)(2)
한편, 전술된 내용 및 후술할 내용은 하향 링크 시스템 외에도 상향 링크-하향 링크 쌍대 원리에 의해 상향 링크 시스템에서도 적용될 수 있다 또한, 전술된 내용 및 후술할 내용은 단말이 다수의 안테나를 가지는 시스템이더라도 위상 안테나 배열을 사용하거나 채널의 실질적인 랭크(effective rank)가 1인 경우에 적용될 수 있다.Meanwhile, the above-described and the following contents can be applied not only to the downlink system but also to the uplink system by the uplink-downlink duality principle. In addition, the above-described and the following contents can be applied even to a system in which a terminal has multiple antennas, when a phased antenna array is used or when the effective rank of the channel is 1.
S310 단계에서, 전자 장치(100)는 일 실시 예에 따라 채널 벡터에 기초하여, 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과 각각의 단말 간의 빔포밍 이득 값으로 구성된 빔포밍 이득 벡터를 확인할 수 있다.In step S310, the electronic device (100) may, according to an embodiment, determine a beamforming gain between the hybrid antenna array and a plurality of terminals based on a channel vector. More specifically, the electronic device (100) may determine a beamforming gain vector composed of beamforming gain values between the hybrid antenna array and each terminal.
예를 들어, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득 영역G를 수학식 (3)과 같이 확인할 수 있다.For example, the electronic device (100) can check the beamforming gain areaG between the hybrid antenna array and the plurality of terminals as in mathematical expression (3).
(3)(3)
는 k 번째 사용자가 단일 안테나로부터 신호를 수신하는 경우와 비교하여 하이브리드 안테나 배열로부터 신호를 수신했을 때 얻을 수 있는 이득을 나타내는 값으로 수학식 (4)와 같이 계산될 수 있다.is a value representing the gain that can be obtained when the kth user receives a signal from a hybrid antenna array compared to when the kth user receives a signal from a single antenna, and can be calculated as in mathematical expression (4).
(4)(4)
이때,는 디지털 빔포머의 가중치를 나타내는 벡터 값이고,는k 번째 단말과m 번째 부분 배열 사이의 통신 환경을 나타내는 채널 값이다. 또한, 두 번째 수식은F가 블록 대각 행렬이기 때문에 성립하고, 세 번째 수식은이 스칼라 값이기 때문에 성립한다. 다섯 번째 수식과 여섯 번째 수식 간이 부등식은 코쉬-슈바르츠 부등식에 따라 성립하고, 등호는와가 평행한 경우, 즉와가 평행한 경우에 성립한다.At this time, is a vector value representing the weight of the digital beamformer, is a channel value representing the communication environment betweenthe kth terminal andthe mth subarray. In addition, the second formula is established becauseF is a block diagonal matrix, and the third formula is This holds true because it is a scalar value. The fifth and sixth equations, simple inequalities, hold according to the Cauchy-Schwarz inequality, and the equal sign and If are parallel, i.e. and It is established when the are parallel.
한편, 수학식 (5)에 기초하면 정규화된 빔포밍 이득을 최대화하는 것은 수신 신호대잡음비를 최대화하는 것과 동일할 수 있다.Meanwhile, based on mathematical expression (5), maximizing the normalized beamforming gain may be equivalent to maximizing the received signal-to-noise ratio.
(5)(5)
이때,는 수신 신호를 나타내는 스칼라 값이고,는를 따르는 송신 신호를 나타내는 스칼라 값이며,v는를 따르는 잡음을 나타낸다. 또한,는 송신 전력을 나타내고,는 대역폭을 나타내며,는 잡음 스펙트럼 밀도를 나타낸다.At this time, is a scalar value representing the received signal, Is is a scalar value representing the transmission signal that follows, andv is It represents the noise that follows. Also, represents the transmission power, represents the bandwidth, represents the noise spectral density.
S320 단계에서, 전자 장치(100)는 일 실시 예에 따라 빔포밍 이득을 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 간의 민코프스키(minkowski) 합으로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득 벡터를 서브 배열 각각과 복수의 단말들 간의 서브 빔포밍 이득의 민코프스키 합으로 변환할 수 있다.In step S320, the electronic device (100) may convert the beamforming gain into a Minkowski sum of one or more sub-beamforming gains according to one embodiment. More specifically, the electronic device (100) may convert the beamforming gain vector between the hybrid antenna array and the plurality of terminals into a Minkowski sum of the sub-beamforming gains between each sub-array and the plurality of terminals.
예를 들어, 전자 장치(100)는 수학식 (6)과 같이 빔포밍 이득을 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 간의 민코프스키 합으로 변환할 수 있다.For example, the electronic device (100) can convert the beamforming gain into a Minkowski sum between one or more sub-beamforming gains, as in mathematical expression (6).
(6)(6)
이때, 두 번째 수식은 수학식 (4)에 따라 성립하고, 네 번째 수식은 민코프스키 합의 정의에 따라 성립한다. 또한,은m 번째 부분 배열과 복수의 단말들 간의 서브 빔포밍 이득을 나타내는 값으로 수학식 (7)과 같이 정의될 수 있다.At this time, the second formula is established according to mathematical formula (4), and the fourth formula is established according to the definition of the Minkowski sum. In addition, is a value representing the sub-beamforming gain betweenthe m -th sub-array and multiple terminals and can be defined as in mathematical expression (7).
(7)(7)
이와 같이, 전자 장치(100)가 빔포밍 이득을 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 간의 민코프스키 합으로 변환함으로써 부분 연결된 하이브리드 빔포머 최적화 문제가 아날로그 빔포머 최적화 문제로 바뀔 수 있다.In this way, the partially connected hybrid beamformer optimization problem can be transformed into an analog beamformer optimization problem by having the electronic device (100) convert the beamforming gain into a Minkowski sum between one or more sub-beamforming gains.
S330 단계에서, 전자 장치(100)는 일 실시 예에 따라 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각을 최대로 하는 부분 배열의 가중치 벡터 세트를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각의 파레토 최적점 혹은 그 근사값에 대응하는 가중치 벡터 세트를 결정할 수 있다.At step S330, the electronic device (100) may determine a set of weight vectors of a sub-array that maximizes each of one or more sub-beamforming gains according to an embodiment. More specifically, the electronic device (100) may determine a set of weight vectors corresponding to a Pareto optimal point or an approximation thereof of each of one or more sub-beamforming gains based on a Pareto optimization algorithm.
예를 들어, 전자 장치(100)는 수학식 (8)과 같이 스칼라화(scalarization) 방법을 통해 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각의 파레토 최적점을 결정할 수 있다. 즉, 전자 장치(100)는 행렬H의 노름(norm)을 계산함으로써, 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각의 파레토 최적점을 결정할 수 있다.For example, the electronic device (100) can determine the Pareto optimal point of each of one or more sub-beamforming gains through a scalarization method as in mathematical equation (8). That is, the electronic device (100) can determine the Pareto optimal point of each of one or more sub-beamforming gains by calculating the norm of the matrixH.
==
= (8)= (8)
이때, 두 번째 수식의 목적 함수가 볼록 함수이기 때문에 세 번째 수식이 성립될 수 있다. 또한, 행렬H는 수학식 (9)와 같이 정의될 수 있다.At this time, since the objective function of the second formula is a convex function, the third formula can be established. In addition, the matrixH can be defined as in mathematical formula (9).
(9)(9)
다만, 전자 장치(100)가 파레토 최적점을 결정하는 방법은 전술한 바에 한정되지 않으며, 다양한 방법을 통해 파레토 최적점을 결정할 수 있다.However, the method by which the electronic device (100) determines the Pareto optimal point is not limited to the above-described method, and the Pareto optimal point can be determined through various methods.
S340 단계에서, 전자 장치(100)는 결정된 가중치 벡터 세트에 기초하여, 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 결정된 가중치 벡터 세트에 대응하는 하나 이상의 최적의 서브 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다. 이후, 전자 장치(100)는 하나 이상의 최적의 서브 빔포밍 이득 세트 간의 민코프스키 합을 수행하여 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다.At step S340, the electronic device (100) can identify a beamforming gain set based on the determined weight vector set. More specifically, the electronic device (100) can identify one or more optimal sub-beamforming gain sets corresponding to the determined weight vector set. Thereafter, the electronic device (100) can identify the beamforming gain set by performing Minkowski sum between one or more optimal sub-beamforming gain sets.
예를 들어, 전자 장치(100)는 결정된 가중치 벡터 세트에 기초하여, 최적의 서브 빔포밍 이득 세트을 확인할 수 있다. 이후, 전자 장치(100)는 수학식 (10)과 같이 최적의 서브 빔포밍 이득 세트 간에 민코프스키 합을 수행하여 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다.For example, the electronic device (100) determines an optimal sub-beamforming gain set based on the determined weight vector set. can be confirmed. Afterwards, the electronic device (100) can confirm the beamforming gain set by performing Minkowski sum between the optimal sub-beamforming gain sets as in mathematical expression (10).
(10)(10)
S350 단계에서, 전자 장치(100)는 빔포밍 이득 세트에 기초하여 빔포밍 이득을 최대로 하는 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 빔포밍 이득 세트의 파레토 최적점 혹은 그 근사값에 대응하는 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.At step S350, the electronic device (100) may determine a weight matrix set that maximizes the beamforming gain based on the beamforming gain set. More specifically, the electronic device (100) may determine a weight matrix set corresponding to the Pareto optimal point of the beamforming gain set or an approximation thereof based on a Pareto optimization algorithm.
예를 들어, 전자 장치(100)는 수학식 (11)과 같이 빔포밍 이득 세트 중 최적의 빔포밍 이득의 서브 세트를 확인할 수 있다. 이후, 전자 장치(100)는 빔포밍 이득의 서브 세트에 대응하는 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.For example, the electronic device (100) may be configured to obtain a subset of optimal beamforming gains among the beamforming gain sets as in mathematical expression (11). can be verified. Thereafter, the electronic device (100) can determine a set of weight matrices corresponding to a subset of beamforming gains.
(11)(11)
도 4a 내지 도 4c는 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)가 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정하는 과정을 도시한다. 도 3과 중복되는 내용은 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.FIGS. 4A to 4C illustrate a process by which an electronic device (100) determines a set of weight matrices of a hybrid antenna array that maximizes beamforming gain, according to one embodiment. Any content overlapping with FIG. 3 will be briefly described or omitted.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can obtain a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in a hybrid antenna array and a plurality of terminals.
예를 들어, 도 4a를 참조하면, 2 개의 부분 배열(400, 410) 및 2 개의 RF 체인으로 이루어진 하이브리드 안테나 배열에서 단일 안테나 수신기를 가지는 2 개의 단말로 신호를 송신하는 하향 링크 시스템을 가정할 수 있다. 또한, 제1 부분 배열(400)은 3 개의 안테나를 포함하고, 제2 부분 배열(410)은 5 개의 안테나를 포함하는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과 단말 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 아래와 같이 획득할 수 있다.For example, referring to FIG. 4A, a downlink system may be assumed in which a signal is transmitted to two terminals having a single antenna receiver from a hybrid antenna array consisting of two sub-arrays (400, 410) and two RF chains. Furthermore, it may be assumed that the first sub-array (400) includes three antennas, and the second sub-array (410) includes five antennas. In this case, the electronic device (100) may obtain a channel vector representing the communication path environment between the hybrid antenna array and the terminals as follows.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 채널 벡터에 기초하여, 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과 각각의 단말 간의 빔포밍 이득 값으로 구성된 빔포밍 이득 벡터를 확인할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can determine a beamforming gain between a hybrid antenna array and a plurality of terminals based on a channel vector. More specifically, the electronic device (100) can determine a beamforming gain vector composed of beamforming gain values between the hybrid antenna array and each terminal.
예를 들어, 전자 장치(100)는 아래와 같이 하이브리드 안테나 배열과 두 개의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인할 수 있다.For example, the electronic device (100) can check the beamforming gain between the hybrid antenna array and two terminals as follows.
이때,은 하이브리드 안테나 배열과 제1 단말 간의 빔포밍 이득을 나타내고,는 하이브리드 안테나 배열과 제2 단말 간의 빔포밍 이득을 나타낸다.At this time, represents the beamforming gain between the hybrid antenna array and the first terminal, represents the beamforming gain between the hybrid antenna array and the second terminal.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 빔포밍 이득을 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 간의 민코프스키 합으로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득 벡터를 서브 배열 각각과 복수의 단말들 간의 서브 빔포밍 이득의 민코프스키 합으로 변환할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can convert a beamforming gain into a Minkowski sum between one or more sub-beamforming gains. More specifically, the electronic device (100) can convert a beamforming gain vector between a hybrid antenna array and a plurality of terminals into a Minkowski sum of sub-beamforming gains between each sub-array and the plurality of terminals.
예를 들어, 전자 장치(100)는 아래와 같이 빔포밍 이득을 제1 부분 배열(400) 및 제2 부분 배열(410)에 대응하는 서브 빔포밍 이득 간의 민코프스키 합으로 변환할 수 있다.For example, the electronic device (100) can convert the beamforming gain into a Minkowski sum between the sub-beamforming gains corresponding to the first sub-array (400) and the second sub-array (410) as follows.
이때,은 제1 부분 배열(400)과 제1 단말 및 제2 단말 간의 빔포밍 이득으로 이루어진 벡터 또는 제1 부분 배열(400)에 대응하는 빔포밍 이득 영역을 나타내고,는 제2 부분 배열(410)과 제1 단말 및 제2 단말 간의 빔포밍 이득으로 이루어진 벡터 또는 제2 부분 배열(410)에 대응하는 빔포밍 이득 영역을 나타낸다.At this time, represents a vector consisting of a first partial array (400) and a beamforming gain between the first terminal and the second terminal, or a beamforming gain region corresponding to the first partial array (400), represents a vector consisting of a second partial array (410) and beamforming gains between the first terminal and the second terminal, or a beamforming gain region corresponding to the second partial array (410).
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각을 최대로 하는 부분 배열의 가중치 벡터 세트를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각의 파레토 최적점 혹은 그 근사값에 대응하는 가중치 벡터 세트를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) may determine a set of weight vectors of a sub-array that maximizes each of one or more sub-beamforming gains. More specifically, the electronic device (100) may determine a set of weight vectors corresponding to a Pareto optimal point or an approximation thereof of each of one or more sub-beamforming gains based on a Pareto optimization algorithm.
예를 들어, 전자 장치(100)는 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 제1 부분 배열(400)에 대응하는 파레토 최적의 가중치 벡터의 세트를 결정할 수 있다. 도 4b를 참조하면, 파레토 최적의 가중치 벡터의 세트에 기초하여 결정된 제1 파레토 최적의 서브 빔포밍 이득의 세트에 대응하는 선(420)이 도시된다. 선(420)을 이루는 각각의 점들은 제1 파레토 최적의 서브 빔포밍 이득 하나하나를 나타낼 수 있다.For example, the electronic device (100) may be configured to generate a Pareto optimal weight vector corresponding to the first sub-array (400) based on a Pareto optimization algorithm. can determine the set of Pareto optimal weight vectors. Referring to Fig. 4b, A set of first Pareto optimal sub-beamforming gains determined based on a set of A line (420) corresponding to is shown. Each point forming the line (420) can represent one first Pareto optimal sub-beamforming gain.
또다른 예를 들어, 전자 장치(100)는 제2 부분 배열(410)에 대응하는 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 파레토 최적의 가중치 벡터의 세트를 결정할 수 있다. 도 4b를 참조하면, 파레토 최적의 가중치 벡터의 세트에 기초하여 결정된 제2 파레토 최적의 서브 빔포밍 이득의 세트에 대응하는 선(430)이 도시된다. 선(430)을 이루는 각각의 점들은 제2 파레토 최적의 서브 빔포밍 이득 하나하나를 나타낼 수 있다.For another example, the electronic device (100) may be configured to generate a Pareto optimal weight vector based on a Pareto optimization algorithm corresponding to the second sub-array (410). can determine the set of Pareto optimal weight vectors. Referring to Fig. 4b, A set of second Pareto optimal sub-beamforming gains determined based on a set of A line (430) corresponding to is shown. Each point forming the line (430) can represent one second Pareto optimal sub-beamforming gain.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 결정된 가중치 벡터 세트에 기초하여, 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 결정된 가중치 벡터 세트에 대응하는 하나 이상의 최적의 서브 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다. 이후, 전자 장치(100)는 하나 이상의 최적의 서브 빔포밍 이득 세트 간의 민코프스키 합을 수행하여 빔포밍 이득 세트를 확인할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) can identify a beamforming gain set based on the determined weight vector set. More specifically, the electronic device (100) can identify one or more optimal sub-beamforming gain sets corresponding to the determined weight vector set. Thereafter, the electronic device (100) can identify the beamforming gain set by performing Minkowski sum between the one or more optimal sub-beamforming gain sets.
예를 들어, 전자 장치(100)는 결정된 가중치 벡터 세트에 기초하여, 최적의 서브 빔포밍 이득 세트 및을 확인할 수 있다. 이후, 전자 장치(100)는 아래와 같이 최적의 서브 빔포밍 이득 세트 간에 민코프스키 합을 수행하여 빔포밍 이득 세트G를 확인할 수 있다.For example, the electronic device (100) determines an optimal sub-beamforming gain set based on the determined weight vector set. and can be confirmed. Afterwards, the electronic device (100) can confirm the beamforming gain setG by performing Minkowski sum between the optimal sub-beamforming gain sets as follows.
도 4c를 참조하면, 빔포밍 이득 세트에 대응하는 영역(440)이 도시된다. 영역(440)을 이루는 각각의 점들은 빔포밍 이득 하나하나를 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 4c, an area (440) corresponding to a beamforming gain set is illustrated. Each point forming the area (440) can represent a single beamforming gain.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 빔포밍 이득 세트에 기초하여 빔포밍 이득을 최대로 하는 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(100)는 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 빔포밍 이득 세트의 파레토 최적점 혹은 그 근사값에 대응하는 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device (100) may determine a set of weight matrices that maximizes beamforming gains based on a set of beamforming gains. More specifically, the electronic device (100) may determine a set of weight matrices corresponding to a Pareto optimal point or an approximation thereof of the set of beamforming gains based on a Pareto optimization algorithm.
예를 들어, 전자 장치(100)는 아래와 같이 빔포밍 이득 세트 중 최적의 빔포밍 이득의 서브 세트를 확인할 수 있다.For example, the electronic device (100) may be configured to select a subset of optimal beamforming gains from among the beamforming gain sets as follows: You can check it.
도 4c를 참조하면, 최적의 빔포밍 이득의 서브 세트에 대응하는 선(450)이 도시된다. 선(450)을 이루는 각각의 점들은 파레토 최적의 빔포밍 이득 하나하나를 나타낼 수 있다. 전자 장치(100)는 파레토 최적의 빔포밍 이득 서브 세트에 대응하는 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.Referring to FIG. 4C, a line (450) corresponding to a subset of optimal beamforming gains is illustrated. Each point forming the line (450) may represent a single Pareto-optimal beamforming gain. The electronic device (100) may determine a set of weight matrices corresponding to the Pareto-optimal beamforming gain subset.
이와 같이 전자 장치(100)가 파레토 최적의 빔포밍 이득 서브 세트에 대응하는 가중치 행렬 세트에 기초하여 신호를 송신한 경우, 아날로그 빔포밍을 수행했을 때보다 더 높은 빔포밍 이득을 얻을 수 있다. 도 4c는 아날로그 빔포밍을 수행했을 때의 이득을 나타내는 선(460)을 도시하며, 이를 통해 전자 장치(100)가 파레토 최적의 빔포밍 이득 서브 세트에 대응하는 가중치 행렬 세트에 기초하여 신호를 송신한 경우, 아날로그 빔포밍을 수행했을 때보다 더 높은 빔포밍 이득을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.In this way, when the electronic device (100) transmits a signal based on a set of weight matrices corresponding to a Pareto optimal beamforming gain subset, a higher beamforming gain can be obtained than when analog beamforming is performed. FIG. 4c illustrates a line (460) representing a gain when analog beamforming is performed, through which it can be seen that when the electronic device (100) transmits a signal based on a set of weight matrices corresponding to a Pareto optimal beamforming gain subset, a higher beamforming gain can be obtained than when analog beamforming is performed.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 하이브리드 빔포밍 수행 방법의 흐름도를 나타낸다. 중복되는 내용에 대해서는 전술한 기재가 적용될 수 있다.Figure 5 illustrates a flowchart of a method for performing hybrid beamforming in an electronic device according to one embodiment. The above description may be applied to overlapping content.
S500 단계에서, 전자 장치는 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득할 수 있다.At step S500, the electronic device can obtain a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in the hybrid antenna array and a plurality of terminals.
일 실시 예에 따르면, 하이브리드 안테나 배열은 하나 이상의 부분 배열(sub array)을 포함하고, 하나 이상의 부분 배열은 각각 복수의 안테나들 중 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the hybrid antenna array comprises one or more sub-arrays, each of which may include one or more antennas of the plurality of antennas.
S520 단계에서, 전자 장치는 채널 벡터에 기초하여, 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인할 수 있다.At step S520, the electronic device can determine beamforming gain between the hybrid antenna array and the plurality of terminals based on the channel vector.
일 실시 예에 따르면, 빔포밍 이득은 복수의 단말들 각각의 빔포밍 이득을 나타내는 값으로 구성된 벡터를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the beamforming gain may include a vector composed of values representing the beamforming gain of each of the plurality of terminals.
일 실시 예에 따르면, 채널 벡터 및 가중치 행렬 세트에 포함된 제1 가중치 행렬에 기초하여, 디지털 빔포밍에 대응하는 가중치 벡터가 결정될 수 있다.According to one embodiment, a weight vector corresponding to digital beamforming can be determined based on a first weight matrix included in a set of channel vectors and weight matrices.
S540 단계에서, 전자 장치는 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.At step S540, the electronic device can determine a set of weight matrices of the hybrid antenna array that maximizes beamforming gain.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정할 때, 하나 이상의 부분 배열 각각과 복수의 단말들 간의 하나 이상의 서브 빔포밍 이득을 확인하고, 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 각각을 최대로 하는 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트를 결정하며, 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트에 기초하여, 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.According to one embodiment, when determining a set of weight matrices of a hybrid antenna array that maximizes a beamforming gain, the electronic device may identify one or more sub-beamforming gains between each of one or more sub-arrays and a plurality of terminals, determine a set of weight vectors of each of one or more sub-arrays that maximizes each of one or more sub-beamforming gains, and determine a set of weight matrices based on the set of weight vectors of each of one or more sub-arrays.
일 실시 예에 따르면, 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트는, 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 결정될 수 있다.According to one embodiment, the set of weight vectors of each of the one or more subarrays can be determined based on a Pareto optimization algorithm.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트에 기초하여, 가중치 행렬 세트를 결정할 때, 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터 세트에 기초하여, 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 세트를 확인하고, 하나 이상의 서브 빔포밍 이득 세트 간의 민코프스키(minkowski) 합을 수행하여 빔포밍 이득 세트를 확인하며, 파레토 최적화 알고리즘에 기초하여 빔포밍 이득 세트의 파레토 최적점을 계산함으로써, 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.According to one embodiment, when determining a set of weight matrices based on a set of weight vectors of each of one or more sub-arrays, the electronic device may determine the set of weight matrices by: identifying one or more sub-beamforming gain sets based on the set of weight vectors of each of one or more sub-arrays; performing Minkowski sum between the one or more sub-beamforming gain sets to identify the set of beamforming gains; and calculating a Pareto optimal point of the set of beamforming gains based on a Pareto optimization algorithm.
일 실시 예에 따르면, 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬은 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터로 구성된 블록 대각 행렬을 포함하고, 하나 이상의 부분 배열 각각의 가중치 벡터는 하나 이상의 부분 배열 각각에 대응하는 위상 천이 값 세트를 포함하고, 하나 이상의 부분 배열 각각에 대응하는 위상 천이 값 세트는 하나 이상의 안테나에 대응하는 하나 이상의 위상 천이 값을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the weight matrix of the hybrid antenna array includes a block diagonal matrix composed of weight vectors of each of one or more sub-arrays, the weight vector of each of the one or more sub-arrays includes a set of phase shift values corresponding to each of the one or more sub-arrays, and the set of phase shift values corresponding to each of the one or more sub-arrays may include one or more phase shift values corresponding to one or more antennas.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가중치 행렬 세트에 포함된 제2 가중치 행렬에 기초하여 복수의 안테나들을 제어함으로써, 복수의 단말들로 신호를 송신할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device can transmit signals to a plurality of terminals by controlling a plurality of antennas based on a second weight matrix included in a set of weight matrices.
도 6은 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 블록도를 나타낸다.FIG. 6 shows a block diagram of an electronic device (100) according to one embodiment.
전자 장치(100)는 일 실시 예에 따라, 메모리(600) 및 제어부(controller)(650)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 전자 장치(100)는 본 실시 예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 하나 이상의 트랜시버(transceiver)를 포함하는 통신부(communication device)(미도시)를 포함할 수 있다. 통신부는 유/무선 통신을 수행하기 위한 장치로서, 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다. 외부의 전자 장치는 단말 또는 서버가 될 수 있다. 또한, 통신부가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth??), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있다.The electronic device (100) may include a memory (600) and a controller (650), according to an embodiment. The electronic device (100) illustrated in FIG. 6 only illustrates components related to the present embodiment. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that the electronic device (100) may further include general-purpose components in addition to the components illustrated in FIG. 6. For example, the electronic device (100) may include a communication device (not illustrated) including one or more transceivers. The communication device is a device for performing wired/wireless communication and may communicate with an external electronic device. The external electronic device may be a terminal or a server. Additionally, communication technologies used by the Ministry of Communications may include GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), LTE (Long Term Evolution), 5G, WLAN (Wireless LAN), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Bluetooth (Bluetooth??), RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), ZigBee, and NFC (Near Field Communication).
제어부(650)는 전자 장치(100)의 전반의 동작을 제어하고 데이터 및 신호를 처리할 수 있다. 제어부(650)는 적어도 하나의 하드웨어 유닛으로 구성될 수 있다. 또한, 제어부(650)는 메모리(600)에 저장된 프로그램 코드를 실행하여 생성되는 하나 이상의 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있다. 제어부(650)는 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있는 바, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 코드를 실행하여 전자 장치(100)의 전반의 동작을 제어하고 데이터 및 신호를 처리할 수 있다.The control unit (650) can control the overall operation of the electronic device (100) and process data and signals. The control unit (650) can be composed of at least one hardware unit. In addition, the control unit (650) can operate by one or more software modules generated by executing program codes stored in the memory (600). The control unit (650) can include a processor and a memory, and the processor can control the overall operation of the electronic device (100) and process data and signals by executing program codes stored in the memory.
제어부(650)는 하이브리드 안테나 배열에 포함된 복수의 안테나들과 복수의 단말들 간의 통신 경로 환경을 나타내는 채널 벡터를 획득하고, 채널 벡터에 기초하여, 하이브리드 안테나 배열과 복수의 단말들 간의 빔포밍 이득을 확인하고, 빔포밍 이득을 최대로 하는 하이브리드 안테나 배열의 가중치 행렬 세트를 결정할 수 있다.The control unit (650) can obtain a channel vector representing a communication path environment between a plurality of antennas included in a hybrid antenna array and a plurality of terminals, and, based on the channel vector, check a beamforming gain between the hybrid antenna array and the plurality of terminals, and determine a weight matrix set of the hybrid antenna array that maximizes the beamforming gain.
전술한 실시 예들에 따른 전자 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-Access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.The electronic device according to the above-described embodiments may include a processor, a memory for storing and executing program data, permanent storage such as a disk drive, a communication port for communicating with an external device, a user interface device such as a touch panel, a key, a button, etc. The methods implemented as software modules or algorithms may be stored on a computer-readable recording medium as computer-readable codes or program instructions executable on the processor. Here, the computer-readable recording medium includes a magnetic storage medium (e.g., read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), floppy disk, hard disk, etc.) and an optical reading medium (e.g., CD-ROM, DVD: Digital Versatile Disc)). The computer-readable recording medium may be distributed to computer systems connected to a network, so that the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. The medium may be readable by a computer, stored in a memory, and executed by a processor.
본 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 집적 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.The present embodiment may be represented by functional block configurations and various processing steps. These functional blocks may be implemented by various hardware and/or software configurations that perform specific functions. For example, the embodiment may employ integrated circuit configurations such as memory, processing, logic, look-up tables, etc., which may perform various functions under the control of one or more microprocessors or other control devices. Similarly, the present embodiment may be implemented in a programming or scripting language such as C, C++, Java, assembler, etc., including various algorithms implemented as a combination of data structures, processes, routines, or other programming configurations. Functional aspects may be implemented as algorithms that execute on one or more processors. Furthermore, the present embodiment may employ conventional techniques for electronic configuration, signal processing, and/or data processing. Terms such as "mechanism," "element," "means," and "composition" can be used broadly and are not limited to mechanical or physical structures. These terms can also encompass a series of software routines, such as those associated with a processor.
전술한 실시 예들은 일 예시일 뿐 후술하는 청구항들의 범위 내에서 다른 실시 예들이 구현될 수 있다.The above-described embodiments are merely examples, and other embodiments may be implemented within the scope of the claims set forth below.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240029189AKR20250132268A (en) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | Electronic apparatus and performing hybrid beamforming method thereof |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240029189AKR20250132268A (en) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | Electronic apparatus and performing hybrid beamforming method thereof |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20250132268Atrue KR20250132268A (en) | 2025-09-04 |
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