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대용량 MIMO 시스템에서 기지국에 적용되는 프리코딩 장치에 있어서,상기 기지국과 복수의 유저 사이의 채널 행렬(G)을 기초로 Z 행렬(Z=G·GH)을 연산하는 행렬 생성부; 상기 Z 행렬에서 대각 지배적인 행의 개수(V; 0≤V≤Nu)를 구하고 상기 대각 지배적인 행의 개수(V)를 상기 유저의 개수(Nu)와 비교하는 비교부;비교 결과를 기초로 상기 Z 행렬 내에서 1개의 열 성분만 선택하거나, 설정 개수(k개; 1003c#k003c#Nu)의 열 성분을 선택하는 제어부;상기 Z 행렬에서 대각 성분만을 취한 대각 행렬(D)에 상기 선택된 열 성분을 결합하여 NS(Neumann Series)의 초기 행렬인 Φ 행렬을 구하고, 상기 Φ 행렬을 NS 기반의 Z-1의 근사식에 대입하여 Z-1을 계산하는 역행렬 생성부; 및상기 연산된 Z-1에 GH를 곱하여 프리코딩 행렬을 생성하는 프리코딩 행렬 생성부를 포함하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 1에 있어서,상기 Z-1을 계산하기 위한 NS 기반의 Z-1의 근사식과 그 수렴 조건은 아래 수학식으로 정의되는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치: 여기서, L은 LS의 길이, Ii는 i×i 단위 행렬, Oi는 i×i 영행렬을 나타낸다
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청구항 1에 있어서,상기 역행렬 생성부는,상기 대각 행렬(D)에 상기 선택된 열 성분을 결합하여 상기 Φ 행렬을 구한 후 역행렬인 Φ-1을 연산한 다음,상기 Φ-1를 상기 Z와 곱한 값(Φ-1·Z)을 상기 Z-1의 근사식의 해당 항에 대입하여 상기 Z-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 1에 있어서,상기 제어부는,상기 열 성분의 선택 시에, 상기 Z 행렬 내의 각 열 중에서 전력이 높은 순서로 선택하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 1에 있어서,상기 제어부는,상기 대각 지배적인 행의 개수가 상기 유저의 개수와 동일한 경우(V=Nu), 상기 Z 행렬 내의 대각 성분을 모두 0으로 처리한 상태에서 각 열 중에서 최대 전력을 가지는 1개의 열 성분을 선택하는 DCNS(Diagonal plus Column NS)-1 기법을 적용하고,상기 대각 지배적인 행의 개수가 0개인 경우(V=0), 상기 Z 행렬 내의 대각 성분을 모두 0으로 처리한 상태에서 각 열 중에서 전력 크기가 높은 순으로 k개의 열 성분을 선택하는 DCNS-k 기법을 적용하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 5에 있어서,상기 역행렬 생성부는,상기 V=Nu인 경우, 상기 선택된 1개의 열 성분을 상기 대각 행렬(D)에 결합하여 초기 행렬인 Φ 행렬을 구하고, Φ 행렬을 다시 대각 행렬(D)과 atomic 행렬로 분리한 결과를 이용하여 Φ의 역행렬인 Φ-1을 연산한 다음,상기 Φ-1를 상기 Z와 곱한 값(Φ-1·Z)을 상기 Z-1의 근사식의 해당 항에 대입하여 상기 Z-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 5에 있어서,상기 역행렬 생성부는,상기 V=O인 경우, 상기 k개 열 성분들 중 j번째(j={1,…,k)) 선택된 열 성분과 상기 대각 행렬(D)을 셔먼 모리슨(Sherman Morrison) 공식에 적용하는 연산 동작을 j=1 부터 k까지 k회 반복하여, 초기 행렬인 Φk 행렬에 대한 역행렬 (Φk)-1을 연산한 다음,상기 (Φk)-1를 상기 Z와 곱한 값((Φk)-1·Z)을 상기 Z-1의 근사식의 해당 항에 대입하여 상기 Z-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 5에 있어서,상기 제어부는,상기 대각 지배적인 행의 개수가 상기 유저의 개수보다 작고 0보다 큰 경우(0003c#V003c#Nu), 상기 Z 행렬 내에서 대각 지배적인 V개 행에 대응하여 DCNS-1 기법을 적용하고 상기 Z 행렬 내에서 대각 지배적이지 않은 나머지 U개 행에 대해 DCNS-U 기법(k=U)을 적용하는 하이브리드 기법을 선택하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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청구항 8에 있어서,상기 역행렬 생성부는,상기 0003c#V003c#Nu인 경우, 상기 Z 행렬 내 각 행에 대해 대각 지배성 크기를 연산하여 대각 지배성 크기가 높은 순으로 G 행렬의 행들을 재정렬하고, 재정렬된 GS를 이용하여 ZS 행렬(ZS=GS·GSH)을 연산하고,상기 ZS 행렬을 상기 V값을 기초로 4개 영역으로 분할하여, 좌상단부터 좌하단까지 시계방향으로 V×V의 D1 행렬, V×U의 E1 행렬, U×U의 D2 행렬 및 U×V의 D2 행렬을 분리한 다음, 상기 D1 행렬에 DCNS-1 기법을 적용하여 (D1)-1 행렬을 얻고, D2 행렬에 DCNS-U 기법을 적용하여 상기 (D2)-1 행렬을 얻은 후, 상기 (D1)-1, (D2)-1, E1 및 E2 행렬을 아래 수학식에 대입하여 ZS의 역행렬인 ZS-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치:여기서, L은 LS의 길이, Ii는 i×i 단위 행렬을 나타낸다
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청구항 9에 있어서,상기 ZS-1의 계산을 위해 수학식에 포함된 Φ 행렬의 4개 영역에 대응하여 각각 상기 D1 행렬, 영행렬, 상기 D2 행렬, 영행렬이 할당되는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 장치
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대용량 MIMO 시스템 내 기지국에서 수행하는 프리코딩 방법에 있어서,상기 기지국과 복수의 유저 사이의 채널 행렬(G)을 기초로 Z 행렬(Z=G·GH)을 연산하는 단계;상기 Z 행렬에서 대각 지배적인 행의 개수(V; 0≤V≤Nu)를 구하고 상기 대각 지배적인 행의 개수(V)를 상기 유저의 개수(Nu)와 비교하는 단계;비교 결과를 기초로 상기 Z 행렬 내에서 1개의 열 성분만 선택하거나, 설정 개수(k개; 1003c#k003c#Nu)의 열 성분을 선택하는 단계;상기 Z 행렬에서 대각 성분만을 취한 대각 행렬(D)에 상기 선택된 열 성분을 결합하여 NS(Neumann Series)의 초기 행렬인 Φ 행렬을 구하고, 상기 Φ 행렬을 NS 기반의 Z-1의 근사식에 대입하여 Z-1을 계산하는 단계; 및상기 연산된 Z-1에 GH를 곱하여 프리코딩 행렬을 생성하는 단계를 포함하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 11에 있어서,상기 Z-1을 계산하기 위한 NS 기반의 Z-1의 근사식과 그 수렴 조건은 아래 수학식으로 정의되는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법: 여기서, L은 LS의 길이, Ii는 i×i 단위 행렬, Oi는 i×i 영행렬을 나타낸다
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청구항 11에 있어서,상기 Z-1을 계산하는 단계는,상기 대각 행렬(D)에 상기 선택된 열 성분을 결합하여 상기 Φ 행렬을 구한 후 역행렬인 Φ-1을 연산한 다음,상기 Φ-1를 상기 Z와 곱한 값(Φ-1·Z)을 상기 Z-1의 근사식의 해당 항에 대입하여 상기 Z-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 11에 있어서,상기 열 성분을 선택하는 단계는,상기 열 성분의 선택 시에, 상기 Z 행렬 내의 각 열 중에서 전력이 높은 순서로 선택하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 11에 있어서,상기 열 성분을 선택하는 단계는,상기 대각 지배적인 행의 개수가 상기 유저의 개수와 동일한 경우(V=Nu), 상기 Z 행렬 내의 대각 성분을 모두 0으로 처리한 상태에서 각 열 중에서 최대 전력을 가지는 1개의 열 성분을 선택하는 DCNS(Diagonal plus Column NS)-1 기법을 적용하고,상기 대각 지배적인 행의 개수가 0개인 경우(V=0), 상기 Z 행렬 내의 대각 성분을 모두 0으로 처리한 상태에서 각 열 중에서 전력 크기가 높은 순으로 k개의 열 성분을 선택하는 DCNS-k 기법을 적용하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 15에 있어서,상기 Z-1을 계산하는 단계는,상기 V=Nu인 경우, 상기 선택된 1개의 열 성분을 상기 대각 행렬(D)에 결합하여 초기 행렬인 Φ 행렬을 구하고, Φ 행렬을 다시 대각 행렬(D)과 atomic 행렬로 분리한 결과를 이용하여 Φ의 역행렬인 Φ-1을 연산한 다음,상기 Φ-1를 상기 Z와 곱한 값(Φ-1·Z)을 상기 Z-1의 근사식의 해당 항에 대입하여 상기 Z-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 15에 있어서,상기 Z-1을 계산하는 단계는,상기 V=O인 경우, 상기 k개 열 성분들 중 j번째(j={1,…,k)) 선택된 열 성분과 상기 대각 행렬(D)을 셔먼 모리슨(Sherman Morrison) 공식에 적용하는 연산 동작을 j=1 부터 k까지 k회 반복하여, 초기 행렬인 Φk 행렬에 대한 역행렬 (Φk)-1을 연산한 다음,상기 (Φk)-1를 상기 Z와 곱한 값((Φk)-1·Z)을 상기 Z-1의 근사식의 해당 항에 대입하여 상기 Z-1을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 15에 있어서,상기 열 성분을 선택하는 단계는,상기 대각 지배적인 행의 개수가 상기 유저의 개수보다 작고 0보다 큰 경우(0003c#V003c#Nu), 상기 Z 행렬 내에서 대각 지배적인 V개 행에 대응하여 DCNS-1 기법을 적용하고 상기 Z 행렬 내에서 대각 지배적이지 않은 나머지 U개 행에 대해 DCNS-U 기법(k=U)을 적용하는 하이브리드 기법을 선택하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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청구항 18에 있어서,상기 Z-1을 계산하는 단계는,상기 0003c#V003c#Nu인 경우, 상기 Z 행렬 내 각 행에 대해 대각 지배성 크기를 연산하여 대각 지배성 크기가 높은 순으로 G 행렬의 행들을 재정렬하고, 재정렬된 GS를 이용하여 ZS 행렬(ZS=GS·GSH)을 연산하고,상기 ZS 행렬을 상기 V값을 기초로 4개 영역으로 분할하여, 좌상단부터 좌하단까지 시계방향으로 V×V의 D1 행렬, V×U의 E1 행렬, U×U의 D2 행렬 및 U×V의 D2 행렬을 분리한 다음, 상기 D1 행렬에 DCNS-1 기법을 적용하여 (D1)-1 행렬을 얻고, D2 행렬에 DCNS-U 기법을 적용하여 상기 (D2)-1 행렬을 얻은 후, 상기 (D1)-1, (D2)-1, E1 및 E2 행렬을 아래 수학식에 대입하여 ZS의 역행렬인 ZS-1을 계산을 계산하는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법:여기서, L은 LS의 길이, Ii는 i×i 단위 행렬을 나타낸다
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청구항 19에 있어서,상기 ZS-1의 계산을 위해 수학식에 포함된 Φ 행렬의 4개 영역에 대응하여 각각 상기 D1 행렬, 영행렬, 상기 D2 행렬, 영행렬이 할당되는 하향링크 대용량 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 방법
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