Codebook generating method and apparatus for generating a codebook for multi-polarized multiple-input multiple-output (MIMO) systems

An apparatus configured to generate a codebook used in a multiple-input and multiple-output (MIMO) system, the apparatus comprising:

• a single-polarized precoding matrix assignment unit configured to assign a single-polarized precoding matrix to diagonal blocks among a plurality of blocks arranged in a block diagonal format in which a number of diagonal blocks corresponds to a number of polarization directions of transmitting antennas;
• a zero matrix assignment unit configured to assign a zero matrix to remaining blocks excluding the diagonal blocks;
• and
• a precoding matrix generation unit configured to generate a precoding matrix by combining the single-polarized precoding matrices assigned to the diagonal blocks and the zero matrices assigned to the remaining blocks.

A communication apparatus, comprising:

• a plurality of transmitting antennas;
• and
• a processor arranged to transmit data, via the transmitting antennas, using a precoding matrix generated by assigning a single-polarized precoding matrix to diagonal blocks among a plurality of blocks arranged in a block diagonal format in which a number of diagonal blocks corresponds to a number of polarization directions of the transmitting antennas, and by assigning a zero matrix to remaining blocks excluding the diagonal blocks,
• wherein the precoding matrix is generated by combining the single-polarized precoding matrices assigned to the diagonal blocks and the zero matrices assigned to the remaining blocks.

A terminal comprising:

• a codebook storage unit configured to store a codebook including at least one Wi where i is a natural number of 1 through 8:
• W
• 1
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 2
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 3
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• -
• j
• -
• 1
• 1
• j
• 1
• j
• j
• -
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 4
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• -
• 1
• -
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• -
• 1
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• j
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 5
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• -
• 1
• j
• j
• 1
• j
• 1
• -
• 1
• -
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 6
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 7
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 8
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• j
• -
• 1
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• -
• j
• -
• 1
• j
• 1
• ]
• ;
• a selector configured to select a target matrix from the stored at least one Wi;
• and
• an information feedback unit configured to feed back information associated with the target matrix to a base station.

A method of operating a terminal, comprising:

• receiving a pilot signal transmitted from a base station storing a cookbook including at least one Wi where i is a natural number of 1 through 8:
• W
• 1
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 2
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 3
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• -
• j
• -
• 1
• 1
• j
• 1
• j
• j
• -
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 4
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• -
• 1
• -
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• -
• 1
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• j
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 5
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• -
• 1
• j
• j
• 1
• j
• 1
• -
• 1
• -
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 6
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 7
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 8
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• j
• -
• 1
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• -
• j
• -
• 1
• j
• 1
• ]
• ;
• selecting a target matrix from the stored codebook including at least one Wi in response to the pilot signal;
• and
• feeding back information associated with the target matrix to the base station.

A base station comprising:

• a codebook storage unit to store a codebook including at least one Wi where i is a natural number of 1 through 8:
• W
• 1
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 2
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 3
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• -
• j
• -
• 1
• 1
• j
• 1
• j
• j
• -
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 4
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• -
• 1
• -
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• -
• 1
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• j
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 5
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• -
• 1
• j
• j
• 1
• j
• 1
• -
• 1
• -
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 6
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 7
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 8
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• j
• -
• 1
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• -
• j
• -
• 1
• j
• 1
• ]
• ;
• an information receiver to receive information associated with a matrix selected by a terminal from the stored codebook including at least one Wi;
• a matrix selector to select a precoding matrix based on information associated with the selected matrix;
• and
• a precoder to perform precoding on a data stream to be transmitted using the selected precoding matrix.

A method of operating a base station, comprising:

• storing a codebook including at least one Wi where i is a natural number of 1 through 8:
• W
• 1
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 2
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 3
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• -
• j
• -
• 1
• 1
• j
• 1
• j
• j
• -
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 4
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• -
• 1
• -
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• -
• 1
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• j
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 5
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• -
• 1
• j
• j
• 1
• j
• 1
• -
• 1
• -
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 6
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 7
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 8
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• j
• -
• 1
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• -
• j
• -
• 1
• j
• 1
• ]
• ;
• selecting a precoding matrix from the stored codebook including at least one Wi;
• and
• performing precoding on a data stream to be transmitted using the selected precoding matrix.

A communication system comprising:

• a terminal configured to store a codebook including at least one Wi where i is a natural number of 1 through 8:
• W
• 1
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 2
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 3
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• -
• j
• -
• 1
• 1
• j
• 1
• j
• j
• -
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 4
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• -
• 1
• -
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• -
• 1
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• j
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 5
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• -
• 1
• j
• j
• 1
• j
• 1
• -
• 1
• -
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 6
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 7
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 8
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• j
• -
• 1
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• -
• j
• -
• 1
• j
• 1
• ]
• ;
• to select a target matrix from the stored codebook including at least one Wi in response to a pilot signal, and to feed back information associated with the target matrix;
• and
• a base station configured to store at least one Wk where k is a natural number of 1 through 8:
• W
• 1
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 2
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 3
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• -
• j
• -
• 1
• 1
• j
• 1
• j
• j
• -
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 4
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• -
• 1
• -
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• -
• 1
• j
• 1
• -
• j
• j
• 1
• j
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 5
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• j
• -
• 1
• j
• j
• 1
• j
• 1
• -
• 1
• -
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• -
• j
• 1
• ]
• ,
• W
• 6
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• ⁢
• W
• 7
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• 1
• -
• 1
• -
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• ]
• ,
• W
• 8
• =
• 1
• 2
• ⁡
• [
• 1
• j
• 1
• j
• -
• j
• 1
• j
• -
• 1
• 1
• -
• j
• 1
• -
• j
• -
• j
• -
• 1
• j
• 1
• ]
• ;
• to receive information associated with the target matrix selected by the terminal select a precoding matrix from the stored codebook including at least one Wk, based on the information associated with the selected target matrix, and to perform precoding on a data stream to be transmitted using the selected precoding matrix.

A method of generating a codebook for use in a multiple-input and multiple-output (MIMO) system, the method comprising:

• constructing a precoding matrix having a plurality of blocks arranged in rows and columns in which a number of diagonal blocks corresponds to a number of polarization directions of transmitting antennas;
• assigning a single polarized precoding matrix to each of selected diagonal blocks among the plurality of blocks available within the precoding matrix;
• and
• assigning a zero matrix to each of remaining blocks that are not selected diagonal blocks available within the precoding matrix,
• wherein sizes of single polarized precoding matrices depend upon a transmission rank according to the number of transmitting antennas that have the same polarization direction.