KR100809313B1

KR100809313B1 - 무선 통신 시스템

Info

Publication number: KR100809313B1
Application number: KR1020027013042A
Authority: KR
Inventors: 브하빈 크하트리
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2008-03-04
Also published as: EP1358722A1; GB0102316D0; CN1455991A; CN1307807C; US7020490B2; DE60228199D1; JP2004519128A; WO2002061969A1; ATE405039T1; JP4404551B2; KR20020084280A; EP1358722B1; US20020127978A1

Abstract

무선 통신 시스템은 복수의 안테나들(108)을 각각 포함하는 두 단말 간의 통신 채널을 포함한다. 통신 채널은 복수의 경로들을 포함하고, 단말들 중 적어도 하나는 가장 강한 신호들이 수신되는 방향들로서 단말들 간 경로들에 대응하는 방향들을 결정하는 수단(306, 308)을 구비한 수신기를 포함한다. 단말은 각각의 감소된 비트 레이트를 갖는, 복수의 부분들로 신호를 분리하고, 가장 강한 신호들이 수신된 것들에 대응하는 각각의 방향들에 이들 부분들을 송신하는 수단(302)를 구비한 송신기를 또한 포함한다.

송신기, 수신기, 서브 스트림, 통신 채널

Description

무선 통신 시스템{Radio communication system}

본 발명은 복수의 안테나들을 각각 포함하는 제 1 단말과 제 2 단말 간의 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖춘 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 시스템에서 사용하기 위한 단말 및 이러한 시스템을 동작시키는 방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서, 라디오 신호들은 통상적으로 하나 또는 그 이상의 산란체들로부터의 반사들을 각각 포함하는, 복수의 경로들을 통해 송신기에서 수신기로 이동한다. 경로들부터 수신된 신호들은 수신기에서 건설적으로 혹은 파괴적으로 간섭할 수 있다(위치-종속적인 페이딩이 됨). 또한, 경로들의 길이들이 상이한 것은, 따라서 신호가 송신기에서 수신기로 가는 데 걸리는 시간이 심볼간 간섭을 야기할 수 있다.

복수 경로의 전파에 의해 야기된 위와 같은 문제들은 수신기에서 복수의 안테나들을 사용함으로써(수신 다이버시티) 완화될 수 있고, 이것은 일부 혹은 모든 복수의 경로들이 해소될 수 있게 한다는 것이 잘 알려져 있다. 효과적인 다이버시티를 위해서는 개개의 안테나들에 의해 수신된 신호들이 낮은 교차-상관(cross-correlation)을 갖는 것이 필요하다. 통상적으로 이것은 계류중인 미공개 국제 특허 출원 PCT/EPO1/02750(출원인의 참조 번호 PHGB000033)에 개시된 기술들을 사용함으로써 근접 안테나들이 또한 사용될 수 있더라도, 안테나들을 파장의 실질적인 부분만큼씩 이격시킴으로써 보장된다. 실질적으로 상관 관계가 없는 신호들의 사용을 보장함으로써, 파괴적인 간섭이 임의의 주어진 시간에서 하나 이상의 안테나들에 발생할 수 있는 확률이 최소화된다.

유사한 개선들이 송신기에서 복수의 안테나들을 사용함으로써 또한 달성될 수 있다(송신 다이버시티). 다이버시티 기술들은 송신기 및 수신기 모두에 복수의 안테나들의 사용으로 일반화될 수 있으며, 이것은 다입력 다출원(Multi-Input Multi-Output; MIMO) 시스템으로 알려져 있는 것으로서, 이것은 단측 다이버시티 장치에 비하여 시스템 이득을 더욱 증가시킬 수 있다. 더 발전된 것으로서, 복수 안테나들의 존재는 공간 다중화를 가능하게 하고, 그에 따라, 송신용 데이터 스트림은 각각이 많은 상이한 경로들을 통해 보내지는 복수의 서브 스트림들로 분할된다. 이러한 시스템의 일 예가 미국 특허 6,067,290에 기재되어 있으며, 블라스트(BLAST) 시스템으로서 알려진 또 다른 예가, 이탈리아 피사에서 1998년 9월 29일부터 10월 2일까지 열린, 신호, 시스템 및 전자장치에 관한 1998 URSI 국제 심포지움의 논문들 중에서 P W Wolniansky 등에 의한 논문 "V-BLAST: an architecture for realising very high data rates over the rich-scattering wireless channel"에 기재되어 있다.

통상적으로 MIMO 시스템에서 본래의 데이터 스트림은 J개의 서브 스트림으로 분할되고, 그 각각은 n_T=J 요소들을 갖는 어레이의 상이한 안테나에 의해 송신된다. n_R≥J 요소들을 갖는 유사한 어레이가 신호들을 수신하는데 사용되고, 어레이의 각각의 안테나는 J개의 서브 스트림들의 상이한 중첩을 수신한다. 채널 전달 행렬 H의 정보와 더불어, 이들 차이들을 사용하여, 서브 스트림들은 본래의 데이터 스트림을 형성하기 위해 분리 및 재결합된다. 유럽특허 출원 EP-A2-0,905,920에 개시된, 이러한 시스템의 변형에서, 서브 스트림들은 채널을 통한 전파 후에, 또 다른 변환이 본래의 서브 스트림들을 복구하도록 전송 전에 변환된다. 그러나, 이러한 시스템은 적용된 변환이 그 행렬의 특이값 분해에 근거하기 때문에, 송신기 및 수신기 양측에서 전달 행렬 H를 알고 있어야 한다.

MIMO 시스템으로부터 달성될 수 있는 실행 이득들은 주어진 에러 레이트로 총 데이터 레이트를 증가시키거나, 또는 주어진 데이터 레이트에 대한 에러 레이트를 감소시키거나, 또는 이들의 어떤 결합에 사용될 수 있다. MIMO 시스템은 또한 주어진 데이터 레이트 및 에러 레이트에 대한 총 송신 에너지 혹은 전력을 감소시키도록 제어될 수 있다.

이론에서, 통신 채널의 용량은 송신기 혹은 수신기에서의 안테나들의 수가 감소함에 따라 선형적으로 증가한다. 그러나, 2000년 4월 9일부터 14일까지 스위스 다보에서 안테나 및 전파(propagation)에 관한 ESA 밀레니엄 회의의 발표된 논문에서 A G Burr에 의한 논문 "Channel Capacity Evaluation of Multi-Element Antenna Systems using a Spatial Channel Model"에서의 시뮬레이션 결과는, 실제로, 통신 채널의 용량이 주위에 배치된 산란체들의 수에 의해 제한됨을 보여준다.

MIMO 시스템을 관찰하는 보다 유용한 방법은, 채널의 용량이 주변에서의 산란체들에 의해 야기되는, 송신기와 수신기 간의 통계적으로 독립된 경로들의 수에 의해 제한된다. 그러므로, 주어진 환경에서 그것들의 특정 위치에 의해 야기되는 독립 경로들의 수보다 많은 요소들을 갖는 송신기 또는 수신기의 안테나 어레이들에서의 이점이 없다. 현재 제시된 MIMO 시스템들은 송신기 및 수신기에서 고정된 수의 안테나를 사용하며, 따라서 고정된 수의 서브 스트림들을 사용하는데, 이것은 독립 경로들의 수가 서브 스트림들의 수보다 적을 경우에는 효과가 없게 된다. 또한, 상술된 바와 같이, 알려진 MIMO 시스템들은 실질적으로 상관 관계가 없는 신호들을 얻기 위해서 안테나들을 충분히 멀리 떨어지게 배치하는 것에 따른다.

<발명의 개시>

본 발명의 목적은 향상된 효율 및 적응성을 갖는 MIMO 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 면에 따르면, 복수의 안테나들을 각각 구비한 제 1 단말과 제 2 단말 간 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템이 제공되고, 여기에서 제 1 단말은 제 2 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하는 방향 결정 수단과, 상기 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 복수의 각각의 신호들을 수신하는 수단, 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하는 수단, 및 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 상기 복수의 서브 스트림들을 결합하는 수단을 구비하는 수신 수단을 포함하고, 제 1 단말은 송신하기 위한 신호를 복수의 서브 스트림들로 분리하는 수단, 및 수신 수단에 의해 결정된 상기 복수의 방향들 중 각각의 방향으로 각각의 서브 스트림을 송신하는 수단을 구비하는 송신 수단을 더 포함하는 무선 통신 시스템이 제공된다.

본 발명은 송신된 서브 스트림들의 수를 가변시키게 함으로써 적응성을 향상시키고, 단말들 각각이 단일 안테나를 구비한 종래의 시스템에 비해 총 송신전력의 어떠한 증가도 필요로 하지 않고, 복수 경로의 신호들들의 각도 분포를 고려하여 효율 및 처리량을 향상시킨다.

신호들의 도달 방향들은 각도 전력 스펙트럼을 측정하고 가장 강한 신호들이 도달하는 방향들을 결정함으로써 결정될 수 있다. 송신에 있어서, 각각의 서브 스트림은 동일 전력 및 비트레이트로 송신될 수 있으며, 또는 서브 스트림들의 개개의 파워들 및/또는 비트레이트들은 신호 대 잡음비와 같은 어떤 품질 파라미터에 따라 달라질 수도 있을 것이다. 이것은 단말로부터의 주어진 총 방사 전력에 대한 시스템 용량이 더욱 향상될 수 있게 한다. 신호들이 수신되는 방향의 수가 신호들이 송신되는 방향들의 수와 같을 필요는 없다.

각 단말에서 복수의 안테나들은 애플리케이션에 따라 지향성 또는 전 방향성의 방사 패턴들을 갖는 임의의 적합한 유형의 것일 수 있다. 단말에서 모든 안테나가 동일 유형이거나 동일 방사 패턴을 가질 필요는 없으며, 단말들이 동일한 수의 안테나들을 구비할 필요도 없다.

본 발명의 제 2 면에 따르면, 단말과 다른 단말간 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 단말에 있어서, 다른 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하는 방향 결정 수단을 구비한 수신 수단이 제공되고, 송신을 위한 신호를 복수의 서브 스트림들로 분리하는 수단, 및 수신 수단에 의해 결정된 상기 복수의 방향들 중 각각의 방향으로 각각의 서브 스트림을 수단을 구비한 송신 수단이 제공되는 단말이 제공된다.

단말은 송신기 및 수신기로서 본 발명에 따라 모두 동작할 수 있다. 대안으로, 단말은 종래의 수신기를 사용하면서 송신기로서 본 발명에 따라 동작할 수 있다. 이러한 단말은 어느 방향들로 신호들을 송신할 것인지 결정할 수 있도록, 수신된 신호들의 방향들을 결정할 수 있는 수신 수단을 여전히 필요로 한다.

본 발명의 제 3 면에 따르면, 단말과 다른 단말간 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 단말에 있어서, 다른 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하는 방향 결정 수단, 상기 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 복수의 각각의 신호들을 수신하는 수단, 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하는 수단, 및 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 복수의 서브 스트림들을 결합하는 수단을 구비한 수신 수단이 설치된 단말이 제공된다.

본 발명은 수신기 단독으로 동작될 수도 있다.

본 발명의 제 4 면에 따르면, 복수의 안테나들을 각각 구비한 제 1 단말과 제 2 단말 간의 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법에서, 제 1 단말이 제 2 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하고, 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 신호들을 수신하고, 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하고, 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 복수의 서브 스트림들을 결합하는 것을 포함하며, 상기 방법은 또한, 제 1 단말이 송신하기 위한 신호를 복수의 서브 스트림들로 분리하고, 결정된 복수의 방향들 중 각각의 방향으로 각각의 서브 스트림을 송신하는 것을 포함하는 무선 통신 시스템 동작 방법이 제공된다.

본 발명은 종래기술엔 없는 것으로, 특정의 단말로부터 가장 강한 신호들이 수신된 방향들을 결정하고, 이들 방향들로 단말에 신호들을 송신함으로써 송신시 전력이 덜 소비되므로 증대된 스펙트럼 효율이 달성된다는 인식에 근거한다.

본 발명의 실시예들이, 이제 첨부된 도면들을 참고하여, 예로써 설명될 것이다.

도면에서 동일 참조 숫자는 대응하는 특징들을 표시하는데 사용되었다.

도 1은 알려진 MIMO 라디오 시스템의 개략적인 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따라 이루어진 송수신기의 동작을 도시한 흐름도이다.

도 3은 송신기의 개략적인 블록도이다.

도 4는 가중치 행렬의 동작을 도시한 도면이다.

도 5는 안테나 어레이로부터 평면파의 생성을 도시한 도면이다.

도 6은 수신기의 개략적인 블록도이다.

발명의 실행 모드들

도 1은 알려진 MIMO 라디오 시스템을 도시한 것이다. 복수의 애플리케이션들(102)(AP1 내지 AP4)은 송신용의 데이터 스트림들을 생성한다. 애플리케이션(102)은 또한 복수의 데이터 스트림들을 생성할 수 있다. 데이터 스트림들은 다중화기(MX)(104)에 의해 단일의 데이터 스트림으로 결합되어, 송신기(Tx)(106)에 공급된다. 송신기(106)는 데이터 스트림을 서브 스트림들로 분리하고 각 서브 스트림을 하나 또는 그 이상의 복수의 송신 안테나들(108)에 매핑한다.

통상적으로, 순방향 에러 정정(FEC)을 포함하는 적합한 부호화가, 다중화하기 전에 송신기(106)에 의해 적용될 수 있다. 이것은 수직 부호화로서 알려져 있으며, 부호화는 모든 서브 스트림들에 걸쳐 적용된다는 이점을 가진다. 그러나, 서브 스트림들을 추출할 때 조인트 디코딩이 필요하기 때문에 문제가 일어날 수 있고, 각각의 서브 스트림을 개별적으로 추출하기가 어렵다. 각각의 서브 스트림이 개별적으로 부호화될 수 있는 것에 대한 대안으로서, 수신기 동작을 단순화시킬 수 있는 수평 부호화로서 알려진 기술이 있다. 이들 기술들은 예를 들면 2000년 11월 27일부터 12월 1일까지 샌프란시스코에서, IEEE Globecom 2000 회의의 회보에서 X Li 등에 의한 논문 "Effects of Iterative Detection and Decoding on the Performance of BLAST"에서 논의되었다.

수직 부호화가 사용되는 경우 적용되는 순방향 에러 정정(FEC)은 복수의 경로들(110)을 포함하는 전체 MIMO 채널에 대처하기 위한 충분한 에러 정정 능력이 있어야 한다. 간략히 도시하기 위해서 안테나들(108) 사이에 직접적인 경로들(110)만이 도시되었지만, 경로들의 세트는 통상적으로 신호들이 하나 또는 그 이상의 산란체들에 의해 반사되는 간접 경로들을 포함할 것임을 인식할 것이다.

수신기(Rx)(112)는, 또한 복수의 안테나들(108)을 제공하고, 복수의 경로들로부터 신호들을 수신한 후 결합, 디코드 및 역다중화하여 각각의 데이터 스트림들을 각각의 애플리케이션에 제공한다. 송신기(110) 및 수신기(112) 모두가 동일한 수의 안테나들을 구비한 것으로 도시되어 있지만, 실제로는 그럴 필요는 없고 안테나들의 수는 공간과 용량 제약조건들에 따라 최적화될 수 있다. 유사하게, 송신기(106)는 임의의 수의 애플리케이션들(예를 들면, 음성 전용 이동전화에서의 단일의 애플리케이션 또는 PDA에서의 많은 수의 애플리케이션들)을 지원할 수 있다.

임의의 '병렬'형 통신 시스템 이면의 주요 원리는 수신기에서 어떤 방법으로 구별될 수 있는, 통신을 위한 복수의 경로들을 찾는 것이다. 예를 들면, OFDM 시스템들에서, 사실상, 상이한 서브-캐리어들은, 직교하고 수신기에서 구별될 수 있도록 하는 간격으로 상이한 캐리어 주파수들에 보내진다. 유사하게 BLAST 시스템에서, 양호하게 스캐터된 환경에서, 송신 안테나들을 서로로부터 λ/2의 최소 거리로 이격되게 함으로써, 단일 안테나에 의해 수신된 신호는 각각의 서브 스트림의 선형 합으로 구성되며, 각각의 서브 스트림의 위상과 진폭은 독립적이다. 그러나, 서브 스트림은 보다 많은 정보 없이 단일 안테나로부터 구별될 수 없으며, 이것은 J개의 미지수(서브 스트림들)를 갖는 연립 방정식을 푸는 것과 같은 문제로서, 이 경우 J개의 미지수를 명확하게 구별하기 위해서는 최소한 J개의 서로 상관되지 않은 또는 독립된 식이 필요하다. BLAST 시스템에서, 이것은 각각이 λ/2의 최소 거리만큼 이격된 n_R(≥J) 개의 안테나들을 갖춤으로써 달성된다. 이러한 최소의 간격은, 각각의 수신기 안테나로부터의 n_R신호들은 J개의 미지의 서브 스트림의 n_R독립 선형 조합들을 제공함을 보장하고 - 여기서 n_R조합들은 필요한 연립 방정식들이다. 방정식들에 대한 계수들은 n_T개의 송신기 안테나들과 n_R개의 수신기 안테나들 간 복합 채널 전달 계수들이며, 전달 행렬 H(후술함)로 표현된다.

상관 관계가 없는 파형들을 송신 또는 수신하는 대안적인 방법은 각도 분리를 사용하는 것으로, 많은 현재의 다이버시티 시스템들에서 활용되는 기술(즉, 각도 다이버시티)이다. 상이한 방향들로부터 도달하는(혹은 이들로 보내어지는) 복수 경로의 신호들은 일반적으로 상이한 산란체들을 겪고, 따라서 각각은 상이한 감쇄 및 시간 지연을 겪는다(즉, 상이한 복합 채널 전달 계수). 따라서 BLAST 시스템과 유사하게, 상관 관계가 없는 신호들은 서브 스트림들을 다른 각도들 또는 방향들로 전송함으로써 수신기에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템은 이를테면 BLAST와 같은 알려진 시스템에 대해 대안적인 무선 트랜시버 구조를 제공하며, 본 발명의 원리는 K개의 개별적인 서브 스트림들을 K개의 상이한 방향들로 송신하고, J개의 다른 방향들로부터 복수 경로의 신호들을 수신하는 것이다. 각 경우에서, 선택된 방향들은, 각도 전력 스펙트럼(A(Ω))의 측정으로부터 결정된 바와 같이, 가장 큰 전력 혹은 신호 대 잡음 비(SNR)의 복수 경로 신호들이 수신된 방향들에 따를 것이다. 예로써, 1997년 5월 4일 내지 7일, 미국, 피닉스, 1997 IEEE Vehicular Technology Conference의 발표된 논문들의 페이지 1415 내지 1419에서, Q Spencer 등에 의한 논문 "A statistical model for angle of arrival in indoor multipath propagation"에 보고된 바와 같이, 실험 측정 및 시뮬레이션은, 복수 경로의 신호들은 거의 균일하게 랜덤한 방위각들로 그룹들 혹은 클러스터들에 도달함을 제안한다. 따라서, 선택된 방향들은 이들 클러스터들의 도달 각도에 대응하게 될 것이다. 그러나, 이것은 충분히 큰 분해능의 어레이가 사용된다면, 본 발명은 클러스터 내 개개의 경로들을 이용하는 것을 막지는 않는다. 본 발명이 트랜시버 구조를 기술하고 있지만, 송신기부 또는 수신기부의 어느 하나가 BLAST와 같은 다른 수신기 또는 송신기 설계를 갖고 독립적으로 사용될 수 있다. 이것은 송신기 또는 수신기에서 송신 또는 수신되는 신호들이 상이한 방향들로 나아가는 평면파들(각도 영역)로서 취급될 수도 있고, 또는 공간(BLAST에서처럼 공간영역) 내 상호 간섭 패턴으로서 취급될 수도 있기 때문이다.

본 발명에 따른 구조의 주요 이점은 인입하는 복수 경로 신호들의 각도 전력 스펙트럼을 측정함으로써 현저한 산란체들이 놓인 방향들을 결정하는 것이 가능하다는 것이다. 따라서, 복수 경로 신호들이 도달하는 방향들로 수신기(112)에서 빔형성(beamforming)함으로써, 수신기 전력이 보다 효율적으로 사용된다. 이어서, 이들 방향들로 송신함으로써, 환경 내 가능한 산란체들이 모두 이용되고, 따라서 더욱 많은 송신 전력이 수신기(112)에 의해 수신되기 때문에 증대된 스펙트럼 효율을 달성하게 된다. 이것은 보다 높은 주파수들에서 동작하는 무선 시스템들에 있어서 점점 더 중요하며, 평균적으로 더 큰 감쇄는 수신기에서 유용한 복수 경로 구성 성분들의 수를 감소시킨다.

또 다른 이점은, EP-A2-0,905,920에 기재된, 단지 각도 전력 스펙트럼 A(Ω)에 대한 시스템과는 달리, 송신기로서, 전달 행렬 H의 어떠한 정보도 필요하지 않다는 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 만들어진 시분할 다중 시스템용 트랜시버의 동작을 도시한 흐름도이다. 트랜시버 동작은 단일 트랜시버의 부분을 형성하는 송신기(106) 및 수신기(112)에 대한 사이클로서 도시되며, 여기서 도면의 우측은 수신기(112)에 관련하고 도면의 좌측은 송신기(106)에 관련한 단계이다.

수신기(112)의 제 1 동작은, 단계(202)에서 인입하는 복수 경로 신호들의 각도 스펙트럼 A(Ω)을 측정하는 것이다. 다음에, 단계(204)에서, A(Ω)에서 가장 큰 전력의 제 1 J 피크인 방향들인 Ω_j를 찾기 위해 각도 스펙트럼이 처리된다. 그 후 단계(206)에서, J개의 각각의 수신된 신호들 r_j를 얻기 위해 선택된 방향들 Ω_j로 빔형성 기술이 사용된다. 단계(208)에서 전달 행렬 H의 원소들이 결정되며, h_jk는 제 k 의 송신 방향과 제 j 의 수신 방향간 채널의 복합 전달 계수이다. 마지막으로, 수신기(112)에 대해서, 단계(210)에서 표준 복수 사용자 검출 기술들을 사용하여 K개의 송신된 서브 스트림들을 추출하며, 여기서 s_k는 제 k 의 서브 스트림이다.

송신기(106)에서, 단계(212)의 제 1 동작은 인입 데이터를 J개의 낮은 레이트의 데이터 스트림들로 역다중화하는 것이며, 이후, 단계(214)에서, 생성된 J개의 서브 스트림들 각각은 그것의 각각의 방향 Ω_j으로 송신된다. 그 후, 송수신기는 발생할 수 있는 복수 경로의 어떠한 변화에도 적응하는, 단계(202)에서의 수신기 모드로 되돌아간다.

도 2에서의 각 단계의 정밀한 구현은 적합한 알려진 기술들의 범위에 있으므로 본 발명에 관련하여 특히 중요한 것은 아니다. 이들의 예들이 이하 기술된다. 실제로, 흐름도의 각 사이클은 데이터 버스트 전체에 대해 행해진다. 그러므로, 측정된 각도 스펙트럼 A(Ω)과 전달 행렬 H는 버스트 전체에 대해 유효하고, 최소한 A(Ω)는 송신될 다음 버스트에 대해 유효하다.

개별적인 송신기부 및 수신기부로서 본 발명의 실시예가, 송신기부가 일반적으로 수신기보다 간단하므로 먼저 송신기부를 고려하여 기술된다. 본 설명은 하나의 수신 및 송신 사이클, 즉 한 프레임 혹은 비트들의 버스트의 수신(처리/디코딩을 포함함) 후 송신에 대한 것이다.

비트들의 프레임은 프로토콜들 및 트레이닝 시퀀스들용의 임의의 별도의 오버헤드와 함께 '페이로드(payload)' 데이터를 포함하는 것으로 가정한다. 효과적인 적응 프로세스를 위해서, 프레임 지속 기간은 송신기, 수신기 또는 산란체들의 움직임에 의해 야기되는 채널 변화들이 프레임 지속 기간에 무시할 수 있는만큼 충분히 짧아야 한다. 또 다른 중요한 가정은 채널이 협대역, 즉 채널의 지연 확산이 비트 혹은 심볼 지속 기간보다 훨씬 작아서 채널 임펄스 응답(CIR)이 근본적으로 임펄스 혹은 델타 함수이도록 한다. 이것은 채널 계수를 CIR이 아닌 h_jk로 표기하는 이유이다. 그러나, 본 발명은 예를 들면 명시된 방향들 Ω_j로부터 수신된 각각의 샘플에 대해 등화(equalisation)가 사용된다면 광대역 채널들에 적용될 수도 있을 것이다.

도 3은 송신기(106)의 개략적인 블록도이다. 인입 데이터 S(t)는 역다중화기(302)에 의해서 J개의 서브 스트림들 s_f(t) (1≤j ≤J)로 분리되며, 여기서 J≤M이고, M은 안테나들(108)의 수이다. 서브 스트림들의 수는 라디오 채널 특성들 또는 다른 요건들에 따라 달라질 수 있다. 선택적으로, 비트레이트 B_j 혹은 송신 SNR γ_transj는 주어진 중단 확률에 대한 전체 송신 비트레이트를 최대화하기 위해서 각각의 서브 스트림마다 다를 수도 있다. 이 기술은 "워터 필링"으로서 알려져 있고, 예를 들면 Rober Gallager, Wiley, 343 내지 354 페이지에 "Information Theory and Reliable Communication"에 기술되어 있다.

J 개의 서브 스트림들은 복수-빔 가중치 행렬(304)에 공급된다. 이것은 한 세트의 복합 가중치들 w_mj를 J 개의 입력 서브 스트림들(s_j)에 적용하여 다음 식에 따라 M개의 출력 서브 스트림들

을 생성한다.

이 식은 또한

로 쓸 수도 있다. 복합 가중치 행렬 W 를 신호들의 벡터 s 에 적용한 결과는 신호 벡터

이고, 이 벡터의 제 m 원소는 어레이의 제 m 안테나(108)에 인가되는 신호이다. 근본적으로, 가중치 행렬(304)은 J 서브 스트림들의 각각에 대한 빔형성이다. 각각의 서브 스트림은 안테나 어레이에 대한 그 자신의 한 세트의 가중치들을 갖고 있으므로, 모든 서브 스트림들에 대한 가중치들의 효과들이 안테나 어레이에서 합쳐지더라도, 중첩의 원리는, 결과적인 원거리 필드 방사 패턴은 각 서브 스트림에 대해 설계된 방사 패턴들의 합이 되는 것을 의미한다. 모든 필드들은 설계된 방식으로 상쇄되거나 합쳐지게 되어 각각의 방향들로 전파하는 J 개의 서브 스트림들이 제공될 것이다. 안테나 신호들의 생성을 도 4에 그래픽적으로 도시하였다.

인입하는 복수 경로의 신호들의 각도 스펙트럼 A(Ω)은 후술하는 바와 같이, 측정 블록(306)에 의해 수신기 동작 동안에 측정된다. 방향 발견 블록(308)은 이 스펙트럼을 처리하여 최상의 SNR을 가진 J 개의 방향들을 정하고 필요한 가중치들 w_mj를 정한다.

전술한 바와 같이, 제 j 의 서브 스트림이 송신되는 방향은 한 세트의 가중치들 w_mj에 의해 제어되고, 여기서 1≤m≤M이다(즉, w_j로 표기된, 가중치 행렬 W의 제 j 열). 이는 다음의 방식으로 식(1)을 보여줌으로써 수학적으로 도시한다.

M x 1 벡터

는 J 벡터 항들의 합이고, 합에서 제 j 항은 제 j 서브 스트림 s_j를 곱한 가중치 행렬(w _j)의 제 j 열 벡터이다. 그러므로, 남은 수행할 모든 것은 J 개의 서브 스트림들 각각에 대한 복합 가중치들을 선택하는 것으로, 가중치 행렬 W의 열들이 될 것이다.

제 j 서브 스트림에 대한 가중치들을 선택함에 있어서, 수신기에서 제 j 서브 스트림에 대한 신호 대 간섭 플러스 잡음 비(SINR)를 최소화하기 위해서 q≠j에 대응하는 다른 방향들로 보내진 전력을 최소화하는 것이 바람직하다. 하나의 가능한 접근은 방향 Ω_j에서 빔 피크를 발생하고 그 외 다른 방향들 Ω_q의(q ≠j, 1≤{j, q} ≤J) 각각에서 널(null)을 발생하도록 한 세트의 가중치들을 결정하는 것이다. 이것은 표준 어레이 처리 문제이지만, 각각의 서브 스트림을 고려하여, 총 J 회 적용되어야 한다. 대안으로서의 접근법은 원하는 방향 이외의 모든 방향들을 잡음으로서 취급하고, 방향 Ω_j에서 빔 피크가 있는 상태에 있는 어레이의 잡음 출력을 최소화하는 것이다. 예를 들면, IEEE 회보, Vol. 85 No. 8 (1997년 8월), 1195 내지 1435 페이지의 논문 "Application of Antenna Arrays to Mobile Communications, Part II: Beam-forming and Direction-of-Arrival Considerations"에 기재된 바와 같이 다양한 알려진 방법들이 상기 목적들 중 어느 하나를 달성할 수 있다.

간단하게 하기 위해서, 본 발명의 실시예를 예시하기 위해서 제 1 접근법을 사용하도록 하겠다. 기본 원리는 각각의 서브 스트림에 대해 다음 식을 푸는 것이다.

여기서 A는 J 개의 서브 스트림들이 송신될 방향들 Ω_j에 대한 조정(steering) 벡터들 a(Ω_j)이 열들인(즉, A = [a(Ω₁), a(Ω₂),...,a(Ω_j)]) M x J 행렬이며, e _j는 1인 j 번째를 제외한 모두 제로인 원소들을 갖는 행 벡터(1x J)이다(즉, e _j의 제p 원소는 (e _j)_p=δ_pj, 따라서 예를 들면 J=5인 경우 e ₂=[01000]). 조정 벡터의 원소들은 방향 Ω_j에서의 피크를 갖는 빔 패턴을 생성하기 위해서 어레이 원소들에 필요한 응답들일 뿐이다. 그러므로, 제 j 조정 벡터(혹은 A의 제j 열)은 다음 식에 의해 주어진다.

여기서 τ_i(Ω_j)는 어레이의 제 m 요소(1≤m≤M)와 임의의 원점 사이에 인가된 신호의 시간 지연이다. 이것을 도 5에 도시하였으며, 여기서 거리들 Δ_i은 Δ_i(Ω_j) =τ_i(Ω_j)c에 의한 시간 지연들에 관계된 것이고 c는 광속이다.

식(3)을 반대로 하면, 방향 Ω_j에서의 피크를 생성하고 그 외 다른 J-1 방향들에서 널을 생성하는 올바른 가중치들은

이다. 이것은 J=M이고, 따라서 A는 정방향인 것을 가정한 것이다. J≠M이면, 식(3)을 풀기 위해서 비-정방 행렬들에 대한 일반화된 역행렬 또는 무어-펜로즈 의사 역 행렬(Generalised Inverse or Moore-Penrose Pseudoinverse) A ⁺을 사용할 수 있다.

간단히 말하면, 제 j 서브 스트림에 필요한 가중치들의 세트는 단지 A의 역행렬의 제 j 열이다. 그러므로, 방향들 Ω_j이 결정되었으면, 조정 행렬 A가 구성될 수 있고 역 행렬 A ^-1(또는 A ⁺)이 산출될 수 있다. 이것은 필요한 모든 정보이다. 각 서브 스트림에 대한 올바른 가중치들은 역 행렬의 적합한 행들일 뿐이다.

하나의 다음 단계는 비트들의 프레임에서 트레이닝 시퀀스들을 송신하는 것으로, 이것은 서브 스트림들을 추출하기 위해서 수신기에서 필요한 것이다. 수신기에서 필요로 하는 두 개의 유형의 트레이닝 시퀀스들이 있는데, 하나는 각도 스펙트럼 A(Ω)의 측정을 행할 수 있게 하며 다른 하나는 전달 행렬 H을 결정하기 위한 것이다. 이들에 대해 이하에서 더 설명될 것이다.

도 6을 참조하여 트랜시버의 수신기부를 고찰한다. 수신기(112)의 실시예를 논의함에 있어, 링크의 상대측의 송신기는 서브 스트림들을 상이한 방향들로 전송하는 전술한 기술 또는 서브 스트림들을 개개의 안테나들로 보내는 BLAST와 같은 기술을 사용하여 K개의 서브 스트림들을 송신한 것으로 가정한다. 다음에 기술되는 단계들은 실제로는 송신기에 대해 앞에서 기술한 단계들 전에 일어날 것이다.

수신기(112)에서 필요한 제 1 단계는 측정 블록(306)에서 각도 전력 스펙트럼 A(Ω)을 측정하는 것이다. 이러한 측정은 총 도달 전력이 상이한 도달 각도들 Ω에 걸쳐 어떻게 분포되는가를 결정한다. 이러한 측정을 정확하게 행할 수 있기 위해서는 링크(110)의 상대측의 송신기(106)에서 한 기간의 데이터 프레임 동안 적합한 트레이닝 신호를 보내야 한다. 적합한 트레이닝 신호는 환경 내 모든 가능한 산란체들에 조사되는 신호일 것이다(즉, 송신기(106)로부터 전방향으로 또는 등방성으로 전송된 신호). 이것은, 예를 들면, 한 프레임의 기간 동안 단일 안테나 요소(106)로부터 송신함으로써 달성될 수도 있을 것이다(이 요소가 전방향성이라고 가정할 때). 후술하는 바와 같이 트레이닝 신호는 또한 전달 행렬 H의 측정을 허용해야 한다.

각도 스펙트럼을 측정할 수 있는 다양한 알려진 방법들이 있다. 가장 통상적인 방법은 안테나들의 어레이에 걸쳐 수신되는 신호에 대한 단순 프리에 변환(Simple Fourier transform)이다. 다른 기술들은 수신된 어레이 신호에 대한 슈퍼-분해능(super-resolution) 알고리즘들을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 알고리즘들은 예를 들면 음향, 음성 및 신호 처리에 관한 IEEE 회보, Vol. ASSP-37 (1989), 384 내지 995 페이지의 R ROY 및 T Kailath에 의한 논문 "ESPRIT-Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques"에 기재되어 있다. 이들은 프리에 변환보다 계산 집약적이지만, 인입하는 복수 경로의 신호들의 훨씬 더 높은 각도 분해능을 가능하게 한다. 알고리즘들의 정확한 특징은 사용된 어레이의 배열 및 기하학적 형태에 의존할 것이다.

일단 각도 전력 스펙트럼이 결정되었으면, 다음 단계는 서브 스트림들이 수신하게 될 상이한 J 개의 방향들(및 최후에는 송신을 위한 다음 서브 스트림들을 송신기(106)에 의해 송신하게 될 방향들)을 방향 발견 블록(308)에서 선택하는 것이다. 수신기가 모든 서브 스트림들을 명확하게 추출할 수 있도록, 최소한, 송신된 서브 스트림들의 수 K 만큼의 J 방향들이 있어야 한다. 한 방법은 단순히 가장 큰 SNR의 J개의 피크들에 대한 각도 스펙트럼을 찾는 것이다. 이것은, 복수 경로의 신호들이 수신하게 될 한 세트의 J 방향들(Ω₁, Ω₂,...,Ω_J)이 얻어지게 될 것이다.

어레이의 안테나 요소들(108)의 수, M 은 J의 최대값을 설정한다. 이것은 잘 알려진 바와 같이, M 안테나 요소들의 어레이가 단지 안테나 패턴의 널들을 명시함에 있어 최대 M-1의 자유도들을 가질 수 있기 때문이다. 그러므로, 각각의 서브 스트림에 대해 널들이 명시될 수 있는 (따라서 다른 독립적인 서브 스트림들이 수신될 수 있는) 많아야 M-1개의 독립적인 방향들이 존재하고, 따라서 서브 스트림들의 최대 수는 M이다. 그러므로 무선 링크(110)의 양측의 송수신기들은 다른 송수신기의 어레이에서의 안테나들(108)의 수의 정보를 갖는 것이 중요하다.

안테나 요소들의 어레이(108)에 걸쳐 수신된 신호들은 벡터

로 간주될 수 있고, 여기서 제 m 원소는 제 m 안테나에 의해 수신된 신호이다. 복수 빔 가중치 행렬(304)은 한 세트의 가중치들을 벡터 r'에 적용함으로써 또 다른 신호들의 벡터 r=[r₁...r_j...r_j]^T를 제공하도록 하며, 이것은 앞서 결정된 방향들(Ω_j)로부터 수신된 신호들이다. 즉, 다음과 같다.

그러므로 r_j가 방향(Ω_j)으로부터 수신되는 신호가 되도록 가중치 행렬

의 행들을 선택하는 것이 필요하다. 사실 이 문제는 송신기부에서 제 j 서브 스트림을 방향(Ω_j)으로 송신할 가중치들을 선택하는 방법을 결정할 때 이미 해결되었다. 수신 및 송신 어레이의 상호 관계에 기인하여, 주어진 방향으로 송신 및 수신에 대한 가중치들은 동일할 것이다. 그러므로

가 되고, 여기서 T는 행렬의 전치를 나타내며 수학적으로 신호 벡터들과 가중치 행렬

을 올바르게 곱하도록 하는데 필요하다. 그러나, 실제 수신기에서는 송신기 모드 및 수신기 모드 양 경우의 신호들의 방향들의 역은 전치가 되므로, 양 모드 간에 가중치들을 변경할 필요는 전혀 없다.

수신기(112)에서의 다음 단계는 J개의 선택된 수신 방향들로부터 수신된 한 세트의 J 개의 신호들을, 추출 블록(606)에서 처리하여 무선 링크의 상대측에서 전송되는 K개의 서브 스트림들을 추정한 K 신호들(

로 표기, 1≤k≤K)을 생성하는 것이다. J개의 신호들은 K개의 미지수들, 즉 서브 스트림 s_k에 대한 J개의 연립 방정식들을 생성하는데 사용된다.

각각의 J개의 신호들(또는 식들)에서 K개의 서브 스트림들에 곱해진 계수들 h_jk는 K개의 송신 방향들과 J개의 수신 방향들 간의 복합 전달 계수들을 나타내는 전달 행렬 H의 원소들이다(대안으로, 수신기(112)가 BLAST-유형의 송신기로부터 수신하고 있다면, 그 후, 계수 h_jk는 제 k 송신기 안테나와 제 j 수신 방향 간의 계수를 나타낸다.). 그러므로, 채널 특징화 블록(608)에 의해, 어떤 트레이닝 방식을 통해 전달 행렬이 결정되었으면, 문제는 근본적으로 식(8)에 나타내어진 연립 방정식들(J≥K라 가정할 때)의 세트를 푸는 것이다. n_j 항들은 환경 및 송수신기들에서의 열 잡음에 기인한 가산적인 백색 가우스 잡음을 나타내고 동등하게 분포되거나, 독립적이진 않다.

또한 확립된 기술들을 사용하여 서브 스트림들을 추출할 수 있는 다양한 방법들이 있다. 이들 기술들은 상이한 사용자들을 확인하는 것을 목적으로 하는, CDMA에서 사용된 복수 사용자 검출 시스템들에 일반적으로 기초한다. 이 대신 여기서는 다른 신호들을 전하는 상이한 서브 스트림들을 확인하는 것이 목적이다. BLAST 시스템에서, 단일의 서브 스트림 r_k를 디코드하려는 시도가 이루어질 때, 간섭 서브 스트림들로부터의 모든 다른 것들은 '널'이 되고 이미 검출된 임의의 서브 스트림들을 신호들의 수신된 벡터

로부터 감해진다. 간섭 서브 스트림들을 널로 하는 과정은 송신기(106)에 의한 서브 스트림들의 빔형성에 대해 전술한 바와 매우 유사하며, 또는 위에 인용한 BLAST에 관한 논문에 상세히 기재되어 있다.

근본적으로 이들 기술들은 선형 연립 방정식들을 푸는 통상의 방법들과 동일하고, 차이점은 본 경우에서 방정식들은 시스템 내 잡음이 있기 때문에 완전히 알려지지 않은 양들을 포함한다는 것이다. 이 때문에,

는 서브 스트림 자체가 아니라, 통상의 통신 시스템들에서와 같이 제 k 서브 스트림에 대한 결정 통계치이다. 그러므로, 각각의 서브 스트림

은, 통상의 비트-결정 복조 프로세스, 즉 그것이 1인지 0인지를 처리한다. 따라서, 이들 기술들을 사용하여 K 개의 서브 스트림들이 복구되고 다중화 블록(610)에 의해 다시 다중화되어 본래의 높은 데이터 레이트의 원 비트스트림 R(t)을 다시 생성한다.

본 발명은 원칙적으로 높은 스펙트럼 효율(즉, 비교적 작은 대역폭에 높은 데이터 레이트들)을 갖는 데이터 레이트들을 제공하는 임의의 무선 통신 시나리오에 적용될 수 있다. 본 발명이 효과적으로 동작하게 하는 주 필요조건은 각도로 분리된 충분히 독립적인 복수 경로의 신호들이다. 독립적인 복수 경로 성분들의 수 J 가 송신기 어레이에서 안테나들의 수 M 이상인 한, MIMO 시스템에 사용된 본 송수신기아키텍처의 '샤논(Shannon)' 용량은 M 에 따라 선형적으로 증가할 것이다. 전술한 대부분의 분석은 송신기(106) 및 수신기(112)가 준-정적인 상태, 즉 채널(즉, 전달 행렬 H의 원소들)에서 매우 느린 변경들을 야기하는 이동하는 사용자들 혹은 객체들로 고정된 송신기 및 수신기인 것으로 가정한다.. 그러나, 시스템은 전달 행렬에서의 변화들이 일어나는 평균 기간보다 프레임 기간이 현저히 짧은 한, 움직이는 송신기 및 수신기에 대처할 수 있어, 시스템이 고정된 점 대 점 실내 무선 링크들뿐만 아니라, 이동 셀룰라 통신들에 적합하게 한다.

본 발명은 송수신기로서의 사용만이 아니라, 전술한 적합한 수정들이 제공된다면, 어떤 다른 수신기 혹은 송신기 구조, 예를 들면 BLAST에 결합된 송신기만으로서 및 수신기만으로서의 사용에 적합하다. 특히, 단말이 단지 송신기로서 본 발명의 기술들을 사용하였다면, 여전히 수신기는 송신 방향들을 결정할 수 있도록, 방향을 갖는 수신 신호 특성들의 변화를 결정할 수 있어야 할 것이다.

전술한 실시예들에서는 가장 강한 신호들이 수신된 방향들 및 따라서 최적의 송신 및 수신 방향들을 결정하기 위해서 수신된 신호들의 각도 전력 스펙트럼 A(Ω)을 이용하였다. 그러나, 다른 신호 특성들, 예를 들면 SNR이 바람직한 방향들을 선택함에 있어서 적합한 근거를 제공하는 한, 대신 사용될 수도 있을 것이다. 어떤 신호 특성이 사용되든간에, 전 범위의 방향들로부터 도달하는 신호들을 특징화하는 것이 항상 필요하거나 바람직하진 않을 것이다. 예를 들면, 지상 기반의 단말은 거의 수직의 방향으로부터 도달하는 신호들을 무시하도록 선택할 수 있다.

본 발명에 대한 일련의 수정들이 가능하다. 빔형성은 적응성일 수 있고, 따라서 서브 스트림들의 수 J 및 이들의 방향 Ω_j를 가변시키거나, 고정되게 할 수 있으며, 후자는 복잡도가 덜 하다. 비교적 간단한 시스템에서 모든 서브 스트림들의 전력 및 비트 레이트는 동일한 반면, 보다 복잡한 시스템에서 각 서브 스트림의 전력 및/또는 비트 레이트는 수신된 SNR에 따라 다를 수도 있을 것이다. 안테나들(108)의 어레이의 기하학적 형태는 복수 경로의 신호들이 명확하게 관찰될 수 있는 차원들의 수에서의 대응하는 증가를 제공하도록 1, 2 혹은 3차원에 걸쳐 있을 수 있다.

본 발명을 읽음으로부터, 다른 수정들이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 이러한 수정들은 무선 통신 시스템 및 이의 구성 부품의 설계, 제조 및 사용에 이미 알려져 있고, 여기 이미 기술된 특징 대신에 혹은 이에 더하여 사용될 수 있는 다른 특징들을 포함할 수 있다.

본 명세서 및 청구범위들에서 단수로 표시된 앞의 요소는 복수의 이러한 요소를 배제하는 것은 아니다. 또한, "포함한다(comprising)"라는 용어는 열거된 것 외의 다른 요소 및 단계들을 배제하지 않는다.

Claims

복수의 안테나들을 각각 구비한 제 1 및 제 2 단말들 간 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 제 1 단말은 상기 제 2 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하는 방향 결정 수단,상기 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 각각의 복수의 신호들을 수신하는 수단, 상기 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하는 수단, 및 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 상기 복수의 서브 스트림들을 결합하는 수단을 구비하는 수신 수단을 포함하고, 상기 제 1 단말은 송신하기 위한 신호를 복수의 서브 스트림들로 분리하는 수단, 및 상기 수신 수단에 의해 결정된 상기 복수의 방향들 중 각각의 방향으로 각각의 서브 스트림을 송신하는 수단을 구비하는 송신 수단을 더 포함하는, 무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수신 수단은 인입 신호들의 각도 전력 분포를 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 방향 결정 수단은 상기 제 2 단말로부터 가장 강한 신호들이 도달하는 방향들을 상기 복수의 방향들로서 선택하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
단말과 다른 단말간 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 단말에 있어서, 상기 다른 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하는 방향 결정 수단을 구비한 수신 수단이 제공되고, 송신하기 위한 신호를 복수의 서브 스트림들로 분리하는 수단, 및 상기 수신 수단에 의해 결정된 상기 복수의 방향들 중 각각의 방향으로 각각의 서브 스트림을 송신하는 수단을 구비한 송신 수단이 제공되는, 단말.
제 4 항에 있어서,

상기 수신 수단은 상기 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 각각의 복수의 신호들을 수신하는 수단, 상기 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하는 수단, 및 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 상기 복수의 서브 스트림들을 결합하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
제 5 항에 있어서,

송신된 서브 스트림 수와 수신된 서브 스트림 수는 동일하지 않은 것을 특징으로 하는, 단말.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수신 수단은 인입 신호들의 각도 전력 분포를 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
제 7 항에 있어서,

상기 방향 결정 수단은 상기 제 2 단말로부터 가장 강한 신호들이 도달하는 방향들을 상기 복수의 방향들로서 선택하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 송신 수단은 어레이로서 복수의 안테나들을 동작시키고, 안테나 패턴에서 피크가 상기 각각의 방향에 대응하며 상기 안테나 패턴에서 널(null)들이 다른 서브 스트림들이 송신되는 상기 방향들에 대응하게 각각의 서브 스트림에 대한 안테나 패턴을 적응시키도록 동작 가능한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 송신 수단은 상기 서브 스트림의 신호 품질 파라미터에 따라 각 서브 스트림의 전력 및/또는 비트레이트를 독립적으로 조정하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
단말과 다른 단말 간의 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 단말에 있어서, 상기 다른 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하는 방향 결정 수단, 상기 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 각각의 복수의 신호들을 수신하는 수단, 상기 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하는 수단, 및 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 상기 복수의 서브 스트림들을 결합하는 수단을 구비한 수신 수단이 제공되는, 단말.
복수의 안테나들을 각각 구비한 제 1 및 제 2 단말들 간의 복수의 경로들을 포함하는 통신 채널을 갖는 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법에 있어서, 상기 제 1 단말이 상기 제 2 단말로부터 신호들이 도달하는 복수의 방향들을 결정하고, 상기 복수의 방향들 중 일부 혹은 전부로부터 신호들을 수신하고, 상기 수신된 신호들로부터 복수의 서브 스트림들을 추출하고, 출력 데이터 스트림을 제공하기 위해 상기 복수의 서브 스트림들을 결합하는 것을 포함하며, 상기 방법은 또한, 상기 제 1 단말이 송신하기 위한 신호를 복수의 서브 스트림들로 분리하고, 결정된 복수의 방향들 중 각각의 방향으로 각각의 서브 스트림을 송신하는 것을 포함하는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 서브 스트림의 신호 품질 파라미터에 따라 각 송신된 서브 스트림의 전력 및/또는 비트레이트를 독립적으로 조정하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템 동작 방법.