KR100812588B1

KR100812588B1 - Ｍｉｍｏ 통신 시스템에서의 송신 및 수신 체인의캘리브레이션

Info

Publication number: KR100812588B1
Application number: KR1020067023048A
Authority: KR
Inventors: 하칸 이나노글루
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2008-03-13
Also published as: US20100183088A1; CN1961551A; TWI373237B; US7486740B2; CA2561549C; JP4494462B2; WO2005101772A1; CA2694190A1; EP1738547A1; US20050227628A1; CA2561549A1; CN102176708B; CN102176708A; CN1961551B; US7991067B2; CA2694190C; JP2007531467A; EP2509268A1; EP2509268B1; TW200611527A

Abstract

무선 엔티티에서 송신 및 수신 체인을 캘리브레이팅하기 위한 기술을 설명한다. 사전-캘리브레이션의 경우, 수신기 유닛 및 송신 체인에서의 N 개의 송신기 유닛에 대한 N 개의 제 1 총 이득이 획득된다. 각 제 1 총 이득은 수신기 유닛 및 관련된 송신기 유닛에 대한 조합된 응답을 위한 것이다. 또한, 송신기 유닛 및 수신 체인에서의 N 개의 수신기 유닛에 대한 N 개의 제 2 총 이득이 획득된다. 각 제 2 총 이득은 송신기 유닛 및 관련된 수신기 유닛에 대한 조합된 응답을 위한 것이다. 각 송신기 유닛의 이득 및 각 수신기 유닛의 이득은 제 1 및 제 2 총 이득에 기초하여 결정된다. 이후, 하나 이상의 보정 행렬이 송신기 및 수신기 유닛의 이득에 기초하여 유도되고 이들 유닛의 응답을 보상 (account for) 하는데 이용된다.

사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 후속 캘리브레이션, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템, 송신/수신 체인

Description

ＭＩＭＯ 통신 시스템에서의 송신 및 수신 체인의 캘리브레이션{CALIBRATION OF TRANSMIT AND RECEIVE CHAINS IN A MIMO COMMUNICATION SYSTEM}

배경

Ⅰ. 기술분야

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템의 무선 엔티티에서의 송신 및 수신 체인을 캘리브레이팅하기 위한 기술에 관한 것이다.

Ⅱ. 배경기술

MIMO 시스템은 데이터 송신을 위해 다중 (Ｎ_T) 송신 안테나 및 다중 (Ｎ_R) 수신 안테나를 채용한다. Ｎ_T 송신 및 Ｎ_R 수신 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 Ｎ_S ≤ min{Ｎ_T, Ｎ_R} 인 Ｎ_S 공간 채널로 분해될 수도 있다. Ｎ_S 공간 채널은 더 높은 총 스루풋을 달성하기 위해 병렬로 또는 더 큰 신뢰도를 달성하기 위해 중복적으로 데이터를 송신하는데 이용될 수도 있다.

높은 성능을 획득하기 위해, 송신 엔티티에서 수신 엔티티로의 전체 송신 경로의 응답을 아는 것이 종종 필요하다. "유효" 채널이라고 지칭될 수도 있는 이러한 송신 경로는 통상적으로 송신 엔티티에서의 송신 체인, MIMO 채널, 및 수신 엔티티에서의 수신 체인을 포함한다. 송신 체인은 각 송신 안테나에 대한 송신 기 유닛인 Ｎ_T 송신기 유닛들을 포함한다. 각 송신기 유닛은, 베이스밴드 신호에 대해 신호 컨디셔닝을 수행하여, 관련된 송신 안테나로부터 송신에 적절한 무선 주파수 (RF) 송신 신호를 발생시키는 회로 (예를 들어, 디지털/아날로그 컨버터, 필터, 증폭기, 믹서 등) 를 포함한다. Ｎ_T 송신기 유닛은 이들 유닛 내의 회로의 차이로 인해 상이한 응답을 가질 수도 있다. 수신 체인은 각 수신 안테나에 대한 수신기 유닛인 Ｎ_R 수신기 유닛들을 포함한다. 각 수신기 유닛은 관련된 수신 안테나로부터의 RF 수신 신호에 대해 신호 컨디셔닝을 수행하여, 수신된 베이스밴드 신호를 획득하는 회로 (예를 들어, 필터, 증폭기, 믹서, 아날로그/디지털 컨버터 등) 를 포함한다. 또한, Ｎ_R 수신기 유닛은 이들 유닛 내의 회로의 차이로 인해 상이한 응답을 가질 수도 있다.

유효 채널 응답은 MIMO 채널의 응답뿐만 아니라 송신 및 수신 체인의 응답을 포함한다. 송신 및 수신 체인의 응답이 결정되고 보상 (account for) 될 수 있으면, 채널 추정은 단순화될 수도 있고 성능은 개선될 수도 있다. 채널 추정의 단순화는, 이하 설명할 바와 같이, 다운링크 및 업링크가 시분할 듀플렉스 (time division duplex) 방식으로 단일 주파수 밴드를 공유하는 MIMO 시스템에 특히 바람직하다.

따라서, MIMO 시스템에서 송신 및 수신 엔티티에서의 송신 및 수신 체인을 캘리브레이팅하는 기술이 당업계에서 필요하다.

요약

이하, 무선 엔티티에서의 송신 및 수신 체인을 캘리브레이팅하기 위한 기술을 설명한다. 무선 엔티티는 사용자 단말기 또는 액세스 포인트일 수도 있다. 송신 및 수신 체인의 응답은 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 및/또는 후속 캘리브레이션을 수행함으로써 결정 및 보상될 수도 있다.

사전-캘리브레이션의 경우, 하나의 수신기 유닛 및 N 개의 송신 체인의 송신기 유닛에 대한 N 개의 제 1 총 이득이 획득되는데, 각 송신기 유닛에 대해 하나의 제 1 총 이득이 획득되고, N > 1 이다. 각 제 1 총 이득은 수신기 유닛 및 관련된 송신기 유닛의 조합 이득을 나타낸다. 또한, 송신기 유닛 및 N 개의 수신 체인의 수신기 유닛에 대한 N 개의 제 2 총 이득이 획득되는데, 각 수신기 유닛에 대해 하나의 제 2 총 이득이 획득된다. 각 제 2 총 이득은 송신기 유닛 및 관련된 수신기 유닛의 조합 이득을 나타낸다. 송신기 유닛 i 및 수신기 유닛 j 의 총 이득은, 송신기 유닛 i 를 통해 테스트 신호 (예를 들어, 톤) 를 전송하고, 수신기 유닛 j 을 통해 수신된 테스트 톤을 측정하며, 수신된 테스트 신호 레벨 대 전송된 테스트 신호 레벨의 비율로서 총 복합 이득을 계산함으로써 획득될 수도 있다. 각 송신기 유닛의 이득은 N 개의 제 1 총 이득에 기초하여 결정되고, 각 수신기 유닛의 이득은 N 개의 제 2 총 이득에 기초하여 결정된다. 이후, 하나 이상의 보정 행렬은 N 개의 송신기 유닛의 이득 및 N 개의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 유도된다. 하나 이상의 보정 행렬은 무선 엔티티에서의 송신기 및 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용된다.

필드 캘리브레이션의 경우, 액세스 포인트는 다운링크를 통해 MIMO 파일럿 (이하 상술) 을 송신하고, 사용자 단말기는 업링크를 통해 MIMO 파일럿을 송신한 다. 다운링크 및 업링크에 대한 MIMO 채널 응답의 추정치는, 상술하는 바와 같이, 각각 다운링크 및 업링크 MIMO 파일럿에 기초하여 획득되고, 하나 이상의 각 무선 엔티티에 대한 업데이트된 보정 행렬을 유도하는데 이용된다. 무선 엔티티 모두에 대한 업데이트된 보정 행렬은 사전-캘리브레이션을 통해 이들 엔티티에 대해 획득된 보정 행렬을 대신하여 이용될 수도 있다.

후속 캘리브레이션의 경우, 후술하는 바와 같이, 하나의 무선 엔티티 (예를 들어, 액세스 포인트) 는 2 개의 상이한 파일럿을 송신하고 다른 하나의 무선 엔티티 (예를 들어, 사용자 단말기) 는 파일럿에 기초하여 액세스 포인트 및 사용자 단말기에 대한 보정 행렬에서 에러를 추정한다. 이후, 무선 엔티티 모두에 대한 보정 행렬은 결정된 에러에 기초하여 업데이트될 수도 있다.

일반적으로, 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 및 후속 캘리브레이션은 언제나, 어떠한 순서로도 수행될 수도 있다. 이하, 본 발명의 다양한 양태 및 실시형태를 더 상세히 설명한다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 캘리브레이션의 총 프로세스 및 통상의 동작을 도시한다.

도 2 는 무선 엔티티의 블록도이다.

도 3 은 사전-캘리브레이션을 수행하기 위한 프로세스를 도시한다.

도 4 는 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 송신 및 수신 체인을 도시한다.

도 5 는 각 송신 및 수신 체인에 대한 보정 행렬의 이용을 도시한다.

도 6 은 송신 경로의 보정 행렬의 이용을 도시한다.

도 7 은 수신 경로의 보정 행렬의 이용을 도시한다.

도 8 은 액세스 포인트 및 사용자 단말기의 블록도를 도시한다.

발명의 상세한 설명

여기에서, 단어 "예시적인" 은 "예, 예시, 또는 예증으로서 제공하는" 을 의미하는데 이용된다. 여기서 "예시적인"으로 설명된 실시형태는 다른 실시형태보다 반드시 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

도 1 은 캘리브레이션 및 통상의 동작에 대한 액세스 포인트 및 사용자 단말기에 의해 수행되는 프로세스 (100) 의 흐름도를 도시한다. 초기에, 사전-캘리브레이션이 액세스 포인트 (블록 110a) 및 사용자 단말기 (블록 110b) 에 대해 개별적으로 수행되어 이들 엔티티에서의 송신/수신 체인의 응답을 보상하는데 이용될 수도 있는 보정 행렬을 유도할 수도 있다. 사전-캘리브레이션은 배치 이후 또는 다른 때에 제조 동안 수행될 수도 있다. 필드 캘리브레이션은 필드에서 액세스 포인트 및 사용자 단말기에 의해 공동으로 수행되어 이들 엔티티에 대해 업데이트된 행렬을 획득할 수도 있다 (블록 120).

통상의 동작의 경우, 사용자 단말기는 사용자 단말기의 송신 경로에 대한 보정 행렬이 있다면, 이를 이용하여 업링크의 데이터를 송신할 수도 있다 (블록 132). 액세스 포인트는 액세스 포인트의 수신 경로에 대한 보정 행렬이 있다면, 이를 이용하여 업링크 송신을 수신할 수도 있다 (블록 134). 또한, 액세스 포인트는 액세스 포인트의 송신 경로에 대한 보정 행렬이 있다면, 이를 이용하여 다운링크의 데이터를 송신할 수도 있다 (블록 136). 사용자 단말기는 사용자 단말기의 수신 경로에 대한 보정 행렬이 있다면, 이를 이용하여 다운링크 송신을 수신할 수도 있다 (블록 138).

후속 캘리브레이션이 액세스 포인트와 사용자 단말기에 의해 공동으로 수행되어 보정 행렬에서의 에러를 추정하고 이들 엔티티에 대한 보정 행렬을 업데이트할 수도 있다 (블록 140). 일반적으로, 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 후속 캘리브레이션 또는 이들의 임의의 조합이 수행되어 액세스 포인트 및 사용자 단말기에 대한 보정 행렬을 획득할 수도 있다. 또한, 캘리브레이션의 상이한 타입이 언제나 그리고 어떠한 순서로도 수행될 수도 있다.

MIMO 시스템은 주파수 분할 듀플렉스 (FDD) 또는 시분할 듀플렉스 (TDD) 채널 구조를 이용할 수도 있다. FDD MIMO 시스템의 경우, 다운링크 및 업링크는 할당된 별개 주파수 밴드이고, 하나의 링크에 대한 MIMO 채널 응답은 다른 링크에 대한 MIMO 채널 응답과 잘 상관하지 않을 수도 있다. 이 경우에, 후술하는 바와 같이, 각 무선 엔티티에 대한 송신 및 수신 체인의 응답은 (예를 들어, 사전-캘리브레이션을 수행함으로써) 결정될 수도 있고, 각 체인은 각각의 보정 행렬로 보상될 수도 있다.

TDD MIMO 시스템의 경우, 다운링크 및 업링크는 동일한 주파수 밴드를 공유하며, 다운링크는 시간 부분에 할당되고, 업링크는 잔여 시간 부분에 할당된다. 하나의 링크에 대한 MIMO 채널 응답은 다른 링크에 대한 MIMO 채널 응답과 많이 상관될 수도 있고 서로 상반적 (reciprocal) 이라고 가정될 수도 있다. 즉, Ｈ 가 안테나 어레이 A 에서 안테나 어레이 B 로의 채널 응답 행렬을 나타내면, 상반 채널은 어레이 B 에서 어레이 A 로의 커플링이 Ｈ ^T 로 주어진다는 것을 의미하고, " ^T " 는 전치를 나타낸다. 하나의 링크 (예를 들어, 업링크) 에 대한 채널 응답이 다른 링크 (예를 들어, 다운링크) 를 통해 수신된 파일럿에 기초하여 추정될 수도 있기 때문에, 채널 추정은 상반 채널로 단순화될 수도 있다. TDD MIMO 시스템의 경우, 후술하는 바와 같이, 다운링크 채널 응답과 업링크 채널 응답 간의 상관관계를 이용하는 방식으로 캘리브레이션이 수행될 수도 있다.

후술할 바와 같이, 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 및/또는 후속 캘리브레이션이 수행되어 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 송신 경로, 수신 경로, 또는 둘 다에 대한 보정 행렬을 유도할 수도 있다. 단순화를 위해, 다음의 설명은 노이즈 없는 환경 및 에러 없는 채널 추정을 가정한다. 따라서, 노이즈 용어는 이하 수학식에서 도시되지 않는다. 또한, 수신기 유닛은 그 중에서도 충분한 차단 (예를 들어, 30 dB 이상) 을 가지는 것으로 가정된다.

1. 사전- 캘리브레이션

도 2 는 N > 1 인 N 개의 안테나를 구비한 무선 엔티티 (200) 의 블록도이다. 무선 엔티티 (200) 는 무선 장치, 이동국, 또는 다른 용어로도 지칭될 수도 있는 사용자 단말기일 수도 있다. 또한, 무선 엔티티 (200) 는 기지국 또는 다른 용어로도 지칭될 수도 있는 액세스 포인트일 수도 있다.

송신 경로에서, 데이터 프로세서 (210) 는 데이터 심볼을 획득하기 위해 데 이터를 수신 및 프로세싱 (예를 들어, 인코딩, 인터리빙, 및 변조) 한다. 여기서 사용되는 바와 같이, "데이터 심볼"은 데이터의 변조 심볼이고, "파일럿 심볼"은 파일럿의 변조 심볼이다. 파일럿 심볼은 송신 및 수신 엔티티 모두에 의해 사전에 (a priori) 알려져 있다. 또한, 데이터 프로세서 (210) 는 데이터 심볼에 대해 공간 프로세싱을 수행할 수도 있고 N 개의 송신 심볼 스트림을 N 개의 송신기 유닛 (TMTR; 224a 내지 224n) 에 제공한다. 여기서 사용되는 바와 같이, "송신 심볼"은 안테나로부터 송신되는 심볼이다. 각 송신기 유닛 (224) 은 송신 심볼 스트림을 프로세싱하여, 서큘레이터 (226) 를 통해 안테나 커넥터 (228) 를 경유하여 안테나 (도 2 에 미도시) 로 발송되는 RF 송신 신호를 발생시킨다. 각 송신기 유닛 (224) 에 의한 프로세싱은 통상적으로 디지털/아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향변환 (upconversion) 을 통상적으로 포함한다.

수신 경로에서, (예를 들어, 다른 무선 엔티티로부터의) 하나 이상의 RF 송신 신호는 무선 엔티티 (200) 의 N 개의 안테나 (도 2 에 미도시) 각각에 의해 수신된다. 각 안테나로부터의 RF 수신 신호는 커넥터 (228) 를 경유하여 제공되고, 관련된 수신기 유닛 (RCVR; 234) 에 서큘레이터 (226) 를 통해 발송된다. 각 수신기 유닛 (234) 은 RF 수신 신호를 프로세싱하고 수신된 심볼의 스트림을 데이터 프로세서 (210) 에 제공한다. 각 수신기 유닛 (234) 에 의한 프로세싱은 주파수 하향변환 (downconversion), 증폭, 필터링, 및 아날로그/디지털 변환을 통상적으로 포함한다. 데이터 프로세서 (210) 는 모든 N 개의 수신기 유닛 (234a 내지 234n) 으로부터 수신된 심볼에 대해 수신기 공간 프로세싱 (또는 공간 매칭된 필터링) 을 수행하여, 다른 무선 엔티티에 의해 전송된 데이터 심볼의 추정치인, 검출된 심볼을 획득한다. 또한, 데이터 프로세서 (210) 는 검출된 심볼을 프로세싱 (예를 들어, 복조, 디인터리빙, 및 디코딩) 하여 디코딩된 데이터를 획득한다.

무선 엔티티 (200) 에서의 송신 경로에 대한 신호는,

와 같이 표현될 수도 있으며, 여기서

은 N 개의 안테나에 대한 N 개의 송신 (TX) 베이스밴드 신호의 벡터인데, x _i 는 안테나 i 에 대한 TX 베이스밴드 신호이고; Ｔ 는 N 개의 송신기 유닛에 대한 N 개의 복합 이득의 대각 행렬이며;

는 N 개의 안테나에 대한 N 개의 RF 송신 신호의 벡터인데, z _tx _,i 는 안테나 i 에 대한 RF 송신 신호이다.

무선 엔티티 (200) 에서의 수신 경로에 대한 신호는

와 같이 표현될 수도 있고,

는 N 개의 안테나에 대한 N 개의 RF 수신 신호의 벡터인데, z _rx _,i 는 안테나 i 에 대한 RF 수신 신호이고; Ｒ 은 N 개의 수신기 유닛에 대한 N 개의 복합 이득의 대각 행렬이며;

는 N 개의 안테나에 대한 N 개의 수신 (RX) 베이스밴드 신호의 벡터인데, y _i 는 안테나 i 에 대한 RX 베이스밴드 신호이다. RF 및 베이스밴드 신호는 시간의 함수이지만, 이는 단순화를 위해 상기에 나타내지 않았다.

행렬 Ｔ 및 Ｒ 은 디멘션 N×N 이고

와 같이 표현될 수 있으며, t_ii 는 송신기 유닛 i 에 대한 복합 이득이고 r_ii 은 수신기 유닛 i 에 대한 복합 이득이며, i = 1 ...N 이다. 송신기 및 수신기 유닛의 응답은 통상적으로 주파수의 함수이다. 단순화를 위해, 플랫 (flat) 주파수 응답이 송신기 및 수신기 유닛에 대해 가정된다. 이 경우에, 각 송신기 유닛의 응답은 단일 복합 이득 t_ii 에 의해 나타내고, 또한, 각 수신기 유닛의 응답은 단일 복합 이득 r_ii 에 의해 나타낸다.

도 3 은 무선 엔티티 (200) 에 대한 사전-캘리브레이션을 수행하기 위한 프로세스 (300) 의 흐름도를 도시한다. 프로세스 (200) 는 도 2 를 참조하여 설명한다.

안테나 1 에 대한 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 총 이득 r₁₁ ·t₁₁ 이 먼저 획득된다 (블록 312). 이는, 예를 들어, 회로 그라운드에 접속된 중심도체 (center conductor) 를 가진 터미네이션 커넥터와 안테나 1 에 대한 단락 (short-circuiting) 커넥터 (228a) 에 의해 달성될 수도 있다. 단락된 커넥터 (228a) 로, 서큘레이터 (226a) 와 커넥터 (228a) 사이의 포인트에서 RF 송신 신호 z_tx, ₁ 및 RF 수신 신호 z_rx,1 는

와 같이 표현될 수도 있으며, 신호 반전은 커넥터 (228a) 에서의 단락에 기인한다. 이후, TX 베이스밴드 신호 x ₁ (예를 들어, 단일 톤) 은 송신기 유닛 (224a) 에 적용되고, 수신기 유닛 (234a) 의 출력부에서의 RX 베이스밴드 신호 y ₁ 가 측정된다. TX 베이스밴드 신호 레벨은, 단락 안테나 포트로부터 반사된 신호가 어떠한 손상을 야기하지 않도록 하여야 한다. RF 송신 신호 z _tx _, ₁ 및 RX 베이스밴드 신호 y ₁ 는

, 및

과 같이 표현될 수도 있으며, 수학식 6 의 최우측량은 수학식 4 를 이용하여 획득된다. 수학식 5 및 수학식 6 을 조합하여, 다음의

이 획득된다. 수학식 7 은, 총 이득 r ₁₁·t ₁₁ 이 단락된 커넥터 (228a) 를 사용하여 안테나 1 에 대한 TX 베이스 벤드 신호 레벨 대 RX 베이스밴드 신호 레벨 비율의 음값으로서 획득될 수도 있다는 것을 나타낸다.

도 3 에서, 이후, 인덱스 i 는 2 로 초기화된다 (블록 314). 안테나 1 에 대한 송신기 유닛 1 및 안테나 i 에 대한 수신기 유닛 i 의 총 이득 r _ii ·t ₁₁ 이 획득된다 (블록 316). 또한, 안테나 i 에 대한 송신기 유닛 i 및 안테나 1 에 대한 수신기 유닛 1 의 총 이득 r ₁₁·t _ii 이 획득된다 (블록 318). 총 이득 r _ii ·t ₁₁ 및 r ₁₁·t _ii 은 다음과 같이 획득될 수도 있다. 터미네이션 커넥터는 커넥터 (228a) 로부터 제거되고, 공지의 특징을 가진 테스트 케이블은 안테나 1 에 대한 커넥터 (228a) 와 안테나 i 에 대한 커넥터 (228i) 사이에 접속된다. TX 베이스밴드 신호 x ₁ (예를 들어, 단일 톤) 는 송신기 유닛 (224a) 에 적용되고, 안테나 i 에 대한 수신기 유닛 (234i) 으로부터의 RX 베이스밴드 신호 y _i 가 측정된다. RX 베이스밴드 신호 y _i 는

과 같이 표현될 수도 있으며, α _cable 은 테스트 케이블의 위상 시프트와 손실 (loss) 에 대한 공지의 복합 값이다. 이후, 총 이득 r _ii ·t ₁₁ 은

과 같이 계산될 수도 있다.

유사하게는, TX 베이스밴드 신호 x ₁ (예를 들어, 단일 톤) 는 안테나 i 에 대한 송신기 유닛 (224i) 에 적용되고, 수신기 유닛 (234a) 으로부터의 RX 베이스밴드 신호 x ₁ 가 측정된다. RX 베이스밴드 신호 y _i 는

과 같이 표현될 수도 있다.

이후, 총 이득 r ₁₁·t _ii 은

과 같이 계산될 수도 있다. 수학식 9 및 11 은, 총 이득 r _ii ·t _jj 이 안테나 i 에 대한 RX 베이스밴드 신호 레벨 대 안테나 j 에 대한 TX 베이스밴드 신호 레벨의 비율의 스케일링 버전으로서 획득될 수도 있다는 것을 나타내며, 스케일링은 1/α _cable 에 의한다.

이후, 인덱스 i 가 N 과 동일한지 여부가 판정된다 (블록 320). 답이 '아니오'이면, 이후 인덱스 i 는 한 블록 (블록 322) 증가하고, 프로세스는 블록 316 으로 복귀하여 다른 안테나에 대한 총 이득의 쌍을 더 결정한다. 그렇지 않으면, 블록 320 에 대한 답이 '예'이면, 이후 프로세스는 블록 330 으로 진행한다.

도 2 는 (1) 송신기 유닛 (224) 으로부터 안테나로의 TX 베이스밴드 신호 및 (2) 안테나로부터 수신기 유닛 (234) 으로의 RF 수신 신호를 발송하는 서큘레이터 (226) 의 이용을 도시한다. 서큘레이터는 다운링크 및 업링크가 동일한 주파수 밴드를 공유하는 TDD 시스템에 통상적으로 이용된다. 또한, 스위치는 안테나로/로부터의 신호를 발송하기 위해 TDD 시스템에 이용될 수도 있다. 이 경우에, 안테나 1 에 대한 총 이득 r ₁₁·t ₁₁ 는 단락 커넥터 (228a) 에 의해 획득되지 않지만,

와 같이 획득될 수도 있으며, r _jj ·t _ii 는 수신기 유닛 j 및 송신기 유닛 i 에 대한 총 이득이다.

블록 312 는 안테나 1 에 대한 총 이득 r ₁₁·t ₁₁ 를 제공한다. 블록 316 및 318 의 N-1 이터레이션 (iteration) 은 안테나 1 및 안테나 2 내지 N 의 각각에 대한 2(N-1) 개의 총 이득 r ₁₁·t ₂₂ 내지 r ₁₁·t _NN 및 r ₂₂·t ₁₁ 내지 r _NN·t ₁₁ 을 제공한다. N 개의 송신기 유닛에 대한 이득의 행렬

는 N 개의 송신기 유닛 및 수신기 유닛 1 에 대한 N 개의 총 이득에 기초하여, 다음과 같이 획득될 수도 있다 (블록 330).

수학식 12 는

가 Ｔ 의 스케일링 버전임을 나타내며, 스케일링은 r ₁₁ 에 의한다.

유사하게, N 개의 수신기 유닛에 대한 이득의 행렬

는, 다음과 같이 송신기 유닛 1 및 N 개의 수신기 유닛에 대한 N 개의 총 이득 r ₁₁·t ₁₁ 내지 r _NN·t ₁₁ 에 기초하여 획득될 수도 있다 (블록 332).

수학식 13 은

이 Ｒ 의 스케일링 버전임을 나타내며, 스케일링은 t ₁₁ 에 의한다.

송신기 및 수신기 유닛의 응답을 보상할 수 있는 하나 이상의 보정 행렬은 후술하는 바와 같이, 행렬

및

에 기초하여 유도될 수도 있다 (블록 334). 이후, 프로세스는 종료한다.

도 4 는 MIMO 시스템 (400) 의 액세스 포인트 (410) 및 사용자 단말기 (450) 에서의 송신 및 수신 체인의 블록도를 도시한다. 액세스 포인트 (410) 에서의 다운링크의 경우, (벡터 ｘ _dn 로 표시되는) 송신 심볼은 송신 체인 (424) 에 의해 프로세싱되고 Ｎ_ap 안테나 (428) 로부터 무선 MIMO 채널 상에서 송신된다. 사용자 단말기 (450) 에서, Ｎ_ap 다운링크 신호는 Ｎ_ut 안테나 (452) 에 의해 수신되고 수신 체인 (454) 에 의해 프로세싱되어 (벡터 ｙ _dn 로 표시되는) 수신 심볼을 획득한다. 업링크의 경우, 사용자 단말기 (450) 에서, (벡터 ｘ _up 로 표시되는) 송신 심볼은 송신 체인 (464) 에 의해 프로세싱되고 Ｎ_ut 안테나 (452) 로부터 MIMO 채널 상에서 송신된다. 액세스 포인트 (410) 에서, Ｎ_ut 업링크 신호는 Ｎ_ap 안테나 (428) 에 의해 수신되고 수신 체인 (434) 에 의해 프로세싱되어 (벡터 ｙ _up 로 표시되는) 수신 심볼을 획득한다.

송신 체인 (424) 은 Ｎ_ap 액세스 포인트 안테나에 대한 Ｎ_ap 송신기 유닛을 포함하고 Ｎ_ap 송신기 유닛에 대한 Ｎ_ap 복합 이득과의 대각 행렬 Ｔ _ap, 즉

을 특징으로 한다. 수신기 체인 (434) 은 Ｎ_ap 액세스 포인트 안테나에 대한 Ｎ_ap 수신기 유닛을 포함하고 Ｎ_ap 수신기 유닛에 대한 Ｎ_ap 복합 이득과의 대각 행렬 Ｒ _ap, 즉

을 특징으로 한다. 도 3 에 상술한 바와 같이, 액세스 포인트 (410) 에 대해 사전-캘리브레이션이 수행되어 각각 Ｔ _ap 및 Ｒ _ap 의 스케일링 버전인 행렬

및

을 획득할 수도 있다.

유사하게, 송신 체인 (464) 은 Ｎ_ut 사용자 단말기 안테나에 대한 Ｎ_ut 송신기 유닛을 포함하고 Ｎ_ut 송신기 유닛에 대한 Ｎ_ut 복합 이득과의 대각 행렬 Ｔ _ut, 즉

을 특징으로 한다. 수신 체인 (454) 은 Ｎ_ut 사용자 단말기 안테나에 대한 Ｎ_ut 수신기 유닛을 포함하고 Ｎ_ut 수신기 유닛에 대한 Ｎ_ut 복합 이득과의 대각 행렬 Ｒ _ut, 즉

을 특징으로 한다. 또한, 사용자 단말기 (450) 에 대해 사전-캘리브레이션이 수행되어 각각, Ｔ _ut 및 Ｒ _ut 의 스케일링 버전인 행렬

및

을 획득할 수도 있다.

다음의 관계식은 수학식 12 및 13 에 기초하여 표현될 수도 있으며,

t _ap _,11 는 액세스 포인트 안테나 1 에 대한 송신기 유닛의 이득이고; r _ap _,11 는 액세스 포인트 안테나 1 에 대한 수신기 유닛의 이득이고; t _ut _,11 은 사용자 단말기 안테나 1 에 대한 송신기 유닛의 이득이며; r _ut _,11 는 사용자 단말기 안테나 1 에 대한 수신기 유닛의 이득이다.

일 실시형태에서, 각 송신 및 수신 체인의 응답은 그 체인에 대해 유도된 보정 행렬에 기초하여 보상된다. 각 체인에 대한 보정 행렬은 그 체인에 대한 대각 행렬의 역으로서 계산될 수도 있다. 송신 체인에 대한 보정 행렬은 송신 체인보다 먼저 적용되고, 수신 체인에 대한 보정 행렬은 수신 체인 이후에 적용된다.

도 5 는 액세스 포인트 (410a) 및 사용자 단말기 (450a) 에서의 각 송신 및 수신 체인의 응답을 보상하는 별개의 보정 행렬의 이용을 도시한다. 액세스 포인트 (410a) 에서의 다운링크에서, 송신 벡터 ｘ _dn 은 먼저 유닛 (522) 에 의해 보정 행렬

와 승산되고, 송신 체인 (424) 에 의해 프로세싱되며, Ｎ_ap 안테나 (428) 로부터 송신된다. 사용자 단말기 (450a) 에서, Ｎ_ap 다운링크 신호는 Ｎ_ut 안테나 (452) 에 의해 수신되고, 수신 체인 (454) 에 의해 프로세싱되며, 유닛 (556) 에 의해 보정 행렬

와 승산되어, 수신 벡터 ｙ _dn 을 획득한다.

사용자 단말기 (450a) 에서의 업링크에서, 송신 벡터 ｘ _up 는 먼저 유닛 (562) 에 의해 보정 행렬

와 승산되고, 송신 체인 (464) 에 의해 프로세싱되며, Ｎ_ut 안테나 (452) 로부터 송신된다. 액세스 포인트 (410a) 에서, Ｎ_ut 업링크 신호는 Ｎ_ap 안테나 (428) 에 의해 수신되고 수신 체인 (434) 에 의해 프로세싱되며, 유닛 (536) 에 의해 보정 행렬

와 승산되어, 수신 벡터 ｙ _up 을 획득한다.

유닛 (522) 과 송신 체인 (424) 의 조합 이득은 (1/r_ap, ₁₁)· Ｉ 로서 계산될 수도 있으며, 여기서 Ｉ 는 대각선을 따라 1 이고 다른 곳은 0 인 단위 행렬이다. 유사하게, 수신 체인 (434) 과 유닛 (536) 의 조합 이득은 (1/t_ap _,11)· Ｉ 로서 계산될 수도 있고, 수신 체인 (454) 와 유닛 (556) 의 조합 이득은 (1/t_ut _,11)·Ｉ 로서 계산될 수도 있으며, 유닛 (562) 과 송신 체인 (464) 의 조합 이득은 (1/r_ut _,11)·Ｉ 로서 계산될 수도 있다. 각 송신/수신 체인에 대한 보정 행렬의 이용은 그 체인에서 송신기/수신기 유닛에 걸쳐 본질적으로 플랫 응답을 야기한다. 스케일링 인자 (예를 들어, 1/r_ap, ₁₁) 는 동일한 양만큼 모든 안테나에 대한 송신 전력 및/또는 송신 심볼을 단순히 스케일링함으써 제거될 수도 있다.

상반 채널 (예를 들어, TDD MIMO 시스템) 의 경우, 다운링크에 대한 채널 응답 행렬은 Ｈ 로서 표시될 수도 있고, 업링크에 대한 채널 응답 행렬은 Ｈ ^T 로서 표시될 수도 있다. 임의의 보정 행렬 없이, 다운링크 및 업링크에 대한 수신 벡터는,

및

와 같이 표현될 수도 있다.

수학식 18 및 19 로부터, 적용가능한 송신 및 수신 체인의 응답을 포함하는, "유효" 다운링크 및 업링크 채널 응답, Ｈ _dn 및 Ｈ _up 은

와 같이 표현될 수도 있다. 수학식 20 에서 도시된 바와 같이, 액세스 포인트에서의 송신 및 수신 체인의 응답이 사용자 단말기에서의 송신 및 수신 체인의 응답과 동일하지 않으면, 이후, 유효 다운링크 및 업링크 채널 응답은 서로 상반적이지 않거나, 즉

이다.

다른 실시형태에서, 각 무선 엔티티에서의 송신 및 수신 체인의 응답은 송신 체인 이전의 송신 경로에 적용되는 단일 보정 행렬에 의해 보상된다. 수학식 20 의 2 개의 수학식이 조합되어 다음의

을 획득할 수도 있으며,

및

이다. Ｋ _aptx 는 액세스 포인트에 대한 Ｎ_ap×Ｎ_ap 대각 행렬이고 수신 체인 응답 Ｒ _ap 대 송신 체인 응답 Ｔ _ap 의 비율과 동일하고, 그 비율은 엘리먼트 별로 취해진다. 유사하 게, Ｋ _uttx 는 사용자 단말기에 대한 Ｎ_ut×Ｎ_ut 대각 행렬이고 수신 체인 응답 Ｒ _ut 대 송신 체인 응답 Ｔ _ut 의 비율과 동일하다.

또한, 수학식 21 은

와 같이 표현될 수도 있으며, Ｈ _cup 는 업링크에 대한 캘리브레이팅된 채널 응답이고, Ｈ _cdn 는 다운링크에 대한 캘리브레이팅된 채널 응답이다.

액세스 포인트에 대해 사전-캘리브레이션이 수행되어 행렬

및

를 획득할 수도 있다. 또한, 사용자 단말기에 대해 사전-캘리브레이션이 수행되어 행렬

및

를 획득할 수도 있다. 액세스 포인트 및 사용자 단말기에 대한 보정 행렬

및

는 각각,

및

와 같이 유도될 수도 있으며, k _aptx 및 k _uttx 는

및

로서 정의된 2 개의 스칼라이다.

도 6 은 액세스 포인트 (410b) 및 사용자 단말기 (450b) 에서의 송수신 체인의 응답을 보상하는 송신 경로상의 보정 행렬의 이용을 도시한다. 액세스 포인트 (410b) 에서의 다운링크에서, 송신 벡터 ｘ _dn 는 먼저 유닛 (622) 에 의해 보정 행렬

와 승산되고 송신 체인 (424) 에 의해 프로세싱되며, Ｎ_ap 안테나 (428) 로부터 송신된다. 사용자 단말기 (450b) 에서, Ｎ_ap 다운링크 신호는 Ｎ_ut 안테나 (452) 에 의해 수신되고 수신 체인 (454) 에 의해 프로세싱되어 수신 벡터 ｙ _dn 를 획득한다.

사용자 단말기 (450b) 에서의 업링크에서, 송신 벡터 ｘ _up 는 먼저 유닛 (662) 에 의해 보정 행렬

와 승산되고 송신 체인 (464) 에 의해 프로세싱되며, Ｎ_ut 안테나 (452) 로부터 송신된다. 액세스 포인트 (410b) 에서, Ｎ_ut 업링크 신호는 Ｎ_ap 안테나 (428) 에 의해 수신되고 수신 체인 (434) 에 의해 프로세싱되어 수신 벡터 ｙ _up 를 획득한다.

다운링크 및 업링크에 대한 수신 벡터는, 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 송신 경로에 각각 적용된 보정 행렬

및

를 이용하여,

및

와 같이 표현될 수도 있다. 수학식 25 및 26 으로부터, 보정 행렬

및

로 캘리브레이팅된 다운링크 및 업링크 채널 응답은

와 같이 표현될 수도 있다. 스칼라 k _aptx 및 k _uttx 는 다운링크 및 업링크의 상반 관계를 방해하지 않고,

는

의 전치의 스케일링 버전과 동일하고, 즉

이다.

또 다른 실시형태에서, 각 무선 엔티티에서의 송수신 체인의 응답은 수신 체인 이후의 수신 경로에 적용된 단일 보정 행렬에 의해 보상된다. 또한, 수학식 20 에서 2 개의 수학식이 조합되어 다음을

획득하며,

및

이다. 액세스 포인트 및 사용 자 단말기에 대한 보정 행렬

및

는 각각

및

와 같이 유도될 수도 있으며, k _aprx 및 k _utrx 는

및

로서 정의된 2 개의 스칼라이다.

도 7 은 액세스 포인트 (410c) 및 사용자 단말기 (450c) 에서의 송수신 체인의 응답을 보상하는 수신 경로에서의 보정 행렬의 이용을 도시한다. 액세스 포인트 (410c) 에서의 다운링크에서, 송신 벡터 ｘ _dn 는 송신 체인 (424) 에 의해 프로세싱되고 Ｎ_ap 안테나 (428) 로부터 송신된다. 사용자 단말기 (450c) 에서, Ｎ_ap 다운링크 신호는 Ｎ_ut 안테나 (452) 에 의해 수신되고, 수신 체인 (454) 에 의해 프로세싱되며, 유닛 (756) 에 의해 보정 행렬

와 더 승산되어, 수신 벡터 ｙ _dn 를 획득한다.

사용자 단말기 (450c) 에서의 업링크에서, 송신 벡터 ｘ _up 는 송신 체인 (464) 에 의해 프로세싱되고, Ｎ_ut 안테나 (452) 로부터 송신된다. 액세스 포인트 (410c) 에서, Ｎ_ut 업링크 신호는 Ｎ_ap 안테나 (428) 에 의해 수신되고, 수신 체인 (434) 에 의해 프로세싱되며, 유닛 (736) 에 의해 보정 행렬

와 더 승산되어 수신 벡터 ｙ _up 을 획득한다.

다운링크 및 업링크에 대한 수신 벡터는 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 수신 경로에 적용되는 보정 행렬

및

을 이용하여, 각각

및

와 같이 표현될 수도 있다. 수학식 31 및 32 로부터, 보정 행렬

및

로 캘리브레이팅된 다운링크 및 업링크 채널 응답은

와 같이 표현될 수도 있다. 또한, 스칼라 k _aprx 및 k _utrx 는 다운링크 및 업링크의 상반 관계를 방해하지 않고,

는

의 전치의 스케일링 버전과 동일하고, 즉

이다.

도 5 내지 7 에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 송수신 체인의 응답은 (도 5 에 도시된 바와 같은) 각 체인에 대한 보정 행렬, (도 6 에 도시된 바와 같은) 송신 경로에 대한 보정 행렬, 또는 (도 7 에 도시된 바와 같은) 수신 경로에 대한 보정 행렬로 보상될 수도 있다. 도 5 에 도시된 실시형태는 TDD 및 FDD MIMO 시스템 모두에 이용될 수도 있다. 도 6 및 7 에 도시된 실시형태는 TDD MIMO 시스템에 통상적으로 이용된다. TDD MIMO 시스템의 경우, 보정 행렬의 이용은, MIMO 채널 상에서 데이터 송신에 대한 채널 추정 및 공간 프로세싱 모두를 단순화할 수 있는, 하나의 링크에 대한 캘리브레이팅된 채널 응답으로 하여금 다른 링크에 대한 캘리브레이팅된 채널 응답으로 표현될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 사전-캘리브레이션 기술이 단일-캐리어 MIMO 시스템에 이용될 수도 있다. 또한, 이들 기술은, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 또는 다른 다중-캐리어 변조 기술을 이용할 수도 있는 다중-캐리어 MIMO 시스템에 이용될 수도 있다. OFDM 은 총 시스템 밴드폭을 톤, 서브캐리어, 빈, 및 주파수 채널로도 지칭되는 다중 (Ｎ_F) 직교 서브밴드로 효과적으로 구획한다. OFDM 에 있어서, 각 서브밴드는 데이터로 변조될 수도 있는 각각의 서브캐리어와 관련된다. OFDM (MIMO-OFDM 시스템) 을 이용하는 MIMO 시스템의 경우, 상술한 사전-캘리브레이션은 각 다중 서브밴드 (예를 들어, 송신에 이용되는 각 서브밴드) 에 대해 수행 될 수도 있다.

또한, 사전-캘리브레이션은 상이한 동작 파라미터에 대해 수행될 수도 있다. 송신 및/또는 수신 체인은 가변 이득을 가질 수도 있고, 상이한 이득 설정에서 송/수신 체인에 대해 상이한 응답이 획득될 수도 있다. 사전-캘리브레이션이 수행되어 상이한 이득 설정에 대해 상이한 보정 행렬을 획득할 수도 있다. 이후, 적절한 보정 행렬이 이들 체인에 대한 이득 설정에 기초하여 이용될 것이다. 일반적으로, 소정 파라미터 (예를 들어, 이득, 온도 등) 의 하나 또는 다중 값에 대해 사전-캘리브레이션이 수행되어 각 파라미터 값에서 송/수신 체인의 응답을 보상할 수 있는 보정 행렬을 획득할 수도 있다.

2. 필드 캘리브레이션

필드 캘리브레이션이 수행되어 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 송/수신 체인의 응답을 결정하고 보상할 수도 있다. 필드 캘리브레이션의 경우, 액세스 포인트는 다운링크를 통해 MIMO 파일럿을 송신하고, 사용자 단말기는 업링크를 통해 MIMO 파일럿을 송신한다. MIMO 파일럿은, 각 송신 안테나로부터의 파일럿 송신이 수신 엔티티에 의해 식별가능한, Ｎ_T 송신 안테나로부터 전송된 Ｎ_T 파일럿 송신으로 구성된 파일럿이다. 예를 들어, 이는 각 송신 안테나로부터의 파일럿 송신에 대해 상이한 직교 시퀀스를 이용함으로써 달성될 수도 있다. 액세스 포인트는 업링크 MIMO 파일럿에 기초하여 유효 업링크 채널 응답 Ｈ _up 를 획득한다. 사용자 단말기는 다운링크 MIMO 파일럿에 기초하여 유효 다운링크 채널 응답 Ｈ _dn 를 획득한다. 이후, 하나의 엔티티 (예를 들어, 액세스 포인트) 는 다른 엔티티 (예를 들어, 사용자 단말기) 에 유효 채널 응답을 전송한다. 액세스 포인트 및 사용자 단말기 모두에 대한 보정 행렬은, 예를 들어, 행렬-비율 계산 또는 최소 평균 제곱 에러 (MMSE) 계산을 이용하여 Ｈ _dn 및 Ｈ _up 로부터 계산될 수도 있다.

송신 경로에 대한 Ｋ _aptx 및 Ｋ _uttx 를 유도하기 위한 행렬-비율 계산의 경우, Ｎ_ut×Ｎ_ap 행렬 Ｃ 는 먼저

와 같이 계산되고, 그 비율은 엘리먼트 별로 취해진다.

Ｋ _aptx 의 대각 엘리먼트는 Ｃ 의 정규화된 행의 평균과 동일하게 설정된다. 먼저, Ｃ 의 각 행은 그 행의 각 Ｎ_ap 엘리먼트를 그 행의 제 1 엘리먼트로 스케일링함으로써 먼저 정규화된다. (벡터

로 표시되는) 정규화된 행의 평균은 Ｎ_ut 에 의해 제산된 Ｎ_ut 정규화된 행의 총합으로서 계산된다. Ｋ _aptx 의 Ｎ_ap 대각 엘리먼트는

의 Ｎ_ap 엘리먼트에 동일하게 설정된다. 정규화 때문에, Ｋ _aptx 의 리드 (lead) 엘리먼트는 유니티와 동일하다.

Ｋ _uttx 의 대각 엘리먼트는 Ｃ 의 정규화된 열의 역의 평균과 동일하게 설정된다. 먼저, j = 1 ...Ｎ_ap 인 경우에 Ｃ 의 j 번째 열은 Ｋ _aptx 의 j 번째 대각 엘리먼트로 그 열의 각 엘리먼트를 스케일링함으로써 정규화된다. (벡터

로 표시되는) 정규화된 열의 역의 평균은 (1) 그 역이 엘리먼트 별로 수행되는, 각 정규화된 열의 역을 취하고 (2) Ｎ_ap 역 정규화 열을 합산하고, (3) 그 결과로서 생긴 열의 각 엘리먼트를 Ｎ_ap 로 제산함으로써 계산되어

을 획득한다. Ｋ _u _t _tx 의 Ｎ_ut 대각 엘리먼트는

의 Ｎ_ut 엘리먼트와 동일하게 설정된다.

MMSE 계산의 경우, 송신 경로에 대한 보정 행렬 Ｋ _aptx 및 Ｋ _uttx 은, 캘리브레이팅된 다운링크 채널 응답과 업링크 채널 응답 간의 평균 제곱 에러 (MSE) 가 최소화되도록 Ｈ _dn 및 Ｈ _up 로부터 유도된다. 이 조건은

와 같이 표현될 수도 있으며, Ｋ _aptx 가 대각 행렬이기 때문에

이다. 수학식 35 의 경우, 0 으로 동일하게 설정된 Ｋ _aptx 및 Ｋ _uttx 의 모든 엘리먼트로, 명백한 답 (trivial solution) 이 획득되지 않도록, Ｋ _aptx 의 제 1 열의 제 1 행의 리드 엘리먼트는 유니티에 동일하게 설정된다.

수학식 35 에 기초하여 Ｋ _aptx 및 Ｋ _uttx 를 획득하기 위해, 평균 제곱 에러 (또는 Ｎ_apＮ_ut 로 나누기가 생략되기 때문에 제곱 에러) 가

과 같이 계산될 수도 있으며, h _dn _, _ji 는 Ｈ _dn 의 j 번째 행 및 i 번째 열의 엘리먼트이고; h _up _, _ij 는 Ｈ _up 의 i 번째 행 및 j 번째 열의 엘리먼트이고; k _ap _,i 는 k _ap _, ₁ = 1 인, Ｋ _aptx 의 i 번째 대각 엘리먼트이며; k _ut _,j 는 Ｋ _uttx 의 j 번째 대각 엘리먼트이다. 최소 평균 제곱 에러는 k _ap _,i 및 k _ut _,j 에 따른 수학식 36 의 편미분계수를 취하고 편미분계수를 0 으로 설정함으로써 획득될 수도 있다. 이들 동작의 결과는 다음의 수학식이며,

이때, i = 2...Ｎ_ap 이고,

이때, j = 1...Ｎ_ut 이다. 수학식 37a 에서, k _ap _, ₁ = 1 이어서, 이 경우에 편미분계수는 없고, 인덱스 i 는 2 내지 Ｎ_ap 로 나아간다. 수학식 37a 및 37b 에서의 Ｎ_ap + Ｎ_ut - 1 가 (예를 들어, 행렬 연산을 이용하여) 해결되어, 캘리브레이팅된 다운링크 및 업링크 채널 응답에서 평균 제곱 에러를 최소화하는 Ｋ _aptx 및 Ｋ _uttx 의 엘리먼트인, k _ap _,i 및 k _ut _, _j 를 획득할 수도 있다.

3. 후속 캘리브레이션

사전-캘리브레이션 및/또는 필드 캘리브레이션으로부터 획득된 보정 행렬은 (1) 사전-캘리브레이션의 측정에서의 노이즈,(2) 필드 캘리브레이션에 이용된 불완전한 채널 추정치, (3) 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 송/수신 체인의 변화 등과 같은 다양한 소스로 인한 에러를 포함할 수도 있다. 보정 행렬에서의 에러는 이들 행렬을 이용하여 전송 및 수신된 송신에서 에러를 야기한다. 후속 캘리브레이션이 수행되어 보정 행렬에서의 에러를 추정 및 보상할 수도 있다.

채널 응답 매트릭스 Ｈ 는 "대각선화"되어, 직교 공간 채널로 보일 수도 있는, MIMO 채널의 Ｎ_S 아이겐모드 (eigenmode) 를 획득할 수도 있다. 이러한 대각선화는 Ｈ 의 특이값 (singular value) 분해를 수행함으로써 달성될 수도 있다. 표 1 은 (1) 상반 채널의 다운링크 및 업링크에 대한 유효 및 캘리브레이팅된 채널 응답 및 (2) 캘리브레이팅된 다운링크 및 업링크 채널 응답 행렬의 특이값 분해를 도시한다.

(표 1)- 특이값 분해

표 1 에서, Ｕ _ap 는 Ｈ _cup 의 좌측 아이겐벡터의 Ｎ_ap×Ｎ_ap 유니터리 벡터이고, Σ 는 Ｈ _cup 의 특이값의 Ｎ_ap×Ｎ_ut 대각 행렬이고, Ｖ _ut 는 Ｈ _cup 의 우측 아이겐벡터의 Ｎ_ut×Ｎ_ut 유니터리 벡터이며, "*" 는 복소 켤레 (conjugate) 를 표시한다. 유니터리 행렬 Ｍ 은 특성 Ｍ ^H Ｍ = Ｉ 을 특징으로 하며, Ｉ 는 단위 행렬이다. 또한, 상반 채널 때문에, 매트릭스 Ｖ ^* _ut 및 Ｕ ^* _ap 는 각각 Ｈ _cdn 의 좌측 및 우측 아이겐벡터의 행렬이다. (송신 행렬로도 지칭되는) 행렬 Ｕ _ap 및 Ｖ _ut 는 공간 프로세싱에 대해 각각 액세스 포인트 및 사용자 단말기에 의해 이용될 수도 있고 아래첨자에 의해 표시될 수도 있다. 길버트 스트랭 (Gilbert Strang) 에 의한 "Linear Algebra and Its Applications" (제 2 판, 아카데믹 프레스, 1980) 제목의 책에서 특이값 분해를 더 상세하게 설명한다.

상반 채널의 경우, 특이값 분해는 하나의 무선 엔티티에 의해 수행되어 행렬 Ｕ _ap 및 Ｖ _ut 모두를 획득할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 단말기는 캘리브레이팅된 다운링크 채널 응답 Ｈ _cdn 를 획득하고, Ｈ ^T _cdn 의 분해를 수행하고, 공간 프로세싱에 Ｖ _ut 을 이용하며, 스티어드 레퍼런스 (steered reference) 를 통해 액세스 포인트에 Ｕ _ap 를 다시 전송할 수도 있다. 스티어드 레퍼런스 (또는 스티어드 파일럿) 은 모든 안테나로부터 그리고 MIMO 채널의 아이겐모드상에서 송신된 파일럿이다. 명확하게 하기 위해, 다음의 설명은 송신 경로에 적용된 보정 행렬을 가정한다.

사용자 단말기는 다음과 같이,

업링크 스티어드 레퍼런스를 송신할 수도 있으며, p _m 는 스티어드 레퍼런스에 대한 아이겐모드 m 상에 송신되는 파일럿 심볼이고; ｘ _up _, _m 는 아이겐모드 m 에 대한 업링크 스티어드 레퍼런스에 대한 송신 벡터이며; ｖ _ut _, _m 는

인 Ｖ _ut 의 m 번째 아이겐벡터 또는 열이다.

액세스 포인트에서의 수신된 업링크 스티어드 레퍼런스는

과 같이 표현될 수도 있으며, ｙ _up _, _m 는 아이겐모드 m 에 대한 업링크 스티어드 레퍼런스에 대한 수신된 벡터이고; σ _m 는 Σ 의 m 번째 대각 엘리먼트이며; ｕ _ap _,m 는

인 Ｕ _ap 의 m 번째 아이겐벡터 또는 열이다. 수학식 39 는 노이즈가 없는 경우, 액세스 포인트에서의 수신된 업링크 스티어드 레퍼런스가

와 동일하다는 것을 나타낸다. 따라서, 액세스 포인트는 사용자 단말기에 의해 전송된 업링크 스티어드 레퍼런스에 기초하여 m = 1...Ｎ_s 인 경우에 아이겐벡터 ｕ _ap _, _m 를 획득할 수도 있다. Ｎ_s 아이겐벡터가 동시에 그리고 노이즈 때문에 획득되기 때문에, 이들 Ｎ_s 아이겐벡터는 서로 직교하지 않을 수도 있다. 액세스 포인트는 Ｎ_s 아이겐벡터에 (예를 들어, Gram-schmidt 과정을 이용하여) QR 인수분해를 수행하여 직교 아이겐벡터를 획득할 수도 있다. 임의의 경우에, 액세스 포인트는 송신 행렬 Ｕ _ap 를 획득하고 이를 다운링크 송신에 대한 공간 프로세싱에 이용한다.

표 2 는 MIMO 채널의 아이겐모드 상의 데이터 송신 및 수신에 대해 사용자 단말기 및 액세스 포인트에 의해 수행되는 공간 프로세싱을 요약한 것이다.

(표 2)

표 2 에서, ｓ _dn 은 다운링크에 대한 데이터 심볼의 벡터이고,

은 다운링크에 대한 검출된 심볼의 벡터이고, ｓ _up 는 업링크에 대한 데이터 심볼의 벡터이고,

는 업링크에 대한 검출된 심볼의 벡터이며, 이때,

및

은 각각 ｓ _dn 및 ｓ _up 의 추정치이다. "검출된 심볼"은 데이터 심볼의 추정치이다.

액세스 포인트 및 사용자 단말기는, 이상적인 보정 행렬 Ｋ _aptx 및 Ｋ _uttx 로부터의 에러를 가지는 보정 행렬

및

을 각각 이용할 수도 있다.

및

의 에러는 대각 캘리브레이션 에러 행렬 Ｑ '_ap 및 Ｑ '_ut 로 각각 표시될 수도 있다. 이후, 행렬

및

은

과 같이 표현될 수도 있다. 액세스 포인트가

를 가진 MIMO 파일럿 을 송신하면, 이후, 사용자 단말기에 의해 획득되는 캘리브레이팅된 다운링크 응답

은

과 같이 표현될 수도 있으며, 이때,

는

이 에러를 포함하는 사실에 기인하여 에러를 포함한다.

의 특이값 분해는

와 같이 표현될 수도 있으며,

및

는

의 에러에 기인하여, 각각 Ｕ _ap 및 Ｖ _ut 의 추정치이다.

명확하게 하기 위해, 이하, 후속 캘리브레이션의 특정 실시형태를 설명한다. 이 실시형태의 경우, 액세스 포인트는

를 이용하여 다운링크를 통해 MIMO 파일럿을 송신하고, 또한,

및

를 이용하여 다운링크를 통해 스티어드 레퍼런스를 송신한다. 다운링크 스티어드 레퍼런스는

와 같이 표현될 수도 있으며,

이다. 사용자 단말기는 다운링크 스티어드 레퍼런스에 기초하여 (비정규화된 송신 행렬

로 지칭되는)

를 획득할 수 있다.

행렬 Ｑ '_ap 및 Ｑ '_ut 는

및

의 "실제" 에러를 각각 포함한다. Ｑ '_ap 및 Ｑ '_ut 의 추측값은 각각 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 로 표시될 수도 있다. "가정 (hypothesized)" 다운링크 채널은

와 같이 정의될 수도 있다. 가정 다운링크 채널은 Ｈ _cdn 의 추측값이고,

의 에러가 Ｑ _ap 라는 가정 하에 유도된다.

사용자 단말기가 (다운링크 MIMO 파일럿으로부터 획득되는

으로부터 유도되는)

및

를 이용하여 업링크 스티어드 레퍼런스를 송신하면, 이후, 액세스 포인트에 의해 획득되는 송신 행렬

은

와 같이 표현될 수도 있다. 그러나, 사용자 단말기는 Ｑ '_ap 및 Ｑ '_ut 를 가지지 않지만, 오직 그 추측값 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 만을 가진다. 따라서, 사용자 단말기는, 에러가 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 이면, 액세스 포인트에 의해 가정하여 획득되었을 비정규화된 송신 행렬

를

과 같이 계산한다. Ｑ _ap 가 (

인 경우에) Ｑ '_ap 의 완벽한 추측값이고, Ｑ _ut 가 Ｑ '_ut 의 완벽한 추측값이면, 수학식 44 는 수학식 43 과 동일하다.

이후, 사용자 단말기는, 액세스 포인트가 수신된 업링크 스티어드 레퍼런스 상에서 수행되었을 동일한 방식으로 (예를 들어, QR 인수분해),

에 대한 프로세싱을 수행하고,

과 닮은 정규화된 송신 행렬인 송신 행렬 Ｕ _g 를 획득한다. 사용자 단말기는 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 에 의해 나타내는 캘리브레이션 에러의 가정하에도 불구하고 통상의 동작을 위해 액세스 포인트와 사용자 단말기에 의해 수행되는 프로세싱을 에뮬레이팅한다. 행렬 Ｕ _g 는 액세스 포인트에 의해 이용되어 다운링크 스티어드 레퍼런스를 송신했었을 것이다.

액세스 포인트가 Ｕ _g 및

를 이용하여 다운링크 스티어드 레퍼런스를 송신하면, 이후, 사용자 단말기에 의해 획득되는 송신 벡터 Ｖ _g 는

와 같이 표현될 수도 있다. 또한, 사용자 단말기는 Ｑ '_ap 및 Ｑ '_ut 를 가지지 않지만, 오직 그 추측값 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 만을 가진다. 따라서, 사용자 단말기는

와 같은 가정 송신 행렬

를 계산한다. Ｑ _ap 가 ( Ｈ _hyp = Ｈ _cdn 인 경우에) Ｑ '_ap 의 완벽한 추측값이면, 수학식 46 은 수학식 45 와 동일하다. 송신 행렬

은 (Σ 를 닮은) 대각 행렬 Σ _g 뿐만 아니라 ( Ｕ _g 에 대응하는) 사용자 단말기 송신 행렬 Ｖ _g 를 포함한다. 행렬

는 사용자 단말기에 의해 수신되었다고 가정되며, (1) 사용자 단말기는

및

를 이용하여 업링크 스티어드 레퍼런스를 송신하고 (2) 액세스 포인트는 수신된 업링크 스티어드 레퍼런스에 대한 통상의 프로세싱을 수행하여 송신 행렬 Ｕ _g 및

를 유도하고 (3) 액세스 포인트는 Ｕ _g 를 이용하여 다운링크 스티어드 레퍼런스를 송신하며 (4) 보정 행렬

및

은 행렬 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 에 의해 각각 나타내는 에러를 갖는다.

Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 이

및

의 실제 에러를 각각 나타낸다면, 수학식 44 및 46 은 옳다. 다운링크 스티어드 레퍼런스로부터 획득된

과 다운링크 MIMO 파일럿으로부터 획득된

간의 차는

과 같이 계산될 수도 있으며, Ｅ 는

과

사이의 에러의 Ｎ_ut×Ｎ_ap 행렬이다. 에러 행렬 Ｅ 는 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 에 대한 추정치의 정확성을 나타낸다. 적응 과정 (예를 들어, MMSE 적응 과정 또는 급락 적응 과정) 은 Ｅ 를 0 으로 몰기 위해서 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 를 조절하는데 이용될 수도 있다.

MMSE 적응 과정의 경우, Ｅ 의 엘리먼트의 근사 편미분계수는 Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 의 엘리먼트에 따라 계산된다. 계산을 용이하게 하기 위해, (레드 엘리먼트를 제외하고, 1.0 으로 설정된) Ｑ _ap 및 Ｑ _ut 의 대각 엘리먼트의 실수 및 허수 컴포넌트는 길이 2(Ｎ_ap +Ｎ_ut -2) 의 실수 벡터 ｑ 에 저장될 수도 있다. 유사하게, Ｅ 의 실수 및 허수 컴포넌트는 길이 2Ｎ_apＮ_ut 의 실수 벡터 ｅ 에 저장될 수도 있다. ｑ 의 엘리먼트에 따른 ｅ 의 엘리먼트의 근사 편미분계수는

과 같이 표현될 수도 있으며, 이때, i = 1...2(Ｎ_ap +Ｎ_ut -2) 이고, j = 1...2Ｎ_apＮ_ut 이고, Δ _j 는 길이 2(Ｎ_ap +Ｎ_ut -2) 의 벡터이고 j 번째 엘리먼트는 δ 의 작은 실수 값이고, 다른 곳은 0 을 포함하고; A _j _.i 는 ｑ 의 i 번째 엘리먼트에 따른 ｅ 의 j 번째 엘리먼트의 근사 편미분계수이다. 근사 편미분계수 A _j _,i 는 다음과 같이 획득될 수도 있다. 벡터 ｑ _i 는 먼저 ｑ _i = ｑ + Δ _i 와 같이 계산된다. 이후, 수학식 42, 44 및 46 에 의해 정의된 함수는 ( Ｑ _ap _, _i 및 Ｑ _ut _, _i 를 포함하는) ｑ _i 에 대해 평가되어 새로운 가정 송신 행렬

를 획득한다.

은

로부터 감산하여, 새로운 에러 벡터 ｅ _i 를 형성하는데 이용되는, 새로운 에러 행렬

를 획득한다. ｅ _j ( ｑ ) 로 표시되는 ｅ 의 j 번째 엘리먼트는 수학식 48 에서 ｅ _j ( ｑ + Δ _i ) 로 표시되는 ｅ _i 의 j 번째 엘리먼트로부터 감산된다. 감산 결과는 δ 로 나누어져 A _j,i 를 획득한다.

수학식 42, 44, 46 및 47 의 관계식이 대략 선형적이면, ｑ 의 캘리브레이션의 추측값과 실제 캘리브레이션 에러의 차의 추정치는

와 같이 표현될 수도 있으며, Ａ 는 수학식 48 로부터 획득되는 근사 편미분 계수 A _j _, _i 의 행렬이고, ｂ 는 업데이트 벡터이다. 이후, 캘리브레이션 에러 벡터는

과 같이 업데이트될 수도 있으며, ｑ ( n ) 및 ｑ ( n +1) 는 각각 n 번째 및 (n+1) 번째 이터레이션의 캘리브레이션 에러 벡터이고, ｙ ( n ) 는 n 번째 이터레이션의 업데이트 벡터이다.

상술한 계산은 수많은 이터레이션에 대해 반복될 수도 있다. 각 이터레이션은 이전 이터레이션으로부터 획득된 업데이트된 캘리브레이션 에러 벡터 ｑ ( n +1) 를 이용한다. 그 과정은, 업데이트 벡터 b ( n ) 이 충분히 작은 경우에, 예를 들어,

이면 종료될 수 있으며, 여기서

은 b ( n ) 의 엘리먼트 크기의 제곱의 총합이고 y _th ₁ 은 임계값이다. 모든 이터레이션이 완료된 후에, 캘리브레이션 에러의 최종 추정치에 대한 행렬은

및

로 표시된다. 사용자 단말기에 대한 보정 행렬은 업데이트되어

과 같이 캘리브레이션 에러를 보상할 수도 있다. 이후, 도 6 에 도시된 바와 같이, 사용자 단말기는 업링크 송신에 대한 공간 프로세싱에 대해

를 이용한다. 사용자 단말기는

로서 보정 행렬을 업데이트할 수도 있는

를 액세스 포인트에 전송할 수도 있다.

4. 시스템

도 8 은 MIMO 시스템 (800) 의 액세스 포인트 (810) 및 사용자 단말기 (850) 의 블록도를 도시한다. 액세스 포인트 (810) 에서의 다운링크에서, TX 데이터 프로세서 (814) 는 데이터 소스 (812) 및 시그널링으로부터의 트래픽 데이터 및 제어기 (830) 로부터의 다른 데이터를 수신한다. TX 데이터 프로세서 (814) 는 상이한 타입의 데이터를 포맷, 인코딩, 인터리빙, 및 변조 (또는 심볼 매핑) 하고 데이터 심볼을 제공한다. TX 공간 프로세서 (820) 는 TX 데이터 프로세서 (814) 로부터의 데이터 심볼에 대해 공간 프로세싱을 수행하고, 적절하게 (예를 들어, 채널 추정, 캘리브레이션 등) 파일럿 심볼을 다중화하고, (적용가능하다면) 보정 행렬과의 스케일링을 수행하며, 송신 심볼의 Ｎ_ap 스트림을 Ｎ_ap 송신기 유닛 (824a 내지 824ap) 에 제공한다. 각 송신기 유닛 (824) 은 각각의 송신 심볼 스트림을 조건으로 하여, 대응하는 다운링크 신호를 발생시킨다. 송신기 유닛 (824a 내지 824ap) 으로부터의 Ｎ_ap 다운링크 신호는 Ｎ_ap 안테나 (826a 내지 826ap) 로부터 각각 송신된다.

사용자 단말기 (850) 에서, Ｎ_ut 안테나 (852a 내지 852ut) 는 다운링크 신호를 수신하고, 각 안테나는 수신된 신호를 각각의 수신기 유닛 (854) 에 제공한 다. 각 수신기 유닛 (854) 은 송신기 유닛 (824) 에서 수행되는 것에 보완적인 프로세싱을 수행하고 수신된 심볼을 제공한다. RX 공간 프로세서 (860) 는 (적용가능하다면) 보정 행렬과 스케일링을 수행하고 모든 Ｎ_ut 수신기 유닛 (854) 으로부터 수신된 심볼에 대해 수신기 공간 프로세싱을 수행하여, 액세스 포인트에 의해 전송된 데이터 심볼의 추정치인 검출된 심볼을 획득한다. RX 데이터 프로세서 (870) 는 검출된 심볼을 복조 (또는 심볼 디매핑), 디인터리빙, 및 디코딩하고, 디코딩된 데이터를, 저장을 위한 데이터 싱크 (872) 및/또는 이후의 프로세싱을 위한 제어기 (880) 에 제공한다.

업링크에 대한 프로세싱은 다운링크에 대한 프로세싱과 동일 또는 상이할 수도 있다. 데이터 및 시그널링은 TX 데이터 프로세서 (888) 에 의해 인코딩, 인터리빙, 및 변조되고, TX 공간 프로세서 (890) 에 의해 공간적으로 프로세싱, 파일럿 심볼과 다중화, 및 (적용가능하다면) 보정 행렬과 스케일링되어 송신 심볼을 획득한다. 송신 심볼은 송신기 유닛 (864a 내지 864ut) 에 의해 프로세싱되어 Ｎ_ut 안테나 (852a 내지 852ut) 를 통해 액세스 포인트에 송신되는 Ｎ_ut 업링크 신호를 획득한다. 액세스 포인트 (810) 에서, 업링크 신호는 사용자 단말기에서 수행되는 것에 보완적인 방식으로 안테나 (826) 에 의해 수신되고, 수신기 유닛 (834) 에 의해 조건이 정해지며, RX 공간 프로세서 (840) 및 RX 데이터 프로세서 (842) 에 의해 프로세싱된다.

제어기 (830 및 880) 는 각각 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서 다양한 프로세싱 유닛의 동작을 제어한다. 또한, 제어기 (830 및/또는 880) 는 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 및/또는 후속 캘리브레이션에 대한 프로세싱을 수행할 수도 있다. 메모리 유닛 (832 및 882) 은 제어기 (830 및 880) 에 의해 각각 이용되는 데이터 및 프로그램 코드를 저장한다. 채널 추정기 (828 및 878) 는 업링크 및 다운링크를 통해 각각 수신된 파일럿에 기초하여 채널 응답을 추정한다.

사용자 단말기 (850) 에서의 사전-캘리브레이션의 경우, 상술한 바와 같이, 테스트 신호는 TX 공간 프로세서 (890) 에 의해 전송되고 RX 공간 프로세서 (860) 에 의해 측정되어 사용자 단말기에서 송신기 및 수신기 유닛의 상이한 조합에 대한 총 이득을 결정할 수도 있다. 제어기 (880) 는 (1) 송신기 및 수신기 유닛에 대한 이득의 행렬

및

를 획득하고 (2)

및

에 기초하여 사용자 단말기에 대한 하나 이상의 보정 행렬을 유도할 수도 있다. 사전 캘리브레이션의 경우, 상술한 바와 같이, 제어기 (880) 는 유효 다운링크 및 업링크 채널 응답 Ｈ _up 및 Ｈ _dn 를 획득할 수도 있고, Ｈ _up 및 Ｈ _dn 에 기초하여 사용자 단말기 및 액세스 포인트 모두에 대한 보정 행렬을 유도할 수도 있다. 후속 캘리브레이션의 경우, 제어기 (880) 는 다운링크 스티어드 레퍼런스 및 다운링크 MIMO 파일럿을 획득하고, 캘리브레이션 에러 행렬 Ｑ _ap _, _final 및 Ｑ _ut _, _final 를 결정하고, Ｑ _ut _, _final 으로 사용자 단말기에 대한 보정 행렬을 업데이트하며, Ｑ _ap _, _final 를 액세스 포인트에 다시 전 송할 수도 있다. 액세스 포인트 (810) 에서, 제어기 (830) 는 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 및/또는 후속 캘리브레이션에 대한 프로세싱을 수행할 수도 있다.

여기서 설명한 캘리브레이션 기술은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현의 경우, 사전-캘리브레이션, 필드 캘리브레이션, 및/또는 후속 캘리브레이션에 이용되는 프로세싱 유닛은 하나 이상의 주문형 집적 회로 (ASICs), 디지털 신호 프로세서 (DSPs), 디지털 신호 프로세싱 디바이스 (DSPDs), 프로그램가능 로직 디바이스 (PLDs), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGAs), 프로세서, 제어기, 마이크로-제어기, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 그 조합 내에서 구현될 수도 있다.

소프트웨어 구현의 경우, 캘리브레이션 기술은 여기서 설명한 기능을 수행하는 모듈 (예를 들어, 과정, 기능 등) 로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛 (예를 들어, 도 8 에서의 메모리 유닛 (832 또는 882)) 에 저장되고 프로세서 (예를 들어, 제어기 (830 또는 880)) 에 의해 실행될 수도 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에 구현될 수도 있는데, 당업계에서 알려진 바와 같이 다양한 수단을 통해 프로세서에 통신적으로 커플링될 수 있다.

참조를 위해 그리고 일정 섹션에 위치시키기 위해 제목이 포함된다. 이들 제목은 여기서 설명하는 개념의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 이들 개념은 전체 명세서를 통해 다른 섹션에 적용가능할 수도 있다.

개시된 실시형태의 상기 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 이용하도록 제공된다. 이들 실시형태의 다양한 변형이 당업자에게 명백할 것이고, 여기서 정의된 일반 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태에 적용할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 도시된 실시형태에 제한되도록 의도되지 않으며, 여기서 개시된 원리 및 신규한 특징과 부합하는 최광의 범위를 부여하도록 의도된다.

Claims

다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 무선 엔티티에서의 송신기 유닛 및 수신기 유닛을 캘리브레이팅하는 방법으로서,

제 1 수신기 유닛 및 복수의 송신기 유닛에 대한 복수의 제 1 총 이득을 획득하는 단계로서, 각 송신기 유닛에 대해 하나의 제 1 총 이득이 획득되고, 각 제 1 총 이득은 상기 제 1 수신기 유닛 및 상기 관련된 송신기 유닛의 조합 이득을 나타내며, 상기 제 1 수신기 유닛은 복수의 수신기 유닛 중 하나인, 상기 복수의 제 1 총 이득 획득 단계;

제 1 송신기 유닛 및 상기 복수의 수신기 유닛에 대한 복수의 제 2 총 이득을 획득하는 단계로서, 각 수신기 유닛에 대해 하나의 제 2 총 이득이 획득되고, 각 제 2 총 이득은 상기 제 1 송신기 유닛 및 상기 관련된 수신기 유닛의 조합 이득을 나타내며, 상기 제 1 송신기 유닛은 상기 복수의 송신기 유닛 중 하나인, 상기 복수의 제 2 총 이득 획득 단계;

상기 복수의 제 1 총 이득에 기초하여 상기 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 결정하는 단계; 및

상기 복수의 제 2 총 이득에 기초하여 상기 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 결정하는 단계를 포함하는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

제 1 수신기 유닛 및 복수의 송신기 유닛에 대한 복수의 제 1 총 이득을 획득하는 상기 단계는,

상기 복수의 송신기 유닛 각각에 대하여,

상기 송신기 유닛에 테스트 신호를 전송하는 단계,

상기 테스트 신호를 상기 제 1 수신기 유닛으로부터 수신하는 단계, 및

상기 수신된 테스트 신호 대 상기 전송된 테스트 신호의 비율에 기초하여 상기 제 1 수신기 유닛 및 상기 송신기 유닛에 대한 상기 제 1 총 이득을 결정하는 단계를 포함하는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각 송신기 유닛의 이득이 상기 제 1 송신기 유닛의 이득에 의해 정규화되고, 상기 각 수신기 유닛의 이득이 상기 제 1 수신기 유닛의 이득에 의해 정규화되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 하나 이상의 보정 행렬을 유도하는 단계를 더 포함하며,

상기 하나 이상의 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상 (account for) 하는데 이용되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득에 기초하여 제 1 보정 행렬을 유도하는 단계로서, 상기 제 1 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 상기 제 1 보정 행렬의 유도 단계; 및

상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 제 2 보정 행렬을 유도하는 단계로서, 상기 제 2 보정 행렬은 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 상기 제 2 보정 행렬의 유도 단계를 더 포함하는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 이득을 갖는 제 1 대각 행렬의 역이고, 상기 제 2 보정 행렬은 상기 복수의 수신기 유닛의 이득을 갖는 제 2 대각 행렬의 역인, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 보정 행렬을 유도하는 단계를 더 포함하며,

상기 보정 행렬은 송신 경로에 적용되고 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 보정 행렬은, 상기 복수의 수신기 유닛의 이득을 갖는 제 1 대각 행렬 대 상기 복수의 송신기 유닛의 이득을 갖는 제 2 대각 행렬의 비율로 설정되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 보정 행렬을 유도하는 단계를 더 포함하며,

상기 보정 행렬은, 수신 경로에 적용되고 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 보정 행렬은, 상기 복수의 송신기 유닛의 이득을 갖는 제 1 대각 행렬 대 상기 복수의 수신기 유닛의 이득을 갖는 제 2 대각 행렬의 비율로 설정되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 MIMO 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 이용하고,

복수의 제 1 총 이득을 획득하는 상기 단계, 복수의 제 2 총 이득을 획득하는 상기 단계, 상기 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 결정하는 상기 단계, 및 상기 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 결정하는 상기 단계가 복수의 서브밴드에 대해 수행되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득이 복수의 동작 파라미터에 대해 결정되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 각 동작 파라미터는 상이한 이득 설정 또는 상이한 온도에 대응하는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서의 장치로서,

복수의 안테나로부터의 송신에 대해 복수의 베이스밴드 신호를 프로세싱하도록 동작하는 복수의 송신기 유닛;

상기 복수의 안테나로부터의 복수의 수신 신호를 프로세싱하도록 동작하는 복수의 수신기 유닛; 및

프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는,

제 1 수신기 유닛 및 상기 복수의 송신기 유닛에 대한 복수의 제 1 총 이득을 획득하도록 동작하며, 각 송신기 유닛에 대해 하나의 제 1 총 이득이 획득되고, 각 제 1 총 이득은 상기 제 1 수신기 유닛 및 상기 관련된 송신기 유닛의 조합 이득을 나타내며, 상기 제 1 수신기 유닛은 복수의 수신기 유닛 중 하나이고,

제 1 송신기 유닛 및 상기 복수의 수신기 유닛에 대한 복수의 제 2 총 이득을 획득하도록 동작하며, 각 수신기 유닛에 대해 하나의 제 2 총 이득이 획득되고, 각 제 2 총 이득은 상기 제 1 송신기 유닛 및 상기 관련된 수신기 유닛의 조합 이득을 나타내며, 상기 제 1 송신기 유닛은 상기 복수의 송신기 유닛 중 하나이고,

상기 복수의 제 1 총 이득에 기초하여 상기 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 결정하도록 동작하며,

상기 복수의 제 2 총 이득에 기초하여 상기 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 결정하도록 동작하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 프로세서는, 또한,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득에 기초하여 제 1 보정 행렬을 유도하도록 동작하고, 상기 제 1 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되며,

상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 제 2 보정 행렬을 유도하도록 동작하고, 상기 제 2 보정 행렬은 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 프로세서는, 또한,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 보정 행렬을 유도하도록 동작하고,

상기 보정 행렬은, 송신 경로에 적용되고 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 프로세서는, 또한,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 보정 행렬을 유도하도록 동작하고,

상기 보정 행렬은, 수신 경로에 적용되고 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 14 항에 기재된 장치를 포함하는 사용자 단말기.
제 14 항에 기재된 장치를 포함하는 액세스 포인트.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서의 장치로서,

제 1 수신기 유닛 및 복수의 송신기 유닛에 대한 복수의 제 1 총 이득을 획득하는 수단으로서, 각 송신기 유닛에 대해 하나의 제 1 총 이득이 획득되고, 각 제 1 총 이득은 상기 제 1 수신기 유닛 및 상기 관련된 송신기 유닛의 조합 이득을 나타내며, 상기 제 1 수신기 유닛은 복수의 수신기 유닛 중 하나인, 상기 복수의 제 1 총 이득 획득 수단;

제 1 송신기 유닛 및 상기 복수의 수신기 유닛에 대한 복수의 제 2 총 이득을 획득하는 수단으로서, 각 수신기 유닛에 대해 하나의 제 2 총 이득이 획득되고, 각 제 2 총 이득은 상기 제 1 송신기 유닛 및 상기 관련된 수신기 유닛의 조합 이득을 나타내며, 상기 제 1 송신기 유닛은 상기 복수의 송신기 유닛 중 하나인, 상기 복수의 제 2 총 이득 획득 수단;

상기 복수의 제 1 총 이득에 기초하여 상기 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 결정하는 수단; 및

상기 복수의 제 2 총 이득에 기초하여 상기 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 결정하는 수단을 포함하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득에 기초하여 제 1 보정 행렬을 유도하는 수단으로서, 상기 제 1 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 제 1 보정 행렬의 유도 수단; 및

상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 제 2 보정 행렬을 유도하는 수단으로서, 상기 제 2 보정 행렬은 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 상기 제 2 보정 행렬의 유도 수단을 더 포함하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 보정 행렬을 유도하는 수단을 더 포함하며,

상기 보정 행렬은, 송신 경로에 적용되고 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 보정 행렬을 유도하는 수단을 더 포함하며,

상기 보정 행렬은, 수신 경로에 적용되고 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 무선 엔티티에서의 송신기 유닛 및 수신기 유닛을 캘리브레이팅하는 방법으로서,

제 1 캘리브레이션을 수행하여, 상기 무선 엔티티에서의 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 획득하고 상기 무선 엔티티에서의 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 획득하는 단계로서, 상기 제 1 캘리브레이션은, 상기 복수의 송신기 유닛을 통해 전송되고 상기 복수의 수신기 유닛을 통해 수신되는 복수의 테스트 신호에 기초하여 수행되는, 상기 획득 단계; 및

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 하나 이상의 보정 행렬을 유도하는 단계로서, 상기 하나 이상의 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 상기 유도 단계를 포함하는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 24 항에 있어서,

제 2 캘리브레이션을 수행하여, 상기 무선 엔티티에 대한 하나 이상의 업데이트된 보정 행렬을 결정하는 단계를 더 포함하며,

상기 제 2 캘리브레이션은 상기 MIMO 시스템에서 다운링크의 채널 응답 추정치 및 업링크의 채널 응답 추정치에 기초하여 수행되는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
제 24 항에 있어서,

제 3 캘리브레이션을 수행하여, 상기 하나 이상의 보정 행렬의 에러를 결정하는 단계로서, 상기 제 3 캘리브레이션은 상기 무선 엔티티와 교환된 2 개의 상이한 파일럿에 기초하여 수행되는, 상기 결정 단계; 및

상기 하나 이상의 보정 행렬의 상기 결정된 에러에 기초하여 상기 하나 이상의 보정 행렬을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 송신기 유닛 및 수신기 유닛의 캘리브레이팅 방법.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서의 장치로서,

복수의 안테나로부터의 송신에 대해 복수의 베이스밴드 신호를 프로세싱하도록 동작하는 복수의 송신기 유닛;

상기 복수의 안테나로부터의 복수의 수신 신호를 프로세싱하도록 동작하는 복수의 수신기 유닛; 및

프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는,

제 1 캘리브레이션을 수행하여, 상기 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 획득하고 상기 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 획득하도록 동작하며, 상기 제 1 캘리브레이션은, 상기 복수의 송신기 유닛을 통해 전송되고 상기 복수의 수신기 유닛을 통해 수신되는 복수의 테스트 신호에 기초하여 수행되고,

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 하나 이상의 보정 행렬을 유도하도록 동작하며, 상기 하나 이상의 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 프로세서는, 또한, 제 2 캘리브레이션을 수행하여 하나 이상의 업데이트된 보정 행렬을 결정하도록 동작하며,

상기 제 2 캘리브레이션은 상기 MIMO 시스템에서 다운링크의 채널 응답 추정치 및 업링크의 채널 응답 추정치에 기초하여 수행되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 프로세서는, 또한,

제 3 캘리브레이션을 수행하여 상기 하나 이상의 보정 행렬의 에러를 결정하도록 동작하며, 상기 제 3 캘리브레이션은 상기 복수의 수신기 유닛을 통해 수신된 2 개의 상이한 파일럿에 기초하여 수행되고,

상기 하나 이상의 보정 행렬의 상기 결정된 에러에 기초하여 상기 하나 이상 의 보정 행렬을 업데이트하도록 동작하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서의 장치로서,

제 1 캘리브레이션을 수행하여, 복수의 송신기 유닛 각각의 이득을 획득하고 복수의 수신기 유닛 각각의 이득을 획득하는 수단으로서, 상기 제 1 캘리브레이션은, 상기 복수의 송신기 유닛을 통해 전송되고 상기 복수의 수신기 유닛을 통해 수신되는 복수의 테스트 신호에 기초하여 수행되는, 상기 획득 수단; 및

상기 복수의 송신기 유닛의 이득 및 상기 복수의 수신기 유닛의 이득에 기초하여 하나 이상의 보정 행렬을 유도하는 수단으로서, 상기 하나 이상의 보정 행렬은 상기 복수의 송신기 유닛의 응답 및 상기 복수의 수신기 유닛의 응답을 보상하는데 이용되는, 상기 유도 수단을 포함하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 30 항에 있어서,

제 2 캘리브레이션을 수행하여 하나 이상의 업데이트된 보정 행렬을 결정하는 수단을 더 포함하며,

상기 제 2 캘리브레이션은 상기 MIMO 시스템에서 다운링크의 채널 응답 추정치 및 업링크의 채널 응답 추정치에 기초하여 수행되는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 30 항에 있어서,

제 3 캘리브레이션을 수행하여 상기 하나 이상의 보정 행렬의 에러를 결정하 는 수단으로서, 상기 제 3 캘리브레이션은 상기 복수의 수신기 유닛을 통해 수신된 2 개의 상이한 파일럿에 기초하여 수행되는, 상기 결정 수단; 및

상기 하나 이상의 보정 행렬의 상기 결정된 에러에 기초하여 상기 하나 이상의 보정 행렬을 업데이트하는 수단을 더 포함하는, MIMO 통신 시스템의 장치.