KR100820998B1 - Ｍｉｓｏ 및 ｍｉｍｏ 수신기들의 동시 지원을 위한다중-안테나 시스템 - Google Patents

Ｍｉｓｏ 및 ｍｉｍｏ 수신기들의 동시 지원을 위한다중-안테나 시스템

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KR100820998B1
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Abstract

본 발명은 다중-안테나 통신 시스템들의 효율적인 파일럿 전송 방식들에 관한 것이다. 일반적으로, MISO 수신기들은 한 공간 방향에서 전송되는 파일럿을 요구하고, MIMO 수신기들은 서로 다른 공간 방향들에서 전송되는 파일럿을 요구한다. 일 파일럿 전송 방식에서, T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 제 1 트레이닝 벡터를 사용하여 생성되고, T개의 송신 안테나들로부터 전송되며(예를 들어, 연속하여), 상기 T>1이다. 만약 MIMO 수신기(들)이 시스템에 의해 지원될 것이라면, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들은 적어도 T-1개의 추가의 트레이닝 벡터들을 사용하여 생성되고 T개의 송신 안테나들로부터 송신된다. 트레이닝 벡터들은 서로 다른(예를 들면, 직교하는) 공간 방향들을 위한 것이다. 각각의 MISO 수신기는 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트에 기초하여 MISO 채널을 추정할 수 있다. 각각의 MIMO 수신기는 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트 및 추가 세트들에 기초하여 MIMO 채널을 추정할 수 있다.

Description

ＭＩＳＯ 및 ＭＩＭＯ 수신기들의 동시 지원을 위한 다중-안테나 시스템{MULTI-ANTENNA SYSTEM TO SIMULTANEOUS SUPPORT OF MISO AND MIMO RECEIVERS}
35 U.S.C.§119에 따른 우선권의 청구
본 특허 출원은 2003년 12월 5일자로 제출된 "Incremental Pilot Insertion for Hybrid MISO/MIMO Systems"라는 명칭의 임시 출원 번호 60/527,201에 우선권을 청구하며, 이는 본 출원의 양수인에게 양수되고 여기에서 참조된다.
본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것이며, 특히 무선 다중-안테나 통신 시스템에 대한 파일럿 전송에 관한 것이다.
다중-안테나 통신 시스템은 데이터 및 파일럿 전송을 위해 다수의(T) 송신 안테나들과 하나 또는 그 이상의(R) 수신 안테나들을 사용한다. 다중-안테나 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템 또는 다중-입력 단일-출력(MISO) 시스템이 될 수 있다. MIMO 시스템에 있어서, 다수의 송신 안테나들 및 다수의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 S개의 공간 채널들로 구성되며, 상기 S≤min{T,R}이다. S개의 공간 채널들은 더 높은 전체 처리량을 달성하기 위해 데이터를 동시에 전송하고/또는 더 높은 신뢰성을 달성하기 위해 데이터를 중복하여 전송하도록 사용될 수 있다. MISO 시스템에 있어서, 다수의 송신 안테나들 및 단일 수신 안테나에 의해 형성된 MISO 채널은 단일 공간 채널로 구성된다. 그러나, 다수의 송신 안테나들은 더 높은 신뢰성을 달성하기 위해 데이터를 중복하여 전송하도록 사용될 수 있다.
송신기와 수신기간의 무선 채널의 정확한 추정치는 일반적으로 무선 채널을 통해 전송된 데이터를 복원하는데 요구된다. 채널 추정치는 일반적으로 송신기로부터 파일럿을 전송하고 수신기에서 파일럿을 측정하여 수행된다. 파일럿은 송신기와 수신기 모두에 대해 선험적으로 공지된 변조 심볼들로 구성된다. 수신기는 따라서 수신된 파일럿 심볼들과 공지된 전송된 파일럿 심볼들에 기초하여 채널 응답을 추정한다.
다중-안테나 시스템은 MISO 수신기들(단일 안테나를 구비한 수신기들)과 MIMO 수신기들(다중 안테나들을 구비한 수신기들) 모두를 동시에 지원할 수 있다. MISO 및 MIMO 수신기들은 하기에 설명되는 것과 같이, 서로 다른 채널 추정치들을 가지며, 따라서 파일럿 전송을 위한 서로 다른 요구조건들을 갖는다. 파일럿 전송이 다중-안테나 시스템의 오버헤드를 부가하기 때문에, 파일럿 전송을 가능한 정도로 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나, 파일럿 전송은 MISO 및 MIMO 수신기들이 충분한 품질의 채널 추정치들을 획득할 수 있도록 수행되어야 한다.
따라서, 다중-안테나 시스템에서 파일럿을 효율적으로 전송하기 위한 기술들이 요구된다.
도 1은 하나의 송신기 및 두 개의 수신기들을 가지는 다중-안테나 시스템을 도시한다.
도 2A 및 2B는 각각 4×4 시스템에서 MISO 수신기 및 MIMO 수신기에 의해 수행되는 채널 추정을 설명한다.
도 3은 다중-안테나 OFDM 시스템을 위한 서브밴드 구조를 도시한다.
도 4A는 MISO 및 MIMO 수신기들 모두를 위한 공통 트레이닝 행렬을 사용하는 파일럿 전송 방식을 도시한다.
도 4B는 증분적 파일럿 전송 방식을 도시한다.
도 5는 증분적 파일럿 전송 방식을 사용하는 다중-안테나 시스템에서 파일럿을 전송하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 6은 다중-안테나 시스템에서 송신기, MISO 수신기 및 MIMO 수신기의 블럭 다이어그램을 도시한다.
도 7은 송신기에서 송신(TX) 공간 프로세서 및 송신기 유니트를 도시한다.
도 8A 및 8B는 MIMO 수신기에 대한 수신기 유니트 및 채널 추정기 각각을 도시한다.
본 발명은 단일-캐리어 및 다중-캐리어 다중-안테나 통신 시스템들을 위한 효율적인 파일럿 전송 방식들에 관한 것이다. 일반적으로, MISO 수신기들은 파일럿들이 다수(T)의 송신 안테나들로부터 하나의 공간 방향으로 전송되는 파일럿을 선호하며, 따라서 수신된 파일럿 심볼들은 더 높은 품질 채널 추정치들을 획득하도록 필터링될 수 있다. MIMO 수신기들은 일반적으로 파일럿이 T개의 송신 안테나들로부터 서로 다른 공간 방향으로 전송될 것을 요구하며, 따라서 서로 다른 송신 및 수신 안테나 쌍들에 대한 채널 이득들이 추정될 수 있다.
일 파일럿 전송 방식에서, 계수들의 단일 "트레이닝" 행렬은 MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 대한 파일럿 전송을 위해 사용될 수 있는 것으로 정의된다. 트레이닝 행렬은 M개의 트레이닝 벡터들을 포함하며, 상기 M≥T이고, 각각의 트레이닝 벡터는 T개의 계수들을 포함한다. M개의 트레이닝 벡터들은 M개의 서로 다른 공간 방향에 대한 것이고, 상기 파일럿 전송 방식에서 서로 직교하지 않는다. 각각의 트레이닝 벡터는 T개의 송신 안테나들로부터의 전송에 대한 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 개별 세트를 생성하는데 사용된다. T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들은 M개의 트레이닝 벡터들을 사용하여 생성될 수 있고, 예를 들어 M 심볼 주기 내에 전송될 수 있다. T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들은 MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합하다. 트레이닝 행렬 내에서 MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 의한 채널 추정 에러들을 최소화하기 위해 예를 들어 M×T개의 계수들이 선택될 수 있다.
또 다른("증분적") 파일럿 전송 방식에서, T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 제 1 트레이닝 벡터를 사용하여 생성되고, T개의 송신 안테나들로부터(예를 들어, 연속하여) 전송된다. 만약 적어도 하나의 MIMO 수신기가 시스템에 의해 지원된다면, T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들이 적어도 T-1개의 추가 트레이닝 벡터들을 사용하여 생성되고 T개의 송신 안테나들로부터 송신된다. 예를 들어, 스케일링된 파일럿 심볼들의 추가 세트들은 순환될 수 있고, 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 추가 세트는 개별 심볼 주기 내에서 전송될 수 있다. 트레이닝 벡터들은 개선된 채널 추정 성능을 위해 서로 직교하는 것으로 정의될 수 있다. 각각의 MISO 수신기는 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트에 기초하여 MISO 채널을 추정할 수 있다. 각각의 MIMO 수신기는 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 및 추가 세트들에 기초하여 MIMO 채널을 추정할 수 있다.
만약 다중-안테나 시스템이 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용한다면, 각각의 스케일링된 파일럿 심볼은 P개의 서브밴드들의 그룹에서 개별 송신 안테나로부터 전송될 있고, 상기 P>1이다. 이는 MISO 및 MIMO 수신기들이 각각 MISO 및 MIMO 채널들의 전체 주파수 응답을 추정하도록 한다. 채널 추정 기술들은 본 명세서에 기술된다. 본 발명의 다양한 양상들 및 실시예들이 하기에 상세히 설명된다.
본 발명의 특징들은 하기의 도면을 참조로 상세히 설명된다.
용어 "예시적인"은 본 명세서에서 "설명을 위해 예로써 제공하는"의 의미로 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 설명된 임의의 실시예 또는 도면은 다른 실시예들 또는 도면들에 비해 선호되는 것으로 간주될 필요는 없다.
1. 단일- 캐리어 다중-안테나 시스템
도 1은 하나의 송신기(110) 및 2개의 수신기들(150a 및 150b)을 가지는 다중-안테나 통신 시스템(100)을 도시한다. 간단함을 위해, 송신기(110)는 2개의 송신 안테나들을 가지고, MISO 수신기(150a)는 단일 수신 안테나를 가지며, MIMO 수신기(150b)는 2개의 수신 안테나들을 갖는다.
송신기에서 2개의 안테나들 및 MISO 수신기에서 단일 안테나에 의해 형성된 MISO 채널은 하기와 같이 표현될 수 있는 1×2 채널 응답 로우 벡터 로 특성화될 수 있다:
식(1)
상기 j=1,2에 대한 엔트리 hj는 MISO 수신기에서 송신 안테나 j와 단일 안테나 사이의 복소 채널 이득을 표시한다. 벡터는 일반적으로 컬럼으로 표현되며, 로우 벡터는 일반적으로 로우로 표현된다.
송신기에서 2개의 안테나들 및 MIMO 수신기에서 2개의 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 하기와 같이 표현될 수 있는 2×2 채널 응답 행렬 로 특성화될 수 있다:
식(2)
상기 i=1, 2 및 j=1, 2에 대한 엔트리 hi,j은 MIMO 수신기에서 송신 안테나 j와 수신 안테나 i 사이의 복소 채널 이득을 표시한다. 단일-입력 단일-출력(SISO) 채널은 각각의 송신/수신 안테나 쌍 사이에 존재한다. 내의 4개의 엔트리(entry)들은 MIMO 채널의 4개의 SISO 채널들에 대한 채널 이득들을 표시한다. 행렬 은 각각의 수신 안테나 i에 대하여 하나의 채널 응답 로우 벡터 를 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
송신기는 MISO 및 MIMO 수신기들이 그들 각각의 MISO 및 MIMO 채널 응답들을 추정하도록 하기 위해 각각의 송신 안테나로부터 파일럿 심볼을 전송할 수 있다. 각각의 파일럿 심볼은 송신기 및 수신기들 모두에 대해 선험적으로 공지된 변조 심볼이다. 수신기들에 의한 채널 추정을 용이하게 하기 위해, 송신기는 도 1에 도시된 것과 같이 송신 안테나로부터의 전송 이전에 곱셈기(112)를 사용하여 각각의 송신 안테나 j에 대한 파일럿 심볼 pj을 개별 계수 uj,m와 곱한다.
MISO 수신기에서 수신된 심볼은 다음과 같이 표현될 수 있다.
식(3)
상기 rmiso ,m은 MISO 수신기에 대한 수신 심볼이고;
는 파일럿 전송을 위해 사용되는 계수들의 2×1 벡터이며, 상기 "T"는 전치 행렬을 표시하고;
nmiso은 MISO 수신기에서의 잡음이다.
벡터 는 파일럿 전송을 위해 사용되기 때문에 "트레이닝" 벡터로 지칭된다.
동일한 파일럿 전송에 대한 MIMO 수신기에서 수신된 심볼은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식(4)
상기 는 MIMO 수신기에 대하여 수신된 심볼의 2×1 벡터이고;
는 MIMO 수신기에 대한 잡음 벡터이다.
간단함을 위해, 파일럿 심볼들은 식(3) 및 식(4)에 설명되지 않는다.
송신기는 일반적으로 모든 송신 안테나들로부터 MISO 수신기로 중복적으로 데이터를 전송한다. 이러한 경우에, MISO 수신기는 hmiso=h1+h2인 합성 MISO 채널을 추정해야하고, MISO 채널을 구성하는 개별 SISO 채널들에 대한 채널 이득들 h1 및 h2를 추정할 필요는 없다. 만약 2개의 계수들이 동일하다면(즉, u1,m=u2,m), MISO 수신기는 더 높은 품질의 채널 추정치를 유도하기 위해 다수의 심볼 주기들 동안 획득된 수신 심볼들을 평균(또는 필터링)할 수 있다. 심볼 주기는 데이터 또는 파일럿 심볼이 전송되는 시간 간격을 지칭한다.
송신기는 처리량을 개선하기 위해 모든 송신 안테나들로부터 MIMO 수신기로 데이터를 병렬 전송할 수 있다. 이러한 경우에, MIMO 수신기는 (1) MIMO 채널을 형성하는 개별 SISO 채널들에 대한 채널 이득들 h11, h12, h21 및 h22을 추정하고, (2) 데이터 전송을 복원하기 위해 상기 채널 이득 추정치들을 사용해야한다. 그러나, 전술된 파일럿 전송에 대하여, MIMO 수신기는 식(4)에 도시된 것과 같은 2개의 수신 심볼들 r1,m 및 r2,m에 대한 2개의 식들을 갖는다. MIMO 수신기는 4개의 공지되지 않은 채널 이득들을 해결하기 위해 2개의 추가 식들을 필요로 할 것이다. 송신기는 2개의 심볼 주기들에서 2개의 서로 다른 트레이닝 벡터들 및 을 사용하여 파일럿 심볼들을 전송함으로써 MIMO 채널 추정을 용이하게 할 수 있다. MIMO 수신기에서 수신 심볼들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식(5)
상기 및 은 2개의 심볼 주기들 동안에 수신된 심볼들의 2개의 벡터들이다. MIMO 채널은 2개의 심볼 주기들에서 일정한 것으로 가정된다. MIMO 수신기는 2개의 벡터들 및 에서 4개의 수신된 심볼들에 대한 4개의 식들을 갖는다. 만약 트레이닝 벡터들 및 에서의 계수들이 적절히 선택되면, MIMO 수신기는 벡터들 , , 및 에 기초하여 공지되지 않은 채널 이득들을 해결할 수 있다.
간단함을 위해, 전술된 설명은 송신기가 2개의 송신 안테나들을 가지고, 수신기들이 많아야 2개의 수신 안테나들을 가지는 2×2 시스템에 대한 것이다. 일반적으로, 다중-안테나 시스템은 임의의 개수의 안테나들을 가지는 송신기들 및 수신기들을 포함할 수 있고, 즉 T 및 R은 임의의 정수가 될 수 있다. MIMO 수신기에 의한 채널 추정을 용이하게 하기 위해, 송신기는 (예를 들면, M개의 심볼 주기 내에) M개의 트레이닝 벡터들을 사용하여 파일럿을 전송할 수 있고, 일반적으로 상기 M≥T이다. 각각의 트레이닝 벡터는 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 계수들을 포함한다.
T×R 시스템에서 MIMO 수신기에 대한 수신 심볼들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식(6)
상기 는 M개의 심볼 주기들 동안 수신된 심볼들의 R×M 행렬이고;
는 MIMO 수신기에 대한 R×T 채널 응답 행렬이며;
는 M개의 심볼 주기들 동안 사용되는 계수들의 T×M 행렬이고;
는 M개의 심볼 주기들 동안 MIMO 수신기에서의 잡음의 R×M 행렬이다.
행렬 은 M개의 트레이닝 벡터들 또는 컬럼들(즉, )을 포함하며, 하나의 트레이닝 벡터는 각각의 심볼 주기에서 파일럿 전송을 위해 사용된다. 행렬 은 M개의 심볼 주기들 동안 수신된 심볼들의 M개의 벡터들 또는 컬럼들(즉, )을 포함한다. MIMO 수신기는 하기와 같이 MIMO 채널 추정치를 유도할 수 있다:
식(7)
추정된 채널 응답 행렬 은 또한 수신된 심볼 행렬 에 임의의 다른 선형 연산을 수행하여 획득될 수 있다.
T×R 시스템에서 동일한 파일럿 전송에 대하여 MISO의 수신 심볼들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식(8)
상기 는 M개의 심볼 주기들 동안 수신된 심볼들의 1×M 로우 벡터이고;
는 MISO 수신기에 대한 1×T 채널 응답 로우 벡터이며;
는 M개의 심볼 주기들 동안 MISO 수신기에서의 잡음의 1×M 로우 벡터이다.
로우 벡터 는 M개의 심볼 주기들 동안 M개의 수신된 심볼들(즉, )을 포함한다.
MISO 수신기는 일반적으로 인 합성 MISO 채널을 추정해야하며, MISO 채널의 개별 SISO 채널들은 추정하지 않는다. 합성 MISO 채널은 내의 단 하나의 트레이닝 벡터로 추정될 수 있다. 예를 들어, 만약 트레이닝 벡터가 모두 1을 포함하면, 합성 MISO 채널은 수신된 심볼들로 추정될 수 있거나 이다. MISO 수신기는 내의 트레이닝 벡터들이 동일할 것을 요구하며, 동일한 공간 방향을 지시하여 수신된 심볼들 rmiso ,a 내지 rmiso ,M이 더 정확한 합성 MISO 채널 추정치를 획득하도록 필터링될 수 있다.
MIMO 수신기는 일반적으로 MIMO 채널의 개별 SISO 채널들의 채널 이득들 또는 채널 응답 행렬 의 RㆍT 개의 엘리먼트들의 채널 이득들을 추정해야 한다. 이는 내의 M개의 트레이닝 벡터들이 서로 다를 것을 요구하며 서로 다른 공간 방향들을 지시한다. MIMO 채널 추정에 대한 최적 성능은 이 유니터리(unitary) 행렬이고 M개의 트레이닝 벡터들이 서로 직교할 때 달성될 수 있다. 상기 직교 조건은 다음과 같이 표현될 수 있고: , 상기 는 항등 행렬이고 "H"는 공액 전치 행렬을 표시한다. 직교 조건은 λ=a...M, m=1...M 및 λ≠m 에 대하여 동일하게 다음과 같이 표현될 수 있다: .
예를 들어, 2×2 시스템에 대하여, 하기의 트레이닝 행렬들 및 은 각각 MISO 및 MIMO 수신기들에 대하여 사용될 수 있다:
및 . 식(9)
전술되고 식(9)에 도시된 것과 같이, MISO 및 MIMO 수신기들은 서로 다른 트레이닝 행렬들을 요구한다.
단일 공통 트레이닝 행렬 은 하기와 같이 정의되고 MISO 및 MIMO 수신기들 모두를 동시에 지원하기 위해 사용될 수 있다:
식(10)
트레이닝 행렬 의 계수들은 MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 대한 양호한 채널 추정 성능을 제공하도록 선택된다. 채널 추정 성능은 다양한 기준에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 내의 계수들은 MISO 및 MIMO 수신기들 모드에 대한 채널 추정 에러들을 최소화하도록 선택된다. 이는 주어진 행렬 에 대하여 MISO 수신기에 대한 채널 추정 에러 및 MIMO 수신기에 대한 채널 추정 에러를 계산하고, MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 대한 전체 채널 추정 에러를 계산하고, 내의 계수들을 조절/선택하여 전체 채널 추정 에러가 최소화되도록 함으로써 달성될 수 있다. MISO 및 MIMO 수신기들에 대한 채널 추정 에러들에 대해서 전체 채널 추정 에러의 계산시 서로다른 가중치들이 주어질 수 있다. 예를 들어, 각각의 수신기에 대한 채널 추정 에러는 상기 수신기에 대하여 공통 트레이닝 행렬(예를 들면, ) 및 원하는 트레이닝 행렬(예를 들면, 또는) 사이의 평균 제곱 에러로 계산되며, 전체 채널 추정 에러는 MISO 및 MIMO 수신기들에 대하여 가중된 평균 제곱 에러들의 합으로 계산될 수 있다. 또다른 실시예에서, 내의 계수들은 MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 대한 검출 성능 손실들을 최소화하도록 선택된다. 에러들과 손실들은 계산, 컴퓨터 시뮬레이션, 실험적 측정 등등에 의해 결정될 수 있다. 계수들은 또한 예를 들면, 시스템 내의 MISO 수신기들의 개수 및 MIMO 수신기들의 개수, MIMO 수신기들의 우선 순위와 MIMO 수신기들의 우선 순위 관계 등등과 같은 요구조건들 및/또는 시스템 파라미터들에 기초하여 선택될 수 있다. 계수들은 한번 선택된 후 파일럿 전송을 위해 사용될 수 있다. 계수들은 또한 주기적으로 또는 다양한 인자들(예를 들면, MISO 및 MIMO 수신기들의 개수, MISO 및 MIMO 수신기들 사이의 우선순위 관계 등등)에 기초하여 동적으로 변경될 수 있다.
4×4 시스템에 대하여, 하기의 트레이닝 행렬들 및 은 각각 MISO 및 MIMO 수신기들에 대하여 사용될 수 있다:
및 식(11)
다시, 단일 공통 트레이닝 행렬 은 하기와 같이 정의될 수 있고, MISO 및 MIMO 수신기들 모두를 동시에 지원하기 위해 사용될 수 있다:
식(12)
상기 m=a, b, c, d에 대한 및 는 의 m번째 트레이닝 벡터 또는 컬럼이다. 트레이닝 행렬 내의 계수들은 MISO 및 MIMO 수신기들 모두에 대하여 양호한 채널 추정 성능을 제공하기 위해 트레이닝 행렬 에 대하여 전술된 것과 같이 다양한 고려 조건들에 기초하여 선택된다.
일 파일럿 전송 방식에서, 송신기는 내의 트레이닝 벡터들을 사용하여 파일럿을 전송한다. 예를 들어, 송신기는 내의 4개의 트레이닝 벡터들을 통해 순환할 수 있고, 심볼 주기 n에서 를, 다음 심볼 주기 n+1에서 를, 심볼 주기 n+2에서 를, 심볼 주기 n+3에서 를. 심볼 주기 n+4에서 다시 를 사용하여 파일럿을 전송한다.
도 2A는 제 1 파일럿 전송 방식에 대하여 4×4 시스템에서 MISO 수신기에 의해 수행되는 채널 추정을 도시한다. 송신기는 전술된 것과 같이, 내의 4개의 트레이닝 벡터를 통해 순환함으로써 파일럿을 전송한다. MISO 수신기에 대하여 수신된 심볼들은 도 2A에 도시된 것과 같이 심볼 주기 n 동안 이고, 심볼 주기 n+1 동안 이다. MISO 수신기는 하기와 같이 심볼 주기 n에서 합성 MISO 채널 추정치 를 획득하기 위해 유한 임펄스 응답(FIR) 필터를 사용하여 수신된 심볼들을 필터링할 수 있다:
식(13)
상기 i=L1 ... L2 에 대하여 c(i)는 FIR 필터에 대한 계수들이고;
L1 및 L2는 FIR 필터의 시간 길이이다.
코절(causal) FIR 필터에 대하여, L1=0, L2≥1 및 합성 MISO 채널 추정치 는 L2 이전 심볼 주기들 및 현재 심볼 주기 동안 수신된 심볼들의 가중된 합이다. 넌-코절 FIR 필터에 대하여, L1≥1, L2≥1 및 합성 MISO 채널 응답 은 L2 이전 심볼 주기들, 현재 심볼 주기 및 L1 향후 심볼 주기들 동안 수신된 심볼들의 가중된 합이다. 넌-코절 FIR 필터를 구현하기 위해 L1 수신된 심볼들의 버퍼링이 요구된다.
도 2B는 제 1 파일럿 전송 방식에 대하여 4×4 시스템에서 MIMO 수신기에 의해 수행되는 채널 추정을 도시한다. 송신기는 전술된 것과 같이, 트레이닝 행렬 을 사용하여 파일럿을 전송한다. MIMO 수신기에 대하여 수신된 심볼들은 도 2B에 도시된 것과 같이 심볼 주기 n 동안 이고, 심볼 주기 n+1 동안 이다. "파일럿 블럭"은 파일럿 전송에 있어서 모든 트레이닝 벡터들이 사용되는 최소 범위로서 정의될 수 있다. 도 2B에 도시된 예에 대하여, 파일럿 블럭은 4개의 심볼 주기들이 된다. MIMO 수신기는 동일한 트레이닝 벡터를 사용하여 전송된 파일럿에 대한 수신된 심볼들을 필터링 하며, 예를 들어 트레이닝 벡터 에 대하여 및 를 필터링하고, 트레이닝 벡터 에 대하여 및 를 필터링한다. MIMO 수신기는 또한 도 2에 도시된 것과 같이 하나의 파일럿 블럭에 대하여 획득된 (필터링되거나 필터링되지 않은) 수신된 심볼들에 기초하여 개별 채널 이득 추정치들을 유도할 수 있다. 예를 들어, 행렬 은 4개의 수신된 심볼 벡터들 내지 로 형성될 수 있고, 채널 이득 추정치들은 식(7)에 도시된 것과 같이 에서 계산될 수 있다.
간단함을 위해, 도 2A 및 2B는 심볼 주기 n-2 내지 n+5로부터의 전체 시간 간격 동안 정적 상태인 MISO 및 MIMO 채널들을 도시한다. 개선된 채널 추정 성능을 위해, 파일럿 블럭은 MISO 및 MIMO 채널들의 코히어런스 시간보다 짧아야 한다. 코히어런스 시간은 무선 채널이 대략 일정하게 유지되는 것으로 예측되는 시간 간격이다.
4×4 시스템에 대하여 전술된 개념은 임의의 T×R 시스템으로 확대될 수 있다. 단일 공통 트레이닝 행렬 은 전술된 것과 같이 선택된 계수들로 정의될 수 있다. 송신기는 내의 모든 트레이닝 벡터들을 사용하여 파일럿을 전송한다. MISO 및 MIMO 수신기들은 파일럿 전송 동안 수신된 모든 심볼들에 기초하여 MISO 및 MIMO 채널들을 각각 추정할 수 있다.
2. 다중- 캐리어 다중-안테나 시스템
다중-안테나 시스템은 데이터 및 파일럿 전송을 위해 다중 캐리어들을 사용할 수 있다. 다중 캐리어들은 OFDM, 임의의 다른 다중-캐리어 변조 기술들 또는 다른 구성에 의해 제공될 수 있다. OFDM은 전체 시스템 대역폭(W)을 다수의(N) 직교 서브밴드들로 효율적으로 분할한다. 상기 서브밴드들은 톤들, 서브캐리어들, 빈들 및 주파수 채널들로 지칭된다. OFDM에서, 각각의 서브밴드는 데이터를 변조할 수 있는 개별 서브캐리어와 연관된다. 다중-안테나 OFDM 시스템은 데이터 및 파일럿 전송을 위해 N개의 전체 서브밴드들 중 단 하나의 서브세트를 사용할 수 있고, 시스템이 스펙트럼 마스크 요구조건들을 만족하도록 남아있는 서브밴드들을 보호 서브밴드들로 사용한다. 간단함을 위해, 하기의 설명은 모두 N개의 서브밴드들이 데이터 및 파일럿 전송을 위해 사용될 수 있다고 가정한다.
다중-안테나 OFDM 시스템의 송신기와 수신기 사이의 무선 채널은 시스템 대역폭에 걸쳐 주파수 응답에 의해 특성화되는 주파수 선택성 페이딩을 경험할 수 있다. 각각의 SISO 채널의 N개의 서브밴드들은 서로 다른 복소 채널 이득들과 연관될 수 있다. 모든 N개의 서브밴드들에 대하여 정확한 채널 추정치는 상기 서브밴드들 중 몇몇 또는 모두에서 데이터 전송을 복원하기 위해 요구될 수 있다.
다중-안테나 OFDM 시스템에서 MISO 수신기에 대한 MISO 채널은 k=1 ...N에 대하여 N개의 채널 응답 로우 벡터들 세트에 의해 특성화될 수 있다. 각각의 로우 벡터 는 1×T의 디멘죤을 가지며, 서브밴드 k에 대하여 T개의 송신 안테나들과 단일 수신 안테나 사이의 채널 이득들에 대한 T개의 엘리먼트들을 포함한다. 다중-안테나 OFDM 시스템의 MIMO 수신기에 대한 MIMO채널은 k=1 ... N에 대하여 N개의 채널 응답 행렬들 세트에 의해 특성화될 수 있다. 각각의 행렬 은 R×T의 디멘죤을 가지며 서브밴드 k에 대하여 T개의 송신 안테나들 및 R개의 수신 안테나들 사이의 채널 이득들에 대한 RㆍT 개의 엘리먼트들을 포함한다.
각각의 SISO 채널에 대한 채널 응답은 시간-영역 채널 임펄스 응답 또는 상응하는 주파수-영역 채널 주파수 응답에 의해 특성화될 수 있다. 채널 주파수 응답은 채널 임펄스 응답의 이산 푸리에 변환(DFT)이다. 각각의 SISO 채널에 대한 채널 임펄스 응답은 L개의 시간-영역 탭들에 의해 특성화될 수 있고, 상기 L은 서브밴드들의 전체 개수보다 훨씬 적거나 L<N이다. 즉, 만약 임펄스가 송신 안테나에 적용되면, 상기 임펄스 자극(stimulus)들에 대하여 수신 안테나에서 획득된 W MHz의 샘플 레이트의 L개의 시간-영역 샘플들은 SISO 채널의 응답을 특성화 하기에 충분할 것이다. 채널 임펄스 응답을 위해 요구되는 탭들의 개수(L)는 수신기에서의 충분한 에너지를 갖는 최초 및 최종 도달 신호 인스턴스들 사이의 시간 차이인 지연된 시스템 확산에 따라 결정된다. L개의 탭들 만이 채널 임펄스 응답을 위해 요구되기 때문에, 각각의 SISO 채널에 대한 주파수 응답은 모든 N개의 서브밴드들 대신에 L개의 적절히 선택된 서브밴드들에 대한 적은 채널 이득 추정치들에 기초하여 특성화될 수 있다.
도 3은 다중-안테나 OFDM 시스템에서 파일럿 전송을 위해 사용될 수 있는 서브밴드 구조를 도시한다. 파일럿 심볼은 파일럿 전송을 위해 사용되는 서브밴드들인 P개의 파일럿 서브밴드들의 각각에서 전송되며, 일반적으로 N>P≥L 이다. 개선된 성능 및 간략화된 계산을 위해, P개의 파일럿 서브밴드들은 N개의 전체 서브밴드들 사이에서 균일하게 분포되어 연속적인 파일럿 서브밴드들은 N/P 개의 서브밴드들 만큼 이격된다. 남아있는 N-P 개의 서브밴드들은 데이터 전송을 위해 사용될 수 있고, 데이터 서브밴드라 참조된다.
파일럿은 다중-안테나 OFDM 시스템에서 다양한 방식들로 전송될 수 있다. 파일럿 전송은 사용을 위해 선택된 특정 트레이닝 행렬에 의존한다. 몇몇 예시적인 파일럿 전송 방식들이 하기에 설명된다.
도 4A는 다중-안테나 OFDM 시스템을 위한 제 1 파일럿 전송 방식을 도시한다. 상기 방식을 위해, 송신기는 그 엘리먼트들/계수들이 MISO 및 MIMO 수신기들 모두를 동시에 지원하도록 선택되는 트레이닝 행렬 을 사용하여 파일럿을 전송한다. 송신기는 행렬 내의 트레이닝 벡터들을 통해 순환할 수 있고, 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 하나의 트레이닝 벡터 를 사용한다. 동일한 트레이닝 벡터 가 P개의 파일럿 서브밴드들의 각각을 위해 사용될 수 있다. 간단함을 위해, 도 4A는 4개의 전송 안테나들을 가지는 시스템에 대한 파일럿 전송을 도시한다.
다중-안테나 OFDM 시스템의 MISO 수신기는 다양한 채널 추정 기술들을 사용하여 MISO 채널의 전체 주파수 응답을 추정할 수 있다. 직접적인 최소 제곱 추정 기술에 있어서, MISO 수신기는 먼저 P×1 벡터 로 표시될 수 있는 각각의 OFDM 심볼 주기에서 P개의 파일럿 서브밴드들 동안 수신된 P개의 심볼들의 세트를 획득한다. 그후에 MISO 수신기는 수신된 심볼들에 기초하여 P×1 벡터 가 되는 합성 MISO 채널의 주파수 응답의 초기 추정치를 획득한다. 의 P개의 엘리먼트들의 각각은 개별 파일럿 서브밴드에 대하여 합성 MISO 채널의 초기 추정치를 표시한다.
MISO 수신기는 다음에 하기와 같은 합성 MISO 채널의 임펄스 응답의 최소-제곱 추정치를 계산한다:
식(14)
상기 는 P×P DFT 행렬이고;
는 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치에 대한 P×1 벡터이다.
DFT 행렬 은 (i,j)번째 엔트리인 가 다음과 같도록 정의된다:
i=1...P 및 j=1...P에 대하여 식(15)
상기 i는 로우 인덱스이고, j는 컬럼 인덱스이다. 식(14)은 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치 를 획득하기 위해 초기 주파수 응답 추정치 에서의 2차원 IFFT를 표시한다. 벡터 는 예를 들면, (1) 미리결정된 임계치 미만의 값들을 가지는 엔트리들/탭들을 0으로 세팅하고/또는 (2) 벡터 내의 L번째 내지 P번째 엔트리들/탭들을 0으로 세팅함으로써 사전 처리될 수 있다. 벡터 는 길이 N이 되도록 0이 패딩된다.
MISO 수신기는 다음과 같이 0이 패딩된 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치 에 기초하여 합성 MISO 채널의 모든 N개의 서브밴드들에 대한 최종 주파수응답 추정치를 유도할 수 있다:
식(16)
상기 는 N×N DFT 행렬이고;
는 모든 N개의 서브밴드들에 대한 주파수 응답 추정치의 N×1 벡터이다.
MISO 수신기는 수신된 심볼들, 최초 채널 주파수 응답 추정치 , 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치 , 및/또는 최종 채널 주파수 응답 추정치 에 필터링을 수행할 수 있다. 필터링은 식(13)에 도시된 것과 유사하게 더 높은 품질의 MISO 채널 추정치를 유도하기 위해 다수의 OFDM 심볼 주기들 동안 획득된 벡터들 및/또는 에 대해 수행될 수 있다.
다중-안테나 OFDM 시스템의 MIMO 수신기는 직접 최소 제곱 추정 기술을 사용하여 MIMO 채널의 전체 주파수 응답을 추정할 수 있다. 각각의 OFDM 심볼 주기에서, MIMO 수신기는 R개의 수신 안테나들의 각각에서 P개의 파일럿 서브밴드들에 대하여 수신된 P개의 심볼들의 세트를 획득한다. 만약 트레이닝 벡터 가 OFDM 심볼 주기 내에 파일럿 전송을 위해 사용되면, 각각의 수신 안테나 i에 대하여 P개의 수신된 심볼들의 세트는 k∈Pset에 대하여 {ri,m(k)} 또는 ri,m(k)로 표시되고, 상기 Pset는 P개의 파일럿 서브밴드들의 세트 또는 그룹을 표시한다. MIMO 수신기는 M개의 서로 다른 트레이닝 벡터들에 대하여 R개의 수신 안테나들에 대하여 수신된 심볼들의 RㆍM 세트들을 획득한다. 상기 RㆍM개의 수신된 심볼 세트들은 다음과 같이 k∈Pset에 대하여 P개의 행렬들 또는 로 표시될 수 있다:
k∈Pset에 대하여, 식(17)
각각의 파일럿 서브밴드에 대하여 수신된 심볼 행렬 은 R×M의 디멘죤을 가지며 상기 파일럿 서브밴드에 대하여 M개의 트레이닝 벡터들에 대하여 수신된 M개의 컬럼들을 포함한다. 행렬 은 따라서 단일-캐리어 다중-안테나 시스템에 대하여 전술된 수신된 심볼 행렬 과 형태가 유사하다. R×M 블럭 구조의 행렬 은 로 형성될 수 있다. 행렬 은 R×M의 정면 디멘죤(front dimension)과 P의 깊이를 가지는 3차원(3D) 행렬로 간주될 수 있다. 의 정면 디멘죤에서 RㆍM 개의 엘리먼트들의 각각은 특정 수신 안테나 i 및 트레이닝 벡터 에 대하여 P개의 수신된 심볼들, 의 세트를 표시한다.
MIMO 수신기는 상응하는 P-탭 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치 를 획득하기 위해 에서 P개의 수신된 심볼들 의 각각의 세트에 P-포인트 IDFT 또는 IFFT를 수행한다. 상기 IDFT는 다음과 같이 표현될 수 있다:
식(18)
상기 는 P개의 탭들에 대하여 τ=1...P에 대한 P개의 행렬들 를 갖는 R×M 블럭 구조 행렬이다. 행렬 은 또한 R×M 정면 디멘죤과 P의 깊이를 가지는 3D 행렬로 간주될 수 있다. 식(18)의 IDFT는 의 정면 디멘죤에서 상응하는 엘리먼트에 대하여 P개의 탭들로 임펄스 응답을 획득하기 위해 의 정면 디멘죤에서 각각의 엘리먼트에 대한 P개의 수신된 심볼들에 대해 수행된다. IDFT는 의 정면 디멘죤에서 각각의 엘리먼트에 대한 깊이 디멘죤에 대해 수행된다.
서로 다른 MISO 채널은 T개의 송신 안테나들과 R개의 수신 안테나들의 각각 사이에 형성된다. 행렬 은 R개의 수신 안테나들 및 M개의 서로 다른 트레이닝 벡터들에 대한 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 표시하는 정면 디멘죤의 RㆍM 엘리먼트들을 포함한다. 즉, 의 정면 디멘죤의 각각의 엘리먼트 는 (1) T개의 송신 안테나들과 특정 수신 안테나 i 사이의 합성 MISO 채널 및 (2) 트레이닝 벡터 를 사용하여 전송된 파일럿으로 획득된, 임펄스 응답 추정치를 표시한다.
MIMO 수신기는 하기와 같이 MIMO 채널내의 개별 SISO 채널들에 대한 임펄스 응답 추정치들을 유도할 수 있다.
τ=1...P에 대하여, 식(19)
상기 는 트레이닝 행렬 의 역변환이다. 식(19)에 도시된 것과 같이, 를 곱하는 것은 P개의 탭들의 각각에 대하여 수행된다. R×T 블럭-구성의 행렬 은 로 형성될 수 있다. 행렬 은 R×T의 전면 디멘죤 및 P의 깊이를 가지는 3D 행렬로 간주된다. 의 정면 디멘죤에서의 각각의 엘리먼트는 송신 안테나 j 및 수신 안테나 i 사이의 SISO 채널에 대한 P-탭 임펄스 응답 추정치 에 대한 P 시간-영역 값들의 시퀀스를 표시한다. 각각의 시퀀스 의 P 엔트리들은 예를 들어, (1) 미리결정된 임계치 미만의 값을 가지는 엔트리들/탭들을 0으로 세팅하고/또는 (2) L번째 내지 P번째 엔트리들/탭들을 0으로 세팅함으로써 사전처리될 수 있다. 각각의 시퀀스 는 길이 N이 되도록 0이 패딩된다.
MIMO 수신기는 그후에 의 정면 디멘죤의 각각의 엘리먼트에 N-포인트 DFT(또는 FFT)을 수행하여 각각의 SISO 채널의 모든 N 서브밴드들에 대한 최종 주파수 응답 추정치를 다음과 같이 유도할 수 있다:
식(20)
상기 는 N개의 서브밴드들에 대하여 k=1...N에서 N개의 행렬들 를 갖는 R×T 블럭 구조 행렬이다. 행렬 은 R×T 정면 디멘죤 및 N의 깊이를 가지는 3D 행렬로 간주될 수 있다. 식(20)에서의 DFT는 의 정면 디멘죤의 상응하는 엘리먼트에 대한 N개의 주파수-영역 값들을 획득하기 위해 의 정면 디멘죤의 각각의 엘리먼트들에 대한 N개의 시간-영역 값들에 대해 수행된다. DFT는 의 정면 디멘죤의 각각의 엘리먼트에 대한 깊이 디멘죤에 대해 수행된다. 의 정면 디멘죤의 각각의 엘리먼트는 개별 SISO 채널의 최종 주파수 응답 추정치 에 대한 N개의 주파수-영역 값들의 시퀀스를 표시한다.
MIMO 수신기는 동일한 트레이닝 벡터를 사용하여 다수의 OFDM 심볼 주기들 동안 획득된 수신된 심볼들 에 대한 필터링을 수행할 수 있고, 상기 필터링은 각각의 수신 안테나의 각각의 서브밴드에 대하여 수행된다. MIMO 수신기는 또한 (1) 각각의 P-탭 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치 , (2) 각각의 P-탭 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치 및/또는 (3) 각각의 N-포인트 채널 주파수 응답 추정치 에 대한 필터링을 수행할 수 있다.
MIMO 수신기는 또한 임의의 다른 방식들로 각각의 SISO 채널의 N개의 서브밴드들에 대한 전체 주파수 응답 추정치를 유도할 수 있고, 이는 본 발명의 사상 내에 있다. 예를 들어, 다른 보간 형태들이 최소-제곱 추정 기술 대신에 사용될 수 있다.
도 4B는 다중-안테나 OFDM 시스템에 대한 제 2 파일럿 전송 방식을 도시한다. 상기 방식에 있어서, 송신기는 직교 벡터들을 가지는 트레이닝 행렬 을 사용하여 파일럿을 전송한다. 예를 들어, 식(9)에 도시된 행렬 은 2×2 시스템을 위해 사용될 수 있고, 식(11)에 도시된 행렬 은 4×4 시스템을 위해 사용될 수 있다. 행렬들 및 은 공통적으로 월시 행렬들로 지칭된다. 더 큰 디멘죤의 월시 행렬은 다음과 같이 표현될 수 있다L
식(21)
R×T 시스템에 대하여, T×T 월시 행렬은 트레이닝 행렬 로 사용될 수 있다. 다른 트레이닝 행렬들이 제 2 파일럿 전송 방식을 위해 사용될 수 있다.
명확함을 위해, 도 4B는 트레이닝 행렬 을 사용하여 4×4 시스템에 대한 파일럿 전송의 일 실시예를 도시한다. 상기 실시예에 대하여, 송신기는 행렬 내의 제 1 트레이닝 벡터 를 사용하여 각각의 OFDM 심볼 주기 내의 파일럿 서브밴드들의 제 1 그룹에 공통 파일럿을 전송한다. 송신기는 또한 행렬 내의 남아있는 트레이닝 벡터들 및 을 사용하여 각각의 OFDM 심볼 주기내의 P개의 파일럿 서브밴드들의 제 2 그룹에 MIMO 파일럿을 전송한다. 송신기는 도 4B에 도시된 것과 같이 3개의 트레이닝 벡터들 및 을 통해 순환할 수 있다. 공통 파일럿은 시스템 내의 MISO 수신기들에 의한 채널 추정을 사용될 수 있다. 공통의 MIMO 파일럿들은 MIMO 수신기들에 의한 채널 추정을 위해 사용될 수 있다.
개선된 성능을 위해, 제 1 그룹 내의 파일럿 서브밴드들은 도 4B에 도시된 것과 같이 N개의 전체 서브밴드들을 통해 균일하게 분포될 수 있다. 제 2 그룹 내의 파일럿 서브밴드들은 도 4B에 도시된 것과 같이, N개의 전체 서브밴드들에 균일하게 분포될 수 있고, 제 1 그룹 내의 파일럿 서브밴드들과 추가로 인터레이싱된다.
MISO 수신기는 다중-안테나 OFDM 시스템을 위한 제 1 파일럿 전송 방식을 위해 전술된 방식으로 공통 파일럿에 기초하여 합성 MISO 채널 응답을 추정할 수 있다. MISO 수신기는 (1) 제 1 그룹 내의 P개의 파일럿 서브밴드들에 대한 P개의 수신된 심볼들의 세트를 획득하고, (2) 수신된 심볼들의 세트에 기초하여 합성 MISO 채널에 대한 초기 주파수 응답 추정치를 유도하며, (3) 초기 주파수 응답 추정치에 기초하여 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치를 계산하며, (4) 최소 제곱 채널 임펄스 응답 추정치에 기초하여 합성 MISO 채널에 대한 최종 주파수 응답 추정치를 유도할 수 있다.
MIMO 수신기는 하기와 같이 공통의 MIMO 파일럿에 기초하여 MIMO 채널의 개별 SISO 채널들의 전체 주파수 응답을 추정할 수 있다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, MIMO 수신기는 (1) 트레이닝 벡터 를 사용하여 파일럿 서브밴드들의 제 1 그룹을 통해 전송된 파일럿에 대한 R개의 수신 안테나들에 대한 수신 심볼들의 R개의 세트들 및 (2) 또다른 트레이닝 벡터 를 사용하여 파일럿 서브밴드들의 제 2 그룹을 통해 전송된 파일럿에 대한 R개의 수신 안테나들에 대한 수신된 심볼들의 R개의 세트들을 획득하며, 상기 m=b, c 또는 d이다. MIMO 수신기는 상응하는 합성 MIMO 채널 임펄스 응답 추정치 를 획득하기 위해 수신된 심볼들의 각각의 세트 에 P-포인트 IFFT를 수행할 수 있다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, MIMO 수신기는 수신된 심볼들의 2R 세트들에 대한 2R 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 획득한다. 따라서 MIMO 수신기는 각각의 OFDM 심볼 주기 내에 R×M 행렬 의 2개의 컬럼들(제 1 컬럼 및 m-번째 컬럼)을 획득할 수 있다. 만약 트레이닝 벡터들 및 이 도 4B에 도시된 것과 같이 3개의 OFDM 심볼 주기들 내에 순환되면, MIMO 수신기는 3개의 OFDM 심볼 주기들 이후에 행렬 의 모두 4개의 컬럼들을 획득할 수 있다.
MIMO 수신기는 도 2B에 대하여 전술된 것과 유사한 방식으로 동일한 트레이닝 벡터 를 사용하여 전송된 파일럿에 대한 다수의 OFDM 심볼 주기들 내에 획득된 수신된 심볼들 을 평균할 수 있다. MIMO 수신기는 동일한 트레이닝 벡터 에 대한 다수의 OFDM 심볼 주기들에서 획득된 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들 을 평균할 수 있다. 도 4B에 도시된 예에 대하여, MIMO 수신기는 6개의 OFDM 심볼들에서 2개의 파일럿 블럭들, 9개의 OFDM 심볼들에서 3개의 파일럿 블럭들에 시간-영역 필터링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 3-탭의 넌-코절 시간 영역 필터에 대하여, 현재 파일럿 블럭의 채널 추정치들이 이전 파일럿 블럭, 현재 파일럿 블럭 및 다음 파일럿 블럭에 대한 채널 추정치들의 선형 조합이 될 수 있다. 특정 예로서, 에 대한 채널 추정치는 OFDM 심볼 주기들 n-2, n+1, n+4에서 획득된 채널 추정치들의 선형 조합으로서 획득될 수 있다.
MIMO 수신기는 전술된 것과 같이 개별 SISO 채널들에 대한 임펄스 응답 추정치를 유도하여 블럭 구조 행렬 을 획득할 수 있다. 의 엔트리들은 사전 처리되고 길이 N이 되도록 0이 패딩되어 τ=1...N에 대한 를 획득할 수 있다. MIMO 수신기는 그후에 0이 패딩된 의 각각의 엘리먼트에 N-포인트 DFT를 수행하여 각각의 SISO 채널의 모두 N개의 서브밴드들에 대한 최종 주파수 응답 추정치를 유도할 수 있다.
예를 들어, 트레이닝 행렬 을 사용하는 2×2 시스템에 대하여, 송신기는 (1) 트레이닝 벡터 를 사용하는 파일럿 서브밴드들의 제 1 그룹에서 공통 파일럿 및 트레이닝 벡터 를 사용하는 파일럿 서브밴드들의 제 2 그룹에서 MIMO 파일럿을 전송할 수 있다. MIMO 수신기는 하기에서 표현되는 것과 같이 파일럿 서브밴드들의 제 1 그룹 Pset1에 대한 2개의 수신 안테나들에 대하여 수신된 심볼들의 2개의 세트들 및 을 획득한다:
k∈Pset1에 대하여 식(22)
MIMO 수신기는 또한 하기와 같이 표현될 수 있는 파일럿 서브밴드들의 제 2 그룹 Pset2에 대하여 2개의 수신 안테나들에 대하여 수신된 심볼들의 2개의 세트들 및 을 획득한다:
k∈Pset2에 대하여 식(22)
파일럿 심볼들은 간단함을 위해 식들 (22) 및 (23)에서 생략된다.
MIMO 수신기는 상응하는 합성 MISO 채널 임펄스 응답을 획득하기 위해 수신된 심볼들의 각 세트에 P-포인트 IFFT를 수행한다. 2개의 서로 다른 트레이닝 벡터들을 가지는 2개의 수신된 안테나들에 대한 4개의 합성 MISO 채널 임펄스 응답들은 및 로 표시된다. MIMO 수신기는 다음과 같이 개별 SISO 채널들에 대한 최소 제곱 임펄스 응답 추정치들을 유도할 수 있다:
τ=1...P에 대하여, 식(24)
상기 이고, 트레이닝 행렬 을 가지는 2×2 시스템에 대하여 . MIMO 수신기는 수신 안테나에 대한 2개의 트레이닝 벡터들로 획득된 2개의 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 합성하여 제 1 수신 안테나에 대한 SISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 하기와 같이 유도할 수 있다:
τ=1...P에 대하여, 식(25)
MIMO 수신기는 유사하게 상기 수신 안테나에 대한 2개의 트레이닝 벡터들로 획득된 2개의 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 합성하여 제 2 수신 안테나에 대한 SISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 하기와 같이 유도할 수 있다.
τ=1...P에 대하여, 식(26)
MIMO 수신기는 전술된 것과 같이 SISO 채널들에 대한 최종 주파수 응답 추정치들을 획득하기 위해 SISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 추가 처리할 수 있다.
전술된 것과 같이, MIMO 수신기는 수신된 심볼들 , 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들 , 최소 제곱 임펄스 응답 추정치들 , 및/또는 최종 주파수 응답 추정치들 에 대한 필터링을 수행할 수 있다. 및 에 대한 필터링은 동일한 트레이닝 벡터를 사용하여 전송된 파일럿에 대하여 수행될 수 있다. 및 에 대한 필터링은 다수의 파일럿 블럭들에 대하여 수행될 수 있으며, 상기 블럭들은 오버래핑되거나 오버래핑되지 않을 수 있다. 오버래핑되지 않는 파일럿 블럭들에 대한 일 예로서, 도 4B의 OFDM 심볼 주기들 n 내지 n+2에 의해 정의된 블럭들에 대하여 획득된 또는 추정치들은 OFDM 심볼 주기들 n+3 내지 n+5에 의해 정의된 블럭에 대하여 획득된 또는 추정치들과 평균될 수 있다. 오버래핑 파일럿 블럭들에 대한 일 예로서, 도 4B의 OFDM 심볼 주기들 n 내지 n+2에 의해 정의된 블럭들에 대하여 획득된 또는 추정치들은 OFDM 심볼 주기들 n+1 내지 n+3에 의해 정의된 블럭에 대하여 획득된 또는 추정치들과 평균될 수 있다. 따라서 MIMO 수신기는 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 채널 추정치에 대한 이동 평균(running average)을 획득할 수 있다. 다른 필터링 방식들 또한 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 사상 내에 있다.
공통 및 MIMO 파일럿들은 제 2 파일럿 전송 방식에 대하여 다양하게 전송될 수 있다. 일반적으로, 몇몇 서브밴드들은 공통 파일럿에 대한 제 1 그룹 및 MIMO 파일럿에 대한 제 2 그룹에 포함될 수 있다. 만약 각각의 그룹 내의 파일럿 서브밴드들의 개수 P가 2의 제곱수이고, P개의 서브밴드들이 전체 N개의 서브밴드들에 균일하게 분포되고 N/P 개의 서브밴드들 만큼 이격되면, 채널 임펄스 응답은 계산을 간단하게 할 수 있는 IDFT 대신에 IFFT로 계산될 수 있다. 제 1 그룹에 대한 파일럿 서브밴드들 및 제 2 그룹에 대한 파일럿 서브밴드들은 임의의 서브밴드 인덱스로부터 시작할 수 있다.
제 1 및 제 2 그룹들은 도 4B에 도시된 것과 같이 동일한 개수의 서브밴드들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 그룹들은 또한 서로 다른 개수의 서브밴드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 만약 제 2 그룹이 P/2개의 서브밴드들을 포함하고, 상기 P가 채널 임펄스 응답을 추정하기 위해 필요한 탭들의 개수이면, MIMO 파일럿에 대한 각각의 트레이닝 벡터는 P/2개의 파일럿 서브밴드들의 2개의 서로 다른 그룹들에서 2개의 OFDM 심볼 주기들을 위해 사용될 수 있다. MIMO 수신기는 2개의 OFDM 심볼 주기들에서 파일럿 전송을 수신할 때 MIMO 파일럿을 위해 사용된 각각의 트레이닝 벡터에 대한 R개의 합성 MISO 채널 임펄스 응답들의 세트를 유도할 수 있다. 또다른 예로서, 만약 제 2 그룹이 2P개의 서브밴드들을 포함하면, MIMO 파일럿에 대한 2개의 트레이닝 벡터들은 교번하는 서브밴드들에 사용된 2개의 트레이닝 벡터들과 함께 각각의 OFDM 심볼 주기들 동안 사용될 수 있다.
다중-안테나 OFDM 시스템을 위한 제 3 파일럿 전송 방식에서, 파일럿 전송은 시스템에 의해 지원될 수신기들의 형태에 기초하여 조정된다. 증분적 파일럿 전송 방식이라 지칭되는 상기 방식에 대하여, 송신기는 항상 T×1 트레이닝 벡터 (예를 들어, 모두 1인 트레이닝 벡터)를 사용하여 공통 파일럿을 전송한다. MISO 수신기들은 전술된 것과 같이 합성 MISO 채널들의 채널 추정을 위해 공통 파일럿을 사용할 수 있다. 만약 하나 또는 그 이상의 MIMO 수신기들이 시스템에 의해 지원되는 경우에, 송신기는 트레이닝 벡터들 내지 을 사용하여 MIMO 파일럿을 전송한다. 트레이닝 벡터들 내지 은 트레이닝 벡터 와 서로다르고, 벡터들 내지 은 서로 직교하거나 직교하지 않을 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 벡터들 내지 은 직교 행렬(예를 들어, 월시 행렬)의 컬럼들이거나, MISO 및 MIMO 수신기들 모두를 지원하도록 선택된 계수들을 포함할 수 있다. 송신기는 (예를 들면, 도 4A에 도시된 것과 같이) 트레이닝 벡터들 내지 을 통해 순환할 수 있다. 송신기는 또한 (예를 들면, 도 4B에 도시된 것과 같이) (1) 를 사용하여 파일럿 서브밴드들 중 하나의 그룹을 통해 연속하여 파일럿을 전송하고, (2) 내지 를 통해 순환함으로써 파일럿 서브밴드들 중 제 2 그룹을 통해 MIMO 파일럿을 전송할 수 있다. MIMO 수신기들은 전술된 것과 같이 MIMO 채널의 채널 추정을 위해 공통 및 MIMO 파일럿들을 사용할 수 있다.
도 5는 증분적 파일럿 전송 방식을 사용하여 무선 다중-안테나 통신 시스템에서 파일럿을 전송하기 위한 프로세스(500)를 도시한다. T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 T개의 계수들의 제 1 트레이닝 백터를 사용하여 생성되고(블럭 512), 각각의 송신 안테나로부터의 하나의 스케일링된 파일럿 심볼이 T개의 송신 안테나들로부터 전송된다(블럭 514). 스케일링된 파일럿 심볼의 제 1 세트는 MISO 수신기들의 채널 추정을 위해 사용하는데 적합하다. (블럭 516)에서 결정된 것과 같이, 만약 적어도 하나의 MIMO 수신기가 시스템에 의해 지원되는 경우에, T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들은 T개의 계수들의 적어도 T-1개의 추가 벡터들을 사용하여 생성된다(블럭 522). T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 추가 세트는 T개의 송신 안테나들로부터 전송된다(블럭 524). 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 및 추가 세트들은 MIMO 수신기들에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합하다. 제 1 및 추가 벡터들은 트레이닝 행렬내에서 서로 다른 벡터들이고, 서로 직교하거나 직교하지 않을 수 있다. 스케일링된 파일럿 심볼들의 세트는 전술된 것과 같이 다양한 방식들로 전송될 수 있다. 각각의 스케일링된 파일럿 심볼은 다중-안테나 OFDM 시스템에 대한 P개의 파일럿 서브밴드들의 그룹에서 전송될 수 있다.
만약 MIMO 파일럿이 MIMO 수신기들이 존재하는 경우에만 전송되면, 시간-필터링은 균일하지 않다. MIMO 파일럿을 위해 사용되는 트레이닝 벡터들 사이에서, 몇몇 트레이닝 벡터들은 다른 것들에 비해 더 많은 시간 필터링을 수행할 수 있다(예를 들면, 패킷 크기 및 어떤 트레이닝 벡터들이 MIMO 파일럿을 위해 사용되었는지에 따라). 데이터 패킷의 경계들에서 사용된 트레이닝 벡터들은 일반적으로 데이터 패킷의 중앙에서 사용된 트레이닝 벡터들보다 필터링을 덜 수행하지만, 항상 그러한 것은 아니다. 일 예로서, 도 4B를 다시 참조하여, 데이터 패킷 및 MIMO 파일럿은 OFDM 심볼들 n 내지 n+3에서 전송될 수 있다. 송신 벡터 에 대한 채널 추정은 2개의 OFDM 심볼 주기들 n 및 n+3에서 수신된 파일럿 심볼들에 기초하여 획득될 수 있는 반면에, 송신 벡터들 및 의 각각에 대한 채널 추정은 단일 OFDM 심볼 주기 내에 수신된 파일럿 심볼들에 기초하여 획득될 수 있다. 균일하지 않은 시간-필터링은 MIMO 파일럿이 버스트들 내에서 전송되어 발생한다. 상기와 같은 현상은 공통 파일럿이 동시에 전송되기 때문에 공통 파일럿에 대해서는 발견되지 않는다.
만약 공통 파일럿이 하나의 트레이닝 벡터를 사용하여 동시에 전송되고, MIMO 파일럿이 나머지 트레이닝 벡터들을 통해 순환하여 전송되면, 공통 파일럿을 사용하여 획득된 채널 추정치는 MIMO 파일럿을 사용하여 획득된 채널 추정치 보다 양호할 수 있다. 공통 파일럿이 더 자주 전송되는 경우에, 공통 파일럿에 대해 더 많은 필터링이 사용될 수 있다. 각각의 트레이닝 벡터에 대하여, MIMO 수신기는 R개의 수신 안테나들의 각각의 대하여 합성 MISO 채널 응답을 획득하며, 상기 각각의 합성 MISO 채널 응답은 MISO 채널을 형성하는 모두 T개의 SISO 채널들에 관한 정보를 포함한다. 따라서, 채널 추정 에러들이 MIMO 파일럿을 위해 사용된 트레이닝 벡터들에 대하여 더 큰 경우에, 상기 에러들은 모든 SISO 채널들에 대한 채널 추정치들을 통해 분포된다.
도 6은 다중-안테나 OFDM 시스템내의 송신기(110x), MISO 수신기(150x) 및 MIMO 수신기(150y)의 블럭 다이어그램을 도시한다. 송신기(110x)에서, 송신(TX) 데이터 프로세서(620)는 트래픽 데이터를 수신하고, 인코딩하고, 인터리빙하고, 심볼 맵핑(또는 변조)하여 데이터 심볼들{s(k)}을 제공한다. 각각의 데이터 심볼은 데이터에 대한 변조 심볼이다. TX 공간 프로세서(630)는 데이터 심볼들을 수신하여 공간 처리하고, 스케일링하여 파일럿 심볼들내에 멀티플렉싱하고, 송신 심볼들의 T개의 스트림들을 T개의 송신 유니트들(TMTR;632a 내지 632t)에 제공한다. 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼 또는 파일럿 심볼에 대한 것이 될 수 있고, 하나의 송신 안테나의 하나의 서브밴드에서 전송된다. 각각의 송신기 유니트(632)는 OFDM 심볼들을 획득하기 위해 송신 심볼들의 스트림에 OFDM 변조를 수행하며, 변조된 신호를 획득하기 위해 OFDM 심볼들을 추가 조절한다. T개의 송신 유니트들(632a 내지 632t)은 각각 T개의 안테나들(634a 내지 634t)로부터의 전송을 위해 T개의 변조된 신호들을 제공한다.
MISO 수신기(150x)에서, 안테나(652x)는 T개의 송신된 신호들을 수신하여 수신된 신호를 수신기 유니트(RCVR;654x)에 제공한다. 유니트(654x)는 송신기 유니트들(632)에 의해 수행된 것과 상호 보완되는 프로세싱을 수행하며, (1) 수신된 데이터 심볼들을 검출기(660x)에 제공하고, (2) 수신된 파일럿 심볼들을 제어기(680x)내의 채널 추정기(684x)에 제공한다. 채널 추정기(684x)는 MISO 수신기에 대한 채널 추정을 수행하고, 합성 MISO 채널 응답 추정치 를 제공한다. 검출기(660x)는 합성 MISO 채널 추정치를 사용하여 수신된 데이터 심볼들에 대한 검출(예를 들면, 매칭 필터링 및/또는 등화)를 수행하고, 송신기(110x)에 의해 전송된 데이터 심볼들의 추정치들인 검출된 심볼들을 제공한다. 수신(RX) 데이터 프로세서(670x)는 검출된 심볼들을 심볼 디맵핑, 디인터리빙 및 디코딩하여 송신된 트래픽 데이터의 추정치인 디코딩된 데이터를 제공한다.
MIMO 수신기(150y)에서, R개의 안테나들(652a 내지 652r)은 T개의 송신된 신호들을 수신하고, 각각의 안테나(652)는 수신된 심볼을 개별 수신기 유니트(654)에 제공한다. 각각의 유니트(654)는 송신기 유니트들(632)에 의해 수행된 것과 상호 보완되는 프로세싱을 수행하며, (1) 수신된 데이터 심볼들을 RX 공간 프로세서(660y)에 제공하고, (2) 수신된 파일럿 심볼들을 제어기(680y)내의 채널 추정기(684y)로 제공한다. 채널 추정기(684y)는 MIMO 수신기에 대한 채널 추정을 수행하고 MIMO 채널 응답 추정치 를 제공한다. 수신 공간 프로세서(660y)는 MIMO 채널 응답 추정치를 사용하여 R개의 수신기 유니트들(654a 내지 654r)로부터 R개의 수신된 데이터 심볼 스트림들에 대한 공간 프로세싱을 수행한다. RX 데이터 프로세서(670y)는 그후에 검출된 심볼들을 심볼 디맵핑, 디인터리빙 및 디코딩하여 디코딩된 데이터를 제공한다.
제어기들(640, 680x 및 680y)은 각각 송신기(110x), MISO 수신기(150x) 및MIMO 수신기(150y)에서 다양한 처리 유니트들의 동작을 제어한다. 메모리 유니트들(642, 682x 및 682y)은 각각 제어기들(640, 680x, 680y)에서 사용되는 데이터 및/또는 프로그램 코드를 저장한다.
도 7은 송신기(110x)에서 TX 공간 프로세서(630) 및 송신기 유니트들(632)의 일 실시예의 블럭 다이어그램을 도시한다. TX 공간 프로세서(630)는 데이터 공간 프로세서(710), 파일럿 프로세서(720) 및 T개의 송신 안테나들에 대한 T개의 멀티플렉서들(Mux;730a 내지 730t)을 포함한다.
데이터 공간 프로세서(710)는 TX 데이터 프로세서(620)로부터 데이터 심볼들{s(k)}을 수신하여 공간 프로세싱을 수행한다. 예를 들어, 데이터 공간 프로세서(710)는 데이터 심볼들을 T개의 송신 안테나들을 위한 T개의 서브스트림들로 디멀티플렉싱할 수 있다. 데이터 공간 프로세서(710)는 시스템 설계에 따라 상기 서브스트림들에 추가의 공간 프로세싱을 수행하거나 수행하지 않을 수 있다. 파일럿 프로세서(720)는 행렬 내의 트레이닝 벡터들 내지 과 T 개의 송신 안테나들에 대한 파일럿 심볼들 P1(k) 내지 PT(k)을 곱하며, 상기 행렬은 사용을 위해 선택된 파일럿 전송 방식에 따라 직교가 되거나 직교가 되지 않을 수 있다. 동일하거나 서로 다른 파일럿 심볼들이 T개의 송신 안테나들을 위해 사용될 수 있고, 동일하거나 서로 다른 파일럿 심볼들이 파일럿 서브대역들을 위해 사용될 수 있다. 파일럿 프로세서(720)는 T개의 곱셈기들(722a 내지 722t)을 포함하며, 하나의 곱셈기는 각각의 송신 안테나를 위한 것이다. 각각의 곱셈기(722)는 연관된 송신 안테나 j에 대한 파일럿 심볼을 트레이닝 벡터 로부터의 개별 계수 uj,m와 곱하여 스케일링된 파일럿 심볼 을 제공한다. 각각의 멀티플렉서(730)는 데이터 공간 프로세서(710)로부터의 개별 데이터 심볼 서브스트림 및 곱셈기(722)로부터의 스케일링된 파일럿 심볼들을 수신 및 멀티플렉싱하여 연관된 송신 안테나 j에 대한 송신 심볼 스트림{xj(k)}를 제공한다.
각각의 송신기 유니트(632)는 개별 송신 심볼 스트림을 수신하여 처리하고 변조된 심볼을 제공한다. 각각의 송신기 유니트(632)내에서, IFFT 유니트(742)는 N-포인트 IFFT를 사용하여 전체 N개의 서브밴드들에 대한 N개의 송신 심볼들의 각각의 세트를 시간 영역으로 변환하여 상응하는 "변환된" 심볼을 제공하며, 상기 심볼은 N개의 시간-영역 칩들을 포함한다. 각각의 변환된 심볼에 대하여, 순환 보호구간 생성기(744)는 N+C개의 칩들을 포함하는 상응하는 OFDM 심볼을 형성하기 위해 변환된 심볼의 일부분을 반복하며, 상기 C는 반복되는 칩들의 개수이다. 반복되는 부분은 순환 보호구간으로 알려지며, 무선 채널 내의 확산 지연을 제거하기 위해 사용된다. TX RF 유니트(746)는 OFDM 심볼 스트림을 하나 또는 그 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 아날로그 신호들을 추가로 증폭하고, 필터링하고, 주파수 상향 변환하여 연관된 안테나(634)로부터 전송되는 변조된 신호를 생성한다.
도 8A는 MISO 수신기(150x) 및 MIMO 수신기(150y)에서 각각의 수신기 유니트를 위해 사용될 수 있는 수신기 유니트(654i)의 일 실시예의 블럭 다이어그램을 도시한다. 수신기 유니트(654i)내에서, RX RF 유니트(812)는 연관된 안테나(652i)로부터 수신된 신호를 조절(예를 들면, 필터링, 증폭, 및 주파수 하향변환)하고, 조절된 신호를 디지털화하며, 샘플들의 스트림을 제공한다. 순환 보호구간 제거 유닛(814)는 각각의 OFDM 심볼에 추가된 순환 보호구간을 제거하여 수신된 변환된 심볼을 제공한다. FFT 유니트(816)는 N-포인트 FFT를 사용하여 각각의 수신된 변환된 심볼에 대한 N개의 샘플들을 주파수 영역으로 변환하고 N개의 서브밴드들에 대한 N개의 수신된 심볼들을 획득한다. FFT 유니트(816)는 (1) 데이터 서브밴드들에서 수신된 데이터 심볼들을 MISO 수신기(150x)에 대한 검출기(660x) 또는 MIMO 수신기(150y)에 대한 RX 공간 프로세서(660y)에 제공하며, (2) 파일럿 서브밴드들에 대하여 수신된 파일럿 심볼들을 MISO 수신기(150x)에 대한 채널 추정기(684x) 또는 MIMO 수신기(150y)에 대한 채널 추정기(684y)에 제공한다.
도 8B은 직접 최소 제곱 추정 기술을 실행하는 MIMO 수신기(150y)에 대한 채널 추정기(684y)의 일 실시예를 도시한다. 채널 추정기(684y)내에서, 합성 MISO 채널 추정기(820)는 각각의 수신 안테나 및 트레이닝 벡터에 대하여 수신된 파일럿 심볼들의 세트{ri,m(k)}를 획득하여 상기 세트에 P-포인트 IFFT를 수행하여 상응하는 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치 를 획득한다. 행렬 곱셈 유니트(822)는 R개의 수신 안테나들 및 M개의 트레이닝 벡터들에 대한 RㆍM 개의 합성 MISO 채널 임펄스 응답 추정치들을 수신하여 상기 RㆍM 세트들을 각각의 지연 값에 대해 행렬 과 곱하고 MIMO 채널의 RㆍT 개의 SISO 채널들에 대한 RㆍT 개의 최소 제곱 임펄스 응답 추정치들을 제공한다. 사전 처리기(824)는 임계화 및 절단을 수행하고 각각의 최소 제곱 임펄스 응답 추정 에 대하여 0-패딩을 수행할 수 있다. FFT 유니트(826)는 0이 패딩된 각각의 최소 제곱 임펄스 응답 추정치에 N-포인트 FFT를 수행하여 상응하는 최종 채널 주파수 응답 추정치 를 제공한다. FFT 유니트(826)는 RX 공간 처리기(660y)에 최종 채널 응답 추정치들을 제공하고, RX 공간 처리기(660y)는 수신된 데이터 심볼들의 공간 처리를 위해 상기 채널 추정치들을 사용하여, 전송된 데이터 심볼들 {s(k)}의 추정치들인 검출된 심볼들 을 획득한다.
채널 추정기(684y)는 및/또는 v에 필터링을 수행할 수 있다. 필터링은 간단함을 위해 도 8B에 도시되지 않는다.
본 명세서에 개시된 파일럿 전송 방식들 및 채널 추정 기술들은 다양한 OFDM 기반의 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 상기 시스템은 OFDM을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 통신 시스템이며, 다수의 사용자들을 동시에 지원할 수 있다. OFDM-기반의 시스템은 또한 주파수 홉핑을 사용하여 데이터를 서로 다른 시간 간격들에서 서로 다른 서브밴드들을 통해 전송할 수 있고, 이는 "홉 주기들"이라 지칭된다. 각각의 사용자에 대하여 각각의 홉 주기 내에 데이터 전송을 위해 사용하는 특정 서브밴드는 예를 들면, 사용자에게 할당된 의사-랜덤 주파수 홉핑 시퀀스에 의해 결정된다. 주파수 홉핑 OFDM 시스템에 대하여, 각각의 사용자에 대한 주파수 홉핑 시퀀스는 공통 및 MIMO 파일럿들을 위해 사용된 파일럿 서브밴드들이 데이터 전송을 위해 선택되지 않도록 한다. 주파수 홉핑으로 인해, 각각의 사용자는 일반적으로 전체 MISO 또는 MIMO 채널 응답(예를 들면, 전체 N개의 서브밴드들에 대하여)을 추정할 필요는 없지만, N개의 서브밴드들 중 하나 또는 소수 서브세트는 데이터 전송을 위해 사용된다.
본 명세서에 개시된 파일럿 전송 방식들 및 파일럿 추정 기술들은 다양한 수단들에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 파일럿 전송 및 채널 추정을 위한 프로세싱은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그들의 조합에서 실행될 수 있다. 하드웨어 실행에 대하여, 송신기에서 파일럿 전송을 위한 프로세싱 유니트들은 하나 또는 그 이상의 애플리케이션용 집적 회로들(ASICs), 디지털 신호 처리기(DSPs), 디지털 신호 처리 디바이스들(DPSDs), 프로그램가능한 로직 디바이스들(PLDs), 현장 프로그램가능한 게이트 어레이들(FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 파이크로프로세서들, 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유니트들 또는 이들의 조합에서 실행될 수 있다. 수신기에서 채널 추정을 위한 프로세싱 유니트들은 하나 또는 그 이상의 ASICs, DPSs, 등등에서 실행될 수 있다.
소프트웨어 실행을 위해, 본 명세서에 설명된 프로세싱은 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들면, 절차들, 기능들 등등)을 사용하여 실행될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트(예를 들면, 도 6에서 메모리 유니트들(642, 682x 및 682y)) 내에 저장될 수 있고 프로세서(예를 들면, 제어기들(640, 680x 및 680y))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 내부 또는 외부에서 실행될 수 있고, 상기 경우에 당업계에 공지된 것과 같이 다양한 수단들을 통해 프로세서에 통신 접속될 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 앞선 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제작 또는 사용할 수 있을 정도로 제공되었다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변경이 당업자들에게 쉽게 자명할 것이고, 본 명세서에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 제시된 실시예들로 제한되도록 의도되지 않고 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 따른 가장 넓은 범위를 제공할 것이다.

Claims (52)

  1. 무선 다중-안테나 통신 시스템에서 파일럿을 전송하는 방법으로서,
    1 보다 큰 정수인 T개의 계수들로 구성되는 제 1 벡터를 사용하여 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트를 생성하는 단계로서, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 단일 안테나를 구비한 수신기들에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 제1 세트 생성 단계;
    만약 다수의 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기가 상기 시스템에 의해 지원될 경우에 각각 T개의 계수들을 포함하는 적어도 T-1개의 추가 벡터들을 사용하여 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들을 선택적으로 생성하는 단계로서, 상기 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 벡터들은 행렬 내에서 서로 다른 벡터들이고, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 세트들은 상기 다수의 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 적어도 T-1개의 추가 세트들의 선택적 생성 단계; 및
    각각의 송신 안테나에서 하나의 스케일링된 파일럿 심벌씩, T개의 송신 안테나들을 통해 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트를 송신하는 단계를 포함하는 파일럿 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 벡터들은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T-1개의 추가 세트들은 T-1개의 추가 벡터들을 사용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 벡터 및 상기 T-1개의 추가 벡터들은 월시 행렬의 T개의 벡터들인 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트는 하나의 심볼 주기 내에 전송되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 다중-안테나 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하며, 상기 각각의 세트 내의 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들은 각각 P개의 서브밴드들의 그룹을 통해 T개의 송신 안테나들 중 하나의 안테나로부터 전송되며, 상기 P는 1 보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 P개의 서브밴드들은 전체 N개의 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되고, N/P 개의 서브밴드들 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 서브밴드들의 제 1 그룹을 통해 전송되고, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들은 상기 서브밴드들의 제 1 그룹으로부터 분리된 서브밴드들의 제 2 그룹을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 그룹들의 각각의 서브밴드들은 전체 N개의 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 서브밴드들의 제 1 그룹을 통해 연속하여 전송되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들은 순환되고 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 추가 세트는 개별 시간 간격내에서 상기 서브밴드들의 제 2 그룹을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 그룹들은 동일한 개수의 서브밴드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  13. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    1 보다 큰 정수인 T개의 계수들로 구성되는 제 1 벡터를 사용하여 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트를 생성하도록 동작하며 - 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 단일 안테나를 구비한 수신기들에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합함 - , 만약 다수의 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기가 상기 시스템에 의해 지원될 경우에 각각 T개의 계수들을 포함하는 적어도 T-1개의 추가 벡터들을 사용하여 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들을 선택적으로 생성하도록 동작하는 - 상기 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 벡터들은 행렬 내에서 서로 다른 벡터들이고, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 세트들은 상기 다수의 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합함 -, 프로세서;
    각각의 송신 안테나에서 하나의 스케일링된 파일럿 심벌씩, T개의 송신 안테나들을 통해 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트를 송신하도록 동작하는 다수의 송신기 유니트들을 포함하는 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 파일럿 프로세서는 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T-1개의 추가 세트들을 생성하도록 동작하며, 상기 제 1 벡터 및 T-1개의 추가 벡터들은 월시 행렬의 T개의 벡터들인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 다중-안테나 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 각각의 세트내의 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들은 각각 P개의 서브밴드들의 그룹을 통해 T개의 송신 안테나들 중 하나의 안테나로부터 전송되고, 상기 P는 1 보다 큰 정수이며, 상기 P개의 서브밴드들은 전체 N개의 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되고, N/P 개의 서브밴드들 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 서브밴드들의 제 1 그룹을 통해 연속하여 전송되고, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들은 상기 서브밴드들의 제 1 그룹으로부터 분리된 서브밴드들의 제 2 그룹을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    1 보다 큰 정수인 T개의 계수들로 구성되는 제 1 벡터를 사용하여 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트를 생성하는 수단으로서, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 세트는 단일 안테나를 구비한 수신기들에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 제1 세트 생성 수단;
    만약 다수의 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기가 상기 시스템에 의해 지원될 경우에 각각 T개의 계수들을 포함하는 적어도 T-1개의 추가 벡터들을 사용하여 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 적어도 T-1개의 추가 세트들을 선택적으로 생성하는 수단으로서, 상기 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 벡터들은 행렬 내에서 서로 다른 벡터들이고, 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 제 1 및 적어도 T-1개의 추가 세트들은 상기 다수의 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 적어도 T-1개의 추가 세트 선택적 생성 수단; 및
    각각의 송신 안테나에서 하나의 스케일링된 파일럿 심벌씩, T개의 송신 안테나들을 통해 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트를 송신하는 수단을 포함하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T-1개의 추가 세트들은 T-1개의 추가 벡터들을 사용하여 생성되고, 상기 제 1 벡터 및 T-1개의 추가 벡터들은 월시 행렬의 T개의 벡터들인 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 무선 다중-안테나 통신 시스템에서 파일럿을 전송하는 방법으로서,
    M개의 서로 다른 행렬 벡터들을 사용하여 1 보다 큰 정수인 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 생성하는 단계로서, 상기 M은 상기 T와 동일하거나 그 이상인 정수이고, 상기 각각의 벡터는 T개의 계수들을 포함하는, M개의 세트 생성 단계; 및
    T개의 송신 안테나들로부터 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 각각 전송하는 단계로서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나를 구비한 수신기들 모두에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 전송 단계를 포함하는 파일럿 전송 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 M개의 벡터들은 서로 직교하지 않는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 M개의 벡터들의 M×T개의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들 모두에 의한 채널 추정 에러들을 최소화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 M개의 벡터들의 M×T개의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비하는 수신기들에 대하여 가중된 평균 제곱 채널 추정 에러들의 합에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들은 순환되고, 상기 각각의 세트는 개별 시간 간격에서 상기 T개의 송신 안테나들로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 다중-안테나 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하고, 상기 각각의 세트 내의 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들은 각각 P개의 서브밴드들의 그룹을 통해 T개의 송신 안테나들 중 하나의 안테나로부터 전송되고, 상기 P는 1 보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 P개의 서브밴드들은 전체 N개의 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되고, N/P 서브밴드들 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 파일럿 전송 방법.
  27. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    M개의 서로 다른 행렬 벡터들을 사용하여 1 보다 큰 정수인 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 생성하도록 동작하는 파일럿 프로세서로서, 상기 M은 상기 T와 동일하거나 그 보다 큰 정수이고, 상기 각각의 벡터는 T개의 계수들을 포함하는, 파일럿 프로세서; 및
    T개의 송신 안테나들로부터 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 각각 조절(condition)하고 전송하도록 동작하는 다수의 송신기 유니트들로서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나를 구비한 수신기들 모두에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 다수의 송신기 유니트들을 포함하는 장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 M개의 벡터들은 서로 직교하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    M개의 서로 다른 행렬 벡터들을 사용하여 1 보다 큰 정수인 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 생성하는 수단으로서, 상기 M은 상기 T와 동일하거나 그 보다 큰 정수이며, 상기 각각의 벡터는 T개의 계수들을 포함하는, 생성 수단; 및
    T개의 송신 안테나들로부터 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 각각 전송하는 수단으로서, 상기 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나를 구비한 수신기들 모두에 의한 채널 추정을 위해 사용하는데 적합한, 전송 수단을 포함하는 장치.
  30. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 무선 다중-안테나 통신 시스템에서, 수신기에서 채널 추정을 수행하는 방법으로서,
    R개의 수신 안테나들을 통해 T×M 행렬에서 T×M개의 계수들을 사용하여 생성된 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T×M개의 세트들에 대하여 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R×M개의 세트들을 획득하는 단계로서, 상기 R, T, P는 1 보다 큰 정수이고, 상기 M은 T와 동일하거나 그 보다 큰 정수이며, 상기 R개의 세트들의 M개의 그룹들은 R×M 세트들에 대하여 형성되고, 상기 T개의 세트들의 M개의 그룹들은 T×M 세트들에 대하여 형성되며, 상기 상기 T×M 행렬 내의 하나의 계수는 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트를 생성하도록 사용되고, 상기 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T개의 세트들의 각각의 그룹은 P개의 서브밴드들을 통해 T개의 송신 안테나들로부터 전송되는, R×M개의 세트들 획득 단계;
    P개의 수신된 파일럿 심볼들의 각각의 세트에 대하여 초기 주파수-영역 주파수 응답 추정치를 유도하는 단계로서, 상기 R×M개의 초기 주파수 응답 추정치들은 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R×M개의 세트들에 대하여 유도되는, 초기 주파수-영역 주파수 응답 추정치 유도 단계;
    각각의 초기 주파수 응답 추정치에 대하여 초기 시간-영역 임펄스 응답 추정치를 유도하는 단계로서, 상기 R×M개의 초기 임펄스 응답 추정치들은 상기 R×M개의 초기 주파수 응답 추정치들에 대하여 유도되는, 초기 시간-영역 임펄스 응답 추정치 유도 단계;
    상기 R×M개의 초기 임펄스 응답 추정치들 및 상기 T×M 행렬에 기초하여 R×T개의 최종 시간-영역 임펄스 응답 추정치들을 유도하는 단계; 및
    각각의 최종 임펄스 응답 추정치에 대하여 최종 주파수-영역 주파수 응답 추정치를 유도하는 단계를 포함하며,
    상기 R×T개의 최종 주파수 응답 추정치들은 R×T개의 최종 임펄스 응답 추정치들에 대하여 유도되고, 상기 T개의 송신 안테나들 및 상기 R개의 수신 안테나들 사이의 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널의 추정치를 표시하는, 채널 추정 수행 방법.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 M은 T와 동일하고, 상기 T×M 행렬은 월시 행렬인 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 T×M 행렬 내의 T×M개의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들과 다중 안테나들을 구비하는 수신기들 모두에 의한 채널 추정 에러들을 최소화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 T개의 벡터들의 상기 T×M개의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들에 대하여 가중된 평균 제곱 채널 추정 에러들의 합에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  34. 제 30항에 있어서, 상기 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T개의 세트들 중 하나의 그룹은 항상 전송되며, 상기 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 상기 T개의 세트들 중 나머지 M-1 그룹들은 다중 안테나들을 구비한 적어도 하나의 수신기가 상기 시스템에 의해 지원될 경우에만 전송되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  35. 제 30항에 있어서, 상기 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R개의 세트들 중 하나의 그룹은 상기 P개의 서브밴드들의 제 1 그룹을 통해 상기 R개의 수신 안테나들에 의해 획득되며, 상기 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 상기 R개의 세트들 중 나머지 M-1개의 그룹들은 P개의 서브밴드들의 제 2 그룹을 통해 상기 R개의 수신 안테나들에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  36. 제 30항에 있어서,
    상기 R×T개의 최종 임펄스 응답 추정치들의 각각에 대하여, 특정 임계값 미만의 탭 값들을 0으로 세팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  37. 제 30항에 있어서,
    상기 R×T개의 최종 임펄스 응답 추정치들의 각각에 대하여, 지난 L번째 부터 P번째까지의 탭들을 0으로 세팅하는 단계를 더 포함하며, 상기 L은 상기 시스템에 대하여 예상되는 지연 확산인 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  38. 제 30항에 있어서,
    상기 T×M 행렬 내의 T개의 계수들의 동일한 벡터를 사용하여 생성된 스케일링된 파일럿 심볼들의 세트들에 상응하는 수신된 파일럿 심볼들의 세트들을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  39. 제 30항에 있어서,
    상기 T×M 행렬 내의 T개의 계수들의 동일한 벡터를 사용하여 생성된 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 세트들에 상응하는 초기 주파수 응답 추정치들을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  40. 제 30항에 있어서,
    상기 T×M 행렬 내의 T개의 계수들의 동일한 벡터를 사용하여 생성된 상기 스케일링된 파일럿 심볼들의 세트들에 상응하는 초기 임펄스 응답 추정치들을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  41. 제 30항에 있어서,
    상기 최종 임펄스 응답 추정치들을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  42. 제 30항에 있어서,
    상기 최종 주파수 응답 추정치들을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  43. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    R개의 수신 안테나들을 통해 T×M 행렬의 T×M개의 계수들을 사용하여 생성된 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T×M개의 세트들에 대하여 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R×M개의 세트들을 획득하도록 동작하는 다수의 수신기 유니트들로서, 상기 R, T, P는 1 보다 큰 정수이고, 상기 M은 T와 동일하거나 그 이상인 정수이며, 상기 R개의 세트들의 M개의 그룹들은 R×M 세트들에 대하여 형성되고, 상기 T개의 세트들의 M개의 그룹들은 T×M 세트들에 대하여 형성되며, 상기 T×M 행렬 내의 하나의 계수는 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트를 생성하도록 사용되고, 상기 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T개의 세트들의 각각의 그룹은 P개의 서브밴드들을 통해 T개의 송신 안테나들로부터 전송되는, 다수의 수신기 유니트들; 및
    채널 추정기를 포함하며, 상기 채널 추정기는,
    P개의 수신된 파일럿 심볼들의 각각의 세트에 대하여 초기 주파수-영역 주파수 응답 추정치를 유도하는 동작으로서, 상기 R×M개의 초기 주파수 응답 추정치들은 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R×M개의 세트들에 대하여 유도되는, 초기 주파수-영역 주파수 응답 추정치 유도 동작;
    각각의 초기 주파수 응답 추정치에 대하여 초기 시간-영역 임펄스 응답 추정치를 유도하는 동작으로서, 상기 R×M개의 초기 임펄스 응답 추정치들은 상기 R×M개의 초기 주파수 응답 추정치들에 대하여 유도되는, 초기 시간-영역 임펄스 응답 추정치 유도 동작;
    상기 R×M개의 초기 임펄스 응답 추정치들 및 T×M 행렬에 기초하여 R×T개의 최종 시간-영역 임펄스 응답 추정치들을 유도하는 동작; 및
    각각의 최종 임펄스 응답 추정치에 대하여 최종 주파수-영역 주파수 응답 추정치를 유도하는 동작을 수행하며,
    상기 R×T개의 최종 주파수 응답 추정치들은 R×T개의 최종 임펄스 응답 추정치들에 대하여 유도되고, 상기 T개의 송신 안테나들 및 상기 R개의 수신 안테나들 사이의 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널의 추정치를 표시하는, 장치.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 채널 추정기는 수신된 파일럿 심볼들, 초기 주파수 응답 추정치들, 초기 임펄스 응답 추정치들, 최종 임펄스 응답 추정치들 또는 최종 주파수 응답 추정치들을 필터링하도록 더 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  45. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    R개의 수신 안테나들을 통해 T×M 행렬의 T×M개의 계수들을 사용하여 생성된 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T×M개의 세트들에 대하여 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R×M개의 세트들을 획득하는 수단으로서, 상기 R, T, P는 1 보다 큰 정수이고, 상기 M은 T와 동일하거나 그 이상인 정수이며, 상기 R개의 세트들의 M개의 그룹들은 R×M 세트들에 대하여 형성되고, 상기 T개의 세트들의 M개의 그룹들은 T×M 세트들에 대하여 형성되며, 상기 T×M 행렬 내의 하나의 계수는 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 각각의 세트를 생성하도록 사용되고, 상기 P개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 T개의 세트들의 각각의 그룹은 P개의 서브밴드들을 통해 T개의 송신 안테나들로부터 전송되는, R×M개의 세트들 획득 수단;
    P개의 수신된 파일럿 심볼들의 각각의 세트에 대하여 초기 주파수-영역 주파수 응답 추정치를 유도하는 수단으로서, 상기 R×M개의 초기 주파수 응답 추정치들은 P개의 수신된 파일럿 심볼들의 R×M개의 세트들에 대하여 유도되는, 초기 주파수-영역 주파수 응답 추정치 유도 수단;
    각각의 초기 주파수 응답 추정치에 대하여 초기 시간-영역 임펄스 응답 추정치를 유도하는 수단으로서, 상기 R×M개의 초기 임펄스 응답 추정치들은 상기 R×M개의 초기 주파수 응답 추정치들에 대하여 유도되는, 초기 시간-영역 임펄스 응답 추정치 유도 수단;
    상기 R×M개의 초기 임펄스 응답 추정치들 및 T×M 행렬에 기초하여 R×T개의 최종 시간-영역 임펄스 응답 추정치들을 유도하는 수단; 및
    각각의 최종 임펄스 응답 추정치에 대하여 최종 주파수-영역 주파수 응답 추정치를 유도하는 수단을 포함하며,
    상기 R×T개의 최종 주파수 응답 추정치들은 R×T개의 최종 임펄스 응답 추정치들에 대하여 유도되고, 상기 T개의 송신 안테나들 및 상기 R개의 수신 안테나들 사이의 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널의 추정치를 표시하는, 장치.
  46. 제 45항에 있어서, 추정기는 수신된 파일럿 심볼들, 초기 주파수 응답 추정치들, 초기 임펄스 응답 추정치들, 최종 임펄스 응답 추정치들 또는 최종 주파수 응답 추정치들을 필터링하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  47. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 수신기에서 채널 추정을 수행하는 방법으로서,
    R개의 수신 안테나들을 통해 행렬의 M개의 서로 다른 벡터들을 사용하여 생성되고 T개의 송신 안테나들을 통해 전송된 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들에 대한 R개의 수신된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 획득하는 단계로서, 상기 R 및 T는 1 보다 큰 정수이고, 상기 M은 상기 T와 동일하거나 그 보다 큰 정수이며, 상기 각각의 벡터는 T개의 계수들을 포함하고, 상기 M개의 벡터들의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들에 의한 채널 추정을 용이하게 하도록 선택되는, 획득 단계; 및
    상기 T개의 송신 안테나들 및 상기 R개의 수신 안테나들 사이의 R×T개의 채널 이득들의 추정치들을 획득하기 위해 상기 행렬의 인버스(inverse)로 R개의 수신된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들의 행렬 곱셈을 수행하는 단계를 포함하는 채널 추정 수행 방법.
  48. 제 47항에 있어서, 상기 M개의 벡터들은 서로 직교하지 않는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  49. 제 47항에 있어서, 상기 M개의 벡터들의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들에 의한 채널 추정 에러들을 최소화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  50. 제 47항에 있어서, 상기 M개의 벡터들의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들에 대하여 가중된 평균 제곱 채널 추정 에러들의 합에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 수행 방법.
  51. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 장치로서,
    R개의 수신 안테나들을 통해 행렬의 M개의 서로 다른 벡터들을 사용하여 생성되고 T개의 송신 안테나들을 통해 전송된 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들에 대한 R개의 수신된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들을 획득하도록 동작하는 다수의 수신기 유니트들로서, 상기 R 및 T는 1 보다 큰 정수이고, 상기 M은 상기 T와 동일하거나 그 보다 큰 정수이며, 상기 각각의 벡터는 T개의 계수들을 포함하고, 상기 M개의 벡터들의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들에 의한 채널 추정을 용이하게 하도록 선택되는, 다수의 수신기 유니트들; 및
    상기 T개의 송신 안테나들 및 상기 R개의 수신 안테나들 사이의 R×T개의 채널 이득들의 추정치들을 획득하기 위해 상기 행렬의 인버스(inverse)로 R개의 수신된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들의 행렬 곱셈을 수행하도록 동작하는 채널 추정기를 포함하는 장치.
  52. 무선 다중-안테나 통신 시스템내의 수신기에서 채널 추정을 수행하는 방법으로서,
    단일 수신 안테나들을 통해, 행렬의 M개의 서로 다른 벡터들을 사용하여 생성되고 T개의 송신 안테나들을 통해 전송된 T개의 스케일링된 파일럿 심볼들의 M개의 세트들에 대한 M개의 수신된 파일럿 심볼들을 획득하는 단계로서, 상기 T는 1 보다 큰 정수이고, 상기 M은 상기 T와 동일하거나 그 보다 큰 정수이며, 상기 각각의 벡터는 T개의 계수들을 포함하고, 상기 M개의 벡터들의 계수들은 단일 안테나를 구비한 수신기들 및 다중 안테나들을 구비한 수신기들에 의한 채널 추정을 용이하게 하도록 선택되는, 획득 단계; 및
    상기 T개의 송신 안테나들 및 상기 단일 수신 안테나 사이의 합성 다중-입력 단일-출력(MISO) 채널의 추정치를 획득하기 위해 M개의 수신된 파일럿 심볼들을 필터링하는 단계를 포함하는 채널 추정 수행 방법.
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