KR100897138B1

KR100897138B1 - 시분할 듀플렉스 시스템에서 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100897138B1
Application number: KR1020037016722A
Authority: KR
Inventors: 아마드 재럴리; 존 이. 스미; 마크 월래스
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2009-05-14
Also published as: JP2010093822A; BR0210559A; US7729444B2; CN1539230A; US20060109926A1; US20100074152A1; US8121217B2; US7027523B2; WO2003001761A1; JP5485439B2; JP2012182800A; JP2013168956A; US7333560B2; KR20040010770A; KR100918882B1; EP2264965A2; US20080107048A1; EP1402699A1; HK1067475A1; EP2264965A3

Abstract

본 발명은 시분할 듀플렉스(TDD) 시스템에서, 전송을 위해 데이터를 처리하기 위한 기술에 관한 것이다. 일 양상에서, 순방향 링크의 주파수 응답은 터미널로부터의 역방향 전송(예를 들면, 파일럿)에 기초하여 기지국에서 추정된다. 순방향 링크를 통한 데이터 전송 전에, 기지국은 터미널에 의해 전송되는 파일럿에 기초하는 역방향 전달 함수를 결정하고, 교정 함수를 사용하여 역방향 전달 함수를 "측정"하여 순방향 전달 함수의 추정값을 유도하며, 상기 순방향 전달 함수로부터 유도된 가중치에 기초하여 변조 심벌을 사전 조정한다. 또 다른 성향에서, 터미널은 순방향 링크의 "품질"을 추정하여 상기 정보를 기지국에 제공한다. 기지국은 그 후에 상기 정보를 사용하여 데이터 전송 전에 데이터를 적절히 코딩하고 변조하여 상기 전송된 데이터는 터미널에 의해 원하는 성능 레벨에서 수신될 수 있다.

Description

시분할 듀플렉스 시스템에서 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA IN A TIME DIVISION DUPLEX SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것이며, 특히 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템에서 전송하기 위한 데이터를 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.

다중 채널 통신 시스템은 종종 음성, 데이터 등과 같은 다양한 형태의 통신을 위해 증가한 전송 용량을 제공하도록 배치된다. 이러한 다중 채널 시스템은 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템, 직교 주파수 분할 변조(OFDM) 시스템, OFDM 또는 임의의 다른 형태의 시스템을 사용하는 MIMO 시스템이 될 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나 및 다수의 수신 안테나를 사용하여 다수의 공간 서브채널을 지원하는 공간 멀티플렉싱을 수행하며, 그 각각은 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있다. OFDM 시스템은 동작 주파수 대역을 다수의 주파수 서브채널(또는 주파수 빈(bin) 또는 서브밴드)로 효율적으로 분할하며, 그 각각은 데이터가 변조될 수 있는 각각의 부반송파와 결합한다. 따라서, 다중 채널 통신 시스템은 다수의 "전송" 채널을 지원하며, 그 각각은 MIMO 시스템 내의 공간 서브채널, OFDM 시스템 내의 주파수 서브채널, 또는 OFDM을 사용하는 MIMO 시스템 내의 주파수 서브채널의 공간 서브채널에 해당할 수 있다.

다중 채널 통신 시스템의 전송 채널은 일반적으로 (예를 들면, 서로 다른 페이딩 및 다중경로 효과로 인한) 서로 다른 링크 상태를 사용하며, 서로 다른 신호대 잡음+간섭 비(SINR)를 달성할 수 있다. 따라서, 특정 성능 레벨에 대해 전송 채널에 의해 지원될 수 있는 전송 용량(즉, 정보 비트율)은 채널 간에 서로 다를 수 있다. 또한, 링크 상태는 일반적으로 시간에 따라 변화한다. 결과적으로, 전송 채널에 의해 지원되는 비트율은 시간에 따라 변화한다.

시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템은 동일한 주파수 대역을 경유하여 순방향 및 역방향 링크를 통해 데이터를 전송한다. 순방향 링크는 기지국으로부터 터미널로의 전송을 말하며, 역방향 링크는 터미널로부터 기지국으로의 전송을 말한다. TDD 시스템에서, 전송 시간은 타임 슬롯으로 분할되는데, 몇 개의 타임 슬롯은 순방향 링크 전송을 위해 할당되며, 나머지 타임 슬롯은 역방향 링크 전송을 위해 할당된다. 순방향 및 역방향 링크가 동일한 주파수 대역을 공유하기 때문에, 순방향 링크의 특성은 역방향 링크의 특성을 측정함으로써 추정될 수 있으며, 그 반대도 동일하다. 이와 같은 순방향 및 역방향 전파의 상호 작용은 통신 링크를 더 쉽게 특성화하는데 사용될 수 있다.

전술된 바와 같이, (1) TDD 통신 시스템에서 순방향 및 역방향 링크의 상호 작용을 이용하고 (2) 서로 다른 용량을 갖는 다중 전송 채널을 통해 전송하기 위한 데이터를 처리하는데 사용되어 고성능을 달성할 수 있는 기술이 매우 바람직하다.

본 발명의 양상은 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템에서 전송하기 위한 데이터를 처리하는 다양한 기술을 제공한다. 일 양상에서, 터미널로부터의 역방향 전송(예를 들면, 파일럿 레퍼런스)에 기초하여 기지국에서 순방향 링크의 주파수 응답이 추정된다. 처음에, 기지국으로부터 터미널로의 순방향 링크의 전체 전달 함수 H_f(ω)와 터미널로부터 기지국으로의 상호 역방향 링크를 통한 역방향 링크 전송의 전체 전달 함수 H_r(ω)가 교정 함수 a(ω)를 유도하기 위해 사용되며, 이는 순방향 전달 함수와 역방향 전달 함수 간의 차이를 기술한다. 순방향 링크를 통한 데이터 전송 전에, 기지국은 터미널에 의해 전송된 파일럿 레퍼런스에 기초하여 역방향 전달 함수를 결정한다. 그 후에 기지국은 순방향 전달 함수의 추정값을 유도하기 위해 교정 함수를 사용하여 역방향 전달 함수를 "교정"하고, 상기 추정값은 터미널에 전송되기 전에 변조 심벌을 사전 조정(precondition)하는데 사용된다.

또 다른 양상에서, 터미널은 순방향 링크의 "품질"을 추정하여 기지국에 상기 정보를 제공한다. 순방향 링크 품질은 신호대 잡음+간섭의 비(SINR), 잡음 및 간섭, 또는 임의의 다른 측정값에 의해 양자화될 수 있다. 순방향 링크는 파일럿 레퍼런스, 패킷 데이터, 또는 순방향 링크를 통해 전송되는 임의의 다른 신호에 기초하여 터미널에서 추정될 수 있다. 순방향 링크 품질 추정값은 특정 형태로 표현되어 기지국에 전송되며, 전송 전에 데이터를 적절히 코딩 및 변조하기 위해 정보를 사용함으로써 전송된 데이터가 원하는 성능 레벨로 터미널에 의해 수신될 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술은 순방향 및 역방향 링크를 통한 데이터 전송에 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 하기의 도면을 참조로 하여 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명의 다양한 양상 및 실시예를 구현할 수 있는 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템의 다이어그램이다.

도 2는 교정 함수를 유도하여 전송 전에 변조 심벌을 사전 조정하기 위한 프로세스의 일 실시예의 흐름도이다.

도 3A 및 3B는 본 발명의 일 실시예에 따라 MIMO 및 OFDM을 사용하여 데이터를 처리할 수 있는 기지국 내의 전송 유닛의 특정 설계의 블록도를 도시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터를 수신할 수 있는 터미널 내의 수신기 유닛의 특정 설계의 블록도이다.

도 1은 본 발명의 다양한 양상과 실시예를 구현할 수 있는 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템(100)의 다이어그램이다. 시스템(100)은 무선 근거리 통신망(LAN) 또는 임의의 다른 형태의 시스템이 될 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 터미널(150)(명확성을 위해 하나의 터미널만 도시)과 통신하는 기지국(110)을 포함한다. 시스템(100)은 동일한 주파수 대역을 경유하여 시분할 듀플렉스 방식으로 순방향 및 역방향 링크를 통해 데이터를 전송한다. TDD 시스템에 대하여, 전송 시간은 타임 슬롯으로 분할되어, 몇 개의 타임 슬롯은 순방향 링크 전송을 위해 할당되고, 나머지 타임 슬롯은 역방향 링크 전송을 위해 할당된다. 예를 들면, 순방향 및 역방향 링크에는 교대로 타임 슬롯이 할당될 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술은 순방향 및 역방향 링크를 통한 데이터 전송에 적용될 수 있다. 그러나 명확성을 위해, 본 발명의 다양한 양상 및 실시예는 하기에서 특히 순방향 링크 전송을 위해서만 개시된다.

시스템(100)은 순방향 및 역방향 링크 각각을 통해 하나 또는 그 이상의 전송 채널을 지원하며, 몇 개의 또는 모든 사용 가능한 전송 채널이 임의의 소정 순간에 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 순방향 링크를 통한 전송 채널의 개수는 역방향 링크를 통한 전송 채널의 개수와 동일하지는 않다. 다중 전송 채널은 다중 입력 다중 출력(MIMO), 직교 주파수 분할 변조(OFDM), OFDM 또는 임의의 다른 구조와 결합하는 MIMO가 될 수 있다. 시스템(100)은 또한 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 시분할 다중 액세스(CDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 또는 임의의 다른 다중 액세스 기술을 구현할 수 있다. 다중 액세스 기술은 다수의 터미널과의 동시 통신을 지원하기 위해 사용될 수 있다.

MIMO 시스템은 데이터 전송을 위해 다수의(N_T) 전송 안테나와 다수의 (N_R) 수신 안테나를 사용한다. N_T개의 전송 안테나와 N_R개의 수신 안테나에 의해 형성되는 MIMO 채널은 N_C개의 독립 채널로 분리될 수 있으며, N_C≤min{N_T,N_R}. N_C개의 독립 채널의 각각은 MIMO 채널의 공간 서브채널로 지칭되며, 1차원에 해당한다.

OFDM 시스템은 동작 주파수 대역을 다수의(N_F) 주파수 서브채널(즉, 주파수 빈(bin) 또는 서브밴드)로 분할한다. 각 타임 슬롯에서, 변조 심벌은 각각의 N_F개의 주파수 서브채널을 통해 전송될 수 있다. 각각의 타임 슬롯은 주파수 서브채널의 대역폭에 따라 결정될 수 있는 특정 시간 간격에 상응한다.

시스템(100)은 순방향 및 역방향 링크 각각을 통해 하나 또는 그 이상의 전송 채널을 경유하여 데이터를 전송하도록 동작할 수 있다. MIMO가 사용되고 OFDM은 사용되지 않는다면, 통상적으로 단 하나의 주파수 서브채널이 있으며 각각의 공간 서브채널은 전송 채널로 지칭될 수 있다. OFDM이 사용되고 MIMO는 사용되지 않는다면, 각각의 주파수 서브채널에 대하여 단 하나의 공간 서브채널이 있으며 각각의 주파수 서브채널은 전송 채널로 지칭될 수 있다. 그리고 MIMO와 OFDM 모두 사용된다면, 각각의 주파수 서브채널의 각각의 공간 서브채널이 전송 채널로 지칭될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 기술은 하나 또는 그 이상의 전송 채널을 사용하는 TDD 시스템에 적용될 수 있다. 명확성을 위해, 다양한 양상이 하기에서 설명되며, TDD 시스템은 MIMO 및 OFDM을 사용하지만, MIMO 및 OFDM 중 어느 것도 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 기술을 구현하는데 필수적인 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이 시스템(100)은 안테나, 주파수, 및 시간 다이버시티의 조합을 사용하여 스펙트럼 효율을 증가시키고, 성능을 개선하며, 유동성을 증진시키도록 동작할 수 있다. 일 양상에서, 기지국(110)은 기지국과 터미널 사이의 통신 링크의 특성을 추정하여 상기 추정된 링크 특성을 나타내는 채널 상태 정보(CSI)를 유도하도록 동작할 수 있다. 기지국(110)은 기지국에서 유도된 CSI 및/또는 기지국(예를 들면, 터미널로부터)에 제공된 CSI에 기초하여 터미널(150)로의 전송 전에 데이터의 처리(예를 들면, 인코딩, 변조, 및 사전 조정)을 조절하도록 동작할 수 있다.

기지국(110)에서, 데이터 소스(112)는 전송(TX) 데이터 프로세서(114)에 패킷 데이터(즉, 정보 비트)를 제공하며, (1) 특정 인코딩 방식과 결합하여 패킷 데이터를 인코딩하고, (2) 특정 인터리빙 방식에 기초하여 상기 인코딩된 데이터를 인터리빙(즉, 재정렬)하며, (3) (코드 분할 멀티플렉싱이 사용된다면,) 그들 각각의 코드 채널을 통해 상기 인터리빙된 데이터와 파일럿 데이터를 채널화하고, (4) 상기 채널화된 패킷과 파일럿 데이터를 데이터 전송을 위해 사용되는 하나 또는 그 이상의 전송 채널에 대한 변조 심벌로 맵핑한다. 인코딩은 데이터 전송의 신뢰도를 높인다. 인터리빙은 코딩된 비트에 대한 시간 다이버시티를 제공하고, 데이터 전송에 사용되는 전송 채널에 대한 평균적인 신호대 잡음+간섭 비(SINR)에 기초하여 데이터가 전송될 수 있도록 하고, 페이딩에 저항하며, 또한 각각의 변조 심벌을 형성하기 위해서 사용되는 상기 코딩된 비트들 사이의 상관 관계를 제거한다. 인터리빙은 또한 상기 코딩된 비트가 다중 주파수 서브채널을 통해 전송되는 경우에, 주파수 다이버시티를 제공할 수 있다. 채널화는 터미널에서 패킷 및 파일럿 데이터가 분리될 수 있게 한다.

일 양상에서, 코딩, 인터리빙 및 심벌 맵핑(또는 그것들의 임의의 결합)은 도 1에 도시된 바와 같이 기지국(10)에서 이용 가능한 CSI에 기초하여 수행될 수 있다. 인코딩, 인터리빙 및 기지국(110)에서의 심벌 맵핑은 다수의 방식에 기초하여 수행될 수 있는데, 그러한 방식 중 일부가 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

TX 채널 프로세서(120)는, 아래에서 설명되는 바와 같이, TX 데이터 프로세서(114)로부터 변조 심벌을 수신하여 디멀티플렉싱하며 또한 그 변조 심벌을 사전 조정한다. MIMO가 사용된다면, TX 채널 프로세서(120)는 데이터 전송에 사용되는 각각의 안테나에 상기 사전 조정된 변조 심벌의 스트림을 제공한다. OFDM이 사용된다면, TX 채널 프로세서(120)는 데이터 전송에 사용되는 각각의 안테나에 상기 사전 조정된 변조 심벌 벡터의 스트림을 제공하는데, 각각의 벡터를 갖는 각 타임 슬롯에 대한 하나의 벡터는 각각의 주파수 서브채널에 대한 하나의 변조 심벌을 포함한다. 다음으로, 각각의 스트림은 각각의 변조기(MOD)(122)에 의해 수신되어 변조되며 연관된 안테나(124)를 통해 전송된다.

터미널(150)에서는, 하나 이상의 안테나(152)가 전송된 신호를 수신하고, 각각의 안테나는 연관된 복조기(DEMOD)(154)에 각각의 수신 신호를 제공한다. 각각의 복조기(154)는 변조기(122)에서 수행된 처리와 상보적인 처리를 수행한다. 모든 복조기(154)로부터의 수신 변조 심벌은 수신(RX) 채널 프로세서(156)에 제공되는데, 상기 RX 채널 프로세서(156)는 TX 채널 프로세서(120)에 의해서 수행되는 처리와 상보적인 수신기 처리를 수행한다. RX 채널 프로세서(156)는 복원된 변조 심벌을 RX 데이터 프로세서(158)에 제공하는데, 상기 RX 데이터 프로세서(158)는 심벌을 처리하여 전송된 데이터 스트림을 복원한다. RX 데이터 프로세서(158)는 TX 데이터 프로세서(114)에 의해 수행되는 처리와 상보적인 처리를 수행한다. 다음으로, 디코딩된 데이터는 데이터 싱크(160)에 제공된다. 기지국(110) 및 터미널(150)에 의한 처리는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

시스템(100)에서 이용 가능한 하나 이상의 전송 채널은 통상적으로 (서로 다른 페이딩 및 다중경로 영향으로 인해) 각기 다른 링크 상황이 발생하며, 각기 다른 SINR을 획득할 수 있다. 따라서, 전송 채널의 용량은 채널마다 다를 수 있다. 그러한 용량은 특정 레벨의 성능(예컨대, 특정 비트 에러율(BER) 또는 패킷 에러율(PER))을 위해서 각각의 전송 채널을 통해 전송될 수 있는 정보 비트율(즉, 변조 심벌당 정보 비트의 수)에 의해서 그 크기가 정의될 수 있다. 링크의 상황은 통상적으로 시간에 따라 변하기 때문에, 전송 채널을 위해 지원되는 정보 비트율 또한 시간에 따라 변한다.

전송 채널의 용량을 더욱 최대로 활용하기 위해서, 전송되는 정보 비트율이 전송 채널의 전송 용량에 매치하도록 순방향 링크를 나타내는 채널 상태 정보(CSI)가 결정되어 데이터를 처리(예컨대, 인코딩, 변조 및 사전 조정)하는데 사용될 수 있다. CSI는 여러 유형의 정보를 포함할 수 있으며 여러 형태로 유도 및/또는 제공될 수 있는데, 그러한 형태 중 일부는 아래에서 설명된다.

여러 유형의 CSI는 순방향 링크의 "품질"에 관련한다. 그러한 품질은 개별적인 전송 채널의 SINR이나 전송 채널의 각 그룹의 평균 SINR, 채널에 의해 지원되는 비율이나 평균 비율, 및 아래에서 설명되는 바와 같이 채널에 의해 지원되는 코딩 및 변조 방식 등에 의해서 그 크기가 정의될 수 있다. 순방향 링크 품질을 나타내는 정보는 전송에 앞서 데이터를 적절히 코딩 및 변조하는데 사용될 수 있고, 그로 인해서 전송되는 데이터는 원하는 레벨의 성능(1% PER)을 갖는 터미널에 의해 복원될 수 있다. 순방향 링크 품질의 추정 및 사용은 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

또 다른 유형의 CSI는 순방향 링크의 "응답"에 관련한다. 그러한 응답은 데이터 전송에 사용되는 각각의 전송-수신 안테나 쌍 사이의 전파 경로에 대한 전체 동작 주파수 대역에 걸쳐 진폭 및 위상으로 그 크기가 정의될 수 있다. 순방향 링크 응답을 나타내는 정보는 공간 서브채널들을 직교시키기 위해서 전송에 앞서 변조 심벌을 사전 조정하는데 사용될 수 있고, 이는 성능을 향상시킬 수 있다. 순방향 링크 응답의 특성화 및 변조 심벌의 사전 조정이 또한 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

여러 유형의 전송이 순방향 링크 응답을 특성화하고 순방향 링크 품질을 추정하기 위해서 사용될 수 있다. 예컨대, 파일럿 데이터(즉, 모두 제로인 시퀀스와 같은 알려진 패턴의 데이터), 패킷 데이터, 시그널링, 및 적절한 다른 유형의 전송이 사용될 수 있다. 명확성을 위해서, 순방향 링크 응답의 특성 및 순방향 링크의 품질에 대한 추정을 포함하는 본 발명의 여러 양상 및 실시예가 파일럿 레퍼런스의 사용에 기초하여 아래에서 설명된다.

순방향 링크 응답의 특성화

TDD 통신 시스템에 있어서는, 순방향 및 역방향 링크 양쪽 모두를 위해서 단일 주파수 대역이 사용되며, 순방향 및 역방향 링크를 위한 전파 경로는 상반된다. 그러한 경우에, 순방향 링크의 특성은 역방향 링크의 측정에 기초하여 추정될 수 있으며, 통신 링크의 시간에 따른 변화가 링크가 추정된 시간과 추정치가 사용되는 시간과의 차에 비해 느리다면, 그 역도 가능하다. 예컨대, 순방향 및 역방향 링크에 교대로 타임 슬롯이 할당된다면, 그 타임 슬롯은 통신 링크가 특성화되는 타임 슬롯과 링크 특성이 데이터 전송에 적용되는 타임 슬롯 간의 차에 있어 통신 링크가 감지할 수 있을 정도로 변하지 않도록 하기에 충분히 짧다.

본 발명의 양상에 따르면, 터미널로부터의 역방향 링크 전송들에 기초하여 순방향 링크의 응답이 기지국에서 추정된다. 기지국으로부터 터미널로의 순방향 링크 전송의 전체 전달 함수(H_f(ω)) 및 터미널로부터 기지국으로의 상호 역방향 링크를 통한 역방향 링크 전송의 전체 전달 함수(H_r(ω))는 다음과 같이 표현될 수 있는데:

H_f(ω)=T_f(ω)C(ω)R_f(ω), 및

H_r(ω)=T_r(ω)C(ω)R_r(ω) 식(1)

여기서,

T_f(ω)는 순방향 링크 전송을 위한 기지국에서의 집합 처리에 대한 전달 함수(예컨대, 도 1에서 기지국(110) 내의 TX 채널 프로세서(120) 및 변조기(122)에 대한 전달 함수)이고;

R_f(ω)는 순방향 링크 전송을 위한 터미널에서의 집합 처리에 대한 전달 함수(예컨대, 도 1에서 터미널(150) 내의 복조기(154) 및 RX 채널 프로세서(156)에 대한 전달 함수)이고;

C(ω)는 채널 주파수 응답(예컨대, 특정 전파 경로나 전송-수신 안테나 쌍)이고;

T_r(ω)는 역방향 링크 전송을 위한 터미널에서의 집합 처리에 대한 전달 함수(예컨대, 도 1에서 터미널(150) 내의 TX 채널 프로세서(162) 및 변조기(154)에 대한 전달 함수)이며;

R_r(ω)는 순방향 링크 전송을 위한 기지국에서의 집합 처리에 대한 전달 함수(예컨대, 도 1에서 기지국(110) 내의 복조기(122) 및 RX 채널 프로세서(132)에 대한 전달 함수이다.

H_r(ω)는 역방향 링크를 통해 터미널로부터 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기초하여 기지국에서 결정될 수 있다. 마찬가지로, H_f(ω)는 순방향 링크를 통해 기지국으로부터 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기초하여 터미널에서 결정될 수 있으며, 그런 후에 기지국에 제공될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, TDD 시스템을 위한 순방향 및 역방향 링크는 일반적으로 상호적이다. 따라서 순방향 링크 전송을 위한 기지국 및 터미널에서의 신호 처리(예컨대, 필터링)가 역방향 링크 전송을 위한 터미널 및 기지국에서의 신호 처리와 동일하다면, 기지국 및 터미널 양쪽 모두에서는, 추정 및 불완전한 교정에 의해 야기되는 에러를 제외하고, 동일한 전달 함수(예컨대, H_f(ω)=H_r(ω))를 측정할 수 있다. 그러나 실제 구현에서는, 순방향 전달 함수(H_f(ω))가 역방향 전달 함수(H_r(ω))와 동일하지 않을 수도 있다. 이는 예컨대 순방향 및 역방향 링크 전송을 위해 기지국 및 터미널에서 사용되는 서로 다른 신호 처리 엘리먼트 때문일 수 있다. 예컨대, 순방향 링크 전송을 위한 전송 및 수신 필터의 주파수 응답은 역방향 링크 전송을 위한 전송 및 수신 필터의 주파수 응답과는 다를 수 있다.

본 발명의 양상에 따르면, 기지국에서 순방향 전달 함수를 더욱 정확히 추정하기 위해서 순방향 및 역방향 링크 전송을 위한 순방향 및 역방향 전달 함수의 차이가 결정되어 사용된다. 처음에, 기지국은 터미널에 의해 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기초하여 역방향 전달 함수(H_r(ω))를 결정한다. 터미널은 또한 기지국에 의해 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기초하여 순방향 전달 함수(H_f(ω))를 결정한다. 다음으로, 터미널은 순방향 전달 함수(H_f(ω))를 나타내는 정보를 기지국에 다시 전송하고, 기지국에서는 그 정보를 사용하여 교정을 수행한다. 기지국 및 터미널에서의 신호 처리는 통상적으로 통신 세션 동안에 인지 가능할 정도로 변하지 않기 때문에, H_f(ω)는 필요하다면 세션의 처음에 보고될 수 있으며 그런 후에 갱신될 수 있다.

다음으로, 순방향 및 역방향 전달 함수에 기초하여 교정 함수(a(ω))가 다음 과 같이 유도될 수 있다:

식(2)

식(2)에서, 역방향 전달 함수(H_r(ω))에 0은 없기 때문에 0에 의한 나눗셈은 행해지지 않는다. 교정 함수(a(ω))는 통상적으로 한 세트의 주파수들에 대한 한 세트의 복소값들을 포함한다.

MIMO가 사용된다면, 교정 함수는 특정 전파 경로(즉, 특정 전송-수신 안테나 쌍)를 통해 전송되는 파일럿에 기초하여 유도될 수 있다. OFDM이 사용된다면, 교정 함수는 N_F개의 주파수 서브채널 모드나 그것의 서브세트를 통해 전송되는 파일럿에 기초하여 유도될 수 있다. 그러한 경우에, 교정 함수(a(k))는 주파수 서브채널의 인덱스에 대한 함수(k)로서 표현될 수 있으며, 통상적으로 N_F개의 주파수 서브채널에 대한 N_F개의 복소값을 포함할 것이다.

기지국 및 터미널 양쪽 모두에서의 신호 처리는 주파수 함수일 수 있고, 교정 함수가 각각의 전파 경로(즉, 각각의 전송-수신 안테나 쌍)에 대해 유도된다. 전파 경로(i,j,k)(즉, i번째 터미널 안테나로부터 j번째 기지국 안테나로의 k번째 주파수 서브채널에 대한 경로)에 대한 교정 함수는 다음과 같이 표현될 수 있다:

예컨대, 두 개의 전송 안테나와 두 개의 수신 안테나가 존재한다면, 4개의 전송-수신 안테나 쌍 각각에 대해 하나씩 4개의 교정 함수가 유도될 수 있다.

기지국으로부터 터미널로의 데이터 전송에 앞서, 역방향 링크를 통해 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기초하여 기지국에서 순방향 링크 응답이 특성화될 수 있다. 일 실시예에서, 순방향 링크 응답 특성화는 각 주파수 서브채널(즉, 각 전파 경로)의 각 전송-수신 안테나 쌍의 응답을 추정하는 것을 수반한다. 전파 경로(i,j,k)에 대한 역방향 전달 함수(h_r(i,j,k))는 다음과 같이 표현될 수 있다:

h_r(i,j,k)=T_r(i,k) ·c(i,j,k) ·R_r(j,k)

이러한 역방향 전달 함수(h_r(i,k,k))는 전파 경로(i,j,k)를 통해 전송되는 파일럿 레퍼런스를 처리하고 측정함으로써 획득될 수 있다.

다음으로, 기지국은 역방향 전달 함수(h_r(i,j,k))와 교정 함수(a(i,j,k))를 곱함으로써 전파 경로(i,j,k)에 대한 순방향 전달 함수(h_f(i,j,k))를 다음과 같이 추정할 수 있다:

식(3)

하나 이상의 채널 응답 행렬(H_f(k))을 형성하기 위해 모든 전파 경로에 대한 순방향 전달 함수(h_f(i,j,k))가 사용될 수 있다. 통상적으로, 각각의 주파수 서브채널마다 하나의 채널 응답 행렬(H_f(k))이 형성된다. 각각의 채널 응답 행렬(H_f(k))은 순방향 전달 함수(h_f(i,j,k))의 N_T ×N_R 행렬을 포함하는데, 여기서 k번째 주파수 서브채널에 대한 N_T·N_R에 대해 1 ≤i ≤N_R 및 1 ≤j ≤N_T이다. 다음으로, 가중치를 유도하기 위해 각각의 채널 응답 행렬(H_f(k))이 사용될 수 있는데, 상기 가중치는 이어서 아래에 설명되는 바와 같이 k번째 주파수 서브채널에 대한 변조 심벌을 사전 조정하는데 사용된다.

각각의 주파수 서브채널에 대해서, 채널 응답 행렬(H_f)과 그것의 공액-전치(

)는 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(4)

여기서, E는 고유 벡터 행렬이고, Λ는 고유값들의 대각 행렬이며, 둘 모두의 차원은 N_T × N_T 이며, 심벌 "H"는 공액 전치(conjugate-transpose)이다. 기지국은 다음과 같이 고유 벡터 행렬 E를 사용하여 각 타임 슬롯에 대해 Nc개의 변조 심벌들의 벡터

를 사전 조정한다;

식(5)

식(5)에서의 사전 조정은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(6)

여기서 [b₁,b₂,...,b_Nc]는 공간 서브채널들 1,2,..,Nc 각각에 대한 변조 심벌들이고, 여기서 Nc ≤min{N_T,N_R} 이고;

e_ij는 고유 벡터 행렬 E의 엘리먼트들이고, E는 기지국 안테나들로부터 터미널 안테나들로의 전송 특성을 나타내며;

[x₁,x₂,...,x_NT]는 사전 조정된 변조 심벌들이고, 이들은 다음과 같이 표현된다;

H^HH는 에르미트 행렬이고, 고유 벡터 행렬은 단위 행렬이다. 따라서, 벡터

의 엘리먼트들이 동일한 전력을 가지며, 벡터

의 엘리먼트들(즉, 사전 조정된 변조 심벌들) 역시 동일한 전력을 갖는다.

각 주파수 서브채널에 대해 식(5) 및 (6)에 제시된 바와 같이, 각 타임 슬롯에서의 Nc개의 변조 심벌들은 사전 조정되어 N_T개의 사전 조정된 변조 심벌들을 발생시킨다. 이러한 사전 조정은 Nc개의 공간 서브채널을 통해 전송되는 변조 심벌 스트림들을 직교화하는데, 이는 성능을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 순방향 링크를 통한 전송에 앞서 교정 함수를 유도하고 변조 심벌들을 사전 조정하기 위한 처리의 흐름도이다. 처음에(예를 들면, 기지국 및 터미널들 사이에서의 통신 세션 시작시에), 단계(212)에서 터미널은 순방향 전달 함수(H_f(ω))를 측정하고, 이를 기지국으로 다시 전송한다. 단계(214)에서 기지국은 역방향 전달 함수(H_r(ω))를 측정한다. 단계(216)에서 순방향 및 역방향 전달 함수(H_f(ω) 및 H_r(ω))를 사용하여 기지국에 의해 식(2)에 제시된 바와 같이 교정 함수(a(ω))를 유도한다. 단계(212) 내지 단계(216)는 기지국으로부터 터미널로의 제1 데이터 전송에 앞서 수행되고, 통신 세션 동안 필요에 따라 그 이후에 수행될 수도 있다.

그리고 나서 단계(218)에서 터미널에 대한 데이터 전송이 존재하는지 여부에 대한 결정이 이뤄진다. 전송 데이터가 존재하지 않으면, 상기 처리는 단계(218)로 리턴되어 대기한다(예를 들어, 순방향 링크에 대한 다음 타임 슬롯까지). 전송할 데이터가 존재하면, 단계(220)에서 기지국은 역방향 전달 함수(H_r(ω))를 측정한다. 그리고 나서 단계(222)에서 식(3)에 제시된 바와 같이 역방향 전달 함수(H_r(ω)) 및 교정 함수(a(ω))에 기반하여 순방향 전달 함수(H_f(ω))를 유도한다. 그리고 나서 단계(224)에서 순방향 전달 함수(H_f(ω))가 터미널로의 전송에 앞서 데이터를 처리하는데 사용된다. 특히, 순방향 전달 함수(H_f(ω))는 식(4)에 제시된 바와 같이 고유 벡터 행렬 E를 유도하는데 사용되고, 고유 벡터 행렬 E는 식(5) 및 (6)에 제시된 바와 같이 변조 심벌들을 사전 조정하는데 사용된다. 그리고 나서 상기 처리는 단계(218)로 리턴되고 다음 데이터 전송(또는 다음 타임 슬롯)을 기다린다.

수신기 처리

터미널에서의 수신된 신호들은 다음과 같이 표현될 수 있다;

식(7)

여기서

은 채널 잡음이다.

전송된 변조 심벌들을 복원하기 위해서, 터미널은 처음에 채널 매치 필터 연산을 수행하고, 뒤이어 고유 벡터 행렬에 의한 곱을 수행한다. 채널 매치 필터 및 곱셈 연산의 결과는 벡터

이고, 이는 다음과 같이 표현된다;

식(8)

여기서

은 터미널에서의 수신기 처리 후의 잡음 항이다. 채널 매치 필터 연산을 수행하기 위해 사용되는 순방향 링크에 대한 채널 응답 행렬(H_f)은 기지국으로부터 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기반하여 결정될 수 있다. 식(8)에서 제시되는 바와 같이, 이에 따른 결과 벡터

는 기지국에서 고유 벡터 행렬 E를 통한 사전 조정에 앞서 변조 심벌들을 포함하는 벡터

의 스케일링된 버전이다. 벡터

및

사이의 스케일링은 행렬 Λ에서의 고유값들에 기반한다.

수신 처리 후의 잡음 항

은 다음과 같이 표현될 수 있는 공분산을 갖는다;

식(9)

여기서 E{}는 기대 연산이다. 식(9)으로부터, 터미널에서의 수신기 처리 후에 공간 서브채널들에 대한 잡음 컴포넌트들은 고유값들에 의해 주어지는 분산들과는 독립적이다.

의 엘리먼트들이 동일한 전력을 가지고,

이면, 벡터

의 i번째 컴포넌트(즉, i번째 공간 서브채널)의 SINR은 고유값들의 행렬 Λ의 i번째 대각 엘리먼트인 λ_i이다.

파일럿 전송 방식

수신기 유닛(예를 들면 기지국)이 통신 링크를 특성화할 수 있게 하기 위해 다양한 방식들이 송신기 유닛(예를 들면 터미널)으로부터 수신기 유닛으로 파일럿 레퍼런스를 전송하는데 사용될 수 있다. 파일럿 레퍼런스는 일반적으로 모든 또는 송신기 유닛에서의 안테나들의 서브세트로부터 충분한 수의 주파수 서브채널들을 통해 전송되어 통신 링크의 정확한 특성화가 이뤄질 수 있다. 전송된 파일럿 레퍼런스는 수신기 유닛에서 모든 안테나들에 의해 수신 및 처리되어 그 링크 응답을 특성화한다.

사용될 특정 파일럿 전송 방식은 다양한 시스템 제한조건들 및 고려사항들에 기반하여 선택될 수 있다. 역방향 링크에 사용되는 전송 방식은 순방향 링크에 사용되는 것과 동일하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 순방향 링크는 MIMO를 지원하고, 역방향 링크는 단일 입력 다중 출력(SIMO)만을 지원할 수도 있으며, 이 경우 파일럿 전송 방식은 이러한 차이점을 고려해야 한다. 터미널로부터 기지국으로의 역방향 링크를 통한 파일럿 레퍼런스의 전송을 위한 일부 방식들이 아래에 제시된다.

하나의 파일럿 전송 방식에서, 터미널은 모든 안테나들로부터 충분한 수의 서브채널들을 통해 연속적으로(즉, 역방향 링크에 할당된 모든 타임 슬롯들에서) 파일럿 레퍼런스를 전송한다. 이러한 파일럿 레퍼런스는 다른 패킷 데이터와 함께 전송될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 채널 특성화를 위해 파일럿 레퍼런스는 항상 기지국에 제공된다.

파일럿 레퍼런스가 소정의 타임 슬롯에서 특정 주파수 채널을 통해 다수의 안테나로부터 전송되는 경우(OFDM이 사용되지 않는 경우 하나의 주파수 서브채널만이 존재할 수도 있음), 서로 다른 안테나를 통해 전송되는 파일럿은 서로 직교해야 한다. 이는 기지국이 각 안테나에서 전송되는 개별 파일럿 레퍼런스를 복원할 수 있게 해준다. 단일-반송파 시스템에서, 각 안테나로부터 서로 다른 코드 채널을 통해 파일럿을 전송함으로써 직교성이 달성될 수 있다(예를 들어 서로 다른 왈시 코드로 각 안테나에 대한 파일럿 데이터를 커버링함).

OFDM이 사용되면, 통신 링크의 주파수 응답이 모든 주파수 서브채널들 대신 주파수 서브채널들의 서브세트에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 터미널에서 N_F개의 주파수 서브채널들 및 N_R개의 안테나들이 이용 가능한 경우, 파일럿 레퍼런스는 N_R개의 안테나 각각의 N_F/N_R개의 주파수 서브채널들을 통해 전송될 수 있다. 각 안테나를 통한 파일럿 전송에 사용되는 N_F/N_R개의 주파수 서브채널들은 주파수 응답의 정확한 추정이 이뤄질 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 파일럿 레퍼런스는 전체 주파수 밴드 상에 위치하고 N_R개의 채널들이 존재하는 주파수 서브채널들에서 전송될 수 있다. 각 안테나에 대한 N_F/N_R개의 주파수 서브채널들은 다른 안테나들에 대한 서브채널들에 대해 스태거링(즉, 오프셋)될 수 있다. 일반적으로, 각 안테나에 대한 파일럿 전송을 위해 선택된 주파수 서브채널들의 수는 통신 링크의 스펙트럼의 정확한 샘플링을 허용할 수 있도록 충분한 수를 가져야 한다. 주파수 영역 샘플링은 보다 적은 파일럿 전송들을 사용하여 순방향 링크 응답이 추정될 수 있게 한다.

또 다른 파일럿 전송 방식에서, 터미널은 안테나들로부터 모든 또는 주파수 채널들의 서브세트 상에서 시분할 멀티플렉싱(TDM) 방식으로 파일럿 레퍼런스를 전송한다. 예를 들어, 파일럿 레퍼런스는 순차적인 방식으로(예를 들면 라운드 로빈 방식으로) 각각의 가용 타임 슬롯에서 하나의 안테나로부터 모든 또는 주파수 서브채널들의 서브세트를 통해 전송될 수 있다. 따라서, 파일럿 레퍼런스는 특정 타임 슬롯에서 안테나 1로부터, 다음 가용 타임 슬롯에서 안테나 2로부터 전송될 수 있다. 많은 다른 TDM 방식들 또한 터미널로부터 파일럿 레퍼런스를 전송하는데 사용될 수 있다.

또 다른 파일럿 전송 방식에서, 다수의 터미널이 코드 분할 멀티플렉싱(TDM)을 통해 동시에 파일럿 레퍼런스들을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 터미널 1은 제 1 세트의 코드 채널들을 통해 (모든 또는 안테나들의 서브세트로부터) 파일럿 레퍼런스를 전송할 수 있고, 터미널 2는 제 2 세트의 코드 채널들을 통해 파일럿 레퍼런스를 전송할 수 있다. 코드 채널들은 서로 직교하도록 설계되어 서로 다른 터미널들로부터의 파일럿 레퍼런스들이 기지국에서 개별적으로 복원될 수 있고, 이는 기지국이 각 터미널에 대한 순방향 링크 응답을 특성화할 수 있게 한다.

또 다른 파일럿 전송 방식에서, 다수의 안테나는 시분할 멀티플렉싱(TDM)을 통해 동시에 파일럿 레퍼런스들을 전송할 수 있다. 구현에 있어서, 하나의 터미널은 파일럿 레퍼런스를 소정의 타임 슬롯에서 역방향 링크를 통해 전송하도록 설계된다. 제1 실시예에서, 역방향 링크를 통한 파일럿 전송들은 폴링과 같은 방식을 사용하여 기지국에 의해 스케줄링된다. 기지국이 특정 터미널로 데이터를 전송할 필요가 있을 때마다, 데이터 전송에 앞서 그 터미널에 통보된다. 그리고 나서 터미널은 모든 또는 주파수 서브채널들의 서브세트에서 모든 또는 안테나들의 서브세트로부터 파일럿 레퍼런스를 전송하여 기지국이 이러한 터미널에 대한 순방향 링크를 특성화할 수 있게 한다. 제2 실시예에서, 터미널에는 파일럿 전송을 위한 고정 타임 슬롯들이 할당된다. 예를 들어, 터미널 1은 특정 타임 슬롯에서 시작하는 매 n번째 타임 슬롯에서 파일럿 레퍼런스를 전송하도록 지정되고(모든 또는 안테나들의 서브세트로부터 모든 또는 주파수 서브채널들의 서브세트 상에서), 터미널 2는 다음 가용 타임 슬롯에서 시작하는 매 n번째 타임 슬롯에서 파일럿 레퍼런스를 전송하도록 지정된다. TDM 파일럿 전송 방식에 있어서, 순방향 링크가 순방향 링크를 통한 실제 데이터 전송 시간에 근접하게 특성화될 수 있도록 타임 슬롯들이 터미널에 할당된다. 이러한 방식으로, 실제 순방향 링크 특성화가 달성될 수 있다.

또 다른 파일럿 전송 방식에서, 다수의 터미널은 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)을 사용하여 동시에 파일럿 레퍼런스들을 전송할 수 있다. 예를 들어, 타임 슬롯 n에서, 터미널 1은 주파수 서브채널 1에서 (모든 또는 안테나들의 서브세트로부터) 파일럿 레퍼런스를 전송하고, 터미널 2는 주파수 서브채널 2에서 파일럿 레퍼런스를 전송할 수 있다.

상술한 바와 같이, 각 터미널에 대한 순방향 링크 주파수 응답은 주파수 서브채널들의 서브세트를 사용하여 샘플링될 수 있다. 예를 들어, N_x개의 터미널들이 N_F개의 주파수 서브채널들에서 파일럿 레퍼런스를 전송하도록 지정되고, 각 터미널에 파일럿 전송을 위한 N_F/N_x개의 주파수 서브채널들이 할당될 수 있다. 각 터미널에 대한 N_F/N_x개의 주파수 서브채널들은 주파수 응답의 정확한 추정이 이뤄질 수 있도록 선택될 수 있다. 파일럿 레퍼런스는 전체 주파수 밴드에 대해 분포하고 N_x개의 채널들이 존재하는 주파수 서브채널들에서 전송될 수 있다.

상술한 기술들을 사용하여, 기지국은 터미널에 의해 전송되는 파일럿 레퍼런스에 기반하여 순방향 링크의 응답을 특성화할 수 있다. 이러한 특성화는 일반적으로 통신 링크에 대한(예를 들면, MIMO 채널) 주파수 응답 추정을 포함한다. 이러한 정보는 상술한 바와 같이 공간 서브채널들을 직교화하는데 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예들에서, 순방향 링크는 기지국으로부터 전송되는 파일럿에 기반하여 터미널에서 특성화된다. 그리고 나서 순방향 링크 특성화는 기지국으로 다시 전송되고, 기지국은 이러한 정보를 사용하여 순방향 링크 전송들에 대한 데이터를 처리한다(예를 들면 변조 심벌들을 사전 조정함).

순방향 링크 품질 추정/ 코딩 및 변조 방식

본 발명의 다른 측면에서, 상기 터미널은 순방향 링크의 품질을 추정하여 상기 정보를 상기 기지국으로 제공한다. 상기 순방향 링크 품질은 상기 SINR, 잡음과 간섭의 합 또는 다른 측정에 의해 수량화될 수 있다. 상기 SINR은 각 송신 채널, 각 송신 수신 안테나 또는 이러한 송신 채널들 또는 안테나들에 대해 추정될 수 있다. 상기 순방향 링크 품질은 파일럿 레퍼런스, 데이터 또는 순방향 링크 상에서 송신되는 다른 신호들에 기반하여 추정될 수 있다. 상기 순방향 링크 품질 추정치는 특정 형태로 나타날 수 있으며, 기지국으로 전송되는데, 이것은 상기 정보를 사용하여 송신 전에 데이터를 적절하게 코딩하고 변조함으로써, 송신되는 데이터가 원하는 레벨의 성능(예를 들어, 1% PER)으로 터미널에 의해 수신될 수 있다.

실시예에서, 하나의 코딩 및 변조 방식이 상기 순방향 링크 송신을 위해 사용되는 모든 송신 채널에 대해 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 터미널은 모든 송신 채널에 걸쳐서 평균 SINR을 추정할 수 있으며, 상기 평균 SINR을 기지국에 보고한다. 예를 들어, 상기 터미널은 각 안테나에서 수신된 파일럿 레퍼런스를 처리하고 각 전파 경로에 대한 SINR을 추정하며, 추가로 개별적인 SINR로부터 평균 SINR을 유도할 수 있다. 개별적인 SINR 대신에 평균 SINR을 보고함으로써 기지국으로 반송되는 정보의 양을 상당히 줄일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 다수의 데이터 스트림이 다수의 송신 채널 그룹을 통해 송신될 수 있다. 각 데이터 스트림은 독립적으로 특정 코딩 변조 방식에 의해 처리될 수 있으며(즉, 코딩 및 변조됨) 또는 다수의 데이터 스트림들이 공통의 코딩 및 변조 방식을 공유할 수 있다. 채널의 각 그룹은 일정한 수의 일정한 타입의 송신 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 그룹은 기지국에서 각 안테나에 의해 정의될 수 있으며, 각 그룹은 관련된 안테나에 대한 모든 주파수 서브채널을 포함한다. 다른 예에서, 각 주파수 서브채널에 대해 하나의 그룹이 정의될 수 있는데, 각 그룹은 관련된 주파수 서브채널에 대한 모든 공간 서브채널을 포함한다. 또 다른 예에서, 주파수 서브채널의 서로 다른 서브세트 각각에 대해 하나의 그룹이 정의될 수 있으며, 각 그룹은 관련된 주파수 서브채널에 대한 모든 공간 서브채널을 포함한다. 대안적으로, 각 그룹은 하나의 송신 채널을 포함할 수 있다.

상기 순방향 링크 품질은 여러 형태로 기지국으로 보고될 수 있다. 실시예에서, 개별적인 송신 채널에 대한 SINR 또는 채널들의 각 그룹에 대한 평균 SINR이 결정되어 보고될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 터미널은 추정된 SINR을 특정 레이트(예를 들어 데이터 레이트 지시자(DRI))에 맵핑할 수 있으며, 상기 레이트 정보를 다시 기지국으로 반송한다. 상기 레이트 지시자는 요구되는 성능 레벨로 송신 채널들의 상응하는 그룹에서 송신될 수 있는 최대 데이터 레이트를 표시한다. 또 다른 실시예에서, 터미널은 기지국이 개별적으로 각각 데이터 스트림을 처리하는데 사용되는 특정 코딩 및 변조 방식에 대한 표시를 보고할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모든 또는 단일 주파수 서브채널에 대한 잡음 또는 간섭 전력, 평균 채널 잡음 분산 또는 다른 측정이 보고될 수 있다. 여러 다른 형태들 또한 상기 순방향 링크 품질을 보고하는데 사용될 수 있으며, 이것은 본 발명의 범위에 속한다. 일반적으로, 상기 터미널은 순방향 링크를 통해 적절하게 송신하기 전에 데이터를 적절하게 코딩하고 변조하기 위해 상기 기지국에서 사용될 수 있는 일정한 타입의 정보를 보고한다.

이와 같이 터미널은 송신 채널의 각 그룹에 대한 순방향 링크 품질을 추정하고 추정된 품질을 표시하는 정보(예를 들어, SINR, 레이트 지시자 또는 코딩 및 변조 방식에 대한 표시)를 기지국으로 보고한다. 각 그룹에 대한 정보를 보고함으로써, 기지국은 개별적으로 그리고 독립적으로 송신 채널과 관련된 그룹에 대한 송신 정보에 근거하여 각 데이터 스트림을 코딩하고 변조하며, 이것은 개선된 성능을 제공한다. 예를 들어, 기지국은 서로 다른 안테나를 통해 서로 다른 데이터 스트림을 송신할 수 있으며, 각 데이터 스트림은 상기 데이터 스트림을 송신하는데 사용되는 송신 채널에 의해 지원되는 특정 비트 레이트를 가지고 있다.

어떤 실시예들에서, 순방향 링크 품질은 터미널에 의해 송신된 파일럿 레퍼런스에 기반하여 기지국에서 추정될 수 있다. 순방향 및 역방향 링크들은 직교하기 때문에, 순방향 링크의 품질은 역방향 링크의 품질에 기반하여 추정될 수 있고, 이것은 기지국에서 추정될 수 있다. 처음에, 기지국은 역방향 링크에 대한 SINR(예를 들어, 평균 SINR)을 터미널에 의해 송신된 파일럿 레퍼런스에 기반하여 추정할 수 있다(즉, 동일한 파일럿 레퍼런스가 역방향 채널 응답 행렬 H_r을 유도하기 위해 기지국에서 사용됨). 기지국은 채널 잡음 분산을 추정할 수 있다.

식(8)에 도시되어 있는 것과 같이, 터미널에서 복원된 벡터 z는 행렬 A의 고유값으로 조정된 벡터 b와 동일하다. 행렬 A는 순방향 채널 응답 행렬 H_f에 기반하여 기지국에서 유도될 수 있다. 따라서 기지국은 터미널에서 (행렬 A와 벡터 b에 근거하여) 신호 전력을 추정할 수 있다. 터미널에서의 SINR은 기지국에서 추정된 신호 전력과 채널 잡음 분산에 근거하여 추정된다. 추정된 SINR은 데이터를 적절하게 코딩하고 변조하는데 사용된다.

순방향 링크 품질이 기지국에서 추정되는 실시예에서, 기지국에서 사용하기 위해 선택된 코딩 및 변조 방식이 터미널로 전송될 수 있으며, 따라서 상기 송신된 데이터를 복원하기 위해 상응하는 복조 및 디코딩 구조를 사용할 수 있다. 대안적으로, 상기 터미널은 "블라인드" 디코딩을 수행할 수 있으며, 따라서 가능한 다양한 코딩 및 변조 방식에 상응하는 다수의 가정에 근거하여 상기 수신된 신호들을 처리한다.

링크 품질을 추정하기 위해 여러 기술이 사용될 수 있다. 이러한 기술들 중 일부는 이하의 특허에 개시되어 있으며, 본 발명의 출원인에 양도되어 이하에서 참고로 통합되어 있다.

-1998년 8월 25일에 이슈된 "CDMA 통신 시스템에서 수신된 파일럿 전력과 경로 손실을 결정하기 위한 시스템 및 방법"이라는 제하의 미국 특허 제5,799,005

-1999년 5월 11일에 이슈된 "대역 확산 통신 시스템에서 링크 품질을 측정하는 방법 및 장치"라는 제하의 미국 특허 제5,903,554

-1993년 11월 23과 1991년 10월 8일에 이슈된 "CDMA 셀룰러 이동 전화 시스템에서 송신 전력을 조절하기 위한 방법 및 장치"라는 제하의 미국 특허 제5,056,109 및 5,265,119

-2000년 8월 1일에 이슈된 "CDMA 이동 전화 시스템에서 전력 제어 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치"라는 제하의 미국 특허 제6,097,972

파일럿 레퍼런스 또는 데이터 송신에 기반하여 신호 송신 채널을 추정하는 방법은 또한 당업계의 여러 논문에 개시되어 있다. 상기 채널 추정 방법은 "레퍼런스 지원 간섭 CDMA 통신 애플리케이션 최상 수신, 성능 바운드 및 컷오프 레이트 분석"이라는 제하의 IEEE 통신 논문에 1999년 10월 개시되었으며, 이하 참고로 통합되어 있다.

기지국의 송신기 유닛

도 3A 및 도 3B는 MIMO 및 OFDM을 사용하며, 본 발명의 실시예에 따라 데이터를 처리할 수 있는 기지국의 송신기 유닛(110a)의 특정 설계에 대한 블록도이다. 송신기 유닛(110a)은 변조 심벌을 제공하기 위해 정보 비트를 수신하고 처리하는 TX 데이터 프로세서(114a), 변조 심벌을 사전 조정하는 TX 채널 프로세서(120a), 및 사전 조정된 변조 심벌들을 처리하여 터미널로의 송신에 적합한 다수의 변조 신호를 생성하는 다수의 변조기(122)를 포함한다.

도 3A의 실시예에서, TX 데이터 프로세서(114a)는 다수의 데이터 스트림 프로세서(310a-310n)를 포함하며, 각 데이터 스트림을 독립적으로 코딩하고 변조하기 위한 하나의 데이터 스트림 프로세서(310)를 포함한다. (하나의 데이터 스트림은 모든 송신 채널, 각 송신 채널들의 그룹 또는 각 송신 채널에서 송신될 수 있다.) 각 데이터 스트림 프로세서(310)는 인코더(312), 인터리버(314), 채널화기(316) 및 심벌 맵핑 엘리먼트(318)를 포함한다. 인코더(312)는 특정 데이터 스트림에 대한 정보 비트를 수신하고 상기 수신된 비트를 코딩된 비트로 제공하기 위해 특정 인코딩 방식에 따라 인코딩한다. 채널 인터리버(314)는 상기 코딩된 비트를 특정 인터리빙 방식을 기초로 인터리빙하여 다이버시티를 제공한다.

파일럿 데이터(예를 들어, 공지된 패턴의 데이터)는 또한 처리된 정보 비트와 다중화될 수 있다. 상기 파일럿 데이터는 상기 설명된 파일럿 송신 방식들 중 임의의 하나를 사용하여 송신될 수 있다. 파일럿 레퍼런스는 상술한 바와 같이 순방향 링크를 특성화하고 링크 품질을 추정하기 위해 터미널에서 사용될 수 있다.

코드 분할 다중화가 사용된다면, 채널화기(36)는 상기 인터리빙된 패킷 데이터와 파일럿 데이터를 이들의 할당된 코드 채널을 통해 수신하여 채널화한다. 심벌 맵핑 엘리먼트(318)는 상기 채널화된 패킷과 파일럿 데이터를 상기 선택된 송신 채널에 대한 변조 심벌들로 맵핑한다.

도 3A에 도시되어 있는 것과 같이, 각 데이터 스트림 프로세서(310)에 의한 데이터 인코딩과 인터리빙은 데이터 스트림을 위해 사용되는 특정 코딩 및 인터리빙 방식을 식별하는 개별적인 코딩 제어에 기반하여 달성될 수 있다. 각 데이터 스트림 프로세서(310)에 의한 상기 심벌 맵핑은 상기 데이터 스트림을 위해 사용되는 특정 변조 방식을 식별하는 개별적인 변조 제어에 기반하여 달성될 수 있다. 각 데이터 스트림을 위해 사용되는 상기 특정 코딩 및 변조 방식은 순방향 링크 품질에 기반하여 (예를 들어, 터미널에 의해 보고되는 것과 같이) 선택될 수 있다.

하나의 코딩 및 변조 방식에서, 각 데이터 스트림을 위한 코딩은 고정된 기본 코드를 사용하고 상기 데이터 스트림을 송신하는데 사용되는 송신 채널의 SINR이 지원하는, 상기 원하는 코드 레이트로 상기 펑처링을 조절함으로써 달성될 수 있다. 상기 기본 코드는 터보 코드, 컨볼루션 코드, 연쇄 코드 또는 다른 코드일 수 있다. 상기 기본 코드는 또한 특정 레이트일 수 있다(예를 들어, 레이트 1/3 코드). 이러한 타입의 구조에서, 상기 펑처링은 상기 인터리빙이 상기 원하는 코드 레이트로 달성된 후에 수행될 수 있다.

심벌 맵핑 엘리먼트(318)는 비-이진 심벌을 형성하기 위해 채널화된 세트들을 그룹화할 수 있으며, 사용을 위해 선택된 변조 방식에 상응하는 신호 배열의 포인트에 각각의 비-이진 심벌을 맵핑할 수 있다. 상기 변조 방식은 QPSK, M-PSK, M-QAM 또는 다른 구조일 수 있다. 각 맵핑된 신호 포인트는 변조 심벌에 상응한다. 상기 데이터 스트림을 송신하는데 사용되는 각 송신 채널을 위해 하나의 변조 방식이 선택될 수도 있고 상기 데이터 스트림을 송신하는데 사용되는 모든 송신 채널을 위해 공통의 변조 방식이 사용될 수도 있다.

송신기 유닛(110a)에서 상기 인코딩, 인터리빙 및 심벌 맵핑은 다수의 구조에 기반하여 수행될 수 있다. 특정한 코딩 및 변조 방식이 이하의 특허 출원에 설명되어 있는데, 상기 특허 출원들은 본 발명의 출원인에게 양도되고 이하 참고로 통합되어 있다.

-2000년 3월 22일에 출원된 "다중 반송파 변조를 사용하는 고효율, 고성능 통신 시스템"이라는 제하의 미국 특허 출원 제 09/532,492

-2001년 2월 1일에 출원된 "무선 통신 시스템을 위한 코딩 구조"라는 제하의 미국 특허 출원 제 09/776,075

-2001년 3월 23일에 출원된 "무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 사용하는 방법 및 장치"라는 제하의 미국 특허 출원 제 09/826,481

-2001년 5월 11일에 출원된 "채널 상태 정보를 사용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터를 처리하는 방법 및 장치"라는 제하의 미국 특허 출원 제 09/532,492

TX 데이터 프로세서(114a)로부터의 변조 심벌은 TX 채널 프로세서(120a)로 제공되는데, 이것은 도 1의 TX 채널 프로세서(120)의 일 실시예이다. TX 채널 프로세서(120a)에서, 멀티플렉서/디멀티플렉서(322)는 변조 심벌을 수신하여 데이터 스트림 프로세서(310a-310n)에서 적절한 MIMO 프로세서(324a-324l)로 디멀티플렉스한다. 각 주파수 서브채널을 위해 사전 조정을 수행하기 위해 하나의 MIMO 프로세서(324)가 제공된다.

각 MIMO 프로세서(324)는 MIMO 프로세서에 할당된 특정 주파수 서브채널의 공간 서브채널을 위한 변조 심벌들의 스트림을 수신한다. 각 MIMO 프로세서(324)는 추가로 주파수 서브채널에 대한 고유 행렬 E(k)를 수신하는데, 이것은 채널 응답 행렬 H_f(k)으로부터 유도된 행렬 가중치이다. 각 MIMO 프로세서(324)는 사전 조정된 변조 심벌을 생성하기 위해 식(5)과 식(6)에 도시되어 있는 것과 같이 상기 변조 심벌을 상기 고유 행렬 E(k)로 사전 조정한다.

MIMO 프로세서(324a-324l)로부터의 사전 조정된 변조 심벌들은 결합기(326a-326t)로 제공된다. 기지국의 각 안테나에 대해 하나의 결합기(326)가 제공된다. 각 결합기(326)는 특정 안테나에 대한 N_F개의 주파수 서브채널을 위한 N_F개의 사전 조정된 변조 심벌들을 수신하고 결합하여 변조 심벌 벡터(V)를 형성한다.

이와 같이 TX 채널 프로세서(120a)는 변조 심벌을 수신하고 처리하여 N_T 변조 심벌 벡터(V₁-V_Nt)를 제공하는데, 변조 심벌 벡터는 각 안테나에 대한 데이터 송신을 위한 것이다. 각 변조 심벌 벡터(V)는 단일 타임 슬롯을 커버하는데 변조 심벌 벡터(V)의 각 구성요소는 상기 변조 심벌이 전달되는 고유한 부반송파를 가지고 있는 특정 주파수 서브채널에 관련되어 있다.

도 3B는 OFDM을 위한 변조기의 일 실시예의 블록도이다. TX 채널 프로세서(120a)로부터의 변조 심벌 벡터(V₁-V_Nt)가 각각 변조기(122a-122t)에 제공된다. 도 3B에 도시된 실시예에서, 각각의 변조기(122)는 고속 푸리에 역변환(IFFT)(340), 순환 프리픽스 발생기(342) 및 업컨버터(344)를 포함한다.

IFFT(340)는 IFFT를 사용하여 각각의 수신 변조 심벌 벡터 V를 (OFDM 심벌로 지칭되는) 자신의 시간-영역 표현으로 변환한다. IFFT(340)는 임의의 수의 주파수 서브채널(예를 들면, 8, 16, 32, ...또는 N_F)에 대한 IFFT를 수행하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, OFDM 심벌로 변환된 각각의 변조 심벌 벡터에 대해, 순환 프리픽스 발생기(342)는 OFDM 심벌의 시간-영역 표현의 일부를 반복하여 특정 안테나에 대한 "전송 심벌"을 형성한다. 순환 프리픽스는 전송 심벌이 다중경로 지연 확산 존재시 자신의 직교 특성을 유지함으로써, 유해한 경로 영향에 대한 성능을 개선할 수 있게 한다. 순환 프리픽스는 예상되는 양의 지연 확산에 비해 충분히 길게 선택된다. IFFT(340)와 순환 프리픽스 발생기(342)의 구현은 당업자에게 공지되어 있고 여기서는 상세히 설명되지 않는다.

각각의 순환 프리픽스 발생기(342)로부터의 시간-영역 표현(즉, 각각의 안테나에 대한 전송 심벌)은 업컨버터(344)에 의해 추가 처리(예를 들면, 아날로그 신호로 변환, 변조, 증폭 및 필터링)되어 순방향 링크를 통한 전송에 적합한 변조 신호를 생성한다. 각각의 변조기(122)에 의해 생성된 변조 신호는 해당 안테나(124)로부터 전송된다.

OFDM 변조는 1990년 3월 출간된 IEEE Communications Magazine에 개재된 존 에이. 씨.의 "데이터 전송용 멀티반송파 변조 : 그 사상의 시대가 도래했다"에 상세히 개시되어 있다.

터미널에서의 수신기 유닛

도 4는 터미널의 수신기 유닛(150a)의 특정 설계의 블록도이고, 이는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터를 수신할 수 있다. 기지국에서 N_T개의 안테나로부터 전송된 신호는 터미널에서 각각의 N_R개의 안테나(152a-152r)에 의해 수신되어 개별 복조기(154)에 라우팅된다. 각각의 복조기(154)는 개별 수신 신호를 조정, 처리 및 디지털화하여 샘플을 제공하고, 이러한 샘플은 RX 채널 프로세서(156a)에 제공된다.

RX 채널 프로세서(156a)에서, 각각의 수신 안테나(152)의 샘플은 개별 FFT 프로세서(406)에 제공되며, 이러한 프로세서는 수신 샘플에 대한 변형된 표현을 생성하고 변조 심벌 벡터의 개별 스트림을 제공한다. FFT 프로세서(406a-406r)로부터의 변조 심벌의 N_R개의 스트림이 멀티플렉서/디멀티플렉서(408)에 제공되고, 이들은 가장 먼저 각각의 프로세서(406)로부터의 변조 심벌 벡터 스트림을 변조 심벌의 N_F개의 스트림으로 디멀티플렉싱하며, 각각의 N_F개의 주파수 서브채널에 대해 하나의 스트림을 멀티플렉싱한다. 멀티플렉서/디멀티플렉서(408)는 각각의 주파수 서브채널에 대한 변조 심벌의 N_R개의 스트림을 변조 심벌 벡터 스트림 r 로 멀티플렉싱하고, 스트림 내 각각의 벡터는 N_R개의 안테나에 대한 N_R개의 변조 심벌을 포함한다. 멀티플렉서/디멀티플렉서(408)는 변조 심벌 벡터의 N_R개의 스트림을 한번에 하나의 스트림씩 공간 프로세서(410)에 제공한다.

각각의 주파수 서브채널에 대해, 공간 프로세서(410) 내 매치 필터(412)는 식(8)에 도시된 바와 같이, 공액-전치 채널 응답 행렬

와 사전-곱셈을 수행함으로써 변조 심벌 벡터 스트림 r 을 필터링한다. 순방향 링크에 대한 채널 계수 행렬 H _f는 기지국으로부터 전송된 파일럿 기준에 기초하여 채널 추정기(416)에 의해 추정된다. 고유 벡터 행렬 E는 식(4)에 도시된 바와 같이, 채널 계수 행렬 H _f에 기초하여 행렬 프로세서(418)에 의해 유도된다. 매치 필터(412)로부터 필터링된 벡터는 공액-전치 고유 벡터 행렬 E ^H로 곱셈기(414)에 의해 사전-곱셈되어, 식(8)에 도시된 바와 같이, 복원된 변조 심벌 벡터 y 를 생성한다.

선택기(420)는 복원된 변조 심벌 벡터 y 를 수신하고, 복원될 특정 데이터 스트림에 해당하는 변조 심벌을 추출한다. 선택기(420)는 터미널에 의해 복원될 다수의 데이터 스트림에 해당하는 다수의 심벌 스트림 z 를 제공한다. 각각의 심벌 스트림 z 는 특정 데이터 스트림에 대해 기지국에서 심벌 맵핑 이후(하지만 사전 조정 이전의) 변조 심벌 b 에 해당하고 이에 대한 추정치인 복원된 변조 심벌을 포함한다. 각각의 복원된 심벌 스트림 z 는 RX 데이터 프로세서(158a)에 제공된다.

RX 데이터 프로세서(158a) 내에서, 특정 데이터 스트림에 대해 복원된 변조 심벌의 스트림이 데이터 스트림에 사용된 변조 방식에 상보적인 특정 데이터 방식(예, M-PSK, M-QAM)에 따라 복조 엘리먼트(432)에 의해 복조된다. 복조 엘리먼트(432)는 추가로 데이터가 직교 코드로 커버링됨으로써 기지국에서 채널화된다면 복조 데이터의 디커버링을 수행한다. 복조 데이터는 인터리버(314)에 의해 수행되는 방식과 상보적인 방식으로 디인터리버(434)에 의해 디인터리빙되고, 디인터리빙된 데이터가 인코더(312)에 의해 수행되는 것과 상보적인 방식으로 디코더(436)에 의해 디코딩된다. 예를 들면, 터보 디코더 또는 비터비 디코더는 터보 또는 컨볼루션 코딩이 각각 기지국에서 수행된다면 디코더(436)에서 사용된다. 디코더(436)로부터 디코딩된 데이터 스트림은 복원될 전송된 데이터 스트림의 추정치를 나타낸다.

CSI 프로세서(422)는 상술된 바와 같이 파일럿 및/또는 데이터 전송을 수신하여 순방향 품질을 추정한다. 예를 들면, CSI 프로세서(422)는 수신된 데이터 및/또는 파일럿에 기초하여 잡음 공분산 행렬이고 추가로 전송 채널의 SINR을 계산한다. SINR은 공지된 바와 같이 종래의 파일럿 보조 신호 및 다중-반송파 시스템과 유사하게 추정된다. 채널 추정기(416)에 의해 유도된 모든 전파 경로(즉, H _f)에 대한 주파수 응답 및 CSI 프로세서(422)에 의해 추정된 순방향 링크 품질(예, SINR)은 기지국에 대해 터미널에 의해 보고되는 CSI를 포함한다. 다음으로, CSI는 기지국으로 재전송을 위해 TX 데이터 프로세서(162)(도 1 참조)에 제공된다.

도 1을 다시 참조하면, RX 채널 프로세서(156)에 의해 결정된 CSI(예, H _f 및/또는 SINR)가 TX 데이터 프로세서(162)에 제공되고, 이는 특정 처리 방식에 기초하여 CSI를 처리한다. TX 데이터 프로세서(162)는 추가로 하나 이상의 안테나 및 하나 이상의 주파수 서브채널로부터의 전송을 위한 파일럿 데이터를 수신하여 처리한다. 다음으로, 처리된 CSI 및 파일럿이 TX 채널 프로세서(164)에 의해 수신되어 처리되고, 하나 이상의 변조기(154)에 제공된다. 변조기(154)는 CSI 및 파일럿을 추가 조정하여 역방향으로 기지국으로 전송한다.

기지국에서, 역방향 링크로 전송된 CSI 및 파일럿은 안테나(124)에 의해 수신되고, 복조기(122)에 의해 복조되어 RX 채널 프로세서(132)에 제공된다. RX 채널 프로세서(132)는 수신된 파일럿을 처리하여 역방향 링크에 대한 채널 응답 행렬 H _r을 유도한다. RX 채널 프로세서(132) 및 RX 데이터 프로세서(134)는 또한 CSI를 복원하기 위해 TX 채널 프로세서(164) 및 TX 데이터 프로세서(162)에 의해 수행된 것과 상보적인 방식으로 수신된 데이터를 처리한다.

제어기(136)는 (1) 각각의 데이터 스트림에 대해 사용될 코딩 및 변조 방식을 결정하는 단계, (2) 변조 심벌을 사전 조정하는데 사용될 고유 벡터 행렬 E를 유도하는 단계, (3) 보정 함수 a(w)를 계산하는 단계를 포함하는 다수의 기능을 수행하기 위해 복원된 CSI를 사용한다. 제어기(136)는 도 3A에 도시된 바와 같이, 코딩 및 변조 제어를 TX 데이터 프로세서(114)에 제공하고 사전 조정 제어를 TX 채널 프로세서(120)에 제공한다.

상기한 설명에서, 변조 심벌은 순방향 링크에 대한 채널 응답 행렬 H _f로부터 유도된 고유 벡터 E에 기초하여 송신기 시스템에서 사전 조정된다. 채널 행렬 응답 행렬(H _f)이 이용 가능하지 않은 특정 실시예 또는 특정 전송에서, 변조 심벌은 사전 조정 없이 전송된다. 이러한 경우, (플랫 페이딩으로 비분산 MIMO 채널에 대해) 수신된 심벌에 대해 선형 공간 처리가 수행될 수도 있고 다른 신호로부터의 잡음 및 간섭이 존재할 때 원하지 않는 신호를 제거하고 각각의 구성 신호의 수신된 SINR를 최소화하기 위해 (주파수 선택 페이딩으로 분산 MIMO 채널에 대해) 공간-시간 처리가 수행될 수도 있다. 원하지 않는 신호를 효율적으로 제거하거나 또는 SINR을 최적화할 수 있는 능력은 채널 응답 행렬 H _f의 상관에 좌우된다.

공간 처리는 채널 상관 반전(CCMI) 기술, 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 기술 및 다른 기술과 같은 선형 공간 처리 기술을 사용하여 달성된다. 공간-시간 처리는 MMSE 선형 이퀄라이저(MMSE-LE), 결정 피드백 이퀄라이저(DFE), 최소-유사 시퀀스 추정기(MLSE) 및 다른 것과 같은 선형 공간-시간 처리 기술을 사용하여 달성된다. CCMI, MMSE, MMSE-LE 및 DFE 기술은 상기한 미국특허출원번호 09/826,481 및 09/854,235에 상세히 개시되어 있다.

명확성을 위해, 기지국으로부터 터미널로의 순방향 링크를 통한 데이터 전송에 대한 여러 특성이 설명되었다. 여기서 설명된 기술은 터미널로부터 기지국으로의 역방향 링크를 통한 데이터 전송에도 적용될 수 있다.

기지국의 엘리먼트(예, 도 1, 도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같은) 및 터미널의 엘리먼트(예, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같은)는 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 프로세서, 마이크로프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램 가능 논리 소자, 다른 전자 유닛 또는 이들의 임의의 조합으로 각각 구현된다. 여기서 설명된 몇몇 기능 및 처리는 프로세서상에서 수행된 소프트웨어로 구현된다. 본 발명의 특정 특성은 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현된다. 예를 들면, 채널 응답 행렬 H _f과 고유 벡터 행렬 E를 결정하기 위한 계산 및 기지국에서의 사전 조정이 프로세서(예, 도 1의 컨트롤러(136)) 상에서 수행된 프로그램 코드에 기초하여 수행된다. 유사하게, 채널 응답 행렬 H _f과 고유 벡터 행렬 E를 결정하기 위한 계산 및 터미널에서의 수신기 처리는 프로세서상에서 수행된 프로그램 코드에 기초하여 수행된다.

서문은 기준을 위해 그리고 특정 섹터를 위치시키는 것을 보조하기 위해 포함된다. 이들 서문은 그 이후에 설명된 개념의 범위를 한정하기 위한 것이 아니라 이들 개념은 전체 명세서를 통해 다른 부분에서의 가능성을 함께 가진다.

개시된 실시예에 대한 이전의 설명은 당업자가 본 발명을 제조 또는 사용할 수 있도록 하기 위해 제공된 것이다. 이들 실시예에 대한 여러 변화가 당업자에게 자명할 것이고, 여기서 정의된 일반적인 원리가 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어남 없이 다른 실시예에 적용된다. 따라서, 본 발명은 여기서 도시된 실시예에 한정되는 것이 아니라 여기서 설명된 원리 및 새로운 특징에 부합하는 가장 광범위한 범위에 따른다.

Claims

시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템에서, 송신기 유닛으로부터 무선 통신 링크를 통해 수신기 유닛으로 데이터를 전송하기 위한 방법으로서,

상기 송신기 유닛으로부터 상기 수신기 유닛으로의 데이터 전송을 위한 제 1 전달 함수와 상기 수신기 유닛으로부터 상기 송신기 유닛으로의 데이터 전송을 위한 제 2 전달 함수 간의 차이를 나타내는 교정(calibration) 함수를 유도하는 단계;

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송을 상기 무선 통신 링크를 통해 수신하는 단계;

상기 수신된 제 1 전송에 기초하여 상기 무선 통신 링크의 특성들을 추정하는 단계;

변조 심벌들을 제공하기 위하여 하나 이상의 코딩 및 변조 방식들을 기초로 상기 데이터를 코딩 및 변조하는 단계;

상기 무선 통신 링크의 추정된 특성들과 상기 교정 함수로부터 유도된 가중치들 및 상기 교정 함수를 기초로 상기 변조 심벌들을 사전 조정(precondition)하는 단계; 및

상기 송신기 유닛으로부터 상기 무선 통신 링크를 통해 상기 수신기 유닛으로 상기 사전 조정된 변조 심벌들을 전송하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 전달 함수는 상기 수신기 유닛에서 유도되어 상기 송신기 유닛으로 제공되는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 송신기 유닛으로부터 상기 무선 통신 링크를 통해 상기 수신기 유닛으로 파일럿 레퍼런스를 전송하는 단계를 더 포함하는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 TDD 통신 시스템은 직교 주파수 분할 변조(OFDM)를 구현하며, 상기 무선 통신 링크는 다수의 주파수 서브채널들을 포함하는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 TDD 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO)을 구현하며, 상기 무선 통신 링크는 다수의 공간 서브채널들을 포함하는, 데이터 전송 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 TDD 통신 시스템은 OFDM을 추가로 구현하는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 무선 통신 링크는 다수의 전파 경로들을 포함하며, 각각의 전파 경로는 상기 송신기 유닛에서의 특정 안테나와 상기 수신기 유닛에서의 특정 안테나 간의 경로에 대응하는, 데이터 전송 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 무선 통신 링크의 추정된 특성들은 상기 수신기 유닛에 상기 데이터를 전송하는데 사용되는 전파 경로들의 주파수 응답에 관련되는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송은 파일럿 레퍼런스인, 데이터 전송 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송은 모든 주파수 서브채널들을 통해 전송된 파일럿 레퍼런스인, 데이터 전송 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송은 모든 주파수 서브채널들의 서브세트를 통해 전송된 파일럿 레퍼런스인, 데이터 전송 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송은 상기 수신기 유닛에서의 모든 안테나들로부터 전송된 파일럿 레퍼런스인, 데이터 전송 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송은 상기 수신기 유닛에서의 모든 안테나들의 서브세트로부터 각각의 특정 타임 슬롯으로 전송된 파일럿 레퍼런스인, 데이터 전송 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터의 제 1 전송은 상기 수신기 유닛에서의 하나 이상의 안테나들로부터 전송된 파일럿 레퍼런스이며,

상기 파일럿 레퍼런스는 상기 하나 이상의 안테나들 각각에 대한 서로 다른 코드 채널을 통해 전송되는, 데이터 전송 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 데이터는 다수의 데이터 스트림들을 통해 전송되며, 각각의 데이터 스트림은 각각의 코딩 및 변조 방식으로 코딩 및 변조되는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 수신기 유닛에서 추정되어 상기 송신기 유닛에 제공되는 상기 무선 통신 링크의 품질 표시를 수신하는 단계를 더 포함하며,

상기 하나 이상의 코딩 및 변조 방식들은 상기 무선 통신 링크의 품질 표시를 기초로 선택되는, 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 송신기 유닛에서 상기 무선 통신 링크의 품질 표시를 추정하여 상기 품질 표시를 제공하는 단계를 더 포함하며,

상기 하나 이상의 코딩 및 변조 방식들은 상기 무선 통신 링크의 품질 표시를 기초로 선택되는, 데이터 전송 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 표시는 신호대 잡음+간섭 비(SINR)를 나타내는, 데이터 전송 방법.
제 20 항에 있어서,

개별적으로 코딩 및 변조될 데이터 스트림마다 평균 SINR이 수신되는, 데이터 전송 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 표시는 개별적으로 코딩 및 변조될 각각의 데이터 스트림에 사용될 특정 레이트를 나타내는, 데이터 전송 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 표시는 개별적으로 코딩 및 변조될 각각의 데이터 스트림에 사용될 특정 코딩 및 변조 방식을 나타내는, 데이터 전송 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 TDD 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 및 직교 주파수 분할 변조(OFDM)를 구현하는, 데이터 전송 방법.
시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템의 송신기 유닛으로서,

수신기 유닛으로부터의 제 1 전송을 통신 링크를 통해 수신하고 상기 수신된 제 1 전송에 기초하여 상기 통신 링크의 특성들을 추정하도록 동작하는 수신기 프로세서;

변조 심벌들을 제공하기 위하여 하나 이상의 코딩 및 변조 방식들에 기초하여 데이터를 코딩 및 변조하도록 동작하는 전송 데이터 프로세서;

상기 송신기 유닛으로부터 상기 수신기 유닛으로의 데이터 전송을 위한 제 1 전달 함수와 상기 수신기 유닛으로부터 상기 송신기 유닛으로의 데이터 전송을 위한 제 2 전달 함수 간의 차이를 나타내는 교정 함수를 유도하도록 동작하는 제어기;

상기 변조 심벌들을 수신하여 이를 상기 통신 링크의 추정된 특성들과 상기 교정 함수로부터 유도된 가중치들 및 상기 교정 함수를 기초로 사전 조정하도록 동작하는 전송 채널 프로세서; 및

상기 사전 조정된 변조 심벌들을 수신 및 조정(condition)하고 이를 상기 통신 링크를 통해 상기 수신기 유닛으로 전송하도록 동작하는 변조기를 포함하는, 송신기 유닛.
제 26 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 데이터를 코딩 및 변조하는데 사용되는 하나 이상의 코딩 및 변조 방식을 나타내는 제 1 제어 및 상기 변조 심벌들을 사전 조정하는데 사용되는 가중치들을 나타내는 제 2 제어를 제공하도록 추가 동작하는, 송신기 유닛.
삭제
제 26 항에 있어서,

상기 전송 데이터 프로세서는 상기 통신 링크를 통해 상기 수신기 유닛으로 전송하기 위한 파일럿 데이터를 처리하도록 추가 동작하는, 송신기 유닛.
시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템의 수신기 유닛으로서,

하나 이상의 안테나들 - 각각의 안테나는 송신기 유닛으로부터 전송된 하나 이상의 변조 신호들을 통신 링크를 통해 수신하도록 구성됨 -;

하나 이상의 프런트엔드 유닛들 - 각각의 프런트엔드 유닛은 관련 안테나로부터의 신호를 처리하여 수신 변조 심벌들의 각각의 스트림을 제공하도록 동작함 -;

상기 통신 링크의 추정된 특성들을 제공하기 위해 상기 수신 변조 심벌들의 하나 이상의 스트림들을 수신 및 처리하고, 복원된 변조 심벌들의 하나 이상의 스트림들을 제공하기 위해 상기 통신 링크의 추정된 특성들을 기초로 상기 수신 변조 심벌들을 추가 처리하도록 동작하며, 상기 복원된 변조 심벌들을 제공하기 위해 상기 통신 링크의 추정된 특성들을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 상기 수신 변조 심벌들을 매치 필터링하고 상기 필터링된 변조 심벌들을 고유 벡터 행렬과 곱하도록 추가 동작하는 공간 프로세서; 및

하나 이상의 디코딩된 데이터 스트림들을 제공하기 위해 상기 복원된 변조 심벌들의 하나 이상의 스트림들을 수신하여 디코딩하도록 동작하는 수신 데이터 프로세서를 포함하는, 수신기 유닛.
제 30 항에 있어서,

상기 복원된 변조 심벌들에 기초하여 상기 통신 링크의 품질을 추정하도록 동작하는 채널 상태 정보(CSI) 프로세서; 및

상기 수신기 유닛으로부터 상기 송신기 유닛으로의 전송을 위해 상기 추정된 통신 링크 품질을 수신하여 처리하도록 동작하는 전송 데이터 프로세서를 더 포함하는, 수신기 유닛.
제 30 항에 있어서,

상기 수신기 유닛으로부터 상기 송신기 유닛으로의 전송을 위한 파일럿 신호를 처리하는 전송 프로세서를 더 포함하는, 수신기 유닛.
제 32 항에 있어서,

상기 전송 프로세서는 상기 통신 링크의 추정된 특성들을 상기 수신기 유닛으로부터 상기 송신기 유닛으로 전송하도록 추가 동작하는, 수신기 유닛.
삭제
제 30 항에 있어서,

상기 하나 이상의 변조 신호들은,

변조 심벌들을 제공하기 위해 하나 이상의 코딩 및 변조 방식들을 기초로 상기 데이터를 코딩 및 변조하고;

상기 송신기 유닛에서 유도된 상기 통신 링크의 추정된 특성들로부터 유도되는 가중치들에 기초하여 상기 변조 심벌들을 사전 조정하고;

상기 송신기 유닛에서 안테나마다 하나씩 상기 하나 이상의 변조 신호를 제공하도록 상기 사전 조정된 변조 심벌들을 처리함으로써,

상기 송신기 유닛에서 생성되는, 수신기 유닛.