KR100934302B1

KR100934302B1 - 적응형 무선 인터페이스 파형

Info

Publication number: KR100934302B1
Application number: KR1020047017111A
Authority: KR
Inventors: 로베르토 베레즈디빈; 스코트 와이. 세이델; 앨런 알. 톱; 로버트 제이. 브레이니그
Original assignee: 파워웨이브 코그니션, 인크.
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2009-12-29
Also published as: US6847678B2; NO20045068L; US20030203721A1; EP2219315A1; JP2006515119A; RU2004134568A; MXPA04010569A; CN1666453A; WO2003092212A1; AU2003231146A1; RU2339170C2; CA2480847C; EP1497942A1; IL164786A0; CA2480847A1; KR20040104616A

Abstract

일 실시예에 있어서, 적응형 무선 인터페이스 파형을 생성하는 방법은 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭의 신호를 포함하는 파형을 생성하는 단계를 포함한다. 가변 대역폭 신호는 광범위한 주파수들에 대하여 동적으로 배치가능한 하나 이상의 서브캐리어를 포함하고, 각각의 서브캐리어는 다이렉트 시퀀스(DS) 확산 스펙트럼(SS) 기술에 따라 개별적으로 변조된다. 파형은, 파형의 하나 이상의 스펙트럼 효율을 최적화하기 위해 사용가능한 임베디드 파일럿을 갖는다. 생성된 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이는 이용가능한 스펙트럼 및 하나 이상의 서브캐리어 조건에 따라 적응된다.

코드레이트, 아플리케, 헤테로모핑, 칸스텔레이션, 주파수분할

Description

적응형 무선 인터페이스 파형{AN ADAPTIVE AIR INTERFACE WAVEFORM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 적응형 무선 인터페이스 파형(adaptive air interface waveform)에 관한 것이다.

현행 무선 통신 시스템은 전자기 스펙트럼(electromagnetic spectrum)에서의 동적 변화에 대해 잘 적응하지 못한다. 그 결과, 이러한 무선 통신 시스템은 비교적 낮은 서비스 품질을 제공하는 경향이 있다. 고 대역폭 서비스에 대한 수요가 증가함에 따라, 이 문제는 더욱 악화될 것이다.

전자기 스펙트럼의 동적 변화에 적응하도록 무선 통신 시스템의 능력을 개선하기 위한 종래의 시도는 특정의 시점에서 이용가능한 차원(dimension)의 서브셋의 적응화(adaptation)에 촛점이 맞추어졌다. 데이터 레이트(data rate) 및 처리 이득은 확산 스펙트럼 변조 신호와 같은 특정의 파형을 특정한 통신 링크 조건에 적응 시키도록 변경되었다. 각종 파라미터와 함께 각종 오류정정 코딩 기술이 특정의 주파수 할당에 대하여 적용되었다. 주파수 적응 기술은 고주파수(HF) 범위에서 사용되었다. 주파수 적응 기술은 또한 무선 근거리 통신망(WLAN)과 같은 통신 시스템에서 사용되었고, 이 경우 개방 주파수에 대한 비교적 느린 시트(seat) 후에 개방 주파수가 선택된다.

셀룰러 통신 시스템은 일반적으로 할당된 채널 주파수에서 동작한다. 저속 의 할당치에서는 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 기술을 사용할 수 있다. 적응형 변조 기술이 연구되어 왔지만, 특정의 변조 방식에서 하나 이상의 파라미터를 변경하는 것으로 다소간 제한되었다. 스펙트럼의 용도는 전세계적으로 상당히 다를 수 있으며, 이것은 가끔 복잡한 스펙트럼 할당 처리를 필요로 한다. 상업적 무선 시장의 성장의 결과로서 대역폭의 재할당(reallocation)은 앞으로 더 복잡한 스펙트럼 할당 처리를 필요로 할 수 있다. 현행 무선 통신 시스템에서는, 통신 및 센서 시스템과 하나 이상의 다른 통신 및 센서 시스템간의 유해간섭을 방지하기 위하여, 통신 및 센서 시스템과 하나 이상의 다른 통신 및 센서 시스템간의 주파수 중첩없이, 그리고 큰 공간 분리를 이용하여 (레이더 시스템과 같은) 통신 및 센서 시스템에 하나 이상의 주파수가 통계적으로 할당된다.

본 발명의 특정 실시예들은 전통적으로 무선 통신과 관계가 있는 단점 및 문제점들을 경감하거나 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 적응형 무선 인터페이스 파형을 생성하는 방법은 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭의 신호를 포함하는 파형을 생성하는 단계를 포함한다. 가변 대역폭 신호는 다양한 주파수에 걸쳐서 동적으로 배치가능한 하나 이상의 서브캐리어를 포함하고, 각각의 서브캐리어는 다이렉트 시퀀스(DS) 확산 스펙트럼(SS) 기술에 따라 개별적으로 변조된다. 본 파형은 파형의 하나 이상의 스펙트럼 효율을 최적화하기 위해 사용가능한 임베디드 파일럿(embedded pilot)을 갖는다. 생성된 파형의 변조 칸스텔레이션(modulation constellation), 코드 레이트(code rate) 및 코드 길이는 이용가능한 스펙트럼 및 하나 이상의 서브캐리어 조건에 따라 적응된다.

본 발명의 특정 실시예는, 하나 이상의 장점을 제공한다. 특정 실시예에 있어서, 다수의 파라미터에 대한 동적 적응화는 무선 통신 시스템에 대하여 하나 이상의 성능 선택성을 제공한다. 특정 실시예에 있어서, 다수의 파라미터는 시간 적응화, 전력 적응화, 가변 대역폭, 가변 데이터 레이트, 가변 변조 및 코딩, 및 공간 적응화를 포함한다.

특정 실시예에서는, 이용가능한 신호 공간 내의 다차원의 환경에 적응할 수 있는 파형을 제공한다. 특정 실시예에 있어서, 예컨대, 상기 신호 공간은 주파수, 시간, 전력, 변조, 코드 및 공간 영역을 포함한다. 특정 실시예에서는, 파형, 및 파형의 하나 이상의 파라미터를 선택하고, 그 파형을 하나 이상의 통신 네트워크, 하나 이상의 통신 링크, 또는 하나 이상의 사용자 요구사항에 적응하도록 변경하기 위한 메카니즘을 제공한다. 특정 실시예에서는, 주파수, 변조 방식 및 관련 파라미터, 코딩 방식 및 관련 파라미터, 및 데이터 레이트를 포함할 수 있는 다차원 적응화 공간의 지능형 선택성(intellegent selectivity)을 제공한다. 특정 실시예에서는, 하나 이상의 링크 조건에 따라 최적화된 파형을 제공할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 변조 방식이 다수의 칸스텔레이션(constellation)을 형성하고, 전송 시간대에 공간적으로 적응화할 수 있다. 특정 실시예에서의 변조에서는, 하나 이상의 개별 캐리어들이 하나 이상의 통신 링크들에 대한 개별 캐리어의 적응화에 따라 독립적으로 변조 및 코딩되는, 멀티 캐리어 코드 분할 다중 액세스(MC-CDMA) 방식을 사용한다. 특정 실시예에서는, 통신 링크에 대한 적응화는, 시간에 대한 데이터 레이트 및 주파수의 변화와 관련된 하나 이상의 요구사항에 다소 좌우될 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 주파수들이 차단되거나 또는 강조될 수 있고(각 주파수에서 전력 제어를 효과적으로 제공함), 이는 불연속 주파수 서브밴드의 사용을 가능하게 할 수 있다. 특정 실시예에서는, 특정한 서브밴드에 대하여 특정한 변조 및 코딩 방식이 선택된다. 특정 실시예에서는, (하나 이상의 주파수 대역 등과 같은) 하나 이상의 무선 통신 자원에 대하여 헤테로모픽 파형(heteromorphic waveform)이 모핑(morph)될 수 있다. 특정 실시예에서, 주파수, 변조 유형 및 관련 파라미터, 코딩 종류 및 관련 파라미터, 시간, 공간, 전력, 대역폭 및 처리가 분석되어 시변(time-varying) 채널 조건에 대한 비교적 고속의 적응화를 제공한다.

특정 실시예에서는, 다차원의 적응화 공간을 선택하기 위한 애플리케이션 및 채널 특성을 추정하기 위한 애플리케이션과 같은 다수의 무선 애플리케이션에 적응가능한 파형을 제공한다. 특정 실시예에서, 전력은 파형의 주파수로 제어된다. 특정 실시예에서는 불연속적인 주파수 서브밴드가 생성된다. 특정 실시예에서, 바람직한 채널 구성이 식별되고 선택된다. 특정 실시예에서, 데이터 레이트 및 서비스 품질에 관련된 하나 이상의 요구사항에 따라 바람직한 변조 및 코딩 기술이 선택된다.

특정 실시예에 있어서, 주파수, 공간 및 시간에 의해 정의되는 스펙트럼내에서 이용가능한 홀(hole)들을 사용하도록 동적으로 적응화하는, 스펙트럼 인지(spectrum-aware) 헤테로모픽 파형은, 공통 스펙트럼의 공용(shared use)을 가능하게 한다. 특정 실시예에서, 다수의 파형 파라미터들의 동시 적응화가 상호간의 유해간섭을 억제하면서 어느정도 보장된 통신을 가능하게 한다. 특정 실시예는, 스펙트럼의 이용을 20배 만큼(a factor of twenty) 증가시키는 동적 스펙트럼 할당 기술을 제공한다.

특정 실시예는, 하나 이상의 적절한 이용가능한 주파수를 사용하는 신속한 응답의 적응형 멀티 캐리어 재구성을 제공한다. 특정 실시예는, 파형 파라미터들을 어느정도 최적화하도록, 실시간 서브캐리어 채널 추정을 위한 파일럿을 포함하며, 전송 버스트(burst)를 위한 고속 신호 포착을 포함하는, 신호 설계를 제공한다. 특정 실시예는, 다수의 서브캐리어에 관하여 어느정도 동시 다차원 가변성을 갖는, 하나 이상의 적응형 대역폭-효율적 코딩 및 변조(Bandwidth-Efficient Coding and Modulation; 이하, BECM) 방식을 제공한다. 특정 실시예는, 채널 사용을 신속하게 해제(release)하고 하이브리드 다중접속 기술을 동적으로 재구성하기 위한 고속의 반응 능력을 제공한다.

특정 실시예는, WLAN 애플리케이션 및 셀룰러 애플리케이션과 같은 다수의 응용예에서 동작할 수 있는 단일의 적응가능한 파형을 제공한다. 특정 실시예는, 이종 네트워크(heterogeneous network)에서 동작하는 유용한 무선 인터페이스를 제공하고, 약 100 Mbps 내지 1 Gbps 범위의 데이터 레이트로 동작할 수 있다. 네트워크 환경은 셀룰러 매크로(cellular macro) 환경, 마이크로 피코 셀룰러(Micro-Pico cellular) 환경, WLAN 또는 유사한 환경을 포함할 수 있다. 네트워크 환경은 셀룰러, 중앙 집중형, 애드혹(ad hoc), 및 하이브리드 구조와 같은 하나 이상의 유연한 구조를 포함할 수 있다. 특정 실시예는, 비교적 높은 데이터 전송 속도를 가진 서비스 및 애플리케이션을 지원한다. 특정 실시예는, 스펙트럼 사용시에 갭(또는 홀)에서 자동으로 동작한다. 홀은 시간, 주파수 및 공간과 같은 다차원(dimension)을 포함할 수 있다.

본 발명 및 그 특징과 장점들을 더욱 완전하게 이해할 수 있도록, 이하에서는 첨부 도면과 함께 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은, 차세대(XG) 아플리케(applique) 내의, 본 발명에 따른 헤테로모픽 파형 기능의 블록도;

도 2는, 이용가능한 시간-주파수 스펙트럼 갭을 채우도록 적응되는 주파수 가변형(frequency-agile) 헤테로모픽 파형을 나타내는 도면;

도 3은 스펙트럼 효율을 최적화하도록 다수의 변수에 대해 적응하는 헤테로모픽 파형을 나타내는 도면;

도 4는 채널 추정 데이터를 최적화하기 위한 멀티 캐리어 구성, 시그널링 및 멀티레벨의 BECM(대역폭-효율적 코딩 및 변조)를 나타내는 도면;

도 5A 내지 도 5D는 본 발명에 따른 헤테로모픽 파형의 주파수/시간/코딩을 나타내는 도면; 및

도 6은 코드 파라미터의 신속한 적응을 촉진하기 위한 LDPC 기반 코드화 변조 방식의 멀티레벨 구성을 도시하는 블록도.

본 발명은 주파수, 시간, 변조, 코드, 데이터 레이트, 전력, 시그널링, 및 멀티 캐리어 구성에서 동적으로 적응하는 헤테로모픽(heteromorphic) 파형에 관한 것이다. 본 발명의 파형은 효율적인, 기회적인 및 협력적인 스펙트럼 사용을 가능하게 함으로써 스펙트럼 효율을 증가시킬 것이다. 이것은 시간/주파수/공간 "홀"을 포착하고 비간섭 통신에 부합되는 가장 효율적인 코딩, 변조, 시그널링 및 멀티 캐리어 구성을 사용함으로써 시변 채널 및 사용 조건들에 반응한다. 조건들을 사용한다. 본 발명의 헤테로모픽 파형은 다음과 같이 2개의 주요 구성 요소로 세분된다.

● 적응형 멀티 캐리어 구성 및 시그널링: 적응형 멀티 캐리어 구조 및 시그널링은, 기존의 스펙트럼 사용자의 전송과의 간섭을 제거 또는 최소화하기 위해 250 MHz까지의 범위에 걸쳐 동적으로 배치되는 하나 또는 다수의 서브캐리어 내로 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭 신호를 구성한다. 각각의 서브캐리어는 가변 확산 및 코딩 이득을 위한 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼(DS SS)에 의해 협력적, 비협력적 및 위험성 신호(threat signal)에 대하여 독립적으로 변조된다. 결합 시간/코드 파일럿은 서브캐리어 채널 추정에 기초하여 최적화를 강화하기 위해 파형 내에 임베드된다. 파형은 CDMA, TDMA, FDMA 및 FHMA의 조합을 포함하는 광범위한 적응형/하이브리드 다중 액세스 방식을 지원한다.

● 적응형 멀티레벨 BECM (대역폭-효율적 코딩 및 변조): 적응형 멀티레벨 BECM은 다중 칸스텔레이션 변조 및 순방향 오류정정 코딩 모두를 통합하는 BECM 방식의 패밀리(family)를 제공한다. 저밀도 패리티 체크 코드(LDPC)로 코딩된 변조 패밀리는 대역폭 효율 및 적응화 능력에서의 현재 기술수준(state-of-the-art)을 발전시키기 위해 사용될 것이다. 이용가능한 스펙트럼 및 서브캐리어 조건들을 매칭시키기 위한 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트, 및 코드 길이의 적응화는, 서비스 품질(QoS) 및 데이터 레이트 요구를 만족시키면서 공간 효율을 최대화할 것이다.

전체적인 스펙트럼 효율은 스펙트럼 사용의 주파수, 공간 및 시간 효율의 조합에 의존한다. 이들 인자들이 서로 밀접하게 의존하기 때문에, 하나의 영역에서의 효율의 개선은 가끔 다른 영역에서의 효율을 감소시킨다.

● 호출/접속당 스펙트럼 사용이 감소하면,

- 변조 효율(bits/sec/Hz)을 증가시키고,

- 오류정정 코딩 효율을 개선하며,

- 소스 정보를 압축하고,

- "소프트" 용량 한계를 가진 적응형(즉, 하이브리드) 다중 액세스 기술(예를 들면, FDMA/CDMA가 가능한 MC-CDMA)을 사용한다.

● 대역폭의 공간 재사용이 증가하면,

- 변조의 전력 효율이 증가하고(충분한 BER을 달성하기 위한 최소치 E_b/N_o),

- 전력 제어의 고속 적응화를 사용하고,

- 파형 설계에 의해 간섭에 대한 민감도를 감소시키고,

- 보다 더 "간섭 우호적"(interference-friendly)인 파형을 전송하고,

- 더 넓은 대역폭에 걸쳐 신호 정보를 확산시키고,

- 대역폭의 방향성 공유를 증가시킨다.

● 대역폭의 시간적 공유가 증가하면,

- (예를 들면, 다중 액세스 기술을 통해서) 스펙트럼의 시간 사용을 조정하고,

- 홀들이 이용가능하게 되면, 스펙트럼 사용에서의 일시적 "홀"(temporal holes)들을 포착한다(예를 들면, 고속 신호 획득, 버스트단위의 적응화).

이러한 방법들의 다수는 서로 충돌한다. 즉, 변조 효율이 증가하면 전력 효율이 감소한다. 전체적인 스펙트럼 이용 효율의 정확한 산정(assessment)은 전자기 스펙트럼의 주파수/시간/공간 재사용의 복잡한 상호 작용에 대한 고려를 요구한다.

도 1을 참조하면, 스펙트럼 사용을 동적으로 증가시키기 위해, 미사용 스펙트럼 "홀"들을 채우도록 동적으로 "모핑(morph)"하는, 헤테로모픽 파형 기능이 도시되어 있다. 전체적인 파형 적응화는 최종 전송 파형을 결정하는 "내부적" 및 "외부적인" 기능, 특징 및 파라미터 세트들의 계층적 조합으로서 고려될 수 있다. "외부" 세트는 주파수 및 시간적 기회의 정의(definition)를 그외의 환경 특성들과 함께 제공한다. "내부" 세트의 정의(definition)는, 로컬 채널 조건, 상호 간섭 방지 및 LPI/LPD 요구사항에 부합하는 최대 스펙트럼 효율을 위해 파형 파라미터들 최적화하는 방법을 구현하도록, 그 전체 대역폭 스팬 내에서 파형이 "반응"하는 방법을 변경시킨다.

본 발명의 파형은, 시간, 주파수, 전력, 변조 형태, 레이트, 코드, 멀티 캐리어 구성 및 액세스 방법에 신속하게 적응할 수 있는 멀티 캐리어 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼(MC-DS SS), 멀티 레이트, 멀티 칸스텔레이션의 복합 광대역 파형이다. 적응가능한 인터페이스는 다양한 액세스 및 제어 기술을 가능하게 하고, 동일한 주파수 할당 대역 및 물리적 공간에서의 다른 네트워크에 적응하며, 시변 채널 조건, 위험성 및 사용자 필요에 적응할 것이다. 본 파형은 패킷 기반의 이용가능한 단기간(밀리초)의 시간 세그멘트를 사용하여, 다른 네트워크들이 활성화될 때 그 다른 네트워크에 채널들을 양도(relingquishing)하고, 예측된 이용가능성에 기초하여 다른 채널들을 포착한다.

주파수 가변성(frequency agility)이 여러가지 방법으로 달성된다. 먼저, 파형의 중심 주파수 및 RF 대역폭은 그 채널들의 시간 사용이 변화함에 따라 상이한 주파수 채널들을 점유하도록 변화할 수 있다. 이것은 도 2에 도시되며, 시간의 함수로서 4개의 주파수 채널들의 스펙트럼 사용을 나타낸다. 기존의 사용자 영역은 기존의 비 XG(non-XG) 사용자로부터의 전송을 나타내며, 빈 스펙트럼 영역은 시간-주파수 스펙트럼 사용에서의 "홀"을 나타낸다. 주파수 채널 F1에서 최초의 이용가능한 "갭"을 이용하는 것으로 도시된 바와 같이 XG 전송을 고려한다. 지점 A에서, 채널 F2에 다시 모핑(morphing)하기 전에 주파수 채널 F1과 F2를 모두를 잠시동안 점유하도록 그 중심 주파수와 대역폭 스팬을 "모핑"함으로써 거시적인 주파수 가변성을 설명한다. 지점 B에서, 비 XG 및 XG 전송은 모두 주파수 채널 F2를 점유한다. 비 XG 전송은 주파수 채널 F2의 일부분만을 점유한다. XG 전송의 전체 대역폭 스팬 내에서, 파형은 전체 범위 중의 일부 서브셋을 점유하도록 그 서브캐리어를 구성한다. 그러므로, 파형의 점유 대역폭은 전체 대역폭 스팬과 같거나 더 작을 것이다. 이 미시적 주파수 가변성은 비 XG 신호에 의해 점유된 주파수 채널의 부분들을 회피하도록 사용된다. 비 XG 신호들에 대하여, 0 전력 또는 허용가능한 SIR 값 범위내의 전력이 이러한 미사용된 서브캐리어 상에 송신되어 다른 전송과의 간섭을 회피한다. 거시적 및 미시적 주파수 가변성의 이러한 조합으로 인해, 통신 및 센서(레이더 등) 기능 모두에 대하여 요구되는, 스펙트럼의 제한을 완화시킨, 주파수/공간/시간에서의 이용가능한 갭들을 포착함으로써 XG 스펙트럼 효율을 최대화한다.

도 3을 참조하면, 좌측에 2차원 및 우측에 3차원으로 파형을 도시하고 있다. 도면의 중앙에 있는 설명(legend)은 비확산 QAM 기반 변조, 빈 스펙트럼, 배제된 스펙트럼 및 DS-SS 기반 변조의 영역들을 강조하고 있다. 배제된 스펙트럼은 XG 무선 내에서 외부적으로 제어되는 기능에 의해 제공되는 바와 같이, 파형 사용에 이용할 수 없는 시간-주파수 홀들의 결합을 나타낸다. 파형은 미시적 주파수 가변성을 나타내고, 3차원(주파수, 시간, 전력)에서 변화된 형태를 가정하기 위해, 동적으로 "모핑"하여 상기 배제 영역들을 회피하도록, 신호 에너지를 구성한다. 배제 영역들은 3차원 표시에서 "차단"(blocked out)되어 있으며, 그러한 시간 주파수 결합에 대하여는 전력이 전송되지 않는다. 다른 서브캐리어 상에서는, 파형은, 주어진 서브 채널상의 시변 변조와 함께, QAM 기반 변조와, 다른 주파수 서브 채널상에 시간적으로 공존하는 단일 캐리어 및 멀티 캐리어 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 양측의 결합을 이용한다. 대역폭-효율적 코딩 및 변조(BECM) 방식 및 서브캐리어 구성은 전체적인 스펙트럼 이용 효율을 최대화하도록 또한 계속적으로 적응된다. 신호 최적화 및 데이터 레이트 요구사항에 기초하여, XG 파형은 이용가능한 시간-주파수 홀들의 일부를 공백으로 남겨두도록 선택할 수 있다.

파형의 구성은 후술하는 바와 같이, 2개의 주요 기능적 구성 요소들로 나누어진다.

● 적응형 멀티 캐리어 구조 및 시그널링: 적응형 멀티캐리어 구성 및 시그널링은 250 MHz까지의 대역폭 스팬을 갖는 채널을 가변 코딩 이득을 위해 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS)에 의해 독립적으로 변조된 하나 또는 다수의 가변 폭 서브캐리어로 구성한다. 파형은 CDMA, TDMA, FDMA, FHMA, CSMA/CA 및 RTS/CTS를 포함하는 광범위한 다중 액세스 기술을 지원할 것이다. 다수의 사용자들은 250 MHz까지의 대역폭 스팬 내에 포함된 서브 채널들의 가변 데이터 레이트에서 동시에 그리고 고유하게 서비스받는다.

● 적응형 멀티레벨 BECM (대역폭-효율적 코딩 및 변조): 적응형 멀티레벨 BECM은 서브 채널 조건들에 최적화된 멀티-칸스텔레이션 변조 및 멀티레벨 순방향 오류정정 코딩 모두를 포함하는 BECM 방식의 패밀리(family)를 제공한다. 기초 설계(baseline design)는 코드화 변조 기술의 기초로서 BECM에 관한 최근 조사에 의해 현재 선호되고 있는 저밀도 패리티 체크 코드(LDPC)를 사용한다.

주파수/공간/시간의 갭들을 이용함으로써 스펙트럼 효율의 개선을 실현하기 위해 다차원의 적응화가 필요하다. 헤테로모픽 파형은 표 1에 요약된 바와 같이 다수의 상이한 차원들에 걸쳐 동시에 적응적이다. XG 송신에 대하여, 원하는 대로 채널간의 호핑(hop)이 되도록, 요구되는 거시적 주파수 가변성이 주어진다면, 캐리어 주파수, 대역폭 스팬, 및 점유 대역폭이 변화한다. 적응형 멀티캐리어 구성 및 시그널링 능력은, 250 MHz까지의 대역폭 스팬을 하나 또는 다수의 가변 폭의 서브캐리어로 구조화하여, 미시적 주파수 가변성을 지원하고 파형 대역폭 내에서의 전송을 방지한다. 결과적인 점유 대역폭은 사용자의 데이터 레이트 요구사항, 서브 채널 조건 및 XG 플랫폼의 처리 능력의 결합에 의존하게 된다. 적응형 멀티레벨 BECM(대역폭-효율적 코딩 및 변조)는 서브 채널들간의 용량을 최적화하는 변조 칸스텔레이션 및 오류정정 코드들을 선택하기 위해, 적응형 멀티채널 BECM 기법은 파형내의 임베디드 파일럿 심볼 성분들에 의해 가능해진 XG 채널 추정의 장점을 활용한다. 다중 액세스 간섭을 최소화하기 위해 사용되는 전력 제어 방식에 더하여, 파형은 시간/주파수/공간에서 일치하는 비 XG 신호들의 검출에 응답하여 외부 제어 신호에 의해 표시된 바와 같이, 개별적인 서브캐리어 또는 전체의 점유 대역폭의 사용을 신속하게 양도하도록 버스트 별로(burst-by-burst)의 "고속의 적응형" 전력 제어 능력을 갖는다.

스펙트럼 이용 효율을 증가시키기 위해 다차원에 동시에 적응하는 헤테로모픽 파형

적응 능력	동기	검토
캐리어 주파수	거시적 주파수 가변성	전체 동작 대역에 걸쳐서 주파수/공간/시간 "갭"의 사용을 허용함
대역폭 스팬	거시적 주파수 가변성	상이한 폭의 주파수/공간/시간 "갭"의 사용을 허용함
서브캐리어 구성 및 시그널링(점유 대역폭)	미시적 주파수 가변성	간섭 및 재머를 방지함
서브캐리어 BECM (대역폭 효율적 코딩 및 변조)	서브 채널 최적화 데이터 레이트	XG 용량을 채널 조건에 일치시킴
고속 적응 전력 제어	전력 효율	다른 사용자에 대한 간섭을 줄임으로써 공간 재사용을 촉진함
고속 획득/파일럿 심볼	고속의 포착/해제 및 채널 추정	짧은 주파수/공간/시간 "갭"의 사용을 허용함

도 4를 참조하면, XG 무선에 존재하는 파형 적응화 기능이 도시되어 있다. 적응형 멀티캐리어 구성 및 시그널링부는 프리앰블(preamble) 및 파일럿 심볼을 정의하고, 서브캐리어 배치 및 용량을 지정하며, 임의의 필요한 PN 확산, 시간 다이버시티(diversity), 및 채널화를 사용자 데이터에 제공한다. 적응형 멀티레벨 BECM 부는 데이터를 코드화하고, 코드화된 데이터를 지정된 서브캐리어에 맵핑한다. 그 후, 신호는 적응적으로 전력 제어되어, 250 MHz까지 폭을 갖는, 완전한 헤테로모픽 파형 대역폭을 발생한다. XG 노드의 임의의 쌍 사이의 넓게 변화하는 서브캐리어 채널 특성을 추정하기 위해 각각의 전송에 대한 파형에 임베드된 양방향 파일럿 심볼을 사용함으로써 수신 데이터에 대한 채널 추정이 행해진다. 디코드된 프리앰블은 링크의 다른 종단으로부터의 채널 추정 정보를 포함한다. 채널 추정 데이터는 서브캐리어 용량을 최적화하기 위해 각각의 적응 블록으로 전달된다. 이러한 방법으로, 채널 추정치가 멀티 캐리어 구조 및 시그널링의 적응화 및 멀티레벨 BECM을 구동시킨다. 채널 추정을 위한 파일럿 심볼 설계는 후술한다.

헤테로모픽 파형의 멀티 캐리어 구조는 공간 처리 기술이 상이한 서브 밴드들 사이에 독립적으로 적용되게 한다. 그러므로, 본 파형은 현재 및 미래의 공간 처리와 호환될 뿐만 아니라 전체 대역폭에 대하여 하나의 해(solution)를 구하는 기술들과 비교해서 성능 개선을 가능케 할 것이다. 이러한 성능개선으로는, 빔(beam)과 널(null)의 형성 및 공간/경로 다이버시티 처리 시스템을 포함하고, 다수의 기술영역에서 증대된 간섭 억제효과와 더 높은 데이터 레이트의 전송 이득을 달성하여, 스펙트럼 효율을 향상시킨다.

도 5A 내지 도 5D를 참조하면, 파형의 다중 3차원 주파수/시간/전력 표현들이 도시되어 있다. 도 5A의 x-y 평면은 파형의 시간-주파수 맵핑을 나타낸다. 사용자 데이터는 최대 K 개까지의 다중 가변폭 서브캐리어에 걸쳐 맵핑된다. 다중 서브캐리어들은 모여서 전체 RF 대역 내에서 가변폭 서브 밴드들을 형성할 수 있다. 가변 길이 통합 시간과 함께 FFT 기반의 구현이 이용된다. 주파수와 시간의 함수로서의 각 서브캐리어의 전력 레벨은 그 환경에서의 다른 전송들과의 중첩을 피하기 위해 임의로 작게 될 수 있다. 파형은 상이한 서브캐리어들에 대한 다중 확산폭 및 변조 형태를 동시에 지원한다.

도 5B는, 파형이 CDMA를 통하여 다수의 사용자들을 지원하는 한가지 방법의 개념도이다. 도 5B에서, 하나의 서브캐리어는 데이터 레이트를 증가시키기 위해 사용자에게 하나의 짧은 PN 확산 코드를 할당함으로써 하나의 사용자에게 전용되고, 한편 다른 서브캐리어에서, 다수의 가변 레이트 사용자는 다른 길이의 PN 코드를 가진 채널에 액세스한다. 이것은 도 5C에서 사용자(C_A, C_B, C_C)의 코드의 전력이 결합하여 집합 전력을 형성하는 것으로 도시되어 있다. 대안적으로, 하나의 사용자는 PSK/QAM 기반 변조를 이용하여 전체 서브캐리어를 점유하도록 그 데이터를 집중할 수 있다. 파형은 또한 사용자 데이터의 다른 부분들이, 도 5D에 도시된 바와 같이, 다른 변조 형태로 코드화된 하이브리드 모드를 지원한다. 주파수 대역의 상부 및 하부를 점유하는 비 XG 전송을 고려하면 그러하다.

파형에 의해 제공된 채널 추정치에 기초해서, 도시된 전송은 그 다음에 2개의 부분으로 맵핑된다. 부분 1에서는, 비 XG 전송에 유해한 레벨 아래로 전력 스펙트럼 밀도를 낮추기 위해 전체 대역폭에 걸쳐 사용자 데이터를 확산시키고, 부분 2에서는 비점유 대역폭에 나머지 데이터를 집중시킨다.

광대역 신호의 대역폭에 걸쳐서, 일부 주파수들은 강한 채널 이득을 가지며, 다른 주파수들은 깊은 페이드(fade)를 가지게 될 것이다. 무선 채널의 다중 경로 전파(multipath propagation)에 의해 야기되는 협대역 간섭 및 시변 주파수 선택성 페이딩에 대하여 단일 캐리어와 MC-DS SS 모두가 제공된다. 단일 캐리어의 경우에, 캐리어의 대역폭이 채널의 가간섭성(coherence) 대역폭(B_C)을 초과할 때, 다중 레이크 수신기(rake receiver) "핑거들"이, 개개의 다중 경로 요소들을 분석(resolve)하고, 달성가능한 다이버시티 이득을 포착할 필요가 있다. 분석될 수 있는 요소들의 수, 및 따라서 필요한 레이크 수신기의 수는, 가간섭성 대역폭에 대한 캐리어 대역폭의 비율이다. 대안의 접근법은, 전체 대역폭 B를 각 대역폭이 가간섭성 대역폭과 대략 같은(b≒B_C) 더 좁은 대역폭(b=B/N)을 갖는 N개의 다중 서브캐리어로 분할하는 것이다. 다수의 캐리어에 의해, 시간 영역에서 단일 캐리어의 다수의 레이크 핑거 대신에 주파수 영역에서 다수의 독립 캐리어를 결합하는 다이버시티에 의해 원래의 넓은 대역폭의 주파수 다이버시티가 유지된다. 데이터에 대한 최종 결정을 내리기 전에, 주어진 데이터 심볼을 다중 서브캐리어들에 전송하고(즉, 주파수 확산), 그러한 서브캐리어들로부터의 테스트 통계치들을 조합함으로써, 이러한 유형의 파형설계에서는 주파수 다이버시티 이득의 양이 데이터 레이트에 대하여 트레이드될 수 있다. 극한적으로는, 각각의 서브캐리어는 다른 서브캐리어와는 독립적인 데이터로 변조되기 때문에, 전체 전송 속도는 최대화되고, 각 심볼은 주파수 다이버시티 없이 송신된다.

레이크 수신기를 갖는 단일 캐리어 DS SS 파형의 성능과 동등하게 설계된 MC-DS SS 파형의 성능은 유사한 것으로 나타났다.

이용가능한 대역폭(및 데이터 레이트)이 가간섭성 대역폭보다 훨씬 더 큰 경우, 다수의 레이크 핑거가 필요하고, 수신기의 복잡성을 크게 증가시킨다. 단일 캐리어 DS SS의 대역폭 B의 신호를 각각 처리하는 N(=B/B_C)개의 핑거 대신에, MC-DS SS 파형은 대역폭 b(=B/N)의 신호를 각각 처리하는 N개의 핑거(각 서브캐리어마다 하나씩)를 필요로 하고, 그에 따라서 수신기의 복잡성을 감소시킨다. 이것은 서브캐리어의 칩 주기(chip duration)가 단일 캐리어 시스템의 칩 주기 보다 M배 더 길기 때문에 발생하고, 신호를 성공적으로 복조하기 위해 필요한 계산의 수를 감소시킨다. 3개 내지 4개보다 많은 레이크 핑거가 필요한 경우, 다중 캐리어 구현이 더욱 효율적이다.

멀티 캐리어 변조의 구현 장점은, 다중 캐리어 시스템이 연속적인 주파수 대역을 요구하지 않기 때문에 협대역 간섭이 존재할 때, 더욱 두드러진다. XG 시스템에서의 애플리케이션에 있어서, 다수의 서브캐리어의 위치에 적당한 갭들을 남김으로써 기존의 협대역 신호 세트에 멀티 캐리어들이 간단히 중첩된다. 간섭을 방지하기 위한 서브캐리어 배치의 이러한 적응형 "경로변경"(re-routing)은 동일한 전체 점유 대역폭을 가진 인접한 서브캐리어에 비하여, 성능 손실없이 달성될 수 있다. 단일 캐리어 신호는, 달성가능한 노치(notch) 깊이 및 노치 대역폭이 복잡성에 있어서 관련되는 적응적 노치 필터를 구현하여야 한다.

MC-DS SS 파형 유연성의 장점은, "강한" 서브캐리어들에 더 많은 데이터를 보내고 "약한" 서브캐리어에 더 적은 데이터를 보내기 위해, 일부 또는 모든 서브캐리어에서 상이한 데이터 레이트를 이용하는 것이다. 이 유연성을 이용하는 능력은 시스템이 상이한 서브캐리어들의 페이드(fade)의 상태를 얼마나 정확히 추정하는지에 의존한다. 파일럿은 이 채널 평가를 수행하고, 이 때 페이드를 정확히 평가하는 능력은 신호대 잡음비(SNR), 신호대 간섭비(SIR), 도플러 확산 및 순방향 오류정정을 포함하는 다수의 시스템 파라미터에 의존한다.

본 발명의 파형은, 스펙트럼 이용 효율을 최적화하기 위해, 서브캐리어 기반의 멀티캐리어 구성 및 시그널링과 대역폭-효율적 코딩 및 변조(BECM)의 적응화를 인도하는 채널 추정능력을 포함한다. 채널 추정의 기초는 데이터 버스트의 프리앰블에 임베드된 확산 코드로 구성된 하이브리드 CDMA/TDMA 파일럿이다. 이들 파일럿 심볼들은 적응 등화기의 트레이닝 순서와 논리적으로 동일하다. 파일럿을 사용함으로써 가간섭성 복조가 가능하고 전력 효율을 개선한다. 파일럿의 확산은 검출 및 방해(intercept)의 가능성을 감소시킨다. 파일럿에만 촛점을 맞추어 재머(jammer)가 쉽게 파형을 파괴할 수 없도록 파일럿이 적어도 데이터 만큼 확산하도록 함으로써, 안티 잼(anti-jam) 내성이 제공된다.

또한, 파일럿의 사용은, 채널의 가간섭성 대역폭을 추정하기 위해 사용될 수 있는 서브캐리어 페이딩의 "스냅샷"(snapshot)을 제공한다. 이러한 추정치는 스펙트럼 갭 활용도 제약에 종속되는 서브캐리어 폭과 위치를 적응시키기 위한 기초로 사용된다. 서브캐리어 폭이 채널의 가간섭성 대역폭에 의해 구동되듯이, 페이딩의 변화율은 채널의 가간섭성 시간에 의해 구동된다. 가간섭성 시간은 채널 추정치가 얼마나 오래 유효하게 유지되는지에 대한 측정치를 제공하고, 도플러 편이에 반비례한다. 예를 들면, 50 mph로 이동하고 2.5 GHz의 주파수로 통신하는 자동차는 186 Hz의 도플러 편이를 가지므로, 채널 추정치 및 후속의 다변수 적응화는, 매 5.4 ms마다 갱신될 필요가 있다는 것을 나타낸다. 채널 추정치가 이용불능이거나, 그 존재기간(age)이 채널의 가간섭성 시간을 초과한 경우, 각각의 서브캐리어상에서 동일한 속도로 데이터가 보내질 것이다.

멀티 캐리어 구성 및 시그널링의 기초로서 MC 신호를 사용하면, 광범위한 설계 트레이드 오프를 제공하여, 스펙트럼 효율을 최대화한다. 상이한 파형 파라미터의 다수의 결합은 동일한 사용자 페이로드(payload) 데이터 레이트를 제공한다. 다수의 변수에서 적응화의 유효성은 이하의 것을 포함한다.

● 가변 대역폭: 대역폭 스팬 및 점유 대역폭을 변화시킴으로써, 이용가능한 대역폭과 파형이 매칭되도록 한다. 더 넓은 대역폭들은 다이버시티, 코딩, 확산 이득 등을 위하여 트레이드될 수 있는 더 큰 량의 미사용 용량(raw capacity)을 제공한다. 더 좁은 대역폭들은 소량의 스펙트럼이 이용가능한 경우 파형 조작을 가능하게 하는 구조를 제공한다.

● 가변수의 서브캐리어: 서브캐리어의 수를 변화시킴으로써, 이용가능한 대역폭이, 선택된 서브캐리어상의 협대역 간섭/재밍을 회피하도록 구성될 수 있다. 단지 하나의 서브캐리어가 사용되면, 파형은 단일 캐리어 파형으로 "모핑"한다(예를 들면, DS SS, 종래의 QPSK, 등).

● 가변 서브캐리어 구성: 사용자 데이터를 서브캐리어들의 상이한 조합들로 맵핑함으로써 상이한 형태의 시스템 이득이 신호에 인가되어 페이딩 및 간섭을 물리치도록 한다. 확산 이득 및 주파수 다이버시티 이득은 인접하는 서브캐리어들에 걸쳐서 인가될 수 있고, 비인접 서브캐리어들에 걸쳐서 데이터를 맵핑함으로써 간섭 평균의 량을 변화시키는 것이 달성될 수 있다.

● 가변 서브캐리어 데이터 레이트: 각각의 서브캐리어의 상태를 모니터링함으로써, 그리고 채널 조건들이 허용하는 더 고차의 변조를 이용함으로써, 각 서브캐리어 내의 데이터 레이트가 최적화될 수 있다.

● 가변 주파수 다이버시티: 상이한 서브캐리어상에서 다수의 비트를 병렬로 전송함으로써(다중 캐리어 부하 공유), 데이터 레이트는 주파수 다이버시티에 대하여 트레이드된다.

원근 문제(near-far problem)에 대한 임의의 DS SS 시스템의 극심한 민감성 때문에, 하나 이상의 완화 수단이 시스템 설계의 일부가 되어야 한다. 애드혹 무선 시스템에 있어서, 기지국 지향성의 전력 제어의 상업적 셀룰러 CDMA 솔루션은, 모든 송신기의 중앙 집중식 제어를 필요로 한다. 원근 간섭(near-far interference)에 대하여 파형을 강화시키는 다른 방법은 이하의 것을 포함한다.

● 주파수/공간/시간 자체에서 신호를 "모핑"하는 XG 능력은 원근 간섭에 대한 어떤 고유의 내성을 제공한다. 멀티 캐리어 구성 및 시그널링과 BECM에 대한 적응화 방법은, 원근 다중 액세스 간섭(MAI)의 효과를 고려한다.

● 스펙트럼 기회를 포착 및 해제하기 위해, 데이터는 가변 길이 패킷으로 구성된다. 이것은 본래 패킷 도달 시간에 기초한 다중 송신 사용자(multiplex users)에 대한 능력으로 인도한다. 그러므로, TDMA는 애드혹 모바일 네트워킹에 대한 파형에 의해 지원될 수 있다.

● 원근 신호가 일반적으로 임의의 순간에 상이한 서브캐리어를 점유하도록 서브캐리어 슬롯이 근접 직교(near-orthogonal) 주파수 호핑(FH) 패턴을 가진 FHMA를 지원하도록 배열될 수 있다.

● 애드혹 네트워크 내에서, 사용자들의 클러스터들이 자신들을 서브캐리어에 배열하여, 표준 전력 제어의 유효성을 개선한다.

● LPI가 필요하지 않은 경우, 평균 자승 오차를 최소화하도록 설계된 수신기에 기초하여, 단일 사용자 MAI 억제 기술이 사용될 수 있다. 그러한 수신기는 시스템내의 임의의 사용자에 대한 파라미터의 연역적 지식(apriori knowledge)을 요구하지 않기 때문에, 애드혹 네트워크에 잘 적합화된다. 그러나, 쇼트확산 시퀀스(즉, 주기(period)가 데이터 심볼의 지속기간(duration)과 동일한 것)가 사용된다.

● 이용가능하다면, 공간 처리는 추가의 원근 내성에 대하여 적절한 빔 형성(beamforming)을 제공한다. 특히, 서브 밴드 빔 형성은 더욱 대량의 원근 간섭 억제를 제공하는 것으로 예상된다.

본 명세서에서 설명하는 헤테로모픽 파형은 적응 주파수 및/또는 시간 할당, 주파수 호핑, 전력 제어 또는 공간 어레이 등의 몇가지 기술의 조합을 통하여 원근 문제의 해결을 가능하게 한다. 따라서, 파형은 TDMA, TSMA, FDMA, CDMA, FHMA, 및 예컨대 CSMA/CA 및 RTS/CTS와 같은, 그외의 공통으로 사용되는 보충 제어 기술과 호환될 것이다. 아플리케 솔루션으로서의 통합을 위해, 본 발명의 파형은, 만일 필요하다면, 베이스 무선 시스템의 다중 액세스 방식을 이용하고, 또는 만일 가능하다면 그것을 적응화시킨다. 하이브리드 다중 액세스 방식은, 다중 액세스 포멧을 로컬 스펙트럼 이용 특성에 동적으로 매칭시켜서 스펙트럼 이용성을 한층 더 증가시키기 위해 사용될 수 있다.

오류정정 코드는, 복잡성의 증가를 대가로 대역폭 효율의 작은(또는 무) 감소에 대하여 현저히 증가된 전력 효율을 제공하는 것으로 잘 알려져 있다. 기초 오류정정 코딩 및 변조 설계는, XG 시스템에서의 사용에 잘 맞는 적응형 LDPC (저밀도 패리티 체크 코드화) 변조 코드 패밀리에 기초한다.

LDPC 코드는 패리티 체크 매트릭스 H가 낮은 밀도의 1을 가진(즉, 매트릭스가 거의 0으로 구성됨) 선형 이진 블록 코드이다. 이 특성들은 코드에 개선된 가중치 스펙트럼 및 단순한 근접 최적 디코딩 알고리즘(near-optimum decoding algorithm)을 제공한다. 디코딩 알고리즘은 반복적이고, 많은 부분이 격자 터보(trellis-turbo) 디코딩 알고리즘과 같지만, LDPC 알고리즘은 2개의 격자 사이라기 보다는 그래프상에서 반복적이다. 비록 TTCM에 대하여 2개의 격자를 그래프 형태로 둘 수 있지만, 그래프가 LDPC 그래프보다 훨씬 더 복잡하다는 점에 유의한다. 기술된 LDPC 변조 패밀리는 다음의 기술에 의해 고속 적응화가 가능하다.

● 멀티레이트 코딩(multi-rate coding)을 위한 자연적인 구조(natural architecture)인, 멀티레벨 인코딩 구조의 사용.

● 주기적 및 준주기적(quasi-cyclic) LDPC 코드를 사용함으로써, 단순한 시프트 레지스터 회로를 통한 단순한 구성요소로 인코더를 구현함.

본 발명의 헤테로모픽 파형은 스펙트럼 이용가능성 및 서브캐리어 채널 조건에 기초하여 성능을 최적화하기 위해 다양한 코드 길이 및 코드 레이트를 포함할 것이다.

도 6을 참조하면, N개의 콤포넌트 코드와 맵퍼(변조기)로 구성된 멀티레벨 구성으로 배열된 이진 LDPC 코드가 도시되어 있다. 이 방법에 의해, 콤포넌트 코드의 코드 레이트 및/또는 맵퍼의 칸스텔레이션 크기를 변화시킴으로써 대역폭 효율(및 대역폭)이 크게 변화될 수 있다. 이러한 멀티레벨 구성은 근접 용량 성능(near-capacity performance)을 제공한다. 레벨의 수는 일반적으로 칸스텔레이션 크기와 일치한다. 2^N-ary 칸스텔레이션의 경우에는 N개의 인코더가 있을 것이다.

주기적 LDPC 코드에 대한 인코더는 BCH 코드를 인코드하기 위해 사용되는 주지의 시프트 레지스터 회로를 사용하여 구성될 수 있다. 노미널(nominal) 코드워드 길이가 n이고, 노미널 데이터 워드 길이가 k일 때, 노미널 코드 레이트는 k/n이며, 이 파라미터들은 쉽게 변경될 수 있다. 레이턴시가 낮은 적응은 다양한 코드길이를 필요로 할 것이다.

BECM의 기초로 LDPC 코드 패밀리를 사용하면, 스펙트럼 효율을 최대화하는 광범위한 트레이드 오프를 제공한다. 변조 칸스텔레이션 및 코드 레이트의 다수 결합들은, 동일한 사용자 페이로드 데이터 레이트를 제공하고, 코드 길이는 또한 에러 성능에 영향을 줄 것이다. 다수의 변수에서의 적응화의 유효성은 이하와 같다.

● 변조 칸스텔레이션: 변조 칸스텔레이션을 변화시킴으로써, 전력효율성에 대한 미처리(raw) 데이터 레이트를 트레이드 오프하는 능력을 제공한다. 작은 변조 칸스텔레이션은 낮은 수신 전력 레벨에서의 동작이 커버리지 범위까지 연장되도록 한다. 더 큰 변조 칸스텔레이션(최대 64QAM까지)은 더 큰 미사용(raw) 용량을 제공하고, 그 다음에 서브캐리어 채널 조건들을 매칭시키도록 코딩 이득에 대하여, 트레이드될 수 있다.

● 코드 레이트: 코드 레이트를 변화시킴으로써 코드 강도(code strength)를 국부 채널 조건에 일치시키기 위하여 추가적인 자유도가 제공된다. 낮은 레이트의 코드들은 링크 마진(link margin)을 연장하고, 높은 레이트의 코드들은 사용자 데이터 레이트를 최대화하면서 적당한 량의 코딩 이득을 전달할 것이다.

● 코드 길이: 가변 코드 길이는 사용자 데이터를 넓은 범위의 서브캐리어 용량으로 효과적으로 맵핑하기 위해 요구된다. 스펙트럼에서의 긴 일시적 "갭"이 이용가능한 경우, 용량 한계 부근에서 동작하도록 긴 코드가 사용될 것이다. 짧은 코드는 낮은 레이턴시의 요구사항들을 충족시키는데 이용되고, 고속의 적응화를 제공하며, 짧은/작은 스펙트럼 갭을 파형이 포착할 수 있게 하는데 사용될 것이다.

● 멀티레벨 코딩: 멀티레벨 코딩을 사용하는 것은, 코딩 및 디코딩 구조를 단순화시키며, 일단 채널 추정데이터가 코드 선택을 인도하도록 이용가능한 경우, 즉시 전송의 대기 상태에 있도록 다수의 사용자 데이터 블록들을 "미리 채움(pre-filling)"으로써 적응형 코딩 방법을 지원하는 자연적인 수단(natural fit)이다.

캐리어 주파수, 대역폭 및 서브캐리어 구성 및 BECM을 이용하는 시그널링을 동적으로 변화시킬 수 있는 광대역 MC-DS SS 파형 구조의 결합이, 헤테로모픽 파형을 생성하기 위해 사용된다. 파형 아키텍쳐는 무선 통신 및 정보 이론 연구에서 현재의 기술수준을 넘어서 혁신하도록 구성되었다. 본 발명은 이용가능한 스펙트럼 "홀"들을 채우도록 적응화하고, 파형 파라미터의 동시적인 다변수 적응화를 사용하여 이용가능한 서브캐리어들의 사용자 데이터 레이트를 최적화함으로써, 경계들을 연장시킨다.

비록 본 발명의 양호한 실시예를 첨부 도면에 도시하고 위에서 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시예로 제한되는 것이 아니고, 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 그 부분들 및 요소들을 여러가지로 재구성 및 수정할 수 있다.

Claims

적응형 무선 인터페이스 파형(adaptive air interface waveform)을 생성하기 위한 시스템에 있어서,

주파수들의 범위(a range of frequency)에 걸쳐서 동적으로 배치가능한 하나 이상의 서브캐리어들을 포함하는 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭의 신호를 포함하는 멀티캐리어 구성을 갖는 파형을 생성하도록 동작가능한 적응형 멀티캐리어 구성 및 시그널링 컴포넌트 - 각각의 서브캐리어는 다이렉트 시퀀스(DS) 확산 스펙트럼(SS) 변조 기술에 따라 개별적으로 변조되고, 상기 파형은 파형의 하나 이상의 스펙트럼 효율들을 최적화하도록 이용가능한 임베디드 파일럿을 가짐 - ; 및

상기 적응형 멀티캐리어 구성 및 시그널링 컴포넌트로부터 상기 파형을 수신하는 적응형 멀티레벨의 BECM(Bandwidth-Efficient Coding and Modulation)(대역폭-효율적 코딩 및 변조) 컴포넌트 - 상기 BECM 컴포넌트는, 적응형 무선 인터페이스 파형으로서의 상기 파형을 제공하기 위하여, 상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션(constellation), 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키도록 동작 가능함 -

를 포함하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 파형은 주파수, 시간, 변조, 코드, 데이터 레이트, 전력, 시그널링 및 멀티 캐리어 구성 중 하나 이상에 대하여 동적으로 적응하도록 동작하는 헤테로모픽(heteromorphic) 파형인 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 주파수들의 범위는 1 내지 250 MHz인 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 파형은 주파수, 공간 및 시간 중 하나 이상에 의해 정의된 스펙트럼에서 하나 이상의 미사용 홀들을 사용하도록 동작가능한 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 파형은 복수의 다중 액세스(MA) 변조 기술들을 지원하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제5항에 있어서,

상기 복수의 MA 변조 기술들은,

하나 이상의 캐리어 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 시분할 다중 액세스(TDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 주파수 호핑 다중 액세스(FHMA) 변조 기술들

을 포함하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제5항에 있어서,

상기 MA 변조 기술들 중 적어도 하나는, 둘 이상의 상이한 종래 변조 기술들을 결합하는 하이브리드 MA 변조 기술인 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 BECM은 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키기 위하여 저밀도 패리티 체크(LDPC) 코드 변조 기술을 사용하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 BECM은, 상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼외에도, 신호 전송을 위한 하나 이상의 서비스 품질(QoS) 요구사항들 및 하나 이상의 데이터 레이트 요구사항들에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키도록 동작가능한 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
제1항에 있어서,

상기 파형은 거시적 주파수 가변성(macroscopic frequency agility) 및 미시적 주파수 가변성(microscopic frequency agility) 모두를 나타내는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.
적응형 무선 인터페이스 파형을 생성하기 위한 방법으로서,

주파수들의 범위에 걸쳐서 동적으로 배치가능한 하나 이상의 서브캐리어들을 포함하는 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭의 신호를 포함하는 멀티캐리어 구성을 갖는 파형을 생성하는 단계 - 각각의 서브캐리어는 다이렉트 시퀀스(DS) 확산 스펙트럼(SS) 변조 기술에 따라 개별적으로 변조되고, 상기 파형은 파형의 하나 이상의 스펙트럼 효율들을 최적화하도록 이용가능한 임베디드 파일럿을 가짐 - ; 및

적응형 무선 인터페이스 파형으로서의 상기 파형을 제공하기 위하여, 상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키는 단계

를 포함하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 파형은 주파수, 시간, 변조, 코드, 데이터 레이트, 전력, 시그널링 및 멀티 캐리어 구성 중 하나 이상에 대하여 동적으로 적응하도록 동작가능한 헤테로모픽 파형인 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 주파수들의 범위는 1 내지 250 MHz인 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 파형은 주파수, 공간 및 시간 중 하나 이상에 의해 정의된 스펙트럼에서 하나 이상의 미사용 홀들을 사용하도록 동작가능한 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 파형은 복수의 다중 액세스(MA) 변조 기술들을 지원하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제15항에 있어서,

상기 복수의 MA 변조 기술들은,

하나 이상의 캐리어 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 시분할 다중 액세스(TDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 주파수 호핑 다중 액세스(FHMA) 변조 기술들

을 포함하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제15항에 있어서,

상기 MA 변조 기술들 중 적어도 하나는, 둘 이상의 상이한 종래 변조 기술들을 결합하는 하이브리드 MA 변조 기술인 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키기 위하여 저밀도 패리티 체크(LDPC) 코드 변조 기술이 사용되는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼외에도, 신호전송을 위한 하나 이상의 서비스 품질(QoS) 요구사항들 및 하나 이상의 데이터 레이트 요구사항들에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이가 적응되는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
제11항에 있어서,

상기 파형은 거시적 주파수 가변성 및 미시적 주파수 가변성 모두를 나타내는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 방법.
적응형 무선 인터페이스 파형을 생성하기 위한 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,

주파수들의 범위에 걸쳐서 동적으로 배치가능한 하나 이상의 서브캐리어들을 포함하는 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭의 신호를 포함하는 멀티캐리어 구성을 갖는 파형을 생성하는 단계 - 각각의 서브캐리어는 다이렉트 시퀀스(DS) 확산 스펙트럼(SS) 변조 기술에 따라 개별적으로 변조되고, 상기 파형은 파형의 하나 이상의 스펙트럼 효율들을 최적화하도록 이용가능한 임베디드 파일럿을 가짐 - ; 및

적응형 무선 인터페이스 파형으로서의 상기 파형을 제공하기 위하여, 상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응화시키는 단계

를 실행하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 파형은 주파수, 시간, 변조, 코드, 데이터 레이트, 전력, 시그널링 및 멀티 캐리어 구성 중 하나 이상에 대하여 동적으로 적응하도록 동작하는 헤테로모픽 파형인, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 주파수들의 범위는 1 내지 250 MHz인, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 파형은 주파수, 공간 및 시간 중 하나 이상에 의해 정의된 스펙트럼에서 하나 이상의 미사용 홀들을 사용하도록 동작가능한, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 파형은 복수의 다중 액세스(MA) 변조 기술들을 지원하는, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제25항에 있어서,

상기 복수의 MA 변조 기술들은,

하나 이상의 캐리어 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 시분할 다중 액세스(TDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 변조 기술들과;

하나 이상의 주파수 호핑 다중 액세스(FHMA) 변조 기술들을 포함하는, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제25항에 있어서,

상기 MA 변조 기술들 중 적어도 하나는, 둘 이상의 상이한 종래 변조 기술들을 결합하는 하이브리드 MA 변조 기술인, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키기 위하여 저밀도 패리티 체크(LDPC) 코드 변조 기술이 사용되는, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼외에도, 신호 전송을 위한 하나 이상의 서비스 품질(QoS) 요구사항들 및 하나 이상의 데이터 레이트 요구사항들에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이가 적응되는, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
제21항에 있어서,

상기 파형은 거시적 주파수 가변성 및 미시적 주파수 가변성 모두를 나타내는, 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
적응형 무선 인터페이스 파형을 생성하기 위한 시스템에 있어서,

주파수들의 범위에 걸쳐서 동적으로 배치가능한 하나 이상의 서브캐리어들을 포함하는 가변 캐리어 주파수 및 가변 대역폭의 신호를 포함하는 멀티캐리어 구성을 갖는 파형을 생성하는 수단 - 각각의 서브캐리어는 다이렉트 시퀀스(DS) 확산 스펙트럼(SS) 변조 기술에 따라 개별적으로 변조되고, 상기 파형은 파형의 하나 이상의 스펙트럼 효율들을 최적화하도록 이용가능한 임베디드 파일럿을 가짐 - ; 및

상기 파형을 수신하고, 적응형 무선 인터페이스 파형으로서의 파형을 제공하기 위하여, 상기 서브캐리어의 하나 이상의 변화하는 조건들 및 이용가능한 스펙트럼에 따라 상기 파형의 변조 칸스텔레이션, 코드 레이트 및 코드 길이를 적응시키는 수단

을 포함하는 적응형 무선 인터페이스 파형 생성 시스템.