KR100938302B1

KR100938302B1 - 다중-입력 다중-출력(ｍｉｍｏ) 통신시스템에서 자원을할당하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100938302B1
Application number: KR1020037014913A
Authority: KR
Inventors: 제이 알. 월톤; 마크 월래스; 스티븐 제이. 하워드
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2010-01-22
Also published as: AU2002309974B2; IL158760A0; BR0209636A; US20030087673A1; WO2002093819A1; CN100505607C; CA2446877A1; JP2004535106A; US20080013638A1; EP1388231A1; DE60220783D1; HK1065665A1; DE60220783T2; EP1830509A2; NO20035072D0; JP4537004B2; BRPI0209636B1; EP1388231B1; ES2436766T3; RU2003136165A

Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 다수의 터미널로의 다운링크 데이터 전송을 스케줄링하기 위한 기술에 관한 것이다. 한 방법에서, 하나 이상의 터미널 세트가 데이터 전송을 위하여 형성되며, 상기 각 터미널 세트는 하나 이상의 터미널의 고유 조합을 포함하며 평가될 가설에 대응한다. 각 가설에 대하여 하나 이상의 부-가설이 추가로 형성될 수 있으며, 각각의 부-가설은 상기 가설의 하나 이상의 터미널로의 다수의 전송 안테나의 특정 할당에 대응한다. 그다음에 각 부-가설의 성능이 평가되며, 평가된 부-가설중 하나는 그들의 성능에 기초하여 선택된다. 그다음에, 선택된 부-가설의 터미널이 데이터 전송을 위하여 스케줄링되며, 이후 데이터는 코딩 및 변조되어, 터미널에 할당된 하나 이상의 전송 안테나로부터 각각의 스케줄링된 터미널에 전송된다.

Description

다중-입력 다중-출력(ＭＩＭＯ) 통신시스템에서 자원을 할당하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING RESOURCES IN A MULTIPLE-INPUT MULTIPLE OUTPUT (MIMO) COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 데이터 통신, 특히 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템에서 다운링크 자원을 할당하기 위한 기술에 관한 것이다.

무선통신시스템은 음성, 데이터등과 같은 다양한 형태의 통신을 다수의 사용자에게 제공하기 위하여 광범위하게 구축되었다. 이들 시스템은 코드분할 다중접속(CDMA), 시분할 다중접속(TDMA), 주파수 분할 다중접속(FDMA), 또는 임의의 다른 다중접속 기술을 기반으로 할 수있다.

다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템은 다수의 독립 데이터 스트림을 전송하기 위하여 다수의(N_T) 전송 안테나 및 다수의(N_R) 수신 안테나를 사용한다. 공통 MIMO 시스템의 실행에 있어서, 데이터 스트림은 임의의 주어진 모든 시간에 단일 터미널에 전송된다. 그러나, 다수의 안테나를 가진 기지국을 포함하는 다중 접속 통신시스템은 다수의 터미널과 동시에 통신할 수 있다. 이러한 경우에, 기지국은 다수의 안테나를 사용하며, 각각의 터미널은 다수의 데이터 스트림중 하나 이상의 스트림을 수신하기 위하여 N_R 안테나를 사용한다.

다중-안테나 기지국 및 단일 다중-안테나 터미널간의 접속은 MIMO 채널이라 불린다. N_T 전송 및 N_R 수신 안테나에 의하여 형성된 MIMO 채널은 N_C 독립 채널로 분할될 수 있으며, 여기서 N_C≤min{N_T, N_R}이다. 각각의 N_C 독립 채널은 MIMO 채널의 공간 서브채널로서 언급되며 디멘션(dimension)에 대응한다. MIMO 시스템은 다중 전송 및 수신 안테나에 의하여 형성된 서브채널의 추가 디멘션이 이용되는 경우에 개선된 성능(예컨대, 증가된 전송용량)을 제공할 수 있다.

기지국 및 터미널간의 각각의 MIMO 채널은 전형적으로 다른 링크 특성에 영향을 미치며 다른 전송용량과 연관되며, 따라서 각 터미널에서 이용가능한 공간 서브채널은 다른 유효 용량을 가진다. 이용가능한 다운링크 자원(및 고스루풋)은 MIMO 시스템에서 데이터가 서브채널을 통해 "적정" 터미널 세트에 전송되도록 N_C 이용가능 공간 서브채널이 효율적으로 할당되는 경우에 효율적으로 사용될 수 있다.

따라서, 시스템 성능을 개선하기 위하여 MIMO 시스템에서 다운링크 자원을 효율적으로 할당하기 위한 기술에 대한 필요성이 요망되었다.

본 발명의 특징은 무선통신시스템의 다운링크 성능을 증가시키기 위한 기술을 제공하는 것이다. 일 특징으로, 다수의 다른 동작모드중 한 모드를 사용하여 하나의 기지국으로부터 하나 이상의 터미널로 데이터가 전송될 수 있다. MIMO 모드에서, 모든 이용가능한 다운링크 데이터 스트림은 다수의 안테나를 사용하는 단일 터미널(즉, MIMO 터미널)에 할당된다. N-SIMO 모드에서, 단일 데이터 스트림은 다수의 개별 터미널의 각각에 할당되며, 각각의 터미널은 다수의 안테나(즉, SIMO 터미널)를 사용한다. 그리고, 혼합모드에서, 다운링크 자원은 SIMO 및 MIMO 터미널에 할당될 수 있으며, 양 형태의 터미널은 동시에 지원된다. 다수의 SIMO 터미널, 하나 이상의 MIMO 터미널, 또는 이들의 결합에 데이터를 동시에 전송함으로서, 시스템의 전송용량이 증가된다.

다른 특징으로, 활성 터미널로의 데이터 전송을 스케줄링하기 위하여 스케줄링 방식이 제공된다. 스케줄러는 예컨대 터미널에 의하여 요구되는 서비스와 같은 다양한 요소에 기초하여 사용할 최상의 동작모드를 선택한다. 게다가, 스케줄러는 동시 데이터 전송을 위한 특정 터미널 세트를 선택하고 선택된 터미널에 이용가능한 전송 안테나를 할당하여 높은 시스템 성능 및 다른 요건이 달성되도록 추가 최적화 레벨을 실행할 수 있다. 여러가지 스케줄링 방식 및 안테나 할당 방식이 이하에서 설명될 것이다.

본 발명의 특정 실시예는 무선 통신시스템에서 다수의 터미널로의 다운링크 데이터 전송을 스케줄링하는 방법을 제공한다. 본 방법에 따르면, 하나 이상의 터미널 세트는 가능한 데이터 전송을 위하여 형성되며, 각 세트는 하나 이상의 터미널의 고유 결합을 포함하며 평가될 가설(hypothesis)에 대응한다. 하나 이상의 하위 가설이 각 가설을 위하여 추가로 형성될 수 있으며, 각각의 부-가설(sub-hypothesis)은 가설중 다수의 터미널로의 다수의 전송 안테나의 특정 할당에 대응한다. 그 다음에, 각 부-가설의 성능이 평가되며, 평가된 부-가설중 하나는 그들의 성능에 기초하여 선택된다. 그 다음에, 선택된 부-가설에서의 터미널은 데이터 전송을 위하여 스케줄링되며, 이후에 터미널에 할당된 하나 이상의 전송 안테나로부터 각 스케줄링된 터미널로 데이터가 전송된다.

독립 데이터 스트림을 전송하기 위하여 각각의 전송 안테나가 사용될 수 있다. 고성능을 달성하기 위하여, 각각의 데이터 스트림은 선택된 방식에 기초하여, 예컨대 데이터 스트림을 전송하기 위하여 사용된 안테나에 대한 신호-대-잡음-더하기-간섭(SNR) 추정치에 기초하여 코딩 및 변조될 수 있다.

데이터 전송을 원하는 터미널(즉, "활성" 터미널)은 다양한 메트릭(metric)들 및 팩터에 기초하여 우선순위가 부여될 수 있다. 활성 터미널의 우선순위는 스케줄링을 위하여 어느 터미널이 고려되는지를 선택하고 및/또는 이용가능한 전송 안테나를 선택된 터미널에 할당하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 다양한 특징 및 실시예를 실행하는 방법, 시스템 및 장치를 추가로 제공하며, 이는 이하에서 상세히 설명될 것이다.

또한, 본 발명은 도면을 참조로하여 이하에서 상세히 설명되며, 도면에서 동일부호는 동일부재를 칭한다.

도 1은 본 발명의 다양한 특징 및 실시예를 실행하도록 구성될 수 있는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 데이터 전송을 위해 터미널을 스케줄링하는 프로세스를 설명한 흐름도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 "최대-최대" 기준을 사용하여 안테나를 수신하기 위하여 전송 안테나를 할당하는 프로세스를 설명한 흐름도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 하나 이상의 최우선순위 터미널의 세트가 스케줄링을 위하여 고려되는 우선순위 기반 스케줄링 시스템을 설명한 흐름도.

도 5는 MIMO 통신시스템에서 하나의 기지국 및 다수의 터미널을 나타낸 블록도.

도 6은 이용가능한 CSI에 기초하여 터미널로 전송하기 위한 데이터를 처리할 수 있는 기지국의 전송부에 대한 일 실시예를 나타낸 블록도.

도 7은 터미널의 수신부에 대한 일 실시예를 나타낸 블록도.

도 8A 및 도 8B는 터미널의 수신(RX) MIMO/데이터 프로세서의 채널 MIMO/데이터 프로세서 및 간섭 소거기의 일 실시예를 나타낸 블록도.

도 9는 두개의 다른 동작모드를 위한 각 터미널에서 4개의 전송 안테나(즉, N_T=4) 및 4개의 수신 안테나(즉, N_R=4)를 가진 MIMO 통신시스템에 대한 평균 스루풋을 나타낸 도면.

도 1은 본 발명의 다양한 특징 및 실시예를 실행하기 위하여 설계 및 동작될 수 있는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템(100)의 도면이다. MIMO 시스템(100)은 데이터 전송을 위하여 다수의(N_T) 전송 안테나 및 다수의(N_R) 수신 안테나를 사용한다. MIMO 시스템(100)은 다수의 터미널(T)(106)과 동시에 통신할 수 있는 기지국(BS)(104)을 가진 다중접속 통신시스템을 위하여 효율적으로 형성된다. 이러한 경우에, 기지국(104)은 다수의 안테나를 사용하며 기지국으로부터 터미널에 다운링크 전송을 위한 다중-입력(MI)을 나타낸다.

하나 이상의 "통신" 터미널(106)의 세트는 총괄적으로 다운링크 전송을 위한 다중-출력(MO)을 나타낸다. 여기에 사용된 바와같이, 통신 터미널은 기지국으로부터 사용자 특정 데이터를 수신하는 터미널이며, "활성" 터미널은 다가오는 또는 미래의 전송 간격에서 데이터 전송을 원하는 터미널이다. 활성 터미널은 현재에 통신중인 터미널을 포함할 수 있다.

MIMO 시스템(100)은 CDMA, TDMA,FDMA 및 다른 다중접속기술에 대한 임의의 수의 표준을 실행하도록 설계될 수 있다. CDMA 표준은 IS-95, cdma2000, 및 W-CDMA 표준을 포함하며, TDMA 표준은 이동통신세계화 시스템(GSM) 표준을 포함한다. 이들 표준은 공지되어 있으며 여기에 참조에 의하여 통합된다.

MIMO 시스템(100)은 다수의 전송 채널을 통해 데이터를 전송하도록 동작될 수 있다. 각각의 채널(106)은 MIMO 채널을 통해 기지국(104)과 통신한다. MIMO 채널은 N_C 독립 채널로 분할될 수 있으며, 여기여 N_C≤min{N_T, N_R}이다. 각각의 N_C 독립 채널은 MIMO 채널의 공간 서브채널로 지칭된다. 직교 주파수 분할 변조(OFDM)를 이용하지 않는 MIMO 시스템에서는 단지 하나의 주파수 서브채널만이 존재하며, 각각의 공간 서브채널은 "전송 채널"로 지칭될 수 있다. 그리고, OFDM을 이용하는 MIMO 시스템에서, 각 주파수 서브채널의 각 공간 서브채널은 전송 채널로 지칭될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 기지국(104)은 기지국에서 이용가능한 다수의 안테나를 통해 그리고 각 터미널에서 이용가능한 다수의 안테나를 통해 터미널(106a 내지 106d)과 동시에 통신한다(실선으로 표시함). 터미널(106e 내지 106h)은 기지국(104)으로부터 파일럿 간섭 및 다른 신호 정보를 수신할 수 있으나(점선으로 표시함), 기지국으로부터 사용자 특정 데이터를 수신하지 않는다.

MIMO 시스템(100)에서의 각 기지국(106)은 하나 이상의 데이트 스트림을 수신하기 위해 N_R 안테나를 사용한다. 일반적으로, 각 터미널에서의 안테나의 수는 기지국에 의하여 전송된 데이터 스트림의 수와 동일하거나 많다. 그러나, 시스템에서의 터미널은 모두 동일한 수의 수신 안테나를 가질 필요가 없다.

MIMO 시스템(100)에서, 각각의 터미널(N_R)에서의 안테나의 수는 기지국(N_T)에서의 안테나의 수보다 많거나 동일하다. 이러한 경우에, 다운링크에서, 공간 서브채널의 수는 기지국에서의 전송 안테나의 수에 의하여 제한된다. 각각의 전송 안테나는 기지국 및 선택된 터미널사이의 MIMO 채널과 연관된 공간 서브채널에 이하여 지원되는 방식에 기초하여 코딩 및 변조될 수 있는 독립 데이터 스트림을 전송하도록 사용될 수 있다.

본 발명의 특징은 무선 통신시스템의 향상시키는 기술을 제공한다. 이들 기술은 다중 접속 셀룰라 시스템의 다운링크 용량을 증가시키기 위하여 유리하게 사용될 수 있다. 이들 기술은 다른 다중접속 기술과 결합하여 사용될 수도 있다.

일 특징에서, 데이터는 다수의 다른 동작모드중 한 동작모드를 사용하여 한 기지국으로부터 하나 이상의 터미널로 전송될 수 있다. MIMO 모드에서, 이용가능한 다운링크 자원은 단일 터미널(즉, MIMO 터미널)에 할당된다. N-SIMO에서, 다운링크 자원은 다수의 개별 터미널에 할당되며, 각각의 터미널은 단일 데이터 스트림(즉, SIMO 터미널)을 복조한다. 그리고, 혼합모드에서, 다운링크 자원은 SIMO 및 MIMO 터미널의 결합에 할당될 수 있으며, 양 형태의 터미널은 시간슬롯, 코드채널, 주파수 서브채널 등일 수 있는 동일한 채널을 통해 동시에 지원된다. 다중 SIMO 터미널, 하나 이상의 MIMO 터미널 또는 이들의 결합에 데이터를 동시에 전송함으로서, 시스템의 전송용량이 증대된다.

다른 특징에서, 스케줄링 방식은 활성 터미널로의 데이터 전송을 스케줄링하기 위하여 제공된다. 스케줄러는 예컨대 터미널에 의하여 요구되는 서비스와 같은 다양한 팩터에 기초하여 사용할 최상의 동작모드를 선택한다. 게다가, 스케줄러는 데이터를 동시에 전송하는 특정 터미널 세트를 선택하고 선택된 터미널에 이용가능한 전송 안테나를 할당하여 추가 최적 레벨을 수행할 수 있으며, 이에 따라 높은 시스템 성능 및 다른 요건이 달성된다. 다수의 스케줄링 방식 및 안테나 할당 방식은 이하에서 상세히 설명될 것이다.

MIMO에서, 다중 독립 데이터 스트림은 기지국으로부터 다수의 전송 안테나를 통해 하나 이상의 스케줄링된 터미널로 전송될 수 있다. 만일 전파 환경이 충분한 산란(scattering)을 가진다면, MIMO 수신기 처리 기술은 전송용량을 증대시키기 위하여 MIMO 채널의 공간 디멘션을 효율적으로 개발하기 위하여 터미널에서 사용될 수 있다. MIMO 수신기 처리 기술은 기지국이 다중 터미널과 동시에 통신할때 사용될 수 있다. 터미널의 관점으로부터, 동일한 수신기 처리기술은 상기 터미널(예컨대, 단일 MIMO 터미널)을 위하여 의도된 N_T 다른 신호 또는 N_T 신호(즉, SIMO 터미널)중 한 신호를 처리하기 위하여 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와같이, 터미널은 기지국의 커버리지 영역(또는 "셀")에 랜덤하게 분산 배치되거나 또는 동일한 장소에 배치될 수 있다. 무선 통신시스템에서, 링크특성은 페이딩 및 다중경로와 같은 다수의 팩터로 인하여 시간에 따라 변화한다. 특정 시간에, 단일 터미널에 대한 N_T 전송 안테나 및 N_R 수신 안테나의 기지국 어레이간의 채널응답은 엘리먼트가 다음과 같이 독립 가우스 랜덤 변수로 구성되는 매트릭스 H에 의해 특징지워질 수 있다.

(식 1)

여기서 H는 터미널에 대한 채널 응답 매트릭스이며, h_ij는 기지국의 i번째 전송 안테나 및 터미널의 j번째 수신 안테나사이의 결합이다.

방정식(1)에서 알 수 있는 바와같이, 각 터미널에 대한 채널 추정치는 기지국에서의 전송 안테나의 수 및 터미널에서의 수신 안테나의 수에 대응하는 N_T×N_R 엘리먼트를 가진 매트릭스로 표현될 수 있다. 매트릭스 H의 각 엘리먼트는 기지국 및 하나의 터미널사이의 각 전송-수신 안테나쌍에 대한 응답을 기술한다. 단순화 를 위하여, 식(1)은 플랫 페이딩 채널 모델(즉, 전체 시스템 대역폭에 대한 하나의 복소수값)에 기초한 채널특징을 기술한다. 실제 동작환경에서, 채널은 주파수 선택(즉, 전체 시스템 대역폭에 대한 하나의 복소수값)일 수 있으며, 더 상세한 채널특성이 사용될 수 있다(예컨대, 매트릭스 H의 각 엘리먼트는 다른 주파수 서브채널 또는 시간지연에 대한 값의 세트를 포함할 수 있다).

MIMO 시스템에서의 활성 터미널은 각 전송-수신 안테나쌍에 대한 채널응답을 주기적으로 추정한다. 채널은 공지된 파일럿 및/또는 데이터 결정 관련 기술을 사용하는 것과 같은 다양한 방식으로 용이하게 추정될 수 있다. 채널 추정은 앞의 식(1)에서 기술된 바와같이 각 송신-수신 안테나쌍에 대한 복소수값 채널 응답 추정을 포함할 수 있다. 채널추정은 각각의 공간 서브채널의 전송특성에 대한 정보, 즉 주어진 전송 파라미터 세트를 가진 각 서브채널에 대하여 어느 데이터율이 지원가능한지에 대한 정보를 제공한다. 채널 추정에 의하여 제공된 정보는 각 공간 서브채널(이하에 기술됨)에 대한 사전 처리된 신호대 잡음 더하기 간섭 비(SNR) 추정 또는 송신기가 공간 서브채널에 대한 적정 전송 파라미터를 선택하도록 하는 임의의 다른 통계로 추출될 수 있다. 전형적으로, 본질적 통계의 미분 처리는 채널을 특징지우는데 필요한 데이터량을 감소시킨다. 어느 한 경우에, 이 정보는 기지국에 보고될 수 있는 채널상태 정보(CSI)의 한 형태를 나타낸다. CSI의 다른 형태는 이하에서 기술될 것이다.

터미널의 콜렉션으로부터 수신된 집합 CSI는 (1) 데이터 전송을 위한 하나 이상의 터미널의 최상 세트를 선택하고, (2) 상기 세트에서 선택된 터미널에 이용가능한 전송 안테나를 할당하며, (3) 각 전송 안테나에 대한 적절한 코딩 및 변조 방식을 선택하기 위하여 사용될 수 있다. 이용가능한 CSI에서, 다양한 스케줄링 방식은 터미널들의 어느 특정 결합이 그리고 안테나의 어느 할당이 임의의 시스템의 강제사항 및 제약요건에 맞는 최상의 시스템 성능(예컨대, 고스루풋)을 제공하는지를 평가함으로서 다운링크 성능을 최대화하도록 설계될 수 있다. 개별 활성 터미널(즉, 그들의 채널 추정)의 공간(및 주파수) "서명"을 활용함으로써, 평균 다운링크 스루풋이 증가될 수 있다.

터미널은 다양한 팩터에 기초하여 데이터를 전송하도록 스케줄링될 수 있다. 팩터의 한 세트는 적정 서비스 품질(QoS), 최대 지연시간, 평균 데이터율 등과 같은 시스템 강제사항 및 제약요건과 관련될 수 있다. 이들 팩터중 일부 또는 모두는 다중 접속 통신시스템에서 하나의 터미널(즉, 각 터미널에 대하여)을 기반으로 만족될 필요성이 있을 수 있다. 다른 팩터의 세트는 평균 시스템 스루풋율 또는 임의의 다른 성능 지시에 의하여 정해질 수 있는 시스템 성능과 관련될 수 있다. 다양한 이들 팩터는 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

스케줄링 시스템은 시스템 강제사항 및 제약요건을 따르면서 시스템이 성능이 최대로되도록 이용가능한 전송채널을 통해 데이터를 동시에 전송하기 위한 최상의 터미널 세트를 선택할 수 있다. 단순화를 위하여, 본 발명의 다양한 특징은 하나의 독립 데이터 스트림이 기지국에 의하여 각각의 전송 안테나로부터 전송될 수 있는 OFDM 없이 MIMO 시스템과 관련하여 이하에서 상세히 설명될 것이다. 이러한 경우에, N_T 독립 데이터 스트림은 기지국에 의하여 N_T 전송 안테나로부터 동시에 전송되어 하나 이상의 터미널에 도달될 수 있으며, 각각의 터미널은 N_R 수신 안테나(즉, N_T×N_RMIMO)를 갖추고 있으며, 여기서 N_R≥N_T이다.

단순화를 위하여, 다수의 수신 안테나는 다수의 전송 안테나(즉, N_R=N_T)와 동일한 것으로 가정한다. 이는 모든 분석이 N_R≥N_T인 경우에 대하여 적용되기 때문에 필수적인 조건이 아니다.

다운링크를 통한 데이터 전송의 스케줄링은 두 부분, 즉 (1) 평가를 위한 하나 이상의 터미널의 선택, 및 (2) 각 세트의 터미널에 이용가능한 전송 안테나의 할당을 포함한다. 활성 터미널의 모두 또는 단지 한 서브세트가 스케줄링을 위하여 고려될 수 있으며, 이들 터미널은 평가될 하나 이상의 세트(즉, 가설)를 형성하기 위하여 결합될 수 있다. 각 가설에 대하여, 이용가능한 전송 안테나는 다수의 안테나 할당 방식중 임의의 방식에 기초하여 가설의 터미널에 할당될 수 있다. 최상의 가설의 터미널은 다가오는 간격으로 데이터를 전송하기 위하여 스케줄링될 수 있다. 선택된 터미널로의 전송 안테나의 할당과 데이터 전송을 위한 최상의 터미널 세트의 선택간의 융통성은 다중 사용자 다이버시티 환경을 이용함으로서 스케줄러가 성능을 최적화시키도록 한다.

터미널 세트에 대한 최적 전송을 결정하기 위하여, SNR 또는 임의의 다른 충분한 통계치는 각각의 터미널 및 각각의 공간 서브채널을 위하여 제공된다. 만일 통계치가 SNR이면, 다가오는 전송 간격으로의 데이터 전송을 위하여 평가될 각 터미널 세트에 대하여 상기 터미널 세트에 대한 사후 처리된 SNR(이하에 한정됨)의 가설 매트릭스 Γ는 다음과 같이 표현될 수 있다.

(식 2)

여기서, γ_i,j는 i번째 전송 안테나로부터 j번째 터미널로 전송되는 데이터 스트림(가설적으로)에 대한 사후 처리된 SNR이다.

N-SIMO 모드에서, 가설 매트릭스 Γ의 N_T 행은 N_T 다른 터미널로부터 SNR의 N_T 벡터에 대응한다. 이러한 모드에서, 가설 매트릭스 T에서의 각 행은 하나의 터미널에 대한 각 전송 데이터 스트림의 SNR을 제공한다. 그리고, 혼합 모드에서, 두개 이상의 데이터 스트림을 수신하도록 설계된 특정 MIMO 터미널에 대하여, SNR의 터미널 벡터는 터미널에 대하여 전송될 데이터 스트림의 수만큼 많은 행(즉, 데이터 스트림당 하나의 행)에서 벡터가 나타나도록 복제될 수 있다. 대안적으로, 가설 매트릭스 Γ에서의 하나의 행은 각각의 SIMO 또는 MIMO 터미널에 대하여 사용될 수 있고, 스케줄러는 다른 형태의 터미널을 마크하여 평가하도록 설계될 수 있다.

평가될 세트에서의 각 터미널에서, N_T(가설적으로) 전송 데이터 스트림은 N_R 수신 안테나에 의해 수신되며, N_R 수신 신호는 이하에 기술된 바와같이 N_T 전송 데이터 스트림을 분리하기 위하여 공간 또는 공간-시간 등화를 사용하여 처리될 수 있다. 사후 처리된 데이터 스트림의 SNR(즉, 등화후)는 추정될 수 있으며 상기 데이터 스트림에 대한 사후 처리된 SNR을 포함한다. 각각의 터미널에 대하여, N_T 사전 처리된 SNR의 세트는 상기 터미널에 의하여 수신될 수 있는 N_T 데이터 스트림을 위하여 제공될 수 있다.

만일 연속적인 등화와 간섭 소거(cancellation)(또는 "연속적인 소거") 수신기 처리 기술이 수신된 신호를 처리하기 위하여 터미널에서 사용된다면, 각각의 전송된 데이터 스트림에 대한 터미널에서 수행되는 사후 처리된 SNR은 전송된 데이터 스트림이 이하에 기술된 바와같이 전송된 데이터를 복원하기 위하여 검출된다(즉, 복조 및 디코딩된다). 이러한 경우에, 다수의 SNR 세트는 다수의 가능한 검출 정렬을 위한 각각의 터미널을 위하여 제공될 수 있다. 다수의 가설 매트릭스들이 터미널의 특정 조합 및 검출 정렬이 최상의 시스템 성능을 제공하는지를 결정하기 위하여 형성 및 평가될 수 있다.

임의의 경우에, 각각의 가설 매트릭스 Γ는 평가될 특정 터미널 세트(즉, 가설)에 대한 사후 처리된 SNR를 포함한다. 이들 사후 처리된 SNR은 터미널에 의하여 실현가능한 SNR을 나타내며 가설을 평가하는데 사용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 전송을 위하여 터미널을 스케줄링하는 프로세스(200)의 흐름도이다. 명확화를 위하여, 전체 프로세스가 우선 설 명되며, 프로세스에서의 일부 단계에 대한 상세한 설명이 기술될 것이다.

먼저, 데이터 전송을 위한 최상의 터미널 세트를 선택하는데 사용될 메트릭들이 단계(212)에서 초기화된다. 다양한 성능 메트릭들이 터미널 세트를 평가하는데 사용될 수 있으며, 이들의 일부는 이하에 더 상세히 기술될 것이다. 예컨대, 시스템 스루풋을 최대로 하는 성능 메트릭이 사용될 수 있다.

그 다음에, 하나 이상의 활성 터미널의 (새로운) 세트는 단계(214)스케줄링을 위하여 고려된 모든 활성 터미널사이에서 선택된다. 이 터미널 세트는 평가될 가설을 형성한다. 다양한 기술이 스케줄링을 위하여 고려될 활성 터미널의 수를 제한하기 위하여 사용될 수 있으며, 이는 이하에 기술되는 바와같이 평가될 활성 터미널의 수를 줄인다. 가설에서의 각 터미널에 대하여, SNR 벡터(예컨대,

)는 단계(216)에서 검색된다. 가설에서 모든 터미널에 대한 SNR 벡터는 식(2)에 기술된 가설 매트릭스 T를 형성한다.

N_T 전송 안테나 및 N_T 터미널의 각각의 가설 매트릭스 T에서는 터미널(즉, N_T! 부-가설)로의 전송 안테나의 할당에 대한 N_T 계승 조합들이 존재한다. 따라서, 안테나/터미널 할당의 특정 (새로운) 조합은 단계(218)에서 평가를 위하여 선택된다. 안테나/터미널 할당의 이러한 특정 조합은 평가될 부-가설(sub-hypothesis)을 형성한다.

단계(220)에서, 부-가설이 평가되며 이러한 부-가설에 대응하는 성능 메트릭(예컨대, 시스템 스루풋)가 결정된다(예컨대 부-가설에 대한 SNR에 기초하여). 그 다음에, 이러한 성능 메트릭은 단계(222)에서 현재의 최상 부-가설에 대응하는 성능 메트릭을 갱신하기 위하여 사용된다. 특히, 만일 부-가설에 대한 성능 메트릭이 현재의 최상 부-가설의 성능 메트릭보다 양호하면, 부-가설은 새로운 최상 부-가설이 되며, 성능 메트릭 및 부-가설에 대응하는 다른 터미널 메트릭이 구해진다. 성능 및 터미널 메트릭은 이하에서 상세히 설명될 것이다.

그 다음에, 현재 가설에 대한 모든 부-가설이 평가되었는지에 관한 결정이 단계(224)에서 만들어진다. 만일 모든 부-가설이 평가되지 않았다면, 프로세스는 단계(218)로 리턴하며, 다른 그리고 아직 평가되지 않은 안테나/터미널 할당의 결합이 평가를 위하여 선택된다. 단계(218) 내지 (224)는 평가될 각 부-가설에 대하여 반복된다.

만일 특정 가설에 대한 모든 부-가설이 단계(224)에서 평가되었다면, 모든 가설이 고려되었는지에 관한 결정이 단계(226)에서 만들어진다. 만일 모든 가설이 고려되지 않았다면, 프로세스는 단계(214)로 리턴하며, 아직 고려되지 않은 터미널 세트가 평가를 위하여 선택된다. 단계(214) 내지 (226)는 고려될 각 가설에 대하여 반복된다.

만일 모든 가설이 단계(226)에서 고려되었다면, 다가오는 전송 간격에서 데이터를 전송하기 위하여 스케줄링되는 특정 터미널 세트 및 할당된 전송 안테나가 알려진다. 터미널 세트 및 안테나 할당에 대응하는 사후 처리된 SNR은 터미널에 전송될 데이터 스트림에 대한 적정 코딩 및 변조방식을 선택하기 위하여 사용될 수 있다. 스케줄링된 전송 간격, 안테나 할당, 코딩 및 변조방식, 다른 정보 또는 이들의 임의의 결합은 단계(228)에서 (예컨대 제어채널을 통해) 스케줄링된 터미널에 전송될 수 있다. 대안적으로, 터미널은 "블라인드" 검출을 수행하며, 데이터 스트림중 한 스트림이 상기 터미널을 위하여 의도되었는지를 결정하기 위하여 모든 전송된 데이터 스트림의 직접 전송을 시도한다.

만일 스케줄링 방식이 유지될 다른 시스템 및 터미널 메트릭(예컨대, 과거 K 전송 간격을 통한 평균 데이터율, 데이터 전송동안의 지연시간 등)을 요구하면, 이들 메트릭은 단계(230)에서 업데이트된다. 터미널 메트릭은 개별 터미널의 성능을 평가하기 위하여 사용될 수 있으며 이하에 상세히 기술된다. 스케줄링은 전형적으로 각 전송 간격동안 수행된다.

주어된 가설 매트릭스 Γ에 대하여, 스케줄러는 가설에 대한 최상의 할당을 결정하기 위하여 전송 안테나 및 터미널 편성(즉, 부-가설)의 다양한 결합을 평가한다. 다양한 할당 방식은 편성, 최대 성능 등과 같은 다양한 시스템 목표를 달성하기 위하여 전송 안테나를 터미널에 할당하는데 사용될 수 있다.

어느 한 안테나 할당 방식에서, 모든 가능한 부-가설은 특정 성능 메트릭에 기초하여 평가되며, 최상의 성능을 가진 부-가설이 선택된다. 각각의 가설 매트릭스 Γ에는 평가될 수 있는 N_T계승(즉, N_T!) 부-가설이 존재한다. 각각의 부-가설은 각각의 터미널로의 각 전송 안테나의 특정 할당에 대응한다. 각각의 부-가설은 사전 처리된 SNR의 벡터로 표현될 수 있으며, 사후 처리된 SNR은 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서, γ_i,j은 i번째 전송 안테나 대 j번째 터미널에 대한 사후 처리된 SNR 이며, 첨자 {a, b, ..., 및 r)는 부-가설에 대한 전송 안테나/터미널 편성에서 특정 터미널을 식별한다.

각각의 부-가설은 다양한 팩터의 함수일 수 있는 성능 메트릭 R_sub-hyp과 추가로 연관된다. 예컨대, 사후 처리된 SNR에 기초한 성능 메트릭은 다음과 같이 표현된다.

여기서 f(●)는 괄호내의 독립변수의 특정한 양의 실함수이다.

다양한 함수는 성능 메트릭을 공식화하기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 부-가설에 대한 모든 N_T 전송 안테나의 실현가능한 스루풋의 함수는 다음과 같이 표현될 수 있다.

(식 3)

여기서 r_i은 부-가설에서 i번째 전송 안테나와 연관된 스루풋이며 다음과 같이 표현될 수 있다.

(식 4)

여기서 c_i는 i번째 전송 안테나를 통해 전송되는 데이터 스트림에 대하여 선택된 코딩 및 변조방식에 의하여 수행된 이론상의 용량의 일부(fraction)를 반영한 양의 상수이며, γ_i은 i번째 데이터 스트림에 대한 사전처리된 SNR이다.

도 2와 앞서 설명된 제 1 안테나 할당방식은 터미널로의 전송 안테나의 할당에 대한 모든 가능한 결합을 평가하는 특정방식을 나타낸다. 각 가설에 대해 스케줄러에 의해 평가될 잠재적인 부-가설의 전체 수는 대다수의 가설이 평가될 필요가 있는 것으로 고려할때 클 수 있는 N_T!이다. 제 1 스케줄링 방식은 최상의 부-가설을 선택하는데 사용되는 성능 메트릭에 의해 정해지는 "최적" 시스템 성능을 제공하는 부-가설을 결정하기 위하여 과도한 검색을 수행한다.

전송 안테나를 할당하기 위한 프로세싱의 복잡성을 감소시키기 위하여 다수의 기술이 사용될 수 있다. 이들 기술중 한 기술이 이하에 기술되며, 다른 기술은 본 발명의 범위내에서 실행될 수 있다. 이들 기술은 또한 전송 안테나를 터미널에 할당하는데 필요한 프로세싱량을 감소시키면서 높은 시스템 성능을 제공할 수 있다.

제 2 안테나 할당방식에서, 최대-최대("max-max") 기준이 평가된 가설에서 전송 안테나를 터미널에 할당하는데 사용된다. 이들 max-max 기준을 사용하면, 각각의 전송 안테나는 전송 안테나에 대한 최상의 SNR을 달성하는 특정 터미널에 할당된다. 안테나 할당은 일정 시간에 하나의 전송 안테나를 위하여 수행된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 max-max 기준을 사용하여 전송 안테나를 터미널에 할당하기 위한 프로세스(300)의 흐름도이다. 도 3에 기술된 프로세싱은 하나 이상의 터미널의 특정 세트에 대응하는 특정 가설을 위하여 실행된다. 먼저, 가설 매트릭스 Γ에서의 최대 사후처리된 SNR은 단계(312)에서 결정된다. 이러한 최대 SNR은 특정 전송 안테나/터미널 편성에 대응하며, 전송 안테나는 단계(314)에서 상기 터미널에 할당된다. 단계(316)에서, 이러한 전송 안테나 및 터미널은 매트릭스 Γ로부터 제거되며, 매트릭스는 전송 안테나에 대응하는 열과 방금 할당된 터미널에 대응하는 행을 제거함으로서 (N_T-1)×(N_T-1) 크기로 감소된다.

단계(318)에서, 가설에서 모든 전송 안테나가 할당되었는지의 여부가 결정된다. 만일 모든 안테나가 할당되었다면, 안테나 할당은 단계(320)에서 제공되며, 프로세스는 종료된다. 그렇치 않다면, 프로세스는 단계(312)로 리턴하며, 다른 전송 안테나는 유사한 방식으로 할당된다.

일단 안테나 할당이 주어진 가설 매트릭스 Γ에 대하여 만들어지면, 상기 가설에 대응하는 성능 메트릭(예컨대, 시스템 스루풋)은 식 (3) 및 (4)에 기술된 바와같이 결정된다(예컨대, 안테나 할당에 대응하는 SNR에 기초함). 이러한 성능 메트릭은 각각의 가설에 대하여 업데이트된다. 모든 가설이 평가되었다면, 터미널 및 안테나 할당의 최상 세트가 다가오는 전송 간격에서 데이터를 전송하기 위하여 선택된다.

표 1은 기지국이 4개이 전송 안테나를 포함하고 각각의 터미널이 4개의 수신 안테나를 포함하는 4×4 MIMO 시스템에서 터미널에 의하여 유도된 사후 처리된 SNR의 매트릭스 Γ의 예를 기술한다. max-max 기준에 기초한 안테나 할당 방식에서, 본래의 매트릭스에서의 최상의 SNR(16dB)는 표에서 4번째 행 및 3번째 열에 있는 음영된 박스로 표시된 바와같이 전송 안테나(3)에 의하여 달성되고 터미널 1에 할당된다. 그 다음에, 전송 안테나(3) 및 터미널(1)이 매트릭스로부터 제거된다. 감소된 3×3 매트릭스에서의 최상의 SNR(14dB)은 터미널(3,2)에 각각 할당되는 양 전송 안테나(1, 4)에 의하여 달성된다. 그 다음에, 나머지 전송 안테나(2)는 터미널(4)에 할당된다.

표 1

표 2는 표 1에 도시된 예시적인 매트릭스 Γ에 대하여 max-max 기준을 사용한 안테나 할당을 기술한다. 터미널 1에서, 최상의 SNR(16dB)는 전송 안테나(3)로부터 전송된 신호를 처리할때 달성된다. 다른 터미널에 대한 최상의 전송 안테나는 표 2에 기술된다. 스케줄러는 데이터 전송을 위하여 사용하는 적정 코딩 및 변조 방식을 선택하도록 상기 정보를 사용할 수 있다.

표 2

도 2 및 도 3에 기술된 스케줄링 방식은 다가오는 전송 간격에서 데이터 전송을 원하는 활성 터미널의 다양한 세트에 대응하는 다양한 가설을 평가하는 특정 방식을 나타낸다. 스케줄러에 의하여 평가될 가설의 전체 수는 활성 터미널의 수가 작을지라도 매우 클 수 있다. 사실상, 가설의 전체수 N_hyp는 다음과 같이 표현될 수 있다.

(식 5)

여기서 N_U는 스케줄링을 위하여 고려될 활성 터미널의 수이다. 예컨대, 만일 N_U=8 및 N_T=70이면, N_hyp=70이다. 최상의 가설 및 안테나 할당을 선택하는데 필요한 성능 메트릭에 의하여 정지된 최적 시스템 성능을 제공하는 특정 가설(및 특정 안테나 할당)을 결정하기 위하여 과도한 검색이 사용될 수 있다.

복잡성이 감소된 다른 스케줄링 방식은 본 발명의 범위내에서 실행될 수 있다. 이러한 스케줄링 방식은 이하에 기술된다. 이들 방식은 데이터 전송을 위한 터미널을 스케줄링하는데 필요한 처리량을 감소시키면서 높은 시스템 성능을 제공할 수 있다.

다른 스케줄링 방식에서, 활성 터미널은 그들의 우선순위에 기초한 데이터 전송을 위하여 스케줄링된다. 각 터미널의 우선순위는 하나 이상의 메트릭(예컨대, 평균 스루풋), 시스템 강제사항 및 제약요건(예컨대, 최대 지연시간), 다른 팩터, 또는 이들의 결합에 기초하여 유도될 수 있다. 다가오는 전송간격("프레임"으로 지칭됨)으로의 데이터 전송을 원하는 모든 활성 터미널에 대한 리스크가 유지될 수 있다. 터미널이 데이터 전송을 원할때, 터미널은 리스트에 추가되며, 또한 그것의 메트릭은 초기화된다(예컨대, 0으로 된다). 리스트에 있는 각 터미널의 메트릭은 이후 각 프레임상에서 업데이트된다. 일단 터미널이 더이상 데이터 전송을 원하지 않는다면, 이 터미널은 리스트로부터 제거된다.

각 프레임에서, 리스트내에 있는 터미널 모드 또는 서브세트는 스케줄링을 위하여 고려될 수 있다. 고려될 특정 수의 터미널은 다양한 팩터를 기반으로 할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 전송을 위하여 단지 가장 높은 N_T 우선순위 터미널이 선택된다. 다른 실시예에서, 리스트에 있는 가장 높은 N_X 우선순위 터미널이 스케줄링을 위하여 고려되며, 여기서 N_X≥N_T이다.

도 4는 우선순위 기반 스케줄링 방식(400)에 대한 흐름도이며, 여기서 가장높은 N_T 우선순위 터미널 세트가 본 발명의 실시예에 따라 스케줄링을 위하여 고려된다. 각 프레임 간격에서, 스케줄러는 리스트내의 모든 활성 터미널에 대한 우선순위를 검사하여 가장 높은 N_T 우선순위 터미널을 선택한다(단계 412). 리스트의 나머지 터미널은 스케줄링을 위하여 고려되지 않는다. 단계(414)에서, 각 선택된 터미널에 대한 채널 추정치가 검색된다. 예컨대, 선택된 터미널에 대한 사후 처리된 SNR은 검색된후 가설 매트릭스 Γ를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

그 다음에, N_T 전송 안테나는 채널 추정에 기초하여 그리고 다수의 안테나 할당방식중 임의의 할당 방식을 사용하여 선택된 터미널에 할당된다. 예컨대, 안테나 할당은 앞서 언급한 max-max 기준 또는 과도한 검색에 기초할 수 있다. 다른 안테나 할당방식에서, 전송 안테나는 터미널 메트릭이 업데이트된후 그들의 우선순위가 가능한 정규화되도록 터미널에 할당된다.

터미널에 대한 데이터율 및 코딩 및 변조방식은 안테나 할당에 기초하여 결정된다(단계 418). 스케줄링된 전송 간격 및 데이터율은 스케줄링된 터미널에 보고될 수 있다. 리스트에 있는 스케줄링된(및 스케줄링되지 않은) 터미널의 메트릭은 스케줄링된 데이터 전송(및 비전송)을 반영하도록 업데이트되며, 시스템 메트릭들이 업데이트된다(단계 420).

활성 터미널의 우선순위를 결정하기 위하여 다양한 메트릭 및 팩터가 사용될 수 있다. 일실시예에서, "스코어"는 리스트의 각 터미널에 대하여 그리고 스케줄링을 위하여 사용될 각 메트릭에 대하여 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 특정 평균 시간간격에 대한 평균 스루풋을 나타내는 스코어는 각 활성 터미널에 대하여 유지된다. 일 구현으로, 프레임 k에서 터미널 n에 대한 스코어 φ_n(k)은 임의의 시간간격동안 실현되는 선형 평균 스루풋으로서 계산되며 다음과 같이 표현될 수 있다.

(식 6)

여기서 r_n(i)은 프레임 i에서 터미널에 대한 실현된 데이터율(비트/프레임 단위로)이며, 식(4)에 기술된 바와같이 계산될 수 있다. 전형적으로, r_n(i)는 특정한 최대 실현가능 데이터율 r_max및 특정한 최소 데이터율(예컨대, 0)로 규정된다. 다른 실행에서, 프레임 k에서 터미널 n에 대한 스코어 φ_n(k)은 임의의 시간간격동안 실현된 지수 평균 스루풋이며, 다음과 같이 표현될 수 있다.

(식 7)

여기서 α는 지수 평균에 대한 시상수이며, 큰 α은 긴 평균 시간간격에 해당한다.

터미널이 데이터 전송을 원할때, 터미널은 리스트에 추가되며, 터미널의 스코어는 0으로 초기화된다. 리스트에 있는 각 터미널에 대한 스코어는 각 프레임상에서 업데이트된다. 터미널이 프레임에서 전송을 위하여 스케줄링되지 않을때마다, 프레임에 대한 데이터율은 0으로 세팅되며(즉, r_n(i)=0), 이에 따라 스코어는 업데이트된다. 만일 프레임이 터미널에 의하여 에러로 수신되면, 그 프레임에 대한 터미널의 유효 데이터율이 0으로 세팅될 수 있다. 프레임 에러는 (예컨대, 데 이터 전송을 위하여 사용된 긍정응답/부정응답(Ack/Nak) 방식의 라운드-트립 지연으로 인하여) 즉시 알려지지 않으나, 스코어는 일단 상기 정보가 이용가능하면 조절될 수 있다.

활성 터미널에 대한 우선순위는 시스템의 강제사항 및 제한요건의 일부분에 기초하여 결정될 수 있다. 예컨대, 특정 터미널에 대한 최대 지연시간이 임계값을 초과하면, 터미널은 높은 우선순위로 상승될 수 있다.

활성 터미널의 우선순위를 결정할때 다른 팩터가 고려될 수 있다. 한 팩터는 터미널에 전송될 데이터의 형태와 관련될 수 있다. 지연 민감 데이터는 높은 우선순위와 연관될 수 있으며, 지연 비민감 데이터는 낮은 우선순위와 연관될 수 있다. 적정 전송동안 디코딩 에러로 인하여 재전송된 데이터는 다른 프로세스가 재전송된 데이터를 기다릴 수 있기 때문에 높은 우선순위와 연관될 수 있다. 다른 팩터는 터미널을 위하여 제공된 데이터 서비스의 형태와 관련될 수 있다. 또 다른 팩터는 본 발명의 범위내에서 우선순위를 결정할때 고려될 수 있다.

터미널의 우선순위는 (1) 고려될 메트릭에 대한 터미널을 위하여 유지된 스코어, (2) 시스템의 강제사항 및 제한요건을 위하여 유지된 다른 파라미터 값, 및 (3) 다른 팩터에 대한 임의의 결합의 함수일 수 있다. 일 실시예에서, 시스템 강제사항 및 제한요건은 "하드(hard)" 값(즉, 강제사항 및 제한요건이 위배되는지의 여부에 따라 높은 우선순위 또는 낮은 우선순위가 정해짐)을 나타내며, 스코어는 "소프트(soft)" 값을 나타낸다. 이러한 실시예에서, 시스템 강제사항 및 제한요건이 충족되지 않은 터미널은 그들의 스코어에 기초하여 다른 터미널과 함께 즉시 고려된다.

우선순위 기초 스케줄링 방식은 리스트에 있는 모든 터미널에 대한 동일한 평균 스루풋(즉, 동일한 QoS)을 달성하도록 설계될 수 있다. 이러한 경우에, 활성 터미널은 식(6) 및 (7)에 기술된 바와같이 결정될 수 있는 실현된 평균 스루풋에 기초하여 우선순위가 부여된다. 이러한 우선순위 기초 스케줄링 방식에서, 스케줄러는 이용가능한 전송 안테나에 할당하기 위한 터미널에 우선순위를 부여하기 위하여 스코어를 사용한다. 터미널의 스코어는 전송 안테나로의 할당 또는 비할당에 기초하여 업데이트된다. 리스트에 있는 활성 터미널은 가장 낮은 스코어를 가진 터미널에 가장 높은 우선순위가 부여되고 가장 높은 스코어를 가진 터미널에 가장 낮은 우선순위가 부쳐되도록 우선순위가 부여될 수 있다. 터미널을 분류하기 위한 다른 방법이 사용될 수 있다. 우선순위는 비균일 가중 팩터를 터미널 스코어에 할당할 수 있다.

터미널이 우선순위에 기초한 데이터 전송을 위하여 선택 및 스케줄링되는 스케줄링 방식에서, 불량한 터미널 그룹핑은 간헐적으로 발생할 수 있다. "불량한" 터미널 세트는 가설 매트릭스 Γ에 제공된 모든 전송 데이터 스트림에서 모든 터미널에 대한 유사한 및 불량한 SNR을 유발하는 유사한 채널 응답 매트릭스 H_k을 야기하는 세트이다. 그 다음에, 이는 세트에 있는 각 터미널에 대한 낮은 전체 스루풋을 발생시킨다. 상기와 같은 것이 일어날때, 터미널의 우선순위는 전체 프레임에 대하여 변화될 수 없다. 이러한 방식에서, 스케줄러는 우선순위 변화가 세트에서 의 멤버십 변화를 유발할때까지 특정 터미널 세트로 고정시킬 수 있다.

전술한 "클러스터링" 현상을 방지하기 위하여, 스케줄러는 클러스터링 현상이 발생하면 이용가능한 전송 안테나에 터미널을 할당하기전에 상기 상태를 인식하고 및/또는 상기 상태를 검출하도록 설계될 수 있다. 채널 응답 매트릭스 H_k에서의 선형 종속성 정도를 결정하기 위하여 다수의 다른 기술이 사용될 수 있다. 단순한 검출방법은 가설 매트릭스 Γ상에 특정 임계치를 적용하는 것이다. 만일 모든 SNR이 상기 임계치이하에 있으면, 클러스터링 상태가 발생한다. 클러스터링 상태가 검출되는 경우에, 스케줄러는 가설 매트릭스의 선형 종속성을 감소시키기 위하여 터미널을 랜덤방식으로 재정렬시킬 수 있다. 셔플링 방식은 스케줄러가 "양호한" 가설 매트릭스(즉, 최소의 선형 종속성을 가진 매트릭스)를 가져올 터미널 세트를 선택할 수 있도록 고안될 수 있다.

앞서 기술된 스케줄링 방식중 일부는 터미널을 선택하고 선택된 터미널에 전송 안테나를 할당하기 위하여 필요한 처리량을 감소시키기 위한 기술을 사용한다. 이들 및 다른 기술은 다른 스케줄링 방식을 유도하기 위하여 결합될 수 있으며 이는 본 발명의 범위내에 있다. 예컨대, 가장 높은 N_X우선순위 터미널은 앞서 기술된 방식중 임의의 방식을 사용하여 스케줄링하기 위하여 고려될 수 있다.

스루풋이 좀더 최적화되도록 하는 더 복잡한 스케줄링 방식이 고안될 수 있다. 이들 방식은 터미널의 최상 세트 및 최상 안테나 할당을 결정하기 위하여 많은 수의 가설 및 안테나 할당을 평가하기 위하여 요구될 수 있다. 다른 스케줄링 방식은 각 터미널에 의하여 달성된 데이터율의 통계분포의 장점을 취하도록 설계될 수 있다. 이러한 정보는 평가될 가설의 수를 감소시킬때 유용할 수 있다. 더욱이, 일부 출원으로부터는 시간에 따른 성능을 분석하여 터미널 그룹핑(즉, 가설)이 잘 이루어질 수 있도록 한다는 것을 알 수 있다. 이러한 정보는 미래의 스케줄링 간격으로 스케줄러에 의하여 저장되고 업데이트된후 사용될 수 있다.

앞서 설명한 기술은 MIMO 모드, N-SIMO 모드 및 혼합 모드를 사용하여 데이터를 전송하는 터미널을 스케줄링하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 고려사항은 이하에 기술된 바와같이 각 동작모드에 대해 응용가능하다.

MIMO 모드

MIMO 모드에서, N_T 독립 데이터 스트림은 N_T 전송 안테나로부터 기지국에 의하여 동시에 전송되어 N_R 수신 안테나를 단일 MIMO 터미널(즉, N_T×N_R MIMO)에 도달될 수 있으며, 여기서 N_R≥N_T 이다. 터미널은 공간등화(플랫 주파수 채널 응답을 가진 비분산 MIMO 채널에 대하여) 또는 공간-시간등화(주파수 종속 채널응답을 가진 분산 MIMO 채널에 대하여)를 사용하여 N_T 전송 데이터 스트림들을 처리 및 분리시킬 수 있다. 각각의 사전처리된 데이터 스트림의 SNR(즉, 등화후)은 추정된후 다시 CSI로서 기지국에 전송될 수 있으며, 기지국은 목표 터미널이 적정 성능레벨로 각 전송 데이터 스트림을 검출할 수 있도록 각 전송 안테나상에서 사용하는 적정 코딩 및 변조방식을 선택하기 위하여 상기 정보를 사용한다.

만일 모든 데이터 스트림이 MIMO 모드에 있는 하나의 터미널에 전송되면, 연 속적인 제거 수신기 처리기술은 N_T 전송 데이터 스트림을 복원하기 위하여 N_R 수신 신호를 처리하는 터미널에서 사용될 수 있다. 이러한 기술은 터미널로부터 전송된 신호를 복원하기 위하여 N_R 수신 신호를 여러번(반복) 연속적으로 처리하며, 하나의 전송된 신호는 각 반복동안 복원된다. 각각의 반복동안, 상기 기술은 전송된 신호중 한 신호를 복원하기 위하여 N_R 수신된 신호에 대하여 선형 또는 비선형 처리(즉, 공간 또는 공간-시간 등화)를 수행하며, 간섭성분이 제거된 "수정된" 신호를 유도하기 위하여 수신된 신호로부터 복원된 신호에 의한 간섭을 제거한다.

그 다음에, 수정된 신호는 다른 전송된 신호를 복원하기 위하여 다음 반복동안 처리된다. 수신된 신호로부터 각 복원된 신호에 의한 간섭을 제거함으로서, SNR은 수정된 신호에 포함되나 아직 복원되지 않은 전송신호를 개선한다. 개선된 SNR은 터미널 뿐만아니라 시스템에 대한 개선된 성능을 야기한다. 사실상, 임의의 동작상태하에서, 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 공간 등화와 관련하여 연속적인 소거 수신기 처리를 사용함으로서 달성할 수 있는 성능은 전체 CSI 처리를 사용하여 달성할 수 있는 성능과 유사하다. 연속적인 소거 수신기 처리 기술은 2001년 5월 11일에 출원되고, "채널상태 정보를 이용하는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템에서 데이터를 처리하기 위한 방법 및 장치" 라는 정보를 가진 미국특허출원번호(Attorney Docket No. PD010210)에 상세히 개시되어 있으며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

일 실시예에서, 시스템의 각 MIMO 터미널은 N_T 전송 안테나에 대한 N_T 사전 처리된 SNR 값을 추정한후 다시 전송한다. 활성 안테나로부터의 SNR은 터미널이 어느 방식으로 언제 전송하는지를 결정하기 위하여 스케줄러에 의하여 추정될 수 있으며, 적정 코딩 및 변조방식은 각 선택된 터미널에 대한 단일 전송 안테나에 사용한다.

MIMO 터미널은 적정 시스템 목표를 달성하기 위하여 공식화된 특정 성능 메트릭에 기초한 데이터 전송을 위하여 선택될 수 있다. 성능 메트릭은 하나 이상의 함수 및 임의의 수의 파라미터를 기초로할 수 있다. 다양한 함수는 앞의 식(3)에 기술된, MIMO 터미널에 대한 실현가능한 스루풋의 함수와 같은 성능 메트릭을 공식화하기 위하여 사용될 수 있다.

N-SIMO 모드

N-SIMO 모드에서, N_T 독립 데이터 스트림은 N_T 전송 안테나로부터 기지국에 의하여 동시에 전송될 수 있으며, N_T 다른 SIMO 터미널에 도달될 수 있다. 성능을 최대로 하기 위하여, 스케줄러는 데이터 전송을 위한 많은 수의 가능한 터미널 세트를 고려할 수 있다. 그 다음에, 스케줄러는 주어진 채널(즉, 시간슬롯, 코드채널, 주파수 부채널 등)을 통해 동시에 전송하기 위하여 최상의 N_T 터미널 세트를 결정한다. 다중접속 통신시스템에서는 최대 지연시간 또는 평균 데이터율과 같이 단일 터미널에 대한 임의의 제약요건을 만족시켜야 한다. 이러한 경우에, 스케줄러는 상기 강제사항에 맞는 최상의 터미널 세트를 선택하도록 설계될 수 있다.

N-SIMO 모드에 대한 실행에서, 터미널은 수신 신호를 처리하여 높은 사전처리된 SNR을 달성하기 위하여 연속 소거 수신기 처리를 사용한다. 그다음에, 스케줄러는 데이터 전송을 위한 터미널을 선택하고 전송 안테나를 선택된 터미널에 할당하기 위하여 상기 정보를 사용한다.

N-SIMO 모드의 다른 실행에서, 터미널은 수신된 신호를 처리하여 높은 사후처리된 SNR을 달성하기 위하여 연속적인 소거 수신기를 사용한다. 연속 소거 수신기 처리에서, 전송 데이터 스트림에 대한 사전 처리된 SNR은 데이터 스트림이 검출(즉, 복조 및 디코딩)되는 순서에 따른다. 임의의 경우에, 특정 SIMO 터미널은 데이터 스트림을 위하여 사용된 코딩 및 변조 방식이 다른 터미널의 사후 처리된 SNR에 기초하여 선택되기 때문에 다른 터미널을 위하여 의도된 주어진 전송 데이터 스트림으로부터 간섭을 제거할 수 없다. 예컨대, 전송 데이터 스트림은 터미널 u_x를 향해 전송될 수 있으며 목표 터미널 u_x에서 실현가능한 (예컨대, 10dB) 사후 처리된 SNR로 적절히 검출하기 위하여 코딩 및 변조되나, 다른 목표 터미널 u_y은 불량하게 사후처리된 SNR로 동일한 전송 데이터 스트림을 수신할 수 있으며 이에 따라 데이터 스트림을 적절하게 검출할 수 없다. 만일 다른 터미널을 위하여 의도된 데이터 스트림이 에러없이 검출될 수 없으면, 이러한 데이터 스트림에 의한 간섭의 제거는 불가능하다. 연속 제거 수신기 처리는 전송 데이터 스트림에 대응하는 사후 처리된 SNR이 신뢰성 있는 검출을 허용할때 존립가능하다.

스케줄러가 연속 제거 수신기 처리를 사용하여 SIMO 터미널에 의하여 제공되는 사전 처리된 SNR에서 개선된 장점을 취하도록 하기 위하여, 각각의 터미널은 전 송 데이터 스트림에 대한 다른 가능한 검출순서에 대응하는 사전처리된 SNR을 유도할 수 있다. N_T 전송 데이터 스트림은 SIMO 터미널에서 N_T 계승(즉, N_T!) 순서에 기초하여 검출될 수 있으며, 각각의 순서는 N_T 사전 처리된 SNR 값과 연관된다. 따라서, N_T×N_T! SNR 값은 각각의 활성 터미널에 의하여 기지국에 보고될 수 있다(예컨대, 만일 N_T=4이면, 96 SNR 값은 각각의 SIMO 터미널에 의하여 보고될 수 있다). 그 다음에, 스케줄러는 데이터 전송을 위한 터미널을 선택하고 선택된 터미널에 전송 안테나를 추가로 할당하기 이하여 상기 정보를 이용할 수 있다.

만일 연속적인 제거 수신기 처리가 터미널에서 사용되면, 스케줄러는 각 터미널에 대한 가능한 검출순서를 고려할 수 있다. 그러나, 많은 수의 이들 순서는 특정 터미널이 검출불가능한 데이터 스트림을 위하여 상기 터미널에서 달성되는 낮은 사전처리된 SNR로 인해 다른 터미널에 전송되는 데이터 스트림을 적절하게 검출할 수 없기 때문에 유효하다.

앞서 언급한 바와같이, 전송 안테나는 다양한 방식에 기초하여 선택된 터미널에 할당될 수 있다. 한 안테나 할당 방식에서, 전송 안테나는 높은 시스템 성능을 달성하기 위하여 할당되며 터미널의 우선순위에 기초한다.

표 3은 고려된 가설에서 각 터미널에 의하여 유도된 사전 처리된 SNR의 예를 기술한다. 터미널 1에서, 최상의 SNR은 표의 3행 컬럼4에 음영으로 표시된 바와같이 전송 안테나(3)로부터 전송된 데이터 스트림을 검출할때 달성된다. 가설에서 다른 터미널에 대한 최상의 전송 안테나는 음영박스로 표시된다.

(표 3)

만일 최상의 사후 처리된 SNR이 검출되는 다른 전송 안테나를 각 터미널이 식별하면, 전송 안테나는 최상의 사전 처리된 SNR에 기초하여 터미널에 할당될 수 있다. 표 3에 기술된 예에서, 터미널(1)은 전송 안테나(3)에 할당될 수 있으며 터미널(2)은 전송 안테나(3)에 할당될 수 있다.

만일 하나 이상의 터미널이 동일한 전송 안테나에 우선권을 준다면, 스케줄러는 다양한 기준(예컨대, 공정성, 성능 메트릭 등)에 기초하여 안테나 할당을 결정할 수 있다. 예컨대, 표 3은 터미널 3 및 4에 대한 최상의 사후 처리된 SNR이 동일한 전송 안테나로부터 전송된 데이터 스트림에서 발생한다는 것을 지시한다. 만일 목적이 스루풋을 최대로하는 것이라면, 스케줄러는 전송 안테나(1)를 터미널(3)에 그리고 전송 안테나(2)를 터미널(4)에 할당할 수 있다. 그러나, 만일 안테나가 공정성을 달성하기 위하여 할당된다면, 전송 안테나(1)는 터미널(4)이 터미널(3)보다 우선순위가 높은 경우 터미널(4)에 할당될 수 있다.

혼합 모드

앞서 설명된 기술은 혼합 SIMO 및 MIMO 터미널을 조절하기 위하여 일반화될 수 있다. 예컨대, 만일 4개의 전송 안테나가 기지국에서 이용가능하다면, 4개의 독립 데이터 스트림은 단일 4×4 MIMO 터미널, 두개의 2×4 MIMO 터미널, 4개의 1×4 SIMO 터미널, 하나의 2×4 MIMO 터미널 더하기 두개의 1×4 SIMO 터미널 또는 전체 4개의 데이터 스트림을 수신하도록 구성된 터미널의 임의의 다른 결합에 전송될 수 있다. 스케줄러는 다양한 가설된 터미널 세트에 대한 사후 처리된 SNR에 기초하여 터미널의 최상의 결합을 선택하도록 설계될 수 있으며, 여기서 각각의 가설된 세트는 MIMO 및 SIMO 터미널의 혼합을 포함할 수 있다.

혼합 모드 트래픽이 지원될때마다, (예컨대, MIMO) 터미널에 의한 연속적인 제거 수신기 처리의 사용은 도입된 종속성으로 인하여 스케줄러에 대한 추가 강제사항을 유발한다. 이들 강제사항은 여러 터미널 세트를 고려하는 것외에 스케줄러가 각 터미널에 의하여 다양한 순서로 데이터 스트림을 복조하는 것을 고려한다. 전송 안테나의 할당 및 코딩 및 변조 방식의 선택은 성능을 개선하기 위하여 상기 종속성을 고려할 것이다.

전송 안테나

전송 안테나 세트는 물리적인 개별 애퍼처(aperture) 세트일 수 있으며, 각 애퍼처는 각각의 데이터 스트림을 직접 전송하기 위하여 사용될 수있다. 각각의 구성은 공간(예컨대, 단일 사이트에 배치된 공간 또는 다중 사이트에 분산된 공간)에 분산된 하나 이상의 안테나 엘리먼트의 수집에 의하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 안테나 애퍼처는 하나 이상의 (고정된) 빔형성 매트릭스 다음에 배치되며, 각각의 매트릭스는 애퍼처 세트로부터 다른 안테나 빔 세트를 합성하기 위하여 사용된다. 이러한 경우에, 전송 안테나의 전술한 설명은 변형된 안테나 빔에 유사하게 적용한다.

다수의 고정된 빔형성 매트릭스는 미리 규정될 수 있으며, 터미널은 가능한 매트릭스(또는 안테나 빔 세트)의 각각에 대한 사후처리된 SNR을 평가하고 SNR 벡터를 다시 기지국에 전송한다. 다른 성능(즉, 사후처리된 SNR)은 다른 변형된 안테나 빔 세트를 위하여 실현되며, 이는 보고된 SNR 벡터에 반영된다. 그 다음에, 기지국은 각각의 가능한 빔형성 매트릭스의 각각에 대한 스케줄링 및 안테나 할당을 수행하며(보고된 SNR 벡터를 사용하여), 이용가능한 자원을 최상으로 사용하는 터미널 세트 및 이 터미널의 안테나 할당 뿐만아니라 특정 빔형성 매트릭스를 선택한다.

빔형성 매트릭스의 사용은 스케줄링 터미널에 추가 융통성을 부여하며 개선된 성능을 추가로 제공할 수 있다. 예컨대, 다음과 같은 상황이 빔형성 변환을 위하여 매우 적합할 수 있다.

● MIMO 채널의 상관도는 최상의 성능이 소수의 데이터 스트림으로 달성될 수 있도록 높다. 그러나, 단지 이용가능한 전송 안테나 부세트만을 사용하여(그리고 연관된 전송 증폭기만을 사용하여) 전송하면 전체적으로 작은 전송전력이 유발된다. 변환은 전송될 데이터 스트림에 대한 전송 안테나(및 그들이 증폭기)의 모두 또는 대부분을 사용하여 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 보다 높은 전송전력은 전송 데이터 스트림을 위하여 달성된다.

● 물리적으로 분산된 터미널은 그들의 위치에 의하여 약간 분리될 수 있다. 이러한 경우에, 터미널은 수평으로 일정한 간격을 두고 배치된 애퍼처의 표준 FFT형 변환에 의하여 다른 방위각으로 지시된 빔 세트로 제공될 수 있다.

성능

여기에 설명된 기술은 공간분할 다중접속(SDMA)의 특정 형태로서 제공될 수 있으며, 기지국 안테나 어레이에서 각 전송 안테나는 커버리지 영역내이 터미널에 의하여 유도된 채널상태 정보(예컨대, 지원가능한 데이터율을 결정하는 파라미터 또는 SNR)를 사용하여 다른 데이터 스트림을 전송하기 위하여 사용된다. 고성능은 스케줄링 터미널에 사용되는 CSI 및 처리 데이터를 기초로하여 달성된다.

여기에 설명된 기술은 개선된 시스템 성능(예컨대, 고스루풋)을 제공할 수 있다. 이들 기술중 일부를 사용하여 시스템 스루풋을 정하기 위하여 시뮬레이션이 수행되었다. 이러한 시뮬레이션에서, k번째 터미널의 전송 안테나 및 수신 안테나의 어레이를 결합하는 채널 응답 매트릭스 H_k는 동일한 분산, 제로평균 복소수 가우시안 랜덤 변수로 구성되는 것이 가정된다. 시뮬레이션은 MIMO 및 N-SIMO 모드동안 수행된다.

MIMO 모드에서, 4개의 MIMO 터미널(각 터미널은 4개의 수신 안테나를 가짐)은 각각의 현실(예컨대, 각각의 전송간격)을 위하여 고려되며, 최상의 터미널은 데이터 전송을 위하여 선택 및 스케줄링된다. 스케줄링된 터미널은 4개의 독립 데이터 스트림을 전송하며, 연속 소거 수신기 처리(MMSE 등화를 이용함)를 사용하여 수신된 신호를 처리하고 전송된 데이터 스트림을 복원한다. 스케줄링된 MIMO 터미널에 대한 평균 스루풋은 기록된다.

N-SIMO 모드에서, 각각이 4개의 수신 안테나를 가진 4개의 SIMO 터미널은 각각의 현실을 위하여 고려된다. 각 SIMO 터미널에 대한 사후처리된 SNR은 MMSE 선형 공간등화를 사용하여(연속 제거 수신기 처리없이) 결정된다. 전송 안테나는 max-max 기준에 기초하여 선택된 터미널에 할당된다. 4개의 스케줄링된 터미널은 4개의 독립 데이터 스트림을 전송하며, 각각의 터미널은 MMSE 등화를 사용하여 수신신호를 처리하고 데이터 스트림을 복원한다. 각각의 스케줄링된 SIMO 터미널에 대한 스루풋은 개별적으로 기록되며, 모든 스케줄링된 터미널에 대한 평균 스루풋은 기록된다.

도 9는 MIMO 및 N-SIMO 모드동안 터미널당 4개의 전송 안테나(즉, N_T=4) 및 4개의 수신 안테나(N_R=4)를 가진 MIMO 통신시스템에 대한 평균 스루풋을 도시한다. 각각의 동작모드와 연관된 시뮬레이트된 스루풋은 평균 사후처리된 SNR의 함수로서 제공된다. MIMO 모드에 대한 평균 스루풋은 플롯 910으로 도시되며, N-SIMO 모드에 대한 평균 스루풋은 플롯 912로 도시된다.

도 9에 도시된 바와같이, max-max 기준 안테나 할당을 사용하여 N-SIMO 모드와 연관된 시뮬레이트된 스루풋은 MIMO 모드에 대하여 달성된 성능보다 유사한 성능을 도시한다. MIMO 모드에서, MIMO 터미널은 연속적인 제거 수신기 처리를 사용하여 높은 사후처리된 SNR을 달성할 수 있는 장점을 가진다. SIMO 모드에서, 스케줄링 방식은 비록 각각의 SIMO 터미널이 선형 공간 등화를 사용할지라도 개선된 성능(즉. 고스루풋)을 달성하기 위하여 다중 사용자 선택 다이버시티를 개발할 수 있다. 사실상, N-SIMO 모드에서 제공된 다중 사용자 다이버시티는 전송 간격을 4개의 동일구간 부슬롯으로 분할하고 각각의 MIMO 터미널을 각각의 부슬롯에 할당함으로서 달성된 스루풋을 초과하는 평균 다운로드 스루풋을 유발한다.

양 동작모드에 대한 시뮬레이션에 사용된 스케줄링 방식은 균형잡힌 공정성을 제공하도록 설계되지 않으며 임의의 터미널은 다른 터미널보다 높은 평균 스루풋을 감시한다. 공정성 기준이 부과될때, 두 동작모드에 대한 스루풋의 차이는 감소할 수 있다. 그럼에도 불구하고, MIMO 및 N-SIMO 터미널을 수용하는 능력은 무선 데이터 서비스의 제공업자에게 추가의 융통성을 제공한다.

단순화를 위하여, 본 발명의 다양한 특성 및 실시예는 (1) 수신 안테나의 수가 전송 안테나의 수와 동일하고(즉, N_R=N_T), (2) 하나의 데이터 스트림이 기지국의 각 안테나로부터 전송되는 통신시스템과 관련하여 설명되었다. 이 경우에, 전송채널의 수는 MIMO 채널의 이용가능한 공간 부채널의 수와 동일하다. OFDM을 이용하는 MIMO 시스템에서, 다중 주파수 부채널은 각 공간 부채널과 연관될 수있으며, 이들 주파수 부채널은 전술한 기술을 기초로하여 터미널에 할당될 수 있다. 분산채널에서, 매트릭스 H는 각 터미널에 대한 채널응답 추정에 대한 3차원 입방체를 나타낸다.

각각의 스케줄링된 터미널은 데이터 스트림의 전체 수보다 더 많은 수신 안 테나를 가질 수 있다. 더욱이, 다중 터미널은 전송 안테나를 공유할 수 있으며, 상기 공유는 시분할 다중화방식(예컨대, 전송 간격의 다른 부분을 다른 터미널에 할당함), 주파수 분할 다중화방식(예컨대, 다른 주파수 부채널을 다른 터미널에 할당함), 코드분할 다중화(예컨대, 다른 직교코드를 다른 터미널에 할당함), 임의의 다른 다중화방식, 또는 이들 방식의 결합을 통해 달성될 수 있다.

여기에 기술된 스케줄링 방식은 터미널을 선택하고, 채널상태 정보(예컨대 사후처리된 SNR)에 기초하여 데이터를 전송하는 안테나를 할당한다. 터미널에 대한 사후처리된 SNR은 기지국으로부터 전송된 데이터 스트림에 대하여 사용된 특정 전송전력 레벨에 따른다. 단순화를 위하여, 모든 데이터 스트림(즉, 전송전력의 전력제어를 하지 않은)에 대하여 동일한 전송전력 레벨이 가정된다. 그러나, 각 안테나에 대하여 전송전력을 제어함으로서, 실현가능한 SNR이 조절될 수 있다. 예컨대, 전력제어를 통해 특정 전송 안테나에 대한 전송전력을 감소시킴으로서, 상기 안테나로부터 전송된 데이터 스트림과 연관된 SNR은 감소되며, 상기 데이터 스트림에 의하여 다른 데이터 스트림에서 야기된 간섭은 감소되며, 다른 데이터 스트림은 보다 양호한 SNR을 달성할 수 있다. 따라서, 전력제어는 본 발명의 범위내에서 여기에 기술된 스케줄링 방식과 관련하여 사용될 수 있다.

우선순위에 기초한 터미널의 스케줄링은 2000년 9월 29일에 출원되고, "무선통신시스템에서 이용가능한 전송전력을 검출하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 09/675,706에 개시되어 있다. 다운링크에 대한 데이터 전송의 스케줄링은 1997년 9월 17일에 출원되고, "순방향 링크율 스케줄링을 위한 방 법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 08/798,951에 개시되어 있다. 이들 출원들은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

여기에 기술된 스케줄링 방식은 다수의 특징을 통합하며 또한 다수의 장점을 제공한다. 이들 특징 및 장점중 일부는 이하에 기술된다.

첫째, 스케줄링 방식은 혼합모드를 포함한 다수의 동작모드를 지원하며, 이에 따라 SIMO 및 MIMO 터미널의 결합은 다운링크를 통한 데이터 전송을 위하여 스케줄링될 수 있다. 각각의 SIMO 또는 MIMO 터미널은 SNR 벡터(즉, 식(2)에서 하나의 행)와 연관된다. 스케줄링 방식은 데이터 전송을 위한 터미널의 임의의 수의 가능한 결합을 평가할 수 있다.

둘째, 스케줄링 방식은 그들의 공간 서명에 기초하여 (최적 또는 거의 최적) "상호 호환가능한" 터미널 세트를 포함하는 각 전송간격에 대한 스케줄을 제공한다. 상호 호환성은 터미널 데이터율 요건, 전송 전력, 링크 마진, SIMO 및 MIMO 터미널사이의 호환성, 및 다른 팩터에 관한 특정 강제사항이 주어질때 동일한 채널을 통한 동시 전송을 의미한다.

셋째, 스케줄링 방식은 터미널에서 달성된 사후처리된 SNR에 기초한 가변 데이터율 적응을 지원한다. 각각의 스케줄링된 터미널은 데이터 전송을 예상할때, 할당된 전송 안테나, 및 데이터 전송(예컨대, 단일 전송 안테나를 기반으로)에 관한 데이터율을 알릴 수 있다.

넷째, 스케줄링 방식은 유사한 링크 마진을 가진 터미널 세트를 고려하도록 설계될 수 있다. 터미널은 그들의 링크 마진 특성에 따라 그룹핑될 수 있다. 그 다음에, 스케줄러는 상호 호환가능한 공간 서명을 탐색할때 동일한 "링크 마진" 그룹에서 터미널의 결합을 고려할 수 있다. 링크 마진에 따른 상기 그룹핑은 링크 마진을 무시함으로서 달성되는 전체 스펙트럼 효율과 비교하여 스케줄링 방식의 전체 스펙트럼 효율을 개선할 수 있다. 더욱이, 전송하기 위하여 유사한 링크 마진을 가진 터미널을 스케줄링함으로서, 다운링크 전력제어는 전체 스펙트럼 재사용을 개선하기 위하여 (예컨대, 전체 터미널 세트상에서) 더 용이하게 이용될 수 있다. 이는 SIMO/MIMO에 대한 SDMA와 관련한 다운링크 적응 재사용 스케줄링의 결합으로서 보여질 수 있다. 링크 마진에 기초한 스케줄링은 2000년 3월 30일에 출원되고 "통신시스템의 전송을 제어하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국출원번호 09/539,157과, 2001년 5월 3일에 출원되고 무선 통신시스템의 업링크 전송을 제어하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 (Attorney Docket No. PA010071)에 상세히 개시되어 있으며, 이들 특허출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

MIMO 통신시스템

도 5는 MIMO 통신시스템(100)에서 기지국(104) 및 터미널(106)의 블록도를 도시한다. 기지국(104)에서, 데이터 소스(512)는 전송(TX) 데이터 프로세서(514)에 데이터(즉, 정보비트)를 제공한다. 각각의 전송 안테나에서, TX 데이터 프로세서(514)(1)는 특정 코딩방식에 따라 데이터를 인코딩하고, (2) 특정 인터리빙 방식에 기초하여 인코딩된 데이터를 인터리빙하며(즉, 재배열하며), (3) 데이터 전송을 위하여 선택된 하나 이상의 전송 채널에 대한 변조심볼로 인터리빙된 비트를 매핑 한다. 인코딩은 데이터 전송의 신뢰성을 증대시킨다. 인터리빙은 코딩된 비트의 시간 다이버시티를 제공하며, 데이터로 하여금 전송 안테나의 평균 SNR 및 컴뱃 페이딩에 기초하여 전송되도록 하며, 각 변조 심볼을 형성하기 위하여 사용된 코딩된 비트간에 상관성을 제거한다. 인터리빙은 코딩된 비트가 다중 주파수 부채널을 통해 전송되는 경우 주파수 다이버시티를 추가로 제공할 수 있다. 일 특징으로, 코딩 및 심볼 매핑은 스케줄러(534)에 의하여 제공된 제어신호에 기초하여 수행될 수 있다.

인코딩, 인터리빙 및 신호 매핑은 다양한 방식에 기초하여 달성될 수있다. 이러한 방식중 일부는 전술한 미국특허 출원번호 (Attorney Docket No. PA010210), 2001년 3월 23일에 출원되고 "무선통신시스템에서 채널상태 정보를 활용하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 09/826,481, 및 2001년 2월 1일에 출원되고 "무선통신을 위한 코딩방식"이라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 09/776,075에 개시되어 있으며, 이들 특허출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

TX MIMO 프로세서(520)는 TX 데이터 프로세서(514)로부터 변조 심볼을 수신하여 디멀티플렉싱하며, 각 전송채널(예컨대, 각각의 전송 안테나)에 대한 변조심볼 스트림을 제공하며, 변조심볼 스트림중 한 변조심볼은 시간슬롯마다 제공된다. TX MIMO 프로세서(520)는 전체 CSI(예컨대, 채널 응답 매트릭스 H)가 이용가능한 경우에 각각의 선택된 전송 채널에 대한 변조심볼을 사전에 조건조절을 수행할 수 있다. MIMO 및 전체 CSI 프로세싱은 2000년 3월 22일에 출원되고 "다중 캐리어 변 조를 사용하는 고효율 고성능 통신시스템"이라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 09/532,492에 상세히 개시되어 있으며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

만일 OFDM이 사용되지 않으면, TX MIMO 프로세서(50)는 데이터 전송을 위하여 사용된 각 안테나에 대한 변조 심볼의 스트림을 제공한다. 그리고, 만일 OFDM이 사용되면, TX MIMO 프로세서(520)는 데이터 전송을 위하여 사용된 각 안테나에 대한 변조 심볼벡터의 스트림을 제공한다. 그리고, 만일 전체 CIS 프로세싱이 수행되면, TX MIMO 프로세서(520)는 데이터 전송을 위하여 사용된 각 안테나에 대한 소정 변조심볼 벡터 또는 소정의 변조심볼 스트림을 제공한다. 각각의 스트림은 각각의 변조기(MOD)(522)에 의하여 수신 및 변조되며 연관된 안테나(524)를 통해 전송된다.

각각의 스케줄링된 터미널(106)에서, 다수의 수신 안테나(552)는 전송신호를 수신하며, 각각의 수신 안테나는 수신 신호를 각각의 복조기(DEMOD)(554)에 제공한다. 각각의 복조기(또는 프런트-엔드 유니트)(554)는 변조기(522)에서 수행된 프로세싱과 상호보환적인 프로세싱을 수행한다. 모든 복조기(554)로부터의 변조심볼은 수신(RX) MIMO/데이터 프로세서(556)에 제공되며 터미널로 전송된 하나 이상의 데이터 스트림을 복원하기 위하여 처리된다. RX MIMO/데이터 프로세서(556)는 TX 데이터 프로세서(514) 및 TX MIMO 프로세서(520)에 의하여 수행된 프로세싱과 상호보완적인 프로세싱을 수행한다. 터미널(106)에 의한 프로세싱은 전술한 미국특허 출원번호 (Attorney Decket No. PD010210) 및 09/776,075에 더 상세히 개시되어 있 다.

각각의 활성 터미널(106)에서, RX MIMO/데이터 프로세서(556)는 링크 조건을 추정하며, CSI(예컨대, 사전처리된 SNR 또는 채널 이득추정)을 제공한다. TX 데이터 프로세서(562)는 CSI를 수신 및 처리하며, CSI를 나타내는 처리된 데이터를 하나 이상의 변조기(554)에 제공한다. 변조기(554)는 처리된 데이터의 조건을 설정하고 역방향 채널을 통해 CSI를 다시 기지국(104)에 전송한다. CIS는 전술한 미국특허 출원번호 09/826,481에 기술된 바와같이 다양한 신호기술들(예컨대, 전체기술, 부분기술 또는 이들의 결합)을 사용하여 터미널에 의하여 보고될 수 있다.

기지국(104)에서, 전송된 피드백 신호는 안테나(524)에 의하여 수신되고, 복조기(522)에 의하여 복조되며, RX 데이터/MIMO 프로세서(532)에 제공된다. RX 데이터/MIMO 프로세서(532)는 TX 데이터 프로세서(562)에 의하여 수행된 프로세싱과 상호보완적인 프로세싱을 수행하며, 스케줄러(534)에 제공되는 보고된 CSI를 복원한다.

스케줄러(534)는 다수의 기능, 즉 (1) 데이터 전송을 위한 최상의 터미널 세트를 선택하고, (2) 이용가능한 전송 안테나를 상기 선택된 터미널에 할당하며, (3) 각각의 할당된 전송 안테나에 대하여 사용될 코딩 및 변조방식을 결정하는 기능을 수행하도록 보고된 CSI를 사용한다. 스케줄러(534)는 전술한 바와같이 임의의 다른 성능기준 또는 메트릭에 기초하여 고스루풋을 달성하기 위하여 터미널을 스케줄링할 수 있다. 도 5에서, 스케줄러(534)는 기지국(104)내에서 실행되는 것으로 도시된다. 다른 실행에서, 스케줄러(534)는 통신시스템(100)의 임의의 다른 엘리먼트(예컨대, 다수의 기지국에 접속되어 상호작용하는 기지국 제어기)내에서 실행될 수 있다.

도 6은 기지국에서 이용가능한 CSI(예컨대, 터미널에 의하여 보고된)에 기초하여 터미널에 전송하기 위한 데이터를 처리할 수 있는 기지국(104x)의 실시예를 나타낸 블록도이다. 기지국(104x)은 도 5에서 기지국(104)의 송신기 부분의 일 실시예이다. 기지국(104x)은 (1) 변조심볼을 제공하기 위하여 정보비트를 수신 및 처리하는 TX 데이터 프로세서(514x) 및 (2) N_T 전송 안테나에 대한 변조심볼을 디멀티플렉싱하는 TX MIMO 프로세서(520x)를 포함한다.

도 6에 도시된 특정 실시예에서, TX 데이터 프로세서(514x)는 다수의 채널 데이터 프로세서(610)에 접속된 디멀티플렉서(608)를 포함하며, 각각의 N_C 전송 채널에 대하여 하나의 프로세서가 필요하다. 디멀티플렉서(608)는 전체의 정보비트를 수신하여 다수의 (N_C까지) 데이터 스트림으로 디멀티플렉싱하며, 데이터 전송을 위하여 사용될 전송채널의 각각에 대하여 하나의 데이트 스트림이 제공된다. 각각의 데이터 스트림은 각각의 채널 데이터 프로세서(610)에 제공된다.

도 6에 도시된 실시예에서, 각각의 채널 데이터 프로세서(610)는 인코더(612), 채널 인터리버(614), 및 심볼 매핑 엘리먼트(616)를 포함한다. 인코더(612)는 정보비트를 수신하고 특정 코딩방식에 따라 수신된 데이터 스트림으로 인코딩하여, 코딩된 비트를 제공한다. 채널 인터리버(614)는 시간 다이버시티를 제공하기 위하여 특정 인터리빙 방식에 기초하여 코딩된 비트를 인터리빙한다. 그 리고, 심볼 매핑 엘리먼트(616)는 데이터 스트림을 전송하는데 사용된 전송 채널에 대한 변조심볼로 상기 인터리빙된 비트를 매핑한다.

파일럿 데이터(예컨대, 알려진 패턴의 데이터)는 처리된 정보비트와 함께 인코딩 및 멀티플렉싱될 수 있다. 처리된 파일럿 데이터는 정보비트를 전송하는데 사용된 전송 채널 모두 또는 부세트로 (예컨대, 시분할 다중화(TDM) 방식으로) 전송될 수 있다. 파일럿 데이터는 채널추정을 실행하기 위하여 터미널에서 사용될 수 있다.

도 6에 도시된 바와같이, 데이터 인코딩, 인터리빙 및 변조(또는 이들의 결합)는 이용가능한 CSI(예컨대 터미널에 의하여 보고됨)에 기초하여 조절될 수 있다. 한 코딩 및 변조방식에서, 데이터를 전송하는데 사용된 전송채널의 SNR에 의하여 지원되는 바와같이, 적응 인코딩은 고정 기저코드(예컨대, 비율 1/3 터보코더)를 사용하고, 적정 코드율을 달성하기 위하여 펀처링을 조절함으로서 달성된다. 이러한 방식에서, 펀처링은 채널 인터리빙후에 수행될 수 있다. 다른 코딩 및 변조방식에서, 다른 코딩방식은 보고된 CSI에 기초하여 사용될 수 있다. 예컨대, 각각의 데이터 스트림은 독립 코드로 코딩될 수 있다. 이러한 방식에서, 연속적인 제거 수신기 프로세싱 방식은 이하에 더 상세히 기술되는 바와같이, 데이터 스트림을 검출 및 디코딩하여 전송된 데이터 스트림의 신뢰성있는 추정을 유도하기 위하여 터미널에서 사용될 수 있다.

심볼 매핑 엘리먼트(616)는 비-2진 심볼을 형성하기 위하여 인터리빙된 비트의 세트를 그룹핑하고 전송채널을 위하여 선택된 특정 변조방식(예컨대, QPSK, M- PSK, M-QAM, 또는 임의의 다른 방식)에 대응하는 신호배열중 한 포인트에 각각의 비-2진 심볼을 매핑하도록 설계될 수 있다. 각각의 매핑된 신호 포인트는 변조 심볼에 대응한다. 특정 성능레벨(예컨대, 1% 패킷 에러율(PER))에 대한 각각의 변조심볼을 위하여 전송될 수 있는 정보비트의 수는 전송채널의 SNR에 따른다. 따라서, 각 전송채널에 대한 코딩 및 변조방식은 이용가능한 CIS에 기초하여 선택될 수 있다. 채널 인터리빙은 이용가능한 CSI에 기초하여 조절될 수 있다.

TX 데이터 프로세서(514x)로부터의 변조심볼은 도 5의 TX MIMO 프로세서(520)의 일 실시예인 TX MIMO 프로세서(520x)에 제공된다. TX MIMO 프로세서(520x)내에서, 디멀티플렉서(622)는 N_C 채널 데이터 프로세서(610)로부터 N_C변조심볼 스트림을 수신하며 수신된 변조심볼을 다수의 (N_T) 변조심볼 스트림으로 디멀티플렉싱하며, 변조심볼을 전송하는데 사용된 각각의 안테나에는 하나의 스트림이 제공된다. 각각의 변조 심볼 스트림은 각각의 변조기(522)에 제공된다. 각각의 변조기(522)는 변조심볼을 아날로그 신호로 변환하며, 신호를 증폭, 필터링, 직교변조 및 상향변환하여 무선링크를 통해 전송하는데 적합한 변조신호를 발생시킨다.

OFDM을 실행하는 송신기 설계는 전술한 미국특허 출원번호 (Attorney Docket No. PA010210), 09/826,481, 09/776,075, 및 09/532,492에 개시되어 있다.

도 7은 본 발명의 다양한 특성 및 실시예를 실행할 수 있는 터미널(106x)의 일실시예를 나타낸 블록도이다. 터미널(106x)은 도 5의 터미널(106a 내지 106n)의 수신부에 대한 일 실시예이며, 전송 신호를 수신 및 복원하기 위하여 연속적인 제거 수신기 프로세싱 기술을 실행한다. N_T 전송 안테나로부터 전송된 신호는 N_R 안테나(552a) 내지 (552r)의 각각에 의하여 수신되며 각각의 복조기(DEMOD)(554)(또한 프런트-엔드 프로세서로 언급함)로 라우팅된다. 각각의 복조기(554)는 각각의 수신신호의 조건을 설정하며(즉, 필터링 및 증폭하며), 상기 조건이 설정된 신호를 중간 주파수 또는 기저대역으로 하향변환하며, 하향 변환된 신호를 디지털화하여 샘플을 제공한다. 각각의 복조기(554)는 RX MIMO/데이터 프로세서(556x)에 제공되는 수신된 변조심볼의 스트림을 발생시키기 위하여 수신된 파일럿을 사용하여 상기 샘플을 추가로 복조할 수 있다.

도 7에 도시된 일 실시예에서, RX MIMO/데이터 프로세서(556x)(도 5의 RX MIMO/데이터 프로세서(556)의 일 실시예임)는 다수의 연속적인(즉, 직렬식) 수신기 프로세싱 스테이지(710)를 포함하며, 터미널(106x)에 의하여 복원될 각각의 전송된 데이터 스트림에 대하여 하나의 스테이지가 제공된다. 한 전송 프로세싱 방식에서, 하나의 데이터 스트림은 터미널(106x)에 할당된 각각의 전송채널을 통해 전송되며, 각각의 데이터 스트림은 독립적으로 처리되며(예컨대 그 자신의 코딩 및 변조방식을 사용하여), 각각의 전송 안테나로부터 전송된다. 이러한 전송 프로세싱 방식에서, 데이터 스트림의 수는 할당된 전송채널의 수와 동일하며, 할당된 전송 채널의 수는 터미널(106x)로의 데이터 전송을 위하여 할당된 전송 안테나(이용가능한 전송 안테나의 부세트일 수 있음)의 수와 동일하다. 명확화를 위하여, RX MIMO/데이터 프로세서(556x)는 상기와 같은 전송 프로세싱 방식과 관련하여 기술된다.

각각의 수신기 프로세싱 스테이지(710)(마지막 스테이지(710n)를 제외함)는 간섭 소거기(730)에 접속된 채널 MIMO/데이터 프로세서(720)를 포함하며, 마지막 스테이지(710n)는 단지 채널 MIMO/데이터 프로세서(720n)를 포함한다. 제 1 수신기 프로세싱 스테이지(710a)에서, 채널 MIMO/데이터 프로세서(720a)는 제 1 전송채널(또는 제 1 전송신호)에 대한 디코딩된 데이터 스트림을 제공하기 위하여 복조기(554a 내지 554r)로부터 N_R 변조심볼 스트림을 수신 및 처리한다. 그리고, 제 2 내지 마지막 스테이지(710b 내지 710n)의 각각에 대하여, 상기 스테이지에 대한 채널 MIMO/데이터 프로세서(720)는 상기 스테이지에 의하여 처리된 전송채널에 대한 디코딩된 데이터 스트림을 유도하기 위하여 앞선 스테이지에 있는 간섭 소거기(720)로부터 N_R 수정된 심볼 스트림을 수신 및 처리한다. 각각의 채널 MIMO/데이터 프로세서(720)는 연관된 전송채널에 대한 CSI(예컨대, SNR)을 제공한다.

제 1 수신기 프로세싱 스테이지(710a)에서, 간섭 소거기(730a)는 모든 N_R 복조기(554)로부터 N_R 변조 심볼 스트림을 수신한다. 그리고, 제 2 내지 마지막 스테이지의 각각에 대하여, 간섭 소거기(730)는 앞서 스테이지에 있는 간섭 소거기로부터 N_R 수정된 심볼 스트림을 수신한다. 각각의 간섭 소거기(730)는 동일한 스테이지내에서 채널 MIMO/데이터 프로세서(720)로부터 디코딩된 데이터 스트림을 수신하며, 이 디코딩된 데이터 스트림으로 인하여 수신된 변조 심볼스트림의 간섭성분의 추정치인 N_R 재변조된 심볼 스트림을 유도하기 위하여 상기 프로세싱(예컨대, 코딩, 인터리빙, 변조, 채널응답 등등)을 수행한다. 재변조된 심볼 스트림은 감산된(즉 소거된 간섭성분 및 모두를 포함하는 N_R 수정된 심볼 스트림을 유도하기 위하여 수신된 변조심볼 스트림으로부터 감산된다. N_R 수정된 심볼 스트림은 다음 스테이지에 제공된다.

도 7에서, 제어기(740)는 RX MIMO/데이터 프로세서(556x)에 접속되며, 프로세서(556x)에 의하여 수행된 연속적인 소거 수신기 프로세싱에 다양한 스텝을 직접 제공하도록 하기 위하여 사용될 수 있다.

도 7은 각각의 데이터 스트림이 각각의 전송 안테나(즉, 각 전송된 신호에 대응하는 하나의 데이터 스트림)를 통해 전송될때 간단한 방식으로 사용될 수 있는 수신기 구조를 도시한다. 이러한 경우에, 각각의 수신기 프로세싱 스테이지(710)는 전송신호중 하나를 복원하고 복원된 전송신호에 대응하는 디코딩된 데이터 스트림을 제공하도록 동작될 수 있다. 임의의 다른 전송 프로세싱 방식에서, 데이터 스트림은 다중 전송 안테나, 주파수 부채널 및/또는 시간간격을 통해 전송되어 공간, 주파수 및 시간 다이버시티를 각각 제공할 수 있다. 이러한 방식에서, 수신기 프로세싱은 각 주파수 부채널의 각 전송 안테나를 통해 전송된 신호에 대한 수신 변조 심볼 스트림을 초기에 유도할 수 있다. 다중 전송 안테나, 주파수 부채널 및/또는 시간간격에 대한 변조심볼은 기지국에서 수행된 디멀티플렉싱으로서 상호 보완방식으로 결합될 수 있다. 결합된 변조심볼의 스트림은 대응하는 디코딩 데이터 스트림을 제공하도록 처리된다.

도 8A는 도 7의 채널 MIMO/데이터 프로세서(720)의 일 실시예인 채널 MIMO/데이터 프로세스(720x)의 실시예를 나타낸 블록도이다. 이러한 실시예에서, 채널 MIMO/데이터 프로세서(720x)는 공간/공간-시간 프로세서(810), CSI 프로세서(812), 선택기(814), 복조기 엘리먼트(818), 디-인터리버(818) 및 디코더(820)를 포함한다.

공간/공간-시간 프로세서(810)는 비-분산 MIMO 채널(즉, 플랫 페이징을 가짐)에 대한 N_R 수신신호의 선형 공간 프로세싱 또는 분산 MIMO 채널(즉, 주파수 선택 페이딩을 가짐)에 대한 N_R 수신 신호의 공간-시간 프로세싱을 수행한다. 공간 프로세싱은 채널 상관 매트릭스 인버전(CCMI) 기술, 최소평균 제곱 에러(MMSE) 기술 등과 같은 선형 공간 프로세싱 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 이들 기술은 다른 신호로부터 잡음 및 간섭이 존재할때 각각의 구성신호의 수신된 SNR을 최대로 하거나 또는 부적절한 신호를 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 공간-시간 프로세싱은 MMSE 선형 등화기(MMSE-LE), 결정 피드백 등화기(DFE), 최대 우도 시퀀스 추정기(MLSE) 등과 같은 선형 공간-시간 프로세싱 기술을 사용하여 달성될 수 있다. CCMI, MMSE, MMSE-LE, 및 DFE 기술은 전술한 미국특허 출원번호 (Attorney Docket No. PA010210)에 더 상세히 개시되어 있다. DFE 및 MLSE 기술은 또한 "분산 간섭을 사용하는 최적 공간-시간 프로세서"라는 제하로 S.L. Ariyavistakul et al. 발생된 문헌, 및 Unified Analysis and Required Filter Span" IEEE Trans. on Communication, Vol 7, No. 7, July 1999에 개시되어 있으며, 이 문헌들은 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

CSI 프로세서(812)는 데이터 전송을 위하여 사용된 각각의 전송채널에 대한 CSI를 결정한다. 예컨대, CSI 프로세서(812)는 수신된 파일럿 신호에 기초하여 잡음 공분산 매트릭스를 추정한후, 디코딩될 데이터 스트림을 위하여 사용된 k번째 전송채널의 SNR을 계산할 수 있다. SNR은 공지된 바와같이 종래의 파일럿 지원 단일 및 다중 캐리어 시스템와 유사하게 추정될 수 있다. 데이터 전송을 위하여 사용된 모든 전송채널에 대한 SNR은 이러한 전송채널에 대한 기지국에 다시 보고되는 CSI를 포함할 수 있다. CSI 프로세서(812)는 수신기 프로세싱 스테이지에 의하여 복원될 특정 데이터 스트림을 식별하는 제어 신호를 선택기(814)에 추가로 제공한다.

선택기(814)는, CSI 프로세서(812)로부터의 제어신호에 의하여 지시된 바와같이, 공간/공간-시간 프로세서(810)로부터 다수의 심볼 스트림을 수신하며 디코딩될 데이터 스트림에 대응하는 심볼 스트림을 추출한다. 변조심볼의 추출된 스트림은 복조 엘리먼트(814)에 제공된다.

각각의 전송채널에 대한 데이터 스트림이 채널의 SNR에 기초하여 독립적으로 코딩 및 변조되는 도 6에 도시된 실시예에서, 선택된 전송채널에 대한 복원된 변조심볼은 전송채널을 위하여 사용된 변조방식과 상호보완적인 복조방식(예컨대, M-PSK, M-QAM)에 따라 복조된다. 그 다음에, 복조 엘리먼트(816)에 의하여 복조된 데이터는 채널 인터리버(614)에 의해 수행되는 방식과 상호보완적인 방식으로 디코더(820)에 의해 추가로 디코딩된다. 예컨대, 터보 디코더 또는 비터비 디코더는 터보 또는 종래의 코딩이 각각 기지국에서 수행되면 디코더(820)를 위하여 사용될 수 있다. 디코더(820)로부터 디코딩된 데이터 스트림은 복원된 전송 데이터 스트림의 추정을 나타낸다.

도 8B는 도 7의 간섭 소거기(730)의 일 실시예인 간섭 소거기(730x)의 블록도이다. 간섭 소거기(730x)내에서, 동일한 스테이지내의 채널 MIMO/데이터 프로세서(720)로부터 디코딩된 데이터 스트림은 채널 데이터 프로세서(610x)에 의하여 재인코딩, 인터리빙 및 재변조되어, MIMO 프로세싱 및 채널 왜곡전에 기지국에서 변조심볼의 추정치인 재변조된 심볼을 제공한다. 채널 데이터 프로세서(610x)는 데이터 스트림을 위하여 기지국에서 수행되는 동일한 프로세싱(예컨대, 인코딩, 인터리빙, 및 변조)을 수행한다. 변조된 심볼은 디코딩된 데이터 스트림에 의한 간섭의 추정치

를 제공하기 위하여 추정된 채널 응답을 가진 심볼을 처리하는 채널 시뮬레이터(830)에 제공된다. 채널 응답 추정치는 기지국에 의하여 전송된 파일럿 및/또는 데이터에 기초하여 그리고 전술한 미국특허 출원번호 (Attorney Docket No. PA010210)에 개시된 기술에 따라 유도될 수 있다.

간섭 벡터 의 N_R은 k번째 전송 안테나를 통해 전송된 심볼 스트림에 의한 N_R 수신 안테나의 각각에서 수신된 신호의 성분에 대응한다.

벡터의 각 엘리먼트는 대응하는 수신 변조심볼 스트림에서 디코딩된 데이터 스트림에 의한 추정된 성분을 나타낸다. 이들 성분은 N_R 수신된 변조 심볼 스트림(즉 벡터

)에서 나머지(아직 검출안됨) 전송된 신호에 대한 간섭이며, 디코딩된 데이터 스트림이 제거된 성분을 가진 수정된 벡터

을 제공하기 위하여 합산기(832)에 의하여 수신된 신호 벡터 r로부터 감산된다(즉, 제거된다). 수정된 벡터

은 도 7에 도시된 바와같이 다음 수신기 프로세싱 스테이

지에 입력벡터로서 제공된다.

연속적인 소거 수신기 프로세싱의 다양한 특성은 미국특허 출원번호 (Attorney Docket No. PA 010210)에 상세히 개시되어 있다.

연속적인 소거 수신기 프로세싱 기술을 사용하지 않는 수신기 설계는 전송 데이터 스트림을 수신, 처리 및 복원하기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 수신기의 설계중 일부는 전술한 미국특허 출원번호 09/776,075 및 09/826,481과, 2000년 3월 30일에 출원되고 "다중 캐리어 변조를 사용하는 고효율 고성능 통신시스템"이라는 명칭을 가진 미국특허 출원번호 09/532,492에 개시되어 있으며, 이들 특허출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

단순화를 위하여, 본 발명의 다양한 특징 및 실시예는 CSI가 SNR를 포함하는 것으로 기술되었다. 일반적으로, CSI는 통신링크의 특성을 나타내는 임의의 형태의 정보를 포함할 수 있다. 다양한 형태의 정보는 CSI로서 제공될 수 있으며, 이들중 일부는 이하에 기술된다.

일 실시예에 있어서, CSI는 신호전력 대 잡음 더하기 간섭 전력의 비로서 유도되는 신호 대 잡음 더하기 간섭 비(SNR)를 포함한다. SNR은 비록 전체 SNR이 다 수의 전송채널을 위하여 제공될 수 있을지라도 데이터 전송(예컨대, 각각의 전송 데이터 스트림)을 위하여 사용된 각각의 전송채널을 위하여 추정 및 제공된다. SNR 추정은 특정 수의 비트를 가진 값으로 정해질 수 있다. 일 실시예에서, SNR 추정은 SNR 인덱스, 예컨대 룩-업 테이블을 사용하여 매핑된다.

다른 실시예에서, CSI는 신호전력 및 간섭 더하기 잡음전력을 포함한다. 이들 두 성분은 개별적으로 유도되어, 데이터 전송을 위하여 사용된 각 전송채널로 제공될 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 신호전력, 간섭 전력 및 잡음전력을 포함한다. 이들 3가지 성분은 유도되어 데이터 전송을 위하여 사용된 각각의 전송채널로 제공될 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 각 관찰가능한 간섭 항에 대한 간섭 전력 리스트와 신호대 잡음비를 포함한다. 이러한 정보는 유도되어 데이터 전송을 위하여 사용된 각 전송채널로 제공될 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 매트릭스 형태(예컨대, 모든 전송-수신 안테나쌍에 대한 N_T×N_R 복소수 엔트리)의 신호 성분과, 매트릭스 형태(예컨대, N_T×N _R 복소수 엔트리)의 잡음 더하기 간섭 성분을 포함한다. 그 다음에, 기지국은 적정 전송-수신 안테나쌍에 대한 잡음 더하기간섭 성분 및 신호성분을 적절하게 결합하여, 데이터 전송을 위하여 사용된 각 전송채널에 대한 품질(예컨대, 터미널에서 수신된 각 전송 데이터 스트림에 대한 사전 처리된 SNR)을 유도할 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 각 전송 데이터 스트림에 대한 데이터율 지시자를 포함한다. 데이터 전송을 위하여 사용될 전송채널의 품질은 초기에 결정될 수 있으며(전송채널에 대해 추정된 SNR에 기초함), 그 다음에 결정된 채널 품질에 대응하는 데이터율이 식별될 수 있다(예컨대 룩-업 테이블에 기초하여). 식별된 데이터율은 요구된 성능레벨에 대한 전송채널을 통해 전송될 수 있는 최대 데이터율을 나타낸다. 데이터율은 데이터율 지시자(DRI)에 매핑되어 데이터율 지시자에 의하여 표현되며, 이는 효율적으로 코딩될 수 있다. 예컨대, 만일 (최대) 7개의 가능한 데이터율이 각 전송 안테나에 대한 기지국에 의하여 지원되면, 3비트값은 DRI를 나타내기 위하여 사용될 수 있으며, 여기서 예컨대 0은 0의 데이터율을 지시할 수 있으며(즉 전송 안테나를 사용하지 않음), 1 내지 7은 7개의 다른 데이터율을 나타내기 위하여 사용될 수있다. 전형적인 구현으로, 품질 측정치(예컨대, SNR 추정치)는 예컨대 룩-업 테이블에 기초하여 DRI에 직접 매핑된다.

다른 실시예에서, CSI는 각 전송채널에 대한 전력제어 정보를 포함한다. 전력제어정보는 높은 전력 또는 낮은 전력중 어느 하나에 대한 요구를 지시하기 이하여 각 전송채널에 대한 단일 비트를 포함할 수 있으며, 또한 요구된 전력레벨의 변화의 크기를 나타내기 위하여 다중 비트를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 기지국은 데이터 프로세싱 및/또는 전송전력을 조절하기 위하여 터미널로부터 다시 공급된 전력제어 정보를 사용할 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 각 전송 데이터 스트림을 위하여 기지국에서 사용될 특정 프로세싱 방식의 지시자를 포함한다. 이러한 실시예에서, 지시자는 적 정 성능레벨이 달성될 수 있도록 전송 데이터 스트림을 위하여 사용될 특정 변조방식 및 특정 코딩방식을 식별할 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 전송 채널에 대한 특정 품질 측정에 대한 차분 지시자를 포함한다. 초기에, 전송 채널에 대한 SNR 또는 DRI 또는 임의의 다른 품질측정이 결정되며 기준 측정값으로서 보고된다. 그 다음에, 전송채널의 품질에 대한 모니터링은 계속되며, 마지막으로 보고된 측정 및 현재의 측정사이의 차이가 결정된다. 그다음에, 차이는 하나 이상의 비트로 양자화될 수 있으며, 양자화된 차이는 차이 지시자에 매핑되고 또한 차이 지시자에 의하여 표현되며, 이는 보고된다. 차이 지시자는 특정 스텝 사이즈만큼 마지막으로 보고된 측정을 증가 또는 감소시키기 위하여(또는 마지막으로 보고된 측정을 유지하기 위하여) 지시할 수 있다. 예컨대, 차이 지시자는 (1)특정 전송채널에 대한 관찰된 SNR이 특정 스텝 사이즈만큼 증가 또는 감소되었다는 것, 또는 (2) 데이터율이 특정량 또는 임의의 다른 변화만큼 조절되어야 하는 것을 지시할 수 있다. 기준 측정치는 차이 지시자 및/또는 차이 지시자의 에러수신이 누적되지 않도록 하기 위하여 주기적으로 전송될 수 있다.

다른 형태의 CSI는 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다. 일반적으로, CSI는 전송된 데이터 스트림에 대하여 적정 레벨의 성능이 달성되도록 기지국에서 프로세싱을 조절하기 위하여 사용될 수 있는 정보를 포함한다.

CSI는 기지국으로부터 전송되고 터미널에서 수신되는 신호에 기초하여 유도될 수 있다. 다른 실시예에서, CSI는 전송신호에 포함된 파일럿 기준에 기초하여 유도된다. 대안적으로 또는 부가적으로, CSI는 전송신호에 포함된 데이터에 기초하여 유도될 수 있다.

또 다른 실시예에서, CSI는 터미널로부터 기지국으로 업링크를 통해 전송된 하나 이상의 신호를 포함한다. 일부 시스템에서, 업링크 및 다운링크 사이에 상관도가 존재할 수있다(예컨대, 업링크 및 다운링크가 시분할 멀티플렉싱 방식으로 동일한 대역을 공유하는 시분할 듀플렉싱(TDD) 시스템). 이들 시스템에서, 다운링크의 품질은 터미널로부터 전송된 신호(예컨대, 파일럿 신호)에 기초하여 추정될 수 있는 업링크의 품질에 기초하여 추정될 수 있다(필요한 정밀도로). 그 다음에, 파일럿 신호는 기지국이 터미널에서 관찰되는 CSI를 추정하는 수단을 나타낸다.

신호품질은 다양한 기술에 기초하여 터미널에서 추정될 수 있다. 이들 기술중 일부는 다음과 같은 특허에 기술되어 있으며, 이들 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로 통합된다.

● 1998년 8월 25일에 허여되고, "CDMA 통신시스템에서 수신된 파일럿 전력 및 경로손실을 검출하기 위한 시스템 및 방법이라는 명칭을 가진 미국특허번호 제 5,799,005호.

● 1999년 5월 11일에 허여되고, "스펙트럼 확산 통신시스템에서 링크품질을 측정하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허번호 제 5,903,554호.

● 각각이 1991년 10월 8일 및 1993년 11월 23일에 허여되고, 둘다 "CDMA 셀룰라 이동 전화시스템에서 전송전력을 제어하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허번호 제 5,056,109호 및 제 5,265,119호.

● 2000년 8월 1일에 허여되고, "CDMA 이동 전화시스템에서 전력제어 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가진 미국특허번호 제 6,097,972호.

파일럿 신호 또는 데이터 전송에 기초하여 단일 전송채널을 추정하기 위한 방법은 종래의 문헌들로부터 알수 있다. 이들중 한 채널추정방법은 저자 F. Ling, 문헌명 "Optimal Reception, Performance Bound, and Cutoff-Rate Analysis of References-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications" IEEE Transaction On Communication, Oct. 1999.에 개시되어 있다.

CSI에 대한 다양한 형태의 정보 및 다양한 CSI 보고 메커니즘은 1997년 11월 3일에 출원되고 "고속 패킷 데이터 전송을 위한 방법 및 장치"라는 명칭을 가지며 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 출원번호 08/963,386, 및 "TIE/EIA/IS-856 cdma2000 고속 패킷 데이터 에어 인터페이스 명세서"에 기술되어 있으며, 이들 두 문헌은 여기에 참조문헌으로서 통합된다.

CSI는 다양한 CSI 전송방식을 사용하여 기지국에 다시 보고될 수 있다. 예컨대, CSI는 전체, 부분적으로 또는 이들의 결합으로 전송될 수 있다. 일 실시예에서, CSI는 주기적으로 보고되며, 차분 업데이트는 이전에 전송된 CSI에 기초하여 전송된다. 다른 실시예에서, CSI는 단지 피드백 채널의 유효 데이터율보다 낮을 수 있는 변화(예컨대, 만일 변화가 특정 임계치를 초과하면)가 존재할때만 전송된다. 예로서, SNR은 단지 그들이 변화할때만 다시 (별도로) 전송될 수 있다. OFDM 시스템(MIMO를 가지거나 가지지 않음)에서, 주파수 영역에서의 상관관계는 다시 전송될 CSI량을 감소시키도록 이용될 수 있다. OFDM 시스템의 예로서, 만일 N_M 주파수 부채널에 대한 특정 공간 부채널에 대응하는 SNR이 동일하면, 상기 조건이 참인 SNR 및 제 1 및 마지막 주파수 부채널은 보고될 수 있다. CSI에 대하여 다시 전송될 데이터량을 감소시키기 위한 다른 압축 및 피드백 채널 에러 복원기술은 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다.

기지국 및 터미널의 엘리먼트는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC), 프로세서, 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램가능 논리장치, 다른 전자 유니트 또는 이들의 결합을 사용하여 실행될 수 있다. 여기에 기술된 기능 및 프로세싱의 일부는 프로세서상에서 실행되는 소프트웨어로 실행될 수도 있다.

본 발명의 일부 특징은 소프트웨어 및 하드웨어의 결합으로 실행될 수 있다. 예컨대, 스케줄링하기 위한 프로세싱(즉, 터미널을 선택하고 전송 안테나를 할당하는 프로세싱)은 프로세서(도 5에 도시된 스케줄러(534))상에서 실행되는 프로그램 코드에 기초하여 실행될 수 있다.

표제는 참조문헌으로서만 여기에 포함된다. 이들 표제는 본 발명의 범위를 제한하지 않으며 이들의 개념은 전체 명세서 전반에 걸쳐 다른 섹션에서 응용가능할 수 있다.

기술된 실시예의 이전 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 실시 및 이용할 수 있도록 하기 위하여 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 수정은 당업자에 의하 여 용이하게 수행될 수 있으며, 여기에 기술된 원리는 본 발명의 사상 및 정신을 벗어나지 않고 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않고 다만 여기에 기술된 원리 및 새로운 특징과 일치하는 가장 넓은 범위를 따를 것이다.

Claims

무선통신시스템에서 다수의 터미널들로의 다운링크 데이터 전송을 스케줄링하기 위한 방법으로서:

가능한 데이터 전송을 위한 하나 이상의 터미널들 세트들을 형성하는 단계 ― 각 터미널 세트는 하나 이상의 터미널들의 조합을 포함하고 평가될 가설(hypothesis)에 대응함 ―;

각각의 세트의 상기 하나 이상의 터미널들에 다수의 전송 안테나들을 할당하는 단계;

각 가설에 대한 안테나 할당들에 일부 기초하여 상기 각 가설의 성능을 평가하는 단계;

상기 성능에 기초하여 상기 하나 이상의 평가된 가설중 하나를 선택하는 단계; 및

상기 선택된 가설의 상기 하나 이상의 터미널들로의 데이터 전송을 스케줄링하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 각 가설에 대한 다수의 부-가설(sub-hypothesis)들을 형성하는 단계를 더 포함하며, 각 부-가설은 상기 각 가설의 상기 하나 이상의 터미널들에 대한 상기 전송 안테나들의 특정 할당에 대응하고; 그리고

상기 각 부-가설의 성능이 평가되며, 상기 평가된 부-가설들 중 하나가 상기 성능에 기초하여 선택되는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 상기 할당단계는,

모든 비할당 전송 안테나들 중 최상의 성능을 가진 전송 안테나 및 터미널 쌍을 식별하는 단계;

상기 쌍의 전송 안테나를 상기 쌍의 터미널에 할당하는 단계; 및

고려대상에서 상기 할당된 전송 안테나 및 터미널을 제거하는 단계를 포함하는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 각 가설은 상기 각 가설의 각 터미널에 대한 채널상태 정보(CSI)에 일부 기초하여 평가되며, 상기 CSI는 상기 전송 안테나들과 상기 각 터미널사이의 채널특성들을 지시하는, 스케줄링 방법.
제 4항에 있어서, 각 터미널에 대한 상기 CSI는 상기 전송 안테나들로부터 전송된 신호들에 기초하여 상기 각 터미널에서 유도된 신호-대-잡음-더하기-간섭 비(signal-to-noise-plus-interference ratio, SNR)를 포함하는, 스케줄링 방법.
제 5항에 있어서, 평가될 하나 이상의 터미널들의 각 세트는 상기 각 세트의 상기 하나 이상의 터미널들에 의하여 달성되는 SNR들의 각 매트릭스(matrix)와 연관되는, 스케줄링 방법.
제 4항에 있어서, 상기 각 전송 안테나와 연관된 CSI에 기초하여 각 전송 안테나에 대한 코딩 및 변조방식을 결정하는 단계를 더 포함하는 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 각 세트의 상기 하나 이상의 터미널들은 터미널들의 풀(pool) 중에서 선택되는, 스케줄링 방법.
제 8항에 있어서, 상기 터미널들의 풀(pool)은 단일 데이터 스트림을 수신하도록 각각 지정된 하나 이상의 SIMO 터미널들을 포함하는, 스케줄링 방법.
제 9항에 있어서, 상기 선택된 가설은 다수의 SIMO 터미널들을 포함하는, 스케줄링 방법.
제 8항에 있어서, 상기 터미널들의 풀(pool)은 다수의 전송 안테나들로부터 다수의 데이터 스트림들을 수신하도록 각각 지정된 하나 이상의 MIMO 터미널들을 포함하는, 스케줄링 방법.
제 11항에 있어서, 상기 선택된 가설은 단일 MIMO 터미널을 포함하는, 스케줄링 방법.
제 11항에 있어서, 각각의 스케줄링된 MIMO 터미널은 상기 MIMO 터미널에 전송된 데이터를 복구하기 위하여 연속적인 소거(cancellation) 수신기 프로세싱을 수행하는, 스케줄링 방법.
제 5항에 있어서, 하나 이상의 안테나 빔들의 세트들은 안테나 빔들의 각 세트에 하나의 벡터씩, SNR들의 하나 이상의 벡터들을 제공하기 위한 스케줄링에 고려될 각 터미널에 의하여 평가되는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 각각의 세트는 미리 결정된 범위 내의 링크 마진들을 갖는 터미널들을 포함하는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 상기 평가단계는 상기 각 가설에 대한 성능 메트릭(metric)을 계산하는 단계를 포함하는, 스케줄링 방법.
제 16항에 있어서, 상기 성능 메트릭은 상기 각 가설의 각 터미널에 의하여 달성가능한 스루풋의 함수인, 스케줄링 방법.
제 16항에 있어서, 최상의 성능 메트릭을 가진 가설이 스케줄링에 선택되는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 스케줄링에 고려될 터미널들에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함하는 스케줄링 방법.
제 19항에 있어서, 상기 다수의 전송 안테나들은 각 세트의 터미널들의 우선순위에 기초하여 상기 각 세트의 상기 하나 이상의 터미널들에 할당되는, 스케줄링 방법.
제 20항에 있어서, 상기 각 세트의 최고 우선순위 터미널은 최고 스루풋과 연관된 전송 안테나를 할당받으며, 상기 각 세트의 최저 우선순위 터미널은 최저 스루풋과 연관된 전송 안테나를 할당받는, 스케줄링 방법.
제 19항에 있어서, 스케줄링에 고려될 터미널들을 N개의 최고 우선순위 터미널들의 그룹으로 제한하는 단계를 더 포함하며, N은 1이상인, 스케줄링 방법.
제 19항에 있어서, 스케줄링에 고려될 각 터미널에 대한 하나 이상의 메트릭들을 유지하는 단계를 더 포함하고; 그리고

상기 각 터미널의 우선순위는 상기 각 터미널에 대하여 유지되는 상기 하나 이상의 메트릭들에 일부 기초하여 결정되는, 스케줄링 방법.
제 23항에 있어서, 상기 각 터미널에 대하여 유지되는 상기 하나 이상의 메트릭들이 상기 각 터미널에 의하여 달성된 평균 스루풋율과 관련되는, 스케줄링 방법.
제 19항에 있어서, 각 터미널의 우선순위는 상기 각 터미널에 대하여 유지되고 서비스 품질(QoS)과 연관된 하나 이상의 팩터들에 기초하여 추가로 결정되는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 상기 선택된 가설의 상기 하나 이상의 터미널들은 다수의 공간 부채널들을 포함하는 채널을 통한 데이터 전송을 위해 스케줄링되는, 스케줄링 방법.
제 1항에 있어서, 상기 선택된 가설의 상기 하나 이상의 터미널들은 다수의 주파수 부채널들을 포함하는 채널을 통한 데이터 전송을 위해 스케줄링되는, 스케줄링 방법.
무선통신시스템에서 다수의 터미널들로의 데이터 전송을 스케줄링하기 위한 방법으로서:

가능한 데이터 전송을 위한 하나 이상의 터미널들의 세트들을 형성하는 단계 ― 각 세트는 하나 이상의 터미널의 고유 조합을 포함하고 평가될 가설(hypothesis)에 대응함 ― ;

각 가설에 대한 하나 이상의 부-가설(sub-hypothesis)들을 형성하는 단계 ― 각각의 부-가설은 상기 각 가설의 상기 하나 이상의 터미널들에 대한 다수의 전송 안테나들의 특정 할당에 대응함 ― ;

각 부-가설의 성능을 평가하는 단계;

상기 성능에 기초하여 다수의 평가된 부-가설들 중 하나를 선택하는 단계;

상기 선택된 부-가설의 상기 하나 이상의 터미널들로의 데이터 전송을 스케줄링하는 단계; 및

상기 선택된 부-가설의 각 스케줄링된 터미널에 할당된 하나 이상의 전송 안테나들로부터 상기 각 스케줄링된 터미널에 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
제 28항에 있어서, 상기 평가단계는 상기 특정 안테나 할당들에 기초하여 상기 각 부-가설의 상기 하나 이상의 터미널들에 대한 스루풋을 결정하는 단계를 포함하고; 그리고

최고 스루풋을 가진 각 부-가설이 선택되는, 스케줄링 방법.
제 28항에 있어서, 하나의 터미널들 세트가 형성되며, 상기 하나의 세트의 터미널들은 데이터 전송을 원하는 터미널들의 우선순위에 기초하여 선택되는, 스케줄링 방법.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템으로서,

하나의 기지국 및 하나 이상의 터미널들을 포함하며;

상기 기지국은,

다수의 전송 안테나들,

상기 통신시스템의 다수의 터미널들에 대한 채널 추정들을 나타내는 채널상태 정보(CSI)를 수신하고, 각 세트에 대해 평가되는 성능에 기초하여 다운링크상으로의 데이터 전송을 위한 하나 이상의 터미널들의 세트를 선택하고, 그리고 상기 다수의 전송 안테나들을 상기 하나 이상의 선택된 터미널들에 할당하도록 구성되는 스케줄러,

상기 CSI에 기초하여 상기 하나 이상의 선택된 터미널들에 대한 데이터를 수신 및 처리하여, 다수의 데이터 스트림들을 제공하도록 구성되는 전송 데이터 프로세서, 및

상기 다수의 데이터 스트림을 처리하여, 상기 다수의 전송 안테나들로부터의 전송을 위한 다수의 변조된 신호들을 제공하도록 구성되는 다수의 변조기들을 포함하며;

각 터미널은,

다수의 수신 안테나들 - 각 수신 안테나는 상기 기지국으로부터 전송된 상기 다수의 변조된 신호들을 수신하도록 구성됨 - ;

다수의 프런트-엔드 유닛들 - 각 프런트-엔드 유닛은 연관된 수신 안테나로부터의 신호를 처리하여, 각각의 수신된 신호를 제공하도록 구성됨 - ;

상기 다수의 프런트-엔드 유닛들로부터 다수의 수신된 신호들을 처리하여, 하나 이상의 디코딩된 데이터 스트림들을 제공하고 추가로 상기 다수의 변조된 신호들에 대한 CSI를 유도하도록 구성되는 수신 프로세서; 및

상기 기지국에 역으로 전송하기 위한 CSI를 처리하도록 구성된 전송 데이터 프로세서를 포함하는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템내의 기지국으로서:

데이터를 수신하고 처리하여, 데이터 전송을 위하여 스케줄링된 하나 이상의 터미널들로의 전송을 위한 다수의 데이터 스트림들을 제공하도록 구성된 전송 데이터 프로세서 ― 상기 데이터는 상기 하나 이상의 스케줄링된 터미널들에 대한 채널 추정들을 나타내는 채널상태 정보(CSI)에 기초하여 처리됨 ―;

상기 다수의 데이터 스트림들을 처리하여 다수의 변조된 신호들을 제공하도록 구성된 다수의 변조기들;

상기 다수의 변조된 신호들을 수신하여 상기 하나 이상의 스케줄링된 터미널들에 전송하도록 구성된 다수의 전송 안테나들; 및

상기 통신시스템 내의 다수의 터미널들에 대한 CSI를 수신하고, 각 세트에 대해 평가되는 성능에 기초하여 데이터 전송을 위한 하나 이상의 터미널들의 세트를 선택하며, 상기 하나 이상의 선택된 터미널들에 상기 다수의 전송 안테나들을 할당하도록 구성된 스케줄러를 포함하는 기지국.
제 32항에 있어서, 각 전송 안테나에 대한 상기 데이터 스트림은 상기 각 전송 안테나와 연관된 CSI에 기초하여 상기 각 전송 안테나에 대해 선택된 코딩 및 변조방식에 기초하여 처리되는, 기지국.
제 32항에 있어서, 상기 다수의 전송 안테나들을 통해 수신된 다수의 신호들을 처리하여 다수의 수신된 신호들을 제공하도록 구성된 다수의 복조기들; 및

상기 다수의 수신된 신호들을 추가로 처리하여 상기 통신시스템내의 상기 하나 이상의 터미널들에 대한 CSI를 유도하도록 구성된 수신 데이터 프로세서를 더 포함하는 기지국.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신시스템내의 터미널로서:

다수의 수신 안테나들 - 각 수신 안테나는 기지국으로부터 전송된 다수의 변조된 신호들을 수신하도록 구성됨 - ;

다수의 프런트-엔드 유니트들 - 각 프런트-엔드 유니트는 연관된 수신 안테나로부터의 신호를 처리하여 각각의 수신된 신호를 제공하도록 구성됨 - ;

상기 다수의 프런트-엔드 유니트들로부터 다수의 수신된 신호들을 처리하여, 하나 이상의 디코딩된 데이터 스트림들을 제공하고 추가로 각 디코딩된 데이터 스트림에 대한 채널상태 정보(CSI)를 유도하도록 구성된 수신 프로세서; 및

상기 기지국에 역으로 전송하기 위한 상기 CSI를 처리하도록 구성된 전송 데이터 프로세서를 포함하며;

상기 터미널은 특정 시간간격에서 상기 기지국으로부터의 데이터 전송을 수신하도록 스케줄링된 세트내에 포함된 하나 이상의 터미널들 중 하나이고, 데이터 전송을 수신하도록 스케줄링된 하나 이상의 터미널들의 세트는 각 세트에 대하여 평가된 성능에 기초하여 하나 이상의 터미널들의 세트들로부터 선택되는, 터미널.
제 35항에 있어서, 상기 터미널은 상기 터미널에 할당된 상기 기지국의 하나 이상의 전송 안테나들로부터의 데이터 전송을 수신하도록 스케줄링되는, 터미널.