KR100957475B1 - 하향 링크 ｍｉｍｏ 채널 데이터 레이트의 조절을 위하여채널 성능 피드백을 제공하는 상향 링크 리소스를감소시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

하향 링크 ｍｉｍｏ 채널 데이터 레이트의 조절을 위하여채널 성능 피드백을 제공하는 상향 링크 리소스를감소시키는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

하향 링크의 MIMO 채널 상의 데이터 레이트를 조절하기 위한 채널 성능 피드백을 제공하기 위하여 필요한 상향 리소스의 양을 감소시킴으로써 MIMO 무선 통신 시스템의 성능을 향상시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일 실시예에서, 방법은 대응하는 데이터 레이트에 따라서 데이트 스트림들의 각각을 부호화하는 단계, 조합들의 모든 치환에 따라서 MIMO 채널들의 세트상에서 데이터 스트림들을 치환하는 단계, 치환된 데이터 스트림들을 송신하는 단계, 치환된 데이터 스트림들을 수신하는 단계, 데이터 스트림들을 역-치환하는 단계, 각각의 데이터 스트림들에 관한 SNR 을 복호화하고 결정하는 단계, 각각의 데이터 스트림들에 관한 압축된 SNR 메트릭을 계산하는 단계, 피드백으로서 압축된 메트릭을 제공하는 단계, 압축된 SNR 메트릭에 기초하여 데이터 스트림들에 관한 개별적인 SNR 메트릭의 세트를 결정하는 단계, 및 데이터 스트림들이 개별적인 SNR 메트릭에 기초하여 부호화되는 데이터 레이트를 조절하는 단계를 포함한다.
MIMO, 압축된 SNR, 치환, 무선 통신

Description

하향 링크 ＭＩＭＯ 채널 데이터 레이트의 조절을 위하여 채널 성능 피드백을 제공하는 상향 링크 리소스를 감소시키는 시스템 및 방법 {SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING UPLINK RESOURCES TO PROVIDE CHANNEL PERFORMANCE FEEDBACK FOR ADJUSTMENT OF DOWNLINK MIMO CHANNEL DATA RATES}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 데이터 처리량을 최대화하기 위하여 데이터 스트림의 부호화에 대한 적절한 데이터 레이트를 선택하기 위하여 필요한 피드백의 양을 줄이기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 다수의 기지국 및 이동국을 포함할 수도 있다. 임의의 주어진 시점에서, 특정 기지국은 하나 이상의 이동국과 통신 중일 수도 있다. 기지국으로부터 이동국으로의 통신은 순방향 링크 또는 하향 링크라고 지칭되며, 이동국으로부터 기지국으로의 통신은 역방향 링크 또는 상향 링크라고 지칭된다.
기지국과 이동국 사이에서 통신되는 데이터는 통상적으로 송신기 (기지국 또는 이동국 내의) 에 의해서 부호화되어 송신되고, 수신기 (기지국 또는 이동국 내의) 에 의해서 수신되어 복호화된다. 데이터는 통신 링크의 품질에 기초하여 선택된 데이터 레이트에서 부호화된다. 링크가 양호할수록, 사용할 수 있는 데 이터 레이트가 더 높아진다.
통상적으로 기지국은 데이터가 송신되는 파워를 증가시켜서 채널 품질을 증가시킬 수 있는 용량을 가지고 있지만, 이것이 항상 바람직한 것은 아니다. 예를 들어, 통신 링크의 품질이 적절한 데이터 레이트를 제공할 정도로 이미 충분하다면, 파워를 증가시키는 것은 단순히 다른 통신들과의 간섭을 증가시킬 수도 있다. 따라서, 통상적으로 기지국은 데이터가 송신되는 파워 및 데이터 레이트를 제어할 수 있는 어떤 종류의 메커니즘을 수행할 수 있다. 예들 들어, 이것은 성능 (예를 들어, 신호 대 잡음비, 또는 SNR) 을 측정하고, 성능에 대한 피드백을 기지국으로 제공하고, 데이터가 측정된 성능에 기초하여 부호화되고 송신되는 데이터 레이트를 변경하는 것과 관련된다.
무선 통신 분야의 근래의 다수의 발전 중에 하나는 MIMO (다중-입력, 다중-출력) 시스템의 개발이었다. MIMO 시스템은 서로 공간적으로 구별이 될 수 있는 다중 채널들을 형성하기 위해 다중 송신 안테나 및 다중 수신 안테나를 사용한다. MIMO 기술을 사용하는 통신의 개발에서 직면하게된 문제들 중 하나는 각각의 MIMO 채널들에 대한 처리량의 최대화와 처리량을 최대화하기 위해 필요한 피드백의 양이다.
하나의 접근법 (안테나 레이트 제어 또는 PARC 라고 지칭됨) 은 분리된 SNR 값이 각각의 MIMO 채널들에 대한 피드백으로서 제공될 것을 요구한다. 이러한 접근법은 각각의 채널들에 대한 SNR 을 제공하기 위해 필요한 많은 양의 상향 링크 리소스들 때문에, 이상적이지 않다. 다른 접근법 (Diagonal Bell Laboratories Layered Space Time Architecture 또는 D-BLAST 라고 지칭됨) 은 피드백으로서 단일 SNR 값만을 요구하나, MIMO 채널들의 부분에 대한 부호화 데이터 블럭의 시퀀스를 송신하기 전에 널 (null) 신호의 송신을 요구한다. 이것은 채널들의 비효율적인 이용을 야기한다. 세번째 접근법 (Code Reuse Bell Laboratories Layered Space Time Architecture 또는 CR-BLAST 라고 지칭됨) 은 또한 피드백으로서 단일 SNR 값만을 요구하나, 그것은 모든 MIMO 스트림들을 부호화하기 위해 하나의 공통 인코더를 사용한다. 결과적으로, 그것은 순차적 간섭 소거 (successive interference cancellation ; SIC) 및 개별적으로 최적화된 레이트 제어를 이용할 수 없다. 그것은 높은 복잡도의 반복 복조 및 복호화와 통합되지 않으면, CR-BLAST 의 성능은 SIC 및 개별적으로 최적화된 레이트 제어를 사용하는 시스템보다 훨씬 나뻐진다. 감소된 피드백의 양 (예를 들어, 각각의 채널들에 대한 분리된 SNR 보다 적은) 이 상향 링크에서 이동국으로부터 기지국으로 송신될 수 있고, 채널의 사용이 널 신호들의 송신에 의하여 감소되지 않고, 개별적인 레이트 제어 및 SIC 가 적용될 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
여기에서 개시된 본 발명의 실시예는 하향 링크의 MIMO 채널 상의 데이터 레이트를 조절하기 위한 채널 성능 피드백을 제공하기 위하여 필요한 상향 리소스의 양을 감소시킴으로써 MIMO 무선 통신 시스템의 성능을 향상시키는 시스템 및 방법을 제공하여 상술한 하나 이상의 요구사항을 다룬다. 일 실시예에서, 데이터 스트림들은 통상적으로 기지국에서 부호화되고, 인터리빙되어 변조 심볼들로 매핑된다. 변조 심볼들은 그 후 의사랜덤 패턴에 따라서 믹싱되고, 각각의 데이터 스트림들이 모든 MIMO 채널들을 통하여 송신되도록 송신 안테나들의 세트에 의하여 송신된다. 일 실시예에서, 가능한 조합들의 모든 치환이 사용된다. 데이터는 이동국에서 수신되고, 언-믹싱 (역-치환) 되고, 복호화된다. SNR 은 각각의 데이터 스트림들에 대하여 결정된다. 일 실시예에서는, 데이터 스트림들이 순차적 간섭 소거를 사용하여 복호화된다. 그 후에는, 압축된 SNR 메트릭 (예를 들어, 기준 SNR 및 △SNR) 이 계산되고 역으로 기지국으로 송신된다. 기지국은 압축된 SNR 메트릭에 기초하여 각각의 데이터 스트림들에 관한 SNR 을 결정하고, 개별적인 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터레이트를 조절하기 위하여 이들 SNR 을 사용한다. 또 다른 실시예에서는, 데이터 스트림들이 SIC 없이 복호화된다. 이 경우에는, 압축된 SNR 의 △SNR 부분은 0 으로 설정된다.
일 실시예는 대응하는 데이터 레이트에 따라서 데이트 스트림들의 각각을 부호화하는 단계, 조합들의 모든 치환에 따라서 MIMO 채널들의 세트상에서 데이터 스트림들을 믹싱하는 단계, 치환된 데이터 스트림들을 송신하는 단계, 치환된 데이터 스트림들을 수신하는 단계, 데이터 스트림들을 역-치환하는 단계, 각각의 데이터 스트림들에 관한 SNR 을 복호화하고 결정하는 단계, 각각의 데이터 스트림들에 관한 압축된 SNR 메트릭을 계산하는 단계, 피드백으로서 압축된 메트릭을 제공하는 단계, 압축된 SNR 메트릭에 기초하여 데이터 스트림들에 관한 개별적인 SNR 메트릭의 세트를 결정하는 단계, 및 데이터 스트림들이 개별적인 SNR 메트릭에 기초하여 부호화되는 데이터 레이트를 조절하는 단계를 포함하는 방법을 구비한다.
또다른 일 실시예는 MIMO 무선 통신 시스템을 구비한다. 이 시스템은 복수의 MIMO 송신 안테나들을 가지는 기지국 및 복수의 MIMO 수신 안테나들을 가지는 이동국을 포함한다. 기지국은 대응하는 데이터 레이트에 따라서 복수의 데이터 스트림들 각각을 부호화하고, MIMO 송신 안테나들에 대응하는 복수의 MIMO 채널들을 통하여 데이터 스트림들 각각을 송신하도록 구성된다. 이동국은 부호화된 데이터 스트림들을 재생산하기 위하여 데이터 스트림들을 역-치환하고, 데이터 스트림들을 복호화하고, 데이터 스트림들 각각에 대응하는 품질 메트릭을 결정하도록 구성된다. 이동국은 그 후에 데이터 스트림들 각각에 대응하는 품질 메트릭에 기초하여 압축된 품질 메트릭을 결정하고 거꾸로 기지국으로 압축된 품질 메트릭을 송신한다. 기지국은 압축된 품질 메트릭에 기초하여 데이터 스트림들 각각과 관련된 개별 품질 메트릭을 결정하고, 개별 품질 메트릭에 기초하여 데이터 스트림들 각각이 부호화되는 데이터 레이트를 조절한다.
다양한 다른 실시예들이 또한 구현될 수 있다.
도 1 은 예시적인 무선 송신기의 구조를 도시하는 기능 블럭 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 무선 수신기의 구조를 도시하는 기능 블록 다이어그램이다.
도 3 은 종래 기술에 따라서, MIMO 채널들의 대응 세트들을 통하여 데이터 스트림들의 세트 각각의 송신을 도시하는 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b 는 일 실시예에 따라서 MIMO 채널들의 세트 모두를 통하여 데이터 스트림들 세트의 각각의 송신을 도시하는 다이어그램의 한 쌍이다.
도 5 는 네 개의 MIMO 채널들을 통하여 송신되는 네개의 데이터 스트림들의 모든 가능한 치환을 도시하는 테이블이다.
도 6 은 일 실시예에 따라서 의사 랜덤 안테나 치환 및 순차적 간섭 소거를 이용하는 시스템의 구조를 도시하는 기능 블럭 다이어그램이다.
도 7 은 일 실시예에 따라서 데이터 스트림들의 처리에서 데이터 레이트를 제어하기 위한 피드백으로서 제공되는 압축된 메트릭의 결정 뿐만 아니라 MIMO 통신 시스템에서 다중 데이터 스트림들의 처리 및 송신을 도시하는 흐름도이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예가 이하에서 설명된다. 이하에서 설명되는 임의의 다른 실시예들은 예시적이고 제한이 아닌 발명을 설명하기 위하여 의도된다는 점이 주목되어야 한다.
여기에서 설명되는 바대로, 본 발명의 다양한 실시예는 하향 링크 (순방향 링크 ) MIMO 채널들 상에서 데이터 레이트들을 조절하기 위한 SNR / 채널 성능 피드백을 제공하기 위해 필요한 상향 링크 (역방향 링크) 의 리소스의 양을 감소시켜서 MIMO 무선 통신 시스템의 성능을 향상하는 시스템 및 방법을 구비한다.
일 실시예에서, 기지국에서의 데이터 스트림들의 세트는 대응하는 데이터 레이트들을 이용하여 부호화된다. 부호화된 데이터 스트림들은 그 후에 송신될 준비가 된다. 단일한 MIMO 채널을 통하여 부호화된 데이터 스트림들 각각이 송 신되기 보다는, 각각의 부호화된 데이터 스트림들의 프레임내의 연속적인 블럭들은 믹싱되고 서로 다른 MIMO 채널들에 의하여 송신된다. 즉, 데이터 스트림들은 서로 다른 채널들을 통하여 치환된다.
본 실시예에서, 각각의 데이터 스트림들의 첫번째 블럭은 MIMO 채널들의 첫번째 조합에 의해서 송신된다. 예를 들어, 1 내지 4 로 번호 붙여진 네 개의 데이터 스트림들과 1 내지 4 로 번호 붙여진 네 개의 MIMO 채널들이 존재한다면, 데이터 스트림들 1 내지 4 의 첫번째 블럭들은 MIMO 채널들 1 내지 4 의하여 각각 송신될 수도 있다. 그 후에, 데이터 스트림들 1 내지 4 의 두번째 블럭이 MIMO 채널들 2,3,4, 및 1 에 의하여 각각 송신되고, 세번째 블럭들은 채널 3,4,1, 및 2 에 의하여 송신될 수도 있다. 본 실시예에서는, 데이터 스트림 1 내지 4 의 연속적인 블럭들은 MIMO 채널 1 내지 4 의 24 개의 가능한 치환들의 각각에 의해 송신된다.
기지국에 의하여 송신된 MIMO 채널들은 이동국의 MIMO 수신기에 의하여 공간적으로 구별가능하다. 그 후에, 이동국은 MIMO 채널들 각각으로부터 부호화된 데이터의 블럭들을 취하고 부호화된 데이터 스트림들을 재구성한다 (이동국은 MIMO 채널을 가로질러 데이터 스트림들의 블럭들을 믹싱 (치환) 하는 기지국에 의해 사용되는 치환 방법을 아는 것으로 가정한다 ). 그 후에, 수신기는 데이터 스트림들을 복호화하고 데이터 스트림들 각각에 대한 SNR 을 결정한다.
각각의 데이터 스트림의 블럭들은 모든 네 개의 MIMO 채널들을 통하여 송신되므로, 채널이 부호화된 프레임 전체를 송신하는 동안 거의 변화가 없다면, 네 개 의 데이터 스트림들 각각은 평균적으로 동일한 채널 환경을 경험할 것이다. 결과적으로, SNR (프레임에 대해 평균이 된) 이 데이터 스트림들 각각에 대하여 결정되는 경우에는, 각각의 데이터 스트림들이 차례로 부호화될 남아있는 데이터 스트림들로부터의 연관된 간섭을 소거하기 위하여 각각의 데이터 스트림들이 복호화되고 피드백으로서 사용되는 경우에 달성될 수도 있는 간섭 소거로 인하여만 SNR 값이 변하게 된다. 이것은 순차적 간섭 소거 (SIC) 로 알려져 있다.
네 개의 데이터 스트림들의 SNR 은 순차적 간섭 소거의 결과에 의하여만 변하므로, SNR 값은 심하게 변하지 않을 것이고, 상대적으로 적게 변할 것이다. 이것은 MIMO 채널조건이 서로 크게 다르더라도 동일하다. (따라서, 대응하는 단일 MIMO 채널을 통하여 분리되어 송신되는 데이터 스트림들의 SNR 이 더 많은 정도로 변하도록 야기할 수도 있다)
서로 다른 데이터 스트림들의 SNR 들이 상대적으로 적게 변한다는 사실은 SNR 값들을 상당한 정확도에 의해 압축된 형태 (즉, 네 개의 서로 다른 SNR 값들 각각을 분리하여 제공하는 것보다 간결한 형태) 로 나타낼 수 있도록 한다. 예를 들어, SNR 은 기준 SNR 및 △SNR 값으로 표현될 수 있으며, 기준 SNR 값은 복호화된 첫번째 데이터 스트림의 SNR에 대응하고, △SNR 은 연속적인 데이터 스트림들의 SNR 값들 사이의 차에 대응한다.
이동국은 상향 링크를 통하여 기지국으로 압축된 SNR 표시를 송신한다. 압축된 SNR 표시는 네 개의 개별적인 SNR 값들의 표시보다 작기 때문에, 이 피드백을 기지국으로 제공하기 위하여 더 적은 상향 링크 리소스가 요구된다. 기지국 서로 다른 네 개의 데이터 스트림들에 관한 SNR 의 압축된 표시를, 서로 다른 데이터 스트림들이 순차적으로 부호화되는 데이터 레이트를 조절하기 위한 기초로서 사용한다. 다시 말하면, 하나의 데이터 스트림에 대하여, 기지국은 이동국에 의해서 측정된 SNR 은 기준 SNR 값과 동일하였다고 가정할 것이고 이 데이터 스트림에 대한 데이터 레이트를 기준 SNR 에 의해 지시된 것으로서 조절할 것이다. 다음 데이터 스트림에 대하여, 기지국은 측정된 SNR 값이 기준 SNR 값에 △SNR 값을 더한 값과 같다고 가정할 것이다. 다음 데이터 스트림에 대하여, 기준 SNR 값과 두 개의 △SNR 값을 더한 값과 같은 같이 사용될 것이고, 이것에 따라서 각각의 데이터 스트림의 데이터 데이트가 조절될 것이다.
실시예를 상세하게 설명하기 전에, 통상적인 무선 통신 시스템 내에서의 단일한 물리 채널의 기본 동작을 설명하는 것이 유용할 것이다. 도 1 을 참조하면, 예시적인 무선 송신기의 구조를 설명하는 기능 블럭도가 도시된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 데이터 스트림은 부호기 (110) 에 의하여 수신되고 처리된다. 데이터 스트림은 이하에서 설명되는 바와 같이 선택된 데이터 레이트에서 부호화된다. 데이터 스트림은 인터리버 (120) 으로 포워딩되고, 그 후 매퍼/변조기 (130) 으로 포워딩된다. 변조된 신호는 그 후에 변조된 신호를 송신하는 안테나 (140) 으로 포워딩된다.
도 2 를 참조하면, 예시적인 무선 수신기의 구조를 도시하는 기능 블럭도가 도시된다. 이 그림에서, 안테나 (140) 에 의하여 송신되는 신호는 안테나 (250) 에 의하여 수신되고, 그 후에 복조기/디매퍼 (260) 로 포워딩된다. 그 신호는 복조되고 디인터리버 (270) 으로 전달된다. 신호가 디인터리브된 후에는, 원본 데이터 스트림을 복원하기 위하여 복호기 (280) 에 의하여 복호된다. 약간의 에러가 송신기와 수신기에 의하여 신호가 처리되는 동안 생길 수 있고, 따라서, 원본 신호를 완전히 정확하게 재생하던지, 또는 약간의 에러를 포함하던지, 여기에서 사용되는 "원본 데이터 스트림" 은 복호화된 신호를 지칭한다는 점이 주목되어야 한다.
도 1 및 2 는 단일한 방향에서 정보를 통신하는 메커니즘을 나타낸다. 예를 들어, 정보는 셀룰러 전화 시스템 내에서 기지국으로부터 이동국으로 통신될 수도 있다. 통상적으로, 통신은 일방향이라고 보다는 양방향이고, 따라서 동일한 구조의 세트가 기지국으로부터 이동국으로 뿐만 아니라 이동국으로부터 기지국으로 정보를 통신하기 위하여 사용되 될 수 있다. 이러한 유형의 시스템내에서, 기지국으로부터 이동국으로의 통신은 순방향 링크라고 지칭되고, 이동국으로부터 기지국으로의 통신은 역방향 링크라고 지칭된다.
위에서 언급된 바대로, 송신기 내에서의 데이터 스트림의 부호화는 데이터의 송신을 위해 선택된 데이터 레이트에 기초한다. 그리고, 데이터 레이트는 수신된 신호의 품질에 기초하여 선택된다. 수신된 신호의 품질이 더 높으면, 더 높은 데이터 레이트는 수신기에 의하여 복호화될 수 있다. 따라서, 더 높은 처리량이 달성되도록 하기 위하여 데이터 레이트를 증가시키는 것이 바람직하다. 수신된 신호의 품질이 더 낮으면, 낮은 데이터 레이트가 수신기에 의하여 복호화될 수 있다. 이 경우에는, 수신된 데이터에 더 적은 에러가 존재하도록 데이터 레 이트를 감소시키는 것이 바람직하다.
데이터 스트림을 부호화하기 위해 선택되어야 하는 데이터 레이트를 결정하기 위해서는, 수신된 신호의 품질을 첫번째로 결정할 필요가 있다. 어떤 시스템 내에서는, 신호의 품질은 신호의 신호-대-잡음비 (SNR) 을 측정함으로써 결정될 수 있다. 특정 SNR 레벨에서, 대응하는 데이터 레이트가 제공될 수 있다. 예를 들어, SNR1 은 허용가능한 에러 레이트로 데이터_레이트1 까지 지원할 수 있고, SNR2 는 데이터_레이트2 까지 지원할 수 있다. 따라서, 이들 시스템은 수신된 신호의 SNR 을 측정하고, 이들 정보를 송신기로 다시 송신하며, 그 후에 송신기는 송신을 위한 데이터를 부호화하기 위해 현재 사용되는 데이터 레이트가 허용가능한지, 너무 높은지, 너무 낮은지 결정할 수 있다. 데이터 레이트가 너무 높거나 너무 낮으면, 더욱 적절한 데이터 레이트가 다음의 부호화을 위해서 선택될 수 있다.
데이터가 부호화되는 데이터 레이트의 조절에 사용하기 위한 피드백으로서 수신된 신호의 SNR 을 제공함은 이러한 단일-채널 시나리오 내에서는 상대적으로 직접적인 방법이다. SNR 정보는 데이터 레이트를 선택하기 위한 목적으로 충분하고, 이 정보는 특별하게 큰 오버헤드 비용을 초래하지 않는다. 오버헤드 비용이 크다고 생각될 경우라도, SNR 은 단일한 값이고 이들 정보는 적절한 데이터 레이트를 결정하기 위하여 필요하므로, 이 부담을 감소시키는 것은 어려울 것이다.
그러나, 어떤 시스템은 하나의 채널만을 갖지 않는다. 예를 들어, MIMO (다중 입력, 다중 출력) 시스템은 다중 물리 채널을 갖는다. MIMO 송신기는 다 중 안테나를 갖고, 이들 각각은 다중 MIMO 채널들 중 서로 다른 것을 송신하기 위하여 사용될 수도 있다. 유사하게, MIMO 수신기는 송신기의 안테나에 의하여 송신되는 서로 다른 물리 채널들을 구별하기 위하여 그리고 이들 분리된 물리 채널들을 수신하기 위하여 사용되는 다중 안테나들을 갖는다.
통상적인 MIMO 시스템 내에서, 각각의 채널들은 단일-채널 시스템과 본질적으로 동일한 방식으로 처리된다. 다르게 이야기하여, 각각의 채널에 대하여, 데이터 스트림은 선택된 데이터 레이트로 부호화되고, 인터리브되고, 매핑/변조되고, MIMO 안테나들 중 대응되는 것을 통하여 송신되고, 수신기에서 수신되고, 디매핑/복조되고, 디인터리빙되고, 원본 데이터 스트림을 복원하기 위해 복호화된다. 이러한 처리는 각각의 MIMO 채널들에 대하여 병렬적으로 진행된다.
MIMO 시스템은 물리 채널이 서로 독립적이 되도록 구성된다. 따라서, 다중 데이터 스트림들은 서로 다른 채널들을 통하여 분리되어 송신될 수 있다. 즉, 각각의 데이터는 서로 다른 송신 안테나에 의하여 송신될 수 있고, 다중-안테나 MIMO 수신기에 의하여 구별될 수 있다. 이것은 도 3 에 도시된다.
도 3 을 참조하면, 종래 기술의 시스템에 따라서, MIMO 채널들의 대응 세트를 통하여 데이터 스트림들의 세트의 각각의 송신이 나타난 다이어그램이 도시된다. 예를 들어, 도 3 의 시스템은 PARC 시스템을 나타낸다. 이 시스템에서, 부호화된 데이터 스트림들 311 내지 314 의 세트는 송신 안테나 321 내지 324 의 세트에 의하여 송신된다. 송신된 신호들은 송신 안테나 331 내지 334 에 의해 수신된다. 공간-시간 신호 처리기 (335) 는 데이터 스트림 (341 내지 344) ( 이 데이터 스트림들은 본질적으로 데이터 스트림들 311 내지 314 와 동일하다) 을 구별하기 위하여 수신된 신호들 (모든 신호들은 안테나 331 내지 334 각각에 의하여 수신된다) 을 처리한다.
MIMO 채널들은 서로 독립적이기 때문에, 서로 다른 채널들은 서로 다른 페이딩 특성을 가질 수 있다. 바꾸어 말하면, MIMO 시스템의 채널들 각각은 서로 다른 SNR 을 가질 수 있다. 결과적으로, 서로 다른 채널들은 각각의 채널들의 처리량을 최대화하기 위해 서로 다른 데이터 레이트에서 각각의 데이터 스트림들을 부호화 해야 할 수도 있다.
이 SNR 정보를 제공하는 직접적인 방법은 MIMO 채널들 각각의 SNR 을 분리하여 측정하고, 각각의 채널들에 대한 데이터 레이트들이 각각의 측정된 SNR 값들에 기초하여 선택될 수 있도록, 이들 SNR 값들을 역으로 송신기에 송신하는 것이다. 이것은 PARC 시스템에서 사용된 접근법이다. 이러한 접근법은 직접적이지만, 그것은 상대적으로 많은 양의 역방향 링크 리소스들을 요구한다. n 개의 MIMO 채널들이 존재한다면, 이 접근법은 단일-채널의 경우보다 n 배 많은 리소스들을 요구한다. 이 접근법에 관한 높은 리소스 비용 때문에, 본 시스템 및 방법은 피드백으로서 송신기에 되돌아오는 압축된 SNR 메트릭을 허용하여, 역방향 링크의 리소스를 보존하는 다른 접근법을 사용하며, 시스템의 처리량을 더욱 최대화할 수 있는 데이터 레이트의 선택을 가능하게 한다.
서로 다른 MIMO 채널들은 서로 독립적이므로, 그들은 독립적인 페이딩 특성 및 채널 품질을 갖는다. 이들 채널들 각각의 SNR 은 또한 독립적이다. SNR 은 독립적이므로, 그들은 실질적으로 서로 다르게 변할 수도 있다. 예를 들어, 네 개의 채널이 있다면, 첫번째 채널은 [+15] dB 의 SNR 을 가지고, 두 번째 채널은 [15] dB 의 SNR 을 가지고, 세번째 채널은 0 dB 의 SNR 을 가지며, 네번재 채널은 [+15] dB 의 SNR 을 가질 수도 있다. 이러한 상황에서, 압축된 형태로 모든 채널들의 SNR 을 특성화시키는 것은 매우 어려울 것이라는 점이 명확하다. 따라서 본 실시예는, SNR 이 상당한 정확성으로 압축된 형태로 표현될 수 있도록 충분히 변화가 적을 것이라는 점을 보장하는 방법을 사용한다.
본 실시예에서 사용되는 방법은 모든 MIMO 채널들을 통하여 각각의 데이터 스트림에 관한 데이터 송신과 관련된다. 바꾸어 말하면, 각각의 데이터 스트림에 대하여, 데이터는 송신기 내에서 통상적인 MIMO 시스템과 본질적으로 동일한 방식으로 처리되나, MIMO 안테나 중 하나의 안테나를 통하여 데이터가 송신되기 보다는, 하나의 블럭은 첫번째 안테나를 통하여 송신되고, 다음 블럭은 두번째 안테나를 통하여 송신된다. 따라서, 각각의 데이터 스트림의 블럭들은 모든 MIMO 채널들을 가로질러 확산된다 (각각의 MIMO 채널은 대응하는 하나의 MIMO 안테나와 연관된다). 이것은 도 4a 및 도 4b 에서 설명된다.
도 4a 를 참조하면, 일 실시예에 따라서 MIMO 채널들의 모든 세트들을 통하여 데이터 스트림들의 각각의 세트의 송신이 설명되는 다이어그램이 도시된다. 도4a 의 오른쪽 측면에는, 네 개의 데이터 스트림들 411 내지 414 가 도시된다. 데이터 스트림 411-414 는 송신기에 의하여 처리되었고, 무선 링크를 통하여 수신기로 송신될 준비가 된, 부호화되고, 인터리빙되고, 매핑/변조된 데이터에 대응한 다. 특히, 다중 데이터 스트림들은 통상적으로 MIMO 시스템의 분리된 채널들 (MIMO 송신기의 안테나들) 을 통하여 송신되어 왔던 데이터를 나타낸다. 각각의 데이터 스트림들 내에는, 연속된 데이터 블럭들이 있다. 데이터 블럭은 데이터 스트림에 대응하는 문자와 데이터 스트림 내에서의 데이터 블럭의 위치에 대응하는 숫자로 식별된다. 데이터 블럭은 특정 구현을 용이하게 하는 임의의 크기일 수도 있으나, 서로 다른 채널들을 통한 데이터 스트림들의 치환에 의한 이점을 잃어버릴 정도로 너무 커서는 않된다.
데이터 심볼들이 통상적인 송신 전 처리를 거친 후에는, 데이터 스트림들의 블록들은 MIMO 송신기의 서로 다른 안테나들에 매핑된다. 도 4a 에 도시된 바대로, 블럭 A1, B1, C1, 및 D1 의 첫번째 세트는 안테나 431, 432, 433, 및 434 에 각각 매핑된다. 다음 블럭들의 세트인, A2,B2,C2, 및 D2 는 네 개의 안테나의 서로 다른 조합에 매핑된다. 특히, 그들은 안테나 432, 433, 434, 및 431 에 매핑된다. 바꾸어 말하면, 서로 다른 데이터 스트림들의 블럭은 안테나들에 대하여 하나씩 순환되었다. 데이터 블럭들 A3, B3, C3 및 D3 가 안테나 433, 434, 431 및 432 에 각각 매핑되도록, 데이터 블럭들의 세번째 세트는 다시 하나씩 순혼된다. 가능한 정도까지, 다음 블럭은 유사하게 안테나의 서로 다른 조합에 매핑된다. 일 실시예에서, MIMO 채널로의 일련의 데이터 블럭들의 매핑은 의사 랜덤 패턴을 포함한다 ( 도 5 와 연관되어 도시되고 설명되는 것처럼)
도 4b 를 참조하면, 각각의 송신되고, 믹싱된 데이터 스트림들의 수신기에서의 수신을 도시하는 다이어그림이 나타난다. 수신기 안테나 (441 내지 444) 각 각은 송신기 안테나 (431 내지 434) 에 의하여 송신된 조합된 신호들을 수신하는 것을 볼 수 있다. 공간-시간 신호 프로세서 (445) 는 치환된 데이터 스트림들 (451 내지 454) 를 구별하도록 수신된 신호들을 처리한다. 수신기는 원본 데이터 스트림들 (411 내지 414) 를 믹싱된 데이터 스트림들 (421 내지 424) 로 매핑하기 위한 알고리즘 및/또는 패턴을 알고 있다. 따라서, 수신기는 원본 데이터 스트림들 (461 내지 464) 를 복원하기 위하여 수신된 데이터 블럭들 (451 내지 454) 을 디매핑, 또는 언믹싱할 수 있다. 복원된 데이터 스트림들 (461 내지 464) 는 그 후에 통상적인 방법을 사용하여 디매핑/복조되고, 디인터리빙되고 복호화될 수 있다.
도 4a 및 4b 로부터 복원된 데이터 스트림들은 모든 MIMO 채널들을 통하여 , 바람직하게는 의사 랜덤 패턴으로, 송신되었던 데이터 블럭들로 구성됨을 알 수 있다. 예를 들어, 복원된 데이터 스트림 (411) 은 데이터 블럭 A1, A2, A3, .. 을 포함한다. 이들 데이터 블럭들은 첫번째, 두번째, 세번째, 등의 MIMO 채널들을 통하여 송신된다. 다른 복원된 데이터 스트림들은 유사하게 모두 MIMO 채널들을 통하여 송신되었다. 모든 MIMO 채널들을 통하여 각각의 데이터 스트림들을 송신함으로써, 각각의 데이터 스트림은 평균적으로, 동일한 채널 상태를 경험한다. 바꾸어 말해서, 각각의 데이터 스트림들은 각각의 MIMO 채널들을 통하여 대략적으로 데이터 블럭들의 1/4 정도를 송신되도록 하므로, 시간의 1/4 동안에 각각의 MIMO 채널들의 채널 상태를 경험한다.
서로 다른 채널들의 SNR 이 [+15] dB 로부터 [-15] dB 로 변하는 상술한 예 를 고려하면, 이들 네 개의 모든 채널들로 각각의 데이터 스트림을 송신하는 것은 [+15] dB 와 [-15] dB 사이의 어떤 곳에 있는 평균적인 SNR 을 야기시킨다. 예를 들어, SNR 은 [+5] dB 일 수도 있다. 서로 다른 데이터 스트림들의 SNR 이대부분 정확하게 일치하지는 않을 것이지만, 그들을 대략적으로 동등할 것이고, 통상적인 MIMO 시스템 내에서의 SNR 변화에 비하여 확실히 적게 변할 것이다.
서로 다른 데이터 스트림들과 관련된 SNR 을 균등화시키는 이점을 제공하는 것에 덧붙여서, 모든 MIMO 물리 채널들을 통해서 각각의 데이터 스트림들을 송신하는 것은 부가적인 이점일 수도 있다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 다이버서티 (diversity) 가 더 강인한 체널을 제공한다는 점에 있어서, 데이터 스트림의 송신에 서로 다른 신호 경로들을 사용한다는 이점이 있다.
각각의 데이터 스트림들이 다중 물리 채널들을 통하여 송신된다면, 서로 다른 데이터 스트림들이 채널들 상에서 믹싱되는 방법을 결정하는 것은 필수적이다. 바꾸어 말해서, 특정 시간에 어떤 안테나에 의하여 어떤 데이터 스트림이 전송될 것인가를 결정하는 것이 필수적이다. 어떤 실시예에서는, 데이터 스트림들을 서로 다른 안테나를 통하여 단순하게 순환시키는 것도 가능할 수도 있다. 예를 들어, 네 개의 채널들이 있다면, 연속적인 데이터 스트림의 블럭들은 안테나 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4 등에 의하여 송신될 수도 있다.
이러한 단순 순환을 이용하는 것에 이점이 있을 수도 있지만, 데이터 스트림들과 연관된 SNR 의 균등화 및 다이버서티 이점이라는 모두의 관점에 있어서, 데이터 스트림들과 물리적 채널들의 가능한 조합의 모든 치환 (full permutation) 을 포함하는 의사 랜덤 패턴이 사용된다면, 더 나은 성능이 달성될 수도 있을 것이라는 점을 생각할 수 있다. 여기에서 사용되는, 조합들의 "모든" 치환이란, 데이터 스트림들 및 물리 채널들로 된 조합들의 모든 가능한 순서들을 의미한다. 도 5 에 예가 도시된다.
도 5 를 참조하면, 네 개의 MIMO 채널들을 통하여 송신되는 네 개의 데이터 스트림들의 모든 가능한 치환을 도시한 테이블이 나타난다. 특정 데이터 스트림에 대응하는 데이터 블럭들은 같은 문자로 식별된다. 예를 들어, 첫번째 데이터 스트림으로부터의 모든 데이터 블럭들은 문자 'A' 로 식별된다. 두번째, 세번째, 네번째 데이터 스트림들의 블럭들은 문자들 "B", "C" 및 "D" 로 식별된다. 테이블의 각각의 열은 특정 MIMO 채널에 대응한다. 테이블의 각각의 행은 MIMO 채널 상으로 송신되는 연속적인 데이터 블럭들에 대응한다.
시간의 특정 지점에서 (즉, 테이블의 각각의 열에서) 하나의 데이터 블럭은 네 개의 데이터 스트림 각각으로부터 송신된다는 점을 알 수 있다. 첫번째 (가장 왼쪽) 열에서, 데이터 스트림들 A, B, C 및 D 로부터의 데이터 블럭들은 MIMO 채널들 1, 2, 3, 및 4 를 통하여 각각 송신된다. 다음 열에서, 데이터 스트림들 (또는 MIMO 채널들) 은 순환되어 데이터 스트림 A, B, C, 및 D 로부터의 데이터 블럭들은 MIMO 채널들 2, 3, 4, 및 1 을 통하여 각각 송신된다. 데이터 스트림들은 이러한 순서로 데이터 블럭들에 의하여 더 많이 순환된다.
다섯번째 열에서, 원래의 순서 내의 데이터 스트림들은 데이터 스트림들 및 MIMO 채널들의 원래의 조합으로 되돌아온다 (즉, MIMO 채널들 1, 2, 3, 및 4 에 각 각 데이터 스트림 A, B, C, 및 D). 이러한 조합을 반복하기 보다는, 데이터 스트림 A, B, C, 및 D 가 각각 MIMO 채널 1, 2, 4, 및 3 을 통하여 송신되도록 데이터 스트림들은 치환된다. 그 후에, 각각의 데이터 스트림들로부터의 블럭이 각각의 MIMO 채널들을 통하여 다시 송신될 때까지 데이터 스트림들은 이 순서대로 순환한다.
이러한 프로세스는 데이터 스트림들 및 MIMO 채널들의 조합들의 각각의 치환에 대하여 반복된다. 네 개의 데이터 스트림들은 다음과 같은 여섯 개의 서로 다른 치환들로 정렬될 수 있다: A-B-C-D; A-B-D-C; A-C-B-D; A-C-D-B; A-D-B-C; 및 A-D-C-B. 이러한 순서의 데이터 스트림들 각각은 네 개의 서로 다른 MIMO 채널들을 통하여 순환될 수 있다. 예를 들어, A-B-C-D 는 채널 1-2-3-4, 4-1-2-3, 3-4-1-2, 또는 2-3-4-1 을 통하여 송신될 수 있다. 결과적으로 네 개의 데이터 스트림들 및 네 개의 MIMO 채널들의 서로 다른 24 개의 조합들 (4 팩토리얼, or 4!) 이 존재한다. 개시의 목적을 정리하기 위해, 이러한 서로 다른 조합들을 모두 사용하는 MIMO 채널들 통한 데이터 스트림들의 송신은 조합들의 모든 치환으로 지칭된다.
여기에서 설명된 시스템은 설명하기 위한 의도로 사용되었고, 다른 실시예들은 서로 다른 개수의 데이터 스트림들 및/또는 MIMO 채널들을 가질 수도 있다. 데이터 스트림의 개수가 MIMO 채널들의 개수와 같은 실시예에서, 데이터 스트림과 MIMO 채널들의 서로 다른 조합들의 개수는 n! (n 팩토리얼) 로 주어지고, n 은 데이터 스트림들/MIMO 채널들의 개수이다. 따라서, 예를 들어, 세 개의 데이터 스트림과 세 개의 MIMO 채널을 갖는 시스템이라면 모든 치환에서 3! 또는 6 의 서로 다른 조합을 갖는다. 다섯 개의 데이터 스트림 및 다섯 개의 MIMO 채널을 갖는 시스템이라면 모든 치환에서 5! 또는 120 개의 서로 다른 조합을 갖는다.
데이터 스트림들 각각의 블럭들은 모든 MIMO 채널들을 통하여 송신되고 본질적으로 동일한 채널 상태를 경험하므로, 서로 다른 데이터 스트림들의 SNR 은 변화가 적다. 이상적으로, 데이터 스트림들의 SNR 들은 서로 같다. 따라서, 데이터 스트림들 모두를 표현하는 단일한 SNR 의 형태로 송신기에 피드백을 제공하는 것이 가능할 수도 있다. 그러나, 이것은 데이터 스트림들에 대하여 가장 높은 처리량을 제공하지는 않을 수도 있다.
일 실시예에서, MIMO 수신기는 비선형 간섭 소거가 없는 선형 수신기이다.
수신기에서 순차적 간섭 소거 동작이 없다면, 가장 높은 데이터 레이트는 상술한 의사 랜덤 안테나 치환을 적용함으로써 단일한 SNR 피드백만으로도 달성될 수 있다. 심볼 시간 K 에서 N × N MIMO 시스템의 수신된 벡터는 다음과 같은 y(k) 로 표시된다.
Figure 112007072322850-pct00001
선형 최소 평균 제곱 에러 (minimum mean squared error ; MMSE) 수신기 내의 i 번째 스트림의 SNR 은
Figure 112007072322850-pct00002
이고, i 번째 잡음 공분산 행렬은 다음과 같이 표시된다.
Figure 112007072322850-pct00003
(1) 내지 (3) 에서,
Figure 112007072322850-pct00004
은 채널 행렬을 나타내고,
Figure 112007072322850-pct00005
은 정규화된 신호 벡터를 나타내고, nN ×1(k) 는 분산이 차원당 σ2 인 N 개의 수신 안테나에 의하여 수신된 백그라운드 잡음 벡터를 나타낸다. 여기에서 고려되는 MIMO 시스템은 N 개의 데이터 스트림, N 개의 송신 안테나, 및 N 개의 수신 안테나를 가지지만, MIMO 송신 스트림들의 개수는 송신 안테나들의 개수 또는 수신 안테나들의 개수와 같을 필요는 없다. 송신 안테나들의 개수 및 수신 안테나들의 개수는 또한, 같은 필요가 없다.
일반적으로, 서로 다른 송신 안테나들에 대하여 서로 다른 수신 채널 벡터들이 존재하므로 서로 다른 스트림들은 서로 다른 SNR 값들을 보게 될 것이다. 부호화 블럭 내의 심볼의 개수 및 시스템 대역폭을 K 및 W 라고 나타내는 경우, PARC 시스템의 i 번재 스트림에 대한 달성가능한 데이터 레이트 (초당 비트수) 는 다음의 매핑 (또는 다른 임의의 적절하게 설계된 SNR-레이트 매팅 식) 을 사용함으로써 준-정적 (quasi-static) 채널 내에서 계산될 수 있다.
Figure 112007072322850-pct00006
준-정적 채널이 가정되었기 때문에, 시간 인덱스 k 는 의도적으로 생략될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 이들 N 개의 요청된 데이터 레이트들은 다음 N 개의 스트림 데이터 프레임을 부호화하기 위해 피드백되고 사용된다. 독립적인 스트림별 부호화에 의하여 달성될 수 있는 총 데이터 레이트는 다음과 같다.
Figure 112007072322850-pct00007
도 3 내지 4 에 의사 랜덤 안테나 친환이 적용된다면, N 스트림들의 데이터 레이트는 같은 값을 가진다는 점을 알 수 있다. 더욱 자세하게, 시간 k 에서 i 번째 스트림의 치환된 안테나 인덱스가 π(i,k) 로 주어진다면, 달성가능한 i 번째 스트림의 데이터 레이트는 다음과 같고,
Figure 112007072322850-pct00008
모든 R(i) 는 같은 값을 가진다. 부호화되는 프레임 사이즈가 크고 터보 코딩과 같이 랜덤에 비슷한 코딩이 사용되면, 총 달성가능한 데이터 레이트는 여전히 (5) 에 의해 주어진다. MMSE 수신기가 아닌, 선형 zero-forcing (ZF) 또는 정합필터 (MF) 수신기가 가정되더라도, PARC 와 의사 랜덤 안테나 치환 사이의 관계는 유사하다. 모든 치환을 택하는 대신 안테나 순환 동작 및 단일 SNR 피드백만이 선형 수신기 내에서 최대 데이터 레이트를 달성하기 위해 필요하다는 점이 주목되어야 한다.
일 실시예에서, MIMO 수신기는 데이터 스트림들을 복호화하는 경우 순차적 간섭 소거 (SIC) 방법을 사용한다. SIC 수신기는, 먼저 데이터 스트림들 중 하나를 복호화하고, 나머지 데이터 스트림 내에서의 어느 정도의 간섭을 소거하기 위하여 이 정보를 사용한다. 더욱 자세하게는, 첫번째로 복호화된 데이터 스트림은 그것이 송신되는 동안 생성하는 간섭을 다시 발생시키기 위해 사용된다. 이 간섭은 수신된 중첩 데이터 스트림들로부터 소거될 수 있다. 두번째 데이터 스트림은 그 후 복호화될 것이다. 이러한 데이터 스트림들의 간섭은 첫번째 데이터 스트림으로부터의 중첩 소거의 결과로서 감소되기 때문에, 두번째로 복호화된 데이터 스트림의 SNR 은 첫번째로 복호화된 데이터 스트림의 SNR 보다 크다. 두번째로 복호화된 데이터 스트림은 그 후에 나머지 데이터 스트림들 내의 약간의 간섭을 소거하기 위해 첫번째 데이터 스트림으로서 같은 방식으로 사용된다. 이러한 프로세스는 나머지 데이터 스트림들의 각각에 대하여 반복된다.
이러한 SIC 방법이 사용되는 경우, 특정 데이터 스트림과 관련된 SNR 은 데이터 스트림이 복호화되는 순서에 대응하는데, 첫번째 데이터 스트림은 가장 낮은 SNR 을 갖도록 복호화되고, 마지막 데이터 스트림은 가장 높은 SNR 을 갖도록 복호화된다. 서로 다른 데이터 스트림들의 SNR 은 동일하지 않기 때문에, 데이터 스트림들은 서로 다른 데이터 레이트를 지원한다 (즉, 부호화된다.) 가장 낮은 SNR 을 가진 데이터 스트림은 가장 낮은 데이터 레이트를 지원하고, 가장 높은 SNR 을 가지는 데이터 스트림은 가장 높은 데이터 레이트를 지원한다. 단일한 SNR 값이 피드백으로서 수신기에 의하여 제공되고 각각의 데이터 스트림을 부호화하기 위해 데이터 레이트를 선택하는 기준으로서 송신기에 의하여 사용된다며, 더 높은 SNR 을 가지는 데이터 스트림들에 대한 최대의 가능한 처리량은 달성되지 않을 것이다. 따라서, 적절한 데이터 레이트가 각각의 데이터 스트림에 대하여 선택될 수 있도록 서로 다른 데이터 스트림들의 SNR 사이에 대한 어떠한 임의의 표시를 제공하는 것이 이러한 실시예에서 유용하다.
MMSE-SIC 또는 ZF-SIC 복호기가 수신기에서 사용될 경우, N 개의 SNR 값들이 피드백으로서 제공되지 않을 경우 엄격한 의미에서 최대 데이터 레이트는 달성될 수 없을 것이다. 그러나, 대부분의 최대 데이터 레이트는 여기에서 설명되는 바와 같이, 압축된 SNR (또는 감소된 피드백) 과 함께, 적절한 근사식을 적용함으로써 실질적인 의미에서 달성될 수 있다.
반면에, 의사 랜덤 안테나 치환을 포함하는 MF-SIC 복호기를 사용하는 경우, 다른 데이터 스트림들의 SNR 값들은 처선째 데이터 스트림의 SNR 및 스트림들 사이의 평균 채널 상관 팩터를 사용하여 송신기에서 더욱 정확하게 계산될 수도 있다. MF 의 출력 (또는 파일럿-가중된 결합기) 에서 첫번째 스트림의 순간적인 SNR 은 다음과 같이 표현되고,
Figure 112007072322850-pct00009
P, N, 및 σ2 각각은 신호 에너지, 데이터 스트림들의 개수 및 백그라운드 잡음의 분산을 나타낸다. 부화화된 프레임의 평균 SNR 을 계산하는 가장 단순 한 방법 (달성가능한 데이터 레이트에 관하여 비록 최적은 아니지만) 은 평균 신호 파워 ( 또는 더욱 상세하게는, 산술 평균) 에 대한 평균 (산술 평균) 간섭 및 잡음의 파워의 비를 구하는 것으로서, 그것은 다음과 같으며
Figure 112007072322850-pct00010
평균 채널 상관 팩터는 다음과 같이 계산된다.
Figure 112007072322850-pct00011
동일한 방법으로, 첫번째 i-1 스트림들의 소거 후에 복호화되는, i 번째 스트림의 부호화된 프레임의 평균 SNR 이 계산될 수 있다. 의사 랜덤 안테나 치환의 대칭적인 구조 때문에, 첫번째 스트림의 그것에 대한 유사한 SNR 결과는 유효한 간섭 신호들의 개수의 불일치에 의하여 달성되며, 그것은 다음과 같이 표현된 다.
Figure 112007072322850-pct00012
수식 (8) 내지 (10) 에서, 첫번째 스트림과 i 번째 스트림 사이의 SNR 의 관계가 도출되며, 그것은
Figure 112007072322850-pct00013
또는, 동일하게, SNR 관계는 다음과 같이 마지막 스트림의 SNR 로써 다시 씌여질 수 있다.
Figure 112007072322850-pct00014
따라서, 첫번째 복호화된 스트림 (또는 마지막 또는 임의의 다른 복호화된 트림) 및 평균 채널 상관 팩터가 이용가능하다면, MF-SIC 수신기에 구비되는 의사 랜던 안테나 치환 시스템의 다른 스트림들의 SNR 값들은 정확하게 예측될 수 있다. 그러나, 식 (11) 내지 (12) 는, 오직 하나의 SNR 값 및 하나의 상관 파라미터가 이용가능할 경우, 어떻게 모든 데이터 스트림의 SNR 값들의 완전한 세트가 복원될 수 있는지에 대한 하나의 예를 나타낼 뿐이다. 더욱 적절하고 최적화된 레이트 선택을 위해서는 (10) 의 산술 평균에 기초한 SNR 보다 (6) 에 기초한 더욱 정교한 유효 SNR 이 피드백으로서 제공되어야 한다는 점이 주목되어야 한다. 따라서, 실제의 구현에서는, 주어진 MIMO 시스템 내에서 스트림들의 SNR 관계를 효과적으로 설명하는 임의의 다른 수식이 기준 SNR 및 하나 또는 일련의 보조 파라미터들과 함께 사용될 수 있다. 보조 파라미터들은 평균 채널 상관 팩터, △SNR, 또는 임의의 다른 것일 수도 있다.
MF-SIC 수신기의 경우 SNR 값의 정확한 계산인, (11) 내지 (12) 의 SNR 예측 수식은 MMSE-SIC 수신기의 SNR 아래쪽의 경계로서 사용될 수 있다. 실제로, 마지막으로 복호화된 스트림의 SNR 은 백그라운드 잡음이 백색 잡음 (white noise) 이라면 MF-SIC 와 MMSE-SIC 사이에서 동일할 것이고, 다른 스트림들 사이에서의 SNR 갭 (즉, MMSE SNR - MF SNR) 은 평균 채널 상관 팩터에 크게 의존할 것이다. 평균 채널 상관 팩터가 작은 경우 (또는, 대부분의 공간 시그네처 (signature) 가 서로 거의 직교인 경우), 상기 갭은 다른 스트림들에 대해서도 거의 0 일 것이다 (그리고 서로 다른 스트림들에서 SNR 값은 거의 같을 것이다); 그렇지 않을 경우 그것은 커질 수도 있다. MS 가 마지막으로 복호화된 스트림의 SNR 및 (9) 의 평균 채널 상관 팩터를 되돌려 준다고 가정하면, 첫번째 스트림이 복호화되면 다음 스트림들도 거의 확실히 복호화될 수 있도록 기지국은 (12) 에 기초하여 보수적으로 레이트를 선택할 수 있다. 다른 한편으로는, 기지국은 진보된 수신기 ( 즉, MMSE-SIC) 의 용량을 고려하여 보고된 평균 채널 상관 팩터를 더 작은 값으로 줄일 수 있다: (9) 의 보고된 평균 채널 상관 팩터는 그것이 크다면 더욱 크게 줄 어들 수도 있고, 그것이 작다면 거의 그대로 유지된다.
반면에, 기지국은, (12) 의 커브 (또는 MMSE-SIC 또는 ZF-SIC 에 대하여 또다른 적절하게 설계된 커브) 가 발생된 SNR 값에 가능하면 가까워질 수 있도록, 실제로 복호화 단계에서 N 개의 스트림들의 모든 평균 SNR 값들은 발생시키고 최적의 유효 평균 채널 상관 팩터를 추정할 수 있다. 그 후 기지국이 (12) 에 따른 레이트를 선택할 수 있도록 마지막 스트림의 SNR 및 유효 평균 채널 상관 팩터가 피드백된다.
실제로, 간결함, SNR 관계에 대한 효과적인 기재 등에 의하여 MMSE-SIC 또는 ZF-SIC 수신기의 경우에 (12) 보다 저 양호한 근사적인 SNR 관계를 도출할 수도 있다. 예를 들어, 덧셈으로 표현된 SNR 관계인
Figure 112007072322850-pct00015
으로 표현하거나, 곱셈으로 표현된 SNR 관계
Figure 112007072322850-pct00016
으로, 적절히 선택된 보조 파라미터 ρ 및 재귀 함수 f(i)(ㆍ,ㆍ) 를 이용하여 표현할 수도 있다. 재귀 함수는 간단한 구현을 위하여 상수값, 예를 들어,
Figure 112007072322850-pct00017
을 취할 수도 있다.
일 실시예에서, 수신기에 의하여 제공되는 피드백은 기준 SNR 값과 △SNR 값으로 구성된다. 각각의 데이터 스트림들이 경험하는 채널 품질이 동일하기 때 문에, 각각의 데이터 스트림들에 대한 SNR 의 상이함은 연속적인 데이터 스트림들을 복호화하는 경우 간섭의 소거로부터 야기된다. 연속적인 데이터 스트림들의 SNR 에 대한 SIC 의 효과는 잘 동작하며 잘 이해될 수 있기 때문에, 기준 SNR 값은 첫번째로 복호화된 채널 (또는 시스템 설계에 의존하여 마지막으로 복호화된 채널 또는 다른 임의의 소정의 채널) 에 대한 실제 SNR 값이고 △SNR 은 연속적으로 복호화된 채널 각각에 대한 SNR 의 증가된 값 (또는 시스템 설계에 따라서 감소된 값) 인 경우, 데이터 스트림들의 SNR 은 기준 SNR 값 및 △SNR 값에 의하여 합리적으로 근사될 수 있다. 예를 들어, 첫번째로 복호화된 채널의 SNR 은 기준 SNR 과 같고, 두번째로 복호화된 채널의 SNR 은 기준 SNR 에 △SNR 을 더한 값과 같고, 세번째로 복호화된 채널의 SNR은 기준 SNR 에 △SNR 를 두 번 더한 것과 같다. 기지국은 이동국이 데이터 스트림들은 복호화하고 따라서 SNR (기준 SNR 과 복수개의 △SNR 의 합) 을 적절한 데이터 스트림들에 적용하는 순서를 안다고 가정한다는 점을 주목해야 한다. 상기 계산 및 △SNR 의 덧셈 연산은 선형 스케일 또는 데시벨 (dB) 스케일 중 하나 일 수 있다. dB 스케일에서의 덧샘 연산은 선형 스케일에서의 곱셈 연산에 대응하므로, 선형 및 dB 스케일의 덧셈 연산은
Figure 112007072322850-pct00018
과 함께 수식 (13) 및 (14) 를 사용하는 것과 각각 동일하다.
도 6 을 참조하면, 일 실시예에 따라서 의사 랜덤 안테나 치환 및 순차적 간섭 소거를 사용하는 시스템의 구조를 도시하는 기능 블럭도가 나타난다. 이 실 시예에서, 시스템은 송신기 (610) 및 수신기 (620) 을 구비한다. 일 실시예에서는, 통신 하향 링크를 형성하기 위하여 송신기 (610) 이 무선 기지국 내에서 구현되고 수신기 (620) 은 무선 이동국 내에서 구현된다. 또한, 이동국은 송신기를 구비하고 기지국은 대응하는 통신 상향 링크를 형성하기 위해 수신기를 구비한다.
송신기 (610) 및 수신기 (620) 은 네 개의 채널들을 송수신하도록 구성된 MIMO 디바이스들이다. 송신기 (610) 은 네 개의 데이터 스트림들을 처리하고 네 개의 물리적인 MIMO 채널들의 의사 랜덤 조합을 통하여 대응하는 부호화된 데이터 스트림들을 송신하도록 구성된다. 수신기 (620) 은 네 개의 MIMO 채널들 상으로 데이터를 수신하고, 부호화된 데이터 스트림들을 복원하고 원본 데이터 스트림들을 재생성하기 위해 이들 데이터를 처리한다.
송신기 (610) 에 관하여 언급하면, 네 개의 원본 데이터 스트림들은 부호기 (630) 에 의하여 수신된다. 각각의 부호기는 특정 데이터 스트림에 대하여 선택된 데이터 레이트에서 대응하는 데이터 스트림을 부호화한다. 부호화된 데이터 심볼들은 그 후에 인터리버 (635) 에 의하여 인터리빙되고 매퍼 (640) 에 의하여 변조 심볼들로 매핑된다. 그 후 변조 심볼들은 치환 유닛 (645) 에 의하여 안테나 (650) 로 매핑된다. 그 후 변조 심볼들은 치환 유닛 (645) 에 의하여 구현된 치환 방식에 따라서 안테나 (650) 에 의하여 송신된다.
수신기 (620) 에 관하여 언급하면, 송신된 심볼들은 안테나 (655) 에 의하여 수신되고 이퀄라이저 (660) 들 중 첫번째 것으로 포워딩된다. 이 첫번째 이퀄 라이저는 데이터 스트림들 중 첫번째 것에 대하여 SNR 을 계산하고 디매퍼 (665) 들 중 첫번째 것으로 신호를 포워딩한다. 그 후 부호화된 심볼들은 디인터리버 (670) 들 중 첫번째 것에 의하여 디-인터리빙되고, 복호기 (675) 들 중 첫번째 것에 의하여 복호화된다. 복호된 데이터는, 첫번째 데이터 스트림에 대응하는 간섭을 재생성하고 수신된 신호로부터 이 간섭을 소거하는, 간섭 소거기 (680) 들 중 첫번째 것으로 제공된다. 유사한 처리 경로가 나머지 데이터 스트림들 각각에 대응하는 신호들에 대하여 제공된다.
네 개의 모든 데이터 스트림들이 복호화된 후에, SNR 은 각각의 데이터 스트림들에 대하여 결정된다. 상술한 바대로, 데이터 스트림들의 SNR은 그것들은 모든 MIMO 채널들을 통하여 송신함으로써 이퀄라이징되어서, 데이터 스트림들 각각에 대하여 결정된 SNR 의 차이값들은 순차적 간섭 소거로부터 발생한다. 그 결과, 수신기는 네 개의 데이터 스트림들에 대응하는 적게 변하는 SNR 의 세트에 대하여 압축된 SNR 메트릭을 계산한다. 일 실시예에서, 이 압축된 메트릭은 기준 SNR 값과 △SNR 값으로 구성되고, △SNR 값은 선형 스케일 또는 dB 스케일 중 하나의 연속적인 데이터 스트림들의 SNR 값들 사이의 차이이다. 그 후, 이 압축된 메트릭은 송신기에 피드백으로서 제공되기 때문에, 송신기는 , 압축된 SNR 메트직으로부터 결정되는, 대응 SNR 에 기초하여 서로 다른 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터 레이트들을 조절할 수 있다.
이 시스템의 동작은 도 7 에 도시된 바와 같이 요약될 수 있다. 도 7 은 일 실시예에 따라서 데이터 스트림들을 처리하는 경우 데이터 레이트의 제어를 위 하여 피드백으로서 제공되는 압축된 메트릭의 결정 뿐만 아니라 MIMO 통신 채널 내에서 보수개의 데이터 스트림들의 처리 및 송신을 나타내는 흐름도이다.
도 7 에서 설명된 바와 같이, n 개의 최초 데이터 스트림들의 세트는 부호화된 대응 데이터 스트림을 생성하는 첫번째 프로세스 (단계 700) 이다. 이러한 프로세싱은 송신기 (610) 의 컴퍼넌트들 (630, 635 및 640) 에 의하여 수행되는 모든 데이터 프레임에 대한 부호화, 인터리빙 및 매핑/변조에 대응한다. 그 후, 각각의 부호화된 데이터 스트림들의 프레임의 연속적인 부분 (예를 들어, 블럭들) 들은 복수개의 MIMO 채널들 (단계 705) 에 번갈아 송신된다. 상술한 바와 같이, MIMO 채널에 번갈아 송신하는 것은 ,예를 들어, 의사 랜덤 패턴을 따를 수도 있다. 일 실시예에서, 의사 랜덤 패턴은 데이터 스트림들과 MIMO 채널들의 조합의 모든 가능한 치환을 포함한다. 부호화된 데이터 스트림들의 믹싱 및 송신은 송신기 (610) 읜 컴퍼넌트 (645 및 650) 에 대응된다.
송신된 데이터는 그 후에 수신기 (710) 에 의하여 수신된다. 수신기는 서로 다른 MIMO 채널들을 공간으로 구별할 수 있는 MIMO 수신기이다. 데이터 스트림들의 믹싱된 부분들은 분리되고 부호화된 데이터 스트림들은 복원된다 (단계 715). 부호화된 데이터 스트림들이 복원된 후에, SNR 은 각각의 부호화된 데이터 스트림들에 대하여 결정되고, 부호화된 데이터 스트림들은 최초의 데이터 스트림들로 복화화된다 (단계 720,725). 상술한 바와 같이, 도 6 의 실시예에서, 데이터 스트림들은 순차적으로 복호화되고 북호화된 데이터 스트림들에 대응하는 간섭을 재생성하고 그 후에 소거하기 위하여 사용될 수 있다.
각각의 데이터 스트림들에 대한 SNR 이 결정되는 경우에, 압축된 SNR 메트릭은 이들 값으로부터 계산된다 (단계 730). 상술된 바와 같이, 일 실시예에서의 압축된 메트릭은 기준 SNR 값과 △SNR 값을 포함한다. 압축된 SNR 메트릭은 그 후에 송신기로 재송신된다 (단계 735). 이전에 지적된 바와 같이, 송신기 (610) 및 수신기 (620) 는 피드백으로서 압축된 SNR 메트릭을 송신하기 위해 사용되는 상향 링크 송신기 및 수신기 (도 6 에서는 미도시) 를 또한 포함하는 무선 통신 시스템의 하향 링크를 형성한다. 압축된 SNR 메트릭이 수신되는 경우, 각각의 데이터 스트림들에 대한 SNR 은 복원되고 (단계 740), 각각의 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터 레이트들은 이들 SNR 값들에 기초하여 조절된다 (단계 745). 수신기가 순차적 간섭 소거를 사용하지 않으면, △SNR 은 선형 스케일의 경우에는 0 으로 설정되고 dB 스케링의 경우 0 dB 로 설정된다.
일 실시예에서, 수신기는 송신 안테나의 일부를 끄도록 요청하는 정보를 부가적으로 피드백할 수도 있다. 그 후에, 표시되는 의사 랜덤 안테나 치환 및 압축된 SNR 피드백은 실제로 데이터 스트림들을 송신하는 액티브한 송신 안테나들에만 적용될 것이다.
다른 일 실시예에서, 액티브한 데이터 스트림들의 개수 (Ns) 는 송신 안테나의 개수 (Nt) 보다 작다. 그 후에, Nt - Ns 개의 송신 안테나는 주어진 시간에 어떠한 신호도 송신하지 못 할 수도 있다. 이러한 경우에라도, Nt - Ns 개 만큼의 데이터 스트림들이 더 존재하고, 그것들이 모두 0 송신 파워를 갖는 것으로 간주함으로써, 의사 랜덤 안테나 치환 및 압축된 SNR 피드백이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 앞서는 실시예는 발명을 설명하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것이 아니다. 다른 실시예들은 상술한 시스템 및 방법들로부터의 다양한 변형물을 가질 수도 있다. 예를 들어, 다른 실시예들은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 제외한 값을 포함하는 압축된 피드백 메트릭을 사용할 수도 있다. 실제로, 상기 메트릭은 수신되고, 복호화된 데이터 스트림들의 에러 레이트와 같이 SNR 이 아닌 다른 값을 포함할 수도 있다. 또다른 실시예는 서로 다른 형태의 수신기들 (예를 들어, SIC 를 사용하지 않는 것), 서로 다른 개수의 채널들 및 다른 변형물을 또한 포함할 수도 있다.
위에서 상세하게 설명되지는 않았지만, 상술된 기능은 이들 디바이스들의 개별적인 프로세싱 서브시스템 내에서 실행되는 적절한 프로그램을 제공함으로써 무선 통신 시스템의 이동국 및 기지국 내에서 구현될 수도 있다는 점이 주목되어야 한다. 그 후에, 프로세스 서브시스템은 이동국과 기지국들의 개별적인 송수신 서브시스템들에 의하여 데이터를 처리하고 송신/수신하는 것을 제어한다.
프로그램 명령들은 통상적으로 개별적인 프로세스 서브시스템에 의하여 판독 가능한 저장 매체에 포함된다. 예시적인 저장 매체는 RAM 메모리, 플래쉬 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체일 수도 있다. 상술된 기능을 수행하는 프로그램 명령어들을 포함하는 그러한 저장 매체는 본 발명의 다른 실시예를 포함한다.
당업자는 다양한 서로 다른 기술들 및 기법들 중 임의의 기술 또는 기법을 이용하여 정보 및 신호를 나타낼 수도 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령, 커맨드 (commands), 정보, 신호, 비트, 심볼, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자계 또는 자성 입자, 광계 또는 광자, 또는 이들의 임의의 조합으로 나타낼 수도 있다.
또한, 당업자는 여기에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들을 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현할 수도 있음을 알 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 대체 가능성을 분명히 설명하기 위하여, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들을 주로 그들의 기능의 관점에서 상술하였다. 그러한 기능이 하드웨어로 구현될지 소프트웨어로 구현될지는 전체 시스템에 부과된 특정 애플리케이션 및 설계 제약 조건들에 의존한다. 설명된 컴퍼넌트들, 블럭들, 모듈들, 회로들 및 단계들은 재정령 될 수도 있고, 다른 실시예내에서 다르게 재구성될 수도 있다는 점이 주목되어야 한다. 당업자는 설명된 기능을 각각의 특정 애플리케이션에 대하여 다양한 방식으로 구현할 수도 있지만, 그러한 구현의 결정이 본 발명의 범주를 벗어나도록 하는 것으로 해석하지는 않아야 한다.
여기에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 또는 기타 프로그래머블 로 직 디바이스, 별도의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별도의 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 결합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다른 방법으로, 그 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 임의의 기타 다른 구성물로 구현될 수도 있다.
개시되어 있는 실시형태들에 대한 이전의 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 당업자는 이들 실시형태에 대한 다양한 변형들을 명백히 알 수 있으며, 여기에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 설명된 실시형태들에 제한되는 것이 아니라, 여기에서 개시된 원리 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (51)

  1. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법으로서,
    복수의 MIMO 채널을 통하여 치환 방식에 의해 제 1 스테이션으로부터 제 2 스테이션으로 복수의 데이터 스트림들의 각각을 송신하는 단계;
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들을 역-치환하는 단계;
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들의 각각에 대한 품질 메트릭을 결정하는 단계;
    상기 데이터 스트림들의 각각에 대한 상기 품질 메트릭에 기초하여 상기 제 2 스테이션에서 압축된 품질 메트릭을 결정하는 단계; 및
    상기 제 2 스테이션으로부터 상기 제 1 스테이션으로 상기 압축된 품질 메트릭을 송신하는 단계를 포함하고,
    치환 방식에 의해 상기 데이터 스트림들을 송신하는 상기 단계는 의사 랜덤 (pseudorandom) 패턴으로 상기 MIMO 채널들 상의 상기 데이터 스트림들을 믹싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션에서 대응하는 데이터 레이트에 따라 상기 복수의 데이터 스트림들의 각각을 부호화하는 단계; 및
    상기 제 1 스테이션에서 상기 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터 레이트를 상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하고,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하고,
    상기 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터 레이트를 상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 조절하는 상기 단계는 상기 기준 SNR 값과 다수의 상기 △SNR 값의 합에 기초하여 각각의 채널에 대한 상기 데이터 레이트를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션은 기지국이고 상기 제 2 스테이션은 이동국인, 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 의사 랜덤 패턴은 상기 데이터 스트림들 및 상기 MIMO 채널들의 가능한 조합들의 모든 치환 (full permutation) 을 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들을 복호화하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들은 순차적 간섭 소거를 사용하여 복호화되는, 방법.
  11. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 방법으로서,
    대응하는 데이터 레이트에 따라 복수의 데이터 스트림들을 부호화하는 단계;
    제 1 스테이션으로부터 제 2 스테이션으로 복수의 MIMO 채널들을 통하여 치환 방식에 의해 상기 데이터 스트림들을 송신하는 단계;
    압축된 품질 메트릭을 수신하는 단계;
    상기 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터 레이트를 상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 조절하고,
    치환 방식에 의해 상기 데이터 스트림들을 송신하는 상기 단계는 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널들 상의 상기 데이터 스트림들을 믹싱하는 단계를 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 의사 랜덤 패턴은 상기 데이터 스트림들 및 상기 MIMO 채널들의 가능한 조합들의 모든 치환을 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림들이 부호화되는 데이터 레이트를 상기 압축된 품질 메트 릭에 기초하여 조절하는 단계는 상기 기준 SNR 값과 다수의 상기 △SNR 값의 합에 기초하여 각각의 채널에 대한 상기 데이터 레이트를 조절하는 단계를 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  17. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 방법으로서,
    복수의 MIMO 채널들을 통하여 복수의 치환된 데이터 스트림들을 수신하는 단계;
    상기 데이터 스트림들을 역-치환하는 단계;
    상기 데이터 스트림들 각각에 대한 품질 메트릭을 결정하는 단계;
    상기 데이터 스트림들 각각에 대한 상기 품질 메트릭에 기초하여 압축된 품질 메트릭을 결정하는 단계; 및
    기지국으로 상기 압축된 품질 메트릭을 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터 스트림들은 상기 데이터 스트림들을 상기 MIMO 채널 상에서 의사 랜덤 패턴으로 믹싱함으로써 치환되는, MIMO 무선 통신 방법.
  18. 삭제
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 의사 랜덤 패턴은 상기 데이터 스트림들 및 상기 MIMO 채널들의 가능한 조합들의 모든 치환을 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림들을 복호화하는 단계를 더 포함하는, MIMO 무선 통신 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림들은 순차적 간섭 소거를 사용하여 복호화되는, MIMO 무선 통신 방법.
  24. MIMO 무선 통신 시스템을 위한 기지국으로서,
    프로세싱 서브시스템; 및
    복수의 송신 안테나를 포함하고 상기 프로세싱 서브시스템에 접속되는 송수신기 서브시스템을 구비하며,
    상기 프로세싱 서브시스템은,
    대응하는 데이터 레이트에 따라서 복수의 데이터 스트림들 각각을 부호화하하고,
    상기 데이터 스트림들을 치환하고, 상기 송신 안테나에 대응하는 복수의 MIMO 채널들을 통하여 상기 데이터 스트림들 각각을 송신하기 위하여 상기 송수신기 서브시스템을 제어하고,
    상기 데이터 스트림들 모두와 관련된 압축된 품질 메트릭을 수신하고,
    상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 상기 데이터 스트림들 각각과 관련된 개별적인 품질 메트릭을 결정하며,
    상기 데이터 스트림들 각각을 부호화하는 데이터 레이트를 상기 데이터 스트림들 각각과 관련된 상기 개별적인 품질 메트릭에 기초하여 조절하도록 구성되고,
    상기 치환은 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널들 상의 상기 데이터 스트림들을 믹싱하는 것을 포함하는, 기지국.
  25. 삭제
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 의사 랜덤 패턴은 상기 데이터 스트림들 및 상기 MIMO 채널들의 가능한 조합들의 모든 치환을 포함하는, 기지국.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하는, 기지국.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하는, 기지국.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 프로세싱 서브시스템은 상기 기준 SNR 값 및 다수의 상기 △SNR 값의 합과 동일한 대응 SNR 을 계산하여 각각의 데이터 스트림이 부호화되는 데이터 레이트를 조절하도록 구성되고,
    연속적인 상기 데이터 스트림들은 연속적으로 더 높은 SNR 을 가지는, 기지국.
  30. MIMO 무선 통신 시스템을 위한 이동국으로서,
    프로세싱 서브시스템; 및
    복수의 수신 안테나를 포함하고 상기 프로세싱 서브시스템에 접속되는 송수신기 서브시스템을 구비하며,
    상기 프로세싱 서브시스템은,
    상기 수신 안테나를 통하여 치환된 데이터 스트림들을 수신하고,
    상기 데이터 스트림들을 역-치환하고,
    상기 데이터 스트림들을 복호화하고,
    상기 데이터 스트림들 각각에 대응하는 개별적인 품질 메트릭을 결정하고,
    상기 데이터 스트림들 각각에 대응하는 상기 개별적인 품질 메트릭에 기초하여 압축된 품질 메트릭을 결정하고,
    기지국으로 상기 압축된 품질 메트릭을 송신하도록 상기 송수신기 서브시스템을 제어하도록 구성되고,
    상기 데이터 스트림은 상기 데이터 스트림을 의사 랜덤 패턴으로 상기 수신 안테나 상에서 믹싱함으로써 치환되는, 이동국.
  31. 삭제
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 의사 랜덤 패턴은 상기 데이터 스트림들 및 상기 MIMO 채널들의 가능한 조합들의 모든 치환을 포함하는, 이동국.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하는, 이동국.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하는, 이동국.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림들을 복호화하는 상기 프로세싱 서브시스템을 더 구비하는, 이동국.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 프로세싱 서브시스템은 순차적 간섭 소거를 사용하여 상기 데이터 스트림들을 복호화하는, 이동국.
  37. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 MIMO 채널들을 통하여 치환 방식에 의해 제 1 스테이션으로부터 제 2 스테이션으로 복수의 데이터 스트림들 각각을 송신하는 수단;
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들을 역-치환하는 수단;
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들 각각에 대한 품질 메트릭을 결정하는 수단;
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들 각각에 대한 상기 품질 메트릭에 기초하여 압축된 품질 메트릭을 결정하는 수단; 및
    상기 제 2 스테이션으로부터 상기 제 1 스테이션으로 상기 압축된 품질 메트릭을 송신하는 수단을 구비하고,
    치환 방식에 의해 송신하는 상기 수단은 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널 상에서 상기 데이터 스트림을 믹싱하도록 구성되는, MIMO 무선 통신 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션에서 대응하는 데이터 레이트에 따라서 상기 복수의 데이터 스트림들 각각을 부호화하는 수단; 및
    상기 제 1 스테이션에서 상기 데이터 스트림들을 부호화하는 상기 데이터 레이트를 상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 조절하는 수단을 더 구비하는, MIMO 무선 통신 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하고,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하고,
    상기 데이터 레이트를 조절하는 수단은 상기 기준 SNR 값과 다수의 상기 △SNR 값의 합에 기초하여 각각의 채널에 대한 상기 데이터 레이트를 조절하도록 구성된, MIMO 무선 통신 시스템.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션은 기지국이고 상기 제 2 스테이션은 이동국인, MIMO 무선 통신 시스템.
  41. 삭제
  42. 제 37 항에 있어서,
    상기 의사 랜덤 패턴은 상기 데이터 스트림들 및 상기 MIMO 채널들의 가능한 조합들의 모든 치환을 포함하는, MIMO 무선 통신 시스템.
  43. 제 38 항에 있어서,
    상기 품질 메트릭은 신호-대-잡음비 (SNR) 를 포함하는, MIMO 무선 통신 시스템.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 압축된 품질 메트릭은 기준 SNR 값 및 △SNR 값을 포함하는, MIMO 무선 통신 시스템.
  45. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림들을 복호화하는 수단을 더 구비하는, MIMO 무선 통신 시스템.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림들을 복호화하는 상기 수단은 순차적 간섭 소거를 사용하여 상기 데이터 스트림들을 복호화화하도록 구성된, MIMO 무선 통신 시스템.
  47. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 데이터 스트림의 각각을 대응하는 데이터 레이트에 따라서 인코딩하는 수단;
    제 1 스테이션으로부터 제 2 스테이션으로 복수의 MIMO 채널을 통하여 치환 방식으로 상기 데이터 스트림을 송신하는 수단;
    압축된 품질 메트릭을 수신하는 수단; 및
    상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 상기 데이터 스트림이 인코딩되는 데이터 레이트를 조절하는 수단을 포함하며,
    치환 방식으로 송신하는 상기 수단은 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널 상으로 상기 데이터 스트림을 믹싱하도록 구성되는, MIMO 무선 통신 시스템.
  48. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 MIMO 채널을 통하여 복수의 치환된 데이터 스트림을 수신하는 수단;
    상기 데이터 스트림을 역-치환하는 수단;
    상기 데이터 스트림의 각각에 대하여 품질 메트릭을 결정하는 수단;
    상기 데이터 스트림의 각각에 대한 상기 품질 메트릭에 기초하여 압축된 품질 메트릭을 결정하는 수단; 및
    상기 압축된 품질 메트릭을 기지국으로 송신하는 수단을 포함하고,
    상기 데이터 스트림은 상기 데이터 스트림을 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널 상에서 믹싱함으로써 치환되는, MIMO 무선 통신 시스템.
  49. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템에 대한 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령은,
    복수의 MIMO 채널을 통하여 치환 방식으로 제 1 스테이션으로부터 제 2 스테이션으로 복수의 데이터 스트림의 각각을 송신하고,
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림을 역-치환하고,
    상기 제 2 스테이션에서 상기 데이터 스트림의 각각에 대한 품질 메트릭을 결정하고,
    상기 데이터 스트림의 각각에 대한 품질 메트릭에 기초하여 상기 제 2 스테이션에서 압축된 품질 메트릭을 결정하고, 그리고
    상기 제 2 스테이션으로부터 상기 제 1 스테이션으로 상기 압축된 품질 메트릭을 송신하도록 수행가능하고,
    상기 치환 방식으로 데이터 스트림을 송신하는 것은 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널 상에서 상기 데이터 스트림을 믹싱하는 것을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  50. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템에 대한 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령은,
    복수의 데이터 스트림의 각각을 대응하는 데이터 레이트에 따라서 인코딩하고,
    복수의 MIMO 채널을 통하여 치환 방식으로 제 1 스테이션으로부터 제 2 스테이션으로 상기 데이터 스트림을 송신하고,
    압축된 품질 메트릭을 수신하고, 그리고,
    상기 데이터 스트림이 상기 압축된 품질 메트릭에 기초하여 인코딩되는 데이터 레이트를 조절하도록 수행가능하고,
    상기 치환 방식으로 데이터 스트림을 송신하는 것은 의사 랜덤 패턴으로 상기 MIMO 채널 상에서 상기 데이터 스트림을 믹싱하는 것을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  51. 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 무선 통신 시스템에 대한 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령은,
    복수의 MIMO 채널을 통하여 복수의 치환된 데이터 스트림을 수신하고,
    상기 데이터 스트림을 역-치환하고,
    상기 데이터 스트림의 각각에 대한 품질 메트릭을 결정하고,
    상기 데이터 스트림의 각각에 대한 품질 메트릭에 기초하여 압축된 품질 메트릭을 결정하고,
    상기 압축된 품질 메트릭을 기지국으로 송신하도록 수행가능하고,
    상기 데이터 스트림은 상기 데이터 스트림을 상기 MIMO 채널 상에서 의사 랜덤 패턴으로 믹싱함으로써 치환되는, 컴퓨터 판독가능 매체.
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