KR100991577B1 - 시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

시공간 동일채널 간섭 소거를 위한 장치, 시스템 및 방법이 설명된다. 장치는 몇몇 심볼과 동일한 시구간 동안 연속적인 부반송파 신호를 스태킹하는 시간 스태킹 모듈과, 하나 이상의 부반송파 상의 스태킹된 심볼에 시공간 빔형성기 가중치를 적용함으로써 시공간 부반송파 빔형성을 수행하는 시공간 부반송파 빔형성기 모듈을 포함한다. 시공간 빔형성기 가중치는 하나 이상의 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 특성에 기초하여 계산될 수 있다. 다른 실시예도 설명되고 청구된다.

Description

시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치, 시스템 및 방법{SYSTEMS AND TECHNIQUES FOR SPACE-TIME CODED COCHANNEL INTERFERENCE CANCELLATION}
현대 무선 통신 시스템은 WLAN 802.11 표준 및 WMAN 802.16 표준과 같은 IEEE 표준에 따라 동작할 수 있다. WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)는 IEEE 802.16-2004 및 802.16e 개정이 물리 계층(PHY) 사양인 IEEE 802.16 표준에 기반한 무선 광대역 기술이다. IEEE 802.16-2004는 알라모우티(Alamouti) 시공간 부호화(STC:Space-Time Coding), 다중 입력 다중 출력(MIMO:Multiple-Input Multiple-Output) 안테나 시스템 및 적응성 안테나 시스템(AAS:Adaptive Antenna Systems)을 포함하는 몇몇 다중 안테나 기술을 지원한다.
셀 기반 WMAN 및 WLAN에서 주파수 재사용은 동일채널 간섭의 출현을 야기한다. 동일채널 간섭은 주파수 효율 및 고 처리율 무선 시스템의 용량을 제한하는 주요 제한 요인으로 고려된다. 미래의 무선 통신 시스템은 STC 및 공간 다중화와 같은 다수의 MIMO 전송 기술을 지원할 것으로 예측된다. 채택된 전송 기술이 몇몇 안테나로부터의 신호 조합을 동시에 전송하는 이웃하는 지국으로부터 MIMO STC 동 일채널 간섭과 같은 서로 다른 유형의 복잡한 MIMO 간섭을 발생시킬 것임은 분명하다.
통상적인 동일채널 간섭 소거(CIC:cochannel interference cancellation) 기술은 유용한 간섭 신호들만의 공간 코릴레이션 차이를 이용하는 것에 기반한다. 이러한 "공간 전용" CIC 기술은 신호 시간 코릴레이션 특성을 고려하지 않는다. 따라서, 복잡한 MIMO 간섭을 억제하기 위해, 수신기 측이 간섭원에서의 송신 안테나 수와 동일한 추가적인 안테나 소자를 가지는 것이 필요하다. 알라모우티 시공간 간섭을 소거하기 위해, 예컨대, 2 개의 추가적인 수신 안테나를 이용하는 시스템이 필요하다.
도 1은 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 논리 흐름의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 시스템 성능의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 시스템 성능의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 시스템 성능의 일 실시예를 도시한다.
도 1은 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 1은 통신 시스템(100)의 블록도 를 도시한다. 다양한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 다수의 노드를 포함할 수 있다. 노드는 일반적으로 통신 시스템(100)에서 정보를 전달하는 임의의 물리적 또는 논리적 개체를 포함할 수 있고, 주어진 설계 파라미터 또는 성능 제한 세트용으로 바람직한 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 도 1은 예로써 제한된 개수의 노드를 도시할 수 있지만, 예시된 구현에 더 많거나 더 적은 노드가 이용될 수 있음을 알 수 있다.
다양한 실시예에서, 노드는 컴퓨터 시스템, 컴퓨터 서브시스템, 컴퓨터, 가전제품, 워크스테이션, 단말기, 서버, 개인용 컴퓨터(PC), 랩탑, 울트라 랩탑, 휴대용 컴퓨터, PDA, 셋탑 박스(STB), 전화기, 이동 전화기, 셀룰러 전화기, 핸드셋, 무선 액세스 포인트, 기지국(BS), 가입자 지국(SS), 이동 가입자 센터(MSC), 무선 네트워크 제어기(RNC), 마이크로프로세서, ASIC과 같은 집적 회로, 프로그램가능 논리 소자(PLD), 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP) 및/또는 네트워크 프로세서와 같은 프로세서, 인터페이스, 입/출력 장치(예컨대, 키보드, 마우스, 디스플레이, 프린터), 라우터, 허브, 게이트웨이, 브릿지, 스위치, 회로, 논리 게이트, 레지스터, 반도체 소자, 칩, 트랜지스터 또는 다른 소자, 기계, 툴, 장비, 부품 또는 이들의 조합을 포함하거나 구현될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 제한되지 않는다.
다양한 실시예에서, 노드는 소프트웨어, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 프로그램, 서브루틴, 인스트럭션 세트, 연산 코드, 워드, 수치, 심볼 또는 이들 의 조합을 포함하거나 구현될 수 있다. 노드는 예컨대, 프로세서가 특정 기능을 수행 하도록 명령하는 사전정의된 컴퓨터 언어, 방식 또는 구문에 따라 구현될 수 있다. 컴퓨터 언어의 예는 C, C++, 자바, 베이직, 펄(Perl), 매트랩, 파스칼, 비주얼 베이직, 어셈블리어, 기계어, 네트워크 프로세서용 마이크로코드 등을 포함할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 제한되지 않는다.
통신 시스템(100)의 노드는 매체 정보 및 제어 정보와 같은 하나 이상의 유형의 정보를 전달하도록 구성될 수 있다. 매체 정보는 일반적으로 영상 정보, 비디오 정보, 그래픽 정보, 오디오 정보, 음성 정보, 문자 정보, 숫자 정보, 문자숫자 심볼, 문자 심볼 등과 같은 사용자용 콘텐츠를 나타내는 임의의 데이터를 지칭할 수 있다. 제어 정보는 일반적으로 자동화 시스템용 명령, 지시 또는 제어 워드를 나타내는 임의의 데이터를 지칭할 수 있다. 예컨대, 제어 정보는 시스템을 통해 매체 정보를 라우팅하거나, 노드가 특정 방식으로 매체 정보를 처리하도록 명령하는 데 이용될 수 있다. 매체 및 제어 정보는 다수의 상이한 장치 또는 네트워크로 및 다수의 상이한 장치 또는 네트워크로부터 전달될 수 있다.
다양한 구현에서, 통신 시스템(100)의 노드는 매체 정보 및 제어 정보 세트를 일련의 패킷으로 분할하도록 구성될 수 있다. 패킷은 일반적으로 고정 또는 가변 길이를 가진 이산 데이터 세트를 포함할 수 있고, 비트 또는 바이트로 나타낼 수 있다. 설명된 실시예는 패킷, 셀, 프레임, 단편(fragment), 단위(unit) 등과 같은 임의의 유형의 통신 콘텐츠 또는 포맷에 적용할 수 있음을 알 수 있다.
통신 시스템(100)은 IEEE, 인터넷 국제표준화기구(IETF), 국제전기통신연합(ITU) 등에 의해 공포된 표준과 같은 하나 이상의 표준에 따라 정보를 전달할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대, 통신 시스템(100)은 WLAN IEEE 802.11 표준(예컨대, 802.11a, b, g/h, j, n 및 변형) 및/또는 WMAN 802.16 표준(예컨대, 802.16-2004, 802.16.2-2004, 802.16e, 802.16f 및 변형)을 포함하는 하나 이상의 IEEE 802 표준에 따라 정보를 전달할 수 있다. 통신 시스템(100)은 디지털 비디오 방송 지상파(DVB-T) 방송 표준과 하이퍼랜(HiperLAN) 표준 중 하나 이상에 따라 정보를 전달할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜, 물리 계층 전환 프로토콜(PLCP:Physical Layer Convergence Protocol), 단순 네트워크 관리 프로토콜(SNMP:Simple Network Management Protocol), 비동기 전송 모드(ATM:Asynchronous Transfer Mode) 프로토콜, 프레임 중계 프로토콜, 시스템 네트워크 아키텍처(SNA:Systems Network Architecture) 프로토콜, 전송 제어 프로토콜(TCP:Transport Control Protocol), 인터넷 프로토콜(IP:Internet Protocol), TCP/IP, X.25, 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP:Hypertext Transport Protocol), 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP:User Datagram Protocol) 등과 같은 하나 이상의 프로토콜을 이용할 수 있다.
통신 시스템(100)은 하나 이상의 유선 및/또는 무선 통신 매체를 통해 정보를 전달하도록 구성된 하나 이상의 노드를 포함할 수 있다. 유선 통신 매체의 예는 전선, 케이블, 인쇄 회로 기판(PCB), 백플레인, 스위치 패브릭, 반도체 재료, 연선, 동축 케이블, 광섬유 등을 포함할 수 있다. 무선 통신 매체의 예는 무선 주파수(RF) 스펙트럼과 같은 무선 스펙트럼의 일부를 포함할 수 있다. 이러한 구현 에서, 시스템(100)의 노드는 하나 이상의 송신기, 수신기, 송수신기, 증폭기, 필터, 제어 로직, 안테나 등과 같이, 할당된 무선 스펙트럼을 통해 정보 신호를 전달하기에 적합한 구성요소 및 인터페이스를 포함할 수 있다.
통신 매체는 입/출력(I/O) 어댑터를 사용하여 노드에 접속될 수 있다. I/O 어댑터는 바람직한 통신 프로토콜, 서비스 또는 동작 절차 세트를 사용하여 노드들 사이의 정보 신호를 제어하기에 적합한 임의의 기술로 동작하도록 구성될 수 있다. I/O 어댑터는 I/O 어댑터를 대응하는 통신 매체와 접속하기에 적합한 물리적 커넥터도 포함할 수 있다. I/O 어댑터의 예는 네트워크 인터페이스, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 회선 카드, 디스크 제어기, 비디오 제어기, 오디오 제어기 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 WiMAX 네트워크, BWA(broadband wireless access) 네트워크, WLAN, WMAN, WWAN(wireless wide area network), WPAN(wireless personal area network), CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크, WCDMA(Wide-band CDMA) 네트워크, TD-SCDMA(Time Division Synchronous CDMA) 네트워크, TDMA(Time Division Multiple Access) 네트워크, E-TDMA(Extended-TDMA) 네트워크, GSM((Global System for Mobile communications) 네트워크, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 네트워크, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 네트워크, NADC(North American Digital Cellular) 네트워크, UMTS(Universal Mobile Telephone System) 네트워크, 3G 네트워크, 4G 네트워크, LAN, WAN, MAN, 인터넷, 월드 와이드 웹, 셀 룰러 네트워크, 무선 네트워크, 위성 네트워크 및/또는 데이터를 전달하도록 구성된 다른 통신 네트워크와 같은 네트워크의 일부를 포함하거나 형성할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
통신 시스템(100)은 예컨대, OFDM 변조, QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 16-QAM(심볼당 4 비트), 32-QAM(심볼당 5 비트), 64-QAM(심볼당 6 비트), 128-QAM(심볼당 7 비트) 및 256-QAM(심볼당 8 비트)과 같은 N-상태 QAM, DQAM(Differential QAM), BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조, OQPSK(Offset QPSK) 변조, DQPSK(Differential QPSK), FSK(Frequency Shift Keying) 변조, MSK(Minimum Shift Keying) 변조, GMSK(Gaussian MSK) 변조 등을 포함하는 다양한 변조 기술을 이용할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
통신 시스템(100)은 MIMO 시스템과 같은 다중반송파 시스템의 일부를 형성할 수 있다. MIMO 시스템은 하나 이상의 다중반송파 통신 신호를 전달하는 다중반송파 통신 채널을 이용할 수 있다. 다중반송파 채널은 예컨대, 다수의 서브채널을 포함하는 광대역 채널을 포함할 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 안테나를 이용하여 하나 이상의 공간 데이터 스트림을 전달하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대, MIMO 시스템은 다수의 송신 안테나 NT 및 다수의 수신 안테나 NR를 포함할 수 있는데, NT 및 NR은 같거나 다른 양의 정수 값을 나타낸다. 안테나의 예는 내장형 안테나, 무지향성 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 단급전 안테 나. 원편파 안테나, 마이크로스트립 안테나, 다이버시티 안테나, 듀얼 안테나, 안테나 어레이 등을 포함한다.
다양한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 시공간 동일채널 간섭 소거(ST CIC) 기술을 수행하도록 구성될 수 있다. ST CIC 기술은 상이한 유형의 간섭, 특히, MIMO 시스템 내 성능 저하의 원인이 되는 시공간 코딩 간섭에 CIC를 제공할 수 있다. ST CIC 기술은 종래의 "시간 전용" CIC 방식과 관련하여 MIMO 시스템의 성능을 개선할 수 있다. ST CIC 기술은 간섭 신호의 특정 시공간 코릴레이션 특성을 이용함으로써 시공간 코딩 간섭에서 MIMO 시스템의 성능을 개선할 수 있다. 다양한 구현에서, ST CIC 기술은 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션을 이용함으로써 송신 및 수신 빔형성기 가중치의 공동 시공간 최적화를 통해 시공간 코딩 간섭의 소거를 달성할 수 있다. ST CIC 기술은 동기식 개방 또는 폐쇄 루프 MIMO-OFDM 시스템과 같은 폐쇄 루프 애플리케이션과 개방 루프 애플리케이션 양자 모두에 적용될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
도 1은 ST CIC 기술을 수행하도록 구성된 통신 시스템(100)을 도시한다. 다양한 실시예에서, 시스템(100)은 예컨대, IEEE 표준 802.11a, n 및 802.16에 기반한 하드웨어 또는 소프트웨어와 같은 무선 LAN 장치의 PHY 계층 구성요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 통신 시스템(100)은 폐쇄 루프 MIMO-OFDM 시스템용 OFDM 송수신기를 포함할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(100)은 모듈 및/또는 블록과 같은 몇 몇 개별 기능 요소를 포함하는 것으로 도시 및 설명될 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈 및/또는 블록은 하나 이상의 통신 매체에 의해 접속될 수 있다. 통신 매체는 일반적으로 정보 신호를 전달할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 매체는 주어진 구현에 바람직한 유선 통신 매체, 무선 통신 매체 또는 양자의 조합을 포함할 수 있다.
모듈 및/또는 블록은 주어진 설계 또는 성능 제약 세트에 바람직한 하나 이상의 시스템, 서브시스템, 프로세서, 장치, 기계, 툴, 부품, 회로, 레지스터, 애플리케이션, 프로그램, 서브루틴 또는 이들의 임의의 조합을 포함하거나 이들로 구현될 수 있다. 특정 모듈 및/또는 블록이 예로써 설명될 수 있지만, 더 많거나 더 적은 수의 모듈 및/또는 블록이 사용될 수 있고 여전히 실시예의 범위 내에 포함됨을 알 수 있다. 또한, 용이한 설명을 위해 다양한 실시예가 모듈 및/또는 블록으로 설명될 수 있지만, 이러한 모듈 및/또는 블록은 하나 이상의 하드웨어 구성요소(예컨대, 프로세서, DSP, PLD, ASIC, 회로, 레지스터), 소프트웨어 구성요소(예컨대, 프로그램, 서브루틴, 로직) 및/또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다.
통신 시스템(100)은 송신기 노드(102)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 송신기 노드(102)는 다중반송파 통신 채널을 통해 OFDM 통신 신호를 송신하는 MIMO 송신기를 포함할 수 있다.
송신기 노드(102)는 인코더 모듈(104)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 인코더 모듈(104)은 입력 데이터 흐름으로부터 인코딩 비트열을 생성하도록 구성될 수 있다. 인코더 모듈(104)은 펑쳐링 패턴(puncturing pattern)에 따라 다양 한 코딩률(예컨대, 1/2, 2/3, 3/4)을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 인코더 모듈(104)은 순방향 에러 정정(FEC) 인코더와 같은 에러 정정 인코더를 포함할 수 있고, FEC 코드로 인코딩된 비트열을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 인코더(104)는 컨볼루션 인코더를 포함할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
송신기 노드(102)는 인터리버 모듈(106)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 인터리버 모듈(106)은 인코딩된 비트열의 비트에서 인터리빙을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 인터리버 모듈(106)은 주파수 인터리버를 포함할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
송신기 노드(102)는 매퍼 모듈(a mapper)(108)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 매퍼 모듈(108)은 인터리빙된 비트열을 일련의 송신 심볼로 매핑할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 매퍼 모듈(108)은 인터리빙된 비트열을 일련의 OFDM 심볼로 매핑할 수 있다. 각 OFDM 심볼은 N 개의 주파수 부반송파를 포함할 수 있는데, 여기서 N은 양의 정수(예컨대, 16, 64)를 나타낸다. 다양한 구현에서, 매퍼 모듈(108)은 송신 심볼을 다중반송파 통신 채널의 부반송파 신호로 매핑할 수 있다.
송신기 노드(102)는 송신(TX) 시간 스태킹(stacking) 모듈(110)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서, TX 시간 스태킹 모듈(110)은 몇몇 송신 심볼과 동일한 시구간 동안 연속적인 부반송파 신호를 스태킹하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 시구간은 알라모우티 STC 간섭 의 소거를 위한 2 개의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 시구간은 수신기 측에서 이용가능한 시공간 간섭의 선험적 지식에 기반하여 시스템 설계 동안 사전정의될 수 있거나, 피드백 채널을 통해 수신기에 의해 제공된 정보에 기초하여 적합하게 설정될 수 있다.
송신기 노드(102)는 적응성 TX 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(112)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서, 적응성 TX 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(112)은 각 부반송파 또는 각 부반송파 세트 상의 스택으로부터의 송신 심볼에 TX 빔형성기 가중치를 적용하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, 시공간 빔형성기 가중치는 폐쇄 루프 MIMO를 지원하는 통신 시스템에서 이용가능한 피드백을 사용하여 송신기 노드(102)에 제공될 수 있다. 따라서, TX 시공간 빔형성기 모듈(112)의 구조는 RX 측에서의 시공간 간섭 환경에 적합하게 조정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO-OFDM 시스템에서, 적응성 TX 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(112)은 송신기 측에서 시공간 빔형성(STB) 신호 처리 기술을 수행하도록 구성될 수 있다. 표 1은 종래의 송신기 공간 빔형성과 비교하여 STB 신호 처리 기술을 수행하는 일 실시예를 도시하는데, 여기서 [y1[0], y2[0]]T 및 [y1[1], y2[1]]T은 2 개의 연속적인 시구간 동안 제 1 및 제 2 안테나로부터 송신된 신호이며,
Figure 112008030350643-pct00001
는 복합 시공간 송신 빔형성 행렬이다.
Figure 112008030350643-pct00002
도 1에 도시된 바와 같이, A) 알라모우티 간섭이 있는 경우 송신(TX) 신호 처리와, B) 수신(RX) 측에서 동일채널 간섭이 없는 경우 TX 처리와 같은 2 가지 경우가 나타난다. 표 1의 제 1 행으로부터 TX STB 처리(A 경우)가 간섭 신호가 없는 경우의 종래의 TX 공간 빔형성 방식(B 경우)으로 변환됨을 알 수 있다.
송신기 노드(102)는 역 고속 푸리에 변환(IDFT:inverse fast Fourier transform) 모듈(114-1 내지 114-n)을 포함할 수 있는데, 여기서 n은 양의 정수 값을 나타낸다. 다양한 실시예에서, IEFT 모듈(114-1 내지 114-n)은 OFDM 심볼을 시간 영역 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, IEFT 모듈(114-1 내지 114-n)은 보호 구간(GI:Guard interval) 삽입을 수행할 수 있다. 이러한 구현에서, GI 삽입은 심볼간 간섭을 감소시키기 위해 OFDM 심볼 사이에 시간 영역 보호 구간을 삽입하는 것을 포함할 수 있다.
송신기 노드(102)는 디지털/아날로그 변환(DAC) 및 무선 주파수(RF) 처리 모듈(116-1 내지 116-n)을 포함할 수 있는데, 여기서, n은 양의 정수 값을 나타낸다. 다양한 실시예에서, DAC 및 RF 처리 모듈(116-1 내지 116-n)은 DAC 처리를 수행하고 다중반송파 통신 채널의 공간 채널들에서의 전송 동안 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
송신기 노드(102)는 송신 안테나(118-1 내지 118-n)를 포함할 수 있는데, 여기서 n은 양의 정수 값을 나타낸다. 다양한 실시예에서, 각 송신기 안테나(118-1 내지 118-n)는 다중반송파 통신 채널의 공간 채널들 중 하나에 대응할 수 있다.
송신기 노드(102)는 통신 채널(120)을 통해 정보를 송신할 수 있다. 다양한 실시예에서, 통신 채널(120)은 OFDM 신호와 같은 다중반송파 통신 신호를 전달하는 MIMO 채널과 같은 다중반송파 통신 채널을 포함할 수 있다. MIMO 채널은 예컨대, 다수의 서브채널을 포함하는 광대역 채널을 포함할 수 있다. 각 서브채널은 단일 OFDM 심볼이 데이터 부반송파에 의해 함께 전송되게 하는 근접하게 이격된 직교 데이터 부반송파를 포함할 수 있다.
통신 시스템(100)은 통신 채널(120)을 통해 정보를 수신하는 수신기 노드(122)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 수신기 노드(122)는 수신 안테나(124-1 내지 124-n)를 포함할 수 있는데, 여기서 n은 양의 정수 값을 나타낸다. 다양한 구현에서, 각 수신 안테나(124-1 내지 124-n)는 다중반송파 통신 채널의 공간 채널들 중 하나에 대응할 수 있다.
수신기 노드(122)는 RF 및 아날로그/디지털 변환(ADC) 처리 모듈(126-1 내지 126-n)을 포함할 수 있는데, 여기서 n은 양의 정수 값을 나타낸다. 다양한 실시예에서, RF 및 ADC 처리 모듈(126-1 내지 126-n)은 다중반송파 통신 채널의 공간 채널들 상에 수신된 신호에서 RF 및 ADC 처리를 수행하도록 구성될 수 있다.
수신기 노드(122)는 고속 푸리에 변환(FFT) 모듈(128-1 내지 128-n)을 포함할 수 있는데, 여기서 n은 양의 정수 값을 나타낸다. 다양한 실시예에서, FFT 모듈(128-1 내지 128-n)은 시간 영역 신호를 주파수 영역 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, FFT 모듈(128-1 내지 128-n)은 GI 제거를 수행할 수 있다. 이러한 구현에서, GI 제거는 OFDM 심볼들 사이에서 시간 영역 보호 구간을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
수신기 노드(122)는 수신(RX) 시간 스태킹 모듈(130)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, RX 시간 스태킹 모듈(130)은 몇몇 심볼과 동일한 시구간 동안 수신된 신호를 각 부반송파에서 스태킹하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, 시구간은 시스템 설계 동안 사전정의될 수 있고 적합하게 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 시구간은 알라모우티 STC 간섭의 소거를 위한 2 개의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다.
수신기 노드(122)는 채널 추정기 모듈(132)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 채널 추정기 모듈(132)은 빔형성 가중치를 결정하는 채널 추정치를 계산하도록 배치될 수 있다.
수신기 노드(122)는 시공간 코릴레이션 행렬(STCM) 추정기 모듈(134)을 포함할 수 있다. STCM 추정기 모듈(134)은 STCM 추정을 위해 수신 시간 스태킹 모듈(130)로부터 출력된 스태킹된 OFDM 심볼을 수신하도록 배치될 수 있다. 다양한 실시예에서, STCM 추정기 모듈(134)은 간섭 및 잡음 신호의 추출과 각 부반송파 또는 인접하는 부반송파 세트에 대한 간섭 및 잡음 STCM 추정치의 계산을 수행할 수 있다. 다양한 구현에서, 각 부반송파에서 간섭 및 잡음 STCM 추정치 RZZ은 몇몇 시구간으로부터의 심볼들을 통합하도록 확장될 수 있다. 예컨대, 알라모우티 코딩 간섭의 경우에, STCM 추정치 RZZ은 2 개의 연속 심볼로 기록될 수 있으며 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00003
여기서,
<...>는 평균화 연산자이고,
위첨자 H는 켤레 복소수 전치 행렬을 나타내며,
Figure 112008030350643-pct00004
은 2 개의 연속 심볼로 구성되는 시공간 간섭 및 잡음 벡터이며, 알라모우티 코딩 간섭의 예는 다음 식으로 정의될 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00005
여기서,
Figure 112008030350643-pct00006
는 간섭 신호의 채널 전송 행렬이고,
Figure 112008030350643-pct00007
은 2 개의 연속 시구간 동안의 잡음 벡터이며,
x1[0], x2[0]은 알라모우티 코딩 간섭 신호이다.
종래의 공간적 코릴레이팅 신호 방식을 시간적 코릴레이션을 고려하도록 확장함으로써 간섭 및 잡음 STCM 추정치가 획득될 수 있음을 알 수 있다.
수신기 노드(122)는 빔형성 가중치 계산기 모듈(136)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서, 빔형성 가중치 계산기 모듈(136)은 TX 및/또는 RX 수신 시공간 부반송파 빔형성기에 대응하는 가중치를 제공하도록 배치될 수 있다. 다양한 구현에서, 빔형성 가중치 계산은 채널 추정기 모듈(132)로부터의 채널 추정치 및 STCM 추정기 모듈(134)로부터의 간섭 및 잡음 STCM 추정치에 기초하여 수행될 수 있다. 알라모우티 코딩 간섭의 예에 있어서, 최적의 시공간 빔형성 가중치
Figure 112008030350643-pct00008
및
Figure 112008030350643-pct00009
은 간섭 및 잡음 STCM 추정치 RZZ 및 채널 행렬
Figure 112008030350643-pct00010
에 기초하여 추정된 등가 채널 전송 행렬
Figure 112008030350643-pct00011
를 사용하여 다음과 같이 획득될 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00012
다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서, 빔형성 가중치 계산기 모듈(136)은 피드백 채널을 통해 적응성 TX 시공간 부반송파 빔형성기(112)로 TX 빔형성 가중치를 전송할 수 있다. 이러한 실시예에서, STC MIMO 동일채널 간섭 소거를 위해 송신 및 수신 빔형성기의 공동 시공간 빔형성 최적화가 달성될 수 있다. 이러한 공동 TX-RX 시공간 빔형성 최적화는 BER 성능을 수신기 RX 측에서만 ST CIC 기술을 이용하는 개방 루프 시스템 이상으로 상당히 개선할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
수신기 노드(122)는 적응성 RX 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(138)을 포함할 수 있다. 적응성 수신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(138)은 RX 시간 스태킹 모듈(130)로부터 스태킹된 OFDM 심볼을 수신하고 빔형성 가중치 계산기(136)로부터 RX 시공간 빔형성 가중치를 수신하도록 배치될 수 있다. 다양한 구현에서, 적응성 수신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(138)은 스태킹된 OFDM 심볼에 RX 시공간 빔형성 가중치를 적용하여 송신된 신호의 선형 추정치를 산출하도록 배치될 수 있다. 다양한 구현에서, 예컨대, 개방 루프 MIMO 시스템에서, 적응성 수신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈(138)은 시간 및 공간 차원에서 동시에 동작하는 MIMO 등화기 기능을 수행하도록 배치될 수 있다.
수신기 노드(122)는 디매퍼(demapper) 모듈(140)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 디매퍼 모듈(140)은 OFDM 심볼과 같은 일련의 심볼을 디매핑하도록 배치될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
수신기 노드(122)는 디인터리버(deinterleaver) 모듈(142)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 디인터리버 모듈(142)은 인코딩 비트 열의 비트에 대해 디인터리빙을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 디인터리버 모듈(142)은 주파수 디인터리버를 포함할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
수신기 노드(122)는 디코더 모듈(144)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 디코더 모듈(144)은 인코딩 비트 열을 출력 데이터 흐름으로 디코딩하도록 배치될 수 있다. 디코더 모듈(144)은 펑처링 패턴(puncturing pattern)에 따라 다양한 코딩률(예컨대, 1/2, 2/3, 3/4)을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 디코더 모듈(144)은 FEC 디코더와 같은 에러 정정 인코더를 포함할 수 있고, FEC 코드로 인코딩된 비트 열로부터 출력 데이터 흐름을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 인코더(104)는 컨볼루션 디코더를 포함할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
다양한 실시예에 대한 동작은 후속하는 도면 및 첨부 예를 참조하여 더 설명될 수 있다. 도면 중 일부는 로직 흐름을 포함할 수 있다. 도시된 로직 흐름은 단지 설명된 기능이 구현될 수 있는 방법에 대한 예로써 제공할 뿐임을 알 수 있다. 또한, 이와 다르게 나타내지 않는 한 주어진 로직 흐름이 반드시 나타낸 순서대로 실행되어야 할 필요는 없다. 또한, 로직 흐름은 하드웨어 구성요소, 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어 구성요소 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
도 2는 로직 흐름의 일 실시예를 도시한다. 도 2는 STC CIC 기술을 수행하는 로직 흐름(200)을 도시한다. 다양한 실시예에서, 로직 흐름(200)은 다양한 시스템, 노드 및/또는 모듈에 의해 수행될 수 있다. 로직 흐름(200)은 여러 가지 다른 유형의 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있음을 알아야 한다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
ST CIC 기술을 수행하는 로직 흐름(200)은 시공간 코딩 신호의 예로서 알라모우티 코딩 간섭을 사용하여 설명될 수 있다. 그러나, ST CIC 기술이 시간 및 공간적으로 코릴레이팅되는 다른 유형의 STC 간섭으로 확장될 수 있음을 알 수 있다. 간섭 신호의 시간 코릴레이션을 고려함으로써, ST CIC 기술은 종래의 공간 다중화 기술 이상으로 개선된 시스템 성능을 획득할 수 있다. 또한, 간섭 신호의 시간 코릴레이션을 이용함으로써, CIC에 사용되는 추가적인 안테나의 개수를 감소시킬 수 있다.
2 개의 송신 NT=2 및 NR 수신 안테나 및 하나의 공간 데이터 스트림을 가진 폐쇄 루프 MIMO-OFDM 시스템에서 시간 정렬(time-aligned)(동기식) 알라모우티 코딩 동일채널 간섭의 경우에, 2 개의 연속 심볼 주기 동안 각 부반송파에서 수신된 신호는 다음과 같이 행렬로 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00013
(1)
여기서,
Figure 112008030350643-pct00014
및
Figure 112008030350643-pct00015
는 2 개의 연속 시구간 동안 수신된 신호 벡터이고,
Figure 112008030350643-pct00016
는 유용한 신호의 채널 전송 행렬이며,
V2 ×1은 송신 빔형성기 벡터이고,
s[0]s[1]은 정보 신호이며,
x1[0]x2[0]은 알라모우티 코딩 동일채널 간섭 신호이고,
Figure 112008030350643-pct00017
은 간섭 채널 전송 행렬이며,
Figure 112008030350643-pct00018
및
Figure 112008030350643-pct00019
은 가산 잡음 벡터이다.
연속 시구간 동안 수신기 측에서의 송신 신호 선형 추정치는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00020
(2)
여기서 k는 OFDM 심볼의 시간 지수이고,
Figure 112008030350643-pct00021
은 수신기 빔형성 벡터이다.
종래의 "공간 전용" CIC 방식은 (시간적으로) 각 OFDM 심볼 주기 동안 각각, 수신된 신호를 처리함을 알아야 한다. 최적의 수신
Figure 112008030350643-pct00022
및 송신 V2 ×1 빔형성 벡터는 MMSE 또는 최대 SNR 방안을 사용하여 획득될 수 있음을 알아야 한다. 이들 기술에 따르면, 최적의 ("공간 전용") 빔형성 벡터는 채널 전송 행렬
Figure 112008030350643-pct00023
및 간섭 신호의 공간 코릴레이션 행렬의 추정치에 기초하여 계산될 수 있다.
STC CIC 기술은 간섭 신호의 시공간 코릴레이션 특성을 이용함으로써 종래의 공간 다중화 기술에 비해 개선된 성능을 획득할 수 있다. 다양한 실시예에서, 로직 흐름(200)은 간섭 코릴레이션 시구간 동안 신호 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 알라모우티 코딩 간섭은 2 개의 심볼 주기(심볼 반복 시간)와 동일한 코릴레이션 시간을 갖는다.
로직 흐름(200)은 몇몇 심볼과 동일한 시구간 동안 연속 부반송파 신호를 스태킹하는 단계를 포함할 수 있다(블록 202). 다양한 실시예에서, 시구간은 알라모우티 STC 간섭의 소거를 위한 2 개의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 2 개의 연속 수신 벡터(
Figure 112008030350643-pct00024
및
Figure 112008030350643-pct00025
)를 스태킹하고 제 2 심볼
Figure 112008030350643-pct00026
에 켤레 복소수를 적용함으로써, 식 (1) 및 식 (2)는 다음과 같이 등가 행렬로 쓸 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00027
(3)
Figure 112008030350643-pct00028
(4)
식 (3) 및 식 (4)로부터 빔형성기 가중치
Figure 112008030350643-pct00029
및
Figure 112008030350643-pct00030
는 시공간 구성을 갖는다. 따라서, 유용한 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 양자 모두를 구할 수 있다.
로직 흐름(200)은 각 부반송파에서 간섭 및 잡음 STCM 추정치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다(블록 204). 다양한 실시예에서, 간섭 및 잡음 신호가 추출되고 이어서 각 부반송파마다 STCM 추정치가 계산된다. 다양한 구현에서, 각 부반송파에서 간섭 및 잡음 STCM 추정치 RZZ는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00031
여기서,
<...>는 평균화 연산자이고,
위첨자 H는 켤레 복소수 전치 행렬을 나타내며,
Figure 112008030350643-pct00032
은 다음 식으로 정의될 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00033
종래의 공간적 코릴레이팅 신호 방식을 시간적 코릴레이션을 고려하도록 확장함으로써 간섭 및 잡음 STCM 추정치가 획득될 수 있음을 알 수 있다.
로직 흐름(200)은 시공간 빔형성기 가중치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다(블록 206). 다양한 실시예에서, 빔형성 가중치 계산은 간섭 및 잡음 STCM 추정치 및 채널 추정치에 기초하여 수행될 수 있다. 다양한 구현에서, 최적의 시공간 빔형성 가중치
Figure 112008030350643-pct00034
및
Figure 112008030350643-pct00035
는 간섭 및 잡음 STCM 추정치 RZZ 및 채널 행렬
Figure 112008030350643-pct00036
에 기초하여 추정된 등가 채널 전송 행렬
Figure 112008030350643-pct00037
을 사용하여 다음과 같이 획득될 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00038
로직 흐름(200)은 부반송파 빔형성기에 대응하는 시공간 빔형성기 가중치를 제공하는 단계를 포함할 수 있다(블록 208). 다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서, 빔형성기 가중치는 시공간 부반송파 빔형성기를 송신 및 수신하도록 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 송신 및 수신 빔형성기의 공동 시공간 빔형성 최적화는 STC MIMO 동일채널 간섭 소거를 위해 달성될 수 있다. 이러한 공동 TX-RX 시공간 빔형성 최적화는 BER 성능을 수신기 측에서만 ST CIC 기술을 이용하는 개방 루프 시스템 이상으로 상당히 개선할 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
로직 흐름(200)은 스태킹된 심볼에 시공간 빔형성기 가중치를 적용하는 단계를 포함할 수 있다(블록 210). 다양한 실시예에서, RX 시공간 빔형성기 가중치는 수신기 측에서 스태킹된 OFDM 심볼에 적용되어 송신된 신호의 선형 추정치를 산출할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대, 폐쇄 루프 MIMO 시스템에서, TX 빔형성기 가중치는 각 부반송파 또는 각 부반송파 세트 상의 스태킹된 송신 심볼에 적용될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
도 3은 시스템 성능의 일 실시예를 도시한다. 도 3은 A) 하나의 공간 스트림이 있는 폐쇄 루프 MIMO 2×2(2 TX - 2 RX) 시스템과 알라모우티 동일채널 간섭 및 B) 개방 루프 SIMO 1×2(1 TX - 2 RX) 시스템과 알라모우티 동일채널 간섭에 대한 ST CIC 기술의 BER 성능(300)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, ST CIC 기술의 시스템 성능은 TX-RX 빔형성에 어떠한 제약도 없는 IEEE 802.11a 표준에 기초하여 개방 및 폐쇄 루프 OFDM 시스템에 대해 설명된다. 이러한 실시예에서, 최적의 빔형성기 가중치의 소거에 MMSE 표준이 적용되었고, 지수함수 특성 및 50 ns 지연 확산을 가진 레일레이 채널 모델이 사용되었으며, 신호대 간섭비(SIR)는 3 dB로 선택되었다. 코드율이 2/3인 64-QAM 변조에 대해 OFDM 수신기의 코딩 BER의 값이 구해졌다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
삼각형으로 마킹된 곡선에 의한 구성 A 및 B에 도시된 바와 같이, 2 개의 수신 안테나를 가진 종래의("공간 전용") 개방 및 폐쇄 루프 시스템은 시공간 알라모우티 간섭이 있는 경우에 동작하지 않는다. 이와 같이, 종래의 공간 전용 신호 처리 기술을 이용하는 것은 알라모우티 간섭을 소거하기 위해 수신기 측에서의 적어도 하나의 추가적인 안테나 소자를 필요로 한다.
원으로 마킹된 곡선에 의한 구성 A 및 B에 도시된 바와 같이, ST CIC 기술은 수신기 측에서의 추가 안테나 소자를 사용하지 않으면서 알라모우티 간섭의 억제를 허용한다. 폐쇄 루프 MIMO 2×2 시스템의 경우에, ST CIC 기술이, 수신기 측에서만 ST CIC 방식을 사용하는 개방 루프 SIMO 1×2 시스템 이상으로 5-6 dB가 넘는 BER 성능 개선을 제공하는 송신 및 수신 빔형성기의 공동 시공간 최적화를 달성함을 알아야 한다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서, ST CIC 기술은 상이한 유형의 간섭, 특히, MIMO 시스템의 성능 저하를 일으키는 시공간 코딩 간섭에 CIC를 제공할 수 있다. ST CIC 기술은 종래의 "공간 전용" CIC 방식에 비해 MIMO 시스템의 성능을 개선할 수 있다. ST CIC 기술은 간섭 및 유용한 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 양자 모두를 이용한다. ST CIC 기술은 간섭 신호의 특정 시공간 코릴레이션 특성을 이용함으로써 시공간 코딩 간섭이 있는 경우에 MIMO 시스템의 성능을 개선할 수 있다.
다양한 실시예에서, ST CIC 기술은 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션을 이용함으로써 송신 및 수신 빔형성기 가중치의 공동 시공간 최적화를 통해 시공간 코딩 간섭의 소거를 달성할 수 있다. ST CIC 기술은 STC 동일채널 간섭이 존재하는 경우 송신 및 수신 측에서 공동 TX-RX 시공간 빔형성 최적화를 달성할 수 있다. ST CIC 기술은 추가적인 안테나 소자를 사용하지 않으면서 STC 동일채널 간섭이 존재하는 경우 BER 및 처리율 성능 개선을 획득할 수 있다.
다양한 실시예에서, ST CIC 기술은 개방 또는 폐쇄 루프 MIMO 시스템 및 MIMO-OFDM 시스템과 같은 폐쇄 루프 및 개방 루프 애플리케이션 양자 모두에 적용될 수 있다. ST CIC 기술은 상이한 유형의 MIMO 동일채널 간섭에 강하다. ST CIC 기술은 심한 간섭 및 잡음 환경을 가진 원거리 동안 멀티모드 동기식 MIMO-OFDM 통신 시스템에서 사용될 수 있다.
도 4는 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 4는 통신 시스템(400)의 시스템 블록도를 도시한다. 다양한 구현에서, 통신 시스템(400)은 저복잡성 CIC 기술을 수행하도록 배치될 수 있다.
통신 시스템(400)은 바람직한 송신기 노드(402), 수신기 노드(404) 및 간섭 송신기 노드(406)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 수신기 노드(404)는 바람직한 기지국으로의 다운링크 상에서 듣고, 중요한 기지국 전부를 스캐닝함으로써 최강 간섭 기지국을 식별한다.
일 실시예에서, 간섭 송신기 노드(406)는 시공간 블록 코드(STBC) 간섭자를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 2 개의 링크는 STBC 및 코드워드 심볼을 전송하고, STBC 심볼(예컨대, OFDM 심볼)은 시간에 따라 정렬된다. 이러한 실시예에서, 주파수 부반송파 내의 기저대역 신호 모델은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00039
여기서,
알라모우티 코드가 전송되고,
2 개의 수신 안테나는 수신기에 존재하며,
괄호 안의 지수는 OFDM 심볼 지수이고,
바람직한 신호 s 및 간섭 신호 x의 송신 전력은 대응하는 채널 행렬 H 및 G 각각으로 인수분해되며, 따라서 각각의 개체 s 및 x는 단위 전력이다.
다양한 실시예에서, 각 OFDM 심볼의 송신 전력은 프레임(예컨대, 802.16의 DL_MAP)의 헤더 내의 정보를 디코딩함으로써 획득될 수 있다. 2 개의 헤더는 동일채널이지만, 반복 코딩 및 상이한 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)는 2 개의 헤더의 디코딩을 가능하게 한다. 이와 유사하게, 2 개의 링크 상의 파일럿은 수신기 노드(404)에 의해 디코딩될 수 있다. 이처럼, 채널 행렬 H 및 G는 각각 수신기 노드(404)에서 추정될 수 있다.
다른 실시예에서, 간섭 송신기 노드(406)는 단일 안테나 간섭자를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 바람직한 링크는 STBC를 전송하고 간섭 링크는 하나의 안테나를 사용하여 단일 공간 스트림을 전송한다. 이러한 경우에, 주파수 부반송파의 기저대역 신호 모델은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00040
다양한 실시예에서, 수신기 노드(404)는 저복잡성 CIC 기술을 수행하는 MMSE 필터 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 수신기 노드는
Figure 112008030350643-pct00041
에 대한 MMSE 필터 모듈을 포함한다.
Figure 112008030350643-pct00042
또는
Figure 112008030350643-pct00043
식 (a)는 G를 아는 것을 필요로 하지만, 식 (b)는 수신된 신호 벡터의 공분산 행렬(covariance matrix)만을 필요로 한다.
s에 대한 MMSE 필터는 W의 2 개의 제 1 행, 즉, W1 :2이다. 식 (a) 및 식 (b)의 간단한 구현은 4×4 역행렬을 필요로 하며, 이는 다수의 부반송파(예컨대, 1024 및 2048 개의 부반송파)를 가진 WiMAX 시스템의 최고 복잡성이다.
다양한 실시예에서, MMSE 필터 모듈은 다음과 같이 저복잡성 CIC 기술을 수행할 수 있다. 만일 채널이 2 개의 OFDM 심볼에 걸쳐 거의 정적인 것으로 간주되면, (a) 및 (b)의 역산 부분은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008030350643-pct00044
여기서 준 정적 채널(quasi-static channel)이 추정되고, 즉, hij(1)=hij(2) 및 gij(1)=gij(2)된다. P가 에르미트(hermitian)이므로, 역산도 에르미트이다. 역산을
Figure 112008030350643-pct00045
라고 하면,
Figure 112008030350643-pct00046
식 (1) 및 식 (2)로부터,
Figure 112008030350643-pct00047
식 (3) 및 식 (4)로부터,
Figure 112008030350643-pct00048
식 (5) 및 식 (7)은 2 개의 2×2 역행렬을 필요로 한다. s에 대한 MMSE 필터가 2 개의 제 1 행이므로,
Figure 112008030350643-pct00049
의 2 개의 제 1 행만이 필요하다. 따라서, B 및 C만이 필요하므로, (a)가 이용되고 G가 알려져 있으면 하나의 2×2 역산만이 필요하다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
도 5는 시스템 성능의 일 실시예를 도시한다. 도 5는 간섭자가 알라모우티 코드를 전송하는 시스템의 저복잡성 CIC 기술의 패킷 에러율(PER) 성능(500)의 일 실시예를 도시한다.
이러한 실시예에서, 저복잡성 CIC 기술의 시스템 성능은 차속이 3km/h인 ITU-R 보행 B에 대해 설명된다. 패킷 크기는 64 바이트이다. 바람직한 링크의 변조는 802.16e PUSC(partial usage of subchannels) 주파수 치환, 알라모우티 STBC, QPSK 및 코딩률이 1/2인 컨볼루션 코드이다. 간섭 링크의 변조는 802.16e PUSC 주파수 치환, QPSK 및 코딩률이 1/2인 컨볼루션 코드이다. SIR은 0 dB이다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
플롯(502)은 CIC를 이용하지 않는 PER 성능을 나타낸다. 플롯(504)은 저복잡성 CIC 기술을 이용하는 PER 성능을 나타낸다. 플롯(506)은 동일채널 간섭이 없는 PER 성능을 나타낸다. (동일채널 간섭을 무시하는) 컨볼루션 수신기는 동일한 전력 STBC 간섭이 있으면 동작하지 않는다. 설명된 바와 같이, 저복잡성 CIC 기술은 동일채널 간섭을 소거한다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
도 6은 시스템 성능의 일 실시예를 도시한다. 도 6은 간섭자가 하나의 안테나를 사용하여 하나의 스트림을 전송하는 시스템의 저복잡성 CIC 기술의 PER 성능(600)의 일 실시예를 도시한다.
이러한 실시예에서, 저복잡성 CIC 기술의 시스템 성능은 차속이 3km/h인 ITU-R 보행 B에 대해 설명된다. 패킷 크기는 64 바이트이다. 바람직한 링크의 변조는 802.16e PUSC 주파수 치환, 알라모우티 STBC, QPSK 및 코딩률이 1/2인 컨볼루션 코드이다. 간섭 링크의 변조는 802.16e PUSC 주파수 치환, QPSK 및 코딩률이 1/2인 컨볼루션 코드이다. SIR은 0 dB이다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
플롯(602)은 CIC를 이용하지 않는 PER 성능을 나타낸다. 플롯(604)은 저복잡성 CIC 기술을 이용하는 PER 성능을 나타낸다. 플롯(606)은 동일채널 간섭이 없는 PER 성능을 나타낸다. (동일채널 간섭을 무시하는) 컨볼루션 수신기는 동일한 전력 STBC 간섭이 있으면 동작하지 않는다. 설명된 바와 같이, 저복잡성 CIC 기술은 동일채널 간섭을 소거한다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
실시예를 완전히 이해하기 위해 다수의 특정 세부사항이 본 명세서에 설명되었다. 그러나, 당업자는 실시예가 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음을 알 것이다. 다른 경우에, 실시예를 불명료하게 하지 않도록 잘 알려져 있는 동작, 구성요소 및 회로는 상세히 설명되지 않았다. 본 명세서에 설명된 특정 구조적 및 기능적인 세부사항은 전형적일 수 있으며 반드시 실시예의 범위를 한정하는 것은 아니다.
일부 실시예는 예컨대, 기계에 의해 실행되는 경우 기계가 실시예에 따른 방법 및/또는 동작을 수행하게 할 수 있는 인스트럭션 또는 인스트럭션 세트를 저장할 수 있는 기계 판독가능 매체 또는 제조물을 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 기계는 예컨대, 임의의 적합한 처리 플랫폼, 연산 플랫폼, 연산 장치, 처리 장치, 연산 시스템, 처리 시스템, 컴퓨터, 프로세서 등은 임의의 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 기계 판독가능 매체 또는 제조물은 예컨대, 메모리, 분리형 또는 분리불가형 매체, 소거형 또는 소거불가형 매체, 기록형 또는 기록불가형 매체, 디지털 또는 아날로그 매체, 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, 광디스크, 자기 매체, 자기광학 매체, 분리형 메모리 카드 또는 디스크, 다양한 유형의 DVD, 테이프, 카세트 등과 같은 임의의 적합한 유형의 메모리 유닛, 메모리 장치, 메모리 제조물, 메모리 매체, 저장 장치, 저장 제조물, 저장 매체 및/또는 저장 유닛을 포함할 수 있다. 인스트럭션은 소스 코드, 컴파일 코드, 해석 코드, 실행 코드, 정적 코드, 동적 코드 등과 같은 임의의 적합한 유형의 코드를 포함할 수 있다. 인스트럭션은 C, C++, 자바, 베이직, 펄, 매트랩, 파스칼, 비주얼 베이직, 어셈블리어, 기계어 등과 같은 임의의 적합한 하이레벨, 로우레벨, 객체지향, 비주얼, 컴파일 및/또는 해석 프로그래밍 언어를 사용하여 실행될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
일부 실시예는 바람직한 연산율, 전력 레벨, 열 허용오차, 처리 주기 버짓, 입력 데이터 전송률, 출력 데이터 전송률, 메모리 리소스, 데이터 버스 속도 및 다른 성능 제약과 같은 임의의 개수의 요인에 따라 변할 수 있는 아키텍처를 사용하여 구현될 수 있다. 예컨대, 실시예는 범용 또는 특수용 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 다른 예에서, 실시예는 회로, ASIC, PLD, DSP 등과 같은 전용 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 또 다른 예에서, 실시예는 프로그래밍된 범용 컴퓨터 구성요소 및 커스텀 하드웨어 구성요소의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
특별히 다른 방식으로 설명되지 않는 한, "처리", "연산", "계산", "결정" 등과 같은 용어는 연산 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 물리적 전기량(예컨대, 전자)을 나타내는 데이터를 연산 시스템의 메모리, 레지스터 또는 다른 정보 저장, 송신 또는 디스플레이 장치 내의 물리적 전기량으로서 유사하게 나타낸 다른 데이터로 조종 및 변환하는, 컴퓨터 또는 연산 시스템, 또는 유사한 전자 연산 장치의 동작 및/또는 프로세스를 지칭함을 알 수 있다. 실시예는 이러한 측면으로 한정되지 않는다.
"일 실시예" 또는 "실시예"는 실시예에 따라 설명된 특정 특징부, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미함을 알아야 하는 것도 중요하다. 여러 곳에서 나타나는 구 "일 실시예에서" 모두가 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 실시예의 특정 특징부가 예시되었지만, 이제 당업자에게 다수의 변경, 대체, 수정 및 균등화가 발생할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위가 실시예의 진정한 사상 내에 존재하는 이러한 모든 변경 및 수정을 포함함을 알아야 한다.

Claims (35)

  1. 다중반송파 통신 시스템의 시공간 동일채널 간섭 소거를 수행하는 노드를 포함하되,
    상기 노드는,
    몇몇 심볼과 동일한 시구간 동안 연속적인 부반송파 신호를 스태킹하며, 유용한 신호와 간섭 신호 중 적어도 하나의 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 특성 양자 모두를 사용하는 시간 스태킹 모듈과,
    하나 이상의 부반송파 상의 스태킹된 심볼에, 하나 이상의 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 특성에 기초하여 계산된 시공간 빔형성기 가중치를 적용함으로써 시공간 부반송파 빔형성을 수행하는 시공간 부반송파 빔형성기 모듈을 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시공간 빔형성 가중치는 빔형성 가중치 계산기 모듈로부터 상기 시공간 부반송파 빔형성기 모듈에 의해 수신되는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 노드는 송신기 노드를 포함하고,
    상기 시공간 빔형성기 가중치는 상기 빔형성 가중치 계산기 모듈을 포함하는 수신기 노드로부터 피드백 채널을 통해 수신되는 송신 시공간 빔형성기 가중치를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 노드는 상기 빔형성 가중치 계산기 모듈을 포함하는 수신기 노드를 포함하고,
    상기 시공간 빔형성기 가중치는 수신 시공간 빔형성기 가중치를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 빔형성 가중치 계산기 모듈은 송신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈과 수신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈 양자 모두에 대한 공동 시공간 빔형성 최적화(joint space-time beamforming optimization)를 수행하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 빔형성 가중치 계산기 모듈은 채널 추정치 및 간섭 및 잡음 추정치에 기초하여 상기 시공간 빔형성기 가중치를 계산하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭 및 잡음 추정치는 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    간섭 및 잡음 신호를 추출하고 각각의 부반송파 및 각각의 인접하는 부반송파 세트 중 적어도 하나에 대한 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치를 계산하는 시공간 코릴레이션 행렬 추정기를 더 포함하되,
    상기 시공간 빔형성기 가중치는 상기 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치에 기초하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 심볼은 직교 주파수 분할 다중화 심볼을 포함하고,
    상기 동일채널 간섭은 시간 및 공간적으로 코릴레이팅된 간섭을 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중반송파 통신 시스템은 개방 루프 통신 시스템과 폐쇄 루프 통신 시스템 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 노드는 공간 전용 동일채널 간섭 소거에 필요한 추가적인 안테나 소자 없이 상기 시공간 동일채널 간섭 소거를 수행하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  11. 적어도 하나의 안테나와,
    다중반송파 통신 채널을 통해 상기 적어도 하나의 안테나에 결합되고 시공간 동일채널 간섭 소거를 수행하는 노드를 포함하되,
    상기 노드는,
    몇몇 심볼과 동일한 시구간 동안 연속적인 부반송파 신호를 스태킹하는 시간 스태킹 모듈과,
    하나 이상의 부반송파 상의 스태킹된 심볼에, 하나 이상의 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 특성에 기초하여 계산된 시공간 빔형성기 가중치를 적용함으로써 시공간 부반송파 빔형성을 수행하는 시공간 부반송파 빔형성기 모듈을 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 시공간 빔형성 가중치는 빔형성 가중치 계산기 모듈로부터 상기 시공간 부반송파 빔형성기 모듈에 의해 수신되는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 노드는 송신기 노드를 포함하고,
    상기 시공간 빔형성기 가중치는 상기 빔형성 가중치 계산기 모듈을 포함하는 수신기 노드로부터 피드백 채널을 통해 수신되는 송신 시공간 빔형성기 가중치를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 노드는 상기 빔형성 가중치 계산기 모듈을 포함하는 수신기 노드를 포함하고,
    상기 시공간 빔형성기 가중치는 수신 시공간 빔형성기 가중치를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔형성 가중치 계산기 모듈은 송신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈과 수신 시공간 부반송파 빔형성기 모듈 양자 모두에 대한 공동 시공간 빔형성 최적화를 수행하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔형성 가중치 계산기 모듈은 채널 추정치 및 간섭 및 잡음 추정치에 기초하여 상기 시공간 빔형성기 가중치를 계산하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 간섭 및 잡음 추정치는 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    간섭 및 잡음 신호를 추출하고 각각의 부반송파에 대한 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치를 계산하는 시공간 코릴레이션 행렬 추정기를 더 포함하되,
    상기 시공간 빔형성기 가중치는 상기 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치에 기초하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 심볼은 직교 주파수 분할 다중화 심볼을 포함하고,
    상기 동일채널 간섭은 시간 및 공간적으로 코릴레이팅된 간섭을 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 다중반송파 통신 채널은 다중 입력 다중 출력 채널을 포함하고,
    상기 노드는 공간 전용 동일채널 간섭 소거에 필요한 추가적인 안테나 소자 없이 상기 시공간 동일채널 간섭 소거를 수행하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 시스템.
  21. 시공간 동일채널 간섭 소거를 수행하는 방법에 있어서,
    몇몇 심볼과 동일한 시구간 동안 연속적인 부반송파 신호를 스태킹하는 단계와,
    하나 이상의 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 특성에 기초하여 시공간 빔형성기 가중치를 계산하는 단계와,
    하나 이상의 부반송파 상의 스태킹된 심볼에 상기 시공간 빔형성기 가중치를 적용하는 단계를 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    간섭 및 잡음 신호를 추출하는 단계와,
    각각의 부반송파 및 각각의 인접하는 부반송파 세트 중 적어도 하나에 대한 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치를 계산하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 간섭 및 잡음 시공간 코릴레이션 행렬 추정치에 기초하여 상기 시공간 빔형성기 가중치를 계산하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    채널 추정치에 기초하여 상기 시공간 빔형성기 가중치를 계산하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    대응하는 시공간 빔형성기 가중치를 부반송파 빔형성기에 제공하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    송신 시공간 부반송파 빔형성기와 수신 시공간 부반송파 빔형성기 양자 모두에 대한 공동 시공간 빔형성 최적화를 수행하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    수신 부반송파 빔형성기에 수신 시공간 빔형성기 가중치를 제공하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    송신 부반송파 빔형성기에 송신 시공간 빔형성기 가중치를 제공하는 단계를 더 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 심볼은 직교 주파수 분할 다중화 심볼을 포함하고,
    상기 동일채널 간섭은 알라모우티(Alamouti) 시공간 간섭을 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  30. 제 21 항에 있어서,
    다중반송파 통신 채널은 다중 입력 다중 출력 채널을 포함하고,
    상기 시공간 동일채널 간섭 소거는 공간 전용 동일채널 간섭 소거에 필요한 추가적인 안테나 소자 없이 수행되는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 방법.
  31. 하나 이상의 간섭 신호의 시간 및 공간 코릴레이션 특성을 이용하여, 시공간 코딩 동일채널 간섭을 소거하는 데 적용될 수 있는 시공간 빔형성 가중치의 계산을 수행하는 수신기 노드를 포함하되,
    상기 수신기 노드는,
    다중반송파 통신 채널을 수신된 심볼에 걸쳐 거의 준 정적(quasi-static)인 것으로 간주함으로써, 수신하고자 하는 신호에 대해 추정된 채널 행렬 및 간섭 신호에 대해 추정된 채널 행렬에 기초하여, 상기 간섭 신호로부터 상기 수신하고자 하는 신호를 필터링하는 MMSE(minimum mean square error) 필터 모듈을 포함하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 계산은 시공간 간섭을 소거하고 유용한 시공간 코딩 신호를 검출하는 데 적용되는 빔형성기 가중치의 계산에 연산 절감(computational saving)을 제공하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 MMSE 필터는 연산 절감을 초래하는 크기가 감소한 역행렬을 포함하는 빔형성기 가중치를 계산하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 수신기 노드는 시공간 블록 코드 간섭 송신기 노드로부터 간섭 신호를 수신하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 수신기 노드는 단일 안테나 간섭 송신기 노드로부터 간섭 신호를 수신하는
    시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치.
KR1020087010170A 2005-09-30 2005-09-30 시공간 동일채널 간섭 소거 수행 장치, 시스템 및 방법 KR100991577B1 (ko)

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PCT/RU2005/000490 WO2007037714A1 (en) 2005-09-30 2005-09-30 Systems and techniques for space-time coded cochannel interference cancellation

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