KR101014502B1 - 시분할 이중 방식 통신 시스템에서의 채널 정정 - Google Patents
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Abstract
하향 링크 및 상향 링크 채널을 정정하여 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송 및 수신 체인에서의 차이를 규명하도록 하는 기법을 개시한다. 일 실시예에서는 하향 링크 및 상향 링크 채널로 파일롯을 전송하여 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답의 추정치를 구하는데 각각 사용한다. 이어서, 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답의 추정치에 기반하여 두 세트의 정정 인자를 결정한다. 하향 링크 채널에 대한 정정 인자들의 제 1 세트를 사용하여 정정된 하향 링크 채널을 생성하고, 상향 링크 채널에 대한 정정 인자들의 제 2 세트를 사용하여 정정된 상향 링크 채널을 생성한다. 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트를 행렬-비 계산 또는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 계산을 사용하여 결정할 수 있다. 그러한 정정을 공중 전송에 기반하여 실시간으로 실행할 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시분할 이중 방식(Time Division Duplexed; TDD) 통신 시스템에서의 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답을 정정하기 위한 기법에 관한 것이다.
본 출원은 출원 번호가 60/421,462이고, 발명의 명칭이 "Channel Calibration for a Time Division Duplexed Communication System"인 미국 가출원 및 출원 번호가 60/421,309이고, 발명의 명칭이 "MIMO WLAN System"인 미국 가출원의 이익을 주장하며, 상기 두 가출원 모두 출원일이 2002년 10월 25일이고, 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 본 명세서에 참조로 통합된다.
무선 통신 시스템에서는 무선 채널을 통해 액세스 포인트와 사용자 단말 사이의 데이터 통신이 일어난다. 시스템 설계에 의존하여, 동일하거나 상이한 주파수 대역들이 하향 링크와 상향 링크에 사용될 수 있다. 하향 링크(또는 순방향 링크)는 액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 전송을 지칭하고, 상향 링크(또는 역방향 링크)는 사용자 단말로부터 액세스 포인트로의 전송을 지칭한다. 2개의 주파수 대역이 사용가능한 경우, 하향 링크와 상향 링크는 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplexing; FDD)를 사용하여 별개의 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다. 단지 하나의 주파수 대역만이 사용될 수 있으면, 하향 링크와 상향 링크는 시분할 이중화(Time Division Duplexing; TDD)를 사용하여 동일한 주파수 대역을 공유할 수 있다.
무선 통신 시스템에서는 무선 채널을 통해 액세스 포인트와 사용자 단말 사이의 데이터 통신이 일어난다. 시스템 설계에 의존하여, 동일하거나 상이한 주파수 대역들이 하향 링크와 상향 링크에 사용될 수 있다. 하향 링크(또는 순방향 링크)는 액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 전송을 지칭하고, 상향 링크(또는 역방향 링크)는 사용자 단말로부터 액세스 포인트로의 전송을 지칭한다. 2개의 주파수 대역이 사용가능한 경우, 하향 링크와 상향 링크는 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplexing; FDD)를 사용하여 별개의 주파수 대역을 통해 전송될 수 있다. 단지 하나의 주파수 대역만이 사용될 수 있으면, 하향 링크와 상향 링크는 시분할 이중화(Time Division Duplexing; TDD)를 사용하여 동일한 주파수 대역을 공유할 수 있다.
고성능을 실현하기 위해서는 종종 무선 채널의 주파수 응답을 알 필요가 있다. 예컨대, 하향 링크 채널의 응답은 사용자 단말로의 하향 링크 데이터 전송을 위한 공간 처리(후술되는 바와 같은)를 실행하기 위해 액세스 포인트에 의해 요구될 수 있다. 그러한 하향 링크 채널 응답은 액세스 포인트에 의해 전송된 파일롯에 기반하여 추정될 수 있다. 이후, 사용자 단말은 그 사용을 위해 채널 추정치를 액세스 포인트로 되전송할 수 있다. 그러한 채널 추정 방식에 있어서는 파일롯이 하향 링크를 통해 전송될 필요가 있고, 채널 추정치를 액세스 포인트에 도로 전송하는데 부가적인 지연 및 자원 손실을 입게 된다.
공유된 주파수 대역을 갖는 TDD 시스템에서는 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답이 서로의 역(reciprocal)인 것으로 가정될 수 있다. 즉, H 가 안테나 어레이 A로부터 안테나 어레이 B로의 채널 응답 행렬을 나타낸다고 하면, 역 채널은 어레이 B로부터 어레이 A로의 커플링이 H T로 주어진다는 것을 의미하는데, 여기서 M T는 행렬 M 의 전치 행렬(transpose)을 나타낸다. 따라서, TDD 시스템에서는 하나의 링크에 대한 채널 응답이 다른 링크를 통해 전송된 파일롯에 기반하여 추정될 수 있다. 예컨대, 상향 링크 채널 응답은 상향 링크 파일롯에 기반하여 추정될 수 있고, 상향 링크 채널 응답 추정치의 전치 행렬은 하향 링크 채널 응답의 추정치로서 사용될 수 있다.
그러나, 액세스 포인트에서의 전송 및 수신 체인의 주파수 응답은 전형적으로 사용자 단말에서의 전송 및 수신 체인의 주파수 응답과는 상이하다. 특히, 상향 링크 전송에 사용되는 전송/수신 체인의 주파수 응답은 하향 링크 전송에 사용되는 전송/수신 체인의 주파수 응답과 상이하다. 그럴 경우, (즉, 전송/수신 체인을 포함하는) "유효" 하향 링크 채널 응답은 전송/수신 체인에서의 차이로 인해 유효 상향 링크 채널 응답의 역과는 다르게 된다(즉, 유효 채널 응답이 역으로 되지 않음). 하나의 링크에 대해 얻어진 채널 응답 추정치의 역이 다른 링크에서의 공간 처리에 사용된다면, 전송/수신의 주파수 응답에 있어서의 임의의 차이는, 만약 결정되거나 고려되지 않을 경우, 성능을 떨어뜨릴 수 있는 오차를 보이게 된다.
따라서, 당해 기술 분야에서는 TDD 통신 시스템에서 하향 링크 및 상향 링크 채널을 정정하는 기법이 요구되고 있다.
본 발명에서는 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송 및 수신 체인의 주파수 응답에서의 차이를 고려하도록 하향 링크 및 상향 링크 채널을 정정하는 기법이 제공된다. 정정 후에는 하나의 링크에 대해 얻어진 추정치가 다른 링크에 대한 채널 응답의 추정치를 얻는데 사용될 수 있다. 그럴 경우, 그것은 채널 추정 및 공간 처리를 간단하게 해줄 수 있다.
일 실시예에서는 무선 TDD 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple-Output; MIMO) 통신 시스템에서 하향 링크 및 상향 링크 채널을 정정하는 방법이 제공된다. 상기 방법에 따라, 상향 링크 채널을 통해 파일롯을 전송하여 상향 링크 채널 응답의 추정치를 구하는데 사용한다. 또한, 하향 링크 채널을 통해 파일롯을 전송하여 하향 링크 채널 응답의 추정치를 구하는데 사용한다. 이어서, 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답의 추정치에 기반하여 정정 인자들의 두 세트를 결정한다. 하향 링크 채널에 대한 정정 인자들의 제 1 세트를 사용함으로써 정정된 하향 링크 채널이 형성되고, 상향 링크 채널에 대한 정정 인자들의 제 2 세트를 사용하여 정정된 상향 링크 채널을 형성한다. 하향 링크 및 상향 링크 채널에 대해 각각의 송신기에서 적절한 정정 인자를 사용하게 된다. 정정된 하향 링크 및 상향 링크 채널의 응답은 정정 인자들의 2세트들로 인해 거의 역으로 된다. 후술되는 바와 같이, 행렬-비 계산 또는 최소 평균 제곱 오차(Minimum Mean Square Error; MMSE)를 사용하여 제 1 및 제 2 세트의 정정 인자를 결정할 수 있다.
정정은 무선 전송(over-the-air transmission)에 기반하여 실시간으로 수행될 수 있다. 시스템 내의 각각의 사용자 단말은 그 자신의 사용을 위해 정정 인자들의 제 2 세트를 획득할 수 있다. 액세스 포인트에 대한 정정 인자들의 제 1 세트가 다수의 사용자 단말에 의해 구해질 수 있다. 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 시스템에서는 서브밴드(subband)들의 제 1 세트에 대해 정정을 실행하여 상기 세트 내의 각각의 서브밴드에 대한 정정 인자들의 두 세트를 얻을 수 있다. "정정된" 서브밴드에 대해 얻어진 정정 인자에 기반하여 "정정되지 않은" 서브밴드에 대한 정정 인자를 보간할 수 있다.
이하, 본 발명의 각종의 양태 및 실시예에 관해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 특징, 속성, 및 장점이 유사한 도면 부호가 그 전반에 걸쳐 대응적으로 식별되는 첨부 도면을 참조로 하여 후술되는 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 특징, 속성, 및 장점이 유사한 도면 부호가 그 전반에 걸쳐 대응적으로 식별되는 첨부 도면을 참조로 하여 후술되는 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
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도 1은 MIMO 시스템에서 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송 및 수신 체인을 도시하는 도면.
도 2는 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인에서의 차이를 고려한 정정 인자들의 적용을 도시하는 도면.
도 3은 TDD MIMO-OFDM 시스템에서 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답을 정정하는 과정을 도시하는 도면.
도 4는 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 추정치로부터 정정 벡터의 추정치를 구하는 과정을 도시하는 도면.
도 5는 액세스 포인트 및 사용자 단말의 블록도.
도 6은 TX 공간 프로세서의 블록도.
본 명세서에서 설명되는 정정 기법은 각종의 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. 아울러, 그러한 기법은 단일 입력 단일 출력(Single-Input Single-Output; SISO) 시스템, 다중 입력 단일 출력(Multiple-Input Single-Output; MISO) 시스템, 단일 입력 다중 출력(Single-Input Multiple-Output; SIMO) 시스템, 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템에 사용될 수 있다.
MIMO 시스템은 데이터 전송용의 다중(NT ) 전송 안테나 및 다중(NR ) 수신 안테나를 채용하고 있다. NT 전송 안테나 및 NR 수신 안테나에 의해 형성되는 MIMO 채널은 NS 독립 채널로 분해될 수 있는데, 여기서 NS ≤ min{NT , NR )이다. 또한, 각각의 NS 독립 채널은 공간 서브채널 또는 MIMO 채널의 고유 모드(eigenmode)로서 지칭되고, 차원에 해당한다. MIMO 시스템은 다중 전송 및 수신 안테나에 의해 생성된 부가의 차원을 사용되는 경우 개선된 성능(예컨대, 증가된 전송 용량)을 제공할 수 있다. 그것은 전형적으로 송신기와 수신기 사이의 채널 응답의 정확한 추정치를 필요로 한다.
도 1은 MIMO 시스템에서 액세스 포인트(102) 및 사용자 단말(104)에 있는 전송 및 수신 체인의 블록도를 나타낸 것이다. 그러한 시스템에서는 하향 링크 및 상향 링크가 시분할 이중 방식으로 동일한 주파수 대역을 공유한다.
하향 링크의 경우에는 액세스 포인트(102)에서 심볼("전송" 벡터 x dn로 표시됨)이 전송 체인(TMTR)(114)에 의해 처리되어 N ap 안테나(116)로부터 무선 채널을 통해 전송된다. 사용자 단말(104)에서는 하향 링크 신호가 N ut 안테나(152)에 의해 수신되고 수신 체인(RCVR)(154)에 의해 처리되어 수신된 심볼("수신" 벡터 r dn로 표시됨)을 제공한다. 전송 체인(114)에 의한 처리는 전형적으로 디지털/아날로그 변환, 증폭, 필터링, 주파수 상향 변환(upconversion) 등을 포함한다. 수신 체인(154)에 의한 처리는 전형적으로 주파수 하향 변환(downconversion), 증폭, 필터링, 아날로그/디지털 변환 등을 포함한다.
상향 링크의 경우에는 사용자 단말(104)에서 심볼(전송 벡터 x up로 표시됨) 이 전송 체인(164)에 의해 처리되어 N ut 안테나(152)로부터 무선 채널을 통해 전송된다. 액세스 포인트(102)에서는 상향 링크 신호가 N ap 안테나(116)에 의해 수신되고 수신 체인(124)에 의해 처리되어 수신된 심볼("수신" 벡터 r up로 표시됨)을 제공한다.
하향 링크의 경우, 사용자 단말에서의 수신 벡터는 다음과 같이 표현될 수 있다:
여기서, x dn은 액세스 포인트에 있는 N ap 안테나로부터 전송된 심볼에 대한 N ap 엔트리를 갖는 전송 벡터, r dn은 사용자 단말에 있는 N ut 안테나에 수신된 심볼에 대한 N ut 엔트리를 갖는 수신 벡터, T ap는 액세스 포인트에 있는 N ap 안테나에 대한 전송 체인과 관련된 복소 이득에 대한 엔트리를 갖는 N ap × N ap 대각 행렬, R ut는 사용자 단말에 있는 N ut 안테나에 대한 수신 체인과 관련된 복소 이득에 대한 엔트리를 갖는 N ut × N ut 대각 행렬, H 는 하향 링크에 대한 N ut × N ap 채널 응답 행렬이다.
전송/수신 체인 및 무선 채널의 응답은 전형적으로 주파수의 함수이다. 단순화를 위해, 플랫 페이딩(flat-fading) 채널(즉, 평탄한 주파수 응답을 갖는)을 가정하기로 한다.
상향 링크의 경우, 액세스 포인트에서의 수신 벡터는 다음과 같이 표현될 수 있다:
여기서, x up은 사용자 단말에 있는 N ut 안테나로부터 전송된 심볼에 대한 전송 벡터, r up은 액세스 포인트에 있는 N ap 안테나에 수신된 심볼에 대한 수신 벡터, T ut는 사용자 단말에 있는 N ut 안테나에 대한 전송 체인과 관련된 복소 이득에 대한 엔트리를 갖는 N ut × N ut 대각 행렬, R ap는 액세스 포인트에 있는 N ap 안테나에 대한 수신 체인과 관련된 복소 이득에 대한 엔트리를 갖는 N ap × N ap 대각 행렬, H T는 상향 링크에 대한 N ap × N ut 채널 응답 행렬이다.
TDD 시스템에서는 하향 링크와 상향 링크가 동일한 주파수 대역을 공유하기 때문에, 일반적으로 하향 링크 채널 응답과 상향 링크 채널 응답 사이에 고도의 상관성이 존재한다. 따라서, 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 행렬은 서로의 역(즉, 전치 행렬)인 것으로 가정되어 수학식 1 및 수학식 2에 나타낸 바와 같이 각각 H 및 H T로 표시될 수 있다. 그러나, 액세스 포인트에서의 전송/수신 체인의 응답은 통상적으로 사용자 단말에서의 전송/수신 체인의 응답과 동일하지 않다. 그 차이로 인해 다음과 같은 부등식 R ap H T T ut ≠ ( R ut HT ap)T 가 초래된다.
수학식 1 및 수학식 2로부터, 적용될 수 있는 전송 및 수신 체인의 응답을 포함하는 "유효" 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 H dn 및 H up은 다음과 같이 표현될 수 있다.
수학식 3의 방정식 세트에 있는 2개의 방정식을 합치면, 다음과 같은 관계식이 얻어질 수 있다.
수학식 4를 재정리하면, 다음의 식을 얻을 수 있다.
여기서,
이고,
이다. 수학식 5는 또한 다음과 같이 표현될 수 있다.
수학식 6의 좌변은 상향 링크에서의 정정된 채널 응답을, 그리고 우변은 하향 링크에서의 정정된 채널 응답을 각각 나타내고 있다. 수학식 6에 나타낸 바와 같이, 대각 행렬 K ut 및 K ap를 유효 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답에 적용함으로써, 하향 링크 및 상향 링크에 대한 정정된 채널 응답이 서로의 전치 행렬로 표현될 수 있게 된다. 액세스 포인트에 대한 (Nap × Nap ) 대각 행렬 K ap는 전송 체인 응답 T ap에 대한 수신 체인 응답 R ap의 비(즉,
) 인데, 여기서 그러한 비는 요소 별로 취해진다. 그와 유사하게, 사용자 단말에 대한 (Nut × Nut ) 대각 행렬 K ut는 전송 체인 응답 T ut에 대한 수신 체인 응답 R ut의 비이다.
행렬 K ap 및 K ut는 액세스 포인트와 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인에서의 차이를 규명할 수 있는 값을 포함한다. 이는 수학식 6에 나타낸 바와 같이 하나의 링크에 대한 채널 응답이 다른 링크에 대한 채널 응답에 의해 표현되도록 허용한다.
정정을 실행하여 행렬 K ap 및 K ut를 결정할 수 있다. 전형적으로는, 진정한 채널 응답 H 및 전송 /수신 체인 응답을 알지 못하고, 그것을 정확하거나 쉽게 확인할 수도 없다. 그 대신에, 유효 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 H dn 및 H up이 후술되는 바와 같이 하향 링크 및 상향 링크로 전송된 파일롯에 기반하여 각각 추정될 수 있다. 이후, 정정 행렬 
및 
로서 지칭되는 행렬 K ap 및 K ut의 추정치는 후술되는 바와 같이 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 추정치 
및 
에 기반하여 구해질 수 있다. 행렬 
및 
는 액세스 포인트와 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인에서의 차이를 고려할 수 있는 정정 인자를 포함한다.
도 2는 정정 행렬 
및 
를 적용하여 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인에서의 차이를 규명하는 것을 나타낸 것이다. 하향 링크에서는 유닛(112)에 의해 전송 벡터 x dn에 행렬 
가 곱해진다. 하향 링크에 대한 전송 체인(114) 및 수신 체인(154)에 의한 후속 처리는 도 1에 도시된 바와 동일하다. 그와 유사하게, 상향 링크에서는 유닛(162)에 의해 전송 벡터 x up에 행렬 
가 곱해진다. 역시, 상향 링크에 대한 전송 체인(164) 및 수신 체인(124)에 의한 후속 처리는 도 1에 도시된 바와 동일하다.
사용자 단말 및 액세스 포인트에 의해 얻어진 "정정된" 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답은 이제 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서,
및 H cup는 수학식 6의 "진정한" 정정된 채널 응답 표현의 추정치이다. 수학식 7의 방정식 세트에 있는 2개의 방정식을 수학식 6의 표현을 사용하여 합치면, H cup 
임을 보일 수 있다. 그러한 관계 H cup 
의 정확도는 행렬 
및 
의 정확도에 의존하고, 다시 상기 행렬
및 
의 정확도는 통상적으로 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 추정치 
및 
의 품질에 의존한다.
위에서 보인 바와 같이, TDD 시스템에서는 정정을 실행하여 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인의 응답에 있어서의 차이를 결정하고 그 차이를 고려할 수 있다. 일단 전송/수신 체인이 정정되고 나면, 하나의 링크에 대해 얻어진 정정된 채널 응답 추정치(예컨대, 
)를 다른 링크에 대한 정정된 채널 응답의 추정치(예컨대, 
)를 결정하는데 사용할 수 있다.
여기서 설명되는 정정 기법은 OFDM을 채용하고 있는 무선 통신 시스템에도 사용될 수 있다. OFDM은 전체의 시스템 대역 폭을 효율적으로 다수의(NF ) 직교 서브밴드들로 분할하는데, 그러한 직교 서브밴드들은 주파수 빈(frequency bin) 또는 서브채널이라고도 지칭된다. OFDM에서의 각각의 서브밴드는 데이터가 변조될 수 있는 개별적인 부반송파와 연관된다. OFDM을 사용하는 MIMO 시스템(즉, MIMO-OFDM 시스템)에서는 각각의 고유 모드의 각각의 서브밴드가 독립된 전송 채널로서 간주될 수 있다.
정정은 다양한 방식으로 실행될 수 있다. 명료함을 위해, 이하에서는 TDD MIMO-OFDM 시스템에 대해 특정의 정정 방식을 설명하기로 한다. 이러한 시스템에서는 무선 링크의 각각의 서브밴드가 가역적인 것으로 가정될 수 있다.
도 3은 TDD MIMO-OFDM 시스템에서 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답을 정정하는 과정(300)의 실시예를 나타낸 흐름도이다. 처음에, 사용자 단말은 시스템에 대해 정의된 수집 절차들을 사용하여 액세스 포인트의 타이밍 및 주파수를 수집한다(단계 310). 이후, 사용자 단말이 정정을 개시하라는 메시지를 액세스 포인트에 전송하거나 상기 액세스 포인트에 의해 정정이 개시될 수 있다. 상기 정정은 액세스 포인트에 의한 사용자 단말의 등록/허가와 병행하여 수행될 수 있고(예컨대, 호출 설정 동안), 보증(warrant)될 때마다 실행될 수도 있다.
정정은 데이터 전송에 사용될 수 있은 모든 서브밴드("데이터" 서브밴드로서 지칭됨)에 대해 실행될 수 있다. 데이터 전송을 위해 사용되는 서브밴드(예컨대, 보호 서브밴드(guard subband))은 통상적으로는 정정될 필요가 없다. 그러나, 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인의 주파수 응답이 통상적으로 관심 대상의 대역의 대부분에 걸쳐 평탄하기 때문에, 그리고 인접 서브밴드가 상관되기 쉽기 때문에, 단지 데이터 서브밴드의 서브세트에 대해서만 정정을 실행할 수 있다. 모든 데이터 서브밴드들보다 더 적은 데이터 서브밴드들이 정정된다면, 정정될 서브밴드들("지정" 서브밴드로서 지칭됨)이 액세스 포인트에 시그널링된다(예컨대, 정정을 개시하기 위해 전송되는 메시지로).
정정을 위해, 사용자 단말은 지정 서브밴드로 MIMO 파일롯을 액세스 포인트에 전송한다(단계 312). MIMO 파일롯을 생성하는 것에 관해서는 후술하기로 한다. 상향 링크 MIMO 파일롯 전송의 지속 시간은 지정 서브밴드의 수에 의존할 수 있다. 예컨대, 4개의 서브밴드에 대해 정정이 실행된다면, 8개의 OFDM 심볼로 충분할 수 있고, 더 많은 서브밴드에는 더 많은 OFDM 심볼(예컨대, 20개)이 필요할 수 있다. 전체 송신 전력은 통상적으로 고정되어 있으므로, MIMO 파일롯이 적은 수의 서브밴드들을 통해 전송된다면, 더 많은 양의 송신 전력이 이들 서브밴드들 각각에 사용되어 각 서브밴드에 대한 SNR이 높아질 수 있다. 역으로, MIMO 파일롯이 많은 수의 서브밴드들을 통해 전송된다면, 더 적은 양의 전송 출력이 각각의 서브밴드에 사용되어 각각의 서브밴드에 대한 SNR이 낮아질(worse) 수 있다. 각각의 서브밴드에 대한 SNR이 충분히 높지 않다면, MIMO 파일롯에 대해 더 많은 OFDM 심볼이 전송되고 상기 서브밴드에 대해 더 높은 총 SNR을 얻기 위해 상기 수신기에 통합될 수 있다.
액세스 포인트는 상향 링크 MIMO 파일롯을 수신하여 각각의 지정 서브밴드에 대해 상향 링크 채널 응답의 추정치 
를 구하는데, 여기서 k는 서브밴드 지수를 나타낸다. MIMO 파일롯에 기반한 채널 추정에 관해서는 후술하기로 한다. 상향 링크 채널 응답 추정치는 양자화되어 사용자 단말로 전송된다(단계 314). 각각의 행렬 
의 엔트리는 k번째 서브밴드에 대한 상향 링크에 대한 Nut 전송 안테나와 Nap 수신 안테나 사이의 복소 채널 이득이다. 모든 행렬들에 대한 채널 이득들을 모든 지정 서브밴드들에 대해 공통인 특정 스케일링 인자로 스케일링하여 원하는 동적 범위(dynamic range)를 얻을 수 있다. 예컨대, 각각의 행렬 
의 채널 이득들은 지정된 서브밴드들에 대한 모든 행렬들 
에 대한 최대 채널 이득에 의해 역으로 스케일링되어 그 최대 채널 이득은 크기에 있어 1이 될 수 있다. 정정의 목표는 하향 링크와 상향 링크 사이의 이득/위상 차를 정규화하는 것이므로, 절대 채널 이득은 중요하지 않다. 12-비트 복소 값(즉, 12-비트 동위상(inphase; I) 성분과 12-비트 직교(Q) 성분)이 채널 이득에 사용된다면, 하향 링크 채널 응답 추정치를 3·Nut ·Nap ·Nsb 바이트로 사용자 단말에 전송할 수 있는데, 여기서 "3"은 I 및 Q 성분을 나타내는데 사용된 24개의 총 비트에 대한 것이고, Nsb 는 지정 서브밴드의 수이다.
또한, 사용자 단말은 액세스 포인트에 의해 전송된 하향 링크 MIMO 파일롯을 수신하고(단계 316), 상기 수신된 파일롯에 기반하여 각각의 지정 서브밴드에 대해 하향 링크 채널 응답의 추정치 
를 구한다(단계 318). 이후, 사용자 단말은 상향 링크 및 하향 링크 채널 응답 추정치 
및 
에 기반하여 각각의 지정 서브밴드에 대해 정정 인자들 
및 
를 결정한다(단계 320).
정정 인자를 구하기 위해, 액세스 포인트 및 사용자 단말에 있는 전송/수신 체인에서의 차이를 규명하는 이득/위상 정정에 있어 각각의 서브밴드에 대한 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답을 다음과 같이 역인 것으로 가정한다.
여기서, K는 모든 데이터 서브밴드들을 구비한 세트를 나타낸다. 정정 동안에는 지정 서브밴드에 대해 유효 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답의 추정치만이 사용될 수 있으므로, 수학식 8을 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
여기서, K'는 모든 지정 서브밴드들을 가지는 세트를 나타낸다. 정정 벡터 
는 
의 Nut 개의 대각 요소(diagonal element)들만을 포함하도록 정의될 수 있다. 그와 유사하게, 정정 벡터 
는 
의 Nap 개의 대각 요소들만을 포함하도록 정의될 수 있다.
정정 인자 
및 
는 행렬-비 계산, 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 계산에 의한 것을 포함하여, 다양한 방식으로 채널 응답 추정치 
및 
로부터 구해질 수 있다. 이러한 두 계산법 모두에 관해서는 더욱 상세하게 후술하기로 한다. 다른 계산법들 역시 사용될 수 있고, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
A. 행렬-비 계산
도 4는 행렬-비 계산을 사용하여 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 추정치 
및 
로부터 정정 벡터 
및 
를 구하는 과정(320a)을 나타낸 흐름도이다. 그러한 과정(320a)은 도 3의 단계 320에 사용될 수 있다.
먼저, 각각의 지정 서브밴드에 대해 다음과 같이 (Nut × Nap ) 행렬 C (k)를 계산한다(단계 412).
여기서, 상기 비는 요소 별로 취해진다. 따라서, C (k)의 각각의 요소는 다음과 같이 계산될 수 있다.
여기서, 
및 
는 각각 
및 
의 (i,j)번째 (행, 열) 요소이고, c i,j (k)는 C (k)의 (i,j)번째 요소이다.
일 실시예에서는 액세스 포인트에 대한 정정 벡터 
가 C (k)의 정규화된 행의 평균과 같은 것으로 정의되고, 블록 420의 단계에 의해 구해진다. 우선, 행에 있는 Nap 개의 요소들 각각을 행의 첫 번째 요소로 스케일링함으로써 C (k)의 각각의 행이 정규화된다(단계 422). 따라서, ci (k) = [ci,j (k) … ci,Nap (k)]가 C (k)의 i번째 행이라면, 정규화된 행 
는 다음과 같이 표현될 수 있다.
이어서, 정규화된 행들의 평균은 Nut 개의 정규화된 행들의 합을 Nut 로 나눔으로써 결정된다(단계 424). 정정 벡터 
는 이러한 평균과 동일하게 설정되며(단계 426), 다음과 같이 표현될 수 있다.
정규화로 인해, 
의 첫 번째 요소는 1(unity)이다.
일 실시예에서는 사용자 단말에 대한 정정 벡터 
가 C (k)의 정규화된 열들 역들의 평균과 동일하게 정의되고, 블록 430의 단계에 의해 구해진다. 우선, 열에 있는 각각의 요소를 Kap,j,j(k)로 표시되는 벡터 
의 j번째 요소로 스케일링함으로써 C (k)의 j번째 열이 정규화된다(단계 432). 따라서, 
가 C (k)의 j번째 열이라면, 정규화된 열 
는 다음과 같이 표현될 수 있다.
이어서, 정규화된 열들의 역들의 평균은 Nap 개의 정규화된 열들의 역들의 합을 Nap 로 나눔으로써 결정된다(단계 434). 정정 벡터 
는 이러한 평균과 동일하게 설정되고(단계 436), 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 정규화된 열 
의 역변환은 요소별(element-wise)로 실행된다.
B.
MMSE
계산
MMSE 계산에서는 정정된 하향 링크 채널 응답과 정정된 상향 링크 채널 응답 사이의 평균 제곱 오차(MSE)가 최소화되도록 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 추정치 
및 
로부터 정정 인자 
및 
를 구한다. 그러한 조건은 다음과 같이 표현될 수 있다.
그것을 다음과 같이 쓸 수도 있다:
여기서, 
는 대각 행렬이므로, 
이다.
수학식 16은 
의 리드(lead) 요소가 1로 설정된다는 제한을 받는다(즉, 
). 그러한 제한이 없다면, 행렬 
및 
의 모든 요소가 0으로 설정되는 자명 해(trivial solution)가 얻어지게 된다. 수학식 16에서는 우선 
와 같은 행렬 Y (k)를 얻는다. 다음으로, 행렬 Y (k)의 Nap ·Nut 엔트리의 각각에 대해 절대치의 제곱을 얻는다. 그러면, 평균 제곱 오차(또는 Nap ·Nut 로 나누는 것이 생략되므로, 제곱 오차)는 제곱한 모든 Nap ·Nut 값들의 합과 같게 된다.
각각의 지정 서브밴드에 대해 MMSE 계산을 실행하여 그 서브밴드에 대한 정정 인자 
및 
를 얻는다. 이하에서는 하나의 서브밴드에 대한 MMSE 계산에 관해 설명하기로 한다. 단순화를 위해, 이후의 설명에서는 서브밴드 지수 k를 생략하기로 한다. 역시 단순화를 위해, 하향 링크 채널 응답 추정치 
의 요소를 {aij }로 나타내고, 상향 링크 채널 응답 추정치 
의 요소를 {bij }로 나타내며, 행렬 
의 대각 요소를 {ui }로 나타내고, 행렬 
의 대각 요소를 {vj }로 나타내기로 하는데, 여기서 i = {1 … Nap }이고, j = {1 … Nut }이다.
수학식 16으로부터 평균 제곱 오차를 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
그 평균 제곱 오차도 역시 u 1 = 1의 제한을 받는다. u 및 v에 대한 수학식 17의 편미분을 취하고 그 편미분을 0으로 설정함으로써 최소 평균 제곱 오차를 얻 을 수 있다. 그러한 연산의 결과는 다음의 방정식 세트와 같다.
수학식 18a에서 u 1 =1 이므로, 본 경우에는 편미분 계수가 없고, 지수 i는 2부터 N ap 까지 진행한다.
수학식 18a 및 수학식 18b에 있는 (N ap + N ut - 1) 방정식 세트는 다음과 같이 더욱 편리하게 행렬의 형태로 표현될 수 있다.
여기서,
행렬 A 는 (Nap + Nut - 1) 행들을 포함하는데, 처음 Nap - 1 행들은 수학식 18a로부터의 Nap - 1 방정식들에 해당하고, 마지막 Nut 행들은 수학식 18b로부터의 Nut 방정식들에 해당한다. 특히, 행렬 A 의 제 1 행은 i = 2로 두고서 수학식 18a로부터 생성되고, 제 2 행은 i = 3으로 두고서 수학식 18a로부터 생성되는 등의 식이다. 행렬 A 의 Nap 번째 행은 j = 1로 두고서 수학식 18b로부터 생성되는 등의 식이며, 마지막 행은 j = Nut 로 두고서 그와 같이 생성된다. 위에서 보인 바와 같이, 행렬 A 의 엔트리 및 벡터 z 의 엔트리는 행렬 
및 
의 엔트리에 기반하여 얻어질 수 있다.
정정 인자는 벡터 y 에 포함되어 있는데, 그 벡터 y 는 다음과 같이 하여 얻어질 수 있다.
MMSE 계산의 결과는 곧 수학식 16에 보인 바와 같이 정정된 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답에서의 평균 제곱 오차를 최소화시키는 정정 행렬 
및 
이다. 행렬 
및 
는 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답 추정치 
및 
에 기반하여 얻어지므로, 정정 행렬 
및 
의 품질은 채널 응답 추정치 
및 
의 품질에 의존한다. 수신기에서는 MIMO 파일롯을 평균하여 
및 
에 대한 좀더 정확한 추정치를 얻을 수 있다.
MMSE 계산에 기반하여 얻어진 정정 행렬 
및 
은 전반적으로 행렬-비 계산에 기반하여 얻어진 정정 행렬보다 더 우수한데, 특히 채널 이득들 중 몇몇이 작고 상기 채널 이득들이 측정 소음에 의해 크게 저하될 수 있을 경우에 더욱 그러하다.
C.
계산 이후 과정
사용을 위해 선택된 특정의 계산 방법과는 무관하게, 정정 행렬의 계산이 완료된 후에 사용자 단말은 모든 지정 서브밴드들에 대해 액세스 포인트에 대한 정정 벡터 
를 액세스 포인트에 전송한다. 
에 있는 각각의 정정 인자에 12-비트 복소 값을 사용한다면, 모든 지정 서브밴드에 대한 정정 벡터 
를 3·(Nap - 1)·Nsb 바이트로 액세스 포인트에 전송할 수 있는데, 여기서 "3"은 I 및 Q 성분에 사용된 24개의 총 비트에 대한 것이고, (Nap - 1)은 1과 동일한 각각의 벡터 
에 있는 제 1 요소로부터 나온 것으로, 전송될 필요가 없다. 제 1 요소를 29 - 1 = +511로 설정한다면, 12 ㏈의 헤드룸(headroom)이 사용될 수 있는데(양의 부호로 된 12-비트 최대치가 211 - 1 = +2047이므로), 이는 하향 링크와 상향 링크 사이의 12 ㏈까지의 이득 부정합이 12-비트 값에 의해 수용될 수 있도록 허용한다. 상향 링크와 하향 링크가 12 ㏈ 내로 일치하고, 제 1 요소가 511의 값으로 정규화된다면, 다른 요소들은 절대치에 있어 511·4 = 2044 이하이어야 하고, 12 비트로 나타내질 수 있다.
각각의 지정 서브밴드에 대해 한 쌍의 정정 벡터 
및 
를 얻는다. 모든 데이터 서브밴드보다 더 적은 데이터 서브밴드에 대해 정정을 실행한다면, 지정 서브밴드에 대해 얻어진 정정 인자를 보간함으로써 "정정되지 않은" 서브밴드에 대한 정정 인자를 얻을 수 있다. k ∈ K에 대해 정정 벡터 
를 얻기 위해 액세스 포인트에 의해 보간이 실행될 수 있다. 그와 유사하게, 사용자 단말이 보간을 실행하여 k ∈ K에 대해 정정 벡터 
를 얻을 수 있다.
그 후에, 액세스 포인트와 사용자 단말은 k ∈ K에 대해 그 각각의 정정 벡터 
및 
를 사용하거나 그에 상응하는 정정 행렬 
및 
를 사용하여 후술되는 바와 같이 무선 채널을 통한 전송 전에 변조 심볼을 스케일링한다. 그 경우, 사용자 단말이 보게 되는 유효 하향 링크 채널은 
로 된다.
액세스 포인트 및 사용자 단말 각각에 대해 정정 인자의 벡터를 얻는 전술된 정정 방식은 상이한 사용자 단말이 정정을 실행할 경우에 액세스 포인트에 대해 "호환성" 정정 벡터가 구해질 수 있도록 허용한다. 액세스 포인트가 이미 정정되었다면(예컨대, 하나 이상의 다른 사용자 단말에 의해), 현재의 정정 벡터를 새로 구해진 정정 벡터에 의해 갱신할 수도 있다.
예컨대, 2개의 사용자 단말이 동시에 정정 절차를 실행하면, 그들 사용자 단말로부터 나온 정정 결과를 평균하여 성능을 개선할 수 있다. 그러나, 정정은 전형적으로 한번에 하나의 사용자 단말에 대해서만 실행된다. 따라서, 제 2 사용자 단말은 제 1 사용자 단말에 이미 적용된 정정 벡터로 하향 링크를 관찰한다. 이 경우, 제 2 정정 벡터와 이전 정정 벡터와의 적이 새로운 정정 벡터로서 사용될 수 있거나 "가중치 부여된 평균화"(후술됨)가 사용될 수도 있다. 액세스 포인트는 전형적으로 모든 사용자 단말에 대해 단일 정정 벡터를 사용하며, 상이한 사용자 단말들에 대해 상이한 벡터들을 사용하지는 않는다(비록 그것이 구현될 수도 있기는 하지만). 다중의 사용자 단말로부터의 갱신 또는 하나의 사용자 단말로부터의 순차적 갱신은 동일한 방식으로 처리될 수 있다. 갱신된 벡터는 바로 적용될 수 있다(벡터적 연산에 의해). 선택적으로, 몇몇 평균화가 측정 잡음을 제거하는데 바람직하다면, 후술되는 바와 같이 가중치 부여된(weighted) 평균화를 사용할 수도 있다.
따라서, 액세스 포인트가 정정 벡터 
를 사용하여 MIMO 파일롯을 전송하고, 사용자 단말이 상기 MIMO 파일롯으로부터 새로운 정정 벡터 
를 결정한다면, 갱신된 정정 벡터 
는 현재의 정정 벡터와 새로운 정정 벡터의 곱이다. 정정 벡터 
및 
는 같은 사용자 단말 또는 상이한 사용자 단말에 의해 구해질 수 있다.
일 실시예에서는 갱신된 정정 벡터가 
로서 정의되는데, 여기서 곱셈은 요소별로이다. 다른 실시예에서는 갱신된 정정 벡터가 
로서 재정의될 수 있는데, 여기서 α는 가중치 부여된 평균화를 제공하는데 사용되는 계수이다(예컨대, 0 < α< 1). 정정 갱신이 빈번하지 않다면, 1에 가까운 α가 가장 잘 동작한다. 정정 갱신이 빈번하지만 잡음이 심하면, α에 대해 작은 값이 더 낫다. 이후, 갱신된 정정 벡터 
는 그것이 다시 갱신될 때까지 액세스 포인트에 의해 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 정정은 모든 데이터 서브밴드보다 더 적은 데이터 서브밴드에 대해 실행될 수 있다. 예컨대, 정정은 매 n번째 서브밴드에 대해 실행될 수 있는데, 여기서 n은 전송/수신 체인의 예상되는 응답에 의해 결정된다(예컨대, n은 2, 4, 8, 16 등일 수 있음). 또한, 정정은 불균일하게 분포된 서브밴드에 대해서도 실행될 수 있다. 예를 들어, 통과 대역의 에지에서는 보다 더 많은 필터 롤-오프(filter roll-off)가 있을 수 있고, 그것이 전송/수신 체인에서의 보다 더 큰 부정합을 유발할 수 있으므로, 대역 에지 근처에 있는 서브밴드가 보다 더 많이 정정될 수 있다. 일반적으로, 임의의 수의, 그리고 임의의 분포의 서브밴드가 정정될 수 있고, 그것 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
전술된 설명에서, k ∈ K'에 대해 정정 벡터 
및 
는 사용자 단말에 의해 구해지고, 벡터 
는 액세스 포인트에 다시 전송된다. 그러한 방식은 유리하게도 다중 접속 시스템에 있어 정정 처리를 사용자 단말 사이에 분배한다. 그러나, 정정 벡터 
및 
는 액세스 포인트에 의해 구해질 수도 있고, 이후 액세스 포인트는 벡터 
를 사용자 단말에 도로 전송하고, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
전술된 정정 방식은 각각의 사용자 단말로 하여금 무선 전송을 경유하여 실시간으로 그 전송/수신 체인을 정정할 수 있게끔 한다. 그것은 상이한 주파수 응답을 갖는 사용자 단말로 하여금 엄격한 주파수 응답 규격을 필요로 함이 없이 고성능을 구현할 수 있도록 허용하거나 공장에서 정정을 실행할 수 있도록 허용한다. 액세스 포인트는 다중의 사용자 단말에 의해 정정되어 개선된 성능을 제공할 수 있다.
D.
이득 고려
정정은 하향 링크 및 상향 링크 채널에 대한 "정규화된" 이득에 기반하여 실행될 수 있는데, 그러한 이득은 수신기에서의 잡음 플로어(noise floor)에 대해 주어진 이득이다. 정규화된 이득의 사용은 하향 링크 및 상향 링크를 정정하고 난 후에 하나의 링크의 특성(채널 이득 및 고유 모드당 SNR을 포함하는)이 다른 링크에 대한 이득 측정에 기반하여 얻어질 수 있도록 허용한다.
처음에, 액세스 포인트 및 사용자 단말은 액세스 포인트 및 사용자 단말에 대한 수신 경로 상의 잡음 레벨이 대략 동일하게 되도록 그 수신기 입력 레벨을 조정(balace)한다. 그러한 조정은 잡음 플로어를 추정함으로써, 즉 특정 지속 기간(예컨대, 1개 또는 2개의 심볼 구간)에 걸쳐 최소 평균 전력을 갖는 수신된 TDD 프레임(즉, 하향 링크/상향 링크 전송의 단위)의 구간을 찾음으로써 이루어질 수 있다. 일반적으로, 각각의 TDD 프레임의 시작 직전의 시간에는 전송이 없는데, 왜냐하면 임의의 상향 링크 데이터가 액세스 포인트에 의해 수신될 필요가 있고, 그런 연후에 액세스 포인트가 하향 링크를 통해 전송하기 전에 수신/전송 반환 시간(turnaround time)이 필요하기 때문이다. 간섭 환경에 따라, 다수의 TDD 프레임을 기반으로 해서 잡음 플로어를 결정할 수 있다. 이어서, 그 잡음 플로어에 대해 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답을 측정한다. 좀더 구체적으로, 주어진 전송/수신 안테나 쌍의 주어진 서브밴드에 대한 채널 이득은 예컨대 그 전송/수신 안테나 쌍의 그 서브밴드에 대해 전송된 파일롯 심볼 대 수신된 파일롯 심볼의 비로서 얻어질 수 있다. 그 경우, 측정된 이득을 잡음 플로어으로 나눈 것이 바로 정규화된 이득이다.
액세스 포인트에 대한 정규화된 이득과 사용자 단말에 대한 정규화된 이득에 있어서의 차이가 크면, 사용자 단말에 대한 정정 인자가 1과는 크게 다를 수 있다. 액세스 포인트에 대한 정정 인자는, 행렬 
의 제 1 요소가 1로 설정되기 때문에, 1에 가깝다.
사용자 단말에 대한 정정 인자가 1과는 크게 다르면, 사용자 단말은 계산된 정정d 계수를 적용할 수 없을 수도 있다. 그 이유는 사용자 단말이 그 최대 전송 전력에 대한 제약을 가져서 큰 정정 인자에 대해서는 그 전송 전력을 증가시키지 못할 수 있기 때문이다. 또한, 작은 정정 인자에 대해 그 전송 전력을 줄이는 것은 일반적으로 바람직하지 않은데, 왜냐하면 그로 인해 구현될 수 있는 데이터 속도가 감소될 수 있기 때문이다.
따라서, 사용자 단말은 계산된 정정 전력의 스케일링된 버전을 사용하여 전송을 할 수 있다. 스케일링된 정정 인자는 계산된 정정 인자를 특정의 스케일링 값에 의해 스케일링함으로써 얻어질 수 있는데, 그 특정의 스케일링 값은 하향 링크 채널 응답과 상향 링크 채널 응답 사이의 이득 델타(차 또는 비)와 같은 것으로 설정될 수 있다. 그러한 이득 델타는 하향 링크 및 상향 링크에 대한 정규화된 이득 간의 차들(델타들)의 평균으로서 계산될 수 있다. 사용자 단말에 대한 정정 인자에 사용된 스케일링 값(또는 이득 델타)은 액세스 포인트에 대한 계산된 정정 인자와 함께 액세스 포인트에 전송될 수 있다.
정정 인자 및 스케일링 값 또는 이득 델타에 의해, 하향 링크 채널 특성들은 측정된 상향 링크 채널 응답으로부터 결정될 수 있고, 그 역도 성립한다. 액세스 포인트 또는 사용자 단말에서의 잡음 플로어가 변하면, 이득 델타가 갱신될 수 있고, 상기 갱신된 이득 델타가 메시지로 다른 개체(entity)에 전송될 수도 있다.
전술된 설명에서, 정정은 각각의 서브밴드에 대한 정정 인자들의 2개 세트(또는 벡터 또는 행렬)를 산출하는데, 한 세트는 액세스 포인트에 의해 하향 링크 데이터 전송을 위해 사용되고, 다른 세트는 사용자 단말에 의해 상향 링크 데이터 전송을 위해 사용된다. 상기 정정은 또한 정정 인자들의 2개 세트들이 각 서프밴드에 제공되도록 수행되며, 한 세트는 상향 링크 데이터 수신을 위해 상기 액세스 포인트에 의해 사용되며, 다른 한 세트는 하향 링크 데이터 수신을 위해 상기 사용자 단말에 의해 사용된다. 또한 정정 인자들의 한 세트가 각각의 서브 밴드에 대하여 획득되도록 정정이 수행될 수 있으며, 이러한 세트는 액세스 포인트 또는 사용자 단말에서 이용될 수 있다. 일반적으로, 정정은 정정된 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답이 어디에 정정 인자를 적용하는지에 상관없이 가역적이 되도록 실행된다.
2.
MIMO
파일롯
정정에 있어서는, 사용자 단말에 의해 MIMO 파일롯이 상향 링크를 통해 전송되어 액세스 포인트로 하여금 상향 링크 채널 응답을 추정할 수 있도록 허용하고, 액세스 포인트에 의해 MIMO 파일롯이 하향 링크를 통해 전송되어 사용자 단말로 하여금 하향 링크 채널 응답을 추정할 수 있게끔 한다. 하향 링크와 상향 링크에 대해 동일하거나 상이한 MIMO 파일롯을 사용할 수 있고, 사용된 MIMO 파일롯은 액세스 포인트와 사용자 단말의 양자 모두에게 알려진다.
일 실시예에서는 MIMO 파일롯이 각각의 N T 안테나로부터 전송되는 특정의 OFDM 심볼("P"로서 표시됨)로 이뤄지는데, 여기서 하향 링크에 있어서는 N T = N ap 이고, 상향 링크에 있어서는 N T = N ut 이다. 각각의 전송 안테나에 대해, MIMO 파일롯 전송을 위해 지정된 각각의 심볼 구간에서 동일한 P OFDM 심볼이 전송된다. 그러나, 각각의 안테나에 대한 P OFDM 심볼은 그 안테나에 할당된 상이한 N-칩 월시 시퀀스(Walsh sequencee)로 커버되는데, 여기서 하향 링크에 대해서는 N ≥ N ap 이고, 상향 링크에 대해서는 N ≥ N ut 이다. 월시 커버링은 N T 전송 안테나 사이의 직교성을 유지시키고, 수신기로 하여금 개별 안테나를 구별할 수 있게끔 한다.
P OFDM 심볼은 Nsb 지정 서브밴드의 각각에 대한 하나의 변조 심볼을 포함한다. 따라서, P OFDM 심볼은 수신기에 의한 채널 추정을 용이하게 할 수 있도록 선택될 수 있는 Nsb 변조 심볼의 특정의 "워드(word)"로 이루어진다. 이러한 워드는 전송된 MIMO 파일롯에서의 피크 대 평균 변화(peak-to-average variation)를 최소화시키도록 정해질 수도 있다. 그럴 경우, 그것은 전송/수신 체인에 의해 발생되는 왜곡 및 비선형성의 양을 줄일 수 있고, 그것은 다시 채널 추정에 대한 정확도의 개선으로 귀결될 수 있다.
명확화를 위해, 이하에서는 특정 MIMO-OFDM 시스템에 대해 특정 MIMO 파일롯을 설명하기로 한다. 그러한 시스템에서는 액세스 포인트와 사용자 단말이 각기 4개씩의 전송/수신 체인을 구비한다. 시스템 대역 폭은 64개의 직교 서브밴드로 분할되고(즉, NF = 64), 상기 서브밴드들에는 +31 내지 -32의 지수가 할당된다. 이들 64개의 서브밴드 중에서, (예컨대, ±{1, …, 6, 8, …, 20, 22, …, 26}의 지수를 갖는) 48개의 서브밴드들은 데이터에 사용되고, (예컨대, ±{7, 21)의 지수를 갖는)4 서브밴드들은 파일롯 및 혹시 있을 수 있는 시그널링에 사용되며, (0의 지수를 갖는) DC 서브밴드는 사용되지 않고, 나머지 서브밴드들도 역시 사용되지 않고 보호 서브밴드로서의 역할을 한다. 그러한 OFDM 서브밴드 구조는 1999년 9월 발간된 "파트 11: 무선 LAN 매체 접근 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 명세: 5 ㎓ 대역에서의 고속 물리 계층"이란 제목으로 IEEE 표준 802.11a에 대한 문헌에서 더욱 상세하게 설명되어 있으며, 그것은 공개적으로 입수될 수 있고, 본 명세서에 포함되어 참조된다.
P OFDM 심볼은 48개의 데이터 서브밴드들 및 4개의 파일롯 서브밴드들에 대한 52개의 QPSK 변조 심볼의 세트를 포함한다. 그러한 P OFDM 심볼은 다음과 같이 주어질 수 있다:
여기서, g는 파일롯에 대한 이득이다. 괄호{} 내에 있는 값은 (제 1라인에 대하여) -32 내지 -1의 서브밴드 지수에 대해, 그리고 (제 2라인에 대하여) 0 내지 +31의 서브밴드 지수에 대해 주어진다. 따라서, P(real) 및 P(imag)에 대한 제 1 라인은 심볼 (-1 - j)가 서브밴드 -26으로 전송되고, 심볼 (-1 + j)가 서브밴드 -25로 전송되는 등을 나타낸다. P(real) 및 P(imag)에 대한 제 2 라인은 심볼 (1- j)가 서브밴드 1로 전송되고, 심볼 (-1 - j)가 서브밴드 2로 전송되는 등을 나타낸다. MIMO 파일롯에는 다른 OFDM 심볼이 사용될 수도 있다.
일 실시예에서는 MIMO 파일롯에 대한 W1 = 1111, W2 = 1010, W3 = 1100, 및 W4 = 1001의 월시 시퀀스가 4개의 전송 안테나에 할당된다. 주어진 월시 시퀀스에서, "1"의 값은 P OFDM 심볼이 전송되는 것을 나타내고, "0"의 값은 -P OFDM 심볼이 전송되는(즉, P에 있는 52 변조 심볼이 각기 역전되는) 것을 나타낸다.
표 1은 4개의 심볼 구간들에 걸친 MIMO 파일롯 전송 동안 4개의 전송 안테나로부터 전송되는 OFDM 심볼을 목록으로 작성한 것이다.
| OFDM 심볼 | 안테나 1 | 안테나 2 | 안테나 3 | 안테나 4 |
| 1 | +P | +P | +P | +P |
| 2 | +p | -P | +P | -P |
| 3 | +P | +P | -P | -P |
| 4 | +P | -P | -P | +P |
좀더 긴 MIMO 파일롯 전송 동안에는 각각의 전송 안테나에 대한 월시 시퀀스가 단순히 반복된다. 이러한 월시 시퀀스들의 세트에서는 MIMO 파일롯 전송이 4개 심볼 구간의 정수 배로 발생하여 4개 전송 안테나 사이의 직교성을 보장하게 된다.
수신기는 상보 처리를 실행함으로써 수신된 MIMO 파일롯에 기반하여 채널 응답의 추정치를 구할 수 있다. 특히, 전송 안테나 i로부터 전송되어 수신 안테나 j에 의해 수신된 파일롯을 복원하기 위해, 우선 수신 안테나 j에 의해 수신된 파일롯을 전송 안테나 i에 할당된 월시 시퀀스로써 송신기에서 실행된 월시 커버링과 상보적인 방식으로 처리한다. 이어서, MIMO 파일롯에 사용된 모든 Nps 심볼 구간에 대해 디커버링된 파일롯이 축적디며, 여기서 상기 축적은 MIMO 파일롯을 반송하는데 사용된 52개의 서브밴드들의 각각에 대해 개별적으로 실행된다. 그러한 모음의 결과는 k = ± {1, …, 26)에 대해 
이고, 이는 52개의 데이터 및 파일롯 서브밴드들에 대한 전송 안테나 i로부터 수신 안테나 j로의 유효 채널 응답(즉, 전송/수신 체인에 대한 응답을 포함하는)의 추정치이다.
동일한 처리를 실행하여 각각의 수신 안테나에서 각각의 전송 안테나로부터의 파일롯을 복원할 수 있다. 그러한 파일롯 처리는 52개의 서브밴드의 각각에 대한 유효 채널 응답 추정치 
또는 
의 요소들인 Nap ·Nut 값들을 제공한다.
정정 동안 액세스 포인트 및 사용자 단말의 양자에 의해 전술된 채널 추정을 실행하여 유효 상향 링크 채널 응답 추정치 
및 유효 하향 링크 채널 응답 추정치 
를 각각 얻을 수 있고, 이후 그 추정치를 전술된 바와 같이 정정 인자를 구하는데 사용한다.
3.
공간 처리
하향 링크 채널 응답과 상향 링크 채널 응답 사이의 상관성을 활용하여 TDD MIMO 시스템 및 MIMO-OFDM 시스템에 대해 액세스 포인트와 사용자 단말에서의 채널 추정 및 공간 처리를 단순화시킬 수 있다. 상기 단순화는 전송/수신 체인에서의 차이를 고려하도록 정정이 수행된 이후 가능하다. 전술된 바와 같이, 정정된 채널 응답은 다음과 같다.
수학식 21b에 있는 마지막 등식은 유효 하향 링크 채널 응답과 유효 상향 링크 채널 응답 사이의 관계 
를 사용하여 도출된다.
각각의 서브밴드에 대한 채널 응답 행렬 H (k)를 대각화시켜 그 서브밴드에 대한 Ns 고유 모드를 얻을 수 있다. 이는 채널 응답 행렬 H (k)에서의 특이값 분해(singular value decomposition) 또는 H (k)의 상관 행렬에서의 고유값 분해(eigenvalue decomposition)를 실행함으로써 이뤄질 수 있는데, H (k)의 상관 행렬 R (k) = H H(k) H (k)이다.
정정된 상향 링크 채널 응답 행렬 H cup(k)의 특이값 분해는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, U ap(k)는 H cup(k)의 좌측 고유 벡터의 (N ut × N ut ) 단위 행렬, 
는 H cup(k)의 특이값의 (N ut × N ap ) 대각 행렬, V ut(k)는 H cup(k)의 우측 고유 벡터의 (N ap × N ap ) 단위 행렬이다.
단위 행렬 M은 정리 M H M = I 를 특징으로 하는데, 여기서 I 는 항등 행렬이다. 대응적으로, 정정된 하향 링크 채널 응답 행렬 H cdn(k)의 특이값 분해는 다음과 같이 표현될 수 있다.
즉, 행렬
및 
도 역시 각각 H cdn(k)의 좌측 및 우측 고유 벡터의 행렬이다. 행렬 V ut(k),
, 
및 
는 행렬 V ut(k)의 상이한 형태들이고, 행렬 U ap(k),
,
및 
도 역시 행렬 U ap(k)의 상이한 형태들이다. 단순화를 위해, 이후의 설명에서 행렬 U ap(k) 및 V ut(k)를 지칭하는 것은 상기 행렬들의 여러 가지 다른 형태들을 지칭하는 것일 수도 있다. 행렬 U ap(k) 및 V ut(k)는 액세스 포인트 및 사용자 단말에 의해 공간 처리에 각각 사용되고, 그 아래 첨자로써 그와 같이 표시된다.
특이값 분해에 관해서는 Gilbert Strang의 저서 "선형 대수학 및 그 적용", 제 2판, Academic Press, 1980에 더욱 상세하게 기술되어 있다.
사용자 단말은 액세스 포인트에 의해 전송된 MIMO 파일롯에 기반하여 정정된 하향 링크 채널 응답을 추정할 수 있다. 이후, 사용자 단말은 정정된 하향 링크 채널 응답 추정치 
(k ∈ K)의 특이값 분해를 수행하여 
의 대각 행렬
및 좌측 고유 벡터의 행렬
를 얻을 수 있다. 이러한 특이값 분해는 
로서 주어질 수 있는데, 여기서 각각의 행렬 위에 있는 삿갓 기호("∧")는 그것이 실제 행렬의 추정치임을 나타낸다.
그와 유사하게, 액세스 포인트는 사용자 단말에 의해 전송된 MIMO 파일롯에 기반하여 정정된 상향 링크 채널 응답을 추정할 수 있다. 이어서, 액세스 포인트는 정정된 상향 링크 채널 응답 추정치 
(k ∈ K)의 특이값 분해를 실행하여 
의 대각 행렬
및 좌측 고유 벡터의 행렬 
를 얻을 수 있다. 그러한 특이값 분해는 
로서 주어질 수 있다.
가역 채널 및 정정으로 인해, 상기 특이값 분해는 두 행렬 
및 
모두를 얻기 위해 단지 사용자 단말과 액세스 포인트 중의 어느 하나에 의해서만 수행되면 된다. 사용자 단말에 의해 실행되면, 사용자 단말에서의 공간 처리에는 행렬 
가 사용되고, 행렬 
는 액세스 포인트에 도로 전송될 수 있다.
액세스 포인트도 역시 사용자 단말에 의해 전송되는 스티어링된 참조치(steered reference)에 기반하여 행렬 
및
를 얻을 수 있다. 그와 유사하게, 사용자 단말도 역시 액세스 포인트에 의해 전송되는 스티어링된 참조치에 기반하여 행렬 
및
를 얻을 수 있다. 스티어링된 참조치에 관해서는 전술된 미국 특허 가출원 제60/421,309호에 상세하게 기술되어 있다.
행렬 
및
를 사용하여 MIMO 채널의 Ns 고유 모드에 대해 독립적인 데이터 스트림을 전송할 수 있는데, 여기서 Ns ≤ min{Nap , Nut }이다. 이하, 하향 링크 및 상향 링크를 통해 다중 데이터 스트림을 전송하는 공간 처리에 관해 설명하기로 한다.
A.
상향 링크 공간 처리
상향 링크 전송에 있어서의 사용자 단말에 의한 공간 처리는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, x up(k)는 k번째 서브밴드에 대한 상향 링크에서의 전송 벡터, s up(k)는 변조 심볼에 대한 0이 아닌 N s 엔트리까지 k번째 서브밴드의 N s 고유 모드로 전 송될 "데이터" 벡터이다.
전송 전에 변조 심볼에 대해 부가의 처리가 실행될 수도 있다. 예컨대, 수신된 SNR이 모든 데이터 서브밴드에 있어 거의 같도록 데이터 서브밴드에 걸쳐(예컨대, 각각의 고유 모드에 대해) 채널 반전을 적용할 수 있다. 그 경우, 공간 처리는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, W up(k)는 (선택적) 상향 링크 채널 반전에 대한 가중치를 갖는 행렬이다.
변조가 이뤄지기 전에 각각의 서브밴드에 전송 전력을 할당함으로써 채널 역전을 실행할 수도 있는데, 그 경우에 벡터 s up(k)는 채널 반전 계수를 포함하고, 수학식 25로부터 행렬 W up(k)가 생략될 수 있다. 이후의 설명에서, 행렬 W up(k)를 방정식에 사용하는 것은 채널 반전 계수가 벡터 s up(k) 내로 통합되지 않았음을 나타낸다. 방정식에 행렬 W up(k)가 없는 것은 (1) 채널 반전이 실행되지 않거나, 아니면 (2) 채널 반전이 실행되고 벡터 s up(k) 내로 통합됨을 나타낼 수 있다.
채널 반전은 전술된 미국 특허 가출원 제60/421,309호 및 2002년 8월 27일 출원되어 본 출원의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 포함되어 참조되는 "고유 모드마다 적용된 선택적 채널 반전을 사용하여 코딩된 MIMO 시스템(Coded MIMO Systems with Selective Channel Inversion Applied Per Eigenmode)"이란 명칭의 미국 특허 출원 제 10/229,209호에 설명된 바와 같이 실행될 수 있다.
액세스 포인트에 수신된 상향 링크 전송은 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, r up(k)는 k번째 서브밴드에 대한 상향 링크에서의 수신 벡터, n (k)는 k번째 서브밴드에 대한 부가 가우시안 백색 잡음(additive white Gaussian noise; AWGN), x up(k)는 수학식 24에서 보인 바와 같다.
수신된 상향 링크 전송에 대한 액세스 포인트에서의 공간 처리(또는 정합 필터링)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 
는 사용자 단말에 의해 상향 링크를 통해 전송된 벡터 s up(k)의 추정치이고, 
는 사후 처리된 잡음이다. 수학식 27은 전송기에서 채널 반전이 실행되지 않았고, 수신된 벡터 r up(k)가 수학식 26에 보인 바와 같음을 가정하고 있다.
B.
하향 링크 공간 처리
하향 링크 전송에 있어서의 액세스 포인트에 의한 공간 처리는 다음과 같이 표현될 수 있다:
여기서, x dn(k)는 전송 벡터이고, s dn(k)는 하향 링크에 대한 데이터 벡터이다.
다시, 전송 전에 변조 심볼에 대해 부가의 처리(예를 들어, 채널 반전)가 실행될 수도 있다. 그 경우, 공간 처리는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, W dn(k)는 (선택적) 하향 링크 채널 반전에 대한 가중치를 갖는 행렬이다.
사용자 단말에 수신된 하향 링크 전송은 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, x dn(k)는 수학식 28에서 보인 바와 같은 전송 벡터이다.
수신된 하향 링크 전송에 대한 사용자 단말에서의 공간 처리(또는 정합 필터링)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
수학식 31은 전송기에서 채널 반전이 실행되지 않았고, 수신된 벡터 r dn(k)가 수학식 30에 보인 바와 같음을 가정하고 있다.
표 2는 데이터 전송 및 수신에 대한 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 공간 처리를 요약한 것이다. 표 2는 전송기에서 W (k)에 의한 부가 처리가 실행되는 것을 가정하고 있다. 그러나, 이러한 부가 처리를 실행하지 않는다면, W (k)는 항등 행렬로서 간주될 수 있다.
| 상향 링크 | 하향 링크 | |
| 사용자 단말 | 전송: |
수신: |
| 액세스 포인트 | 수신: |
전송: |
전술된 설명에서와 표 2에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 전송 공간 처리에 각각 정정 행렬 
및 
를 사용한다. 이는 전체적인 공간 처리를 단순화시킬 수 있는데, 왜냐하면 변조 심볼들은 어떤 방식으로든 스케일링될 필요가 있을 수 있고(예컨대, 채널 반전을 위해), 정정 행렬 
및 
는 
및 
인, 이득 행렬 G dn(k) 및 G up(k)를 획득하도록 가중 행렬 W dn(k) 및 W up(k)와 결합될 수 있기 때문이다. 그러한 처리는 정정 행렬이 수신 공간 처리(전송 공간 처리 대신에)에 사용되도록 실행될 수도 있다.
4.
MIMO
-OFDM 시스템
도 5는 TDD MIMO-OFDM 시스템 내에 있는 액세스 포인트(502) 및 사용자 단말(504)의 일 실시예를 나타낸 블록도이다. 단순화를 위해, 이후의 설명에서는 액세스 포인트 및 사용자 단말이 각각 4개의 전송/수신 안테나들을 구비하는 것으로 가정하기로 한다.
하향 링크를 통해, 액세스 포인트(502)에서, 전송(TX) 데이터 프로세서(510)가 데이터 소스(508)로부터 트래픽 데이터(즉, 정보 비트)를 수신하고, 제어기(530)로부터 시그널링 정보 및 다른 정보를 수신한다. TX 데이터 프로세서(510)는 데이터를 포맷하고 코딩하며 인터리빙하고 변조하여(즉, 데이터 맵핑하여) 데이터 전송에 사용되는 각각의 고유 모드에 대한 변조 심볼의 스트림을 제공한다. TX 공간 프로세서(520)는 TX 데이터 프로세서(510)로부터 변조 심볼 스트림을 수신하고 공간 처리를 실행하여 4개의 전송 심볼의 스트림을 제공하며, 하나의 스트림이 각 안테나에 대한 것이다. TX 공간 프로세서(520)는, 적절하면, 파일롯 내 심볼(in pilot symbol)들을 다중화한다(예컨대, 정정을 위해).
각각의 변조기(MOD)(522)는 각각의 전송 심볼 스트림을 수신하고 처리하여 대응하는 OFDM 스트립들을 제공한다. 각각의 OFDM 심볼 스트림은 변조기(502) 내의 전송 체인에 의해 추가로 처리되어 해당 하향 링크 변조 신호를 제공한다. 이후, 변조기(522a 내지 522d)로부터의 4개의 하향 링크 변조 신호가 4개의 안테나(524a 내지 524d)로부터 전송된다.
사용자 단말(504)에서는 안테나(552)가 전송된 하향 링크 변조 신호를 수신하고, 각각의 안테나는 수신된 신호를 각각의 복조기(DEMOD)(554)에 제공한다. 각각의 복조기(554)는 변조기(522)에서 실행된 처리를 상보적으로 수행하여 수신 심볼을 제공한다. 이어서, 수신(RX) 공간 프로세서(560)가 모든 복조기(554)로부터 나온 수신 심볼들에 대해 공간 처리를 실행하여 액세스 포인트에 의해 전송된 변조 심볼의 추정치인 복원 심볼들을 제공한다. 정정 동안, RX 공간 프로세서(560)는 액세스 포인트에 의해 전송된 MIMO에 파일롯에 기반하여 정정된 하향 링크 채널 추정치 
를 제공한다.
RX 데이터 프로세서(570)는 수신 심볼을 처리하여(예컨대, 심볼 디맵핑, 디인터리빙, 및 디코딩을 실행하여) 디코딩 데이터를 제공한다. 디코딩 데이터는 복원 트래픽 데이터, 시그널링 등을 포함할 수 있고, 이들은 저장을 위해 데이터 싱크(572)에 제공되거나 추가적인 처리를 위해 제어기(580)에 제공된다. 정정 동안, RX 데이터 프로세서(570)는 액세스 포인트에 의해 획득되어 하향 링크로 전송되는 정정된 상향 링크 채널 추정치 
를 제공한다.
제어기(530, 580)는 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 각종의 처리 유닛의 동작을 각각 제어한다. 정정 동안, 제어기(580)는 채널 응답 추정치 
및 
를 수신하고, 정정 행렬 
및 
를 구하며, 상향 링크 전송을 위해 행렬 
를 TX 공간 프로세서(592)에 제공하고, 액세스 포인트에 도로 전송하기 위해 행렬 
를 TX 데이터 프로세서(590)에 제공할 수 있다. 메모리 유닛(532, 582)은 제어기(530, 580)에 의해 사용되는 데이터 및 프로그램 코드를 각각 저장한다.
상향 링크에 대한 처리는 하향 링크에 대한 처리와 동일하거나 상이할 수 있다. 데이터 및 시그널링은 TX 데이터 프로세서(590)에 의해 처리되고(예컨대, 코딩, 인터리빙, 및 변조되고), 정정 동안 파일롯 내 심볼을 다중화하는 TX 공간 프로세서(592)에 의해 추가로 공간 처리된다. 파일롯 및 변조 심볼은 상향 링크 변조 신호를 생성하기 위해 변조기(554)에 의해 추가로 처리되고 이후 안테나(552)를 경유하여 액세스 포인트에 전송된다.
액세스 포인트(110)에서는 상향 링크 변조 신호가 안테나(524)에 의해 수신되고, 복조기(522)에 의해 복조되며, 사용자 단말에서 수행된 것과는 상보적으로 RX 공간 프로세서(540) 및 RX 데이터 프로세서(542)에 의해 처리된다. 정정 동안, RX 공간 프로세서(560)는 사용자 단말에 의해 전송된 MIMO 파일롯에 기반하여 정정된 상향 링크 채널 추정치 
를 제공하기도 한다. 상기 행렬 
는 제어기(530)에 의해 수신되고, 이후 TX 데이터 프로세서(510)에 제공되어 사용자 단말에 도로 전송된다.
도 6은 도 5의 TX 공간 프로세서(520)에 사용될 수 있는 TX 공간 프로세서(520a)의 블록도를 나타낸 것이다. 단순화를 위해, 이후의 설명에서는 4개의 모든 고유 모드가 사용에 선택되는 것으로 가정하기로 한다.
프로세서(520a) 내에서는 복조기(632)가 4개의 고유 모드로 전송될 4개의 변조 심볼 스트림(s 1(n) 내지s 4(n)으로 표시됨)을 수신하고, 각각의 스트림을 ND 데이터 서브밴드들에 대한 ND 서브스트림으로 역다중화하여 각각의 데이터 서브밴드에 대한 4개의 변조 심볼 서브 스트림을 각각의 TX 서브밴드 공간 프로세서(640)에 제공한다. 각각의 프로세서(640)는 하나의 서브밴드에 대해 수학식 24, 수학식 25, 수학식 26, 또는 수학식 29에 보인 처리를 수행한다.
각각의 TX 서브밴드 공간 프로세서(640) 내에서는 4개의 변조 심볼 서브스트림(s 1(k) 내지s 4(k)로 표시됨)이 4개의 곱셈기(642a 내지 642d)에 제공되는데, 상기 곱셈기(642a 내지 642d)는 또한 해당 서브밴드의 4개의 고유 모드에 대한 이득 g 1(k), g 2(k), g 3(k), 및 g 4(k)를 아울러 수신한다. 하향 링크에 대해, 각각의 데이터 서브밴드들에 대한 상기 4개의 이득들이 해당 행렬 G dn(k)의 대각 요소들인데, 여기서 
또는 
이다. 상향 링크에 대해, 상기 이득들은 해당 행렬 G up(k)의 대각 요소들인데, 여기서 
또는 
이다. 각각의 곱셈기(642)는 그 변조 심볼을 그 이득 gm (k)로 스케일링하여 스케일링된 변조 심볼을 제공한다. 곱셈기(642a 내지 642d)는 4개의 스케일링된 변조 심볼 서브스트림을 4개의 빔 생성기(650a 내지 650d)에 각각 제공한다.
각각의 빔 생성기(650)는 빔 생성을 실행하여 서브밴드의 하나의 고유 모드로 하나의 심볼 서브 스트림을 전송한다. 각각의 빔 생성기(650)는 하나의 스케일링된 심볼 서브스트림 sm (k)를 수신하고, 해당 고유 모드에 대한 고유 벡터 vm (k)를 사용하여 빔 생성을 실행한다. 각각의 빔 생성기(650) 내에서는 스케일링된 변조 심볼이 4개의 곱셈기(652a 내지 652d)에 제공되는데, 그 곱셈기(652a 내지 652d)는 연관된 고유 모드에 대한 고유 벡터 v m(k)의 4개의 요소 v m,1(k), v m,2(k), v m,3(k), 및 v m,4(k)를 아울러 수신한다. 고유 벡터 v m(k)는 하향 링크에 있어서는 행렬 
의 m번째 열이고, 상향 링크에 있어서는 행렬 
의 m번째 열이다. 이후 각각의 곱셈기(652)는 "빔-생성된" 심볼을 제공하도록 자신의 고유치 
를 스케일링된 변조 심볼과 곱한다. 곱셈기들(652a 내지 652d)은 (4개의 안테나로부터 전송될) 빔-형성된 4개의 심볼 서브스트림들을 합산기들(660a 내지 660d)에 각각 제공한다.
각각의 합산기(660)는 각각의 심볼 구간 동안 4개의 고유 모드에 대한 빔으로 생성된 4개의 심볼을 수신하고 합하여 해당 전송 안테나에 대해 미리 조정된(preconditioned) 심볼을 제공한다. 합산기(660a 내지 660d)는 4개의 전송 안테나에 대해 미리 조정된 심볼의 4개의 서브스트림을 버퍼/다중화기(670a 내지 670d)에 각각 제공한다.
각각의 버퍼/다중화기(670)는 ND 데이터 서브밴드에 대해 파일롯 심볼 및 미리 조정된 심볼을 TX 서브밴드 공간 프로세서(640)로부터 수신한다. 이어서, 각각의 버퍼/다중화기(670)는 파일롯 심볼, 미리 조정된 심볼, 파일롯 서브밴드에 대한 0, 데이터 서브밴드, 및 미사용 서브밴드를 각각 다중화하여 그 심볼 구간에 대한 NF 전송 심볼의 시퀀스를 생성한다. 정정 동안, 파일롯 심볼은 지정 서브밴드로 전송된다. 곱셈기(668a 내지 668d)는 4개의 안테나에 대한 파일롯 심볼을 전술되고 표 1에 나타낸 바와 같이 4개의 안테나에 할당된 월시 시퀀스 W1 내지 W4로 각각 커버링한다. 각각의 버퍼/다중화기(670)는 하나의 전송 안테나에 대한 전송 심볼 xi (n)의 스트림을 제공하는데, 여기서 전송 심볼 스트림은 NF 전송 심볼의 접합된 시퀀스(concatenated sequence)로 이뤄진다.
공간 처리 및 OFDM 변조에 관해서는 전술된 미국 가출원 제60/421,309호에 더욱 상세하게 기술되어 있다.
여기서 설명되는 본 발명의 각종의 실시예에서는 후술되는 바와 같이 동일한 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS) 또는 상이한 BSS 내에 있는 여러 사용자 단말(UT 또는 STA) 사이의 피어-투-피어 통신(peer-to-peer communication)이 구현될 수 있다. 단일의 액세스 포인트(AP)를 상대로 정정을 하는 UT 또는 STA는 기본 서비스 세트(BSS)의 멤버이다. 단일 액세스 포인트는 BSS 내의 모든 UT에 대한 공통 노드이다. 전술된 정정 방법은 다음 유형의 통신을 용이하게 해준다.
(ⅰ) BSS 내의 UT는 TX 스티어링(TX steering)을 사용하여 상향 링크(UL)를 통해 AP와 직접 통신할 수 있고, AP는 TX 스티어링을 사용하여 하향 링크(DL)를 통해 UT와 통신할 수 있다.
(ⅱ) BSS 내의 UT는 스티어링을 사용하여 동일한 BSS 내의 다른 UT와 직접 통신할 수 있다. 그 경우, 어떠한 UT도 그들 사이의 채널을 알지 못하기 때문에, 그러한 피어-피어 통신은 부트스트랩(bootstrap)되어야 한다. 여러 실시예에서는 그러한 부트 스트랩 절차가 다음과 같이 이루어진다.
- 피어-피어 링크의 개시자(initiator)가 지정된 AP(DAP)이고, 다른 UT가 지정된 UT(DUT)이다.
- DAP는 BSS ID 및 DAP ID를 포함하는 링크를 수립하라는 요청과 함께 MIMO 파일롯을 DUT에 전송한다. 상기 요청은 공통 모드로 전송될 필요가 있다(즉, Tx 다이버시티(diversity)).
- DUT는 스티어링된 MIMO 파일롯과, DUT ID, 자신의 BSS ID 및 DAP가 사용할 몇몇 속도 표시자(rate indicator)를 포함하는 확인 응답(acknowledgement)을 다시 전송함으로써 그에 응답한다.
- 그 다음에 DAP는 DL에 대한 스티어링을 사용할 수 있고, DUT는 UL에 대한 스티어링을 사용할 수 있다. 속도 제어 및 트래킹은, 처리를 허용하기 위해 이들 사이에 충분한 시간을 가지는 DL 및 UL 세그먼트들로 상기 전송들을 분할(breaking)함으로써 제공될 수 있다.
(ⅲ) 하나의 BSS(예컨대, BSS1)에 속하는 UT는 다른 BSS(예컨대, BSS2)에 속하는 UT로 스티어링할 수 있는데, 그것은 그 각각이 상이한 AP를 사용하여 정정을 하였다고 하더라도 그러하다. 그러나, 그 경우에는 (서브밴드마다) 위상 회전 모호성(ambiguity)이 존재한다. 이는 전술된 바와 같은 정정 절차가 그 정정의 상대가 되었던 AP에 고유한 참조치를 수립하기 때문이다. 그러한 참조치는 복소 상수 
인데, 여기서 k는 서브밴드 지수이고, j는 AP 지수이며, 0은 AP에서 사용된 참조 안테나(예컨대, 안테나 0)의 지수이다. 일 실시예에서는 그러한 상수가 주어진 BSS 내의 모든 UT에 대해 공통적이지만, 상이한 BSS에 대해서는 별개로 된다.
결과적으로, BSS1에 속하는 UT가 BSS2 내의 UT와 통신할 경우에 그 상수에 대한 정정 또는 보상이 없는 스티어링은 전체의 고유 시스템의 위상 회전 및 진폭 스케일링을 유발할 수 있다. 그러한 위상 회전은 파일롯(스티어링된 파일롯 및 스티어링되지 않은 파일롯)의 사용을 통해 결정되어 각각의 UT의 수신기에서 제거될 수 있다. 일 실시예에서는 진폭 정정 또는 보상이 단순히 SNR 스케일링일 수 있고, 속도 선택에 영향을 미칠 수 있는 각각의 수신기에서의 잡음 플로어의 추정에 의해 제거될 수 있다.
다양한 실시예에서, 상이한 BSS에 속하는 UT 간의 피어-피어 교환은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
- 피어-피어 링크의 개시자는 지정된 AP(DAP)이고, 다른 UT(예컨대, BSS2 내의 UT)가 지정된 UT(DUT)이다.
- DAP는 링크를 수립하라는 요청과 함께 MIMO 파일롯을 DUT에 전송하는데, 그 요청에는 각각의 BSS ID 및 DAP ID가 담겨 있다. 그러한 요청은 공통 모드로 전송될 필요가 있다(즉, Tx 다이버시티(diversity)).
- DUT는 스티어링된 MIMO 파일롯과, DUT ID, 자신의 BSS ID 및 DAP가 사용할 몇몇 속도 인디케이터를 포함하는 확인 응답을 다시 전송함으로써 그에 응답한다.
- DAP 수신기는 상향 링크(UL)에서의 위상 회전을 추정하여 각각의 서브밴드에 정정 상수를 적용한다. 이후, DAP는 하향 링크(DL)에 대한 스티어링을 사용할 수 있지만, DUT 수신기(Rx)가 각각의 서브밴드에 대한 DL에서의 위상 회전을 정정하거나 보상하도록 허용하기 위해 적어도 스티어링된 제 1 패킷에 스티어링된 레퍼런스(reference)의 프리앰블(preamble)을 포함시킬 필요가 있다. 후속 DL 전송은 스티어링된 참조치의 프리앰블을 필요로 하지 않는다. 속도 제어 및 트래킹은, 처리를 허용하기 위해 그 사이에 충분한 시간을 가지는 DL 및 UL 세그먼트들로 상기 전송들을 분할(breaking)함으로써 수용될 수 있다.
여기에 설명된 정정 기법들은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 그러한 기법은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 상기 기법들은 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit; ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 소자(DSPD), 프로그램형 논리 소자(PLD), 필드 프로그램형 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 및 그들의 조합 내에 상기 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현의 경우, 정정 기법이 본 명세서에 설명된 기능을 실행하는 모듈(예컨대, 프로시저, 펑크션 등)로 구현될 수 있다. 메모리 유닛(예컨대 도 5의 메모리 유닛(532, 582))에 소프트웨어 코드가 저장되어 프로세서(예컨대, 적절한 경우, 제어기(530, 580))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있고, 외부에 구축될 경우에는 당해 기술 분야에 공지된 다양한 수단을 경유하여 프로세서와 결합되어 통신할 수 있다.
본 명세서에는 참조를 위해, 그리고 특정 섹션의 위치를 찾는 것을 돕기 위해 표제가 들어있다. 그러한 표제는 그 표제 하에 설명된 개념의 범위를 한정하려고 의도된 것이 아니고, 그들 개념은 명세서 전체에 걸쳐 다른 섹션에도 적용될 수 있다.
개시된 실시예에 관한 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 실시하거나 사용할 수 있도록 하기 위해 제공된 것이다. 그들 실시예에 대한 다양한 수정은 당업자에게 자명한 것일 것이며, 여기서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기서 나타낸 실시예에 한정되는 것으로 의도된 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규의 특징과 부합되는 가장 넓은 범위에 따르도록 의도된 것이다.
Claims (40)
- 액세스 포인트, 제 1 가입자 유닛 및 제 2 가입자 유닛을 포함하는 무선 통신 시스템에서 상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 간의 피어-투-피어(peer-to-peer) 통신들을 설정하기 위한, 제 1 가입자 유닛 및 제 2 가입자 유닛 각각에 의해 수행될 수 있는, 방법으로서,상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대한 하향 링크 채널 응답들의 추정치들을 획득하는 단계;상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대한 상향 링크 채널 응답들의 추정치들을 획득하는 단계;상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대하여 상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들의 추정치들에 기반하여 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하는 단계; 및상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 사이에서 사용가능한 정정된 하향 링크 채널 및 정정된 상향 링크 채널을 형성하기 위해 상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들 각각에 기반하여 상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 각각 정정하는 단계; 및상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 사이에서 추가적인 정정없이 상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 간에 직접 피어-투-피어 통신을 설정하는 단계를 포함하는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 세트는 상기 정정된 하향 링크 채널을 통한 전송 전에 심볼들을 스케일링하는데 사용되고, 상기 정정 인자들의 제 2 세트는 상기 정정된 상향 링크 채널을 통한 전송 전에 심볼들을 스케일링하는데 사용되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 세트는 상기 정정된 하향 링크 채널을 통해 수신된 심볼들을 스케일링하는데 사용되고, 상기 정정 인자들의 제 2 세트는 상기 정정된 상향 링크 채널을 통해 수신된 심볼들을 스케일링하는데 사용되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들은 수학식에 기반하여 결정되며,
은 상기 하향 링크 채널 응답의 추정치에 대한 행렬이고,
는 상기 상향 링크 채널 응답의 추정치에 대한 행렬이고,
는 상기 정정 인자들의 제 1 세트에 대한 행렬이고,
는 상기 정정 인자들의 제 2 세트에 대한 행렬이며,
"T"는 전치를 표시하는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법. - 제 4 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하는 단계는,행렬를 행렬
으로 나눈 요소별(element-wise) 비로서 행렬 C 를 계산하는 단계; 및
상기 행렬 C 에 기반하여 행렬들및
를 유도하는 단계를 포함하는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 행렬를 유도하는 단계는,
상기 행렬 C의 행들 각각에 대한 미리-결정된 값으로 상기 행들 각각에 있는 각각의 요소(element)를 스케일링함으로써 상기 행렬 C의 다수의 행들 각각을 정규화하는 단계; 및상기 행렬 C의 다수의 정규화된 행들의 평균을 결정하는 단계를 포함하며, 정정 벡터는 상기 다수의 정규화된 행들의 평균에 기반하여 형성되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 행렬를 유도하는 단계는,
상기 행렬 C의 열들 각각에 대한 미리-결정된 값으로 상기 열들 각각에 있는 각각의 요소를 스케일링함으로써 상기 행렬 C의 다수의 열들 각각을 정규화하는 단계; 및상기 행렬 C의 다수의 정규화된 열들의 역들의 평균을 결정하는 단계를 포함하며, 정정 벡터는 상기 다수의 정규화된 열들의 역들의 평균에 기반하여 형성되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 행렬들및
는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 계산에 기반하여 유도되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 MMSE 계산은으로서 주어지는 평균 제곱 오차(MSE)를 최소화시키는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하향 링크 채널 응답의 추정치와 상기 상향 링크 채널 응답의 추정치 간의 평균 차를 나타내는 스케일링 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들에 대한 상기 추정치들은 수신기 잡음 플로어(floor)를 고려하기 위해 상기 추정치들을 상기 수신기 잡음 플로어로 나눔으로써 정규화되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 결정하는 단계는 사용자 단말에서 수행되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 하향 링크 채널에 대한 정정 인자들의 행렬들의 제 1 세트는 서브밴드들의 제 1 세트에 대해 결정되고, 상기 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법은,서브밴드들의 제 2 세트에 대해 상기 하향 링크 채널에 대한 정정 인자들의 행렬들의 제 2 세트를 획득하기 위해 상기 행렬들의 제 1 세트를 보간하는 단계를 더 포함하는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들의 상기 추정치들은 다수의 안테나들로부터 전송되고 다수의 직교 시퀀스들에 의해 직교화된 파일롯에 기반하여 각각 획득되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 상향 링크 채널 응답의 추정치는 상기 상향 링크 채널을 통해 전송된 파일롯에 기반하여 획득되고 상기 하향 링크 채널 응답의 추정치는 상기 하향 링크 채널을 통해 전송된 파일롯에 기반하여 획득되는, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 무선 통신 시스템은 무선 시분할 이중 방식(TDD) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템인, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 무선 통신 시스템은 무선 시분할 이중 방식(TDD) 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템인, 피어-투-피어 통신들을 설정하기 위한 방법.
- 액세스 포인트, 제 1 가입자 유닛 및 제 2 가입자 유닛을 포함하는 무선 시분할 이중 방식(TDD) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한, 제 1 가입자 유닛 및 제 2 가입자 유닛 각각에 의해 수행될 수 있는, 방법에 있어서,상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대하여,상기 상향 링크 채널을 통해 파일롯을 전송하는 단계;상기 상향 링크 채널을 통해 전송된 상기 파일롯에 기반하여 유도된 상향 링크 채널 응답의 추정치를 획득하는 단계;상기 하향 링크 채널을 통해 파일롯을 수신하는 단계;상기 하향 링크 채널을 통해 수신된 상기 파일롯에 기반하여 유도된 하향 링크 채널 응답의 추정치를 획득하는 단계;상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들의 상기 추정치들에 기반하여 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하는 단계 － 상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 피어-투-피어 통신을 위한 정정된 하향 링크 채널은 상기 하향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 1 세트를 사용함으로써 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 피어-투-피어 통신을 위한 정정된 상향 링크 채널은 상기 상향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 2 세트를 사용함으로써 형성됨 －; 및상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 사이에서 추가적인 정정없이 상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 간에 직접 피어-투-피어 통신을 설정하는 단계를 포함하는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들은 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 계산에 기반하여 결정되는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들은 행렬-비(matrix-ratio) 계산에 기반하여 결정되는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 정정 인자들의 제 1 세트는 다수의 사용자 단말들을 사용한 정정에 기반하여 갱신되는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 하향 링크 채널을 통한 전송 전에 상기 정정 인자들의 제 1 세트를 사용하여 심볼들을 스케일링하는 단계를 더 포함하는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 상향 링크 채널을 통한 전송 전에 상기 정정 인자들의 제 2 세트를 사용하여 심볼들을 스케일링하는 단계를 더 포함하는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 방법.
- 무선 시분할 이중 방식(TDD) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템 내의 장치로서,제 1 가입자 유닛 및 제 2 가입자 유닛 각각에 대한 하향 링크 채널 응답들의 추정치들을 획득하기 위한 수단;상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대한 상향 링크 채널 응답들의 추정치들을 획득하기 위한 수단;상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대하여 상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들의 추정치들에 기반하여 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하기 위한 수단 － 상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 피어-투-피어 통신을 위한 정정된 하향 링크 채널은 상기 하향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 1 세트를 사용함으로써 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 피어-투-피어 통신을 위한 정정된 상향 링크 채널은 상기 상향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 2 세트를 사용함으로써 형성됨 －; 및상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 사이에서 추가적인 정정없이 상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 간에 직접 피어-투-피어 통신을 설정하기 위한 수단을 포함하는, 무선 TDD MIMO 통신 시스템 내의 장치.
- 무선 시분할 이중 방식(TDD) 통신 시스템에 있는 사용자 단말로서,상향 링크 채널을 통해 제 1 파일롯을 전송하도록 동작하는 전송(TX) 공간 프로세서;하향 링크 채널을 통해 제 2 파일롯을 수신하고, 상기 수신된 제 2 파일롯에 기반하여 하향 링크 채널 응답의 추정치를 유도하고, 상기 전송된 제 1 파일롯에 기반하여 유도된 상향 링크 채널 응답의 추정치를 수신하도록 동작하는 수신(RX) 공간 프로세서; 및상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들의 추정치들에 기반하여 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하고 － 정정된 하향 링크 채널은 상기 하향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 1 세트를 사용함으로써 형성되고, 정정된 상향 링크 채널은 상기 상향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 2 세트를 사용하여 형성됨 －, 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 계산에 기반하여 상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하도록 동작하는 제어기를 포함하는, 사용자 단말.
- 삭제
- 제 25 항에 있어서,상기 제어기는 행렬-비 계산에 기반하여 상기 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하도록 추가적으로 동작하는, 사용자 단말.
- 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법으로서,하나 이상의 통신 링크들과 연관된 채널 응답들의 추정치들로부터 유도된 정정 인자들의 하나 이상의 세트들에 기반하여, 복수의 사용자 국(station)들과 하나 이상의 액세스 포인트들 사이의 하나 이상의 통신 링크들을 정정하는 단계 － 상기 복수의 사용자 국들은 제 1 사용자 국 및 제 2 사용자 국을 포함함 －; 및상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 정정을 수행함이 없이 스티어링(steering)을 사용하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신을 설정하는 단계를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신을 설정하는 단계는,상기 제 1 사용자 국으로부터, 파일롯 및 상기 제 2 사용자 국과의 통신 링크를 설정하기 위한 요청을 전송하는 단계;상기 제 1 사용자 국으로부터의 상기 파일롯 및 상기 요청의 수신에 응답하여, 상기 제 2 사용자 국으로부터, 스티어링된 파일롯 및 확인 응답을 전송하는 단계; 및상기 스티어링된 파일롯에 기반한 스티어링을 사용하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 사이에서 정보를 전송하는 단계를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 통신 링크를 설정하기 위한 상기 요청은 상기 제 1 사용자 국이 속한 기본 서비스 세트의 식별자 및 상기 제 1 사용자 국의 식별자를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 확인 응답은 상기 제 2 사용자 국의 식별자, 제 2 사용자 국이 속한 기본 서비스 세트의 식별자, 및 데이터 속도 표시자(data rate indicator)를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 하나 이상의 액세스 포인트들은 제 1 기본 서비스 세트(BSS)와 연관된 제 1 액세스 포인트 및 제 2 BSS와 연관된 제 2 액세스 포인트를 포함하고,상기 하나 이상의 통신 링크들을 정정하는 단계는,상기 제 1 사용자 국 및 상기 제 1 액세스 포인트 간의 통신 링크를 정정하는 단계; 및상기 제 2 사용자 국 및 상기 제 2 액세스 포인트 간의 통신 링크를 정정하는 단계를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신을 설정하는 단계는,상기 제 1 사용자 국으로부터, 파일롯 및 상기 제 2 사용자 국과의 통신 링크를 설정하기 위한 요청을 전송하는 단계;상기 제 1 사용자 국으로부터의 상기 파일롯 및 상기 요청의 수신에 응답하여, 상기 제 2 사용자 국으로부터, 스티어링된 파일롯 및 확인 응답을 전송하는 단계; 및상이한 액세스 포인트들 및 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신 링크들의 정정에 의해 야기된 위상 회전을 보상하도록 조정된 스티어링을 사용하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 사이에서 정보를 전송하는 단계를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 위상 회전은 상기 제 2 사용자 국으로부터 수신된 상기 스티어링된 파일롯에 기반하여 결정되는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 방법.
- 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치로서,하나 이상의 통신 링크들과 연관된 채널 응답들의 추정치들로부터 유도된 정정 인자들의 하나 이상의 세트들에 기반하여, 복수의 사용자 국들과 하나 이상의 액세스 포인트들 사이의 하나 이상의 통신 링크들을 정정하기 위한 수단 － 상기 복수의 사용자 국들은 제 1 사용자 국 및 제 2 사용자 국을 포함함 －; 및상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 정정을 수행함이 없이 스티어링을 사용하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신을 설정하기 위한 수단을 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치.
- 제 34 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신을 설정하기 위한 수단은,상기 제 1 사용자 국으로부터, 파일롯 및 상기 제 2 사용자 국과의 통신 링크를 설정하기 위한 요청을 전송하기 위한 수단;상기 제 1 사용자 국으로부터의 상기 파일롯 및 상기 요청의 수신에 응답하여, 상기 제 2 사용자 국으로부터, 스티어링된 파일롯 및 확인 응답을 전송하기 위한 수단; 및상기 스티어링된 파일롯에 기반한 스티어링을 사용하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 사이에서 정보를 전송하기 위한 수단을 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치.
- 제 35 항에 있어서,상기 통신 링크를 설정하기 위한 상기 요청은 상기 제 1 사용자 국이 속한 기본 서비스 세트의 식별자 및 상기 제 1 사용자 국의 식별자를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치.
- 제 35 항에 있어서,상기 확인 응답은 상기 제 2 사용자 국의 식별자, 제 2 사용자 국이 속한 기본 서비스 세트의 식별자, 및 데이터 속도 표시자를 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치.
- 제 34 항에 있어서,상기 하나 이상의 액세스 포인트들은 제 1 기본 서비스 세트(BSS)와 연관된 제 1 액세스 포인트 및 제 2 BSS와 연관된 제 2 액세스 포인트를 포함하고, 상기 제 1 사용자 국은 상기 제 1 액세스 포인트와 관련하여 정정되고, 상기 제 2 사용자 국은 상기 제 2 액세스 포인트와 관련하여 정정되고, 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 간의 통신을 설정하기 위한 수단은,상기 제 1 사용자 국으로부터, 파일롯 및 상기 제 2 사용자 국과의 통신 링크를 설정하기 위한 요청을 전송하기 위한 수단;상기 제 1 사용자 국으로부터의 상기 파일롯 및 상기 요청의 수신에 응답하여, 상기 제 2 사용자 국으로부터, 스티어링된 파일롯 및 확인 응답을 전송하기 위한 수단; 및상이한 액세스 포인트들과 관련하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들의 정정에 의해 야기된 위상 회전을 보상하도록 조정된 스티어링을 사용하여 상기 제 1 및 제 2 사용자 국들 사이에서 정보를 전송하기 위한 수단을 포함하는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치.
- 제 38 항에 있어서,상기 위상 회전은 상기 제 2 사용자 국으로부터 수신된 상기 스티어링된 파일롯에 기반하여 결정되는, 무선 시스템에서 통신하기 위한 장치.
- 액세스 포인트, 제 1 가입자 유닛 및 제 2 가입자 유닛을 포함하는 무선 시분할 이중 방식(TDD) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 하향 링크 채널 및 상향 링크 채널을 정정하기 위한 시스템에 있는 액세스 포인트로서,상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대하여 상향 링크 채널을 통해 파일롯을 전송하도록 구성되는 전송(TX) 공간 프로세서;상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대하여, 상기 상향 링크 채널을 통해 전송된 상기 파일롯에 기반하여 유도된 상향 링크 채널 응답의 추정치를 획득하고, 상기 하향 링크 채널을 통해 파일롯을 수신하고, 상기 하향 링크 채널을 통해 수신된 상기 파일롯에 기반하여 유도된 하향 링크 채널 응답의 추정치를 획득하도록 구성되는 수신(RX) 공간 프로세서; 및상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 각각에 대하여 상기 하향 링크 및 상향 링크 채널 응답들의 상기 추정치들에 기반하여 정정 인자들의 제 1 및 제 2 세트들을 결정하도록 구성되는 제어기를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 피어-투-피어 통신을 위한 정정된 하향 링크 채널은 상기 하향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 1 세트를 사용함으로써 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 가입자 유닛들 간의 피어-투-피어 통신을 위한 정정된 상향 링크 채널은 상기 상향 링크 채널에 대한 상기 정정 인자들의 제 2 세트를 사용함으로써 형성되며,상기 제어기는 상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 사이에서 추가적인 정정없이 상기 제 1 가입자 유닛 및 상기 제 2 가입자 유닛 간에 직접 피어-투-피어 통신을 설정하도록 추가적으로 구성되는, 액세스 포인트.
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