KR101019280B1

KR101019280B1 - 다중 안테나 통신 시스템에서의 공간 확산

Info

Publication number: KR101019280B1
Application number: KR1020067014296A
Authority: KR
Inventors: 제이 로드니 왈톤; 리총 젱; 존 더블유. 케첨; 마크 에스. 월리스; 스티븐 제이. 하워드
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2011-03-07
Also published as: US20160329936A1; US20120250788A1; ES2373662T3; US20050175115A1; US9787375B2; CN1918839B; AU2009213062A1; BRPI0417675A; MXPA06006917A; US20200067575A1; RU2331984C2; US8903016B2; BR122016007372B1; CA2549093C; CA2549093A1; KR100977357B1; US20180048362A1; KR20080079700A; JP4607901B2; AU2004300468C1

Abstract

다중 안테나 시스템에서 공간 확산이 수행되어 각각의 전송된 데이터 심벌 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지된 "유효" 채널을 랜덤화한다. MIMO 시스템의 경우, 송신 엔티티에 데이터가 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조)되어 N_M개의 전송 스팬으로 전송될 N_D개의 데이터 심벌 블록을 취득하며, N_D ≥ 1이고 N_M > 1이다. N_D개의 블록은 각 전송 스팬에 하나의 서브 블록씩 N_M개의 데이터 심벌 서브 블록으로 분할된다. 각각의 서브 블록에 대해 (예를 들어, L(L > 1)개의 조종 행렬 세트 중에서 결정론적 또는 의사 랜덤 방식으로) 조종 행렬이 선택된다. 각 데이터 심벌 서브 블록은 해당 서브 블록에 대해 선택된 조종 행렬로 공간 처리되어 송신 심벌을 취득하며, 송신 심벌은 더 처리되고 하나의 전송 스팬에서 N_T개의 송신 안테나에 의해 전송된다. 이와 같이 N_D개의 데이터 심벌 블록은 N_M개의 조종 행렬로 공간 처리되어 채널 세트를 유지한다.

Description

다중 안테나 통신 시스템에서의 공간 확산{SPATIAL SPREADING IN A MULTI-ANTENNA COMMUNICATION SYSTEM}

35 U.S.C. §119 하의 우선권 주장 본 특허출원은 "다중 안테나 통신 시스템에서의 의사 랜덤 송신 조종"이라는 명칭으로 2003년 12월 17일자 제출된 예비 출원 60/531,021호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본원의 양수인에게 양도되었으며 이로써 본원에 특별히 참조로 통합된다.

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 안테나 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 기술에 관한 것이다.

다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템은 데이터 전송을 위해 송신 엔티티에 다수의(N_T) 송신 안테나 및 수신 엔티티에 다수의(N_R) 수신 안테나를 사용하며 (N_T, N_R) 시스템으로 나타낸다. N_T개의 송신 안테나 및 N_R개의 수신 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 N_S개의 공간 채널로 분해될 수 있으며, N_S ≤ min{N_T, N_R}이다. 시스템에 대한 보다 큰 신뢰도 및/또는 보다 높은 전체 스루풋을 달성하는 방식으로 데이터를 전송하는데 N_S개의 공간 채널이 사용될 수 있다.

MIMO 채널의 N_S개의 공간 채널은 서로 다른 채널 상태(예를 들어, 다른 페이딩, 다중 경로, 간섭 효과)를 경험할 수 있고, 다른 신호-대-잡음 및 간섭비(SNR)를 달성할 수 있다. 공간 채널의 SNR은 그 송신 용량을 결정하며, 송신 용량은 통상적으로 공간 채널 상에서 신뢰성 있게 전송될 수 있는 특정 데이터 전송률에 의해 양이 정해진다. 시간 변화 MIMO 채널의 경우, 채널 상태는 시간에 따라 변화하고 각 공간 채널의 SNR 또한 시간에 따라 변화한다. 스루풋을 최대화하기 위해, MIMO 시스템은 어떤 형태의 피드백을 이용할 수 있으며, 이로써 수신 엔티티가 공간 채널을 평가하여 각 공간 채널의 송신 용량을 지시하는 피드백 정보를 제공한다. 송신 엔티티는 피드백 정보를 기초로 공간 채널 상에서의 데이터 전송을 조종하게 된다.

그러나 이 피드백 정보는 여러 가지 이유로 이용 가능하지 않을 수도 있다. 예를 들어, MIMO 시스템은 수신 엔티티로부터의 피드백 전송을 지원하지 않을 수도 있다. 다른 예로서, MIMO 채널은 수신 엔티티가 채널을 추정할 수 있고 그리고/또는 피드백 정보를 전송할 수 있는 속도보다 빠르게 변화할 수도 있다. 어떤 경우이든, 송신 엔티티가 채널 상태를 모른다면, 최악의 경우의 채널 상태에서도 수신 엔티티에 의해 데이터 전송이 신뢰성 있게 디코딩될 수 있도록 매우 느린 속도로 데이터를 전송해야 한다. 이러한 시스템의 성능은 예상되는 최악의 경우의 채널 상태에 의해 좌우된다.

일 실시예에서, 데이터가 처리되어 적어도 하나의 데이터 심벌 블록을 취득하는 무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서의 데이터 전송 처리 방법이 개시된다. 다수의 조종 행렬로 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 공간 처리가 수행되어 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌 시퀀스를 취득하며, 다수의 조종 행렬은 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화한다.

다른 실시예에서, 데이터를 처리하여 적어도 하나의 데이터 심벌 블록을 취득하는 데이터 프로세서 및 다수의 조종 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 공간 처리를 수행하여 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌 시퀀스를 취득하는 공간 프로세서를 포함하는 무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치가 개시되며, 상기 다수의 조종 행렬은 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화한다.

다른 실시예에서, 데이터를 처리하여 적어도 하나의 데이터 심벌 블록을 취득하는 수단; 및 다수의 조종 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 공간 처리를 수행하여 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌 시퀀스를 취득하는 수단을 포함하는 무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치가 개시되며, 상기 다수의 조종 행렬은 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화한다.

다른 실시예에서, 데이터가 처리되어 데이터 심벌 블록을 취득하는, 무선 다중 입력 단일 출력(MISO) 통신 시스템에서 전송을 위한 데이터를 처리하는 방법이 개시된다. 다수의 조종 벡터로 상기 데이터 심벌 블록에 공간 처리가 수행되어 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌 시퀀스를 취득하고, 상기 다수의 조종 벡터는 상기 데이터 심벌 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MISO 채널을 랜덤화한다.

다른 실시예에서, MIMO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 행렬로 공간 처리된 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌이 취득되는, 무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터 전송을 수신하는 방법이 개시된다. 상기 MIMO 채널 및 상기 다수의 조종 행렬에 의해 형성된 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치가 취득된다. 상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리가 수행되어 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득한다.

다른 실시예에서, MIMO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 행렬로 공간 처리된 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌을 취득하는 다수의 수신기 유닛; 상기 MIMO 채널 및 상기 다수의 조종 행렬에 의해 형성된 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 취득하는 채널 추정기; 및 상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하여 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득하는 공간 프로세서를 포함하는, 무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치가 개시된다.

다른 실시예에서, MIMO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 행렬로 공간 처리된 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌을 취득하는 수단; 상기 MIMO 채널 및 상기 다수의 조종 행렬에 의해 형성된 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 취득하는 수단; 및 상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하여 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득하는 수단을 포함하는, 무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치가 개시된다.

다른 실시예에서, MISO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 벡터로 공간 처리된 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌이 취득되는, 무선 다중 입력 단일 출력(MISO) 통신 시스템에서 데이터 전송을 수신하는 방법이 개시된다. 상기 MISO 채널 및 상기 다수의 조종 벡터에 의해 형성된 유효 MISO 채널에 대해 채널 응답 추정치가 취득되고, 상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 대한 검출이 수행되어 상기 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득한다.

도 1은 공간 확산에 의한 데이터 전송 프로세스를 나타낸다.

도 2는 공간 확산에 의한 데이터 수신 프로세스를 나타낸다.

도 3은 MIMO 시스템의 송신 엔티티 및 수신 엔티티를 나타낸다.

도 4는 송신 엔티티의 처리 유닛을 나타낸다.

도 5는 수신 엔티티의 처리 유닛을 나타낸다.

도 6은 공간 확산에 사용되는 조종 행렬 세트를 생성하는 프로세스를 나타낸다.

도 7은 4×4 MIMO 시스템에 대해 달성되는 전체 스펙트럼 효율의 그래프를 나타낸다.

"예시적인"이란 단어는 여기서 "예시, 예증 또는 실례에 도움이 되는 것"을 의미하는데 사용된다. 여기서 "예시적인" 것으로 설명한 어떤 실시예도 다른 실시예들보다 반드시 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

여기서는 다중 안테나 통신 시스템에서 공간 확산을 수행하는 기술이 개시된다. 다중 안테나 통신 시스템은 MIMO 시스템일 수도 있고 다중 입력 단일 출력(MISO) 시스템일 수도 있다. 공간 확산은 해당 데이터 심벌에 사용된 조종 벡터에 의해 결정된 서로 다른 진폭 및/또는 위상을 가질 수 있는 다수의 송신 안테나로부터의 데이터 심벌의 동시 전송을 말한다. 공간 확산은 송신 조종, 의사 랜덤 송신 조종, 조종 다이버시티, 행렬 의사 랜덤 조종, 벡터 의사 랜덤 조종 등으로도 불릴 수 있다. 공간 처리 기술은 시스템 성능이 최악의 경우의 채널 상태에 의해 좌우되지 않도록 송신 엔티티에 의해 전송된 각 데이터 심벌 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지된 "유효" MIMO 또는 MISO 채널을 랜덤화할 수 있다.

MIMO 시스템에서 공간 확산에 의해 데이터를 전송하는 실시예에서, 송신 엔티티는 N_D개의 데이터 스트림에 대한 데이터를 처리(예를 들어, 인코딩 및 인터리빙)하여 N_D개의 부호화 데이터 블록을 생성하며, N_D ≥ 1이다. 부호화 데이터 블록은 코드 블록 또는 부호화 데이터 패킷이라고도 할 수 있다. 각 코드 블록은 송신 엔티티에서 개별적으로 인코딩되고 수신 엔티티에서 개별적으로 디코딩된다. 각 코드 블록은 해당 데이터 심벌 블록을 취득하도록 매핑된 심벌이다. N_D개의 코드 블록에 대한 N_D개의 데이터 심벌 블록은 각 전송 스팬(span)에 하나의 서브 블록씩 N_M개의 전송 스팬에서의 전송을 위해 N_M개의 데이터 심벌 서브 블록으로 분할되며, N_M > 1이다. 전송 스팬은 후술하는 바와 같이 시간 및/또는 주파수 영역을 커버할 수 있다. N_M개의 데이터 심벌 서브 블록 각각에 대해 (L개의 조종 행렬 세트 중에서) 조종 행렬이 선택된다. 각 데이터 심벌 서브 블록은 해당 서브 블록에 대해 선택된 조종 행렬로 공간 처리되어 송신 심벌을 생성하며, 송신 심벌은 더 처리되고 하나의 전송 스팬에서 N_T개의 송신 안테나에 의해 전송된다. 사실상, N_D개의 데이터 심벌 블록은 N_M개의 조종 행렬로 공간 처리되기 때문에 동일 채널을 유지하는 모든 블록과 반대로 채널들의 앙상블을 유지한다. 공간 확산에 사용되는 조종 행렬들은 직교 열 또는 벡터를 갖는 유니타리 행렬이며, 후술하는 바와 같이 생성될 수 있다.

MISO 시스템은 후술하는 바와 같이 공간 확산에 의해 데이터를 전송할 수도 있다. 본 발명의 다양한 형태 및 실시예가 뒤에 보다 상세히 설명된다.

여기서 설명하는 공간 확산은 MIMO 및 MISO 시스템에 사용될 수 있다. 이들 기술은 단일 반송파 및 다중 반송파 시스템에도 사용될 수 있다. 다중 반송파는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 다른 어떤 다중 반송파 변조 기술 또는 다른 어떤 구성에 의해 취득될 수 있다. OFDM은 전체 시스템 대역폭을 다수(N_F)의 직교 부대역으로 효율적으로 분할하며, 이들 부대역은 톤, 부반송파, 빈, 주파수 채널이라고도 한다. OFDM에 의해, 각 부대역은 데이터로 변조될 수 있는 각 부반송파와 관련된다. 1. MIMO 시스템

단일 반송파 MIMO 시스템의 경우, 송신 엔티티의 N_T개의 안테나 및 수신 엔티티의 N_R개의 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 N_R×N_T 채널 응답 행렬( H )에 의해 특성화될 수 있으며, 다음과 같이 나타낼 수 있다:

, 식(1) 엔트리 h_i,j (i = 1 ... N_R, j = 1 ... N_T)는 수신 안테나(i)와 송신 안테나(j) 사이의 커플링 또는 합성 이득을 나타낸다.

MIMO 시스템에서 데이터는 다양한 방식으로 전송될 수 있다. 한 가지 간단한 전송 방식에서는, 각 송신 안테나로부터 어떤 공간 처리도 없이 하나의 데이터 심벌 스트림이 전송되며, N_T개의 송신 안테나로부터 N_S개까지의 데이터 심벌 스트림이 동시에 전송된다. 이 전송 방식에 대한 MIMO 시스템의 모델은 다음과 같이 나타낼 수 있다: r = Hs + n , 식(2) 여기서 s 는 H 의 N_S개의 공간 채널 상에서 전송될 N_S개의 데이터 심벌에 대해 N_S개의 0이 아닌 엔트리를 갖는 N_T×1 벡터; r 은 N_R개의 수신 안테나에 의해 취득된 N_R개의 수신 심벌에 대한 엔트리를 갖는 N_R×1 벡터; n 은 수신 엔티티에서 인지된 잡음 벡터이다. 잡음은 제로 평균 벡터 및 Λ _n = σ² I 의 공분산 행렬을 갖는 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN)으로 추정할 수 있으며, σ²은 잡음의 분산이고 I 는 항등 행렬이다.

N_T개의 송신 안테나로부터 전송된 N_S개의 데이터 심벌 스트림은 수신 엔티티에서 서로 간섭한다. 하나의 송신 안테나로부터 전송된 소정의 데이터 심벌 스트림은 통상적으로 N_R개의 모든 수신 안테나에 의해 서로 다른 진폭 및 위상으로 수신된다. 각 수신 심벌 스트림은 전송된 N_S개의 데이터 심벌 각각의 성분을 포함한다. N_R개의 수신 심벌 스트림은 N_S개의 데이터 심벌 스트림을 모두 집합적으로 포함한다. 그러나 이들 N_S개의 데이터 심벌 스트림은 N_R개의 수신 심벌 스트림으로 분산된다. 수신 엔티티는 N_R개의 수신 심벌 스트림에 대해 수신기 공간 처리를 수행하여 송신 엔티티에 의해 전송된 N_S개의 데이터 심벌 스트림을 복원한다.

MIMO 시스템에 대해 달성될 수 있는 성능은 채널 응답 행렬 H 에 (크게) 좌우된다. H 내에 고도의 상관이 존재한다면, 각 데이터 심벌 스트림은 다른 스트림으로부터 상당량의 간섭을 인지하게 된다. 이 간섭 또는 크로스 토크는 수신 엔티티에서의 공간 처리에 의해 제거될 수 없다. 고도의 간섭은 어쩌면 데이터 심벌 스트림이 수신 엔티티에 의해 정확하게 디코딩될 수 없을 만큼 각 데이터 심벌 스트림의 SNR을 열화시킨다.

소정 채널 응답 행렬 H 에 대해, 시스템 용량은 송신 엔티티가 H 로부터 유도된 고유 벡터를 사용하여 MIMO 채널의 N_S개의 고유 모드(또는 직교 공간 채널)에서 데이터를 전송할 때 달성될 수 있다. 수신 엔티티가 송신 엔티티에 전체 또는 부분적인 채널 상태 정보(CSI)를 제공한다면, 송신 엔티티는 데이터 스트림에 대한 전체 스루풋을 최대화하는 방식으로(예를 들어, 각 데이터 스트림에 대한 최적의 또는 거의 최적의 데이터 전송률을 이용함으로써) 데이터 스트림을 처리할 수 있다. 그러나 송신 엔티티가 통지를 못 받거나 잘못 받는다면, 데이터 스트림에 이용되는 데이터 전송률(들)은 특정 퍼센트로 프레임 또는 코드 블록 에러를 초래할 수 있다. 예를 들어, H 가 고도의 상관을 나타낼 때 또는 무선 채널에 불충분한 산란, 다중 경로(넓은 코히어런스 대역폭) 및/또는 일시 페이딩(상당한 코히어런스 시간)이 있을 때 "불량한" 채널 응답이 발생할 수 있다. "불량한" 채널의 발생은 랜덤하며, 소정 데이터 전송률 선택에 대해 이것이 발생할 수 있는 시간 퍼센트를 최소화하는 것이 바람직하다.

어떤 MIMO 시스템의 경우, 성능은 최악의 경우의 채널 상태에 의해 좌우될 수도 있다. 예를 들어, (예를 들어, 시스템에 의해 피드백이 지원되지 않거나 피드백 속도보다 채널 상태가 더 빠르게 변화하기 때문에) 수신 엔티티가 각 데이터 심벌 스트림에 사용하기 적절한 데이터 전송률을 지시하도록 피드백 정보를 전송할 수 없다면, 송신 엔티티는 데이터 심벌 스트림이 최악의 경우의 채널 상태에서도 복원될 수 있도록 데이터 심벌 스트림을 느린 속도로 전송해야 할 수도 있다. 시스템 성능은 예상되는 최악의 경우의 채널 상태에 의해 좌우되며, 이는 상당히 바람직하지 않다.

시스템 성능이 최악의 경우의 채널 상태에 의해 좌우되지 않도록 수신 엔티티에 의해 인식되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화 하는데 공간 확산이 사용될 수 있다. 각 데이터 스트림에 대한 각 코드 블록이 채널 세트를 인식하고 연장된 기간 동안 불량한 채널에 머무르지 않도록 공간 확산에 의해 송신 엔티티는 여러 조종 행렬로 공간 처리를 수행하여 MIMO 채널을 효율적으로 랜덤화 한다.

공간 확산을 위한 송신 엔티티에서의 공간 처리는 다음과 같다: x (m) = V (m)· s (m), 식(3) 여기서 s (m)은 전송 스팬(m)에서 전송될 N_S개의 데이터 심벌을 갖는 N_S×1 벡터; V (m)은 전송 스팬(m)에 대한 N_T×N_S 조종 행렬; x (m)은 N_T개의 송신 안테나로부터 전송 스팬(m)에서 전송될 N_T개의 송신 심벌을 갖는 N_T×1 벡터이다. 일반적으로, N_S개까지의 데이터 심벌 스트림은 H (m)의 N_S개의 공간 채널을 이용하여 동시에 전송될 수 있다. 간결성을 위해, 다음 설명은 대체로 N_S개의 데이터 심벌 스트림이 동시에 전송되는 것으로 가정한다.

전송 스팬은 시간 및/또는 주파수 영역을 커버할 수 있다. 예를 들어, 단일 반송파 MIMO 시스템에서, 전송 스팬은 1 심벌 주기에 대응할 수 있으며, 이는 하나의 데이터 심벌을 전송하기 위한 시간 듀레이션이다. 다른 예로서, OFDM을 이용하는 MIMO 시스템과 같은 다중 반송파 MIMO 시스템에서, 전송 스팬은 1 OFDM 심벌 주기의 한 부대역에 대응할 수 있다. 전송 스팬은 다중 심벌 주기 및/또는 다중 부대역을 커버할 수도 있다. 따라서 m은 시간 및/또는 주파수에 대한 인덱스일 수 있다. 전송 스팬은 전송 간격, 시그널링 간격, 슬롯 등이라 할 수도 있다.

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트가 후술하는 바와 같이 생성되어 공간 확산에 사용될 수 있다. 이 조종 행렬 세트는 { V }, 또는 V (i)(i=1 ... L)로 나타내며, L은 1보다 큰 임의의 정수일 수 있다. 각각의 전송 스팬(m)에 대해 세트에서 하나의 조종 행렬이 선택될 수 있다. 송신 엔티티는 해당 전송 스팬에 대해 선택된 조종 행렬 V (m)로 각각의 전송 스팬(m)에 대한 공간 처리를 수행하게 되며, V (m)∈{ V }이다. 공간 처리의 결과는 N_T개의 송신 심벌 스트림이며, 이 스트림들은 추가 조절되어 N_T개의 송신 안테나로부터 전송된다.

공간 확산에 의해 수신 엔티티에서 수신된 심벌들은 다음과 같이 나타낼 수 있다: r (m) = H (m)· V (m)· s (m) + n (m) = H _eff (m)· s (m) + n (m) , 식(4) 여기서 H (m)은 전송 스팬(m)에 대한 N_R×N_T 채널 응답 행렬; H _eff (m)은 전송 스팬(m)에 대한 N_R×N_S 유효 채널 응답 행렬이며, H _eff (m) = H (m)· V (m)이고; r (m)은 전송 스팬(m)에 대한 N_R개의 수신 심벌을 갖는 N_R×1 벡터; n (m)은 전송 스팬(m)에 대한 잡음 벡터이다.

식(4)에 나타낸 바와 같이, 송신 엔티티에 의해 수행된 공간 확산 때문에, N_S개의 데이터 심벌 스트림은 실제 채널 응답 H (m) 대신 유효 채널 응답 H _eff (m)을 유지한다. 따라서 각 데이터 심벌 스트림은 H (m) 대신 H _eff (m)의 공간 채널 상에서 전송된다. 조종 행렬은 각 데이터 심벌 스트림이 H (m)의 공간 채널들의 앙상블(ensemble)을 유지하도록 선택될 수 있다. 더욱이, 코드 블록에 걸쳐 여러 다른 조종 행렬이 사용된다면, 코드 블록에 대한 데이터 심벌들은 코드 블록에 걸쳐 다른 채널을 유지하게 된다.

수신 엔티티는 유효 채널 응답 행렬의 추정치로 수신된 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하여 전송된 데이터 심벌 스트림을 복원할 수 있다. 수신 엔티티가 송신 엔티티에 의해 각 전송 스팬(m)에 사용되는 조종 행렬의 정보를 갖고 있다면, 수신 엔티티는 (예를 들어, 수신된 파일럿 심벌을 기초로) 채널 응답 행렬을 추정하여

으로서 추정된 유효 채널 응답 행렬을 계산할 수 있으며, " ＾"는 실제 행렬의 추정치를 나타낸다. 대안으로, 수신 엔티티는 예를 들어 V (m)을 사용하여 전송된 수신 파일럿 심벌을 기초로 유효 채널 응답 행렬 H _eff (m)을 직접 추정할 수 있다. 파일럿 심벌은 파일럿에 대한 변조 심벌이며, 이는 송신 및 수신 엔티티 모두에 의해 선험적으로 알려진 데이터이다.

일반적으로, 임의의(N_D개의) 데이터 스트림이 MIMO 채널에 의해 동시에 전송될 수 있으며, N_S≥N_D≥1이다. 예를 들어, N_D = N_S라면, H _eff (m)의 N_S개의 공간 채널 각각에서 하나의 데이터 스트림이 전송될 수 있다. N_D = 1이라면, H _eff (m)의 N_S개의 공간 채널 모두에서 하나의 데이터 스트림이 역다중화되어 전송될 수 있다. 어떤 경우에도, 각 데이터 스트림은 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조)되어, 데이터 심벌을 취득하고, N_D개의 데이터 스트림 모두에 대한 데이터 심벌은 후술하는 바와 같이 H _eff (m)의 N_S개의 공간 채널에 대한 N_S개의 데이터 심벌 스트림으로 역다중화된다. 한 전송 스팬에 대한 공간 처리에 조종 행렬이 사용되며, 이는 하나 또는 다수의 데이터 심벌 벡터를 커버할 수 있다.

도 1은 공간 확산에 의한 데이터 전송 프로세스(100)를 나타낸다. 처음에, 데이터가 처리되어 데이터 스트림마다 하나의 블록씩 N_D개의 데이터 스트림에 대한 N_D개의 심벌 블록 세트를 취득한다(블록(112)). 각 데이터 심벌 블록은 코딩된 데이터의 하나의 코드 블록(또는 하나의 코딩된 데이터 패킷)으로부터 생성된 데이터 심벌을 포함한다. 데이터 처리는 후술하는 바와 같이 수행될 수 있다. N_D개의 데이터 심벌 블록이 각 전송 스팬에서 하나의 서브 블록으로 N_M개의 전송 스팬에서 전송될 N_M개의 데이터 심벌 서브 블록으로 분할된다(블록(114)). N_M은 블록 길이라고도 하며, N_M> 1이다. 각 서브 블록은 N_D개의 블록 각각으로부터의 하나 이상의 데이터 심벌을 포함할 수 있다. 예를 들어, N_D = N_S라면, 각 서브 블록은 N_S개의 데이터 스트림에 대한 N_S개의 블록으로부터의 N_S개의 데이터 심벌을 포함할 수 있다. 다른 예로서, N_D = 1이라면, 각 서브 블록은 하나의 데이터 스트림에 대한 하나의 블록으로부터의 N_S개의 데이터 심벌을 포함할 수 있다. 현재 데이터 심벌 블록 세트에 대한 전송 스팬을 나타내는데 사용되는 인덱스(m)는 1로 설정된다(블록(116)).

각각의 전송 스팬(m)에 대한 공간 처리에 하나의 조종 행렬 V (m)이 사용된다. 이 조종 행렬 V (m)은 L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 { V }로부터 선택될 수 있다(블록(118)). 그 다음, 조종 행렬 V (m)로 데이터 심벌 서브 블록(m)에 공간 처리가 수행되어 송신 심벌을 취득한다(블록(120)). 전송 스팬(m)이 하나의 데이터 심벌 벡터를 커버한다면, 데이터 심벌 서브 블록(m)으로부터 N_S개까지의 데이터 심벌을 갖는 하나의 벡터 s (m)가 형성되고, 식(3)으로 나타낸 바와 같이 조종 행렬 V (m)에 의해 공간 처리되어 대응하는 송신 심벌 벡터 x (m)를 취득한다. 전송 스팬 (m)이 다수의(N_V) 데이터 심벌 벡터를 커버한다면, 데이터 심벌 서브 블록(m)으로부터 N_V개의 벡터 s _ㅣ (m)(ㅣ = 1 ... N_V)가 형성되고, 각 벡터 s _ㅣ (m)는 동일한 조종 행렬 V (m)에 의해 공간 처리되어 대응하는 송신 심벌 벡터 x _ㅣ (m)를 취득한다. 어떤 경우에도, 전송 스팬(m)에서 모든 데이터 심벌 벡터에 대한 공간 처리에 동일한 조종 행렬 V (m)이 사용되고, 결과적인 송신 심벌 벡터가 처리되어 전송 스팬(m)에서 N_T개의 송신 안테나에 의해 전송된다(블록(122)).

그 다음, N_M개의 데이터 심벌 서브 블록이 처리되어 전송되었는지 여부(즉, m = N_M인지 여부)의 판단이 이루어진다(블록(124)). 대답이 '아니오'라면, 다음 서브 블록/전송 스팬에 대해 인덱스(m)가 증분되고(블록(126)), 프로세스는 블록(118)으로 돌아간다. 블록(124)에서 대답이 '예'라면, 전송할 데이터가 더 있는지 여부의 판단이 이루어진다(블록(128). 대답이 '예'라면, 프로세스는 블록(112)으로 돌아가 다음 데이터 심벌 블록 세트에 대한 처리를 시작한다. 그렇지 않으면, 프로세스가 종료한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 각 데이터 심벌 블록 세트는 N_M개의 조종 행렬에 의해 공간 처리되어 N_T개의 송신 심벌 시퀀스를 얻는다. 각 송신 심벌 시퀀스는 N_M개의 전송 스팬에서 N_T개의 송신 안테나 중 각각의 안테나에 의해 전송된다. N_M개의 조종 행렬은 N_D개의 데이터 심벌 블록에 대한 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화한다. MIMO 채널의 랜덤화는 서로 다른 전송 스팬에 대해 다른 조종 행렬을 사용함으로써 이루어지고 반드시 조종 행렬의 원소들의 무작위성에 기인하는 것은 아니다.

상기한 바와 같이, 전송 스팬은 하나 이상의 심벌 주기 및/또는 하나 이상의 부대역을 커버하도록 정의될 수 있다. 향상된 성능을 위해, (1) 각 데이터 심벌 블록에 더 많은 조종 행렬이 사용될 수 있고 (2) 수신 엔티티가 각 데이터 심벌 블록에 대해 가능한 한 많은 MIMO 채널의 "형태"를 얻을 수 있도록 전송 스팬을 가능한 한 작게 선택하는 것이 바람직하다. 전송 스팬은 MIMO 채널의 코히어런스 시간보다 짧아야 하며, 이 코히어런스 시간은 MIMO 채널이 거의 정적인 것으로 추정될 수 있는 시간 듀레이션이다. 마찬가지로, 전송 스팬은 OFDM 기반 시스템 채널의 코히어런스 대역폭보다 작아야 한다.

도 2는 공간 확산에 의한 데이터 수신 프로세스(200)를 나타낸다. 처음에, 현재 데이터 심벌 블록 세트에 대한 전송 스팬을 나타내는데 사용되는 인덱스(m)가 1로 설정된다(블록(212)). 데이터 심벌 서브 블록(m)에 대해 N_R개의 수신 안테나로부터 수신 데이터 심벌이 취득된다(블록(214)). 송신 엔티티에 의해 서브 블록(m)에 사용되는 조종 행렬 V (m)이 결정되어(블록(216)), 서브 블록(m)에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 유도하는데 사용된다. 이 채널 응답 추정치는 수신된 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하는데 사용되어 서브 블록(m)에 대한 검출 심벌(또는 데이터 심벌 추정치)을 취득한다.

그 다음, 현재 데이터 심벌 블록 세트에 대한 N_M개의 데이터 심벌 서브 블록이 수신되었는지 여부(즉, m = N_M인지 여부)의 판단이 이루어진다(블록(220)). 대답이 '아니오'라면, 다음 서브 블록/전송 스팬에 대해 인덱스(m)가 증분되고(블록(222)), 프로세스는 블록(214)으로 돌아간다. 블록(220)에서 대답이 '예'라면, N_M개의 모든 서브 블록에 대해 검출된 심벌이 처리(예를 들어, 복조, 디인터리빙 및 디코딩)되어 현재 데이터 심벌 블록 세트에 대한 디코딩 데이터를 취득한다(블록(224). 그 다음, 수신할 데이터가 더 있는지 여부의 판단이 이루어진다(블록(226)). 대답이 '예'라면, 프로세스는 블록(212)으로 돌아가 다음 데이터 심벌 블록 세트의 수신을 시작한다. 그렇지 않으면, 프로세스가 종료한다. A. 조종 행렬 선택

상술한 바와 같이, L개의 조종 행렬로 이루어진 세트가 생성되어 공간 확산에 사용될 수 있다. 세트의 조종 행렬들은 다양한 방식으로 사용하도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 조종 행렬은 세트로부터 결정론적인 방식으로 선택된다. 예를 들어, L개의 조종 행렬은 제 1 조종 행렬 V (1)에서 시작하여 제 2 조종 행렬 V (2) 등, 그리고 마지막 조종 행렬 V (L)까지 순차적으로 순환 및 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 조종 행렬은 세트로부터 의사 랜덤 방식으로 선택된다. 예를 들어, 각각의 전송 스팬(m)에 사용하는 조종 행렬은 L개의 조종 행렬 중 하나를 의사 랜덤하게 선택하는 함수 f(m) 또는 조종 행렬 V (f(m))을 기초로 선택될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 조종 행렬은 세트로부터 "순열(permutation)" 방식으로 선택된다. 예를 들어, L개의 조종 행렬은 순차적으로 순환하여 사용되도록 선택될 수도 있다. 그러나 각 사이클의 첫 번째 조종 행렬은 항상 제 1 조종 행렬 V (1)인 것이 아니라 의사 랜덤 방식으로 선택될 수 있다. L개의 조종 행렬은 다양한 다른 방식으로 선택될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.

조종 행렬 선택은 세트에서 조종 행렬 수(L) 및 블록 길이(N_M)에 좌우될 수도 있다. 일반적으로, 조종 행렬의 수는 블록 길이보다 클 수도, 같을 수도, 작을 수도 있다. 이러한 세 가지 경우의 조종 행렬 선택은 후술하는 바와 같이 수행될 수 있다.

L = N_M라면, 조종 행렬의 수는 블록 길이에 매치한다. 이 경우, 데이터 심벌 블록 세트를 전송하는데 사용되는 N_M개의 전송 스팬 각각에 대해 다른 조종 행렬이 선택될 수도 있다. N_M개의 전송 스팬에 대한 N_M개의 조종 행렬은 상술한 바와 같이 결정론적, 의사 랜덤 또는 순열 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 세트의 L개의 조종 행렬이 각각의 데이터 심벌 블록 세트에 대해 순차적으로 선택될 수 있으며, 동일한(미리 선택된) 또는 다른(의사 랜덤하게 선택된) 첫 번째 조종 행렬이 각각의 데이터 심벌 블록 세트에 사용된다.

L < N_M라면, 블록 길이가 세트에서 조종 행렬의 수보다 더 길다. 이 경우, 조종 행렬은 각각의 데이터 심벌 블록 세트에 재사용될 수 있으며 상술한 바와 같 이 선택될 수 있다.

L > N_M라면, 조종 행렬의 서브세트가 각 데이터 심벌 블록 세트에 사용된다. 각 데이터 심벌 블록 세트에 사용할 특정 서브세트의 선택은 결정론적일 수도 있고 의사 랜덤할 수도 있다. 예를 들어, 현재 데이터 심벌 블록 세트에 사용할 첫 번째 조종 행렬은 이전 데이터 심벌 블록 세트에 사용된 마지막 조종 행렬 뒤의 조종 행렬일 수 있다. B. 시스템

도 3은 MIMO 시스템(300)의 송신 엔티티(310) 및 수신 엔티티(350)의 블록도를 나타낸다. 송신 엔티티(310)에서, 송신(TX) 데이터 프로세서(320)가 N_D개의 데이터 스트림에 대한 트래픽 데이터를 수신하고 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조)하여 N_S개의 데이터 심벌 스트림을 제공하며, N_S ≥ N_D ≥ 1이다. TX 공간 프로세서(330)는 공간 확산을 위한 N_S개의 데이터 심벌 스트림을 수신하고 공간 처리하여, 파일럿 심벌과 다중화하고, N_T개의 송신 심벌 스트림을 N_T개의 송신기 유닛(TMTR; 332a~332t)에 제공한다. TX 데이터 프로세서(320)에 의한 처리는 뒤에 설명하며, TX 공간 프로세서(330)에 의한 공간 처리는 상술한 바와 같다. 각 송신기 유닛(332)은 각각의 송신 심벌 스트림을 조절(예를 들어, 아날로그로 변환, 필터링, 증폭 및 주파수 상향 변환)하여 변조 신호를 생성한다. N_T개의 송신기 유닛(332a~332t)은 N_T개의 안테나(334a~334t)로부터 각각 N_T개의 송신용 변조 신호를 제공한다.

수신 엔티티(350)에서는, N_R개의 안테나(352a~352r)가 N_T개의 송신 신호를 수신하고, 각 안테나(352)가 각각의 수신기 유닛(RCVR; 354)에 수신 신호를 제공한다. 각 수신기 유닛(354)은 송신기 유닛(332)에 의해 수행된 처리에 상보적인 처리를 수행하며, (1) 수신된 데이터 심벌을 수신(RX) 공간 프로세서(360)에 제공하고 (2) 수신된 파일럿 심벌을 제어기(380) 내의 채널 추정기(384)에 제공한다. 수신 공간 프로세서(360)는 채널 추정기(384)로부터의 채널 추정치로 N_R개의 수신기 유닛(354a~354r)으로부터의 N_R개의 수신 심벌 스트림에 공간 처리를 수행하여 N_S개의 검출 심벌 스트림을 제공하고, 이는 송신 엔티티(310)에 의해 전송된 N_S개의 데이터 심벌 스트림의 추정치이다. RX 데이터 프로세서(370)는 N_S개의 검출된 심벌 스트림을 처리(예를 들어, 디매핑, 디인터리빙 및 디코딩)하여 N_D개의 디코딩 데이터 스트림을 제공하며, 이는 N_D개의 데이터 스트림의 추정치이다.

제어기(340, 380)는 송신 엔티티(310) 및 수신 엔티티(350)에서 각각 다양한 처리 유닛의 동작을 제어한다. 메모리 유닛(342, 382)은 제어기(340, 380)에 의해 각각 사용되는 데이터 및/또는 프로그램 코드를 저장한다.

도 4는 송신 엔티티(310)에서 처리 유닛의 블록도를 나타낸다. 도 4에 나타낸 실시예에서, TX 데이터 프로세서(320)는 N_D개의 데이터 스트림 {d_l }(l = 1 ... N_D)에 대한 N_D개의 데이터 스트림 프로세서(410a~410nd)를 포함한다. 각 데이터 스트림 프로세서(410) 내에서, 인코더(412)는 데이터 스트림 {d_l }을 수신하여 코딩 방식을 기초로 인코딩하여 코드 비트를 제공한다. 코딩 방식은 순환 중복 검사(CRC) 생성, 컨볼루션 코딩, 터보 코딩, 저밀도 패리티 검사(LDPC) 코딩, 블록 코딩, 다른 코딩 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 채널 인터리버(414)는 인터리빙 방식을 기초로 코드 비트를 인터리빙(즉, 재정리)하여 주파수, 시간 및/또는 공간 다이버시티를 달성한다. 심벌 매핑 유닛(416)은 변조 방식을 기초로 인터리빙된 비트를 매핑하고 데이터 심벌들의 스트림 {s_l }을 제공한다. 유닛(416)은 B개의 인터리빙된 비트들의 각각의 세트를 그룹화하여 B-비트 값을 형성하며(B ≥ 1), 선택된 변조 방식(예를 들어, QPSK, M-PSK 또는 M-QAM, 여기서 M = 2^B)을 기초로 각각의 B-비트 값을 특정 변조 심벌에 매핑한다. 인코딩은 통상적으로 각각의 데이터 스트림 {d_l }의 각각의 데이터 패킷에 대해 개별적으로 수행되어 대응하는 코딩된 데이터 패킷 또는 코드 블록을 얻고, 각 코드 블록에 대해 심벌 매핑이 수행되어 대응하는 데이터 심벌 블록을 취득한다.

도 4에서, N_D개의 데이터 스트림 프로세서(410a~410nd)는 N_D개의 데이터 스트림을 처리하고 N_M개의 전송 스팬의 각각의 블록 길이에 대해 N_D개의 데이터 심벌 블록을 제공한다. 하나의 데이터 스트림 프로세서(410)는 N_D개의 데이터 스트림을, 예를 들어 시분할 다중화(TDM) 방식으로 처리할 수도 있다. N_D개의 데이터 스트림에 동일한 또는 다른 코딩 및 변조 방식이 사용될 수 있다. 더욱이, N_D개의 데이터 스트림에 동일한 또는 다른 데이터 전송률이 사용될 수 있다. 다중화기/역다중화기(Mux/Demux)(420)는 N_D개의 데이터 스트림에 대한 데이터 심벌들을 수신하여 H _eff (m)의 공간 채널마다 하나의 데이터 심벌 스트림씩 N_S개의 데이터 심벌 스트림으로 다중화/역다중화한다. N_D = N_S라면, Mux/Demux(420)는 각각의 데이터 스트림에 대한 데이터 심벌을 하나의 데이터 심벌 스트림으로서 간단히 제공할 수 있다. N_D = 1이라면, Mux/Demux(420)는 하나의 데이터 스트림에 대한 데이터 심벌을 N_S개의 데이터 심벌 스트림으로 역다중화한다.

TX 공간 프로세서(330)는 TX 데이터 프로세서(320)로부터 N_S개의 데이터 심벌 블록을, 그리고 N_M개의 전송 스팬의 각각의 블록 길이에 대해 제어기(340)로부터 N_M개의 조종 행렬 V (m)을 수신한다. 조종 행렬들은 메모리 유닛(342) 내의 조종 행렬 (SM) 저장부(442)로부터 구할 수도 있고 또는 필요에 따라 제어기(340)에 의해 생성될 수도 있다. TX 공간 프로세서(330)는 해당 전송 스팬에 대한 조종 행렬 V (m)로 각각의 전송 스팬(m)에 대한 데이터 심벌에 공간 처리를 수행하여 전송 스팬에 대한 송신 심벌을 제공한다. TX 공간 프로세서(330)는 각각의 전송 스팬(m) 에 대한 송신 심벌을 다중화하여 N_T개의 송신 심벌 시퀀스를 취득하며, 이 시퀀스는 N_T개의 송신 안테나로부터 하나 이상의 심벌 주기로 그리고/또는 하나 이상의 부대역 상에서 전송될 것이다. TX 공간 프로세서(330)는 추가로 서로 다른 전송 스팬에 대한 N_T개의 송신 심벌 시퀀스를 다중화하여 N_T개의 송신 심벌 스트림 {x _l }(l = 1 ... N_T)을 N_T개의 송신 안테나에 제공한다.

도 5는 수신 엔티티(350)에서 처리 유닛의 블록도를 나타낸다. N_R개의 수신기 유닛(354a~354r)이 채널 추정기(384)에 수신된 파일럿 심벌 {r _i ^p }(i = 1 ... N_R)을 제공한다. 일 실시예에서, 채널 추정기(384)는 수신된 파일럿 심벌을 기초로 채널 응답 행렬 H (m)의 추정치인

(m)를 유도한다. 채널 추정기(384)는 각각의 전송 스팬(m)에 대한 조종 행렬 V (m)을 수신하여

_eff (m) =

(m)· V (m)로서 추정된 유효 채널 응답 행렬을 유도한다. 이 실시예에서, 수신 및 송신 엔티티는 각각의 전송 스팬(m)에 대해 동일한 조종 행렬 V (m)을 사용하도록 동기화된다. 다른 실시예에서, 채널 추정기(384)는 수신된 파일럿 심벌을 기초로 유효 채널 응답 행렬 H _eff (m)의 추정치인

_eff (m)을 직접 유도한다. 두 실시예 모두, 채널 추정치(384)는 추정된 유효 채널 응답 행렬

_eff (m)을 RX 공간 프로세서(360)에 제공한다.

RX 공간 프로세서(360)는 N_R개의 수신기 유닛(354a~354r)으로부터 수신 데이 터 심벌 {r _i ^d }(i = 1 ... N_R)을 취득한다. RX 공간 프로세서(360)는 공지된 다수의 수신기 공간 처리 중 하나를 이용하여

_eff (m)로 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행한다. RX 공간 프로세서(360)는 검출된 심벌(또는 데이터 심벌 추정치)을 RX 데이터 프로세서(370)에 제공한다.

도 5에 나타낸 실시예에서, RX 데이터 프로세서(370)는 다중화기/역다중화기(Mux/Demux)(508) 및 N_D개의 데이터 스트림에 대한 N_D개의 데이터 스트림 프로세서(510a~510nd)를 포함한다. Mux/Demux(508)는 H _eff (m)의 N_S개의 공간 채널에 대한 N_S개의 검출 심벌 스트림을 N_D개의 데이터 스트림에 대한 N_D개의 검출된 심벌 스트림으로 다중화/역다중화한다. Mux/Demux(508)는 도 4의 송신 엔티티(310)에서의 Mux/Demux(420)와 상보적인 방식으로 동작한다. 각각의 데이터 스트림 프로세서(510) 내에서, 심벌 디매핑 유닛(512)이 관련 데이터 스트림에 대해 검출된 심벌들을 그 스트림에 사용되는 변조 방식에 따라 복조하여 복조 데이터를 제공한다. 채널 디인터리버(514)는 복조된 데이터를 송신 엔티티(310)에 의해 그 스트림에 수행된 인터리빙에 상보적인 방식으로 디인터리빙한다. 디코더(516)는 디인터리빙된 데이터를 그 스트림에 대해 송신 엔티티(310)에 의해 수행된 인코딩에 상보적인 방식으로 디코딩한다. 예를 들어, 송신 엔티티(310)에서 터보 또는 컨볼루션 코딩이 각각 수행된다면, 디코더(516)에는 터보 디코더 또는 비터비 디코더가 사용될 수 있다. 디코더(516)는 각각의 데이터 심벌 블록에 대한 디코딩 데이터 패킷을 제공 한다. C. MIMO - OFDM 시스템

OFDM에 의해, N_F개까지의 변조 심벌이 각각의 OFDM 심벌 주기로 N_F개의 부대역 상에서 전송될 수 있다. 송신 전에, 이들 변조 심벌은 N_F-포인트 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 이용하여 시간 영역으로 변환되어 N_F의 시간 영역 칩을 포함하는 "변환" 심벌을 생성한다. 주파수 선택 페이딩에 의해 발생하는 심벌간 간섭(ISI)에 대항하기 위해, 각각의 변환 심벌의 일부(또는 N_cp 칩)가 반복되어 대응하는 OFDM 심벌을 형성한다. 각각의 OFDM 심벌은 하나의 OFDM 심벌 주기로 전송되며, 이 심벌 주기는 N_F + N_cp 칩 주기이고, N_cp는 주기적 프리픽스 길이이다.

OFDM을 이용하는 MIMO 시스템(즉, MIMO-OFDM 시스템)의 경우, 데이터 전송에 사용되는 부대역 각각에 대해 공간 확산이 수행될 수 있다. 따라서 전송 스팬에 대한 인덱스(m)는 부대역(k) 및 OFDM 심벌 주기(n)에 대해 k, n으로 치환된다. 각각의 부대역(k)에 대해 각각의 OFDM 심벌 주기(n)로 하나의 벡터 s (k, n)가 형성될 수 있다. 각 벡터 s (k, n)는 OFDM 심벌 주기(n)로 부대역(k)에 대한 H _eff (k, n)의 N_S개의 공간 채널에 의한 전송을 위해 N_S개까지의 데이터 심벌을 포함한다. N_F개까지의 벡터 s (k, n)(k = 1 ... N_F)는 N_F개의 부대역 상에서 1 OFDM 심벌 주기로 동시에 전송될 수 있다.

N_D개의 데이터 심벌 블록으로 이루어진 세트가 MIMO-OFDM 시스템에서 다양한 방식으로 전송될 수 있다. 예를 들어, N_F개의 부대역 각각에 대한 벡터 s (k, n)의 하나의 엔트리로서 각 데이터 심벌 블록이 전송될 수 있다. 이 경우, 각 데이터 심벌 블록은 N_F개의 모든 부대역 상에서 전송되며 주파수 다이버시티를 달성한다. 각각의 데이터 심벌 블록은 또한 하나 또는 다수의 OFDM 심벌 주기에 미칠 수 있다. 따라서 각 데이터 심벌 블록은 주파수(시스템 설계에 의해) 및/또는 시간 차원 플러스 공간 차원(공간 확산에 의해)에 미칠 수 있다.

조종 행렬 또한 MIMO-OFDM 시스템에 대해 다양한 방식으로 선택될 수 있다. 부대역에 대한 조종 행렬은 상술한 바와 같이 결정론적, 의사 랜덤 또는 순열 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 세트의 L개의 조종 행렬이 OFDM 심벌 주기(n)에서 부대역(1~N_F), 그 다음 OFDM 심벌 주기(n+1)에서 부대역(1~N_F) 등 순차적으로 순환하고 선택될 수 있다. 전송 스팬은 하나 또는 다수의 부대역 및 하나 또는 다수의 OFDM 심벌 주기를 커버하도록 정의될 수 있다. 세트의 조종 행렬의 수는 부대역 수보다 적을 수도 있고, 같을 수도 있고, 더 많을 수도 있다. 상술한 세 가지 경우, 즉 L = N_M, L < N_M, L > N_M 또한 부대역에 적용될 수 있으며, N_M은 N_F로 대체된다.

MIMO-OFDM 시스템에서, 각 송신기 유닛(332)은 관련 송신 안테나의 N_F개의 모든 부대역에 대한 송신 심벌에 OFDM 변조를 수행하여 대응하는 OFDM 심벌 스트림 을 취득한다. 각 송신기 유닛(332)은 추가로 OFDM 심벌 스트림을 조절하여 변조 신호를 생성한다. 각 수신기 유닛(354)은 그 수신 신호에 대해 상보성 OFDM 복조를 수행하여 수신 데이터 심벌 및 수신 파일럿 심벌을 취득한다. OFDM 변조 및 복조는 공지되어 있으며 여기서는 설명하지 않는다. D. 조종 행렬 생성

공간 확산에 사용되는 조종 행렬은 유니타리 행렬이어야 하며 다음 조건을 만족해야 한다: V ^H (i)· V (i) = I , i = 1 ... L, 식(5) 여기서 " ^H "는 켤레 전치를 나타낸다. 각 조종 행렬은 N_S개의 열을 포함하며

로서 표현될 수 있다. 소정의 조종 행렬 V (i)에 대해, 식(5)의 조건은 (1) V (i)의 각 열이 단위 길이를 갖거나 ∥ v _a (i)∥= v _a ^H (i)· v _a (i) = 1(a = 1 ... N_S)이어야 하고, (2) V (i)의 임의의 두 열의 에르미트 내적이 0이거나 v _a ^H (i)· v _a (i) = 0(a = 1 ... N_S, b = 1 ... N_S, a≠b)이어야 한다는 것을 나타낸다. 이 조건은 조종 행렬 V (i)을 사용하여 동시에 전송되는 N_S개의 데이터 심벌이 동일한 전력을 갖고 전송 전에 서로 직교함을 확실하게 한다.

일부 조종 행렬들은 상관하지 않는 임의의 두 조종 행렬 사이의 상관이 0이 거나 낮은 값을 갖도록 상관하지 않을 수도 있다. 이 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다: C (ij) = V ^H (i)· V (j)

0 , i = 1 ... L, j = 1 ... L, i≠j, 식(6) 여기서 C (ij)는 V (i) 및 V (j)에 대한 상관 행렬이고, 0 은 모두 0으로 이루어진 행렬이다.

세트의 모든 조종 행렬에 대해 식(6)의 조건을 만족시키는 것은 어려울 수도 있다. 조종 행렬은 가능한 모든 조종 행렬 쌍에 대한 상관 행렬의 최대 에너지가 최소화되도록 유도될 수 있다. 소정의 조종 행렬 쌍에 대한 상관 행렬 C (ij)는 식(6)에 나타낸 바와 같이 계산될 수 있다. C (ij)의 에너지는

로 계산될 수 있으며, c _m,n (ij)은 C (ij)의 제 m 행 제 n 열의 원소이다. 에너지 E(ij)는 (1) C ^H (ij)· C (ij)의 자취 및 (2) C (ij)의 프로베니우스 기준의 제곱이다. 조종 행렬은 모든 조종 행렬 쌍의 최대 에너지 E(ij)가 최소화되도록 생성된다.

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 { V }는 다양한 방식으로 생성될 수 있으며, 그 중 일부는 하기에 설명한다. 조종 행렬 세트는 미리 계산되어 송신 및 수신 엔티티에 저장되고, 이 후 필요할 때 사용하기 위해 검색될 수 있다. 대안으로, 조종 행렬들은 필요할 때 실시간으로 계산될 수도 있다.

도 6은 조종 행렬 세트 { V }를 생성하기 위한 제 1 방식의 예시적인 프로세스 (600)를 나타낸다. 처음에, 생성될 제 1 조종 행렬에 대해 인덱스(i)가 1로 설정된다(블록(612)). 랜덤 변수들로 이루어진 N_S×N_T 행렬 G 가 생성된다(블록(614)). G 의 원소들은 각각 0 평균 및 단위 분산을 갖는 독립적이고 같은 분포를 따르는(IID) 복소 가우시안 랜덤 변수이다. R = G ^H· G 로서 G 의 N_T×N_T 상관 행렬이 계산된다(블록(616)).

그 다음, G 의 상관 행렬의 고유값 분해가 다음과 같이 수행된다(블록(618)): R = E · D · E ^H 식(7) 여기서 E 는 R 의 고유 벡터의 N_T×N_S 유니타리 행렬; D 는 R 의 고유값의 N_S×N_S 대각선 행렬이다. 대각선 행렬 D 는 대각선을 따라 음이 아닌 실수값을 포함하고 나머지는 0이다. 이들 대각선 엔트리는 R 의 고유값이라 하며, G 의 N_S개의 고유 모드에 대한 전력 이득을 나타낸다.

고유 벡터 행렬 E 와 세트에 대해 이미 생성된 각각의 조종 행렬과의 상관이 확인된다(블록(620)). 제 1 조종 행렬에 대해 블록(620)은 건너뛴다. 확인은 예를 들어 (1) 행렬 E 와 이미 생성된 각각의 조종 행렬 V (j)(j = 1 ... (i-1))과의 상관 행렬 C (j)를 계산하고, (2) 상술한 바와 같이 각 상관 행렬 C (j)의 에너지를 계산하고, (3) 임계값에 대해 각 상관 행렬의 에너지를 비교하여, (4) i-1개의 모든 상관 행렬에 대한 에너지가 임계값보다 작으면 저 상관을 선언함으로써 이루어질 수 있다. 저 상관을 확인하기 위한 다른 검사가 사용될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 그 다음, 고유 벡터 행렬 E 에 대해 저 상관 기준을 만족하는지 여부에 대한 판단이 이루어진다(블록(622)). 행렬 E 와 이전에 생성된 임의의 조종 행렬과의 상관이 임계값을 초과한다면 저 상관 기준을 만족하지 않는다. 그러한 경우라면, 프로세스는 블록(614)으로 돌아가 다른 행렬 G 를 생성한다. 그렇지 않고 저 상관 기준을 만족한다면, 조종 행렬 V (i)는 행렬 E 와 같게 설정된다(블록(624). 조종 행렬 V (i)는 식(7)에 나타낸 바와 같이 고유값 분해를 통해 행렬 E 가 얻어지기 때문에 유니타리 행렬이다.

세트에서 L개의 모든 조종 행렬이 생성되었는지에 관한 판단이 이루어진다(블록(626)). 대답이 '아니오'라면, 인덱스(i)가 증분되고(블록(628)), 프로세스는 블록(614)으로 돌아가 다음 조종 행렬을 생성한다. 그렇지 않으면, 프로세스가 종료한다.

프로세스(600)로 생성된 조종 행렬은 (1) 그 상관 행렬에 대해 가장 높은 에너지를 갖는 조종 행렬 쌍을 식별하고, (2) (결과적인 행렬 또한 유니타리 행렬이 되도록) 조종 행렬 앞에 유니타리 행렬을 곱하여 2개의 조종 행렬을 "분리"함으로써 개선될 수 있다. 전치 곱을 위한 유니타리 행렬은 2개의 조종 행렬을 결정론적 또는 랜덤 방식으로 변형하도록 선택될 수 있다. 프로세스는 상관 행렬의 최대 에너지가 더 감소할 수 없을 때까지 반복될 수 있다.

제 2 방식에서는, 독립적으로 균등하게 분포된 (log₂L)+1개의 유니타리 행렬로 이루어진 세트를 기초로 L개의 조종 행렬로 이루어진 세트가 생성된다. 랜덤 유니타리 행렬은 그 확률 분포가 임의의 결정론적 N_T×N_T 유니타리 행렬의 전치 곱에 의해 변하지 않는다면 균등하게 분포된다. 세트의 조종 행렬에 대한 인덱스(i)는 i = l₁l₂...l_Q 로 나타낼 수 있으며, Q = log₂L, l₁ 은 인덱스(i)의 제 1 비트이고, l_Q 는 인덱스(i)의 마지막 비트이며, 각 비트는 0 또는 1의 값을 가질 수 있다. L개의 조종 행렬은 다음과 같이 생성될 수 있다:

, l₁ , l₂ , ..., l_Q ∈ {0, 1} 식(8) 여기서 V ₀는 N_T×N_S의 독립적이고 균등한 분포를 따르는 유니타리 행렬;

(j = 1 ... Q)는 N_T×N_T의 독립적이고 균등한 분포를 따르는 유니타리 행렬이다. 행렬 V ₀는 예를 들어

로 정의될 수 있으며,

는 N_S×N_S의 항등 행렬이다. 제 2 방식은 T.L. Marzetta 등에 의한 "구조화 단위 공간-시간 자동 코딩 배열"(2002년 4월 정보 이론에 관한 IEEE 보고서 Vol. 48, No 4)에 보다 상세히 기재되어 있다.

제 3 방식에서는, 다음과 같이 N_T-차원 복소 공간에서 최초 단위 조종 행렬 V (1)을 연속적으로 회전시킴으로써 L개의 조종 행렬로 이루어진 세트가 생성된다:

, i = 1 ... L-1, 식(9) 여기서

는 다음과 같이 정의될 수 있는 N_T×N_T 대각선 유니타리 행렬이다:

, 식(10)

은 N_T개의 다른 값이며, 각각 0 내지 L-1의 범위 내에 있고, 행렬

에 의해 생성된 결과적인 조종 행렬들 사이의 상관이 가능한 한 낮도록 선택된다.

의 N_T개의 대각선 원소들은 1의 L 제곱근이다. 최초 단위 조종 행렬 V (1)은 N_T×N_T 푸리에 행렬 D 의 N_S개의 서로 다른 열로 형성될 수 있으며, (n, m)번째 엔트리 w_n,m 은 다음과 같이 주어진다:

, n = {1 ... N_T}, m = {1 ... N_T}, 식(11) 여기서 n은 행 인덱스이고 m은 열 인덱스이다. 제 3 방식은 B.M. Hochwald 등에 의한 "단위 공간-시간 배열의 계통적 설계"(2000년 9월 정보 이론에 관한 IEEE 보고서 Vol. 46, No 6)에 보다 상세히 기재되어 있다.

제 4 방식에서는, 기본 행렬 B 및 다른 스칼라에 의해 L개의 조종 행렬로 이루어진 세트가 생성된다. 기본 행렬은 왈시 행렬일 수도 있고, 푸리에 행렬 또는 다른 행렬일 수도 있다. 2×2 왈시 행렬은

로 나타낼 수 있다. 다 음과 같이, 더 작은 크기의 왈시 행렬 W _N _×N으로부터 더 큰 크기의 왈시 행렬 W _2N×2N이 형성될 수도 있다:

식(12) 왈시 행렬은 2의 제곱인 차원을 갖는다. 임의의 제곱 차원(예를 들어, 2, 3, 4, 5 등)의 푸리에 행렬이 식(11)에 나타낸 바와 같이 형성될 수 있다.

N_T×N_T 왈시 행렬 W , 푸리에 행렬 D , 또는 다른 행렬이 기본 행렬 B 로 사용되어 다른 조종 행렬을 형성할 수도 있다. 기본 행렬의 각각의 행(2~N_T)에는 M개의 서로 다른 가능한 스칼라 중 하나가 독립적으로 곱해질 수 있으며, M > 1이다. N_T - 1개의 행에 대한 M개의 스칼라의

개의 다른 순열로부터

개의 다른 조종 행렬이 취득될 수 있다. 예를 들어, 각각의 행(2~N_T)에는 +1, -1, +j 또는 -j의 스칼라가 독립적으로 곱해질 수 있으며,

이다. N_T = 4, M = 4인 경우, 4개의 다른 스칼라에 의해 기본 행렬 B 로부터 64개의 다른 조종 행렬이 생성될 수 있다. 다른 스칼라, 예를 들어 e ^± ^j ³ ^π/ ⁴, e ^± ^jπ/ ⁴, e ^± ^jπ/ ⁸ 등에 의해 추가 조종 행렬들이 생성될 수 있다. 일반적으로, 기본 행렬의 각 행에는 e ^j ^θ 형태를 갖는 임의의 스칼라가 곱해질 수 있으며, θ는 임의의 위상 값일 수 있다.

로서 N_T×N_T 조종 행렬이 생성될 수 있으며,

이고, B (i)는 기본 행렬 B 로 생성된 제 i 행렬이다.

에 의한 스케일링은 V (i)의 각 열이 확실히 단위 제곱을 갖게 한다.

조종 행렬 세트를 생성하는데 다른 방식들이 사용될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 일반적으로, 조종 행렬은 의사 랜덤 방식(예를 들어, 제 1 방식) 또는 결정론적 방식(예를 들어, 제 1 및 제 3 방식)으로 생성될 수 있다. E. 성능

도 7은 예시적인 MIMO 시스템에 대해 달성되는 전체 스펙트럼 효율의 누적 분포 함수(CDF)의 그래프를 나타낸다. 이 MIMO 시스템에서, 송신 엔티티는 4개의 송신 안테나(N_T = 4)를 구비하고, 수신 엔티티는 4개의 수신 안테나(N_R = 4)를 구비한다. MIMO 채널은 식(1)에 대해 상술한 바와 같이 가정한다. 수신기 공간 처리 전에 수신된 심벌들의 SNR인 수신 SNR은 20㏈로 가정한다. 수신 엔티티는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 수신기 공간 처리 기술을 사용하는 것으로 가정한다.

그래프(710)는 공간 확산이 수행되지 않은 경우의 전체 스펙트럼 효율의 CDF를 나타낸다. 스펙트럼 효율은 bps/㎐ 단위로 주어진다. 소정의 스펙트럼 효율 x에 대해, CDF는 전체 스펙트럼 효율의 확률이 x보다 낮음을 지시한다. 예를 들어, 포인트(712)는 전체 스펙트럼 효율의 1%(10^-2) 확률이 공간 확산 없이 9bps/㎐보다 낮음을 지시한다. 송신 엔티티가 데이터를 인코딩하여 총 9bps/㎐의 속도로 전송한다면, 수신 엔티티가 데이터를 정확히 디코딩하지 않을 1% 확률이 있다. 이 확률은 일반적으로 "정전" 확률이라고도 한다.

그래프(720, 730, 740)는 각각 4, 16 및 64개의 조종 행렬을 사용하여 공간 확산에 의해 달성된 전체 스펙트럼 효율의 CDF를 나타낸다. 포인트(722, 732, 742)는 전체 스펙트럼 효율의 1% 확률이 각각 4, 16 및 64개의 조종 행렬에 의해 각각 12.5, 14.6 및 15.8bps/㎐보다 낮음을 지시한다. 1% 불능(outage) 확률의 경우, 공간 확산의 사용은 예시적인 MIMO 시스템에 대한 전체 스펙트럼 효율을 9bps/㎐에서 (64개의 조종 행렬에 의한) 약 15.8bps/㎐로 향상시킨다. 라인(750)은 50% 확률에 대한 것이며, 4가지 경우에 대한 평균 전체 스펙트럼 효율을 결정하는데 기준이 될 수 있다.

도 7은 어떤 특정 가정에 의한 예시적인 MIMO 시스템의 성능을 나타낸다. 일반적으로, 향상된 양은 각종 요소, 예를 들어 MIMO 채널의 특성, 송신 및 수시 안테나 수, 수신 엔티티에 사용되는 공간 처리 기술, 데이터 전송에 사용되는 코딩 및 변조 방식 등에 좌우될 수 있다. 2. MISO 시스템

MISO 시스템은 데이터 전송을 위해 송신 엔티티의 다수의(N_T) 송신 안테나 및 수신 엔티티의 단일 수신 안테나를 사용한다. N_T개의 송신 안테나 및 단일 수신 안테나에 의해 형성된 MISO 채널은 단일 공간 채널로 구성된다. MISO 채널은 1×N_T 채널 응답 행 벡터 h 에 의해 특성화될 수 있으며, h =

이고, j = 1 ... N_T에 대한 엔트리(h _j )는 송신 안테나(j)와 단일 수신 안테나 사이의 결합을 나타낸다.

성능이 최악의 경우의 채널 상태에 의해 좌우되지 않도록 단일 안테나 수신 엔티티에 의해 인식되는 유효 MISO 채널을 랜덤화 하는데 공간 확산이 사용될 수 있다. MISO 시스템의 경우, 송신 엔티티는 조종 벡터 세트로 공간 확산을 수행한다.

MISO 시스템에서 공간 확산을 위한 송신 엔티티에서의 공간 처리는 다음과 같이 나타낼 수 있다: x _miso (m) = v (m)· s (m), 식(13) 여기서 s (m)은 전송 스팬(m)으로 전송될 데이터 심벌; v (m)은 전송 스팬(m)에 대한 N_T×1 조종 벡터; x _miso (m)은 N_T개의 송신 안테나로부터 전송 스팬(m)으로 전송될 N_T개의 송신 심벌을 갖는 N_T×1 벡터이다.

L개의 조종 벡터로 이루어진 세트가 생성될 수 있으며, { v }, 또는 v (i)(i=1 ... L)로 나타낼 수 있다. 각각의 전송 스팬(m)에 대해 세트에서 하나의 조종 벡터가 선택될 수 있다(예를 들어, 조종 행렬에 대해 상술한 것과 비슷하게 의사 랜덤 또는 결정론적 방식으로). 송신 엔티티는 해당 전송 스팬에 대해 선택된 조종 벡터 v (m)로 각각의 전송 스팬(m)에 대한 공간 처리를 수행한다.

공간 확산에 의해 수신 엔티티에서 수신된 심벌들은 다음과 같이 나타낼 수 있다: r(m) = h (m)· v (m)·s(m) + n(m) = h _eff (m)·s(m) + n(m) , 식(14) 여기서 r(m)은 전송 스팬(m)에 대한 수신 심벌; h _eff (m)은 전송 스팬(m)에 대한 유효 채널 응답이며, h _eff (m) = h (m)· v (m)이고; n(m)은 전송 스팬(m)에 대한 잡음이다.

식(14)에 나타낸 바와 같이, 송신 엔티티에 의해 수행된 공간 확산 때문에, 데이터 심벌 스트림은 유효 채널 응답 h_eff (m)을 유지하며, 이는 실제 채널 응답 h (m) 및 조종 벡터 v (m)을 포함한다. 수신 엔티티는 수신된 심벌 r(m)에 대해 유효 채널 응답 추정치

로 검출(예를 들어, 매칭 필터 또는 등화)을 수행하여 공지된 바와 같이 검출 심벌

을 취득할 수 있다. 수신 엔티티는 검출된 심벌 r(m)을 더 처리(예를 들어, 복조, 디인터리빙 및 디코딩)하여 디코딩 데이터를 취득한다.

MISO 시스템에서 공간 확산에 사용되는 조종 벡터는 데이터 심벌에 사용되는 송신 전력이 공간 확산에 의해 달라지지 않도록 동일한 에너지(예를 들어, ∥ v (i)∥² = v ^H (i)· v (i) = 1(i = 1 ... L))를 가져야 한다. 일부 조종 벡터들은 상관하지 않는 임의의 두 조종 벡터 사이의 상관이 0이거나 낮은 값을 갖도록 상관하지 않을 수도 있다. 이 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다: c(ij) = v ^H (i)· v (j)

0 , i = 1 ... L, j = 1 ... L, i≠j, 식(15) 여기서 c(ij)는 조종 벡터 v (i)와 v (j)와의 상관 행렬이다.

L개의 조종 벡터로 이루어진 세트는 다양한 방식으로(예를 들어, 조종 행렬에 대해 상술한 것과 비슷한 의사 랜덤 또는 결정론적인 방식으로) 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이 생성된 조종 행렬의 열은 공간 확산을 위한 조종 벡터에 사용될 수도 있다.

여기서 설명한 공간 확산 기술은 여러 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 송신 엔티티에서 공간 확산을 수행하는데 사용되는 처리 유닛은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPD), 프로그램 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다. 수신기에서 공간 처리를 수행하는데 사용되는 처리 유닛 또한 하나 이상의 ASIC, DSP, 프로세서 등에 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현의 경우, 공간 확산 기술은 여기서 설명한 기능들을 수행하 는 모듈(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(예를 들어, 도 3의 메모리 유닛(342, 382)에 저장될 수 있고 프로세서(예를 들어, 제어기(340, 380))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 메모리 유닛은 공지된 각종 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.

여기서 특정 섹션을 찾아내는데 도움이 되고 참조가 되도록 제목이 포함된다. 제목은 여기서 설명한 개념들의 범위를 한정하는 것이 아니며, 이러한 개념은 전체 명세서 전반에 걸쳐 다른 섹션에서의 응용성을 가질 수 있다.

개시된 실시예들의 상기 설명은 당업자들이 본 발명을 제작하거나 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자들에게 명백하며, 본원에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 진의 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타낸 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 새로운 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다.

Claims

무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 전송을 위한 데이터를 처리하는 방법으로서,

데이터를 처리하여 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 취득하는 단계; 및

다수의 조종 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 공간 처리를 수행하여 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌들 시퀀스들을 취득하는 단계를 포함하며,

상기 다수의 조종 행렬은 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대한 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화하는, 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터를 처리하여 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 취득하는 단계는,

데이터를 인코딩하여 적어도 하나의 코딩된 데이터 블록을 생성하는 단계; 및

각각의 코딩된 데이터 블록을 심벌 매핑하여 대응하는 데이터 심벌들 블록을 취득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 단계; 및

각각의 데이터 심벌들 부대역에 대한 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하며,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 공간 처리를 수행하는 단계는 각각의 데이터 심벌들 부대역에 대해 선택된 상기 부대역에 선택된 조종 행렬로 공간 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 분할하는 단계는,

단일 데이터 심벌들 블록을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 분할하는 단계는,

다수의 데이터 심벌들 블록들을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 분할하는 단계는,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 각각의 부대역이 상기 적어도 하나의 블록 각각으로부터의 데이터 심벌들을 포함하도록 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 공간 처리된 데이터 심벌들의 다수의 부대역들을 각각의 전송 스팬에서 하나의 부대역씩 다수의 전송 스팬에서 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 송신 안테나로부터 공간 처리된 데이터 심벌들의 각각의 부대역을 1 심벌 주기에서 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 송신 안테나로부터 공간 처리된 데이터 심벌들의 각각의 부대역을 적어도 하나의 주파수 부대역의 각 그룹 상에서 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 송신 안테나로부터 상기 다수의 송신 심벌들 시퀀스들을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 행렬을 결정론적 방식으로 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 상기 L개의 조종 행렬을 순차적으로 순환시킴으로써 다수의 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 행렬을 의사 랜덤 방식으로 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데 이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 데이터 심벌들 부대역들 각각에 대해 서로 다른 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 부대역 중에서 L개의 부대역으로 이루어진 각 서브세트에 대해 서로 다른 순서의 L개의 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 조종 행렬은 유니타리(unitary) 행렬인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 조종 행렬은 임의의 두 조종 행렬 사이에 낮은 상관을 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

기본 행렬 및 다수의 스칼라로 상기 다수의 조종 행렬을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

최초 유니타리 행렬 및 1의 L 제곱근으로 이루어진 대각선 행렬을 기초로 상기 다수의 조종 행렬을 생성하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

독립적으로 균등한 분포를 따르는 유니타리 행렬 세트를 기초로 상기 다수의 조종 행렬을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 위해 상기 다수의 송신 심벌들 시퀀스들을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

데이터 전송에 사용되는 다수의 주파수 부대역 각각에 대해 서로 다른 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 단계를 더 포함하며, 각각의 데이터 심벌들 부대역은 적어도 하나의 주파수 부대역의 각 그룹상에서 상기 다수의 송신 안테나로부터의 전송을 위해 지정되며, 상기 공간 처리를 수행하는 단계는 적어도 하나의 주파수 부대역의 각 그룹에 대해 상기 다수의 조종 행렬의 각각의 조종 행렬로 상기 데이터 심벌들 부대역에 공간 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

데이터를 처리하여 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 취득하는 데이터 프로세서; 및

다수의 조종 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 공간 처리를 수행하여 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌들 시퀀스들을 취득하는 공간 프로세서를 포함하며,

상기 다수의 조종 행렬은 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화하는, 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 25 항에 있어서,

데이터가 인코딩되어 적어도 하나의 코딩된 데이터 블록을 생성하고, 각각의 코딩된 데이터 블록은 매핑되어 대응하는 데이터 심벌들 블록을 취득하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 다수의 조종 행렬은 유니타리 행렬인 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 공간 프로세서는 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하고, 상기 다수의 조종 행렬 중 하나로 상기 다수의 데이터 심벌들 부대역들 각각에 공간 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 28 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 상기 다수의 데이터 심벌들 부대역 각각에 대한 조종 행렬을 선택하는 제어기를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 제어기는 L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 행렬을 결정론적 방식으로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 제어기는 L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 행렬을 의사 랜덤 방식으로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 MIMO 시스템은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

데이터를 처리하여 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 취득하는 수단; 및

다수의 조종 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 공간 처리를 수행하여 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌들 시퀀스들을 취득하는 수단을 포함하며,

상기 다수의 조종 행렬은 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MIMO 채널을 랜덤화하는, 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 수단; 및

상기 다수의 데이터 심벌들 부대역 각각에 대한 조종 행렬을 선택하는 수단을 더 포함하며,

상기 공간 처리를 수행하는 수단은 상기 다수의 데이터 심벌들 부대역들 각각에 대해 상기 부대역에 대해 선택된 조종 행렬로 공간 처리를 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 다수의 조종 행렬은 유니타리 행렬인 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 33 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 상기 다수의 조종 행렬을 결정론적 방식으로 선택하는 수단을 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 33 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 상기 다수의 조종 행렬을 의사 랜덤 방식으로 선택하는 수단을 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하 는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
무선 다중 입력 단일 출력(MISO) 통신 시스템에서 전송을 위한 데이터를 처리하는 방법으로서,

데이터를 처리하여 데이터 심벌들 블록을 취득하는 단계; 및

다수의 조종 벡터로 상기 데이터 심벌들 블록에 공간 처리를 수행하여 다수의 송신 안테나에 대한 다수의 송신 심벌 시퀀스를 취득하는 단계를 포함하며,

상기 다수의 조종 벡터는 상기 데이터 심벌들 블록에 대해 수신 엔티티에 의해 유지되는 유효 MISO 채널을 랜덤화하는, 데이터 처리 방법.
제 38 항에 있어서,

상기 데이터 심벌들 블록을 다수의 데이터 심벌들 부대역들로 분할하는 단계; 및

상기 다수의 데이터 심벌들 부대역들 각각에 대한 조종 벡터를 선택하는 단계를 더 포함하며,

상기 데이터 심벌들 블록에 공간 처리를 수행하는 단계는 상기 다수의 데이터 심벌들 부대역들 각각에 대해 상기 부대역에 대해 선택된 조종 벡터로 공간 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 38 항에 있어서,

상기 다수의 조종 벡터 중에서 임의의 조종 벡터 쌍은 낮은 상관을 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 38 항에 있어서,

기본 행렬 및 적어도 하나의 스칼라로 상기 다수의 조종 벡터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 38 항에 있어서,

L개의 조종 벡터로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 벡터를 결정론적 방식으로 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 38 항에 있어서,

L개의 조종 벡터로 이루어진 세트 중에서 다수의 조종 벡터를 의사 랜덤 방식으로 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터 전송을 수신하는 방법으로서,

MIMO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 행렬로 공간 처리된 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대한 수신 데이터 심벌을 취득하는 단계;

상기 MIMO 채널 및 상기 다수의 조종 행렬에 의해 형성된 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 취득하는 단계; 및

상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하여 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 수신 방법.
제 44 항에 있어서,

각각의 전송 스팬에 대한 조종 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하며, 상기 수신기 공간 처리를 수행하는 단계는 상기 전송 스팬에 대해 선택된 조종 행렬을 기초로 각각의 전송 스팬에 대한 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 수신 방법.
제 44 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 처리하여 상기 적어도 하나의 데이터 심벌들 블록에 대한 디코딩 데이터를 취득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 수신 방법.
제 44 항에 있어서,

상기 다수의 조종 행렬은 유니타리 행렬인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 수신 방법.
무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

MIMO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 행렬로 공간 처리된 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌을 취득하는 다수의 수신기 유닛;

상기 MIMO 채널 및 상기 다수의 조종 행렬에 의해 형성된 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 취득하는 채널 추정기; 및

상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하여 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득하는 공간 프로세서를 포함하는, 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 조종 행렬은 유니타리 행렬인 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
무선 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

MIMO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 행렬로 공간 처리된 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌을 취득하는 수단;

상기 MIMO 채널 및 상기 다수의 조종 행렬에 의해 형성된 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 취득하는 수단; 및

상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행 하여 상기 적어도 하나의 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득하는 수단을 포함하는, 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
제 50 항에 있어서,

L개의 조종 행렬로 이루어진 세트 중에서 각각의 전송 스팬에 대한 조종 행렬을 선택하는 수단을 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수이고, 상기 수신기 공간 처리를 수행하는 수단은 상기 전송 스팬에 대해 선택된 조종 행렬을 기초로 각각의 전송 스팬에 대한 수신 데이터 심벌에 수신기 공간 처리를 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 MIMO 통신 시스템의 장치.
무선 다중 입력 단일 출력(MISO) 통신 시스템에서 데이터 전송을 수신하는 방법으로서,

MISO 채널에 의한 전송 전에 다수의 조종 벡터로 공간 처리된 데이터 심벌 블록에 대한 수신 데이터 심벌을 취득하는 단계;

상기 MISO 채널 및 상기 다수의 조종 벡터에 의해 형성된 유효 MISO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 취득하는 단계; 및

상기 채널 응답 추정치로 상기 수신 데이터 심벌에 대한 검출을 수행하여 상기 데이터 심벌 블록에 대한 데이터 심벌 추정치를 취득하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 수신 방법.
제 52 항에 있어서,

L개의 조종 벡터로 이루어진 세트 중에서 각각의 전송 스팬에 대한 조종 벡터를 선택하는 단계를 더 포함하며, L은 1보다 큰 정수이고, 각 전송 스팬에 대한 상기 채널 응답 추정치는 상기 전송 스팬에 대해 선택된 조종 벡터를 기초로 취득되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 수신 방법.