KR101076255B1

KR101076255B1 - Ｍｉｍｏ 시스템에 대한 레이트 적응형 송신 방식

Info

Publication number: KR101076255B1
Application number: KR1020107013937A
Authority: KR
Inventors: 아브니시 아그라왈; 라지브 비자얀; 테이머 카도스
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2011-10-26
Also published as: BR0315308A; EP2317663B1; MXPA05003677A; US20100119005A1; JP4965127B2; US20040076124A1; CA2500175C; WO2004036767A3; NZ538660A; CN101697509B; RU2530992C2; TW200419967A; IL167299A; ATE518316T1; KR20100082386A; JP2011147146A; BRPI0315308B1; AU2003277399B2; EP1570579A4; TWI323986B

Abstract

가변 개수의 데이터 심볼 스트림을 송신할 수 있는, MIMO 시스템에 관한 레이트 적응형 송신 방식은, 각각의 데이터 심볼 스트림에 대해 송신 다이버시티를 제공하고, 시스템의 총 송신 전력 및 각각의 안테나의 최대 전력을 최대한 활용한다. 한 방법에서, 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림이 복수의 안테나로부터의 송신을 위해 수신된다. 각각의 데이터 심볼 스트림은 그 스트림에 할당되는 송신 전력량에 대응하는 각각의 웨이트로 스케일링된다. 스케일링된 데이터 심볼 스트림(들)은 송신 기저 행렬과 곱해져서 복수의 안테나에 대한 복수의 송신 심볼 스트림을 제공한다. 송신 기저 행렬 (예를 들어, Walsh-Hadamard 행렬 또는 DFT 행렬) 은 각각의 데이터 심볼 스트림이 모든 안테나로부터 송신되고 각각의 송신 심볼 스트림이 관련 안테나에 대한 최대 전력에서 (또는 그 근처에서) 송신되도록 정의된다.

Description

ＭＩＭＯ 시스템에 대한 레이트 적응형 송신 방식 {RATE ADAPTIVE TRANSMISSION SCHEME FOR MIMO SYSTEMS}

본 출원은 2002 년 10 월 16 일에 출원되고, 본 출원의 양수인에게 양도되어, 모든 목적을 위해 전체로서 참조되어 여기에 병합되는, 발명의 명칭이 "레이트 적응형 시스템에 대한 MIMO 시그널링 방식 (MIMO Signaling Schemes for Rate Adaptive Systems)" 인 미국 가출원 번호 제 60/419,319 호에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에 대한 레이트 적응형 송신 방식에 관한 것이다.

MIMO 시스템은 데이터 송신을 위해 다수 (N_T) 송신 안테나 및 다수 (N_R) 수신 안테나를 사용한다. N_T 개의 송신 안테나 및 N_R 개의 수신 안테나에 의해 형성되는 MIMO 채널은 N_S 개의 독립 채널들로 분해될 수도 있고, 여기서 N_S ≤ min{N_T, N_R} 이다. 각 N_S 개의 독립 채널들은 하나의 차원에 대응한다. 만약 다수의 송신 및 수신 안테나들에 의해서 생성된 추가적인 차원이 이용된다면, MIMO 시스템은 개선된 성능 (예를 들어, 더 높은 스루풋 및/또는 더 큰 신뢰도) 을 제공할 수 있다.

무선 통신 시스템에서, 송신되는 데이터는 일반적으로 데이터 심볼을 제공하기 위해 프로세싱된다 (예를 들어, 코딩 및 변조). MIMO 시스템에서, 데이터 심볼의 하나 이상의 스트림들은 송신기로부터 수신기로 전송될 수도 있다. 다수의 데이터 심볼 스트림들은 공간 멀티플렉싱을 사용하여 다수의 송신 안테나들로부터 병렬로 송신될 수도 있으며, 공간 멀티플렉싱은 MIMO 채널의 추가적인 차원을 활용한다. 높은 스루풋을 얻기 위해, 가능한 많은 데이터 심볼 스트림을 병렬로 송신하는 것이 바람직하다. 그러나, 송신될 데이터 심볼 스트림의 수와 이러한 스트림을 위해 사용될 수 있는 레이트는 일반적으로 채널 상태에 의존한다. (1) 각 안테나로부터 하나의 데이터 심볼 스트림을 송신하는 "안테나 멀티플렉싱" 방식 및 (2) MIMO 채널의 각 독립채널에서 하나의 데이터 심볼 스트림을 송신하는 "고유모드 (eigenmode) 멀티플렉싱" 방식을 포함하는, 공간 멀티플렉싱에 대한 다양한 송신방식이 현재 이용가능하다.

다른 방법으로, 단일 데이터 심볼 스트림은 데이터 송신의 신뢰도를 증가시키기 위해 송신 다이버시티 (diversity) 를 이용하여 다수 송신 안테나로부터 송신될 수도 있다. 다이버시티는, 데이터 심볼 스트림에 대하여 많은 전파경로를 제공하기 위해 다수의 송신 안테나 뿐만 아니라 다수의 수신 안테나를 사용함으로써 달성된다. 만약 더 큰 신뢰도가 요구되거나 또는 채널 상태가 너무 열악하여 하나의 데이터 심볼 스트림에 대해 모든 사용가능한 송신 전력을 사용하는 것이 더 좋다면 송신 다이버시티가 사용될 수도 있다. (1) 1998 년 10 월, IEEE JSAC "무선 통신에 관한 단순한 송신 다이버시티 (A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications)" 이라는 제목의 논문에서 S.M. Alamouti 에 의해 설명된 "공간-시간 다이버시티" 방식, 및 (2) 2000 년 신호, 시스템, 및 컴퓨터 (Signals, Systems and Computers) 에 관한 34 회 Asilomar 회의의, "피드백 지연을 이용하는 폐회로 송신 다이버시티의 성능 (Performance of Closed Loop Transmit Diversity with Feedback Delay)" 이라는 제목의 논문에서 B. Raghothaman 등에 의해 설명된 "지연 다이버시티" 방식을 포함하는, 송신 다이버시티에 관한 다양한 송신 방식이 현재 사용가능하다.

높은 성능을 얻기 위해, MIMO 시스템은, 공간 멀티플렉싱에 대한 하나 이상의 송신 방식 및 송신 다이버시티에 대한 하나 이상의 송신 방식을 지원하기 위해 설계될 수도 있다. 그러한 MIMO 시스템에 있어서, 임의의 소정의 송신 간격에서, 특정한 송신 방식이 채널 상태 및 원하는 결과 (예를 들어, 더 높은 스루풋 또는 더 큰 신뢰도) 에 따라서 사용을 위해 선택될 수도 있다. 하지만, 공간 멀티플렉싱에 대한 종래의 송신 방식은 송신 다이버시티에 대한 종래의 송신 방식과는 설계면에서 종종 매우 상이하다. 따라서, 만약 공간 멀티플렉싱 및 송신 다이버시티에 대한 다수의 (및 상이한 ) 송신 방식을 지원하기 위해서 시스템에서의 송신기와 수신기가 요구되면, 시스템에서의 송신기와 수신기의 복잡성은 크게 증가될 수도 있다. 또한, 높은 성능을 위해, 송신되는 데이터 심볼 스트림의 수에 관계없이, 시스템에 대해 사용가능한 총 송신 전력, 및 데이터 통신을 위한 각 N_T 개의 송신 안테나에 대해 사용가능한 최대 전력을 최대한 활용하는 것이 바람직하다.

따라서, 공간 멀티플렉싱을 지원하고, 송신 다이버시티를 제공하고, MIMO 시스템에서 사용가능한 송신 전력을 최대한 활용할 수 있는 송신방식에 대한 필요성이 당 기술분야에 필요하다.

MIMO 시스템에 대하여 공간 멀티플렉싱을 지원하고 송신 다이버시티를 제공하는 레이트 적응형 송신 방식이 여기에서 제공된다. 레이트 적응형 송신 방식은 많은 바람직한 특징들, (1) 가변 개수의 데이터 심볼 스트림의 송신을 지원하고, 그에 따라 그것을 레이트 적응형 시스템에서의 사용에 적합하게 만드는 것, (2) 각 데이터 심볼 스트림에 대한 송신 다이버시티를 제공하는 것, 및 (3) 송신되는 데이터 심볼 스트림의 개수에 상관없이, 각 송신 안테나에 대해 사용가능한 최대 전력이 데이터 통신을 위해 사용되도록 허용하여, 전력을 효율적으로 만드는 것을 포함한다. 레이트 적응형 방식은 단일-캐리어 MIMO 시스템에 매우 적합하고, 다수-캐리어 MIMO 시스템에 대해서도 또한 사용될 수도 있다.

일 실시형태에서, MIMO 시스템에서 송신을 위해 데이터를 프로세싱하는 일 방법이 제공된다. 그 방법에 따라서, 복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위해 적어도 하나의 데이터 심볼에 관한 스트림이 수신된다. 각 데이터 심볼 스트림은 그 데이터 심볼 스트림에 할당되는 송신 전력량에 대응하는 각각의 웨이트 (weight) 로 스케일링 (scaling) 된다. 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림의 모두에 할당되는 총 송신 전력량은 시스템에 대해 사용가능한 총 송신 전력 이하이다. 스케일링된 데이터 심볼 스트림(들)은 그 후, 하나의 송신 심볼 스트림이 송신 안테나 각각에 대한 것인 복수의 송신 심볼 스트림을 제공하기 위해 송신 기저 행렬 (basis matrix) 과 곱해진다.

송신 기저 행렬은 따라서 (1) 각 데이터 심볼 스트림이 복수의 송신 안테나로부터 송신되고, (2) 각 송신 심볼 스트림이 관련 안테나에 대해 사용가능한 최대 전력 (또는 그 근처) 에서 송신되는 것으로 정의된다. 송신 기저 행렬은 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬, 이산 푸리에 변환 (DFT) 행렬, 또는 어떤 다른 행렬일 수도 있다.

이하, 본 발명에 관한 다양한 양태 및 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 특징, 본질, 및 이점들은 참조되는 특징들은, 유사한 참조 문자들이 전체적으로 그에 상응하여 식별되는, 도면들을 참조하면서, 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1 은 레이트 적응형 송신 방식을 이용하여, N_T 개의 안테나로부터 N_D 개의 데이터 심볼 스트림을 송신하는 프로세스의 흐름도를 나타낸다.
도 2 는 MIMO 시스템에서의 송신기 시스템 및 수신기 시스템에 관한 블록도를 나타낸다.
도 3 은 레이트 적응형 송신 방식에 대한 송신기 및 수신기 시스템에서의 공간 프로세싱을 나타낸다.
도 4 는 송신기 시스템 내에서의 송신 (TX) 공간 프로세서에 관한 블록도를 나타낸다.

MIMO 시스템에 대한 레이트 적응형 송신 방식을 여기에서 설명한다. 다수-캐리어 MIMO 시스템에 있어서, 그 송신 방식은 데이터 송신에 대해 사용가능한 각각의 다수 캐리어에 대하여 사용될 수도 있다. 명확성을 위해, 레이트 적응형 송신 방식은 단일-캐리어 MIMO 시스템에 관하여 이하에서 설명된다.

단일-캐리어 MIMO 시스템이 있어서, N_T 개의 송신 안테나 및 N_R 개의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 N_S 개의 독립 채널들로 분해될 수도 있으며, N_S ≤ min{N_T, N_R} 이다. 독립 채널의 수는 MIMO 채널에 대한 고유모드의 수에 의해 결정되고, 그 고유모드의 수는 차례대로 N_T 개의 송신 안테나 및 N_R 개의 수신 안테나들 사이의 응답을 설명하는 채널 응답 행렬 H 에 의존한다. 간단히 하기 위해 아래의 설명은, N_T ≤ N_R 이고, 채널 응답 행렬 H 는 최대한의 랭크라고 가정한다 (즉, N_S = N_T ≤ N_R). 이러한 가정들을 가지면, 각 심볼 주기에 대하여, N_T 개의 심볼까지는 N_T 개의 송신 안테나로부터 병렬로 송신될 수도 있다.

단일-캐리어 MIMO 시스템에 관한 모델은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (1)

여기서 x 는 N_T 개의 송신 안테나로부터 송신되는 데이터 심볼에 대한 N_T 개의 엔트리를 갖는 {N_T×1} "데이터" 벡터이고;

y 는 N_R 개의 수신 안테나를 통해 수신되는 심볼에 대한 N_R 개의 엔트리를 갖는 {N_R×1} "수신" 벡터이고;

H 는 {N_R×N_T} 채널 응답 행렬이고; 그리고

n 은 가산 화이트 가우스 노이즈 (AWGN;additive white Gaussian noise) 의 벡터이다.

데이터 벡터 x 는 따라서 E[ xx ^H]= I 라고 가정되고, 여기서 E 는 기대값 연산자이고, " ^H" 는 전치 행렬 (conjugate transpose) 이고, I 는 대각선상이 1이고 그외 나머지 부분은 0 인 단위 행렬 (identity matrix) 이다. 벡터 n 은 0 의 평균값을 갖으며, 공분산행렬 Λ _n = σ² I , 여기서 σ² 는 노이즈의 변이 (variance) 라고 가정한다.

일반적인 시스템에서는, (1) 모든 N_T 개의 송신 안테나에 대해 사용될 수도 있는 총 송신 전력, P_tot, 및 (2) 각 송신 안테나에 대한 최대 또는 최고 전력 P_ant 에 대한 제약이 있다. 일반적으로, 단위 안테나 당 전력 P_ant 는 P_ant = P_tot/N_T 로 주어진다. 이러한 제약들은, (1) 각 송신 안테나를 구동하기 위해 사용되는 전력 증폭기의 제한, (2) 규제적 요구조건, 및 (3) 아마도 다른 요인들에 의해 부가될 수도 있다. 그러면 이러한 전력 제약들을 가진 MIMO 시스템의 모델은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식 (2)

여기서

는 전체 및 단위 안테나 당 전력 제약을 설명하는 스케일링 (scaling) 요소이다.

하나의 종래의 송신 방식에서, N_D 개의 데이터 심볼 스트림은 안테나 멀티플렉싱을 이용하여 N_T 개의 송신 안테나로부터 동시발생적으로 송신되고, 여기서 N_D 는 1 에서 N_T까지의 정수 (즉, N_T ≥ N_D ≥ 1) 중에서 임의의 상수일 수도 있다. 이러한 종래 방식에 있어서, 임의의 소정의 심볼 주기에서도, N_D 개의 데이터 심볼은 N_D 개의 안테나로부터 동시에 송신되고, (N_T - N_D) 개의 나머지 안테나는 사용되지 않는다. 만약 총 송신 전력 및 단위 안테나 당 전력이 상술한 바와 같이 제약된다면, 이러한 송신방식은, 데이터 통신을 위해 N_T 보다 적은 수의 안테나들이 사용되는 경우에, 전력 손실을 나타낼 것이고, 그것은 N_D ＜ N_T 인 경우이다. 단위 안테나 당의 전력 제약 때문에, N_D ＜ N_T 인 경우에 총 송신 전력 P_tot 의 많은 부분이 데이터 통신에 사용되는 N_D 개의 안테나에 할당될 수 없다. 또한, 만약 N_D 개의 데이터 심볼 스트림이 중복되는 (즉, 동일한) 스트림이면, 수신기에서 이러한 스트림의 소거의 위험이 존재한다.

송신할 데이터 심볼 스트림 관한 특정한 수는 예를 들어, 채널 상태, 송신하는 데이터량 등과 같은 다양한 요인들에 의존할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 상이한 독립 채널은 상이한 채널 상태를 경험할 수도 있고, 상이한 신호-대-잡음비 (SNR) 를 얻을 수도 있다. 랭크 부족의 MIMO 채널에 있어서, 최적의 전략은 N_T 보다 적은 데이터 심볼 스트림들을 송신하지만 더 높은 SNR 을 달성하는 데이터 심볼 스트림에 총 송신 전력 P_tot 의 많은 부분을 할당하는 것이다. 그러나, 각 데이터 심볼 스트림은 하나의 안테나로부터 송신되는, 상술한 안테나 멀티플렉싱 송신 방식에 대해서, 단위 안테나 당의 전력 제약 때문에 총 송신 전력의 최적 할당은 달성될 수 없다. 결과적으로, 성능에 있어서 약간의 손실이 발생할 것이다.

여기서 설명된 레이트 적응형 송신 방식은 공간 멀티플렉싱을 지원하고, 송신 다이버시티를 제공하고, 이하의 유익한 특징들을 갖는다.

ㆍ 주요 특징들을 유지하면서 동일한 송신 및 수신 공간 프로세싱을 이용하여 가변 개수의 데이터 심볼 스트림 (1 에서부터 N_T 까지) 의 송신을 지원한다.

ㆍ 모든 N_T 개의 송신 안테나로부터의 송신을 통하여 단일 데이터 심볼 스트림에 대해 공간-시간 다이버시티 방식보다 더 나은 성능을 제공한다.

ㆍ 송신되는 데이터 스트림의 수를 고려하지 않고, 각 N_T 개의 송신 안테나의 최대 전력 P_ant 이 데이터 통신을 위해 사용되도록 하고, 그에 따라, N_T 보다 적은 데이터 심볼 스트림이 송신되는 경우에 전력 손실이 없이 전력을 효율적으로 만든다.

ㆍ 송신되는 데이터 심볼 스트림 중의 총 송신 전력 P_tot 의 유동적 할당을 허용한다.

레이트 적응형 송신 방식 및 그 유익한 특징들은 이하 더욱 상세하게 설명된다.

단일-캐리어 MIMO 시스템에 대한, 및 레이트 적응형 송신 방식에 적용할 수 있는 일반적 모델은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (3)

여기서, M 은 {N_T × N_T} 송신 기저 행렬이고, 그것은 유니터리 (unitary) 행렬이다;

Λ 은 {N_T × N_T} 대각 행렬이다;

는 N_T 개의 송신 안테나로부터 전송되는 N_T 개의 송신 심볼을 가진 N_T 개의 엔트리를 가지는 {N_T × 1} "송신" 벡터 이다.

H _eff 는 "유효" 채널 응답 행렬이고, 그것은 H _eff = HM 으로 정의된다.

유니터리 행렬 U 는 U ^H U = I 로 특징지어지고, 이것은 유니터리 행렬의 각 열이 행렬의 다른 모든 열과 직교한다 (orthogonal) 는 것을 나타내고, 유니터리 행렬의 각 행도 또한 다른 모든 행과 직교한다는 것을 나타낸다. 대각 행렬 (diagonal matrix) Λ 은 대각선을 따라 음수가 아닌 실수를 포함하고, 그 외의 부분에서는 0 을 포함한다. 이러한 대각선 엔트리들은 송신되는 N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 할당되는 송신 전력량을 나타낸다.

이하 후술하는 바에 따르면, 총 송신 전력의 제약 P_tot 에 일치시키는 동안, 대각 행렬 Λ 은 상이한 송신 전력을 N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 할당하는 데에 이용될 수도 있다. 송신 기저 행렬 M 은 각 데이터 심볼 스트림이 N_T 개의 송신 안테나로부터 전송되도록 하고, 또한 각 송신 안테나의 최대 전력 P_tot 이 데이터 통신을 위해 이용되도록 한다.

식 (3) 으로부터, 송신 벡터

는 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (4)

k 번째 송신 안테나에 대한 송신 심볼

(즉, 송신 벡터

의 k 번째 성분) 은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

*

식 (5)

여기서, M _k _,i 는 송신 기저 행렬 M 의 k 번째 행과 i 번째 열의 성분이다;

λ_i,i 는 행렬 Λ 의 i 번째 대각 행렬의 성분이다;

χ_i 는 데이터 벡터 x 의 i 번째 성분이다;

는 송신 벡터

의 k 번째 성분이다;

K 는 모든 송신 안테나 (즉, K={1, 2, ..., N_T}) 의 집합이다.

식 (3) 은 식 (1) 및 식 (2) 모두를 포함하는 일반적인 모델을 나타낸다. 이것은 송신 기저 행렬 M 및 대각 행렬 Λ 을 적절히 정의함으로써 달성된다. 예를 들어, (1) 송신 기저 행렬 M 을 M =

으로 정의하고, 여기서 m _i 는 M 의 i 번째 열의 {N_T × 1} "인덱스" 벡터이고, i 번째 위치에서는 "1" 이며 다른 위치에서는 "0" 으로 정의되며, (2) 대각 행렬 Λ 을

로 정의함으로써, 식 (3) 은 식 (2) 와 동일하게 만들어질 수 있다. 그러나, 다른 이로운 특징들은 송신 기저 행렬 M 및 대각 행렬 Λ 을 후술하는 바와 같이, 몇몇 다른 방식으로 정의함으로써 획득될 수 있다.

다음의 분석에 있어서, 임의의 송신 기저 행렬 M 및 음수 아닌 대각선 엔트리를 지닌 임의의 대각 행렬 Λ 을 고려한다. 벡터 x 에 관한 송신 전력은 Λ 의 대각선 성분의 제곱이 합과 같다. 그러면 총 송신 전력 제약은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (6)

식 (5) 로부터, 각 N_T 개의 송신 안테나에 관한 송신 전력은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (7)

여기서, " ^*" 는 켤레복소수 (complex conjugate) 를 의미한다. 그러면 단위 안테나 당의 전력 제약은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (8)

식 (6) 에서 나타내고 있는 바와 같이 trace( Λ ²) ≤ P_tot 이므로, 식 (8) 의 단위 안테나 당 전력 제약은 그 성분들이 다음의 식을 만족하는 행렬 M 의 임의의 최대 랭크에 의해서도 만족될 수도 있다.

식 (9)

식 (9) 는 유효 행렬 M 의 성분이

와 동일한 크기를 갖는다는 것을 나타낸다. 식 (9) 는 단위 안테나 당의 전력 제약을 만족하는 데에 필요한 충분 조건 (그러나 필요 조건은 아님) 을 나타낸다.

행렬 M 는 단위 안테나 당의 전력 제약을 만족하면서 다양한 방식으로 정의될 수도 있다. 일 실시형태에서, 행렬 M 는 다음과 같이 정의된다:

식 (10)

여기서, W 는 왈쉬-하다마드 행렬이다. 예시로서, N_T = 4 에서, 왈쉬- 하다마드 행렬 W ₄ _×4 는 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (11)

더 큰 크기의 왈쉬-하다마드 행렬 W _2N _×2N 은 다음과 같이 정의될 수도 있다:

식 (12)

또 다른 실시형태에서, 행렬 M 은 다음과 같이 정의될 수도 있다:

식 (13)

여기서, Q 는 이산 푸리에 변환 (DFT) 행렬이다. 예시로서, N_T = 4 에서, DFT 행렬 Q ₄ _×4 는 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (14)

일반적으로, N×N DFT 행렬 Q _N _×N은 (k, i) 번째 엔트리,

가 다음과 같이 주어질 수 있도록 정의된다.

식 (15)

여기서, k 는 행렬 Q _N _× _N 의 행 인덱스이고 i 는 Q _N _× _N 의 열 인덱스이다. 행렬 M 은 또한 다양한 다른 행렬들로 정의될 수 있고, 이것은 본 발명의 범위 내에 있다.

적절한 송신 기저 행렬 M 및 적절한 대각 행렬 Λ 을 사용함으로써, 총 송신 전력 제약 및 단위 안테나 당의 제약은 모두 만족될 수 있다. 특히, 총 송신 전력 제약은 식 (6) 을 만족하도록 Λ 의 대각선 성분을 정의함으로써 만족될 수 있다. 그러면 단위 안테나 당 전력 제약은 식 (9) 를 만족도록 M 의 성분을 정의함으로써 만족될 수 있다. Λ 에서의 각 대각선 성분 λ_i,i 는 연관된 데이터 심볼 스트림 χ_i 를 위해서 사용하는 송신 전력량을 나타낸다. λ_i, _i ² ≤ P_tot 를 제외하고는, Λ 의 어떠한 개별적인 대각선 성분의 값에 대해서도 제약이 없기 때문에, 총 송신 전력 P_tot 는 총 송신 전력 및 단위 안테나 당의 전력 제약을 여전히 만족하면서, 다양한 방식으로 N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 할당될 수도 있다. 그러면 이것은 N_D 개의 데이터 심볼 스트림들 사이에서 사용가능한 송신 전력을 할당하는 데에 있어서 매우 큰 유동성을 제공한다.

레이트 적응형 송신 방식은 임의의 개수의 데이터 심볼 스트림들 (즉, N_D 는 1 에서 N_T 까지 중에 임의의 값일 수도 있다) 송신하기 위해 사용될 수도 있다. 송신기는 송신되는 데이터 심볼 스트림의 수에 상관없이 식 (4) 에 의해 나타내어진 공간 프로세싱을 수행한다. 데이터 벡터 x 는 N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 관하여 N_D 개의 0 이 아닌 엔트리를 포함하고, N_T - N_D 개의 0 엔트리를 포함한다. 각 N_D 개의 데이터 심볼 스트림은 행렬 Λ 에서 각각의 0 이 아닌 대각선 성분과 관련된다. 각 N_D 개의 데이터 심볼 스트림은 각각의 공간 채널 상의 송신을 위해 송신 기저 행렬 M 의 각 행을 이용하여 더욱 프로세싱되고, 그것은 유효 채널 응답 행렬 H _eff 의 특정 열 또는 고유 벡터에 의해 정의된다.

레이트 적응형 송신 방식은 종래의 송신 다이버시티 방식에 비하여 개선된 성능을 제공할 수 있는 것이 설명될 수 있다. 예를 들어, S.M. Alamouti 에 의해 설명된 공간-시간 다이버시티 방식은, 송신 다이버시티를 달성하기 위해 단일한 한 쌍의 송신 안테나로부터 단일 데이터 심볼 스트림을 송신하는 데에 종종 이용된다. 그러나, 레이트 적응형 송신 방식은 단일 데이터 심볼 스트림의 송신에 대하여 개선된 성능을 제공할 수 있다는 것이 설명될 수 있다. H _eff 의 최적의 열을 지닌 레이트 적응형 송신 방식을 이용하여 송신되는 데이터 심볼 스트림에 대하여, 수신된 SNR, SNR_ra 은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식 (16)

여기서, "∝" 는 비례함을 의미한다; 그리고

∥ h _eff _,i∥² 은 유효 채널 응답 행렬 H _eff 의 i 번째 열 또는 고유벡터인, h _eff _, _i의 2-놈 (2-norm) 이다.

식 (16) 은, 레이트 적응형 송신 방식을 사용한 단일한 최적 데이터 심볼 스트림의 SNR 이 H _eff 의 최적 고유벡터의 2-놈에 비례한다는 것을 나타낸다. 식 (16) 의 SNR 을 획득하기 위해, 수신기는 송신기에 의한 사용을 위해서 H _eff 의 최적의 열을 나타내는 정보를 되전송할 필요가 있을 것이다.

공간-시간 다이버시티 방식을 이용하여 송신되는 단일 데이터 심볼 스트림에 대해서, 수신된 SNR, SNR_st 는 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (17)

식 (17) 은 공간-시간 다이버시티 방식을 이용하는 단일 데이터 심볼 스트림의 SNR 은 H _eff 의 N_T 고유벡터의 2-놈의 평균에 비례한다는 것을 나타낸다. 식 (16) 및 식 (17) 모두는 최대 레이트 (즉, 레이트 손실이 없는) 에서의 송신을 가정한다. 그러나, 공간-시간 다이버시티 방식에서는 단일 데이터 심볼 스트림을 송신하기 위해 오직 두 개의 안테나만을 사용하므로, 만약 N_T ＞ 2 라면, 레이트 손실이 있을 것이다.

다음의 식은 항상 성립한다는 것이 보여질 수 있다:

식 (18a)

그리고 따라서

식 (18b)

식 (18a) 및 식 (18b) 은 레이트 적응형 송신 방식이 공간-시간 다이버시티 방식과 동일한 또는 더 나은 성능을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 레이트 적응형 송신 방식은 데이터 심볼 스트림이 모두 N_T 개의 안테나로부터 송신되기 때문에 더 큰 송신 다이버시티를 제공할 수 있다. 대조적으로, 공간-시간 다이버시티 방식은 오직 한 쌍의 송신 안테나로부터 단일 데이터 심볼을 송신한다. 다수 쌍의 안테나를 통한 단일 데이터 심볼 스트림의 송신은 공간-시간 다이버시티 방식에 대해 가능할 수 있으나, 레이트 손실 또는 몇몇 다른 성능 손실이 초래될 수도 있다.

레이트 적응형 송신 방식에 의한 송신 기저 행렬 M 의 사용은, 송신되는 데이터 심볼 스트림의 수에 상관없이, 데이터 송신을 위한 총 송신 전력 P_tot 및 단위 안테나 당 전력 P_ant 모두의 최대 활용을 허용한다. 만약 송신 기저 행렬 M 이 사용되지 않고 (즉, 만약 M = I 이면), 단일 데이터 심볼 스트림이 안테나 멀티플렉싱을 이용하여 단일한 최적의 안테나로부터 송신되면, 이 데이터 심볼 스트림에 관한 수신된 SNR 은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (19)

이하의 식은 또한 항상 성립한다는 것이 보여질 수 있다:

식 (20)

따라서, 레이트 적응형 송신 방식은 또한 안테나 멀티플렉싱 송신 방식의 성능을 능가한다.

도 1 은 레이트 적응형 송신 방식을 이용하여 N_D 개의 데이터 심볼 스트림을 N_T 개의 안테나로부터 송신하는 프로세스 (100) 의 일 실시형태의 흐름도를 나타낸다. 상술한 바와 같이, N_D 는 1 에서 N_T 까지의 임의의 값일 수도 있다 (즉, N_T ≥ N_D ≥ 1).

처음에, 총 송신 전력 P_tot 은 ( x 로 표시된) N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 할당된다 (단계 112). 송신되는 데이터 심볼 스트림의 특정 개수 및 각 데이터 심볼 스트림에 할당하는 전력량은 모두 채널 상태에 기초하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, "워터-필링 (water-filling)" 과정은, 전체 스루풋이 최대화될 수 있도록, 송신되는 데이터 심볼 스트림의 수 및 각 데이터 심볼 스트림을 위해서 사용되는 전력량을 결정하는 데 사용될 수도 있다. 워터-필링은, 2002 년 1월 23 일에 출원되고, 발명의 명칭이, "최대 채널-상태 정보 (CSI) 다중-입력, 다중-출력 (MIMO) 시스템에 관한 액세스 전력의 재할당 (Reallocation of Excess Power for Full Channel-State Information (CSI) Multiple-Input, Multiple-Output (MIMO) Systems)" 이며, 포괄 양도된 미국 특허출원 번호 제 10/056,275 호와 Robert G. Gallager 가 쓴 "정보이론 및 신뢰성 있는 통신 (Information Theory and Reliable Communication)" 1998 년 John Wiley and Sons 에 상세하게 설명되어 있고, 두 가지 모두는 여기에서 참조로 사용되었다.

각 데이터 심볼 스트림 χ_i 에 할당되는 송신 전력량은 각각의 웨이트 λ_i,i 에 의해 표시된다. 행렬 Λ 의 N_T 개의 대각선 성분은 N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 대한 N_D 개의 웨이트와 (N_T - N_D) 개의 0 으로 구성된다. N_D 개의 데이터 심볼 스트림에 할당되는 총 송신 전력량은 시스템의 총 송신 전력량 이하이다 (즉,

)

송신 기저 행렬 M 이 다음으로 사용을 위해 선택된다 (단계 114). 송신 기저 행렬 M 은 각 데이터 심볼 스트림이 모든 N_T 개의 안테나로부터 송신되고, 각 안테나의 최대 전력이 데이터 통신을 위해 사용되는 것으로 정의될 수도 있다. 송신 기저 행렬 M 은 (1) 식 (10) 내지 식 (12) 에서 설명된 왈쉬-하다마드 행렬 W , (2) 식 (13) 내지 식 (15) 에서 설명된 DFT 행렬, 또는 (3) 몇몇 다른 행렬으로 정의된다.

각 데이터 심볼 스트림 χ_i 는 그 후 대각 행렬 Λ 내의 그 연관된 웨이트 λ_i, _i 로 스케일링된다 (단계 116). 이 스케일링은 각 데이터 심볼 스트림이 그 할당된 전력으로 송신되도록 한다. N_D 개의 스케일링된 데이터 심볼 스트림은 그 후 송신 기저 행렬 M 과 곱해져서 N_T 개의 안테나에 대한 (

로 표시된) N_T 개의 송신 심볼 스트림을 획득한다 (단계 118). 대각 행렬 Λ 을 이용한 N_D 개의 데이터 심볼 스트림의 스케일링 및 송신 기저 행렬 M 과의 곱셈이 식 (4) 에 나타나 있다. 각 송신 심볼 스트림

이 더 프로세싱되고, 그 후 관련 안테나로부터 송신된다 (단계 120).

도 2 는 MIMO 시스템 (200) 에서의 송신기 시스템 (210) 및 수신기 시스템 (250)의 일 실시형태의 블록도를 나타낸다. 송신기 시스템 (210) 에서, N_D 개의 스트림에 관한 데이터는 데이터 소스 (212) 에 의해 제공되고, 송신 (TX) 데이터 프로세서 (214) 에 의해 코딩 및 변조되어 변조 심볼을 제공하고, 그 변조 심볼은 또한 데이터 심볼로도 불린다. 각 스트림에 대한 데이터 레이트, 코딩, 및 변조는 제어기 (230) 에 의해 제공되는 제어에 의해 결정될 수도 있다. 데이터 심볼은 대각 행렬 Λ 을 이용하여 더 스케일링되고, TX 공간 프로세서 (220) 에 의해 송신 기저 행렬 M 을 이용하여 공간적으로 프로세싱되어 송신 심볼을 제공한다. 채널 추정을 위해 사용될 수도 있는 파일럿 심볼은, 송신 심볼을 이용하여 멀티플렉싱된다. 멀티플렉싱된 송신의 하나의 스트림 및 파일럿 심볼은 각 송신기 (222;TMTR) 에 제공되고, 각 송신기에 의해 프로세싱되어 대응되는 RF 변조 신호를 제공한다. 송신기 (222a 내지 222t) 로부터의 N_T 개의 변조 신호는 그 후 N_T 개의 안테나 (224a 내지 224t) 로부터 송신된다.

수신기 시스템 (250) 에서, N_T 개의 송신 신호는 N_R 개의 안테나 (252a 내지 252r) 에 의해 수신된다. 각 수신기 (254;RCVR) 는 수신 신호를 관련 안테나 (252) 로부터 프로세싱하여 대응되는 수신 심볼 스트림을 제공한다. 수신 (RX) 공간 프로세서 (260) 는 그 후 N_R 개의 수신기 (254a 내지 254r) 로부터 N_R 개의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하여 N_D 개의 "복원" 심볼 스트림을 제공하고, 복원 심볼 스트림은 송신기 시스템에 의해 송신되는 N_D 개의 데이터 심볼 스트림의 추정치이다. N_D 개의 복원 심볼 스트림은 RX 데이터 프로세서 (270) 에 의해 더 프로세싱되어 디코딩된 데이터를 획득하고, 그 디코딩된 데이터는 송신기 시스템에 의해 송신되는 데이터의 추정치이다.

RX 공간 프로세서 (260) 는 또한 N_T 개의 송신 안테나와 N_R 개의 수신 안테나 (예를 들어, 파일럿 심볼에 기초한) 사이의 채널 응답에 관한 추정치를 유도할 수도 있다. 채널 추정은, 2003 년 1 월 7 일 출원되고, 본 출원의 양수인에게 양도되어, 여기에서 참조로서 병합된, 발명의 명칭이 "무선 다수-캐리어 통신 시스템에 관한 파일럿 송신 방식 (Pilot Transmission Schemes for Wireless Multi-Carrier Communication Systems)" 인, 미국 가출원 번호 제 60/438,601 호에서 상세하게 설명된다. 채널 응답 추정치

는 수신기에서의 등화 (equalization) 및 공간 프로세싱을 수행하기 위해 사용될 수도 있다. RX 공간 프로세서 (260) 는 복원된 심볼 스트림의 SNR 및/또는 수신된 파일럿 심볼을 더 추정할 수 있다. 제어기 (280) 는 채널 응답 추정치

및 수신 SNR 을 수신하고, MIMO 채널 및/또는 스트림과 관한 피드백을 제공한다. 예를 들어, 그 피드백은 송신되는 데이터 심볼 스트림의 개수, 공간 채널들 또는 고유벡터들 중 어느 것이 데이터 송신을 위해서 사용될 수 있는지, 및 각 스트림에 대한 수신된 SNR 또는 레이트를 나타낼 수도 있다. 피드백은 TX 데이터 프로세서 (288) 에 의해 프로세싱되고, TX 공간 프로세서 (290) 에 의해 더 프로세싱되며, 송신기 (254a 내지 254r) 에 의해 조절되고, 송신기 시스템 (210) 으로 되전송된다.

송신기 시스템 (210) 에서, 수신기 시스템 (250) 으로부터의 송신 변조 신호는 안테나 (224) 에 의해 수신되고, 수신기 (222a 내지 222t) 에 의해 조절되고, RX 공간 프로세서 (240) 에 의해 복조되고, RX 데이터 프로세서 (242) 에 의해 프로세싱되어 수신기 시스템에 의해 전송된 피드백을 복원한다. 그 후 피드백은 제어기 (230) 에 제공되고, (1) 송신되는 데이터 심볼 스트림의 수를 결정하고, (2) 각 데이터 심볼 스트림에 관해 사용하기 위한 레이트, 코딩, 및 변조방식을 결정하고, (3) TX 데이터 프로세서 (214) 및 TX 공간 프로세서 (220) 에 관한 다양한 제어를 발생시키는 데에 사용될 수도 있다.

제어기 (230 및 280) 는 송신기 및 수신기 시스템에서의 동작을 각각 지시한다. 메모리 유닛 (232 및 282) 은 제어기 (230 및 280) 에 의해 사용되는 프로그램 코드 및 데이터의 저장 장치를 각각 제공한다.

도 3 은 레이트 적응형 송신 방식에 대한 송신기 및 수신기 시스템에서의 공간 프로세싱의 블록도를 나타낸다. 송신기 시스템 (210) 의 TX 공간 프로세서 (220) 내에서, 데이터 벡터 x 가 먼저 유닛 (310) 에 의해 대각 행렬 Λ 과 곱해지고, 그 후 유닛 (312) 에 의해 송신 기저 행렬 M 과 곱해져서 송신 벡터

를 획득한다. 벡터

는 그 후 송신기 (314) 에 의해 프로세싱되고 MIMO 채널을 통해 수신기 시스템 (250) 으로 송신된다. 유닛 (312) 은 송신기 시스템에 대한 공간 프로세싱을 수행한다.

수신기 시스템 (250) 에서, 송신 신호는 수신기 (354) 에 의해 프로세싱되어 수신 벡터 y 를 얻게된다. RX 공간 프로세서 (260) 내에서, 수신 벡터 y 가 먼저 유닛 (356) 에 의해 행렬

과 곱해진다. 유효 채널 응답 추정 행렬

는

로 획득되고, 행렬

는

의 전치 행렬이다. 행렬

는 또한 레이트 적응형 송신 방식에 관한 정합 필터 행렬로도 불린다. 유닛 (356) 으로부터 결과로 생성되는 벡터는, 유닛 (358) 에 의해서 대각 역행렬

에 의해 더 스케일링되어 데이터 벡터 x 의 추정치인, 벡터

를 획득한다. 유닛 (356 및 358) 은 수신기 시스템에 대한 공간 프로세싱 (즉, 정합 필터링) 을 수행한다.

도 4 는 도 2 의 TX 공간 프로세서 (220) 의 일 실시형태인 TX 공간 프로세서 (222x) 의 블록도를 나타낸다. TX 공간 프로세서 (220x) 는, 송신되는 각 N_D 개의 데이터 심볼 스트림당 하나의 프로세서인, 많은 데이터 심볼 스트림 공간 프로세서 (410a 내지 410t) 를 포함한다. 각 프로세서 (410) 는 할당된 데이터 심볼 스트림 χ_i, 할당된 스트림에 관한 웨이트 λ_i,i, 및 송신 기저 행렬 M 으로부터의 대응 벡터 m _i 를 수신한다.

각 프로세서 (410) 내에서, 할당된 스트림 χ_i 의 데이터 심볼은 먼저 곱셈기 (412) 에 의해 웨이트 λ_i, _i 로 스케일링된다. 스케일링된 데이터 심볼은 벡터 m _i 로부터의 N_T 개의 성분

내지

각각으로, 곱셈기 (414a 내지 414t) 의해 더 곱해진다. 따라서 각 데이터 심볼 스트림 χ_i 는 모든 N_T 개의 안테나로부터 송신되고 벡터

로서 표현되며, 그것은 다음과 같이 나타낼 수도 있다:

식 (21)

곱셈기 (414a 내지 414t) 로부터의 출력 심볼은, 그 후 하나의 합산기가 각 송신 안테나에 대한 것인 N_T 개의 합산기 (420a 내지 420t) 에 각각 제공된다. 각 합산기 (420) 는 그 할당된 안테나에 대해 출력 심볼을 수신하고, 그 출력 심볼은 N_D 개의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하도록 할당된 N_D 개의 프로세서 (410) 내의 N_D 개의 곱셈기 (414) 로부터 온다. 각 합산기 (420) 는 그 후 출력 심볼들을 합산하고, 그 할당된 안테나에 대해 송신 심볼들을 제공한다. 각 합산기 (420) 에 의해 수행된 합산은 다음과 같이 표현될 수도 있다:

식 (22)

여기서,

는 i 번째 데이터 심볼 스트림에 관한 벡터

에서의 k 번째 성분이고;

는 k 번째 송신 안테나에 대한 송신 심볼 스트림이다.

각 합산기 (420) 로부터의 송신 심볼은 각각의 곱셈기 (430) 에 제공되고, 파일럿 심볼과 함께 멀티플렉싱되어 멀티플렉싱된 송신의 한 스트림 및 관련되는 안테나에 관한 파일럿 심볼을 제공한다.

여기에서 설명된 레이트 적응형 송신 방식은 단일-캐리어 MIMO 시스템 뿐만 아니라, 다수-캐리어 MIMO 시스템에도 사용될 수도 있다. 다수-캐리어 MIMO 시스템에 있어서, 데이터 통신에 사용되는 각각의 다수 캐리어들은 단일-캐리어 MIMO 시스템으로서 보여질 수도 있다. 총 송신 전력 P_tot 및 단위 안테나당 전력 P_ant 는 N_F 개의 캐리어들 사이에서 P_tot _{_} _car = P_tot/N_F 및 P_ant _{_} _car = P_ant/N_F 와 같이 균등하게 (또는 아마도 불균등하게) 나누어질 수도 있다. 레이트 적응형 송신 방식은 그 후, P_tot _{_} _car 의 단위-캐리어당 총 전력 제약 및 P_ant _{_} _car 의 단위-안테나/캐리어당 전력 제약으로 각 N_F 개의 캐리어에 대해 적용될 수도 있다.

여기에서 설명된 레이트 적응형 송신 방식은 송신기 및 수신기 시스템에서 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 레이트 적응형 송신 방식에 관한 프로세싱은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 송신기 및 수신기 시스템에서의 프로세싱을 수행하는 데에 사용되는 엘리먼트들은, 하나 이상의 주문형 반도체 (ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 디지털 신호 프로세싱 장치 (DSPD), 프로그램가능 로직 장치 (PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로-제어기, 마이크로프로세서, 여기에서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 다른 전기적 유닛, 또는 그 조합으로 구현될 수도 있다.

소프트웨어 구현에 있어서, 레이트 적응형 송신 방식에 관한 프로세싱은 여기에서 설명된 기능을 수행하는 모듈 (예를 들어, 프로시져, 기능 등) 을 이용하여 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛 (예를 들어, 도 2 의 메모리 유닛 (232 및 282)) 에 저장될 수도 있고, 프로세서 (예를 들어, 제어기 (230 및 280)) 에 의해 수행될 수도 있다. 각 메모리 유닛은 프로세서 내에서 또는 프로세서의 외부에서 구현될 수도 있고, 그러한 경우에 당 기술 분야에서 공지된 다양한 수단을 통하여 통신으로 프로세서에 연결될 수 있다.

개시된 실시형태에 관한 상술한 설명은 당업자가 본 발명을 제조하거나 사용할 수 있도록 하기 위해 제공된다. 이러한 실시형태들에 관한 다양한 변형이 당업자에게 쉽게 명백할 것이고, 여기에서 정의된 일반 원칙은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시형태들에 대해서도 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 보여진 실시형태들에 한정하도록 의도되지 않으며, 여기에서 개시된 원칙 및 신규한 특징들과 조화하는 가장 넓은 범위에 일치하게 될 것이다.

Claims

다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 송신을 위해 데이터를 프로세싱하는 방법으로서,
각각이 데이터 심볼 스트림에 할당되는 송신 전력량에 대응하는 각각의 가중치 (weight) 로 스케일링되는 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 할당되는 총 송신 전력량은 총 이용가능 송신 전력 이하인, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하는 단계; 및
복수의 안테나를 통한 송신을 위해 적어도 하나의 송신 심볼 스트림을 제공하도록 송신 기저 행렬 (basis matrix) 로 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계로서, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 안테나를 통해 송신되고 상기 적어도 하나의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬인, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 상기 총 송신 전력량을 할당하는 단계를 더 포함하며,
각 데이터 심볼 스트림에 대한 상기 가중치는, 상기 데이터 심볼 스트림에 할당된 상기 송신 전력량에 기초하여 결정되는, 데이터 프로세싱 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각에 할당된 상기 송신 전력량은 채널 조건에 기초하여 결정되는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
단일 데이터 심볼 스트림이 상기 복수의 안테나로부터 송신되는, 데이터 프로세싱 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 단일 데이터 심볼 스트림은, 가장 높은 수신 신호 품질과 관련된 공간 채널상에서 송신되는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
N_T 개의 데이터 심볼 스트림이 N_T 개의 안테나로부터 송신되며, N_T 는 1 보다 큰 정수인, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
N_D 개의 데이터 심볼 스트림이 N_T 개의 안테나로부터 송신되며, N_T 는 1 보다 큰 정수이고, N_D 는 N_T 이하의 정수인, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
가변 개수의 데이터 심볼 스트림들이 채널 조건에 기초하여 송신되는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각은 상기 데이터 심볼 스트림에 대한 수신 신호 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된 특정한 레이트와 관련되는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 송신 심볼 스트림 각각에서 파일럿 심볼들을 멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하는, 데이터 프로세싱 방법.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 사용되는 장치로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
상지 적어도 하나의 프로세서에 커플링된 메모리를 포함하며,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 각각이 데이터 심볼 스트림에 할당된 송신 전력량에 대응하는 각각의 가중치로 스케일링되는 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 할당된 총 송신 전력량은 총 이용가능 송신 전력 이하이며,
상기 적어도 하나의 프로세서는 또한, 복수의 안테나를 통한 송신을 위해 적어도 하나의 송신 심볼 스트림을 제공하도록 송신 기저 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하도록 구성되고, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 안테나를 통해 송신되고 상기 적어도 하나의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬 또는 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 사용되는 장치로서,
각각이 데이터 심볼 스트림에 할당된 송신 전력량에 대응하는 각각의 가중치로 스케일링되는 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 할당된 총 송신 전력량은 총 이용가능 송신 전력 이하인, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하는 수단; 및
복수의 안테나를 통한 송신을 위해 적어도 하나의 송신 심볼 스트림을 제공하도록 송신 기저 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 수단으로서, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 안테나를 통해 송신되고 상기 적어도 하나의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 수단을 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬 또는 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
프로그램 코드가 기록된 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
상기 프로그램 코드는,
적어도 하나의 프로세서로 하여금, 각각이 데이터 심볼 스트림에 할당된 송신 전력량에 대응하는 각각의 가중치로 스케일링되는 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하게 하기 위한 프로그램 코드로서, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 할당된 총 송신 전력량은 총 이용가능 송신 전력 이하인, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 수신하게 하기 위한 프로그램 코드; 및
상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 복수의 안테나를 통한 송신을 위해 적어도 하나의 송신 심볼 스트림을 제공하도록 송신 기저 행렬로 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하게 하기 위한 프로그램 코드로서, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 안테나를 통해 송신되고 상기 적어도 하나의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하게 하기 위한 프로그램 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
제 17 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬 또는 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 컴퓨터 판독가능한 매체.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 심볼들을 프로세싱하는 방법으로서,
복수의 수신 안테나를 통해 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하는 단계로서, 상기 복수의 수신 심볼 스트림은, 복수의 송신 안테나로부터 상기 복수의 수신 안테나로의 송신 이전에 송신 기저 행렬로 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱함으로써 획득된 복수의 송신 심볼 스트림을 포함하고, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 송신 안테나를 통해 송신되고 상기 복수의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 송신 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 복원하기 위해 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계는,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림의 추정치를 획득하기 위해 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 등화하는 단계, 및
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림의 상기 추정치를 디코딩하는 단계를 포함하는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 등화하는 단계는, 상기 송신 기저 행렬을 포함하는 정합 필터 행렬에 기초하여 수행되는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각에 대한 수신 신호 품질을 추정하는 단계, 및
상기 추정된 수신 신호 품질에 기초하여 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각에 대한 레이트를 결정하는 단계를 더 포함하는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 사용되는 장치로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 커플링된 메모리를 포함하며,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 수신 안테나를 통해 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하도록 구성되고, 상기 복수의 수신 심볼 스트림은 복수의 송신 안테나로부터 상기 복수의 수신 안테나로의 송신 이전에 송신 기저 행렬로 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱함으로써 획득된 복수의 송신 심볼 스트림을 포함하고, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 송신 안테나를 통해 송신되고 상기 복수의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 송신 안테나를 통해 송신되도록 정의되며,
상기 적어도 하나의 프로세서는 또한, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 복원하기 위해 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하도록 구성되는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬 또는 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 사용되는 장치로서,
복수의 수신 안테나를 통해 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하는 수단으로서, 상기 복수의 수신 심볼 스트림은 복수의 송신 안테나로부터 상기 복수의 수신 안테나로의 송신 이전에 송신 기저 행렬로 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱함으로써 획득된 복수의 송신 심볼 스트림을 포함하고, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 송신 안테나를 통해 송신되고 상기 복수의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 송신 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하는 수단; 및
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 복원하기 위해 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하는 수단을 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬 또는 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
프로그램 코드가 기록된 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
상기 프로그램 코드는,
적어도 하나의 프로세서로 하여금, 복수의 수신 안테나로부터 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하게 하기 위한 프로그램 코드로서, 상기 복수의 수신 심볼 스트림은 복수의 송신 안테나로부터 상기 복수의 수신 안테나로의 송신 이전에 송신 기저 행렬로 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 프로세싱함으로써 획득된 복수의 송신 심볼 스트림을 포함하고, 상기 송신 기저 행렬은, 사용을 위해 이용가능한 적어도 하나의 미리결정된 송신 기저 행렬 중 하나의 송신 기저 행렬이고 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림 각각이 상기 복수의 송신 안테나를 통해 송신되고 상기 복수의 송신 심볼 스트림 각각이 대응하는 송신 안테나를 통해 송신되도록 정의되는, 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 획득하게 하기 위한 프로그램 코드; 및
상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 복원하기 위해 상기 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하게 하기 위한 프로그램 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
제 27 항에 있어서,
상기 송신 기저 행렬은 이산 퓨리에 변환 (DFT) 행렬 또는 왈쉬-하다마드 (Walsh-Hadamard) 행렬인, 컴퓨터 판독가능한 매체.
제 1 항에 있어서,
송신할 데이터 심볼 스트림의 특정의 수를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위해 사용할 상기 송신 기저 행렬의 적어도 하나의 벡터를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
상기 송신 기저 행렬의 상기 적어도 하나의 벡터에 기초하여 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 대해 공간 프로세싱을 수행하는 단계를 더 포함하는, 데이터 프로세싱 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 대한 적어도 하나의 레이트 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 레이트에 기초하여 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 데이터 프로세싱 방법.
제 15 항에 있어서,
송신할 데이터 심볼 스트림의 특정의 수를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 수단을 더 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위해 사용할 상기 송신 기저 행렬의 적어도 하나의 벡터를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 수단; 및
상기 송신 기저 행렬의 상기 적어도 하나의 벡터에 기초하여 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 대해 공간 프로세싱을 수행하는 수단을 더 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림에 대한 적어도 하나의 레이트 포함하는 피드백 정보를 수신하는 수단; 및
상기 적어도 하나의 레이트에 기초하여 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 인코딩하는 수단을 더 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 19 항에 있어서,
송신할 데이터 심볼 스트림의 특정의 수를 결정하는 단계; 및
송신할 데이터 심볼 스트림의 상기 특정의 수를 나타내는 피드백 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위해 사용할 상기 송신 기저 행렬의 적어도 하나의 벡터를 결정하는 단계; 및
상기 송신 기저 행렬의 상기 적어도 하나의 벡터를 포함하는 피드백 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위해 사용할 적어도 하나의 레이트를 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위한 상기 적어도 하나의 레이트를 포함하는 피드백 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 심볼들을 프로세싱하는 방법.
제 25 항에 있어서,
송신할 데이터 심볼 스트림의 특정의 수를 결정하는 수단; 및
송신할 데이터 심볼 스트림의 상기 특정의 수를 나타내는 피드백 정보를 전송하는 수단을 더 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위해 사용할 상기 송신 기저 행렬의 적어도 하나의 벡터를 결정하는 수단; 및
상기 송신 기저 행렬의 상기 적어도 하나의 벡터를 포함하는 피드백 정보를 전송하는 수단을 더 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위해 사용할 적어도 하나의 레이트를 결정하는 수단; 및
상기 적어도 하나의 데이터 심볼 스트림을 위한 상기 적어도 하나의 레이트를 포함하는 피드백 정보를 전송하는 수단을 더 포함하는, 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 사용되는 장치.