KR101091296B1

KR101091296B1 - Ｍｉｍｏ-ｏｆｄｍ 시스템을 위한 연속 빔 형성

Info

Publication number: KR101091296B1
Application number: KR1020107025325A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 제이. 하워드; 제이 로드니 왈톤; 마크 에스. 왈래스
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2011-12-07
Also published as: KR20100134109A; EP1747621A1; CA2566330C; KR20090091248A; WO2005114868A1; CA2566330A1; US8909174B2; JP2007538424A; TW200616365A; KR101008740B1; JP2010178352A; KR100924897B1; JP2014239493A; JP5844437B2; EP1747621B1; KR20070011585A; EP3110096B1; EP3110096A1; US20050265275A1; JP2013042506A

Abstract

송신측 엔티티는 고유 모드 행렬, 조종 행렬, 또는 단위 행렬을 사용하여 각각의 서브 대역에 대한 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행함으로써 상기 서브 대역에 대하여 공간 처리된 심볼들을 획득한다. 데이터 심볼들은 고유 모드 행렬을 갖는 직교 공간 채널들을 통해, 조종 행렬을 갖는 서로 다른 공간 채널들을 통해, 또는 단위 행렬을 갖는 서로 다른 송신 안테나로부터 송신될 수 있다. 송신측 엔티티는 다수의 송신 안테나들로부터의 송신 이전에 주파수 영역 또는 시간 영역에서 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 추가로 수행한다. 수신측 엔티티는 송신측 엔티티에 의해 송신된 데이터 심볼들을 복원하기 위해 상호 보완 처리를 수행한다. 수신측 엔티티는 상기 서브 대역에 대한 MIMO 채널 응답 행렬에 기초하여 각각의 서브 대역에 대한 공간 필터 행렬을 유도하며, 공간 필터 행렬을 사용하여 상기 서브 대역에 대하여 수신기 공간 처리를 수행한다.

Description

ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭ 시스템을 위한 연속 빔 형성{CONTINUOUS BEAMFORMING FOR A MIMO-OFDM SYSTEM}

35 U.S.C. §119에서 우선권의 청구

본 특허 출원은 2004년 6월 9일에 제출된 "MIMO-OFDM 시스템을 위한 연속 빔 형성"이라는 명칭의 임시 출원 제 60/578,656, 2004년 6월 2일에 제출된 "MIMO-OFDM 시스템을 위한 연속 빔 형성"이라는 명칭의 임시 출원 제 60/576,719 및 2004년 5월 7일에 제출된 "OFDM 기반의 다중 안테나 통신 시스템을 위한 다이버시티 조종"이라는 명칭의 임시출원 제 60/569,103의 우선권을 청구하며, 본 출원의 양수인에게 양수되고, 본 명세서에서 참조로서 통합된다.

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 특히 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템에서의 데이터 송신에 관한 것이다.

MIMO 시스템은 데이터 송신을 위해 송신측 엔티티에서 다수의(T) 송신 안테나들 및 수신측 엔티티에서 다수의(R) 수신 안테나를 사용한다. T개의 송신 안테나들 및 R개의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 S개의 공간 채널들로 분해되며, 상기 S≤min{T, R}. S개의 공간 채널들은 더 높은 처리율 및/또는 부가적으로 높은 신뢰도를 달성하기 위해 데이터를 병렬로 송신하는데 사용될 수 있다.

OFDM은 전체 시스템 대역폭을 다수의(K) 직교 주파수 서브 대역들로 효율적으로 분할하는 다중-캐리어 변조 기술이다. 상기 서브 대역들은 또한 톤들, 서브 캐리어들, 빈들 및 주파수 채널들이라 지칭된다. OFDM에서, 각각의 서브 대역은 데이터와 함께 변조될 수 있는 개별 서브 캐리어와 결합된다.

MIMO-OFDM 시스템은 OFDM을 사용하는 MIMO 시스템이다. MIMO-OFDM 시스템은 K개의 서브 대역들에 대하여 S개의 공간 채널들을 갖는다. 각각의 서브 대역의 공간 채널은 "송신 채널"이라 불릴 수 있다. 각각의 송신 채널은 예컨데, 페이딩, 다중경로 및 간섭의 영향들과 같은 다양한 해로운 채널 조건들을 경험한다. MIMO 채널에 대한 송신 채널들은 또한 서로 다른 채널 조건들을 경험할 수 있고, 서로 다른 신호대 잡음 및 간섭비(SNR)를 달성할 수 있다. 각각의 송신 채널의 SNR은 송신 성능을 결정하며, 상기 성능은 일반적으로 송신 채널을 통해 신뢰성 있게 송신될 수 있는 특정 데이터 레이트에 의해 결정된다. 시간에 따라 변화하는 무선 채널에 대하여, 채널 조건들은 시간에 따라 변화하며, 각각의 송신 채널의 SNR 또한 시간에 따라 변화한다. 서로 다른 송신 채널들에 대한 서로 다른 SNR들과 각각의 송신 채널에 대한 SNR의 시변 특성은 MIMO 시스템에서 데이터를 효율적으로 송신함에 있어서 중요한 문제점이 된다.

만약 송신측 엔티티가 채널 조건에 대하여 알고 있다면, 각각의 송신 채널의 성능을 충분히 사용하는 방식으로 데이터를 송신할 수 있다. 그러나, 송신측 객체가 채널 조건에 대하여 알지 못하면, 데이터 송신이 최악의 경우의 채널 조건에서 수신측 엔티티에 의해 신뢰성 있게 디코딩될 수 있도록 하기 위해 낮은 레이트로 데이터를 송신해야 한다. 성능은 매우 바람직하지 않은 예상되는 최악의 경우의 채널 조건에 의해 좌우될 것이다.

그러므로, 채널 조건이 송신측 엔티티에 의해 파악되지 않는 경우에 MIMO-OFDM 시스템에서 데이터를 더 효율적으로 송신하는 기술이 요구된다.

MIMO 시스템에 대하여 더 많은 다이버시티, 더 높은 신뢰도, 및/또는 개선된 성능을 달성하는 방식으로 데이터를 송신하는 기술이 개시된다. 송신측 엔티티는 각각의 서브 대역에 대한 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하여 상기 서브 대역에 대한 공간 처리된 심볼들을 획득한다. 각각의 서브 대역에 대한 공간 처리는 (1) 직교 공간 채널들을 통해 데이터 심볼들을 송신하기 위한 고유 모드 행렬, (2) 다수의 공간 채널들을 통해 각각의 데이터 심볼을 송신하기 위한 조종 행렬, 또는 (3) 비 공간 처리를 위한 단위 행렬을 사용하여 수행될 수 있다. 어떤 경우이든, 다수의 데이터 심볼들은 각각의 심볼 주기 내에 각각의 서브 대역을 통해 다수의 송신 안테나로부터 송신될 수 있다.

송신측 엔티티는 다수의 송신 안테나들로부터의 송신 이전에 공간 처리된 심볼들에 추가로 빔 형성을 수행한다. 빔 형성은 주파수 영역에서 각각의 서브 대역에 대하여 공간 처리된 심볼들에 상기 서브 대역에 대한 빔 형성 행렬을 곱함으로써 수행될 수 있다. 빔 형성은 또한 시간 영역에서 서로 다른 송신 안테나들에 대하여 서로 다른 지연 양을 적용함으로써 수행될 수 있다.

수신측 엔티티는 송신측 엔티티에 의해 송신된 데이터 심볼들을 복원하기 위해 상호 보완 처리를 수행한다. 수신측 엔티티는 송신측 엔티티에 의해 송신된 파일럿에 기초하여 실제의 또는 유효 MIMO 채널 응답의 추정치를 유도할 수 있다. 수신측 엔티티는 각각의 서브 대역에 대한 MIMO 채널 응답 행렬에 기초하여 상기 서브 대역에 대하여 공간 필터 행렬을 유도할 수 있다. 수신측 엔티티는 그후에 각각의 서브 대역에 대한 공간 필터 행렬에 기초하여 상기 서브 대역에 대하여 수신기 공간 처리를 수행할 수 있다.

본 발명의 다양한 양상들 및 실시예들이 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 액세스 포인트 및 사용자 단말기들을 갖는 MIMO-OFDM 시스템을 도시한다.
도 2는 송신측 엔티티 및 수신측 엔티티의 블럭 다이어그램을 도시한다.
도 3은 주파수 영역에서 OFDM 파형을 도시한다.
도 4 및 5는 주파수 영역 빔 형성기를 구비한 송신(TX) 공간 프로세서를 도시한다.
도 6는 OFDM 변조기의 블럭 다이어그램을 도시한다.
도 7은 시간 영역 빔 형성기를 구비한 TX 공간 프로세서를 도시한다.
도 8A는 순환 쉬프팅을 갖는 시간 영역 빔 형성기를 도시한다.
도 8B는 도 8A의 빔 형성기를 사용하는 송신들을 도시한다.
도 9A는 선형 지연을 갖는 시간 영역 빔 형성기를 도시한다.
도 9B는 도 9A의 빔 형성기를 사용하는 송신들을 도시한다.
도 10는 4개의 안테나들에 대하여 서브영역들을 통한 선형 위상 쉬프트들의 도면들 도시한다.

용어 "예시적인"은 본 명세서에서 "일 예, 경우, 또는 설명으로서 제공되는"을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에 "예시적인" 것으로 설명되는 임의의 실시예는 다른 실시예들에서 바람직하거나 유리한 것으로 간주되어야 할 필요는 없다.

도 1은 액세스 포인트(AP;110) 및 사용자 단말기들(UTs;120)을 구비한 MIMO-OFDM 시스템(100)을 도시한다. 액세스 포인트는 일반적으로 사용자 단말들과 통신하는 고정국이며, 기지국 또는 임의의 다른 기술 용어로 지칭될 수 있다. 사용자 단말은 고정되거나 이동할 수 있고, 이동국, 무선 디바이스, 사용자 장치(UE), 또는 임의의 다른 기술 용어로 지칭될 수 있다. 집중된 네트워크 구조에 대하여, 시스템 제어기(130)는 액세스 포인트들과 연결되어 상기 액세스 포인트들에 대한 조정 및 제어를 제공한다.

액세스 포인트(110)는 데이터 송신 및 수신을 위해 다수의 안테나들과 함께 사용된다. 각각의 사용자 단말(120)은 또한 데이터 송신 및 수신을 위해 다수의 안테나들과 함께 사용된다. 사용자 단말은 액세스 포인트와 통신하며, 상기 경우에 액세스 포인트와 사용자 단말들의 역할들이 설정된다. 사용자 단말은 또한 또다른 사용자 단말과 피어-투-피어 통신을 수행할 수 있다.

도 2는 시스템(100) 내의 송신측 엔티티(210) 및 수신측 엔티티(250)의 블럭 다이어그램을 도시한다. 송신측 엔티티(210)는 다수의(T) 송신 안테나들과 함께 사용되며, 액세스 포인트 또는 사용자 단말이 될 수 있다. 수신측 엔티티(250)는 다수의(R) 안테나들과 함께 사용되며, 또한 액세스 포인트 또는 사용자 단말이 될 수 있다.

송신측 엔티티(210)에서, TX 데이터 프로세서(212)는 데이터 심볼들을 발생하기 위해 트래픽/패킷 데이터를 처리(예를 들면, 인코딩, 인터리빙 및 심볼 맵핑) 한다. 본 명세서에서 사용된 것과 같이, "데이터 심볼"은 데이터를 위한 변조 심볼이고, "파일럿 심볼"은 파일럿(수신측 및 송신측 엔티티들 모두에 의해 선험적으로 공지되는 데이터임)을 위한 변조 심볼이고, "송신 심볼"은 하나의 송신 안테나의 하나의 서브 대역을 통해 송신될 심볼이고, "수신 심볼"은 하나의 수신 안테나의 하나의 서브 대역을 통해 획득된 심볼이다. TX 공간 프로세서(220)는 파일럿 및 데이터 심볼들을 수신하여 적절한 서브 대역들로 디멀티플렉싱하고, 하기에서 설명되는 공간 프로세싱을 수행하여 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 송신 심볼들의 스트림들을 제공한다. 변조기(MOD;230)는 T개의 송신 심볼 스트림들의 각각에 OFDM 변조를 수행하여 T개의 송신기 유니트들(TMTR;232a 내지 232t)에 T개의 시간 영역 샘플들의 스트림들을 제공한다. 각각의 송신기 유니트(232)는 샘플 스트림을 처리(예를 들면, 아날로그로 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환)하여 변조된 신호를 발생한다. 송신기 유니트(232a 내지 232t)는 각각 T개의 안테나들(234a 내지 234t)로부터 송신을 위한 T개의 변조 신호들을 제공한다.

수신측 엔티티(250)에서, R개의 안테나들(252a 내지 252r)은 T개의 송신 신호들을 수신하고, 각각의 안테나(252)는 개별 수신기 유니트(RCVR;254)에 수신된 신호를 제공한다. 각각의 수신기 유니트(254)는 수신된 신호를 처리하여 상응하는 복조기(DEMOD;260)에 입력 샘플들의 스트림을 제공한다. 각각의 복조기(260)는 입력 샘플 스트림에 OFDM 복조를 수행하여 수신 데이터 및 파일럿 심볼들을 획득하고, 수신된 데이터 심볼들을 수신(RX) 공간 프로세서(270)에 제공하며, 수신된 파일럿 심볼들을 제어기(280) 내의 채널 추정기(284)로 제공한다. 채널 추정기(284)는 데이터 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역에 대한 송신측 엔티티(210) 및 수신측 엔티티(250) 사이의 실제 또는 유효 MIMO 채널에 대한 채널 응답 추정치를 유도한다. 제어기(280)는 MIMO 채널 응답 추정치들에 기초하여 공간 필터 행렬들을 유도한다. RX 공간 프로세서(270)는 각각의 서브 대역에 대하여 유도된 공간 필터 행렬을 사용하여 상기 서브 대역에 대하여 수신된 데이터 심볼들에 수신기 공간 처리(또는 공간 매칭 필터링)을 수행하고, 상기 서브 대역에 대하여 검출된 데이터 심볼들을 제공한다. 검출된 데이터 심볼들은 송신측 엔티티(210)에 의해 송신된 데이터 심볼들의 추정치들이다. RX 데이터 프로세서(272)는 그후에 모든 서브 대역들에 대하여 검출된 데이터 심볼들을 처리하여 디코딩된 데이터를 제공한다.

제어기들(240 및 280)은 각각 송신측 엔티티(210) 및 수신측 엔티티(250)에서 처리 유니트들의 동작을 관리한다. 메모리 유니트들(242 및 282)은 각각 제어기들(240 및 280)에 의해 사용되는 데이터 및/또는 프로그램 코드를 저장한다.

도 3는 주파수 영역에서 OFDM 파형을 도시한다. OFDM은 K개의 전체 서브 대역들을 제공하며, 각각의 서브 대역에 대한 서브 캐리어는 데이터와 함께 개별적으로 변조될 수 있다. K개의 전체 서브 대역들 중에서 N_D 개의 서브 대역들은 데이터 송신을 위해 사용되고, N_P 개의 서브 대역들은 파일럿 송신을 위해 사용되며, 나머지 N_G 개의 서브 대역들은 사용되지 않거나, 보호 서브 대역들로서 제공되며, 상기 K=N_D+N_P+N_G 이다. 일반적으로, 시스템(100)은 임의의 개수의 데이터, 파일럿, 보호, 및 전체 서브 대역들을 가지는 임의의 OFDM 구성을 사용할 수 있다. 간략함을 위해, 하기의 설명은 모두 K개의 서브 대역들이 데이터 및 파일럿 송신을 위해 사용가능함을 가정한다.

시스템(100)은 다수의 동작 모드들을 사용하여 데이터 송신을 지원할 수 있다. 각각의 동작 모드는 송신측 엔티티에서 서로 다른 공간 처리를 사용한다. 일 실시예에서, 각각의 동작 모드는 (1) MIMO 채널의 직교 공간 채널들(또는 "고유 모드들)을 통해 데이터 심볼들을 송신하기 위한 "고유 조종", (2) MIMO 채널의 모든 S개의 공간 채널들을 통해 각각의 데이터 심볼을 송신하기 위한 "행렬 조종" 또는 (3) 하나의 송신 안테나로부터 각각의 데이터 심볼을 송신하기 위해 비 공간 처리를 사용할 수 있다. 고유 조종은 또한 이른바 고유 모드 송신 또는 전체 채널 상태 정보(전체-CSI) 송신이다. 행렬 조종은 공간 다이버시티를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 공간 처리를 수행하지 않는 데이터 송신은 이른바 부분-CSI 송신이다. 일 실시예에서, 각각의 동작 모드는 T개의 송신 안테나들로부터 송신되는 T개의 샘플 스트림들에 대하여 부가의 다이버시티를 제공하기 위해 빔 형성을 사용하거나 사용하지 않을 수 있다.

행렬 조종 및 빔 형성의 조합을 가지는 동작 모드는 이른바 "공간 확산"이다. 송신측 엔티티는 예를 들어 송신 엔티티가 MIMO 채널 응답을 알지 못하는 경우에 공간 및 주파수/시간 다이버시티를 달성하기 위해 공간 확산을 사용할 수 있다.

1. 송신기 공간 처리

시스템(100)에서, 송신측 엔티티(210)에서의 T개의 송신 안테나들 및 수신측 엔티티(250)에서의 R개의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 각각의 서브 대역 k에 대한 R×T 채널 응답 행렬

에 의해 특징 지어질 수 있고, 이는 다음과같이 주어질 수 있다:

식(1)

상기 i=0, ..., R-1 및 j=0, ..., T-1에 대한 입력 h_i _,j(k)는 서브 대역 k에 대하여 송신 안테나 j 및 수신 안테나 i 사이의 결합 또는 복소 채널 이득을 표시한다. 간략함을 위해, MIMO 채널은 S=T≤R인 전체 랭크가 되는 것으로 가정된다.

고유 조종을 사용하는 데이터 송신에 대하여, 고유값 분해는

의 S개의 고유 모드들을 획득하기 위해

의 상관 행렬에 대해 수행될 수 있고, 다음과 같다:

식(2)

상기

는

의 T×T 상관 행렬이고,

는 유니터리(unitary) 행렬로서, 그 컬럼들은

의 고유 벡터들이며,

는

의 고유 값들의 T×T 대각 행렬이며,

"^H"는 공액 전치를 표시한다.

유니터리 행렬

은 특성

에 의해 특징 지어지고, 상기

는 단위 행렬이다. 유니터리 행렬의 컬럼들은 서로 직교하고, 각각의 컬럼은 단위 전력을 갖는다. 행렬

은 이른바 "고유 모드" 행렬 또는 "송신" 행렬이고,

의 S개의 고유 모드들에서 데이터를 송신하기 위해 송신측 엔티티에 의한 공간 처리를 위해 사용될 수 있다. 고유 모드들은 분해를 통해 획득되는 직교 공간 채널들로 보여질 수 있다.

의 대각 입력들은 S개의 고유 모드들에 대한 전력 이득들을 나타내는

의 고유 값들이다.

의 고유 값들은 최대로부터 최소로 순서가 정해지며,

의 컬럼들은 이에 상응하여 순서가 결정될 수 있다. 특이(singular) 값 분해는 좌측 및 우측 고유 벡터들의 행렬들을 획득하기 위해 수행될 수 있고, 고유 조종을 위해 사용될 수 있다.

고유 조종을 사용하는 데이터 송신에 대하여, 송신측 엔티티는 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 처리를 수행할 수 있고, 다음과 같다:

식(3)

상기

는 서브 대역 k을 통해 송신될 S개 까지의 데이터 심볼들을 갖는 벡터이고,

상기

는 서브 대역 k에 대한 T개의 공간 처리된 심볼들을 가지는 벡터이다.

일반적으로, D개의 데이터 심볼들은 각각의 서브 대역 k에 대하여

의 D(최적)개의 고유 모드들에서 동시에 송신될 수 있고, 상기 1≤D≤S이다.

에서 D개의 데이터 심볼들은 D개의 선택된 고유 모드들에 상응하는

의 D개의 컬럼들로 공간 처리된다.

행렬 조종을 사용하는 데이터 송신에 대하여, 송신측 엔티티는 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 처리를 수행할 수 있고, 다음과 같다:

식(4)

상기

는 서브 대역 k에 대한 유니터리 조종 행렬이고,

상기

는 서브 대역 k에 대한 T개 까지의 확산 심볼들을 가지는 벡터이다.

의 각각의 데이터 심볼은 T개 까지의 확산 심볼들을 획득하기 위해

의 개별 컬럼과 곱해진다. 조종 행렬

은 하기에서 설명되는 것과 같이 식(4)의 행렬 곱셈을 간단히 하는 방식으로 발생될 수 있다.

일반적으로, D개의 데이터 심볼들은 행렬 조종을 사용하여 각각의 서브 대역 k을 통해 동시에 송신될 수 있고, 1≤D≤S이다.

의 D개의 데이터 심볼들은

에 대한 T개의 공간 처리된 심볼들을 획득하기 위해 T×D 유니터리 조종 행렬

과 곱해질 수 있다. 각각의 서브 대역 k에 대한 각각의 공간 처리된 심볼은 서브 대역 k을 통해 송신되는 D개의 데이터 심볼들의 각각의 성분을 포함한다. 각각의 서브 대역 k에 대한 T개의 공간 처리된 심볼들은

의 S개의 공간 채널들을 통해 송신된다.

부분-CSI 송신을 위해, 송신측 엔티티는 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 처리를 수행할 수 있고, 다음과 같다:

식(5)

상기

는 서브 대역 k을 통해 송신될 T개 까지의 데이터 심볼들을 가지는 벡터이다. 사실상, 송신측 객체는 부분-CSI 송신을 위해 단위 행렬

을 사용하여 공간 처리를 수행한다.

송신측 객체는 따라서 각각의 서브 대역 k에 대한 데이터 벡터

를 공간 처리하여 상기 서브 대역에 대하여 공간 처리된 심볼들의 상응하는 벡터

를 획득한다. 벡터

는 고유 조종에서

, 행렬 조종에서

및 부분-CSI 송신에서

과 동일하다.

2. 빔형성

송신측 객체는 각각의 서브 대역 k에 대한 벡터

에 빔 형성을 수행할 수 있고, 다음과 같다:

식(6)

상기

는 서브 대역 k에 대한 T×T 빔 형성 행렬이고,

는 서브 대역 k에 대한 T개의 송신 안테나들로부터 송신될 T개의 송신 심볼들을 가지는 벡터이다.

만약 빔 형성이 수행되지 않으면, 빔 형성 행렬

은 식(6)에서 단위 행렬

로 대체된다.

빔 형성을 사용하는 고유 조종에 대한 송신 벡터

는 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(7)

공간 확산을 위한 송신 벡터

는 빔 형성을 사용하는 행렬 조종이며, 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(8)

행렬

은 각각의 서브 대역 k에 대하여 미리 계산될 수 있다. 상기 경우에, 송신 벡터

는 단일 행렬 곱셈에 의해 획득될 수 있다. 행렬들

및

은 2가지 단계 및 가능하면 서로 다른 방식으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 하기에서 설명되는 것과 같이, 행렬

은 행렬 곱셈을 사용하여 주파수 영역에서 적용될 수 있고, 행렬

은 순환 또는 선형 지연들을 사용하여 시간 영역에서 적용될 수 있다.

빔 형성을 사용한 부분-CSI 송신에 대한 송신 벡터

는 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(9)

각각의 서브 대역 k에 대한 빔 형성 벡터

는 하기의 형태를 가지는 대각 행렬이다:

식(10)

상기 b_i(k)는 송신 안테나 i의 서브 대역 k에 대한 가중치이다. 식(6)에 도시된 것과 같이,

의 i번째 엘리먼트는

내의 i번째 대각 가중치가 곱해진다.

K개의 서브 대역들에 대한 빔 형성 행렬들은 연속하는 빔 형성이 K개의 서브 대역들에서 수행될 수 있도록 정의될 수 있다. 각각의 서브 대역 k에 대한 빔 형성 행렬

은 상기 서브 대역에 대한 안테나 빔을 정의한다. K개의 서로 다른 빔 형성 행렬들은 K개의 서브 대역들이 상기 서브 대역들을 통해 서로 다른 안테나 빔들을 획득하기 위해 사용된다. K개의 빔 형성 행렬들은 연속하는 방식으로(중단되거나 불연속 방식 대신에) 변화되어 안테나 빔들이 K개의 서브 대역들을 통해 연속하는 방식으로 변화하도록 한다. 연속하는 빔 형성은 K개의 서브 대역들을 통한 안테나 빔들에서 연속하는 변경으로 지칭된다.

일 실시예에서, 각각의 서브 대역 k에 대한 빔 형성 행렬

에서의 가중치들은 다음과 같이 정의된다:

식(11)

상기 g(i)는 송신 안테나 i에 대한 복소 이득이다.

각각의 송신 안테나에 대한 복소 이득의 크기는 i=0, ..., T-1에 대하여 1 또는 ∥g(i)∥=1.0로 세팅될 수 있다. 식(11)에 도시된 가중치들은 각각의 송신 안테나의 K개의 서브 대역들에 대한 점진하는 위상 쉬프트에 상응하며, 상기 위상 쉬프트는 T개의 송신 안테나들에 대하여 서로 다른 레이트들로 변화한다. 상기 가중치들은 T개의 동일하게 이격된 안테나들의 선형 어레이에 대하여 각각의 서브 대역에 대한 서로 다른 빔을 형성한다.

특정 실시예에서, 가중치들은 i=0, ..., T-1 및 k=0, ..., K-1에 대하여 하기와 같이 정의된다:

식(12)

식(12)에 도시된 실시예는 식(11)에 대한 g(i)=e^-jπㆍ ⁱ 를 사용한다. 이는 0의 위상 쉬프트가 각각의 안테나에 대하여 서브 대역 K/2+1에 적용되도록 한다.

도 10는 T=4인 경우에 각각의 송신 안테나에 대한 위상 쉬프트들의 도면을 도시한다. K개의 서브 대역들의 중심은 일반적으로 0의 주파수에서 존재하는 것으로 고려된다. 식(12)에 기초하여 발생된 가중치들은 K개의 서브 대역들을 통해 선형 위상 쉬프트를 생성하는 것으로 해석될 수 있다. i=0, ..., T-1에 대하여 각각의 송신 안테나 i는 2πㆍi/K의 위상 슬로프와 결합된다. 송신 안테나 i의 k=0, ..., K-1에 대하여 각각의 서브 대역 k에 대한 위상 쉬프트는 2πㆍiㆍ(k-K/2)/K로 주어진다. g(i)=e^-jπㆍi의 사용으로 인해, 서브 대역 k=K/2에서 0의 위상 쉬프트가 관찰된다.

식(12)에 기초하여 유도된 가중치들은 각각의 송신 안테나 i에 대하여 G_i(k')의 이산 주파수 응답을 가지는 선형 필터로 관찰될 수 있다. 상기 이산 주파수 응답은 i=0, ..., T-1 및 k'=(-K/2) ... (K/2-1)에 대하여 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(13)

서브 대역 인덱스 k는 서브 대역 N_center=K/2에서 0의 주파수인 서브 대역 넘버링 방식을 위한 것이다. 서브 대역 인덱스 k'는 서브 대역 인덱스 k의 K/2 또는 k'=k-K/2 만큼 쉬프트된 버전이다. 따라서, 서브 대역 0에서 상기 결과치들은 인덱스 k'를 가지는 새로운 서브 대역 넘버링 방식에서 0의 주파수가 된다. N_center 는 인덱스 k가 임의의 다른 방식에서(예를 들면, k=1, ..., K) 정의되는 경우 또는 K가 홀수 정수 값인 경우에 K/2 대신의 임의의 다른 값과 동일할 수 있다.

선형 필터에 대한 이산 시간 영역 임펄스 응답 g_i(n)은 이산 주파수 응답 G_i(k')에 K-포인트 이산 푸리에 역변환(IDFT)을 수행함으로써 획득될 수 있다. 임펄스 응답 g_i(n)은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(14)

상기 n은 샘플 주기에 대한 인덱스이고, n=0, ..., K-1의 범위를 갖는다. 식(14)은 송신 안테나 i에 대한 임펄스 응답 g_i(n)이 i 샘플 주기들의 지연에서 단위 크기의 단일 탭을 가지고, 모든 다른 지연들에서 0이 되는 것을 표시한다.

빔 형성은 주파수 영역 또는 시간 영역에서 수행될 수 있다. 빔 형성은 (1) K개의 송신 심볼들을 획득하기 위해 각각의 송신 안테나 i에 대한 K개의 공간 처리된 심볼들 z_i(0) 내지 z_i(K-1)에 상기 안테나에 대한 K개의 가중치들 b_i(0) 내지 b_i(K-1)을 곱하고, (2) 각각의 송신 안테나에 대한 K개의 시간 영역 샘플들을 획득하기 위해 상기 안테나에 대한 K개의 송신 심볼들에 OFDM 변조를 수행함으로써 주파수 영역에서 수행될 수 있다. 빔 형성은 (1) 각각의 송신 안테나에 대하여 K개의 시간 영역 샘플들을 획득하기 위해 상기 송신 안테나 i에 대한 K개의 공간 처리된 심볼들에 K-포인트 IDFT를 수행하고, (2) 각각의 송신 안테나에 대한 임펄스 응답 g_i(n)으로 상기 송신 안테나 i에 대한 K개의 시간 영역 샘플들의 순환 컨벌루션을 수행함으로써 시간 영역에서 수행될 수 있다.

도 4는 주파수 영역에서 빔 형성을 수행하는 TX 공간 프로세서(220a)를 도시하며, 송신측 엔티티(210)에서 TX 공간 프로세서(220)의 일 실시예이다. TX 공간 프로세서(220a)는 공간 프로세서(420) 및 빔 형성기(430)를 포함한다. 공간 프로세서(420)는 고유 모드 행렬

, 조종 행렬

, 또는 단위 행렬

을 사용하여 각각의 서브 대역 k에 대한 데이터 심볼들 s(k)에 공간 처리를 수행하고, 상기 서브 대역에 대하여 공간 처리된 심볼들

을 제공한다. 빔 형성기(430)는 각각의 서브 대역에 대하여 공간 처리된 심볼들

에 빔 형성 행렬

을 곱하여 상기 서브 대역에 대한 송신 심볼들

을 획득한다. 변조기(230)는 각각의 송신 안테나 i에 대한 송신 심볼들에 OFDM 변조를 수행하여 상기 안테나에 대한 OFDM 심볼들의 스트림을 획득한다.

도 5는 TX 공간 프로세서(220a)내의 공간 프로세서(420) 및 빔 형성기(430의 일 실시예를 도시한다. 공간 프로세서(420)는 K개의 서브대역들에 대하여 K개의 서브대역 공간 프로세서들(520a 내지 520k) 및 멀티플렉서(MUX;522)를 포함한다. 각각의 공간 프로세서(520)는 그 서브 대역에 대한 벡터

내의 심볼들 s_o(k) 내지 s_T _-1(k)을 수신하고,

,

, 또는

를 사용하여 상기 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하여, 상기 서브 대역에 대한 벡터

내의 공간 처리된 심볼들 z₀(k) 내지 z_T _- ₁(k)를 제공한다. 멀티플렉서(522)는 공간 프로세서들(520a 내지 520k)로부터 모두 K개의 서브 대역들에 대하여 공간 처리된 심볼들을 수신하여 적절한 서브 대역들 및 송신 안테나들에 상기 심볼들을 제공한다.

빔 형성기(430)는 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 곱셈기 세트들(528a 내지 528t)을 포함한다. 각각의 심볼 주기 동안, 각각의 곱셈기 세트(528)는 송신 안테나 i에 대하여 K개의 공간 처리된 심볼들 z_i(0) 내지 z_i(K-1)을 수신하고, 상기 심볼들에 송신 안테나 i에 대한 K개의 가중치들 b_i(0) 내지 b_i(K-1)을 곱하여, 송신 안테나 i에 대한 K개의 송신 심볼들 x_i(0) 내지 x_i(K-1)을 제공한다. 각각의 심볼 주기 동안, 빔 형성기(430)는 T개의 송신 안테나에 대하여 K개의 송신 심볼들의 T개의 세트들을 제공한다.

변조기(230)는 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 OFDM 변조기(530a 내지 530t)를 포함한다. 각각의 OFDM 변조기(530)는 그 송신 안테나 i에 대한 송신 심볼들 x_i(0) 내지 x_i(K-1)을 수신하고, 송신 심볼들에 OFDM 변조를 수행하여, 각각의 심볼 주기 동안 송신 안테나 i에 대한 OFDM 심볼을 제공한다.

도 6는 도 5의 OFDM 변조기들(530a 내지 530t)의 각각에 대하여 사용될 수 있는 OFDM 변조기(530x)의 블럭 다이어그램을 도시한다. 각각의 OFDM 심볼 주기에서, 하나의 송신 심볼은 각각의 서브 대역을 통해 송신될 수 있다. (제로 심볼 주기라 불리는 0의 단일 값은 각각의 비사용 서브 대역을 위해 제공된다.) IDFT 유니트(632)는 각각의 OFDM 심볼 주기 내에 K개의 서브 대역들에 대한 K개의 송신 심볼들을 수신하고, K개의 송신 심볼들을 K-포인트 IDFT를 사용하여 시간 영역으로 변환하여 K개의 시간 영역 샘플들을 포함하는 "변환된" 심볼을 제공한다. 각각의 샘플은 하나의 샘플 주기에서 송신될 복소-값이다. 병렬-직렬(P/S) 컨버터(634)는 각각의 변환된 심볼에 대하여 K개의 샘플들을 직렬화한다. 순환 전치 발생기(436)는 각각의 변환된 심볼의 일부분(또는 C 샘플들)을 반복하여 K+C 샘플들을 포함하는 OFDM 심볼을 형성한다. 순환 전치(cyclic prefix)는 전체 시스템 대역폭에 걸쳐 변화하는 주파수 응답인 주파수 선택성 페이딩에 의해 발생된 심볼간 간섭(ISI)을 감소시키는데 사용된다. OFDM 심볼 주기(간단히 "심볼 주기"라 지칭됨)는 하나의 OFDM 심볼의 지속 기간이며, K+C 샘플 주기들과 동일하다.

도 7는 시간 영역에서 빔 형성을 수행하는 TX 공간 프로세서(220b)를 도시하며, 이는 송신측 엔티티(210)에서 TX 공간 프로세서(220)의 또다른 실시예이다. TX 공간 프로세서(220b)는 공간 프로세서(420) 및 빔 형성기(440)를 포함한다. 공간 프로세서(420)는 각각의 서브 대역 k에 대한 데이터 심볼들

에 공간 처리를 수행하여 상기 서브 대역에 대한 공간 처리된 심볼들

을 제공한다. 변조기(230)는 각각의 안테나 i에 대한 공간 처리된 심볼들에 OFDM 변조를 수행하여 상기 안테나에 대한 시간 영역 샘플들의 스트림을 제공한다. 빔 형성기(440)는 각각의 송신 안테나 i에 대한 시간 영역 샘플들을 순환 쉬프팅 또는 선형 지연하여 시간 영역에서 빔 형성을 수행한다.

도 8A는 도 7의 빔 형성기(440)의 일 실시예인 변조기(230) 및 빔 형성기(440a)의 블럭 다이어그램이다. 변조기(230)는 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 OFDM 변조기들을 포함한다. 각각의 OFDM 변조기는 도 6에 도시된 것과 같이 IDFT 유니트(632), P/S 컨버터(634), 및 순환 전치 발생기(636)를 포함한다. 각각의 송신 안테나 i에 대한 OFDM 변조기는 각각의 심볼 주기내에 K개의 서브 대역들에 대하여 K개의 공간 처리된 심볼들 z_i(0) 내지 z_i(K-1)을 처리한다. OFDM 변조기 내에서, IDFT 유니트(632)는 K개의 공간 처리된 심볼들에 K-포인트 IDFT를 수행하여 K개의 시간 영역 샘플들을 제공한다. P/S 컨버터(634)는 K개의 시간 영역 샘플들을 직렬화한다.

빔 형성기(440a)는 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 순환 쉬프트 유니트들(842a 내지 842t)을 포함한다. 각각의 송신 안테나 i에 대한 쉬프트 유니트(842)는 송신 안테나 i에 대하여 P/S 컨버터(634)로부터 K개의 시간 영역 샘플들을 수신하며, K개의 시간 영역 샘플들에 대한 i 샘플들 만큼의 순환 쉬프트를 수행하여 K개의 샘플들을 포함하는 순환-쉬프트된 변환된 심볼 {z'_i(n)}을 제공한다. 특히, 쉬프트 유니트(842a)는 송신 안테나(234a)에 대하여 변환된 심볼 {z'₀(n)}에 제로 샘플의 순환 쉬프트를 수행하고, 쉬프트 유니트(842b)는 송신 안테나(234b)에 대하여 변환된 심볼 {z'₁(n)}에 하나의 샘플의 순환 쉬프트를 수행하며, 그밖에 쉬프트 유니트(842t)는 송신 안테나(234t)에 대하여 변환된 심볼 {z'_T _-1(n)}에 (T-1) 샘플들의 순환 쉬프트를 수행한다. T개의 순환 전치 발생기들(636a 내지 636t)은 각각 쉬프트 유니트들(842a 내지 842t)로부터 T개의 순환 쉬프트된 변환된 심볼들을 수신한다. 각각의 순환 전치 발생기(636)는 순환 쉬프트된 변환된 심볼 {z'_i(n)}에 C-샘플 순환 전치를 부가하여 (K+C) 샘플들을 포함하는 OFDM 심볼 {x_i(n)}을 제공한다.

도 8B는 도 8A에 도시된 실시예에 대하여 T개의 송신 안테나들로부터의 T개의 송신들에 대한 타이밍 다이어그램을 도시한다. T개의 서로 다른 변환된 심볼들은 도 8A에 도시된 것과 같이 T개의 공간 처리된 심볼들의 서로 다른 세트들로부터 T개의 송신 안테나들에 대하여 발생된다. T개의 변환된 심볼들은 그후에 T개의 송신 안테나들에 대하여 서로 다른 양만큼 순환 쉬프트된다. 순환 전치는 정규 방식으로 각각의 순환 쉬프트된 변환된 심볼에 부가된다. T개의 서로 다른 OFDM 심볼들은 T개의 송신 안테나들로부터 동시에 송신된다.

도 9A는 변조기(230) 및 도 7의 빔 형성기(440)의 또다른 실시예인 빔 형성기(440b)의 블럭 다이어그램을 도시한다. 각각의 OFDM 변조기는 송신 안테나에 대하여 공간 처리된 심볼들에 OFDM 변조를 수행하여 그 송신 안테나에 대한 OFDM 심볼 {x'_i(n)}의 스트림을 제공한다. 빔 형성기(440b)는 T개의 송신 안테나들에 대하여 T개의 디지털 지연 유니트들(844a 내지 844t)을 포함한다. 각각의 지연 유니트(844)는 결합된 OFDM 변조기로부터 송신 안테나 i에 대한 OFDM 심볼을 수신하여 OFDM 심볼을 송신 안테나 i에 의해 결정된 양만큼 지연한다. 특히, 송신 안테나(234a)에 대한 지연 유니트(844a)는 OFDM 심볼 {x'₀(n)}을 제로 샘플 주기만큼 지연하고, 송신 안테나(234b)에 대한 지연 유니트(844b)는 OFDM 심볼 {x'₁(n)}을 하나의 샘플 주기만큼 지연하며, 그밖에 지연 유니트(844t)는 OFDM 심볼 {x'_T _-1(n)}을 T-1 샘플 주기만큼 지연한다.

T개의 서로 다른 지연들은 송신기 유니트(232a 내지 232t)에 의해 아날로그 영역에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 송신기 유니트(232a)는 변조된 신호를 제로 샘플 주기 만큼 지연하고, 송신기 유니트(232b)는 변조된 신호를 하나의 샘플 주기(또는 T_sam 초) 만큼 지연하며, 그밖에 송신기 유니트(232t)는 변조된 신호를 (T-1) 샘플 주기들(또는 (T-1)ㆍT_sam 초) 만큼 지연할 수 있다. 샘플 주기는 T_sam=1/[BWㆍ(K+C)]이며, 상기 BW는 헤르츠 단위의 전체 시스템 대역폭이다.

도 9B는 도 9A에 도시된 실시예들에 대하여 T개의 송신 안테나들로부터의 T개의 송신들에 대한 타이밍 다이어그램을 도시한다. T개의 서로 다른 변환된 심볼들은 도 9A에 도시된 것과 같이 T개의 송신 안테나들에 대하여 발생된다. 각각의 송신 안테나로부터 송신된 OFDM 심볼은 서로 다른 양만큼 지연된다.

식 (12) 내지 (14) 및 도 8A 및 9A에 도시된 실시예들에 대하여, T개의송신 안테나들에 대한 지연들은 정수개의 샘플 주기들 또는 송신 안테나 i에 대하여 i개의 샘플 주기들 내에 존재한다. 송신 안테나 i에 대하여 i 대신 다른 정수개의 위상 쉬프트들이 안테나 i를 위해 사용될 수 있다. T개의 송신 안테나들에 대한 비-정수 지연(예를 들면, L>1에 대하여

)을 발생하는 위상 슬로프들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 8A의 각각의 P/S 컨버터(634)로부터의 시간 영역 샘플들은 더 높은 레이트(예를 들면, T_upstream=T_sam/L의 주기를 가지는)로 업샘플링될 수 있다. 더 높은 레이트의 샘플들은 결합된 쉬프트 유니트(842)에 의해 정수개의 더 높은 레이트의 샘플 주기, T_upsam 만큼 순환 쉬프트될 수 있고, 상기 T_upsam<T_sam 이다. 대안적으로, 각각의 송신기 유니트(232)는 정수개의 T_upsam(T_sam 대신)에서 아날로그 지연을 제공할 수 있다. 일반적으로 임의의 양의 선형 또는 순환 지연은 T개의 송신 안테나들을 위해 사용될 수 있다. T개의 송신 안테나들에 대한 지연들은 어떤 2개의 안테나들도 동일한 지연을 갖지 않도록 유일해야 한다. 주파수 영역에서, 이는 K개의 서브 대역들에서 빔 형성기에 대한 서로 다른 위상 특성에 대응된다.

송신 안테나들의 개수가 순환 전치 길이 미만일 때(또는 T<C), 각각의 OFDM 심볼에 부가된 순환 전치는 각각의 지연 유니트들(844)에 의한 선형 지연이 시간 영역 임펄스 응답 g_i(n)을 갖는 선형 컨벌루션에 대한 선형 회전과 유사하게 나타나도록 한다. 식(12)에 의해 정의된 것과 같은 가중치들은 도 9A 및 9B에 도시된 것과 같이 각각의 송신 안테나 i에 대하여 i 샘플 주기들의 시간 지연에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 도 9B에 도시된 것과 같이, T개의 OFDM 심볼들은 다중경로 지연을 방지하기 위한 순환 전치의 유효성을 감소시키는 서로 다른 지연들에서 T개의송신 안테나들로부터 송신된다.

식들(11) 및 (12)은 각각의 송신 안테나에 대한 K개의 서브 대역들에서 위상 쉬프트들을 선형으로 변화시키는 함수를 표시한다. 심볼들에 대한 위상 쉬프트들을 주파수 영역에서 선형 변화시키는 애플리케이션은 전술된 것과 같이 상응하는 시간 영역 샘플들을 순환 쉬프팅 또는 지연하여 수행될 수 있다. 일반적으로, 각각의 송신 안테나에 대한 K개의 서브 대역들에서의 위상 쉬프트들은 임의의 함수를 사용하여 연속하는 방식으로 변경될 수 있으며, 따라서 빔들은 서브 대역들에서 중단되는 방식 대신에 연속하는 방식으로 변화될 수 있다. 위상 쉬프트들의 선형 함수는 연속하는 함수의 단 하나의 예이다. 연속 함수에 있어서, 함수 입력에서의 임의의 작은 변화는 함수 출력에서 임의의 작은 변화를 발생한다. 몇몇 다른 예시적인 연속 함수들은 2차 함수, 3차 함수, 포물선 함수 등등을 포함한다. 연속하는 변화는 서브 대역들에서 (채널 추정치를 간단히 하기 위해) 임의의 상관 양들에 의존하는 수신측 엔티티들의 성능이 감소되지 않도록 보장한다.

도 8A 및 9A에 도시된 실시예들은 연속하는 빔 형성을 위해 빔 형성이 시간 영역에서 수행될 수 있는 몇몇 방식들을 설명한다. 일반적으로, 빔 형성은 다양한 방식들 및 송신측 엔티티 내의 다양한 위치들에서 수행될 수 있다. 빔 형성은 OFDM 변조 이전 또는 이후에 디지털 회로 또는 아날로그 회로를 사용하여 시간 영역 또는 주파수 영역에서 수행될 수 있다.

송신측 엔티티는 빔 형성을 선택적으로 수행하여 빔 형성이 인에이블되거나 디스에이블되도록 할 수 있다. 빔 형성을 적용하거나 디스에이블하는 결정은 예를 들어, 채널 조건과 같은 다양한 인자들에 기초하여 수행될 수 있다. 만약 서브 대역 사이의 상관에 의존하지 않고 송신측 엔티티가 연속하는 빔 형성을 수행하거나, 수신측 엔티티가 채널 추정을 수행한다면, 수신측 엔티티는 빔 형성이 적용되는지의 여부를 인식할 필요가 없다.

송신측 엔티티는 빔 형성을 적절하게 수행하여 빔 형성이 시간에 따라 임의의 방식으로 조절될 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 송신측 엔티티는 채널 조건, 수신측 엔티티로부터의 피드백 및/또는 임의의 다른 인자들에 기초하여 빔 형성을 인에이블 또는 디스에이블할 수 있다. 예를 들어, 송신측 엔티티는 채널이 수신측 엔티티에서 각각의 서브 대역에 대하여 0 또는 낮은 값을 부가할 수 있는 단위 크기의 복소 채널 이득들을 가지는 플랫 페이딩인 경우에 빔 형성을 적용할 수 있다.

또다른 실시예에서, 송신측 엔티티는 미리 결정된 또는 의사-랜덤 방식으로 빔 형성을 조절할 수 있다. 시간 영역 빔 형성에 대하여, T개의 송신 안테나들에 대한 지연량은 하나의 심볼 주기, 다수의 심볼 주기들, MIMO 파일럿(하기에서 기술됨)의 연속하는 송신들 사이의 시간 간격 등등에 상응할 수 있는 각각의 시간 간격 동안 변화될 수 있다. 예를 들면, 송신측 엔티티는 {0, 1, 2, ..., T-1} 샘플 주기들의 지연들을 하나의 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있고, {0, 0, 0, ..., 0} 샘플 주기들의 지연들을 다음 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있고, {0, 2, 4, ..., 2(T-1)} 샘플 주기들의 지연들을 다음 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있다. 송신측 엔티티는 또한 서로 다른 시간 간격들에서 기본 세트 내의 지연들을 따라 순환할 수 있다. 예를 들어, 송신측 엔티티는 {0, 1, 2, ..., T-1} 샘플 주기들의 지연들을 하나의 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있고, {T-1, 0, 1, ..., T-2} 샘플 주기들의 지연들을 다음 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있고, {T-2, T-1, 0, ..., T-3} 샘플 주기들의 지연들을 다음 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있다. 송신측 엔티티는 또한 서로 다른 시간 간격들에서 서로 다른 순서들로 지연들을 적용할 수 있다. 예를 들어, 송신측 엔티티는 {0, 1, 2, ..., T-1} 샘플 주기들의 지연들을 하나의 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있고, {2, 1, T-1, ..., 0} 샘플 주기들의 지연들을 다음 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있고, {1, T-1, 0, ..., 2} 샘플 주기들의 지연들을 다음 시간 간격에서 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있다. 송신측 엔티티는 또한 분수 형태(예를 들면, 0.5, 1.5) 샘플 주기의 지연을 임의의 주어진 송신 안테나에 적용할 수 있다.

만약 수신측 엔티티가 빔 형성이 수행되는 것을 인식하지 못하면, 송신측 엔티티는 각각의 데이터 및 파일럿 송신 간격(예를 들면, 각각의 프레임)에서 모든 심볼 주기들에 걸쳐 동일한 방식으로 빔 형성을 수행할 수 있다. 데이터 및 파일럿 간격은 데이터를 복원하는데 사용되는 파일럿과 데이터가 전송되는 시간 간격이다. 예를 들어, 송신측 엔티티가 K개의 서브 대역들에 대하여 동일한 세트의 빔 형성 행렬들

을 사용하거나 동일한 세트의 지연들을 각각의 데이터 및 파일럿 송신 간격에서 모든 심볼 주기들에 대한 T개의 송신 안테나들에 적용할 수 있다. 이는 수신측 엔티티가 수신된 MIMO 파일럿에 기초하여 "효율적인" MIMO 채널 응답을 추정하도록 (빔 형성을 사용하여) 하고, 하기에서 설명되는 것과 같이 효율적인 MIMO 채널 응답 추정치를 사용하여 데이터 및 파일럿 송신 간격 동안 수신된 심볼들에 수신기 공간 처리를 수행하도록 한다.

만약 수신측 엔티티가 빔 형성이 수행되는 것을 인식하면, 송신측 엔티티는 각각의 데이터 및 파일럿 송신 간격 내에 심볼 주기들에서 빔 형성을 조절할 수 있다. 예들 들어, 송신측 엔티티는 서로 다른 세트의 빔 형성 행렬들

을 사용하거나 서로 다른 심볼 주기들 내에 서로 다른 세트의 지연들을 적용할 수 있다. 수신측 엔티티는 수신된 MIMO 파일럿에 기초하여 초기의 유효 MIMO 채널 응답을 추정하고, 상기 초기의 유효 MIMO 채널 응답 및 심볼 주기 t 내에 적용된 빔 형성에 대한 지식에 기초하여 각각의 후속하는 심볼 주기 t동안 유효 MIMO 채널 응답을 결정하며, 심볼 주기 t동안의 유효 MIMO 채널 응답 추정치를 사용하여 심볼 주기 t 동안 수신된 심볼들에 수신기 공간 처리를 수행한다.

3. 수신기 공간 처리

고유 조종 및 빔 형성을 사용하는 데이터 송신에 있어서, 수신측 엔티티는 각각의 서브 대역 k에 대한 R개의 수신 안테나들로부터 R개의 수신된 심볼들을 획득하며, 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(15)

상기

는 서브 대역 k에 대한 R개의 수신된 심볼들을 가지는 벡터이고,

는 서브 대역 k에 대한 잡음 벡터이며,

는 고유 조종 및 빔 형성을 사용하여 데이터 벡터

에 의해 관찰된 "유효" 채널 응답 행렬이며, 다음과 같다:

식(16)

간략함을 위해, 잡음은 제로 평균 벡터 및

의 공분산 행렬을 가지는 부가 화이트 가우시안 잡음(AWGN)인 것으로 가정되며, 상기 σ² 는 잡음의 분산이다.

수신측 엔티티는 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 기술 및 채널 상관 행렬 역변환(CCMI) 기술(일반적으로 제로-포싱 기술이라 불림)과 같은 다양한 수신기 처리 기술들을 사용하여 송신측 엔티티에 의해 송신된 데이터 심볼들을 복원할 수 있다.

MMSE 기술에 대하여, 수신측 엔티티는 하기와 같이 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 필터 행렬

을 유도할 수 있다:

식(17)

공간 필터 행렬

은

의 데이터 심볼들 및 공간 필터로부터의 심볼 추정치들 사이의 평균 제곱 에러를 최소화한다.

수신측 엔티티는 하기와 같이 각각의 서브 대역 k에 대하여 MMSE 공간 처리를 수행할 수 있다.

식(18)

상기

, 및

는 MMSE 필터링된 잡음이다.

공간 필터

로부터의 심볼 주정치들은 데이터 심볼들의 정규화되지 않은 추정치들이다. 스케일링 행렬

과의 곱셈은 데이터 심볼들의 정규화된 추정치들을 제공한다.

고유 조종은

의 고유 모드들에서 데이터를 송신하는 것을 시도한다. 그러나, 고유 조종을 사용하는 데이터 송신은 예를 들어, 고유값 분해, 유한 산술 정밀도 등등에서

의 불완전한 추정치로 인해 완전히 직교할 수 없다. MMSE 기술은 고유 조종을 사용하는 데이터 송신에서 직교성의 손실을 고려(또는 "소거")할 수 있다.

CCMI 기술에 대하여, 수신측 엔티티는 하기와 같이 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 필터 행렬

을 유도할 수 있다:

식(19)

수신측 엔티티는 하기와 같이 각각의 서브 대역 k에 대하여 CCMI 공간 처리를 수행할 수 있다:

식(20)

상기

는 CCMI 필터링된 잡음이다. CCMI 기술은

의 구조로 인해 잡음을 증폭시킬 수 있다.

수신측 엔티티는 유사한 방식이지만 서로 다른 유효 채널 응답 행렬들 및 서로 다른 공간 필터 행렬들을 사용하여 다른 동작 모드들에 대한 공간 처리를 수행할 수 있다. 표 1은 다수의 동작 모드들에 대한 송신 엔티티에서의 공간 처리 및 각각의 동작 모드에 대한 유효 MIMO 채널을 요약한다. 명확함을 위하여, 서브 대역에 대한 인덱스 "(k)"는 "Error! Reference source not found"로 도시되지는 않는다. 빔 형성은 표 1에 도시된 것과 같이 주파수 영역에서 수행될 수 있다. 상기 경우에, 빔 형성 행렬

은 유효 MIMO 채널 응답에서 여전히 존재하지만 송신 심볼 벡터

로 부터 생략된다.

		송신기	유효 채널
비-빔 형성	고유 조종
	행렬 조종
	비 공간 처리
빔 형성	고유 조종
	행렬 조종
	비 공간 처리

일반적으로, 수신측 엔티티는 하기와 같이 각각의 서브 대역 k에 대한 MMSE 공간 필터 행렬

를 유도할 수 있다:

식(21)

상기 위첨자 "x"는 동작 모드를 표시하고, 빔 형성을 사용하지 않는 고유 조종을 위한 "es", 빔 형성을 사용하지 않는 행렬 조종을 위한 "ss", 비 공간 처리 및 비 빔 형성을 위한 "ns", 빔 형성을 사용하는 고유 조종을 위한 "bes", 빔 형성을 사용하는 행렬 조종을 위한 "bss" 또는 빔 형성만을 위한 "bns"에 대응한다. MMSE 공간 필터 행렬

은 모든 동작 모드들에 대하여 동일한 방식이지만, 서로 다른 유효 채널 응답 행렬들

및

을 사용하여 유도될 수 있다. MMSE 수신기 공간 처리는 모든 동작 모드들에 대하여 동일한 방식이지만, 서로 다른 유효 채널 응답 행렬들을 사용하여 유도된 MMSE 공간 필터 행렬들을 사용하여 수행될 수 있다. MMSE 기반 수신기는 동일한 MMSE 공간 처리를 사용하여 모든 동작 모드들을 지원할 수 있다. 식(21)에서, 용어

는 공지된 경우에 잡음의 공분산 행렬

과 대체될 수 있다.

수신측 엔티티는 하기와 같이 각각의 서브 대역 k에 대한 CCMI 공간 필터 행렬

을 유도할 수 있다:

식(22)

다시 말해서, 수신측 엔티티는 모든 동작 모드들에 대하여 동일한 방식이지만, 서로 다른 유효 채널 응답 행렬들을 사용하여 CCMI 공간 필터를 유도할 수 있다. 수신측 엔티티는 또한 모든 동작 모드들에 대하여 동일한 방식으로 CCMI 공간 필터 행렬들을 적용할 수 있다.

수신측 엔티티는 데이터 심볼들을 복원하기 위해 다른 수신기 공간 처리 기술들을 사용할 수 있고, 이는 본 발명의 사상 내에 있다.

4. 파일럿 송신

송신측 엔티티는 수신측 엔티티가 실제 또는 유효 MIMO 채널 응답을 추정하도록 하기 위해 파일럿을 송신할 수 있다. 파일럿은 다양한 방식들로 송신될 수 있다. 예를 들어, 송신측 엔티티는 조종되지 않은 MIMO 파일럿, 조종된 MIMO 파일럿, 확산된 MIMO 파일럿 등을 송신할 수 있다. MIMO 파일럿은 T개의 송신 안테나들로부터 송신된 다수의 파일럿 송신들로 구성된 파일럿이다. 조종되지 않은 MIMO 파일럿은 하나의 파일럿 송신이 각각의 안테나로부터 송신되는, T개의 송신 안테나들로부터 송신된 T개까지의 파일럿 송신들을 포함한다. 조종된 MIMO 파일럿은 S개의 직교 공간 채널들을 통해 송신된 S개까지의 파일럿 송신들을 포함한다. 확산된 MIMO 파일럿은 행렬 조종을 사용하여 S개의 공간 채널들을 통해 송신된 S개까지의 파일럿 송신들을 포함한다.

MIMO 파일럿에 대하여, 다수의 파일럿 송신들의 각각은 수신측 엔티티에 의해 식별가능하며, 이는 하기와 같이 수행될 수 있다:

1. 코드 분할 다중화(CDM)를 사용하여 각각의 파일럿 송신에 서로 다른 직교 시퀀스를 적용하고,

2. 시간 분할 다중화(TDM)를 사용하여 서로 다른 심볼 주기들에서 다수의 파일럿 송신들을 송신하고, 및/또는

3. 주파수 분할 다중화(FDM)를 사용하여 서로 다른 서브 대역들에서 다수의 파일럿 송신들을 송신한다.

FDM에 대하여, 서브 대역들의 서로 다른 세트는 다수의 파일럿 송신들의 각각을 위해 사용될 수 있다. 각각의 파일럿 송신을 위해 사용된 서브 대역들은 파일럿 송신이 모든 K개의 서브 대역들을 경험하도록 순환될 수 있다. MIMO 파일럿은 바람직하게 CDM 또는 FDM을 사용하여 각각의 송신 안테나에 대하여 전체 송신 전력으로 송신될 수 있다. MIMO 파일럿은 또한 CDM, FDM, TDM의 임의의 조합을 사용하여 송신될 수 있다.

조종되지 않은 MIMO 파일럿에 대하여, 송신측 엔티티는 하기와 같이 파일럿 송신을 위해 사용되는 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 처리를 수행할 수 있다:

식(23)

상기

는 서브 대역 k을 통해 송신될 파일럿 심볼들의 벡터이고,

는 심볼 주기 t에 대한 대각 월시 행렬이며,

는 심볼 주기 t내에 서브 대역 k에 대한 조종되지 않은 MIMO 파일럿에 대하여 공간 처리된 심볼들의 벡터이다.

서로 다른 파일럿 심볼들이 식(23)에 도시된 것과 같이 T개의 송신 안테나들로부터 송신될 수 있다. 대안적으로, 동일한 파일럿 심볼이 모든 송신 안테나들을 위해 사용될 수 있으며, 이 경우 월시 행렬은 단순히 월시 벡터이다.

만약 T=4이면, 4개의 송신 안테나들에는 MIMO 파일럿을 위해 4-심볼 월시 시퀀스들 W₁=1,1,1,1, W₂=1,-1,1,-1, W₃=1,1,-1,-1, W₄=1,-1,-1,1이 할당될 수 있다. 월시 시퀀스 W_j의 4개의 심볼들은 4개의 심볼 주기들에서 송신 안테나 k로부터의 파일럿 송신에 적용된다.

는 대각선을 따라 4개의 월시 시퀀스들의 제 1 엘리먼트를 포함하고,

는 4개의 월시 시퀀스의 제 2 엘리먼트를 포함하고,

는 4개의 월시 시퀀스의 제 3 엘리먼트를 포함하고,

는 4개의 월시 시퀀스들의 제 4 엘리먼트를 포함한다. 따라서 송신 안테나 j에 대한 j번째 월시 시퀀스 W_j는 모든 월시 행렬들의 j번째 대각 엘리먼트로 전달된다. 4개의 월시 행렬들은 조종되지 않은 MIMO 파일럿을 송신하기 위해 4개의 심볼 주기들에서 사용될 수 있다.

송신측 엔티티는 데이터 벡터

와 동일한 방식으로 빔형성 또는 비 빔형성을 위한 벡터

를 추가로 처리하여 조종되지 않은 MIMO 파일럿에 대한 송신 벡터를 획득한다. 송신측 엔티티는 각각의 심볼 주기 동안 하나의 월시 행렬

을 사용함으로써 T개의 심볼 주기들에 걸쳐 조종되지 않은 MIMO 파일럿을 송신할 수 있다.

빔 형성을 사용하지 않는 조종되지 않은 MIMO 파일럿에 대하여, 수신측 엔티티는 다음과 같이 파일럿 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역 k에 대하여 수신된 파일럿 심볼들을 획득한다:

식(24)

MIMO 채널 및 잡음은 조종되지 않은 MIMO 파일럿이 송신되는 동안의 시간에 걸쳐 고정되는 것으로 가정된다. 수신측 엔티티는 조종되지 않은 MIMO 파일럿을 위해 사용되는 T-심볼 월시 시퀀스들에 대하여 T개의 벡터들

내지

을 획득한다.

수신측 엔티티는 빔 형성을 사용하지 않는 수신된 조종되지 않은 MIMO 파일럿에 기초하여 실제 MIMO 채널 응답

을 추정할 수 있다.

의 각각의 컬럼 j은 개별 월시 시퀀스 W_j 와 연관된다. 수신측 엔티티는 (1)

내지

의 i번째 엘리먼트에 월시 시퀀스 W_j의 T개의 칩들을 곱하고, (2)

의 j번째 엘리먼트인 파일럿 심볼 p_j(k)을 위해 사용된 변조를 제거하고, (3) h_i _,j(k)를 획득하기 위해 T개의 결과 엘리먼트들을 누산함으로써

의 j번째 컬럼의 i번째 엘리먼트인 h_i _,j(k)를 획득할 수 있다. 처리는

의 각각의 엘리먼트에 대하여 반복될 수 있다. 수신측 엔티티는 수신기 공간 처리를 위해 사용될 수 있는 유효 MIMO 채널 응답

또는

을 유도하기 위해

을 사용할 수 있다.

빔 형성을 사용하는 조종되지 않은 MIMO 파일럿에 대하여, 수신측 엔티티는 다음과 같이 파일럿 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역 k에 대하여 수신된 심볼들을 획득한다:

식(25)

수신측 엔티티는

또는

를 획득하기 위해 빔 형성을 사용하여 수신된 조종되지 않은 MIMO 파일럿에 유사한 처리를 수행할 수 있다.

조종된 MIMO 파일럿에 대하여, 송신측 엔티티는 다음과 같이 파일럿 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 처리를 수행할 수 있다:

식(26)

상기

는 심볼 주기 t내에 서브 대역 k에 대한 조종된 MIMO 파일럿을 위해 공간 처리된 심볼들의 벡터이다. 간략함을 위해,

는 조종된 MIMO 파일럿이 송신되는 동안의 시간에 걸쳐 고정되는 것으로 가정되며, 따라서 심볼 주기 t의 함수가 아니다. 송신기는 또한 빔형성 또는 비 빔형성을 위해 벡터

를 추가로 처리하며, 조종된 MIMO 파일럿을 송신할 수 있다.

빔형성을 사용하지 않는 조종된 MIMO 파일럿에 대하여, 수신측 엔티티는 다음과 같이 파일럿 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역 k에 대하여 수신된 파일럿 심볼들을 획득한다:

식(27)

빔형성을 사용하는 조종된 MIMO 파일럿에 대하여, 수신측 엔티티는 다음과 같이 파일럿 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역 k에 대하여 수신된 파일럿 심볼들을 획득한다:

식(28)

수신측 엔티티는

에 기초하여

를 추정할 수 있고,

에 대하여 전술된 것과 유사한 방식으로 에 기초하여

를 추정할 수 있다.

확산된 MIMO 파일럿에 대하여, 송신측 엔티티는 다음과 같이 파일럿 송신을 위해 사용된 각각의 서브 대역 k에 대하여 공간 처리를 수행할 수 있다:

식(29)

상기

는 서브 대역 k에 대한 확산된 MIMO 파일럿에 대하여 공간 처리된 심볼들의 벡터이다. 송신기는 빔 형성 또는 비 빔 형성을 위해 벡터

를 추가로 처리할 수 있고, 결과 MIMO 파일럿을 송신한다.

수신측 엔티티는 빔 형성을 사용하지 않고 수신된 확산된 MIMO 파일럿에 기초하여

를 추정할 수 있고, 빔 형성을 사용하여 수신된 확산된 MIMO 파일럿에 기초하여

를 추정할 수 있다. 수신측 엔티티는 수신기 공간 처리를 위해 사용될 수 있는 유효 MIMO 채널 응답

또는

을 유도할 수 있다.

5. 조종 행렬

한 세트의 조종 행렬들이 발생되어 행렬 조종을 위해 사용될 수 있다. 상기 조종 행렬들은 i=1, ..., L에 대하여

또는

로 표시될 수 있고, 상기 L는 1 이상의 임의의 정수일 수 있다. 각각의 조종 행렬

은 유니터리 행렬이 되어야 한다. 상기 조건은

를 사용하여 동시에 송신된 T개의 데이터 심볼들이 동일한 전력을 가지며

의 행렬 조종 이후에 서로 직교하도록 보장한다.

L개의 조종 행렬들의 세트는 다양한 방식들로 발생될 수 있다. 예를 들어, L개의 조종 행렬들은 유니터리 기본 행렬 및 스칼라들의 세트에 기초하여 발생될 수 있다. 상기 기본 행렬은 L개의 조종 행렬들 중 하나로서 사용될 수 있다. 다른 L-1개의 조종 행렬들은 기본 행렬의 로우들에 서로 다른 스칼라들의 조합을 곱함으로써 발생될 수 있다. 각각의 스칼라는 임의의 실수 또는 복소값이될 수 있다. 스칼라들은 단위 크기를 가지도록 선택되어 상기 스칼라들을 사용하여 발생된 조종 행렬들이 유니터리 행렬이 되도록 한다.

기본 행렬은 월시 행렬이 될 수 있다. 2×2 월시 행렬

및 더 큰 크기의 월시 행렬

은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(30)

월시 행렬들은 2의 제곱들(예를 들면, 2, 4, 8, 등등)의 크기를 갖는다.

기본 행렬은 푸리에 행렬이 될 수 있다. N×N 푸리에 행렬

에 대하여,

의 엘리먼트들 d_n _,m 은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(31)

임의의 제곱 크기의 푸리에 행렬들(예를 들면, 2, 3, 4, 5, 등등)이 형성될 수 있다. 다른 행렬들이 기본 행렬로 사용될 수 있다.

N×N 기본 행렬에 대하여, 기본 행렬의 로우들 2 내지 N의 각각은 Q개의 서로 다른 가능한 스칼라들 중 하나와 독립적으로 곱해질 수 있다. Q^N ^-1 개의 서로 다른 조종 행렬들이 N-1 로우들에 대한 Q개의 스칼라들의 Q^N ^-1개의 서로 다른 퍼뮤테이션(permutation)으로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 로우들 2 내지 N의 각각은 독립적으로 +1, -1, +j, 또는 -j와 곱해지며, 상기 j=√-1이다. 일반적으로, 기본 행렬의 각각의 로우에는 형태 e^j ^θ를 가지는 임의의 스칼라가 곱해지며, 상기 θ는 임의의 위상 값이 될 수 있다. 스칼라가 곱해진 N×N 기본 행렬의 각각의 엘리먼트는 각각의 컬럼에 대한 단위 전력을 가지는 N×N 조종 행렬을 획득하기 위해 1/√N에 의해 스케일링된다.

월시 행렬(또는 4×4 푸리에 행렬)에 기초하여 유도된 조종 행렬들은 임의의 바람직한 특성들을 갖는다. 만약 월시 행렬의 로우들에 ±1 및 ±j의 스칼라들이 곱해지면, 결과적인 조종 행렬

의 각각의 엘리먼트는 {+1, -1, +j, -j}를 포함하는 세트에 속한다. 상기 경우에, 또다른 행렬의 엘리먼트와

의 엘리먼트의 곱셈은 단지 비트 조종에 의해 수행될 수 있다.

본 명세서에 설명된 데이터 송신 기술들은 다양한 방식들로 사용될 수 있다. 예를 들면, 송신측 엔티티(예를 들면, 액세스 포인트 또는 사용자 단말)는 무선 채널에 관한 정확한 정보가 사용될 수 없는 경우에 수신측 엔티티(예를 들면, 또다른 액세스 포인트 또는 사용자 단말)에 송신하기 위해 연속하는 빔 형성을 사용할 수 있다. 정확한 채널 정보는 예를 들면, 오염된 피드백 채널, 불완전하게 계측된 시스템, 송신 엔티티가 시간에 따라 빔 조종을 사용/조종하는데 너무 신속하게 변화하는 채널 조건들(예를 들면, 송신측 및/또는 수신측 엔티티가 높은 속도로 이동하기 때문에 발생됨) 등등과 같은 다양한 이유들로 인해 사용될 수 없다.

연속하는 빔 형성은 무선 시스템에서 다양한 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있다. 하나의 애플리케이션에서, 시스템 내의 방송 채널들은 전술된 것과 같이 연속하는 빔 형성을 사용하여 송신될 수 있다. 연속하는 빔 형성의 사용은 시스템내의 무선 디바이스들이 개선된 신뢰성으로 방송 채널들을 수신하도록 하며, 따라서 방송 채널들의 범위를 증가시킨다. 또 다른 애플리케이션에서 페이징 채널이 연속적인 빔형성을 사용하여 전송된다. 다시 말해서, 개선된 신뢰성 및/또는 더 큰 커버리지는 페이징 채널에 대하여 연속하는 빔 형성을 통해 달성될 수 있다. 또다른 애플리케이션에서, 802.11a 액세스 포인트는 커버리지 영역에서 사용자 단말들의 성능을 개선하기 위해 연속하는 빔 형성을 사용한다.

본 명세서에 개시된 송신 기술들은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 기술들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 하드웨어 구현을 위해, 송신측 엔티티에서 처리 유니트들은 하나 또는 그이상의 애플리케이션용 집적 회로(ASIC)들, 디지털 신호 처리기(DSP)들, 디지털 신호 처리 장치(DSPD)들, 프로그램 가능한 로직 디바이스(PLD)들, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유니트들 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 수신측 엔티티의 처리 유니트들은 하나 또는 그이상의 ASIC들, DSP들 등등으로 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현을 위해, 임의의 처리는 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들면, 절차, 기능, 등등)을 사용하여 실행될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트(예를 들면, 도 2의 메모리 유니트(242 또는 282))에 저장되어 프로세서(예를 들면, 제어기(240 또는 280))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에서 구현될 수 있고, 상기 경우에 공지된 것과 같이 다양한 수단들을 통해 프로세서에 통신 접속될 수 있다.

본 명세서에는 참조를 위해 표제들이 포함되며, 이들은 특정 섹션들을 표시한다. 상기 표제들은 본 명세서에 개시된 개념들의 범위를 제한하는 것은 아니며, 상기 개념들은 전체 명세서의 다른 섹션들에 적용가능하다.

개시된 실시예의 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하기에 용이하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 자명하며, 여기서 한정된 포괄적인 원리는 본 발명의 사용 없이도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 나타낸 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims

다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법으로서,
주파수 서브 대역에 대한 공간 처리된 심볼들을 획득하기 위해 다수의 주파수 서브 대역들의 각각에 대한 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하는 단계; 및
다수의 안테나들로부터의 송신 이전에 상기 다수의 주파수 서브 대역들에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하는 단계는,
상기 주파수 서브 대역의 다수의 공간 채널들을 통해 상기 데이터 심볼들을 각각 송신하기 위해 고유 모드 행렬 또는 조종 행렬을 사용하여 상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 데이터 심볼들을 공간 처리하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하는 단계는,
상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 상기 주파수 서브 대역에 대한 빔 형성 행렬을 곱함으로써 주파수 영역에서 빔 형성을 수행하는 단계를 포함하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 빔 형성은 선택적으로 수행되고, 시간에 따라 변화하는 데이터 송신 방법.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,
다수의 주파수 서브 대역들의 각각에 대한 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하여 상기 주파수 서브 대역에 대한 공간 처리된 심볼들을 제공하는 공간 프로세서; 및
다수의 안테나들로부터의 송신 이전에 상기 다수의 주파수 서브 대역들에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하는 빔 형성기를 포함하며,
상기 공간 프로세서는 상기 주파수 서브 대역의 다수의 공간 채널들을 통해 상기 데이터 심볼들을 각각 송신하기 위해 고유 모드 행렬 또는 조종 행렬을 사용하여 상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 데이터 심볼들을 공간 처리하는 장치.
삭제
삭제
제 6항에 있어서,
상기 빔 형성기는 상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 상기 주파수 서브 대역에 대한 빔 형성 행렬을 곱함으로써 주파수 영역에서 빔 형성을 수행하는 장치.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,
주파수 서브 대역에 대한 공간 처리된 심볼들을 획득하기 위해 다수의 주파수 서브 대역들의 각각에 대한 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하기 위한 수단; 및
다수의 안테나들로부터의 송신 이전에 상기 다수의 주파수 서브 대역들에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하기 위한 수단을 포함하며,
상기 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하기 위한 수단은,
상기 주파수 서브 대역의 다수의 공간 채널들을 통해 상기 데이터 심볼들을 각각 송신하기 위해 고유 모드 행렬 또는 조종 행렬을 사용하여 상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 데이터 심볼들을 공간 처리하기 위한 수단을 포함하는 장치.
삭제
삭제
제 10항에 있어서, 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하기 위한 수단은,
상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 상기 주파수 서브 대역에 대한 빔 형성 행렬을 곱함으로써 주파수 영역에서 빔 형성을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
제 10항에 있어서, 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하기 위한 수단은,
상기 다수의 안테나들에 대하여 서로 다른 지연량을 적용함으로써 시간 영역에서 빔 형성을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
내부에 저장된 소프트웨어 코드들을 갖는 메모리 유닛을 포함하는 소프트웨어 저장 장치로서,
상기 소프트웨어 코드들은 일 방법을 수행하는 프로세서에 의해 실행될 수 있으며, 상기 소프트웨어 코드들은
주파수 서브 대역에 대한 공간 처리된 심볼들을 획득하기 위해 다수의 주파수 서브 대역들의 각각에 대한 데이터 심볼들에 공간 처리를 수행하기 위한 소프트웨어 코드; 및
다수의 안테나들로부터의 송신 이전에 상기 다수의 주파수 서브 대역들에 대한 상기 공간 처리된 심볼들에 빔 형성을 수행하기 위한 소프트웨어 코드를 포함하며,
상기 공간 처리를 수행하기 위한 소프트웨어 코드는,
상기 주파수 서브 대역의 다수의 공간 채널들을 통해 상기 데이터 심볼들을 각각 송신하기 위해 고유 모드 행렬 또는 조종 행렬을 사용하여 상기 각각의 주파수 서브 대역에 대한 상기 데이터 심볼들을 공간 처리하기 위한 소프트웨어 코드를 포함하는, 소프트웨어 저장 장치.
제15항에 있어서, 상기 소프트웨어 코드들은
상이한 시간들에서 시작하는 상기 다수의 안테나들로부터 시간 영역 샘플들의 다수의 시퀀스를 송신하기 위한 소프트웨어 코드를 더 포함하는, 소프트웨어 저장 장치.
제15항에 있어서, 상기 소프트웨어 코드들은
각 안테나에 대해 상기 다수의 주파수 서브 대역들에 걸쳐 상이한 위상 슬로프를 적용하기 위한 소프트웨어 코드들 더 포함하는, 소프트웨어 저장 장치.