KR101320811B1 - 무선 통신 시스템에서 ｍｉｍｏ 송신 기술들을 전환하는 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 ｍｉｍｏ 송신 기술들을 전환하는 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는, 무선 네트워크 상의 수신기와 통신하도록 동작 가능하며 송신을 위한 최적의 모드를 선택하도록 구성된 트랜시버를 포함하며, 상기 수신기는 상기 최적의 모드를 추정하여 상기 트랜시버로 피드백하며, 상기 트랜시버는 이에 따라 송신 모드를 변경하고, 상기 최적의 모드는 높은 상관관계를 가지는 신호와 낮은 상관관계를 가지는 신호 간을 분리하기 위한 임계값을 두기 위한 성능 방정식에 기초하는 미리 정해진 메트릭에 기초하는 장치를 제공한다.

Description

무선 통신 시스템에서 ＭＩＭＯ 송신 기술들을 전환하는 장치, 시스템 및 방법{APPARATUS, SYSTEMS AND METHODS FOR SWITCHING MIMO TRANMISSION TECHNIQUES IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
무선 통신에서, MIMO 무선 시스템은 통상 높은 데이터 처리량(예를 들어, 공간 다중화 방식(spatial multiplexing scheme)을 사용하는 경우) 또는 다이버시티(예를 들어, 송신 다이버시티 방식(transmit diversity scheme)을 사용하는 경우)를 제공할 수 있도록 설계된다. 즉시의 채널 매트릭스의 조건 수에 기초한 선택; 각각의 방식들에 대한 최소 유클리드 거리에 기초한 선택; 및 데멜(Demmel) 조건 수에 기초한 선택과 같은, 두 MIMO 방식들 중에서 선택하는 방법에 대한 매우 비효율적인 제안들이 있다. 그러나, 이 기술들 각각은 상당한 흠결을 가지고 있다.
따라서, 무선 통신 시스템에서 MIMO 송신 기술들을 전환하는 향상된 장치, 시스템, 및 방법에 대한 강한 필요성이 존재한다.
본 명세서의 결말 부분에는 본 발명으로 간주되는 주제(subject matter)가 특별히 지적되고 분명하게 청구된다. 그러나, 본 발명은, 다음과 같은 첨부된 도면들과 함께 읽혀지는 때 다음의 상세한 설명을 참조함에 의하여 그 목적, 특징(feature), 및 장점들과 함께 구성 및 동작의 방법 양쪽에 관하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가능한 메트릭의 성능을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 제안된 메트릭 대비 QAM64 5/6에서의 평균 처리량을 도시한다.
설명을 간단하고 명확하게 하기 위하여, 도면들에 도시된 요소들을 반드시 그 크기 비율대로 도시하지는 않았다. 예를 들면, 명확하게 하기 위하여 일부 요소들의 치수를 다른 요소들과 비교하여 과장하여 도시하였다. 또한, 적절하다고 생각되는 곳에서는, 대응되거나 유사한 요소들을 나타내기 위한 도면들 간에는 참조 번호들을 반복하여 사용하였다.
다음의 상세한 설명에서는, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위하여 다양한 특정 설명들이 제시된다. 그러나, 본 기술 분야의 기술자들은 본 발명이 이러한 특정 설명 없이도 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우들에 있어서, 본 발명을 불명확하게 하지 않기 위하여, 공지의 방법들, 절차들, 컴포넌트들 및 회로들에 대하여는 상세하게 설명하지 않았다.
비록 본 발명의 실시예들이 이러한 점에서 제한되지는 않지만, 예를 들어 "프로세싱," "컴퓨팅," "계산," "결정," "설정," "분석," "확인" 등과 같은 용어들을 사용하는 논의는, 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들 내의 물리적인(예를 들어, 전자적인) 양으로서 표현되는 데이터를 처리하고/하거나 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들 또는 연산들 및/또는 프로세스들을 수행하기 위한 명령들을 저장할 수 있는 다른 정보 저장 매체 내의 물리적인 양으로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환하는 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템, 또는 다른 전자 컴퓨팅 디바이스의 연산(들) 및/또는 프로세스(들)을 지칭할 수 있다.
비록 본 발명의 실시예들이 이러한 점에서 제한되지는 않지만, 본 명세서에서 사용되는 "복수(plurality)" 및 "복수(a plurality)"라는 용어들은, 예를 들어 "다수(multiple)" 또는 "둘 이상"을 포함할 수 있다. "복수(plurality)" 또는 "복수(a plurality)"라는 용어들은 본 명세서 전반에 걸쳐서 둘 이상의 컴포넌트들, 디바이스들, 요소들, 유닛들, 파라메터들 등을 설명하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, "복수의 스테이션들"은 둘 이상의 스테이션들을 포함할 수 있다.
MIMO 무선 시스템은 통상 높은 데이터 처리량(예를 들어, 공간 다중화 방식을 사용하는 경우) 또는 다이버시티(예를 들어, 송신 다이버시티 방식을 사용하는 경우)를 제공할 수 있도록 설계된다. 본 발명의 일부 실시예들은 최적의 방식을 선택하는 간단한 방법을 제공한다. 이제 전체적으로 100으로 표시된 도 1을 살펴보면, 입력 데이터 s(i)는 선택된 방식을 사용하여 송신된다. 예를 들어, 그러나 제한은 아닌 것으로서, 다이버시티(120) 또는 공간 다중화(110)을 사용하는 MIMO 방식이다. 그 다음, 신호는 MIMO 채널 H(130)를 통과하여 최종적으로 수신기(140)에서 수신되고 디코딩되어 s^(i)로 재구성된다. 수신기는 최적의 모드(150)를 추정하여 송신 방식을 이에 따라 변경하는 송신기로 피드백한다.
본 발명의 실시예들은 두 MIMO 방식들 중에서 선택하고, 이러한 점에서 제한되는 것은 아니지만, 다음과 같이 계산할 수 있는 방법을 제공한다. 사용될 수 있는 메트릭의 방정식은 다음과 같다.
Figure 112011100119895-pct00001
여기서 H는 2x2 MIMO 채널, tr() 및 det()는 각각 트레이스(trace) 및 행렬식(determinant), λ1,2는 H*H의 고유값(eigen value)들, * 연산자는 켤레 전치행렬(conjugate transpose), 그리고 σ2는 상기 수신기에 부가된 잡음 분산(noise variance)이다.
이제 전체적으로 200으로 표시된 도 2를 살펴보면, 상기 제시된 방정식에서 제시된 메트릭의 성능이 도시된다. 각각의 채널 대 간섭 잡음비(channel to interference noise ratio)(CINR)에 대하여, 높은 상관관계를 가지는 신호 (공간 다중화를 이용하여 작업하는 것을 금지하는 것이 바람직한 곳임)와 낮은 상관관계를 가지는 신호 간을 분리하기 위한 임계값을 두는 것이 가능하다는 것을 명확히 알 수 있다.
도 3의 300에는, 상기 방정식에서 제안된 메트릭 대비 QAM64 5/6에서의 평균 처리량이 도시된다. 이러한 도 3에 도시된 바와 같이, 높은 SNR(예를 들면 36dB) 하에서 채널이 상관관계가 있을 때에는, 행렬 A의 처리량(310)이 행렬 B의 처리량(320)보다 높다. 이는 앞서 언급된 방정식에서 제안된 메트릭이 0.1 미만의 값들을 제공할 때 발생한다.
본 발명의 어느 정도의 특징들이 여기에 예시되고 설명되었지만, 다양한 수정들, 대체들, 변경들, 및 등가물들이 당해 기술분야의 기술을 가진 자들에게 나타날 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 정신에 부합하는 모든 그러한 수정들 및 변경들을 커버하도록 의도된다는 점이 이해되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 무선 네트워크 상의 수신기와 통신하도록 동작 가능하며 송신을 위한 최적의 모드를 선택하도록 구성된 트랜시버를 포함하며,
    상기 수신기는 상기 최적의 모드를 추정하여 상기 트랜시버로 피드백하며, 상기 트랜시버는 이에 따라 송신 모드를 변경하고,
    상기 최적의 모드는 높은 상관관계를 가지는 신호와 낮은 상관관계를 가지는 신호 간을 분리하기 위한 임계값을 두기 위한 성능 방정식에 기초하는 미리 정해진 메트릭에 기초하고,
    상기 미리 정해진 메트릭은
    Figure 112013027546484-pct00009
    (여기서, H는 2x2 MIMO 채널, tr() 및 det()는 각각 트레이스 및 행렬식, λ1,2는 H*H의 고유값들, * 연산자는 켤레 전치행렬, 그리고 σ2는 상기 수신기에 부가된 잡음 분산임)인 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 모드들은 MIMO 공간 다중화(SM) 및 다이버시티(diversity)인 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    높은 상관관계를 가지는 신호에 대하여 SM 송신이 금지된 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트랜시버는 상기 메트릭이 0.1 미만인 경우 최적화되는 장치.
  6. 무선 네트워크 상의 수신기와 통신하는 트랜시버에 의한 송신을 위해 최적의 모드를 추정하는 단계를 포함하며,
    상기 수신기는 상기 최적의 모드를 추정하여 상기 트랜시버로 피드백하며, 상기 트랜시버는 이에 따라 송신 모드를 변경하고,
    상기 최적의 모드는 높은 상관관계를 가지는 신호와 낮은 상관관계를 가지는 신호 간을 분리하기 위한 임계값을 두기 위한 성능 방정식에 기초하는 미리 정해진 메트릭에 기초하고,
    상기 미리 정해진 메트릭은
    Figure 112013027546484-pct00010
    (여기서, H는 2x2 MIMO 채널, tr() 및 det()는 각각 트레이스 및 행렬식, λ1,2는 H*H의 고유값들, * 연산자는 켤레 전치행렬, 그리고 σ2는 상기 수신기에 부가된 잡음 분산임)인 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 송신 모드들은 공간 다중화(SM) 및 다이버시티(diversity)인 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    높은 상관관계를 가지는 신호에 대하여 SM 송신을 금지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 트랜시버는 상기 메트릭이 0.1 미만인 경우 최적화되는 방법.
  11. 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    상기 명령어들은 액세스될 때 머신으로 하여금,
    무선 네트워크 상의 수신기와 통신하는 트랜시버에 의한 송신을 위해 최적의 모드를 추정하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하도록 하며,
    상기 수신기는 상기 최적의 모드를 추정하여 상기 트랜시버로 피드백하며, 상기 트랜시버는 이에 따라 송신 모드를 변경하고,
    상기 최적의 모드는 높은 상관관계를 가지는 신호와 낮은 상관관계를 가지는 신호 간을 분리하기 위한 임계값을 두기 위한 성능 방정식에 기초하는 미리 정해진 메트릭에 기초하고,
    상기 미리 정해진 메트릭은
    Figure 112013027546484-pct00011
    (여기서, H는 2x2 MIMO 채널, tr() 및 det()는 각각 트레이스 및 행렬식, λ1,2는 H*H의 고유값들, * 연산자는 켤레 전치행렬, 그리고 σ2는 상기 수신기에 부가된 잡음 분산임)인, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 송신 모드들은 공간 다중화(SM) 및 다이버시티(diversity)인, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체.
  13. 제12항에 있어서,
    높은 상관관계를 가지는 신호에 대하여 SM 송신을 금지하는 동작을 제공하는 추가의 명령어들을 더 포함하는, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체.
  14. 삭제
  15. 무선 네트워크에서 기지국(BS)으로서 동작 가능한 제1 트랜시버; 및
    상기 무선 네트워크에서 이동국(MS)으로서 동작 가능하고 상기 제1 트랜시버와 통신하도록 동작 가능한 제2 트랜시버
    를 포함하며,
    상기 제1 트랜시버는 송신을 위한 최적의 모드를 선택하도록 구성되고, 상기 제2 트랜시버는 상기 최적의 모드를 추정하여 상기 제1 트랜시버로 피드백하며, 상기 제1 트랜시버는 이에 따라 송신 모드를 변경하며,
    상기 최적의 모드는 높은 상관관계를 가지는 신호와 낮은 상관관계를 가지는 신호 간을 분리하기 위한 임계값을 두기 위한 성능 방정식에 기초하는 미리 정해진 메트릭에 기초하고,
    상기 미리 정해진 메트릭은
    Figure 112013027546484-pct00012
    (여기서, H는 2x2 MIMO 채널, tr() 및 det()는 각각 트레이스 및 행렬식, λ1,2는 H*H의 고유값들, * 연산자는 켤레 전치행렬, 그리고 σ2는 상기 제2 트랜시버에 부가된 잡음 분산임)인 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신 모드들은 공간 다중화(SM) 및 다이버시티(diversity)인 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    높은 상관관계를 가지는 신호에 대하여 SM 송신이 금지된 시스템.
  18. 삭제
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