KR101440125B1 - 기지국에서 주파수 오프셋들의 보상 - Google Patents

기지국에서 주파수 오프셋들의 보상 Download PDF

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Abstract

주파수 오프셋들을 보상하기 위한 기지국이 설명된다. 기지국은 프로세서, 및 메모리에 저장된 명령들을 포함한다. 기지국은 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용한다. 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치가 계산된다. 빔형성 가중치들을 계산하기 위해 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치가 이용된다. 기지국은 빔형성 가중치들을 이용하여 데이터를 송신한다.

Description

기지국에서 주파수 오프셋들의 보상{COMPENSATING FOR FREQUENCY OFFSETS ON A BASE STATION}
본 출원은, 2010년 2월 17일 출원되고 발명의 명칭이 "COMPENSATING FOR FREQUENCY OFFSETS ON A BASE STATION"인 미국 가특허출원 제 61/305,186호와 관련되고 이 가특허출원으로부터 우선권을 주장하며, 상기 가특허출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 개시는 일반적으로 통신 시스템들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시는 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하는 것에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들은 데이터, 음성, 비디오 등과 같은 다양한 유형들의 통신 컨텐츠를 제공하도록 널리 배치되어 있다. 이 시스템들은 하나 또는 그 초과의 기지국들과 다수의 무선 통신 디바이스들의 동시 통신을 지원할 수 있는 다중 액세스 시스템들일 수 있다.
이러한 기지국들의 이용은 과거 몇년 동안 급격하게 증가되었다. 기지국들은 종종, 예를 들어, 인터넷 또는 로컬 영역 네트워크(LAN)과 같은 네트워크로의 액세스를 제공한다. 무선 통신 디바이스들의 사용자들은 종종 이러한 기지국들을 이용하여 네트워크들에 접속한다. 사용자들은 다수의 무선 통신 디바이스들을 단일 기지국에 무선으로 접속시키기를 원할 수 있다. 게다가, 사용자들은 또한 무선 통신 디바이스들을 통해 더 빠르고 더 신뢰할 수 있는 스루풋을 원할 수 있다. 따라서, 기지국들에서 스루풋 및 신뢰도에서의 증가들이 추구되고 있다.
그러나, 다수의 무선 통신 디바이스들이 단일 기지국에 접속하려 시도하는 경우, 특정한 곤란성들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 다수의 무선 통신 디바이스들로 송신되거나 다수의 무선 통신 디바이스들로부터 수신되는 신호들은 간섭할 수 있어서, 저하된 시스템 성능을 초래할 수 있다. 이것은 특히, 무선 통신 디바이스들이 기지국과 적절히 동기화되지 않은 경우에 발생할 수 있다. 이 때문에, 무선 통신 디바이스들 사이에서 간섭을 감소시키기 위한 개선된 시스템들 및 방법들이 유리할 수 있다.
도 1은 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 기지국의 일 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 공간 분할 다중 액세스(SDMA) 빔형성들 사이의 간섭의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 3은 주파수 오프셋 보상을 이용한 SDMA 빔형성들의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 4는 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법의 일 구성을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법의 다른 구성을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법의 다른 구성을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 액세스 포인트의 일 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법의 다른 구성을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 액세스 포인트의 다른 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법의 다른 구성을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 액세스 포인트를 도시하는 블록도이다.
도 12는 기지국 또는 액세스 포인트 내에 포함될 수 있는 특정한 컴포넌트들을 도시한다.
도 13은 무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말 내에 포함될 수 있는 특정한 컴포넌트들을 도시한다.
주파수 오프셋들을 보상하기 위한 기지국이 개시된다. 기지국은 프로세서, 및 메모리에 저장된 명령들을 포함한다. 기지국은 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용한다. 기지국은 또한, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산한다. 빔형성 가중치들은 데이터를 송신하는데 이용되는 적어도 하나의 빔을 형성하는데 이용된다.
빔형성 가중치들은 공간 분할 다중 액세스(SDMA)에 이용될 수 있고, 데이터는 하나 또는 그 초과의 액세스 단말들에 송신될 수 있다. 기지국은 액세스 포인트일 수 있고, 하나 또는 그 초과의 안테나들을 포함할 수 있다. 기지국은 또한 하나 또는 그 초과의 무선 통신 디바이스들을 발견할 수 있다. 기지국은 또한, 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋들을 갖는 하나 또는 그 초과의 채널 샘플들을 수신할 수 있다.
시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트(Hermitian)와 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역(inverse)과, FFT 행렬의 에르미트와, 수신된 채널 샘플들을 곱하는 것을 포함할 수 있다. 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 것은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋을 포함하는 지수 함수와 곱하는 것을 포함할 수 있다.
주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬과 곱하는 것을 포함할 수 있다. 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트와 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역과, 고속 푸리에 역변환 (IFFT) 행렬과, 수신된 채널 샘플들을 곱하는 것을 포함할 수 있다.
시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 윈도우잉 함수가 곱해진 수신된 채널 샘플들의 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 취하는 것을 포함할 수 있다. 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 것은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수와 곱하여, 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 고속 푸리에 변환(FFT)을 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수가 곱해진, 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산하는 것, 및 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답을 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우로 나눔으로써 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 고속 푸리에 변환(FFT)을 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수가 곱해진, 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산하는 것, 및 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답을 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우의 크기로 나눔으로써 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은, 기지국에서 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계 및 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 기지국에서 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계 및 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 또한, 기지국에서 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하는 단계 및 적어도 하나의 빔을 이용하여 기지국으로부터 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.
기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건이 개시된다. 이 컴퓨터 프로그램 물건은, 그 안에 명령들을 갖는 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 명령들은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하기 위한 코드를 포함한다. 명령들은, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하기 위한 코드를 더 포함한다. 명령들은, 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하고, 적어도 하나의 빔을 이용하여 데이터를 송신하기 위한 코드를 더 포함한다.
주파수 오프셋들을 보상하기 위한 장치가 또한 개시된다. 이 장치는, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하기 위한 수단을 포함한다. 이 장치는 또한, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하고, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하기 위한 수단을 포함한다. 이 장치는 또한, 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하기 위한 수단 및 적어도 하나의 빔을 이용하여 데이터를 송신하기 위한 수단을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기지국"은 일반적으로 통신 네트워크로의 액세스를 제공할 수 있는 통신 디바이스를 나타낸다. 통신 네트워크들의 예들은, 전화 네트워크(예를 들어, 공중 회선 교환 전화 네트워크(PSTN) 또는 셀룰러 폰 네트워크와 같은 "일반 전화(land-line)" 네트워크), 인터넷, 로컬 영역 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 도시권 네트워크(MAN) 등을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 기지국의 예들은 예를 들어, 셀룰러 전화 기지국들 또는 노드들, 액세스 포인트들, 무선 게이트웨이들 및 무선 라우터들을 포함한다. 기지국(예를 들어, 액세스 포인트)은 국제전기전자기술자협회(IEEE) 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802,11n, 802.11ac (예를 들어, Wireless Fidelity 즉 "Wi-Fi") 표준들과 같은 특정한 산업 표준들에 따라 동작할 수 있다. 액세스 포인트가 따를 수 있는 표준들의 다른 예들은 IEEE 802.16 (예를 들어, Worldwide Interoperability for Microwave Access 즉 "WiMAX"), 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP), 3GPP 롱 텀 에볼루션(LTE) 등(예를 들어, 여기서 기지국은 NodeB, 이볼브드 NodeB(eNB) 등으로 지칭될 수 있음)을 포함한다. 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들 중 일부는 하나 또는 그 초과의 표준들의 관점에서 설명될 수 있지만, 본 시스템들 및 방법들은 많은 시스템들 및/또는 표준들에 적용가능할 수 있기 때문에, 이것은 본 개시의 범주를 한정해서는 안된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "무선 통신 디바이스"는 일반적으로 기지국에 무선으로 접속할 수 있는 통신 디바이스(예를 들어, 액세스 단말, 클라이언트 디바이스 등)을 나타낸다. 무선 통신 디바이스는 대안적으로, 모바일 디바이스, 이동국, 가입자 스테이션, 사용자 장비, 원격국, 액세스 단말, 모바일 단말, 단말, 사용자 단말, 가입자 유닛 등으로 지칭될 수 있다. 무선 통신 디바이스들의 예들은 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터들, 셀룰러 폰들, 스마트 폰들, 무선 모뎀들, e-리더들, 태블릿 디바이스들, 게이밍 시스템들 등을 포함한다. 무선 통신 디바이스들은 기지국들과 관련하여 전술된 하나 또는 그 초과의 산업 표준들에 따라 동작할 수 있다. 따라서, 일반적 용어 "무선 통신 디바이스"는 산업 표준들에 따른 다양한 명명법들(예를 들어, 액세스 단말, 사용자 장비(UE), 원격 단말 등)로 설명되는 무선 통신 디바이스들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어들 "보상하다", "보상", "~을 보상하다", "정정하다", "정정", "~을 정정하다", 및 "보상하다" 또는 "정정하다"의 다른 형태들은, 어느 정도의 보상 또는 정정을 표시한다. 즉, 이 용어들은 오프셋들/에러들을 감소시키기 위한 노력으로 취해지는 적어도 몇몇 동작 또는 오프셋들/에러들의 어느 정도의 감소를 표시할 수 있다. 즉, 주파수 오프셋들 또는 에러들을 보상하는 것은 주파수 오프셋들 또는 에러들을 오직 감소시키는 것일 수 있다. 따라서, "보상" 또는 "정정" 이후 어느 정도의 주파수 오프셋들 또는 에러들은 유지될 수 있다.
전술된 바와 같이, 기지국에서의 개선된 스루풋 및 신뢰도는 유리할 수 있다. 기지국에서 스루풋을 개선시키기 위한 하나의 접근법은 빔형성을 이용하는 것과 관련된다. 빔형성은 공간 분할 다중 액세스(SDMA)의 상황에서 이용될 수 있다. SDMA는 송신 신호들을 공간적으로 분할하는 기술이고, 이것은, 통신 자원들(예를 들어, 시간 및/또는 주파수 자원들)이 "재사용"되도록 허용할 수 있다. 빔형성은 각각의 안테나에서 상대적 신호 위상 및 진폭을 제어함으로써 다수의 안테나들을 이용하여 구현될 수 있다. 이러한 제어는, 송신 신호가 공간적으로 특정한 방향을 향하도록 허용한다. SDMA는 다중-사용자 다중입력 다중출력(MU-MIMO 상황)에서 이용될 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은, 액세스 단말(예를 들어, "클라이언트")마다의 상이한 주파수 오프셋들에 대해 SDMA에서 채널 추정치들을 보상하는데 이용될 수 있는 기술들을 설명한다. 더 구체적으로, 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은 묵시적(implicit) 피드백을 이용하여 송신된 다운링크 빔형성에 적용된다(즉, 다운링크 빔형성 가중치들을 추정하기 위해, 수신된 업링크 프리앰블들이 이용될 수 있다).
주파수 오프셋 보상은 특정한 표준들의 동작에 관련될 수 있다. 예를 들어, 주파수 오프셋 보상은 무선 통신 디바이스들(예를 들어, 클라이언트 디바이스들)에 대한 주파수 동기화 요건없이 묵시적 채널 상태 정보를 이용하여 IEEE 802.11ac 모드들에 적용될 수 있다. 이것은 또한, "레거시" 표준들인 IEEE 802.11a 또는 802.11n에 따라 동작하는 무선 통신 디바이스들에 대해 SDMA를 이용하여 적용될 수 있다. 주파수 오프셋들을 감소시키기 위해 다른 접근법들이 이용될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 무선 통신 시스템은 명시적 피드백을 이용할 수 있다. 그러나, 이 접근법은 더 많은 오버헤드를 소모할 수 있고, 명시적 피드백을 지원하지 않는 특정한 "레거시" 무선 통신 디바이스들(예를 들어, IEEE 802.11a 또는 802.11n 클라이언트들)에 대해서는 작동하지 않을 수 있다. 주파수 오프셋들을 감소시키기 위한 다른 접근법은, 무선 통신 시스템이 모든 무선 통신 디바이스들로 하여금 이들의 송신(TX) 클럭들을 기지국 클럭에 동기화시키도록 요구하는 경우일 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은 또한, 이 기능을 지원하지 않는 특정한 레거시 무선 통신 디바이스들(예를 들어, IEEE 802.11a 또는 802.11n 클라이언트들)에 대해서는 작동하지 않을 수 있다. 한편, 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은 명시적 피드백 또는 클럭 동기화없이 주파수 오프셋들을 보상하도록 동작할 수 있다.
이제, 다양한 구성들이 도면들을 참조하여 설명되고, 여기서, 유사한 참조 부호들은 기능적으로 유사한 엘리먼트들을 표시할 수 있다. 본 명세서의 도면들에서 일반적으로 설명 및 도시되는 것과 같은 시스템들 및 방법들은 광범위한 다양한 구성들로 배열 및 설계될 수 있다. 따라서, 도면들에서 표현되는 것과 같은 몇몇 구성들에 대한 하기의 더 상세한 설명은 청구되는 것과 같은 범주를 제한하려는 의도가 아니고, 시스템들 및 방법들의 단순한 예시이다.
도 1은, 기지국(102)에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 기지국(102)의 일 구성을 도시하는 블록도이다. 기지국(102)은 채널(110)을 통해 하나 또는 그 초과의 무선 통신 디바이스들(124)과 통신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(102)은 다수의 안테나들(108a-n)을 이용하여 하나 또는 그 초과의 무선 통신 디바이스들(124)에 무선 주파수(RF) 신호들을 송신할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 무선 통신 디바이스들(124)은 송신된 신호들을 하나 또는 그 초과의 안테나들(122a-n)을 이용하여 각각 수신할 수 있다. 반대로, 무선 통신 디바이스들(124)은 기지국(102)에 의해 수신될 수 있는 신호들을 송신할 수 있다. 기지국(102)으로부터 무선 통신 디바이스들(124)로 송신된 신호들은 일반적으로 다운링크 신호들로 지칭될 수 있는 한편, 무선 통신 디바이스들(124)로부터 기지국으로 송신된 신호들은 업링크 신호들로 지칭될 수 있다.
기지국(102)은 하나 또는 그 초과의 다운링크 서브캐리어들(116a-n)을 이용하여 하나 또는 그 초과의 변조된 심볼들(예를 들어, 데이터)(118)을 무선 통신 디바이스들(124)에 송신할 수 있다. 반대로, 무선 통신 디바이스들(124)은 하나 또는 그 초과의 업링크 서브캐리어들(112a-n)을 이용하여 하나 또는 그 초과의 변조 심볼들(예를 들어, 샘플들, 데이터)(114)을 송신할 수 있다. 캐리어는 일반적으로 채널(110)을 통해 심볼들(114, 118)을 송신하는데 이용되는 다양한 주파수들 또는 대역폭을 포함한다. 서브캐리어(112, 116)는 캐리어 내에 포함된 주파수 대역일 수 있다. (예를 들어, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 즉 OFDM을 이용하는) 일 구성에서, 하나 또는 그 초과의 서브캐리어들(112, 116)은 서로 직교할 수 있고, 집합적으로 캐리어 대역폭을 점유할 수 있다. 각각의 서브캐리어(112, 116)는 예를 들어, 심볼들 또는 데이터의 개별적 스트림을 반송(carry)할 수 있다.
기지국(102)은 다운링크 서브캐리어(116) 주파수들을 생성하는데 이용되는 기지국 클럭(106)을 포함할 수 있다. 무선 통신 디바이스 클럭(126)은 업링크 서브캐리어(112) 주파수들을 생성하기 위해 무선 통신 디바이스(124)에 의해 유사하게 이용될 수 있다. 그러나, 무선 통신 디바이스 클럭(126)은 기지국 클럭(106)과 정확하게 동기화되지 않을 수 있다. 기지국 클럭(106)과 무선 통신 디바이스 클럭(126)이 정확하게 동기화되지 않은 경우, 주파수 오프셋들(120)이 발생할 수 있다. 각각의 무선 통신 디바이스(124)는 상이한 주파수 오프셋(120)을 가질 수 있다.
아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 대응하는 서브캐리어들(112, 116)이 주파수에서 정렬하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 업링크 서브캐리어 A(112a)와 다운링크 서브캐리어 A(116a)가 동일한 주파수 상에서 정렬되는 경우 시스템 성능이 개선될 수 있다. 그러나, 기지국 클럭(106)과 무선 통신 디바이스 클럭들(106)이 정확하게 동기화되지 않을 수 있기 때문에, 서브캐리어 주파수들(112a, 116a)은 정확하게 동기화되지 않을 수 있어서, 주파수 오프셋(120)을 초래하고 가능하게는 시스템 성능을 저하시킬 수 있다.
이 효과는 도 1의 기지국(102) 아래의 주파수축(132) 상에 도시되어 있다. 기지국(102)은 송신된 주파수 대역(128)에서 신호(예를 들어, 다운링크 서브캐리어(116))를 송신하지만, 수신된 주파수 대역(130)에서 신호(예를 들어, 업링크 서브캐리어(112))를 수신한다. 도시된 바와 같이, 송신된 주파수 대역(128) 및 수신된 주파수 대역(130)은 주파수 오프셋(120)만큼 오프셋된다. SDMA 빔형성 가중치들이 수신된 업링크 프리앰블들로부터의(예를 들어, 각각 상이한 주파수 오프셋(120)을 갖는 심볼들(114)로부터의) 채널 추정치들에 기초하는 경우, 다운링크 채널이 수신된 업링크 채널들(예를 들어, 수신된 주파수 대역(130))과는 상이한 서브캐리어 주파수들(예를 들어, 송신된 주파수 대역(128))에 있기 때문에 SDMA 다운링크에서 간섭이 발생할 수 있다.
기지국(102)은 주파수 오프셋 보상 모듈(104)을 포함할 수 있다. 주파수 오프셋 보상 모듈(104)은 수신된 심볼들(예를 들어, 샘플들, 데이터)(114)을 이용하여 주파수 오프셋(120)을 묵시적으로 보상할 수 있다. 더 구체적으로, 기지국(102)은 묵시적 채널 정보(예를 들어, 수신된 심볼들(114)로부터의 메시지 프리앰블들)를 이용하여, SDMA 빔형성을 수행하기 위해 주파수 오프셋들(120)을 보상할 수 있다. 즉, 기지국(102)은 SDMA 빔형성 가중치들을 계산할 때 주파수 오프셋(120)을 보상할 수 있다. 채널 정보는, 이 정보가 주파수 오프셋(120)을 보상하도록 의도된 "명시적" 피드백이 아니기 때문에 "묵시적"인 것으로 간주된다. 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은, 기지국(102)이 묵시적 채널 추정치들을 이용하여 주파수 오프셋(120)을 어떻게 보상할 수 있는지를 설명한다.
각각의 무선 통신 디바이스(124)(예를 들어, "클라이언트")는 상이한 주파수 오프셋(120)을 가질 수 있기 때문에, SDMA 채널들은 상이한 주파수들에서 샘플링될 수 있다. 기지국(102)은 다중-사용자 간섭을 생성하는 것을 회피하거나 다중-사용자 간섭을 감소시키기 위해 주파수 오프셋(120)을 보상할 수 있다. 오직 하나의 무선 통신 디바이스(124)가 존재하는 경우, 기지국(102)은 자신의 송신 신호 주파수를 주파수 오프셋(120)만큼 시프트하거나, (예를 들어, 단일-사용자 빔형성 성능의 효과가 작을 수 있기 때문에) 주파수 오프셋을 무시할 수 있다.
도 2는 SDMA 빔들 사이의 간섭의 일례를 도시하는 블록도이다. 기지국(202)은 다수의 안테나들(208a-n)을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 기지국(202)은 빔형성을 수행하기 위해, 안테나들(208a-n)을 통해 송신되는 신호들 사이의 상대적 위상 및 진폭을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국(202)은 공간적으로 무선 통신 디바이스 A(224a)를 향하는 빔 A(234a)을 생성할 수 있다. 기지국(202)은 또한 공간적으로 무선 디바이스 B(224b)를 향하는 빔 B(234b)를 생성할 수 있다. 무선 통신 디바이스 A(224a) 및 무선 통신 디바이스 B(224b)는 기지국(202)으로부터 신호들을 수신하기 위해 하나 또는 그 초과의 안테나들(222a-b)을 각각 이용할 수 있다. 도 2에 도시된 예는, 기지국(202)이 주파수 오프셋들(120)을 적절히 보상하지 않으면 간섭(236)이 발생할 수 있는 것을 도시한다. 이 경우, 주파수 오프셋(120)은 빔 A(234a)와 빔 B(234b)가 공간적으로 중첩하게 한다. 이것은, 무선 통신 디바이스 A(224a)가 빔 B(234b)를 통해 송신되고 있는 신호 에너지의 일부를 수신하게 하여 간섭(236)을 초래할 수 있다. 따라서, SDMA의 상황에서 주파수 오프셋들(120)이 적절히 보상되지 않으면, 빔형성들(234)은 공간적으로 중첩할 수 있어서, 무선 통신 디바이스들(224) 사이에서 간섭을 초래할 수 있다.
그러나, 각각의 무선 통신 디바이스(224)에 관련한 관심있는 공간적 빔들(예를 들어, 빔들(234)) 사이에 어떠한 간섭(236)도 발생하지 않지만 공간적 중첩이 존재할 수 있지만, 더 일반적인 SDMA 경우들이 존재한다. 예를 들어, 기지국(202)은, 각각 2개의 안테나들(222)을 갖는 3개의 무선 통신 디바이스들(224)에 빔형성할 수 있지만, 각각의 무선 통신 디바이스는 하나의 공간 스트림(예를 들어, 빔(234))을 할당받는다. 이 경우, 안테나들(222) 모두는 모든 무선 통신 디바이스들(224)로 향하는 신호들을 수신할 수 있다. 그러나, 무선 통신 디바이스(224)에서 공간 필터를 적용한 후, 무선 통신 디바이스(224)는, 빔형성이 완전하게 수행되었다면 어떠한 간섭없이 자신에게 향하는 공간 스트림을 "볼" 수 있다. 따라서, 일반적으로, SDMA 가중치들이 이상적이 아니면, 공간 스트림들 사이에 간섭(236)이 존재한다.
도 3은 주파수 오프셋 보상을 이용한 SDMA 빔형성들의 일례를 도시하는 블록도이다. 이 예에서, 기지국(302)은 다수의 안테나들(308a-n) 및 주파수 오프셋 보상 모듈(304)을 포함한다. 무선 통신 디바이스들(324a-b)은 하나 또는 그 초과의 안테나들(322a-b)을 각각 포함할 수 있다. 도 2와 관련하여 유사하게 설명된 바와 같이, 기지국(302)은 빔 A(334a) 및 빔 B(334b)를 생성하고, 이들은 각각 공간적으로 무선 통신 디바이스 A(324a) 및 무선 통신 디바이스 B(324b)를 향한다. 그러나, 이 예에서, 기지국(302)은 주파수 오프셋 보상 모듈(304)을 이용하여 주파수 오프셋들(120)을 보상하였다. 그 결과, 빔 A(334a) 및 빔 B(334b)는 공간적으로 더 구별된다. 이것은 감소된 간섭(236)을 야기할 수 있다.
예를 들어, 무선 통신 디바이스 A(324a)는 빔 B(334b)에서 송신되고 있는 신호 에너지를 더 적게 수신할 수 있어서, 빔 B(334b)로부터 감소된 간섭 또는 잡음을 야기할 수 있다. 따라서, 무선 통신 디바이스들(324a-b) 사이의 간섭(236)은 감소되거나 회피될 수 있다. 빔형성들(334a-b)이 공간적으로 더 구별되기 때문에, 기지국(302)은 무선 통신 디바이스들(324a-b) 모두에 대해 유사한 시간 및 주파수 자원들을 이용할 수 있어서, 스루풋을 증가시킬 수 있다. 게다가, 신호에 더 적은 잡음이 존재할 수 있기 때문에, 신호들은 무선 통신 디바이스들(324a-b)에서 더 신뢰할 수 있게 수신될 수 있어서, 더 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 제공할 수 있다. 이것은, 기지국(302)에 의해 더 높은 변조 및/또는 데이터 레이트들(예를 들어, 64 직교 진폭 변조(QAM), 코드 레이트 5/6 등)이 이용되도록 허용할 수 있다.
도 4는 기지국(102)에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법(400)의 일 구성을 도시하는 흐름도이다. 기지국(102)은 하나 또는 그 초과의 무선 디바이스들(124)을 발견할 수 있다(438). 예를 들어, 기지국(102)은 기지국(102)의 자원들로의 액세스(예를 들어, 네트워크 접속, 기지국(102)을 통한 인터넷 접속 등)를 요청하는 무선 통신 디바이스(124)로부터 메시지를 수신할 수 있다. 무선 통신 디바이스(124)는 또한 자신의 능력들이 무엇인지(예를 들어, 명시적 피드백을 지원할 수 있는지 여부)를 광고할 수 있다. 기지국(102)은 또한 주파수 오프셋들을 포함하는 채널 샘플들을 수신할 수 있다(440). 즉, 무선 통신 디바이스(102)는 하나 또는 그 초과의 심볼들(114)(예를 들어, 메시지 프리앰블)을 수신할 수 있다. 기지국(102)은 이 수신된(440) 채널 샘플들을 이용하여, 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(120)를 (예를 들어, 주파수 도메인에서) 계산할 수 있다(442). 즉, 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들의 하나의 목적은, 수신된 채널 샘플들에 기초하여, (예를 들어, 보간(interpolation)을 이용하여) 주파수 도메인 채널 임펄스 응답을 추정하는 것일 수 있다. 그 다음, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치는 빔형성 가중치들을 계산하는데 이용될 수 있다(444). 빔형성 가중치들은 SDMA의 상황에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 기지국(102)은 임펄스 응답 추정치(예를 들어, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치)를 이용하여 빔형성 행렬을 계산할 수 있다(444). 그 다음, 기지국(102)은 계산된(예를 들어, SDMA) 빔형성 가중치들을 이용하여 데이터를 송신할 수 있다(446). 더 구체적으로, 기지국(102)은 임펄스 응답 추정치를 이용하여, 빔형성 가중치들을 계산할 수 있다. 빔형성 가중치들은 안테나들 사이의 상대적 신호 위상 및/또는 진폭들에 영향을 줄 수 있고, 하나 또는 그 초과의 빔들(예를 들어, 지향성 빔들)을 형성하는데 이용될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 빔들은 데이터를 송신하는데 이용될 수 있다.
예를 들어, 2개의 무선 통신 디바이스들(124)이 기지국(102)과 통신하고 있다고 가정한다. 각각의 무선 통신 디바이스는 단일 안테나(122)를 갖고, 기지국(102)은 4개의 안테나들(108)을 갖는다. 추정된 채널 임펄스 응답들 Hest,1 및 Hest,2가 2개의 업링크들에 대해 계산될 수 있고(442), 여기서, Hest,1 및 Hest,2는 4x1 벡터들이다. 전체 다운링크 채널은
Figure 112014030768823-pct00001
로 기록될 수 있고, 여기서 H는 2x4 행렬이고, T는 행렬 전치(transpose)를 나타낸다. SDMA 빔형성을 수행하는 하나의 가능한 방법은 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 빔형성 가중치 행렬
Figure 112014030768823-pct00002
을 계산하는 것이고(444), 여기서 H*는 H의 켤레화된(conjugated) 전치이고, I는 2x2 항등 행렬이고, α는 스칼라 팩터 또는 상수이다. 예를 들어, α는 수신된 업링크에서 추정된 신호대 잡음비(SNR)로 1을 나눈 것과 같을 수 있다. 대안적으로, α는 제로-포싱(zero-forcing)에 더 근접하도록 더 작게 설정될 수 있다. 빔형성 가중치 행렬 W는 송신 신호에 적용될 수 있다. 따라서, 데이터는 SDMA 빔형성 가중치들을 이용하여 송신될 수 있다.
도 5는 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 방법(500)의 일 구성을 도시하는 흐름도이다. 기지국(102)은 (예를 들어, 주파수 오프셋(120)을 포함하는) 시간 도메인(즉, 채널) 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(548). 예를 들어, 기지국(102)은, 기지국(102)이 주파수에서 시프트시킬 수 있는 주파수 도메인 채널들을 수신할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 알고리즘들 중 일부에 따르면, 이것은 채널을 시간 도메인으로 변환시킴으로써 수행될 수 있다. 그러나, 이 절차는 또한 주파수 도메인 보간으로서 설명될 수 있다. 전술된 바와 같이, 각각의 무선 통신 디바이스(124)는 상이한 주파수 오프셋(120)을 가질 수 있다. 다수의 무선 통신 디바이스들(124)이 존재할 수 있기 때문에, 단일 주파수 시프트는 주파수 오프셋들(120) 모두를 해결하지 못할 수 있다. 따라서, 개별적 무선 통신 디바이스들(124)로부터의 개별적 채널들이 주파수에서 시프트될 필요가 있을 수 있다.
기지국(102)은 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하여, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득할 수 있다(550). 예를 들어, 주파수 오프셋(120)의 추정치는 공지된 주파수 오프셋(120) 추정 기술들을 이용하여 (예를 들어, IEEE 802.11a/n 패킷의 제 1의 롱 트레이닝 심볼(long training symbol)을 이용하여) 획득될 수 있다. 이것은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에서 주파수 오프셋(들)(120)을 보상하는데 이용될 수 있다. 기지국(102)은 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(552).
도 6은 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 방법(600)의 더 구체적인 구성을 도시하는 흐름도이다. 방법(600)은 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 기반 보간을 이용하여 주파수 오프셋들(120)을 보상하기 위한 접근법을 표현한다. 선형 보간과 같은 단순한 보간 기술들이 에러들을 캐리어에 대해 -40 데시벨(dBc) 미만으로 유지하기에는 충분하지 않을 수 있기 때문에, 이 접근법 및 다른 접근법들이 이용될 수 있다. 기지국(102)은, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트(Hermitian)와 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역(inverse)과, FFT 행렬의 에르미트와, 수신된 채널 샘플들을 곱함으로써, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(654). 이 연산은 수식 (1)에 예시되는 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00003
(1)
hs는 길이 L≤Ns의 주파수 오프셋 Δf(120)를 포함하는 시간 도메인 임펄스 응답 추정치 벡터이고, 여기서 Ns는 서브캐리어들의 총 수이다. Fij는 N-포인트 FFT 행렬이고,
Figure 112012075523672-pct00004
는 FFT 행렬의 에르미트이고, 여기서 N은 서브캐리어들의 총 수 Ns보다 큰 값 중 Ns에 가장 가까운 2의 거듭제곱이다. i는 FFT 행렬의 행 인덱스들을 표현하고, 여기서
Figure 112012075523672-pct00005
이다. k는 서브캐리어 인덱스 번호인 한편, fk는 인덱스 번호 k에서 서브캐리어 주파수이다. 열 인덱스들 j는
Figure 112012075523672-pct00006
이고, 여기서 L은 임펄스 응답의 길이이다. α는 상수이고 (예를 들어, α=0.0001), IL은 차원 LxL을 갖는 항등 행렬이다. 일 구성에서, α는 결과적인 보간된 채널 추정치들에서 개선된 정확도를 얻기 위해 실험적으로 결정될 수 있다. α가 0이거나 너무 크면, 특히 대역 에지(edge)들에서 부정확도들 및/또는 잡음 증강이 초래될 수 있다. 수신된 채널 샘플들은
Figure 112012075523672-pct00007
으로 기록될 수 있고, 여기서 n은 Ns개의 잡음 샘플들의 벡터이다. Δf는 단일 무선 통신 디바이스(124)에 대해 단일 주파수 오프셋(120)일 수 있음을 유의해야 한다. 논의된 바와 같이, 각각의 무선 통신 디바이스(124)에 대해 상이한 주파수 오프셋 Δf(120)가 존재할 수 있다. 본 명세서의 수식들에서 예시되는 연산들은 단일 무선 통신 디바이스(124)에 대한 주파수 오프셋 Δf(120)에 이용될 수 있다. 그러나, 각각의 상이한 오프셋 Δf(124)는 독립적으로 프로세싱될 수 있다. 즉, 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은 각각의 무선 통신 디바이스(124)에 대해 독립적으로 (예를 들어, 반복적으로) 수식들에 의해 예시되는 연산들을 수행할 수 있다.
일례로, "레거시" 기지국(102)은 IEEE 802.11n에 따라 동작한다. "레거시"는, IEEE 802.11ac와 같은 "현재의" 표준과는 반대로, IEEE 802.11a 또는 IEEE 802.11n과 같은 "더 오래된" 표준에 따르는 디바이스를 나타낸다. 이 예에서, 기지국(102)은 서브캐리어 주파수들
Figure 112012075063132-pct00008
에서 다운링크 SDMA 패킷들을 송신할 수 있다 (즉, kHz는 킬로헤르쯔이고, MHz는 메가헤르쯔인 식이다). 서브캐리어 인덱스들 k는 (예를 들어, 20MHz 주파수 대역에서)
Figure 112012075063132-pct00009
이다. 무선 주파수(RF) 중심 주파수 fc는 예를 들어,
Figure 112012075063132-pct00010
이다. 기지국(102)은 서브캐리어 주파수들
Figure 112012075063132-pct00011
에서 비동기화된 레거시 무선 통신 디바이스들(124)로부터 업링크 패킷들을 수신할 수 있고, 여기서 Δf는 ±40 ppm(parts per million)까지의 주파수 오프셋(120)이다.
기지국(102)은 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋(120)을 포함하는 지수 함수와 곱함으로써 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋(120) 보상을 적용할 수 있다(656). 이 연산은 수식 (2)에 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00012
(2)
h(k)는 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치이고, j는 허수 단위(imaginary unit)이다 (즉, 이 문맥(예를 들어, 수식 (2), (6) 및 (8))에서
Figure 112012075523672-pct00013
).
기지국(102)은 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 FFT 행렬과 곱함으로써 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 주파수 도메인으로 변환(예를 들어, 계산)할 수 있다(658). 이 연산은 수식 (3)에 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00014
(3)
Hest는 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치이다. (예를 들어, α=0.0001을 이용하는) 150 kHz 주파수 오프셋을 갖는 일례에서, 채널 임펄스 응답 에러 크기(예를 들어,
Figure 112012075523672-pct00015
)는 -43 dBc의 최대 에러를 갖는 -57 dBc의 평균 제곱근(RMS; Root Mean Square) 에러로 감소되었다.
도 7은, 기지국(102)에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 액세스 포인트(702)의 일 구성을 도시하는 블록도이다. 더 상세하게는, 도 7은 도 6과 관련하여 논의된 방법(600)의 일 구현을 도시한다. 액세스 포인트(702)는 주파수 오프셋 보상 모듈(704)을 포함할 수 있다.
주파수 오프셋 보상 모듈(704)은 특정 길이(766)(예를 들어, L)의 항등 행렬(768)(예를 들어, I)을 포함할 수 있다. 항등 행렬(768)에는 상수(770)(예를 들어, α)가 곱해질 수 있다(779b). 주파수 오프셋 보상 모듈(704)은 FFT 행렬(762)을 포함할 수 있다. FFT 행렬(762)은 N-포인트(794a) FFT 행렬일 수 있다. 액세스 포인트(702)는 FFT 행렬(762)의 에르미트(764)를 계산하고, 이를 FFT 행렬(762)과 곱할 수 있다(779a). 이 곱은, 항등 행렬(768)과 상수(770)의 곱에 가산될 수 있다(781). 결과적 합은 행렬 반전 모듈(772)에 의해 반전될 수 있다.
결과적인 역행렬(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00016
)은 "미리 계산가능한 행렬"로 간주되거나 "미리 계산가능한 계수들"을 포함할 수 있고, 선택적으로 저장부(774)에 저장될 수 있다. 이 미리 계산가능한 행렬은 미리 계산가능한 연산들(760)의 결과일 수 있다. 더 구체적으로, 미리 계산가능한 행렬은, 예를 들어, 액세스 포인트(702)가 액세스 단말(예를 들어, 무선 통신 디바이스)(124)과 통신하려 시도하기 전에, 선택적으로 미리 계산되고 저장부(774)에 미리 저장될 수 있다. 추가적으로, 미리 계산가능한 연산들(760)은, 액세스 포인트(702)가 액세스 단말과 통신중인 경우 이용하기 위해, 저장부(774)에 존재하는 결과적 미리 계산가능한 행렬을 이용하여 액세스 포인트(702) 상에서 또는 몇몇 다른 별개의 계산 디바이스 상에서 수행될 수 있다.
몇몇 상이한 모드들이 저장부(774)에 미리 저장될 수 있다. 일 구성에서, 예를 들어, 2개의 행렬들(예를 들어, 미리 계산가능한 행렬들)이 존재할 수 있다. 하나의 행렬은 20 MHz 모드를 위해 저장될 수 있는 한편, 다른 행렬은 40 MHz 모드를 위해 저장될 수 있다. 더 구체적으로, 길이(766)는 20 MHz 모드의 경우 20(예를 들어, L=20)일 수 있고, 40 MHz 모드의 경우 32(예를 들어, L=32)일 수 있다. 이것은, 예를 들어, 40 MHz 행렬이 1024개의 엔트리들을 가짐을 의미할 수 있다. 따라서, 이러한 행렬 저장 및 곱셈은 부가되는 하드웨어 복잡도를 초래할 수 있다.
대안적으로, 미리 계산가능한 연산들(760)은 미리 수행되지 않을 수 있고 그리고/또는 저장되지 않을 수 있지만, 액세스 포인트(702)가 액세스 단말과 통신중인 경우 수행될 수 있다. 미리 계산가능한 행렬은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(784)(예를 들어, hs)를 생성하기 위해, FFT 행렬(762)(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00017
)의 에르미트(764)과 곱해지고(779c), 수신된 샘플들(776)(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00018
)과 곱해질 수 있다(779d). 상기 연산들은 상기 수식 (1)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
액세스 포인트(702)는 하나 또는 그 초과의 안테나들(708a-n)을 이용하여 (예를 들어, 하나 또는 그 초과의 액세스 단말들로부터) 샘플들(776)을 수신할 수 있다. 주파수 오프셋 추정 모듈(782)은 수신된 샘플들(776)을 이용하여 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋 추정치들(예를 들어, Δf)을 계산할 수 있다. 지수 함수(780)(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00019
)는 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋 추정치들, 서브캐리어 수들(778) 및 N 포인트들(794b)을 이용할 수 있다. 지수 함수(780)의 출력은 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(784)와 곱해져서(779e), 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(786)(예를 들어, h(k))가 생성될 수 있다. 이 연산들은 상기 수식 (2)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(788)(예를 들어, Hest)를 생성하기 위해, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(786)는 FFT 행렬(762)과 곱해질 수 있다(779f). 이 연산은 상기 수식 (3)에 의해 예시될 수 있다. 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(788)는 SDMA 빔형성 가중치들(790)을 계산하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, SDMA 빔형성 행렬(792)은 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(788)를 이용하여 계산될 수 있다. SDMA 빔형성 가중치들(790)은 안테나들(708a-n)을 이용하여 액세스 단말들에 송신되는 신호들을 제어하는데 이용될 수 있다.
도 8은 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 보상하기 위한 방법(600)의 다른 더 구체적인 구성을 도시하는 흐름도이다. 방법(800)은, N-포인트 FFT들 및 깁스(Gibbs) 정정 행렬을 이용하는 최소 평균 제곱 에러 접근법을 이용하여 주파수 오프셋들(120)을 보상하는 접근법을 표현한다. 기지국(102)은, FFT 행렬의 에르미트와 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역(inverse)과, 고속 푸리에 역변환(IFFT) 행렬과, 수신된 채널 샘플들을 곱함으로써, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(896). 이 연산들은 수식 (4)에 의해 예시될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00020
(4)
F-1은 N-포인트 IFFT 행렬이다.
기지국(102)은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(예를 들어, hs)를, 주파수 오프셋(예를 들어, Δf)을 포함하는 지수 함수(예를 들어,
Figure 112012075523672-pct00021
)와 곱함으로써 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용할 수 있다(898). 이 연산은 상기 수식 (2)에 의해 예시되는 것과 유사하게 수행될 수 있다.
기지국(102)은 수식 Hest=Fh에 따라 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답을 주파수 도메인으로 변환(예를 들어, 계산)할 수 있다(899). 이 행렬 곱셈을 계산하는데 종래의 FFT 또는 IFFT가 이용될 수 있도록, F는 풀 사이즈 NxN 푸리에 행렬임을 유의해야 한다. 또한, 수신된 채널 H는 2의 거듭제곱인, 서브캐리어들의 수를 갖지 않을 수 있음을 유의해야 한다. 이 경우, N-포인트 IFFT 또는 FFT를 계산하기 전에 "미사용된" 서브캐리어들에 제로들이 배치될 수 있다. 일 구성에서, (예를 들어, SDMA 빔형성 가중치들을 계산하기 위해) 오직 출력 서브캐리어들
Figure 112014030768823-pct00022
만이 이용될 수 있는 한편, 나머지들은 무시될 수 있다.
도 9는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 액세스 포인트(902)의 다른 구성을 도시하는 블록도이다. 더 상세하게는, 도 9는 도 8과 관련하여 논의된 방법(800)의 일 구현을 도시한다. 액세스 포인트(902)는 주파수 오프셋 보상 모듈(904)을 포함할 수 있다.
주파수 오프셋 보상 모듈(904)은 특정 길이(966)(예를 들어, L)의 항등 행렬(968)(예를 들어, I)을 포함할 수 있다. 항등 행렬(968)에는 상수(970)(예를 들어, α)가 곱해질 수 있다(979b). 주파수 오프셋 보상 모듈(904)은 FFT 행렬(962)을 포함할 수 있다. FFT 행렬(962)은 N-포인트(994a) FFT 행렬일 수 있다. 액세스 포인트(902)는 FFT 행렬(962)의 에르미트(964)를 계산하고, 이를 FFT 행렬(962)과 곱할 수 있다(979a). 결과적 곱은, 항등 행렬(968)과 상수(970)의 곱에 가산될 수 있다(981). 결과적 합은 행렬 반전 모듈(972)에 의해 반전될 수 있다.
결과적인 미리 계산가능한 행렬(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00023
)은 선택적으로 저장부(974)에 저장될 수 있다. 이 미리 계산가능한 행렬은 미리 계산가능한 연산들(903)의 결과일 수 있다. 즉, 미리 계산가능한 행렬은, 예를 들어, 액세스 포인트(902)가 액세스 단말(예를 들어, 무선 통신 디바이스)(124)과 통신하려 시도하기 전에, 선택적으로 미리 계산되고 저장부(974)에 미리 저장될 수 있다. 추가적으로, 미리 계산가능한 연산들(903)은, 액세스 포인트(902)가 액세스 단말과 통신중인 경우 이용하기 위해, 저장부(974)에 존재하는 결과적 역행렬을 이용하여 액세스 포인트(902) 상에서 또는 몇몇 다른 별개의 계산 디바이스 상에서 수행될 수 있다. 도 7과 관련하여 전술된 바와 같이, 몇몇 상이한 모드들이 저장부(974)에 미리 저장될 수 있다. 대안적으로, 미리 계산가능한 연산들(903)은 미리 수행되지 않을 수 있고 그리고/또는 저장되지 않을 수 있고, 액세스 포인트(902)가 액세스 단말과 통신중인 경우 수행될 수 있다.
결과적인 미리 계산가능한 행렬은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(907)(예를 들어, hs)를 생성하기 위해, N-포인트(994b) IFFT 행렬(905)(예를 들어, F-1)과 곱해지고(979c), 수신된 샘플들(976)(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00024
)과 곱해질 수 있다(979d). 상기 연산들은 상기 수식 (4)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
액세스 포인트(902)는 하나 또는 그 초과의 안테나들(908a-n)을 이용하여 (예를 들어, 하나 또는 그 초과의 액세스 단말들로부터) 샘플들(976)을 수신할 수 있다. 주파수 오프셋 추정 모듈(982)은 수신된 샘플들(976)을 이용하여 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋 추정치들(예를 들어, Δf)을 계산할 수 있다. 지수 함수(980)(예를 들어,
Figure 112014030768823-pct00025
)는 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋 추정치들, 서브캐리어 수들(978) 및 N 포인트들(994c)을 이용할 수 있다. 지수 함수(980)의 출력은 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(907)와 곱해져서(979e), 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(909)(예를 들어, h(k))가 생성될 수 있다. 이 연산들은 상기 수식 (2)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(911)(예를 들어, Hest)를 생성하기 위해, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(909)는 FFT 행렬(962)과 곱해질 수 있다(979f). 이 연산은 상기 수식 (3)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다. 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(911)는 SDMA 빔형성 가중치들(913)을 계산하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, SDMA 빔형성 행렬(915)은 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(911)를 이용하여 계산될 수 있다. SDMA 빔형성 가중치들(915)은 안테나들(908a-n)을 이용하여 액세스 단말들에 송신되는 신호들을 제어하는데 이용될 수 있다.
도 10은 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 방법(600)의 다른 더 구체적인 구성을 도시하는 흐름도이다. 더 구체적으로, 도 10은 오직 N-포인트 FFT들 및 IFFT들을 이용하는 보간 접근법을 도시한다. 이 접근법은, 기지국(102)에 큰 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 보간 행렬들을 저장할 필요가 없을 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 기지국(102)은 윈도우잉(windowing) 함수가 곱해진 수신된 채널 샘플들의 IFFT를 취함으로써 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(1017). 이 연산은 수식 (5)에 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00026
(5)
IFFT{H}는 N-포인트 고속 푸리에 역변환(IFFT)이고, W(f)는 직류(DC) 주위에서 그리고 대역 에지들에서 롤-오프(roll-off)를 갖는 윈도우잉 함수이다. 윈도우잉 함수의 일례는, 8개의 샘플들의 롤-오프 길이 인터벌들을 갖는 20 MHz 채널에 대한 상승된 코사인 윈도우이다. 더 큰 롤-오프 값들이 가능하지만, 이것은, 더 작은 윈도우 값들을 갖게 함으로써 반전을 더 어렵게 할 수 있다. (예를 들어, 40 MHz의 경우) 다른 예는 동일한 롤-오프 길이(즉, 8개의 샘플들)를 이용할 수 있지만, 114개의 톤들을 커버하기 위해 더 많은 윈도우 값들을 이용할 수 있다.
기지국(102)은, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수와 곱함으로써 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하여, 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답을 획득할 수 있다(1019). 이 연산은 수식 (6)에서 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00027
(6)
위상 슬로프(slope) 정정에서의 위상 불연속이 직류(DC) 주위 대신 대역 외부에 있는 것을 보장하기 위해
Figure 112012075063132-pct00028
의 샘플 시프트가 포함될 수 있다. 이것은, h의 FFT를 취하는 경우 깁스 왜곡을 회피하는 것을 도울 수 있다.
기지국(102)은 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(1021). 이 연산은 수식 (7)에 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00029
(7)
기지국(102)은, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수가 곱해진, 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산할 수 있다(1023). 이 연산은 수식 (8)에 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00030
(8)
기지국(102)은, 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우 또는 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우의 크기로 나눔으로써, 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산할 수 있다(1025). 이 연산은 수식 (9) 또는 수식 (10)에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00031
(9)
전술된 바와 같이, 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치는 대안적으로, 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우의 크기로 나눠질 수 있다. 이 연산은 수식 (10)에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다.
Figure 112012075063132-pct00032
(10)
이것은 윈도우잉을 정정하기 위한 더 단순한 대안일 수 있다. 그러나, 이것은 또한, 모든 기지국(102) 안테나들(108a-n) 및 서브캐리어들(116a-n)에 걸쳐 일정하여 액세스 단말(예를 들어, "클라이언트")마다의 위상 바이어스를 남길 수 있으며, 이는 성능에 영향을 주지 않을 수 있다.
도 11은, 기지국(102)에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 시스템들 및 방법들이 구현될 수 있는 액세스 포인트(1102)를 도시하는 블록도이다. 더 상세하게는, 도 11은 도 10과 관련하여 논의된 방법(1000)의 일 구현을 도시한다. 액세스 포인트(1102)는 주파수 오프셋 보상 모듈(1104)을 포함할 수 있다. 윈도우잉 함수(1127)(예를 들어, 서브캐리어 수들(1178)을 이용할 수 있는 W(k))와 곱해진(1179a) 수신된 샘플들(1176)(예를 들어,
Figure 112012075523672-pct00033
)의 곱으로부터 N-포인트(1194a) IFFT A(1131a)가 취해질 수 있어서, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(120)가 생성된다. 이 연산은 상기 수식 (5)에 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
주파수 오프셋 추정 모듈(1182)은 안테나들(1108a-n)에 의해 수신된 신호를 이용하여 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋들(예를 들어, Δf)을 추정할 수 있다. 지수 함수(1180)는 주파수 오프셋 추정치(들), 서브캐리어 수들(1178), N 포인트들(1194e) 및 샘플 시프트(1129)(예를 들어,
Figure 112012075523672-pct00034
)를 이용할 수 있다. 시간 도메인 임펄스 응답 추정치는 지수 함수(1180) 출력과 곱해져서(1179b), 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(1135)(예를 들어, h(k))가 생성될 수 있다. 이 연산은 상기 수식 (6)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다. 액세스 포인트(1102)는 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답 추정치(1135)로부터 N-포인트(1194c) FFT A(1133a)를 취하여, 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치(1137)(예를 들어, Hs(f))를 생성할 수 있다. 이 연산은 상기 수식 (7)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
액세스 포인트(1102)는, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트(1129)를 포함하는 지수 함수(1180)(예를 들어,
Figure 112012075523672-pct00035
)의 출력과 곱해진(1179c), 윈도우잉 함수(1127)의 N-포인트(1194b) IFFT B(1131b)(예를 들어, IFFT(W(k)))의 곱으로부터 N-포인트(1194d) FFT B(1133b)를 취하여, 주파수 시프트된 윈도우(예를 들어, Ws(f))를 생성할 수 있다. 이 연산은 상기 수식 (8)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
액세스 포인트(1102)는 주파수-시프트된 윈도우의 역을 취할 수 있다. 즉, 액세스 포인트(1102)는 주파수-시프트된 윈도우의 크기(1141)의 제곱으로 나눠진 주파수-시프트된 윈도우의 켤레를 이용할 수 있다. 일 구성에서, 액세스 포인트(1102)는 주파수-시프트된 윈도우의 엘리먼트마다의 역을 취할 수 있다. 주파수-시프트된 윈도우는 벡터일 수 있고, 액세스 포인트(1102)는 그 벡터의 각각의 엘리먼트로 1을 나눔으로써 주파수-시프트된 윈도우의 역을 획득할 수 있다. 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치(1137)는 주파수 시프트된 윈도우의 역과 곱해져서(1179d) (예를 들어, 주파수 시프트된 윈도우로 나눠져서), 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치(예를 들어, Hest(k))가 생성될 수 있다. 이 연산은 상기 수식 (9)에서 예시된 바와 같이 수행될 수 있다. 대안적으로, 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치(1137)는 주파수 시프트된 윈도우의 크기(1141)로 나눠질 수 있다. 이 접근법은 액세스 단말마다의 위상 바이어스를 남길 수 있다. 이 연산은 상기 수식 (10)에 의해 예시된 바와 같이 수행될 수 있다.
액세스 포인트(1102)는 주파수 도메인 오프셋-보상된(즉, 채널) 임펄스 응답 추정치를 이용하여 SDMA 빔형성 가중치들(1143)을 계산할 수 있다(예를 들어, SDMA 빔형성 행렬(1145)을 계산할 수 있다). SDMA 빔형성 가중치들(1143)은 액세스 포인트(1102)의 안테나들(1108a-n)을 이용하여 데이터를 송신하는데 이용될 수 있다.
도 12는 기지국 또는 액세스 포인트(1202) 내에 포함될 수 있는 특정한 컴포넌트들을 도시한다. 전술된 기지국들(102, 202, 302) 또는 액세스 포인트들(702, 902, 1102)은 도 12에 도시된 기지국 또는 액세스 포인트(1202)와 유사하게 구성될 수 있다.
기지국 또는 액세스 포인트(1202)는 프로세서(1259)를 포함한다. 프로세서(1259)는 범용 단일- 또는 다중-칩 마이크로프로세서(예를 들어, ARM), 특수 목적 마이크로프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서(DSP)), 마이크로제어기, 프로그래밍가능한 게이트 어레이 등일 수 있다. 프로세서(1259)는 중앙 처리 장치(CPU)로 지칭될 수 있다. 도 12의 기지국 또는 액세스 포인트(1202)에는 오직 단일 프로세서(1259)가 도시되어 있지만, 대안적인 구성에서, 프로세서들(예를 들어, ARM 및 DSP)의 조합이 이용될 수 있다.
기지국 또는 액세스 포인트(1202)는 또한 프로세서(1259)와 전자 통신하는 메모리(1247)를 포함한다 (즉, 프로세서(1259)는 메모리(1247)로부터 정보를 판독하고 그리고/또는 메모리(1247)에 정보를 기록할 수 있다). 메모리(1247)는 전자 정보를 저장할 수 있는 임의의 전자 컴포넌트일 수 있다. 메모리(1247)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, RAM 내의 플래시 메모리 디바이스들, 프로세서에 포함된 온-보드 메모리, 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(PROM), 소거가능한 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 PROM(EEPROM), 레지스터들 등일 수 있고, 이들의 조합들을 포함한다.
데이터(1249) 및 명령들(1251)은 메모리(1247)에 저장될 수 있다. 명령들(1251)은 하나 또는 그 초과의 프로그램들, 루틴들, 서브-루틴들, 함수들, 절차들 등을 포함할 수 있다. 명령들(1251)은 단일 컴퓨터 판독가능 스테이트먼트 또는 다수의 컴퓨터 판독가능 스테이트먼트들을 포함할 수 있다. 명령들(1251)은 액세스 포인트(102), 기지국 또는 통신 디바이스와 관련하여 개시된 방법들을 구현하도록 프로세서(1259)에 의해 실행가능할 수 있다. 명령들(1251)을 실행하는 것은 메모리(1247)에 저장된 데이터(1249)의 이용을 포함할 수 있다. 도 12는 프로세서(1259)에 로딩되는 몇몇 명령들(1251a) 및 데이터(1249a)를 도시한다.
기지국 또는 액세스 포인트(1202)는 또한, 기지국 또는 액세스 포인트(1202)와 원격 위치(예를 들어, 무선 통신 디바이스(124) 또는 액세스 단말) 사이에서 신호들의 송신 및 수신을 허용하는 송신기(1255) 및 수신기(1257)를 포함할 수 있다. 송신기(1255) 및 수신기(1257)는 총괄적으로 트랜시버(1253)로 지칭될 수 있다. 안테나(1208)는 트랜시버(1253)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 기지국 또는 액세스 포인트(1202)는 또한, 다수의 송신기들, 다수의 수신기들, 다수의 트랜시버들 및/또는 다수의 안테나를 포함할 수 있다(미도시).
기지국 또는 액세스 포인트(1202)의 다양한 컴포넌트들은, 전력 버스, 제어 신호 버스, 상태 신호 버스, 데이터 버스 등을 포함할 수 있는 하나 또는 그 초과의 버스들에 의해 함께 커플링될 수 있다. 단순화를 위해, 도 12에는 다양한 버스들이 버스 시스템(1261)으로 도시되어 있다.
도 13은 무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324) 내에 포함될 수 있는 특정한 컴포넌트들을 도시한다. 전술된 무선 통신 디바이스들(124, 224, 324) 또는 액세스 단말들은 도 13에 도시된 무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)과 유사하게 구성될 수 있다.
무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)은 프로세서(1375)를 포함한다. 프로세서(1375)는 범용 단일- 또는 다중-칩 마이크로프로세서(예를 들어, ARM), 특수 목적 마이크로프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서(DSP)), 마이크로제어기, 프로그래밍가능한 게이트 어레이 등일 수 있다. 프로세서(1375)는 중앙 처리 장치(CPU)로 지칭될 수 있다. 도 13의 무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)에는 오직 단일 프로세서(1375)가 도시되어 있지만, 대안적인 구성에서, 프로세서들(예를 들어, ARM 및 DSP)의 조합이 이용될 수 있다.
무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)은 또한 프로세서(1375)와 전자 통신하는 메모리(1363)를 포함한다 (즉, 프로세서(1375)는 메모리(1363)로부터 정보를 판독하고 그리고/또는 메모리(1363)에 정보를 기록할 수 있다). 메모리(1363)는 전자 정보를 저장할 수 있는 임의의 전자 컴포넌트일 수 있다. 메모리(1363)는, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, RAM 내의 플래시 메모리 디바이스들, 프로세서에 포함된 온-보드 메모리, 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(PROM), 소거가능한 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 PROM(EEPROM), 레지스터들 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
데이터(1365) 및 명령들(1367)은 메모리(1363)에 저장될 수 있다. 명령들(1367)은 하나 또는 그 초과의 프로그램들, 루틴들, 서브-루틴들, 함수들, 절차들 등을 포함할 수 있다. 명령들(1367)은 단일 컴퓨터 판독가능 스테이트먼트 또는 다수의 컴퓨터 판독가능 스테이트먼트들을 포함할 수 있다. 명령들(1367)은 무선 통신 디바이스들(124) 또는 액세스 단말들과 관련하여 전술된 방법들을 구현하도록 프로세서(1375)에 의해 실행가능할 수 있다. 명령들(1367)을 실행하는 것은 메모리(1363)에 저장된 데이터(1365)의 이용을 포함할 수 있다. 도 13은 프로세서(1375)에 로딩되는 일부 명령들(1367a) 및 데이터(1365a)를 도시한다.
무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)은 또한, 무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)과 원격의 위치(예를 들어, 기지국(102) 또는 액세스 포인트) 사이에서 신호들의 송신 및 수신을 허용하는 송신기(1371) 및 수신기(1373)를 포함할 수 있다. 송신기(1371) 및 수신기(1373)는 총괄적으로 트랜시버(1369)로 지칭될 수 있다. 안테나(1322)는 트랜시버(1369)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)은 또한 다수의 송신기들, 다수의 수신기들, 다수의 트랜시버들 및/또는 다수의 안테나를 포함할 수 있다(미도시).
무선 통신 디바이스 또는 액세스 단말(1324)의 다양한 컴포넌트들은, 전력 버스, 제어 신호 버스, 상태 신호 버스, 데이터 버스 등을 포함할 수 있는 하나 또는 그 초과의 버스들에 의해 함께 커플링될 수 있다. 단순화를 위해, 도 13에는 다양한 버스들이 버스 시스템(1377)으로 도시되어 있다.
상기 설명에서, 다양한 용어들과 관련하여 때때로 참조 부호들이 사용되었다. 용어가 참조 부호와 관련하여 사용되는 경우, 이것은, 도면들 중 하나 또는 그 초과에 도시된 특정한 엘리먼트를 지칭하는 것을 의미한다. 용어가 참조 부호 없이 사용되는 경우, 이것은, 임의의 특정한 도면에 대한 한정없이 그 용어를 일반적으로 지칭하는 것을 의미한다.
용어 "결정"은 매우 다양한 동작을 포함하고, 따라서, "결정"은 계산, 계산, 프로세싱, 유도, 검사, 검색(예를 들어, 표, 데이터베이스 또는 다른 데이터 구조에서의 검색), 확인 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정"은 수신(예를 들어, 정보 수신), 액세스(예를 들어, 메모리 내의 데이터의 액세스) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정"은 해결, 선택, 선정, 설정 등을 포함할 수 있다.
구문(phrase) "기초하는"은, 달리 특정하여 표현되지 않는 한 "...에만 기초하는"을 의미하지는 않는다. 즉, 구문 "기초하는"은 "...에만 기초하는" 및 "...에 적어도 기초하는" 모두를 나타낸다.
본 명세서에 설명된 기능들은 프로세서 판독가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체 상에 하나 또는 그 초과의 명령들로서 저장될 수 있다. 용어 "프로세서 판독가능 매체" 및 "컴퓨터 판독가능 매체"는 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체를 지칭한다. 한정이 아닌 예시로서, 이러한 매체는, RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 요구되는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 것처럼, 디스크(disk 및 disc)는 컴팩트 디스크(disc)(CD), 레이저 디스크(disc), 광 디스크(disc), 디지털 다기능 디스크(disc)(DVD), 플로피 디스크(disk), 및 Blu-ray® 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크(disc)들은 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다.
소프트웨어 또는 명령들은 또한 송신 매체를 통해 송신될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임 쌍선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들을 이용하여 송신되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임 쌍선, DSL, 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들이 송신 매체의 정의에 포함된다.
본 명세서에 개시된 방법들은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 동작들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 동작들은 청구항들의 범주를 벗어나지 않고 서로 교환될 수 있다. 즉, 설명되는 방법의 적절한 동작을 위해 단계들 또는 동작들의 특정한 순서가 요구되지 않으면, 특정한 단계들 및/또는 동작들의 순서 및/또는 이용은 청구항들의 범주를 벗어나지 않고 변형될 수 있다.
청구항들은 전술한 것과 동일한 구성 및 컴포넌트들에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 청구항들의 범주를 벗어나지 않으면서, 본 명세서에 설명된 시스템들, 방법들 및 장치의 배열, 동작 및 세부사항들에서 다양한 변형들, 변경들 및 변화들이 행해질 수 있다.

Claims (32)

  1. 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 기지국으로서,
    프로세서;
    상기 프로세서와 전자 통신하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장되는 명령들을 포함하고,
    상기 명령들은,
    시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하고;
    시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하고;
    주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하고;
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하고;
    상기 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하고; 그리고
    상기 적어도 하나의 빔을 이용하여 데이터를 송신하도록
    실행가능한,
    기지국.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔형성 가중치들은 공간 분할 다중 액세스(SDMA)에 이용되는, 기지국.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국은 액세스 포인트인, 기지국.
  4. 제 1 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 안테나들을 더 포함하는, 기지국.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 명령들은 하나 또는 그 초과의 무선 통신 디바이스들을 발견하도록 추가로 실행가능한, 기지국.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터는 하나 또는 그 초과의 액세스 단말들에 송신되는, 기지국.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 명령들은 하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋들을 갖는 하나 또는 그 초과의 채널 샘플들을 수신하도록 추가로 실행가능한, 기지국.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트(Hermitian)와 상기 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역(inverse)과, 상기 FFT 행렬의 에르미트와, 수신된 채널 샘플들을 곱하는 것을 포함하는, 기지국.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 것은, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋을 포함하는 지수 함수와 곱하는 것을 포함하는, 기지국.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 상기 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬과 곱하는 것을 포함하는, 기지국.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트와 상기 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역과, 고속 푸리에 역변환 (IFFT) 행렬과, 수신된 채널 샘플들을 곱하는 것을 포함하는, 기지국.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은, 윈도우잉(windowing) 함수가 곱해진 수신된 채널 샘플들의 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 취하는 것을 포함하는, 기지국.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 것은, 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답을 획득하기 위해, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수와 곱하는 것을 포함하는, 기지국.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은,
    상기 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 고속 푸리에 변환(FFT)을 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것;
    주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 상기 지수 함수가 곱해진, 상기 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산하는 것; 및
    상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답을 상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우로 나눔으로써 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것을 포함하는, 기지국.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것은,
    상기 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 고속 푸리에 변환(FFT)을 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것;
    주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 상기 지수 함수가 곱해진, 상기 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산하는 것; 및
    상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답을 상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우의 크기로 나눔으로써 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 것을 포함하는, 기지국.
  16. 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법으로서,
    기지국에서, 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계;
    상기 기지국에서, 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 단계;
    상기 기지국에서, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계;
    상기 기지국에서, 상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하는 단계;
    상기 기지국에서, 상기 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터, 상기 적어도 하나의 빔을 이용하여 데이터를 송신하는 단계를 포함하는,
    기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 빔형성 가중치들은 공간 분할 다중 액세스(SDMA)에 이용되는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 기지국은 액세스 포인트인, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 기지국은 하나 또는 그 초과의 안테나들을 이용하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 무선 통신 디바이스들을 발견하는 단계를 더 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 데이터는 하나 또는 그 초과의 액세스 단말들에 송신되는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 주파수 오프셋들을 갖는 하나 또는 그 초과의 채널 샘플들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계는, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트와 상기 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역과, 상기 FFT 행렬의 에르미트와, 수신된 채널 샘플들을 곱하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 단계는, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋을 포함하는 지수 함수와 곱하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계는, 상기 시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬과 곱하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계는, 고속 푸리에 변환(FFT) 행렬의 에르미트와 상기 FFT 행렬의 곱 더하기 상수와 항등 행렬의 곱의 역과, 고속 푸리에 역변환 (IFFT) 행렬과, 수신된 채널 샘플들을 곱하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계는, 윈도우잉 함수가 곱해진 수신된 채널 샘플들의 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 취하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하는 단계는, 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답을 획득하기 위해, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치를, 주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 지수 함수와 곱하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계는,
    상기 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 고속 푸리에 변환(FFT)을 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계;
    주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 상기 지수 함수가 곱해진, 상기 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산하는 단계; 및
    상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답을 상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우로 나눔으로써 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계는,
    상기 샘플-시프트된 시간 도메인 임펄스 응답의 고속 푸리에 변환(FFT)을 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계;
    주파수 오프셋 및 샘플 시프트를 포함하는 상기 지수 함수가 곱해진, 상기 윈도우잉 함수의 IFFT의 FFT를 취함으로써 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우를 계산하는 단계; 및
    상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 임펄스 응답을 상기 샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우의 크기로 나눔으로써 윈도우잉에 대한 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하는 단계를 포함하는, 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 방법.
  31. 기지국에서 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 명령들을 갖는 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 명령들은,
    시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 코드;
    시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하기 위한 코드;
    샘플-시프트된 주파수 도메인 윈도우의 크기를 이용하여, 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 코드;
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하기 위한 코드;
    상기 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하기 위한 코드; 및
    상기 적어도 하나의 빔을 이용하여 데이터를 송신하기 위한 코드를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  32. 주파수 오프셋들을 보상하기 위한 장치로서,
    시간 도메인 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 수단;
    시간 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 획득하기 위해, 상기 시간 도메인 임펄스 응답 추정치에 주파수 오프셋 보상을 적용하기 위한 수단;
    주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 계산하기 위한 수단;
    상기 주파수 도메인 오프셋-보상된 임펄스 응답 추정치를 이용하여 빔형성 가중치들을 계산하기 위한 수단;
    상기 빔형성 가중치들을 이용하여 적어도 하나의 빔을 형성하기 위한 수단; 및
    상기 적어도 하나의 빔을 이용하여 데이터를 송신하기 위한 수단을 포함하는,
    주파수 오프셋들을 보상하기 위한 장치.
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