KR20040008227A - 선택적인 채널 전송을 사용하는 다중-채널 통신시스템에서 전송을 위한 데이터를 처리하기 위한 방법 및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 전송에 사용하기 위한 데이터를 선택하며, 선택된 전송 채널을 통해 전송하기 위한 데이터를 처리하는 기술에 관한 것이다. 이용가능한 전송 채널은 하나 이상의 그룹으로 분리되고, 각 그룹은 임의 수의 의 채널을 포함한다. 선택적인 채널 전송에서, 각 그룹의 "양호한" 채널만이 (예를 들면, 채널의 수신된 SNR과 SNR 임계값에 기초하여) 선택되며, "불량한" 채널은 사용되지 않고, 그 그룹에 대한 모든 이용가능한 전송 전력은 그룹의 양호한 채널들에 (예를 들면, 균일하게) 분배된다. 각 그룹은 개별 코딩 및 변조 방식과 관련되며, 각 그룹에 대한 데이터는 그룹에 대해 선택된 방식에 기초하여 코딩되고 변조된다. 각 그룹의 양호한 채널만을 사용하고 선택된 채널에 대한 데이터 처리를 채널에 의해 달서되는 커패시티에 매칭시킴으로써 향상된 성능이 획득된다.

Description

선택적인 채널 전송을 사용하는 다중-채널 통신 시스템에서 전송을 위한 데이터를 처리하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING DATA FOR TRANSMISSION IN A MULTI-CHANNEL COMMUNICATION SYSTEM USING SELECTIVE CHANNEL TRANSMISSION}
다중-채널 통신 시스템은 종종 음성, 데이터 등과 같은 여러 유형의 통신을 위해 증가된 전송 용량을 제공하도록 배치된다. 그러한 다중-채널 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템, 직교 주파수 분할 변조(OFDM) 시스템, OFDM을 사용하는 MIMO 시스템, 또는 일부 다른 유형의 시스템일 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 공간 서브채널을 지원할 목적으로 공간 다이버시티를 이용하기 위해서 다중 전송 안테나 및 다중 수신 안테나를 이용하는데, 상기 공간 서브채널 각각은 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있다. OFDM 시스템은 동작 주파수 대역을 효과적으로 다수의 주파수 서브채널(또는 주파수 빈(bin))로 분할하는데, 상기 주파수 서브채널 각각은 데이터가 변조될 각각의 서브반송파와 연관된다. 따라서, 다중-채널통신 시스템은 다수의 "전송" 채널을 지원하는데, 상기 전송 채널 각각은 MIMO 시스템의 공간 서브채널, OFDM 시스템의 주파수 서브채널, 또는 OFDM을 활용하는 MIMO 시스템의 주파수 서브채널의 공간 서브채널에 상응할 수 있다.
다중-채널 통신 시스템의 전송채널은 통상적으로 상이한 링크 상황(예컨대, 상이한 페이딩 및 다중경로 영향으로 인한 상황)이 발행하며, 상이한 신호-대-잡음과 간섭 합의 비(SNR)를 획득할 수 있다. 그 결과, 특정 레벨의 성능을 위한 전송 채널에 의해서 지원될 수 있는 전송 용량(즉, 정보 비트율)은 채널마다 상이할 수 있다. 게다가, 링크 상황은 통상적으로 시간에 따라 달라진다. 그 결과, 전송 채널에 의해 지원되는 비트율 또한 시간에 따라 달라진다.
전송채널의 상이한 전송 용량과 그러한 용량의 시변적인 특성의 합은 채널을 통한 전송에 앞서 데이터를 처리할 수 있는 효과적인 코딩 및 변조 방식을 제공하는 것을 필요로 한다. 게다가, 특별히 고려하기 위해서, 코딩 및 변조 방식은 전송기 및 수신기 시스템 양쪽 모두에서 구현하고 활용하기 간단해야 한다.
따라서, 성능을 개선하고 복잡성을 감소시키기 위해 상이한 용량을 갖는 다중 전송 채널을 통해 전송하기 위한 데이터를 효과적이면서 효율적으로 처리하기 위한 기술이 종래에 요구된다.
본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 선택적인 채널 전송 및 한정된(예를 들면, 균일한) 전송 전력 할당을 사용하는 무선 통신 시스템에서 전송을 위한 데이터를 처리하기 위한 기술에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 여러 양상 및 실시예를 구현하도록 설계되고 동작할 수 있는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템의 다이어그램.
도 2A는 본 발명의 실시예에 따른, 선택적인 채널 인버전에 기초하여 각각의 선택된 전송 채널에 할당될 전송 전력의 크기를 결정하는 처리에 대한 흐름도.
도 2B는 본 발명의 실시예에 따른, 전송 채널을 선택하며 선택적인 채널 전송을 사용하여 전송 전력을 할당하는 처리에 대한 흐름도.
도 3은 본 발명의 여러 양상 및 실시예를 구현할 수 있는 MIMO 통신 시스템의 다이어그램.
도 4A 내지 4D는 본 발명에 대한 4 가지의 특정 실시예에 따른, 데이터를 처리할 수 있는 4 가지의 MIMO 전송기 시스템에 대한 블록 다이어그램.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 데이터를 수신할 수 있는 MIMO 수신기 시스템의 블록 다이어그램.
도 6A 및 6B는 도 5에 도시된 MIMO 수신기 시스템 내의, 채널 MIMO/데이터 프로세서의 실시예 및 간섭 제거기에 대한 블록 다이어그램.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 데이터를 수신할 수 있는 MIMO 수신기 시스템에 대한 블록 다이어그램.
본 발명의 양상은 데이터 전송을 위해 데이터에 사용할 전송 채널을 선택하고, 선택적인 채널 전송을 통해 데이터를 처리하고 전송하는 기술을 제공한다. 특정 실시예에서, 사용 가능한 전송 채널은 각각이 임의 수의 전송 채널을 포함하는하나 이상의 그룹으로 분류된다. OFDM을 사용하는 MIMO 시스템에 대해. 사용 가능한 전송 채널은 공간 서브채널 및 주파수 서브채널에 해당하고, 각각의 그룹은 예를 들면, 개별 전송 안테나에 해당하며, 각 그룹내 전송 채널은 해당 전송 안테나에 대한 주파수 서브채널일 수 있다.
선택적인 채널 전송(SCT)라 불리는 일 양상에서, 각각의 그룹내 "우수한" 전송 채널만이 데이터 전송에 사용되도록 선택되며, "불량한" 전송 채널은 사용되지 않는다. 우수한 전송 채널은 특정 SNR 또는 전력 이득 임계값에서 또는 그 이상에서 SNR 또는 전력 이득을 가진 것으로 정의된다. 각각의 그룹에 대해 모든 이용가능한 전송 전력은 정의된 할당 방식에 따라 우수한 전송 채널에 대해 분산된다. 일 실시예에서, 전의된 할당 방식은 우수한 전송 채널중에서 모든 이용가능한 전송 전력을 균일하게 분산시킨다. 다른 할당 방식이 사용될 수도 있다.
다른 양상에서, 선택적인 채널 전송은 공통 코딩 및 변조와 관련하여 사용되고, 이는 전송기 시스템에서의 코딩/변조 및 수신기 시스템에서의 상보적인 복조/디코딩을 간략히 한다. 각각의 전송 채널 그룹은 개별 코딩 및 변조 방식과 관련되고, 각각의 그룹에 대한 데이터는 그룹에 대해 선택된 방식에 기초하여 코딩되고 변조된다. 따라서 각각의 그룹은 (1) 데이터 전송에 사용하기 위한 전송 채널을 선택하는데 사용되는 개별(예, SNR 또는 전력 이득) 임계값 및 (2) 그룹에 대한 데이터를 처리하는데 사용된 개별 코딩 및 변조 방식과 관련된다.
선택적인 채널 전송은 (1) 각각의 그룹내 최고의 전송 채널만을 사용하며, 이들은 그룹내 모든 사용가능한 전송 채널로부터 선택되며, (2) 선택된 전송 채널중에서만 모든 이용가능한 전송 전력을 할당하며, (3) 이들 채널에 대한 획득될 수 있는 커패시티에 선택된 전송 채널에 대한 데이터 처리를 정합한다는 조합된 장점으로 인해 개선된 성능을 제공한다.
본 발명은 또한 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같은, 본 발명의 여러 양상, 실시예, 및 특징을 구현하는 방법, 시스템 및 장치를 제공한다.
본 발명의 특징, 특성, 및 장점은 동일한 참조 문자가 그에 상응하는 것들을 나타내는 도면과 연계하여 이루어질 때 아래에서 진술되는 상세한 설명으로부터 더욱 자명해질 것이다.
본 발명의 여러 양상, 실시예, 및 특징은 다중 전송 채널이 데이터 전송을 위해 이용가능한 임의의 다중-채널 통신 시스템에 적용될 수 있다. 그러한 다중-채널 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템, 직교 주파수 분할 변조(OFDM) 시스템, OFDM을 활용하는 MIMO 시스템 등을 포함한다. 다중-채널 통신 시스템은 또한 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 또는 일부 다른 다중 액세스 기술을 구현할 수 있다. 다중 액세스 통신 시스템은 다수의 터미널(즉, 사용자)과의 동시적인 통신을 지원하는데 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 여러 양상 및 실시예를 구현하도록 설계되고 동작할 수 있는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템(100)의 다이어그램이다. MIMO 시스템(100)은 데이터 전송을 위해 다중(NT) 전송 안테나 및 다중(NR) 수신 안테나를 이용한다. MIMO 시스템(100)은 다수의 터미널(T)(106)과 동시에 통신하는 하나의 기지국(BS)(104)을 구비한 다중 액세스 통신 시스템을 위해 효과적으로 형성된다. 그러한 경우에, 기지국(104)은 다중 안테나를 이용하며, 업링크 전송을 위한 다중-입력(MI) 및 다운링크 전송을 위한 다중-출력(MO)을 나타낸다. 다운링크(즉, 순방향 링크)는 기지국으로부터 터미널로의 전송을 나타내며, 업링크(즉, 역방향 링크)는 터미널로부터 기지국으로의 전송을 나타낸다.
MIMO 시스템은 데이터 전송을 위해서 다중(NT) 전송 안테나 및 다중(NR) 수신 안테나를 이용한다. NT개의 전송 안테나 및 NR개의 수신 안테나로 형성되는 MIMO 채널은 NC개의 독립 채널로 분석될 수 있는데, NC≤min{NT, NR}이다. NC개의 독립 채널 각각은 또한 MIMO 채널의 공간 서브채널로 지칭되며 디멘션에 상응한다. 하나의 일반적인 MIMO 시스템 구현에 있어서, NT개의 전송 안테나는 단일 전송기 시스템에 위치하여 연관되며, NR개의 수신 안테나는 마찬가지로 단일 수신기 시스템에 위치하여 연관된다. MIMO 시스템은 또한 다수의 터미널과 동시에 통신하는 기지국을 구비한 다중 액세스 통신 시스템을 위해 효과적으로 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 기지국에는 다수의 안테나가 장착되고, 각각의 터미널에는 하나 이상의 안테나가 장착될 수 있다.
OFDM 시스템은 동작 주파수를 다수의 (NF) 주파수 서브채널(즉, 주파수 빈(bin) 또는 서브대역)로 효과적으로 분할한다. 각각의 시간 슬롯에서, 변조 심볼은 NF개의 주파수 서브채널 각각을 통해 전송될 수 있다. 각각의 시간 슬롯은 주파수 서브채널의 대역폭에 따라 다를 수 있는 특정 시간 간격에 상응한다.
다중-채널 통신 시스템은 다수의 전송 채널을 통해 데이터를 전송하도록 동작할 수 있다. OFDM을 활용하지 않는 MIMO 시스템에 있어서는, 통상적으로 하나의 주파수 서브채널만이 존재하며, 각각의 공간 서브채널은 전송 채널로 지칭될 수 있다. OFDM을 활용하는 MIMO 시스템에 있어서는, 각각의 주파수 서브채널의 각각의 공간 서브채널이 전송 채널로 지칭될 수 있다. 그리고, MIMO를 활용하지 않는 OFDM 시스템에 있어서는, 각각의 주파수 서브채널을 위한 단지 하나의 공간 서브채널이 존재하며, 각각의 주파수 서브채널은 전송 채널로 지칭될 수 있다.
다중-채널 통신 시스템의 전송 채널은 통상적으로 상이한 링크 상황(예컨대, 상이한 페이딩 및 다중경로 영향으로 인한 상황)이 발생하며, 상이한 신호-대-잡음 및 간섭 합의 비(SNR)를 획득할 수 있다. 그 결과, 전송 채널의 용량은 채널마다 다를 수 있다. 그러한 용량은 특정 레벨의 성능(예컨대, 특정 비트 에러율(BER) 또는 패킷 에러율(PER))을 위해서 전송 채널을 통해 전송될 수 있는 정보 비트율(즉, 변조 심볼당 정보 비트의 수)로 그 크기가 정해질 수 있다. 링크 상황은 통상적으로 시간에 따라 달라지기 때문에, 전송 채널을 위해 지원되는 정보 비트율도 시간에 따라 달라진다.
전송 채널의 용량을 더욱 최대로 활용하기 위해서, 링크 상황을 나타내는 채널 상태 정보(CSI)가 (통상적으로 수신기 시스템에서) 결정될 수 있으며, 전송기 시스템에 제공될 수 있다. 다음으로, 전송기 시스템은 각각의 전송 채널에 대한 전송된 정보 비트율이 그 채널의 전송 용량에 매치하도록 데이터를 처리한다(예컨대, 인코딩, 변조, 및 가중화). CSI는 "전체 CSI"이거나 "부분 CSI" 중 어느 하나로 분류될 수 있다. 전체 CSI는 NT×NRMIMO 매트릭스의 각 전송-수신 안테나 쌍 사이의 전파 경로를 위한 전체 시스템 대역폭에 걸쳐 충분한 특징(예컨대, 진폭 및 위상)(각각의 전송 채널에 대한 특징)을 포함한다. 부분 CSI는 예컨대 전송 채널의 SNR을 포함할 수 있다.
다중 전송 채널을 통해 전송하기에 앞서 데이터를 처리하기 위해 여러 기술이 사용될 수 있다. 한가지 기술에 있어서, 각각의 전송 채널을 위한 데이터는 채널의 CSI에 기초하여 상기 채널을 위한 선택된 특정 코딩 및 변조 방식에 기초해서 코딩 및 변조될 수 있다. 각각의 전송 채널에 대해 개별적으로 코딩 및 변조함으로써, 코딩 및 변조는 각각의 채널에 의해서 획득되는 SNR에 최적화될 수 있다. 그러한 기술의 한가지 구현에 있어서, 고정된 기지국은 데이터를 인코딩하기 위해 사용되며, 각각의 전송 채널을 위한 코딩된 비트는 그 채널에 의해 지원되는 코드율을 획득하기 위해서 펑처링된다(즉, 선택적으로 제거된다). 그러한 구현에 있어서, 각각의 전송 채널을 위한 변조 방식은 채널의 코드율 및 SNR에 기초하여 또한 선택된다. 그러한 코딩 및 변조 방식은 2001년 2월 1일에 미국 특허 출원되어 본 출원인의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조문헌으로 참조되는 제 09/776,075호 "CODING SCHEME FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM"에 더욱 상세히 설명되어 있다. 그러한 기술에 있어서, 실질적인 구현의 복잡도는 통상적으로 각각의 전송 채널에 대한 상이한 코드율 및 변조 방식과 연관된다.
본 발명의 양상에 따르면, (1) 데이터 전송을 위해 사용될 전송 채널 세트를결정하는데, 상기 세트는 사용 가능한 전송 채널의 모든 또는 하나의 서브세트를 포함하며, (2) 모든 이용가능한 전송 전력을 정의된 방식으로 선택된 전송 채널에 할당하며, (3) 하나 이상의 코딩 및 변조 방식에 기초하여 모든 선택된 전송 채널에 대한 데이터를 처리하는데, 선택된 전송 채널에 할당된 특정 전송 전력에 일부 기초하여 결정되는 기술이 제공된다. 선택적인 채널 전송을 사용하여, 특정(SNR 또는 전력 이득) 임계값에서 또는 이상의 전송 커패시티(예를 들면, 수신된 SNR 또는 전력 이득)를 가진 "우수한" 전송 채널만이 데이터 전송에 사용하기 위해 선택되며, "불량한" 전송 채널은 사용되지 않는다. 모든 이용가능한 전송 전력은 정의된 방식으로 우수한 전송 채널중에 할당된다..
또 다른 실시예에 있어서, 이용가능한 전송 채널은 그룹으로 분류되며, 선택적인 채널 전송이 채널의 각 그룹에 독립적으로 적용된다. 예컨대, 각 전송 안테나의 주파수 서브채널은 모두 그룹화될 수 있고, 선택적인 채널 전송이 전송 안테나 각각에 대해 독립적으로 적용될 수 있다. 그러한 분류는 그룹(예컨대 전송 안테나)마다에 기초하여 최적화가 달성될 수 있게 한다.
선택적인 채널 전송 기술은 바람직하게는 송신기에서 전체 또는 부분 CSI가 사용 가능할 때 사용된다. 이러한 기술은 공통 코딩 및 변조 방식과 관련하여 사용되고, 이 경우 설명된 채널-특정 코딩 및 변조 기술과 관련된 대부분의 복잡성이 개선되며 동시에 고성능이 달성된다. 선택적인 채널 전송 기술은 또한 (1) 사용 가능한 전송 채널중에서 선택된 NU개의 최상의 전송 채널만을 사용하며 및 (2) 선택된 전송 채널에 대해 획득된 SNR에 코딩 및 변조를 대략적으로 정합시키는 것의 조합된 장점으로 인해 채널-특정 코딩 및 변조 기술을 통해 개선된 성능을 제공한다.
OFDM을 활용하고 전체 CSI를 이용하는 MIMO 시스템에 있어서, 전송기 시스템은 각 주파수 서브채널의 각 전송-수신 안테나 쌍 사이의 전송 경로의 복소값 이득을 인지할 수 있다. 그러한 정보는 MIMO 채널이 직교하도록 하기 위해 사용될 수 있음으로써, 각각의 고유 모드(즉, 공간 서브채널)가 독립 데이터 스트림을 위해 사용될 수 있다.
OFDM을 활용하고 부분 CSI를 이용하는 MIMO 시스템에 있어서, 전송기는 전송 채널을 제한적으로 인지할 수 있다. 독립 데이터 스트림은 이용가능한 전송 안테나를 통해서 상응하는 전송 채널로 전송될 수 있으며, 수신기 시스템은 데이터 스트림을 분리하기 위해서 특정의 선형(공간) 또는 비선형(시공(space-time)) 처리 기술(즉, 등화)을 사용할 수 있다. 등화는 각각의 전송 채널(예컨대, 각각의 전송 안테나 및/또는 각각의 주파수 서브채널)에 상응하는 데이터 스트림을 제공하며, 그러한 각각의 데이터 스트림의 각각은 연관된 SNR을 갖는다.
만약 전송 채널에 대한 SNR 세트가 수신기 시스템에서 이용가능하다면, 이러한 정보는 선택된 전송 채널중에서 모든 이용가능한 전송 전력을 분산시키고 적절한 코딩 및 변조 방식을 선택하는데 사용된다. 일 실시예에서, 각 그룹의 이용가능한 전송 채널은 감소되는 수신 SNR의 순서로 등급이 매겨지고, 모든 이용가능한 전송 전력은 그룹에서 NU개의 가장 좋은 전송 채널에 할당되며 이용된다. 일실시예에서, 특정 SNR 임계값보다 아래의 수신된 SNR을 갖는 전송 채널은 사용을 위해 선택되지 않는다. SNR 임계값은 처리량 또는 일부 다른 기준을 최적화시키도록 선택될 수 있다. 각 그룹을 위한 모든 이용가능한 전송 전력은 고성능이 달성되도록 정의된 방식(예를 들면, 균일하게)으로 그룹내 선택된 전송 채널에 할당된다. (SNR 대신에) 채널 이득이 전송기 시스템에서 이용가능한 경우에는 유사한 처리가 수행될 수 있다. 일실시예에서는, 일반적인 코딩 방식(예컨대, 특정 코드율을 위한 특정 터보 코드) 및 일반적인 변조 방식(예컨대, 특정 PSK나 QAM 배열)이 각 그룹의 모든 선택된 전송 채널을 위해 사용된다.
선택적인 채널 전송
만약 간단한(일반적인) 코딩 및 변조 방식이 전송기 시스템에서 전송 채널의 각각의 그룹에 대해 사용될 수 있다면, 단일(예컨대, 컨볼루셔널 또는 터보) 코더 및 코드율이 데이터 전송을 위해 선택된 그룹내 모든 선택된 전송 채널을 위한 데이터를 인코딩하는데 사용되고, 그로 인한 코딩된 비트는 단일(예컨대, PSK 또는 QAM) 변조 방식을 사용하여 변조 심볼에 매핑될 수 있다. 이어서, 그로 인한 변조 심볼은 모두 동일한 "알파벳"의 가능한 변조 심볼로부터 유도되며 동일한 코드 및 코드율로 인코딩된다. 다음으로서, 이는 전송기 및 수신기 양쪽 모두에서의 데이터 처리를 간단하게 한다.
그러나, 다중-채널 통신 시스템의 전송 채널은 통상적으로 상이한 링크 상황이 발생하며 상이한 SNR을 획득한다. 그러한 경우에, 만약 모든 이용가능한 전송채널이 데이터 전송에 사용되며 동일한 크기의 전송 전력이 각각의 선택된 전송 채널을 위해 사용된다면, 전송된 변조 심볼은 상기 변조 심볼이 전송되는 특정 채널에 따른 상이한 SNR로 수신될 것이다. 만일 모든 이용가능한 전송 채널이 사용된다면, 그로 인해서 전송 채널 세트를 통한 심볼 에러 확률의 크기 변할 수 있으며 대역폭 효율의 연관된 손실이 발생할 수 있다.
본 발명의 양상에 따르면, 고성능을 달성하면서 구현 복잡성을 감소시키기 위해 데이터 전송을 위해 사용된 전송 채널 세트를 선택하기 위해 그리고 정의된 방식으로 선택된 전송 채널에 모든 이용가능한 전송 전력을 할당하는 기술이 제공된다. 일 실시예에서, 단일 코딩 및 변조 방식이 각각의 그룹내 모든 선택된 전송 채널에 대해 사용된다. 이러한 코딩 및 변조 방식은 선택된 전송 채널에 대한 수신기 시스템에서 얻어진 SNR의 분산에 기초하여 선택된다. 각각의 그룹에 대한 단일 코딩 및 변조 방식의 사용은 송신기 시스템에서 코딩변조 처리의 복잡성을 감소시키며 수신기 시스템에서 상보적인 복조/디코딩을 감소시킨다.
만약 동일한 크기의 전송 전력이 OFDM을 활용하는 MIMO 시스템에서 모든 이용가능한 전송 채널을 위해 사용된다면, 특정 채널에 대한 수신 전력은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 1
여기서,
는 전송 채널(j,k)(즉, k번째 주파수 서브채널의 j번째 공간 서브채널)에 대한 수신 전력이고,
Ptx_tatal은 전송기에서 모든 이용가능한 전송 전력이고,
NT는 전송 안테나의 수이고,
NF는 주파수 서브채널의 수이며,
H(j,k)는 전송 채널(j,k)에 대한 전송기로부터 수신기로의 복소값인 "유효" 채널 이득이다.
식 1은 각 전송 채널에 대한 수신 전력이 그 채널의 전력 이득, 즉에 따라 다르다는 것을 나타낸다. 간략화를 위해서, 채널 이득(H(j,k))은 전송기 및 수신기에서의 처리 효과를 포함한다. 또한 간략성을 위해서, 공간 서브채널의 수는 전송 안테나의 수와 같으며 NT·NF는 이용가능한 전송 채널의 총 수를 나타낸다. 만약 각각의 이용가능한 전송 채널에 대해서 동일한 크기의 전력이 전송되면, 모든 이용가능한 전송 채널에 대한 수신되는 총 전력()은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 2
만일 동일한 전송 전력이 자신들의 채널 이득에 관계없이 모든 이용가능한 전송 채널에 대해 사용된다면, 불량한 전송 채널은 더 불량한 수신된 SNR을 획득한다. 실제로, 특정 수신된 SNR을 획득하기 위해, 전송 채널이 열악해질 수록 이러한 채널에 더 많은 전송 전력이 할당되어야 한다. 하나 이상의 전송 채널이 과도하게 열악해지면, 이들 채널의 SNR은 신뢰성있는 데이터 전송이 지지될 수 없도록 하며, 이는 이들 채널이 사용된다면 전체 시스템 처리량을 급격하게 감소시킨다.
일 양상으로, 각각의 그룹내 이용가능한 전송 채널은 자신들의 전송 커패시티에 기초하여 사용되기 위해 선택되고, 전체 커패시티에 대한 특정 임계값 α와 같거나 그 이상인 커패시티(예를 들면, 수신된 전력 또는 SNR에 의해 결정)를 가진 채널만이 사용을 위해 선택된다. 반대로, 이러한 임계값 이하의 커패시티를 가진 전송 채널은 삭제된다(즉, 사용되지 않는다). 선택된 전송 채널을 위해, 모든 이용가능한 전송 전력이 정의된 방식(예, 균일하게)으로 채널에 할당된다. 임계값은 이하에서 설명될 바와 같이 처리량을 최대화하기 위해 또는 몇몇 다른 기준에 기초하여 선택된다. 공통 코딩 및 변조 방식은 처리를 간략히 하기 위해 각각의 그룹내 모든 선택된 전송 채널에 대해 사용된다.
만일 전력 이득이 전송 커패시티를 결정하는데 사용되고 하나의 그룹이 시스템내 모든 이용가능한 전송 전력을 포함한다면, 초기에, 평균 전력 이득(Lave)이 모든 이용가능한 전송 채널에 대해 계산되며, 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 3
임계값 α는 (예를 들면, 이하에서 설명될 바와 같이) 유도되고 전력 이득 임계값를 계산하는데 사용되고, 이는 전송 채널을 선택하는데 사용될 수 있다. 각각의 전송 채널의 전력 이득은 전력 이득과 비교되고, 그 전력 이득이 전력 이득 임계값과 같거나 클 때 (즉,) 전송 채널이 선택된다.
일 실시예에서, 모든 이용가능한 전송 전력은 선택된 전송 채널에 대해 균일하게 할당되고, 각각의 선택된 전송 채널에 대한 전송 전력은 다음과 같이 표현된다:
식 4
여기서, NU는 NT·NF개의 이용가능한 전송 채널중에서 선택된 전송 채널의 수이다. 만일 모든 이용가능한 전송 전력이 모든 NT·NF개의 이용가능한 전송 채널에 대해 균일하게 분배된다면, 각각의 전송 채널에 대해 할당된 전송 전력은이다. 하지만, 선택적인 채널 전송과 균일한 전력 할당으로, 각각의 전송 채널에 대해 할당된 전송 전력은의 인자만큼 증가된다.
많은 통신 시스템에서, 수신기에서 알려진 양이 전송 채널에 대해 수신된 SNR이다. 이러한 시스템에서, 선택적인 채널 전송 기술이 채널 이득 대신에 수신된 SNR에 기초하여 동작하도록 쉽게 변경된다.
만일 모든 이용가능한 전송 전력이 모든 이용가능한 전송 채널에 사용되고 잡음 편차(σ2)가 모든 채널에 대해 일정하다면, 전송 채널(j,k)에 대한 수신SNR()는 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 5
각각의 이용가능한 전송 채널에 대한 평균 수신 SNR()는 다음과 같이 표현될 수 있고:
식 6
모든 이용가능한 전송 채널에 대한 전체 수신된 SNR()은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 7
식 6과 식 7의 평균 및 총 수신 SNR(및)은 각각 모든 이용가능한 전송 채널에 걸쳐 동일하게 분배된 총 전송 전력에 기초한다.
임계값 α가 유도되어 SNR 임계값()을 계산하기 위해 사용되고, 이는 전송 채널을 선택하는데 사용될 수 있다. 각각의 전송 채널의 SNR은 SNR 임계값과 비교되고, 전송 채널은 자신의 SNR이 SNR 임계값과 같거나 클 경우(즉,) 사용을 위해 선택된다. 만일 NU개의 전송 채널이 NT·NF개의 이용가능한 전송 채널로부터 선택된다면, 모든 이용가능한 전송 전력은 식 4에 표현된 바와 같이 NU개의 선택된 전송 채널에 대해 균일하게 분배된다.
언급된 바와 같이, 선택적인 채널 전송이 전송 채널 그룹에 개별적으로 그리고 독립적으로 적용된다. 이 경우, 통신 시스템내 이용가능한 전송 채널은 다수의 그룹으로 분류된다. 임의 수의 그룹이 형성될 수 있으며, 각각의 그룹은 임의 수의 채널을 포함한다(즉, 각각의 그룹내 동일한 수의 채널이 존재할 필요는 없다).
특정량의 전송 전력이 여러 시스템 제한요인 및 고려사항에 기초하여 각각의 그룹에 대해 이용가능하다. 선택적인 채널 전송 기술을 위해, 각각의 그룹내 이용가능한 채널 모두 또는 서브세트가 예를 들면, 그룹을 위해 결정된 특정 임계값에 기초하여 사용을 위해 선택된다. 각각의 그룹에 대한 모든 이용가능한 전송 전력이 그룹내 선택된 전송 채널에 대해 특정 정의된 방식으로 할당된다.
여러 추가적인 융통성이 각각의 전송 채널 그룹을 위해 개별적으로 데이터를 처리함으로써 제공된다. 예컨대, 선택적인 채널 전송이 각 채널 그룹에 독립적으로 적용될 수 있다. 또한, 선택적인 채널 전송이 적용되는 그러한 그룹에 대해서는, 하나의 임계값이 모든 그룹을 위해 사용되는데, 각 그룹에는 개별적인 임계값이 할당될 수 있거나, 일부 그룹이 동일한 임계를 공유할 수 있는 반면에 다른 그룹에 개별적인 임계값이 할당될 수 있다. 또한, 동일한 또는 상이한 전송 전력 할당 방식이 선택적인 채널 전송이 적용되는 이들 그룹에 대해 사용된다. 상이한 코딩 및 변조 방식이 또한 각각의 그룹에 대해 사용될 수 있는데, 상기 그룹은 상기 그룹의 선택된 전송 채널의 전송 커패시티(예를 들면, 획득된 SNR)에 기초하여 선택될 수 있다.
OFDM을 활용하는 MIMO 시스템에서, MIMO 구성은 공간 도메인에서 다중 (NS) 전송 채널을 생성하며, OFDM 구성은 주파수 도메인에서 다중 (NF) 전송 채널을 생성한다. 다음으로, 데이터를 전송하는데 이용가능한 전송 채널의 총 수는 N=NS·NF이다. 이어서, N 개의 전송 채널은 여러 방식으로 다수의 그룹으로 분리될 수 있다.
일실시예에서, 전송 채널은 전송 안테나마다에 기초하여 분리된다. 만약 공간 서브채널의 수가 전송 안테나의 수와 같다면(즉, NT=NS), 선택적인 채널 전송이 NT개의 전송 안테나 각각에 독립적으로 적용될 수 있다. 일실시예에서, NT개의 전송 안테나에 상응하는 NT개의 그룹이 NT개의 각 임계값과 연관될 수 있는데, 각각의 임계값은 각각의 그룹 또는 전송 안테나를 위한 것이다. 다음으로, 선택적인 채널 전송은 적합한 전송 커패시티(예를 들면, 수신된 SNR)를 가진 각각의 전송 안테나와 연관있는 전송 채널(또는 주파수 서브채널) 서브세트를 결정한다. 이는 예를 들면, 전송 안테나에 대한 임계값에 각각의 주파수 서브채널에 대해 수신된 SNR을 비교함으로써 획득된다. 각각의 전송 안테나를 위해 모든 이용가능한 전송 전력이 전송 안테나를 위해 선택된 주파수 서브채널에 정의된 방식(예를 들면, 균일하게)할당된다.
또 다른 실시예에서, 이용가능한 전송 채널은 주파수 서브채널마다에 기초하여 분리된다. 본 실시예에서, 선택적인 채널 전송은 NF개의 주파수 서브채널 각각에 독립적으로 적용될 수 있다. 각 그룹의 공간 서브채널은 그룹에 대한 임계값에 기초하여 데이터 전송을 위해 사용하기 위해서 선택될 수 있다.
이용가능한 전송 채널을 그룹으로 분리하는 것은 그룹마다에 기초하여(예컨대, 전송 안테나마다 또는 주파수 서브채널마다에 기초하여) 최적화가 달성되도록 한다. 특정 코딩 및 변조 방식이 각 그룹의 모든 선택된 전송 채널에 사용될 수 있고, 이는 송신기 및 수신기 시스템 모두에서의 처리를 간략하게 한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 전송 안테나가 데이터 전송을 위해 각각의 스케줄링된 터미널에 할당될 수 있다. 각각의 터미널에 대해 할당된 전송 안테나와 연관된 전송 채널은 그룹 내에 놓일 수 있고, 선택적인 채널 전송이 전송 채널의 각 그룹에서 수행될 수 있음으로써, 단일 코딩 및 변조 방식이 각 터미널로의 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.
만약 그룹 j에 대한 모든 이용가능한 전송 전력이 그룹내 모든 이용가능한 전송 채널에 대해 균일하게 분배된다면, 모든 채널에 대한 잡음 편차(α2)는 일정하고, 따라서 그룹(j)의 전송 채널(k)에 대한 수신 SNR()은 다음과 같이 표현될 수 있고:
식 8
여기서,
Prx,j(k)는 그룹(j)의 전송 채널(k)에 대한 수신 전력이고,
는 그룹(j)에 대한 모든 이용가능한 전송 전력이고,
Hj(k)는 그룹(j)의 전송 채널(k)에 대한 전송기로부터 수신기로의 유효 채널 이득이며,
Nj는 그룹(j)의 전송 채널 수이다. 그룹(j)은 특정 전송 안테나(j)에 상응할 수 있고, 그 경우에 Nj=NF이다.
그룹(j)의 각 이용가능한 전송 채널에 대한 평균 수신 SNR()은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 9
그룹(j)의 모든 이용가능한 전송 채널에 대한 모든 수신된 SNR()는 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 10
여기서, 그룹(j)에 대한 평균 전력 이득은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 22
그룹(j)에 대한 평균 및 총 수신 SNR(및)는 총 전송 전력()에기초하는데, 그룹(j)에 대한 상기 총 전송 전력은 상기 그룹의 모든 이용가능한 전송 채널에 걸쳐 동일하게 분산된다.
임계값()은 그룹(j)에 대해 유도되며 SNR 임계값()을 계산하는데 사용되고, 이는 전송 채널을 선택하는데 사용될 수 있다. 그룹내 각각의 전송 채널의 SNR은 SNR 임계값에 비교되고, 만일 자신의 SNR이 SNR 임계값과 같거나 크다면(즉,), 전송 채널이 사용을 위해 선택된다. 만일 NUf개의 전송 채널이 그룹내 Nj개의 이용가능한 전송 채널로부터 선택된다면, 그룹에 대한 총 이용가능한 전송 전력은 NUj개의 선택된 전송 채널에 대해 균일하게 분배된다. 그룹(j)에 대한 각각의 선택된 전송 채널에 대한 전송 전력은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 12
식 25에 제시된 바와 같이, 수신된 SNR이 SNR 임계값(즉,)보다 크거나 그와 동일한 전송 채널만이 사용을 위해 선택된다.
상술된 처리는 각각의 전송 채널 그룹에 대해 반복될 수 있다. 각각의 그룹은 그 그룹에 원하는 성능을 제공하기 위해서 유도되는 상이한 임계값()과 연관될 수 있다. 그룹마다에 기초하여(예컨대, 전송 안테나마다에 기초하여) 전송전력을 할당하는 능력은 향상된 융통성을 제공할 수 있으며 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 2A는, 본 발명의 실시예에 따른, 선택적인 채널 전송을 사용하여 전송 채널을 선택하고 전송 전력을 할당하는 처리(200)의 흐름도이다. 처리(200)는 모든 이용가능한 전송 채널이 고려된다(즉, 통신 시스템에 대해서 하나의 전송 채널 그룹)고 가정한다. 처리(200)는, 만약 채널 이득(H(j,k)), 수신 SNR(), 또는 일부 다른 특징이 전송 채널에 이용가능한 경우, 사용될 수 있다. 명확성을 위해서, 처리(200)는 채널 이득이 이용가능한 경우에 대해서 아래에 설명되며, 수신 SNR이 이용가능한 그런 경우가 []안에 제시되어 있다.
처음에, 모든 이용가능한 전송 채널의 채널 이득(H(j,k))[또는 수신 SNR()]이 단계 212에서 검색된다. 데이터 전송을 위한 전송 채널을 선택하는데 사용되는 전력 이득 임계값()[또는 SNR 임계값()]이 또한 단계 214에서 결정된다. 임계값은 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 계산될 수 있다.
다음으로, 각각의 이용가능한 전송 채널이 가능한 사용을 위해 평가된다. (아직 평가되지 않은) 이용가능한 전송 채널은 단계 216에서 평가를 위해 식별된다. 식별된 전송 채널에 대해서, 채널에 대한 전력 이득[또는 수신 SNR]이 전력 이득 임계값(즉,)[또는 SNR 임계값(즉,]보다 크거나 동일한지 여부에 대한 결정이 단계 218에서 이루어진다. 만약 식별된 전송 채널이 그 기준을 충족시킨다면, 그것은 단계 220에서 사용을 위해 선택된다. 그렇지 않고 전송 채널이 그 기준을 충족시키지 못한다면, 단계 222에서 그것은 버려지고 데이터 전송을 위해 사용되지 않는다.
단계 224에서는, 모든 이용가능한 전송 채널이 평가되었는지 여부가 결정된다. 만약 그렇지 않다면, 처리는 단계 216으로 돌아가고, 또 다른 이용가능한 전송 채널이 평가를 위해 식별된다. 그렇지 않다면 처리는 단계 226으로 진행한다.
단계 226에서는, 모든 이용가능한 전송 전력이 선택된 전송 채널에 정의된 방식으로 할당된다. 일 실시예에서, 모든 이용가능한 전송 전력이 식 4에 표현된 바와 같이 선택된 채널에 균일하게 분배된다. 다른 실시예에서, 모든 이용가능한 전송 전력이 여러 다른 할당 방식을 사용하여 불균일하게 할당된다. 다음으로, 처리가 종결된다.
임계값 선택
데이터 전송을 위해 전송 채널을 선택하는데 사용되는 임계값은 여러 기준에 기초하여 설정될 수 있다. 일실시예에서, 임계값은 처리량을 최적화시키도록 설정된다. 임계값을 유도하기 위한 여러 방식이 이하에서 설명된다.
제 1 임계 유도 방식에서, 임계값은 채널 이득 및 선택된 전송 채널의 이론적 전송 커패시티에 기초하여 설정된다. 초기에, 모든 사용가능한 전송 채널에 대한 채널 이득은 전력 이득을 계산하기 위해 사용되며, 감소하는 전력 이득 순서로 리스트(G())에 랭크되고 위치되며, 상기 1≤≤NTNF이고, 따라서, G(1)=max{｜H(j,k)｜2},..., 및 G(NTNF) = min{｜H(j,k)｜2}이다.
1≤≤NTNF인 각각의 λ에 대해, λ 최상 전송 채널에 의해 지원되는 이론적 처리량이 계산된다. 이는 이하와 같이 달성된다. 가장먼저, 모든 이용가능한 전송 전력이 λ 최상 전송 채널에 할당되고(예를 들면, 균일하게), 각각의 λ 전송 채널에 대한 전송 전력이이 된다. 다음으로, 각각의 λ 전송 채널에 대해 이용가능한 수신된 SNR은 각각의 전송 채널과 채널의 전력 이득에 할당된 전송 전력에 기초하여 계산된다. 각각의 λ 전송 채널에 대해 수신된 SNR()은 다음과 같이 계산된다:
식 13
λ 최상 전송 채널에 대한 이론적 처리량(T(λ))은 다음과 같이 계산될 수 있다:
식 14
여기서 λ는 사용된 변조 및 코딩 방식으로 불충분한 것을 보상하기 위한 실수의 스케일 인수이다.
이론적인 처리량(T(λ))은 각각의 λ의 각각의 값에 대해 계산되고, 여기서이고, 어레이내에 저장된다. T(λ)의 모든 NTNF값이 선택된 NTNF가능한 세트에 대해 계산되고, 이론적 처리량 값의 어레이가 트래버스되고, 가장 큰 T(λ) 값이 결정된다. 최고 이론적인 처리량에 해당하는 λ, λmav의 값()이 이들 채널 조건에 대한 최대 이론적 처리량 및 균일한 전송 전력 할당을 이끄는 전송 전력의 수이다.
이용가능한 전송 채널에 대한 전력 이득이 리스트(G(λ))내에 감소되는 내림차순으로 랭크되기 때문에, 이론적 처리량 T(λ)은 전형적으로 최적 포인트가 도달될 때까지 더 많은 전송 채널이 선택됨에 따라 증가하며, 그 이후 처리량 T(λ)는 모든 이용가능한 전송 전력의 많은 부분이 불량한 전송 채널에 할당되기 때문에 감소된다. 따라서, λ에 대해 모든 가능한 값에 대해 이론적 처리량 T(λ)를 계산하는 것 대신에, λ에 대한 각각의 새로운 처리량 T(λ)가 λ의 이전 값에 대한 처리량 T(λ-1)와 비교된다. 계산은 만일 최고 처리량 값()이일 때가 도달되면 종결된다.
임계값(α)은 다음과 같이 표현된다:
식 15
임계값 α는 주어진 채널 조건에 대한 이론적 처리량을 최적화한다.
상기한 설명에서, 선택된 전송 채널 세트에 대한 전체 처리량은 각각의 전송 채널에 의해 획득된 이론적 처리량에 기초하여 유도된다. 전체 처리량을 유도하는 이러한 방법은 특정 시나리오(예를 들어, 만일 데이터 스트림이 모든 선택된 전송 채널로 전송된다면 하나 이상의 전송 채널이 과도하게 불량하게 되고 전체 데이터전송을 방해할 것이라는)에서의 정확한 결과를 제공하지 않는다.
선택된 전송 채널 세트에 대한 전체 처리량을 유도하는 다른 방법에서, 선택된 전송 채널 세트에 대한 전체 SNR이 전체 처리량 및/또는 코딩 및 변조 방식을 유도하는데 사용된다. 전체 SNR을 전체 처리량 및/또는 코딩 및 변조 방식으로 맵핑은 통계적 방법, 컴퓨터 시뮬레이션 등에 기초하여 달성되고, 예를 들면, 하나 이상의 표에 따라 구현된다. 만일 코딩 및 변호 방식이 모든 선택된 전송 채널에 대해 사용된다면, 전체 처리량은 사용을 위해 선택된 특정 코딩 및 변조 방식과 선택된 전송 채널의 수와 관련한다.
예를 들면, 전체 SNR의 확률 분포는 제 1 단계로서 결정된다. 이러한 SNR 확률 분포가 주어지면, SNR이 주어진 SNR 임계값 이하로 떨어질 확률은 SNR 확률 분포를 검사함으로써 알 수 있다. 이는 주어진 SNR 임계값에 대한 "삭제" 확률로서 표현된다. 사용된 각각의 변조 및 코딩 방식에 대해, SNR 임계값 함수로서 삭제 확률을 서술하는 함수가 다수의 시도(즉, 성능 데이터베이스)에 대해 컴퓨터 시뮬레이션 또는 시험을 통해 전개된다. SNR 확률 분포 및 성능 데이터베이스가 주어질 때, 수신기 시스템은 사용될 적정 변조 및 코딩 방식을 선택한다.
제 2 임계값 유도 방식에서, 임계값은 선택된 전송 채널에 대해 획득가능한 평균 SNR에 기초하여 설정된다. 이러한 방식은 데이터가 모든 선택된 전송 채널을 통해 송신되고 비록 이들 채널이 다른 SNR을 개별적으로 획득하지만 신뢰성 있게 수신될 수 있도록 처리(예를 들면, 코딩 및 인터리빙)되는 것을 가정한다.
처음에는, 세트포인트의 벡터(즉, Z=[z1,z2,...,]) 및 코드율의 벡터(즉, R=[r1,r2,...,]가 정해진다. 코드율은 코딩 및 변조 방식의 효과를 포함하며, 정보 비트율(즉, 변조 심볼당 정보 비트 수)를 나타낸다. 각각의 벡터는 이용가능한 코드율의 수에 상응하는 NZ개의 엘리먼트를 포함하며, 상기 코드율은 시스템에서의 사용을 위한 것일 수 있다. 대안적으로, NZ개의 세트포인트는 시스템에 의해 지원되는 동작 주파수에 기초하여 정해질 수 있다. 각각의 세트포인트는 특정 레벨의 성능을 달성하기 위해 필요한 특정 수신 SNR에 상응한다. 세트포인트는 통상적으로 전송 비트율(즉, 변조 심볼당 정보 비트 수)에 의존적이고, 데이터 전송에 사용되는 변조 방식 및 상기 코드율에 더욱 의존적이다. 송신기와 수신기에서의 처리를 간략히 하기 위해, 공통 변조 방식이 모든 선택된 전송 채널에 대해 사용된다. 상기 경우에, 전송 비트율 및 따라서 세트포인트는 코드율과 직접 관련된다.
1 ≤n ≤NZ인 각각의 코드율(rn)은 개별 세트포인트(zn)와 결합되며, 이는 원하는 레벨의 성능을 위한 코드율로 동작하도록 요청되는 최소의 수신 SNR이다. 코드율 rn에 요구되는 세트포인트(zn)는 공지된 바와 같이 컴퓨터 시뮬레이션, 수학적 유도, 및/또는 실험 측정에 기초하여 결정될 수 있다. 두개의 벡터 R과 Z내의 엘리먼트는이고되도록 지시되며, z1은 최대 세트포인트이고r1은 최고 지원되는 코드율이다.
모든 사용가능한 전송 채널에 대한 채널 이득은 전력 이득을 계산하기 위해 사용되며, 상술된 바와 같이 리스트(G())에 랭크되고 위치된다. 다음으로, 선택된 전송 채널의 가능한 NTNF개의 가능한 세트에 대한 평균 획득가능한 SNR의 시퀀스 Γ(λ)이 계산된다. 1≤≤NTNF인 각각의 λ 값에 대해, 모든 이용가능한 전송 전력은 λ개의 최상 전송 채널에 균일하게 할당되고, λ개의 전송 채널에 대한 평균 SNR()이 다음과 같이 계산될 수 있다.
식 16
상기 σ2는 단일 전송 채널에서 수신된 잡음 전력이다. 이러한 SNR 값()은 모든 이용가능한 전송 전력이 모든 λ개의 채널에 균일하게 할당될 때 λ개의 최상 전송 채널의 평균 SNR을 나타낸다. 평균 SNR()는 시퀀스 Γ(λ)의 λ-번째 엘리먼트로서 저장된다. 시퀀스 Γ(λ)은 모든 이용가능한 전송 전력이 많은 전송 채널에 할당되며 전송 채널이 점진적으로 불량해지기 때문에 큰 값의 λ에 대해 점차적으로 낮은 값의를 포함한다.
각각의 코드율(rn)에 대해(여기서), λ의 최대값()은 λ개의 최상의 전송 채널에 대한 평균 SNR이 코드율(rn)과 관련된 세트포인트(zn)와 같거나 크게되도록 결정된다. 이는 시퀀스 Γ(λ)을 트래버싱함으로써 그리고 시퀀스의 각각의 엘리먼트를 (예를 들면, 제 1 엘리먼트로부터 시작하여 즉, λ=1로부터 작하여) 세트포인트 zn와 비교함으로써 다음과 같이 달성된다:
식 17
따라서, 각각의 코드율(rn)에 대해, 각각의의 값(=1,2,..., n,max)은 전체 전송 전력이 모든채널을 통해 (균일하게) 분배되는 경우개의 최고 전송 채널에 대한 평균 SNR이 관련된 세트포인트(zn)를 획득할 수 있는지의 여부를 결정하도록 계산된다. 상기 조건을 만족하는의 최대값( n,max)은 원하는 세트포인트(zn)를 획득하는 동안 코드율(rn)에 대하여 선택될 수 있는 전송 채널의 최대 개수이다.
코드율(rn)과 관련된 임계값( n)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 18
임계값( n)은 코드율(rn)에 대한 처리량을 최대 활용하며, 세트포인트 (zn)를 필요로 한다. 모든 선택된 전송 채널을 위해 공통 코드율이 선택된다면, 코드율에 대한 최대 실현가능한 처리량(Tn)은 각각의 채널(rn)에 대한 처리량과 선택된 채널의 개수의 곱한 값인 n,max로 계산될 수 있다. 세트포인트(zn)에 대한 최대실현가능한 처리량(Tn)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Tn= n,maxrn식 19
상기 Tn에 대한 유니트는 변조 심볼당 정보비트내에 있다.
세트포인트의 벡터에 대한 최적의 처리량은 다음 식으로 주어질 수 있다:
Topt=max{Tn} 식 20
코드율이 증가하면, 변조 심볼에 대하여 더 많은 정보 비트가 전송될 수 있다. 그러나, 원하는 SNR은 증가하므로 주어진 잡음 편차(σ2)를 위해 각각 선택된 전송 채널에 대하여 더 많은 전송 전력을 요구한다. 전체 전송 전력이 제한되기 때문에, 더 적은 수의 전송 채널에 통해 모든 이용가능한 전송 전력을 분배함으로써 더 높은 원하는 SNR을 획득할 수 있다. 따라서, 벡터 R내의 각각의 코드율에 대하여 최대 실현가능한 처리량이 계산될 수 있으며, 최고 처리량을 제공하는 특정 코드율은 특정 채널 조건이 계산되기 위한 최적의 코드율로 간주될 수 있다. 최적 임계값( opt)은 그후에 특정 코드율(rn)에 상응하는 임계값( n)과 동일하다.
상기 설명된 임계값 유도 방식에서, 최적 임계값( opt)은 모든 이용가능한 전송 채널에 대한 채널 이득에 기초하여 결정된다. 만약 수신된 SNR이 채널 이득을 대신해서 사용할 수 있다면, 수신된 SNR은 감소하는 SNR의 순서로 리스트(())에 랭크되고 위치될 수 있으며, 상기 1≤≤NTNF이고, 따라서, 리스트내의 제 1 엘리먼트(1)=max{(j,k)｜},..., 이고 리스트내의 최종 엘리먼트(NTNF)=min{(j,k)}. NTNF개의 가능한 세트의 선택된 전송 채널에 대한 평균 이용가능한 SNR의 시퀀스 Γ(λ)가 결정된다. λ개의 최고 전송 채널에 대한 평균 SNR()은 다음과 같이 계산된다:
식 21
다음으로, 평균 SNR()이 시퀀스 Γ(λ)의 λ-번째 엘리먼트로서 저장된다.
각각의 코드율(rn)(상기 1≤n≤NZ)에 대하여,의 최대값( n,max)은 각각의선택된 전송 채널에 대한 수신 SNR이 코드율(rn)과 결합된 세트포인트(zn)와 동일하거나 그 이상이 되도록 결정된다. 상기 조건은 다음과 상기 식 17과 같이 표현될 수 있다.의 최대값( n,max)이 코드율(rn)에 대하여 결정되면, 상기 코드율과 결합된 임계값( n)은 다음과 같이 결정될 수 있다:
식 34
여기서,는 전체 모든 이용가능한 전송 채널에 대한 평균 SNR이다(즉,)이다. 최적 임계값( opt)과 최적 처리량(Topt)은 전술된 바와 같이결정될 수 있다.
상기 설명에 대하여, 임계값은 이용가능한 전송 채널에 대한 처리량을 최적화시키기 위해 그리고 모든 이용가능한 전송 전력의 균일한 분배에 기초하여 선택된 전송 채널에 대해 선택된다. 2 임계값은 또한 다른 성능 기준 또는 행렬을 최적화시키도록 선택될 수 있으며, 이는 본 발명의 사상 내에 있다. 더욱이, 다른 전송 전력 분배 방식 또한 사용되고 본 발명의 범위내이다.
도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 전송을 위한 전송 채널을 선택하기 위해 사용되는 임계값()을 결정하기 위한 처리(240)의 흐름도이고 이는 상술된 제 2 임계값 유도 방식을 구현한다. 처리(240)는 채널 이득, 수신 SNR 또는 임의의 다른 특성이 전송 채널을 위해 사용될 수 있다. 명확성을 위해, 처리(240)는 채널 이득이 사용가능한 경우를 위해 하기에서 설명되고, 수신된 SNR이 사용가능한 경우는 []내에 도시된다.
초기에, 단계 250에서 세트포인트의 벡터()가 정의되고 관련된 세트포인트를 지원하는 코드율의 해당 벡터()가 결정된다. 모든 사용가능한 전송 채널에 대한 채널 이득 H(j,k)[또는 수신된 SNR(j,k)]은 단계 252에서 최대로부터 최저로 복구되어 랭크된다. 선택된 전송 채널의 NTNF개의 가능한 세트에 대한 평균 이용가능한 SNR의 의 시퀀스 Γ(λ)이 단계 254에서 식 16에 도시된 채널 이득에 기초하여[또는 식 21에 도시된 수신 SNR에 기초하여] 결정된다.
각각의 사용가능한 코드율은 그후에 루프를 통해 계산된다. 루프의 제 1 단계에서, 코드율(rn)(아직 계산되지 않은)은 단계 256에서 계산을 위해 식별된다. 루프의 제 1 통과 지점에 대하여, 식별된 코드율은 벡터 R에서 제 1 코드율(r1)이 될 수 있다. 식별된 코드율(rn)에 대하여,의 최대값( n,max)은 단계 258에서 수신된최고 전송 채널에 대한 평균 SNR이 계산될 코드율(rn)과 결합된 세트포인트(zn)와 동일하거나 그 이상이 되도록 결정된다. 이는 식 17에 도시된 세트포인트(zn)과 시퀀스 Γ(λ)의 각각의 엘리먼트를 계산함으로써 수행될 수 있다. 코드(rn)와 관련된 임계값( n)은 그후에 단계 260에서 식 18에 도시된 바와 같이 n,max의 채널 이득에 대한 평균 SNR에 기초하여 결정된다. 코드율(rn)에 대한 최대 이용가능한 처리량(Tn)은 단계 262에서 식 19에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다.
단계 264에서, 모든 NZ코드율이 계산되는지의 여부가 결정된다. 만약 계산되지 않는다면, 처리는 단계 256으로 복귀하고 또다른 코드율이 계산을 위해 식별된다. 그렇지 않으면, 최적 처리량(Topt) 및 최적 임계값( opt)은 단계 266에서 식 31에 도시된 바와 같이 결정된다. 처리는 그후에 종료한다.
상기 설명된 임계값 유도 방식에서, 선택적인 채널 전송이 모든 채널을 통해 수행되기 때문에 통신 시스템에서 모든 사용가능한 전송 채널에 대하여 하나의 임계값이 결정된다. 상기 전송 채널이 다수의 그룹으로 분리되는 실시예에서, 하나의 임계값이 각각의 그룹을 위해 유도되어 사용될 수 있다. 각각의 그룹에 대한 임계값은 상기 그룹에 포함된 전송 채널에 대한 처리량을 최대로 활용하기 위해 다양한 기준에 기초하여 유도될 수 있다.
각 그룹에 대한 임계값을 결정하기 위해, 전술된 유도식이 사용될 수 있다. 그러나, 각각의 그룹에 대한 리스트(Gj())는 그룹내에 포함된 전송 채널에 대한 전력 이득[또는 수신 SNR]만을 포함한다. 또한, 평균 SNR의 시퀀스(Γj(λ)))는 그룹내의 전송 채널의 채널 이득[또는 수신된 SNR]에 기초하여 정의된 가능한 정규 인자를 포함할 것이다.
제 2 임계값 유도 방식에 따라, 그룹(j)에 대한 코드율(rn)과 결합된 임계값 ( j,n)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
식 23
그룹(j)에 대한 최적 임계값( j,n)은 그룹(j)에 대한 최적 처리량(Topt,j)을 결과로 하는 특정 코드율(rn)에 상응하는 임계값( j,n)과 동일하다.
상술된 바와 같이 전송 채널의 각 그룹은 개별 임계값과 결합될 수 있다. 선택적으로, 다수의 그룹이 동일한 임계값을 공유한다. 이는 예를 들어 다수의 전송 안테나를 위해 동일한 코딩 및 변조 방식이 사용되고 사용가능한 전송 전력이 상기 전송 안테나 사이에서 공유되어야 한다.
상술된 방식에서, 임계값(α)은 선택된 전송 채널에 대해 모든 이용가능한 전력의 균일한 분배를 통해 획득된 최고 처리량에 기초하여 유도된다. 몇몇 다른 실시예에서, 임계값은 몇몇 다른 조건 및/또는 메트릭에 기초하여 유도된다.
특정 방식에서, 임계값은 선택된 전송 채널에 대한 모든 이용가능한 전송 전력의 불균일 분배에 기초하여 사용된다. 예를 들면, 많은 전송 전력이 더 나은 전송 채널에 할당되는 전력 할당 방식 또한 사용되고, 이는 처리량을 개선한다. 다른 예로서, 더 많은 전송 전력이 더 불량한 전송 채널에 (제한적으로) 할당되는 전력 할당 방식이 사용되고, 이는 불량한 채널이 성능이 제한할 경우 성능을 개선한다.
모든 이용가능한 전송 전력이 불균일하게 예를 들면, 전송 채널에 대해 이용가능한 SNR의 분배 및 이용가능한 코딩 및 변조 방식(즉, 이용가능한 코드율과 변조 방식)에 기초하여 여러 방식이 사용된다. 특정 예로서, 이용가능한 전송 채널은 자신들의 획득된 SNR에 기초하여 랭크되고 다수의 세트로 분할된다. 더 불량한 세트의 전송 채널은 사용에서 제외되고, 모든 이용가능한 전송 전력의 제 1 퍼센트(즉, x%)가 제 2 세트내 전송 채널에 할당되고, 모든 이용가능한 전송 전력의 제 2 퍼센트(즉, y%)가 제 3 세트내 전송 채널에 할당된다. 몇몇 방식에서, 임계값은 동일하지 않는 전송 전력 할당에 기초하여 처리량을 최대화하도록 선택된다.
다른 특정 방식에서, 임계값은 특정(고정) 타겟 SNR일 수 있고, 타겟 SNR과 같거나 큰 수신된 SNR을 갖는 모든 전송 채널이 사용을 위해 선택되며, 수신된 SNR은 최상의 전송 채널에 대한 균일한 전송 전력 할당에 기초한다.
여러 다른 전송 전력 할당이 본 발명에 따라 구현되고 그 범위내에 있다.
다중-채널 통신 시스템
도 3은 본 발명의 다양한 양상과 실시예를 구현할 수 있는 MIMO 통신 시스템(300)의 다이어그램이다. 시스템(300)은 제 2 시스템(350)(예를 들면, 터미널(106))과 통신하는 제 1 시스템(310)(예를 들면, 도 1에서 기지국(104))을 포함한다. 시스템(300)은 스펙트럼 효율을 증가시키고, 성능을 개선하며, 유연성을 증진시키기 위해 안테나, 주파수, 및 시간 다이버시티를 결합하여 사용하기 위해 동작될 수 있다.
시스템(310)에서, 데이터 소스(312)는 전송(TX) 데이터 프로세서(314)에 데이터(즉, 정보 비트)를 제공하며, (1) 특정 인코딩 방식과 결합하여 데이터를 인코딩시키고, (2) 특정 인터리빙 방식에 기초하여 상기 인코딩된 데이터를 인터리빙(재정렬)시키며, (3) 상기 인터리빙된 비트를 데이터 전송용으로 사용하기 위해 선택된 하나 또는 그이상의 전송 채널에 대한 변조 심볼로 매핑시킨다. 인코딩은 데이터 전송의 신뢰성을 증가시킨다. 인터리빙은 상기 코딩된 비트에 대한 시간 다이버시티를 제공하고, 상기 데이터가 선택된 전송 채널에 대한 평균 SNR에 기초하여 전송되도록 허용하며, 페이딩을 방지하며, 또한 각각의 변조 심볼을 형성하기 위해 사용되는 코딩된 비트사이의 상관을 제거한다. 인터리빙은 또한 코딩된 비트가 다수의 주파수 서브채널을 통해 전송되는 경우 주파수 다이버시티를 제공한다. 일 양상에서, 코딩, 인터리빙 및/또는 심볼 매핑은 제어기(334)에 의해 제공된 제어 신호에 기초하여 수행될 수 있다.
TX 채널 프로세서(320)는 TX 데이터 프로세서(314)로부터 변조 심볼을 수신하여 디멀티플렉싱하며, 각각의 선택된 전송 채널에 대한 변조 채널의 스트림, 즉, 시간 슬롯당 하나의 변조 심볼을 제공한다. TX 채널 프로세서(320)는 또한 전체 CSI가 사용가능한 경우에 선택된 전송 채널에 대한 변조 심볼을 사전조절한다.
만약 OFDM이 사용되지 않으면, TX 채널 프로세서(320)는 데이터 전송을 위해 사용된 각각의 안테나에 대한 가중된 변조 심볼을 스트림을 제공한다. 그리고, OFDM이 사용되는 경우, TX 채널 프로세서(320)는 데이터 전송을 위해 사용되는 각각의 안테나에 대한 변조 심볼 벡터의 스트림을 제공한다. 그리고 전체-CSI 처리가 수행되는 경우, TX 채널 프로세서(320)는 사전조절된 변조 심볼의 스트림과 데이터 전송을 위해 사용되는 각각의 안테나에 대한 사전조절된 변조 심볼 벡터의 스트림을 OFDM이 사용되는지의 여부에 따라 제공한다. 각각의 스트림은 개별 변조기(MOD;322)에 의해 수신되어 변조되며 결합된 안테나(324)를 통해 전송된다.
수신기 시스템(350)에서, 다수의 수신 안테나(352)은 전송된 신호를 수신하여 상기 수신된 신호를 개별 복조기(DEMOD;354)에 제공한다. 각각의 복조기(354)는 변조기(322)에서 수행된 처리와 상호보완하는 처리를 수행한다. 모든 복조기(354)로부터의 변조 심볼은 수신(RX) 채널 데이터 프로세서(356)에 제공되어 전송된 데이터 스트림을 복구하기 위해 추가로 처리된다. RX 채널/데이터 프로세서(356)는 TX 데이터 프로세서(314)와 TX 채널 프로세서(320)에 의해 수행되는 처리와 상호보완하는 처리를 수행하며, 데이터 싱크(360)에 디코딩된 데이터를 제공한다. 수신기 시스템(350)에 의한 처리는 하기에서 더 상세히 설명된다.
MIMO 전송기 시스템
도 4A는 MIMO 전송기 시스템(310a)의 블럭 다이어그램이며, 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터를 처리할 수 있다. 전송기 시스템(310a)은 도 3의 시스템의 전송기 부분의 일 실시예이다. 시스템(310a)은 (1)가중된 변조 심볼을 제공하기 위해 정보 비트를 수신하고 처리하는 TX 데이터 프로세서(314a)와 (2) 선택된 전송 채널에 대한 변조 심볼을 디멀티플렉싱하는 TX 채널 프로세서(320a)를 포함한다.
도 4A에 도시된 실시예에서, TX 데이터 프로세서(314a)는 인코더(412), 채널 인터리버(414), 펑처러(416), 및 심볼 매핑 엘리먼트(418)를 포함한다. 인코더(412)는 전송될 전체 정보 비트를 수신하여 특정 인코딩 방식에 따라 상기 수신된 비트를 인코딩함으로써 코딩된 비트를 제공한다. 채널 인터리버(414)는 특정 인터리빙 방식에 기초하여 상기 코딩된 비트를 인터리빙함으로써 다이버시티를 제공한다. 일 실시예에서, 인터리빙은 사용을 위해 선택된 전송 채널의 평균 SNR에 기초하여 전송된 비트가 복구되도록 수행된다. 펑처러(416)는 상기 인터리빙된 코딩된 비트의 0또는 그 이상을 펑처링(즉, 삭제)하여 바람직한 코딩된 비트수를 제공한다. 심볼 매핑 엘리먼트(418)는 펑처링되지 않은 비트를 선택된 전송 채널을 위한 변조 심볼로 매핑한다. 그리고, 심볼 가중 엘리먼트(420)는 각각의 선택된 전송 채널에 대한 변조 심볼을 가중화시킴으로써 가중된 변조 심볼을 제공한다.
파일럿 데이터(예를 들면, 모두 0 또는 모두 1인 시퀀스와 같은 공지된 패턴의 데이터)은 또한 처리된 정보 비트를 멀티플렉싱할 수 있다. 파일럿 데이터는선택된 전송 채널의 서브세트 또는 전체에서, 또는 사용가능한 전송 채널의 서브세트 또는 모두에서 전송될(예를 들면, 시간 분할 멀티플렉싱(TDM) 방식으로) 수 있다. 파일럿 데이터는 전송 채널 모두 또는 서브세트에서 코딩된 데이터와 함께 코드 분할 멀티플렉싱(CDM)으로 전송된다. 파일럿 데이터는 하기에서 설명되는 것과 같이 채널 추정 및 변조를 수행하기 위해 수신기에서 사용될 수 있다.
도 4A에 도시되는 바와 같이, 데이터 인코딩, 인터리빙, 및 펑처링은 하나 또는 그이상의 코딩 제어 신호에 기초하여 획득되며, 사용될 특정 코딩, 인터리빙, 및 펑처링 방식을 식별한다. 심볼 매핑은 사용될 특정 변조 방식을 식별하는 변조 제어 신호에 기초하여 획득된다.
하나의 코딩 및 변조 방식에서, 코딩은 고정된 베이스 코드를 사용하여 예를 들면, 선택된 전송 채널의 SNR에 의해 지원되는 것과 같은 바람직한 코딩율을 획득하기 위한 펑처링을 조절함으로써 획득된다. 베이스 코드는 터보 코드, 컨볼루션 코드, 연결 코드, 또는 임의의 다른 코드가 될 수 있다. 베이스 코드는 또한 특정 코드(예를 들면 코드율 1/3 코드)가 될 수 있다. 상기 방식을 위해, 펑처링은 채널 인터리빙이후에 수행되어 바람직한 코드율을 획득할 수 있다.
심볼 매핑 엘리먼트(416)는 펑처링되지 않은 비트의 세트를 그룹화시키도록 지정되어 비-2진 심볼을 형성하여 각각의 비-2진 심볼을 선택된 전송 채널을 사용하기 위해 선택된 변조 방식에 상응하는 신호 배열에서 하나의 포인트로 매핑할 수 있다. 변조 방식은 QPSK, M-PSK, M-QAM, 또는 임의의 다른 방식이 될 수 있다. 각각의 매핑된 신호 포인트는 변조 심볼과 상응한다.
전송기 시스템(310a)에서 인코딩, 인터리빙, 펑처링, 및 매핑은 다수의 방식에 기초하여 수행될 수 있다. 하나의 특정 방식은 전술된 미국 특허 출원 번호 제 09/776,075호에서 설명된다.
특정 레벨의 성능(예를 들면 1% PER)에 대한 각각의 변조 심볼을 위해 전송될 수 있는 정보비트의 개수는 수신된 SNR에 따라 결정된다. 따라서, 선택된 전송 채널을 위한 코딩 및 변조 방식은 상기 채널의 특성(예를 들면, 채널 이득, 수신 SNR, 또는 임의의 다른 정보)에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 채널 인터리빙은 코딩 제어 신호에 기초하여 조절될 수 있다.
테이블 1은 다수의 수신 SNR 범위를 위해 사용될 수 있는 코딩율과 변조 방식의 다양한 결합을 열거한다. 각각의 전송 채널을 위해 지원된 비트율은 다수의 코딩율과 변조 방식의 가능한 결합 중 임의의 하나를 사용하여 획득될 수 있다. 예를 들면, 변조 심볼당 하나의 정보 비트는 (1) 1/2 코딩율 및 QPSK 변조, (2) 1/3 코딩율 및 8-PSK 변조, (3) 1/4 코딩율 및 16-QAM, 또는 임의의 다른 코딩율과 변조 방식의 결합을 사용하여 획득될 수 있다. 테이블 1에서, QPSK, 16-QAM, 및 64-QAM은 열거된 SNR 범위에 대하여 사용된다. 8-PSK, 32-QAM, 128-QAM, 등과 같은 다른 변조 방식이 또한 사용될 수 있으며, 본 발명의 사상내에 있다.
테이블1
수신 SNR 범위 정보 비트/심볼의 # 변조 심볼 코딩된 비트/심볼의 # 코딩율
1.5-4.4 1 QPSK 2 1/2
4.4-6.4 1.5 QPSK 2 3/4
6.4-8.35 2 16-QAM 4 1/2
8.35-10.4 2.5 16-QAM 4 5/8
10.4-12.3 3 16-QAM 4 3/4
12.3-14.15 3.5 64-QAM 6 7/12
14.15-15.55 4 64-QAM 6 2/3
15.55-17.35 4.5 64-QAM 6 3/4
>17.35 5 64-QAM 6 5/6
TX 데이터 프로세서(314a)로부터 변조 방식은 TX 채널 프로세서(320a)에 제공되며, 도 3에서 TX 채널 프로세서(320)의 일 실시예가 된다. TX 채널 프로세서(320a)내에서 디멀티플렉서(424)는 변조 심볼을 수신하여 다수의 변조 심볼 스트림으로 디멀티플렉싱하며, 사용을 위해 선택된 각각의 전송 채널에 대한 하나의 스트림이 변조 심볼을 전송하기 위해 선택된다. 다음으로, 각각의 변조 심볼 스트림은 개별 변조기(322)에 제공된다. 만약 OFDM이 사용되면, 각각의 전송 안테나의 모든 선택된 주파수 서브채널에 대하여 각각의 시간슬롯에서 변조 심볼은 가중된 변조 심볼 벡터와 결합된다. 각각의 변조기(322)는 변조 심볼(OFDM을 사용하지 않는 시스템을 위한) 또는 가중된 변조 심볼 벡터(OFDM을 사용하는 시스템을 위한)를 아날로그 신호로 변환하며, 또한 상기 신호를 증폭하고, 필터링하며, 직교 변조하고, 업컨버팅함으로써 무선 링크를 통해 전송하기에 적합한 변조 신호를 발생시킨다.
도 4B는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 데이터를 처리할 수 있는 MIMO 전송기 시스템(310b)의 블럭 다이어그램이다. 전송기 시스템(310b)은 도 3에서 시스템(310)의 전송기 부분의 또다른 실시예에서, TX 데이터 프로세서(314b)와 TX 채널 프로세서(320b)를 포함한다.
도 4B에 도시된 실시예에서, TX 데이터 프로세서(314b)는 인코더(412), 채널 인터리버(414), 및 심볼 매핑 엘리먼트(418)를 포함한다. 인코더(412)는 전체 정보 비트를 수신하여 특정 인코딩 방식에 따라 상기 수신된 비트를 인코딩함으로써 코딩된 비트를 제공한다. 상기 코딩은 코딩 제어 신호에 의해 식별된 바와 같은 제어기(334)에 의해 선택된 특정 코드 및 코드율에 기초하여 획득될 수 있다. 이러한 실시예에서, 펑처링 및/또는 비트 반복(있다면)이 인코더(412)에 의해 수행된다. 채널 인터리버(414)는 상기 코딩된 비트를 인터리빙하고 심볼 매핑 엘리먼트(418)는 인터리빙된 비트를 선택된 전송 채널을 위한 변조 심볼로 매핑한다.
도 4B에 도시된 실시예에서, 전송기 시스템(310b)은 전체 CSI에 기초하여 변조 심볼을 사전조절할 수 있다. TX 채널 프로세서(320b)내에서, 채널 MIMO 프로세서(422)는 상기 변조 심볼을 다수의 (NC까지) 변조 심볼 스트림으로 디멀티플렉싱하며, 각각의 공간 서브채널(즉, 고유 모드)대한 하나의 스트림은 변조 심볼을 전송하기 위해 사용된다. 전체-CSI 처리에 대하여, MIMO 프로세서(422)는 각각의 시간 슬롯에서 (NC까지) 변조 심볼을 사전조절하여 다음과 같은 NT사전조절된 변조 심볼을 발생시킨다.
식 24
상기는 각각 공간 서브채널 1,2,...NC을 위한 변조 심볼이며;
eij는 전송 안테나로부터 수신 안테나로의 전송 특성과 관련된 고유 벡터 행렬 E의 엘리먼트이며; 그리고
는 다음과 같이 표현되는 사전조절된 변조 심볼이다:
고유벡터 매트릭스 E는 전송기에 의하여 계산될 수 있거나 또는 수신기에 의하여 전송기(예를 들면, 수신기에 의해)에 제공된다.
전체 CIS 처리에서, 특정 전송 안테나에 대한 각각의 사전에 컨디셔닝된 변조심볼 xi은 NC공간 서브채널까지에 대한 변조 심볼의 선형결합을 나타낸다. 각각의 시간 슬롯에 대하여, 채널 MIMO 프로세서(422)에 의하여 발생된 NT(까지) 사전에 컨디셔닝된 변조심볼은 디멀티플렉서(424)에 의하여 디멀티플렉싱되며 NT(까지) 변조기(322)에 제공된다. 각각의 변조기(322)는 사전에 컨디셔닝된 변조심볼 벡터(OFDM없는 시스템에 대하여) 또는 사전에 컨디셔닝된 변조심볼 벡터(OFDM을 가진 시스템에 대하여)를 무선링크를 통해 전송하기에 적합한 변조신호로 변환한다.
도 4C는 OFDM을 이용하고 본 발명의 다른 실시예에 따라 데이터를 처리할 수 있는 MIMO 전송기 시스템(310c)의 블록도이다. 전송기 시스템(310c)은 도 3의 시스템(310)의 전송기 부분에 대한 다른 실시예이며, TX 채널 프로세서(320c)에 결합된 TX 데이터 프로세서(314c)를 포함한다. TX 데이터 프로세서(314c)는 개별 코드로 동작될 수 있으며 그룹을 위하여 선택된 특정 코딩 및 변조방식에 기초하여 전송채널의 각 그룹을 위한 데이터를 변조한다. 각각의 그룹은 하나의 전송 안테나에 대응할 수 있으며, 각 그룹의 전송 채널은 전송 안테나에 대한 전송 안테나에 대응할 수 있다.
도 4C에 도시된 실시예에서, 데이터 프로세서(314c)는 다수의 공간 서브채널 데이터 프로세서(410a 내지 410t)를 포함하며, 전송채널의 각 그룹에 대한 하나의 데이터 프로세서(410)는 개별적으로 코딩 및 변조될 것이다. 각각의 데이터 프로세서(410)는 인코더(412), 채널 인터리버(414), 및 심볼 매핑 엘리먼트(418)를 포함한다. 데이터 프로세서의 이들 엘리먼트는 데이터 프로세서에 의하여 처리된 그룹에 대한 정보비트를 인코딩하고, 코딩된 비트를 인터리빙하며, 인터리빙된 비트를 발생된 변조심볼로 매핑하며, 그룹내의 각각의 선택된 전송채널에 대한 변조 심볼을 제어하도록 동작한다. 도 4C에 도시된 바와 같이, 코딩 및 변조 제어는 특히 각 그룹을 위하여 제공될 수 있다.
각 데이터 프로세서(410)로부터 변조 심볼은 TX 채널 프로세서(320c)내의 각 결합기(434)에 제공된다. 만일 각 그룹이 특정 전송 안테나에 대한 선택된 주파수 서브채널을 포함하면, 결합기(434)는 각 변조기(322)에 제공되는 각 타임 슬롯에 대한 변조심볼 벡터를 형성하기 위하여 선택된 주파수 서브채널에 대한 변조심볼을 결합한다. 변조된 신호를 발생시키기 위한 각 변조기(322)에 의한 처리는 이하에서 기술된다.
도 4D는 OFDM을 이용하며 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 데이터를 처리할수 있는 MIMO 전송기 시스템(310d)의 블록도이다. 이런 실시예에서, 각 주파수 서브채널에 대한 전송채널은 개별적으로 처리될 수 있다. TX 데이터 프로세서(314c)내에서, 전송될 정보비트는 다수의 (NF까지) 주파수 서브채널 데이터스트림으로 디멀티플렉서(428)에 의하여 디멀티플렉싱되며, 각 주파수 서브채널에 대한 하나의 스트림은 데이터 전송을 위하여 사용된다. 각각의 주파수 서브채널 데이터 스트림은 각각의 주파수 서브채널 데이터 프로세서(430)에 제공된다.
각각의 데이터 프로세서(430)는 OFDM 시스템의 각 주파수 서브채널에 대한 데이터를 처리한다. 각각의 데이터 프로세서(430)는 도 4A에 도시된 TX 데이터 프로세서(314a), 또는 도 4B에 도시된 TX 데이터 프로세서(314b)와 유사하게 또는 임의의 다른 설계로 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 프로세서(430)는 주파수 서브채널 데이터 스트림을 다수의 데이터 부스트림으로 멀티플렉싱하며, 각 공간 서브채널에 대한 하나의 데이터 스트림은 주파수 서브채널을 위하여 선택된다. 각각의 데이터 스트림은 데이터 부스트림에 대한 변조심볼을 발생시키기 위하여 인코딩, 인터리빙, 및 심볼 매핑된다. 각각의 주파수 서브채널 데이터 스트림 또는 각각의 데이터 부스트림에 대한 코딩 및 변조는 코딩 및 변조 제어신호에 기초하여 조절될 수 있다. 각각의 데이터 프로세서(430)는 주파수 서브채널을 위하여 선택된 NC까지의 공간 서브채널에 대한 NC까지의 변조심볼 스트림을 제공한다.
OFDM을 이용하는 MIMO 시스템에 대하여, 변조심볼은 다중 전송 안테나로부터 다중 주파수 서브채널을 통해 전송될 수 있다. MIMO 프로세서(320d)내에서, 각 데이터 프로세서(430)으로부터 NC까지의 변조심볼 스트림은 채널제어 및/또는 이용가능한 CSI에 기초하여 수신된 변조심볼을 처리하는 각각의 서브채널 공간 프로세서(432)에 제공된다. 각각의 공간 프로세서(432)는 전체 CSI 처리가 수행되지 않는 경우에 디멀티플렉서(도 4A에 도시된 것과 같은)를 실행할 수 있거나 또는 전체 CSI 처리가 수행되는 경우에 MIMO 프로세서 다음에 배치된 디멀티플렉서(도 4B에 도시된 것과 같은)를 실행할 수 있다. OFDM을 이용하는 MIMO 시스템에서, 전체 CSI 처리(즉, 사전 컨디셔닝)는 각각의 주파수 서브채널상에서 실행될 수 있다.
각각의 서브채널 공간 프로세서(432)는 주파수 서브채널을 위하여 선택되는 전송 안테나에 대한 NT개까지의 변조 심볼로 각각의 시간 슬롯에 대한 NC개까지의 변조심볼을 디멀티플렉싱한다. 각각의 전송 안테나에 대하여, 결합기(434)는 전송 안테나를 위하여 선택된 NF까지의 주파수 서브채널에 대한 변조심볼을 수신하며, 각각의 시간 슬롯에 대한 심볼을 변조심볼 벡터 V에 결합하며, 변조심볼 벡터를 다음 처리단계(즉 각각의 변조기(322))에 제공한다.
따라서, TX 채널 프로세서(320d)는 NT개 까지의 변조심볼 벡터 V1내지 VNt를 제공하기 위하여 변조심볼을 수신 및 처리하며, 각 전송 안테나에 대한 하나의 변조심볼 벡터는 데이터를 전송하기 위하여 선택된다. 각각의 변조 심볼 벡터(V)는 단일 시간 슬롯을 커버하며, 변조 심볼벡터(V)의 각 엘리먼트는 변조심볼이 전송되는 고유 부캐리어를 가진 특정 주파수 서브채널과 연관된다.
도 4D는 OFDM에 대한 변조기(322)의 실시예를 도시한다. TX 채널프로세서(320d)로부터의 변조심볼 벡터(V1내지 VNt)는 변조기(322a 내지 322t)에 각각 제공된다. 도 4D에 도시된 실시예에서, 각각의 변조기(322)는 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)(440), 순환 프리픽스 발생기(422) 및 업컨버터(444)를 포함한다.
IFFT(440)는 IFFT를 사용하여 각각의 수신된 변조심볼 벡터를 시영역 표현으로 변환한다. IFFT(440)은 다수의 주파수 서브채널(예컨대, 8, 16, 32,.., NF등)상에서 IFFT를 실행하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, OFDM 심볼로 변환된 각각의 변조심볼에 대하여, 순환 프리픽스 발생기(442)는 특정 전송 안테나에 대한 "전송심볼"을 형성하기 위하여 OFDM 심볼의 시영역의 일부를 반복한다. 순환 프리픽스은 전송심볼이 다중경로 지연 확산의 존재시 직교특성을 유지하도록 한다. IFFT(440) 및 순환 프리픽스 발생기(442)의 실행은 당업자에게 공지되어 있으므로 여기에서는 상세히 설명하지 않을 것이다.
각 순환 프리픽스 발생기(422)로부터의 시영역 표현(즉, 각 안테나에 대한 전송심볼)은 각각의 안테나(324)로부터 전송되는 변조신호를 발생시키기 위하여 업컨버터(444)에 의하여 처리된다(예컨대, 아날로그 신호로 변환되고, 변조, 증폭 및 필터링된다).
OFDM 변조는 "데이터 전송을 위한 다중캐리어 변조"(Idea Whose Time Has Come, "John A.C. Bingham 저, IEEE Communications Magazine, May 1990,)라는 명칭을 가진 문헌에 더 상세히 기술되며, 이 문헌은 여기에 참조문헌으로서 통합된다.
도 4A 내지 4D는 본 발명의 다양한 특징 및 실시예를 실행할 수 있는 MIMO 전송기의 4가지 설계를 도시한다. 본 발명은 MIMO를 이용하지 않는 OFDM 시스템에서 실행될 수 있다. 이러한 경우에, 이용가능한 전송채널은 OFDM 시스템의 주파수 서브채널에 대응한다. 일반적으로, 여기에 기술된 기술은 MIMO, OFDM 또는 다중 병렬 전송 채널을 지원할 수 있는 임의의 다른 통신 방식에 의해 지원되는 다중 병렬 전송 채널에 적용가능하다.
다수의 다른 전송기 설계는 여기에 기술된 다양한 기술을 실행할 수 있으며, 이들 설계는 본 발명의 범위내에 있다. 이들 전송기 설계의 일부는 다음과 같은 특허출원에 더 상세히 기술되며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조문헌으로서 통합된다.
- 전술한 미국특허 출원번호 제 09/776,075호;
- "다중 캐리어 변조를 이용하는 고효율 및 고성능 통신시스템"이라는 명칭으로 2000년 3월 22일에 출원된 미국특허출원 제09/532,492호;
- " 무선통신시스템에서 채널상태 정보를 이용하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2001년 3월 23일에 출원된 미국특허 출원번호 제09/826,481호;
- "채널상태 정보를 이용하는 다중입력 다중출력(MIMO) 통신시스템에서 데이터를 처리하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2001년 3월 11일에 출원된 미국특허 출원번호 제09/854,235호.
- "선택적인 채널 인버전을 사용하는 다중-채널 통신 시스템내 전송을 데이터 처리를 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2001년 5월 17일 및 2001년 6월 14일각각 출원된 미국특허 출원번호 제09/860,274호 및 제[대리인 서류번호 104-45.1].
이들 특허출원은 MIMO 처리 및 CSI 처리를 더 상세히 설명한다.
도 4C는 각각의 전송 안테나에 대한 데이터가 전송 안테나를 위하여 선택된 코딩 및 변조방식에 기초하여 개별적으로 코딩 및 변조될 수 있는 실시예를 도시한다. 유사하게, 도 4D는 각각의 주파수 서브채널에 대한 데이터가 주파수 서브채널을 위하여 선택된 코딩 및 변조방식에 기초하여 독립적으로 코딩 및 변조될 수 있는 실시예를 도시한다. 일반적으로, 모든 이용가능한 전송채널(또는 모든 주파수 서브채널의 모든 공간 서브채널)은 임의의 형태의 다수의 그룹으로 분리될 수 있으며, 각각의 그룹은 임의의 수의 전송채널을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 그룹은 공간 서브채널, 주파수 서브채널 또는 상기 양 영역의 서브채널을 포함할 수 있다.
MIMO 수신기 시스템
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 데이터를 수신할 수 있는 MIMO 수신기 시스템(350a)의 블록도이다. 수신기 시스템(350a)은 도 3의 수신기 시스템(350)의 특정 실시예이며, 전송된 신호를 수신 및 복원하기 위하여 연속 제거 수신기 처리기술을 실행한다. (NT개까지의) 전송 안테나로부터 전송된 신호는 각각의 NR개의 안테나(352a 내지 352r)에 의하여 수신되며 각각의 복조기(DEMOD)(354)(또한 프론트-엔드 프로세서로 언급됨)로 루팅된다.
각각의 복조기(354)는 각각의 수신된 신호를 컨디셔닝(예컨대, 필터링 및 증폭)하며, 컨디셔닝된 신호를 중간 주파수 및 기저대역으로 하향 변환하며, 하향 변환된 신호를 디지털화하여 샘플을 제공한다. 각각의 복조기(354)는 RX 채널/데이터 프로세서(356a)에 제공되는 수신된 변조심볼의 스트림을 발생시키기 위하여 수신된 파일럿으로 샘플을 복조할 수 있다.
만일 OFDM이 데이터 전송을 위하여 사용되면, 각각의 복조기(354)는 도 4D에 도시된 변조기(322)에 의하여 실행되는 것과 상호 보완적인 처리를 추가로 실행한다. 이러한 경우에, 각각의 복조기(354)는 샘플의 변환 표현을 발생시키며 변조심볼 벡터의 스트림을 제공하는 FFT 프로세서(도시안됨)를 포함한다. 각각의 벡터는 이용을 위하여 선택된 NL개까지의 주파수 서브채널에 대한 NL개까지의 변조심볼을 포함하며, 하나의 벡터는 각 시간 슬롯동안 제공된다. 각 주파수 서브채널이 개별적으로 처리되는 전송 처리 방식에서(예컨대, 도 4D에 도시됨), 모든 NR개의 복조기의 FFT 프로세서로부터의 변조 심볼벡터 스트림은 데이터 전송을 위하여 사용되는 다수의 주파수 서브채널에 대응하는 NL개까지의 변조심볼 스트림으로 각각의 FFT 프로세서로부터의 변조심볼 벡터 스트림을 디지털화하는 디멀티플렉서(도 5에 도시됨)에 제공된다. 멀티플렉서는 NL개까지의 변조심볼 스트림의 각각을 각각의 RX MIMO/데이터 프로세서(356a)에 제공한다.
OFDM을 이용하지 않는 MIMO 시스템에서, 하나의 RX MIMO/데이터 프로세서(356a)는 NR개의 수신 안테나로부터 NR개의 변조심볼 스트림을 처리하기 위하여 사용될 수 있다. 그리고, OFDM을 이용하는 MIMO 시스템에서, 하나의 RX MIMO/데이터 프로세서(356b)는 데이터 전송을 위하여 사용된 NL개까지의 주파수 서브채널의 각각에 대한 NR개의 수신 안테나로부터 NR개의 변조심볼 스트림의 세트를 처리하도록 사용될 수 있다. 선택적으로, 단일 RX 채널/데이터 프로세서(356a)는 각각의 주파수 서브채널과 연관된 변조심볼 스트림의 세트를 개별적으로 처리하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, RX 채널/데이터 프로세서(356b)(도 3에서 기술된 RX 채널/데이터 프로세서(356)의 일실시예임)는 다수의 연속적인(예컨대, 직렬) 수신기 처리 스테이지(510)를 포함하며, 각각의 전송된 데이터 스트림의 각각의 대한 하나의 스테이지는 수신기 시스템(350a)에 의하여 복원된다. 한 전송 처리방식에서, 선택 채널 인버전은 모든 이용가능한 전송채널에 적용된다. 다른 전송처리방식에서, 선택 채널 인버전은 각각의 전송 안테나에 개별적으로 적용된다. 이러한 경우에, 선택된 전송채널은 하나 이상의 데이터 스트림을 전송하기 위하여 사용될 수 있으며, 이들 각각은 공통 코딩방식으로 개별적으로 코딩될 수 있다. 다른 전송처리 방식에서, 선택채널 인버전은 각각의 전송 안테나에 개별적으로 적용된다. 일반적으로, 만일 하나의 데이터 스트림이 각 공간 채널상에서 개별적으로 코딩 및 전송되면, 연속 제거 수신기 처리 기술은 전송된 데이터 스트림을 복원하기 위하여 사용될 수 있다. 명확화를 위하여, RX 채널/데이터 프로세서(356a)는 하나의 데이터 스트림이 하나의 데이터 스트림이 데이터 프로세서(356a)에 의하여 처리되는 주어진 주파수 서브채널의 각 공간 서브채널상에서 개별적으로 코딩 및 전송된다.
각각의 수신기 처리 스테이지(510)(마지막 스테이지(510n은 제외함)는 중간 제거기(530)에 접속된 채널 MIMO/데이터 프로세서(520)를 포함하며, 마지막 스테이지(510n)는 MIMO/데이터 프로세서(520n)만을 포함한다. 제 1 수신기 처리 스테이지(510a)에서, 채널 MIMO/데이터 프로세서(520a)는 제 1 전송채널(또는 제 1전전송호)에 대해 디코딩된 데이터 스트림을 제공하기 위하여 복조기(354a 내지 354r)로부터 NR변조심볼 스트림을 수신 및 처리한다. 그리고, 각각의 제 2 마지막 스테이지(510b 내지 510n)에서, 상기 스테이지에 대한 채널 MIMO/데이터 프로세서(520)는 상기 스테이지에 의하여 처리된 전송채널에 대해 디코딩된 데이터 스트림을 유도하기 위하여 앞선 스테이지에서 간섭 제거기(520)로부터 NR수정된 심볼 스트림을 수신 및 처리한다. 각각의 채널 MIMO/데이터 프로세서(520)는 연관된 전송 채널에 CSI(예컨대, 수신된 SNR)를 제공한다.
제 1수신기 처리 스테이지(510a)에서, 간섭 제거기(530a)는 모든 NR복조기(354)로부터 NR변조심볼 스트림을 수신한다. 그리고, 각각의 제 2 내지 마지막 스테이지에서, 간섭 제거기(530)는 앞선 스테이지의 간섭 제거기로부터 NR수정된 심볼 스트림을 수신한다. 각각의 간섭 제거기(530)는 동일한 스테이지내의 채널 MIMO/데이터 프로세서(520)로부터 디코딩된 데이터 스트림을 수신하며, 디코딩된 데이터 스트림으로 인하여 수신된 변조 심볼 스트림의 간섭 성분을 추정하는NR재변조된 심볼 스트림을 유도하기 위하여 처리(예컨대, 코딩, 인터리빙, 변조, 채널 응답 등)를 수행한다. 그 다음에, 재변조된 심볼 스트림은 모든 그러나 감산된(즉, 제거된) 간섭성분을 포함하는 NR수정된 심볼 스트림을 유도하기 위하여 수신된 변조심볼 스트림으로부터 감산된다. 이때, NR수정된 심볼 스트림은 다음 스테이지에 제공된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어기(362)는 RX 채널/데이터 프로세서(356a)에 접속되며, 프로세서(356a)에 의하여 수행된 연속 삭제 수신기 처리에서 다양한 단계들을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5는 각각의 데이터 스트림(즉, 각각의 전송된 신호에 대응하는 하나의 데이트 스트림)이 각각의 전송 안테나를 통해 수신될 때 간단한 방식으로 사용될 수 있는 수신기 구조를 도시한다. 이러한 경우에, 각각의 수신기 처리 스테이지(510)는 수신기 시스템(350a)에 대하여 목표된 전전송호의 중 한 신호를 복원하기 위하여 동작될 수 있으며 복원된 전전송호에 대응하는 디코딩된 데이터 스트림을 제공한다.
임의의 다른 전송 처리 방식에서, 데이터 스트림은 다중 전송 안테나, 주파수 서브채널 및/또는 시간간격을 통해 전송되어 공간, 주파수 및 시간 다이버시티를 각각 제공할 수 있다. 이러한 방식에서, 수신기 처리는 각각의 주파수 서브채널의 각 전송 안테나를 통해 전송된 신호에 대한 수신된 변조 심볼 스트림을 초기에 유도한다. 다중 전송 안테나에 대한 변조심볼, 주파수 서브채널, 및/또는 시간간격은 전송기 시스템에서 수행되는 디멀티플렉싱으로서 상보 방식으로 결합 및/또는 멀티플렉싱될 수 있다. 결합된 변조심볼의 스트림은 대응하는 디코딩된 데이터 스트림을 제공하기 위하여 처리된다.
도 6A는 도 5의 채널 MIM/데이터 프로세서(520)의 일 실시예인 채널 MIMO/데이터 프로세서(520x)의 일 실시에 대한 블록도이다. 이 실시예에서, 채널 MIMO/데이터 프로세서(529x)는 (1) 복구되는 데이터 스트림에 해당하는 복구된 변조 심볼 스트림을 제공하기 위해 NR개 (까지)의 수신된 변조 심볼을 처리하는 RX 채널 프로세서(620), (2) 디코딩 데이터 스트림을 제공허기 위해 복구된 변조 심볼 스트림을 디코딩하는 RX 데이터 프로세서(630)를 포함한다. RX 채널 프로세서(620)는 공간/공간-시간 프로세서(622), 선택기(624) 및 CSI 프로세서(626)를 포함하며, RX 데이터 프로세서(630)는 복조 엘리먼트(632), 디인터리버(634) 및 디코더(636)를 포함한다.
일 실시예에서, 공간/공간-시공간 프로세서(610)는 (플랫 페이딩을 가진 비-분산 MIMO 채널에 대한) NR개의 수신된 신호에 대한 선형 공간처리 또는 (주파수 선택 페이징을 가진 분산 MIMO 채널에 대한) NR개의 수신된 신호에 대한 공간-시간 처리를 수행한다. 공간 처리는 채널 상관 매트릭스 인버전(CCMI) 기술, 최소평균자승 에러(MMSE) 기술등과 같은 선형공간 처리기술을 사용하여 획득될 수 있다. 이들 기술은 적정 신호를 영으로 하거나 또는 다른 신호로부터 잡음 및 간섭의 존재시에 각각의 구성신호의 수신된 SNR을 최대화하기 위하여 사용될 수 있다.공간-시간 처리는 MMSE 선형 등화기(MMSE-LE), 결정 피드백 등화기(DFE), 최대 가능성 시퀀스 추정기(MLSE) 등과 같은 선형 공간-시간 처리 기술을 사용하여 획득될 수 있다. CCMI, MMSE, MMSE-LE 및 DFE 기술은 전술한 미국특허 출원번호 제 09/854,235호에 더 상세히 기술되어 있다. DFE 및 MLSE 기술은 S.L. Ariyavistakul et al. 저, Unified Analysis and Required Filter Span, IEEE Trans. on Communication, Vol. 7, No. 7, July 1999, "분산 간섭을 사용하는 최적 공간-시간 프로세서"라는 명칭을 가진 문헌에 개시되어 있으며, 이 문헌은 여기에 참조문헌으로서 통합된다.
CSI 프로세서(626)는 데이터 전송을 위하여 사용된 각각의 전송채널에 대한 CSI를 결정한다. 예컨대, CSI 프로세서(626)는 수신된 파일럿 신호에 기초하여 잡음 공분산 매트릭스를 추정하고 디코딩된 데이터 스트림을 위하여 사용된 k번째 전송채널의 SNR을 계산할 수 있다. SNR은 공지된 바와 같이 종래의 파일럿 지원 단일 및 다중 캐리어 시스템과 유사하게 추정될 수 있다. 데이터 전송을 위하여 사용된 모든 전송채널의 SNR은 전송기 시스템에 다시 보고되는 CIS를 포함할 수 있다. CSI 프로세서(626)는 상기 수신기 처리 스테이지에 의하여 복원될 특정 데이터 스트림을 식별하는 제어신호를 선택기(624)에 추가로 제공할 수 있다.
선택기(624)는 공간/공간-시간 프로세서(622)로부터의 다수의 심볼 스트림을 수신하여 복구될 데이터 스트림에 해당하는 복구된 변조 심볼 스트림을 제공하기 위해 수신된 변조 심볼 모두 또는 일부를 추출한다. 복구된 변조 심볼을 유도하기 위한 심볼 추출은 CSI 프로세서(626)로부터 제어 신호에 기초하여 수행된다. 변조심볼의 추출된 스트림은 RX 데이터 프로세서(630)에 제공된다.
각 전송채널에 대한 데이터 스트림이 공통 코딩 및 변조방식에 기초하여 개별적으로 코딩 및 변조되는 실시예에서, 선택된 전송채널에 대한 복원된 변조심볼은 전송채널을 위하여 사용된 공통 변조방식과 상호보완적인 복조방식(예컨대, M-PSK, M-QAM)에 따라 복조된다. 복조 엘리먼트(632)로부터 복조된 신호는 채널 인터리버(634)에 의하여 수행된 방식과 상호보완적인 방식으로 채널 인터리버에 의하여 디인터리버되며, 디인터리버된 데이터는 인코더에 의하여 수행되는 방식과 상호보완적인 방식으로 디코더(636)에 의하여 추가로 디코딩된다. 예컨대, 터보 디코더 또는 비터비 디코더는 터보 또는 종래의 코딩이 각각 전송기 시스템에서 수행되는 경우에 디코더(626)를 위하여 사용될 수 있다. 디코더(636)로부터 디코딩된 데이터 스트림은 복원된 전송 데이터 스트림의 추정치를 나타낸다.
도 6B는 도 5에서 간섭 제거기(530)의 일 실시예인 간섭 제거기(530x)의 블록도이다. 간섭 제거기(530x)내에서, 동일한 스테이지내의 채널 MIMO/데이터 프로세서(520)로부터 디코딩된 데이터 스트림은 MIMO 처리 및 채널 왜곡전에 전송기 시스템에서 변조심볼의 추정치인 재변조된 심볼을 제공하기 위하여 채널 데이터 프로세서(642)에 의하여 재인코딩, 인터리빙 및 재변조된다. 채널 데이터 프로세서(642)는 데이터 스트림에 대한 전송기 시스템에서 수행되는 것과 동일한 처리(예컨대, 인코딩, 인터리빙 및 변조)를 수행한다. 재변조된 심볼은 디코딩된 데이터 스트림으로 인한 간섭의 추정치를 제공하기 위하여 추정된 채널 응답으로 심볼을 처리하는 채널 시뮬레이터(644)에 제공된다. 채널 응답 추정치는 전술한 미국특허 출원번호 제09/854,235호에 개시된 기술에 따라 전송기 시스템에 의하여 전송된 파일럿 및/또는 데이터에 기초하여 유도될 수 있다.
간섭벡터에서 NR개의 엘리먼트는 k번째 전송 안테나를 통해 전송된 심볼 스트림으로 인하여 NR개의 수신 안테나의 각각에서 수신된 신호의 성분에 대응한다. 벡터의 각 엘리먼트는 대응하는 수신된 변조심볼 스트림에서 디코딩된 데이터 스트림으로 인하여 추정된 성분을 나타낸다. 이들 성분은 NR수신된 변조심볼 스트림(즉, 벡터)에서 나머지 전송된(아직 검출되지 않은) 신호에 대한 간섭이며, 제거된 k-번째 디코딩된 데이터 스트림으로부터의 성분을 가진 수정된 벡터()를 제공하기 위하여 합산기(632)에 의하여 수신된 신호 벡터()으로부터 감산된다(즉, 제거된다). 수정된 벡터()는 도 5에 도시된 바와 같이 다음 수신기 처리 스테이지에 입력벡터로서 제공된다.
연속 제거 수신기 처리의 다양한 특징은 미국특허 출원번호 제 09/854,235호에 더 상세히 기술된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 OFDM을 지원할 수 있으며 데이터를 수신할 수 있는 MIMO 수신기 시스템(350b)의 블록도이다. NT(개까지의) 전송 안테나로부터 전송된 신호는 각각의 NR개의 안테나(352a 내지 352r)에 의하여 수신되며, 각각의 복조기(354)에 라우팅된다. 각각의 복조기(354)는 RX MIMO/데이터 프로세서(356b)에 제공되는 샘플을 제공하기 위하여 각각의 수신된 신호를 컨디셔닝, 처리 및 디지털화한다.
RX MIMO/데이터 프로세서(356b)내에서, 각각의 수신 안테나에 대한 샘플은 수신된 샘플의 변환 표현을 발생시키고 변조 샘플 벡터의 각 스트림을 제공하는 각각의 FFT 프로세서(710)에 제공된다. FFT 프로세서(710a 내지 710r)로부터 변조심볼 벡터의 NR스트림은 프로세서(720)에 제공된다. 프로세서(720)는 가장먼저 각각의 FFT 프로세서(710)로부터의 변조 심볼 벡터의 스트림을 다수의 NL개까지의 서브채널 심볼 스트림을 디멀티플렉싱한다. 프로세서(720)는 사전처리된 변조심볼의 NT개의 스트림을 제공하기 위하여 각각의 주파수 서브채널의 NR서브채널 심볼 스트림에 대한 공간처리 또는 공간-시간 처리를 수행할 수 있다.
다중 주파수 서브채널 및/또는 다중 공간 서브채널을 통해 전송된 각각의 데이터 스트림에서, 프로세서(720)는 데이터 스트림 프로세서(730)에 제공된 하나의 복구된 변조심볼 스트림에 데이터 스트림을 전송하기 위하여 사용된 모든 주파수 및 공간 서브채널에 대한 사전처리 변조심볼을 추가로 결합한다. 각각의 데이터 스트림 프로세서(730)는 전송기 유닛에서 데이터 스트림상에서 수행된 방식과 상호보완적인 복조, 디-인터리빙 및 디코딩을 수행한다.
연속 제거 수신기 처리 기술을 사용하는 수신기 시스템 및 연속 제거 수신기 처리 기술을 사용하지 않는 수신기 시스템은 전송된 데이터 스트림을 수신, 처리 및 복원하기 위하여 사용될 수 있다. 다중 전송 채널을 통해 수신된 신호를 처리할 수 있는 임의의 수신기 시스템은 미국특허 출원번호 제 09/532,492호, 미국특허 출원번호 제 09/776,075호, 09/826,481호, 제09/854,235호, 및 제09/860,274호에 개시되어 있다.
전송기 시스템에 대한 CSI 획득
선택적인 채널 전송은 여러 방식으로 구현되고, 여러 형태의 CSI가 수신기 시스템에 의해 송신기 시스템으로 보고된다. 일 구현에서, 통신 링크의 특징은 수신기 시스템에서 결정되며 전송 채널 및 자신들의 코딩 및 변조 방식을 선택하는데 사용된다. 선택된 전송 채널 및 코딩 및 변조 방식의 아이덴티티는 송신기 시스템으로 되돌려지며 전송을 위한 데이터 처리에 사용되는 CSI를 포함한다. 다른 구현에서, 링크 특성은 수신기 시스템에서 결정되며 송신기 시스템에 제공되는 CSI를 포함한다. 송신기 시스템은 전송 채널 및 코딩 및 변조 방식을 선택하기 위해 보고된 CSI를 사용한다.
수신기 시스템에 의해 송신기 시스템에 보고된 CSI는 (1) 통신 링크의 특성, (2) 선택된 전송 채널 및 코딩 및 변조 방식 또는 이들의 임의의 조합을 지시하는 임의 형태의 정보를 포함한다. 여러 형태의 정보가 CSI로서 제공될 수 있으며, 이에 대한 몇몇 예가 이하에서 설명된다.
일 실시예에서, CSI는 사용을 위해 선택된 모든 전송 채널에 대한 지시 및 사용된 코딩 및 변조 방식에 대한 지시를 포함한다. 일 특정 구현에서, 채널 마스크는 사용을 위해 선택된 각각의 전송 채널에 대한 비트를 포함하도록 정의된다. 데이터 전송 이전에, 이용가능한 전송 채널은 수신기 시스템에서 평가되고 선택된다. 각각의 선택된 전송 채널의 비트는 인에이블링되고(즉, 논리 하이로 설정되고) 각각의 선택되지 않은 전송 채널에 대한 비트는 디스에이블링된다(즉, 논리 로우로 설정된다). 다른 구현에서, 선택된 전송 채널은 런 랭스 코딩 또는 몇몇 다른 형태의 코딩에 의해 식별된다. (MIMO를 갖는 또는 갖지 않는) OFSM 시스템에 대해, 주파수 영역내 상관은 CSI를 위해 피드백될 데이터량에서의 감소를 허용하기 위해 사용된다. 예로서, 만일 특정 공간 서브채널에 대한 M개의 주파수 서브채널이 사용을 위해 선택된다면, 이하의 내용이 보고된다 (1) 공간 서브채널 및 최초와 최종 선택된 주파수 서브채널의 지시, (2) 공간 서브채널 및 최초 선택된 주파수 서브채널과 M의 지시, (3) 공간 서브채널과 최초 선택된 주파수 서브채널과 M의 지시를 지시하는 특정 코드 또는 (4) 몇몇 다른 값, 코드 또는 메시지.
다른 실시예에서, CSI는 각각의 독립적으로 처리(즉, 코딩 및 변조)된 데이터 스트림에 대한 데이터율 지시자를 포함한다. 독립적으로 처리된 데이터 스트림을 전송하기 위해 사용될 하나 이상의 전송 채널 그룹의 품질이 초기에 결정되고(예를 들면, 그룹내 전송 채널에 대한 추정된 SNR에 기초하여), 결정된 채널 품질에 해당하는 데이터율이 식별된다(예를 들면, 룩업 테이블에 기초하여). 식별된 데이터율은 요구되는 레벨의 성능에 대한 데이터 스트림을 전송하는 최대 데이터율의 지시이다. 데이터율은 데이터율 지시자(DRI)에 의해 매핑되고 표현되며, 효율적으로 코딩된다. 전형적인 구현에서, SNR은 예를 들면, 룩업 테이블에 기초하여 DRI에 직접 매핑된다.
또다른 실시예에서, CSI는 각각의 선택된 전송 채널 그룹 또는 각각의 독립적으로 처리된 데이터 스트림에 대한 송신기 시스템에서 사용될 특정 처리 방식의 지시를 포함한다.
또다른 실시예에서, CSI는 각각의 선택된 전송 채널 또는 각각의 독립적으로 처리된 데이터 스트림에 대해 추정된 SNR 또는 채널 이득을 포함한다. SNR 또는 채널 이득 추정은 임의 수의 비트를 가진 값으로 정량화된다.
또다른 실시예에서, CSI는 각각의 선택된 전송 채널, 데이터 스트림, 그룹 또는 전송 채널들 혹은 임의의 다른 유닛의 전송에 대한 전력 제어 정보를 포함한다. 전력 제어 정보는 더 많은 전력 혹은 더 적은 전력에 대한 요구를 지시하기 위해 각각의 전송 유닛에 대한 단일 비트를 포함하거나 또는 요구된 전력 레벨내 변화의 크기를 지시하는 다중 비트를 포함한다. 더 많은 전송 전력에 대한 요구는 관련된 전송 채널에 대해 수신된 SNR이 저하되는 것을 지시하고, 더 적은 전송 전력에 대한 요구는 관련된 전송 채널에 대해 수신된 SNR이 개선되는 것을 지시한다. 일 구현에서, 송신기 시스템은 관련된 전송 채널의 SNR을 추정하기 위해 수신기 시스템으로부터 수신된 전력 제어 정보를 사용하고, 이는 전송 채널을 선택할 것인지 결정하며, 적정 코딩 및 변조 방식으로 선택한다.
또 다른 실시예에서, CSI는 전송채널, 데이터 스트림, 그룹 또는 전송 채널 혹은 몇몇 다른 전송 유닛에 대한 품질의 특정 측정에 대한 차동 지시기를 포함한다. 초기에, 전송채널에 대한 SNR 또는 DRI 또는 임의의 다른 측정품질은 기준 측정값으로서 결정 및 보고된다. 그 다음에, 전송채널의 품질에 대한 모니터링이 계속되며, 마지막으로 보고된 측정 및 현재의 측정사이의 차이가 결정된다. 그 다음에, 차이는 차동 지시자로 양자화되고 매핑되며, 보고된다. 차동 지시자는 특정 스텝 사이즈에 의한 마지막 보고된 측정을 증가 또는 감소(또는 마지막 보고된 측정을 유지하기 위하여)를 지시할 수 있다. 기준 측정은 차동 지시자내 에러 및/또는 이들 지시자의 에러성 수신이 누적되지 않도록 주기적으로 전송될 수 있다.
다른 형태의 CSI는 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다. 일반적으로, CSI는 선택된 전송 채널 세트 및 자신들의 코딩 및 변조 방식을 식별하는데 사용되는 임의의 형태의 충분한 정보를 포함한다. 채널 특성의 추정치에 기초하여 CSI의 특정 형태(예를 들면, 채널 마스크, 데이터율 지시자, 차동 지시자 등)를 유도하기 위한 처리가 도 3에 도시된 제어기(362)에 의해 수신기 시스템에서 수행된다.
CSI는 전송기 시스템으로부터 전송되고 수신기 시스템으로부터 수신된 신호에 기초하여 유도될 수 있다. 일 실시예에서, CSI는 전송된 신호에 포함된 파일럿 기준에 기초하여 유도된다. 선택적으로 또는 부가적으로, CSI는 전송된 신호에 포함된 데이터에 기초하여 유도될 수 있다. 비록 데이터가 선택된 전송채널을 통해 전송될지라도, 파일럿 데이터는 수신기 시스템이 채널특징을 추정하도록 비선택 전송채널을 통해 전송될 수 있다.
또 다른 실시예에서, CSI는 수신기 시스템으로부터 전송기 시스템으로 전송된 하나 이상의 신호를 포함한다. 임의의 시스템에서, 상관도는 업링크 및 다운링크(예컨대, 업링크 및 다운링크가 시분할 다중화방식으로 동일한 주파수 대역을 공유하는 시분할 듀플렉스(TDD) 시스템)사이에 존재할 수 있다. 이들 시스템에서, 업링크의 품질은 수신기 시스템으로부터 수신된 신호(예컨대, 파일럿 신호)에 기초하여 추정될 수 있는 다운링크의 품질에 기초하여 (요구된 정확도로) 추정될 수 있다. 그 다음에, 파일럿 신호는 전송기 시스템이 수신기 시스템에서 관찰되는 CSI을 추정하는 수단을 나타낸다. 이러한 형태의 CSI에서, 채널특징의 보고가 필요치않다. TDD 시스템을 위한 CSI는 "시분할 듀플렉싱된(TDD) 통신 시스템내 데이터 전송을 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2001년 6월 22일 출원된 미국특허 출원[대리인 서류 번호 PD000141]에 상세히 개시되어 있고, 이는 본 출원인에게 양도되었으며 여기서는 참조를 위해 인용된다.
신호품질은 다양한 기술에 기초하여 전송기 시스템에서 추정될 수 있다. 이들 기술의 일부는 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조문헌으로서 통합되는 다음과 같은 특허들에 개시되어 있다.
- "CDMA 통신시스템에서 수신된 파일럿 및 경로손실을 결정하기 위한 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 1998년 8월 25일에 허여된 미국특허번호 제5,799,005호,
- "스펙트럼 확산 통신시스템에서 링크품질을 측정하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 1999년 5월 11일에 허여된 미국특허번호 제5,903,554호,
- "CDMA 셀룰라 이동 전화시스템에서 전송전력을 제어하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 1991년 10월 8일 및 1993년 11월 23일에 각각 허여된 미국특허번호 제5,056554호 및 제 5,265,119호,
- " CDMA 이동전화 시스템에서 전력 제어 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2000년 8월 1일에 허여된 미국특허번호 제6,097,972호.
파일럿 신호 또는 데이터 전송에 기초하여 단일 전송채널을 추정하기 위한방법은 다수의 종래문헌에 개시되어 있다. 이러한 채널 추정의 한 방법은 F. Ling 저, 명칭 "최적 수신, 성능 바운드, 및 기준 지원 코히어런트 CDMA 통신의 컷오프-레이트 분석", IEEE Transaction On Communication Oct. 1999에 개시되어 있고, 여기서는 참조를 위해 인용된다.
CSI 및 다양한 CSI 보고 메커니즘에 대한 다양한 형태의 정보는 1997년 11월 3일에 "높은 레이트 패킷 데이터 전송을 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 출원되며 본 발명의 양수인에 양도된 미국특허 출원번호 제08/963,386호, 및 "TIE/EIA/IS-856 cdma2000 높은 레이트 패킷 데이터 에어 인터페이스"에 기술되어 있으며, 이 두 개의 문헌은 여기에 참조문헌으로서 통합된다.
CSI는 다양한 CSI 전송방식을 사용하여 수신기 시스템으로부터 송신기로 다시 보고될 수 있다. 예컨대, CSI는 전체적으로, 부분적으로 또는 이들 둘다로 전송될 수 있다. 일 실시예에서, CSI는 주기적으로 보고되며, 차동 업데이트는 이전에 전송된 CSI에 기초하여 전송된다. 다른 실시예에서, CSI는 피드백 채널의 유효 레이트보다 낮은 변화가 존재하는 할 때만(예컨대, 만일 변화가 특정 임계값를 초과하는 경우) 전송된다. 예로서, SNR은 그들이 변화할 때만 다시 전송될 수 있다(예컨대, 부분적으로). CSI을 위하여 다시 제공될 데이터량을 감소시키기 위한 다른 압축 및 피드백 채널 에러 복원기술은 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, RX 채널/데이터 프로세서(356)에 의하여 추정된 채널 특성 및 제어기(362)에 의해 결정된 선택된 전송 채널의 지시와 자신들의 코딩 및변조 방식을 포함하는 전체/부분 CSI가 TX 데이터 프로세서(364)에 제공되며, 이러한 TX 데이터 프로세서는 CSI를 처리하고 처리된 데이터를 하나 이상의 변조기(354)에 제공한다. 변조기(354)는 처리된 데이터를 추가로 컨디셔닝하며 역방향 채널을 통해 CSI를 다시 전송기 시스템(310)에 전송한다.
시스템(310)에서, 전송된 피드백 신호는 안테나(324)에 의하여 수신되며, 복조기(322)에 의하여 복조되며, RX 데이터 프로세서(332)에 제공된다. RX 데이터 프로세서(332)는 TX 데이터 프로세서(362)에 의하여 수행되는 처리와 상호 보완적인 처리를 실행하며, 제어기(334)에 제공되는 보고된 CSI를 복원한다.
제어기(334)는 (1) 데이터 전송을 위한 각각의 그룹내 최상 이용가능한 전송채널 세트를 선택하고, (2) 각각의 그룹의 선택된 전송채널을 통해 데이터를 전송하는데 사용될 코딩 및 변조방식을 결정한다. 제어기(334)는, 전술한 바와 같이, 높은 처리량을 획득하기 위하여 전송채널을 선택하거나 또는 임의의 다른 성능 기준 또는 매트릭스에 기초하며, 전송채널을 선택하기 위하여 사용된 임계값를 추가로 결정할 수 있다.
여기에 설명된 기술은 한 기지국으로부터 하나 이상의 터미널에 다운링크를 통해 데이터를 전송하기 위하여 사용될 수 있으며, 하니 이상의 터미널의 각각으로부터 하나의 기지국으로 업링크를 통해 데이터를 전송하기 위하여 사용될 수 있다. 다운링크에서, 도 3과 도 4A 내지 4D의 전송기 시스템(350)은 기지국의 일부를 나타내며 도 3, 5 및 7의 수신기 시스템은 터미널의 일부를 나타낼 수 있다. 업링크에서, 도 3과 도 4A 내지 4D의 전송기 시스템(310)은 터미널의 부분을 나타낼 수있으며, 도 3, 5 및 7의 수신기 시스템(350)은 기지국의 부분을 나타낼 수 있다.
전송기 및 수신기 시스템의 엘리먼트는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 프로세서, 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램가능 논리장치, 다른 전자 유닛 또는 이들의 결합으로 실행될 수 있다. 여기에 기술된 기능 및 처리의 일부는 프로세서상에서 실행된 소프트웨어로 실행될 수 있다. 본 발명의 일부 특징은 소프트웨어 및 하드웨어의 결합으로 실행될 수 있다. 예컨대, 임계값( α)을 결정하고 전송채널을 선택하기 위한 계산은 프로세서(제어기(334 또는 362))상에서 실행되는 프로그램 코드에 기초하여 실행될 수 있다.
참조를 위하여 그리고 위치결정 섹션을 위하여 표제가 여기에 포함된다. 이들 표제는 여기에 기술된 개념의 범위를 제한하지 않으며 이들 개념은 명세서 전반에 걸쳐 다른 섹션에 적용할 수 있다.
기술된 실시예의 이전 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 실시 및 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 수정은 당업자에 의하여 용이하게 수행될 수 있으며, 여기에 기술된 일반적인 원리는 본 발명의 정신 또는 사항을 벗어나지 않고 다른 실시에에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 기술된 실시예에 제한되지 않고 여기에 기술된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위를 따른다.

Claims (40)

  1. 다중-채널 통신 시스템내 다중 전송 채널을 토한 전송을 위해 데이터를 처리하는 방법으로서,
    데이터 전송에 이용가능한 다수의 전송 채널의 특정을 추정하는 단계;
    상기 다수의 전송 채널을 하나 이상의 전송 채널 그룹으로 분류하는 단계; 및
    상기 각각의 전송 채널에 대해,
    상기 추정된 채널 특성에 기초하여 데이터 전송에 사용할 하나 이상의 전송 채널을 선택하는 단계;
    정의된 할당 방식에 따라 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널중에 상기 그룹에 이용가능한 모든 전송 전력을 할당하는 단계;
    상기 하나 이상의 선택된 전송 채널을 위한 데이터를 코딩 및 변조하는 단계; 및
    상기 할당된 전송 전력에 기초하여 상기 각각의 선택된 전송 채널을 위한 상기 코딩 및 변조된 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 이용가능한 모든 전송 전력은 상기 그룹내 하나 이상의 선택된 전송 채널에 동일하게 할당되는 데이터 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 이용가능한 모든 전송 전력은 상기 그룹내 하나 이상의 선택된 전송 채널에 불균일하게 할당되는 데이터 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전송 전력의 대부분은 고성능을 달성할 수 있는 전송 채널에 할당되는 데이터 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그룹내 하나 이상의 전송 채널은 정의된 할당 방식에 따라 할당된 모든 전송 전력으로 달성되는 성능에 부분적으로 기초하여 선택되는 데이터 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    인터리빙 방식에 따라 상기 각각의 그룹을 위한 데이터를 인터리빙하는 단계를 더 포함하는 데이터 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 각각의 그룹을 위한 데이터는 상기 그룹내 모든 선택된 전송 채널에 대해 인터리빙되는 데이터 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 그룹내 하나 이상의 전송 채널은 임계값에 기초하여 선택되는 데이터 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 대한 임계값은 상기 그룹내 선택된 전송 채널에 대한 고처리량을 제공하도록 선택되는 데이터 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 대한 임계값은 상기 그룹내 이용가능한 전송 채널에 대한 최고 가능한 처리량을 제공하도록 선택되는 데이터 처리 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 대한 임계값은 특정 타겟 수신된 신호-대-잡음-플러스-간섭 비(SNR)인 데이터 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그룹은 상기 하나 이상의 전송 채널을 선택하는데 사용된 개별 임계값과 관련되는 데이터 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그룹내 하나 이상의 선택된 전송 채널에 대한 데이터는 공통 코딩 및 변조 방식에 기초하여 코딩 및 변조되는 데이터 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 대한 데이터는 그룹에 대한 개별 코딩 및 변조 방식에 기초하여 코딩 및 변조되는 데이터 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 각각의 그룹에 대한 코딩 및 변조 방식은 다수의 가능한 코딩 및 변조 방식중에서 선택되는 데이터 처리 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 다중-채널 통신 시스템은 직교 주파수 분할 변조(OFDM) 시스템이며, 상기 다수의 전송 채널은 다수의 주파수 서브채널에 해당하는 데이터 처리 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 다중-채널 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템이며, 상기 다수의 전송 채널은 MIMO 채널의 다수의 공간 서브채널에 해당하는 데이터 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 MIMO 통신 시스템은 OFDM을 사용하며, 상기 다수의 전송 채널은 다수의 주파수 서브채널의 다수의 공간 서브채널에 해당하는 데이터 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 각각의 그룹은 개별 전송 안테나에 해당하며, 다수의 전송 채널은 다수의 주파수 서브채널에 해당하는 데이터 처리 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 추정된 채널 특성은 채널 이득인 데이터 처리 방법.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 그룹에 대해, 특정 전력 이득 임계값과 같거나 큰 전력 이득을 가진 전송 채널이 선택되며, 상기 전력 이득은 상기 채널 이득으로부터 유도되는 데이터 처리 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 추정된 채널 특성은 수신된 신호-대-잡음-플러스-간섭 비(SNR)인 데이터 처리 방법.
  23. 제22항에 있어서, 각각의 그룹에 대해, 특정 SNR과 같거나 큰 SNR을 가진 전송 채널이 선택되는 데이터 처리 방법.
  24. 다중-채널 통신 시스템에서 데이터 전송을 제어하는 방법으로서,
    다수의 전송 채널을 통해 다수의 전송을 수신하는 단계;
    상기 수신된 전송에 기초하여 상기 다수의 전송 채널의 특성을 추정하는 단계;
    상기 추정된 채널 특성 및 메트릭에 기초하여 데이터 전송에 사용될 하나 이상의 전송 채널을 선택하는 단계; 및
    상기 다수의 전송 채널에 대한 채널 상태 정보(CSI)를 송신하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 전송 채널에 이용가능한 모든 전송 전력은 정의된 할당 방식에 따라 하나 이상의 선택된 전송 채널에 할당되며, 데이터는 상기 할당된 전송 전력에 기초하여 각각의 선택된 전송 채널을 통해 전송되는 데이터 전송 제어 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 정의된 할당 방식은 상기 하나 이상의 선택된 전송채널에 상기 모든 전송 전력을 균일하게 분배하는 데이터 전송 제어 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 CSI는 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널을 식별하는 데이터 전송 제어 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 CSI는 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널을 식별하기 위한 채널 마스크를 포함하는 데이터 전송 제어 방법.
  28. 제24항에 있어서, 상기 CSI는 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널에 사용될 특정 코딩 및 변조를 식별하는 데이터 전송 제어 방법.
  29. 제24항에 있어서, 상기 CSI는 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널에 사용될 특정 데이터율을 식별하는 데이터 전송 제어 방법.
  30. 제24항에 있어서, 상기 CSI는 이전에 송신된 CSI 이후 변화를 식별하는 차동 지시자를 포함하는 데이터 전송 제어 방법.
  31. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널을 통해 전송된 데이터는 공통 코딩 및 변조 방식에 따라 코딩 및 변조되는 데이터 전송 제어 방법.
  32. 다중-채널 통신 시스템에서, 데이터 전송에 사용하기 위한 전송 채널을 선택하는 방법으로서,
    코드율 세트 - 상기 각각의 코드율은 전송 이전에 데이터를 코딩하기 위해 선택됨 - 를 정의하는 단계;
    세트포인트 세트 - 상기 각각의 세트포인트는 개별 코드율에 해당하며, 해당 코드율로 특정 레벨의 성능에 요구되는 타겟 신호-대-잡음-플러스-간섭 비(SNR)를 지시함 - 를 정의하는 단계;
    각각의 코드율에 대해,
    데이터 전송에 사용할 수 있는 하나 이상의 전송 채널을 식별하는 단계 - 상기 하나 이상의 식별된 전송 채널은 모든 이용가능한 전송 전력이 정의된 할당 방식에 따라 하나 이상의 식별된 전송 채널에 분배될 때 상기 코드율에 해당하는 세트포인트를 획득함 - ; 및
    상기 하나 이상의 식별된 전송 채널 및 상기 할당된 전송 전력에 기초하여 상기 코드율에 대한 성능 메트릭을 결정하는 단계; 및
    데이터 전송에 사용할 최고 성능 메트릭을 가진 코드율과 관련된 식별된 전송 채널을 선택하는 단계를 포함하는 전송 채널 선택 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 정의된 할당 방식은 상기 식별된 전송 채널에 모든 이용가능한 전송 전력을 균일하게 분배하는 전송 채널 선택 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 각각의 코드율에 대한 성능 메트릭이 식별된 전송 채널에 의해 획득된 전체 처리량인 전송 채널 선택 방법.
  35. 다중-채널 통신 시스템내 송신기 유닛으로서,
    데이터 전송을 위한 사용에 이용가능한 다수의 전송 채널에 대한 채널 상태 정보(CSI)를 수신하며, 상기 이용가능한 전송 채널을 하나 이상의 그룹으로 분류하며, 상기 수신된 CSI에 기초하여 데이터 전송에 사용하기 위해 각각의 그룹내 하나 이상의 전송 채널을 선택하도록 동작하는 제어기; 및
    상기 제어기에 결합되며, 변조 심볼을 제공하기 위해 특정 코딩 및 변조 방식에 기초하여 각각이 그룹에 대해 수신, 코딩 및 변조하며, 정의된 할당 방식에 따라 상기 그룹내 하나 이상의 선택된 전송 채널에 각각의 그룹에 이용가능한 모든 전송 전력을 분배하며, 상기 할당된 전송 전력에 기초하여 각각의 선택된 전송 채널에 대한 변조 심볼을 전송하는 송신 데이터 처리기를 포함하는 송신기 유닛.
  36. 제35항에 있어서, 상기 정의된 할당 방식은 상기 그룹내 하나 이상의 전송 채널에 각각의 그룹을 위한 모든 이용가능한 전송 전력을 균일하게 분배하는 송신기 유닛.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 송신 데이터 프로세서에 결합되며, 상기 변조 심볼을 수신하여 하나 이상의 심볼 스트림으로 디멀티플렉싱하도록 동작하는 송신 채널 프로세서를 더 포함하며, 상기 각각의 안테나를 위한 하나의 심볼 스트림은 상기 변조 심볼을 송신하는데 사용되는 송신기 유닛.
  38. 제37항에 있어서, 상기 송신 채널 프로세서는 수신된 CSI에 기초하여 상기 변조 심볼을 사전조절하도록 동작하는 송신기 유닛.
  39. 다중-채널 통신 시스템내 수신기 유닛으로서,
    다수의 전송 채널을 통해 수신된 다수의 전송을 처리하며 처리된 전송에 기초하여 다수의 전송 채널의 특성을 추정하도록 동작하는 수신 데이터 프로세서;
    상기 수신 데이터 프로세서에 결합되며, 상기 추정된 채널 특성 및 메트릭에 기초하여 데이터 전송에 사용하기 위한 하나 이상의 전송 채널을 선택하도록 동작하는 제어기; 및
    상기 제어기에 결합되며, 다수의 전송 채널에 대한 채널 상태 정보(CSI)를 수신하도록 동작하는 송신 데이터 프로세서를 포함하며,
    상기 다수의 전송 채널에 이용가능한 모든 전송 전력은 정의된 할당 방식에 따라 하나 이상의 선택된 전송 채널에 할당되며, 상기 데이터는 상기 할당된 전송 전력에 기초하여 각각의 선택된 전송 채널을 통해 상기 수신기 유닛에 전송되는 수신기 유닛.
  40. 제39항에 있어서, 상기 정의된 할당 방식은 상기 하나 이상의 선택된 전송 채널에 상기 모든 이용가능한 전송 전력을 균일하게 분배하는 수신기 유닛.
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