KR200430280Y1 - Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings - Google Patents

Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings Download PDF

Info

Publication number
KR200430280Y1
KR200430280Y1 KR2020060023316U KR20060023316U KR200430280Y1 KR 200430280 Y1 KR200430280 Y1 KR 200430280Y1 KR 2020060023316 U KR2020060023316 U KR 2020060023316U KR 20060023316 U KR20060023316 U KR 20060023316U KR 200430280 Y1 KR200430280 Y1 KR 200430280Y1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wtru
antenna
calibration
antenna mapping
channel
Prior art date
Application number
KR2020060023316U
Other languages
Korean (ko)
Inventor
인혁 차
엘데드 제이라
케이스 리차드 볼드윈
Original Assignee
인터디지탈 테크날러지 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인터디지탈 테크날러지 코포레이션 filed Critical 인터디지탈 테크날러지 코포레이션
Priority to KR2020060023316U priority Critical patent/KR200430280Y1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR200430280Y1 publication Critical patent/KR200430280Y1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B17/00Monitoring; Testing
    • H04B17/10Monitoring; Testing of transmitters
    • H04B17/11Monitoring; Testing of transmitters for calibration
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0417Feedback systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0684Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission using different training sequences per antenna
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202Channel estimation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

안테나 맵핑을 선택하기 위한 다중-입력/다중-출력(MIMO) 무선 송신/수신 유닛(WTRU)이 개시된다. 안테나 맵핑은 하나의 안테나 빔과 하나의 RF 체인의 조합(combination)이다. 복수의 안테나가 빔 선택기에 결합되고, 상기 복수의 안테나 중 적어도 하나가 빔형성 능력을 가진다. 복수의 무선 주파수(RF) 체인도 역시 빔 선택기에 결합된다. 캘리브레이션 유닛은, 선택된 안테나 맵핑의 채널 캘리브레이션을 수행하기 위해 빔 선택기에 결합된다. 양호하게는, 캘리브레이션 유닛은 채널 추정 및 캘리브레이션 행렬을 계산하기 위한 프로세서와, 추후 이용을 위해 상기 채널 추정 및 캘리브레이션 행렬을 저장하기 위한 메모리를 포함한다. 빔 선택기는, 측정된 채널 상태에 기초하여 하나의 RF 체인을 하나의 안테나 빔에 선택적으로 결합함으로써 안테나 맵핑을 선택하도록 구성된다.A multiple-input / multi-output (MIMO) wireless transmit / receive unit (WTRU) for selecting antenna mapping is disclosed. Antenna mapping is a combination of one antenna beam and one RF chain. A plurality of antennas are coupled to the beam selector, at least one of the plurality of antennas having beamforming capability. Multiple radio frequency (RF) chains are also coupled to the beam selector. The calibration unit is coupled to the beam selector to perform channel calibration of the selected antenna mapping. Preferably, the calibration unit includes a processor for calculating the channel estimation and calibration matrix, and a memory for storing the channel estimation and calibration matrix for later use. The beam selector is configured to select antenna mapping by selectively coupling one RF chain to one antenna beam based on the measured channel condition.

안테나 맵핑, 무선 통신 네트워크, 캘리브레이션, 다중 입출력 Antenna Mapping, Wireless Communication Networks, Calibration, Multiple Inputs and Outputs

Description

안테나 맵핑을 최적화하기 위한 다중-입력/다중-출력(MIMO) 무선 송신/수신 유닛{MULTIPLE-IN/MULTIPLE-OUT(MIMO) WIRELESS TRANSMIT/RECEIVE UNIT(WTRU) FOR OPTIMIZING ANTENNA MAPPINGS}MULTIPLE-IN / MULTIPLE-OUT (MIMO) WIRELESS TRANSMIT / RECEIVE UNIT (WTRU) FOR OPTIMIZING ANTENNA MAPPINGS}

도 1은 종래 기술의 채널 캘리브레이션 및 패킷 데이터 전달의 신호도이다.1 is a signal diagram of prior art channel calibration and packet data delivery.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 안테나 맵핑들을 선택하기 위한 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a method for selecting antenna mappings according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 고안에 따른 AP 및 WTRU를 포함한 시스템의 블록도이다. 3 is a block diagram of a system including an AP and a WTRU according to the present invention.

도 4는 본 고안에 따른 안테나 맵핑 선택이 이용되는 경우의 채널 캘리브레이션 및 패킷 데이터 전달의 신호 타이밍도이다.4 is a signal timing diagram of channel calibration and packet data transfer when antenna mapping selection according to the present invention is used.

도 5는 본 고안에 따라 안테나 맵핑 선택을 구현하기 위한 캘리브레이션 트레이닝 프레임(CTF) PPDU 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.5 illustrates a calibration training frame (CTF) PPDU frame format for implementing antenna mapping selection according to the present invention.

도 6은 본 고안에 따라 안테나 맵핑 선택을 구현하기 위한 관측 PPDU 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating an observation PPDU frame format for implementing antenna mapping selection according to the present invention.

도 7은 본 고안에 따른 안테나 맵핑 선택을 구현하기 위한 관측 PPDU MAC 프레임 포맷의 도면이다.7 is a diagram of an observation PPDU MAC frame format for implementing antenna mapping selection according to the present invention.

본 고안은 대체로 다중 입출력(MIMO) 기술을 이용하는 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, MIMO 가능한 다중 안테나 어레이의 최적 송신 설정을 선택하는 것에 관한 것이다.The present invention generally relates to a wireless communication system using multiple input / output (MIMO) technology, and more particularly, to selecting an optimal transmission setting for a MIMO capable multi-antenna array.

다이버시티 구성으로 배열된 다중 안테나를 구비하는 무선 통신 장치는 단일 안테나만을 갖는 장치에 비하여 다양한 송신 및 수신의 이점을 제공한다. 다이버시티의 기본은, 임의의 주어진 시간에 가장 좋은 수신 상태를 보이는 안테나를 수신 및 송신을 위해 선택한다는 것이다. 안테나 다이버시티를 이용하는 장치는 복수의 물리 안테나를 구비할 수 있지만, 신호를 처리하기 위한 전자 회로, 즉 무선 주파수(RF) 체인(chain)은 단 하나의 세트만 있게 된다.Wireless communication devices having multiple antennas arranged in a diversity configuration provide various transmission and reception advantages over devices having only a single antenna. The basis of diversity is to select for reception and transmission the antenna that shows the best reception at any given time. An apparatus using antenna diversity may have a plurality of physical antennas, but there is only one set of electronic circuits, ie, radio frequency (RF) chains, for processing signals.

다중 입출력(MIMO) 무선 기술은 다중 RF 체인을 이용하여 안테나 다이버시티를 개선한다. 각 RF 체인은 수신 또는 송신을 동시에 할 수 있다. 이로써 MIMO 장치는 더 높은 처리율을 달성할 수 있고 다중 경로 간섭의 부정적인 효과도 해결할 수 있다. 송신 장치에서, 각 RF 체인은 공간 스트림(spatial stream)을 송신하는 역할을 담당한다. 단일 프레임은 분해되어 다중 공간 스트림을 거쳐 다중화될 수 있으며, 이후 다중 공간 스트림은 수신기에서 재조립된다.Multiple input / output (MIMO) wireless technology uses multiple RF chains to improve antenna diversity. Each RF chain can receive or transmit simultaneously. This allows the MIMO device to achieve higher throughput and to address the negative effects of multipath interference. In the transmitting device, each RF chain is responsible for transmitting a spatial stream. A single frame can be decomposed and multiplexed over multiple spatial streams, which are then reassembled at the receiver.

MIMO는 무선 통신에서 가장 장래성 있는 기술 중 하나이다. 불리한 다중 경로 페이딩을 완화시키고 단일 데이터 스트림의 강건성을 증가시키는데 목적이 있는 종래의 스마트 안테나 기술과 달리, MIMO는 다중 데이터 스트림을 동시에 송신 및 수신하기 위해 다중 경로 페이딩을 이용한다. 이론적으로, MIMO 시스템의 성능은 송신 및 수신 안테나의 수에 따라 선형적으로 증가한다. MIMO는 복수의 무선 데이터 통신 표준, 예를 들면 IEEE 802.11n 및 3세대 광대역 코드 분할 다중 접속(WCDMA)에서도 고려되고 있다.MIMO is one of the most promising technologies in wireless communication. Unlike conventional smart antenna techniques aimed at mitigating adverse multipath fading and increasing the robustness of a single data stream, MIMO uses multipath fading to transmit and receive multiple data streams simultaneously. In theory, the performance of a MIMO system increases linearly with the number of transmit and receive antennas. MIMO is also being considered in multiple wireless data communication standards, such as IEEE 802.11n and third generation wideband code division multiple access (WCDMA).

MIMO를 구현함에 있어, WTRU는 공간 다중화 모드 또는 공간 다이버시티 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다. 공간 다중화 모드에서, WTRU는 다중 독립 데이터 스트림을 송신하여 데이터 처리율을 최대화할 수 있다. 공간 다이버시티 모드에 있는 동안, WTRU는 다중 안테나를 통해 단일 데이터 스트림을 송신할 수 있다. 동작 모드에 따라, WTRU는 원하는 빔 조합의 선택에서 이용하기 위해 적절한 품질 메트릭(metric) 또는 품질 메트릭의 조합을 선택하도록 구성된다. 전형적으로, m×N 채널 행렬 H는 다음의 형태로부터 얻을 수 있다.In implementing MIMO, the WTRU may operate in either a spatial multiplexing mode or a spatial diversity mode. In spatial multiplexing mode, the WTRU may transmit multiple independent data streams to maximize data throughput. While in spatial diversity mode, the WTRU may transmit a single data stream via multiple antennas. Depending on the mode of operation, the WTRU is configured to select an appropriate quality metric or combination of quality metrics for use in the selection of the desired beam combination. Typically, the m × N channel matrix H can be obtained from the following form.

Figure 112006062712064-utm00001
Figure 112006062712064-utm00001

여기에서, 인자 h의 아래첨자는, 송신 WTRU A의 안테나 a...m 및 수신 WTRU N의 안테나 a...m 간의 각 안테나 맵핑에 기인한 기여를 나타낸다.Here, the subscript in factor h represents the contribution due to each antenna mapping between antenna a ... m of transmit WTRU A and antenna a ... m of receive WTRU N.

WTRU는 유사한 방식으로 캘리브레이션(calibration) 행렬(K)을 얻을 수 있다. 무선 LAN의 정황에서 캘리브레이션은 복소수 값의 보정 계수 세트를 계산하는 것을 수반하며, 이 보정 계수 세트는 안테나 및 서브 캐리어 별로 송신 WTRU의 기저대역 스트림에서 다중화될 때, (안테나 양단의 미지의 상수에 이르기까지) 송신 및 수신 처리 경로간의 응답 차이를 등화한다.The WTRU may obtain a calibration matrix K in a similar manner. In the context of wireless LANs, calibration involves calculating a complex set of correction coefficients, which, when antenna and subcarrier multiplexed in the baseband stream of the transmitting WTRU, reach an unknown constant across the antenna. Equalizes the response difference between the transmit and receive processing paths.

도 1을 참조하면, 종래 기술의 채널 캘리브레이션 신호 다이어그램(100)이 도시된다. 우선, 송신 WTRU(Tx WTRU)(110)은 수신 WTRU(Rx WTRU)(120)사이의 기존 채널을 캘리브레이트할 필요가 있다. Tx WTRU(110)는 Rx WTRU(120)에 캘리브레이션 트레이닝 프레임(CTF)(131)을 송신한다. Rx WTRU(120)는 관측 물리 패킷 데이터 유닛(PPDU)(132)를 송신함으로써 응답한다. Tx WTRU(110)는, H(2→1)으로 언급된, 채널에 대한 채널 추정 H(133)을 계산한다. Tx WTRU(110)는 채널 추정 H(2→1)을 포함하는 캘리브레이션 응답(134)을 송신한다. Rx WTRU(120)는 Tx WTRU(110)에 CTF(135)을 송신함으로써 채널 추정을 수행한다. 응답으로, Tx WTRU(110)는 관측 PPDU(136)를 송신한다. Rx WTRU(120)는 채널 추정 H(1→2)를 계산하고, 채널(137)에 대하여 캘리브레이션 행렬들 K(1→2) 및 K(2→1)를 계산한다. 그 다음 Rx WTRU(12)는 캘리브레이션 행렬 K(1→2)를 포함하는 캘리브레이션 응답(138)을 Tx WTRU(110)로 송신한다. 이 캘리브레이션 행렬 K(1→2)이 그 뒤 Rx WTRU(120)로의 송신을 위한 기저대역 이득 또는 위상 보상 인자로서 Tx WTRU1(110)에서 적용된다는 점에 주목해야 한다. 캘리브레이션 행렬 K(2→1)는 Rx WTRU들이 Tx WTRU(110)로 신호들을 송신하는 경우 다시 기저대역 이득/위상 보정 인자로서 Rx WTRU(120)에서 적용된다. 이제 채널은 캘리브레이트되고 패킷 교환을 위한 준비가 되어 있다.Referring to FIG. 1, a channel calibration signal diagram 100 of the prior art is shown. First, the transmitting WTRU (Tx WTRU) 110 needs to calibrate the existing channel between the receiving WTRUs (Rx WTRU) 120. The Tx WTRU 110 transmits a calibration training frame (CTF) 131 to the Rx WTRU 120. The Rx WTRU 120 responds by sending an Observed Physical Packet Data Unit (PPDU) 132. Tx WTRU 110 calculates channel estimate H 133 for the channel, referred to as H (2 → 1). Tx WTRU 110 transmits a calibration response 134 that includes the channel estimate H (2 → 1). Rx WTRU 120 performs channel estimation by sending CTF 135 to Tx WTRU 110. In response, the Tx WTRU 110 transmits an observation PPDU 136. Rx WTRU 120 calculates channel estimate H (1 → 2) and calculates calibration matrices K (1 → 2) and K (2 → 1) for channel 137. The Rx WTRU 12 then sends a calibration response 138 to the Tx WTRU 110 that includes a calibration matrix K (1 → 2). Note that this calibration matrix K (1 → 2) is then applied at Tx WTRU1 110 as the baseband gain or phase compensation factor for transmission to Rx WTRU 120. Calibration matrix K (2 → 1) is applied at Rx WTRU 120 again as baseband gain / phase correction factor when Rx WTRUs transmit signals to Tx WTRU 110. The channel is now calibrated and ready for packet exchange.

데이터 패킷 교환을 개시하기 위하여, Tx WTRU(110)는 요청(139)을 Rx WTRU(120)에 송신하고, Rx WTRU(120)는 변조 및 코딩 기술(MCS) PPDU(140)를 전달함으로써 응답한다. Tx WTRU(110)는 스티어링 행렬 V를 계산하기 위하여 캘리브레이션 행렬 K(1→2)를 사용하고, 패킷 데이터 전달(142)이 시작된다.To initiate the data packet exchange, the Tx WTRU 110 sends a request 139 to the Rx WTRU 120, which responds by conveying a Modulation and Coding Technique (MCS) PPDU 140. . Tx WTRU 110 uses calibration matrix K (1 → 2) to calculate steering matrix V, and packet data transfer 142 begins.

종래에는 스마트 안테나 기술의 사용을 고려하지 않았다. 스마트 안테나, 특히 빔형성은 방사 패턴의 지향성 또는 그 민감성을 제어하는 송신기 또는 수신기와 더불어 사용하는 신호 처리 기술이다. 신호를 수신하는 경우, 빔형성은 원하는 신호들의 방향에서의 이득은 증가시키고, 간섭 및 잡음 방향의 이득은 감소시킬 수 있다. 신호를 송신하는 경우, 빔형성은 신호가 전달되는 방향으로 이득을 증가시킬 수 있다. 빔형성 가능 안테나들이 MIMO와 조합되는 경우, 사용가능한 안테나 맵핑의 수는 매우 증가된다.Conventionally, the use of smart antenna technology has not been considered. Smart antennas, in particular beamforming, are signal processing techniques used in conjunction with transmitters or receivers that control the directivity of radiation patterns or their sensitivity. When receiving a signal, beamforming can increase the gain in the direction of the desired signals and reduce the gain in the interference and noise directions. When transmitting a signal, beamforming may increase the gain in the direction in which the signal is delivered. When beamable antennas are combined with MIMO, the number of available antenna mappings is greatly increased.

빔형성 안테나들이 WTRU에 포함되는 경우, 사용가능한 안테나 맵핑들의 수는 매우 커질 수 있다. 2 개의 WTRU들 간의 통신 링크를 최적화하기 위하여, 송신기 및 수신기 양쪽 모두에서 적절한 안테나 맵핑을 선택할 필요가 있다.If beamforming antennas are included in the WTRU, the number of available antenna mappings can be very large. In order to optimize the communication link between two WTRUs, it is necessary to select the appropriate antenna mapping at both the transmitter and the receiver.

그러므로, 복수의 빔형성 안테나를 구비한 MIMO 사용가능 무선 장치에서 사용가능한 다양한 안테나 맵핑들을 효과적으로 이용하는 방법 및 장치가 요청된다.Therefore, what is needed is a method and apparatus for effectively utilizing the various antenna mappings available in a MIMO capable wireless device having a plurality of beamforming antennas.

본 고안은, 안테나 맵핑을 선택하기 위한 다중-입력/다중-출력(MIMO) 무선 송신/수신 유닛(WTRU)이다. 안테나 맵핑은 하나의 안테나 빔과 하나의 RF 체인의 조합(combination)이다. 복수의 안테나가 빔 선택기에 결합되고, 상기 복수의 안테나 중 적어도 하나가 빔형성 능력을 가진다. 복수의 무선 주파수(RF) 체인도 역시 빔 선택기에 결합된다. 캘리브레이션 유닛은, 선택된 안테나 맵핑의 채널 캘리브레이션을 수행하기 위해 빔 선택기에 결합된다. 양호하게는, 캘리브레이션 유닛은 채널 추정 및 캘리브레이션 행렬을 계산하기 위한 프로세서와, 추후 이용을 위 해 상기 채널 추정 및 캘리브레이션 행렬을 저장하기 위한 메모리를 포함한다. 빔 선택기는, 측정된 채널 상태에 기초하여 하나의 RF 체인을 하나의 안테나 빔에 선택적으로 결합함으로써 안테나 맵핑을 선택하도록 구성된다.The present invention is a multiple-input / multi-output (MIMO) wireless transmit / receive unit (WTRU) for selecting antenna mapping. Antenna mapping is a combination of one antenna beam and one RF chain. A plurality of antennas are coupled to the beam selector, at least one of the plurality of antennas having beamforming capability. Multiple radio frequency (RF) chains are also coupled to the beam selector. The calibration unit is coupled to the beam selector to perform channel calibration of the selected antenna mapping. Preferably, the calibration unit comprises a processor for calculating the channel estimation and calibration matrix, and a memory for storing the channel estimation and calibration matrix for later use. The beam selector is configured to select antenna mapping by selectively coupling one RF chain to one antenna beam based on the measured channel condition.

아래의 명세서에 기재되는 실시예와 첨부되는 도면을 참조하여, 본 고안의 보다 상세한 설명이 이루어질 것이다.With reference to the embodiments described in the following specification and the accompanying drawings, a more detailed description of the invention will be made.

본 고안의 특징들 및 요소들이 특정한 조합들에서의 바람직한 실시예들로서 기술되었다고 하더라도, 각 특징 및 요소는 단독으로(바람직한 실시예의 다른 특징들 및 요소들없이) 사용될 수 있다. 또는 본 고안의 다른 특징들 및 요소들과 함께 또는 본 고안의 다른 특징들 및 요소들 없는 다양한 조합들에서도 사용될 수 있다.Although the features and elements of the present invention have been described as preferred embodiments in particular combinations, each feature and element may be used alone (without other features and elements of the preferred embodiment). Or in various combinations with or without other features and elements of the present invention.

이하에서는 무선 송/수신 유닛(WTRU)는 사용자 장비, 이동국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 페이저, 또는 무선 환경에서 작동할 수 있는 다른 유형의 기기를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이하에서, 액세스 포인트(AP)는 노드-B, 싸이트 제어기, 기지국, 또는 무선 통신환경에서의 다른 유형의 인터페이스 기기를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 본 명세서에서 사용된, “안테나 맵핑”이라는 용어는 특정한 RF 프로세싱 체인과 함께 안테나의 특정한 조합을 의미하거나, 빔형성 안테나의 경우에 안테나 빔의 조합을 의미한다.In the following, a wireless transmit / receive unit (WTRU) includes, but is not limited to, user equipment, mobile stations, fixed or mobile subscriber units, pagers, or other types of devices capable of operating in a wireless environment. In the following, an access point (AP) includes, but is not limited to, a Node-B, a site controller, a base station, or other type of interface device in a wireless communication environment. As used herein, the term “antenna mapping” means a specific combination of antennas with a particular RF processing chain, or in the case of a beamforming antenna, a combination of antenna beams.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 안테나 맵핑 선택의 방법(200)이 도시되어 있다. WTRU는 현재 사용가능한 안테나 맵핑들의 후보집단으로부터 안테나 맵핑을 선택한다(S210). WTRU는 선택된 안테나 맵핑이 캘리브레이트되었는지 여부를 판정 한다(S220). 만약 안테나 맵핑이 캘리브레이트되지 않은 것으로 판정된다면, WTRU는 선택된 안테나 맵핑을 캘리브레이트한다(S230). 이미 캘리브레이트된 안테나 맵핑 캘리브레이션은 부적절해질 수 있음에 유의해야 한다. 선택된 안테나 맵핑의 캘리브레이션은 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 다음으로 WTRU는 수신 WTRU가 자신의 안테나 맵핑을 변경하였는지 여부를 판정한다(S240). 만약 수신 WTRU가 안테나 맵핑을 변경하였다면, 원한다면, 새로운 송신용 안테나 맵핑을 선택하기 위해 S210 단계로 돌아간다. 만일 수신 WTRU가 자신의 안테나 맵핑을 변경하지 않은 것으로 판정된다면, 송신 WTRU는 선택 및 캘리브레이트된 안테나 맵핑을 사용하여 패킷 데이터 전송을 시작한다(S250). 송신 WTRU가 자신의 안테나 맵핑을 변경할 수 있도록 하기 위해서 S210단계로 돌아온다.2, a method 200 of antenna mapping selection in accordance with the present invention is shown. The WTRU selects an antenna mapping from a candidate group of currently available antenna mappings (S210). The WTRU determines whether the selected antenna mapping has been calibrated (S220). If it is determined that the antenna mapping has not been calibrated, the WTRU calibrates the selected antenna mapping (S230). It should be noted that antenna mapping calibration already calibrated may be inadequate. Calibration of the selected antenna mapping will be described in more detail below. Next, the WTRU determines whether the receiving WTRU has changed its antenna mapping (S240). If the receiving WTRU has changed the antenna mapping, return to step S210 to select a new transmit antenna mapping, if desired. If it is determined that the receiving WTRU has not changed its antenna mapping, the transmitting WTRU starts packet data transmission using the selected and calibrated antenna mapping (S250). Return to step S210 to allow the transmitting WTRU to change its antenna mapping.

도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 안테나 맵핑 선택을 수행하기 위한 제1 WTRU(310) 및 제2 WTRU(320)를 포함하는 무선 통신 시스템(300)이 도시되어 있다. 이하에서는, 본 고안은 송신 WTRU(310)로부터 수신 WTRU(320)로의 다운링크 전송을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 고안은, WTRU(310) 또는 WTRU(320)가 기지국인 경우 뿐만 아니라, 애드 혹 또는 메시 네트워크에서 WTRU(310)가 WTRU(320)와 직접 통신을 하는 경우에도, 업링크 및 다운링크 통신 양자 모두에 동등하게 적용가능하다.Referring to FIG. 3, there is shown a wireless communication system 300 including a first WTRU 310 and a second WTRU 320 for performing antenna mapping selection according to the present invention. In the following, the present invention will be described with reference to downlink transmission from the transmitting WTRU 310 to the receiving WTRU 320. However, the present invention is not only in the case where the WTRU 310 or the WTRU 320 is a base station, but also in the ad hoc or mesh network, even when the WTRU 310 communicates directly with the WTRU 320, the uplink and downlink Equally applicable to both communications.

WTRU(310)는 두개의 RF 체인(312A,312B), 빔 선택기(314), 복수의 안테나(316A-316n)(여기서 n은 1보다 임의의 정수이다.), 및 캘리브레이션 유닛(318)을 포함한다. 본 고안의 일실시예에서 안테나(316A-316n)는 복수의 빔을 생성할 수 있다. WTRU(320)는 두개의 RF 체인(322A, 322B), 빔 선택기(324), 및 복수의 안테나(326A-326m)(여기서 m은 1보다 임의의 정수)을 포함한다. 다시, 본 고안의 실시예에서 안테나(326A-326m) 중 적어도 하나는 복수의 빔을 생성할 수 있다. 특별히 WTRU(320)을 참조하면, 상기에서 도 2를 참조하며 설명한 본 고안의 방법(200)에 따르면, MIMO 송신 및 수신을 위해 빔 조합은 빔 선택기(324)에 의해서 선택된다. 선택된 안테나 맵핑은 빔 선택기(324)로부터의 제어 신호 출력에 따른 송신 및 수신을 위해 활용된다. 빔 선택기(324)는 이하에서 상세히 설명할 캘리브레이션 유닛(328)에서 생성되고 저장되는 품질 메트릭 근거하여 특정한 빔 조합을 선택한다. 본 고안의 WTRU 구성요소는, 집적 회로(IC)로 병합되거나, 또는 상호접속된 복수의 구성요소를 포함하는 회로로 구성될 수도 있다. 본 고안의 실시예가 2개의 RF 체인을 포함하지만, 이는 단지 설명의 편의를 위한 것으로, 다른 개수의 RF 체인이 이용될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.The WTRU 310 includes two RF chains 312A, 312B, beam selectors 314, a plurality of antennas 316A-316n (where n is any integer greater than 1), and a calibration unit 318. do. In one embodiment of the present invention, the antennas 316A-316n may generate a plurality of beams. WTRU 320 includes two RF chains 322A, 322B, beam selector 324, and a plurality of antennas 326A-326m, where m is any integer greater than one. Again, in an embodiment of the present invention at least one of the antennas 326A-326m may generate a plurality of beams. With particular reference to the WTRU 320, according to the method 200 of the present invention described with reference to FIG. 2 above, the beam combination is selected by the beam selector 324 for MIMO transmission and reception. The selected antenna mapping is utilized for transmission and reception in accordance with the control signal output from the beam selector 324. The beam selector 324 selects a particular beam combination based on the quality metric generated and stored in the calibration unit 328, which will be described in detail below. The WTRU component of the present invention may be composed of a circuit including a plurality of components integrated or interconnected into an integrated circuit (IC). Although an embodiment of the present invention includes two RF chains, it is only for convenience of explanation, and it will be understood that other numbers of RF chains may be used.

단순화를 위하여, 도 3은 빔형성 안테나에 설치되는 송신 WTRU(310) 및 수신 WTRU(320) 모두를 도시하며, 그 각각은 세개(3)의 빔을 발생한다. 그러나, 도 3에 도시된 구성은 예로서 제공된 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 임의의 개수의 빔을 갖는 안테나 타입들의 임의의 조합, 또는 빔형성 또는 빔전환 타입이 아닌 안테나가 이용될 수도 있다.For simplicity, FIG. 3 shows both the transmitting WTRU 310 and the receiving WTRU 320 installed in the beamforming antenna, each generating three (3) beams. However, the configuration shown in FIG. 3 is provided as an example, and is not limited thereto. Any combination of antenna types with any number of beams, or an antenna other than the beamforming or beamswitching type, may be used.

안테나는, 스위치드 기생 안테나(SPA), 위상 어레이 안테나 또는 임의 타입의 지향성 빔형성 안테나일 수 있다. SPA는 축소 사이즈로서 WLAN 소자에 적합하도록 한다. SPA가 사용되는 경우, 하나 이상의 수동(passive) 안테나 요소에 결합된 단일 활성 안테나 요소가 사용될 수 있다. 수동 안테나 요소의 임피던스를 조정함으로서 안테나 빔 패턴이 조정되며 임피던스 조정은 안테나 요소에 접속된 스위치 세트를 제어함으로서 수행될 수 있다. 또한, 안테나는 모두 전방향성(omni-directional) 안테나인 다중 안테나를 구비하는 혼성체일 수 있다. 예를 들어, 선택된 물리 간격(physical spacing)을 갖는 세개의 전방향성 안테나가 각 안테나(326A-326m)로 사용될 수 있으며, 전방향성 안테나는 다른 빔 조합을 정의하기 위해 빔 선택기(324)로부터의 제어 신호에 따라 온 오프가 전환될 수 있다.The antenna may be a switched parasitic antenna (SPA), a phased array antenna or any type of directional beamforming antenna. SPA is a reduced size, making it suitable for WLAN devices. If SPA is used, a single active antenna element coupled to one or more passive antenna elements may be used. The antenna beam pattern is adjusted by adjusting the impedance of the passive antenna element and the impedance adjustment can be performed by controlling a set of switches connected to the antenna element. In addition, the antenna may be a hybrid body having multiple antennas, all of which are omni-directional antennas. For example, three omnidirectional antennas with a selected physical spacing may be used for each antenna 326A-326m, which is controlled from the beam selector 324 to define different beam combinations. On and off can be switched according to the signal.

설명하기 위해, 도 3을 참조한다. (본 명세서에서 Tx WTRU로도 언급되는) 송신 WTRU(310)는 2개의 RF 체인(312A, 312B)를 갖는다. 빔 선택기(314)는 여러 개의 전방향성 안테나(316A-316n)를 RF 체인(312A, 312B)에 결합한다. 따라서 송신기 WTRU(310)를 위한 가능한 안테나 맵핑(mapping)의 수는 RF 체인의 수의 n배이다. 수신 WTRU(320)(여기서 Rx WTRU로도 참조됨) 또한 두개의 RF 체인(322A, 322B)을 갖는다. 빔 선택기(124)는 여러개의 빔형성 안테나(326A-326m)를 RF 체인(322A, 322B)에 연결한다. 전술한 바와 같이, 이러한 예시적인 실시예에서는, 각 빔형성 안테나(326A-326m)는 세개의 방향성의 빔을 형성할 수 있다. 그러므로, 수신 WTRU(120)는 m × 빔의 수 × RF 체인 수의 총 안테나 맵핑을 갖는다. 어떤 송신국에든 채택될 수 있는 모든 가능한 안테나 맵핑의 세트는 "수퍼세트"로 칭해지며, 수퍼세트의 크기는 Nsuperset 로 표시된다. Nsuperset 는 매우 클 수 있으며, 주어진 시간에 모든 가능한 안테나 맵핑을 이용하기에 실용가능하지 않을 수 있다.To illustrate, reference is made to FIG. 3. The transmitting WTRU 310 (also referred to herein as a Tx WTRU) has two RF chains 312A and 312B. Beam selector 314 couples several omni-directional antennas 316A-316n to RF chains 312A and 312B. Thus, the number of possible antenna mappings for the transmitter WTRU 310 is n times the number of RF chains. Receive WTRU 320 (also referred to herein as Rx WTRU) also has two RF chains 322A, 322B. Beam selector 124 couples multiple beamforming antennas 326A-326m to RF chains 322A, 322B. As discussed above, in this exemplary embodiment, each beamforming antenna 326A-326m may form three directional beams. Therefore, the receiving WTRU 120 has a total antenna mapping of m × number of beams × number of RF chains. The set of all possible antenna mappings that can be adopted for any transmitting station is called a "superset" and the size of the superset is denoted by N superset . N superset Can be very large and may not be practical to use all possible antenna mapping at a given time.

후보 세트는 수퍼세트의 서브세트이고 주어진 시간에서의 선택 가능한 안테나 맵핑의 집합이다. 바람직하게는, 후보 세트의 크기는 8 에서 32 사이의 안테나 맵핑으로 한정된다. 후보 세트는 정적이지 않으며, 오히려 동적이고, 변화하는 채널 조건을 반영하도록 시간에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 송신국은 현재 또는 계속적으로 또는 주기적으로 후보 세트에서의 모든 안테나 맵핑의 채널 조건을 모니터링할 수 있고, 측정된 채널 조건이 미리결정된 시간에 대한 미리결정된 임계치를 충족시키지 못할 경우 송신국은 후보 세트를 수정할 수 있다. 이는 현재 후보 세트로부터 몇개의 안테나 맵핑을 버리고, 몇개의 새로운 안테나 맵핑을 도입하고, 및/또는 몇개의 안테나 맵핑을 유지시킴으로써 수행될 수 있다. 고속 이동 애플리케이션에 있어서, 후보 세트는 감축되거나 안테나 맵핑의 선택이 완전히 정지될 수 있다.The candidate set is a subset of the superset and a set of selectable antenna mappings at a given time. Preferably, the size of the candidate set is limited to antenna mapping between 8 and 32. The candidate set is not static but rather dynamic and can change over time to reflect changing channel conditions. For example, the transmitting station may monitor the channel conditions of all antenna mappings in the candidate set now or continuously or periodically and if the measured channel conditions do not meet the predetermined threshold for a predetermined time. May modify the candidate set. This may be done by discarding some antenna mappings from the current candidate set, introducing some new antenna mappings, and / or maintaining some antenna mappings. For high speed mobile applications, the candidate set may be reduced or the choice of antenna mapping may be stopped completely.

본 고안의 바람직한 실시예에서는, WTRU(310)은 후보 세트로부터 어떤 안테나 맵핑이든 선택할 수 있다. 안테나 맵핑의 선택은 장시간의 기준에 기초한다. 패캣마다의 채널 추적이 수행되지 않고, 그에 따라 안테나 맵핑의 선택은 채널의 빠른 변화 또는 마이크로-구조를 추적하지 않는다. 후보 세트에 있어서 안테나 맵핑의 어떤 변화도 데이타 패킷의 어떤 활성 송신 또는 수신을 벗어나 일어날 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the WTRU 310 may select any antenna mapping from the candidate set. The choice of antenna mapping is based on long term criteria. No channel tracking per packet is performed, so the choice of antenna mapping does not track fast changes in channels or micro-structures. Any change in antenna mapping in the candidate set may occur outside of any active transmission or reception of data packets.

여전히 도 3을 참조하면, 동작 중에, 수신 WTRU(310)의 캘리브레이션 유닛(318)은 현재의 후보 세트의 안테나 빔 또는 빔 조합들 각각에 대해 선택된 품질 메트릭을 측정하고, 품질 메트릭 측정 데이터를 빔 선택기(314)에 출력한다. 빔 선택기(314)는 품질 메트릭 측정에 기초하여 수신 WTRU(320)와의 데이타 통신을 위한 바람직한 안테나 맵핑을 선택한다. 캘리브레이션 유닛(318)은 필요한 경우 주기적인 (또는 비주기적인) 관측 요청, 캘리브레이션 트레이닝 프레임 및 캘리브레이션 요청에 응답하는 관측 PPDUs를 더 발생한다. 상기 캘리브레이션 유닛(318)은 수신된 관측 패킷(sounding packet)들에 기초하여 채널 추정 행렬과 캘리브레이션 행렬을 계산하는 프로세서와, 채널 추정 행렬들과 캘리브레이션 행렬들을 저장하는 메모리를 포함한다. 상기 캘리브레이션 유닛(318)은 바람직하게는 IEEE 802.11 표준 계열, 더 바람직하게는 IEEE 802. 11n 표준과 같은 IEEE 표준에 따라 시그널링과 메시지 송수신을 수행한다.Still referring to FIG. 3, during operation, the calibration unit 318 of the receiving WTRU 310 measures the selected quality metric for each of the antenna beam or beam combinations of the current candidate set, and transmits the quality metric measurement data to the beam selector. To 314. The beam selector 314 selects a preferred antenna mapping for data communication with the receiving WTRU 320 based on the quality metric measurement. Calibration unit 318 further generates observation PPDUs that respond to periodic (or aperiodic) observation requests, calibration training frames, and calibration requests as needed. The calibration unit 318 includes a processor that calculates a channel estimate matrix and a calibration matrix based on the received sounding packets, and a memory that stores the channel estimate matrices and the calibration matrices. The calibration unit 318 preferably performs signaling and message transmission and reception according to IEEE standards such as the IEEE 802.11 family of standards, more preferably the IEEE 802.11n standard.

원하는 안테나 맵핑을 결정하기 위하여 다양한 품질 메트릭들이 사용될 수 있다. 물리 계층(PHY), 매체 접근 계층(MAC) 또는 상위 계층 메트릭들이 적절하다. 바람직한 품질 메트릭들은 채널 추정, 신호대 잡음 간섭비(SNIR), 수신 신호 세기 식별자(RSSI), 단기 데이터 쓰루풋, 패킷 에러율, 데이터율, WTRU 동작 모드, 수신 채널 추정 행렬의 최대 고유치(eigen-value)의 절대값등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Various quality metrics can be used to determine the desired antenna mapping. Physical layer (PHY), media access layer (MAC) or higher layer metrics are appropriate. Preferred quality metrics are channel estimation, signal to noise interference ratio (SNIR), received signal strength identifier (RSSI), short term data throughput, packet error rate, data rate, WTRU mode of operation, maximum eigen-value of the received channel estimation matrix. It includes, but is not limited to, absolute values.

도 2를 참조하여 설명된 안테나 맵핑 선택 방법(200)을 설명하기 위하여, 안테나 맵핑 선택의 신호 타이밍도(400)가 도 4에 도시되어 있다. 제 1 송신 WTRU(410)은 안테나 맵핑(p)를 이용하여 관측 PPDU(430)을 수신 WTRU(420)에 송신한다. 그리고 나서 송신 WTRU(410)는 캘리브레이션을 요청하는 캘리브레이션 트레이닝 프레임(432)을 송신한다. 수신 WTRU(420)는 현재 안테나 맵핑(x)를 이용하고 있으며, CTF(432)에 안테나 맵핑(x)를 이용하여 보내진 관측 PPDU(434)를 가지고 응답한다. 송신 WTRU(410)은 송신 WTRU(410)과 수신 WTRU(420) 양측에서 이용하는 안테나 맵핑, 즉, 안테나 맵핑(p)과 안테나 맵핑(x) 각각을 위하여 채널 추정(436)을 수행한다. 채널 추정 행렬 H(x→p)가 계산된다. 송신 WTRU(410)은 상기 계산된 채널 추정을 포함하는 캘리브레이션 응답(438)을 전송한다. 그리고나서, 상기 수신 WTRU(420)은 자신의 CTF(440)를 상기 송신 WTRU(410)에 전송한다. 상기 송신 WTRU(410)은 관측 PPDU(442)로 응답한다. 수신 WTRU(420)은 채널 추정 H(p→x)과 현재 선택된 안테나 맵핑 K(p→x), K(x→p)에 대한 캘리브레이션 행렬을 계산(444)하기 위해 상기 관측 PPDU(442)를 이용한다. 그리고 나서 수신 WTRU(420)는 캘리브레이션 응답(446)을 송신 WTRU 410에 전송한다. 상기 캘리브레이션 응답(446)은 송신 WTRU(410)에 대한 관심대상의 채널 캘리브레이션 행렬, 즉, K(p→x)을 포함한다. 안테나 맵핑 p→x는 448에서 캘리브레이트된다.To illustrate the antenna mapping selection method 200 described with reference to FIG. 2, a signal timing diagram 400 of antenna mapping selection is shown in FIG. 4. The first transmitting WTRU 410 transmits the observation PPDU 430 to the receiving WTRU 420 using antenna mapping p. The transmitting WTRU 410 then transmits a calibration training frame 432 requesting calibration. The receiving WTRU 420 is currently using antenna mapping x and responds to the CTF 432 with the observation PPDU 434 sent using the antenna mapping x. The transmitting WTRU 410 performs channel estimation 436 for each antenna mapping, i.e., antenna mapping (p) and antenna mapping (x), used by both the transmitting WTRU 410 and the receiving WTRU 420. The channel estimation matrix H (x → p) is calculated. Transmitting WTRU 410 transmits a calibration response 438 that includes the calculated channel estimate. The receiving WTRU 420 then sends its CTF 440 to the transmitting WTRU 410. The transmitting WTRU 410 responds with an observation PPDU 442. The receiving WTRU 420 computes the observation PPDU 442 to calculate 444 a calibration matrix for the channel estimate H (p → x) and the currently selected antenna mapping K (p → x), K (x → p). I use it. The receiving WTRU 420 then sends a calibration response 446 to the transmitting WTRU 410. The calibration response 446 includes a channel calibration matrix of interest for the transmitting WTRU 410, ie, K (p → x). Antenna mapping p → x is calibrated at 448.

그리고 나서, 상기 WTRU들은 상기 캘리브레이션된 채널을 이용하여 데이터 패킷 교환 개시가 자유로워 진다. 송신 WTRU(410)은 송신 요청(TRQ, 450)을 수신 WTRU(420)에 전송한다. 수신 WTRU(420)은 안테나 맵핑(x)를 이용하여 송신된 관측 PPDU(452)로 응답한다. 그리고 나서 송신 WTRU(410)는 상기 캘리브레이션 행렬 K(x→p) (454)를 이용하여 스티어링 행렬 V(steering matrix V)를 계산한다. 이에 따라 패킷 데이터 전달(456)이 발생한다.The WTRUs are then free to initiate data packet exchange using the calibrated channel. The transmitting WTRU 410 sends a transmission request (TRQ) 450 to the receiving WTRU 420. The receiving WTRU 420 responds with the observation PPDU 452 transmitted using antenna mapping x. The transmitting WTRU 410 then calculates a steering matrix V using the calibration matrix K (x → p) 454. This results in packet data delivery 456.

채널 품질 메트릭을 이용하여 측정된 채널 상태의 변화, 또는 어느 한 WTRU 이동과 같은 다양한 이유 때문에, 수신 WTRU(420)은 안테나 맵핑을 x 에서 y로 변 경한다(458). 그리고 나서 안테나 맵핑 p→y가 캘리브레이트되었는지를 결정한다. 본 실시예에서는, 상기 안테나 맵핑 p→y가 캘리브레이트되지 않았으므로, 캘리브레이션이 필요하다. 수신 WTRU(420)는 안테나 맵핑 y를 이용하여 관측 PPDU(464)로 응답한다. 송신 WTRU(410)는 안테나 맵핑(p)상에서 관측 PPDU(460)를 송신하고, 그 다음 CTF(462)를 송신한다. 채널 추정 H(y→p)(466)이 송신 WTRU(410)에서 발생하고, 채널 추정을 포함하여 캘리브레이션 응답(468)이 전송되어진다. 그리고 나서 수신 WTRU(420)는 캘리브레이션(470)을 요청하고 송신 WTRU는 관측 PPDU(472)를 수락한다. 수신 WTRU(420)는 채널 추정 H(p→y)와 캘리브레이션 행렬 K(p→y) 및 K(y→p)를 계산한다(474). 그 다음, 송신 WTRU(410)에 대한 관심대상의 캘리브레이션 행렬을 포함하여 캘리브레이션 응답(476)이 송신 WTRU(410)으로 송신된다. 478에서 안테나 맵핑 p→y가 캘리브레이트되고 데이터 패킷 교환이 준비된다.The receiving WTRU 420 changes the antenna mapping from x to y for various reasons, such as a change in channel state measured using the channel quality metric, or any one WTRU movement (458). Then determine if antenna mapping p → y has been calibrated. In this embodiment, since the antenna mapping p → y has not been calibrated, calibration is necessary. The receiving WTRU 420 responds to the observation PPDU 464 using antenna mapping y. Transmitting WTRU 410 transmits observation PPDU 460 on antenna mapping p, and then transmits CTF 462. A channel estimate H (y → p) 466 is generated at the transmitting WTRU 410 and a calibration response 468 is sent including the channel estimate. The receiving WTRU 420 then requests calibration 470 and the transmitting WTRU accepts the observation PPDU 472. The receiving WTRU 420 calculates the channel estimate H (p → y) and the calibration matrix K (p → y) and K (y → p) (474). Then, a calibration response 476 is sent to the transmitting WTRU 410, including the calibration matrix of interest for the transmitting WTRU 410. At 478 the antenna mapping p → y is calibrated and the data packet exchange is ready.

송신 WTRU(410)가 관측(480)을 요청하고, 수신 WTRU(420)가 안테나 맵핑 y를 이용하여 전송된 관측 PPDU(482)로 응답함으로써, 데이터 패킷 교환이 개시된다. 그 다음, 상기 캘리브레이션 K(p→y)에 기초하여 스티어링 행렬(V)이 계산되고, 이에 따라 패킷 데이터 전달(486)이 발생한다.The transmitting WTRU 410 requests the observation 480 and the receiving WTRU 420 responds with the transmitted observation PPDU 482 using antenna mapping y to initiate a data packet exchange. Then, the steering matrix V is calculated based on the calibration K (p → y), resulting in packet data transfer 486.

또 다른 실시예에서는, 데이터 패킷 전달에 앞서, 복수의 안테나 맵핑의 캘리브레이션이 순차적으로 발생한다. 도 4에 도시된 430 내지 448의 캘리브레이션 시그널링과 유사하게, 수신 WTRU는 현재의 후보 세트로부터 선택된 복수의 안테나 맵핑을 이용하여 CTF에 응답할 수 있다. 결과의 캘리브레이션 행렬들은 추후의 참조를 위해 저장될 수 있다. 예를 들어, 송신 WTRU는 안테나 맵핑(f)를 선택하여 CTF를 캘리브레이션을 요구하는 수신 WTRU에 송신할 수도 있다. 수신 WTRU는, 현재의 이용가능한 후보 세트로부터 선택된 각 안테나 맵핑 q, r, s를 이용하여 관측 PPDU로 순차적으로 응답할 수 있다. 송신 WTRU는 안테나 맵핑 f->q, f->r, f->s에 대응하여 채널을 캘리브레이트하고, 패킷 데이터 전송에 앞서, 추후 참조를 위해 캘리브레이션 행렬을 메모리에 저장한다. 만약 수신 WTRU가 그 안테나 맵핑을, 예를 들어 안테나 맵핑 r로 변경하면, 송신 WTRU는 메모리로부터 적절한 캘리브레이션 행렬을 검색하여, 캘리브레이션을 다시 수행하지 않고서 데이터 패킷 전송을 시작할 수 있다. In another embodiment, the calibration of the plurality of antenna mappings occurs sequentially prior to data packet delivery. Similar to the calibration signaling of 430-448 shown in FIG. 4, the receiving WTRU may respond to the CTF using a plurality of antenna mappings selected from the current candidate set. The resulting calibration matrices can be stored for later reference. For example, the transmitting WTRU may select antenna mapping f to transmit the CTF to the receiving WTRU requiring calibration. The receiving WTRU may respond sequentially to the observation PPDU using each antenna mapping q, r, s selected from the currently available candidate set. The transmitting WTRU calibrates the channel in response to antenna mappings f-> q, f-> r, f-> s, and stores the calibration matrix in memory for later reference prior to packet data transmission. If the receiving WTRU changes its antenna mapping, e.g., antenna mapping r, the transmitting WTRU may retrieve the appropriate calibration matrix from memory and begin transmitting data packets without performing calibration again.

대안으로서, 다중 안테나 맵핑의 캘리브레이션은 병렬적으로(즉 동시에) 발생하여 시그널링을 감소시킬 수 있다. 이 실시예에서, 예를 들어 맵핑 b와 같은 선택된 안테나 맵핑을 사용하여 송신 WTRU에 의해 하나의 관측 PPDU가 전송된다. 현재 이용가능한 안테나 맵핑 t, u , v를 갖는 수신 WTRU는 이용가능한 안테나 맵핑 t, u, v 각각을 사용하여 단일 CTF에 응답하고, 각각의 안테나 맵핑 b->t, b->u, b->v에 대해 캘리브레이션 행렬이 계산된다. 이런 식으로, 필요한 캘리브레이션 시그널링이 감소되어 캘리브레이션 지연을 감소시키고 처리량을 증가시킨다.As an alternative, calibration of multiple antenna mappings can occur in parallel (i.e. simultaneously) to reduce signaling. In this embodiment, one observation PPDU is sent by the transmitting WTRU using a selected antenna mapping, for example, mapping b. A receiving WTRU with currently available antenna mappings t, u, v responds to a single CTF using each of the available antenna mappings t, u, v, and each antenna mapping b-> t, b-> u, b- The calibration matrix is calculated for> v. In this way, the required calibration signaling is reduced to reduce calibration delay and increase throughput.

대체 실시예에서, 무선 통신 시스템이 IEEE 802.x 표준을 따르는 경우, 관측 PPDU는 변조 제어 시퀀스(MCS) 비트 필드를 포함한다. 이 MCS 비트 필드는, 현재의 수신 WTRU 안테나 맵핑 후보 세트 크기와, 수신 WTRU에서 현재 선택된 안테나 맵핑을 표시하는 MAC 정보 요소(IE)이다. 양호하게는 MCS 비트 필드는 5비트 길이를 가진다. 선택사항으로서, MCS 비트 필드는, 수신 WTRU가 현재의 안테나 맵핑 후보 세 트를 변경할 것을 송신 WTRU가 요청할 수 있도록 허용하는 1 비트 '반복 길이(run-length) 표시자'를 포함한다.In an alternative embodiment, when the wireless communication system conforms to the IEEE 802.x standard, the observation PPDU includes a modulation control sequence (MCS) bit field. This MCS bit field is a MAC Information Element (IE) indicating the current received WTRU antenna mapping candidate set size and the antenna mapping currently selected at the receiving WTRU. Preferably the MCS bit field is 5 bits long. Optionally, the MCS bit field contains a 1-bit 'run-length indicator' that allows the receiving WTRU to request that the receiving WTRU change the current antenna mapping candidate set.

예를 들어, 만일 송신 WTRU가 그 품질 요건을 만족하는 안테나 맵핑을 수신기에서 찾을 수 없다면, 수신 WTRU가 안테나 맵핑 후보 세트를 바꿀 것을 송신 WTRU가 요청할 수 있다. 이런 상황에서, 만약 수신 WTRU가 그 후보 세트를 바꿀 수 있다면, 수신 WTRU는 새로운 MAC 관리 프레임을 사용하여 그 안테나 맵핑 후보 세트를 즉시 바꿀 것을 표시할 수 있다.For example, if the transmitting WTRU cannot find an antenna mapping at the receiver that satisfies its quality requirements, the transmitting WTRU may request that the receiving WTRU change the antenna mapping candidate set. In this situation, if the receiving WTRU can change its candidate set, the receiving WTRU may indicate to change its antenna mapping candidate set immediately using a new MAC management frame.

송신 WTRU가 어떤 다양한 이유들 때문에 그 후보 세트를 바꾸기를 희망한다면(예를 들어 만약 송신 WTRU가 현재의 이용가능한 후보 세트로부터 그 품질 요건을 만족하는 안테나 맵핑을 찾을 수 없다면), 송신 WTRU는 MAC 관리 프레임을 수신 WTRU에 보냄으로써 후보 세트 변경을 표시할 수 있다. 그러면, 송신 WTRU는 그 안테나 맵핑 후보 세트를 즉시 바꾸고, 새로운 후보 세트 내의 맵핑들 중에서 적절한 안테나 맵핑을 송신용으로 선택할 수 있다.If the transmitting WTRU desires to change its candidate set for some various reasons (eg, if the transmitting WTRU cannot find an antenna mapping that meets its quality requirements from the currently available candidate set), the transmitting WTRU is MAC managed. Candidate set changes may be indicated by sending a frame to the receiving WTRU. The transmitting WTRU may then immediately change its antenna mapping candidate set and select the appropriate antenna mapping for transmission from among the mappings in the new candidate set.

대체 실시예에서, 송신 WTRU는 수신 WTRU가 안테나 맵핑을 전적으로 디스에이블할 것을 요청할 수 있다. 이 요청은 수신 WTRU에 PPDU로 전송될 수 있다. 요청과 함께 PPDU를 수신하면, 수신 WTRU는 그 요청에 응하거나 응하지 않을 수 있다. 승낙은 수신 WTRU에 의해 관측 PPDU로 표시될 수 있다. 수신 WTRU가 그 요청에 응하는 경우, 수신 WTRU에서 현재 선택된 안테나 맵핑은 고정되어 변경되지 않을 것이다.In an alternate embodiment, the transmitting WTRU may request that the receiving WTRU completely disable antenna mapping. This request may be sent as a PPDU to the receiving WTRU. When receiving a PPDU with a request, the receiving WTRU may or may not respond to the request. Acceptance may be indicated by the receiving WTRU as an observation PPDU. If the receiving WTRU responds to the request, the currently selected antenna mapping at the receiving WTRU is fixed and will not change.

도 5를 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 캘리브레이션 트레이닝 프레 임(CTF) PPDU(500)의 PPDU 프레임 형식도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 프레임 형식이 IEEE 802.11n 표준을 따르고 있지만, 본 고안은 임의의 IEEE 표준에도 적용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 채널 캘리브레이션을 위해 수신 WTRU로부터 측정 패킷의 전송을 요청하는데에 CTF가 사용된다. CTF PPDU(500)는, 레거시 숏-트레이닝 필드(L-STF)(510), HT-LTF(520), HT-SIG(530), 데이터 필드(540)를 가진다. L-STF(510)은 레거시(pre-802.11n) 숏 트레이닝 필드와 동일한 형식(format)을 가진다. HT-LTF(520)은 802.11n PHY에서 정의된 필드이고 MIMO 전송 트레이닝과 함께 사용된다. HT-SIG(530)는 802.11n에서 정의된 필드이고 선택된 변조과 부호화 방식 및 MAC 서비스 데이터 유닛(MSDU)의 크기를 표시한다. Referring to FIG. 5, a PPDU frame format diagram of a calibration training frame (CTF) PPDU 500 is shown in accordance with an embodiment of the present invention. Although the frame format shown in FIG. 5 follows the IEEE 802.11n standard, it should be understood that the present invention can be applied to any IEEE standard. The CTF is used to request the transmission of measurement packets from the receiving WTRU for channel calibration. The CTF PPDU 500 has a legacy short-training field (L-STF) 510, an HT-LTF 520, an HT-SIG 530, and a data field 540. The L-STF 510 has the same format as the legacy (pre-802.11n) short training field. The HT-LTF 520 is a field defined in the 802.11n PHY and is used with MIMO transmission training. The HT-SIG 530 is a field defined in 802.11n and indicates the selected modulation and coding scheme and the size of the MAC Service Data Unit (MSDU).

MCS 영역(535)에는 1) PPDU의 전송에 사용되는 선택된 안테나 맵핑의 표시, 2) 전체 후보 세트 측정에 대한 직렬 또는 병렬 요구 표시, 3) 상기 후보 세트 크기를 변경하기 위한 요구 표시와, 4) 수신하는 WTRU의 안테나 맵핑 후보 세트의 갱신 요구에 대한 반복 길이 비트, 5) 안테나 맵핑 선택을 일시적으로 유지하기 위한 수신하는 WTRU에 대한 요구 표시와 같은 캘리브레이션 및 안테나 맵핑 선택과 관련된 정보를 포함하고 있다.The MCS region 535 includes 1) an indication of the selected antenna mapping used for the transmission of the PPDU, 2) a serial or parallel request indication for the full candidate set measurement, 3) a request indication for changing the candidate set size, and 4) Repetition length bits for the update request of the antenna mapping candidate set of the receiving WTRU, 5) information related to calibration and antenna mapping selection, such as a request indication for the receiving WTRU to temporarily maintain the antenna mapping selection.

도 6을 참조하면, 관측 PPDU(600) 프레임 포맷을 도시하고 있다. 또한, 도시된 프레임 포맷이 IEEE 802.11n 규격을 따르고 있지만, 본 고안은 임의의 IEEE 규격에 적용될 수 있는 점에 주목할 필요가 있다. 이 관측 PPDU는 L-STF(legacy short-training field)(610), HT-LTF(high-throughput long training field)(615), HT-SIG(high-throughput SIGNAL field)(620), 변조 제어 시퀀스(MCS; Modulation and Control Sequence) 영역(625)과 이에 후속하는 복수 개의 추가의 HT-LTF(6301∼630N), 및 데이터 영역(635)을 포함하고 있다. HT-SIG(620)는 후보 세트의 크기를 나타내는 2 비트와, PPDU 내에 포함되는 HT-LTF(630)의 총 갯수를 나타내는 5 비트를 포함한다. 따라서, 후보 세트의 각각의 안테나 맵핑을 위한 하나의 HT-LTF가 PPDU 내에 포함될 수 있다. 바람직하게, 전술한 바와 같이 상기 후보 세트의 크기는 작게는 1, 크게는 32일 수 있다. PPDU 내의 HT-LTF(615, 630)의 각각은 상기 후보 세트로부터 선택된 상이한 안테나 맵핑을 이용하여 전송된다. HT-LTF(615) 뿐만 아니라 데이터 영역(635)의 전달시에 사용되는 선택된 안테나 맵핑은 MCS 영역(625) 내에 나타내고 있다. 상기 MCS 영역은 또한 1) 수신국에서의 연속된 안테나 맵핑 선택의 HOLD/RELEASE 요구, 2) 이전에 수신된 HOLD/RELEASE 요구에 응답하여 안테나 맵핑 변경의 HOLD/RELEASE 확인, 3) 풀 후보 세트 검색을 위한 CTF(Calibration Training Frame)에서 이전에 수신된 요구의 확인, 및 4) 상기 후보 세트 크기 변경에 대해 CTF에서 이전에 수신된 요구의 확인을 나타내기 위한 추가의 비트를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, an observation PPDU 600 frame format is illustrated. In addition, although the illustrated frame format follows the IEEE 802.11n standard, it should be noted that the present invention can be applied to any IEEE standard. This observation PPDU includes a legacy short-training field (L-STF) 610, a high-throughput long training field (615), a high-throughput signal field (620), and a modulation control sequence. and it includes; (MCS Modulation and Control Sequence) region 625, and this plurality of additional subsequent of HT-LTF (630 1 ~630 N ), and a data area 635. The HT-SIG 620 includes two bits indicating the size of the candidate set and five bits indicating the total number of HT-LTFs 630 included in the PPDU. Thus, one HT-LTF for each antenna mapping of the candidate set may be included in the PPDU. Preferably, as described above, the size of the candidate set may be smaller than 1 and larger than 32. Each of the HT-LTFs 615, 630 in the PPDU is transmitted using a different antenna mapping selected from the candidate set. The selected antenna mapping used in the transfer of the data region 635 as well as the HT-LTF 615 is shown in the MCS region 625. The MCS region also contains: 1) HOLD / RELEASE request of successive antenna mapping selections at the receiving station, 2) HOLD / RELEASE confirmation of antenna mapping change in response to previously received HOLD / RELEASE request, and 3) pool candidate set search. And 4) additional bits to indicate acknowledgment of the request previously received in the CTF for the candidate set size change.

도 7을 참조하면, 도 6의 관측 PPDU 데이터 프레임의 MAC 프레임 포맷(700)을 도시하고 있다. MAC 영역에는 프레임 제어 영역(705), 기간/ID 영역(710), 수신기 어드레스(RA) 영역(715), 송신기 어드레스(TA) 영역(720), MAC 서비스 데이터 유닛(MSDU) 영역(725) 및 프레임 체크 시퀀스(FCS) 영역(730)을 포함한다. 본 고안의 일 실시예에 있어서, MSDU 영역(725)에는 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이 수 신된 HOLD/RELEASE 요구에 응답하여 안테나 맵핑 변경의 HOLD/RELEASE 확인을 나타내는 비트와 MCS 영역(535)을 포함한다. 후보 세트를 감소시키는 것에 의해 갱신, 캘리브레이션 및 관련 시그널링도 감소될 수 있게 되어, 처리량을 증가시킨다.Referring to FIG. 7, the MAC frame format 700 of the observed PPDU data frame of FIG. 6 is illustrated. The MAC area includes a frame control area 705, a period / ID area 710, a receiver address (RA) area 715, a transmitter address (TA) area 720, a MAC service data unit (MSDU) area 725, and A frame check sequence (FCS) region 730. In an embodiment of the present invention, the MSDU area 725 has a bit indicating the HOLD / RELEASE confirmation of the antenna mapping change and the MCS area 535 in response to the received HOLD / RELEASE request as described above with reference to FIG. It includes. By reducing the candidate set, updates, calibrations and related signaling can also be reduced, increasing throughput.

본 고안의 이러한 특징 및 소자들을 특정 조합의 바람직한 실시예에서 설명하였지만, 당업자라면 본 고안의 바람직한 실시예들의 다른 특징 및 소자들을 구비하지 않고서 각각의 특징이나 소자를 단독으로 사용할 수 있거나 또는 각각의 특징이나 소자는 본 고안의 다른 특징 및 소자들를 구비하거나 구비하고 있지 않고서도 다양한 조합이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although these features and elements of the present invention have been described in the preferred embodiments of the particular combination, those skilled in the art can use each feature or element alone or without each of the features and elements of the preferred embodiments of the present invention. It will be understood that the various elements may be combined with or without the other features and elements of the present invention.

빔형성 안테나들이 WTRU에 포함되는 경우, 사용가능한 안테나 맵핑들의 수는 매우 커질 수 있다. 2 개의 WTRU들 간의 통신 링크를 최적화하기 위하여, 송신기 및 수신기 양쪽에서 적합한 안테나 맵핑을 선택할 필요가 있다. 이에 따라, 복수의 빔형성 안테나를 구비한 MIMO 사용가능 무선 장치에서 사용가능한 다양한 안테나 맵핑들을 효과적으로 이용하는 방법 및 장치가 제공된다.If beamforming antennas are included in the WTRU, the number of available antenna mappings can be very large. In order to optimize the communication link between two WTRUs, it is necessary to select the appropriate antenna mapping at both the transmitter and the receiver. Accordingly, a method and apparatus are provided for effectively utilizing the various antenna mappings available in a MIMO capable wireless device having a plurality of beamforming antennas.

Claims (5)

안테나 맵핑을 선택하기 위한 다중-입력/다중-출력(MIMO) 무선 송수신 유닛(WTRU)으로서, 상기 안테나 맵핑은, 하나의 무선 주파수(RF) 체인과 하나의 안테나 빔의 조합인 것인, 상기 다중-입력/다중-출력 무선 송수신 유닛에 있어서,A multiple-input / multi-output (MIMO) wireless transmit / receive unit (WTRU) for selecting antenna mapping, wherein the antenna mapping is a combination of one radio frequency (RF) chain and one antenna beam. An input / multi-output wireless transmit / receive unit, 적어도 하나의 빔형성 안테나를 포함하는 복수의 안테나와; A plurality of antennas comprising at least one beamforming antenna; 상기 복수의 안테나에 결합된 빔 선택기와;A beam selector coupled to the plurality of antennas; 상기 빔 선택기에 결합되어 신호를 처리하는 복수의 RF 체인과;A plurality of RF chains coupled to the beam selector for processing signals; 상기 빔 선택기에 결합되어 채널 상태를 측정하고 채널을 캘리브레이트하도록 구성된 캘리브레이션 유닛A calibration unit coupled to the beam selector and configured to measure channel conditions and calibrate the channel 을 포함하며, 상기 빔 선택기는 측정된 채널 상태에 기초하여 하나의 RF 체인을 하나의 안테나 빔에 선택적으로 결합시킴으로써 안테나 맵핑을 선택하도록 구성되는 것인, 다중-입력/다중-출력 무선 송수신 유닛.Wherein the beam selector is configured to select antenna mapping by selectively coupling one RF chain to one antenna beam based on the measured channel condition. 제1항에 있어서, 상기 캘리브레이션 유닛은, The method of claim 1, wherein the calibration unit, 채널 상태 측정값에 기초하여 채널 추정 행렬을 계산하고, 상기 계산한 채널 추정 행렬에 기초하여 캘리브레이션 행렬을 계산하도록 구성된 프로세서와; A processor configured to calculate a channel estimation matrix based on channel state measurements and to calculate a calibration matrix based on the calculated channel estimation matrix; 상기 계산한 채널 추정 행렬와 상기 캘리브레이션 행렬을 저장하기 위한 메모리A memory for storing the calculated channel estimation matrix and the calibration matrix 를 포함하는 것인, 다중-입력/다중-출력 무선 송수신 유닛.A multiple-input / multi-output wireless transmit / receive unit comprising a. 제2항에 있어서, 상기 캘리브레이션 유닛은, 복수의 안테나 맵핑을 캘리브레이트하고, 상기 계산된 캘리브레이션 행렬을 추후의 이용을 위하여 상기 메모리에 저장하도록 더 구성된 것인, 다중-입력/다중-출력 무선 송수신 유닛.3. The multiple-input / multi-output radio transceiver of claim 2, wherein the calibration unit is further configured to calibrate a plurality of antenna mappings and to store the calculated calibration matrix in the memory for later use. unit. 제1항에 있어서, 상기 캘리브레이션 유닛은, 장시간 채널 측정값에 기초하여 상기 WTRU에 의한 선택을 위한 가용 안테나 맵핑들의 후보 세트를 조절하도록 더 구성된 것인, 다중-입력/다중-출력 무선 송수신 유닛.2. The multiple-input / multi-output wireless transmit / receive unit of claim 1, wherein the calibration unit is further configured to adjust a candidate set of available antenna mappings for selection by the WTRU based on long time channel measurements. 제1항에 있어서, 상기 캘리브레이션 유닛은, 선택된 안테나 맵핑의 캘리브레이션 행렬을 계산하도록 더 구성된 것인, 다중-입력/다중-출력 무선 송수신 유닛.The multi-input / multi-output wireless transmit / receive unit of claim 1, wherein the calibration unit is further configured to calculate a calibration matrix of the selected antenna mapping.
KR2020060023316U 2005-04-07 2006-08-30 Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings KR200430280Y1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2020060023316U KR200430280Y1 (en) 2005-04-07 2006-08-30 Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60/669,048 2005-04-07
KR2020060023316U KR200430280Y1 (en) 2005-04-07 2006-08-30 Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060032067A Division KR101357948B1 (en) 2005-04-07 2006-04-07 Method and apparatus for antenna mapping selection in mimo-ofdm wireless networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR200430280Y1 true KR200430280Y1 (en) 2006-11-13

Family

ID=41778656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020060023316U KR200430280Y1 (en) 2005-04-07 2006-08-30 Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR200430280Y1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101046691B1 (en) 2007-10-19 2011-07-05 삼성전자주식회사 Receiving device and method of multiple input multiple output system
KR102056820B1 (en) * 2016-03-10 2019-12-17 퀄컴 인코포레이티드 Techniques for Increasing Throughput for Channel Bonding

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101046691B1 (en) 2007-10-19 2011-07-05 삼성전자주식회사 Receiving device and method of multiple input multiple output system
KR102056820B1 (en) * 2016-03-10 2019-12-17 퀄컴 인코포레이티드 Techniques for Increasing Throughput for Channel Bonding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9178580B2 (en) Method and apparatus for antenna mapping selection in MIMO-OFDM wireless networks
KR101381458B1 (en) Method and apparatus for antenna mapping selection in mimo-ofdm wireless networks
CA2580016C (en) Measurement support for a smart antenna in a wireless communication system
KR20070094670A (en) Method and apparatus for selecting a beam combination of multiple-input multiple-output antennas
CN101124734A (en) Method and apparatus for selecting a beam combination of multiple-input multiple-output antennas
KR200430280Y1 (en) Multiple-in/multiple-out(mimo) wireless transmit/receive unit(wtru) for optimizing antenna mappings
AU2013270503A1 (en) Method and Apparatus for Antenna Mapping Selection in MIMO-OFDM Wireless Networks

Legal Events

Date Code Title Description
U107 Dual application of utility model
REGI Registration of establishment
T201 Request for technology evaluation of utility model
T701 Written decision to grant on technology evaluation
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131001

Year of fee payment: 8

EXTG Extinguishment