KR20050013624A

KR20050013624A - Ｍｉｍｏｏｆｄｍ 통신 시스템들에서의 다어버시티 전송모드들

Info

Publication number: KR20050013624A
Application number: KR10-2004-7021117A
Authority: KR
Inventors: 제이 알. 왈튼; 존 더블유. 켓춤
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-02-04
Also published as: TW200408216A; RU2005101415A; KR20120003508A; CA2490520A1; RU2325757C2; TW201004177A; CN100459453C; MXPA05000098A; JP2011050074A; HK1084515A1; WO2004002011A1; BR0312090B1; AU2008255260A1; AU2008255260B8; US7095709B2; EP2254262A3; US20060193268A1; CA2490520C; UA86927C2; JP5080628B2

Abstract

신뢰성을 개선하기 위해서 다수의 다이버시티 전송 모드들을 사용하는 데이터 송신 기술들이 제시된다. 송신기에서, 하나 또는 그 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해서, 특정 다이버시티 전송 모드가 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 선택된다. 이러한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드, 월쉬 다이버시티 전송 모드, 공간 시간 전송 다이버시트(STTD) 전송 모드, 월쉬-STTD 전송 모드를 포함한다. 각각의 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수 공간, 또는 이들의 조합들 상에서 데이터를 리던던트하게 전송한다. 각 데이터 스트림은 코딩 및 변조되어 변조 심벌들을 제공하고, 이러한 변조 심벌들은 선택된 다이버시티 전송 모드에 따라 추가로 처리되어 전송 심벌들을 제공한다. OFDM에 있어서, 모든 데이터 스트림들에 대한 전송 심벌들은 추가로 OFDM 변조되어 데이터 송신을 위해 사용되는 각각의 송신 안테나에 대한 전송 심벌들 스트림을 제공한다.

Description

ＭＩＭＯＯＦＤＭ 통신 시스템들에서의 다어버시티 전송 모드들{DIVERSITY TRANSMISSION MODES FOR MIMO OFDM COMMUNICATION SYSTEMS}

무선 통신 시스템들이 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 타입들을 제공하기 위해서 널리 사용된다. 이러한 시스템들은 다수의 사용자들과 순차적으로 또는 동시에 통신을 지원할 수 있는 다중 접속 시스템들이다. 이러한 다중 접속은 총 가용 동작 대역폭 및 전송 전력에 의해 정량화 될 수 있는 가용 시스템 자원들을 공유함으로서 달성된다.

다중 접속 시스템은 다수의 사용자 단말들과 통신하는 다수의 접속 포인트들(또는 기지국들)을 포함한다. 각각의 접속 포인트에는 데이터를 송신 및 수신하기 위한 하나 또는 복수의 안테나들이 제공된다. 유사하게, 각각 단말에는 하나 또는 복수의 안테나들이 제공된다.

주어진 접속 포인트 및 주어진 단말 사이의 전송은 데이터 송신 및 수신을 위해 사용되는 안테나들의 수에 의해 특징지워진다. 특히, 접속 포인트 및 단말쌍은 (1) 다수의(N_T) 송신 안테나 및 다수의(N_R) 수신 안테나들이 데이터 송신을 위해 사용되는 경우에는 다중-입력 다중-출력(MIMO)으로, (2) 다수의 송신 안테나 및 하나의 수신 안테나가 사용되는 경우에는 다중-입력 단일-출력(MISO)으로, (3) 하나의 송신 안테나 및 다수의 수신 안테나들이 사용되는 경우에는 단일-입력 다중-출력(SIMO)으로, (4) 하나의 송신 안테나 및 하나의 수신 안테나가 사용되는 경우에는 단일-입력 단일-출력(SISO)으로 간주될 수 있다.

MIMO 시스템에서, N_T개의 송신안테나 및 N_R개의 수신 안테나들에 의해 형성되는 MIMO 채널은 N_S개의 독립 채널들로 분해될 수 있고, 여기서 N_S≤min{N_T,N_R} 이다. N_S개의 독립 채널들 각각은 MIMO 채널의 공간 서브채널로 지칭되고, 하나의 차원에 대응된다. MIMO 시스템은 다중 송신 및 수신 안테나들에 의해 발생된 추가적인 차원들이 이용되는 경우에 개선된 성능(예를 들면, 증가된 전송 용량 및/또는 보다 큰 신뢰성)을 제공할 수 있다. MISO 시스템에서, 단지 하나의 공간 서브채널만이 데이터 송신을 위해 가용될 수 있다. 그러나, 다중 송신 안테나들은 수신기에 의한 정확한 수신 가능성을 개선하는 방식으로 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다.

광대역 공간 서브채널은 페이딩 및 다중 경로와 같은 다양한 인자들로 인해 상이한 채널 조건들에 직면하게된다. 따라서, 각각의 공간 서브채널은 전체 시스템 대역폭에 대해 상이한 주파수에서 상이한 채널 이득에 의해 특징지워지는 주파수 선택적 페이딩을 겪게된다. 주파수 선택적 페이딩은 심벌간 상호간섭(ISI)을야기시킨다는 것이 공지되어 있고, 여기서 심벌간 상호간섭은 수신 신호의 각 심벌이 수신된 신호의 뒤이은 심벌들에 대해 왜곡으로서 작용하는 현상을 지칭한다. ISI 왜곡은 수신된 심벌들을 정확하게 탐지하는 능력을 손상시킴으로써 성능을 저하시킨다.

주파수 선택적 페이딩을 극복하기 위해서, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 방식이 OFDM 서브밴드, 주파수 빈, 또는 주파수-서브채널들로 지칭될 수 있는 N_F개의 서브밴드들로 전체 시스템 대역폭을 효과적으로 분할하기 위해서 사용된다. 각각의 서브밴드는 데이터가 변조되는 각각의 서브캐리어와 관련된다. 하나의 서브밴드의 대역폭에 의존하는 인터벌 각각에 대해서, 변조 심벌은 N_F개의 서브밴드들 각각에서 전송된다.

다중 접속 시스템에 있어서, 주어지 접속 포인트는 상이한 시간들에서 상이한 수의 안테나들을 갖는 단말들과 통신할 수 있다. 또한, 접속 포인트 및 단말들 사이의 통신 채널들의 특성들은 단말에 따라 일반적으로 변화하며, 또한 이동 단말들에 대해서 시간에 따라 추가적으로 변화된다. 따라서, 상이한 전송 방식들이 상이한 단말들에 대해 그들의 능력 및 요구조건들에 따라 요구된다.

따라서, 수신기 장치의 능력 및 채널 조건들에 따라 다수의 다이버시티 통신 모드들을 사용하여 데이터를 전송하는 기술이 필요하다.

본 발명은 데이터 통신에 관한 것으로서, 특히 MIMO OFDM 시스템들에서 다수의 다이버시티 전송 모드들을 사용하는 데이터 송신에 대한 기술에 관한 것이다.

도1은 다수의 사용자들을 지원하는 다중 접속 시스템에 대한 다이아그램이다.

도2는 접속 포인트 및 2개의 단말들에 대한 실시예를 보여주는 블록 다이아그램이다.

도3은 송신기 유닛의 블록 다이아그램이다.

도4는 주파수 다이버시티 방식을 구현하기 위해 사용되는 TX 다이버시티 프로세서의 블록 다이아그램이다.

도5는 월쉬 다이버시티 방식을 구현하는데 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서의 블록 다이아그램이다.

도6은 STTD 방식을 구현하는데 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서의 블록 다이아그램이다.

도7은 반복된 월쉬-STTD 방식을 구현하는데 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서의 블록 다이아그램이다.

도8는 비-반복 월쉬-STTD 방식을 구현하는데 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서의 블록 다이아그램이다.

도9는 수신기 유닛의 블록 다이아그램이다.

도10은 RX 다이버시티 프로세서에 대한 블록 다이아그램이다.

도11은 월쉬 다이버시티 방식을 위해 사용될 수 있는, RX 다이버시티 프로세서내의 RX 안테나 프로세서에 대한 블록 다이아그램이다.

도12는 비-반복 월쉬STTD 방식을 위해 사용될 수 있는, RX 다이버시티 프로세서내의 RX 서브밴드 프로세서에 대한 블록 다이아그램이다.

본 명세서에서는 데이터 송신의 신뢰성을 개선시킬 수 있는 방식으로 데이터를 전송하는 기술들이 제시된다. MIMO OFDM 시스템은 데이터 송신을 위해 다수의 동작 모드들을 지원하도록 설계될 수 있다. 이러한 전송 모드들은 다이버시티 전송 모드들을 포함할 수 있고, 다이버시티 전송 모드는 임의의 데이터 송신(예를 들면, 오버헤드 채널, 열악한 채널 조건 등)에 대한 보다 높은 신뢰성을 제공하기 위해 사용된다. 다이버시티 전송 모드들은 다수의 송신 안테나들로부터 전송되는 다수의 신호들 사이에서 직교성을 설정하기 위해서 전송 다이버시티를 달성하려는 시도를 수행한다. 송신된 신호들 사이에서의 직교성은 주파수, 시간, 공간 또는 이들의 조합에서 달성될 수 있다. 전송 모드들은 공간 멀티플렉싱 전송 모드들 및 빔 스티어링 전송 모드들을 포함할 수 있고, 이는 호의적인 채널 조건들 하에서 보다 높은 비트율을 달성하기 위해서 사용될 수 있다.

실시예에서, 무선(예를 들면, MIMO OFDM) 통신 시스템에서 전송용 데이터를 처리하는 방법이 제공된다. 상기 방법에 따라, 하나 또는 그 이상의 데이터 스트림들에 대해 사용하기 위한 특정 다이버시티 통신 모드는 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 선택된다. 각각의 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간 또는 이들의 조합들 상에서 데이터를 리던던트하게 전송한다. 각각의 데이터 스트림은 변조 심벌들을 제공하기 위해서 데이터 스트림에 대해 선택된 코딩 및 변조 방식에 따라 코딩 및 변조된다. 각 데이터 스트림에 대한 변조 심벌들은 전송 심벌들을 제공하기 위해서 선택된 다이버시티 전송 모드에 기반하여 추가로 처리된다. OFDM에 있어서, 모든 데이터 심벌들에 대한 전송 심벌들은 데이터 송신을 위해 사용되는 하나 또는 그 이상의 송신 안테나들 각각에 대한 전송 심벌들 스트림을 제공하기 위해서 추가로 OFDM 변조된다. 파일롯 심벌들은 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM), 시 분할 멀티플렉싱(TDM), 코드 분할 멀티플렉싱(CDM), 또는 이들의 조합을 사용하여 변조 심벌들로 멀티플렉싱된다.

전송 모드들은 예를 들어, (1) 다수의 OFDM 서브밴드들 상에서 변조 심벌들을 리던던트하게 전송하는 주파수 다이버시티 전송 모드, (2) N_T개의 OFDM 심벌 주기들 상에서 각 변조 심벌을 전송하는 월쉬 다이버시티 전송 모드, (3) 다수의 OFDM 심벌 주기들 및 다수의 송신 안테나들 사에서 변조 심벌들을 전송하는 공간 시간 전송 다이버시티(STTD) 전송 모드, 및 (4) 월쉬 다이버시티 및 STTD의 조합을 사용하여 변조 심벌들을 전송하는 월쉬-STTD 전송 모드를 포함할 수 있다. 월쉬 다이버시티 및 월쉬-STTD 전송 모드들에 있어서, 동일한 변조 심벌들이 모든 송신 안테나들 상에서 리던던트하게 전송되거나, 또는 상이한 변조 심벌들이 상이한 송신 안테나들 상에서 전송될 수 있다.

각각의 데이터 스트림은 오버헤드 채널에 대한 것이거나 또는 특정 수신 장치에 대해 타겟화될 수 있다. 각각의 사용자-특정 데이터 스트림에 대한 데이터율은 수신 장치의 전송 능력에 따라 조정될 수 있다. 각 데이터 심벌에 대한 전송 심벌들은 하나 또는 그 이상의 서브밴드들의 각 그룹에서 전송된다.

또 다른 실시예에서, 무선 통신 시스템의 수신기에서 데이터 송신을 처리하는 방법이 제시된다. 상기 방법에 따르면, 복원될 하나 또는 그 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용되는 특정 다이버시티 전송 모드는 초기에 결정된다. 각각에 대해 사용되는 다이버시티 전송 모드는 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 선택된다. 그리고 나서, 각 데이터 스트림에 대한 심벌들은 데이터 복원된 심벌들을 제공하기 위해서 데이터 스트림에 대해 사용되는 다이버시티 전송 모드에 기반하여 처리되고, 여기서 복원된 심벌은 데이터 스트림에 대해 송신기로부터 전송된 변조 심벌들에 대한 평가가다. 각 데이터 스트림에 대한 복원된 심벌들은 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터를 제공하기 위해서 추가로 복조 및 디코딩된다.

본 발명의 다양한 양상들 및 실시예들이 아래에서 상술될 것이다. 본 발명은 추가로 본 발명의 다양한 양상들, 실시예들 및 특징들을 구현하는 방법, 송신 유닛, 수신 유닛, 단말들, 접속 포인트들, 시스템 및 다른 장치들을 추가로 제공하며, 이들은 아래에서 상술될 것이다.

본 발명의 상술한 특징 및 추가적인 특징들은 하기 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 통해 기술될 것이다.

도1은 다수의 사용자들을 지원하는 다중 접속 시스템(100)의 다이아그램이다. 시스템(100)은 다수의 단말들(T)(106)과 통신하는 하나 또는 그 이상의 접속 포인트들(AP)(104)를 포함한다(간략화를 위해, 단지 하나의 접속 포인트만이 도1에 제시됨). 접속 포인트는 기지국, UTRAN, 또는 다른 용어들로 지칭될 수 있다. 단말은 핸드셋, 이동국, 원격국, 사용자 장치(UE), 또는 다른 용어들로 지칭될 수 있다. 각 단말(106)은 소프트 핸드오프시에(소프트 핸드오프가 시스템에 의해 지원되는 경우), 다수의 접속 포인트들(104)과 동시에 통신할 수 있다.

실시예에서, 각 접속 포인트(104)는 다수의 안테나들을 사용하고, (1) 접속 포인트로부터 단말로의 다운링크 전송을 위해 다중 입력(MI)을 그리고 (2) 단말로부터 접속 포인트로의 업링크 전송을 위해 다중 출력(MO)을 나타낸다. 주어진 접속 포인트와의 하나 또는 그 이상의 단말들(106) 셋은 집합적으로 다운링크 전송에 대한 다중 출력을, 그리고 업링크 전송을 위해 다중 입력을 나타낸다.

각각의 접속 포인트(104)는 접속 포인트에서 가용한 다수의 안테나들 및 각 단말에서 가용한 하나 또는 그 이상의 안테나들을 통해 하나 또는 다수의 단말들(106)과 동시에 또는 순차적으로 통신할 수 있다. 활성 통신이 이뤄지지 않는 단말들은 도1에서 단말들(106e-106h)에 대해 점선으로 제시된 바와 같이 접속 포인트로부터 파일롯들 및/또는 다른 시그널링 정보를 수신한다.

다운링크에 있어서, 접속 포인트는 N_T개의 안테나들을 사용하고, 각 단말은 하나 또는 N_R개의 안테나를 접속 포인트로부터의 하나 또는 그 이상의 데이터 스트림들 수신을 위해 사용한다. 일반적으로, N_R은 상이한 다중-안테나 단말들에 대해 상이할 수 있고, 임의의 정수값을 갖는다. N_T개의 송신 안테나들 및 N_R개의 수신 안테나들에 의해 형성되는 MIMO 채널은 N_S개의 독립 채널들로 분해될 수 있고, 여기서 N_S≤min{N_T,N_R} 이다. 각각의 이러한 독립 채널은 MIMO 채널의 공산 서브채널로 지칭된다. 다운링크 데이터 송신을 동시에 수신하는 단말들에는 동일한 수의 수신 안테나들이 제공도리 필요가 없다.

다운링크에 있어서, 주어진 단말에서 수신 안테나들의 수는 접속 포인트에서의 송신 안테나들의 수 이상일 수 있다(즉, N_R≥N_T). 이러한 단말에 있어서, 공간 서브채널들의 수는 접속 포인트에서 송신 안테나들의 수에 의해 제한된다. 각각의 다중 안테나 단말은 접속 포인트의 N_T개의 송신 안테나들 및 그 자신의 N_R개의 수신 안테나들에 의해 형성된 각각의 MIMO 채널을 통해 접속 포인트와 통신한다. 그러나, 동시적인 다운링크 데이터 송신에 대해서 다수의 다중-안테나 단말들이 선택되는 경우에도, 단지 N_S개의 공간 서브채널들만이 다운링크 전송을 수신하는 단말들의 수와 무관하게 이용가능하다.

다운링크에 있어서, 주어진 단말에서 수신 안테나의 수는 접속 포인트에서의 송신 안테나의 수보다 작을 수 있다(즉, N_R〈 N_T). 예를 들어, MISO 단말에 다운링크 데이터 송신을 위해 하나의 수신 안테나(N_R=1)가 제공된다. 그리고 나서, 접속 포인트는 하나 또는 그 이상의 MISO 단말들과 동시에 통신하기 위해서 다이버시티, 빔 스티어링, 공간 분한 다중 접속(SDMA), 또는 다른 전송 기술들을 사용할 수 있다.

업 링크에 있어서, 각 단말은 업링크 데이터 송신을 위해 하나의 안테나 또는 다수의 안테나들을 사용할 수 있다. 각 단말은 또한 업 링크 전송을 위해 모든또는 그 가용 안테나들의 서브셋만을 사용할 수 있다. 주어진 순간에, 업 링크를 위한 N_T개의 송신 안테나들이 하나 또는 그 이상의 활성 단말들에 의해 사용되는 모든 안테나들에 의해 형성된다. 그리고 나서, MIMO 채널이 모든 활성 단말들로부터의 N_T개의 송신 안테나들 및 접속 포인트의 N_R개의 수신 안테나들에 의해 형성된다. 공간 서브채널들의 수는 송신 안테나들의 수에 의해 제한되고, 이는 접속 포인트에서 수신 안테나들의 수에 의해 일반적으로 제한된다(즉, N_S≤min{N_T,N_R}).

도2는 접속 포인트(104) 및 2개의 단말들(106)에 대한 실시예의 블록 다이아그램이다. 다운링크상의 접속 포인트(104)에서, 데이터 소스(208)로부터의 사용자-특정 데이터와 같은 트래픽 데이터, 시그널링 등과 같은 다양한 타입들이 송신(TX) 데이터 프로세서(210)로 제공된다. 그리고 나서, 프로세서(210)는 코딩된 데이터를 제공하기 위해서 하나 또는 그 이상의 코딩 방식들에 기반하여 트래픽 데이터를 포맷팅 및 인코딩한다. 그리고 나서, 코딩된 데이터는 변조 심벌들(즉, 변조 데이터)을 제공하기 위해서 하나 또는 그 이상의 변조 방식에 따라 인터리빙 및 변조된다. 데이터율, 코딩, 인터리빙 및 심벌 매핑은 제어기(230) 및 스케줄러(234)에 의해 제공되는 제어들에 의해 결정된다. TX 데이터 프로세서(210)에 의한 처리는 아래에서 상술될 것이다.

그리고 나서, 송신 프로세서(220)는 전송 심벌들을 제공하기 위해서 변조 심벌들 및 파일롯 데이터를 수신 및 처리한다. 파일롯 데이터는 공지된 방식으로 처리된 공지된 데이터이다. 특정 실시예에서, 프로세서(220)에 의한 처리는 (1) 전송 심벌들을 제공하기 위해서 단말로의 데이터 송신을 위해 선택된 하나 또는 그 이상의 전송 모드들에 기반하여 변조 심벌들을 처리하고, (2) 전송 심벌들을 제공하기 위해서 전송 심벌들을 OFDM 처리하는 것을 포함한다. 송신기 프로세서(220)에 의한 이러한 처리는 아래에서 상술될 것이다.

송신 프로세서(220)는 전송 심벌들의 N_T스트림들을 N_T송신기들(TMTR)(222a-222t)로 제공하고, 각 안테나에 대한 하나의 송신기는 데이터 송신을 위해 사용된다. 각각의 송신기(222)는 하나 또는 그 이상의 아날로그 신호들로 그 전송 심벌 스트림을 컨버팅하고, 무선 통신 채널 상에서 전송에 적합한 각각의 다운링크 변조 신호를 발생시키기 위해서 아날로그 신호들을 추가로 조절(예를 들면, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅)한다. 그리고 나서, 각각의 다운링크 변조된 신호는 각각의 안테나(224)를 통해 단말들로 전송된다.

각 단말(106)에서, 접속 포인트의 다중 송신 안테나들로부터의 다운링크 변조 신호들은 단말에서 가용한 하나 또는 다수의 안테나들(252)에 의해 수신된다. 각 안테나(252)로부터 수신된 신호는 각각의 수신기(RCVR)(254)로 제공된다. 각각의 수신기(254)는 그 수신된 신호를 조절(예를 들면, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운 컨버팅)하고, 샘플들의 각 스트림을 제공하기 위해서 조절된 신호를 추가로 디지털화한다.

그리고 나서, 수신 프로세서(260)는 복원된 심벌들(즉, 복조된 데이터)을 제공하기 위해서 모든 수신기들(254)로부터의 샘플들 스트림을 수신 및 처리한다.특정 실시예에서, 수신 프로세서(260)에 의해 처리는 (1) 수신된 심벌들을 제공하기 위해서 수신된 송신 심벌들을 OFDM 처리하고, (2) 복원된 심벌들을 획득하기 위해서 선택된 전송 모드(들)에 따라 수신된 심벌들을 처리하는 것을 포함한다. 복원된 심벌들은 접속 포인트에 의해 전송된 변조 심벌들의 평가(estimate)이다. 수신 프로세서(260)에 의한 처리는 아래에서 상술될 것이다.

그리고 나서, 수신(RX) 데이터 프로세서는 단말에 대해 다운링크 상에서 전송된 시그널링 및 사용자-특정 데이터를 획득하기 위해서 복원된 심벌들을 심벌 디매핑, 디인터리빙, 및 디코딩한다. 수신기 프로세서(260) 및 RX 데이터 프로세서(262)는 접속 포인트에서 송신 프로세서(220) 및 TX 데이터 프로세서에 대해 상보적이다.

업 링크상의 단말(106)에서, 데이터 소스(276)로부터의 사용자-특정 데이터, 시그널링 등과 같은 다양한 타입의 트래픽 데이터가 TX 데이터 프로세서(278)로 제공된다. 프로세서(278)는 코딩된 데이터를 제공하기 위해서 그들 각각의 코딩 방식들에 따라 상이한 타입의 트래픽 데이터를 코딩하고, 코딩된 데이터를 추가로 인터리빙한다. 그리고 나서, 변조기(280)는 하나 또는 그 이상의 송신기들(254)로 제공되는 변조 데이터를 제공하기 위해서 인터리빙된 데이터를 심벌 매핑한다. OFDM은 시스템 설계에 따라 업 링크 데이터 송신을 위해 사용될 수도 또는 사용되지 않을 수도 있다. 각각의 송신기(254)는 수신된 변조 데이터를 조절하여, 각각의 업 링크 변조 신호를 발생시키고, 업 링크 변조 신호는 관련 안테나(252)를 통해 접속 포인트로 전송된다.

접속 포인트(104)에서, 하나 또는 그 이상의 단말들로부터의 업 링크 변조 신호들은 안테나들(224)에 의해 수신된다. 각 안테나(224)로 부터의 수신 신호는 수신기(222)로 제공되고, 수신기(222)는 수신된 신호를 조절 및 디지털화하여 각각의 샘플들 스트림을 제공한다. 그리고 나서, 모든 수신기들(222)로부터의 샘플 스트림들은 복조기(240)에 의해 처리되고, (필요에 따라) RX 데이터 프로세서(242)에 의해 추가로 디코딩되어 단말들에 의해 전송된 데이터를 복원한다.

제어기들(230 및 270)는 접속 포인트 및 단말에 각각 동작을 지시한다. 메모리들(232 및 272)은 제어기들(230 및 270) 각각에 의해 사용되는 프로그램 코드들 및 데이터에 대한 저장을 제공한다. 스케줄러(234)는 단말들에 대해 다운링크상에서(가능하게는 업 링크 상에서) 데이터 송신을 스케줄링한다.

명확화를 위해서, 다양한 전송 다이버시티 방식들이 다운링크 전송에 대해 아래에서 구체적으로 기술된다. 이러한 방식들은 업 링크 전송에 대해서 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 영역내에 있다. 또한 명확화를 위해서, 다음 설명에서, 첨자 "i" 는 수신 안테나들에 대한 인덱스로서 사용되고, 첨자 "j" 는 송신 안테나들에 대한 인덱스로서 사용되며, 첨자 "k" 는 MIMO OFDM 시스템에서 서브밴드들에 대한 인덱스로서 사용된다.

송신 유닛

도3은 접속 포인트(104)의 송신부에 대한 일 실시예인 송신기 유닛(300)의 블록 다이아그램이다. 송신 유닛(300)은 (1) 변조 심벌들을 제공하기 위해서 트래픽 및 파일롯 데이터를 수신 및 처리하는 TX 데이터 프로세서(210a), 및 (2) N_T개의 송신 안테나들에 대한 송신 심벌들의 N_T개의 스트림들을 제공하기 위해 변조 심벌들을 추가로 처리하는 송신 프로세서(220a)를 포함한다. TX 데이터 프로세서(210a) 및 송신 프로세서(220a)는 도2에서 각각 TX 데이터 프로세서(210) 및 송신 프로세서(220)의 일 실시예이다.

도3에 제시된 특정 실시예에서, TX 데이터 프로세서(210a)는 인코더(312), 채널 인터리버(314), 및 심벌 매핑 엘리먼트(316)를 포함한다. 인코더(312)는 코딩된 비트들을 제공하기 위해서 하나 또는 그 이상의 코딩 방식들에 기반하여 트래픽 데이터(즉, 정보 비트들)을 수신 및 코딩한다. 이러한 코딩은 데이터 송신의 신뢰성을 증가시킨다.

일 실시예에서, 각 단말에 대한 사용자-특정 데이터 및 각각의 오버헤드 채널에 대한 데이터는 별개의 데이터 스트림들로서 간주된다. 오버헤드 채널들은 방송, 페이징, 및 모든 단말에 의해 수신될 다른 공통 채널들을 포함할 수 있다. 다중 데이터 스트림들도 또한 정해진 단말에 전송될 수 있다. 각각의 데이터 스트림은 그 데이터 스트림을 위해 선택되어진 특정 코딩 방식에 기초하여 독립적으로 코딩될 수 있다. 따라서, 독립적으로 코딩된 다수의 데이터 스트림들은 상이한 오버헤드 채널들 및 단말들을 위해서 인코더(312)에 의해 제공될 수 있다.

각각의 데이터 스트림을 위해 사용될 상기 특정 코딩 방식은 제어기(230)로부터의 코딩 제어에 의해 결정된다. 각각의 단말을 위한 코딩 방식은 예컨대 단말로부터 수신되는 피드백 정보에 기초하여 선택될 수 있다. 각각의 코딩 방식은 순방향 에러 검출(FED) 코드들(예컨대, 순환 중복 검사(CRC) 코드)과 순방향 에러 정정(FEC) 코드들(예컨대, 컨볼루셔널 코드, 터보 코드, 블록 코드 등)의 임의의 결합을 포함할 수 있다. 코딩 방식은 또한 결코 어떠한 코딩도 지정할 수 없을 수 있다. 이진 또는 트렐리스(trellis)에 기초한 코드들이 또한 각각의 데이터 스트림을 위해 사용될 수 있다. 게다가, 컨볼루셔널 및 터보 코드들을 통해, 펑처링이 코드 레이트를 조정하기 위해서 사용될 수 있다. 더 상세히 말하자면, 펑처링이 기지국 코드 레이트 이상으로 코드 레이트를 증가시키기 위해서 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, 각각의 데이터 스트림에 대한 데이터는 초기에 프레임들(또는 패킷들)로 분할된다. 각각의 프레임에 있어서, 데이터는 프레임을 위한 CRC 비트 세트를 생성하는데 사용될 수 있는데, 상기 CRC 비트 세트는 상기 데이터에 첨부된다. 다음으로, 각각의 프레임을 위한 데이터 및 CRC 비트들은 상기 프레임을 위한 코딩된 데이터를 생성하기 위해서 컨볼루셔널 코드나 터보 코드 중 어느 하나로 코딩된다.

채널 인터리버(314)는 하나 이상의 인터리빙 방식들에 기초하여 상기 코딩된 비트들을 수신하여 인터리빙한다. 통상, 각각의 코딩 방식은 상응하는 인터리빙 방식과 연관된다. 이 경우에, 각각의 독립적으로 코딩된 데이터 스트림은 개별적으로 인터리빙될 것이다. 상기 인터리빙은 코딩된 비트들에 대한 시간 다이버시티를 제공하고, 데이터 스트림을 위해 사용된 서브밴드들 및 공간 서브채널들의 평균 SNR에 기초하여 각각의 데이터 스트림이 전송될 수 있게 하고, 각각의 변조 심볼을형성하기 위해 사용되는 코딩된 비트들 사이의 상관관계를 제거한다.

OFDM을 통해서, 채널 인터리버는 단일 OFDM 심볼의 다중 서브밴드들을 통해서나 어쩌면 다중 OFDM 심볼들을 통해서 각각의 데이터 스트림을 위한 코딩된 데이터를 분산시키도록 지정될 수 있다. 채널 인터리버의 목적은 연속적인 코딩된 비트들이 통신 채널에 의해 손상될 가능성이 감소되도록 하기 위해 상기 코딩된 데이터를 랜덤화시키고자 하는 것이다. 정해진 데이터 스트림에 대한 인터리빙 간격이 단일 OFDM 심볼을 스팬할 경우에, 데이터 스트림을 위한 상기 코딩된 비트들은 주파수 다이버시티를 이용하기 위해서 데이터 스트림에 사용되는 서브밴드들에 걸쳐 랜덤하게 분산된다. 인터리빙 간격이 다중 OFDM 심볼들을 스팬할 경우에, 코딩된 비트들은 주파수 및 시간 다이버시티 모두를 이용하기 위해서 데이터-전달 서브밴드들 및 다중-심볼 인터리빙 간격에 걸쳐 랜덤하게 분산된다. WLAN에 있어서, 다중 OFDM 심볼들에 대해 인터리빙함으로써 구현되는 시간 다이버시티는 통신 채널의 예상된 최대 코히어런스 시간이 인터리빙 간격보다 수 배 더 긴 경우에는 중요하지 않을 수 있다.

심볼 매핑 엘리먼트(316)는 변조 심볼들을 제공하기 위해서 하나 이상의 변조 방식들에 따라 상기 인터리빙된 데이터를 수신하여 매핑한다. 각각의 데이터 스트림을 위해서 특정 변조 방식이 사용될 수 있다. 각각의 데이터 스트림을 위한 심볼 매핑이 데이터 심볼들(그것들 각각은 비-이진 값일 수 있음)을 형성하기 위해 q_m개의 코딩되고 인터리빙된 비트들 세트를 그룹화하고 또한 그 데이터 스트림을위해 사용하도록 선택된 변조 방식에 상응하는 신호 배열 내의 포인트에 각각의 데이터 심볼을 매핑시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 선택된 변조 방식은 QPSK, M-PSK, M-QAM, 또는 어떤 다른 변조 방식일 수 있다. 각각의 매핑된 신호 포인트는 복소 값이며 M_m-ary 변조 심볼에 상응하는데, 여기서 M_m은 데이터 스트림 m을 위해 선택된 특정 변조 방식에 상응하며 M_m=2^qm이다. 심볼 매핑 엘리먼트(316)는 각각의 데이터 스트림을 위한 변조 심볼 스트림을 제공한다. 모든 데이터 스트림을 위한 변조 심볼 스트림들은 도 3에서 변조 심볼 스트림 s(n)으로서 총괄해서 도시되어 있다.

표 1은 컨볼루셔널 및 터보 코드들을 사용하여 스펙트럼 효율성 범위(또는 비트 레이트들)을 달성하기 위해 사용될 수 있는 여러 코딩 및 변조 방식들을 기재하고 있다. 각각의 비트 레이트(비트/초/Hertz 또는 bps/Hz 단위)는 코드 레이트와 변조 방식의 특정 결합을 사용하여 달성될 수 있다. 예컨대, 1/2의 비트 레이트가 1/2의 코드 레이트 및 BPSK 변조를 사용하여 달성될 수 있고, 1의 비트 레이트가 1/2의 코드 레이트 및 QPSK 변조를 사용하여 달성될 수 있다.

표 1에서, 목록된 비트 레이트들을 위해 BPSK, QPSK, 16-QAM, 및 64-QAM이 사용된다. DPSK, 8-PSK, 32-QAM, 128-QAM 등과 같은 다른 변조 방식들이 또한 사용될 수 있으며 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 코히어런스 기준이 DPSK 변조 신호를 복조하기 위해 수신기에서 필요하지 않기 때문에 통신 채널이 트랙킹하는데 어려운 경우에는 DPSK(differential phase-shift keying)가 사용될 수 있다. OFDM에 있어서, 변조는 서브밴드에 기초하여 수행될 수 있고, 각각의 서브밴드를 위해 사용될 변조 방식은 독립적으로 선택될 수 있다.

표 1

코드 레이트들과 변조 방식들의 다른 결합이 또한 여러 비트 레이트들을 달성하기 위해서 사용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위 내에 있다.

도 3에 도시된 특정 실시예에서, 전송 프로세서(220a)는 TX 다이버시티 프로세서(320) 및 N_T개의 OFDM 변조기들을 구비한다. 각각의 OFDM 변조기는 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 유닛(330) 및 사이클릭 프리픽스 발생기(332)를 구비한다. TX 다이버시티 프로세서(320)는 하나 이상의 전송 모듈들에 따라 TX 데이터 프로세서(210a)로부터 변조 심볼들을 수신하여 처리함으로써 전송 심볼들을 제공한다.

실시예에서, TX 다이버시티 프로세서(320)는 또한 파일롯 심볼들(즉, 파일롯 데이터)를 수신하고, 상기 파일롯 심볼들을 이용가능한 서브밴드들의 서브 세트에서 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)을 사용하여 전송 심볼들과 멀티플렉싱한다. FDM 파일롯 전송 방식의 예시적인 구현은 표 2에 도시되어 있다. 본 구현에서는, 64개의 서브밴드들이 MIMO OFDM 시스템을 위해 이용가능하고, 서브대역 인덱스들 ±7 및 ±21이 파일롯 전송을 위해 사용된다. 대안적인 실시예에서, 파일롯 심볼들은 예컨대 시분할 멀티플렉싱(TDM), 코드 분할 멀티플렉싱(CDM), 또는 FDM, TDM 및 CDM의 임의의 결합을 사용하여 전송 심볼들과 멀티플렉싱될 수 있다.

TX 다이버시티 프로세서(320)는 각각의 OFDM 변조기에 하나의 전송 심볼 스트림을 제공한다. TX 다이버시티 프로세서(320)에 의한 처리는 아래에서 더 상세히 설명된다.

각각의 OFDM 변조기는 각각의 전송 심볼 스트림 x_j(n)을 수신한다. 각각의 OFDM 변조기 내에서, IFFT 유닛(330)은 상응하는 심볼 벡터를 형성하기 위해서 N_F개의 전송 심볼들로 이루어진 각각의 세트를 스트림 x_j(n)으로 그룹화하고, 역 고속 푸리에 변환을 사용하여 심볼 벡터를 그것이 시간-도메인 표현(OFDM 심볼로 지칭됨)으로 변환한다.

각각의 OFDM 심볼에 있어서, 사이클릭 프리픽스 발생기(332)는 상응하는 전송 심볼을 형성하기 위해서 OFDM 심볼의 일부를 반복한다. 상기 사이클릭 프리픽스는 전송 심볼이 다중경로 지연 확산이 존재하는 경우에 자신의 직교 특성을 유지함으로써 주파수 선택성 페이딩에 의해 야기되는 채널 소산과 같이 해로운 경로 영향에 대해서 성능을 향상시키도록 보장한다. 고정되거나 또는 조정가능한 사이클릭 프리픽스는 각각의 OFDM 심볼을 위해 사용될 수 있다. 조정가능한 사이클릭 프리픽스의 특정 예로서, 시스템은 20 MHz의 대역폭, 50 nsec의 칩 주기, 및 64개의 서브밴드들을 구비할 수 있다. 이러한 시스템에 있어서, 각각의 OFDM 심볼은 3.2 ㎲(또는 64 ×50 nsec)의 지속기간을 가질 것이다. 각각의 OFDM 심볼에 대한 사이클릭 프리픽스는 4칩들(200 nsec)의 증분을 통해 4칩들(200 nsec)의 최소 길이와 16칩들(800 nsec)의 최대 길이를 가질 수 있다. 다음으로, 각각의 전송 심볼은 200 nsec 내지 800 nsec의 사이클릭 프리픽스 동안에 3.4 ㎲ 내지 4.0 ㎲의 범위를 갖는 지속시간을 각각 가질 것이다.

각 OFDM 변조기 내의 사이클릭 프리픽스 발생기(332)는 전송 심볼들의 스트림을 연관된 송신기(222)에 제공한다. 각각의 송신기(222)는 각각의 전송 심볼 스트림을 수신하여 처리함으로써 다운링크 변조 신호를 생성하고, 상기 다운링크 변조 신호는 연관된 안테나(224)로부터 전송된다.

MIMO OFDM 시스템을 위한 코딩 및 변조는 다음의 US 특허 출원들에 더욱 상세히 설명되어 있다.

·2001년 11월 6일에 미국 특허 출원된 제 09/993,087호 "Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Communication System";

·2001년 5월 11일에 미국 특허 출원된 제 09/854,235호 "Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System Utilizing Channel State Information";

·2001년 3월 23일 및 2001년 9월 18일에 각각 미국 특허 출원되었으며 명칭이 동일한 제 09/826,481호 및 제 09/956,449호 "Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System";

·2001년 2월 1일에 미국 특허 출원된 제 09/776,075호 "Coding Scheme for a Wireless Communication System"; 및

·2000년 3월 30일에 미국 특허 출원된 제 09/532, 495호 "High Efficiency, High Performance Communications System Employing Multi-Carrier Modulation".

상기 특허 출원들 모두는 본 출원의 양수인에게 양도되었으며 본 명세서에서 참조문헌으로서 포함된다.

MIMO OFDM 시스템은 데이터 송신을 위한 다수의 동작 모드를 지원하기 위해 설계될 수 있다. 이러한 전송 모드들은 다이버시티 전송 모드들, 공간 멀티플렉싱 전송 모드들, 및 빔 조종 전송 모드들을 포함한다.

공간 멀티플렉싱 및 빔 조종 모드들은 특정의 유리한 채널 상황들에서 보다 높은 비트 레이트를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 전송 모드들은 2002년 2월 26일에 미국 특허 출원된 제 10/085,456호 "Multiple-Input, Multiple-Output(MIMO) Systems with Multiple Transmission Modes"에 더욱 상세히 설명되어 있으며, 상기 미국 특허 출원은 본 출원의 양수인에게 양도되었으며 본 명세서에서 참조문헌으로서 포함된다.

다이버시티 전송 모드들은 특정 데이터 송신에 대한 더 높은 신뢰성을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 다이버시티 전송 모드들은 방송, 페이징, 및 다른 공통 채널들과 같은 다운링크 상의 오버헤드 채널들을 위해 사용될 수 있다. 다이버시티 전송 모드들은 (1)송신기가 통신 채널에 대한 적절한 채널 상태 정보(CSI)를 가지지 않을 때마다, (2)채널 조건들이 충분히 부족하고(예를 들면, 특정 이동성 조건들에서) 더 스펙트럼으로 효율적인 전송 모드들을 지원할 수 없는 경우, 및 (3) 다른 상황들에서 데이터 송신을 위해 사용될 수 있다. 다이버시티 전송 모드들이 터미널들로의 다운링크 데이터 송신을 위해 사용될 때, 각각의 터미널에 대한 레이트 및/또는 파워는 성능을 개선시키기 위해 제어될 수 있다. 다수의 다이버시티 전송 모드들이 지원될수 있고 하기에서 더 상세히 설명된다.

다이버시티 전송 모드들은 다수의 송신 안테나들로부터 전송된 다수의 신호들 사이에서 직교성을 형성함으로써 전송 다이버시티를 수행하는 것을 시도한다. 전송된 신호들 사이의 직교성은 주파수, 시간, 공간, 또는 이들의 임의의 조합에서 달성될 수 있다. 전송 다이버시티는 하기의 처리 기술들 중 하나 또는 이들의 조합을 통해 수행될 수 있다:

●주파수(또는 서브밴드) 다이버시티. OFDM에 의해 제공되는 서브밴드들의 고유의 직교성은 주파수 선택성 페이딩에 대한 다이버시티를 제공하기 위해 사용된다.

●직교 함수들을 사용하는 전송 다이버시티. 월쉬 함수들 또는 임의의 다른 직교 함수들은 전송된 신호들 사이에서 직교성을 형성하기 위해 다수의 송신 안테나들로부터 전송된 OFDM 심볼들에 적용된다. 상기 방식은 본 명세서에서 "월쉬 다이버시티" 방식이라 참조된다.

● 공간 시간 전송 다이버시티(STTD). 공간의 직교성은 MIMO 기술들에 의해 제공되는 높은 스펙트럼 효율에 대한 가능성을 보존하는 동안 송신 안테나 쌍들의 사이에서 형성된다.

일반적으로, 주파수 다이버시티 방식은 주파수 선택성 페이딩을 제거하기 위해 사용될 수 있고 주파수 및 공간의 범위들에서 동작한다. 월쉬 다이버시티 방식 및 STTD 방식은 시간 및 공간의 범위들에서 동작한다.

명확성을 위해, 전술된 처리 기술들 및 그들의 특정 조합들은 예시적인 MIMO OFDM 시스템을 위해 설명될 것이다. 상기 시스템에서, 각각의 액세스 포인트는 데이터를 전송 및 수신하기 위한 4개의 안테나들을 구비하고 각각의 터미널은 하나 또는 다수의 아테나들을 구비할 수 있다.

주파수 다이버시티

도 4는 주파수 다이버시티 방식을 구현하기 위해 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서(320a)의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다. OFDM에 대하여, 서브밴드들은 본질적으로 서로 직교한다. 주파수 다이버시티는 다수의 서브밴드들에 동일한 변조 심볼들을 전송함으로써 수행될 수 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, TX 데이터 프로세서(210)로부터의 변조 심볼들, s(n)은 심볼 반복 유닛(410)에 제공된다. 유닛(410)는 변조 심볼을 위해 제공될 다이버시티(예를 들면, 2중 또는 4중)에 기초하여 각각의 변조 심볼을 반복한다. 디멀티플렉서(412)는 반복된 심볼들 및 파일롯 심볼들을 수신하여 상기 심볼들을 N_T개의 전송 심볼 스트림들로 디멀티플렉싱한다. 각각의 데이터 스트림에 대한 변조 심볼들은 상기 데이터 스트림에 할당된 하나 또는 그이상의 서브밴드들의 개별 그룹을 통해 전송될 수 있다. 사용가능한 서브밴드들 중 일부는 파일롯 전송(예를 들면, FDM을 사용하는)을 위해 지정된다. 선택적으로, 파일롯 심볼들은 TDM 또는 CDM을 사용하는 변조 심볼을 따라 전송될 수 있다.

일반적으로, 적어도 통신 채널의 코히어런스(coherence) 대역폭에 의해 서로 구별되는 서브밴드들의 반복되는 심볼들을 전송하는 것이 바람직하다. 또한, 변조 심볼들은 임의의 갯수의 서브밴드들을 통해 반복될 수 있다. 더 높은 반복 인자는 더 큰 리던던시와 상응하며, 효율을 감소시킴으로써 수신기에서 정확한 수신 가능성을 개선시키는 것과 상응한다.

명확성을 위해, 주파수 다이버시티 방식의 특정 구현은 IEEE 표준 802.11a에 의해 정의되는 특성들의 일부를 가지는 특정 MIMO OFDM에 대하여 하기에서 설명된다. 상기 IEEE 표준에 대한 명세서들은 1999년 9월의 "Part 11:Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications:High-speed Physical Layer in the 5GHz Band"라는 명칭의 문서에 개시되며, 이는 공개적으로 사용가능하고 본 명세서에서 참조로서 통합된다. 상기 시스템은 64개의 서브밴드들을 가지는 OFDM 파형 구조를 갖는다. 상기 64개의 서브밴드들 중 48개의 서브밴드들(±{1,...6,8,...,20,22,...,26}의 인덱스들을 가짐)은 데이터를 위해 사용되고, 4개의 서브밴드들(±{7,21}의 인덱스들을 가짐)은 파일롯을 위해 사용되고, DC 서브밴드(0의 인덱스를 가짐)는 사용되지 않으며, 나머지 서브밴드들은 사용되지 않고 보호 서브밴드들로 제공한다.

테이블 2은 전술된 시스템에 대한 2중 및 4중 주파수 다이버시티를 위한 특정 구현을 도시한다. 2중 주파수 다이버시티에 대하여, 각각의 변조 심볼은 26 또는 27개의 서브밴드들에 의해 구별되는 2개의 서브밴드들을 통해 전송된다. 4중 주파수 다이버시티에 대하여, 각각의 변조 심볼은 13 또는 14개의 서브밴드들에 의해 구별되는 4개의 서브밴드들을 퉁해 전송된다. 다른 주파수 다이버시티 방식들 또한 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 내에 있다.

테이블 2

주파수 다이버시티 방식은 다수의 송신 안테나들을 구비하지 않은 송신기(예를 들면, 터미널)에 의해 사용될 수 있다. 상기 경우에, 하나의 전송 심볼 스트림이 TX 다이버시티 프로세서(310a)에 의해 제공된다. s(n)내의 각각의 변조 심볼은 반복되어 다수의 서브밴드들을 통해 전송된다. 단일-안테나 터미널들에 대하여, 주파수 다이버시티는 주파수 선택성 페이딩이 존재할 때 강한 성능을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

주파수 다이버시티 방식은 다수의 송신 안테나들이 사용가능한 경우에 사용될 수 있다. 이는 개별 서브밴드들 또는 서브밴드 그룹들을 통해 모든 송신 안테나들로부터 동일한 변조심볼들을 전송함으로써 달성된다. 예를 들면, 4개의 송신 안테나 디바이스에서, 모든 제 4 서브밴드는 송신 안테나들 중 하나에 할당될 수 있다. 각각의 송신 안테나는 N_F/4개의 서브밴드들의 개별 그룹과 연관될 것이다. 4중 주파수 다이버시티에 대하여, 각각의 변조 심볼은 4개의 서브밴드들의 세트를 통해 전송될 것이며, 상기 세트는 4개의 서브밴드 그룹들로 구성되고 각각의 그룹은 특정 송신 안테나와 연관된다. 각 세트내의 4개의 서브밴드들은 가능하면 멀리 떨어져서 위치되도록 선택될수 있다. 2중 주파수 다이버시티에 대하여, 각각의 변조는 두개의 서브밴드들의 세트를 통해 전송될 수 있고, 하나의 세트는 두개의 서브밴드 그룹들로 구성된다. 다수의 송신 안테나들을 사용하는 주파수 다이버시티에대한 다른 구현들이 고려될 수 있고 이는 본 발명의 사상내에 있다. 주파수 다이버시티 방식은 하기에서 설명되는 것과 같이, 하나 또는 그이상의 다른 전송 다이버시티 방식들과 결합하여 사용될 수 있다.

월쉬 전송 다이버시티

도 5는 월쉬 다이버시티 방식을 구현하기 위해 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서(320b)의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다. 상기 다이버시티 방식에 대하여, 직교 함수들(또는 코드들)은 시간 직교성을 형성하기 위해 사용되며, 차례로 모든 송신 안테나들을 통한 전체 전송 다이버시티를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이는 송신 안테나들을 통해 동알힌 변조 심볼들을 반복함으로써 달성되며, 하기에서 설명되는 것과 같이 상기 심볼을 각각의 송신 안테나에 대한 서로 다른 직교 함수를 사용하여 시간 확산 함으로써 달성된다. 일반적으로, 월쉬 함수들, 직교 가변 확산 인자(OVSF) 코드들 등과 같은 다양한 직교 함수들이 사용될 수 있다. 명확성을 위해, 월쉬 함수들이 하기의 설명에 사용된다.

도 5에 도시된 실시예에서, TX 데이터 프로세서(210)로부터의 변조 심볼들, s(n)은 디멀티플렉서(510)에 제공되어 상기 심볼들을 N_B개의 변조 심볼 서브스트림들로 디멀티플렉싱하며, 하나의 서브스트림은 데이터 송신을 위해 사용되는 각각의 서브밴드(즉, 각각의 데이터-전달 서브밴드)를 위한 것이다. 각각의 변조 심볼 서브스트림 s_k(n)은 개별 TX 서브밴드 프로세서(520)에 제공된다.

각각의 TX 서브밴드 프로세서(520)내에서, 서브스트림 s_k(n)내의 변조 심볼들은 N_T개의 송신 안테나들(상기 예시적인 시스템에 대하여 상기 N_T=4)에 대한 N_T개의 곱셈기들(524a 부터 524d까지)에 제공된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 하나의 변조 심볼 s_k은 각각의 4-심볼 주기를 위해 모두 4개의 곱셈들(524)에 제공되며, (4T_OFDM)^-1의 심볼 레이트에 상응한다. 각각의 곱셈기는 4개의 칩들을 가지는 서로다른 월쉬 함수(즉, W_j ⁴={w_1j, w_2j, w_3j, w_4j})를 수신하고 상기 곱셈기와 연관된 송신 안테나 j에 할당된다. 각각의 곱셈기는 그후에 심볼 s_k와 월쉬 함수 W_j ⁴를 곱하여 4개의 전송 심볼들, {(s_kㆍw_1j), (s_kㆍw_2j), (s_kㆍw_3j), 및 (s_kㆍw_4j)}을 제공하며, 송신 안테나 j의 서브밴드 k를 통해 4개의 연속적인 OFDM 심볼 주기들내에서 전송될 것이다. 상기 4개의 전송 심볼들은 직교 변조 심볼 s_k과 동일한 크기를 갖는다. 그러나, 시퀀스내의 각 전송 심볼의 부호는 상기 전송 심볼을 생성하기 위해 사용되는 월쉬 칩의 부호에 의해 결정된다. 월쉬 함수는 따라서 4개의 심볼 주기들에 걸쳐 각각의 변조 심볼을 시간 확산하기 위해 사용된다. 각각의 TX 서브밴드 프로세서(520)의 4개의 곱셈기들(524a 부터 524d까지)은 4개의 전송 심볼 서브스트림들을 각각 4개의 버퍼들/멀티플렉서들(530a 부터 530d까지)로 전송한다.

각각의 버퍼/멀티플렉서(530)는 파일롯 심볼들 및 N_BTX 서브밴드 프로세서들(520a 부터 520f까지)로부터 N_B개의 서브밴드들에 대한 N_B개의 전송 심볼 서브스트림들을 수신한다. 각각의 유닛(530)는 그후에 각각의 심볼 주기동안 전송 심볼들 및 파일롯 심볼들을 멀티플렉싱하여 전송 심볼들 x_j(n)의 스트림을 상응하는 IFFT 유닛(330)에 제공한다. 각각의 IFFT 유닛(330)는 전술된 방식으로 개별 전송 심볼 스트림 x_j(n)을 처리한다.

도 5에 도시된 실시예에서, 하나의 변조 심볼은 각각 4-심볼 주기 동안 N_B개의 데이터-전달 서브밴드들의 각각을 통해 모두 4개의 송신 안테나들로부터 전송된다. 4개의 송신 안테나들이 데이터 송신을 위해 사용되면, 월쉬 다이버시티 방식으로 달성되는 스펙트럼 효율은 4중 주파수 다이버시티 방식으로 달성되는 스펙트럼 효율과 동일하며, 따라서 하나의 변조 심볼은 각각의 심볼 주기동안 4개의 데이터-전달 서브밴드들을 통해 전송된다. 4개의 송신 안테나들을 사용하는 월쉬 다이버시티 방식에서, 월쉬 함수의 지속기간 또는 길이는 4개의 OFDM 심볼들이다(W_j ⁴에서 윗첨자에 의해 지정되는 것과 같은). 각각의 변조 심볼내의 정보는 4개의 연속하는 OFDM 심볼들을 통해 분포되기 때문에, 수신기에서의 복조는 4개의 연속하여 수신된 OFDM 심볼들에 기초하여 수행된다.

선택적인 실시예에서, 증가된 스펙트럼 효율은 각각의 송신 안테나를 통해 개별 변조 심볼들(동일한 변조 심볼 대신에)을 전송함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 디멀티플렉서(510)는 각각의 4-심볼 주기동안 4개의 개별 변조 심볼들, s₁, s₂, s₃, 및 s₄을 곱셈기(524a 부터 524d까지)에 제공하도록 설계될 수 있다. 각각의 곱셈기(524)는 서로다른 변조 심볼의 월쉬 함수와 곱하여 4개의 전송 심볼들의 서로다른 시퀀스를 제공할 것이다. 상기 실시예에 대한 스펙트럼 효율은 도 5에 도시된 실시예의 스펙트럼 효율의 4배가 될 것이다. 또다른 예로서, 디멀티플렉서(510)는 각각의 4-심볼 주기 동안 2개의 개별 변조 심볼들(예를 들면, 곱셈기(524a 및 524b)에서 s₁및 곱셈기(524c 및 524d)에서 s₂)을 제공하도록 설계된다.

공간-시간 전송 다이버시티(STTD)

공간-시간 전송 다이버시티(STTD)는 수신기에서 직교성을 유지하면서 두개의 송신 안테나들을 통해 효율적으로 두개의 독립적인 심볼 스트림들을 동시에 전송하는 것을 지원한다. STTD 방식은 따라서 도 5에 도시된 월쉬 전송 다이버시티 방식보다 더 높은 스펙트럼 효율을 제공할 수 있다.

STTD 방식은 하기와 같이 동작한다. s₁및 s₂로 표시되는 두개의 변조 심볼이 주어진 서브밴드를 통해 전송된다고 가정하자. 송신기는 두개의 벡터들및을 발생한다. 각각의 벡터는 개별 송신 안테나(즉, 벡터는 안테나 1로부터 전송되고 벡터는 안테나 2로부터 전송된다)로부터 두개의 심볼 주기들내에서 연속적으로 전송될 두개의 엘리먼트를 포함한다.

만약 수신기가 단일 수신 안테나를 포함하면, 수신된 신호는 하기의 매트릭스 형태로 표현될 수 있다:

식(1)

상기 r₁및 r₂는 수신기에서 두개의 연속하는 심볼 주기들에서 수신된 두개의 심볼들이고;

h₁및 h₂는 고려중인 서브밴드에 대한 두개의 송신 안테나들로부터 수신 안테나로의 경로 이득들이며, 상기 경로 이득들은 서브밴드를 통해 일정하고 2-심볼 주기에 걸쳐 정적인 것으로 가정되며; 및

n₁및 n₂는 두개의 수신 심볼들 r₁및 r₂와 연관된 잡음이다.

수신기는 두개의 송신된 심볼들의 평가들 s₁ 및 s₂을 유도할 수 있고, 하기와 같다:

및

식(2)

선택적인 실시예에서, 송신기는 두개의 벡터들및을 생성하며, 상기 두개의 벡터들의 엘리먼트들은 두개의 송신 안테나들로부터 두개의 심볼 주기내에 연속적으로 전송된다. 수신된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다:

수신기는 하기와 같은 두개의 송신된 심볼들의 평가들을 유도할 수 있다:

및

두개의 송신 안테나들이 데이터 송신을 위해 사용될 때, STTD 방식은 두개의 송신 안테나들을 사용하는 2중 주파수 다이버시티 방식 및 월쉬 다이버시티 방식 모두의 주파수 효율성에 대하여 2배가 된다. STTD 방식은 각각의 심볼 주기내에서 두개의 송신 안테나에 걸친 서브밴드 당 하나의 독립적인 변조 심볼을 효율적으로 전송하는 반면, 2중 주파수 다이버시티 방식은 각각의 심볼 주기내의 두개의 서브밴드들 당 단지 하나의 변조 심볼만을 전송하고, 월쉬 다이버시티 방식은 두개의 심볼 주기들내의 각각의 서브밴드를 통해 단지 하나의 변조 심볼을 전송한다. 각각의 변조 심볼내의 정보는 STTD 방식을 위한 두개의 연속하는 OFDM 심볼들에 걸쳐 분포되므로, 수신기에서의 복조는 두개의 연속하여 수신된 OFDM 심볼들에 기초하여 수행된다.

도 6는 STTD 방식을 구현하기 위해 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서(320c)의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다. 상기 실시예에서, TX 데이터 프로세서(210)로부터의 변조 심볼들, s(n)은 디멀티플렉서(610)에 제공되어 상기 심볼들을 2N_B개의 변소 심볼 서브스트림들로 디멀티플렉싱하며, 각각의 데이터-전달 서브밴드에 대하여 두개의 서브스트림들이 할당된다. 각각의 변조 심볼 스트림들의 쌍은 개별 TX 서브밴드 프로세서(620)에 제공된다. 각각의 변조 심볼 스트림은 각각의 2-심볼 주기에 대하여 하나의 변조 심볼을 포함하며, (2T_OFDM)^-1의 심볼 레이트에 상응한다.

각각의 TX 서브밴드 프로세서(620)내에서, 변조 심볼 서브스트림들의 쌍은 공간-시간 인코더(622)에 제공된다. 두개의 서브스트림들내의 변조 심볼들의 각 쌍에 대하여, 공간-시간 인코더(622)는 두개의 벡터들및을 제공하며, 각각의 벡터는 두개의 심볼 주기들내에 전송될 두개의 전송 신볼들을 포함한다. 각각의 벡터내의 두개의 전송 심볼들은 직교 변조 심볼들, s₁및 s₂와 같은 크기를 갖는다. 그러나, 각각의 전송 심볼은 직교 변조 심볼과 관련하여 위상회전될 수 있다. 각각의 TX 서브밴드 프로세서(620)는 따라서 두개의 전송 심볼 스트림들을 두개의 버퍼들/멀티플렉서들(630a 및 630b)에 각각 제공한다.

각각의 버퍼/멀티플렉서(630)는 파일롯 신호들 및 N_B개의 TX 서브밴드 프로세서들(620a 부터 620f까지)로부터 N_B개의 전송 심볼 스트림들을 수신하며, 전송 심볼들 및 파일롯 심볼들을 각각의 심볼 주기동안 멀티플렉싱하여 전송 심볼들의 스트림 x_j(n)을 상응하는 IFFT 유닛(330)에 제공한다. 각각의 IFFT 유닛(330)는 그후에 개별 전송 심볼 스트림을 전술된 방식으로 처리한다.

STTD 방식은 IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.16, No.8, October 1998, pgs.1451-1458의 "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications"라는 명칭의 문서내에 S.M.Alamouti 에 의해 상세히 설명되며, 여기에서 참조로서 통합된다. STTD 방식은 2001년 1월 5일에 제출된 "Method and System for Increased Bandwidth Efficiency in Multiple Input-Multiple Output Channels"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 09/737,602에서 상세히 설명되며, 본 발명의 양수인에게 양수되고, 여기에서 참조로서 통합된다.

월쉬-STTD

월쉬-STTD 방식은 전술된 월쉬 다이버시티 및 STTD의 조합을 사용한다. 월쉬-STTD 방식은 두개 이상의 송신 안테나들을 가지는 시스템들에서 사용될 수 있다. 반복 심볼 방식을 사용하는 월쉬-STTD (반복되는 월쉬-STTD 방식이라 참조됨)에 대하여, 두개의 송신 벡터들및은 도 6에서 전술된 것과 같이, 두개의 송신 안테나들로부터 주어진 서브밴드를 통해 전송될 변조 심볼들의 각각의 쌍에 대하여 생성된다. 상기 두개의 송신 벡터들은 송신 안테나 쌍들을 통해 직교성을 달성하고 추가의 전송 다이버시티를 제공하기 위해 월쉬 함수들을 사용하여 송신 안테나들의 다수의 쌍들을 통해 반복된다.

도 7은 반복되는 월쉬-STTD 방식을 실행하기 위해 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서(320d)의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다. TX 데이터 프로세서(210)로부터의 변조 심볼들, s(n)은 멀티플렉서(710)에 제공되어, 심볼들을 2N_B개의 변조 심볼 서브스트림들로 디멀티플렉싱하며, 두개의 서브스트림들은 각각 데이터-전달 서브밴드를 위한 것이다. 각각의 변조 심볼 서브스트림은 각각의 4-심볼 주기동안 하나의 변조 심볼을 포함하며, (4T_OFDM)^-1의 심볼 레이트에 상응한다. 각각의 변조 심볼 쌍은 개별 TX 서브밴드 프로세서(720)에 제공된다.

각각의 TX 서브밴드 프로세서(720)내의 공간-시간 인코더(722)는 변조 심볼 스트림들의 쌍을 수신하며, 각각의 4-심볼 주기 동안 한 쌍의 변조 심볼들 {s₁및 s₂}을 형성하며, 하나의 심볼은 두개의 서브스트림들의 각각으로부터 인입한다. 변조 심볼들{s₁및 s₂}의 쌍은 두개의 벡터들및을 형성하기 위해 사용되며, 각각의 벡터는 4-심볼 주기를 스패닝한다. 공간-시간 인코더(722)는 제 1 벡터을 곱셈기들(724a 및 724b)에 제공하고 제 2 벡터를 곱셈기들(724c 및 724d)에 제공한다. 곱셈기들(724a 및 724b)은 각각 두개의 칩들을 가지는 월쉬 함수(즉, W₁ ²={w₁₁, w₂₁})를 수신하고 송신 안테나들 1 및 2에 할당된다. 유사하게, 곱셈기들(724c 및 724d)은 각각 두개의 칩들을 가지는 월쉬 함수 W₂ ²를 수신하고 송신기 안테나들 3 및 4에 할당된다. 각각의 곱셈기(724)는 그의 벡터내의 각각의 심볼과 월쉬 함수를 곱하여 송신 안테나 j의 서브밴드 k를 통해 두개의 연속하는 심볼주기들내에서 전송될 두개의 전송 심볼들읕 제공한다.

특히, 곱셈기(724a)는 벡터내의 각각의 심볼을 월쉬 함수 W₁ ²와 곱하여 4개의 전송 심볼들의 시퀀스 {(s₁ㆍw₁₁), (s₁ㆍw₂₁), (s₂ ^*ㆍw₁₁), 및 (s₂ ^*ㆍw₂₁)}를 제공하며, 상기 시퀀스는 4개의 연속하는 심볼 주기들 내에 전송되기 위한 것이다. 곱셈기(724b)는 벡터내의 각각의 심볼을 월쉬 함수 W₁ ²와 곱하여 4개의 전송 심볼들의 시퀀스 {(s₂ㆍw₁₁), (s₂ㆍw₂₂), (-s₁ ^*ㆍw₁₁), 및 (-s₁ ^*ㆍw₂₁)}를 제공한다. 곱셈기(724c)는 벡터내의 각각의 심볼을 월쉬 함수 W₂ ²와 곱하여 4개의 전송 심볼들의 시퀀스 {(s₁ㆍw₁₂), (s₁ㆍw₂₂), (s₂ ^*ㆍw₁₂), 및 (s₂ ^*ㆍw₂₂)}를 제공한다. 곱셈기(724d)는 벡터내의 각각의 심볼을 월쉬 함수 W₂ ²와 곱하여 4개의 전송 심볼들의 시퀀스 {(s₂ㆍw₁₂), (s₂ㆍw₂₂), (-s₁ ^*ㆍw₁₂), 및 (-s₁ ^*ㆍw₂₂)}를 제공한다. 따라서 월쉬 함수는 두개의 심볼 주기들을 통해 벡터내의 각각의 심볼 또는 엘리먼트를 시간-확산하기 위해 사용된다. 각각의 TX 서브밴드 프로세서(720)의 4개의 곱셈기들(724a 부터 724d까지)는 4개의 전송 심볼 스트림들을 각각 4개의 버퍼들/곱셈기들(730a 부터 730d까지)에 제공한다.

각각의 버퍼/멀티플렉서(730)는 파일롯 심볼들 및 N_B개의 TX 서브밴드 프로세서들(720a 부터 720f까지)로부터의 N_B개의 전송 심볼 스트림들을 수신하여 각각의 심볼 주기동안 파일롯 및 전송 심볼들을 멀티플렉싱하고 전송 심볼들의 스트림 x_j(n)을 상응하는 IFFT 유닛(330)에 제공한다. 후속 처리가 하기에서 설명된다.

도 7에 도시된 반복되는 월쉬-STTD 방식(4개의 송신 안테나를 가짐)은 도 6에 도시된 STTD 방식과 동일한 스펙트럼 효율을 가지며, 도 5에 도시된 월쉬 다이버시티 방식의 스펙트럼 효율의 두배이다. 그러나, 다수의 송신 안테나들의 쌍들을 통해 반복되는 심볼들을 전송함으로써 상기 월쉬-STTD 방식에 의해 추가 다이버시티가 제공된다. 월쉬-STTD 처리는 모든 송신 안테나들로부터 전송된 신호들에 대하여 완전한 전송 다이버시티(서브밴드 당)를 제공한다.

도 8는 반복되는 심볼 방식을 사용하지 않는 월쉬-STTD(비-반복 월쉬-STTD 방식이라 참조됨)를 실행하기 위해 사용될 수 있는 TX 다이버시티 프로세서(320e)의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다. 상기 방식은 도 7에 도시된 방식보다 적은 다이버시티로 스펙트럼 효율성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 도 8에 도시된 것과 같이, 변조 심볼들 s(n)은 멀티플렉서(810)에 제공되어, 심볼들을 4N_B개의 변조 심볼 서브스트림들로 디멀티플렉싱하며, 4개의 서브스트림들은 각각 데이터-전달 서브밴드를 위한 것이다. 4개의 변조 심볼 서브스트림들의 각각의 세트는 개별 TX 서브밴드 프로세서(820)에 제공된다.

각각의 TX 서브밴드 프로세서(820)내의 공간-시간 인코더(822a)는 변조 심볼 스트림들의 제 1 쌍을 수신하며, 공간-시간 인코더(822b)는 변조 심볼 서브스트림들의 제 2 쌍을 수신한다. 제 1쌍내의 두개의 서브스트림들내의 변조 심볼들의 각쌍에 대하여, 공간-시간 인코더(822a)는 두개의 벡터들및을 각각 곱셈기들 (824a 및 824b)에 제공한다. 유사하게, 제 2 쌍의 두개의 서브스트림들내의 변조 심볼들의 각 쌍에 대하여, 공간-시간 인코더(822b)는 두개의 벡터들및을 각각 곱셈기들(824c 및 824d)에 제공한다.

곱셈기들(824a 및 824b)은 각각 월쉬 함수 W₁ ²를 수신하고 곱셈기들(824c 및 824d)은 각각 월쉬 함수 W₂ ²를 수신한다. 각각의 곱셈기(824)는 그의 벡터내의 각각의 심볼과 월쉬 함수를 곱하여 송신 안테나 j의 서브밴드 k를 통해 두개의 연속하는 심볼주기들 내에서 전송될 두개의 전송 심볼들을 제공한다. 각각의 TX 서브밴드 프로세서(820)의 4개의 곱셈기들(824a 부터 824d)은 4개의 전송 심볼 스트림들을 각각 4개의 버퍼들/멀티플렉서들(830a 부터 830d까지)에 제공한다.

각각의 버퍼/멀티플렉서(830)는 파일롯 심볼들 및 N_B개의 TX 서브밴드 프로세서들(820a 부터 820f까지)로부터의 N_B개의 전송 심볼 스트림들을 수신하여, 각각의 심볼 주기동안 파일롯 및 전송 심볼들을 멀티플렉싱하고, 전송 심볼들의 스트림 x_j(n)을 상응하는 IFFT 유닛(330)에 제공한다. 후속 처리가 하기에서 설명된다.

도 8에 도시된 비-반복되는 월쉬-STTD 방식(4개의 송신 안테나를 가짐)은 도 7에 도시된 반복되는 월쉬-STTD 방식의 스펙트럼 효율의 2배이다. 동일한 처리가 임의의 갯수의 송신 안테나쌍들을 가지는 시스템으로 확장될 수 있다. 송신 안테나들의 쌍들을 통해 두개의 송신 벡터들을 반복하는 대신에, 각각의 송신 안테나 쌍은 독립하는 심볼 스트림들을 전송하기 위해 사용될 수 있다. 이는 다이버시티 성능을 가능한한 희생하여 더 큰 스펙트럼 효율을 발생한다. 상기 다이버시티 중 일부는 순방향 에러 정정(FEC) 코드를 사용함으로써 복원될 수 있다.

월쉬-STTD 방식은 전술된 미국 특허 출원 제 09/737,602에서 상세히 설명된다.

주파수-STTD

주파수-STTD 방식은 주파수 다이버시티와 STTD의 조합을 사용한다. 주파수-STTD 방식은 한 쌍 이상의 송신 안테나들을 가지는 시스템들을 위한 안테나 다이버시티를 사용한다. 주파수-STTD 방식에 대하여, 각각의 변조 심볼은 다수의(예를 들면, 2개의) 서브밴드들을 통해 전송되며 다수의 TX 서브밴드 프로세서들에 제공된다.각각의 변조 심볼에 대하여 사용될 서브밴드들은 가능하면 멀리 떨어져서 배치되거나(예를 들면, 테이블 1에 도시된 것과 같이), 임의의 다른 서브밴드 할당 방식에 기초하여 배치되도록 선택된다. 만약 4개의 송신 안테나들이 사용가능하다면, 각각의 서브밴드에 대하여 두 쌍의 변조 심볼들이 STTD를 사용하여 처리된다. 제 1 변조 심볼 쌍은 제 1 안테나 쌍(예를 들면, 송신 안테나들 1 및 2)로부터 전송되고, 제 2 변조 심볼 쌍은 제 2 안테나 쌍(예를 들면, 송신 안테나들 3 및 4)로부터 전송된다.

따라서, 각각의 변조 심볼은 다수의 서브밴드들 및 다수의 송신 안테나들을 통해 전송된다. 명확성을 위해, 4개의 송신 안테나들을 가지는 시스템에 대하여 주어진 변조 심볼 s_a에 대한 처리 및 2중 주파수 다이버시티를 사용하는 것이 하기에서 수행될 수 있다. 변조 심볼 s_a은 초기에 두개의 TX 서브밴드 프로세서들(예를 들면, 서브밴드들 k 및 k+N_F/2에 대한)에 제공된다. 서브밴드 k에서, 변조 심볼 s_a은 두개의 벡터들,및을 형성하기 위해 STTD를 사용하여 또다른 변조 심볼 s_b와 함께 처리되며, 상기 두개의 벡터들은 각각 송신 안테나들 1 및 2로부터 전송된다. 서브밴드 k+N_F/2에서, 변조 심볼 s_a은 두개의 벡터들,및을 형성하기 위해 STTD를 사용하여 또다른 변조 심볼 s_c와 함께 처리되며, 상기 두개의 벡터들은 각각 송신 안테나들 3 및 4로부터전송된다. 변조 심볼 s_c은 변조 심볼 s_b과 동일하거나 서로다른 변조 심볼이 될 수 있다.

주파수-STTD 방식의 전술된 구현에 대하여, 각각의 서브밴드 내의 변조 심볼은 STTD 처리에 의해 제공되는 2차의 전송 다이버시티를 갖는다. 각각의 전송될 변조 심볼은 두개의 서브밴드들 및 STTD를 사용하여 제공되는 4차의 전송 다이버시티와 임의의 주파수 다이버시티의 합을 갖는다. 상기 주파수-STTD 방식은 반복되는 월쉬-STTD 방식과 동일한 스펙트럼 효율을 갖는다. 그러나, 각각의 변조 심볼에 대한 전체 전송 시간은 주파수-STTD 방식을 사용할 때 두개의 심볼 주기들이며, 월쉬 처리가 주파수-STTD 방식에 의해 수행되는 것이 아니기 때문에 월쉬-STTD 방식의 각각의 변조 심볼에 대한 전체 전송 시간의 1/2이다.

주파수-STTD 방식의 일 실시예에서, 모든 서브밴드들은 데이터 송신을 위한 송신 안테나들의 각 쌍에 의해 사용된다. 4중 다이버시티에 대하여, 각각의 변조 심볼은 전술된 것과 같이 두개의 송신 안테나 쌍들에 대한 두개의 서브밴드들에 제공된다. 주파수-STTD 방식의 또다른 실시예에서, 송신 안테나의 각 쌍은 데이터 송신을 위해 서로다른 서브밴드 그룹에 할당된다. 예를 들면, 두 쌍의 송신 안테나들을 가지는 디바이스에서, 모든 다른 서브밴드는 하나의 송신 안테나쌍에 할당될 수 있다. 각각의 송신 안테나 쌍은 N_F/2개의 서브밴드들의 서로다른 그룹과 연관될 것이다. 4중 다이버시티에 대하여, 각각의 변조 심볼은 두개의 서브밴드 그룹들의 각각에서 하나씩 두개의 서브밴드들을 통해 전송될 수 있고, 각각의 그룹은 특정송신 안테나 쌍과 연관된다. 각각의 변조 심볼을 위해 사용되는 두개의 서브밴드들은 가능하면 멀리 떨어지게 배치되도록 선택될 수 있다. 다수의 송신 안테나 쌍들을 가지는 주파수-STTD 다이버시티에 대한 다른 구현들이 고려될 수 있고, 이는 본 발명의 사상내에 있다.

전술된 것과 같이, 다양한 다이버시티 방식들이 본 명세서에 개시된 다양한 처리 기술들을 사용하여 구현될 수 있다. 명확성을 위해, 다양한 다이버시티 방식들의 특정 구현들이 특정 시스템에 대하여 전술되었다. 상기 다이버시티 방식들의 변형들이 수행될 수 있고, 이는 본 발명의 사상내에 있다.

또한, 다른 다이버시티 방식들이 본 명세서에 개시된 처리 기술들의 다른 결합에 기초하여 수행될 수 있고, 이는 본 발명의 사상내에 있다. 예를 들면, 또다른 다이버시티 방식은 주파수 다이버시티 및 월쉬 전송 다이버시티를 사용할 수 있고, 또다른 다이버시티 방식은 주파수 다이버시티, 월쉬 다이버시티, 및 STTD를 사용할 수 있다.

다이버시티 전송 모드들

다수의 다이버시티 전송 모드들이 전술된 전송 처리 방식을 사용하여 구현될 수 있다. 상기 다이버시티 전송 모드들은 다음을 포함할 수 있다:

●주파수 다이버시티 전송 모드 - 주파수 다이버시티(예를들면, 2중, 4중, 또는 다른 정수배의 주파수 다이버시티)만을 사용한다.

●월쉬 다이버시티 전송 모드 - 월쉬 전송 다이버시티만을 사용한다.

●STTD 전송 모드 - STTD 만을 사용한다.

●월쉬-STTD 전송 모드 - 월쉬 전송 다이버시티 및 STTD 모두를 사용하며, 반복되거나 비-반복되는 심볼들을 갖는다.

●주파수-STTD 전송 모드 - 주파수 다이버시티 및 STTD를 사용한다.

●주파수-월쉬 전송 모드 - 주파수 다이버시티 및 월쉬 전송 다이버시티를 사용한다.

●주파수-월쉬-STTD 전송 모드 - 주파수 다이버시티, 월쉬 전송 다이버시티, 및 STTD를 사용한다.

다이버시티 전송 모드들은 액세스 포인트들 및 터미널들 사이의 데이터 송신을 위해 사용될 수 있다. 주어진 데이터 스트림에 대하여 사용하기 위한 특정 전송 모드는 (1) 전송된 데이터의 형태(예를 들면, 모든 터미널들에 대하여 공통인지 또는 특정 터미널에 대한 사용자용인지의 여부), (2) 송신기 및 수신기에서 사용가능한 안테나들의 갯수, (3) 채널 조건들, (4) 데이터 송신의 요구조건들(예를 들면, 요구되는 패킷 에러 레이트)등등과 같은 다양한 인자들에 따라 결정될 수 있다.

시스템내의 각각의 액세스 포인트는 예를 들면, 데이터 송신 및 수신을 위해 4개의 안테나를 구비할 수 있다. 각각의 터미널은 데이터 송신 및 수신을 위해 1개, 2개, 4개, 또는 임의의 다른 갯수의 안테나들을 구비할 수 있다. 디폴트 다이버시티 전송 모드들은 각각의 터미널 형태를 위해 정의되고 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 하기의 다이버시티 전송 모드들이 디폴트로서 사용된다:

●단일-안테나 터미널들 - 2중 또는 4중 다이버시티를 가지는 주파수 다이버시티 전송 모드를 사용한다.

●2중-안테나 터미널들 - 2중 다이버시티를 위해 STTD 전송 모드를 사용하고 4중 다이버시티를 위해 주파수-STTD 전송 모드를 사용한다.

●4중-안테나 터미널들 - 2중 다이버시티를 위해 STTD 전송 모드를 사용하고 4중 다이버시티를 위해 월쉬-STTD 전송 모드를 사용한다.

다른 다이버시티 전송 모드들이 디폴트 모드들로 선택될 수 있으며, 이는 본 발명의 사상내에 있다.

다이버시티 전송 모드들은 시스템내의 모든 터미널들에 의해 수신되도록 지정된 오버헤드 채널들을 통해 데이터 송신의 신뢰도를 증가시키도록 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 특정 다이버시티 전송 모드가 브로드캐스트 채널을 위해 사용되며, 상기 모드는 시스템 내의 모든 터미널들에 의해 선험적으로 공지된다(즉, 브로드캐스트 채널을 위해 사용되는 전송 모드를 확인하기 위해 어떤 시그널링도 요구되지 않는다). 상기 방식에서 터미널들은 브로드캐스트 채널을 통해 전송되는 데이터를 처리 및 복원할 수 있다. 다른 오버헤드 채널들을 위해 사용되는 전송 모드들은 고정되거나 동적으로 선택될 수 있다. 하나의 동적 선택 방식에서, 시스템은 제공된 터미널들의 합성에 기초하여 남아있는 오버헤드 채널들의 각각을 위해 사용하기에 어떤 전송 모드가 가장 신뢰성있는지(및 스펙트럼 효율적인지)를 결정한다. 상기 오버헤드 채널들 및 다른 구성 정보를 위해 선택된 전송 모드들은 예를 들면, 방송 채널을 통해 터미널들에 시그널링될 수 있다.

OFDM과 함께, 서브밴드들은 개별 전송 채널들로 취급될 수 있고 동일하거나 서로다른 다이버시티 전송 모드들이 서브밴드들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 다이버시티 전송 모드가 모든 데이터-전달 서브밴드들을 위해 사용될 수 있거나 개별 다이버시티 전송 모드가 각각의 데이터-전달 서브밴드를 위해 선택될 수 있다. 또한, 주어진 서브밴드에 대하여, 서로 다른 송신 안테나들의 세트들에 대하여 서로다른 다이버시티 전송 모드들을 사용하는 것이 가능할 수 있다.

일반적으로, 각각의 데이터 스트림(오버헤드 채널을 위한 또는 특정 수신기 디바이스를 위한)은 변조 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대하여 선택된 코딩 및 변조 방식에 기초하여 코딩 및 변조될 수 있다. 변조 방식들은 그후에 전송 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대하여 선택된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 추가로 처리된다. 송신 심볼들은 추가 처리되어 하나 또는 그이상의 서브밴드들이 그룹을 통해 상기 데이터 스트림을 위해 사용되도록 지정된 하나 또는 그이상의 송신 안테나들로부터 전송된다.

수신기 유닛

도 9는 다중-안테나 터미널(106)의 수신기 부분의 일 실시예인 수신기 유닛(900)의 블럭 다이어그램이다. 액세스 포인트(104)로부터 다운링크 변조된 신호들은 안테나들(252a 부터 252r까지)에 의해 수신되며, 각각의 안테나로부터 수신된 신호는 개별 수신기(254)에 제공된다. 각각의 수신기(254)는 수신된 신호를 처리(예를 들면, 조절, 디지털화, 및 데이터 복조)하여 수신된 전송 심볼들의 스트림을 제공하고, 상기 스트림은 수신기 프로세서(260a)내의 개별 OFDM 복조기에 제공된다.

각각의 OFDM 복조기는 사이클릭 프리픽스 제거 유닛(912) 및 고속 푸리에 변환(FFT) 유닛(914)을 포함한다. 유닛(912)은 상응하는 수신된 OFDM 심볼을 제공하기 위해 각각의 전송 심볼내에 부가된 사이클릭 프리픽스를 제거한다. 사이클릭 프리픽스 제거는 각각의 수신된 전송 심볼에 상응하는 N_A개의 샘플들의 세트를 결정하고 상기 N_A개의 샘플들의 서브세트를 수신된 OFDM 심볼에 대한 N_F개의 샘플들의 세트로 결정함으로써 수행될 수 있다. FFT(914)는 그 후에 N_F서브밴드(subband)들에 대해 N_F수신된 심볼들 벡터를 제공하기 위해 고속 푸리에 변환(fast Furier transform)을 사용하여 각각의 수신된 OFDM 심볼(또는 각각의 N_F샘플들 세트)를 변환시킨다. FFT 유닛들(914a 내지 914r)은 N_R수신된 심볼 스트림들(r₁(n) 내지 r_Nr(n))을 RX 다이버시티 프로세서(920)에 제공한다.

RX 다이버시티 프로세서(920)는 복원된 심볼들()을 제공하기 위해 N_R수신된 심볼 스트림들에 대해 다이버시티 처리(processing)를 수행하고, 상기 심볼들은 송신기에 의해 송신된 변조 심볼들(s(n))의 평가(estimate)들이다. RX 다이버시티 프로세서(920)에 의해 수행될 처리는 전송 모드 제어로 표시된 바와 같이 각각의 데이터 스트림이 복원되도록 사용된 전송 모드에 의존한다. RX 다이버시티 프로세서(920)는 이하 더 자세히 기술된다.

RX 다이버시티 프로세서(920)는 복원될 모든 데이터 스트림들에 대한 복원된 심볼들()을 RX 데이터 프로세서(262a)에 제공하고, 상기 프로세서는 도 2의 RX 데이터 프로세서(262)의 실시예이다. 프로세서(262a) 내에서, 심볼 매핑해제(demapping) 엘리먼트(942)는 데이터 스트림에 대해 사용된 변조 방법과 상보적인 복조 방법에 따라 각각의 데이터 스트림에 대해 복원된 심볼들을 복조한다. 그 후에 디인터리버(deinterleaver, 944)는 데이터 스트림에 대해 송신기에서 수행된 인터리빙에 상보적인 방식으로 복조된 데이터를 디인터리빙(deinterleave)하고, 디인터리빙된 데이터는 송신기에서 수행된 코딩에 상보적인 방식으로 디코더(946)에 의해 추가로 디코딩된다. 예를 들어, 터보 디코더 또는 비터비(Viterbi) 디코더는 터보 또는 컨볼루셔널 코딩(convolutional coding)이 각각 송신기에서 수행된 경우에 디코더(946)를 위해 사용될 수 있다. 디코더(946)으로부터 디코딩된 데이터는 복원될 송신 데이터의 평가를 나타낸다. 디코더(946)는 또한 각각의 수신된 패킷 상태(예를 들어, 패킷이 현지 정확하게 수신되었는지 또는 오류로 수신되었는지를 나타내는 상태)를 제공한다.

도 9에 도시된 실시예에서, 채널 평가기(950)는 채널 응답과 노이즈 변이(noise variance)와 같은 다양한 채널 특성을 (예를 들어 복원된 파일롯 심볼들에 기초하여) 평가하고, 상기 평가들을 제어기(270)에 제공한다. 제어기(270)는 수신기에서의 다이버시티 처리에 관한 다양한 기능들을 수행하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제어기(270)는 복원될 각각의 데이터 스트림에 대해 사용된 다이버시티 전송 모드를 결정할 수 있고, 추가로 RX 다이버시티 프로세서(920)의 동작을 유도할 수 있다.

도 10은 RX 다이버시티 프로세서(920x)의 실시예에 대한 블록도이고, 상기 프로세서는 다중-안테나 수신기 디바이스에 대해 사용될 수 있다. 본 실시예에서,N_R수신 안테나들에 대한 N_R수신된 심볼 스트림들이 N_RRX 안테나 프로세서들(1020a 내지 1020r)에 제공된다. 각각의 RX 안테나 프로세서(1020)는 각각의 수신된 심볼 스트림(r_i(n))을 처리하고, 연관된 수신 안테나에 대해 상응하는 복원된 심볼 스트림()을 제공한다. 택일적인 실시예에서, 하나 이상의 RX 안테나 프로세서들(1020)은 시간 공유되고 모든 N_R수신된 심볼 스트림들을 처리하기 위해 사용된다.

그 후에 조합기(1030)는 단일 복원된 심볼 스트림()을 제공하기 위해 N_RRX 안테나 프로세서들(1020a 내지 1020r)로부터 N_R복원된 심볼 스트림들을 수신하고 조합한다. 상기 조합은 심볼 대 심볼을 기초로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 주어진 서브밴드(k)에 대해, 각각의 심볼 주기 (i=(1. 2. ... ,N_R)에 대해,로 표시됨) 동안 N_R수신 안테나로부터의 N_R복원된 심볼들은 초기에 N_R수신 안테나들에 할당된 N_R가중치들로 스케일링된다. 그 후에 N_R스케일링된 심볼들은 서브밴드(k)에 대해 복원된 심볼()을 제공하기 위해 합산된다. 상기 가중치들은 최대비 조합을 달성하기 위해 선택될 수 있고, 수신 안테나들과 연관된 신호 품질(예를 들어 SNR)에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 가중치들로써의 스케일링은, 공지된 바와 같은, 각각의 수신 안테나에 대해 유지된 자동 이득 제어(AGC)를 통해 수행될 수 도 있다.

단일-안테나 수신기 디바이스에 대해, 단지 하나의 수신된 심볼 스트림이 있다. 이 경우에, 단지 하나의 RX 안테나 프로세서(1020)만이 요구된다. RX 안테나 프로세서(1020)에 대한 설계가 이하 더 자세히 기술된다.

조합기(1030)에 의해 제공된 복원된 심볼 스트림()은 송신기에 의해 송신된 모든 데이터 스트림들에 대한 복원된 심볼들을 포함할 수 있다. 택일적으로, 스트림()은 수신기 디바이스에 의해 복원될 하나 이상의 데이터 스트림들에 대해 복원된 심볼들만을 포함할 수 있다.

도 11은 도 5에 도시된 월쉬 다이버시티 방법에 대한 수신 처리를 수행하도록 사용될 수 잇는 RX 안테나 프로세서(1020x)의 블록도이다. RX 안테나 프로세서(1020x)는 하나의 수신 안테나에 대해 수신된 심볼 스트림(r_i(n))을 처리하고, 도 10의 각각의 RX 안테나 프로세서들(1020a 내지 1020r)에 대해 사용될 수 있다.

도 11에 도시된 실시예에서, 수신된 심볼 스트림(r_i(n))은 디멀티플렉서(1110)에 제공되고, 상기 디멀티플렉서는 r_i(n) 내의 수신된 심볼들을 수신된 심볼들의 N_B서브스트림(substream)들(인덱스 i가 간략화를 위해 생략되는 방식으로, r₁내지 r_NB로 표기됨)로, 각각의 데이터-전달 서브밴드 당 하나의 서브스트림씩, 디멀티플렉싱한다. 그 후에 각각의 수신된 심볼 서브스트림(r_k)이 각각의 RX 서브밴드프로세서(1120)에 제공된다.

각각의 RX 서브밴드 프로세서(1120)는, 데이터 송신을 위해 사용된 각각의 송신 안테나에 대해 하나의 경로씩, 다수의 수신 처리 경로들을 포함한다(4개의 수신 처리 경로들이 4개의 송신 안테나들에 대해 도 11에 도시됨). 각각의 처리 경로에 대해, 서브스트림 내의 수신된 심볼들은 스케일링된 월쉬 함수()를 수신하는 승산기(multiplier, 1122)에 제공되고, 여기에서 ()는 송신 안테나(j)(상기 승산기와 연관됨)와 서브밴드(k)에 대한 수신 안테나 사이의 복소수-공액된 채널 응답 평가이고, 상기 ()는 송신 안테나(k)에 할당된 복소수-공액된 월쉬 함수이다. 그 후에 각각의 승산기(1122)는 수신된 심볼들과 스케일링된 월쉬 함수를 곱하고 그 결과를 연관된 적분기(1124)에 제공한다. 그 후에 적분기(1124)는 월쉬 함수의 길이 동안(또는 4개의 심볼 주기 동안) 승산기 결과를 적분하고, 적분 결과를 합산기(1126)에 제공한다. 하나의 수신된 심볼이 각각의 심볼 주기(즉, 레이트=(T_OFDM)^-1) 동안 승산기(1122)에 제공되고, 적분기(1124)는 각각의 4-심볼 주기(즉, 레이트=(4T_OFDM)^-1) 동안 하나의 적분 결과를 제공한다.

각각의 4-심볼 주기 동안, 합산기(1126)는 서브밴드(k)에 대해 복원된 심볼()을 제공하기 위해 상기 4개의 출력들을 적분기들(1124a 내지 1124d) 로부터조합하고, 여기에서 상기 심볼은 상기 서브밴드에서 송신된 변조 심볼(s_k)의 평가이다. 각각의 4-심볼 주기 동안, RX 서브밴드 프로세서들(1120a 내지 1120f)는 N_B데이터-전달 서브밴드들에 대해 N_B복원된 심볼들(내지)을 제공한다.

멀티플렉서(1140)는 RX 서브밴드 프로세서들(1120a 내지 1120f)로부터 복원된 심볼들을 수신하고, 상기 심볼들을 수신 안테나(i)에 대해 복원된 심볼 스트림()으로 멀티플렉싱한다.

도 12는 도 7 및 도 8에 도시된 월쉬-STTD 방법들에 대해 수신 처리를 수행하기 위해 사용될 수 있는 RX 서브밴드 프로세서(1120x)의 블록도이다. RX 서브밴드 프로세서(1120x)는 하나의 수신 안테나의 하나의 서브밴드에 대해 하나의 수신된 심볼 서브스트림(r_k)을 처리하고, 도 11의 각각의 RX 서브밴드 프로세서들(1120a 내지 1120f)에 대해 사용될 수 있다.

도 12에 도시된 실시예에서, 서브스트림(r_k) 내의 수신된 심볼들은, 데이터 송신을 위해 사용된 각각의 송신 안테나 쌍에 대해 하나의 경로씩(도 12에 4개의 송신 안테나들에 대해 2개의 수신 처리 경로들이 도시됨), 2개의 수신 처리 경로들에 제공된다. 각각의 처리 경로에 대해, 수신된 심볼들은 그 경로에 의해 처리도리 송신 안테나 쌍에 할당된 복소-공액 월쉬 함수를 수신하는 승산기(1222)에 제공된다. 그 후에 각각의 승산기(1222)는 수신된 심볼드로가 월쉬 함수를 곱하고 그 결과를 연관된 적분기(1224)에 제공한다. 그 후에 적분기(1224)는 월쉬 함수의 길이 동안(또는 2개의 심볼 주기 동안) 승산기 결과를 적분하고, 적분 출력을 지연 엘리먼트(1226) 및 유닛(1228)에 제공한다. 하나의 수신된 심볼은 각각의 심볼 주기 동안(즉, 레이트=(T_OFDM)^-1) 승산기(1222)에 제공되고, 적분기(1224)는 각각의 2-심볼 주기 동안(즉, 레이트=(2T_OFDM)^-1) 하나의 적분 출력을 제공한다.

도 8을 다시 참조하면, 비-반복 월쉬-STTD 방법에 대해, 4개의 변조 심볼들{s_k1, s_k2, s_k3, 및 s_k4}이 서브밴드(k)(여기에서 인덱스 k는 서브밴드 k를 나타내기 위해 사용됨)에 대해 4개의 심볼 주기에서 2개의 송신 안테나 쌍들을 통해 송신된다. 심볼 쌍{s_k1및 s_k2)이 제 1 송신 안테나 상을 통해 송신되고, 심볼 쌍{s_k3및 s_k4)이 제 2 송신 안테나 상을 통해 송신된다. 각각의 변조 심볼은 송신 안테나 쌍에 할당된 2-칩 월쉬 함수를 사용하여 2개의 심볼 주기들 내에 송신된다.

도 12를 다시 참조하면, 상보 처리가 변조 심볼을 복원하기 위해 수신기에서 수행된다. 서브밴드(k)에 대해 각각의 송신 안테나 쌍으로부터 송신된 새로운 심볼 쌍에 상응하는 각각의 4-심볼 주기 동안, 적분기(1224)는 수신된 심볼 쌍(r_k1및 r_k2)을 제공한다. 그 후에 지연 엘리먼트(1226)는 상기 쌍 내의 제 1 심볼(즉, r_k1)에 대해 2개의 심볼 주기들의 지연(즉, T_W=2T_OFDM, 이는 활쉬 함수의 길이임)을 제공하고, 유닛(1228)은 상기 쌍 내에 제 2 심볼()의 복소-공액을 제공한다.

그 후에 승산기들(1230a 내지 1230d) 및 합산기들(1232a 및 1232b)는 제 1 송신 안테나 쌍에 대해 방정식(2)에 도시된 연산을 집합적으로 수행한다. 특히, 승산기(1230a)는 심볼(r_k1)과 채널 응답 평가()를 곱하고, 승산기(1230b)는 심볼()과 채널 응답 평가()를 곱하고, 승산기(1230c)는 심볼(r_k1)과 채널 응답 평가()를 곱하고, 승산기(1230d)는 심볼()과 채널 응답 평가()를 곱하며, 여기에서 ()는 송신 안테나(j)로부터 서브밴드(k)에 대한 수신 안테나까지의 채널 응답의 평가이다. 그 후에 합산기(1230a) 는 상기 쌍{s_k1및 s_k2} 내의 제 1 변조 심볼의 평가()를 제공하기 위해 승산기(1230a)의 출력으로부터 승산기(1230b)의 출력을 공제한다. 합산기(1230b) 는 상기 쌍 내의 제 2 변조 심볼의 평가()를 제공하기 위해 승산기(1230d)의 출력과 승산기(1230c)의 출력을 합산한다

제 2 송신 안테나 쌍에 대한 제 2 경로에 의해 처리는 제 1 경로에 대해 전술한 것과 유사하다. 그러나, 서브밴드(k)에 대한 제 2 송신 안테나들 쌍의 채널 응답 평가들(및)이 제 2 처리 경로에 대해 사용된다. 각각의 4-심볼주기 동안, 제 2 처리 경로는 제 2 송신 안테나 쌍으로부터 서브밴드(k) 상에 송신된 변조 심볼들 쌍{s_k3및 s_k4}에 대해 심볼 평가들(및)를 제공한다.

도 8에 도시된 비-반복 월쉬-STTD 방법에 대해,및은 4-심볼 주기 내에 서브밴드(k) 상에 4개의 송신 안테나들을 통해 송신된 4개의 변조 심볼들(s_k1, s_k2, s_k3, 및 s_k4)의 평가들을 나타낸다. 그 후에 이러한 심볼 평가들은 서브밴드(k)에 대해 복원된 심볼 서브스트림()으로 함께 멀티플렉싱될 수 있고, 여기에서 상기 서브스트림은 그 후에 도 11의 멀티플렉서(1140)에 제공된다.

도 7에 도시된 반복형 월쉬-STTD 방법에 대해, 하나의 심볼 쌍{s_k1및 s_k2}은 각각의 4-심볼 주기내에 서브밴드(K) 상에 송신 안테나들 상들 모두를 통해 송신된다. 심볼 평가들(및)은 그후에 상기 쌍 내의 제 1 심볼 평가를 제공하기 위해 합산기(도 12에 도시되지 않음)에 의해 조합될 수 있고, 심볼 평가들(및)은 마찬가지로 상기 쌍 내의 제 2 심볼의 평가를 제공하기 위해 다른 합산기에 의해 조합될 수 있다. 그 후에 상기 2개의 합산기들로부터의 심볼 평가들은 서브밴드(k)에 대해 복원된 심볼 서브스트림()으로 함께 멀티플렉싱되고, 이는 그후에 도 11의 멀티플렉서(1140)로 제공된다.

명확화를 위해, 액세스 포인트로부터 단말까지의 다운링크 데이터 송신에 대한 다양한 상세사항들이 특별히 기술된다. 다수의 다이버시티 전송 모드들을 사용하여 데이터를 송수신하는 여기에 기술된 기술들은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 4, 5, 6, 7, 및 8에 도시된 처리 방법들은 업링크 데이터 송신을 위해 다중-안테나 단말기 내에서 구현될 수 있다.

여기에 기술된 MIMO OFDM 시스템은 또한 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 등과 같은 하나 이상의 다중 액세스 방법들을 구현하도록 설계될 수 있다. CDMA는 증가된 시스템 용량과 같은 다른 타입의 시스템보다 특정한 장점들을 제공할 수 있다. MIMO OFDM 시스템은 또한 IS-95, cdma 2000, IS-856, W-CDMA 등과 같은 CDMA 표준들에 기술된 다양한 처리 기술들을 구현하도록 설계될 수 있다.

다수의 다이버시티 전송 모드들을 사용하여 데이터를 송수신하도록 여기에 기술된 기술들은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현을 위해, 상기 기술들 중 임이의 하나 또는 이들의 조합을 구현하기 위해 사용된 엘리먼트들(예를 들어, TX 다이버시티 프로세서, RX 다이버시티 프로세서, TX 서브밴드 프로세서들, RX 안테나 프로세서들, RX 서브밴드 프로세서들 등)은 하나 이상의 주문형 집적회로(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD)들, 프로그램가능한 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 여기에 기술된 동작을 수행하도록 설게된 기타 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현을 위해, 여기에 기술된 기술들 중에서 임의의 하나 또는 이들의 조합은 여기에 기술된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시저들, 기능들 등)로써 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛(예를 들어, 도 2의 메모리(232 또는 272))에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 제어기(230 또는 270))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에서, 또는 프로세서 외부에서 구현될 수 있고, 이 경우에 상기 유닛은 공지된 바와 같이 다양한 수단을 통해 프로세서에 통신가능하게 결합될 수 있다.

표제(heading)들이 참조를 위해, 그리고 특정 섹션들을 위치시키는 것을 돕기 위해 여기에 포함되어 있다. 이러한 표제들은 이하 기술되는 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않고, 본 발명은 전체 명세서를 통해 다른 섹션들에서 동일하게 적용될 수 있다.

개시된 실시예들에 대한 상기 설명은 당업자가 본 발명을 구성하거나 이용하도록 하기 위해 제공되어 있다. 상기 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 자명할 것이고, 여기에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고서도 다른 실시예들에 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 예시된 실시예들에 제한되도록 의도된 것이 아니고, 여기에 개시된 원리들과 신규한 특징들에 합치하는 최광의의 범위에 따라야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 송신할 데이터를 처리하는 방법으로서,

하나 이상의 데이터 스트림들 중 각각에 대해 사용하기 위한 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 특정한 다이버시티 전송 모드를 선택하는 단계로서, 각각의 선택된 다이버시티 전송 모드는 데이터를 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 중복하여(redundantly) 송신하는 단계;

변조 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 선택된 코딩 및 변조 방법들에 기초하여 각각의 데이터 스트림을 코딩하고 변조하는 단계;

하나 이상의 송신 안테나들을 통해 송신할 송신 심볼들을 제공하기 위해 상기 선택된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 상기 변조 심볼들을 처리하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 월쉬 다이버시티 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 3항에 있어서,

상기 월쉬 다이버시티 전송 모드는 N_T심볼 주기들을 통해 각각의 변조 심볼을 송신하고, 상기 N_T는 데이터 송신을 위해 사용된 송신 안테나들의 수인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 4항에 있어서,

상기 월쉬 다이버시티 전송 모드는 모든 N_T송신 안테나들을 통해 각각의 변조 심볼을 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 공간 시간 전송 다이버시티(STTD) 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 월쉬-STTD 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수-STTD 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 월쉬-STTD 전송 모드는 다수의 송신 안테나들 쌍들을 통해 변조 심볼들을 중복하여 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 월쉬-STTD 전송 모드는 상이한 송신 안테나들 쌍들을 통해 상이한 변조 심볼들을 송신하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템이고, 상기 하나 이상의 데이터 스트림들에 대한 송신 심볼들은 다수의 송신 안테나들을 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 11항에 있어서,

상기 MIMO 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 이용하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 12항에 있어서,

데이터 송신을 위해 사용된 각각의 송신 안테나에 대해 송신 심볼들의 스트림을 제공하기 위해 상기 하나 이상의 데이터 스트림들에 대한 상기 송신 심볼들을 OFDM 변조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 12항에 있어서,

상기 각각의 데이터 스트림에 대한 송신 심볼들은 각각의 하나 이상의 서브밴드들 그룹 상에서 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 스트림은 오버헤드 채널을 위해 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 14항에 있어서,

상기 방송 채널에 대한 데이터 스트림은 고정된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 데이터 스트림은 사용자-특정(user-specific)이고, 특정한 수신 디바이스에 대해 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 17항에 있어서,

상기 적어도 하나의 사용자-특정 데이터 스트림 각각에 대한 데이터 레이트는 상기 특정한 수신기 디바이스의 송신 능력에 기초하여 조절되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 하나 이상의 데이터 스트림들에 대해 상기 변조 심볼들과 파일롯 심볼들을 멀티플렉싱하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 파일롯 심볼들은 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)을 사용하여 상기 변조 심볼들과 멀티플렉싱되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 이용하는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템에서 송신하기 위해 데이터를 처리하는 방법으로서,

하나 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용하기 위한 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 특정한 다이버시티 전송 모드를 선택하는 단계로서, 각각의 선택된 다이버시티 전송 모드는 주파수 다이버시티, 월쉬 전송 다이버시티, 공간 시간전송 다이버시티(STTD), 또는 이들의 임의의 조합을 사용함으로써 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 단계;

변조 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 선택된 코딩 및 변조 방법들에 기초하여 각각의 데이터 스트림을 코딩하고 변조하는 단계; 및

다수의 송신 안테나들을 통해 송신하기 위한 송신 심볼들을 제공하기 위해 상기 선택된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 상기 변조 심볼들을 처리하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
제 21항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드, 월쉬 다이버시티 전송 모드, 및 STTD 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 22항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 월쉬-STTD 전송 모드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 이용하는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템에서 송신하기 위해 데이터를 처리하는 방법으로서,

다수의 OFDM 서브밴드들 각각에 대해 하나 이상의 변조 심볼들 서브스트림들을 제공하기 위해 데이터를 코딩하고 변조하는 단계; 및

상기 다수의 OFDM 서브밴드들 각각에 대해, 송신 심볼들을 제공하기 위해 상기 OFDM 서브밴드에 대한 상기 하나 이상의 서브스트림들 내의 상기 변조 심볼들을 처리하는 단계로서, 상기 변조 심볼들은 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합에서의 다이버시티를 제공하기 위해 상기 OFDM 서브밴드에 대해 선택된 특정한 다이버시티 처리 방법에 따라 처리되는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
제 24항에 있어서,

상기 적어도 하나의 OFDM 서브밴드에 대해 상기 선택된 다이버시티 처리 방법은 공간 시간 전송 다이버시티(STTD) 방법인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 24항에 있어서,

상기 적어도 하나의 OFDM 서브밴드에 대해 상기 선택된 다이버시티 처리 방법은 월쉬-공간 시간 전송 다이버시티(월쉬-STTD) 방법인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
제 24항에 있어서,

상기 적어도 하나의 OFDM 서브밴드에 대해 상기 선택된 다이버시티 처리 방법은 월쉬-공간 시간 전송 다이버시티(월쉬-STTD) 방법인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
무선 통신 시스템의 수신기에서 데이터 송신을 처리하는 방법으로서,

수신된 데이터 송신으로부터 복원될 하나 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용된 특정한 다이버시티 전송 모드를 결정하는 단계로서, 각각의 데이터 스트림에 대해 사용된 상기 다이버시티 전송 모드는 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 선택되고, 각각의 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 단계; 및

상기 데이터 스트림에 대한 송신기로부터 송신된 변조 심볼들의 평가들인 복원된 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 사용된 상기 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 수신된 심볼들을 처리하는 단계를 포함하는 데이터 송신 처리 방법.
제 28항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드, 월쉬 다이버시티 전송 모드, 및 공간 시간 전송 다이버시티 (STTD) 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 처리 방법.
제 29항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 월쉬-STTD 전송 모드를 추가로 포함하는것을 특징으로 하는 데이터 송신 처리 방법.
제 29항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수-STTD 전송 모드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 처리 방법.
제 28항에 있어서,

디코딩된 데이터를 제공하기 위해 상기 각각의 데이터 스트림에 대해 복원된 심볼들을 복조하고 디코딩하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 처리 방법.
디지털 정보를 해석할 수 있는 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD)에 통신가능하게 결합된 메모리로서, 상기 디지털 정보의 해석은,

하나 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용하기 위한 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 특정한 다이버시티 전송 모드를 선택하기 위한 것으로서, 각각의 선택된 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 것이고;

변조 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 선택된 코딩 및 변조 방법들에 기초하여 각각의 데이터 스트림을 코딩하고 변조하기 위한 것이며;

하나 이상의 송신 안테나들을 통해 송신하기 위한 송신 심볼들을 제공하기위해 상기 선택된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 상기 변조 심볼들을 처리하기 위한 것인 메모리.
무선 통신 시스템 내의 송신기 유닛으로서,

하나 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용하기 위한 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 특정한 다이버시티 전송 모드를 선택하도록 동작하는 제어기로서, 각각의 선택된 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 제어기;

변조 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 선택된 코딩 및 변조 방법들에 기초하여 각각의 데이터 스트림을 코딩하고 변조하도록 동작하는 TX 데이터 프로세서; 및

하나 이상의 송신 안테나들을 통해 송신하기 위한 송신 심볼들을 제공하기 위해 상기 선택된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 상기 변조 심볼들을 처리하도록 동작하는 송신 프로세서를 포함하는 송신기 유닛.
제 34항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드, 월쉬 다이버시티 전송 모드, 및 공간 시간 전송 다이버시티(STTD) 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
제 35항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 월쉬-STTD 전송 모드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
제 35항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수-STTD 전송 모드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
제 34항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 이용하는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템인 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
제 38항에 있어서,

상기 송신 프로세서는 데이터 송신을 위해 사용된 각각의 송신 안테나에 대해 송신 심볼들의 스트림을 제공하기 위해 상기 하나 이상의 데이터 스트림들에 대해 상기 송신 심볼들을 OFDM 변조하도록 추가로 동작하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
제 34항의 송신기 유닛을 포함하는 액세스 포인트.
제 34항의 송신기 유닛을 포함하는 단말기.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템 내의 장치로서,

하나 이상의 데이터 스트리들 각각에 대해 사용하기 위한 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 특정한 다이버시티 전송 모드를 선택하는 수단으로서, 각각의 선택된 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 수단;

변조 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 선택된 코딩 및 변조 방법들에 기초하여 각각의 데이터 스트림을 코딩하고 변조하는 수단; 및

하나 이상의 송신 안테나들을 통해 송신하기 위한 송신 심볼들을 제공하기 위해 상기 선택된 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 상기 변조 심볼들을 처리하는 수단을 포함하는 장치.
제 42항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드, 월쉬 다이버시티 전송 모드, 및 공간 시간 전송 다이버시티(STTD) 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
무선 통신 시스템 내의 수신기 유닛으로서,

수신된 데이터 송신으로부터 복원될 하나 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용된 특정한 다이버시티 전송 모드를 결정하도록 동작하는 제어기로서, 각각의 데이터 스트림에 대해 사용된 상기 다이버시티 전송 모드는 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 선택되고, 각각의 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 제어기; 및

상기 데이터 스트림에 대한 송신기로부터 송신된 변조 심볼들의 평가들인 복원된 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 사용된 상기 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 수신된 심볼들을 처리하도록 동작하는 수신 프로세서를 포함하는 수신기 유닛.
제 44항에 있어서,

디코딩된 데이터를 제공하기 위해 각각의 데이터 스트림에 대해 상기 복원된 심볼들을 복조하고 디코딩하도록 동작하는 수신 데이터 프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
제 44항에 있어서,

상기 다수의 가능한 전송 모드들은 주파수 다이버시티 전송 모드, 월쉬 다이버시티 전송 모드, 및 공간 시간 전송 다이버시티(STTD) 전송 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
제 44항의 수신기 유닛을 포함하는 액세스 포인트.
제 44항의 수신기 유닛을 포함하는 단말기.
무선 통신 시스템 내의 수신기 장치로서,

수신된 데이터 송신으로부터 복원될 하나 이상의 데이터 스트림들 각각에 대해 사용된 특정한 다이버시티 전송 모드를 결정하는 수단으로서, 각각의 데이터 스트림에 대해 사용된 상기 다이버시티 전송 모드는 다수의 가능한 전송 모드들 중에서 선택되고, 각각의 다이버시티 전송 모드는 시간, 주파수, 공간, 또는 이들의 조합을 통해 데이터를 중복하여 송신하는 수단; 및

상기 데이터 스트림에 대한 송신기로부터 송신된 변조 심볼들의 평가들인 복원된 심볼들을 제공하기 위해 상기 데이터 스트림에 대해 사용된 상기 다이버시티 전송 모드에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 수신된 심볼들을 처리하는 수단을 포함하는 수신기 장치.