KR20060066748A

KR20060066748A - 무선 통신 시스템에서 다중의 안테나에 의한 계층적 코딩

Info

Publication number: KR20060066748A
Application number: KR1020067008004A
Authority: KR
Inventors: 아쇼크 만트라바디; 아브니시 아그라왈
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-06-16
Also published as: JP4509116B2; US20100220708A1; BRPI0414720A; EP1678866B1; EP2249504A1; KR100780578B1; TWI390873B; AU2004306131C1; CA2540026C; WO2005032035A1; MXPA06003330A; TW200522567A; US7724838B2; IL174515A; CA2540026A1; AR045840A1; AU2004306131A1; AU2004306131B2; PL1678866T3; US8542765B2

Abstract

다중-안테나 통신 시스템 (예를 들어, SIMO, MISO, 또는 MIMO 시스템) 에서 계층적 코딩을 수행하기 위한 기술이 제공된다. 송신기에서, 기본 스트림과 확장 스트림이 별도로 코딩 및 변조되어, 각각 제 1 및 제 2 데이터 심볼 스트림이 획득된다. 제 1 데이터 심볼 스트림은 제 1 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 제 1 세트의 심볼 서브스트림이 획득된다. 제 2 데이터 심볼 스트림은 제 2 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱) 에 따라 프로세싱되어, 제 2 세트의 심볼 서브스트림이 획득된다. 제 1 세트의 심볼 서브스트림은 (예를 들어, 시분할 멀티플렉싱 또는 중첩을 이용하여) 제 2 세트의 심볼 서브스트림과 컴바인되어, 다중의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 다중의 송신 심볼 스트림이 획득된다. 수신기는 상보적인 프로세싱을 수행하여, 기본 스트림 및 확장 스트림을 복원한다.

계층적 코딩, 송신 다이버시티, 공간 멀티플렉싱

Description

무선 통신 시스템에서 다중의 안테나에 의한 계층적 코딩{HIERARCHICAL CODING WITH MULTIPLE ANTENNAS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2003년 9월 25일자로 출원된 미국특허 가출원 제 60/506,466 호를 우선권 주장하며, 이는 전부 여기에서 참조로서 포함된다.

I. 기술분야

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 계층적 코딩 (hierarchical coding) 을 수행하는 기술에 관한 것이다.

II. 배경기술

무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터, 브로드캐스트 (broadcast) 등과 같이 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 사용된다. 이들 시스템은 가용 시스템 자원을 공유함으로써 다중의 사용자에 대한 통신을 동시에 제공할 가능성이 있을 수도 있다. 그 시스템의 일부 예에는 코드분할 다중접속 (CDMA) 시스템, 시분할 다중접속 (TDMA) 시스템 및 주파수 분할 다중접속 (FDMA) 시스템이 포함된다.

무선 통신 시스템은, 특정 사용자 대신에 지정된 브로드캐스트 영역 내의 사용자로의 브로드캐스트 데이터의 송신을 통상적으로 수반하는 브로드캐스트 서비스를 제공할 수도 있다. 브로드캐스트 송신물은 브로드캐스트 영역 내의 다중의 사용자에 의해 수신되도록 의도되기 때문에, 일반적으로, 브로드캐스트 데이터 레이트는 최악의 채널 조건을 갖는 사용자에 의해 결정된다. 통상적으로, 최악의 경우의 사용자는 송신 기지국으로부터 멀리 떨어져서 위치되며 낮은 신호대 잡음비 (SNR) 를 가진다.

통상적으로, 브로드캐스트 영역 내의 사용자들은 상이한 채널 조건을 경험하고, 상이한 SNR 을 달성하며, 데이터를 상이한 데이터 레이트로 수신할 수 있다. 또한, 브로드캐스트 서비스를 개선시키기 위해 계층적 송신이 사용될 수도 있다. 계층적 송신의 경우, 브로드캐스트 데이터는 "기본 스트림" 및 "확장 스트림 (enhancement stream)" 으로 분할된다. 기본 스트림은, 브로드캐스트 영역 내의 모든 사용자들이 이 스트림을 복원할 수 있도록 하는 방식으로 송신된다. 확장 스트림은, 더 양호한 채널 조건을 경험하는 사용자들이 이 스트림을 복원할 수 있도록 하는 방식으로 송신된다. 또한, 계층적 송신은 계층적 코딩으로도 지칭되며, 본 콘텍스트 (context) 에서, "코딩" 이라는 용어는 송신기에서의 데이터 코딩보다는 채널 코딩을 지칭한다.

계층적 코딩을 구현하는 종래의 일 방법은 비-균일 (non-uniform) 변조의 사용을 통한 것이다. 이 방법에서, 기본 스트림에 대한 데이터는 제 1 변조 방식으로 변조되며, 확장 스트림에 대한 데이터는, 제 1 변조 방식에 중첩되는 제 2 변조 방식으로 변조된다. 통상적으로, 제 1 변조 방식은 QPSK 와 같은 낮은 차수의 변조 방식이며, 제 2 변조 방식 또한 QPSK 일 수도 있다. 이 경우, 양 스트림에 대한 결과적인 변조 데이터는 16-QAM 변조 데이터와 유사할 수도 있다. 브로드캐스트 영역 내의 모든 사용자들은 QPSK 복조를 사용하여 기본 스트림을 복원할 수 있다. 또한, 더 양호한 채널 조건을 갖는 사용자들은 기본 스트림으로 인한 변조를 제거함으로써 확장 스트림을 복원할 수 있다. 비-균일 변조를 이용한 계층적 코딩은 직접 비디오 브로드캐스팅 표준 T (DVB-T) 시스템과 같은 일부 종래의 시스템에 의해 구현된다.

통상적으로, 계층적 코딩은 단일-입력 단일-출력 (SISO) 시스템용으로 사용된다. SISO 시스템은 송신기에서 단일의 안테나, 그리고 수신기에서 단일의 안테나를 채용한다. SISO 시스템의 경우, 계층적 코딩은, 예를 들어, 상술된 바와 같은 비-균일 변조를 사용하여 구현될 수도 있다.

무선 통신 시스템은 송신기 또는 수신기에서, 또는 송신기 및 수신기 모두에서 다중의 안테나를 채용할 수도 있다. 다중의 안테나는 유해한 경로 효과 (path effect) 에 대하여 다이버시티를 제공하고/하거나 송신 용량을 개선시키는데 사용될 수도 있으며, 이들 모두는 바람직하다. 당업계에는, 무선 통신 시스템에서 다중의 안테나로 계층적 코딩을 수행하는 기술이 필요하다.

개요

다중-안테나 통신 시스템에서 계층적 코딩을 수행하는 기술이 여기에서 제공된다. 이 시스템은, 송신기에서 다중의 안테나를 갖는 다중-입력 단일-출력 (MISO) 시스템, 수신기에서 다중의 안테나를 갖는 단일-입력 다중-출력 (SIMO) 시스템, 또는 송신기 및 수신기 모두에서 다중의 안테나를 갖는 다중-입력 다중-출력 (MIMO) 시스템일 수도 있다. 이들 기술은, 상이한 SNR 을 달성할 수 있는 수신 엔터티에 다중의 데이터 스트림 (예를 들어, 기본 스트림 및 확장 스트림) 을 송신하는데 이용될 수도 있다.

MISO 또는 MIMO 시스템의 송신기에서, 기본 스트림 및 확장 스트림은 개별적으로 코딩 및 변조되어, 각각, 제 1 및 제 2 데이터 심볼 스트림이 획득된다. 제 1 데이터 심볼 스트림은 제 1 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 제 1 세트의 심볼 서브스트림이 획득된다. 제 2 데이터 심볼 스트림은 제 2 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 제 2 세트의 심볼 서브스트림이 획득된다. 이하, 다양한 송신 다이버시티 및 공간 멀티플렉싱 방식을 설명한다. 제 1 세트의 심볼 서브스트림은 제 2 세트의 심볼 서브스트림과 컴바이닝 (combine) 되어, 다중의 송신 안테나로부터의 송신에 대한 다중의 송신 심볼 스트림이 획득된다. 그 컴바이닝은, 다중의 송신 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 제 1 세트의 심볼 서브스트림을 제 2 세트의 심볼 서브스트림과 시분할 멀티플렉싱 (TDM) 함으로써 달성될 수도 있다. 다른 방법으로, 그 컴바이닝은 (1) 제 1 세트의 심볼 서브스트림을 제 1 스케일링 팩터 (scaling factor) 로 스케일링하고, (2) 제 2 세트의 심볼 서브스트림을 제 2 스케일링 팩터로 스케일링하며, 그리고, (3) 제 1 세트의 스케일링된 심볼 서브스트림과 제 2 세트의 스케일링된 심볼 서브스트림을 합산하여 다중의 송신 심볼 스트림을 획득함으로써, 중첩에 의해 달성될 수도 있다. 제 1 및 제 2 스케일링 팩터는, 각각, 기본 스트림 및 확장 스트림용으로 사용하기 위한 송신 전력의 양을 결 정한다.

이들 스트림이 TDM 을 사용하여 송신되는지 또는 중첩을 사용하여 송신되는지에 의존하여, 기본 스트림 및 확장 스트림을 복원하기 위해 상이한 수신기 구조가 사용될 수도 있다. 만약 TDM 이 사용되었으면, SIMO 또는 MIMO 시스템에서의 수신기는, 처음에, 다중의 수신 안테나를 통해 획득된 다중의 수신 심볼 스트림을 시분할 디멀티플렉싱하여, 기본 스트림에 대한 제 1 세트의 수신 심볼 서브스트림 및 확장 스트림에 대한 제 2 세트의 수신 심볼 서브스트림을 제공한다. 제 1 세트의 수신 심볼 서브스트림은 제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 프로세싱되어, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림이 획득되며, 이는 더 복조 및 디코딩되어, 디코딩된 기본 스트림이 획득된다. 제 2 세트의 수신 심볼 서브스트림은 제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 프로세싱되어, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림이 획득되며, 이는 더 복조 및 디코딩되어, 디코딩된 확장 스트림이 획득된다.

만약 중첩이 사용되었으면, SIMO 또는 MIMO 시스템에서의 수신기는, 처음에, 제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 다중의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하며, 이는 복조 및 디코딩되어 디코딩된 기본 스트림이 획득된다. 디코딩된 기본 스트림으로 인한 간섭은 수신 심볼 스트림으로부터 추정 및 소거되어, 변형된 심볼 스트림이 획득된다. 그 후, 변형된 심볼 스트림은 제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 프로세싱되어, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림이 획득되며, 이는 복조 및 디코딩되어 디코딩된 확장 스트림이 획득된다. 또한, 확장 스트림은 다중의 스테이지에서 복원될 수도 있으며, 각 각의 스테이지는 송신 안테나 중 하나에 대한 디코딩된 확장 서브스트림을 복원한다.

이하, 본 발명의 다양한 양태 및 실시형태를 더 상세히 설명한다.

도면의 간단한 설명

본 발명의 특징, 특성, 및 이점은 도면과 함께 이하 제시되는 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이며, 도면에서 동일한 참조부호는 도면 전반에 걸쳐 동일한 대상을 나타낸다.

도 1 은 SISO 시스템을 도시한 것이다.

도 2a 내지 도 2c 는 각각 SIMO 시스템, MISO 시스템, 및 MIMO 시스템을 도시한 것이다.

도 3 은 MIMO 시스템에서의 송신기 및 수신기를 도시한 것이다.

도 4a 는 송신기 내의 송신 (TX) 데이터 프로세서 및 TX 공간 프로세서를 도시한 것이다.

도 4b 는 병렬 연접 컨볼루셔널 인코더의 블록도를 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b 는 TX 공간 프로세서에 대한 송신 다이버시티 프로세서 및 공간 멀티플렉싱 프로세서를 도시한 것이다.

도 6a 는, 기본 스트림 및 확장 스트림이 시간적으로 멀티플렉싱되고 송신 다이버시티를 이용하여 송신되는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 6b 는, 기본 스트림 및 확장 스트림이 시간적으로 멀티플렉싱되고 기본 스트림은 송신 다이버시티를 이용하여 송신되고 확장 스트림은 공간 멀티플렉싱을 이용하는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 6c 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 컴바이닝되고 그 컴바이닝된 스트림이 송신 다이버시티를 이용하여 송신되는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 6d 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 컴바이닝되며 기본 스트림은 송신 다이버시티를 이용하여 송신되고 확장 스트림은 공간 멀티플렉싱을 이용하는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 6e 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 컴바이닝되고 그 컴바이닝된 스트림이 공간 멀티플렉싱을 이용하여 송신되는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 6f 는, 기본 스트림 및 확장 스트림이 TDM 또는 컴바이닝되지 않고 송신 다이버시티를 이용하여 송신되는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 6g 는, 기본 스트림이 일 송신 안테나로부터 송신되고 확장 스트림은 제 2 의 송신 안테나로부터 송신되는 TX 공간 프로세서의 블록도를 도시한 것이다.

도 7a 및 도 7b 는 각각 TDM 및 중첩 방식에 대한 타이밍도를 도시한 것이다.

도 8a 및 도 8b 는 TDM 방식에 대한 2 개의 수신기 설계를 도시한 것이다.

도 8c 는 터보 디코더의 블록도를 도시한 것이다.

도 9a 및 도 9b 는 중첩 방식에 대한 2 개의 수신기 설계를 도시한 것이다.

도 10 은 계층적 코딩을 위해 송신기에 의해 수행되는 프로세스를 도시한 것 이다.

도 11a 및 도 11b 는 각각 TDM 및 중첩 방식에 의한 계층적 코딩을 위해 수신기에 의해 수행되는 프로세스를 도시한 것이다.

도 12 는 SISO 시스템에서 계층적 코딩에 대한 레이트 영역의 그래프를 도시한 것이다.

도 13 은 SIMO 및 MIMO 시스템에서 계층적 코딩에 대한 레이트 영역의 그래프를 도시한 것이다.

상세한 설명

여기에서, "예시적인" 이라는 단어는 "예, 예증, 또는 예시로서 제공되는" 을 의미하도록 사용된다. "예시적인" 것으로서 여기에서 설명된 임의의 실시형태 또는 설계는 다른 실시형태 또는 설계에 비하여 반드시 바람직하거나 유리한 것으로서 해석할 필요는 없다.

계층적 코딩을 수행하기 위해 여기에서 설명되는 기술들은 단일-캐리어 및 다중-캐리어 통신 시스템을 포함하여, 다양한 타입의 무선 통신 시스템용으로 이용될 수도 있다. 다중-캐리어 시스템의 예로는, 직교 주파수 분할 다중접속 (OFDMA) 통신 시스템, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템 등이 포함된다. 이하, 명료화를 위하여, 이들 기술은 단일-캐리어 시스템에 대해 상세하게 설명한다.

1. SISO 시스템에서의 계층적 코딩

도 1 은 2 명의 사용자 A 및 B 에 대한 2 개의 수신기 (120a 및 120b) 및 송 신기 (110) 를 갖는 SISO 시스템 (100) 을 도시한 것이다. 일반적으로, SISO 시스템은 임의의 수의 사용자에 대하여 임의의 수의 송신기 및 임의의 수의 수신기를 포함할 수도 있다. 간략화를 위하여, 2 명의 사용자에 대해 오직 하나의 송신기 및 2 개의 수신기가 도 1 에 도시되어 있고, 이하, 고려된다. SISO 시스템 (100) 의 경우, 송신기 (110) 에는 단일의 안테나가 구비되며, 또한, 수신기 (120a 및 120b) 각각에도 단일의 안테나가 구비된다. 송신기 (110) 와 수신기 (120a) 사이의 통신 채널은 h_a 의 복소 채널 이득 및 σ_a 의 잡음 분산을 가진다. 송신기 (110) 와 수신기 (120b) 사이의 통신 채널은 h_b 의 복소 채널 이득 및 σ_b 의 잡음 분산을 가지며, σ_b > σ_a 이다. 따라서, 사용자 A 는 사용자 B 보다 더 높은 SNR 을 달성한다.

브로드캐스트 데이터가 기본 스트림 및 확장 스트림으로 분할되는 2층 (two-tiered) 브로드캐스트 서비스가 구현될 수도 있다. 기본 스트림은, 사용자 A 및 B 모두에 의해 수신될 수 있는 레이트로 송신된다. 확장 스트림은, 더 우수한 SNR 을 갖는 사용자 A 에 의해 수신될 수 있는 레이트로 송신된다. 사용자 A 및 B 는, SNR 의 2 개의 상이한 범위를 달성할 수 있는 2 개의 상이한 사용자 그룹을 나타낸다. 2 개의 스트림은 시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식 또는 중첩 방식을 이용하여 송신될 수도 있다.

시분할 멀티플렉싱 방식의 경우, 기본 스트림은 시간의 일부 (fraction) 를 송신받으며, 확장 스트림은 그 시간의 나머지를 송신받는다. SISO 시스템 (100) 에서 TDM 방식의 경우에 사용자 A 및 B 에 대한 신호 모델은,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서, s 는 송신기에 의해 송신된 데이터 심볼이며, 이는 기본 스트림 또는 확장 스트림용일 수도 있으며, y_a 및 y_b 는 각각 사용자 A 및 B 에 의해 수신된 심볼이며, n_a 및 n_b 는 각각 사용자 A 및 B 에 의해 관측되는 잡음에 대해 각각 분산 σ_a ² 및 σ_b ² 를 갖는 독립 가우시안 랜덤 변수이다.

수학식 세트 1 은 사용자 A 및 B 각각에 대한 가산 백색 가우시안 잡음 (AWGN) 채널을 가정한다. AWGN 채널의 주요 특징은, 수학식 세트 1 에서, 1 (즉, h_a = h_b = 1) 과 같다고 가정되는 일정한 채널 이득을 갖는다는 점이다.

사용자 A 및 B 에 대한 최대 레이트는,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서, P 는 데이터 심볼용으로 사용되는 송신 전력이 며, C_a 및 C_b 는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 최대 레이트이다.

수학식 세트 2 는, 소정의 채널 응답 및 소정의 잡음 분산을 갖는 통신 채널을 통해 신뢰성있게 송신될 수도 있는 이론적인 최대 데이터 레이트를 제공하는 섀논 용량 함수에 기초한다. 섀논 용량은, 데이터 심볼이 신호 콘스텔레이션 (constellation) 상의 특정 포인트에 제한되지 않는 무-제약적 (unconstrained) 알파벳 및 AWGN 모델을 가정한다. 또한, 섀논 용량은 무-제약적 용량이라고도 지칭된다. 또한, 용량은 스펙트럼 효율이라고도 지칭되며, 이들 양자는 헤르쯔 당 초당 비트 (bps/Hz) 의 단위로 주어진다.

수학식 세트 2 로부터, 통신 채널은 사용자 B 에 대하여 C_b 의 레이트를 지원할 수 있으며, 이는 또한 사용자 A 에 의해 수신될 수도 있다. 또한, 통신 채널은, σ_b > σ_a 이기 때문에, 사용자 B 에 대한 C_b 의 레이트보다 더 큰 사용자 A 에 대한 C_a 의 레이트를 지원할 수 있다. 통상적으로, 레이트는 초당 비트 (bps) 의 단위로 주어진다. 간략화를 위하여, 다음의 설명에서, 레이트는 bps/Hz 의 정규화된 단위로 주어진다.

TDM 방식의 경우, 기본 스트림은 시간의 일부를 송신받으며, 사용자 A 및 B 양자에 의해 수신될 필요가 있으며, σ_b > σ_a 이기 때문에, 사용자 B 는 더 열등한 SNR 을 가진다. 확장 스트림은 시간의 나머지를 송신받으며, 오직 사용자 A 에 의해 수신될 필요가 있다 (즉, 사용자 B 에 대한 고려는 없음). TDM 방식의 경 우에 사용자 A 및 B 에 대해 달성될 수도 있는 전체 레이트는,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서,

는 기본 스트림이 송신되는 시간의 일부이고, 1≥

≥0 이며, (1-

) 는 확장 스트림이 송신되는 시간의 일부이며, R_b 및 R_e 는 각각 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 레이트이며, R_a 및 R_b 는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 전체 레이트이다.

수학식 세트 3 은, 사용자 B 에 대한 레이트 R_b 가 기본 스트림에 대한 레이트와 같음을 나타낸다. 사용자 A 에 대한 레이트 R_a 는, 기본 스트림에 대한 레이트 R_b 플러스 확장 스트림에 대한 레이트 R_e 와 같다.

중첩 방식의 경우, 기본 스트림 및 확장 스트림은 컴바이닝되고 동시에 송신된다. 송신 전력 P 는 2 개의 스트림 사이에서 분할된다. SISO 시스템 (100) 에서 중첩 방식에 대한 사용자 A 및 B 의 신호 모델은,

로서 표현될 수 있으며, 여기서, s_b 및 s_e 는 각각 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 데이터 심볼이며,

는 기본 스트림용으로 사용된 송신 전력의 일부이며, (1-

) 는 확장 스트림용으로 사용된 송신 전력의 일부이다.

수신기에서, 기본 스트림은 확장 스트림을 가산 잡음으로서 취급함으로써 수신 신호로부터 먼저 복원된다. 일단 기본 스트림이 복원되었으면, 기본 스트림으로 인한 간섭이 추정되고 수신 신호로부터 제거된다. 그 후, 확장 스트림은, 제거된 기본 스트림에 의해 복원된다. 중첩 방식의 경우에 사용자 A 및 B 에 대해 달성될 수도 있는 전체 레이트는,

로서 표현될 수도 있다.

수학식 세트 5 또한 섀논 용량 함수에 기초하며, AWGN 채널 모델 및 무-제약적 알파벳의 가정에 따른다.

수학식 5a 에서, 기본 스트림에 대한 레이트 R_b 는 기본 스트림에 대한

·P 의 송신 전력 및 (1-

)·P + σ_b ² 의 총 잡음에 기초하여 결정되며, 여기서, (1-

)·P 는 확장 스트림으로 인한 간섭에 대한 것이다. 수학식 5b 에서, 확장 스트림에 대한 레이트 R_e 는 확장 스트림에 대한 (1-

)·P 의 송신 전력 및 σ_a ² 의 총 잡음에 기초하여 결정되며, 여기서, 기본 스트림으로 인한 간섭은 완전히 소거되는 것으로 가정한다. 사용자 B 에 대한 레이트 R_b 는 기본 스트림에 대한 레이트와 동일하고, 사용자 A 에 대한 레이트 R_a 는 기본 스트림에 대한 레이트 R_b 플러스 확장 스트림에 대한 레이트 R_e 와 동일하다.

도 12 는 AWGN 채널을 갖는 SISO 시스템의 경우에 TDM 및 중첩 방식에 대한 레이트 영역의 그래프를 도시한 것이다. 수직축은, 기본 스트림에 대한 레이트인, 사용자 B 에 대한 레이트 R_b 를 나타낸다. 수평축은, 기본 스트림과 확장 스트림에 대한 컴바이닝된 레이트인, 사용자 A 에 대한 레이트 R_a 를 나타낸다. 도 12 에서, 레이트 R_a 및 R_b 는 모두 bps/Hz 의 단위로 주어진다. 도 12 에서 주어진 성능은 레일레이 (Rayleigh) 페이딩 채널에 대한 것이다. 여기에서 설 명되는 계층적 코딩 기술이 상이한 채널 타입에 대해 사용될 수도 있지만, 성능은 그 채널 타입의 통계치에 의존할 수도 있다.

플롯 (1210) 은,

의 상이한 값에 대해 TDM 방식인 경우에 달성가능한 레이트 R_a 및 R_b 를 도시한 것이다. 이들 레이트는 P/σ_a ² = 20dB 및 P/σ_b ² = 5dB 를 갖는 수학식 세트 2 및 3 을 이용하여 계산된다.

= 1 인 경우, 오직 기본 스트림만이 송신되며, R_a = R_b = 2.06bps/Hz 및 R_e = 0 이다.

= 0 인 경우, 오직 확장 스트림만이 송신되며, R_a = R_e = 6.66bps/Hz 및 R_b = 0 이다. TDM 방식의 경우에

의 다른 값에 대한 레이트 R_a 및 R_b 는 플롯 (1210) 에 의해 주어진다.

플롯 (1220) 은,

의 상이한 값에 대해 중첩 방식인 경우에 달성가능한 레이트 R_a 및 R_b 를 도시한 것이다. 이들 레이트는 P/σ_a ² = 20dB 및 P/σ_b ² = 5dB 를 갖는 수학식 세트 5 를 이용하여 계산된다.

TDM 방식에 대한 레이트 영역은 플롯 (1210) 이하의 영역이다. 중첩 방식에 대한 레이트 영역은 플롯 (1220) 이하의 영역이다. 더 큰 레이트 영역이 더 바람직하다. 도 12 는, 중첩 방식이 더 큰 레이트 영역을 가지며, 따라서, TDM 방식보다 더 우수한 성능을 가짐을 나타낸다.

TDM 및 중첩 방식에 대한 상기 설명은 AWGN 채널을 가정한다. 플랫 페이 딩 (flat fading) 채널인 경우, 각각의 사용자에 대한 송신기로부터의 복소 채널 이득은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 채널 변수 h 로 나타낼 수도 있다. 이 채널 변수는, 평균이 0 이고 분산이 1 이며 2 명의 사용자에 대해 동일하게 분포된 복소 가우시안 랜덤 변수인 것으로 가정한다.

SISO 시스템 (100) 에서 중첩 방식인 경우에 플랫 페이딩 채널을 갖는 사용자 A 및 B 에 대하여 달성될 수도 있는 전체 레이트는,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서, E{υ} 는 υ 의 기대값을 나타낸다. 수학식 세트 6 은, 채널 변수 h 가 주어진 기대 최대 데이터 레이트를 제공하는 에르고딕 (ergodic) 용량 함수에 기초한다. 또한, 플랫 페이딩 채널을 갖는 TDM 방식인 경우에 사용자 A 및 B 에 대하여 달성될 수도 있는 레이트도 유사한 방식으로 획득될 수 있다.

2. SIMO 시스템에서의 계층적 코딩

도 2a 는 2 명의 사용자 A 및 B 에 대한 2 개의 수신기 (220a 및 220b) 및 송신기 (210a) 를 갖는 SIMO 시스템 (200a) 을 도시한 것이다. (1, N_R) SIMO 시 스템의 경우, 송신기에는 단일의 안테나가 구비되고, 수신기에는 N_R 개의 안테나가 구비되며, 여기서, N_R > 1 이다. 간략화를 위해, 도 2a 는, 수신기 (220a 및 220b) 각각에 2 개의 안테나가 구비된 (1, 2) SIMO 시스템을 도시한 것이다. 송신기 (210a) 와 수신기 (220a) 사이의 통신 채널은

의 채널 응답 벡터 및 σ_a 의 잡음 분산을 가진다. 송신기 (210a) 와 수신기 (220b) 사이의 통신 채널은

의 채널 응답 벡터 및 σ_b 의 잡음 분산을 가지며, σ_b > σ_a 이다. 각각의 사용자에 대한 채널 응답 벡터

은 단일의 송신 안테나와 각 사용자의 N_R 개의 수신 안테나 사이의 복소 채널 이득에 대한 N_R 개의 엘리먼트, 즉,

를 포함하며, 여기서, "^T" 는 전치 (transpose) 를 나타낸다.

SIMO 시스템의 경우, 수신기에서의 다중의 안테나는 더 큰 다이버시티를 달성하는데 사용될 수도 있다. SIMO 시스템 (200a) 에서 사용자 A 및 B 에 대한 신호 모델은,

로서 표현될 수도 있으며,

및

는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 채널 응답 벡터이며,

및

는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 잡음 벡터이며,

및

는 각각 사용자 A 및 B 의 N_R 개의 수신 안테나에 대한 N_R 개의 수신 심볼을 갖는 벡터이다.

사용자 i 에 대한 수신기는,

과 같이, 송신 데이터 심볼 s 를 복원할 수 있으며, 여기서, G_simo 는 사용자 i 에 대한 전체 채널 이득이며,

는 송신기에 의해 송신된 데이터 심볼 s 의 추정치이며,

는 사용자 i 에 대한 사후-프로세싱된 잡음이다.

전체 채널 이득은, N_R 개의 수신 안테나에 대해

이다. N_R = 2 를 갖는 (1, 2) SIMO 시스템의 경우, G_simo 는, 레일레이 페이딩 채널을 가정하는 2 의 자유도를 갖는 카이-스퀘어 (chi-square) 변수이며, 2차 다이버시티가 달성된다. 여기에서 설명된 계층적 코딩 기술은 채널에 대한 임의의 특정 통계 모델에 의존하지 않으며, 다른 채널 타입에 적용될 수도 있다. 수학식 8 은, M-진 위상 시프트 키잉 (M-PSK) 신호 콘스텔레이션에 대한 수신기 프 로세싱을 도시한 것이다. 유사한 수신기 프로세싱이 M-진 직교 진폭 변조 (M-QAM) 신호 콘스텔레이션에 대해 수행될 수도 있다. 이하, 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 송신기 및 수신기에서의 프로세싱을 더 상세히 설명한다.

플랫 페이딩 채널을 갖는 SIMO 시스템에서 TDM 방식의 경우에 사용자 A 및 B 에 대해 달성될 수도 있는 레이트는,

로서 표현될 수도 있다.

플랫 페이딩 채널을 갖는 SIMO 시스템에서 중첩 방식의 경우에 사용자 A 및 B 에 대해 달성될 수도 있는 레이트는,

로서 표현될 수도 있다.

3. MISO 시스템에서의 계층적 코딩

도 2b 는 2 명의 사용자 A 및 B 에 대한 2 개의 수신기 (220c 및 220d) 및 송신기 (210b) 를 갖는 MISO 시스템 (200b) 을 도시한 것이다. (N_T, 1) MISO 시스템의 경우, 송신기에는 N_T 개의 안테나가 구비되고, 수신기에는 단일의 안테나가 구비되며, 여기서, N_T > 1 이다. 간략화를 위해, 도 2b 는, 송신기 (210b) 에 2 개의 안테나가 구비되고 수신기 (220c 및 220d) 각각에 단일의 안테나가 구비된 (2, 1) MISO 시스템을 도시한 것이다. 송신기 (210b) 와 수신기 (220c) 사이의 통신 채널은

의 채널 응답 벡터 및 σ_a 의 잡음 분산을 가진다. 송신기 (210b) 와 수신기 (220d) 사이의 통신 채널은

의 채널 응답 벡터 및 σ_b 의 잡음 분산을 가지며, σ_b > σ_a 이다.

MISO 시스템의 경우, 송신기에서의 다중의 안테나는 더 큰 다이버시티를 달성하는데 사용될 수도 있다. 특히, 아래에서 설명되는 바와 같이, 기본 스트림 및 확장 스트림은 송신 다이버시티 방식을 이용하여 다중의 송신 안테나를 통하여 송신될 수도 있다. MISO 시스템 (200b) 에서 사용자 A 및 B 에 대한 신호 모델은,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서,

는 송신기에서의 N_T 개의 안테나로부터 송신된 N_T 개의 송신 심볼의 벡터이며,

및

는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 채널 응답 벡터이며, n_a 및 n_b 는 각각 사용자 A 및 B 에 의해 관측되는 잡음이며, y_a 및 y_b 는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 수신 심볼이다.

송신 심볼의 벡터

는 데이터 심볼에 대한 공간 프로세싱을 수행함으로써 획득된다. 이하, MISO 시스템에 대한 송신기 및 수신기에서의 공간 프로세싱을 더 상세히 설명한다.

4. MIMO 시스템에서의 계층적 코딩

도 2c 는 2 명의 사용자 A 및 B 에 대한 2 개의 수신기 (220e 및 220f) 및 송신기 (210c) 를 갖는 MIMO 시스템 (200c) 을 도시한 것이다. (N_T, N_R) MIMO 시스템의 경우, 송신기에는 N_T 개의 안테나가 구비되고, 수신기에는 N_R 개의 안테나가 구비되며, 여기서, N_T > 1 이고 N_R > 1 이다. 간략화를 위해, 도 2c 는, 송신기 (210c) 에 2 개의 안테나가 구비되고 또한 수신기 (220e 및 220f) 각각에 2 개의 안테나가 구비된 (2, 2) MIMO 시스템을 도시한 것이다.

도 3 은 송신기 (210x) 및 수신기 (220x) 의 블록도를 도시한 것이다. 송신기 (210x) 는 도 2b 에서의 송신기 (210b) 및 도 2c 에서의 송신기 (210c) 의 일 실시형태이다. 수신기 (220x) 는 도 2a 에서의 수신기 (220a 및 220b) 및 도 2c 에서의 수신기 (220e 및 220f) 의 일 실시형태이다.

송신기 (210x) 에서, TX 데이터 프로세서 (310) 는 기본 스트림 {d_b} 에 대한 데이터를 수신, 코딩, 인터리빙, 및 변조하고, 변조 심볼의 스트림 {s_b} 을 제공한다. 또한, TX 데이터 프로세서 (310) 는 확장 스트림 {d_e} 에 대한 데이터를 수신, 코딩, 인터리빙, 및 변조하고, 변조 심볼의 스트림 {s_e} 을 제공한다. 또한, 변조 심볼은 여기에서 데이터 심볼로도 지칭된다. TX 공간 프로세서 (320) 는 2 개의 데이터 심볼 스트림 {s_b} 및 {s_e} 에 대한 공간 프로세싱을 수행하고, 파일럿 심볼에 멀티플렉싱하며, 2 개의 송신 심볼의 스트림 {x₁} 및 {x₂} 을 제공한다. 송신기 유닛 (TMTR; 322a 및 322b) 은 2 개의 송신 심볼 스트림 {x₁} 및 {x₂} 을 각각 수신 및 프로세싱하여, 2 개의 변조 신호를 획득하며, 그 후, 이들은 안테나 (324a 및 324b) 로부터 송신된다.

수신기 (220x) 에서, 송신기 (210x) 에 의해 송신된 2 개의 변조 신호는 안테나 (352a 및 352b) 에 의해 수신된다. 수신기 유닛 (RCVR; 354a 및 354b) 은 안테나 (352a 및 352b) 로부터의 수신 신호를 각각 컨디셔닝, 디지털화, 및 프로세싱하여, 2 개의 수신 심볼의 스트림 {y₁} 및 {y₂} 을 제공한다. 그 후, RX 공간 프로세서 (360) 는 2 개의 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 을 프로세싱하여, 2 개의 복원된 데이터 심볼 스트림

및

을 획득하며, 이들은 송신기 (210x) 에 의해 송신된 2 개의 데이터 심볼 스트림 {s_b} 및 {s_e} 의 추정치이다. RX 데이터 프로세서 (370) 는 복원된 데이터 심볼 스트림

을 복조, 디-인터리빙, 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림

을 획득한다. 또한, RX 데이터 프로세서 (370) 는 복원된 데이터 심볼 스트림

을 복조, 디-인터리빙, 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림

을 획득한다. 이하, 송신기 (210x) 및 수신기 (220x) 에서의 프로세싱 유닛을 더 상세히 설명한다.

제어기 (330 및 380) 는 각각 송신기 (210x) 및 수신기 (220x) 에서의 동작을 명령한다. 메모리 (332 및 382) 는, 각각, 제어기 (330 및 380) 에 의해 사용되는 프로그램 코드 및 데이터에 대한 저장장치를 제공한다.

도 4a 는 송신기 (210x) 내의 TX 데이터 프로세서 (310) 및 TX 공간 프로세서 (320) 의 일 실시형태에 대한 블록도를 도시한 것이다. TX 데이터 프로세서 (310) 내에서, 인코더 (412a) 는 선택된 코딩 방식에 따라 기본 스트림 데이터 {d_b} 를 수신 및 코딩하여 코드 비트를 제공한다. 이하, 인코더 (412a) 에 대한 예시적인 설계를 설명한다. 인코딩은 데이터 송신의 신뢰도를 증가시킨다. 선택된 코딩 방식은 컨볼루셔널 코드, 터보 코드, CRC 코드, 블록 코드, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 채널 인터리버 (414a) 는 특정 인터리빙 방식에 기초하여 인코더 (412a) 로부터의 코드 비트를 인터리빙 (즉, 재정렬) 한다. 인터리빙은 코드 비트에 시간, 주파수, 및/또는 공간 다이버시티를 제공한다. 그 후, 변조기 (416a) 는 하나 이상의 변조 방식에 따라 인터리버 (414a) 로부터의 인터리빙된 데이터를 변조 (즉, 심볼 매핑) 하여 변조 심볼을 제공한다. 변조는, (1) B 개의 인터리빙된 비트의 세트를 그룹화하여 B-비트 바이너리 값을 형성하고 (여기서, B ≥ 1), (2) 선택된 변조 방식에 대한 신호 콘스텔레이션에서의 일 포인트에 대한 복소 값에 각각의 B-비트 바이너리 값을 매핑함으로써 달성될 수도 있다. 변조기 (416a) 는 변조 심볼의 스트림 (즉, 데이터 심볼) 을 제공하며, 여기서, 각각의 데이터 심볼은 복소 값이다. 인코딩, 채널 인터리빙, 및 변조는 기본 스트림에 대한 각각의 데이터 패킷에 대해 수행될 수도 있다.

확장 스트림 데이터 {d_e} 는 인코더 (412b) 에 의해 코딩되고, 채널 인터리버 (414b) 에 의해 인터리빙되며, 변조기 (416b) 에 의해 변조 심볼에 매핑된다. 확장 스트림에 대한 코딩, 인터리빙, 및 변조 방식은 기본 스트림에 대한 것과 동일하거나 상이할 수도 있다. 하술되는 소정의 송신 방식을 용이하게 하기 위해, 확장 스트림은 2 개의 송신 안테나에 대한 2 개의 데이터 서브스트림으로 디-멀티플렉싱될 수도 있다. 각각의 데이터 서브스트림은 별도로 코딩, 인터리빙, 및 변조되어, 2 개의 데이터 서브스트림이 수신기에 의해 개별적으로 복원될 수도 있다. 간략화를 위하여, 이것은 도 4a 에 도시되어 있지 않다.

도 4b 는, 도 4a 에서의 각각의 인코더 (412a 및 412b) 용으로 사용될 수도 있는 병렬 연접 컨볼루셔널 인코더 (412x) 의 블록도를 도시한 것이다. 인코더 (412x) 는 2 개의 구성 컨볼루셔널 인코더 (452a 및 452b), 코드 인터리버 (454), 및 멀티플렉서 (MUX; 456) 를 포함한다. 코드 인터리버 (454) 는 특정 코드 인터리빙 방식에 따라 기본 스트림 또는 확장 스트림에 대한 데이터 비트 {d} 를 인터리빙한다.

구성 인코더 (constituent encoder; 452a) 는 제 1 구성 코드로 데이터 비트 {d} 를 수신 및 인코딩하고, 제 1 패리티 비트 {c_p1} 를 제공한다. 유사하게, 구성 인코더 (452b) 는 코드 인터리버 (454) 로부터의 인터리빙된 데이터 비트를 제 2 구성 코드로 수신 및 인코딩하고, 제 2 패리티 비트 {c_p2} 를 제공한다. 구성 인코더 (452a 및 452b) 는 각각 R₁ 및 R₂ 의 코드 레이트를 갖는 2 개의 재귀적 시스터매틱 (recursive systematic) 구성 코드를 구현할 수도 있으며, 여기서, R₁ 은 R₂ 와 같을 수도 있고 또는 같지 않을 수도 있다. 멀티플렉서 (456) 는, {c_data} 로서도 나타내는 데이터 비트 {d}, 인코더 (452a) 로부터의 제 1 패리티 비트 {c_p1}, 및 인코더 (452b) 로부터의 제 2 패리티 비트 {c_p2} 를 수신 및 멀티플렉싱하고, 기본 스트림 또는 확장 스트림에 대한 코드 비트 {c} 를 제공한다. 통상적으로, 코딩은 한번에 하나의 데이터 패킷에 대해 수행된다.

도 4b 는 인코더에 대한 예시적인 설계를 도시한 것이다. 또한, 다른 타입의 인코더가 사용될 수도 있으며, 이것은 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, 동일하거나 상이한 타입의 인코더가 기본 스트림 및 확장 스트림용으로 사용될 수도 있다.

인코더 (412), 채널 인터리버 (414), 및 변조기 (416) 에 대한 다른 예시적인 설계는, "MIMO WLAN 시스템" 이라는 명칭으로 2002년 10월 25일자로 출원되어 공동으로 양도된 미국특허 가출원 제 60/421,309 호에 설명되어 있다.

TX 공간 프로세서 (320) 내에서, TX 송신 다이버시티/공간 멀티플렉싱 (Div/SM) 프로세서 (420a) 는 기본 스트림의 데이터 심볼 {s_b} 에 대한 공간 프로세싱을 수행하고, 2 개의 송신 안테나에 2 개의 심볼 서브스트림을 제공한다. TX Div/SM 프로세서 (420b) 는 확장 스트림의 데이터 심볼 {s_e} 에 대한 공간 프로세싱을 수행하고, 2 개의 송신 안테나에 2 개의 심볼 서브스트림을 제공한다. MISO 시스템의 경우, 하술되는 바와 같이, TX Div/SM 프로세서 (420a 및 420b) 는 송신 다이버시티 방식의 공간 프로세싱을 수행한다. MIMO 시스템의 경우, TX Div/SM 프로세서 (420a 및 420b) 는 송신 다이버시티 방식, 공간 멀티플렉싱 방식, 또는 기타 다른 송신 방식의 공간 프로세싱을 수행한다. 이하, TX Div/SM 프로세서 (420a 및 420b) 에 의한 공간 프로세싱을 상세히 설명한다. 컴바이너 (440) 는 기본 스트림에 대한 2 개의 심볼 서브스트림을 수신하여 확장 스트림에 대한 2 개의 심볼 서브스트림과 컴바이닝하여, 2 개의 송신 심볼 스트림 {x₁} 및 {x₂} 을 획득한다. 컴바이너 (440) 는 TDM 방식, 중첩 방식, 또는 기타 다른 방식을 구현할 수도 있으며, 또한, 아래에서 상세히 설명된다. 송신 심볼 스트림 {x₁} 및 {x₂} 은 각각 송신기 유닛 (322a 및 322b) 에 제공된다.

도 2c 를 다시 참조하면, MIMO 시스템 (200c) 에서의 사용자 A 및 B 에 대한 신호 모델은,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서,

및

는 각각 사용자 A 및 B 에 대한 N_R×N_T 채널 응답 매트릭스이며, 다른 모든 항은 상기 정의된 바와 같다.

각 사용자에 대한 채널 응답 매트릭스

는, 각각의 N_T 개의 송신 안테나와 각 사용자의 N_R 개의 수신 안테나 사이의 복소 채널 이득에 대한 N_R×N_T 엘리먼트를 포함한다. 다음의 설명은, (1) 채널 응답 매트릭스가 수신기에서 공지되어 있으며 (2) 각각의 수신 안테나에 대한 N_T 개의 채널 이득의 분산의 합이 1 과 같도록 채널 이득이 정규화된다고 가정한다.

MIMO 시스템의 경우, 송신기의 N_T 개의 송신 안테나 및 사용자의 N_R 개의 수신 안테나에 의해 각 사용자에 대해, MIMO 채널이 형성된다. MIMO 채널은 N_S 개의 공간 채널을 포함하며, 여기서, N_S ≤ mim{N_T, N_R} 이다. 만약 N_S 개의 공간 채널이 이용되면, MIMO 시스템은 개선된 성능 (예를 들어, 증대된 송신 용량 및/또는 더 큰 신뢰도) 을 제공할 수 있다.

MIMO 시스템에서의 다중의 송신 안테나 및 다중의 수신 안테나는 송신 다이버시티 방식, 공간 멀티플렉싱 방식, 환형 송신 (circular transmission) 방식, 및 퍼-안테나 (per-antenna) 송신 방식을 포함하여, 다양한 공간 프로세싱 방식을 지원하도록 사용될 수도 있다. 이하, 이들 공간 프로세싱 방식을 설명한다.

A. 송신 다이버시티

송신 다이버시티 방식의 경우, 각각의 데이터 심볼은 다중의 송신 안테나로부터 리던던트 (redundant) 하게 송신되어 더 큰 신뢰도가 달성된다. 일반적으로, 송신 다이버시티 방식은 에러 확률의 관점에서 다른 공간 프로세싱 방식보다 더 강인하다.

도 5a 는, 공간-시간 송신 다이버시티 (STTD) 방식을 구현하는 송신 다이버시티 프로세서 (510) 의 블록도를 도시한 것이다. 송신 다이버시티 프로세서 (510) 는 도 4a 의 TX Div/SM 프로세서 (420a) 및/또는 TX Div/SM 프로세서 (420b) 용으로 사용될 수도 있다. 또는, 송신 다이버시티 프로세서 (510) 는 MISO 및 MIMO 시스템용으로 사용될 수도 있다.

송신 다이버시티 프로세서 (510) 내에서, 디-멀티플렉서 (Demux; 512) 는, 기본 스트림 또는 확장 스트림용일 수도 있는 데이터 심볼 스트림 {s} 을 수신하여 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 으로 디-멀티플렉싱한다. 그 후, 공간-시간 인코더 (520) 는 2 개의 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 의 STTD 인코딩을 수행하고, 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s₁ ^'} 및 {s₂ ^'} 을 제공한다. 데이 터 심볼 스트림 {s} 은 심볼 레이트로 제공되며, 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 은 심볼 레이트의 절반으로 제공되며, STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s₁ ^'} 및 {s₂ ^'} 은 심볼 레이트로 제공된다.

STTD 인코딩은 수개의 방식으로 수행될 수도 있다. 도 5a 에 도시된 실시형태의 경우, 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 은 각각 멀티플렉서 (Mux; 528a 및 528b) 의 "0" 입력에 제공된다. 또한, 서브스트림 {s₁} 은 지연 유닛 (522b) 에 의해 일 심볼 주기 지연되고, 유닛 (526) 에 의해 반전 및 공액 (conjugate) 되며, 멀티플렉서 (528b) 의 "1" 입력에 제공된다. 또한, 서브스트림 {s₂} 은 지연 유닛 (522a) 에 의해 일 심볼 주기 지연되고, 유닛 (524) 에 의해 공액되며, 멀티플렉서 (528a) 의 "1" 입력에 제공된다. 각각의 멀티플렉서 (528a 및 528b) 는 심볼 레이트로 "0" 과 "1" 사이에서 토글하며, 각각의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림을 제공한다.

도 5a 에 도시된 실시형태의 경우, 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 을 통해 수신된 데이터 심볼의 각 쌍 (s₁, s₂) 에 대해, 공간-시간 인코더 (520) 는 심볼 쌍 (s₁, s₂) 이후에 심볼 쌍

을 제공하며, 여기서, "*" 는 복소 공액을 나타낸다. 심볼 쌍 (s₁, s₂) 은 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 송신되며, 심볼 쌍

은 제 2 심볼 주기에서 송신된다. 수학식 세트 12 의 경우, 벡터

(1)=[s₁ s₂]^T 가 제 1 심볼 주기에서 송신되며, 벡터

(2)=

는 제 2 심볼 주기에서 송신된다. 예를 들어, 데이터 심볼 스트림이 {s}=s₁ s₂ s₃ s₄ s₅ s₆ ... 이면, 데이터 심볼 서브스트림은 {s₁}=s₁ s₃ s₅ ... 및 {s₂}=s₂ s₄ s₆ ... 이며, STTD 인코딩된 심볼 서브스트림은

및

이다.

만약 수신기에 단일의 수신 안테나가 구비되면 (예를 들어, 도 2b 의 MISO 시스템 (200b) 에서의 수신기 (220c 및 220d) 의 경우), 수신 심볼은,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서, y(1) 및 y(2) 는 2 개의 연속적인 심볼 주기에 대한 2 개의 수신 심볼이며, h₁ 및 h₂ 는 2 개의 송신 안테나로부터 수신 안테나까지의 채널 이득이며, 이는 2-심볼 주기에 걸쳐 일정한 것으로 가정하며, n(1) 및 n(2) 은 각각 2 개의 수신 심볼 y(1) 및 y(2) 에 대한 잡음이다.

그 후, 수신기는 2 개의 송신 데이터 심볼 s₁ 및 s₂ 의 추정치를 다음과 같 이, 즉,

유도할 수도 있으며, 여기서,

및

는 각각 데이터 심볼 s₁ 및 s₂ 의 추정치이다.

만약 수신기에 다중의 수신 안테나가 구비되면 (예를 들어, 도 2c 의 MIMO 시스템 (200c) 에서의 수신기 (220e 및 220f) 의 경우), 수신 심볼은,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서,

및

는 2 개의 연속적인 심볼 주기에 대한 수신 벡터이며, 각각의 벡터는 2 개의 수신 안테나에 대한 2 개의 수신 심볼을 포함하며,

및

는 각각 송신 안테나 1 및 2 에 대한 채널 이득의 벡터이며 (즉,

), 각각의 벡터는 송신 안테나로부터 2 개의 수신 안테나까지의 2 개의 채널 이득을 포함하며,

및

는 각각 수신 벡터

및

에 대한 잡음 벡터이다.

수신기는 2 개의 송신 데이터 심볼 s₁ 및 s₂ 의 추정치를 다음과 같이, 즉,

유도할 수 있다.

STTD 는, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.16, No.8, 1998년 10월, 페이지 1451~1458 의 "무선 통신에 대한 간단한 송신 다이버시티 기술 (A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications)" 로 명명된 논문에서 S.M.Alamouti 에 의해 더 상세히 설명되어 있다. 또한, STTD 는, 발명의 명칭이 "다중 입력- 다중 출력 채널에서 증가된 대역폭 효율을 위한 방법 및 시스템 (Method and System for Increased Bandwidth Efficiency in Multiple Input-Multiple Output Channels)" 로 2001년 1월 5일자로 출원된 미국특허 출원번호 제 09/737,602 호, 발명의 명칭이 "MIMO OFDM 통신 시스템에 대한 다이버시티 송신 모드 (Diversity Transmission Modes for MIMO OFDM Communication Systems)" 로 2002년 6월 24일자로 출원된 미국특허 출원번호 제 10/179,439 호, 및 전술한 미국특허 가출원 제 60/421,309 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본 출원의 양수인에게 양도되어 있다.

또한, 송신 다이버시티는, 예를 들어, 지연 다이버시티와 같이, 다른 방식으로 구현될 수도 있다. 간략화를 위하여, 다음의 설명에서는, 송신 다이버시티가 도 5a 에 도시된 STTD 방식으로 구현된다고 가정한다.

B. 공간 멀티플렉싱

공간 멀티플레싱 방식의 경우, 각각의 데이터 심볼은 한번 송신되며, 상이한 데이터 심볼이 N_S 개의 공간 채널을 이용하여 다중의 송신 안테나로부터 송신되어, 더 큰 용량이 달성된다. 통상적으로, 공간 멀티플렉싱 방식은 소정의 SNR 에 대해 다른 공간 프로세싱 방식보다 더 큰 데이터 레이트를 달성할 수 있다.

도 5b 는, 공간 멀티플렉싱 방식의 일 실시형태를 구현하는 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 의 블록도를 도시한 것이다. 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 는 MIMO 시스템에 대하여 도 4a 의 TX Div/SM 프로세서 (420a) 및/또는 TX Div/SM 프로세서 (420b) 용으로 사용될 수도 있다. 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 내에서, 디-멀티플렉서 (532) 는 데이터 심볼 스트림 {s} 를 수신하여 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 으로 디-멀티플렉싱한다. 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 은 각각 송신 안테나 (324a 및 324b) 로부터의 송신용으로 지정된다. 동일하거나 상이한 레이트가 2 개의 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 용으로 사용될 수도 있다.

통신 채널에서의 스캐터링 (scattering) 으로 인해, 2 개의 송신 안테나로부 터 송신된 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 은 수신기 (220x) 에서 서로 간섭한다. 각각의 송신 데이터 심볼 서브스트림은, 상이한 진폭 및 위상이더라도, 수신 안테나 (352a 및 352b) 모두에 의해 수신된다. 2 개의 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 각각은 2 개의 송신 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 각각의 컴포넌트를 포함한다.

수신기 (220x) 에서, 2 개의 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 을 프로세싱하여 2 개의 송신 데이터 심볼 서브스트림 {s₁} 및 {s₂} 을 복원하기 위해, 다양한 프로세싱 기술이 사용될 수도 있다. 이들 수신기 프로세싱 기술은 제로-포싱 (zero-forcing) 기술 (채널 상관 매트릭스 반전 (CCMI) 기술이라고도 지칭됨), 최소 평균 스퀘어 에러 (MMSE) 기술, MMSE 선형 이퀄라이저 (MMSE-LE) 기술, 판정 피드백 이퀄라이저 (DFE) 기술, 및 연속적인 이퀄라이제이션 및 간섭 소거 (SIC) 기술을 포함한다. 제로-포싱 기술은 다른 데이터 심볼 서브스트림으로부터의 간섭을 제거하기 위해, 개별 송신 데이터 심볼 서브스트림을 상관해제 (decorrelate) 하도록 시도한다. MMSE 기술은 다른 데이터 심볼 서브스트림으로부터의 잡음 플러스 간섭의 존재 시에 각각의 복원된 데이터 심볼 서브스트림의 SNR 을 최대화하도록 시도한다. 이들 수신기 프로세싱 기술은, 발명의 명칭이 "다중접속 다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템" 으로 2001년 11월 6일자로 출원된 미국특허 출원번호 제 09/993,087 호 및 발명의 명칭이 "무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 이용하는 방법 및 장치 (Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System)" 로 2001년 9월 18일자로 출원된 미국특허 출원번호 제 09/956,449 호에 상세히 설명되어 있으며, 이들 모두는 본 출원의 양수인에게 양도되어 있다.

또한, 공간 멀티플렉싱은 다른 방식으로 구현될 수도 있다. 간략화를 위하여, 다음의 설명에서는, 공간 멀티플렉싱이 도 5b 에 도시된 실시형태로 구현된다고 가정한다.

C. 다른 공간 프로세싱 방식

환형 송신 방식은 송신 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 조합을 제공한다. 환형 송신 방식은 데이터 심볼 스트림을 송신 베이시스 매트릭스

와 승산하여, 다음과 같이, 송신 심볼의 벡터

를 획득한다.

여기서,

은 {N_T×N_T} 송신 베이시스 매트릭스이고, 이는 유니터리 매트릭스이며,

는 {N_T×N_T} 대각선 매트릭스이다.

대각선 매트릭스

는 대각선을 따라

및

을 포함하고, 다른 곳에서는 제로를 포함한다. 이들 대각선 엔트리는, 기본 스트림 및 확장 스트림용으로 사용하기 위한 송신 전력의 양을 결정한다.

송신 베이시스 매트릭스

는 각각의 데이터 심볼 스트림이 N_T 개의 모든 송신 안테나로부터 송신되게 하고, 또한, 각각의 송신 안테나의 전체 전력이 데이터 송신용으로 사용되게 한다. 송신 베이시스 매트릭스

는, 예를 들어,

, (여기서,

는 월시-하다마드 매트릭스임); 또는

, (여기서,

는 이산 푸리에 변환 (DFT) 매트릭스임)

와 같이, 다양한 방식으로 정의될 수도 있다.

수신기는 다음과 같이 송신 데이터 심볼을 복원할 수 있다.

여기서,

는 유효 채널 응답 매트릭스이고, 이는

이며,

는

의 상관 매트릭스이고, 이는

이며,

는 사후-프로세싱된 잡음이다.

또한, 환형 송신 방식은 레이트 적응 송신 방식으로도 지칭된다. 단일-캐리어 통신 시스템에 대한 환형 송신 방식은, 발명의 명칭이 "MIMO 시스템에 대한 레이트 적응 송신 방식 (Rate Adaptive Transmission Scheme for MIMO Systems)" 으로 2003년 2월 14일자로 출원되어 공동으로 양도된 미국특허 출원번호 제 10/367,234 호에 상세히 설명되어 있다.

퍼-안테나 송신 방식의 경우, 기본 스트림은 일 송신 안테나로부터 송신되고, 확장 스트림은 다른 송신 안테나로부터 송신된다. 퍼-안테나 송신 방식은 공간 멀티플렉싱 방식의 일 형태로서 간주될 수도 있으며, 여기서, 다중의 송신 안테나로부터 송신된 상이한 데이터 심볼은 상이한 스트림에 대한 것이다.

또한, 다른 공간 프로세싱 방식이 구현될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.

5. 계층적 코딩 구성

다중의 송신 안테나 및/또는 다중의 수신 안테나의 이용은 기본 스트림 및 확장 스트림의 계층적 코딩을 위한 다양한 옵션을 제공한다. 예를 들어, 다음의 옵션은 다중의 송신 안테나 및 다중의 수신 안테나에 의한 계층적 코딩에 이용가능하다.

1. 기본 스트림 및 확장 스트림은 TDM 또는 중첩으로 송신될 수도 있다.

2. 기본 스트림은 송신 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱으로 송신될 수도 있다.

3. 확장 스트림이 송신 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱으로 송신될 수도 있다.

상술된 3 개의 옵션 각각은 독립적으로 수행될 수도 있다. 이들 3 개의 옵션 각각에 대하여 적어도 2 개의 가능한 선택이 존재하기 때문에, 이들 3 개의 옵션에 대하여, 적어도 8 개의 상이한 구성이 가능하다. 또한, 이들 3 개의 옵 션에 기초하지 않은 다른 구성도 가능하다. 이하, 다음의 7 개의 구성을 더 상세히 설명한다.

1. TDM - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티 (Div);

2. TDM - 기본 스트림에 대한 송신 다이버시티 및 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱 (SM);

3. 중첩 - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티;

4. 중첩 - 기본 스트림에 대한 송신 다이버시티 및 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱;

5. 중첩 - 양 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱;

6. TDM 또는 중첩없이 양 스트림에 대한 송신 다이버시티; 및

7. 양 스트림에 대한 퍼-안테나.

구성 6 및 7 은 상술한 3 개의 옵션에 기초하지 않는다. 중첩을 갖는 구성 각각의 경우, 사용자 B 에 대한 수신기는 오직 기본 스트림만을 복원한다. 사용자 A 에 대한 수신기는 기본 스트림을 복원하고, 그 기본 스트림을 수신 신호로부터 제거한 후, 확장 스트림을 복원한다.

A. TDM - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티

도 6a 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 시간적으로 멀티플렉싱되고 양 스트림이 송신 다이버시티를 이용하여 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320a) 의 블록도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320a) 는 송신 다이버시티 프로세서 (510a 및 510b) 및 컴바이너 (440a) 를 포함한다. 각각의 송신 다이버시티 프로세서 (510a 및 510b) 는 도 5a 의 송신 다이버시티 프로세서 (510) 로 구현될 수도 있다.

송신 다이버시티 프로세서 (510a) 는 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 을 수신하여 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s_b1} 및 {s_b2} 으로 디-멀티플렉싱한다. 그 후, 송신 다이버시티 프로세서 (510a) 는 서브스트림 {s_b1} 및 {s_b2} 을 STTD 인코딩하여, 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_b2 ^'} 을 획득하며, 이들은 컴바이너 (440a) 에 제공된다. 유사하게, 송신 다이버시티 프로세서 (510b) 는 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 을 수신하여 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s_e1} 및 {s_e2} 으로 디-멀티플렉싱하고, 또한, 이들 서브스트림을 STTD 인코딩하여, 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_e1 ^'} 및 {s_e2 ^'} 을 획득하며, 이들 또한 컴바이너 (440a) 에 제공된다.

컴바이너 (440a) 내에서, 멀티플렉서 (540a) 는 각각 송신 다이버시티 프로세서 (510a 및 510b) 로부터 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_e1 ^'} 을 수신하고, TDM 제어에 기초하여 이들 서브스트림을 시분할 멀티플렉싱하며, 송신 심볼 스트림 {x₁} 을 제공한다. 유사하게, 멀티플렉서 (540b) 는 각각 송신 다이버시티 프로세서 (510a 및 510b) 로부터 서브스트림 {s_b2 ^'} 및 {s_e2 ^'} 을 수신하고, 동일한 TDM 제어에 기초하여 이들 서브스트림을 시분할 멀티플렉싱하며, 송신 심볼 스트림 {x₂} 을 제공한다.

도 7a 는 TDM 방식에 대한 타이밍도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320a) 로부터의 각각의 송신 심볼 스트림은 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 과 시분할 멀티플렉싱된 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 로 이루어진다. TDM 제어는, 2 개의 스트림 각각에 대한 데이터 심볼이 송신 심볼 {x} 로서 제공될 때를 결정한다. TDM 제어는 T_P 초의 주기성을 가진다.

기본 스트림이 송신되는 시간 동안, 이 스트림에 대한 데이터 심볼의 각 쌍 (s_b1 및 s_b2) 은, 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 심볼 쌍 (s_b1, s_b2) 이후에 제 2 심볼 주기에서 심볼 쌍 (s_b2 ^*, -s_b1 ^*) 을 전송함으로써 송신된다. 유사하게, 확장 스트림이 송신되는 시간 동안, 이 스트림에 대한 데이터 심볼의 각 쌍 (s_e1 및 s_e2) 은, 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 심볼 쌍 (s_e1, s_e2) 이후에 제 2 심볼 주기에서 심볼 쌍 (s_e2 ^*, -s_e1 ^*) 을 전송함으로써 송신된다.

수신기에서, 2 개의 수신 안테나에 대한 2 개의 수신 신호는 상술된 바와 같은 적절한 채널 응답 매트릭스로 프로세싱되어, 양 스트림에 대한 데이터 심볼이 복원된다. 사용자 A 및 B 에 대한 최대 레이트는,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서, G 는 MIMO 채널에 대한 전체 이득이다. (2, 2) MIMO 시스템의 경우, G 는, 4 인 자유도 및 2 인 평균을 갖는 카이-스퀘어 랜덤 변수이며, 이는

로서 표현될 수도 있다. 4차 다이버시티가 (2, 2) MIMO 시스템에서의 데이터 송신에 대해 달성된다.

TDM 방식의 경우, 기본 스트림은, 사용자 A 및 B 양자에 의해 수신될 수 있도록, 시간의 일부 및 레이트 C_b _, _div 에서 송신된다. 확장 스트림은, 오직 사용자 A 에 의해서만 수신될 필요가 있기 때문에, 시간의 나머지 및 레이트 C_a, _div 에서 송신된다. (2, 2) MIMO 시스템에서 TDM 방식의 경우에 사용자 A 및 B 에 대하여 달성될 수도 있는 전체 레이트는, 레이트 C_a, _div 및 C_b _, _div 가 각각 레이트 C_a 및 C_b 를 대체하는 수학식 세트 3 에 나타낸 바와 같이 표현될 수도 있다.

B. TDM - 기본 스트림에 대한 Div 및 확장 스트림에 대한 SM

도 6b 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 시간적으로 멀티플렉싱되고 기본 스 트림은 송신 다이버시티를 이용하여 송신되며 확장 스트림은 공간 멀티플렉싱을 이용하여 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320b) 의 블록도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320b) 는 송신 다이버시티 프로세서 (510), 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 및 컴바이너 (440a) 를 포함한다.

송신 다이버시티 프로세서 (510) 는 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 을 수신 및 프로세싱하여 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_b2 ^'} 을 획득하며, 이들은 컴바이너 (440a) 에 제공된다. 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 는 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 을 수신하여 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s_e1} 및 {s_e2} 으로 디-멀티플렉싱하고, 또한, 이들은 컴바이너 (440a) 에 제공된다. 컴바이너 (440a) 내에서, 멀티플렉서 (540a) 는 각각 프로세서 (510 및 530) 로부터 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_e1} 을 수신하고, TDM 제어에 기초하여 이들 서브스트림을 시분할 멀티플렉싱하며, 송신 심볼 스트림 {x₁} 을 제공한다. 유사하게, 멀티플렉서 (540b) 는 각각 프로세서 (510 및 530) 로부터 서브스트림 {s_b2 ^'} 및 {s_e2} 을 수신하고, TDM 제어에 기초하여 이들 서브스트림을 시분할 멀티플렉싱하며, 송신 심볼 스트림 {x₂} 을 제공한다.

이러한 구성의 경우, 기본 스트림은 상술한 바와 같이 송신될 수도 있다. 확장 스트림은 더 높은 SNR 을 갖는 사용자 A 를 향하여 타겟되고, 이 사용자에 의해 성공적으로 복원될 수 있다. 확장 스트림이 송신되는 시간 동안, 이 스트림에 대한 데이터 심볼의 각 쌍 (s_e1 및 s_e2) 은, 일 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 심볼 쌍 (s_e1, s_e2) 을 전송함으로써 송신된다.

만약 동일한 송신 전력이 사용자 A 에 대한 공간 멀티플렉싱으로 송신된 각각의 데이터 심볼용으로 사용되면, 확장 스트림에 대한 최대 레이트는,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서,

는 사용자 A 에 대한 채널 응답 매트릭스이다.

TDM 방식의 경우, 기본 스트림은 시간의 일부 및 레이트 C_b _, _div 에서 송신된다. 확장 스트림은, 시간의 나머지 및 레이트 C_a, _sm 에서 송신된다. TDM 방식의 경우에 사용자 A 및 B 에 대하여 달성될 수도 있는 전체 레이트는, 레이트 C_a,sm 및 C_b _, _div 가 각각 레이트 C_a 및 C_b 를 대체하는 수학식 세트 3 에 나타낸 바와 같이 표현될 수도 있다.

C. 중첩 - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티

도 6c 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 중첩 (즉, 컴바이닝) 되고 컴바이닝된 스트림이 송신 다이버시티를 이용하여 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320c) 의 블록도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320c) 는 송신 다이버시티 프로세서 (510a 및 510b) 및 컴바이너 (440b) 를 포함한다.

송신 다이버시티 프로세서 (510a) 는 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 을 수신 및 프로세싱하여 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_b2 ^'} 을 획득하며, 이들은 컴바이너 (440b) 에 제공된다. 유사하게, 송신 다이버시티 프로세서 (510b) 는 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 을 수신 및 프로세싱하여 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_e1 ^'} 및 {s_e2 ^'} 을 획득하며, 이들 또한 컴바이너 (440b) 에 제공된다.

컴바이너 (440b) 내에서, 승산기 (542) 는 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_b1 ^'} 을 수신하고 스케일링 팩터 K_b 와 승산하며, 승산기 (544) 는 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_b2 ^'} 을 수신하고 스케일링 팩터 K_b 와 승산하며, 승산기 (546) 는 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_e1 ^'} 을 수신하고 스케일링 팩터 K_e 와 승산하며, 승산기 (548) 는 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_e2 ^'} 을 수신하고 스케일링 팩터 K_e 와 승산한다. 스케일링 팩터 K_b 및 K_e 는 각각 기본 스트림 및 확장 스트림용으로 사용되는 송신 전력의 양을 결정하며,

과 같이 정의될 수도 있으며, 여기서, 동일한 송신 전력이 2 개의 송신 안테나에 대하여 사용되며,

는 기본 스트림용으로 사용되는 송신 전력의 일부이며, (1-

) 는 확장 스트림용으로 사용되는 송신 전력의 일부이다.

통상적으로, 송신 전력 P 의 더 큰 일부는 기본 스트림에 할당된다. 하지만, 각각의 스트림에 할당하는 송신 전력의 양은, 후술하는 바와 같이, 다양한 팩터에 의존한다. 합산기 (550) 는 승산기 (542 및 546) 로부터의 출력을 수신 및 합산하여 송신 심볼 스트림 {x₁} 을 획득한다. 합산기 (552) 는 승산기 (544 및 548) 로부터의 출력을 수신 및 합산하여 송신 심볼 스트림 {x₂} 을 획득한다.

이 구성의 또 다른 구현에서, 컴바이닝은 STTD 인코딩 이후에 먼저 수행된다. 각각의 2-심볼 주기에 대해, 기본 스트림에 대한 2 개의 데이터 심볼 (s_b1 및 s_b2) 및 확장 스트림에 대한 2 개의 데이터 심볼 (s_e1 및 s_e2) 는 컴바이닝되어,

와 같이, 2 개의 컴바이닝된 심볼 (s_c1 및 s_c2) 이 획득된다.

그 후, 심볼 쌍 (s_c1, s_c2) 은 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 송신되며, 다음에, 제 2 심볼 주기에서 심볼 쌍 (s_c2 ^*, -s_c1 ^*) 이 수반된다.

이 구성의 양자의 구현의 경우, 사용자 A 및 B 에 대하여 달성될 수도 있는 전체 레이트는,

로서 표현될 수도 있다.

수학식 세트 23 은 수학식 세트 6 및 10 과 유사하지만 상이한 채널 이득 G 를 가진다. 특히, 채널 이득 G 는, 2 개의 수신 안테나가 존재할 경우에 2 인 평균을 가지며, 오직 하나의 수신 안테나가 존재할 경우에는 1 인 평균을 가진다. (2, 2) MIMO 시스템의 경우에 G 는 2 인 평균을 갖기 때문에, 평균 SNR 은 수학식 세트 6, 10, 및 23 에 대하여 동일하다. 하지만, 2 개의 송신 안테나 및 2 개의 수신 안테나에 의해 4차 다이버시티가 달성되지만, SISO 시스템에 대해서는 오직 1차 다이버시티가 달성되며, (1, 2) SIMO 시스템에 대해서는 2차 다이버시티가 달성된다.

도 7b 는 중첩 방식에 대한 타이밍도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320c) 로부터의 송신 심볼 스트림 각각은, 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 에 중첩된 (즉, 부가된) 기본 스트림에 대한 데이터 스트림 {s_b} 으로 이루어진다.

D. 중첩 - 기본 스트림에 대한 Div 및 확장 스트림에 대한 SM

도 6d 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 중첩되며 기본 스트림은 송신 다이버시티를 이용하여 송신되고 확장 스트림은 공간 멀티플렉싱을 이용하여 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320d) 의 블록도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320d) 는 송신 다이버시티 프로세서 (510), 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 및 컴바이너 (440b) 를 포함한다.

송신 다이버시티 프로세서 (510) 는 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 을 수신 및 프로세싱하여 2 개의 STTD 인코딩된 심볼 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_b2 ^'} 을 획득하며, 이들은 컴바이너 (440b) 에 제공된다. 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530) 는 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 을 수신 및 프로세싱하여 2 개의 데 이터 심볼 서브스트림 {s_e1} 및 {s_e2} 을 획득하며, 이들은 또한 컴바이너 (440b) 에 제공된다. 컴바이너 (440b) 는 서브스트림 {s_b1 ^'} 및 {s_b2 ^'} 을 스케일링 팩터 K_b 로 스케일링하고, 서브스트림 {s_e1} 및 {s_e2} 을 스케일링 팩터 K_e 로 스케일링하며, 스케일링된 서브스트림 {s_b1 ^'} 을 스케일링된 서브스트림 {s_e1} 과 컴바이닝하여 송신 심볼 스트림 {x₁} 을 획득하며, 스케일링된 서브스트림 {s_b2 ^'} 을 스케일링된 서브스트림 {s_e2} 과 컴바이닝하여 송신 심볼 스트림 {x₂} 을 획득한다.

기본 스트림의 경우, 데이터 심볼의 각 쌍 (s_b1 및 s_b2) 은, 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 심볼 쌍 (s_b1, s_b2) 이후에 제 2 심볼 주기에서 심볼 쌍 (s_b2 ^*, -s_b1 ^*) 을 전송함으로써 송신된다. 확장 스트림의 경우, 데이터 스트림의 2 개의 쌍은, 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 심볼 쌍 (s_e1, s_e2) 이후에 제 2 심볼 주기에서 다른 심볼 쌍 (s_e3, s_e4) 을 전송함으로써 동일한 2-심볼 간격 동안에 송신된다. 기본 스트림에 대한 2 개의 데이터 심볼 (s_b1 및 s_b2) 및 확장 스트림에 대한 4 개의 데이터 심볼 (s_e1 내지 s_e4) 은,

와 같이 컴바이닝될 수도 있으며, 여기서, 송신 심볼 x₁ 및 x₃ 는 스트림 {x₁} 에 포함되며, 송신 심볼 x₂ 및 x₄ 는 스트림 {x₂} 에 포함된다. 심볼 쌍 (x₁, x₂) 은 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 송신되며, 다음에, 제 2 심볼 주기에서 심볼 쌍 (x₃, x₄) 이 수반된다.

이 구성의 경우에 사용자 A 및 B 에 대해 달성될 수도 있는 전체 레이트는,

로서 표현될 수도 있다.

확장 스트림에 의해 제공되는 실제 간섭은 G 보다 약간 작기 때문에, 수학식 25a 에서 기본 스트림에 대한 레이트 R_b 의 식은 하한 (lower bound) 이다. 정확한 식이 기본 스트림 레이트에 대해 유도될 수 있다. 하지만, 수학식 25a 에서의 한계는 엄격하며, 이 구성에 대한 용량의 대략적인 추정치를 제공한다.

E. 중첩 - 양 스트림에 대한 SM

도 6e 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 중첩되며 양 스트림이 공간 멀티플렉싱을 이용하여 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320e) 의 블록도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320e) 는 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530a 및 530b) 및 컴바이너 (440b) 를 포함한다.

공간 멀티플렉싱 프로세서 (530a) 는 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 을 수신 및 프로세싱하여 2 개의 데이터 심볼 서브스트림 {s_b1} 및 {s_b2} 을 획득하며, 이들은 컴바이너 (440b) 에 제공된다. 공간 멀티플렉싱 프로세서 (530b) 는 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 을 수신 및 프로세싱하여 데이터 심볼 서브스트림 {s_e1} 및 {s_e2} 을 획득하며, 이들은 또한 컴바이너 (440b) 에 제공된다. 컴바이너 (440b) 는 서브스트림 {s_b1} 및 {s_b2} 을 스케일링 팩터 K_b 로 스케일링하고, 서브스트림 {s_e1} 및 {s_e2} 을 스케일링 팩터 K_e 로 스케일링하며, 스케일링된 서브스트림 {s_b1} 을 스케일링된 서브스트림 {s_e1} 과 컴바이닝하여 송신 심볼 스트림 {x₁} 을 획득하며, 스케일링된 서브스트림 {s_b2} 을 스케일링된 서브스트림 {s_e2} 과 컴바이닝하여 송신 심볼 스트림 {x₂} 을 획득한다.

각각의 심볼 주기 동안, 기본 스트림에 대한 2 개의 데이터 심볼 (s_b1 및 s_b2) 과 확장 스트림에 대한 2 개의 데이터 심볼 (s_e1 및 s_e2) 은 수학식 세트 22 에 나타낸 바와 같이 컴바이닝되어, 2 개의 송신 심볼 (x₁ = s_c1 및 x₂ = s_c2) 이 획득된다. 심볼 쌍 (x₁, x₂) 은 일 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 송신된다.

수신기에서, 2 개의 송신 안테나로부터 수신된 데이터 심볼을 분리하기 위하여, 제로-포싱, MMSE, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술이 사용될 수도 있다. 사용자 A 및 B 는, 확장 스트림을 간섭으로서 간주함으로써 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 s_b1 및 s_b2 을 모두 복원할 수 있다. 사용자 A 는 수신 심볼로부터 데이터 심볼 s_b1 및 s_b2 로 인한 간섭을 추정 및 소거하여 제 1 변형 심볼을 획득하고, 그 후, 제 1 변형 심볼을 프로세싱하여 확장 스트림에 대한 제 1 데이터 심볼 s_e1 을 복원할 수 있다. 그 다음, 사용자 A 는 제 1 변형 심볼로부터 데이터 심볼 s_e1 로 인한 간섭을 추정 및 소거하여 제 2 변형 심볼을 획득하고, 그 후, 제 2 변형 심볼을 프로세싱하여 확장 스트림에 대한 제 2 데이터 심볼 s_e2 을 복원할 수 있다. 사용자 B 는 오직 기본 스트림만을 복원하지만 사용자 A 는 양 스트림을 모두 복원한다.

로서 표현될 수도 있다.

F. 양 스트림에 대한 송신 다이버시티

도 6f 는, 기본 스트림과 확장 스트림이 TDM 또는 중첩없이 송신 다이버시티를 이용하여 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320f) 의 블록도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320f) 는 공간-시간 인코더 (520) 를 포함한다.

공간-시간 인코더 (520) 내에서, 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 및 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 은 각각 멀티플렉서 (528a 및 528b) 의 "0" 입력에 제공된다. 또한, 데이터 심볼 스트림 {s_b} 은 지연 유닛 (522b) 에 의해 일 심볼 주기 지연되고, 유닛 (526) 에 의해 반전 및 공액되며, 멀티플렉서 (528b) 의 "1" 입력에 제공된다. 또한, 데이터 심볼 스트림 {s_e} 은 지연 유닛 (522a) 에 의해 일 심볼 주기 지연되고, 유닛 (524) 에 의해 공액되며, 멀티플렉서 (528a) 의 "1" 입력에 제공된다. 멀티플렉서 (528a 및 528b) 는 심볼 레이트로 "0" 과 "1" 사이에서 토글하며, 각각, 송신 심볼 스트림 {x₁} 및 {x₂} 을 제공한다.

도 6f 에 도시된 실시형태의 경우, 2 개의 데이터 심볼 스트림 {s_b} 및 {s_e} 을 통해 수신된 데이터 심볼의 각 쌍 (s_b 및 s_e) 에 대해, 공간-시간 인코더 (520) 는 심볼 쌍 (s_b, s_e) 이후에 심볼 쌍 (s_e ^*, -s_b ^*) 을 제공한다. 심볼 쌍 (s_b, s_e) 은 제 1 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 송신되며, 심볼 쌍 (s_e ^*, -s_b ^*) 은 제 2 심볼 주기에서 송신된다. 예를 들어, 데이터 심볼 스트림 {s_b} 가 {s_b}=s_b1 s_b2 s_b3 ... 로 이루어지고, 데이터 심볼 스트림 {s_e} 가 {s_e}=s_e1 s_e2 s_e3 ... 로 이루어지면, 송신 심볼 스트림은

및

로서 주어진다.

이 구성의 경우, 기본 스트림 및 확장 스트림은 모두 STTD 를 이용하여 동시에 송신된다. 또한, 수신기에서의 STTD 프로세싱은 양 스트림을 모두 복원하는데 의존된다. 하지만, 각각의 데이터 심볼이 STTD 에 의해 2 개의 심볼 주기에 걸쳐 송신되기 때문에, 각각의 데이터 심볼 스트림의 레이트는 2 의 인수로 감소된다. 이러한 구성에 대한 레이트 영역은, 양 스트림에 대한 송신 다이버시티 및 TDM 방식에 의한 구성의 레이트 영역보다 더 악화될 가능성이 있다.

G. 퍼-안테나 - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티

도 6g 는, 기본 스트림이 일 송신 안테나로부터 송신되고 확장 스트림은 다른 송신 안테나로부터 송신되는 구성을 지원하는 TX 공간 프로세서 (320g) 의 블록 도를 도시한 것이다. TX 공간 프로세서 (320g) 는 승산기 (560a 및 560b) 를 포함한다. 승산기 (560a) 는 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_b} 을 수신하고 스케일링 팩터 K_b 와 승산하여, 송신 심볼 스트림 {x₁} 을 획득한다. 승산기 (560b) 는 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 {s_e} 을 수신하고 스케일링 팩터 K_e 와 승산하여, 송신 심볼 스트림 {x₂} 을 획득한다.

이 구성의 경우, 기본 스트림용으로 사용된 송신 전력은

·P 이고, 확장 스트림용으로 사용된 송신 전력은 (1-

)·P 로서, 즉, 2 개의 송신 안테나에 대하여 동일하지 않은 전력이 사용될 수도 있다. 수신기는 제로-포싱, MMSE, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 이용하여 2 개의 스트림을 분리할 수 있다.

이 구성의 경우에 사용자 A 및 B 에 대하여 달성될 수도 있는 전체 레이트는,

로서 표현될 수도 있으며, 여기서,

은 기본 스트림을 송신하는데 사용되는 송신 안테나 1 에 대한 채널 이득의 벡터이고,

는 확장 스트림을 송신하는데 사용 되는 송신 안테나 2 에 대한 채널 이득의 벡터이며, 여기서,

이다.

이 구성에 대한 레이트 영역은, TDM, 기본 스트림에 대한 송신 다이버시티, 및 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱에 의한 구성에 대한 레이트 영역에 비견될 수 있다.

H. 성능

도 13 은, AWGN 채널을 갖는 (1, 2) SIMO 시스템 및 (2, 2) MIMO 시스템에서 계층적 코딩의 6 개의 상이한 구성에 대한 레이트 영역의 그래프를 도시한 것이다. 수직축은 사용자 B 에 대한 레이트 R_b 를 나타내며, 이는 기본 스트림에 대한 레이트이다. 수평축은 사용자 A 에 대한 레이트 R_a 를 나타내며, 이는 기본 스트림과 확장 스트림에 대한 컴바이닝된 레이트이다. 레이트 R_a 및 R_b 는 모두 bps/Hz 의 단위로 주어진다. 또한, 레이트 R_a 및 R_b 는 P/σ_a ² = 20dB 및 P/σ_b ² = 5dB 로 레일레이 페이딩 채널에 대해 계산된다. 다음과 같이 (2, 2) MIMO 시스템에서 5 개의 상이한 계층적 코딩 구성에 대해, 달성 가능한 레이트 R_a 및 R_b 의 5 개의 플롯이 도 13 에 도시되어 있다.

플롯 (1310) - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티 (Div) 를 갖는 TDM

플롯 (1312) - 양 스트림에 대한 송신 다이버시티를 갖는 중첩 (SC)

플롯 (1320) - 기본 스트림에 대한 송신 다이버시티 및 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱 (SM) 을 갖는 TDM

플롯 (1322) - 기본 스트림에 대한 송신 다이버시티 및 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱을 갖는 중첩

플롯 (1324) - 양 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱을 갖는 중첩

도 13 의 플롯에 의해 도시된 바와 같이, 기본 스트림과 확장 스트림이 시분할 멀티플렉싱될 경우, 확장 스트림의 공간 멀티플렉싱 (플롯 (1320)) 은 송신 다이버시티 (플롯 (1310)) 보다 더 큰 레이트 영역을 제공한다. 중첩이 사용될 경우, 양 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱 (플롯 (1324)) 은 오직 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱 (플롯 (1322)) 보다 더 큰 레이트 영역을 제공하며, 이는 차례로 양 스트림에 대한 송신 다이버시티 (플롯 (1312)) 보다 더 큰 레이트 영역을 제공한다. 0.5 와 1.0 사이의

의 어떤 값에 대해, 양 스트림에 대한 송신 다이버시티를 갖는 중첩 (플롯 (1312)) 은 오직 확장 스트림에 대한 공간 멀티플렉싱을 갖는 TDM 보다 더 우수하다. 플롯 (1312) 이 플롯 (1320) 보다 더 우수한

의 특정 값은 SNR 에 의존한다.

도 13 에 도시된 바와 같이, 일반적으로, 중첩 방식은 TDM 방식보다 우수하다. TDM 방식의 경우, 레이트 R_a 및 R_b 는

의 선형 함수이다. 중첩 방식의 경우, 확장 스트림이 지배적이고 기본 스트림을 심각하게 간섭하기 때문에, 레이트 R_a 는

< 0.5 인 경우에 더 급격하게 강하한다. 기본 스트림 및 확장 스트림의 송신용으로 사용하기 위한 최상의 구성은, 예를 들어, 이들 2 개의 스트림의 상대적인 레이트, 사용자에 의해 달성되는 SNR, 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 소망의 강인성 (robustness), 이들 스트림에 대한 소망의 레이트 등과 같은 다양한 팩터에 의존할 수도 있다.

또한, (1, 2) SIMO 시스템에서 중첩 방식에 대한 달성가능한 레이트 R_a 및 R_b 의 플롯 (1330) 도 도 13 에 도시되어 있다. 이들 레이트는 수학식 세트 10 에 기초하여 계산된다.

6. 수신기

상이한 수신기 구조가 TDM 및 중첩 방식용으로 사용될 수도 있다. 이하, 양 방식에 대한 예시적인 수신기 설계를 설명한다.

A. TDM 방식에 대한 수신기

도 8a 는, 도 3 의 수신기 (220x) 의 일 실시형태이고 TDM 방식용으로 사용될 수도 있는 수신기 (220h) 의 블록도를 도시한 것이다. 수신기 (220h) 는 RX 공간 프로세서 (360a) 및 RX 데이터 프로세서 (370a) 를 포함하며, 이들은 각각 도 3 에서 RX 공간 프로세서 (360) 및 RX 데이터 프로세서 (370) 의 일 실시형태이다.

RX 공간 프로세서 (360a) 내에서, 디-멀티플렉서 (810a) 는 TDM 제어에 기초하여 안테나 (352a) 로부터 수신 심볼 스트림 {y₁} 을 수신 및 디-멀티플렉싱하고, 각각, 기본 스트림 및 확장 스트림에 대하여 2 개의 수신 심볼 서브스트림 {y_b1} 및 {y_e1} 을 제공한다. 유사하게, 디-멀티플렉서 (810b) 는 TDM 제어에 기초하여 안테나 (352b) 로부터 수신 심볼 스트림 {y₂} 을 수신 및 디-멀티플렉싱하고, 각각, 기본 스트림 및 확장 스트림에 대하여 2 개의 수신 심볼 서브스트림 {y_b2} 및 {y_e2} 을 제공한다.

RX Div/SM 프로세서 (820a) 는 기본 스트림에 대한 서브스트림 {y_b1} 및 {y_b2} 을 수신 및 프로세싱하고, 복원된 데이터 심볼 스트림

을 제공한다. 만약 기본 스트림에 대해 송신 다이버시티가 사용되면, RX Div/SM 프로세서 (820a) 는, 수신기에 단일의 안테나가 구비될 경우에 수학식 세트 14 에 나타낸 공간 프로세싱을 수행하고, 수신기에 다중의 안테나가 구비될 경우에는 수학식 세트 16 에 나타낸 공간 프로세싱을 수행한다. 만약 기본 스트림에 대하여 공간 멀티플렉싱이 사용되면, RX Div/SM 프로세서 (820a) 는 제로-포싱 또는 MMSE-기반 연속적인 간섭 소거, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 구현할 수도 있다. 유사하게, RX Div/SM 프로세서 (820b) 는 확장 스트림에 대한 서브스트림 {y_e1} 및 {y_e2} 을 수신 및 프로세싱하고, 복원된 데이터 심볼 스트림

을 제공한다. 만약 확장 스트림에 대해 송신 다이버시티가 사용되면, RX Div/SM 프로세서 (820b) 는 또한 수학식 세트 14 또는 16 에 나타낸 프로세싱을 수행한다. 만약 확장 스트림에 대하여 공간 멀티플렉싱이 사용되면, RX Div/SM 프로세서 (820b) 는 제로-포싱 또는 MMSE-기반 연속적인 간섭 소거, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 구현할 수도 있다. 일반적으로, RX Div/SM 프로세서 (820a 및 820b) 에 의한 공간 프로세싱은 각각 도 4a 의 TX Div/SM 프로세서 (420a 및 420b) 에 의한 공 간 프로세싱에 상보적이다.

RX 데이터 프로세서 (370a) 내에서, 복조기 (832a) 는 기본 스트림에 대한 복원된 데이터 심볼

을 복조하고, 채널 디-인터리버 (834a) 는 복조기 (832a) 로부터의 복조 데이터를 디-인터리빙하며, 디코더 (836a) 는 디-인터리버 (834a) 로부터의 디-인터리빙 데이터를 디코딩하여, 기본 스트림에 대한 디코딩된 데이터

를 획득한다. 유사하게, 복조기 (832b) 는 확장 스트림에 대한 복원된 데이터 심볼

을 복조하고, 채널 디-인터리버 (834b) 는 복조기 (832b) 로부터의 복조 데이터를 디-인터리빙하며, 디코더 (836b) 는 디-인터리버 (834b) 로부터의 디-인터리빙 데이터를 디코딩하여, 확장 스트림에 대한 디코딩된 데이터

를 획득한다. 일반적으로, 수신기 (220x) 는, 송신기 (210x) 에 의해 각 스트림에 대해 수행되는 변조, 인터리빙, 및 인코딩에 상보적인 방식으로 그 스트림에 대해 복조, 디-인터리빙, 및 디코딩을 수행한다.

도 8b 는, 도 3 의 수신기 (220x) 의 다른 실시형태이고 또한 TDM 방식용으로 사용될 수도 있는 수신기 (220i) 의 블록도를 도시한 것이다. 수신기 (220i) 는 기본 스트림 및 확장 스트림을 복원하기 위하여 반복 검출 및 디코딩 (IDD) 을 수행한다. IDD 방식은 도 4b 에 도시된 코딩 방식과 함께 사용될 수도 있으며, 이는 기본 스트림 또는 확장 스트림에 대한 각각의 데이터 패킷을 3 개의 파트, 즉, 데이터 비트 {c_data}, 제 1 패리티 비트 {c_p1}, 및 제 2 패리티 비트 {c_p2} 로 코딩한다.

수신기 (220i) 는, 각각의 데이터 스트림에 대한 모든 수신 안테나로부터의 수신 심볼에 대해 반복 검출 및 디코딩을 수행하여 그 스트림에 대한 디코딩 데이터를 획득하는 검출기 및 디코더를 포함한다. 반복 검출 및 디코딩은 채널 코드의 에러 정정 능력을 이용하여 개선된 성능을 제공한다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 이것은, 검출기와 디코더 사이에서 소프트 사전 (a priori) 정보를 반복적으로 전달함으로써 달성된다. 반복 검출 및 디코딩은 한번에 하나의 수신 데이터 패킷에 대해 수행된다.

수신기 (220i) 는 RX 공간 프로세서 (360b) 및 RX 데이터 프로세서 (370b) 를 포함한다. 명료화를 위해, 이하, 반복 검출 및 디코딩은 기본 스트림에 대해 상세히 설명한다. RX 공간 프로세서 (360b) 내에서, 디-멀티플렉서 (810a 및 810b) 는, 도 8a 에 대해 상술된 바와 같이, 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 을 각각 수신 및 디-멀티플렉싱한다. 검출기 (822a) 는 기본 스트림에 대한 수신 심볼 서브스트림 {y_b1} 및 {y_b2} 을 획득하고, 이들 서브스트림에 대해 공간 프로세싱을 수행한다. 검출기 (822a) 는 상술된 바와 같은 송신 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하거나, 공간 멀티플렉싱에 대해 제로-포싱 기술, MMSE 기술, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 구현할 수도 있다. 검출기 (822a) 는, 복원되는 데이터 패킷에 대해 데이터 심볼 추정치

를 제공한다.

에서의 위첨자 i 는 검출/디코딩 반복 횟수를 나타낸다. 제 1 반복 (즉, i = 1) 동안에는, 어떠한 피드백 정보도 디코더로부터 이용 가능하지 않기 때문에, 데이터 심볼 추정치

는 수신 심볼 {y_b1} 및 {y_b2} 에만 기초하여 검출된다.

RX 데이터 프로세서 (370b) 내에서, 로그-가능도 비 (LLR) 계산 유닛 (842a) 은 데이터 심볼 추정치

를 수신하고, 복원되는 데이터 패킷에서 각각의 데이터 심볼을 형성하는 코드 비트(들) 의 LLR 을 계산한다. 그 후, 채널 디-인터리버 (844a) 는 유닛 (842a) 으로부터의 LLR 을 디-인터리빙하고, 데이터 패킷에 대한 LLR

을 제공한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 디코더 (846a) 는 채널 디-인터리버 (844a) 로부터의 LLR

을 수신 및 디코딩한다.

도 8c 는, 도 8b 의 각각의 디코더 (846a 및 846b) 용으로 사용될 수도 있는 터보 디코더 (846x) 의 블록도를 도시한 것이다. 터보 디코더 (846x) 는, 도 4b 에 도시된 것과 같은 병렬 연접 컨볼루셔널 코드에 대한 반복 디코딩을 수행한다.

터보 디코더 (846x) 내에서, 디-멀티플렉서 (Demux; 852) 는 채널 디-인터리버 (844) 로부터의 LLR {bⁱ} (즉, 입력 LLR) 을 수신하고 데이터 비트 LLR

, 제 1 패리티 비트 LLR

, 및 제 2 패리티 비트 LLR

로 디-멀티플렉싱한다. 소프트-입력 소프트-출력 (SISO) 디코더 (860a) 는 디-멀티플렉서 (852) 로부터의 데이터 비트 LLR

및 제 1 패리티 비트 LLR

, 및 코드 디-인터리버 (864) 로부터의 디-인터리빙된 데이터 비트 LLR

을 수신한다. 그 후, SISO 디코더 (860a) 는, 제 1 구성 컨볼루셔널 코드에 기초하여, 데이터 및 제 1 패리티 비트에 대한 신규한 LLR, 즉, {b_data1} 및 {b_p1} 을 유도한다. 코드 인터리버 (862) 는, 송신기에서 사용된 코드 인터리빙 방식에 따라 데이터 비트 LLR

을 인터리빙하고, 인터리빙된 데이터 비트 LLR

을 제공한다. 유사하게, SISO 디코더 (860b) 는 디-멀티플렉서 (852) 로부터의 데이터 비트 LLR

및 제 2 패리티 비트 LLR

, 및 인터리빙된 데이터 비트 LLR

을 수신한다. 그 후, SISO 디코더 (860b) 는, 제 2 구성 컨볼루셔널 코드에 기초하여, 데이터 및 제 2 패리티 비트에 대한 신규한 LLR, 즉, {b_data2} 및 {b_p2} 을 유도한다. 코드 디-인터리버 (864) 는, 코드 인터리빙에 상보적인 방식으로 데이터 비트 LLR {b_data2} 을 디-인터리빙하고, 디-인터리빙된 데이터 비트 LLR

을 제공한다. SISO 디코더 (860a 및 860b) 는 BCJR SISO 최대 사후 (MAP) 알고리즘 또는 그 더 낮은 복잡도의 파생물 또는 소프트-출력 비터비 (SOV) 알고리즘을 구현할 수도 있으며, 이들 모두는 당업계에 공지되어 있다.

SISO 디코더 (860a 및 860b) 에 의해 디코딩은 한번 수행될 수도 있으며, 또는 현재의 검출/디코딩 반복 i 동안 수회 반복될 수도 있다. 모든 디코딩 반복 이 완료된 후, 컴바이너/멀티플렉서 (866) 는 SISO 디코더 (860a) 로부터의 최종 데이터 비트 LLR {b_data1} 및 최종 제 1 패리티 비트 LLR

, 코드 디-인터리버 (864) 로부터의 디-인터리빙된 최종 데이터 비트 LLR

, 및 SISO 디코더 (860b) 로부터의 최종 제 2 패리티 비트 LLR

을 수신한다. 그 후, 컴바이너/멀티플렉서 (866) 는 그 다음 검출/디코딩 반복 i+1 에 대한 피드백 LLR

을 검출기 (822) 에 제공한다. 피드백 LLR 은

으로서 계산된다. 피드백 LLR 은 그 다음 반복에 대한 검출기 동작을 업데이트하는데 이용된다. 모든 검출/디코딩 반복이 완료된 후, 컴바이너/멀티플렉서 (866) 는 최종 데이터 비트 LLR {b_data} 를 제공하며, 이는

로서 획득되는 데, 여기서,

는 제 1 검출/디코딩 반복 동안에 검출기 (822) 에 의해 제공되는 데이터 비트 LLR 이다 (즉,

). 슬라이서 (868) 는 최종 데이터 비트 LLR {b_data} 을 슬라이스 (slice) 하고, 복원되는 데이터 패킷에 대해 디코딩 데이터

를 제공한다.

도 8b 를 다시 참조하면, 디코더 (846a) 로부터의 피드백 LLR

은 채널 인터리버 (848a) 에 의해 인터리빙되고, 인터리빙된 피드백 LLR 은 검출기 (822a) 에 제공된다. 검출기 (822a) 는 기본 스트림에 대한 수신 심볼 {y_b1} 및 {y_b2} 및 피드백 LLR

에 기초하여 신규한 데이터 심볼 추정치

를 유도한다. 데이터 심볼 추정치

는 상술한 바와 같은 RX 데이터 프로세서 (370b) 에 의해 다시 디코딩된다. 검출 및 디코딩 프로세스는 수회 반복될 수도 있다. 반복 검출 및 디코딩 프로세스 동안에, 데이터 심볼 추정치의 신뢰도는 각각의 반복에 의해 개선된다.

반복 검출 및 디코딩 방식은 다양한 이점을 제공한다. 예를 들어, IDD 방식은 기본 스트림에 대한 일 데이터 레이트 및 확장 스트림에 대한 일 데이터 레이트의 사용을 지원한다. IDD 방식은 주파수 선택적 페이딩에 대항하기 위하여 MIMO-OFDM 송신 기술과 컴바이닝될 수 있다. 또한, 반복 검출 및 디코딩 프로세스는, 도 4b 에 도시된 병렬 연접 컨볼루셔널 코드를 포함하여, 임의의 인코더 및 대응하는 소프트-입력 소프트-출력 디코더와 함께 유연하게 사용될 수도 있다. MIMO 시스템에 대한 반복 검출 및 디코딩은, 발명의 명칭이 "MIMO-OFDM 시스템에 대한 반복 검출 및 디코딩 (Iterative Detection and Decoding for a MIMO-OFDM system)" 으로 2001년 12월 3일자로 출원되어 공동으로 양도된 미국특허 출원번호 제 10/005,104 호에 더 상세히 설명되어 있다.

B. 중첩 방식에 대한 수신기

도 9a 는, 도 3 의 수신기 (220x) 의 또 다른 실시형태이고 중첩 방식용으로 사용될 수도 있는 수신기 (220j) 의 블록도를 도시한 것이다. 수신기 (220j) 는 RX 공간 프로세서 (360c) 및 RX 데이터 프로세서 (370c) 를 포함한다. 도 3 의 RX 공간 프로세서 (360) 및 RX 데이터 프로세서 (370) 의 또 다른 실시형태인 RX 공간 프로세서 (360c) 및 RX 데이터 프로세서 (370c) 는 연속적인 이퀄라이제이션 및 간섭 소거 기술을 구현한다. RX 공간 프로세서 (360c) 및 RX 데이터 프로세서 (370c) 는 2 개의 연속적인 (즉, 캐스케이드된) 수신기 프로세싱 스테이지를 포함한다. 스테이지 1 은 공간 프로세서 (920a), 간섭 소거기 (930a), RX 데이터 프로세서 (940a), 및 TX 데이터 프로세서 (950a) 를 포함한다. 스테이지 2 는 오직 공간 프로세서 (920b) 및 RX 데이터 프로세서 (940b) 를 포함한다.

스테이지 1 의 경우, 공간 프로세서 (920a) 는 2 개의 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 을 프로세싱하여, 기본 스트림에 대한 복원된 데이터 심볼 스트림

을 획득한다. 공간 프로세서 (920a) 는 제로-포싱 또는 MMSE-기반 연속적인 간섭 소거, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 구현할 수도 있다. RX 데이터 프로세서 (940a) 는 복원된 데이터 심볼 스트림

을 복조, 디-인터리빙, 및 디코딩하여, 기본 스트림에 대한 디코딩 데이터

를 획득한다. TX 데이터 프로세서 (950a) 는 디코딩된 기본 스트림 데이터

를 인코딩, 인터리빙, 및 변조하여, 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 스트림 {s_b} 의 추정치인 재-변조된 심볼 스트림

을 획득한다. TX 데이터 프로세서 (950a) 는 도 4a 의 송신기 (210x) 에서의 인코더 (412a), 채널 인터리버 (414a), 및 변조기 (416a) 와 동일한 프로세싱을 수행한다. 간섭 소거기 (930a) 는 기본 스트림에 대한 송신기 (210x) 에 의해 수행된 것과 동일한 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 으로 재-변조된 심볼 스트림

을 수신 및 공간 프로세싱하여, 송신 심볼 스트림

및

을 획득하며, 이들은 2 개의 송신 안테나에 대한 오직 기본 스트림의 송신 심볼 컴포넌트를 포함한다. 간섭 소거기 (930a) 는 채널 응답 매트릭스에 의해 스트림

및

을 더 프로세싱하여, 기본 스트림으로 인한 간섭 컴포넌트 {i_b1} 및 {i_b2} 를 획득한다. 그 후, 간섭 컴포넌트 {i_b1} 및 {i_b2} 는 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 로부터 감산되어, 스테이지 2 에 제공되는 변형 심볼 스트림

및

이 획득된다.

스테이지 2 의 경우, 공간 프로세서 (920b) 는 변형 심볼 스트림

및

을 프로세싱하여, 확장 스트림에 대한 복원된 데이터 심볼 스트림

을 획득한다. 또한, 공간 프로세서 (920b) 는 제로-포싱, MMSE, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 구현할 수도 있다. 그 후, RX 데이터 프로세서 (940b) 는 복원된 데이터 심볼 스트림

을 복조, 디-인터리빙, 및 디코딩하여, 확장 스트림에 대한 디코딩 데이터

를 획득한다.

수신기 (220x) 의 2 개의 스테이지는 연속적인 이퀄라이제이션/공간 프로세 싱을 수행한다. 특히, 스테이지 1 은 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 에 대한 공간 프로세싱을 수행하며, 스테이지 2 는 변형 심볼 스트림

및

에 대한 공간 프로세싱을 수행한다. 간섭 소거는, 그 스테이지에서 복원되는 기본 스트림 또는 확장 스트림에 대해 다중의 송신 안테나로부터 송신된 다중의 데이터 심볼 서브스트림을 복원하기 위하여, 공간 프로세싱에 의해 각각의 스테이지 내에서 수행된다. 또한, 간섭 소거는 2 개의 스테이지 사이에서, 즉, 스테이지 2 에 대한 변형 심볼 스트림

및

을 획득하기 위해 스테이지 1 에 대한 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 에 대해 수행된다. 연속적인 이퀄라이제이션 및 간섭 소거 기술은, 발명의 명칭이 "채널 상태 정보를 이용하는 다중-입력 다중-출력 (MIMO) 통신 시스템에서 데이터를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치 (Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information)" 로 2001년 5월 11자로 출원되어 공동으로 양도된 미국특허 출원번호 제 09/854,235 호에 설명되어 있다.

도 9b 는, 도 3 의 수신기 (220x) 의 또 다른 실시형태이고 중첩 방식용으로 사용될 수도 있는 수신기 (220k) 의 블록도를 도시한 것이다. 수신기 (220k) 는 (1) 기본 스트림 및 확장 스트림 각각을 복원하기 위한 반복 검출 및 디코딩, 및 (2) 확장 스트림을 복원하기 전에 간섭 소거를 수행한다.

수신기 (220k) 는, 2 개의 연속적인 (즉, 캐스케이드된) 수신기 프로세싱 스테이지를 포함하는 RX 공간 프로세서 (360d) 및 RX 데이터 프로세서 (370d) 를 포함한다. 스테이지 1 은 검출기 (960a), 간섭 소거기 (930a), RX 데이터 프로세서 (970a), 및 TX 데이터 프로세서 (950a) 를 포함한다. 스테이지 2 는 오직 검출기 (960b) 및 RX 데이터 프로세서 (970b) 를 포함한다. RX 데이터 프로세서 (970a) 는, 도 8b 에 도시된 바와 같이 커플링된 LLR 계산 유닛 (842a), 채널 디-인터리버 (844a), 디코더 (846a), 및 채널 인터리버 (848a) 를 포함한다. RX 데이터 프로세서 (970b) 는 LLR 계산 유닛 (842b), 채널 디-인터리버 (844b), 디코더 (846b), 및 채널 인터리버 (848b) 를 포함한다.

스테이지 1 의 경우, 검출기 (960a) 는 2 개의 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 을 프로세싱하여, 기본 스트림에 대한 데이터 심볼 추정치

를 획득한다. 검출기 (960a) 는 제로-포싱 기술, MMSE 기술, 또는 기타 다른 수신기 프로세싱 기술을 구현할 수도 있다. RX 데이터 프로세서 (970a) 는 현재의 반복 i 에 대한 데이터 심볼 추정치

를 수신하고, 데이터 심볼 추정치

에 대한 코드 비트의 LLR 을 계산하고, 그 LLR 의 채널 디-인터리빙을 수행하며, 디-인터리빙된 LLR

을 디코딩하여, 그 다음 반복 i+1 에 대한 피드백 LLR

을 획득한다. 또한, RX 데이터 프로세서 (970a) 는 피드백 LLR

의 채널 인터리빙을 수행하고, 인터리빙된 피드백 LLR 을 검출기 (960a) 에 제공한다. 검출 및 디코딩은, 데이터 비트 LLR 에 대해 충분한 신뢰가 획득될 때까지 수회 반복될 수도 있다. 그 시간에, RX 데이터 프로세서 (970a) 는 최종 데이터 비트 LLR {b_data _,b} 을 슬라이스하고, 기본 스트림에 대해 디코딩 데이터

를 제공한다.

TX 데이터 프로세서 (950a) 는 디코딩 데이터

를 인코딩, 인터리빙, 및 변조하여, 재-변조된 심볼 스트림

을 획득한다. 간섭 소거기 (930a) 는 재-변조된 심볼 스트림

을 수신 및 프로세싱하여, 기본 스트림으로 인한 간섭 컴포넌트 {i_b1} 및 {i_b2} 를 획득한다. 그 후, 간섭 소거기 (930a) 는 수신 심볼 스트림 {y₁} 및 {y₂} 로부터 간섭 컴포넌트 {i_b1} 및 {i_b2} 를 감산하여, 스테이지 2 에 대한 변형 심볼 스트림

및

을 획득한다.

스테이지 2 의 경우, 검출기 (960b) 는 변형 심볼 스트림

및

을 프로세싱하여, 확장 스트림에 대한 데이터 심볼 추정치

를 획득한다. 그 후, RX 데이터 프로세서 (970b) 는 데이터 심볼 추정치

를 디-인터리빙 및 디코딩하여, 확장 스트림에 대한 디코딩 데이터

를 획득한다. 검출기 (960b) 및 RX 데이터 프로세서 (970b) 는 각각 검출기 (960a) 및 RX 데이터 프로세 서 (970a) 와 유사한 방식으로 동작한다. 또한, 연속적인 이퀄라이제이션 및 간섭 소거에 의한 반복 검출 및 디코딩은 전술한 미국특허 출원번호 제 10/005,104 호에 설명되어 있다.

도 8a, 8b, 9a 및 9b 는, 기본 스트림 및 확장 스트림을 복원하는데 사용될 수도 있는 4 개의 예시적인 수신기 설계를 나타낸 것이다. 또한, 다른 수신기 설계가 사용될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.

7. 송신기 및 수신기 프로세싱

도 10 은, MISO 또는 MIMO 시스템에서 (예를 들어, 브로드캐스트 서비스용) 기본 스트림 및 확장 스트림의 계층적 코딩을 위해 송신기에 의해 수행되는 프로세스 (1000) 의 흐름도를 나타낸 것이다.

기본 스트림은 제 1 데이터 프로세서 (예를 들어, 도 4a 의 인코더 (412a), 채널 인터리버 (414a), 및 변조기 (416a) 로 이루어짐) 에 의해 코딩 및 변조되어, 제 1 데이터 심볼 스트림 {s_b} 이 획득된다 (단계 1010). 확장 스트림은 제 2 데이터 프로세서 (예를 들어, 인코더 (412b), 채널 인터리버 (414b), 및 변조기 (416b) 로 이루어짐) 에 의해 코딩 및 변조되어, 제 2 데이터 심볼 스트림 {s_e} 이 획득된다 (단계 1012).

제 1 데이터 심볼 스트림 {s_b} 은 제 1 공간 프로세서 (예를 들어, TX Div/SM 프로세서 (420a)) 에 의한 제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 프로세싱되어, 제 1 세트의 심볼 서브스트림이 획득된다 (단계 1020). 제 2 데이터 심볼 스트 림 {s_e} 은 제 2 공간 프로세서 (예를 들어, TX Div/SM 프로세서 (420b)) 에 의한 제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 프로세싱되어, 제 2 세트의 심볼 서브스트림이 획득된다 (단계 1022). 제 1 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식 (이 경우, 제 1 세트의 심볼 서브스트림은

및

임) 또는 공간 멀티플렉싱 방식 (이 경우, 제 1 세트의 심볼 서브스트림은 {s_b1} 및 {s_b2} 임) 일 수도 있다. 제 2 공간 프로세싱 방식 또한 송신 다이버시티 방식 (이 경우, 제 2 세트의 심볼 서브스트림은

및

임) 또는 공간 멀티플렉싱 방식 (이 경우, 제 2 세트의 심볼 서브스트림은 {s_e1} 및 {s_e2} 임) 일 수도 있다.

제 1 세트의 심볼 서브스트림은 제 2 세트의 심볼 서브스트림과 컴바이닝되어, 다중의 송신 안테나로부터의 송신에 대한 다중의 송신 심볼 스트림 {x₁} 및 {x₂} 가 획득된다 (단계 1030). 컴바이닝은, 송신 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 제 1 세트의 심볼 서브스트림을 제 2 세트의 심볼 서브스트림과 시분할 멀티플렉싱함으로써 달성될 수도 있다. 다른 방법으로, 컴바이닝은 (1) 제 1 세트의 심볼 서브스트림을 제 1 스케일링 팩터 K_b 로 스케일링하고, (2) 제 2 세트의 심볼 서브스트림을 제 2 스케일링 팩터 K_e 로 스케일링하며, (3) 제 1 세트의 스케일링된 심볼 서브스트림과 제 2 세트의 스케일링된 심볼 서브스트림을 합산하여 송신 심볼 스트림을 획득함으로써 중첩에 의해 달성될 수도 있다.

기본 스트림은, 제 1 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱될 수도 있다. 확장 스트림은 제 2 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱될 수도 있으며, 여기서, 제 2 SNR 은 제 1 SNR 보다 더 높다.

브로드캐스트 서비스의 경우, 통상적으로, 송신기는 수신기의 채널 구현형태 (즉, 채널 응답) 를 알지 못한다. 이 경우, 기본 스트림 및 확장 스트림의 코딩 및 변조는 수신기의 채널 구현형태에 의존하지 않는다. 코딩 및 변조는, 시스템 내의 수신기에 대한 기대 채널 조건 (및 측정된 채널 조건이 아님) 에 기초하여 이들 스트림용으로 선택된 레이트에 따라 수행될 수도 있다. 브로드캐스트 서비스의 경우, 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 공간 프로세싱 또한 수신기의 채널 구현형태에 의존하지 않는다.

일부 서비스의 경우, 송신기는 수신기의 (순시, 평균, 또는 기대) 채널 구현형태에 대한 정보를 가질 수도 있다. 이 경우, 기본 및 확장 스트림에 대한 코딩 및 변조는, 기지(旣知)의 채널 구현형태에 기초하여 이들 스트림용으로 선택된 레이트에 따라 수행될 수도 있다.

도 11a 는, SIMO 또는 MIMO 시스템에서 계층적 코딩에 의해 송신된 기본 스트림 및 확장 스트림을 수신하기 위한 수신기에 의해 수행되는 프로세스 (1100) 의 흐름도를 나타낸 것이다. 프로세스 (1100) 는 TDM 방식용으로 사용될 수도 있다.

다중의 수신 안테나를 통해 획득된 다중의 수신 심볼 스트림 (예를 들어, {y₁} 및 {y₂}) 이 시분할 멀티플렉싱되어, 기본 스트림에 대한 제 1 세트의 수신 심볼 서브스트림 (예를 들어, {y_b1} 및 {y_b2}) 및 확장 스트림에 대한 제 2 세트의 수신 심볼 서브스트림 (예를 들어, {y_e1} 및 {y_e2}) 이 제공된다 (단계 1110). 제 1 세트의 수신 심볼 서브스트림이 제 1 공간 프로세서 (예를 들어, 도 8a 의 RX Div/SM 프로세서 (820a)) 에 의한 제 1 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림

이 획득된다 (단계 1120). 제 2 세트의 수신 심볼 서브스트림은 제 2 공간 프로세서 (예를 들어, RX Div/SM 프로세서 (820b)) 에 의한 제 2 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림

이 획득된다 (단계 1122). 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림

이 제 1 데이터 프로세서 (예를 들어, 복조기 (832a), 채널 디-인터리버 (834a), 및 디코더 (836a) 로 이루어짐) 에 의해 복조 및 디코딩되어, 디코딩된 기본 스트림

이 획득된다 (단계 1130). 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림

이 제 2 데이터 프로세서에 의해 복조 및 디코딩되어, 디코딩된 확장 스트림

이 획득된다 (단계 1132).

도 11b 는, SIMO 또는 MIMO 시스템에서 계층적 코딩에 의해 송신된 기본 스트림 및 확장 스트림을 수신하기 위한 수신기에 의해 수행되는 프로세스 (1150) 의 흐름도를 나타낸 것이다. 프로세스 (1150) 는 중첩 방식용으로 사용될 수도 있다.

다중의 수신 안테나를 통해 획득된 다중의 수신 심볼 스트림 (예를 들어, {y₁} 및 {y₂}) 이 제 1 공간 프로세싱 방식 (도 9a 의 공간 프로세서 (920a) 에 의한 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 기본 스트림에 대한 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림

이 제공된다 (단계 1160). 그 후, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림

은 (예를 들어, RX 데이터 프로세서 (940a) 에 의해) 복조 및 디코딩되어, 디코딩된 기본 스트림

이 획득된다 (단계 1162). 디코딩된 기본 스트림으로 인한 간섭이 (예를 들어, TX 데이터 프로세서 (950a) 및 간섭 소거기 (930a) 에 의해) 수신 심볼 스트림으로부터 추정 및 소거되어, 변형된 심볼 스트림 (예를 들어,

및

) 이 획득된다 (단계 1164).

변형된 심볼 스트림은 제 2 공간 프로세싱 방식 (예를 들어, 공간 프로세서 (920b) 에 의한 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식) 에 따라 프로세싱되어, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림

이 획득된다 (단계 1170). 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림

은 (예를 들어, RX 데이터 프로세서 (940b) 에 의해) 복조 및 디코딩되어, 디코딩된 확장 스트림

이 획득된다 (단계 1172).

명료화를 위하여, 상기 설명 대부분에서, 계층적 코딩 기술은 (2, 2) MIMO 시스템에 대해 상세히 설명하였다. 일반적으로, 이들 기술은 임의의 개수의 수신 안테나를 갖는 SIMO 시스템, 임의의 개수의 송신 안테나를 갖는 MISO 시스템, 그리고, 임의의 개수의 송신 안테나 및 임의의 개수의 수신 안테나를 갖는 MIMO 시스템용으로 사용될 수도 있다. STTD 는 각각의 심볼 주기에서 2 개의 송신 안테나로부터 2 개의 심볼을 송신한다. 또한, 각각의 심볼 주기에서 3 개 이상의 송신 안테나로부터 3 개 이상의 심볼을 송신할 수 있는 다른 송신 다이버시티 방식이 사용될 수도 있으며, 전술한 미국특허 출원번호 제 10/179,439 호에 설명되어 있다. 수신기에서, STTD 에 대한 공간 프로세싱은 임의의 개수의 수신 안테나로 확장될 수 있다. 또한, 공간 멀티플렉싱 방식의 경우, 제로-포싱, MMSE, 및 다른 수신기 프로세싱 기술이 임의의 개수의 수신 안테나를 수용할 수도 있다.

또한, 명료화를 위해, 계층적 코딩 기술은 단일-캐리어 통신 시스템에 대해 상세히 설명되었다. 또한, 이들 기술은, 데이터 송신용으로 이용될 수도 있는 다중의 (N_F 개의) 서브-캐리어 또는 주파수 서브밴드를 갖는 다중-캐리어 통신 시스템에 대해 사용될 수도 있다. 다중-캐리어 시스템은 OFDMA 시스템, OFDM 시스템 등일 수도 있다. 다중-캐리어 시스템의 경우, 기본 스트림 및 확장 스트림 은 별도로 코딩 및 변조되어 2 개의 데이터 심볼 스트림이 획득될 수도 있다. 각각의 데이터 심볼 스트림은, N_F 개의 서브-캐리어에 대해 하나의 서브스트림인 다중의 데이터 심볼 서브스트림으로 디-멀티플렉싱될 수도 있다. 데이터 심볼 서브스트림의 쌍은 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 각각의 서브-캐리어에 제공된다. 각각의 서브-캐리어에 대한 데이터 심볼 서브스트림의 쌍은 단일-캐리어 시스템에 대해 상술된 방식으로 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식으로) 공간 프로세싱되어, (만약 2 개의 송신 안테나가 사용되면) 그 서브-캐리어에 대한 송신 심볼 서브스트림의 쌍이 획득될 수도 있다. 송신 심볼 서브스트림의 N_F 개의 쌍은 송신 안테나 쌍의 N_F 개의 서브-캐리어에 대해 획득된다. 그 후, 각각의 송신 안테나에 대한 N_F 개의 송신 심볼 서브스트림이 (예를 들어, OFDM 또는 기타 다른 다중-캐리어 변조 기술에 기초하여) 프로세싱되어, 그 송신 안테나에 대한 변조 신호가 획득된다. 기본 스트림 및 확장 스트림을 복원하기 위하여, 수신기에서, 상보적인 프로세싱이 수행된다. 송신기 및 수신기에서의 OFDM 프로세싱은 전술한 미국특허 가출원 제 60/421,309 호에 상세히 설명되어 있다.

또한, 계층적 코딩 기술은, 브로드캐스트 서비스에 대한 기본 스트림 및 확장 스트림의 송신 및 수신에 대해 상세히 설명되었다. 일반적으로, 이들 기술은 임의의 개수의 데이터 스트림을 송신 및 수신하는데 사용될 수도 있으며, 여기서, 각각의 데이터 스트림은, 지정된 타겟 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터 티가 데이터 스트림을 수신하게 하는 방식으로 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱될 수도 있다. 따라서, 이들 기술은 다층 (multi-tiered) 브로드캐스트 서비스 (즉, 2 이상의 층) 를 지원하는데 사용될 수도 있다.

또한, 계층적 코딩 기술은 유니캐스트 및 멀티캐스트 서비스용으로 사용될 수도 있다. 유니캐스트 서비스의 경우, 다중의 사용자 각각에게 상이한 심볼 스트림이 송신될 수도 있다. 각각의 심볼 스트림은 특정 송신 방식 (예를 들어, 송신 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱) 을 이용하여 그리고 특정 레이트로 송신될 수도 있다. 다중의 사용자에게 동시에 송신되는 다중의 심볼 스트림에 대한 레이트 및/또는 송신 방식은 사용자에 의해 제공되는 피드백에 기초하여 결정될 수도 있다. 만약 중첩이 다중의 심볼 스트림에 대해 사용되면, (1) 송신기는 각각의 사용자에 대해 사용되는 송신 방식을 그 사용자에게 통지하고 (2) 더 높은 SNR 을 갖는 더 우수한 사용자는 그 더 우수한 사용자에게 송신된 심볼 스트림을 검출 및 디코딩하기 전에 열악한 사용자의 심볼 스트림을 수신, 검출, 디코딩, 및 소거한다. 멀티캐스트 서비스의 경우, 상이한 심볼 스트림이 각각의 사용자 그룹에 송신될 수도 있다. 각각의 심볼 스트림에 대해 사용하기 위한 레이트 및/또는 송신 방식은 그룹 내의 최악의 사용자의 채널에 의존한다.

또한, 여기에서 설명된 기술은 상이한 타입의 수신 엔터티로의 데이터 송신을 지원하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 기본 스트림은, 단일의 수신 안테나를 구비한 수신 엔터티에 의한 수신을 위해 코딩, 변조 및 (예를 들어, 송신 다이버시티 방식으로) 공간 프로세싱될 수도 있으며, 확장 스트림은, 다중의 수신 안테나를 구비한 수신 엔터티에 의한 수신을 위해 코딩, 변조 및 (예를 들어, 송신 다이버시티 및 공간 멀티플렉싱 방식으로) 공간 프로세싱될 수도 있다.

여기에서 설명된 계층적 코딩 기술은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 송신기 및 수신기에서 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현의 경우, 송신기에서의 계층적 코딩용으로 사용되는 프로세싱 유닛 (예를 들어, TX 데이터 프로세서 (310) 및 TX 공간 프로세서 (320)) 및 수신기에서의 계층적 코딩용으로 사용되는 프로세싱 유닛 (예를 들어, RX 공간 프로세서 (360) 및 RX 데이터 프로세서 (370)) 은 하나 이상의 주문형 집적 회로 (ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 디지털 신호 프로세싱 디바이스 (DSPD), 프로그래머블 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 마이크로프로세서, 여기에서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 또 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다.

소프트웨어 구현의 경우, 계층적 코딩 기술은 여기에서 설명된 기능을 수행하는 모듈 (예를 들어, 절차, 함수 등) 로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛 (예를 들어, 도 3 의 메모리 유닛 (332 및 382)) 에 저장되고, 프로세서 (예를 들어, 제어기 (330 및 380)) 에 의해 실행될 수도 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에서 또는 프로세서 외부에서 구현될 수도 있으며, 외부에서 구현된 경우, 당업계에 공지된 다양한 수단을 통하여 프로세서에 통신적으로 커플링될 수 있다.

참조를 위해 그리고 소정 섹션의 배치를 돕기 위해, 표제가 여기에 포함되어 있다. 이들 표제는 그 아래에서 설명된 개념의 범위를 제한하려는 것이 아니며, 이들 개념은 전체 명세서에 걸쳐 다른 섹션에서 적용가능할 수도 있다.

개시된 실시형태의 상기 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제조 또는 이용할 수 있도록 제공되어 있다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변형은 당업자에게 명백하며, 여기서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 나타낸 실시형태로 제한하려는 것이 아니며, 여기에서 개시된 원리 및 신규한 특성에 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 데이터의 기본 스트림 및 데이터의 확장 스트림을 송신하는 방법으로서,

제 1 데이터 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 기본 스트림을 코딩 및 변조하는 단계로서, 상기 기본 스트림은 복수의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되는, 상기 기본 스트림의 코딩 및 변조 단계;

제 2 데이터 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 확장 스트림을 코딩 및 변조하는 단계로서, 상기 확장 스트림은 하나 이상의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되며, 상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 코딩 및 변조는 상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 수신 엔터티의 채널 구현형태 (realization) 에 의존하지 않는, 상기 확장 스트림의 코딩 및 변조 단계;

제 1 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계;

제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 데이터 심볼 스트림에 대한 프로세싱은 상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 상기 수신 엔터티의 채널 구현형태에 의존하지 않는, 상기 제 2 데이터 심볼 스트림의 프로세싱 단계; 및

복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하 기 위하여, 상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림과 컴바이닝하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기본 스트림 및 상기 확장 스트림은 브로드캐스트 서비스용으로 송신되는, 송신 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 기본 스트림은 제 1 신호대 잡음비 (SNR) 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되고,

상기 확장 스트림은 제 2 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되며,

상기 제 2 SNR 은 상기 제 1 SNR 보다 더 높은, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식이며,

상기 제 2 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 공간 프로세싱 방식 각각은 송신 다이버시티 방식인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 공간 프로세싱 방식 각각은 공간-시간 송신 다이버시티 (STTD) 방식인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식이며,

상기 제 2 공간 프로세싱 방식은 공간 멀티플렉싱 방식인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 공간 프로세싱 방식 각각은 공간 멀티플렉싱 방식인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 컴바이닝 단계는,

상기 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림과 시분할 멀티플렉싱하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 컴바이닝 단계는,

제 1 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 제 1 스케일링 팩터로 스케일링하는 단계,

제 2 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 제 2 스케일링 팩터로 스케일링하는 단계, 및

상기 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 1 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림과 합산하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 단일-캐리어 통신 시스템인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 다중-캐리어 통신 시스템인, 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 구현하는, 송신 방법.
무선 통신 시스템에서 데이터의 기본 스트림 및 데이터의 확장 스트림을 송신하는 방법으로서,

상기 기본 스트림을 코딩 및 변조하여 제 1 데이터 심볼 스트림을 획득하는 단계로서, 상기 기본 스트림은 복수의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되는, 상기 제 1 데이터 심볼 스트림의 획득 단계;

상기 확장 스트림을 코딩 및 변조하여 제 2 데이터 심볼 스트림을 획득하는 단계로서, 상기 확장 스트림은 하나 이상의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되는, 상기 제 2 데이터 심볼 스트림의 획득 단계;

송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식에 따라 상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 획득하는 단계;

상기 송신 다이버시티 방식 또는 상기 공간 멀티플렉싱 방식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하는 단계; 및

상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림과 컴바이닝하여, 복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 코딩 및 변조는 상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 수신 엔터티의 채널 구현형태에 의존하지 않는, 송신 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 코딩 및 변조는, 상기 기본 스트림 및 확장 스트림에 대한 수신 엔터티의 채널 구현형태에 기초하여 선택된 레이트에 따라 수행되는, 송신 방법.
데이터의 기본 스트림을 코딩 및 변조하여 제 1 데이터 심볼 스트림을 획득하는 수단;

데이터의 확장 스트림을 코딩 및 변조하여 제 2 데이터 심볼 스트림을 획득하는 수단;

제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 획득하는 수단;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하는 수단; 및

상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림과 컴바이닝하여, 복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하는 수단을 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
데이터의 기본 스트림을 코딩 및 변조하여 제 1 데이터 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 제 1 데이터 프로세서;

데이터의 확장 스트림을 코딩 및 변조하여 제 2 데이터 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 제 2 데이터 프로세서;

제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 획득하도록 동작하는 제 1 공간 프로세서;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하도록 동작하는 제 2 공간 프로세서; 및

상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림과 컴바이닝하여, 복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 컴바이너를 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 제 1 공간 프로세서는 송신 다이버시티 방식에 대한 공간 프로세싱을 수행하도록 동작하며,

상기 제 2 공간 프로세서는 상기 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식에 대한 공간 프로세싱을 수행하도록 동작하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 컴바이너는, 상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림과 시분할 멀티플렉싱하여, 상기 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 컴바이너는, 상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 제 1 스케일링 팩터로 스케일링하고, 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 제 2 스케일링 팩터로 스케일링하며, 제 1 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 제 2 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림과 합산하여, 상기 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
무선 통신 시스템에서 2 개 이상의 데이터 스트림을 송신하는 방법으로서,

상기 2 개 이상의 데이터 스트림 각각을 코딩 및 변조하여 2 개 이상의 데이터 심볼 스트림 중 대응하는 데이터 심볼 스트림을 획득하는 단계;

선택된 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 2 개 이상의 데이터 심볼 스트림 각각을 공간 프로세싱하여, 상기 데이터 심볼 스트림에 대한 심볼 서브스트림의 세트를 획득하는 단계로서, 심볼 서브스트림의 2 개 이상의 세트는 상기 2 개 이상의 데이터 심볼 스트림에 대해 획득되는, 심볼 서브스트림의 세트의 획득 단계; 및

상기 2 개 이상의 데이터 심볼 스트림에 대한 심볼 서브스트림의 상기 2 개 이상의 세트를 컴바이닝하여, 복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하는 단계를 포함하며,

상기 2 개 이상의 데이터 스트림 각각은, 상이한 타겟 신호대 잡음비 (SNR) 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되는, 송신 방법.
무선 통신 시스템에서 브로드캐스트 서비스를 위해 데이터의 기본 스트림 및 데이터의 확장 스트림을 송신하는 방법으로서,

제 1 데이터 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 기본 스트림을 코딩 및 변조하는 단계;

제 2 데이터 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 확장 스트림을 코딩 및 변조하는 단계;

제 1 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계;

제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계;

제 1 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 제 1 스케일링 팩터로 스케일링하는 단계;

제 2 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 제 2 스케일링 팩터로 스케일링하는 단계; 및

복수의 송신 안테나로부터의 송신을 위한 복수의 송신 심볼 스트림을 획득하기 위하여, 상기 제 1 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림을 상기 제 2 복수의 스케일링된 심볼 서브스트림과 합산하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 기본 스트림은 제 1 신호대 잡음비 (SNR) 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되고,

상기 확장 스트림은 제 2 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되며,

상기 제 2 SNR 은 상기 제 1 SNR 보다 더 높은, 송신 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 기본 스트림 및 상기 확장 스트림은 브로드캐스트 서비스용으로 송신되는, 송신 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 기본 스트림은 복수의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되며,

상기 확장 스트림은 상기 복수의 수신 엔터티 중에서 하나 이상의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되는, 송신 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 기본 스트림은 제 1 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되며,

상기 확장 스트림은 제 2 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되는, 송신 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계는,

상기 제 1 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 공간-시간 송신 다이버시티 (STTD) 방식에 따라 상기 제 1 데이터 심볼 스트림을 공간 프로세싱하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 28 항에 있어서,

상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계는,

상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 상기 STTD 방식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 공간 프로세싱하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 프로세싱하는 단계는,

상기 제 2 복수의 심볼 서브스트림을 획득하기 위하여, 공간 멀티플렉싱 방 식에 따라 상기 제 2 데이터 심볼 스트림을 공간 프로세싱하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
무선 통신 시스템에서 데이터의 기본 스트림 및 데이터의 확장 스트림을 수신하는 방법으로서,

제 1 공간 프로세싱 방식에 따라, 복수의 수신 안테나를 통하여 획득된 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 제공하는 단계;

상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림을 획득하는 단계;

상기 디코딩된 기본 스트림으로 인한 간섭을 추정하는 단계;

상기 디코딩된 기본 스트림으로 인한 추정 잡음을 상기 복수의 수신 심볼 스트림으로부터 소거하여, 복수의 변형된 심볼 스트림을 획득하는 단계;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라, 상기 복수의 변형된 심볼 스트림을 프로세싱하여, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하는 단계; 및

상기 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림을 획득하는 단계를 포함하는, 수신 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 기본 스트림 및 상기 확장 스트림은 브로드캐스트 서비스용으로 수신되 며,

상기 기본 스트림은 제 1 신호대 잡음비 (SNR) 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 송신 엔터티에서 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되고,

상기 확장 스트림은 제 2 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 상기 송신 엔터티에서 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되며,

상기 제 2 SNR 은 상기 제 1 SNR 보다 더 높은, 수신 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 제 1 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식이며,

상기 제 2 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식인, 수신 방법.
제 31 항에 있어서,

복수의 반복 동안, 상기 복수의 수신 심볼 스트림의 프로세싱 및 상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림의 복조 및 디코딩을 반복하여, 상기 디코딩된 기본 스트림을 획득하는 단계를 더 포함하는, 수신 방법.
제 1 공간 프로세싱 방식에 따라, 복수의 수신 안테나를 통하여 획득된 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하여, 데이터의 기본 스트림에 대한 제 1 의 복원 된 데이터 심볼 스트림을 제공하는 수단;

상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림을 획득하는 수단;

상기 디코딩된 기본 스트림으로 인한 간섭을 추정하는 수단;

상기 디코딩된 기본 스트림으로 인한 추정 잡음을 상기 복수의 수신 심볼 스트림으로부터 소거하여, 복수의 변형된 심볼 스트림을 획득하는 수단;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라, 상기 복수의 변형된 심볼 스트림을 프로세싱하여, 데이터의 확장 스트림에 대한 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하는 수단; 및

상기 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림을 획득하는 수단을 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 35 항에 있어서,

복수의 반복 동안, 상기 복수의 수신 심볼 스트림의 프로세싱 및 상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림의 복조 및 디코딩을 반복하여, 상기 디코딩된 기본 스트림을 획득하는 수단을 더 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 1 공간 프로세싱 방식에 따라, 복수의 수신 안테나를 통하여 획득된 복수의 수신 심볼 스트림을 프로세싱하여, 데이터의 기본 스트림에 대한 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 제공하도록 동작하는 제 1 공간 프로세서;

상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림을 획득하도록 동작하는 제 1 데이터 프로세서;

상기 디코딩된 기본 스트림으로 인한 간섭을 추정하고, 상기 디코딩된 기본 스트림으로 인한 추정 잡음을 상기 복수의 수신 심볼 스트림으로부터 소거하여, 복수의 변형된 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 간섭 소거기;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라, 상기 복수의 변형된 심볼 스트림을 프로세싱하여, 데이터의 확장 스트림에 대한 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 제 2 공간 프로세서; 및

상기 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림을 획득하도록 동작하는 제 2 데이터 프로세서를 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
무선 통신 시스템에서 데이터의 기본 스트림 및 데이터의 확장 스트림을 수신하는 방법으로서,

복수의 수신 안테나를 통하여 획득된 복수의 수신 심볼 스트림을 시분할 디-멀티플렉싱하여, 상기 기본 스트림에 대한 제 1 복수의 수신 심볼 서브스트림 및 상기 확장 스트림에 대한 제 2 복수의 수신 심볼 서브스트림을 제공하는 단계로서, 상기 기본 스트림은 복수의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되며 상기 확장 스트림은 상기 복수의 수신 엔터티 중에서 하나 이상의 수신 엔터티에 의해 수신되도록 지정되는, 상기 제공 단계;

제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 복수의 수신 심볼 서브스트림을 프로세싱하여, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하는 단계;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 복수의 수신 심볼 서브스트림을 프로세싱하여, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하는 단계;

상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림을 획득하는 단계; 및

상기 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림을 획득하는 단계를 포함하는, 수신 방법.
제 38 항에 있어서,

상기 기본 스트림 및 상기 확장 스트림은 브로드캐스트 서비스용으로 수신되며,

상기 기본 스트림은 제 1 신호대 잡음비 (SNR) 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 송신 엔터티에서 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되고,

상기 확장 스트림은 제 2 SNR 또는 그 이상을 달성하는 수신 엔터티에 의한 복원을 위해 상기 송신 엔터티에서 코딩, 변조, 및 공간 프로세싱되며,

상기 제 2 SNR 은 상기 제 1 SNR 보다 더 높은, 수신 방법.
제 38 항에 있어서,

상기 제 1 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식이며,

상기 제 2 공간 프로세싱 방식은 송신 다이버시티 방식 또는 공간 멀티플렉싱 방식인, 수신 방법.
복수의 수신 안테나를 통하여 획득된 복수의 수신 심볼 스트림을 시분할 디-멀티플렉싱하여, 데이터의 기본 스트림에 대한 제 1 복수의 수신 심볼 서브스트림 및 데이터의 확장 스트림에 대한 제 2 복수의 수신 심볼 서브스트림을 제공하는 수단;

제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 복수의 수신 심볼 서브스트림을 프로세싱하여, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하는 수단;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 복수의 수신 심볼 서브스트림을 프로세싱하여, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하는 수단;

상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림을 획득하는 수단; 및

상기 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림을 획득하는 수단을 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
복수의 수신 안테나를 통하여 획득된 복수의 수신 심볼 스트림을 시분할 디-멀티플렉싱하여, 데이터의 기본 스트림에 대한 제 1 복수의 수신 심볼 서브스트림 및 데이터의 확장 스트림에 대한 제 2 복수의 수신 심볼 서브스트림을 제공하도록 동작하는 하나 이상의 디-멀티플렉서;

제 1 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 1 복수의 수신 심볼 서브스트림을 프로세싱하여, 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 제 1 공간 프로세서;

제 2 공간 프로세싱 방식에 따라 상기 제 2 복수의 수신 심볼 서브스트림을 프로세싱하여, 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 획득하도록 동작하는 제 2 공간 프로세서;

상기 제 1 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 기본 스트림을 획득하도록 동작하는 제 1 데이터 프로세서; 및

상기 제 2 의 복원된 데이터 심볼 스트림을 복조 및 디코딩하여, 디코딩된 확장 스트림을 획득하도록 동작하는 제 2 데이터 프로세서를 구비하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.