KR20060094985A

KR20060094985A - 공간 분할 다중 액세스를 위한 다중 안테나 전송

Info

Publication number: KR20060094985A
Application number: KR1020067012254A
Authority: KR
Inventors: 제이. 로드니 왈톤; 존 더블유. 케춤; 존 에드워드 스미; 마크 에스. 월래스; 스티븐 제이. 하워드
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-08-30
Also published as: US20080025444A1; CA2787842A1; HK1207489A1; US20120213302A1; US10128920B2; CN102123023B; RU2006121997A; US20090092087A1; CA2787842C; SG150536A1; SG150537A1; TWI358214B; SG150535A1; CN104393899A; JP2010183578A; US20080037681A1; AU2004310663B2; WO2005053186A1; RU2346391C2; US20170126290A1

Abstract

각 단말에 대해 업링크 채널 응답 행렬이 취득되고 분해되어 사용자 단말에 의해 업링크 상에서의 전송에 사용되는 방향 벡터를 구한다. 각 단말에 대해 각자의 방향 벡터 및 채널 응답 행렬을 기초로 "유효" 업링크 채널 응답 벡터가 형성된다. 각자의 유효 채널 응답 벡터를 기초로 다수의 단말 세트가 평가되어 업링크 전송에 최상인 세트(예를 들어, 가장 높은 전체 스루풋을 갖는)를 결정한다. 선택된 각각의 단말은 방향 벡터에 의해 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하고 공간 처리된 데이터 심벌 스트림을 액세스 포인트에 전송한다. 선택된 다수의 단말은 각자의 데이터 심벌 스트림을 각자의 개별 MIMO 채널을 통해 액세스 포인트에 동시에 전송한다. 액세스 포인트는 수신기 공간 처리 기술에 따라 수신 심벌에 대한 수신기 공간 처리를 수행하여 상기 선택된 단말에 의해 전송된 데이터 심벌 스트림을 복원한다.

Description

공간 분할 다중 액세스를 위한 다중 안테나 전송{MULTI-ANTENNA TRANSMISSION FOR SPATIAL DIVISION MULTIPLE ACCESS}

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 공간 분할 다중 액세스(SDMA)를 위한 다중 안테나 전송에 관한 것이다.

MIMO 시스템은 데이터 전송을 위해 다수의(N _T ) 송신 안테나 및 다수의(N _R ) 수신 안테나를 사용한다. N _T 개의 송신 안테나 및 N _R 개의 수신 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 N _S 개의 공간 채널로 분해될 수 있으며, N _S ≤ min{N _T , N _R }이다. 보다 큰 전체 스루풋을 달성하기 위해 N _S 개의 개별 데이터 스트림 전송에 N _S 개의 공간 채널이 사용된다.

다중 액세스 MIMO 시스템에서, 소정 시점에 액세스 포인트가 하나 이상의 사용자 단말과 통신할 수 있다. 액세스 포인트가 단일 사용자 단말과 통신한다면, N _T 개의 송신 안테나는 하나의 송신 엔티티(액세스 포인트 또는 사용자 단말)에 관련되고, N _R 개의 수신 안테나는 하나의 수신 엔티티(사용자 단말 또는 액세스 포인트) 에 관련된다. 액세스 포인트는 SDMA에 의해 다수의 사용자 단말과 동시에 통신할 수도 있다. SDMA의 경우, 액세스 포인트는 데이터 송신 및 수신에 다수의 안테나는 이용하고, 각 사용자 단말은 통상적으로 데이터 송신용 하나의 안테나 및 데이터 수신용 다수의 안테나를 이용한다.

다중 액세스 MIMO 시스템에서 SDMA에 대한 중요한 난제는 (1) 동시 전송을 위해 적절한 사용자 단말 세트를 선택하는 것과 (2) 양호한 시스템 성능을 달성하는 방식으로 각 선택된 사용자 단말에 그리고/또는 단말로부터 데이터를 전송하는 것이다. 따라서 다중 액세스 MIMO 시스템에 SDMA를 효율적으로 지원하는 기술이 필요하다.

MIMO 시스템에서 SDMA를 위한 다중 안테나 전송을 수행하는 기술이 설명된다. 이러한 기술은 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중 액세스(TDMA) 등과 같은 각종 무선 기술과 조합하여 사용될 수 있다. 다수의 사용자 단말에 의한 단일 액세스 포인트로의 업링크 전송을 위해, 각각의 활성 사용자 단말(예를 들어, 업링크 상에 전송을 원하는 단말)에 대해 업링크 채널 응답 행렬이 구해지고 분해되어 사용자 단말에 대한 방향 벡터를 구한다. 각 사용자 단말은 업링크 전송을 위해 선택된다면 각자의 방향 벡터를 사용하여 업링크 전송을 위한 공간 처리를 한다. 각 사용자 단말에 대한 방향 벡터 및 업링크 채널 응답 행렬을 기초로 각 사용자 단말에 대한 "유효" 업링크 채널 응답 벡터가 형성된다.

스케줄링 간격마다(예를 들어, 각 타임 슬롯), 각각의 유효 채널 응답 벡터(또는 채널 응답 행렬)를 기초로 다수의 활성 사용자 단말 세트가 형성되고 평가되어, 그 스케줄링 간격으로 업링크 전송을 위해 N _up 개의 사용자 단말로 이루어진 최상의 세트를 결정한다. 예를 들어, 가장 높은 전체 스루풋을 갖는 사용자 세트가 선택될 수 있다. 사실상, 후술하는 바와 같이 업링크 상의 동시 전송을 위해 "공간적으로 호환성이 있는" 사용자 단말 세트를 선택하는데 사용자 단말들의 공간 서명 및 다중 사용자 다이버시티가 이용된다. 업링크 전송을 위해 동일한 또는 다른 개수의 사용자 단말이 서로 다른 스케줄링 간격으로 선택될 수 있다.

업링크 전송을 위해 선택된 각 사용자 단말은 기반이 되는 무선 기술(예를 들어, CDMA, OFDM 또는 TDMA)에 따라 데이터 스트림을 처리하여 데이터 심벌 스트림을 얻는다. 각 사용자 단말은 추가로 방향 벡터로 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여, 사용자 단말에서 안테나마다 하나씩, 송신 심벌 스트림 세트를 구한다. 각 사용자 단말은 다수의 안테나로부터 송신 심벌 스트림을 MIMO 채널을 통해 액세스 포인트에 전송한다. 선택된 N _up 개의 사용자 단말은 각각의 MIMO 채널을 통해 N _up 개의 데이터 심벌 스트림(예를 들어, 안테나 단말마다 하나의 데이터 심벌 스트림)을 액세스 포인트로 동시에 전송한다. 액세스 포인트는 다수의 안테나로부터 다수의 수신 심벌 스트림을 취득한다. 액세스 포인트는 후술하는 바와 같이 선형 또는 비선형 수신기 공간 처리 기술에 따라 수신 심벌 스트림에 대해 수신기 공간 처리를 수행하여 선택된 N _up 개의 사용자 단말에 의해 전송된 N _up 개의 데이터 심벌 스트림을 복원한다.

다운링크 상에서의 SDMA 전송을 지원하는 기술 또한 설명한다. 본 발명의 다양한 형태 및 실시예가 하기에 보다 상세히 설명된다.

도 1은 다중 액세스 MIMO 시스템을 나타낸다.

도 2는 SDMA를 위해 업링크 상에서 다중 안테나 전송을 수행하는 프로세스를 나타낸다.

도 3은 업링크 상에서 동시 전송을 위해 사용자 단말을 평가하고 선택하는 프로세스를 나타낸다.

도 4는 하나의 액세스 포인트 및 2개의 사용자 단말의 블록도를 나타낸다.

도 5a 및 5b는 각각 CDMA 및 OFDM을 위한 송신(TX) 데이터 프로세서의 블록도를 나타낸다.

도 6은 다운링크 및 업링크 전송을 위한 액세스 포인트 및 하나의 사용자 단말에서의 공간 처리를 나타낸다.

도 7은 수신 공간 프로세서 및 수신 데이터 프로세서를 나타낸다.

도 8은 액세스 포인트에서의 제어기 및 스케줄러를 나타낸다.

"예시적인"이란 단어는 여기서 "예시, 예증 또는 실례에 도움이 되는 것"을 의미하는데 사용된다. 여기서 "예시적인" 것으로 설명한 어떤 실시예도 다른 실시예들보다 반드시 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

여기서 설명하는 다중 안테나 전송 기술은 CDMA, OFDM, TDMA 등과 같은 각종 무선 기술과 조합하여 사용될 수 있다. 서로 다른 (1) CDMA용 직교 코드 채널, (2) TDMA용 타임 슬롯, 또는 (3) OFDM용 부대역에 의해 다수의 사용자 단말이 데이터를 동시에 송신/수신할 수 있다. CDMA 시스템은 IS-2000, IS-95, IS-856, 광대역-CDMA(W-CDMA) 또는 다른 어떤 표준들을 구현할 수 있다. OFDM 시스템은 IEEE 802.11이나 다른 어떤 표준들을 구현할 수 있다. TDMA 시스템은 GSM이나 다른 어떤 표준들을 구현할 수 있다. 여러 가지 표준이 공지되어 있다. 후술하는 바와 같이, 기반이 되는 무선 기술에 대한 데이터 처리 외에(이전 또는 이후에) 다중 안테나 전송을 위한 공간 처리가 수행될 수 있다.

도 1은 액세스 포인트 및 사용자 단말을 갖는 다중 액세스 MIMO 시스템(100)을 나타낸다. 간결성을 위해, 도 1에는 하나의 액세스 포인트(110)만 도시한다. 액세스 포인트는 일반적으로 사용자 단말들과 통신하는 고정국이며, 기지국이나 다른 어떤 용어로 부를 수도 있다. 사용자 단말은 고정될 수도 있고 이동할 수도 있으며, 이동국, 무선 장치 또는 다른 어떤 용어로 부를 수도 있다. 액세스 포인트(110)는 소정 순간에 다운링크 및 업링크 상에서 하나 이상의 사용자 단말(120)과 통신할 수 있다. 다운링크(즉, 순방향 링크)는 액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 통신 링크이고, 업링크(즉, 역방향 링크)는 사용자 단말로부터 액세스 포인트로의 통신 링크이다. 사용자 단말은 다른 사용자 단말과 피어-투-피어(peer-to-peer) 통신할 수도 있다. 시스템 제어기(130)가 액세스 포인트에 연결되어 조정 및 제어를 제공한다.

시스템(100)은 다운링크 및 업링크 상에서의 데이터 전송을 위해 다수의 송신 및 다수의 수신 안테나를 사용한다. 액세스 포인트(110)는 N _ap 개의 안테나를 구비하고 다운링크 전송을 위한 다중 입력(MI) 및 업링크 전송을 위한 다중 출력(MO)을 나타낸다. N _u 개의 선택된 사용자 단말 세트(120)는 공동으로 다운링크 전송을 위한 다중 출력 및 업링크 전송을 위한 다중 입력을 나타낸다. 순수의 SDMA에 대해서는, N _u 개의 사용자 단말에 대한 데이터 심벌 스트림이 어떤 수단에 의해 코드, 주파수 또는 시간으로 다중화되지 않는다면, N _ap ≥ N _u ≥ 1을 갖는 것이 바람직하다. 데이터 심벌 스트림이 CDMA에 의해 서로 다른 코드 채널을 사용하여, OFDM에 의해 해체된 부대역 세트를 이용하는 등에 의해 다중화될 수 있다면, N _u 는 N _ap 보다 클 수도 있다. 선택된 각 사용자 단말은 액세스 포인트에 사용자 특정 데이터를 전송하고 그리고/또는 액세스 포인트로부터 사용자 특정 데이터를 수신한다. 일반적으로, 선택된 각 사용자 단말에는 하나 또는 다수의 안테나(즉, N _ut ≥ 1)가 설치될 수 있다. 선택된 N _u 개의 사용자 단말은 동일한 또는 다른 개수의 안테나를 가질 수 있다.

시스템(100)은 시분할 듀플렉스(TDD) 시스템 또는 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 시스템일 수 있다. TDD 시스템의 경우, 다운링크 및 업링크는 동일한 주파수 대역을 공유한다. FDD 시스템의 경우, 다운링크 및 업링크는 서로 다른 주파수 대역을 사용한다. MIMO 시스템(100)은 전송을 위해 단일 반송파 또는 다중 반송파 를 이용할 수 있다. 간결성을 위해, 다음 설명은 (1) 시스템(100)이 단일 반송파 시스템이고, (2) 각 사용자 단말에는 다수의 안테나가 설치되는 것으로 가정한다. 명확성을 위해, 업링크 상에서의 데이터 전송이 하기에 설명된다.

액세스 포인트의 N _ap 개의 안테나 및 소정 사용자 단말(m)의 N _ut,m 개의 안테나에 의해 형성된 업링크 MIMO 채널은 N _ap 개 N _ap ×N _ut,m 채널 응답 행렬( H _up _,m)에 의해 특성화될 수 있으며, 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(1) 엔트리 h _i,j (i = 1 ... N _ap , j = 1 ... N _ut,m )는 액세스 포인트 안테나(i)와 사용자 단말 안테나(j) 사이의 커플링(즉, 복합 이득)이다. 간결성을 위해, MIMO 채널은 비분산적(즉, 평면 페이딩)인 것으로 가정하며, 각 송신 및 수신 안테나 쌍 사이의 커플링은 단일 복합 이득(h _i,j )으로 표현된다. 일반적으로, 각 사용자 단말은 그 사용자 단말의 안테나 수에 의해 결정된 차원을 갖는 서로 다른 업링크 채널 응답 행렬에 관련된다.

사용자 단말(m)에 대한 업링크 채널 응답 행렬( H _up _,m)은 특이값 분해 또는 고유값 분해에 의해 "대각화"되어 H _up _,m의 N _m 개의 고유 모드를 구할 수 있다. H _up _,m의 특이값 분해는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(2) 여기서 U _up _,m은 H _up _,m의 좌 고유 벡터들의 N _ap ×N _ap 단위 행렬; ∑ _up,m은 H _up _,m의 특이값들의 N _ap ×N _ut,m 대각선 행렬; V _up,m은 H _up _,m의 우 고유 벡터의 N _ut,m ×N _ut,m 단위 행렬이고; "^H"는 켤레 전치 행렬을 나타낸다. 단위 행렬( M )은 M ^H M = I 의 성질에 의해 특성화되며, I 는 항등 행렬이다. 단위 행렬의 열은 서로 직교한다.

H _up _,m의 상관 행렬의 고유값 분해는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(3) 여기서 R _up _,m은 H _up _,m의 N _ut,m ×N _ut,m 상관 행렬이고; ∧ _up,m은 R _up _,m의 고유값들의 N _ut,m ×N _ut,m 대각선 행렬이다. 특이값 분해 및 고유값 분해는 공지되어 있으며 예를 들어 Gilbert Strang에 의한 "선형 대수학 및 그 응용"(1980년 아카데믹 출판부 제2판)에 기술되어 있다.

식(2) 및 식(3)에 나타낸 바와 같이, V _up _,m의 열은 R _up _,m의 고유 벡터뿐 아니라 H _up,m의 우 고유 벡터이다. H _up _,m의 우 고유 벡터는 "방향" 벡터라고도 하며, H _up _,m의 N _m 개의 고유 모드 상에서 데이터를 전송하기 위해 사용자 단말(m)에 의한 공간 처리 에 사용될 수 있다. 고유 모드는 분해를 통해 얻은 직교 공간 채널로서 제시될 수 있다.

대각선 행렬( ∑ _up,m)은 대각선을 따라 음이 아닌 실수값을 포함하고 그 외에는 0이다. 이러한 대각선 엔트리는 H _up _,m의 특이값으로 알려져 있고 H _up _,m의 N _m 개의 고유 모드에 대한 채널 이득을 나타낸다. 또한, ∑ _up,m의 특이값들은 ∧ _up,m의 고유값들의 제곱근이다. ∑ _up,m의 특이값들은 가장 큰 값에서 가장 작은 값으로 배열될 수 있고, V _up _,m의 고유 벡터들은 이에 따라 배열될 수 있다. 주요한(즉, 우세한) 고유 모드는 ∑ _up,m에서 가장 큰 특이값에 관련된 고유 모드이며, 이는 배열 후의 제 1 특이값이다. H _up _,m의 주요 고유 모드에 대한 고유 벡터는 배열 후 V _up _,m의 제 1 열이며, v _up _,m으로 표기된다.

실제 시스템에서는, H _up _,m의 추정치만 구해질 수 있으며, V _up _,m, ∑ _up,m 및 U _up,m의 추정치만 유도될 수 있다. 간결성을 위해, 여기서 설명은 오차 없는 채널 추정 및 분해를 가정한다.

SDMA에 의해 N _up 개의 사용자 단말이 업링크 상에서 액세스 포인트로 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 각 사용자 단말은 방향 벡터를 이용하여 데이터에 대한 공간 처리를 수행하고, 방향 벡터는 (1) 그 단말에 대한 무선 채널의 주요 고유 모드에 대한 고유 벡터 v _up _,m를 기초로 또는 (2) 다른 어떤 방식으로 유도될 수 있 다. 후술하는 바와 같이, N _up 개의 사용자 단말 각각은 업링크 MIMO 채널의 주요 고유 모드 상에서 "빔 형성" 또는 "빔 조정"을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 1. 빔 형성

빔 형성을 위해, 각 사용자 단말(m)은 각자의 방향 벡터( V _up _,m)로 데이터 심벌 스트림 {s _up,m }을 공간 처리하여 다음과 같이 N _ut,m 개의 송신 심벌 스트림을 구한다: x _up,m = x _up _,m·s _up,m 식(4) 여기서 s _up,m 은 사용자 단말(m)에 의해 전송되는 데이터 심벌이고; x _up,m은 사용자 단말(m)에서 N _ut,m 개의 안테나로부터 전송되는 N _ut,m 개의 송신 심벌을 갖는 N _ut,m ×1 벡터이다. 여기서 사용되는 바와 같이, "데이터 심벌"은 데이터 변조 심벌을 말하고, "파일럿 심벌"은 파일럿 변조 심벌을 말한다. 간결성을 위해 식(4)에 나타내진 않았지만, 각 사용자 단말(m)은 N _ut,m 개의 송신 심벌에 대한 총 에너지가 1 또는 다른 어떤 선택된 값이 되도록 벡터( x _up _,m)의 N _ut,m 개의 송신 심벌을 각각 스케일링 팩터(G _m )로 더 스케일링할 수도 있다. 각 사용자 단말(m)은 각자의 업링크 MIMO 채널에 의해 N _ut,m 개의 송신 심벌 스트림을 액세스 포인트에 전송한다.

액세스 포인트에서, 각 사용자 단말(m)에 대해 취득된 수신 심벌들은 다음과 같이 나타낼 수 있다: r _up,m = H _up _, _m x _up _,m+ n _up _,m = H _up _, _m v _up _, _m s _up _,m + n _up _,m = h _up _, _eff _, _m s _up _,m + n _up _,m 식(5) 여기서 r _up _,m은 사용자 단말(m)에 대한 N _ap 개의 액세스 포인트 안테나로부터 취득된 N _ap 개의 수신 심벌을 갖는 N _ap ×1 벡터이고; h _up,eff,m은 사용자 단말(m)에 대한 N _ap ×1 "유효" 업링크 채널 응답 벡터이며, h _up,eff,m = H _up _, _m v _up _,m이며; n _up,m은 사용자 단말(m)에 대한 N _ap ×1 잡음 벡터이다. 각 사용자 단말(m)에 의한 공간 처리는 H _up _,m의 채널 응답 행렬을 갖는 MIMO 채널을 h _up,eff,m의 채널 응답 벡터를 갖는 단일 입력 다중 출력(SIMO) 채널로 효율적으로 변환한다.

동시에 전송하는 N _ap 개의 모든 사용자 단말에 대한 액세스 포인트에서의 수신 심벌은 다음과 같이 나타낸다:

식(6) 여기서 s _up은 N _up 개의 사용자 단말에 의해 전송된 N _up 개의 데이터 심벌을 갖는 N _up ×1 벡터이고,

이고; H _up,eff는 N _up 개의 모든 사용자 단말에 대한 N _ap ×N _up 유효 업링크 채널 응답 행렬이며,

이며; n _up은 액세스 포인트에서의 N _ap ×1 잡음 벡터이다.

액세스 포인트는 (일반적으로 제로 포싱(zero-forcing)이라고도 하는) 채널 상관 행렬 반전(CCMI) 기술, 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 기술, 직렬 간섭 제거(SIC) 기술 등의 각종 수신기 처리 기술을 이용하여 N _up 개의 사용자 단말에 의해 전송된 N _up 개의 데이터 심벌 스트림을 복원할 수 있다. A. CCMI 공간 처리

CCMI 기술의 경우, 액세스 포인트는 다음과 같은 수신기 공간 처리를 수행한다:

식(7) 여기서 M _ccmi는 CCMI 기술에 대한 N _up ×N _ap 공간 필터 행렬이고,

이며,

이고;

는 CCMI 기술에 의해 N _up 개의 사용자 단말에 대해 복원된 N _up 개의 데이터 심벌을 갖는 N _up ×1 벡터이며; n _ccmi = M _ccmi n _up은 CCMI 필터링된 잡음이다.

간결성을 위해, 잡음( n _up)은 평균이 0, 편차가

, 자기 공분산 행렬이

인 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN)인 것으로 가정하고, E[x]는 x의 기대값이다. 이 경우, 각 사용자 단말(m)에 대해 복원된 데이터 심벌 스트림

의 신호-대-잡음 및 간섭비(SNR)는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(8) 여기서 P _ut,m 은 사용자 단말(m)에 의해 사용되는 송신 전력이고; r _mm 은 R _up _, _eff의 제 m 대각선 원소이며; r _ccmi,m 은 CCMI 기술에 의한 사용자 단말(m)의 SNR이다. R _up,eff의 구조로 인해, CCMI 기술은 잡음을 증폭시킬 수 있다. B. MMSE 공간 처리

MMSE 기술의 경우, MMSE 공간 필터로부터 추정된 데이터 벡터와 데이터 벡터( s _up) 사이의 평균 제곱 오차가 최소화되도록 공간 필터 행렬( M _mmse)이 유도된다. 이 MMSE 특징은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(9) 여기서 M _mmse는 MMSE 기술에 대한 N _up ×N _ap 공간 필터 행렬이다.

식(9)에 제기된 최적화 문제에 대한 해답은 다양한 방식으로 구할 수 있다. 예시적인 한 방법에서, MMSE 공간 필터 행렬( M _mmse)은 다음과 같이 유도된다:

식(10) 공간 필터 행렬( M _mmse)은 N _up 개의 사용자 단말에 대한 N _up 개의 MMSE 공간 필터 행 벡터에 대한 N _up 개의 행을 포함한다. 각 사용자 단말에 대한 MMSE 공간 필터 행 벡터는

로 표현될 수 있으며,

이다.

액세스 포인트는 다음과 같이 수신기 공간 처리를 수행한다:

식(11) 여기서 D _mmse는 대각선 원소들이

의 대각선 원소인 N _up ×N _up 대각선 행렬, 즉 D _mmse = diag[ M _mmse H _up _, _eff]이고;

는 MMSE 기술에 대한 N _up ×1 복원 데이터 심벌 벡터이며; n _mmse = M _mmse n _up은 MMSE 필터링된 잡음이다. 식(11)에서, MMSE 공간 필터는 s _up의 표준화되지 않은 추정치를 제공하고, 대각선 행렬(

)에 의한 스케일링은 s _up의 표준화된 추정치를 제공한다.

각 사용자 단말(m)에 대한 복원된 데이터 심벌 스트림

의 SNR은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(12) 여기서 q_mm은 M _mmse H _up _, _eff의 제 m 대각선 원소, 즉 q_mm = m _mmse _, _m h _up _, _eff _,m이고; r_mmse,m은 MMSE 기술에 의한 사용자 단말(m)의 SNR이다. C. 직렬 간섭 제거 공간 처리

액세스 포인트는 SIC 기술을 이용하여 N _ap 개의 수신 심벌 스트림을 처리하여 N _up 개의 데이터 심벌 스트림을 복원할 수 있다. SIC 기술의 경우, 액세스 포인트는 처음에 (예를 들어, CCMI, MMSE 또는 다른 어떤 기술을 이용하여) N _ap 개의 수신 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 하나의 복원된 데이터 심벌 스트림을 구한다. 액세스 포인트는 이 복원된 데이터 심벌 스트림을 처리하여(예를 들어, 복조/심벌 디매핑, 디인터리빙 및 디코딩하여) 디코딩된 데이터 스트림을 취득한다. 다음에 액세스 포인트는 간섭을 추정하여 이 스트림이 다른 N _up -1개의 데이터 심벌 스 트림이 되게 하고 N _ap 개의 수신 심벌 스트림으로부터 추정된 간섭을 제거하여 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림을 취득한다. 그리고 액세스 포인트는 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림에 대해 동일한 처리를 반복하여 다른 데이터 심벌 스트림을 복원한다.

SIC 기술의 경우, 스테이지(l, l = 1 ... N _up )에 대해 입력된(즉, 수신된 또는 변형된) 심벌 스트림은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(13) 여기서

은 스테이지(l)에 대한 N _ap 개의 입력 심벌을 갖는 N _ap ×1 벡터이고, 제 1 스테이지에서

이며;

은 스테이지(l)에서 아직 복원되지 않은 N _nr 개의 데이터 심벌 스트림에 대한 N _nr ×1 벡터이고, N _nr = N _up - l + 1이며;

은 스테이지(l)에 대한 N _ap ×N _nr 의 감소된 유효 채널 응답 행렬이다.

식(13)은 l - 1 이전 스테이지에서 복원된 데이터 심벌 스트림이 제거되는 것으로 가정한다. 유효 채널 응답 행렬( H _up _, _eff)의 차원은 데이터 심벌 스트림이 복원 및 제거됨에 따라 각 스테이지에 대해 하나의 열씩 계속해서 감소한다. 스테이지(l)에서, 감소된 유효 채널 응답 행렬(

)은 원래의 행렬( H _up _, _eff)에서 이전 스테이지에서 이미 복원된 l - 1개의 데이터 심벌 스트림에 대응하는 l - 1개의 열을 제거함으로써 취득되는데, 즉

이며, 여기서

은 사용자 단말(j _n )에 대한 N _ap ×1 유효 채널 응답 벡터이다. 스테이지(l)에서는, 이전 스테이지에서 복원된 l - 1개의 데이터 심벌 스트림은 {j ₁ j ₂ … j _l _-1 }로 주어지고, 아직 복원되지 않은 N _nr 개의 데이터 심벌 스트림은

로 주어진다.

스테이지(l)에서, 액세스 포인트는 CCMI, MMSE 또는 다른 어떤 기술을 이용하여 (원래의 행렬( H _up _, _eff) 대신) 감소한 유효 채널 응답 행렬(

)을 기초로 N _nr ×N _ap 의 공간 필터 행렬(

)을 유도한다.

는 스테이지마다 다르기 때문에, 공간 필터 행렬(

) 또한 스테이지마다 다르다.

액세스 포인트는 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림에 대한 벡터(

)에 공간 필터 행렬(

)을 곱하여 다음과 같이 N _nr 개의 검출된 심벌 스트림에 대한 벡터(

)를 구한다:

식(14) 여기서

및

은 스테이지(l)에서 필터링된 잡음이다. 액 세스 포인트는 복원을 위해 N _nr 개의 검출된 심벌 스트림 중 하나를 선택하고, 선택 기준은 SNR 및/또는 다른 팩터를 기초로 할 수 있다. 예를 들어, N _nr 개의 검출된 심벌 스트림 중에서 가장 높은 SNR을 갖는 검출된 심벌 스트림이 복원을 위해 선택될 수 있다. 각 스테이지에서 하나의 데이터 심벌 스트림만 복원되기 때문에, 액세스 포인트는 스테이지(l)에서 복원될 데이터 심벌 스트림

에 대한 하나의 1×N _ap 공간 필터 행 벡터(

)를 간단히 유도할 수 있다. 행 벡터(

)는 행렬(

)의 한 행이다. 이 경우, 데이터 심벌 스트림

을 복원하기 위한 스테이지(l)에서의 공간 처리는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(15) 여기서

는 데이터 심벌 스트림

에 대응하는

의 행이다.

어떤 경우에도, 액세스 포인트는 검출된 심벌 스트림

을 스케일링하여 복원된 데이터 심벌 스트림

을 구하고, 이 스트림

을 추가로 복조, 디인터리빙 및 디코딩하여 디코딩된 데이터 스트림

을 구한다. 액세스 포인트는 또한 간섭의 추정치를 형성하여 이 스트림이 아직 복원되지 않은 다른 데이터 심벌 스트림이 되게 한다. 간섭을 추정하기 위해, 액세스 포인트는 사용자 단말(j _l )에서 수행된 것과 같은 방식으로 디코딩된 데이터 스트림

을 재디코딩, 인터리빙 및 변조하여, "재변조된" 심벌

의 스트림을 취득하는데, 이는 방금 복원된 데이터 심벌 스트림

의 추정치이다. 액세스 포인트는 재변조된 심벌 스트림을 사용자 단말(j _l )에 대한 유효 채널 응답 벡터(

)로 공간 처리하여, 이 스트림에 의한 N _ap 개의 간섭 성분을 갖는 벡터(

)를 구한다. 스테이지(l)에 대한 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림(

)으로부터 N _ap 개의 간섭 성분(

)이 추출되어 다음 스테이지(l+1)에 대한 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림(

), 즉

을 구한다. 변형된 심벌 스트림(

)은 데이터 심벌 스트림

이 전송되지 않았다면(즉, 간섭 제거가 효율적으로 수행되었다고 가정하면) 액세스 포인트에 의해 수신된 스트림들을 나타낸다.

액세스 포인트는 N _up 의 연속한 스테이지에서 N _ap 개의 수신 심벌 스트림을 처리한다. 각 단계에서, 액세스 포인트는 (1) 이전 스테이지로부터의 N _ap 개의 수신 심벌 스트림 또는 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림에 대한 수신기 공간 처리를 수행하여 하나의 복원된 데이터 심벌 스트림을 구하고, (2) 이 복원된 데이터 심벌 스트림을 처리하여 대응하는 디코딩된 데이터 스트림을 구하며, (3) 이 스트림으로 인한 간섭을 추정 및 제거하고, (4) 다음 스테이지에서 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림을 구한다. 각 데이터 스트림으로 인한 간섭이 정확히 추정되어 제거될 수 있다면, 나중 에 복원된 데이터 스트림은 간섭을 덜 받게 되고 보다 높은 SNR을 달성할 수 있다.

SIC 기술에서, 각각의 복원된 데이터 심벌 스트림의 SNR은 (1) 각 스테이지에 사용되는 공간 처리 기술(예를 들어, CCMI 또는 MMSE), (2) 데이터 심벌 스트림이 복원되는 특정 스테이지, 및 (3) 이어지는 스테이지에서 복원되는 데이터 심벌 스트림으로 인한 간섭량에 좌우된다. 일반적으로, 이전 스테이지에서 복원된 데이터 심벌 스트림으로부터의 간섭이 제거되기 때문에 이전 스테이지에서 복원된 데이터 심벌 스트림에 대해 SNR이 점진적으로 향상된다. 이는 나중에 복원된 데이터 심벌 스트림에 보다 높은 레이트가 사용될 수 있게 한다. 2. 빔 조정

빔 조정을 위해, 각 사용자 단말(m)은 표준화된 방향 벡터(

)로 공간 처리를 수행하며, 표준화된 방향 벡터(

)는 방향 벡터( v _up _,m )의 위상 정보를 이용하여 유도된다. 표준화된 방향 벡터(

)는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(16) 여기서 A는 상수(예를 들어,

)이고; θ _m,i 는 사용자 단말(m)에서 안테나(i)의 위상이며, 이는 다음과 같다:

식(17) 식(16)에 나타낸 바와 같이,

의 N _ut _,m 의 성분들은 동일한 크기를 갖는다. 식(17)에 나타낸 바와 같이,

에서 각 성분의 위상은 v _up _,m 에서 대응하는 성분의 위상과 같다(즉, θ _m,i 는 v _up _,m,i 로부터 취득되며,

이다).

각 사용자 단말(m)은 각각의 표준화된 방향 벡터(

)로 각각의 데이터 심벌 스트림 {s _up _,m }을 공간 처리하여 다음과 같이 N _ut _,m 개의 송신 심벌 스트림을 구한다:

식(18) 식(16)의 상수 A는 벡터(

)의 N _ut _,m 개의 송신 심벌의 총 에너지가 1 또는 다른 어떤 선택된 값이 되도록 선택될 수 있다. 빔 조정에 의한 각 사용자 단말(m)의 N _ap ×1 유효 업링크 채널 응답 벡터(

)는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(19) 빔 조정을 위한 N _up 개의 모든 사용자 단말에 대한 N _ap ×N _up 유효 업링크 채널 응답 행렬(

)은

이다.

액세스 포인트는 상술한 CCMI, MMSE 또는 SIC 기술이나 다른 어떤 기술을 이용하여 수신기 공간 처리를 수행할 수 있다. 그러나 공간 필터 행렬은 행렬( H _up _, _eff) 대신

에 의해 유도된다. 3. SDMA 전송

도 2는 SDMA를 위해 업링크 상에서 다중 안테나 전송을 수행하는 프로세스(200)를 나타낸다. 처음에, 업링크 상에서의 전송을 원하는 각 활성 사용자 단말에 대한 업링크 채널 응답 행렬( H _up _,m)이 구해진다(블록(210)). 각 사용자 단말에 대한 행렬( H _up _,m)이 분해되어 사용자 단말에 대한 방향 벡터( v _up _,m 또는

)를 구한다(블록(212)). 사용자 단말에 대한 방향 벡터 및 업링크 채널 응답 행렬을 기초로 각 사용자 단말에 대한 유효 업링크 채널 응답 벡터( h _up _, _eff _,m)가 형성된다(블록(214)). 블록(210 ~ 214)은 채널 추정 및 분해에 관한 것이며, 액세스 포인트, 사용자 단말 또는 둘 다에 의해 수행될 수 있다.

여러 활성 사용자 단말 세트가 형성되어 각각의 유효 업링크 채널 응답 벡터( h _up _, _eff _,m) 또는 업링크 채널 응답 행렬( H _up _,m)을 기초로 평가된다(블록(220)). 평가는 후술하는 바와 같이 수행될 수 있다. 전송을 위해 N _up 개의 최상의 사용자 단말 세트가 선택된다(또한 블록(220)). (블록(220)에서의 평가로부터 취득된) 선택된 각 사용자 단말에 의해 사용될 레이트가 사용자 단말에 전송된다(블록(222)). 블록(220 및 222)은 사용자 스케줄링에 관한 것이며, 통상적으로 액세스 포인트에 의해 수행된다.

선택된 각 사용자 단말은 각자의 방향 벡터( v _up _,m 또는

)로 데이터 심벌 스트림 {s _up _,m }에 대한 공간 처리를 수행하고, N _ut _,m 개의 안테나로부터 MIMO 채널을 통해 액세스 포인트에 N _ut _,m 개의 송신 심벌 스트림을 전송한다(블록(230)). 선택된 N _up 개의 사용자 단말은 각자의 MIMO 채널을 통해 액세스 포인트에 N _up 개의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송한다. 블록(230)은 데이터 전송에 관한 것이며, 선택된 각 사용자 단말에 의해 수행된다.

액세스 포인트는 N _ap 개의 안테나로부터 N _ap 개의 수신 심벌 스트림을 취득한다(블록(240)). 액세스 포인트는 CCMI, MMSE, SIC 또는 다른 어떤 기술에 따라 N _ap 개의 수신 심벌 스트림에 대한 수신기 공간 처리를 실행하여 N _up 개의 선택된 사용자 단말에 의해 N _up 개의 데이터 심벌 스트림의 추정치인 N _up 개의 복원된 데이터 심벌 스트림을 구한다(블록(242)). 블록(240 및 242)은 데이터 수신에 관한 것이며, 액세스 포인트에 의해 수행된다.

업링크 상에서의 동시 전송을 위해 다수의 사용자 단말이 선택될 수 있다. 사용자 선택은 여러 가지 팩터를 기초로 할 수 있다. 어떤 팩터는 서비스 품질, 최대 지연, 평균 데이터 레이트 등의 시스템 제약 및 요건에 관련된다. 이러한 팩터들은 각 사용자 단말에 대해 만족할 필요가 있다. 다른 팩터들은 시스템 성능에 관련될 수 있으며, 전체 시스템 스루풋 또는 다른 어떤 성능 표시에 의해 양이 정 해질 수 있다. 스케줄링 방식은 하나 이상의 메트릭 및 하나 이상의 팩터를 기초로 전송을 위해 사용자 단말을 평가할 수 있다. 서로 다른 스케줄링 방식은 서로 다른 메트릭을 사용할 수 있고, 서로 다른 팩터를 고려하며, 그리고/또는 메트릭 및 팩터에 서로 다른 가중치를 부여할 수도 있다.

사용을 위해 선택된 특정 스케줄링 방식과 관계없이, 서로 다른 사용자 단말 세트가 스케줄링 방식에 따라 평가될 수 있다. 동시 전송을 위해 "공간적으로 호환성이 있는" 사용자 단말의 "최상의" 세트를 선택하는데 개별 사용자 단말의 "공간 서명"(예를 들어, MIMO 채널 응답) 및 다중 사용자 다이버시티가 이용될 수 있다. 공간 호환성은 전체 스루풋 또는 다른 어떤 성능 측정치 등의 메트릭에 의해 양이 표시될 수 있다. 최상의 사용자 세트는 시스템 제약 및 요건에 따르는 동시에 메트릭에 대해 가장 높은 품질(예를 들어, 최고의 전체 스루풋)을 달성하는 것이 될 수 있다.

명확성을 위해, 전체 스루풋을 기초로 사용자 단말을 선택하는 특정 스케줄링 방식은 후술한다. 다음 설명에서는, N _act 개의 사용자 단말이 활성이며 업링크 상에서의 데이터 전송을 원한다.

도 3은 업링크 상에서 전송을 위해 사용자 단말을 평가하고 선택하는 프로세스(220a)를 나타낸다. 프로세스(220a)는 특정 스케줄링 방식을 나타내며 도 2의 블록(220)에 사용될 수 있다. 처음에, 가장 높은 전체 스루풋에 대한 변수(R _max )가 0으로 설정된다(블록(310).

N _act 개의 활성 사용자 단말 중에서 새로운 사용자 단말 세트가 선택된다(블록(312)). 이 사용자 세트는 평가될 가설을 형성하며,

로 표시하고, n은 평가되고 있는 제 n 사용자 세트를 나타내고, u _n _,i 는 세트(n)에서 제 i 사용자 단말이다. 세트(n)에서 N _up 개의 사용자 단말에 대한 유효 업링크 채널 응답 벡터(

~

)를 갖는 사용자 세트(n)에 대해 유효 업링크 채널 응답 행렬( H _up _, _eff _,n)이 형성된다(블록(314)).

유효 업링크 채널 응답 행렬( H _up _, _eff _,n)을 기초로 그리고 CCMI, MMSE, SIC 또는 액세스 포인트에 의해 이용되는 다른 어떤 기술을 이용하여 세트(n)의 각 사용자 단말에 대한 SNR이 계산된다. CCMI 및 MMSE 기술에 의한 사용자 단말의 SNR은 각각 식(8) 및 식(12)에 나타낸 바와 같이 계산된다. SIC 기술에 의한 사용자 단말의 SNR은 사용자 단말이 복원되는 순서에 좌우된다. SIC 기술의 경우, 사용자 단말의 하나 또는 다수의 배열이 평가될 수 있다. 예를 들어, 특정 배열이 평가됨으로써 각 스테이지에서 가장 높은 SNR을 갖는 사용자 단말이 액세스 포인트에 의해 처리된다. 어떤 경우에도, 세트(n)에서 N _up 개의 사용자 단말의 SNR은

로 나타낸다.

그 다음, 사용자 단말에 대한 SNR을 기초로 세트(n)의 각 사용자 단말에 대한 스루풋이 다음과 같이 계산된다(블록(318)):

식(20) 여기서 c _n _,i 은 사용자 단말(n _n _,i )에 의해 사용되는 코딩 및 변조 방식에 의해 달성되는 이론적 용량의 일부를 반영하는 양의 상수이고(예를 들어, 샤논의 용량으로부터 3㏈인 코딩 및 변조 방식의 경우 c _n _,i = 2), r _n _,i 은 bps/㎐ 단위로 주어지는 사용자 단말(n _n _,i )에 대한 스루풋 또는 스펙트럼 효율이다. 사용자 세트(n)에 의해 달성되는 전체 스루풋(R _n )이 다음과 같이 계산될 수 있다(블록(320)):

식(21)

사용자 세트(n)에 대한 전체 스루풋(R _n )이 평가된 모든 사용자 세트보다 훨씬 크게 달성되는 최대 전체 스루풋보다 큰지 여부에 관한 결정이 이루어진다(블록(330)). 대답이 예라면, 사용자 세트(n) 및 이 세트에 대한 전체 스루풋(R _n )이 저장된다(블록(332)). 그렇지 않으면, 사용자 세트(n)는 폐기된다.

모든 사용자 세트가 평가되었는지 여부에 관한 판단이 이루어진다(블록(340)). 대답이 아니오라면, 프로세스는 블록(312)으로 돌아가 평가할 다른 사용자 단말 세트를 선택한다. 그렇지 않으면, 저장된 세트의 사용자 단말들이 업링크 상에서의 전송을 위해 스케줄링된다(블록(342)).

상술한 실시예에서, (보상 팩터(c _n,i )를 갖지만) 이론적 용량에 기초한 메트 릭이 사용되어 업링크 전송을 위한 최상의 사용자 세트를 선택한다. 다른 실시예에서, 실현 가능한 스루풋에 기초한 메트릭이 최상의 사용자 세트를 선택하는데 사용된다. 이 실시예에서, 사용자 세트는 시스템에 의해 지원되는 "레이트" 세트를 기초로 평가될 수 있다. 이 레이트들은 식(20)에서 계산된 스루풋의 양자화된 값으로 제시된다. 0이 아닌 각 레이트는 특정 코딩 및 변조 방식, (통상적으로 bps/㎐ 단위로 주어지는) 특정 스펙트럼 효율 및 특정 필요 SNR에 관련된다. 각 레이트에 대한 필요 SNR은 컴퓨터 시뮬레이션, 경험적 측정 등에 의해 결정될 수 있으며, AWGN 채널의 가정을 기초로 한다. 룩업 테이블(LUT)은 지원되는 레이트 세트 및 이들의 필요 SNR을 저장할 수 있다. 각 사용자 단말에 대한 SNR은 선택된 레이트로 매핑되고, 이는 사용자 단말에 대한 SNR과 같거나 더 낮은 필요 SNR을 갖는 룩업 테이블에서 가장 높은 레이트이다. 각 세트의 모든 사용자 단말에 대해 선택된 레이트는 축적되어 그 세트에 대한 종합 레이트를 구한다. 가장 높은 종합 레이트를 갖는 사용자 세트가 전송을 위해 스케줄링된다.

서로 다른 크기의 사용자 세트가 평가되어 전송을 위해 최상의 사용자 세트를 결정할 수 있다. 예를 들어, 하나의 사용자 단말을 갖는 세트들(즉, N _up = 1)이 먼저 평가되고, 2개의 사용자 단말을 갖는 세트들(즉, N _up = 2)이 다음에 평가되는 등, N _ap 개의 사용자 단말을 갖는 세트(즉, N _up = N _ap )가 마지막으로 평가될 수 있다.

N _up , N _act , N _ap 의 값에 따라, 최상의 사용자 세트에 관한 철저한 검색을 위해 상당수의 사용자 세트가 평가될 필요가 있다. 평가되는 사용자 세트 수는 활성 사 용자 단말들에 우선순위를 매기고, 다른 팩터들을 고려하는 등에 의해 감소될 수 있다. 각 활성 사용자 단말의 우선순위는 사용자 단말에 대한 서비스 카테고리(예를 들어, 프리미엄 또는 일반), 사용자 단말에 의해 달성되는 평균 스루풋, 사용자 단말이 전송해야 하는 데이터량, 사용자 단말이 경험하는 지연 등 각종 팩터를 기초로 결정될 수 있다. 각 사용자 단말의 우선순위는 시간에 따라 업데이트되어 사용자 단말의 현재 상태를 반영할 수 있다. 예로서, N _ap 개의 가장 높은 우선순위 사용자 단말만이 각 스케줄링 간격으로 평가될 수 있다.

도 3에 관해 상술한 예시적인 스케줄링 방식에서, 유효 업링크 채널 응답 벡터(

)는 사용자 단말에 대한 업링크 채널 응답 행렬(

)만을 기초로 각 사용자 단말에 대해 개별적으로(또는 "국부적으로") 유도된다. 각 사용자 세트(n)에 대한 유효 채널 응답 행렬( H _up _, _eff _,n)은 세트의 사용자 단말에 대해 개별적으로 유도된 유효 채널 응답 벡터들로 형성된다. 행렬( H _up _, _eff _,n)에서 벡터(

, i=1 ... N _up )는 사용자 세트(n)에 대해 가장 높은 가능한 전체 스루풋을 산출하지 않을 수도 있다. 각 사용자 세트에 대해 다수의 부-가설이 평가될 수 있으며, H _up _, _eff _,n의 벡터는 각 부-가설에 대해 다른 양만큼 조정될 수 있다. 예를 들어, 세트(n)에서 사용자 단말에 대한 방향 벡터의 위상은 각 방향 벡터의 전력을 1(즉, 각 방향 벡터에 대한 단위 기준)로 유지하면서 각 부-가설에 대해 결정론적인 방식으로(예를 들어, 일부 ±%에 의해) 또는 의사 랜덤 방식으로 변형될 수 있다.

스케줄링 방식 또한 세트의 사용자 단말에 대한 유효 업링크 채널 응답 벡터(

) 대신 업링크 MIMO 채널 응답 행렬(

)을 기초로 각 사용자 세트(n)를 평가할 수도 있다. 세트의 모든 사용자 단말에 직면하여 세트(n)의 각 사용자 단말에 대해 방향 벡터(

)가 ("전역적으로") 유도될 수 있다. 각 사용자 단말에 대한 유효 업링크 채널 응답 벡터(

)가 (전역적으로 유도된) 방향 벡터(

) 및 업링크 채널 응답 행렬(

)을 기초로 다음과 같이 계산될 수 있다:

. 세트의 사용자 단말에 대한 유효 업링크 채널 응답 벡터(

)를 기초로 사용자 세트(n)에 대해 유효 업링크 채널 응답 행렬(

)이 형성된다. 사용자 세트(n)의 성능(예를 들어, 전체 스루풋)이 행렬(

) 대신 행렬(

)에 의해 평가된다. 예로서, 사용자 세트(n)에 대해 다수의 부-가설이 평가될 수 있으며, 각 부-가설은 세트의 사용자 단말에 대한 서로 다른 방향 벡터 세트에 대응한다. 사용자 세트(n)에 대해 최상의 부-가설이 선택된다. 다수의 사용자 세트는 비슷한 방식으로 평가될 수 있으며, 업링크 전송을 위해 최상의 사용자 세트가 선택된다.

각종 다른 스케줄링 방식 또한 구현될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 각 세트에 대한 사용자 단말의 선택에 있어 다른 스케줄링 방식은 다른 팩터를 고려할 수도 있고, 다른 방식으로 사용자 단말에 대한 방향 벡터를 유도하며, 다른 메트릭을 이용하여 각 사용자 세트의 성능의 양을 정하는 것 등이 가능하다.

각 사용자 단말(m)에 대한 업링크 채널 응답 행렬( H _up _,m)이 여러 방식으로 추정될 수 있다. 다른 채널 추정 기술이 TDD 및 FDD 시스템에 사용될 수도 있다.

FDD 시스템에서, 다운링크 및 업링크는 다른 주파수 대역을 사용한다. 어떤 링크에 대한 채널 응답은 다른 링크에 대한 채널 응답과 상관하지 않을 수도 있다. 이 경우, 액세스 포인트는 사용자 단말에 의해 전송된 파일럿을 기초로 각 사용자 단말에 대한 업링크 MIMO 채널 응답을 추정할 수 있다. 액세스 포인트는 각 사용자 단말에 대한 H _up _,m의 분해를 수행하고, 방향 벡터( v _up _,m 또는

)를 유도하여, 전송을 위해 선택된 각 사용자 단말에 방향 벡터를 전송할 수 있다.

FDD 시스템에서, 각 사용자 단말(m)은 비조정 파일럿(또는 MIMO 파일럿)을 전송하여 액세스 포인트가 업링크 MIMO 채널 응답을 추정하고 행렬( H _up _,m)을 구할 수 있게 할 수 있다. 비조정 파일럿은 N _ut _,m 개의 사용자 단말 안테나로부터 전송된 N _ut,m 개의 직교 파일럿 송신을 포함하며, 직교성은 시간, 주파수, 코드 또는 이들의 조합으로 달성될 수 있다. 코드 직교성을 위해, 사용자 단말(m)은 N _ut _,m 개의 안테나로부터 동시에 N _ut _,m 개의 파일럿 송신을 전송하며, 각 안테나로부터의 파일럿 송신은 다른 직교(예를 들면, 왈시) 시퀀스로 "커버링"된다. 액세스 포인트는 사용자 단말(m)에 의해 사용되는 동일한 N _ut _,m 개의 직교 시퀀스로 각 액세스 포인트 안테나(i)로부터의 수신 파일럿 심벌들을 "디커버링"하여 액세스 포인트 안테나(i)와 N _ut _,m 개 의 사용자 단말 안테나 각각 사이의 복합 채널 이득의 추정치를 구한다. 사용자 단말에서의 커버링 및 액세스 포인트에서의 디커버링은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템에 대한 것과 비슷한 방식으로 수행될 수 있다. 주파수 직교성을 위해, N _ut _,m 개의 사용자 단말 안테나에 대한 N _ut _,m 개의 파일럿 송신이 전체 시스템 대역폭의 서로 다른 부대역 상에서 동시에 전송될 수 있다. 시간 직교성을 위해, N _ut,m 개의 사용자 단말 안테나에 대한 N _ut _,m 개의 파일럿 송신이 서로 다른 타임 슬롯으로 전송될 수 있다. 어떤 경우에도, N _ut _,m 개의 파일럿 송신 사이의 직교성은 액세스 포인트가 각 사용자 단말 안테나로부터 파일럿 송신을 구별할 수 있게 한다.

다수의 사용자 단말은 업링크 상에서 비조정 파일럿을 액세스 포인트에 동시에 전송할 수 있다. 모든 사용자 단말에 대한 파일럿 송신은 코드, 시간 및/또는 주파수에서 직교하여 액세스 포인트가 각 사용자 단말에 대한 업링크 채널 응답을 추정할 수 있게 한다.

TDD 시스템에서, 다운링크 및 업링크는 동일 주파수 대역을 공유한다. 고도의 상관은 일반적으로 다운링크와 업링크 채널 응답 사이에 존재한다. 그러나 액세스 포인트에서의 송신/수신 체인의 응답은 사용자 단말에서 송신/수신 체인의 응답과 같지 않을 수도 있다. 교정에 의해 차가 결정되고 액세스 포인트 및/또는 사용자 단말에 적절한 보정 메트릭을 적용함으로써 계산될 수 있다면, 전체 다운링크 및 업링크 채널 응답은 서로 역수(즉, 전치)인 것으로 가정할 수 있다.

TDD 시스템에서, 액세스 포인트는 N _ap 개의 액세스 포인트 안테나로부터 비조정 파일럿을 전송할 수 있다. 각 사용자 단말(m)은 (1) 다운링크 비조정 파일럿을 처리하여 그 다운링크 MIMO 채널 응답 행렬( H _up _,m)을 구하고, (2) 다운링크 MIMO 채널 응답의 전치로서 업링크 MIMO 채널 응답을 추정하고(즉,

), (3) H _up,m을 기초로 방향 벡터( v _up _,m 또는

)를 유도하며, (4) 유효 업링크 채널 응답 벡터( h _up,eff,m)를 계산한다. 각 사용자 단말은 액세스 포인트에 벡터( h _up _, _eff _,m)를 직접 형태로(예를 들어, h _up _, _eff _,m의 엔트리를 전송함으로써) 또는 간접 형태로(예를 들어, 업링크 전송에 사용되는 방향 벡터( v _up _,m 또는

)에 의해 생성된 조정 파일럿을 전송함으로써) 전송할 수 있다.

명확성을 위해, SDMA 전송 기술은 업링크 전송에 관해 설명하였다. 이러한 기술들은 다운링크 전송에도 사용될 수 있다. 각 사용자 단말(m)에 대해 다운링크 MIMO 채널 응답 행렬( H _dn _,m)이 구해지고 분해되어 사용자 단말에 대한 다운링크 방향 벡터( v _dn,m)를 구한다. 액세스 포인트는 다운링크 전송을 위해 여러 다른 사용자 단말 세트를 평가하고(예를 들어, 업링크에 관해 상술한 것과 비슷한 방식으로) 다운링크 전송을 위한 N _dn 개의 사용자 단말의 세트를 선택할 수 있다.

다운링크 전송을 위해, 액세스 포인트는 N _dn 개의 데이터 심벌 스트림을 선택 된 N _dn 개의 사용자 단말에 대한 N _dn 개의 다운링크 방향 벡터로 공간 처리하여 다음과 같이 N _ap 개의 송신 심벌 스트림을 구한다: x _dn = V _dn· s _dn 식(22) 여기서 s _dn은 다운링크 상에서 선택된 N _dn 개의 사용자 단말로 전송될 N _dn 개의 데이터 심벌을 갖는 N _dn ×1 벡터이고; V _dn은 선택된 N _dn 개의 사용자 단말에 대한 N _dn 개의 다운링크 방향 벡터를 갖는 N _dn ×N _dn 행렬이며,

이고; x _dn은 N _ap 개의 액세스 포인트 안테나로부터 전송될 N _ap 개의 송신 심벌을 갖는 N _ap ×1 벡터이다. 액세스 포인트는 빔 조정을 위해 표준화된 다운링크 방향 벡터(

)로 각 사용자 단말에 대한 다운링크 데이터 심벌 스트림을 공간 처리할 수도 있다.

사용자 단말이 적어도 N _ap 개의 안테나를 구비한다면(즉, N _ut,m ≥ N _ap ), 사용자 단말은 CCMI, MMSE 또는 다른 기술을 이용하여 수신기 공간 처리를 수행하여 다운링크 데이터 심벌 스트림을 분리 및 복원할 수 있다. 사용자 단말이 N _ap 개보다 적은 수의 안테나를 구비한다면(즉, N _ut,m < N _ap ), 사용자 단말은 다른 데이터 심벌 스트림으로부터의 크로스토크에 직면하여 다운링크 데이터 심벌 스트림을 복원할 수 있다.

명확성을 위해, SDMA 전송 기술은 평면 페이딩에 의한 단일 반송파 협대역 MIMO 시스템에 관해 설명하였다. 이러한 기술들은 광대역 MIMO 시스템 및 다중 반송파 MIMO 시스템에 사용될 수도 있다. 광대역 MIMO 시스템은 기반이 되는 무선 기술로서 CDMA를 이용할 수도 있다. 다중 반송파 MIMO 시스템은 OFDM 또는 다른 다중 반송파 변조 기술을 이용할 수 있다. OFDM은 전체 시스템 대역폭은 다수의(N _F ) 직교 부대역으로 효율적으로 분할한다. 각 부대역은 데이터로 변조될 수 있는 각 반송파와 관련된다.

MIMO OFDM 시스템의 경우, 각 사용자 단말에 대해 N _F 개의 부대역 각각에 대한 채널 추정을 실행하여 N _F 개의 부대역에 대한 N _F 개의 주파수 영역 채널 응답 행렬을 구할 수 있다. 공간 처리는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, N _F 개의 채널 응답 행렬 각각은 개별적으로 분해되어 N _F 개의 부대역에 대한 N _F 개의 방향 벡터를 구한다. 각 부대역에 대해 취득된 방향 벡터로 그 각각의 부대역에 대한 공간 처리가 실행된다. 다른 실시예에서, N _F 개의 채널 응답 행렬을 기초로 각 사용자 단말에 대한 단일 주파수 독립 방향 벡터가 유도된다. 그 다음, 이 단일 방향 벡터로 N _F 개의 모든 부대역에 대해 공간 처리가 실행된다. 어떤 경우에도, 단일 또는 N _F 개의 방향 벡터로 각 사용자 단말에 대한 N _F 개의 유효 업링크 채널 응답 벡터( h _up,eff,m(k), k=1 ... N _F )가 형성된다. 사용자 단말은 각각의 주파수 의존 유효 채널 응답 벡터를 기초로 평가될 수 있다.

광대역 MIMO 시스템의 경우, 사용자 단말마다 MIMO 채널의 다수의(N _P ) 분해할 수 있는 신호 경로 각각에 대한 시간 영역 채널 임펄스 응답 행렬이 구해질 수 있다. 일 실시예에서, 각 사용자 단말에 대해 N _P 개의 채널 임펄스 응답 행렬을 기초로 N _P 개의 방향 벡터가 유도되어 MIMO 채널의 주파수 선택 특성 고려에 사용된다. 다른 실시예에서, 각 사용자 단말에 대해, 예를 들어 가장 높은 에너지를 갖는 메인 신호 경로에 대한 채널 임펄스 응답 행렬을 기초로 하나의 방향 벡터가 유도된다. 어떤 경우에도, 하나 이상의 유효 채널 응답 벡터를 유도하는데 방향 벡터(들)가 사용되며, 이는 전송을 위해 사용자 단말들을 평가하고 선택하는데 사용된다. 4. 예시적인 MIMO 시스템

도 4는 MIMO 시스템(100)에서 액세스 포인트(110) 및 2개의 사용자 단말(120m, 120x)의 블록도를 나타낸다. 액세스 포인트(110)는 N _ap 개의 안테나(424a~424ap)를 구비한다. 사용자 단말(120m)은 N _ut,m 개의 안테나(452ma~452mu)를 구비하고, 사용자 단말(120x)은 N _ut,x 개의 안테나(452xa~452xu)를 구비한다. 액세스 포인트(110)는 다운링크에 대한 송신 엔티티 및 업링크에 대한 수신 엔티티이다. 각 사용자 단말(120)은 업링크에 대한 송신 엔티티 및 다운링크에 대한 수신 엔티 티이다. 여기서 사용되는 바와 같이, "송신 엔티티"는 무선 채널에 의해 데이터를 전송할 수 있는 독립적으로 동작하는 장치 또는 디바이스이고, "수신 엔티티"는 무선 채널에 의해 데이터를 수신할 수 있는 독립적으로 동작하는 장치 또는 디바이스이다. 다음 설명에서, 첨자 "dn"은 다운링크를 나타내고, 첨자 "up"은 업링크를 나타내며, 업링크 상에서의 동시 전송을 위해 N _up 개의 사용자 단말이 선택되고, 다운링크 상에서의 동시 전송을 위해 N _dn 개의 사용자 단말이 선택되며, N _up 은 N _dn 과 같을 수도 있고 같지 않을 수도 있으며, N _up 및 N _dn 은 정적인 값일 수도 있고 또는 스케줄링 간격마다 달라질 수도 있다. 간결성을 위해, 다음 설명에서 빔 조정이 사용된다.

업링크 상에서, 업링크 전송을 위해 선택된 각 사용자 단말(120)에서는 TX 데이터 프로세서(488)가 데이터 소스(486)로부터 트래픽 데이터를 수신하고 제어기(480)로부터 제어 데이터를 수신한다. TX 데이터 프로세서(488)는 사용자 단말에 대해 선택된 레이트와 관련된 코딩 및 변조 방식을 기초로 사용자 단말에 대한 트래픽 데이터 {d _up _,m }를 처리하여(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조하여) 데이터 심벌 스트림 {s _up,m }을 제공한다. TX 공간 프로세서(490)는 방향 벡터( v _up _,m)로 데이터 심벌 스트림 {s _up,m }에 대한 공간 처리를 수행하고, 필요에 따라 파일럿 심벌로 다중화하여, N _ut,m 개의 안테나에 N _ut,m 개의 송신 심벌 스트림을 제공한다. 방향 벡터( v _up,m)는 상술한 바와 같이 사용자 단말에 대한 업링크 채널 응답 행렬( H _up _,m)을 기 초로 유도된다. 각 송신기 유닛(TMTR;454)은 각각의 송신 심벌 스트림을 수신하고 처리하여(예를 들어, 아날로그로 변환하고, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환하여) 업링크 신호를 생성한다. N _ut,m 개의 송신기 유닛(454)은 N _ut,m 개의 안테나(452)로부터 전송을 위한 N _ut,m 개의 업링크 신호를 액세스 포인트에 제공한다.

업링크 상에서의 동시 전송을 위해 N _up 개의 사용자 단말이 스케줄링될 수 있다. 이들 각 사용자 단말은 각각의 방향 벡터로 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 업링크 상에서 액세스 포인트에 송신 심벌 스트림 세트를 전송한다.

액세스 포인트(110)에서, N _ap 개의 안테나(424a~424ap)는 업링크 상에서 전송하는 N _up 개의 모든 사용자 단말로부터 업링크 신호를 수신한다. 각 안테나(424)는 각 수신기 유닛(RCVR;422)에 수신 신호를 제공한다. 각 수신기 유닛(422)은 송신기 유닛(454)에 의해 수행된 것에 상보적인 처리를 실행하여 수신 심벌 스트림을 제공한다. RX 공간 프로세서(440)는 N _ap 개의 수신기 유닛(422)으로부터 N _ap 개의 수신 심벌 스트림에 대한 수신기 공간 처리를 수행하여 N _up 개의 복원된 업링크 데이터 심벌 스트림을 제공한다. 수신기 공간 처리는 CCMI, MMSE, SIC 또는 다른 어떤 기술에 따라 수행된다. 액세스 포인트에 대한 공간 필터 행렬( M _ap)은 (1) 액세스 포인트에 의해 사용되는 수신기 공간 처리 기술 및 (2) N _up 개의 사용자 단말에 대한 유효 업링크 채널 응답 행렬( H _up _, _eff)을 기초로 유도된다. 복원된 각 업링크 데이터 심벌 스트림

은 각 사용자 단말에 의해 전송된 데이터 심벌 스트림 {s _up,m }의 추정치이다. RX 데이터 프로세서(442)는 복원된 각 업링크 데이터 심벌 스트림

을 그 스트림에 사용된 레이트에 따라 처리하여(예를 들어, 복조, 디인터리빙 및 디코딩하여) 디코딩된 데이터를 취득한다. 각 사용자 단말에 대해 디코딩된 데이터는 저장을 위해 데이터 싱크(444)에 그리고/또는 추가 처리를 위해 제어기(43)에 제공될 수 있다.

다운링크 상에서, 액세스 포인트(110)에서 TX 데이터 프로세서(410)가 다운링크 전송을 위해 스케줄링된 N _dn 개의 사용자 단말에 대한 데이터 소스(408)로부터 트래픽 데이터를 수신하고 제어기(430)로부터 제어 데이터를 수신하며, 가능하다면 스케줄러(434)로부터 다른 데이터를 수신한다. 다양한 형태의 데이터가 서로 다른 전송 채널 상에서 전송될 수 있다. TX 데이터 프로세서(410)는 각 사용자 단말에 대한 트래픽 데이터를 그 사용자 단말에 대해 선택된 레이트를 기초로 처리한다(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조한다). TX 데이터 프로세서(410)는 N _dn 개의 사용자 단말에 N _dn 개의 다운링크 데이터 심벌 스트림을 제공한다. TX 공간 프로세서(420)는 N _dn 개의 사용자 단말에 대한 N _dn 개의 다운링크 방향 벡터 행렬( V _dn)로 N _dn 개의 다운링크 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하고, 파일럿 심벌로 다중화하여, N _ap 개의 안테나에 N _ap 개의 송신 심벌 스트림을 제공한다. 각 송신기 유닛 (422)은 각각의 송신 심벌 스트림을 수신하고 처리하여 다운링크 신호를 생성한다. N _ap 개의 송신기 유닛(422)은 N _ap 개의 안테나(424)로부터 사용자 단말로의 전송을 위한 N _ap 개의 다운링크 신호를 제공한다.

각 사용자 단말(120)에서, N _ut,m 개의 안테나(452)는 액세스 포인트(110)로부터 N _ap 개의 다운링크 신호를 수신한다. 각 수신기 유닛(454)은 관련 안테나(452)로부터 수신 신호를 처리하여 수신 심벌 스트림을 제공한다. RX 공간 프로세서(460)는 N _ut,m 개의 수신기 유닛(454)으로부터 N _ut,m 개의 수신 심벌 스트림에 대한 수신기 공간 처리를 수행하여 사용자 단말에 대해 복원된 다운링크 데이터 심벌 스트림

을 제공한다. 수신기 공간 처리는 CCMI, MMSE 또는 다른 어떤 기술에 따라 수행된다. 각 사용자 단말에 대한 공간 필터 행렬( M _ut _,m)은 (1) 사용자 단말에 의해 사용되는 수신기 공간 처리 기술 및 (2) 사용자 단말에 대한 다운링크 채널 응답 행렬( H _dn,m)을 기초로 유도된다. RX 데이터 프로세서(470)는 복원된 다운링크 데이터 심벌 스트림을 처리하여(예를 들어, 복조, 디인터리빙 및 디코딩하여) 사용자 단말에 대해 디코딩된 데이터를 취득한다.

각 사용자 단말(120)에서, 채널 추정기(478)는 다운링크 채널 응답을 추정하여 다운링크 채널 추정치를 제공하고, 이 추정치는 채널 이득 추정치, SNR 추정치 등을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 채널 추정기(428)는 업링크 채널 응답을 추정하여 업링크 채널 추정치를 제공한다. 다운링크 및 업링크 전송을 위한 방향 벡터 는 상술한 바와 같이 MIMO 시스템이 TDD 시스템인지 FDD 시스템인지에 따라 다양한 방식으로 유도될 수 있다. 방향 벡터가 어떤 엔티티(예를 들어, 액세스 포인트)에 의해 유도되고 다른 엔티티(예를 들어, 사용자 단말)에 의해 요구된다면, 그 어떤 엔티티가 방향 벡터를 다른 엔티티에 전송한다.

각 사용자 단말에 대한 제어기(480)는 통상적으로 사용자 단말에 대한 공간 필터 행렬( M _ut _,m)을 그 사용자 단말에 대한 다운링크 채널 응답 행렬( H _ut,m)을 기초로 유도한다. 제어기(430)는 유효 업링크 채널 응답 행렬( H _up _, _eff)을 기초로 액세스 포인트에 대한 공간 필터 행렬( M _ap)을 유도한다. 각 사용자 단말에 대한 제어기(480)는 피드백 정보(예를 들어, 다운링크 및/또는 업링크 방향 벡터, SNR 추정치 등)를 액세스 포인트에 전송할 수 있다. 제어기(430, 480)는 또한 액세스 포인트(110) 및 사용자 단말(120)에서 각각 다양한 처리 유닛의 동작을 제어한다.

도 5a는 CDMA를 지원하는 TX 데이터 프로세서(410a)의 블록도를 나타낸다. TX 데이터 프로세서(410a)는 도 4의 TX 데이터 프로세서(410, 488)에 사용될 수 있다. TX 데이터 프로세서(410a) 내에서 인코더(512)는 선택된 레이트에 대한 코딩 방식을 기초로 사용자 단말(m)에 대한 데이터 스트림 {d _m }을 수신하고 코딩하여 코드 비트를 제공한다. 데이터 스트림은 하나 이상의 데이터 패킷을 가질 수 있으며, 각 데이터 패킷은 통상적으로 코딩된 데이터 패킷을 얻도록 개별적으로 코딩된다. 코딩은 데이터 전송 신뢰도를 향상시킨다. 코딩 방식은 순환 중복 검사(CRC) 코딩, 컨볼루션 코딩, 터보 코딩, 블록 코딩 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있 다. 채널 인터리버(514)는 인터리빙 방식을 기초로 코드 비트를 인터리빙한다. 인터리빙은 코드 비트에 대한 시간, 주파수 및/또는 공간 다이버시티를 제공한다. 심벌 매핑 유닛(516)은 선택된 레이트에 대한 변조 방식을 기초로 인터리빙된 비트를 매핑하여 데이터 심벌을 제공한다. 단위(516)는 B 인터리빙된 비트들의 각 세터를 그룹화하여 B-비트 이진값을 형성하고(B≥1), 각 B-비트 값을 변조 방식(예를 들어, QPSK, M-PSK 또는 M-QAM, 여기서 M=2^B)을 기초로 특정 변조 심벌에 매핑한다. 각 변조 심벌은 변조 방식에 의해 규정된 신호 배열의 복소값이다.

CDMA 변조기(520)는 CDMA 변조를 수행한다. CDMA 변조기(520) 내에서, 채널화기(522)는 데이터 심벌 및 파일럿 심벌을 수신하여 서로 다른 코드 채널로 채널화한다. 각 코드 채널은 각각의 직교 시퀀스와 관련되며, 이는 왈시 시퀀스, 직교 가변 확산 팩터(OVSF) 시퀀스 등일 수 있다. 채널화는 IS-2000 및 IS-95에서는 "커버링", W-CDMA에서는 "확산"이라 한다. 스크램블러(524)는 다중 코드 채널에 대해 채널화된 데이터를 수신하여 의사 난수(PN) 시퀀스로 스펙트럼 확산하고, 데이터 칩 스트림을 제공하며, 이는 간결성을 위해 데이터 스트림 {s _m }으로 표기한다. 스펙트럼 확산은 IS-2000 및 IS-95에서는 "확산", W-CDMA에서는 "스크램블링"이라 한다. 채널화 및 스펙트럼 확산은 공지되어 있으며 여기서는 설명하지 않는다.

업링크에 대해, 각 데이터 심벌 스트림은 각각의 코드 채널 상에서 전송되고, 이는 직교 시퀀스에 의한 채널화에 의해 달성된다. 선택된 N _up 개의 사용자 단말은 N _up 개 또는 그 이상의 데이터 스트림을 서로 다른 직교 코드 채널 상에서 동시 에 전송할 수 있다. 각 사용자 단말은 모든 데이터 심벌 스트림(또는 데이터 칩 스트림)에 대해 동일한 방향 벡터( v _up _,m 또는

)로 공간 처리를 수행한다. 다운링크에 대해 비슷한 처리가 이루어진다.

도 5b는 OFDM을 지원하는 TX 데이터 프로세서(410b)의 블록도를 나타낸다. TX 데이터 프로세서(410b)는 도 4의 TX 데이터 프로세서(410, 488)에 사용될 수 있다. TX 데이터 프로세서(410b)는 인코더(512), 채널 인터리버(514) 및 심벌 매핑 유닛(516)을 포함하며, 도 5a에 관해 상술한 바와 같이 동작한다. TX 데이터 프로세서(410b)는 OFDM 변조를 수행하는 OFDM 변조기(530)를 추가로 포함한다. OFDM 변조기(530) 내에서, 고속 푸리에 역변환(IFFT) 유닛(532)은 심벌 매핑 유닛(516)으로부터의 데이터 심벌 및 파일럿 심벌을 수신하고, 데이터 및 파일럿 전송을 위해 지정된 부대역 상에서 데이터 및 파일럿 심벌을 제공하며, 데이터/파일럿 전송에 사용되지 않는 각 부대역에 0의 신호값("0" 심벌)을 제공한다. OFDM 심벌 주기마다, IFFT 유닛(532)은 N _F 개의 데이터, 파일럿 및 0 심벌로 이루어진 세트를 N _F -포인트 고속 푸리에 역변환을 이용하여 시간 영역으로 변환하고 N _F 개의 칩을 포함하는 대응하는 변환 심벌을 제공한다. 사이클릭 프리픽스 생성기(534)는 변환된 각각의 변환된 심벌 일부를 반복하여 N _F + N _cp 개의 칩을 포함하는 대응하는 OFDM 심벌을 취득한다. 반복 부분은 사이클릭 프리픽스라 하며, N _cp 는 반복되는 칩의 수이다. 사이클릭 프리픽스는 OFDM 심벌이 주파수 선택 페이딩(즉, 평면이 아닌 주파수 응답) 에 의해 발생한 다중경로 지연 확산에 직면하여 그 직교 특성을 확실히 유지하게 한다. 사이클릭 프리픽스 생성기(534)는 OFDM 심벌 스트림을 제공하며, 이는 간결성을 위해 데이터 심벌 스트림 {s _m }으로 표기한다.

업링크에 대해, 각 데이터 심벌 스트림은 그 스트림에 할당된 각각의 부대역 세트 상에서 전송된다. 선택된 N _up 개의 사용자 단말은 N _up 또는 그 이상의 데이터 스트림을 서로 다른 분산된 부대역 세트 상에서 동시에 전송할 수 있으며, N _F 개의 부대역 각각은 적어도 하나의 세트에 할당된다. 각 사용자 단말은 모든 데이터 심벌 스트림(또는 OFDM 심벌 스트림)에 대해 동일한 방향 벡터( v _up _,m 또는

간결성을 위해, 도 5a 및 도 5b는 하나의 데이터 심벌 스트림 {s _m }을 구하기 위한 하나의 데이터 스트림 {d _m }에 대한 처리를 나타낸다. (예를 들어, 다운링크 상에서의 다수의 사용자 단말에 대한) 다수의 데이터 스트림이 TX 데이터 프로세서의 다중 인스턴스에 따라 처리되어 다수의 데이터 심벌 스트림을 구한다.

도 5a 및 도 5b는 다중 안테나 전송을 위한 공간 처리 이전에 CDMA 및 OFDM에 대한 처리가 수행되는 특정 실시예를 나타낸다. 이 경우, TX 데이터 프로세서는 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이 CDMA 변조기 또는 OFDM 변조기를 포함한다. CDMA 및 OFDM의 처리는 다중 안테나 전송을 위한 공간 처리 후에 수행될 수도 있다. 이 경우, 각 송신기 유닛(TMTR)은 각각의 송신 심벌에 대해 CDMA 또는 OFDM 처리를 수행하여 변조된 대응 신호를 생성하는 CDMA 변조기 또는 OFDM 변조기를 포함한다.

도 6은 다운링크 및 업링크 전송을 위한 액세스 포인트(110) 및 하나의 사용자 단말(120m)에서의 공간 처리를 나타낸다. 업링크의 경우, 사용자 단말(120m)에서 데이터 심벌 스트림 {s _up,m }은 TX 공간 프로세서(490m)에 의해 방향 벡터( v _up _,m )와 곱해져 업링크에 대한 송신 심벌 벡터( x _up _,m )를 구한다. 액세스 포인트(110)에서, (사용자 단말(120m)은 물론 다른 사용자 단말들에 대한) 수신 심벌 벡터( r _up )가 유닛(640)에 의해 공간 필터 행렬( M _ap )과 곱해지고, 유닛(642)에 의해 대각선 행렬(

)로 추가 스케일링되어 업링크에 대해 복원된 데이터 심벌 벡터(

)를 구한다. 단위(640, 642)는 RX 공간 프로세서(440a)의 일부이다. 행렬( M _ap ,

)은 유효 업링크 채널 응답 행렬( H _up _, _eff )을 기초로 CCMI, MMSE 또는 다른 어떤 기술을 이용하여 유도된다.

다운링크의 경우, 액세스 포인트(110)에서 (사용자 단말(120m)은 물론 다른 사용자 단말들에 대한 다운링크 데이터 심벌 스트림을 포함하는) 데이터 심벌 벡터( s _dn )가 TX 공간 프로세서(420)에 의해 다운링크 조정 행렬( V _dn )과 곱해져 다운링크에 대한 송신 심벌 벡터( x _dn )를 구한다. 사용자 단말(120m)에서, 수신 심벌 벡터( r _dn,m )는 유닛(660)에 의해 공간 필터 행렬( M _ut _,m )과 곱해지고 유닛(662)에 의해 대 각선 행렬(

)로 추가 스케일링되어 사용자 단말(120m)에 대한 다운링크 복원 데이터 심벌 스트림

을 구한다. 단위(660, 662)는 RX 공간 프로세서(460m)의 일부이다. 행렬( M _ut _,m ,

)은 사용자 단말(120m)에 대한 다운링크 채널 응답 행렬( H _dn,m )을 기초로 CCMI, MMSE 또는 다른 어떤 기술을 이용하여 유도된다.

도 7은 RX 공간 프로세서(440b) 및 RX 데이터 프로세서(442b)의 블록도를 나타내며, 이는 SIC 기술을 구현하고 액세스 포인트에 사용될 수 있다. RX 공간 프로세서(440b) 및 RX 데이터 프로세서(442b)는 N _up 개의 사용자 단말에 의해 전송되는 N _up 개의 데이터 심벌 스트림에 대한 N _up 개의 연속하는(즉, 직렬) 수신기 처리 스테이지를 구현한다. 스테이지(1 ~ N _up -1) 각각은 공간 프로세서(710), 간섭 제거기(720), RX 데이터 스트림 프로세서(730) 및 TX 데이터 스트림 프로세서(740)를 포함한다. 최종 스테이지는 공간 프로세서(710u) 및 RX 데이터 스트림 프로세서(730u)만을 포함한다.

스테이지(1)에서, 공간 프로세서(710a)는 N _ap 개의 수신 심벌 스트림에 대한 수신기 공간 처리를 수행하여 제 1 스테이지에서 복원되는 사용자 단말(j ₁)에 대한 하나의 복원 데이터 심벌 스트림

을 제공한다. RX 데이터 스트림 프로세서(730a)는 복원 데이터 심벌 스트림

을 복조, 디인터리빙 및 디코딩하여 디코딩된 데이터 스트림

을 제공한다. TX 데이터 스트림 프로세서(740a)는 디코 딩된 데이터 스트림

을 그 스트림에 대해 사용자 단말(j ₁)에 의해 수행된 것과 같은 방식으로 인코딩, 인터리빙 및 변조하여 재변조된 심벌 스트림

을 제공한다. 간섭 제거기(720a)는 사용자 단말(j ₁)에 대한 유효 채널 응답 벡터(

)로 재변조된 심벌 스트림

에 대한 송신기 공간 처리를 수행하여 데이터 심벌 스트림

로 인한 N _ap 개의 간섭 성분을 구한다. N _ap 개의 간섭 성분은 N _ap 개의 수신 심벌 스트림으로부터 감산되어 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림을 구하고, 이 스트림은 스테이지(2)에 제공된다.

이전 스테이지로부터의 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림이 N _ap 개의 수신 심벌 스트림을 대신하지만, 스테이지(2 ~ N _up -1) 각각은 스테이지(1)와 같은 처리를 수행한다. 최종 스테이지는 스테이지(N _up -1)로부터의 N _ap 개의 변형된 심벌 스트림에 대한 공간 처리 및 디코딩을 수행하고 간섭 추정 및 제거는 수행하지 않는다.

공간 프로세서(710a~710u)는 각각 CCMI, MMSE 또는 그 밖의 다른 기술을 구현할 수 있다. 각 공간 프로세서(710)는 입력된(수신 또는 변형된) 심벌 벡터(

)를 공간 필터 행렬(

)과 곱하여 검출된 심벌 벡터(

)를 구하고, 검출된 심벌 스트림들 중 하나를 선택하고 스케일링하여, 스케일링된 심벌 스트림을 그 스테이지에 대한 복원 데이터 심벌 스트림으로서 제공한다. 행렬(

)은 스테이지에 대 해 감소된 유효 채널 응답 행렬(

)을 기초로 유도된다.

도 8은 다운링크 및 업링크 상에서의 전송을 위해 사용자 단말을 평가하고 스케일링하는 제어기(430) 및 스케줄러(434)의 실시예의 블록도를 나타낸다. 제어기(430) 내에서, 요청 프로세서(810)는 사용자 단말(120)에 의해 전송된 액세스 요청 및 가능하면 다른 소스로부터의 액세스 요청을 수신한다. 이러한 액세스 요청들은 다운링크 및/또는 업링크 상에서의 데이터 전송을 위한 것이다. 명확성을 위해, 하기에는 업링크 전송을 위한 스케줄링을 설명한다.

요청 프로세서(810)는 수신된 액세스 요청을 처리하여 모든 활성 사용자 단말의 식별자(ID) 및 상태를 제공한다. 사용자 선택기(820)는 평가를 위해 모든 활성 사용자 단말들 중에서 여러 사용자 단말 세트를 선택한다. 사용자 단말은 평가를 위해 사용자 우선순위, 전송될 데이터량, 시스템 요건 등의 각종 팩터를 기초로 선택될 수 있다.

평가 유닛(830)은 각 사용자 단말 세트를 평가하고 각 세트에 대한 메트릭 값을 제공한다. 간결성을 위해, 다음 설명은 (1) 전체 스루풋이 메트릭으로 사용되고, (2) 유효 업링크 채널 응답 벡터가 각 활성 사용자 단말에 사용될 수 있는 것으로 가정한다. 평가 유닛(830)은 행렬 연산 유닛(840) 및 레이트 선택기(850)를 포함한다. 행렬 연산 유닛(840)은 각 사용자 단말 세트에 대한 SNR 계산을 수행한다. 각 세트에 대해 유닛(840)은 각 세트에 대한 유효 업링크 채널 응답 행렬( H _up,eff,n )을 형성하고, H _up _, _eff _,n 및 액세스 포인트에 의해 사용되는 수신기 공간 처리 기술을 기초로 세트의 각 사용자 단말에 대한 SNR을 계산한다. 레이트 선택기(850)는 각 사용자 세트에 대한 SNR 세트를 수신하고 세트의 각 사용자 단말에 대한 레이트 및 세트의 전체 스루풋(R _n )을 결정한다. 레이트 선택기(850)는 시스템에 의해 지원되는 레이트 세트 및 이들의 필요 SNR을 저장하는 룩업 테이블(LUT;852)에 액세스할 수 있다. 레이트 선택기(850)는 사용자 단말에 대해 계산된 SNR을 기초로 각 사용자 단말에 의한 업링크 전송에 사용될 수 있는 가장 높은 레이트를 결정한다. 레이트 선택기(850)는 또한 각 세트의 모든 사용자 단말에 대한 레이트 또는 스루풋을 축적하여 세트의 전체 스루풋(R _n )을 구한다.

스케줄러(434)는 (1) 사용자 선택기(820)로부터 여러 사용자 단말 세트, 그리고 (2) 레이트 선택기(850)로부터 사용자 단말에 대한 레이트 및 각 세트에 대한 전체 스루풋을 수신한다. 스케줄러(434)는 스케줄링 간격마다 평가되는 모든 세트들 중에서 최상의 사용자 단말 세트를 선택하여 업링크 상에서의 전송을 위해 선택된 사용자 단말들을 스케줄링한다. 스케줄러(434)는 선택된 사용자 단말의 식별자, 레이트, 스케줄링된 전송 시간(예를 들어, 전송 시작 및 지속시간) 등을 포함하는 스케줄링 정보를 제공한다. 스케줄링 정보는 선택된 사용자 단말에 전송된다.

다운링크 전송을 위한 스케줄링이 비슷한 방식으로 수행될 수 있다.

여기서 설명한 SDMA 전송 기술은 여러 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 기반이 되는 무선 기술(예를 들어, CDMA 또는 OFDM) 및 다운링크 및 업링크 상에서의 SDMA 전송(예를 들어, 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 공간 처리, 여러 사용자 세트의 평가 등)을 지원하는데 사용되는 처리 유닛은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPD), 프로그램 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현의 경우, 여기서 설명한 SDMA 전송 기술은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(예를 들어, 도 4의 메모리 유닛(432, 482)에 저장될 수 있고 프로세서(예를 들어, 제어기(430, 480))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 메모리 유닛은 공지된 각종 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.

여기서 특정 섹션을 찾아내는데 도움이 되고 참조가 되도록 제목이 포함된다. 제목은 여기서 설명한 개념들의 범위를 한정하는 것이 아니며, 이러한 개념은 전체 명세서 전반에 걸쳐 다른 섹션에서의 응용성을 가질 수 있다.

개시된 실시예들의 상기 설명은 당업자들이 본 발명을 제작하거나 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자들에게 명백하며, 본원에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 진의 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타낸 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 새로운 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다.

Claims

다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법으로서,

수신 엔티티에서 다수의 수신 안테나로부터 송신 엔티티마다 하나씩 다수의 송신 엔티티에 의해 전송된 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 다수의 수신 심벌 스트림을 취득하는 단계 - 상기 각 송신 엔티티에 대한 데이터 심벌 스트림은 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터에 의해 공간적으로 처리되고 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 전송됨 -; 및

수신기 공간 처리 기술에 따라 상기 다수의 수신 심벌 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림의 추정치인 다수의 복원 데이터 심벌 스트림을 취득하는 단계를 포함하는, 데이터 수신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 수신기 공간 처리 기술은 채널 보정 행렬 반전(CCMI) 기술 또는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 기술인 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 수신기 공간 처리 기술은 직렬 간섭 제거(SIC) 기술인 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는,

상기 송신 엔티티에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 고유 벡터 및 다수의 특이값을 구하고,

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 형성함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는 상기 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터와 같은 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는 동일한 크기 및 상기 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터의 다수의 성분의 위상과 같은 위상을 갖는 다수의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 송신 엔티티에 대한 메트릭 및 방향 벡터를 기초로 가능한 전송에 대해 다수의 송신 엔티티 세트 각각을 평가하는 단계; 및

송신을 위해 가장 높은 메트릭 값을 갖는 송신 엔티티 세트를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 수신 엔티티의 장치로서,

다수의 수신 안테나로부터 송신 엔티티마다 하나씩 다수의 송신 엔티티에 의해 전송된 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 다수의 수신 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 다수의 수신기 유닛 - 상기 각 송신 엔티티에 대한 데이터 심벌 스트림은 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터에 의해 공간적으로 처리되고 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 전송됨 -; 및

수신기 공간 처리 기술에 따라 상기 다수의 수신 심벌 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림의 추정치인 다수의 복원 데이터 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 수신기 공간 프로세서를 포함하는, 수신 엔티티의 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 수신기 공간 처리 기술은 채널 보정 행렬 반전(CCMI) 기술 또는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 기술인 것을 특징으로 하는 수신 엔티티의 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는,

상기 송신 엔티티에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 고유 벡터 및 다수의 특이값을 구하고,

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 형성함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 수신 엔티티의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 수신 엔티티의 장치로서,

다수의 수신 안테나로부터 송신 엔티티마다 하나씩 다수의 송신 엔티티에 의해 전송된 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 다수의 수신 심벌 스트림을 취득하는 수단 - 상기 각 송신 엔티티에 대한 데이터 심벌 스트림은 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터에 의해 공간적으로 처리되고 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 전송됨 -; 및

수신기 공간 처리 기술에 따라 상기 다수의 수신 심벌 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림의 추정치인 다수의 복원 데이터 심벌 스트림을 취득하는 수단을 포함하는, 수신 엔티티의 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 수신기 공간 처리 기술은 채널 보정 행렬 반전(CCMI) 기술 또는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 기술인 것을 특징으로 하는 수신 엔티티의 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는,

상기 송신 엔티티에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 고유 벡터 및 다수의 특이값을 구하고,

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 형성함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 수신 엔티티의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법으로서,

수신 엔티티에서 다수의 수신 안테나로부터 송신 엔티티마다 하나씩 다수의 송신 엔티티에 의해 전송된 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 다수의 수신 심벌 스트림을 취득하는 단계 - 상기 각 송신 엔티티에 대한 데이터 심벌 스트림은 상기 송신 엔티티에 대해 개별적으로 유도된 방향 벡터에 의해 공간적으로 처리되고 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 전송되며, 상기 다수의 데이터 심벌 스트림은 상기 다수의 송신 엔티티에 의해 동시에 전송됨 -; 및

수신기 공간 처리 기술에 따라 상기 다수의 수신 심벌 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림의 추정치인 다수의 복원 데이터 심벌 스트림을 취득하는 단계를 포함하는, 데이터 수신 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는 상기 송신 엔티티에 대한 무선 채 널의 채널 추정치를 기초로 유도되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 수신 엔티티의 장치로서,

다수의 수신 안테나로부터 송신 엔티티마다 하나씩 다수의 송신 엔티티에 의해 전송된 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 다수의 수신 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 다수의 수신기 유닛 - 상기 각 송신 엔티티에 대한 데이터 심벌 스트림은 상기 송신 엔티티에 대해 개별적으로 유도된 방향 벡터에 의해 공간적으로 처리되고 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 전송되며, 상기 다수의 데이터 심벌 스트림은 상기 다수의 송신 엔티티에 의해 동시에 전송됨 -; 및

수신기 공간 처리 기술에 따라 상기 다수의 수신 심벌 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림의 추정치인 다수의 복원 데이터 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 수신기 공간 프로세서를 포함하는, 수신 엔티티의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 송신 엔티티로부터 데이터를 전송하는 방법으로서,

수신 엔티티마다 하나씩, 상기 송신 엔티티와 상기 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 유도되는 다수의 수신 엔티티에 대한 다수의 방향 벡터를 구하는 단계; 및

상기 다수의 방향 벡터에 의해 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 상기 다수의 수신 엔티 티로의 전송을 위한 다수의 송신 심벌 스트림을 취득하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 각 수신 엔티티에 대한 방향 벡터는,

상기 수신 엔티티에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 고유 벡터 및 다수의 특이값을 구하고,

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 수신 엔티티에 대한 방향 벡터를 형성함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 17 항에 있어서,

코드 분할 다중 액세스(CDMA)에 따라 다수의 데이터 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림을 취득하는 단계를 더 포함하며, 각 데이터 심벌 스트림은 각각의 코드 채널 상에서 전송되어 의사 난수(PN) 시퀀스로 스펙트럼 확산되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 17 항에 있어서,

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)에 따라 다수의 데이터 스트림을 처리하여 상기 다수의 데이터 심벌 스트림을 취득하는 단계를 더 포함하며, 각 데이터 심벌 스 트림은 각각의 부대역 세트 상에서 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 송신 엔티티의 장치로서,

수신 엔티티마다 하나씩, 상기 송신 엔티티와 상기 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 각각 유도되는 다수의 수신 엔티티에 대한 다수의 방향 벡터를 구하도록 동작하는 제어기; 및

상기 다수의 방향 벡터에 의해 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 상기 다수의 수신 엔티티로의 전송을 위한 다수의 송신 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 송신 공간 프로세서를 포함하는, 송신 엔티티의 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 제어기는 각 수신 엔티티에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 고유 벡터 및 다수의 특이값을 구하고, 상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 수신 엔티티에 대한 방향 벡터를 형성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 송신 엔티티의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 송신 엔티티의 장치로서,

수신 엔티티마다 하나씩, 상기 송신 엔티티와 상기 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 각각 유도되는 다수의 수신 엔티티에 대한 다수의 방향 벡터를 구하는 수단; 및

상기 다수의 방향 벡터에 의해 다수의 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 상기 송신 엔티티의 다수의 송신 안테나로부터 상기 다수의 수신 엔티티로의 전송을 위한 다수의 송신 심벌 스트림을 취득하는 수단을 포함하는, 송신 엔티티의 장치.
제 23 항에 있어서,

각 송신 엔티티에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 고유 벡터 및 다수의 특이값을 구하는 수단; 및

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 형성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 엔티티의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 전송을 위해 사용자 단말들을 스케줄링하는 방법으로서,

다수의 사용자 단말 중에서 사용자 단말 세트를 선택하는 단계;

상기 세트의 사용자 단말들에 대한 유효 채널 응답 벡터를 기초로 상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 형성하는 단계 - 상기 각 사용자 단말에 대한 유효 채널 응답 벡터는 송신 공간 처리를 위해 상기 사용자 단말에 의해 사용되는 방향 벡터 및 상기 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 기초로 취득됨 -;

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 기초로 상기 세트에 대한 메트릭 값을 유도하는 단계;

다수의 사용자 단말 세트 각각에 대해 상기 선택, 형성 및 유도 단계를 반복하여, 상기 다수의 세트에 대한 다수의 메트릭 값을 구하는 단계; 및

송신을 위해 가장 높은 메트릭 값을 갖는 사용자 단말 세트를 스케줄링하는 단계를 포함하는, 사용자 단말 스케줄링 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 메트릭은 전체 스루풋이며, 전송을 위해 가장 높은 전체 스루풋을 갖는 사용자 단말 세트가 스케줄링되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말 스케줄링 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 세트에 대한 메트릭 값을 유도하는 단계는,

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬 및 수신기 공간 처리 기술을 기초로 상기 세트의 각 사용자 단말에 대한 신호-대-잡음 및 간섭비(SNR)를 계산하는 단계;

상기 사용자 단말에 대한 SNR을 기초로 상기 세트의 각 사용자 단말에 대한 스루풋을 결정하는 단계; 및

상기 세트의 사용자 단말들의 스루풋을 축적하여 상기 세트에 대한 전체 스 루풋을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말 스케줄링 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 각 사용자 단말에 대한 스루풋은 상기 시스템에 의해 지원되는 레이트 세트 및 상기 레이트 세트에 대해 요구되는 SNR 세트를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말 스케줄링 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 각 사용자 단말에 대한 방향 벡터는 상기 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 기초로 유도되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말 스케줄링 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 각 사용자 단말에 대한 방향 벡터는,

상기 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하고,

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 사용자 단말에 대한 방향 벡터를 형성함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말 스케줄링 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 각 세터의 사용자 단말에 대한 방향 벡터는 상기 세트의 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 기초로 취득되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말 스케줄링 방법.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

다수의 사용자 단말 중에서 다수의 사용자 단말 세트를 형성하도록 동작하는 사용자 선택기;

상기 다수의 세트에 대해,

상기 세트의 사용자 단말들에 대한 유효 채널 응답 벡터를 기초로 상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 형성하고 - 상기 각 사용자 단말에 대한 유효 채널 응답 벡터는 송신 공간 처리를 위해 상기 사용자 단말에 의해 사용되는 방향 벡터 및 상기 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 기초로 취득됨 -,

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 기초로 상기 세트에 대한 메트릭 값을 유도하도록 동작하는 평가 유닛; 및

다수의 사용자 단말 세트 중에서 송신을 위해 가장 높은 메트릭 값을 갖는 사용자 단말 세트를 스케줄링하도록 동작하는 스케줄러를 포함하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 32 항에 있어서,

상기 평가 유닛은,

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬 및 수신기 공간 처리 기술을 기초로 상기 각 세트의 각 사용자 단말에 대한 신호-대-잡음 및 간섭비(SNR)를 계산하도록 동작하는 행렬 계산 유닛;

상기 사용자 단말의 SNR을 기초로 상기 각 세트의 각 사용자 단말에 대한 스루풋을 결정하고, 상기 각 세트의 사용자 단말들의 스루풋을 축적하여 상기 세트에 대한 전체 스루풋을 구하도록 동작하는 레이트 선택기를 포함하며, 상기 메트릭은 전체 스루풋이고, 전송을 위해 가장 높은 전체 스루풋을 갖는 사용자 단말 세트가 스케줄링되는 것을 특징으로 하는 MIMO 통신 시스템의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

다수의 사용자 단말 중에서 사용자 단말 세트를 선택하는 수단;

상기 세트의 사용자 단말들에 대한 유효 채널 응답 벡터를 기초로 상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 형성하는 수단 - 상기 각 사용자 단말에 대한 유효 채널 응답 벡터는 송신 공간 처리를 위해 상기 사용자 단말에 의해 사용되는 방향 벡터 및 상기 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 기초로 취득됨 -;

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 기초로 상기 세트에 대한 메트릭 값을 유도하는 수단;

다수의 사용자 단말 세트 각각에 대해 상기 선택, 형성 및 유도를 반복하여, 상기 다수의 세트에 대한 다수의 메트릭 값을 구하는 수단; 및

송신을 위해 가장 높은 메트릭 값을 갖는 사용자 단말 세트를 스케줄링하는 수단을 포함하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬 및 수신기 공간 처리 기술을 기초로 상기 세트의 각 사용자 단말에 대한 신호-대-잡음 및 간섭비(SNR)를 계산하는 수단;

상기 사용자 단말의 SNR을 기초로 상기 세트의 각 사용자 단말에 대한 스루풋을 결정하는 수단; 및

상기 세트의 사용자 단말들의 스루풋을 축적하여 상기 세트에 대한 전체 스루풋을 구하는 수단을 더 포함하며, 상기 메트릭은 전체 스루풋이고, 전송을 위해 가장 높은 전체 스루풋을 갖는 사용자 단말 세트가 스케줄링되는 것을 특징으로 하는 MIMO 통신 시스템의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 다수의 사용자 단말 중에서 사용자 단말 세트를 선택하고;

상기 세트의 사용자 단말들에 대한 유효 채널 응답 벡터를 기초로 상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 형성하고 - 상기 각 사용자 단말에 대한 유효 채널 응답 벡터는 송신 공간 처리를 위해 상기 사용자 단말에 의해 사용되는 방향 벡터 및 상기 사용자 단말에 대한 채널 응답 행렬을 기초로 취득됨 -;

상기 세트에 대한 유효 채널 응답 행렬을 기초로 상기 세트에 대한 메트릭 값을 유도하고;

다수의 사용자 단말 세트 각각에 대해 상기 선택, 형성 및 유도를 반복하여, 상기 다수의 세트에 대한 다수의 메트릭 값을 구하고;

송신을 위해 가장 높은 메트릭 값을 갖는 사용자 단말 세트를 스케줄링하도록 실시 가능한 명령들을 저장하기 위한, 프로세서 판독 가능 매체.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 방향 벡터를 유도하는 방법으로서,

상기 MIMO 시스템에서 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 구하는 단계;

상기 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하는 단계; 및

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 유도하는 단계를 포함하며,

다수의 송신 엔티티에 대한 다수의 방향 벡터가 유도되고 상기 다수의 송신 엔티티에 의한 공간 처리에 사용되어, 상기 수신 엔티티로 다수의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송하는, 방향 벡터 유도 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터인 것을 특징으로 하는 방향 벡터 유도 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 각 송신 엔티티에 대한 방향 벡터는 동일한 크기 및 상기 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터의 다수의 성분의 위상과 같은 위상을 갖는 다수의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 벡터 유도 방법.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

상기 MIMO 시스템에서 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 구하도록 동작하는 채널 추정기; 및

상기 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하고, 상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 유도하도록 동작하는 제어기를 포함하며,

다수의 송신 엔티티에 대한 다수의 방향 벡터가 유도되고 상기 다수의 송신 엔티티에 의한 공간 처리에 사용되어, 상기 수신 엔티티로 다수의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템의 장치로서,

상기 MIMO 시스템에서 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답 을 나타내는 채널 응답 행렬을 구하는 수단;

상기 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하는 수단; 및

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 유도하는 수단을 포함하며,

다수의 송신 엔티티에 대한 다수의 방향 벡터가 유도되고 상기 다수의 송신 엔티티에 의한 공간 처리에 사용되어, 상기 수신 엔티티로 다수의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송하는, MIMO 통신 시스템의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 송신 엔티티로부터 데이터를 전송하는 방법으로서,

상기 MIMO 시스템에서 상기 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 유도되는 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 구하는 단계; 및

상기 방향 벡터에 의해 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 상기 송신 엔티티의 다수의 안테나로부터 상기 수신 엔티티로의 전송을 위한 다수의 송신 심벌 스트림을 취득하는 단계를 포함하며,

다수의 방향 벡터가 취득되고 상기 송신 엔티티를 포함하는 다수의 송신 엔티티에 의한 공간 처리에 사용되어, 상기 수신 엔티티로 다수의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송하는, 데이터 전송 방법.
제 42 항에 있어서,

코드 분할 다중 액세스(CDMA)에 따라 데이터 스트림을 처리하여 상기 데이터 심벌 스트림을 취득하는 단계를 더 포함하며, 상기 데이터 심벌 스트림은 코드 채널 상에서 전송되어 의사 난수(PN) 시퀀스로 스펙트럼 확산되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 42 항에 있어서,

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)에 따라 데이터 스트림을 처리하여 상기 데이터 심벌 스트림을 취득하는 단계를 더 포함하며, 상기 데이터 심벌 스트림은 할당된 부대역 세트 상에서 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 42 항에 있어서,

상기 수신 엔티티로부터 파일럿을 수신하는 단계;

상기 수신된 파일럿을 처리하여 상기 채널 응답 행렬을 취득하는 단계;

상기 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하는 단계; 및

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 방향 벡터를 유도하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 42 항에 있어서,

상기 수신 엔티티에 파일럿을 전송하는 단계; 및

상기 수신 엔티티로부터 상기 방향 벡터를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 송신 엔티티의 장치로서,

상기 MIMO 시스템에서 상기 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 유도되는 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 구하도록 동작하는 제어기; 및

상기 방향 벡터에 의해 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 상기 송신 엔티티의 다수의 안테나로부터 상기 수신 엔티티로의 전송을 위한 다수의 송신 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 송신 공간 프로세서를 포함하며,

다수의 방향 벡터가 취득되고 상기 송신 엔티티를 포함하는 다수의 송신 엔티티에 의한 공간 처리에 사용되어, 상기 수신 엔티티로 다수의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송하는, 송신 엔티티의 장치.
제 47 항에 있어서,

상기 수신 엔티티로부터 파일럿을 수신하고 처리하여 상기 채널 응답 행렬을 구하도록 동작하는 채널 추정기를 더 포함하며,

상기 제어기는 상기 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하고, 상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 방향 벡터를 유도하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 송신 엔티티의 장치.
제 47 항에 있어서,

코드 분할 다중 액세스(CDMA)에 따라 데이터 스트림을 처리하여 상기 데이터 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 송신 데이터 프로세서를 더 포함하며, 상기 데이터 심벌 스트림은 코드 채널 상에서 전송되어 의사 난수(PN) 시퀀스로 스펙트럼 확산되는 것을 특징으로 하는 송신 엔티티의 장치.
제 47 항에 있어서,

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)에 따라 데이터 스트림을 처리하여 상기 데이터 심벌 스트림을 취득하도록 동작하는 송신 데이터 프로세서를 더 포함하며, 상기 데이터 심벌 스트림은 할당된 부대역 세트 상에서 전송되는 것을 특징으로 하는 송신 엔티티의 장치.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 있는 송신 엔티티의 장치로서,

상기 MIMO 시스템에서 상기 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 MIMO 채널의 응답을 나타내는 채널 응답 행렬을 기초로 유도되는 상기 송신 엔티티에 대한 방향 벡터를 구하는 수단; 및

상기 방향 벡터에 의해 데이터 심벌 스트림에 대한 공간 처리를 수행하여 상기 송신 엔티티의 다수의 안테나로부터 상기 수신 엔티티로의 전송을 위한 다수의 송신 심벌 스트림을 취득하는 수단을 포함하며,

다수의 방향 벡터가 취득되고 상기 송신 엔티티를 포함하는 다수의 송신 엔티티에 의한 공간 처리에 사용되어, 상기 수신 엔티티로 다수의 데이터 심벌 스트림을 동시에 전송하는, 송신 엔티티의 장치.
제 51 항에 있어서,

상기 수신 엔티티로부터 파일럿을 수신하는 수단;

상기 수신된 파일럿을 처리하여 상기 채널 응답 행렬을 취득하는 수단;

상기 채널 응답 행렬을 분해하여 다수의 특이값 및 특이값마다 하나씩 다수의 고유 벡터를 구하는 수단; 및

상기 다수의 특이값 중에서 가장 큰 특이값에 대응하는 고유 벡터를 기초로 상기 방향 벡터를 유도하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 엔티티의 장치.