KR20070012730A

KR20070012730A - Ｏｆｄｍ-기반 다중-안테나 통신 시스템의 다이버시티스티어링

Info

Publication number: KR20070012730A
Application number: KR1020067025490A
Authority: KR
Inventors: 슈타인 에이 룬트비; 스티븐 제이 하워드; 제이 로드니 왈턴
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2007-01-26
Also published as: JP2011101414A; RU2360372C2; JP2007538423A; TWI369105B; JP5562875B2; US20080273617A1; EP1747652B1; AU2005246723C1; CN102088436B; IL179050A0; MXPA06012835A; RU2006143208A; AU2005246723A1; BRPI0510700A; CA2689636A1; US20050249174A1; AU2005246723B2; RU2009105345A; EP1747652A1; CA2565770A1

Abstract

송신 엔티티는 상이한 서브대역에 대해 상이한 스티어링 벡터를 사용하여 스티어링 다이버시티를 달성한다. 각각의 스티어링 벡터는 관련된 서브대역에 대한 빔을 정의 또는 형성한다. 임의의 스티어링 벡터가 스티어링 다이버시티를 위해 사용될 수도 있다. 스티어링 벡터는 빔이 각각의 서브대역에 걸쳐 급격한 대신 연속적인 방법으로 변화하도록 정의될 수도 있다. 이는 각각의 송신 안테나에 대한 서브대역에 걸쳐 연속적으로 변화하는 위상 시프트를 적용함으로써 달성될 수도 있다. 예를 들어, 위상 시프트는 각각의 송신 안테나에 대한 서브대역에 걸쳐 선형적인 방법으로 변할 수도 있고, 각각의 안테나는 상이한 위상 슬로프에 관련될 수도 있다. 주파수 도메인에서 변조 심볼로의 선형으로 변화하는 위상 시프트의 적용은 대응하는 시간-도메인 샘플을 딜레이시키거나 순환적 시프트시킴으로써 달성될 수도 있다.

송신 다이버시티, OFDM, 송신 엔티티, 수신 엔티티, 다중-안테나, 단일-안테나

Description

ＯＦＤＭ-기반 다중-안테나 통신 시스템의 다이버시티 스티어링{STEERING DIVERSITY FOR AN OFDM-BASED MULTI-ANTENNA COMMUNICATION SYSTEM}

Ⅰ. 35 U.S.C.§ 119 의 우선권 주장

본 특허 출원은, "OFDM-기반 다중-안테나 통신 시스템의 다이버시티 스티어링"이란 명칭의 2004년 5월 7일자로 출원된 미국 가출원 제 60/569,103 호에 대해 우선권 주장하는 것으로, 이들 양자는 본 발명의 양수인에게 양도되어 있고 여기에서 참조로서 명백하게 포함된다.

발명의 배경

Ⅰ. 분야

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 직교 주파수 분할 다중방식 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 을 이용하는 다중-안테나 통신 시스템에서의 데이터 송신에 관한 것이다.

Ⅱ. 배경

OFDM은 전체 시스템 대역폭을, 톤 (tone), 서브캐리어, 빈 (bin), 및 주파수 채널로 또한 지칭되는, 다중 (K) 직교 서브대역 (subband) 으로 효율적으로 분할하는 다중-캐리어 변조 기술이다. OFDM에서, 각각의 서브대역은 데이터로 변조될 수도 있는 개별의 서브캐리어와 관련된다. OFDM은 널리-공지된 IEEE 802.11a 및 802.11g 표준을 구현하는 것과 같이 다양한 무선 통신 시스템에 광범위하게 사 용된다. IEEE 802.11a 및 802.11g 는 일반적으로 송신 디바이스가 데이터 송신을 위해 단일의 안테나를 사용하고 수신 디바이스가 일반적으로 데이터 수신을 위해 단일의 안테나를 사용함으로써 단일-입력 단일-출력 (single-input single-output: SISO) 동작을 커버한다.

다중-안테나 통신 시스템은 단일-안테나 디바이스 및 다중-안테나 디바이스 모두의 통신을 지원할 수도 있다. 이러한 시스템에서, 다중-안테나 디바이스는 단일-안테나 디바이스로의 데이터 송신을 위해 그의 다중 안테나를 이용할 수도 있다. 다중-안테나 디바이스 및 단일-안테나 디바이스는 송신 다이버시티를 획득하고 데이터 송신 성능을 개선시키기 위해 다수의 종래의 송신 다이버시티 스킴 중 임의의 스킴을 구현할 수도 있다. 그러한 하나의 송신 다이버시티 스킴은 S.M.Alamouti의 "무선 통신을 위한 단순한 송신 다이버시티 기술 (A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications)" 로 명명된 논문 IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.16, No.8, 1998년 10월, pp.1451-1458 에 기재된다. 알라모우티 (Alamouti) 스킴의 경우, 송신 디바이스는 각각의 변조 심볼 쌍을 2 개의 안테나로부터 2 개의 심볼 주기로 송신하고, 수신 디바이스는 2 개의 심볼 주기로 획득한 2 개의 수신된 심볼을 조합하여 송신 디바이스에 의해 전송된 변조 심볼 쌍을 복구한다. 대부분의 다른 종래의 송신 다이버시티 스킴들뿐만 아니라 알라모우티 스킴은, 송신된 데이터를 복구하고 송신 다이버시티의 이점을 획득하기 위해 스킴마다 상이할 수도 있고 특별한 프로세싱을 수행하는 수신 디바이스를 필요로 한다.

"레거시 (legacy)" 단일-안테나 디바이스는 이하에서 기재된 바와 같이 SISO 동작을 위해서만 설계될 수도 있다. 이는 일반적으로 무선 디바이스가 IEEE 802.11a 또는 802.11g 표준을 위해 설계된 경우이다. 이러한 레거시 단일-안테나 디바이스는 대부분의 종래의 송신 다이버시티 스킴에 의해 필요로 되는 특별한 프로세싱의 수행이 불가능할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 다중-안테나 디바이스에서 더 큰 신뢰성 및/또는 개선된 성능이 달성될 수 있는 방식으로 데이터를 레거시 단일-안테나 디바이스로 송신하는 것이 여전히 매우 바람직하다.

따라서, 특히 레거시 단일-안테나의 경우 OFDM-기반 시스템에서 송신 다이버시티를 달성하기 위한 기술이 당업계에서 요구된다.

요약

다중 안테나를 통해 전송된 데이터 송신에서 송신 다이버시티, 더 큰 신뢰성, 및/또는 개선된 성능을 제공할 수 있는 스티어링 다이버시티를 달성하기 위해 공간 프로세싱을 수행하는 기술이 여기에 기재된다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 다중 안테나의 다중 주파수 서브대역상에서 송신될 입력 심볼들이 처음에 획득되는 방법이 제공된다. 각각의 안테나의 각각의 주파수 서브대역에 대한 입력 심볼은 주파수 서브대역 및 안테나에 대한 위상-시프트된 심볼을 생성하기 위해 주파수 서브대역 및 안테나에 대해 선택된 위상 시프트로 변경된다. 그 후, 각 안테나의 다중 주파수 서브대역에 대한 위상-시프트된 심볼이 프로세싱되어 안테나에 대한 샘플의 시퀀스를 획득한다.

다른 실시형태에 따르면, 공간 프로세서 및 변조기를 포함하는 장치가 기재 된다. 공간 프로세서는 다중 안테나의 다중 주파수 서브대역상으로 송신될 입력 심볼을 획득하고, 주파수 서브대역 및 안테나에 대한 위상-시프트된 심볼을 생성하기 위해 그 주파수 서브대역 및 안테나에 대해 선택된 위상 시프트로 각각의 안테나의 각 주파수 서브대역에 대한 입력 심볼을 변경한다. 변조기는 각 안테나의 다중 주파수 서브대역에 대해 위상-시프트된 심볼을 프로세싱하여 그 안테나에 대한 샘플의 시퀀스를 획득한다.

또 다른 실시형태에 따르면, 다중 안테나의 다중 주파수 서브대역상으로 송신될 입력 심볼을 획득하는 수단, 주파수 서브대역 및 안테나에 대한 위상-시프트된 심볼을 생성하기 위해 그 주파수 서브대역 및 안테나에 대해 선택된 위상 시프트로 각각의 안테나의 각각의 주파수 서브대역에 대한 입력 심볼을 변경시키는 수단, 및 각각의 안테나의 다중 주파수 서브대역에 대한 위상-시프트된 심볼을 프로세싱하여 그 안테나에 대한 샘플의 시퀀스를 획득하는 수단을 포함하는 장치가 기재된다.

또 다른 실시형태에 따르면, 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하도록 데이터가 프로세싱되는 방법이 제공된다. 그 후, 다중 안테나에 대한 시간-도메인 샘플의 다중 출력 시퀀스가 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 일시적으로 변경 (예를 들면, 딜레잉 또는 순환적으로 (circularly) 시프트) 함으로써 생성된다. 다중 출력 시퀀스가 다중 안테나로부터 송신된다.

또 다른 실시형태에 따르면, 데이터를 프로세싱하여 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하는 변조기, 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 일시적으로 변경 함으로써 다중 안테나에 대한 시간-도메인 샘플의 다중 출력 시퀀스를 생성하는 프로세서, 및 다중 안테나로부터 다중 출력 시퀀스를 송신하는 다중 송신기 유닛을 포함하는 장치가 기재된다.

또 다른 실시형태에 따르면, 데이터를 처리하여 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하는 수단, 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 일시적으로 변경함으로써 다중 안테나에 대한 시간-도메인 샘플의 다중 출력 시퀀스를 생성하는 수단, 및 다중 안테나로부터 다중 출력 시퀀스를 송신하는 수단을 포함하는 장비가 기재된다.

본 발명의 다양한 양태 및 실시형태가 이하에서 더욱 상세하게 기재된다.

도면의 간단한 설명

도 1은 액세스 포인트 및 사용자 단말기 (user terminal) 를 갖는 다중-안테나 시스템을 도시한다.

도 2는 다중-안테나 송신 엔티티 (entity), 단일-안테나 수신 엔티티, 및 다중-안테나 수신 엔티티의 블록도를 도시한다.

도 3은 주파수 도메인에서의 OFDM 파형을 도시한다.

도 4는 OFDM 변조기의 블록도를 도시한다.

도 5는 하나의 서브대역에 대한 스티어링 다이버시티를 갖는 송신 모델을 도시한다.

도 6은 송신 (TX) 공간 프로세서 및 OFDM 변조기를 도시한다.

도 7은 4 개의 안테나에 대한 서브대역 간의 파일럿들의 선형 위상 시프트를 도시한다.

도 8a 및 도 8b는 시간-도메인 샘플에 대한 상이한 딜레이를 사용하여 선형 위상 시프트를 달성하는 2 개의 실시형태를 도시한다.

도 8c는 도 8a 및 도 8b에서 도시된 실시형태에 대한 T 개의 송신 안테나로부터의 송신을 도시한다.

도 9a는 시간-도메인 샘플에 대한 순환적 (circular) 시프트를 사용하여 선형 위상 시프트를 달성하는 실시형태를 도시한다.

도 9b는 도 9a에 도시된 실시형태에 대한 T 개의 송신 안테나로부터의 송신을 도시한다.

상세한 설명

여기에서 사용되는 "예시적인" 이라는 단어는 "예시, 실예, 또는 예증으로써 제공하는" 의 의미로 사용된다. "예시적"으로 여기에 기재된 임의의 실시형태가 다른 실시형태들보다 바람직하거나 유리한 것으로 이해되어야 하는 것은 아니다.

도 1은 액세스 포인트 (AP; 110) 및 사용자 단말기들 (UT; 120) 을 갖는 다중-안테나 시스템 (100) 을 도시한다. 액세스 포인트는 일반적으로 사용자 단말기와 통신하는 고정국 (fixed station) 이며, 기지국 또는 다른 전문 용어로서 또한 지칭될 수도 있다. 사용자 단말기는 고정 또는 이동 (mobile) 일 수 있으며, 이동국, 무선 디바이스, 사용자 설비 (user equipment: UE), 또는 다른 전문 용어로 지칭될 수도 있다. 중심화된 아키텍처에서, 시스템 콘트롤러 (130) 는 액세스 포인트에 커플링되고 이 액세스 포인트에 대한 조정 및 콘트롤을 제공한다.

액세스 포인트 (110) 는 데이터 송신 및 수신을 위한 다중 안테나로 설비된다. 각각의 사용자 단말기 (120) 는 데이터 송신 및 수신을 위한 단일 안테나 또는 다중 안테나로 설비될 수도 있다. 사용자 단말기는, 액세스 포인트 및 사용자 단말기의 역할이 설정된 경우, 액세스 포인트와 통신할 수도 있다. 사용자 단말기는 또한 다른 사용자 단말기와 피어-투-피어 통신을 할 수도 있다. 이하의 설명에서, 송신 엔티티는 다중 (T) 송신 안테나로 설비되고, 수신 엔티티는 단일 안테나 또는 다중 (R) 안테나로 설비될 수도 있다. 다중-입력 단일-출력 (multiple-input single-output: MISO) 송신은 수신 엔티티가 단일 안테나로 설비된 경우 존재하고, 다중-입력 다중-출력 (multiple-input multiple-output: MIMO) 송신은 수신 엔티티가 다중 안테나로 설비된 경우에 존재한다.

도 2는 시스템 (100) 에서의 다중-안테나 송신 엔티티 (210), 단일-안테나 수신 엔티티 (250x), 및 다중-안테나 수신 엔티티 (250y) 의 블록도를 도시한다. 송신 엔티티 (210) 는 액세스 포인트 또는 멀티-안테나 사용자 단말기일 수도 있다. 각각의 수신 엔티티 (250) 는 또한 액세스 포인트 또는 사용자 단말기일 수도 있다.

송신 엔티티 (210) 에서, 송신 (TX) 데이터 프로세서 (212) 는 트래픽/패킷 데이터를 프로세싱 (예를 들면, 인코딩, 인터리빙, 및 심볼 맵핑) 해서 데이터 심볼을 생성한다. 여기에서 사용되듯이, "데이터 심볼"은 데이터에 대한 변조 심볼이고, "파일럿 심볼"은 파일럿에 대한 변조 심볼 (송신 및 수신 엔티티 모두에 의해 "프라이어리 (priori)" 로 공지되는 데이터) 이고, "송신 심볼"은 송신 안테나로부터 전송되는 심볼이며, "수신된 심볼"은 수신 안테나로부터 획득된 심볼이다. TX 공간 프로세서 (220) 는 파일럿 및 데이터 심볼을 수신하여 적절한 서브대역상으로 역다중화하고, 적당하게 공간 프로세싱을 수행하고, T 개의 송신 안테나에 대한 송신 심볼의 T 개의 스트림을 제공한다. OFDM 변조기 (Mod; 230) 는 T 개의 송신 심볼 스트림에 OFDM 변조를 수행하고 샘플의 T 개 스트림을 T 개의 송신기 유닛 (TMTR; 232a 내지 232t) 에 제공한다. 각각의 송신기 유닛 (232) 은 그의 송신 심볼 스트림을 프로세싱 (예를 들면, 아날로그 변환, 증폭, 필터링, 주파수 업컨버팅 (upconvert)) 하고 변조된 신호를 생성한다. 송신기 유닛 (232a 내지 232t) 는 T 개의 안테나 (234a 내지 234t) 에서 개별적으로 송신하는 T 개의 변조된 신호를 제공한다.

단일-안테나 수신 엔티티 (250x) 에서, 안테나 (252x) 는 T 개의 송신된 신호를 수신하고 수신된 신호를 수신기 유닛 (RCVR) (254x) 에 제공한다. 수신기 유닛 (254x) 은 송신기 유닛 (232) 에 의해 수행된 프로세싱에 상보적인 프로세싱을 수행하여 샘플의 스트림을 제공한다. OFDM 복조기 (Demod) (260x) 는 샘플 스트림에 OFDM 복조를 수행하여 수신된 데이터 및 파일럿 심볼을 획득하고, 수신된 데이터 심볼을 검출기 (270x) 에 제공하고, 수신된 파일럿 심볼을 콘트롤러 (280x) 내의 채널 추정기 (284x) 에게 제공한다. 채널 추정기 (284x) 는 데이터 송신에 사용되는 서브대역에 대해 송신 엔티티 (210) 및 수신 엔티티 (250x) 간의 유효 SISO 채널에 대한 채널 추정을 도출한다. 검출기 (270x) 는 그 서브대역에 대 한 유효 SISO 채널 추정에 기초하여 각각의 서브대역에 대한 수신된 데이터 심볼의 검출을 수행하여 모든 서브대역에 대하여 검출된 심볼의 스트림을 제공한다. 수신 (RX) 데이터 프로세서 (272x) 는 그 후 검출된 심볼 스트림을 프로세싱 (예를 들면 심볼 디맵핑, 디인터리빙, 및 디코딩) 하고 디코딩된 데이터를 제공한다.

다중-안테나 수신 엔티티 (250y) 에서, R 개의 안테나 (252a 내지 252r) 는 T 개의 송신된 신호를 수신하고, 각각의 안테나 (252) 는 수신된 신호를 개별의 수신기 유닛 (254) 에 제공한다. 각각의 수신기 유닛 (254) 은 개별의 수신된 신호를 프로세싱하고 샘플 스트림을 결합된 OFDM 복조기 (260) 로 제공한다. 각각의 OFDM 복조기 (260) 는 그의 샘플 스트림에 OFDM 복조를 수행하여 수신된 데이터 및 파일럿 심볼을 획득하고, 수신된 데이터 심볼을 RX 공간 프로세서 (270y) 에 제공하고, 수신된 파일럿 심볼을 콘트롤러 (280y) 내의 채널 추정기 (284y) 로 제공한다. 채널 추정기 (284y) 는 데이터 송신에 사용되는 서브대역에 대해 송신 엔티티 (210) 및 수신 엔티티 (250y) 간의 실제의 또는 유효 MIMO 채널에 대한 채널 추정을 도출한다. 콘트롤러 (280y) 는 MIMO 채널 추정에 기초하는 공간 필터 매트릭스를 도출한다. RX 공간 프로세서 (270y) 는 각각의 서브대역에 대한 수신된 데이터 심볼에 그 서브대역에 대해 도출된 공간 필터 매트릭스로 수신기 공간 프로세싱 (또는 공간 정합 필터링) 을 수행하고 그 서브대역에 대하여 검출된 심볼을 제공한다. RX 데이터 프로세서 (272y) 는 그 후 모든 서브대역에 대하여 검출된 심볼을 프로세싱하고 디코딩된 데이터를 제공한다.

콘트롤러 (240, 280x, 및 280y) 는 송신 엔티티 (210) 및 수신 엔티티 (250x 및 250y) 에서의 프로세싱 유닛의 동작을 개별적으로 콘트롤한다. 메모리 유닛 (242, 282x, 및 282y) 은 콘트롤러 (240, 280x, 및 280y) 에 의해 사용되는 데이터 및/또는 프로그램 코드를 개별적으로 저장한다.

도 3은 주파수 도메인에서의 OFDM 파형을 도시한다. OFDM은 K 개의 총 서브대역을 제공하고, 각각의 서브대역에 대한 서브캐리어는 데이터를 갖고 개별적으로 변조될 수도 있다. 총 K 개의 서브대역 중에서, N_D 서브대역은 데이터 송신에 사용될 수 있고, N_P 서브대역은 파일럿 송신에 사용될 수 있고, 잔여 N_G 서브대역은 사용되지 않고 가드 서브대역으로서 제공될 수 있어, K = N_D + N_P + N_G 가 된다. 예를 들어, 802.11a는 64 개 총 서브대역을 갖는 OFDM 구조를 사용하는데, 이중 48 개 서브대역이 데이터 송신에 사용되고, 4 개 서브대역이 파일럿 송신에 사용되며, 12 개 서브대역이 사용되지 않는다. 일반적으로, 시스템 (100) 은 임의의 수의 데이터, 파일럿, 가드, 및 총 서브대역을 갖는 임의의 OFDM 구조를 이용할 수도 있다. 단순성을 위해, 이하의 설명은 모든 K 개의 서브대역이 데이터 및 파일럿 송신에 사용될 수 있는 것으로 추정한다.

도 4는 송신 엔티티 (210) 에서 OFDM 변조기 (230) 의 블록도를 도시한다. 송신될 데이터 (또는 정보 비트) 는 통상적으로 먼저 코드 비트를 생성하기 위해 인코딩된 후, 인터리빙된다. 인터리빙된 비트는 그 후 B≥1 인 B-비트의 이진 값으로 그루핑된다. 각각의 B-비트 값은 그 후 사용에 따라 선택된 변조 스킴 (예를 들어, M = 2^B 인 M-PSK 또는 M-QAM) 에 기초하는 특정의 변조 심볼로 맵핑된 다. 각각의 변조 심볼은 선택된 변조 스킴에 대한 신호 좌표에서 복소수 값이다. 각각의 OFDM 심볼 주기에서, 하나의 변조 심볼이 각각의 서브대역상으로 송신될 수도 있다. (영(zero) 심볼로도 불리우는, 영의 신호 값이, 각각의 사용되지 않는 서브대역에 대해 통상적으로 제공된다.) 역이산 푸리에변환 (inverse discrete Fourier transform: IDFT) 유닛 (432) 이 각각의 OFDM 심볼 주기에서 K 개의 서브대역에 대한 K 개의 변조 심볼을 수신하고, K 개의 변조 심볼을 K-포인트 IDFT로 시간-도메인으로 변환하고, K 개의 시간-도메인 샘플을 포함하는 "변환된" 심볼을 제공한다. 하나의 샘플 주기에서 송신될 각각의 샘플은 복소수-값이다. 병렬-직렬 (parallel-to-serial: P/S) 컨버터 (434) 는 각각의 변환된 심볼에 대해 K 개의 샘플을 직렬화한다. 사이클릭 프리픽스 (cyclic prefix) 생성기 (436) 가 그 후 각각의 변환된 심볼의 부분 (또는 C 개의 샘플) 을 반복하여 K + C 개의 샘플을 포함하는 OFDM 심볼을 형성한다. 사이클릭 프리픽스는 전체 시스템 대역폭에 걸쳐 변화하는 주파수 응답인, 주파수 선택적 페이딩에 의해 유발되는 심볼간 간섭 (inter-symbol interefence: ISI) 에 대항하기 위해 사용된다. OFDM 심볼 주기 (여기에서 간단하게 "심볼 주기" 로 또한 지칭되는) 는 하나의 OFDM 심볼 지속시간이며 이는 K + C 개의 샘플 주기와 같다.

시스템 (100) 에서, MISO 채널은 다중-안테나 송신 엔티티 및 단일-안테나 수신 엔티티 사이에 존재한다. OFDM-기반 시스템에서, 송신 엔티티에서의 T 개의 안테나 및 수신 엔티티에서의 단일 안테나로 형성되는 MISO 채널은 각각이 1 × T 디맨션인, K 개의 채널 응답 열 벡터의 세트로 특징지어 질 수 있고, 이하와 같 이 표현될 수 있으며:

,

인 경우 식 (1)

여기에서 i = 0, ..., T-1 인 경우, k 는 서브대역 및 h_i(k) 의 인덱스이고, 서브대역 k 에 대한 송신 안테나 i 및 단일 수신 안테나 간의 커플링 또는 복소 이득을 나타낸다. 단순성을 위해, MISO 채널 응답 h (k) 는 시간이 아닌 오직 서브대역 k 의 함수로서 보여진다.

송신 엔티티가 MISO 채널 응답의 정확한 추정을 갖는 경우라면, 송신 엔티티는 수신 엔티티를 향하는 직접적인 데이터 송신으로의 공간 프로세싱을 수행할 수도 있다. 그러나, 송신 엔티티가 무선 채널의 정확한 추정을 갖지 않는 경우라면, T 개의 안테나로부터의 T 개의 송신은 무선 채널에 기초하여 지능적으로 (intelligently) 조정될 수 없다.

정확한 채널 추정이 불가능한 경우, 송신 엔티티는 그의 T 개의 안테나로부터 단일-안테나 수신 엔티티로 송신 다이버시티, 더 높은 안정성, 및/또는 개선된 성능을 달성하기 위해 스티어링 다이버시티를 사용하여 데이터를 송신할 수도 있다. 스티어링 다이버시티로, 송신 엔티티는 데이터 송신이 데이터 송신에 사용되는 서브대역에 걸쳐 상이한 유효 채널을 관찰하는 것과 같은 공간 프로세싱을 수행한다. 결과적으로, 성능은 열악한 채널의 현실화에 의해 영향받지 않는다. 스티어링 다이버시티를 위한 공간 프로세싱은 또한 단일-안테나 수신 엔티티가 데이터 송신을 복구하고 송신 다이버시티의 이점을 향유할 수 있도록 SISO 동작에 대 한 일반적인 프로세싱을 수행 (그리고 송신 다이버시티를 위한 임의의 다른 특별한 프로세싱을 요구하지 않는다) 할 수 있는 것과 같다. 명료성을 위해, 이하의 설명은 일반적으로 하나의 OFDM 심볼에 대한 것으로, 시간에 대한 인덱스는 생략된다.

도 5는 다중-안테나 송신 엔티티 (210) 로부터 단일-안테나 수신 엔티티 (250x) 로의 하나의 서브대역 k에 대한 스티어링 다이버시티를 갖는 송신에 대한 모델을 도시한다. 서브대역 k에서 전송될 변조 심볼 s(k)는 서브대역 k에 대해 T 개의 송신 심볼을 획득하도록 T 개의 복소 웨이트 (weight) (또는 스칼라 값) v₀(k) 내지 v_T _-1(k)로 공간 프로세싱되고, 그 후 프로세싱되며 T 개의 송신 안테나로부터 전송된다. 서브대역 k에 대한 T 개의 송신 심볼은 h₀(k) 내지 h_t _-1(k)의 채널 응답을 관찰한다.

송신 엔티티는 스티어링 다이버시티를 위해 각각의 서브대역 k에 대해 공간 프로세싱을 이하와 같이 수행하고:

,

인 경우 식 (2)

여기에서 s(k)는 서브대역 k로 전송될 변조 심볼이고;

는 서브대역 k에 대한 T×1 스티어링 벡터;

는 서브대역 k로 T 개의 송신 안테나로부터 전송될 T 개의 송신 심볼을 갖는 T×1 벡터이고;

는 전치행렬을 나타낸다.

일반적으로, 변조 심볼 s(k)는 임의의 실수 및 복소수 값 (예를 들면, 영의 신호 값) 일 수도 있고 신호 좌표로부터 비롯될 필요는 없다.

각각의 서브대역 k에 대해 수신 엔티티에서 수신된 심볼은 이하와 같이 표현될 수도 있고:

인 경우 식 (3)

r(k)는 서브대역 k에 대해 수신된 심볼이고;

h_eff(k)는 서브대역 k에 대한 유효 SISO 채널 응답으로,

이고;

n(k)는 서브대역 k에 대한 잡음이다.

식 (3)에서 보여지는 바와 같이, 스티어링 다이버시티를 위한 송신 엔티티에 의한 공간 프로세싱은, 그 서브대역에 대한 실제의 MISO 채널 응답 h (k) 및 스티어링 벡터 v (k)를 포함하는, 유효 SISO 채널 응답 h_eff(k)를 관찰하는 각각의 서브대역 k에 대한 변조 심볼 s(k)를 도출한다. 수신 엔티티는 예를 들면 송신 엔티티로부터 수신된 파일럿 심볼에 기초하여, 유효 SISO 채널 응답 h_eff(k)를 추정할 수 있다. 수신 엔티티는 그 후 각각의 서브대역 k에 대해 수신된 심볼 r(k)을 그 서브대역에 대한 유효 SISO 채널 응답 추정

으로 검출 또는 정합 (matched) 필터링을 수행하여, 서브대역상으로 송신된 변조 심볼 s(k)의 추정인 검출된 심볼

을 획득한다.

수신 엔티티는 이하와 같이 정합 필터링을 수행할 수도 있고:

, 식 (4)

는 켤레 (conjugate) 를 나타내며, n'(k)는 정합 필터링 후의 잡음을 나타낸다. 식 (4)의 검출 동작은 SISO 송신의 수신 엔티티에 의해 수행될 수 있는 것과 같다. 그러나, 유효 SISO 채널 응답 추정,

은, SISO 채널 응답 추정

대신 검출에 사용된다.

스티어링 다이버시티의 경우, 수신 엔티티는 데이터 송신에 단일 안테나 또는 다중 안테나가 사용되었는지를 알 필요가 없고, 또한 각각의 서브대역에 사용된 스티어링 벡터를 알 필요도 없다. 그럼에도 불구하고 수신 엔티티는 상이한 스티어링 벡터가 서브대역에 걸쳐 사용되고 이러한 서브대역에 대해 상이한 유효 SISO 채널이 형성된 경우라도 송신 다이버시티의 이점을 향유할 수 있다. 다중 서브대역에 걸쳐 전송된 데이터 송신은 그 후 데이터 송신에 사용된 서브대역에 걸친 상이한 유효 SISO 채널의 총체 (ensemble) 를 관찰할 수 있다.

도 6은 도 2의 TX 공간 프로세서 (220) 및 OFDM 변조기 (230) 의 실시형태인, TX 공간 프로세서 (220a) 및 OFDM 변조기 (230a) 의 블록도를 개별적으로 도시 한다. TX 공간 프로세서 (220a) 는 각각의 OFDM 심볼 주기에서 K 개의 서브대역에 대한 K 개의 변조 심볼 (또는 일반적으로, 입력 심볼) s(0) 내지 s(K-1) 을 수신한다. TX 공간 프로세서 (220a) 에서, K 개의 곱셈기 (620) 의 상이한 세트가 K 개 변조 심볼에 각각의 송신 안테나 i에 대한 K 개 웨이트의 세트 v_i(0) 내지 v_i(K-1) 을 곱하고 그 안테나에 대한 K 개의 웨이팅된 (weighted) 심볼을 제공한다. 각각의 서브대역 k에 대한 변조 심볼 s(k)는 모든 T 개의 안테나에서 송신되고 그 서브대역에 대한 T 개의 송신 안테나에 대해 T 개의 웨이트 v₀(k) 내지 v_T-1(k) 가 곱해진다. TX 공간 프로세서 (220a) 는 T 개의 송신 안테나에 대한 K 개의 웨이팅된 심볼의 T 개의 세트를 제공한다.

OFDM 변조기 (230a) 내에서, 각각의 송신 안테나 i에 대해 K 개의 웨이팅된 심볼의 세트는 개별의 IDFT 유닛 (632) 에 의해 시간 도메인으로 변환되어 그 안테나에 대한 변환된 심볼을 획득한다. 각각의 송신 안테나 i에 대해 변환된 심볼에 대한 K 개의 시간-도메인 샘플은 개별의 P/S 컨버터 (634) 에 의해 직렬화되고, 또한 사이클릭 프리픽스 생성기 (636) 에 의해 사이클릭 프리픽스가 첨부되어 그 안테나에 대한 OFDM 심볼을 생성한다. 각각의 송신 안테나 i에 대한 OFDM 심볼은 그 후 그 안테나에 대한 송신기 유닛 (232) 에 의해 컨디셔닝 (condition) 되고, 안테나를 통해 송신된다.

스티어링 다이버시티의 경우, 송신 엔티티는 상이한 서브대역에 대해 상이한 스티어링 백터를 사용하고, 각각의 스티어링 벡터는 관련된 서브대역에 대해 빔 (beam) 을 정의 또는 형성한다. 일반적으로, 더 양호한 송신 다이버시티를 달성하기 위해 서브대역에 걸쳐 가능한 많은 상이한 스티어링 벡터를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, K 개의 서브대역 각각에 대하여 상이한 스티어링 벡터가 사용될 수 있고, K 개의 서브대역에 대한 K 개의 스티어링 벡터의 세트가 { v (k)} 로 나타내질 수도 있다. 각각의 서브대역에 대하여, 스티어링 벡터는 시간에 대해, 예를 들면 심볼 주기에서 심볼 주기로 동일하거나 변할 수도 있다.

일반적으로, 임의의 스티어링 벡터가 스티어링 다이버시티를 위해 K 개의 서브대역의 각각에 대해 사용될 수도 있다. 그러나, 스티어링 다이버시티가 수행되고 있는 것을 인지하지 못하고, 또한 서브대역에 걸친 다소의 코릴래이션에 의존하는 단일-안테나 디바이스에서 성능이 열화되지 않는 것을 보장하기 위해, 스티어링 벡터들은 서브대역에 걸쳐 급변하는 방식 대신 연속적인 방식으로 변화하는 빔과 같이 정의될 수도 있다. 이는 각각의 송신 안테나에 대하여 서브대역에 걸쳐 연속적으로 변화하는 위상 시프트를 적용함으로써 달성될 수도 있다. 예로써, 위상 시프트는 각각의 송신 안테나에 대한 서브대역에 걸쳐 선형적인 방식으로 변할 수 있고, 각각의 안테나는 이하에서 기재되는 바와 같이 상이한 위상 슬로프 (slope) 와 관련될 수도 있다. 주파수 도메인에서 변조 심볼로의 선형으로 변화하는 위상 시프트의 적용은 대응하는 시간-도메인 샘플을 일시적으로 변형 (예를 들면, 딜레잉 또는 순환적으로 시프트) 함으로써 달성될 수도 있다. 상이한 서브대역에 대해 상이한 스티어링 벡터가 사용되는 경우에는, 이러한 서브대역들에 대한 변조 심볼들은 N 개의 송신 안테나의 어레이에 의해 상이한 방향으로 빔화된 다. 인코딩된 데이터가 상이한 스티어링을 갖고 다중 서브대역상으로 분산되는 경우에는, 증가된 다이버시티로 인해 디코딩 성능이 개선되기 쉽다.

인접한 서브대역에 대한 스티어링 벡터들이 매우 상이한 방향으로 빔을 생성하는 경우에는, 유효 SISO 채널 응답 h_eff(k)은 또한 인접한 서브대역간에서 매우 광범위하게 변한다. IEEE 802.11a 시스템에서의 레거시 단일-안테나 디바이스와 같은 임의의 수신 엔티티는, 스티어링 다이버시티가 수행되고 있다는 것을 인지하지 못할 수도 있다. 이러한 수신 엔티티는 채널 응답이 서브대역에 걸쳐 천천히 변화하는 것으로 추정하고 수신기 설계를 단순화시키는 방식으로 채널 추정을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 이러한 수신 엔티티는 총 K 개의 서브대역이 서브세트에 대한 채널 응답을 추정하고 인터폴레이션 (interpolation) 또는 임의의 다른 기술을 사용하여 다른 서브대역에 대한 채널 응답의 추정을 도출할 수도 있다. 급격하게 변화하는 스티어링 벡터 (예를 들면 슈도-랜덤 스티어링 벡터) 의 사용은 이러한 수신 엔티티의 성능을 심각하게 열화시킬 수도 있다.

송신 다이버시티를 제공하고 레거시 수신 엔티티의 성능 열화를 피하기 위해, 스티어링 벡터는 (1) 상이한 빔이 상이한 서브대역에 대해 사용되고 (2) 인접한 서브대역에 대한 빔은 급격한 전이 (transition) 대신 평탄한 (smooth) 전이를 갖도록 선택될 수도 있다. T 개의 송신 안테나의 K 개의 서브대역에 대해 사용되는 웨이트는 이하와 같이 표현될 수도 있다:

식 (5)

여기에서 V 는 T 개의 송신 안테나의 K 개의 서브대역에 대한 웨이트의 T × K 매트릭스이다.

일 실시형태에서, 매트릭스 V 에서의 웨이트는 이하와 같이 정의된다:

,

및

인 경우 식 (6)

여기에서 B(i)는 송신 안테나 i에 대한 복소 이득이고;

v_i(k)는 송신 안테나 i의 서브대역 k에 대한 웨이트이며;

j는

으로 정의되는 허수 값이다.

각각의 송신 안테나에 대한 복소 이득의 크기는 i = 0,...,T-1 에서 1 또는 ∥B(i)∥= 1.0 으로 설정될 수도 있다. 식 (6)에 나타내진 웨이트는 각각의 서브대역 및 안테나에 대한 점진적인 (progressive) 위상 시프트에 대응한다. 이러한 웨이트는 T 개의 동일한 간격을 가진 안테나의 선형 어레이에 대한 각각의 서브대역에 대해 근소하게 상이한 빔을 효율적으로 형성한다.

특정의 일 실시형태에서, 웨이트는 이하와 같이 정의된다:

식 (7)

여기에서 i = 0, ..., T-1 이고 k = 0, ..., K-1 이다. 식 (7) 에서 나타내지 는 실시형태는 식 (6) 에 대해

을 사용한다. 이는 상이한 위상 시프트가 각각의 안테나로 적용되는 결과를 가져온다.

도 7은 T = 4 인 경우 각각의 송신 안테나에 대한 위상 시프트의 도표를 도시한다. 도 3에서 도시된 바와 같이, K 개의 서브대역의 중심은 영 주파수로 통상적으로 고려된다. 식 (7)에 기초하여 생성된 웨이트는 K 개의 서브대역에 걸친 선형 위상 시프트를 생성하는 것으로 설명될 수도 있다. i = 0, ..., T-1 인 각각의 송신 안테나 i는,

의 위상 슬로프와 연관된다. 각각의 송신 안테나 i에 대한 k = 0, ..., K-1 인 각각의 서브대역 k에 대한 위상 시프트는

로 주어진다.

의 사용은 영의 위상 시프트를 관찰하는 서브대역

로 도출된다.

식 (7) 에 기초하여 도출된 웨이트는 G_i(k')의 이산 주파수 응답을 갖는 선형 필터로서 관찰될 수 있고, 이하와 같이 표현될 수도 있다:

식 (8)

여기에서 i = 0, ..., T-1 이고 k' = (-K/2), ..., (K/2-1) 이다. 서브대역 인덱스 k는 도 3에서 도시된 바와 같이 영 주파수를 서브대역 N_center = K/2 에 위치시키는 서브대역 넘버링 스킴에 대한 것이다. 서브대역 인덱스 k'는 서브대역 인덱스 k의 K/2, 또는 k' = k - K/2 에 의해 시프트된 버젼 (version) 이다. 이는 인덱스 k'를 갖는 새로운 서브대역 넘버링 스킴에 대해 서브대역 영을 영 주파 수에 있게 하는 결과를 가져온다. N_center는 인덱스 k가 다른 어떤 방식 (예를 들면, k = 1, ..., K) 으로 정의되거나 또는 K가 홀수인 경우 K/2 대신의 다른 어떤 값에 동등할 수도 있다.

선형 필터에 대한 이산 시간-도메인 임펄스 응답 g_i(n) 은 이산 주파수 응답 G_i(k')에 K-포인트 IDFT를 수행함으로써 획득될 수도 있다. 임펄스 응답 g_i(n)은 이하와 같이 표현될 수도 있다:

식 (9)

여기에서 n은 샘플 주기에 대한 인덱스이고, n = 0, ..., K-1 의 범위를 갖는다. 식 (9)는 송신 안테나 i에 대한 임펄스 응답 g_i(n)은 i의 딜레이에서 단일의 유닛-값 탭 (unit-value tap) 을 갖고 모든 다른 딜레이에서는 영임을 나타낸다.

식 (7)에 보여진 바와 같이 정의되는 웨이트와의 공간 프로세싱은 각각의 송신 안테나 i에 대한 K 개의 변조 심볼을 그 안테나에 대한 K 개의 웨이트 v_i(0) 내 지 v_i(K-1) 에 곱하고 그 후 K 개의 웨이팅된 심볼에 K-포인트 IDFT를 수행함으로써 수행될 수도 있다. 동등하게, 이 웨이트들에 대한 공간 프로세싱은 (1) K 개의 변조 심볼에 K-포인트 IDFT를 수행하여 K 개의 시간-도메인 샘플을 획득하고, (2) K 개의 시간-도메인 샘플을 i 샘플 주기의 딜레이에서만 단일의 유닛-값 탭을 갖는 임펄스 응답 g_i(n)과 순환적 컨벌루션을 수행함으로써 달성될 수도 있다.

도 8a는 도 2의 TX 공간 프로세서 (220) 및 OFDM 변조기 (230) 의 다른 실시형태인 TX 공간 프로세서 (220b) 및 OFDM 변조기 (230b) 의 블록도를 개별적으로 도시한다. OFDM 변조기 (230b) 는 각각의 OFDM 심볼 주기에서 K 개의 서브대역에 대해 K 개의 변조 심볼 s(0) 내지 s(K-1) 을 수신한다. OFDM 변조기 (230b) 내에서, IDFT 유닛 (832) 이 K 개의 변조 심볼에 K-포인트 IDFT를 수행하여 K 개의 시간-도메인 샘플을 제공한다. P/S 컨버터 (834) 는 K 개의 시간-도메인 샘플을 직렬화한다. 사이클릭 프리픽스 생성기 (836) 가 그 후 C 개의 샘플 사이클릭 프리픽스를 첨부하고 K+C 개의 샘플을 포함하는 OFDM 심볼을 TX 공간 프로세서 (220b) 에 제공한다. TX 공간 프로세서 (220b) 는 T 개의 송신 안테나에 대한 T 개의 디지털 딜레이 유닛 (822a 내지 822t) 을 포함한다. 각각의 딜레이 유닛 (822) 은 관련된 송신 안테나에 의해 결정된 상이한 양만큼 OFDM 변조기 (230b) 로부터 OFDM 심볼을 수신하고 딜레이시킨다. 상세하게는, 송신 안테나 (234a) 에 대한 딜레이 유닛 (822a) 이 영 샘플 주기만큼 OFDM 심볼을 딜레이시키고, 송신 안테나 (234b) 에 대한 딜레이 유닛 (822b) 이 일 샘플 주기만큼 OFDM 심볼을 딜레 이시키고, 같은 방식으로, 송신 안테나 (234t) 에 대한 딜레이 유닛 (822t) 이 T-1 샘플 주기만큼 OFDM 심볼을 딜레이시킨다. 송신기 유닛 (232) 에 의해 이어지는 프로세싱은 이하에서 설명한다.

도 8b는 도 2의 TX 공간 프로세서 (220) 의 또 따른 실시형태인 OFDM 변조기 (230b) 및 TX 공간 프로세서 (220c) 의 블록도를 도시한다. OFDM 변조기 (230b) 는 도 8a에서 상기 설명한 바와 같이 각각의 OFDM 심볼 주기에서 K 개의 변조 심볼에 대해 OFDM 변조를 수행한다. 송신기 유닛 (232) 는 그 후 OFDM 심볼을 각각의 심볼 주기에서 수신하고 컨디셔닝하여 변조된 신호를 생성한다. TX 공간 프로세서 (220c) 는 아날로그 도메인에서 시간 딜레이를 제공한다. TX 공간 프로세서 (220c) 는 T 개의 송신 안테나에 대한 T 개의 아날로그 딜레이 유닛 (824a 내지 824t) 을 포함한다. 각각의 딜레이 유닛 (824) 은 관련된 송신 안테나에 의해 결정된 상이한 양만큼 변조된 신호를 수신하고 딜레이시킨다. 상세하게는, 제 1 송신 안테나 (234a) 에 대한 딜레이 유닛 (824a) 은 0 초만큼 변조된 신호를 딜레이시키고, 제 2 송신 안테나 (234b) 에 대한 딜레이 유닛 (824b) 는 1 샘플 주기 (또는 T_sam 초) 만큼 변조된 신호를 딜레이시키고, 같은 방식으로, 제 T 송신 안테나 (234t) 에 대한 딜레이 유닛 (824t) 은 (T-1) 샘플주기 (또는 (T-1)·T_sam 초) 만큼 변조된 신호를 딜레이시킨다. 샘플 주기는 T_sam = 1 / (BW·(K+C)) 이고, 여기에서 BW는 헤르츠 (Hertz) 단위로 시스템의 전체 대역폭이다.

도 8c는 도 8a 및 도 8b에서 도시되는 실시형태에 대한 T 개의 송신 안테나 로부터의 T 개의 송신에 대한 타이밍 다이어그램을 도시한다. 동일한 OFDM 심볼이 T 개의 송신 안테나 각각으로부터 송신된다. 그러나, 각각의 송신 안테나로부터 전송되는 OFDM 심볼은 상이한 양만큼 딜레이된다. T 개의 안테나에 대한 T 개의 딜레이된 및 딜레이되지 않은 OFDM 심볼들은 동일한 OFDM 심볼의 T 개의 상이한 버젼으로써 관찰될 수도 있다.

식 (7) 내지 식 (9) 및 도 8a 내지 도 8c에서 보여진 실시형태에 있어서, T 개의 안테나에 대한 딜레이들은 샘플 주기의 정수 (integer numbers) 이다. T 개의 송신 안테나에 대한 정수가 아닌 딜레이를 도출하는 위상 슬로프 (또는

, L > 1 인 경우) 가 또한 구현될 수도 있다. 예를 들면, 도 8a의 OFDM 변조기 (230b) 로부터의 시간-도메인 샘플이 더 높은 레이트 (예를 들면, T_upsam = T_sam / L 의 주기로) 로 업-샘플링될 수도 있고, 더 높은 레이트 샘플은 더 높은 레이트 샘플 주기 (T_upsam) 의 정수만큼 디지털 딜레이 유닛 (822) 에 의해 딜레이될 수도 있다. 선택적으로, 도 8b의 아날로그 딜레이 유닛 (824) 이 T_upsam (T_sam 대신) 의 정수의 딜레이를 제공할 수도 있다.

송신 안테나의 수가 사이클릭 프리픽스 길이보다 적은 (또는 T < C) 경우, 각각의 OFDM 심볼에 첨부된 사이클릭 프리픽스는 디지털 딜레이 유닛 (822) 또는 아날로그 딜레이 유닛 (824) 에 의해 시간-도메인 임펄스 응답 g_i(n) 과의 순환적 컨벌루션에 대한 순환적 로테이션처럼 나타나는 선형 딜레이를 생성한다. 따라 서 식 (7)에서 정의된 바와 같은 웨이트는, 도 8a 내지 도 8c에서 도시된 바와 같이 각각의 송신 안테나 i에 대한 i 개의 샘플 주기의 시간 딜레이로 구현될 수도 있다. 다만, 도 8c에서 도시된 바와 같이, OFDM 심볼은 상이한 딜레이에서 T 개의 송신 안테나로부터 송신되고, 다중경로 (multipath) 딜레이에 대해 보호하는 사이클릭 프리픽스의 효율성을 감소시킨다.

K 개의 웨이팅된 심볼의 IDFT (K 개의 변조 심볼을 식 (7)에서 보여진 위상 슬로프로 곱함으로써 획득되는) 는 K (원래의 웨이팅되지 않은) 개의 변조 심볼의 IDFT로부터의 K 개의 시간-도메인 샘플의 순환적 시프트와 동등한 시간-도메인 샘플 시퀀스를 제공한다. 따라서 공간 프로세싱은 이러한 K 개의 시간-도메인 샘플을 순환적 시프팅함으로써 수행될 수도 있다.

도 9a는 도 2의 OFDM 변조기 (230) 및 TX 공간 프로세서 (220) 의 또 다른 실시형태인 OFDM 변조기 (230d) 및 TX 공간 프로세서 (220d) 의 블록도를 도시한다. OFDM 변조기 (230d) 내에서, IDFT 유닛 (932) 은 K 개의 변조 심볼에 K-포인트 IDFT를 수행하고 K 개의 시간-도메인 샘플을 제공하며, P/S 컨버터 (934) 가 K 개의 시간-도메인 샘플을 직렬화한다. TX 공간 프로세서 (220d) 는 T 개의 송신 안테나에 대해 T 개의 순환적 시프트 유닛 (922a 내지 922t) 을 포함한다. 각각의 유닛 (922) 은 P/S 컨버터 (934) 로부터 K 개의 시간-도메인 샘플을 수신하고, 송신 안테나 i에 대한 i 개의 샘플만큼 K 개의 시간-도메인 샘플의 순환적 시프트를 수행하고, K 개의 샘플을 포함하는 순환적-시프트된 변환된 심볼을 제공한다. 상세하게는, 유닛 (922a) 이 송신 안테나 (234a) 에 대해 0 샘플만큼의 순 환적 시프트를 수행하고, 유닛 (922b) 이 송신 안테나 (234b) 에 대해 1 샘플만큼의 순환적 시프트를 수행하고, 같은 방식으로, 유닛 (922t) 이 송신 안테나 (234t) 에 대해 (T-1) 샘플만큼의 순환적 시프트를 수행한다. T 개의 사이클릭 프리픽스 생성기 (936a 내지 936t) 가 유닛 (922a 내지 922t) 로부터 순환적-시프트된 변환된 심볼을 개별적으로 수신한다. 각각의 사이클릭 프리픽스 생성기 (936) 가 C-샘플 사이클릭 프리픽스를 그의 순환적-시프트된 변환된 심볼에 첨부하고 (K+C) 샘플을 포함하는 OFDM 심볼을 제공한다. 송신기 유닛 (232a 내지 232t) 에 의한 이어지는 프로세싱은 이하에서 설명한다.

도 9b는 도 9a에서 도시된 실시형태에 대한 T 개의 송신 안테나로부터의 T 개의 송신에 대한 타이밍 다이어그램을 도시한다. OFDM 심볼의 상이한 버젼이 상이한 양만큼 순환적으로 시프팅함으로써 T 개의 송신 안테나 각각에 대해 생성된다. 그러나, OFDM 심볼의 T 개의 상이한 버젼은 T 개의 송신 안테나로부터 동시에 전송된다.

도 8a, 도 8b ,및 도 9a에서 도시된 실시형태는 스티어링 다이버시티를 위한 공간 프로세싱이 수행될 수 있는 임의의 방식을 도시한다. 일반적으로, 스티어링 다이버시티를 위한 공간 프로세싱은 송신 엔티티내의 다양한 장소에서 다양한 방법으로 수행될 수도 있다. 예를 들면, 공간 프로세싱은 시간-도메인 또는 주파수-도메인에서, 디지털 회로 또는 아날로그 회로를 사용하여, OFDM 변조 전 또는 후, 및 등등의 방법으로 수행될 수도 있다.

식 (6) 및 식 (7) 은 각각의 송신 안테나에 대해 K 개의 서브대역에 걸쳐 선 형으로 변화하는 위상 시프트를 제공하는 함수를 나타낸다. 주파수 도메인에서 변조 심볼로의 선형으로 변화하는 위상 시프트의 애플리케이션은 상기 기재된 바와 같이 대응하는 시간-도메인 샘플을 딜레이시키거나 또는 순환적으로 시프팅함에 의해 달성될 수도 있다. 일반적으로, 각각의 송신 안테나에 대한 K 개의 서브대역에 걸친 위상 시프트는 빔이 서브대역에 걸쳐 급격한 대신 연속인 방식으로 변화하는 임의의 함수를 사용하여 연속적인 방식으로 변화할 수도 있다. 위상 시프트의 선형 함수는 연속 함수의 일 예에 불과하다. 연속인 변화는 서브대역에 걸친 코릴래이션의 일정 양에 의존하는 (예를 들면 채널 추정의 단순화) 단일-안테나 디바이스에 대한 성능이 열화되지 않는 것을 보장한다.

상기의 설명에서, 스티어링 다이버시티는 각각의 심볼 주기에서 각각의 서브대역에 하나의 변조 심볼의 송신에 대해 달성된다. 다중의 (S) 변조 심볼은 또한 하나의 심볼 주기에서 하나의 서브대역상으로 T 개의 송신 안테나를 통해 스티어링 다이버시티를 사용하는 R 개의 수신 안테나를 갖는 다중-안테나 수신 엔티티로 전송될 수도 있고, S ≤ min{T, R} 이다.

여기에서 기재된 스티어링 다이버시티 기술은 다양한 무선 시스템에서 사용될 수도 있다. 이러한 기술은 또한 업링크 (또는 역 (reverse) 링크) 뿐만 아니라 다운링크 (또는 포워드 링크) 에서도 사용될 수도 있다. 스티어링 다이버시티는 다중 안테나로 장비되는 임의의 엔티티에 의해 수행될 수도 있다.

스티어링 다이버시티는 다양한 방법으로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 송신 엔티티 (예를 들면 액세스 포인트 또는 사용자 단말기) 는 무선 채널에 대한 정확한 정보가 가능하지 (available) 않은 경우 수신 엔티티 (예를 들면 다른 액세스 포인트 또는 사용자 단말기) 로 송신하기 위해 스티어링 다이버시티를 사용할 수도 있다. 정확한 채널 정보는 예를 들면 피드백 채널이 오염되거나, 시스템이 열악하게 조정되거나, 채널 환경이 송신 엔티티가 시간에 대해 빔 스티어링을 사용/조정하기에 지나치게 급격하게 변화하는 경우 등과 같이 다양한 이유로 인해 불가능할 수도 있다. 급격하게 변화하는 채널 상태는 예를 들면 송신 및/또는 수신 엔티티가 높은 속도로 이동하는 것에 기인할 수도 있다.

스티어링 다이버시티는 또한 무선 시스템에서 다양한 애플리캐이션에 대해 사용될 수도 있다. 일 애플리캐이션에서, 시스템의 방송 채널이 상기 기재된 바와 같이 스티어링 다이버시티를 사용하여 송신될 수도 있다. 스티어링 다이버시티의 사용은 시스템의 무선 디바이스가 개선된 안정성을 갖고 방송 채널을 수신할 수 있도록 하여, 따라서 방송 채널의 범위를 확장시킨다. 다른 애플리캐이션에서, 패이징 채널이 스티어링 다이버시티를 사용하여 송신된다. 또한, 스티어링 다이버시티의 사용을 통해 페이징 채널에 대해 개선된 안정성 및 더 넓은 유효 범위가 달성될 수도 있다. 또 다른 애플리캐이션에서, 802.11a 액세스 포인트는 스티어링 다이버시티를 사용하여 그의 유효 범위 영역하의 사용자 단말기의 성능을 개선시킬 수 있다.

여기에 기재된 스티어링 다이버시티 기술은 다양한 수단으로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 이러한 기술은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현의 경우, 스티어링 다이버시티를 위한 공간 프 로세싱을 수행하는데 사용되는 프로세싱 유닛은 특정한 집적 회로 (ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 디지털 신호 프로세싱 디바이스 (DSPD), 프로그래머블 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로-콘트롤러, 마이크로프로세서, 여기에서 기재된 펑션 (function) 을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합의 하나 이상의 애플리캐이션으로 구현될 수도 있다.

소프트웨어 구현의 경우, 스티어링 다이버시티 기술은 여기에서 기재된 기능을 수행하는 모듈 (예를 들면, 절차 (procedure), 기능, 등) 로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드가 메모리 유닛 (예를 들면, 도 2의 메모리 유닛 (242)) 에 저장되어 프로세서 (예를 들면, 콘트롤러 (240)) 에 의해 실행될 수도 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내로 또는 프로세서 외부로 구현될 수도 있고, 이 경우 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 프로세서에 통신적으로 커플링될 수 있다.

개시된 발명의 상기 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제조 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 본 실시형태에 대한 다양한 변형들이 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 여기에서 정의된 총체적인 원리들이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 다른 실시형태로 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 보여진 실시형태로 제한되는 것이 아니라, 여기에 기재된 원리 및 새로운 특징에 일치하는 최광의 범위에 일치되기 위한 의도이다.

Claims

복수의 안테나의 복수의 주파수 서브대역상에서 송신될 입력 심볼을 획득하는 단계;

상기 주파수 서브대역 및 상기 안테나에 대한 위상-시프트된 심볼을 생성하기 위해 상기 주파수 서브대역 및 상기 안테나에 대해 선택된 위상 시프트로 각각의 안테나의 각각의 주파수 서브대역에 대한 입력 심볼을 변경시키는 단계; 및

상기 안테나에 대한 샘플의 시퀀스를 획득하기 위해 각각의 안테나의 복수의 주파수 서브대역에 대해 상기 위상-시프트된 심볼을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각각의 안테나에 대한 상기 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 선형으로 변화하는 위상 시프트를 적용시키는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 1 항에 있어어,

상기 각각의 안테나에 대한 상기 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 상이한 위상 슬로프를 적용시키는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각각의 안테나에 대한 상기 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 연속으로 변화하는 위상 시프트를 적용시키는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 안테나에 대해 선택된 펑션에 기초하여 상기 각각의 안테나에 대한 상기 주파수 서브대역에 걸쳐 연속으로 변화하는 위상 시프트를 결정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 위상-시프트된 심볼을 프로세싱하는 단계는,

상기 안테나에 대한 샘플 시퀀스를 획득하기 위해 상기 각각의 안테나의 상기 복수의 주파수 서브대역에 대한 상기 위상-시프트된 심볼에 대해 직교 주파수 분할 다중 (OFDM) 변조를 수행하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
복수의 안테나의 복수의 주파수 서브대역상에서 송신될 입력 심볼을 획득하고, 상기 주파수 서브대역 및 상기 안테나에 대해 선택된 위상 시프트로 각각의 안 테나의 각각의 주파수 서브대역에 대한 입력 심볼을 변경시켜, 상기 주파수 서브대역 및 상기 안테나에 대한 위상 시프트된 심볼을 생성하는 공간 프로세서; 및

상기 안테나에 대한 샘플 시퀀스를 획득하기 위해 각각의 안테나의 복수의 주파수 서브대역에 대해 위상-시프트된 심볼을 프로세싱하는 변조기를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 공간 프로세서는 각각의 안테나에 대한 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 선형으로 변화하는 위상 시프트를 적용시키는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 공간 프로세서는 각각의 안테나에 대한 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 상이한 위상 슬로프를 적용시키는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 공간 프로세서는 각각의 안테나에 대한 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 연속으로 변화하는 위상 시프트를 적용시키는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
복수의 안테나의 복수의 주파수 서브대역상에서 송신될 입력 심볼을 획득하는 수단;

주파수 서브대역 및 안테나에 대한 위상-시프트된 심볼을 생성하기 위해 상기 주파수 서브대역 및 상기 안테나에 대해 선택된 위상 시프트로 각각의 안테나의 각각의 주파수에 대한 입력 심볼을 변형시키는 수단; 및

상기 안테나에 대한 샘플의 시퀀스를 획득하기 위해 각각의 안테나의 복수의 주파수 서브대역에 대해 상기 위상-시프트된 심볼을 프로세싱하는 수단를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 각각의 안테나에 대한 상기 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 선형으로 변화하는 위상 시프트를 적용시키는 수단을 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 각각의 안테나에 대한 상기 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 상이한 위상 슬로프를 적용시키는 수단을 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 각각의 안테나에 대한 상기 복수의 주파수 서브대역에 걸쳐 연속으로 변화하는 위상 시프트를 적용시키는 수단을 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치
시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 데이터를 프로세싱하는 단계;

상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 일시적으로 변경함으로써 복수의 안테나에 대한 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 단계; 및

상기 복수의 안테나로부터 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 데이터를 프로세싱하는 단계는,

복수의 시간-도메인 샘플을 획득하기 위해 복수의 주파수 서브대역에 대한 복수의 입력 심볼에 대해 역 이산 푸리에 변환을 수행하는 단계; 및

상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 상기 복수의 시간-도메인 샘플의 부분을 반복하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 단계는,

상기 복수의 출력 시퀀스를 생성하기 위해 상이한 양만큼 상기 입력 시퀀스를 딜레이시키는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 단계는,

상기 복수의 출력 시퀀스를 생성하기 위해 샘플 주기의 상이한 정수만큼 상기 입력 시퀀스를 딜레이시키는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 단계는,

상기 복수의 출력 시퀀스를 생성하기 위해 샘플 주기의 상이한 부분적인 (fractional) 양만큼 상기 입력 시퀀스를 딜레이시키는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 단계는,

상이한 시간에 시작하는 상기 복수의 안테나로부터의 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 데이터를 프로세싱하는 단계는,

상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 복수의 주파수 서브대역에 대한 복수의 입력 심볼에 대해 역 이산 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 단계는,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 중간 (intermediate) 시퀀스를 획득하기 위해 상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 상이한 양만큼 순환적 시프트시키는 단계; 및

상기 시간-도메인 샘플의 개별의 출력 시퀀스를 획득하기 위해 상기 시간-도메인 샘플의 각각의 중간 시퀀스의 부분을 반복하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 입력 시퀀스를 순환적 시프트시키는 단계는,

상기 복수의 중간 시퀀스를 획득하기 위해 샘플의 상이한 정수만큼 상기 입력 시퀀스를 순환적 시프트시키는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 단계는,

동시에 시작하는 상기 복수의 안테나로부터의 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송신 방법.
시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 데이터를 프로세싱하는 변조기;

상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 일시적으로 변경함으로써 복수의 안테나에 대한 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 프로세서; 및

상기 복수의 안테나로부터 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 복수의 송신기 유닛을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 변조기는 복수의 시간-도메인 샘플을 획득하기 위해 복수의 주파수 서브대역에 대한 복수의 입력 심볼에 대해 역 이산 푸리에 변환을 수행하고, 또한 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 복수의 시간-도메인 샘플의 부분을 반복하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 복수의 출력 시퀀스를 생성하기 위해 상이한 양만큼 상기 입력 시퀀스를 딜레이시키는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 프로세서는,

상기 복수의 출력 시퀀스를 생성하기 위해 샘플 주기의 상이한 부분적 양만큼 상기 입력 시퀀스를 딜레이시키는 복수의 딜레이 유닛을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛은 상이한 시간에 시작하는 상기 복수의 안테나로부터의 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 프로세서는 시간-도메인 샘플의 복수의 중간 시퀀스를 획득하기 위해 상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 상이한 양만큼 순환적 시프트시키고, 시간-도메인 샘플의 개별 출력 시퀀스를 획득하기 위해 시간-도메인 샘플의 각각의 중간 시퀀스의 부분을 반복하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 복수의 송신기 유닛은 동시에 시작하는 상기 복수의 안테나로부터의 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 데이터를 프로세싱하는 수단;

상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 일시적으로 변경함으로써 복수의 안테나에 대한 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 수단; 및

상기 복수의 안테나로부터 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 32 항에 있어서,

상기 데이터를 프로세싱하는 수단은,

복수의 시간-도메인 샘플을 획득하기 위해 복수의 주파수 서브대역에 대한 복수의 입력 심볼에 대해 역 이산 푸리에 변환을 수행하는 수단; 및

상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 획득하기 위해 상기 복수의 시간-도메인 샘플의 부분을 반복하는 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 수단은,

상기 복수의 출력 시퀀스를 생성하기 위해 상이한 양만큼 상기 입력 시퀀스를 딜레이시키는 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 32 항에 있어서,

상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 수단은,

동시에 시작하는 상기 복수의 안테나로부터의 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 32 항에 있어서,

상기 시간-도메인 샘플의 복수의 출력 시퀀스를 생성하는 수단은,

시간-도메인 샘플의 복수의 중간 시퀀스를 획득하기 위해, 상이한 양만큼 상기 시간-도메인 샘플의 입력 시퀀스를 순환적 시프트시키는 수단; 및

시간-도메인 샘플의 개별 출력 시퀀스를 획득하기 위해 시간-도메인 샘플의 각각의 중간 시퀀스의 부분을 반복하는 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 32 항에 있어서,

상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 수단은,

동시에 시작하는 상기 복수의 안테나로부터의 상기 복수의 출력 시퀀스를 송신하는 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템에서의 장치.