KR20070043880A - Ｍｉｍｏ-ｏｆｄｍ 시스템에서 서브캐리어와 안테나 선택을위한 방법 및 장치 - Google Patents

Ｍｉｍｏ-ｏｆｄｍ 시스템에서 서브캐리어와 안테나 선택을위한 방법 및 장치 Download PDF

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필립 제이 피에트라스키
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Abstract

다입력 다출력(MIMO) 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 통신 시스템에서 무선 리소스 제어를 위한 방법 및 장치가 개시된다. 채널 메트릭이 복수의 송신 안테나들 각각마다 계산된다. 서브캐리어는 각 송신 안테나의 채널 메트릭에 따라 각 송신 안테나에 할당된다. 그 할당된 서브캐리어를 이용하여 신호가 각 안테나에서 송신된다. 각 서브캐리어의 적응 변조 및 코딩, 그리고 송신 전력 제어가 채널 메트릭에 따라 추가 수행될 수 있다. 전력 제어는 안테나별로 또는 서브캐리어별로 수행될 수 있다. 전력 제어를 수행함에 있어서, 한 서브세트의 송신 안테나들이 선택될 수 있고, 그 선택된 안테나들에만 워터포링이 적용될 수 있다. 워터포링은 채널 응답 대신에 SNR에 기초할 수 있다.

Description

ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭ 시스템에서 서브캐리어와 안테나 선택을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SUBCARRIER AND ANTENNA SELECTION IN MIMO-OFDM SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에서 복수의 안테나를 이용하여 데이터 스트림을 송신하는 것에 관한 것이다.
OFDM은 데이터를 복수의 소형 스트림으로 분할하여 각각의 스트림을, 전체 가용 송신 대역폭보다 작은 대역폭을 갖는 서브캐리어를 이용하여 송신하는 데이터 송신 방식이다. 도 1은 OFDM에서의 직교 서브캐리어를 나타내는 그래프이다. OFDM의 효율은 서로 직교하는 이들 서브캐리어를 선택하는 것에 좌우된다. 다시 말해, 서브캐리어들은 각각 전체 사용자 데이터의 일부를 전달하면서 서로 간섭하지 않는다.
OFDM 시스템은 다른 무선 통신 시스템을 능가하는 장점을 갖는다. 사용자 데이터를 상이한 서브캐리어들에 의해 전달되는 스트림으로 분할하는 경우, 각 서브캐리어에 실리는 유효 데이터 레이트는 훨씬 더 작다. 이에, 심볼 듀레이션은 훨씬 더 크다. 심볼 듀레이션이 크면 더 큰 지연 확산을 견딜 수 있다. 다시 말해, 그것은 다중 경로(multipath)에 의해 심각할 정도로 영향을 받지 않는다. 그렇기 때문에, OFDM 심볼은 다른 무선 통신 시스템에서의 통상적인 지연 확산을 견딜 수 있으며, 다중 경로 지연으로부터 복구하는데 있어 복잡한 수신기 설계를 필요로 하지 않는다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 데이터 스트림을 복수개의 병렬 송신 스트림(parallel transmission stream)으로 분할하여도 기본적인 사용자 데이터 레이트는 여전히 동일하게 유지된다. 각각의 심볼 듀레이션이 비례적으로 상승하기 때문에, 어떤 지연 확산은 비례적으로 더 작다. 실제 수행에서는 서브캐리어의 수가 16개 내지 2,048개이다.
OFDM의 또 다른 장점은 송신기 및 수신기에서의 직교 서브캐리어의 생성이 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform) 및 고속 푸리에 변환(FFT) 엔진을 이용해 이루어질 수 있다는 것이다. IFFT와 FFT 수행이 잘 알려져 있기 때문에, OFDM은 용이하게 수행될 수 있으며 복잡한 수신기를 필요로 하지 않는다.
도 3은 예시적인 OFDM 송신기 및 수신기의 블록도이다. 송신기 및 수신기의 중심부는 IFFT와 FFT 블록이다. IFFT 및 FFT 연산은 수학적으로 거의 동일하다. 그렇기 때문에, 통상 IFFT와 FFT 연산 양쪽 모두에 단일 계산 엔진을 이용한다.
OFDM이 제공하는 혜택(즉, 간단한 수행, 큰 지연 확산에 대한 내성, 및 스펙트럼의 효율적인 사용)에 있어서, OFDM은 오늘날 양호한 무선 송신 방식들 중 하나 이다. OFDM은 802.11a 등의 WLAN 에어 인터페이스(air interface), 802.16 등의 WMAN에 이용되며, 많은 무선 통신 표준들의 부분이다.
다입력 다출력(MIMO : Multiple-Input Multiple-Output)은 송신기와 수신기 양쪽에 1개를 초과한 안테나를 채용하는 무선 송수신 방식의 형태를 지칭한다. 도 4는 그러한 MIMO 송신기 및 수신기를 나타내고 있다. MIMO 시스템은 공간 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱을 이용하고 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시키며 처리율을 높인다.
주로 2가지 형태의 MIMO 시스템이 있다. MIMO 시스템의 한 형태는 MIMO로 병렬 송신을 이용함으로써 송신 데이터 레이트를 최대화한다. 이러한 형태의 MIMO 방식의 예가 BLAST 시스템이다. 이러한 형태의 시스템에서는 데이터 스트림을 복수의 병렬 스트림으로 분할하여 에어 인터페이스를 통해 동시에 보낸다. 연속적인 간섭 소거기(SIC : Successive Interference Canceller) 형태의 검출기를 이용하여, 수신기는 모든 병렬 스트림들을 분리하고 수집한다. 이에, 에어 인터페이스를 통한 유효 데이터 레이트가 높아진다.
또 다른 형태의 MIMO 시스템은 공간 시간 코딩(STC : Space-Time Coding)이다. STC 시스템은 훨씬 많은 수의 로버스트한(robust) 링크를 제공하여 더 높은 신호 성상도(constellation)를 지원할 수 있다. 다시 말해, STC는 시그널링 오더(signaling order)를 높여 에어 인터페이스를 통한 데이터 레이트를 높임으로써 에어 인터페이스를 통한 유효 데이터 레이트를 상승시킨다. 2X2 MIMO를 위한 STC의 예가 소위 알라무티 코드(Alamouti code)이다.
OFDM의 효율을 높이기 위한 기술들 중 하나가 "워터포링"(waterpouring)이며, 워터포링은 OFDM에서의 각각의 서브캐리어의 송신 전력을 선택하는 방법을 지칭한다. 도 5는 통상의 워터포링 프로세스를 나타내고 있다. 송신기는 채널 추정을 취득하고(단계 1), 그것을 인버트하며(단계 2), 전체 송신 전력에 도달할 때까지, 최저점에서부터 시작하는 대응하는 서브캐리어에 전력을 할당한다(단계 3). 워터포링을 수행하기 위해서는 송신 대역에 걸친 채널 이득 정보가 송신기에 알려져 있어야 한다. 수신기는 채널 추정 정보를 폐쇄 루프 방식으로 송신기에 다시 보낼 수 있으며, 즉 송신기는 다른 측으로부터 수신된 신호로부터 채널을 추론할 수 있다.
도 6은 데이터를 병렬로 변환하여 복수의 안테나를 통해 송신하는 VBLAST 등의 종래 기술의 MIMO 시스템의 블록도이다.
도 7과 도 8은 송신 전력, 또는 변조 및 코딩 방식을 안테나별로 제어하기 위한 종래 기술의 방식을 나타내고 있다. 종래 기술에서는, 송신 전력, 또는 변조 및 코딩 방식이 평균 채널 이득 또는 기타 메트릭(metric)에 따라 결정된다. 이 방식은 송신기로 하여금, 각 송신 안테나에 대해 수신기에서 확인되는 채널 응답에 기초하여 송신 전력, 또는 변조 및 코딩 방식을 서로 다른 안테나들에 상이하게 할당하게 함으로써, 융통성을 도입한다.
도 9는 PARC(Per Antenna Rate Control)라고 알려진, CDMA 기반의 시스템에서의 동작을 위한 종래 기술의 시스템의 블록도이다. 이 방식은 통상적인 임의의 CDMA 시스템처럼, 각 안테나로부터의 완전 송신 대역폭을 이용하여 송신한다. 종래 기술의 시스템들은 PARC 방식으로 처리할 뿐이며, OFDM에서 이용 가능한 서브캐리 어 레벨 리소스 할당을 이용하지 않기 때문에 OFDM 적용에 적합하지 않다.
도 10은 S-PARC(Selective Per Antenna Rate Control)라고 부르는, 또 다른 종래 기술의 시스템의 블록도이다. 이 방식은 통상의 임의의 CDMA 시스템처럼, 각각의 안테나로부터의 완전 송신 대역폭을 이용하여 송신한다.
종래 기술의 시스템들은 OFDM에서 가능한 서브캐리어 레벨 리소스 할당을 이용할 수 없다. 종래 기술의 시스템은 수신기가 각각의 송신 안테나로부터 확인하는 대역에 걸친 평균 이득에 따라, 각 안테나 송신에 대해 송신 전력을 조절한다. 이에, 종래 기술의 시스템들은 서브캐리어 레벨 리소스 제어를 이용할 수 있는 OFDM에 적합하지 않다.
본 발명은 MIMO-OFDM 시스템에서의 무선 리소스 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 채널 메트릭이 복수의 송신 안테나들 각각마다 계산된다. 서브캐리어가 각 송신 안테나의 채널 메트릭에 따라 각 송신 안테나에 할당된다. 할당된 서브캐리어를 이용하여 신호가 각 안테나에서 송신된다. 각 서브캐리어의 적응 변조 및 코딩, 그리고 송신 전력 제어는 채널 메트릭에 따라 추가 수행될 수 있다. 전력 제어는 안테나별로 또는 서브캐리어별로 수행될 수 있다. 전력 제어를 수행함에 있어서, 한 서브세트의 송신 안테나들이 선택될 수 있고, 그 선택된 안테나들에만 워터포링이 적용될 수 있다. 워터포링은 채널 응답 대신에 SNR에 기초할 수 있다. 서브캐리어 레벨 리소스 제어 및 전력 제어를 이용함으로써, 시스템을 최적화하고 실제 처리율과 링크 마진을 상승시키기 위한 융통성이 한 차원 더해진다.
도 1은 OFDM에서의 직교하는 서브캐리어들을 나타내는 그래프이다.
도 2는 데이터 스트림을 복수의 병렬 송신 스트림들로 분할하는 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 OFDM 송신기 및 수신기의 블록도이다.
도 4는 종래 기술의 MIMO 시스템의 블록도이다.
도 5는 워터포링 프로시저를 나타내는 도면이다.
도 6은 종래 기술의 MIMO 시스템의 블록도이다.
도 7은 MIMO 시스템에서 송신 전력을 제어하기 위한 종래 기술의 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 MIMO 시스템에서의 적응 변조 및 코딩을 위한 종래 기술의 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 종래 기술의 PARC 방식을 수행하는 송신기의 블록도이다.
도 10은 종래 기술의 S-PARC 방식을 수행하는 송신기의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 서브캐리어의 할당을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.
도 13은 AMC를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 워터필링(waterfilling) 변화를 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.
도 16은 본 발명에 따른 워터포링 기술의 적용을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 SNR 기반의 워터포링 기술의 적용을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM 통신 시스템에서의 서브캐리어 및 안테나 선택을 위한 프로세스의 흐름도이다.
전체에 걸쳐 같은 도면 표기 부호가 같은 요소를 나타내는 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
이하, OFDM 및 MIMO의 기능을 완전하게 이용하기 위하여, 안테나 선택, 변조 차수, 코딩 방식, 송신 전력 레벨 등과 함께, 서브캐리어 레벨 리소스 할당을 이용하는 것과 관련한 본 발명의 양호한 실시예들을 설명한다.
본 발명은 무선 송수신 유닛(WTRU : Wireless Transmit/Receive Unit) 및 기지국 양쪽에서 수행될 수 있다. 용어 "WTRU"는 사용자 장비, 이동국, 고정형이나 이동형 가입자 유닛, 페이저, 또는 무선 환경에서 동작 가능한 임의의 다른 형태의 장치를 포함하나, 이들에 한정되지는 않는다. 용어 "기지국"은 노드 B, 사이트 컨트롤러, 액세스 포인트, 또는 무선 환경에서의 임의의 다른 형태의 인터페이싱 장치를 포함하나, 이들에 한정되지는 않는다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 서브캐리어 레벨 리소스 할당을 나타내는 도면이다. 채널 메트릭이 각 송신 안테나마다 계산되고, 그 채널 메트릭에 따라, 서브캐리어가 선택되어 각 송신 안테나에 할당된다. 각 송신 안테나에는 서브 캐리어 전체가 할당되거나, 한 서브세트의 서브캐리어들이 할당되거나, 아무것도 할당되지 않는다. 각 송신 안테나에 할당된 서브세트의 서브캐리어들은 그러한 융통성이 바람직하다면 서로 구별될 수 있거나, 또는 간소함을 위해 같을 수 있다. 이에, 보다 좋은 링크 마진 대 보다 좋은 처리율 간을 절충하는데 융통성을 갖게 되어 리소스 할당에 더 많은 융통성이 허용된다.
모든 MIMO 채널이 동일하게 반응하지 않아서 일부 채널이 다른 채널보다 더 많이 손상되거나 페이딩되며, 채널 응답이 시변적 반응이고 주파수 선택적이기 때문에, 모든 안테나를 통해 모든 서브캐리어를 송신하는 것이 최적이지 않다. 일정한 평균 송신 전력에 대해 충분한 품질을 갖는 채널을 통해 한 세트의 서브캐리어들이 송신되는 경우에 보다 좋은 전체 링크 품질이 달성될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 송신기(100)의 블록도이다. 송신기(100)는 복수의 안테나(102), 직렬-병렬 컨버터(104), 채널 추정기(106), 서브캐리어 변조 유닛(108), 및 컨트롤러(110)를 포함한다. 직렬 입력 데이터는 복수의 병렬 데이터 스트림들로 변환된다. 각각의 데이터 스트림은 서브캐리어 변조 유닛(108)에 의해변조되어 전송을 위해 각 송신 안테나(102)에 포워딩된다.
채널 추정기(106)는 측정치 또는 품질 지표로부터 각 송신 안테나(102)마다 채널 메트릭을 계산한다. 채널 메트릭은 개방 루프 방식으로 송신기(100)에 의해 추정될 수 있거나, 또는 폐쇄 루프 방식으로 다른 통신 개체로부터 보고될 수 있다. 개방 루프의 경우, 채널 추정기(106)는 수신된 신호로부터 채널 추정을 수행하고, 폐쇄 루프의 경우, 송신기(100)로부터 통신 신호를 수신하는 통신 개체는 채널 추정을 수행한 다음 그것을 다시 송신기(100)에 보고한다.
각각의 데이터 스트림은 컨트롤러(110)로부터의 출력 신호에 따라 서브캐리어 변조 유닛(108)에 의해 변조된다. 컨트롤러(100)는 각 안테나(102)의 채널 메트릭에 따라 각 송신 안테나(102)에 대해 전체 서브캐리어들을 선택하거나, 서브캐리어들의 서브세트를 선택하거나, 또는 아무것도 선택하지 않는다. 예컨대, 채널 이득이 채널 메트릭으로서 이용된다면, 컨트롤러(110)는 미리 정해진 임계치를 초과하는 서브캐리어들을 선택한다. 각 안테나에는 상이한, 동일한 또는 중복되는, 서브캐리어들의 세트가 할당될 수 있다.
선택적으로, 송신기(100)는 적응 변조 및 코딩(AMC : Adaptive Modulation and Coding), 그리고 전력 제어를 송신 안테나별로 추가 수행할 수 있다. 송신기(100)는 각 송신 안테나마다 AMC 유닛(112) 및/또는 이득 장치(114)를 포함하고, 각 송신 안테나(102)의 채널 메트릭에 따라, 송신 안테나의 송신 전력(안테나별 송신 제어) 및/또는 변조 차수/코딩 레이트를 조절한다.
도 13은 각 송신 안테나마다의 AMC 방식을 나타내고 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 상이한 변조 차수 또는 코딩 레이트가 각 송신 안테나(102)의 채널 메트릭에 따라 각 송신 안테나(102)에 적용될 수 있다. AMC 유닛(112)은 컨트롤러(110)로부터의 제어 신호에 따라 각 송신 안테나(102)에 대해 데이터 스트림에 적용되는 변조 차수 및/또는 코딩 레이트를 조절한다.
각 송신 안테나마다의 송신 전력 레벨은 컨트롤러(110)로부터의 제어 신호에 따라 이득 장치(114)에서 조절된다. 송신 전력 제어는 개방 루프 또는 폐쇄 루프 중 하나일 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예의 블록도이다. 송신기(110)는 제1 실시예의 요소들 외에, 각 데이터 스트림을 송신 안테나(102)에 매핑하는 맵퍼(mapper)(118)를 더 포함한다. 맵퍼(118)는 송신 안테나(102)를 선택하고, 컨트롤러(110)로부터의 제어 신호에 따라 각 데이터 스트림을 송신 안테나(102)에 교차 접속시킨다(cross-connect).
이 실시예에서, MIMO 방식은 보고된 또는 추정된 품질 지표 또는 측정치를 이용하여 계산될 수 있는 메트릭에 기초하여 전송을 위한 하나 이상의 안테나들을 선택하며, 또한 이 방식은 전송을 위해 모든 가용 서브캐리어들을 선택하거나 한 서브세트의 서브캐리어들을 선택한다. 다시 말해, 이 방식은 최상 안테나, 즉 한 세트의 안테나들과 서브캐리어의 조합을 선택한다. 서브세트 또는 서브캐리어는 그러한 융통성이 바람직하다면 각 안테나마다 구별될 수 있거나, 또는 간소함을 위해 강제로 동일할 수 있음에 주목해야 한다. 이에, 시스템 오퍼레이터는 보다 좋은 링크 마진 대 보다 좋은 처리율 사이를 절충하는데 융통성을 가질 수 있어, 스케쥴링 시에 리소스 할당에 더 많은 융통성이 허용된다. 개방 루프 또는 폐쇄 루프 양 방식을 이용할 수 있다.
모든 MIMO 채널이 동일하게 반응하지 않기 때문에, 일부는 다른 것보다 더 많이 손상 또는 페이딩되거나, 다른 채널에 대한 불리한 상관을 나타낸다. 이 반응은 시변적이고 주파수 선택적인 반응이다. 이에, 모든 채널에서 모든 서브캐리어를 송신하는 것이 최적이지 않다. 보다 좋은 링크 품질은 한 세트의 서브캐리어가 임 의의 적용 가능한 전력 스펙트럼 밀도 요건 내에서 일정한 평균 트랜싯(transit) 전력에 대해 보다 좋은 품질의 채널을 통해 송신되는 경우에 달성될 수 있다.
본 실시예는 각각의 MIMO 채널과 각각의 OFDM 서브캐리어(채널)의 품질이 일반적으로 상이하고 시변적임을 인식하고, 다이버시티/용량 장점이 그 채널들의 지능적인 이용에 의해 취득될 수 있음을 인식한다. 채널 품질은 송신기에 시그널링되거나, 송신기에 의해 추정될 수 있다. 일부 수행에서의 복잡성 및 규제는 안테나/주파수 융통성을 제한할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 송신기(100)는 각 서브캐리어마다 송신 전력 제어를 추가 수행한다. 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신기(100)의 블록도이다. 송신기(100)는 제1 실시예의 요소들 외에, 각 송신 안테나(102)마다 서브캐리어 TPC 유닛(116)을 더 포함한다.
서브캐리어 TPC 유닛(116)은 컨트롤러(110)로부터의 제어 신호에 따라 각 서브캐리어마다 송신 전력 레벨을 조절한다. 서브캐리어 레벨 송신 전력 제어는, 다른 기술도 사용될 수 있지만 워터포링 기술인 것이 좋다. 각 서브캐리어의 송신 전력 레벨은 각 서브캐리어에 대한 채널 응답에 따라 조절된다. 이에, 송신 대역에 걸친 송신 전력 레벨은 각 서브캐리어마다 또는 서브캐리어들의 그룹마다 다르다.
워터포링 알고리즘은 모든 안테나 그리고 모든 서브캐리어에 걸쳐 동작하여, 각 서브캐리어마다 송신 전력 레벨을 조절하는 것이 양호하다. 그러나, 이것은 때때로 바람직하지 않다. N개의 송신 안테나와 M개의 수신 안테나의 전체 세트를 사 용하는 경우, 수신기의 복잡성은 통상 M4N4에 비례한다. 다시 말해, 수신기의 복잡성은 송신기 및 수신기에 있는 안테나의 수에 영향을 받는다. 게다가, 모든 안테나 신호가 바람직한 채널 상태를 겪지 않는 경우도 종종 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 전술한 워터포링 기술에 대한 개선이다. 이 실시예에 따르면, 전송을 위해 한 서브세트의 송신 안테나들이 선택되고, 워터포링은 선택된 송신 안테나에만 적용된다. 도 16은 각 송신 안테나의 채널 응답에 따른 송신 안테나의 선택을 나타내고 있다. 도 16에서는 안테나들(102a, 102c, 102d)이 전송을 위해 선택되고, 안테나(102b)가 전송으로부터 배제된다. 안테나(102a, 102c, 102d) 등의, 한 서브세트의 안테나들이 선택된 후에, 워터포링 기술, 또는 대안적 기술이 그 선택된 송신 안테나들에 적용될 수 있다.
송신 안테나(102)의 수는 합리적인 개수로 유지되며, (미리 정해질 수 있고), 수신기의 복잡성을 낮게 한다. 동시에, 최상의 안테나 조합을 선택하여 전체 성능이 유지된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 워터포링은 채널 응답 대신에, SNR에 기초해서 수행된다. 이 기술은 각 서브캐리어에 존재하는 잡음 레벨의 충격을 고려한다. 통상적으로, 배경 잡음은 화이트 잡음으로서 취급된다. 다시 말해, 배경 자음은, 모든 서브캐리어에 대해 동일한 레벨인 것으로 가정된다. 통상, 이러한 가정이 무면허 대역에서는 정확하지 않다. 무면허 대역에서는 다른 송신이 그 송신 대역 내의 서브캐리어들의 부분과 중첩될 수 있고, 수신된 신호는 채널 응답과 무관 하게 실질적으로 상이한 간섭 레벨에 종속될 수 있다. 이에, SNR은 SIR(신호 대 간섭비), 또는 SINR(신호 대 간섭 잡음비) 등의 다른 간섭/잡음/신호 측정치를 이용할 수 있음에도, 각 서브캐리어에 대해 또는 서브캐리어들의 그룹에 대해 더 좋은 메트릭을 제공할 수 있다. 배경 잡음 레벨이 스펙트럼의 상이한 부분에 대해 실질적으로 다를 수 있어, 양호한 솔류션은 플랫 잡음 스펙트럼을 가정하는 것과 다를 수 있다.
도 17은 SNR 기반의 워터포링 방식을 나타내고 있다. 도 17은 OFDM 스펙트럼에 대한 채널 응답 및 SNR 모두를 도시하고 있다. 서브캐리어가 선택되고, 송신 전력이 그 SNR에 따라 할당된다. 워터포링이 채널 응답에 기초하는 도 16과 비교해서, 도 17에서는 일부 서브캐리어들이 새롭게 추가되고 일부는 제거된다. 본 실시예는 스펙트럼을 걸친 배경 잡음 레벨이 채널 응답과 함께 변하는 경우에 높은 성능을 보다 잘 조정하여 유지한다.
도 18은 MIMO-OFDM 통신 시스템에서의 서브캐리어와 안테나 선택을 위한 프로세스(200)의 흐름도이다. 복수의 송신 안테나들 각각마다의 채널 메트릭이 취득된다(단계 202). 각 안테나의 채널 메트릭에 따라 서브캐리어가 각 안테나에 할당된다(단계 204). 할당된 서브캐리어를 이용하여 메시지가 각 안테나에서 송신된다(단계 206). AMC가 안테나별로, 서브캐리어 또는 서브캐리어의 그룹별로 수행될 수 있다. 전력 제어가 안테나별로 또는 서브캐리어별로 수행될 수 있다. 서브캐리어별로 전력 제어를 수행함에 있어서, 한 서브세트의 송신 안테나들이 선택되고 그 선택된 안테나들에만 워터포링이 적용될 수 있다. 워터포링은 채널 응답 대신에 SNR 에 기초할 수 있다.
도 12, 도 14 및 도 15의 요소들은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 단일 집적 회로(IC), 다중 IC, 개별 구성요소, 또는 IC와 개별 구성요소의 조합을 이용해서 구현될 수 있다.
본 발명의 특징 및 요소들을 양호한 실시예들에서 특정 조합으로 설명하였지만, 각 특징 또는 요소는 그 양호한 실시예들의 다른 특징 및 요소들 없이 단독으로, 또는 본 발명의 다른 특징 및 요소와 함께, 또는 이들 없이 다양한 조합으로 이용될 수 있다.

Claims (30)

  1. 다입력 다출력(MIMO : Multiple-Input Multiple-Output) 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템을 위한 방법에 있어서,
    복수의 송신 안테나들 각각마다 채널 메트릭을 취득하는 단계와;
    각 안테나의 상기 채널 메트릭에 따라 각 안테나에 서브캐리어를 할당하는 단계로서, 상기 서브캐리어의 잠재적(potential) 할당은 모든 서브캐리어가 아닌 것인 상기 각 안테나에 서브캐리어를 할당하는 단계와;
    상기 할당된 서브캐리어를 이용하여 각 안테나에서 신호를 송신하는 단계
    를 포함하는, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각 안테나마다 적응 변조 및 코딩(AMC : Adaptive Modulation and Coding)을 수행하는 단계를 더 포함하는, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 AMC는 안테나별로 수행되는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 AMC는 서브캐리어별로 더 수행되는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 AMC는 서브캐리어들의 그룹별로 수행되는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 할당된 서브캐리어의 안테나별 전력 제어를 적용하는 단계를 더 포함하는, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 각 서브캐리어의 송신 전력은 상기 채널 메트릭에 따라 조절되는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 한 서브세트의 송신 안테나들을 선택하는 단계로서, 이 단계에 의하여 그 선택된 송신 안테나들에 대해서만 각 서브캐리어의 송신 전력을 조절하는 것인 상기 한 서브세트의 송신 안테나들을 선택하는 단계를 더 포함하는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 선택된 안테나의 수는 미리 정해지는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 채널 메트릭은 신호 대 잡음비(SNR)인 것인, MIMO- OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 채널 메트릭은 채널 응답인 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서, 한 서브세트의 송신 안테나들을 선택하여, 그 선택된 송신 안테나들에 대해서만 서브캐리어를 할당하는 단계를 더 포함하는, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 채널 메트릭은 상기 송신기에 의해 개방 루프 방식으로 추정되는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 채널 메트릭은 폐쇄 루프 방식으로 상기 송신기에 보고되는 것인, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  15. 제1항에 있어서, 데이터 스트림을 안테나에 매핑하여 교차 접속시키는 단계를 더 포함하는, MIMO-OFDM 통신 시스템을 위한 방법.
  16. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에서 신호를 송신하기 위한 송신기에 있어서,
    복수의 송신 안테나들과;
    복수의 송신 안테나들 각각마다의 채널 메트릭을 취득하기 위한 채널 추정기와;
    각 안테나의 상기 채널 메트릭에 따라 각 안테나에 서브캐리어를 할당하기 위한 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 서브캐리어의 잠재적(potential) 할당은 모든 서브캐리어가 아닌 것인, OFDM 통신 시스템에서 신호를 송신하기 위한 송신기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는 각 안테나마다 적응 변조 및 코딩(AMC : Adaptive Modulation and Coding)을 수행하는 것인 송신기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 AMC는 안테나별로 수행되는 것인 송신기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 AMC는 서브캐리어별로 수행되는 것인 송신기.
  20. 제17항에 있어서, 상기 AMC는 서브캐리어들의 그룹별로 수행되는 것인 송신기.
  21. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 할당된 서브캐리어의 안테나별 전력 제어를 수행하는 것인 송신기.
  22. 제16항에 있어서, 각 서브캐리어의 송신 전력은 상기 채널 메트릭에 따라 조절되는 것인 송신기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 컨트롤러는 한 서브세트의 송신 안테나들을 선택하여 그 선택된 송신 안테나들에 대해서만 각 서브캐리어의 송신 전력을 조절하는 것인 송신기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 선택된 송신 안테나들의 수는 미리 정해지는 것인 송신기.
  25. 제22항에 있어서, 상기 채널 정보는 신호 대 잡음비(SNR)인 것인 송신기.
  26. 제22항에 있어서, 상기 채널 정보는 채널 응답인 것인 송신기.
  27. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는 한 서브세트의 송신 안테나들을 선택하여, 그 선택된 송신 안테나들에 대해서만 서브캐리어를 할당하는 것인 송신기.
  28. 제16항에 있어서, 상기 채널 정보는 상기 송신기에 의해 개방 루프 방식으로 추정되는 것인 송신기.
  29. 제16항에 있어서, 상기 채널 정보는 폐쇄 루프 방식으로 상기 송신기에 보고되는 것인 송신기.
  30. 제16항에 있어서, 데이터 스트림을 안테나에 매핑하고 교차 접속시키기 위한 맵퍼(mapper)를 더 포함하는 송신기.
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