KR20070086976A

KR20070086976A - 다중셀 무선 네트워크들에서의 협력적 ｍｉｍｏ

Info

Publication number: KR20070086976A
Application number: KR1020077015587A
Authority: KR
Inventors: 마뉴앙 센; 구안빈 싱; 휴이 류
Original assignee: 아답틱스, 인코포레이티드
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-08-27
Also published as: IL183174A0; TW201244405A; US20080260064A1; EP1825607A4; JP5726105B2; AU2005314049B2; CA2586082C; US20060120477A1; CN101095296B; WO2006063138A3; CN101095296A; JP2012147447A; JP2014099864A; CA2586082A1; TWI383603B; JP5726280B2; JP5139810B2; US20090161605A1; AU2005314049A1; TWI459743B

Abstract

다중셀 무선 네트워크에서 협력적 다중입력 다중출력(MIMO) 전송 동작들을 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법하에서, 두 개 이상의 기지국들로부터의 안테나 요소들은 하나 이상의 단말기들에 및 단말기들로부터 MIMO 전송들을 전송 및 수신하기 위하여 사용된 증대된 MIMO 안테나를 형성하기 위해 사용된다. 협력적 MIMO 전송 방법은 증가된 용량 및 시스템 성능에 대한 보다 높은 차원의 공간 시간 주파수 처리를 지원한다.

협력적 MIMO, OFDMA MIMO, 공간-시간 코딩, 안테나 구동 신호

Description

다중셀 무선 네트워크들에서의 협력적 ＭＩＭＯ{Cooperative MIMO in multicell wireless networks}

본 발명은 통신 시스템들 분야, 특히 본 발명은 다중셀 무선 네트워크에서 MIMO 동작들을 수행하기 위한 기술들에 관한 것이다.

고속 무선 서비스들이 요구에 따라 증가함에 따라, 보장된 품질의 서비스들(QoS)을 유지하면서 보다 높은 데이터 속도들을 가진 많은 가입자들을 수용하기 위하여 대역폭당 많은 처리량이 필요하다. 포인트 투 포인트 통신들에서, 전송기 및 수신기 사이의 달성할 수 있는 데이터 속도는 이용할 수 있는 대역폭, 전파 채널 조건들, 및 수신기에서 노이즈와 간섭 레벨들에 의해 제한된다. 기지국이 다중 가입자들과 통신하는 무선 네트워크들에서, 네트워크 능력은 스펙트럼 리소스가 분배되는 방식 및 채널 조건들 및 모든 가입자들의 노이즈와 간섭 레벨들에 따른다. 현재 기술 상태에서, 다중 액세스 프로토콜들, 예를 들어 시분할 다중 액세스(TDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 코드분할 다중 액세스(CDMA)는 가입자들의 데이터 속도 요구들에 따라 가입자들 사이에서 이용 가능한 스펙트럼을 분배하기 위하여 사용된다. 채널 페이딩 조건들, 간섭 레벨들, 및 QoS 요구들 같은 다른 중요한 제한 인자들은 일반적으로 무시된다.

신뢰할 수 있는 무선 전송을 달성하는 것을 어렵게 하는 근본적인 현상은 시변 다중경로 페이딩이다. 다중경로 페이딩 채널에서 품질 증가 또는 에러율 감소는 극히 어려울 수 있다. 예를 들어, 비다중경로 환경에서 통상적인 노이즈 소스 및 다중경로 페이딩 사이에서 다음 비교를 고려하자. 부가적인 화이트 가우스 노이즈(AWGN)를 가지는 환경들에서, 10^-2 내지 10^-3의 유효 비트 에러율(BER)을 감소시키기 위하여 통상적인 변조 및 코딩 방법들을 사용하여 단지 1db 또는 2db 높은 신호 대 노이즈 비율(SNR)을 요구할 수 있다. 그러나 다중경로 페이딩 환경에서 동일한 감소의 달성은 SNR에서 10db까지의 개선을 요구할 수 있다. SNR 개선은, 이것이 다음 세대 광대역 무선 시스템들의 요구들에 반하기 때문에, 간단히 보다 높은 전송 전력 또는 부가적인 대역폭을 제공하여 달성될 수 없다.

다중경로 페이딩을 감소시키기 위한 한 세트의 기술들은 신호 다이버시티 방법을 사용하는 것이고, 여기서 결합된 신호는 독립적으로 채널들을 페이딩하여 달성된다. 공간 다이버시티 방법하에서, 다중 안테나들은 신호를 수신 및/또는 전송하기 위하여 사용된다. 안테나 간격은 각각의 안테나에서 페이딩이 독립적(코히어런스 거리)이어야 한다. 주파수 다이버시티 방법하에서, 신호는 몇몇 주파수 대역들(코히어런스 BW)에서 전송된다. 시간 다이버시티 방법에서, 신호는 다른 시간 슬롯들(코히어런스 시간)에서 전송된다. 채널 코딩과 인터리빙은 시간 다이버시티를 제공하기 위하여 사용된다. 분극 다이버시티 방법하에서, 다른 극성을 가진 두 개의 안테나들은 수신 및/또는 분할을 위하여 사용된다.

공간 다이버시티는 현대 무선 통신 시스템들에 일반적으로 사용된다. 공간 다이버시티를 달성하기 위하여, 수신기 및/또는 전송기에서 안테나 어레이들을 이용한 공간 처리가 수행된다. 오늘날까지 개발된 많은 방법들에서, 다중입력 다중출력(MIMO) 및 빔형성 두 가지가 가장 잘 연구되었고 무선 네트워크의 능력 및 성능을 증가시키는데 효과적인 것으로 증명되었다(예를 들어, Ayman F. Naguib, Vahid Tarokh, Nambirajan SesHadri, A. Robert Calderbank에 의한 1998년 10월 IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 16권, 8번 1459-1478 페이지에서 "A Space-Time Coding Modem for High-data-Rate Wireless Communications" 참조). 블록 시간 불변 환경에서, Nt 전송 안테나들 및 Nr 수신 안테나들이 장착된 시스템에서, 잘 설계된 공간 시간 코딩된(STC) 시스템들은 최대 Nr*Nt의 다이버시티를 달성할 수 있다. STC의 통상적인 예들은 공간 시간 트렐리스 코드들(STTC)(예를 들어, V. Tarokh, N. Seshadri and A.R.Calderbank에 의한 1998년 3월 IEE Trans. Inform. Theory, 44:744-765의 "Space-time codes for high data rate wireless communication:performance criterion and code construction" 참조) 및 직교 설계로부터의 공간 시간 블록 코드들(STBC-OD)(V.Tarokh, H.Jafarkhani, and A.R.Calderbank에 의한 1999년 7월 IEEE Trans. Inform. Theory, 45:1456-1467에서 "Space-time block codes from orthogonal designs")을 포함한다.

MIMO 시스템의 용량 및 능력이 그 차원(즉, Nt 및 Nr) 및 안테나 요소들 사이의 상관관계에 따르기 때문에, 보다 큰 크기 및 보다 확산된 안테나 어레이들이 바람직하다. 다른 한편, 비용들 및 물리적 제한들은 실제로 과도한 안테나 어레이들의 사용을 금한다.

다중셀 무선 네트워크에서 협력적 다중입력 다중출력(MIMO) 전송 동작들을 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 일실시예에서, 두 개 이상의 기지국들로부터의 안테나 요소들은 하나 이상의 단말기들에 및 단말기들로부터 MIMO 전송들을 전송 및 수신하기 위하여 사용된 증대된 MIMO 안테나 어레이를 형성하기 위하여 사용된다.

본 발명은 특정 실시예들로 본 발명을 제한하는 것이 아니고 설명 및 이해를 위한 하기 본 발명의 다양한 실시예들의 첨부 도면으로부터 제공된 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.

도 1은 다중 기지국들로부터 안테나 요소들이 보다 높은 차원 MIMO 트랜스시버 어레이를 형성하기 위하여 증대되는 다중셀 시나리오를 도시하는 도면.

도 2는 MIMO 시스템들의 능력을 모델링하기 위하여 사용된 일반적인 채널 매트릭스(H)를 도시하는 도면.

도 3은 다수의 전송 안테나들에 관련하여 MIMO 시스템의 용량 증가를 도시하는 도면.

도 4a는 두 개의 기지국들로부터 안테나 어레이들이 하나의 단말기에 다운링크 신호들을 전송하기 위하여 협력적 MIMO 전송에 사용되는 협력적 MIMO 아키텍쳐 를 도시하는 도면.

도 4b는 증대된 안테나 어레이에 의해 수신된 업링크 신호들을 전송 및 처리하기 위하여 사용된 도 4a의 협력적 MIMO 아키텍쳐의 측면들을 도시하는 도면.

도 5는 하나의 단말기에 대해서는 MIMO 전송을 하고 다른 단말기에 대해서는 공간 널링(nulling)을 수행하기 위해 빔형성이 사용되는, 도 4a의 협력적 MIMO 아키텍쳐에 대한 확장을 도시하는 도면.

도 6은 공동 인코딩 및 디코딩을 동시에 사용하는 두 개의 단말기들을 가진 다중사용자 MIMO를 수행하는 두 개의 기지국들하에서 협력적 MIMO 아키텍쳐를 도시하는 도면.

도 7a는 MIMO OFDM 인코더/전송기의 블록도.

도 7b는 빔형성을 가진 MIMO OFDM 인코더/전송기의 블록도.

도 8은 MIMO OFDM 수신기/디코더의 블록도.

도 9는 공간 시간 코딩 전송 방법을 모델화하기 위하여 사용된 블록도.

도 10은 예시적인 PSK 기반 공간 시간 트렐리스 코드(STTC) 인코더를 도시하는 도면.

도 11은 예시적인 QAM 기반 STTC 인코더를 도시하는 도면.

도 12는 공간 시간 블록 코딩(STBC) 전송 방법을 모델화하기 위하여 사용된 블록도.

도 13a는 STTC 지연 다이버시티 방법을 모델링하는 블록도.

도 13b는 STBC 지연 다이버시티 방법을 모델링하는 블록도.

도 14는 예시적인 PSK 기반 STTC 지연 다이버시티 인코더의 블록도.

도 15는 STC 인코딩 동작들이 마스터 인코더에서 수행되는 협력적 MIMO 아키텍쳐를 도시하는 개략도.

도 16은 STC 인코딩 동작들이 다중 기지국들에서 반복된 데이터 스트림들의 각각의 예들에서 수행되는 협력적 MIMO 아키텍쳐를 도시하는 개략도.

본 발명의 측면들에 따라 보다 높은 차원의 MIMO 동작들을 수행하기 위하여 두 개 이상의 기지국들/단말기들로부터 안테나 요소들을 증가시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 일실시예에서, MIMO/공동 공간 시간 코딩은 셀룰러 환경에서 다중 기지국들에서 사용되고, 신호의 협력적 전송은 변조 및 코딩 레벨에서 수행된다. 이런 새로운 방법은 최소 부가 비용들을 가진 종래 네트워크 구성요소들에 부가적인 다이버시티 및 용량을 도입한다. 전송 안테나들의 수의 증가로 인해, 동시 사용자들의 수가 증가하고, 보다 우수한 스펙트럼 효율성을 유도한다.

다음 설명에서, 본 발명의 설명을 통하여 제공하기 위하여 다수의 세목들이 제공된다. 그러나, 당업자에게, 본 발명이 이들 특정 세목들 없이 실행될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려져 있는 구조들 및 장치들은 본 발명을 불분명하게 하는 것을 피하기 위하여 상세히 보다 블록도 형태로 도시된다.

이후 상세한 설명들의 몇몇 부분들은 컴퓨터 메모리 내 데이터 비트들의 동작들을 알고리즘 및 심볼 표현들 형태로 제공한다. 이들 알고리즘 설명들 및 표현들은 당업자의 작업 내용을 다른 당업자들에게 가장 효과적으로 전달하기 위하여 데이터 처리 기술들에서 당업자에 의해 사용되는 의미들이다. 일반적으로 목표된 결과로 유도하는 자체적으로 일관된 단계들의 시퀀스로 인식되는 알고리즘이 제공된다. 단계들은 물리적 분량의 물리적 조종들을 요구하는 것이다. 일반적으로, 이들 양들은 저장, 전달, 결합, 비교 및 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취하지만 필수적이지는 않다. 시간적으로 공동 사용으로 인해 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들, 용어들, 수들 등으로서 이들 신호들을 인용하는 것이 편리하다.

그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두가 적당한 물리적 양들과 연관되고 단순히 이들 양들에 제공된 편리한 라벨들인 것이 주의된다. 만약 다음 설명으로부터 명백한 것과 다른 것을 특별히 언급하지 않으면, 상세한 설명을 통하여, "처리" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이" 등과 같은 용어들을 사용하는 설명은, 컴퓨터 시스템 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적(전자) 양들로서 표현된 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치들 내에서 물리적 양들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및 변환하는 컴퓨터 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작 및 처리들을 말하는 것이 인식된다.

본 발명은 본원의 동작들을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 특히 요구된 목적들을 위하여 특히 구성되거나, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성된 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램은 플로피 디스크들, 광학 디스크들, CD-ROM들 및 자기 광학 디스 크들, 판독 전용 메모리들(ROM), 랜덤 액세스 메모리들(RAM), EPROM들, EEPROM들, 자기 또는 광학 카드들, 또는 전자 명령들을 저장하는데 적당하고 컴퓨터 시스템 버스에 각각 결합된 임의의 형태의 미디어를 포함하는 임의의 형태의 디스크, 그러나 상기 구성요소로 제한되지 않는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다.

본원에 제공된 알고리즘들 및 디스플레이들은 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치에 본래 관련되지 않는다. 다양한 범용 시스템들은 본원의 기술에 따른 프로그램들을 가지고 사용될 수 있거나, 요구된 방법 단계들을 수행하기 위한 보다 특정한 장치를 구성하는데 편리하다는 것이 증명될 수 있다. 다양한 이들 시스템들에 대한 요구된 구조는 하기 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 게다가, 본 발명은 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 기술되지 않는다. 다양한 프로그래밍 언어들이 본원에 기술된 본 발명의 기술들을 실행하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독할 수 있는 형태의 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메카니즘들을 포함한다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 판독 전용 메모리("ROM"); 랜덤 액세스 메모리("RAM"); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 장치들; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호들(예를 들어, 반송파들, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등) 등을 포함한다.

도 1은 다중 기지국들(BS1,BS2 및 BS3) 및 단말기들(A,B 및 C)을 가진 통상적인 무선 네트워크에 대한 3개의 셀들(100,102 및 104)을 도시한다. 각각의 기지 국들(BS1 및 BS2)은 4개의 요소 원형 안테나 어레이를 포함하고, 단말기 A는 두 개의 안테나들(1 및 2)을 가진다.

이론적 관점에서, MIMO 전송 방법을 위한 전송기와 수신기 사이의 용량은 채널 매트릭스라 불리는 벡터 채널(H)에 의해 결정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 채널 매트릭스(H)는 M 로우들 및 N 컬럼들을 포함하고, 여기서 M은 수신기 안테나들(Rx)의 수이고, N은 전송기 안테나들(Tx)의 수이다. 도시된 채널 매트릭스(H)에서, 각각의 엔트리(α_ij)는 i 번째 전송 안테나로부터 j번째 수신 안테나로의 복합 채널 이득이다.

단일입력 단일출력(SISO) 채널에 대한 채널 용량은,

C = log(1+ρ)비트들/초/사용 (1)이고,

여기서 ρ는 신호 대 노이즈 비율이다. MIMO 채널에 대한 채널 용량은 하기와 같다:

(2)

상기로부터, 중지 용량은 하기와 같이 도시될 수 있다:

(3)

식 3에서, 용량은, M이 커질 때 수신 안테나들의 수에 따라 선형적으로 증가한다. 채널 용량 제한은 수신기측(단일입력 다중출력-SIMO)에서 안테나 어레이를 부가할 때 대수적으로 증가한다. 한편, 채널 용량 제한은 공간 MIMO 시스템의 경우에 공간 고유 모드들의 최대 수인 min(M,N)에 따라 선형적으로 많이 증가한다. 채널 매트릭스 차원의 함수로서 MIMO 시스템 용량의 도시는 도 3에 도시된다.

시스템 용량이 채널의 차원(안테나의 수) 및 조건(안테나 요소들 사이의 상관관계)에 의해 지시되기 때문에, 보다 확산된 요소들을 가진 큰 크기의 안테나 어레이를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 감소하는 리턴 지점이 있고, 여기서 주어진 기지국에 대한 부가적인 안테나 요소들의 비용들 및 대응하는 처리 복잡성은 시스템 용량의 증가 장점을 초과한다. 게다가, 추가 용량의 부가된 이익을 얻기 위하여, 주어진 무선 네트워크 내에서 많은 또는 모든 기지국들에 부가적인 안테나 요소들을 부가하는 것이 필요할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 기지국들에 부가될 부가적인 안테나 요소들을 요구하지 않고 보다 확산된 요소들을 가진 큰 크기의 안테나 어레이들을 가지는 장점을 가진다. 이것은 보다 큰 크기의 안테나 어레이를 형성하기 위하여 두 개 이상의 기지국들로부터 안테나 요소들의 동작들을 증대시킴으로써 달성된다. 증대된 어레이는 하나 이상의 단말기들에 대한 "협력적 MIMO(cooperative MIMO)" 전송 동작들을 수행한다. 예를 들어, 도 1은 협력적 MIMO 전송 방법의 예시적인 사용을 도시한다. 여기서 기지국들(BS1 및 BS2)에 대한 안테나 요소들이 단말기 A에 대한 수신 안테나들(1 및 2)을 통하여 협력적으로 통신하기 위하여 증대된다.

도 4a는 다운링크(기지국들에서 단말기들로) 협력적 MIMO 아키텍쳐(400)의 하나의 실시예의 블록도를 도시한다. 도시를 위하여, 도 4a에 도시된 아키텍쳐는 두 개의 기지국들(402 및 404) 및 단일 단말기(406)를 포함한다. MIMO 아키텍쳐(400)의 실제 실행은 하나 이상의 단말기들에 의해 수신된 신호들을 전송하는 두 개 이상의 기지국들을 포함할 수 있다는 것이 이해된다.

도 4a의 도시된 실시예에서, 기지국(402)은 Nt₁ 전송 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 가지며, 기지국(40)은 Nt₂ 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 가지며 단말기(406)는 Nr 안테나들을 포함한다. 상기 MIMO 정의들의 측면에서, 기지국 안테나의 협력적 사용은 MIMO 차원을 (Nt₁+Nt₂)*Nr로 증가시킨다. 이런 차원 증가는 기지국들에서 임의의 부가적인 안테나 요소들뿐 아니라, 안테나들을 구동하기 위하여 사용하는 구성요소들을 요구하지 않고 달성된다.

본원에 기술된 본 발명의 다양한 실시예들의 측면에 따라, 가입자(예를 들어, 단말기(406))에 전송될 데이터에 해당하는 정보 비트 시퀀스는 도 4a의 블록(408)에 의해 도시된 바와 같이, 공간 시간, 공간 주파수, 또는 공간 시간 주파수 코딩될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 공간 시간, 공간 주파수 또는 공간 시간 주파수 코드들은 하기된 바와 같이 지연 다이버시티를 지원하기 위하여 증대될 수 있다. 적당한 인코딩이 블록(408)에서 수행된 후, 코딩된 데이터는 기지국들로 통과되고, 따라서 기지국들에서 적당한 안테나 요소들을 통하여 전송된다. 두 개 이상의 기지국들은 응용할 수 있는 MIMO 채널 구성 파라미터들을 고려하여 가입자(예를 들어, 사용자 동작 단말기(406))로의 공동 MIMO 전송들(신호들 410 및 412로서 도시됨)을 수행한다. 예를 들어, 기지국들(402 및 404)로부터 전송된 신호들(410 및 412)은 특정 가입자에 대해 현재 채용된 코딩 방법 및/또는 MIMO 방법에 기초하여 각각의 기지국들에 대해 선택된 안테나 요소들을 사용할 수 있다. 일반적으로, 협력적 MIMO 전송들은 정규적 통신 동안, 또는 핸드오프 동안 수행되고, 여기서 가입자는 셀들 사이의 바운더리를 가로질러 이동한다.

일실시예에서, 공간 시간 코딩은 사용된다. 예를 들어 인입 정보 비트들은 블록(408)에서 공간 시간 코딩(예를 들어 공간 시간 블록 또는 트렐리스 코드들을 사용함)되고, 인코딩된 데이터는 각각 기지국들(402 및 404)에 전송된다. 공간 시간 블록 인코딩의 추가 항목들 및 공간 시간 트렐리스 코드들의 사용은 하기에서 논의된다.

일실시예에서, 공간 시간(또는 공간 주파수, 또는 공간 시간 주파수) 코딩은 마스터 인코더에서 수행된다. 다른 실시예에서, 공간 시간(또는 공간 주파수, 또는 공간 시간 주파수)은 각각의 독립된 위치들에서 수신된 공통(복제) 정보 비트 시퀀스에 기초하여 독립된 위치들(예를 들어, 기지국들)에서 수행된다.

도 4b는 협력적 MIMO 아키텍쳐(400)의 업링크 신호 처리 측면들을 도시한다. 이 실시예에서, 업링크 신호(414)는 전송 안테나들(1-Nt) 중에서 선택된 안테나들을 통하여 단말기(406)로부터 전송된다. 업링크 신호(414)는 기지국들(402 및 404)에 대한 각각의 수신 안테나 어레이들(1-Nr₁, 1-Nr₂)에 의해 수신된다. (동일한 안테나들이 몇몇 실시예들에 대한 전송 및 수신 동작들에 사용될 수 있고, 독립된 세트의 전송 및 수신 안테나들은 다른 실시예들에 사용될 수 있다는 것이 주의된다). 기지국들에서 수신된 후, 초기 신호 처리는 업링크 신호들상에서 수행되고, 처리된 신호들은 공동 MIMO 디코딩 및 복조를 수행하기 위하여 블록(416)에 전 송되고, 따라서 단말기(406)에 의해 전송된 데이터에 해당하는 정보 비트들을 추출한다. 일반적으로, 블록(416)의 동작들을 수행하기 위한 구성요소들은 다중 기지국들(예를 들어, 기지국들 402 및 404)에 관련하여 중앙에 배치되거나, 다중 기지국들 중 하나에 배치될 수 있는 마스터 디코더에서 실행될 수 있다.

도 5는 다중 사용자 협력적 MIMO 아키텍쳐(500)를 도시한다. 이런 실시예에서, 증대된 안테나 어레이(기지국들 502 및 405에 대해 선택된 전송 안테나 요소들 포함)는 빔형성 및 널링(nulling) 방법을 사용하여 의도되지 않은 가입자들의 위치/방향에서 라디오 신호를 제한하면서 하나 이상의 의도된 가입자들 쪽으로 MIMO 동작을 수행하기 위하여 사용된다. 예를 들어, 선택된 위치들 쪽으로 전송된 신호들을 조종하기 위한 기술들이 알려져 있고, 다른 방향들 쪽으로 전송된 신호들은 신호 제거 효과들 및/또는 페이딩 효과들로 인해 널링된다. 집합적으로, 이들 선택적 전송 기술들은 빔형성이라 불리고, 적당한 안테나 요소들(본원의 실시예들에서 두 개 이상의 기지국들에 의해 호스트된 증대된 안테나들의 어레이) 및 이들 안테나 요소들로부터 전송된 신호들의 응용 가능한 제어(예를 들어, 타켓 단말기로부터 리턴된 피드백으로부터 유도된 웨이트된 입력들을 통하여)에 의해 달성된다. 본 발명의 빔형성 실시예들에서, 단일 기지국들에 배치된 안테나 어레이들에 사용된 현재 기술들(예를들어, 2003년 10월 D.J. Love, R.W. Heath Jr, 및 T. Strohmer에 의한 IEEE Transactions on Information Theory, 49권 2735-2747 페이지의 "Grassmannian Beamforming for Multiple-Input Multiple-Output Wireless Systems" 참조)은 다중 기지국들에 의해 호스트된 선택된 안테나 요소들을 통하여 빔형성 동작들을 지원하기 위하여 확장된다. 하기된 바와 같이, 목표된 빔형성 결과들을 얻기 위하여 다중 기지국들 사이에 신호 동기화를 사용하는 것이 필요할 수 있다.

도 5의 실시예에서, 정보 비트들은 블록(514)에서 공간 시간, 공간 주파수 또는 공간 시간 주파수 코딩 방법들을 사용하여 인코딩된다. 블록(514)은 도 7b를 참조하여 추가로 상세히 이하에 기술되는 바와 같이 빔형성 동작들을 수행하기 위하여 사용된다. 블록(514)의 인코딩된 입력은 기지국들(502 및 504)의 각각에 제공되고, 그 다음 각각의 신호들(516 및 518)을 전송한다. 로브들(lobe)(520,522 및 524)에 의해 도시된 바와 같이, 결합된 신호들(516 및 518)의 채널 특성들은 특정 방향으로 보다 높은 이득 영역들을 형성한다. 동시에, 널 방향(526)으로 도시된 바와 같이 다른 방향들에서 결합된 신호들(516 및 518)의 이득은 공간 널링으로 인해 크게 감소될 수 있다(예를 들어 신호가 디코딩될 수 없는 지점으로). 일실시예에서, 공간 널링은 의도되지 않은 가입자들의 방향에서 수행된다.

예를 들어, 도 5에 도시된 시나리오에서, 결합된 신호들(516 및 518)은 로브(522) 내에 높은 이득을 형성하기 위하여 제어된다. 상기와 같이, 단말기(506)는 안테나 어레이에서 우수한 신호를 수신하고, 무선 통신 시스템 기술들에서 잘 알려져 있는 적당한 MIMO 디코딩 기술들을 사용하여 결합된 MIMO 신호를 디코딩할 수 있다. 한편, 단말기(528)에서 수신된 결합된 신호의 세기는 공간 널링을 사용하여 널링된다. 따라서, 블록(514)에서 수신된 정보 비트들에 해당하는 데이터는 단지 단말기(506)로 전송되고, 단말기(528)에 의해 수신되지 않는다.

도 6은 다른 다중 사용자 협력적 MIMO 아키텍쳐(600)를 도시한다. 의도되지 않은 단말기들에 대한 널들을 형성하는 대신, 다중 사용자들로부터의 정보는 증대된 MIMO 안테나 어레이를 통하여 다중 기지국들로부터 공동 인코딩되고, 전송되고, 그 다음 수신 단말기들에서 디코딩된다. 본 발명의 일실시예에서, 정보는 독립적으로 사용자 말단들에서 디코딩된다. 다른 사용자들에 의도된 신호들은 간섭으로서 처리된다. 다른 실시예에서, 모든 사용자들로부터의 정보는 결합하여 디코딩된다. 다른 실시예에서, 다른 사용자 위치들에서 수신된 정보는 공동 디코딩을 위하여 결합된다.

도 6의 실시예는 공동 디코딩의 예를 도시한다. 이 예에서, 단말기 1(606) 및 2(628)에 전송될 정보는 블록(630)에서 공간 시간, 공간 주파수 또는 공간 시간 주파수 코딩 중 하나를 사용하여 공동으로 인코딩된다. 명확화를 위하여, 단말기들 1 및 2에 전송될 각각의 정보는 데이터 A 및 데이터 B로서 도시된다. 블록(630)의 공동으로 인코딩된 출력은 각각의 기지국들(602 및 604)에 대한 입력들로서 제공된다. 기지국들은 선택된 안테나들(단말기들 1 및 2에 할당된 MIMO 채널들에 해당)을 통하여 단말기들(606 및 628)로 공동으로 인코딩된 데이터를 전송한다. 공동으로 인코딩된 데이터의 수신 후, 단말기들(606 및 628) 각각이 블록(632)에서 수행된 동작들을 통하여 디코딩된다. 디코딩된 후, 각각의 수신 단말기에 의도된 정보는 유지되고, 다른 정보가 버려진다. 따라서, 단말기(606)는 데이터 A를 유지하고 데이터 B를 버리고, 단말기(628)는 데이터 B를 유지하고 데이터 A를 버린다. 일실시예에서, 유지 및 버려진 정보는 주어진 단말기에서 수신된 디 코딩된 데이터로부터 추출된 패킷들에 해당하는 패킷 헤더들에 의해 식별된다.

N_t를 가진 기지국에 대한 OFDMA(직교 주파수 분할 다중 액세스) 인코딩/전송기 모듈(700A)의 일실시예에 해당하는 블록 다이어그램은 도 7a에 도시된다. 각 1-N 서브캐리어들에 대한 정보 비트들은 각각의 공간 시간 코딩(STC) 블록들(704_I-N)에서 수신된다. STC들의 크기는 전송 안테나들(N_t)의 수의 함수이다. 일반적으로, 공간 시간 코드들은 공간 시간 트렐리스 코드들(STTC), 공간 시간 블록 코드들(STBC) 및 지연 다이버시티를 가진 STTC 또는 STBC를 포함하고, 그 상세한 것은 하기에 기술된다. 응용 가능한 STC에 기초하여, 각각의 블록들(704_I-P)은 코드 워드들 c₁[j,k] 내지 c_Nt[j,k]의 세트를 출력하고, 여기서 j는 서브 채널 인덱스를 나타내고 k는 시간 인덱스이다. 각각의 코드 워드들은 적당한 급속 퓨리에 변환(FFT) 블록들(706_1- _Nt)로 전송된다. FFT 블록들(707_1- _Nt)은 그 다음 직렬(P/S) 전환 블록들(708_1- _Nt)로 병렬로 공급되고 주기적 프리픽스들은 주기적 프리픽스(CP) 부가 블록(710_1- _Nt)을 통하여 부가된다. CP 부가 블록들(710_1- _Nt)의 출력들은 기지국의 커버리지 영역 내에 다양한 단말기들에 대한 다운링크 신호들로서 전송된 전송 안테나들(1-N_t)에 제공된다.

N_r 수신 안테나들을 가진 단말기에 대한 OFDMA 수신기/디코더 모듈(800)의 일실시예에 대응하는 블록도는 도 8에 도시된다. 다운링크 신호의 수신 단부에서 신호 처리는 실질적으로 전송을 위한 신호를 인코딩 및 준비하기 위하여 사용된 처리의 역이다. 첫째, 각각의 수신 안테나들(1-N_r)에서 수신된 신호들 각각에 대한 주기적 프리픽스는 각각의 CP 제거 블록 (810_1- _Nr)에 의해 제거된다. 각각의 신호들은 병렬 데이터 세트들을 형성하기 위하여 각각의 직렬-병렬(S/P) 전환 블록들(808_1- _Nt)에 공급되고, 그 다음 FFT 블록들(806_1- _Nr)에 대한 입력으로서 제공된다. FFT 블록들(806_1- _Nr)의 출력들은 디코딩을 위하여 적당한 STC 디코딩 블록들(804_1-N)에 전송된다. 이 후, 디코딩된 데이터는 서브캐리어들 1-N에 대한 정보 비트들로 출력된다.

빔형성을 수행하는 OFDMA 인코딩/빔형성/전송기 모듈(700B)의 일실시예에 해당하는 블록도는 도 7b에 도시된다. 유사한 번호의 블록들에 의해 도시된 바와 같이, 도 7a 및 7b의 실시예들에 의해 수행된 많은 신호 처리는 유사하다. 이들 처리 동작들 외에, OFDMA 인코딩/빔형성/전송기 모듈(700B)은 추가로 빔형성 블록들(705_1-N)을 포함한다. 각각의 이들 빔형성 블록들은 빔형성 피드백 데이터(714)에 응답하여 생성된 빔형성 제어 블록(712)에 의해 제공된 제어 정보를 고려하여 각각의 입력들에 웨이트된 값(W₁ _-N)을 제공한다. 도 7a 및 7b의 실시예들 사이의 추가 차이들은 빔형성 채널들의 수를 나타내는 크기(L)를 가진 STC들을 사용하는 STC 블록들(704A_I-N)을 포함한다.

공간 시간 인코딩

공간 시간 코드들(STC)은 다중 안테나 페이딩 채널에 대한 전송 다이버시티를 제공하는 새로운 수단으로서 1998년도에 AT&T 리서치 랩스의 Tarokh 등에 의해 처음 도입되었다(V.Tarokh, N.Seshadri and A.R.Calderbank, Space-time codes for high data rates wireless communications:Performance criterion and code construction," IEEE Trans. Inform. Theory, vol.44, pp. 744-765, 1998). 두 개의 메인 타입의 STC들, 즉 공간 시간 블록 코드들(STBC) 및 공간 시간 트렐리스 코드들(STTC)이 있다. 공간 시간 블록 코드들은 컬럼들이 시간을 나타내고 로우들이 안테나들을 나타내는 매트릭스 출력을 형성하는 입력 심볼들의 블록에서 동작한다. 공간 시간 블록 코드들은 만약 외부 코드와 연결되지 않으면 일반적으로 코딩 이득을 제공하지 못한다. 주된 특징은 매우 간단한 디코딩 방법을 통해 풀 다이버시티를 제공하는 것이다. 다른 한편, 공간 시간 트렐리스 코드들은, 심볼들의 길이가 안테나들을 나타내는 벡터 심볼들의 시퀀스를 형성하는 하나의 입력 심볼에 대해 한번에 동작한다. 단일 안테나 채널, 공간 시간 트렐리스 코드들에 대한 유사한 종래 TCM(트렐리스 코딩 변조)은 코딩을 다시 제공한다. 이들이 풀 다이버시티 이득을 제공하기 때문에, 공간 시간 블록 코드들에서의 중요한 장점은 코딩 이득을 제공한는 점이다. 단점은 설계하기 어렵고 일반적으로 매우 복잡한 인코더들 및 디코더들을 요구하는 것이다.

도 9는 STC MIMO 전송 모델의 블록도를 도시한다. 상기 모델하에서, 정보 소스(900)로부터의 데이터는 공간 시간 인코더(902)에 의해 STBC 또는 STTC 코드를 사용하여 인코딩된다. 인코딩된 데이터는 MIMO 링크(904)를 통하여 수신기(906)로 전송된다. 그 다음 수신된 신호들은 본래 데이터를 추출하기 위하여 수신기에서 디코딩된다.

두 개의 안테나들에 대한 예시적인 8 PSK 8 상태 공간 시간 트레일리 코드가 도 10에 도시되고, 두 개의 안테나들에 대한 예시적인 16 QAM 16 상태 STTC가 도 11에 도시된다. STTC들에 대한 인코딩은 각각의 프레임의 시작 및 끝 부분에서, 인코더가 영의 상태로 있을 것이 요구되는 것을 제외하고 TCM과 유사하다. 각각의 시간(t)에서, 인코더 및 입력 비트들의 상태에 따라, 전이 브랜치가 선택된다. 만약 전이 브랜치의 라벨이

이면, 전송 안테나(i)는 연결 심볼들(

)을 전송하고 및 모든 전송들은 병렬로 이루어진다. 일반적으로, STTC 인코더는 실행될 트렐리스 코드에 해당하는 상태들로 프로그램된 상태 기계를 통하여 실행될 수 있다.

도 12는 두 개의 안테나들을 사용하는 STBC 모델에 해당하는 블록도를 도시한다. 이전과 같이, 데이터는 정보 소스(1200)로부터 수신된다. 공간 시간 블록 인코딩은 공간 시간 블록 코드(1202) 및 연결 맵들(1204A 및 1204B)의 동작들에 의해 수행된다.

다른 항목에서, STBC는 p×n 전송 매트릭스(G)에 의해 정의되고, 상기 매트릭스의 엔트리들은

및 그의 컨쥬게이트들(conjugates)(

)의 선형 결합이고; 상기 매트릭스의 컬럼들은 페어와이즈-직교(pairwise-orthogonal)이다. p=n 및 {x_i}는 실수이고, G는 G^TG = D 조건을 만족시키는 선형 처리 직교 디자인이고, 여기서 D는 계수(

)를 가진 (

) 형태의 (i;i)번째 직교 요소를 가진 대각선 매트릭스이다. 2 x 2 STBC 코드의 예는 도 12에 도시된다.

다른 신호 다이버시티 방법은 지연을 가진 STC의 결합을 사용하는 것이다. 예를들어, 도 13a 및 13b는 지연 전송 방법을 가진 STTC 및 지연 전송 방법을 가진 STBC에 해당하는 모델들을 각각 도시한다. 도 13a에서, 정보 소스(1300)로부터의 데이터는 그 데이터를 고려하여 생성된 한 쌍의 복제된 심볼 시퀀스들을 생성하는 코드 반복 블록(1302)에 의해 수신된다. 심볼들의 제 1 시퀀스는 인코딩을 위하여 STTC 인코더(1304A)에 전송된다. 한편, 복제된 심볼들의 시퀀스는 하나의 심볼 지연을 형성하는 지연 블록(1306)에 공급된다. 지연 심볼(1306)의 지연된 심볼 시퀀스는 인코딩을 위하여 STTC 인코더(1304B)에 전송된다. 두 개의 안테나들을 위한 예시적인 8 PSK 8 상태 지연 다이버시티 코드는 도 14에 도시된다. 도시된 바와 같이, 전송 안테나(Tx2)에 대한 심볼 시퀀스는 입력 시퀀스와 동기화되고, 전송 안테나(Tx1)을 위한 심볼 시퀀스는 하나의 심볼 만큼 지연된다.

도 13b의 신호 다이버시티 방법하에서, 정보 소스(1300)로부터의 데이터는 두 개의 블록 코드 시퀀스들을 형성하기 위하여 복제된 블록 코드들을 출력하는 가장 우수한 블록 코드 선택 논리(1308)에서 수신된다. 제 1 블록 코드 시퀀스는 인코딩을 위한 연결 맵퍼(mapper)(1310A)에 전송되고, 제 2 블록 코드 시퀀스는 지연 블록(1312)을 통하여 하나의 심볼 만큼 지연되고 인코딩을 위하여 연결 맵퍼(1310B)에 전송된다. 인코딩된 신호들은 제 1 및 제 2 전송 안테나들을 통하여 전송된다.

상기 STTC 및 STBC 방법들은 명확화를 위하여 종래 용도에 따라 본원에 도시된다. 상기 용도에서, 다양한 인코딩된 신호들은 동일한 기지국에서 다중 안테나들을 사용하여 전송된다. 반대로, 본 발명의 실시예들은 증대된 MIMO 안테나 어레이를 형성하기 위하여 다중 기지국들로부터 안테나 어레이들의 선택적 안테나 요소들을 사용한다.

다중 기지국들을 사용하는 STC 전송 방법을 실행하기 위하여, 부가적인 제어 요소들은 요구될 수 있다. 예를 들어, 만약 기지국들이 마스터 인코더 설비로부터 여러 거리들에 배치되면, 적당한 MIMO 전송 신호들을 얻기 위하여 안테나 출력들을 동기화하기 위한 몇몇 방법이 필요할 수 있다. 이와 같이, 적당한 타이밍은 여러 위치들에서 기지국들에 안테나 어레이들을 사용하여 지연 다이버시티 방법을 실행할 때 유지되어야 한다.

도 15는 마스터 인코더(1502)를 사용하는 협력적 MIMO 아키텍쳐(1500)를 도시한다. 일반적으로, 마스터 인코더(1502)는 기지국들(402 및 404)로부터 독립된 설비에 배치되거나, 기지국들 중 하나와 공통으로 배치된다. 각각의 실시예들에서, 마스터 인코더(1502)는 도 7A(도 15에 도시된 바와 같이)의 OFDMA 인코딩/전송기 모듈(700A) 또는 도 7B의 OFDMA 인코딩/빔형성/전송기 모듈(700B)에 의해 수행된 동작들과 유사한 STC 인코딩 및 신호 처리 동작들을 수행한다. 그러나, 전송 출력은 기지국들의 적어도 하나에 대한 전송 안테나들이 독립된 설비에 배치되기 때문에, 전송 안테나들에 직접 공급되지 못한다. 오히려, 마스터 인코더(1502)는 기지국들(402 및 404)에 대한 안테나 구동 신호들(1504 및 1506)의 각각의 세트들을 형성한다. 안테나 구동 신호들의 수신 후, 대응하는 다운링크 신호들은 시스템에 의해 지지되는 다른 MIMO 채널들에 기초하여 기지국들(402 및 404)에 의해 호스트된 선택된 안테나들에 의해 전송된다. MIMO 채널들에 해당하는 마스터 인코더(1502)에 대한 제어 입력들은 바람직하게 가입자 MIMO 채널 할당 레지스터(1508)에 의해 제공된다.

만약 필요하다면, 신호 동기화는 하나 이상의 동기/지연 블록들(1510)에 의해 수행된다. 예를 들어, 도 15의 실시예에서, 두 개의 동기/지연 블록들(1510A 및 1510B)은 도시되고, 각각은 각 기지국에서 사용된다. 다른 실시예들에서, 몇몇 기지국들은 만약 공동 배치된 마스터 인코더가 사용되면, 지연 블록을 요구하지 않을 수 있다. 일반적으로, 시스템에 대한 동기화/지연 블록들은 안테나 신호들을 동기화하거나 안테나 신호들의 지연(지연 다이버시티가 사용될 때)을 동기화하기 위하여 사용된다.

신호 동기화는 통신 기술들에서 알려져 있는 원리들을 사용하여 다수의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 일실시예에서 독립된 타이밍 신호들 또는 시퀀스들은 협력적 MIMO 시스템의 기지국들 각각에 제공된다. 타이밍 신호들 또는 시퀀스들은 대응 안테나 구동 신호들이 동기화될 수 있는 정보를 포함한다. 상기 동기화를 수행하기 위하여, 각각의 동기/지연 블록들은 안테나 신호들에 적당한 지연 을 부가한다. 동기화 피드백 정보는 잘 알려져 있는 기술들을 사용하여 사용될 수 있다.

아키텍쳐(1500)의 변형의 일실시예에서, FFT, P/S 및 CP 부가 블록들에 해당하는 안테나 신호 처리 동작들은 각각의 기지국들에서 실행된다. 이런 예에서, STC 코드 시퀀스들은 각각의 기지국들에 제공되고, 추가 안테나 신호 처리는 기지국들에서 수행된다. 이런 방법하에서, 타이밍 신호들 등은 코드 시퀀스들을 포함하는 데이터 스트림들에 삽입될 수 있다.

협력적 MIMO 시스템을 실행하기 위한 다른 방법은 도 16에서 협력적 MIMO 아키텍쳐(1600)에 의해 도시된다. 이런 아키텍쳐하에서, 다중 채널 가입자들을 위한 입력 정보 스트림들의 복제된 예들은 블록(1602)에 의해 생성되고 증대된 MIMO 안테나 어레이를 형성하기 위하여 사용된 기지국들 각각에 제공된다. 이런 경우, STC 인코딩 및 신호 처리 동작들은 도 7A(도 16에 도시된 바와 같이)의 OFDMA 인코딩/전송기 모듈(700A) 또는 도 7B의 OFDMA 인코딩/빔형성/전송기 모듈(700B)에 관련하여 유사한 방식으로 각각의 기지국에서 수행된다.

일실시예에서, 가입자 MIMO 채널 정보는 각각의 기지국에서 수신된 입력 데이터 스트림들에 삽입된다. 따라서, 안테나 요소들이 각각의 MIMO 채널을 지원하기 위하여 사용되는 것을 결정할 필요가 있다. 이런 정보는 가입자 MIMO 채널 레지스터(1604)에 저장되고, 기지국들에서 협력적 방식으로 신호 처리를 제어하기 위하여 사용된다.

이전과 같이, 안테나 신호들을 동기화할 필요가 있다. 예를 들어, 만약 블 록(1602)의 동작들을 수행하기 위하여 사용된 구성요소들이 기지국들로부터 다른 거리들에 배치되면, 입력 스트림들은 다른 시간들에서 수신될 것이다. 응답하여, 대응 안테나 신호들은 다른 시간들에서 생성될 것이다. 이런 상황을 처리하기 위하여, 하나 이상의 동기/지연 블록들(1606)은 도 16B에서 동기/지연 블록들 1606A 및 1606B에 의해 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 일실시예에서, 타이밍 신호들은 많이 잘 알려져 있는 방법들 중 하나를 사용하여 입력 데이터 스트림들에서 인코딩된다. 타이밍 프레임들, 타이밍 비트들, 및/또는 타이밍 시퀀스들을 포함할 수 있는 타이밍 신호들은 1606A 및 1606B에 의해 추출된다. 타이밍 정보를 고려하여, 가변하는 지연은 이전에 수신된 데이터 스트림들에 대한 동기/지연 블록에 의해 제공되어, 상기 시점에서 데이터 스트림들은 STC 블록들에서 수신될 준비가 되고, 재동기화된다.

일반적으로, 본원에 도시된 처리 방법들에 의해 수행된 처리 동작들은 알려져 있는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 기술들을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 주어진 블록에 대한 처리는 하드웨어(회로, 전용 논리, 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 및 또는 전용 기계 같은), 또는 이들의 결합을 포함할 수 있는 처리 논리에 의해 수행될 수 있다.

반면, 본 발명의 많은 대안들 및 변형들은 상기 설명을 읽은 후 당업자에게 명백하게 될 것은 의심할 필요가 없고, 도시된 임의의 특정 실시예가 제한하는 방식으로 의도되지 않는 것이 이해된다. 그러므로, 다양한 실시예들의 항목들에 대한 참조는 본 발명에 필수적인 것으로서 특징들만을 열거하는 청구항들의 범위를 제한하기 위하여 의도되지 않는다.

Claims

무선 네트워크에서 협력적 다중-입력 다중-출력(cooperative multiple-input multiple-output;MIMO) 전송들을 지원하기 위하여 다수의 기지국들로부터 안테나 요소들을 채용하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송들은 직교 주파수 분할 다중 액세스(orthogonal frequency division multiple access;OFDMA) MIMO 전송들을 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 공간-시간 코딩(space-time coding)을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송을 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 공간-시간 코딩은 공간-시간 트렐리스 코딩(space-time trellis coding)을 포함하는, 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 공간-시간 코딩은 공간-시간 블록 코딩(space-time blcok coding)을 포함하는, 방법.
제 3 항에 있어서, 지연 다이버시티를 가진 공간-시간 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 공간-주파수 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 공간-시간-주파수 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송들에 대해 공간 멀티플렉싱을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송들은 상기 다수의 기지국들로부터 단말기들로의 다운링크 전송들 및 상기 단말기들로부터 상기 다수의 기지국들로의 업링크 전송들을 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 선택된 MIMO 전송들에 대해 공간 빔형성(spatial beamforming)을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 선택된 MIMO 전송들의 공간-시간, 공간-주파수 및 공간-시간-주파수 코딩 중 하나와 결합하여 공간 빔형성을 수행하는 단계를 더 포 함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 두 개의 단말기들에 협력적 MIMO 전송을 동시에 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 13 항에 있어서, 의도된 사용자들에 대해서는 MIMO 전송들이 이루어지고, 의도되지 않은 사용자들에 대해서는 공간 널링(spatial nulling)이 수행되도록, 상기 협력적 MIMO 전송에 대해 공간 빔형성을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 다수의 단말기들로부터 수신된 업링크 MIMO 전송들을 공동으로 디코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 다수의 단말기들에서 수신된 다운링크 MIMO 전송들을 공동으로 디코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 다수의 단말기들로부터 수신된 업링크 MIMO 전송들을 개별적으로 디코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 다수의 단말기들로 송신된 다운링크 MIMO 전송들을 공동으로 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서, 단말기에서 공동으로 인코딩된 다운링크 MIMO 전송을 디코딩하는 단계; 및 공동으로 인코딩된 다운링크 MIMO 전송을 통하여 전송된, 단말기에 대해 의도된 데이터의 부분들을 유지하고, 상기 단말기에 대해 의도되지 않은 데이터의 다른 부분들을 버리는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 다수의 단말기들 각각에서 상기 공동으로 인코딩된 다운링크 전송들을 개별적으로 디코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

제 1 설비를 통하여 안테나 구동 신호들을 생성하는 단계;

상기 안테나 구동 신호들의 각 부분들을 상기 기지국들 각각에 송신하는 단계; 및

상기 기지국들에 송신된 상기 안테나 구동 신호들의 각 부분을 사용하여 상기 기지국들에서 선택된 안테나 요소들을 구동함으로써 협력적 MIMO 전송들을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 제 1 설비는 상기 기지국들 중 하나와 공동으로 배치되는, 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 기지국들에 송신된 안테나 구동 신호들의 각 부분들의 전송을 동기화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

정보 소스로부터 수신된 데이터 스트림을 복제하는 단계;

상기 데이터 스트림의 복제물을 각 기지국에 포워딩하는 단계;

각 기지국에서, 안테나 신호들을 생성하기 위하여 수신한 데이터 스트림에 대해 안테나 신호 처리 동작들을 수행하는 단계; 및

협력적 MIMO 전송을 형성하기 위하여 상기 기지국 각각에서 선택된 안테나 요소들을 통하여 상기 안테나 신호들을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 생성된 안테나 신호가 상기 선택된 안테나 요소들을 통하여 상이한 기지국들에 동기되어 전송되도록, 상기 기지국들에서 상기 안테나 신호 처리 동작들을 수행하는 단계를 동기화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 무선 네트워크 셀들 또는 섹터들 사이에서 단말기 핸드오프를 용이하게 하기 위하여 협력적 MIMO 전송들을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

대응하는 협력적 MIMO 채널을 통하여 전송될 데이터 스트림에 대해 MIMO 인코딩을 수행하는 단계로서, 상기 MIMO 인코딩은 각 기지국들에서 안테나 신호 처리가 수행되는 인코딩된 데이터 시퀀스들의 각 세트들을 생성하는, 상기 MIMO 인코딩을 수행하는 단계;

대응하는 기지국에 인코딩된 데이터 시퀀스들의 각 세트를 송신하는 단계;

기지국들 각각에서 안테나 신호들을 생성하기 위하여 기지국에 의해 수신된 인코딩된 데이터 시퀀스들의 세트에 대해 안테나 신호 처리 동작들을 수행하는 단계; 및

상기 협력적 MIMO 채널을 통하여 상기 데이터 스트림을 전송하기 위하여 상기 기지국 각각에서 대응하는 안테나 요소들을 통하여 상기 안테나 신호들을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 27 항에 있어서, 상기 생성된 안테나 신호들이 상기 선택된 안테나 요소들을 통하여 상이한 기지국들에 동기되어 전송되도록, 상기 기지국들에서 상기 안테나 신호 처리 동작들을 수행하는 단계를 동기화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
다중셀 무선 네트워크에 있어서,

다수의 기지국들로서, 각 기지국은 각각의 셀과 연관되고, 적어도 하나의 안테나 요소를 포함하는 각각의 안테나 어레이를 가진, 상기 다수의 기지국들; 및

상기 무선 네트워크를 통하여 협력적 MIMO 전송들을 지원하기 위해 사용되는 증대된 안테나 어레이를 형성하기 위하여 상기 다수의 기지국들로부터 선택된 안테나 요소들을 채용하는 협력적 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송 메카니즘을 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송들은 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) MIMO 전송들을 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 공간-시간 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 31 항에 있어서, 상기 공간-시간 코딩은 공간-시간 트렐리스 코딩을 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 31 항에 있어서, 상기 공간-시간 코딩은 공간-시간 블록 코딩을 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 31 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 지연 다이버시티를 가진 공간-시간 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 공간-주파수 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 공간-시간-주파수 코딩을 사용하여 상기 협력적 MIMO 전송들을 인코딩하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 상기 협력적 MIMO 전송들에 대해 공간 멀티플렉싱을 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송들은 상기 다수의 기지국들로부터 단말기들로의 다운링크 전송들 및 상기 단말기들로부터 상기 다수의 기지국들로의 업링크 전송들을 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 선택된 MIMO 전송들에 대해 공간 빔형성을 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 39 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 상기 선택된 MIMO 전송들의 공간-시간, 공간-주파수 및 공간-시간-주파수 코딩 중 하나와 결합하여 공간 빔형성을 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 적어도 두 개의 단말기들에 협력적 MIMO 전송을 동시에 전송하는 것을 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 41 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은, 의도된 사용자들에 대해서는 MIMO 전송들이 이루어지고, 의도되지 않은 사용자들에 대해서는 공간 널링이 수행되도록, 상기 협력적 MIMO 전송에 대해 공간 빔형성을 추가로 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 다수의 단말기들로부터 수신된 업링크 MIMO 전송들을 공동으로 디코딩하는 것을 추가로 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 다수의 단말기들로부터 수신된 업링크 MIMO 전송들을 개별적으로 디코딩하는 것을 추가로 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 다수의 단말기들에 송신된 다운링크 MIMO 전송들을 공동으로 인코딩하는 것을 추가로 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서,

안테나 구동 신호들을 생성하고, 상기 안테나 구동 신호들의 각 부분들을 상기 기지국들 각각에 전송하기 위한 협력적 MIMO 마스터 인코더를 더 포함하고,

이들 기지국들에 송신된 안테나 구동 신호들의 각 부분을 사용하여 상기 기지국들에서 선택된 안테나 요소들을 구동함으로써 협력적 MIMO 전송들이 수행되는, 다중셀 무선 네트워크.
제 46 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 마스터 인코더는 상기 기지국들 중 하나와 공동으로 배치되는, 다중셀 무선 네트워크.
제 46 항에 있어서, 상기 기지국들에 송신된 안테나 구동 신호들의 각 부분들의 전송을 동기화하기 위한 동기화 메카니즘을 더 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서,

정보 소스로부터 수신된 데이터 스트림을 복제하고, 상기 데이터 스트림의 복제물을 각 기지국에 포워딩하기 위한 데이터 복제기; 및 각 기지국에서 안테나 신호들을 생성하기 위하여 수신한 데이터 스트림에 대해 안테나 신호 처리 동작들을 수행하기 위한 한 세트의 안테나 신호 처리 구성요소를 더 포함하고, 상기 안테 나 신호들은 협력적 MIMO 전송을 형성하기 위하여 상기 기지국 각각에서 선택된 안테나 요소들을 통하여 전송되는, 다중셀 무선 네트워크.
제 49 항에 있어서, 상기 생성된 안테나 신호들이 선택된 안테나 요소들을 통하여 상이한 기지국들에 동기되어 전송되도록, 상기 기지국들에서 상기 안테나 신호 처리 동작들을 동기화하기 위한 동기화 메카니즘을 더 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서,

대응하는 협력적 MIMO 채널을 통하여 전송될 데이터 스트림에 대해 MIMO 인코딩을 수행하고, 인코딩된 데이터 시퀀스들의 각 세트를 대응하는 기지국에 송신하기 위한 마스터 인코더로서, 상기 MIMO 인코딩은 각 기지국들에서 안테나 신호 처리가 수행되는 인코딩된 데이터 시퀀스들의 각 세트들을 생성하는, 상기 마스터 인코더; 및

각 기지국에서 안테나 신호들을 생성하기 위하여 수신한 인코딩된 데이터 시퀀스들의 세트에 대해 안테나 신호 처리 동작들을 수행하기 위한 한 세트의 안테나 신호 처리 구성요소들을 포함하고,

상기 안테나 신호들은 상기 협력적 MIMO 채널을 통하여 협력적 MIMO 전송을 형성하기 위하여 상기 기지국 각각에서 선택된 안테나 요소들을 통하여 전송되는, 다중셀 무선 네트워크.
제 51 항에 있어서, 상기 생성된 안테나 신호들이 선택된 안테나 요소들을 통하여 상이한 기지국들에 동기되어 전송되도록, 상기 기지국들에서 상기 안테나 신호 처리 동작들을 동기화하기 위한 동기화 메카니즘을 더 포함하는, 다중셀 무선 네트워크.
제 29 항에 있어서, 상기 협력적 MIMO 전송 메카니즘은 무선 네트워크 셀들 또는 섹터들 사이에서 단말기 핸드오프를 용이하게 하기 위하여 협력적 MIMO 전송들을 수행하는, 다중셀 무선 네트워크.