KR20080037736A

KR20080037736A - 가상 안테나 선택을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080037736A
Application number: KR1020087007017A
Authority: KR
Inventors: 병훈 김; 테이머 카도스
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-04-30
Also published as: HUE040634T2; BRPI0614854B1; CA2620067C; AR055382A1; CN105450278B; CN105450278A; IL189635A0; EP1917737A1; NO20081228L; WO2007024913A1; TW200718060A; EP1917737B1; BRPI0614854A2; ES2688275T3; JP2011259457A; JP4819897B2; JP2009506653A; CA2620067A1; NZ566171A; TWI337475B

Abstract

물리적 안테나들 대신에 가상 안테나들로부터 데이터를 송신하는 기술들이 설명된다. 각각의 가상 안테나는 상이한 맵핑에 의해 물리적 안테나들의 일부 또는 전부에 맵핑될 수도 있다. 상이한 셋트들의 적어도 하나의 가상 안테나의 성능은 신호 품질, 스루풋, 전체 레이트 등과 같은 하나 이상의 메트릭들에 기초하여 평가된다. 최상의 성능을 갖는 가상 안테나 셋트가 이용을 위해 선택된다. 가상 안테나 선택이 수신기에 의해 수행되면, 선택된 가상 안테나 셋트에 대한 채널 상태 정보가 송신기로 전송될 수도 있다. 채널 상태 정보는, 선택된 가상 안테나(들), 선택된 가상 안테나(들)에 대한 신호 품질 또는 레이트(들), 선택된 가상 안테나(들)을 형성하는데 이용되는 하나 이상의 프리코딩 행렬들 등을 운반할 수도 있다. 송신기 및/또는 수신기는 데이터 송신을 위해 선택된 가상 안테나(들)을 이용한다.

가상 안테나, 송신 전력, 전력 분배, 레이트, 스루풋, 가상 안테나 선택

Description

가상 안테나 선택을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SELECTION OF VIRTUAL ANTENNAS}

35 U.S.C. §119 하의 우선권 주장

본원은 본 출원의 양수인에게 양도되고 참조로서 본원에 병합된, 2005년 8월 22일 출원된 "A METHOD OF SELECTIVE-PSEUDO RANDOM VIRTUAL ANTENNA PERMUTATION" 이라는 제목의 미국 가출원 제 60/710,371 호, 및 2005년 8월 24일 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR ANTENNA DIVERSITY IN MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS" 라는 제목의 미국 가출원 제 60/711,144 호와, 2005년 10월 27일 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING ANTENNA DIVERSITY IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" 이라는 제목의 미국 출원 제 11/261,823 호에 대해 우선권을 주장한다.

배경

Ⅰ. 분야

본원은 일반적으로 통신에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 기술에 관한 것이다.

Ⅱ. 배경

무선 통신 시스템에서, 송신기 (예를 들어, 기지국 또는 단말기) 는 다중 (R) 수신 안테나들을 구비한 수신기로의 데이터 송신을 위해 다중 (T) 송신 안테나 들을 이용할 수도 있다. 다중 송신 및 수신 안테나들은 스루풋 증가 및/또는 신뢰도 향상을 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 송신기는 스루풋을 향상시키기 위해 T 개의 송신 안테나들로부터 동시에 T 개의 심볼들을 송신할 수도 있다. 다르게는, 송신기는 수신기에 의한 수신을 향상시키기 위해 모든 T 개의 송신 안테나들로부터 동일한 심볼을 중복적으로 (redundantly) 송신할 수도 있다.

각각의 송신 안테나로부터의 송신은 다른 송신 안테나들로부터의 송신에 대해 간섭을 야기한다. 일부 경우에, T 개의 송신 안테나들로부터 동시에 T 개의 심볼들보다 더 적은 심볼을 송신함으로써 향상된 성능이 달성될 수도 있다. 이는 T 개의 송신 안테나들의 서브셋을 선택하고, 그 선택된 송신 안테나(들)의 서브셋으로부터 T 개의 심볼들보다 더 적은 심볼을 송신함으로써 달성될 수도 있다. 송신에 이용되지 않는 송신 안테나(들)은 송신에 이용되는 송신 안테나(들)에 대해 간섭을 야기하지 않는다. 따라서, 선택된 송신 안테나(들)의 서브셋에 대해 향상된 성능이 달성될 수도 있다.

각각의 송신 안테나는 통상적으로 그 안테나에 대해 이용될 수도 있는 소정의 피크 송신 전력과 연관된다. 피크 송신 전력은 송신 안테나에 대해 이용되는 전력 증폭기, 조정 제약들, 및/또는 다른 팩터들에 의해 결정될 수도 있다. 송신에 이용되지 않는 각각의 송신 안테나에 대해, 그 안테나에 대한 송신 전력은 본질적으로 낭비된다.

따라서, 송신 안테나들에 대해 이용가능한 송신 전력을 더욱 효율적으로 활용하는 기술이 당해 기술분야에서 필요하다.

요약

물리적 안테나들 대신에 가상 안테나 (virtual antenna) 로부터 데이터를 송신하는 기술이 여기에 설명된다. 물리적 안테나는 신호를 방사하는데 사용되는 안테나이다. 물리적 안테나는 통상적으로 제한된 최대 송신 전력을 갖고, 이는 종종 연관된 전력 증폭기에 의해 결정된다. 가상 안테나는 그로부터 데이터가 전송될 수도 있는 안테나이다. 가상 안테나는 계수들 또는 가중치들의 벡터를 통해 다수의 물리적 안테나들을 조합함으로써 형성되는 빔에 대응할 수도 있다. 다수의 가상 안테나들은 각각의 가상 안테나가 이하 설명되는 바와 같이 상이한 맵핑에 의해 물리적 안테나들의 일부 또는 모두로 맵핑되도록 다수의 물리적 안테나들로 형성될 수도 있다. 가상 안테나들은 물리적 안테나들의 가용 송신 전력의 효율적인 이용을 가능하게 한다.

일 양태에서, 적어도 하나의 가상 안테나의 상이한 셋트들의 성능이 평가되고, 최상의 성능을 가진 가상 안테나(들)의 셋트가 이용을 위해 선택된다. 성능은 신호 품질, 스루풋, 전체 레이트 등과 같은 다양한 메트릭들에 의해 정량화될 수도 있다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 다수의 가설 (hypothesis) 들이 평가된다. 각각의 가설은 상이한 셋트의 적어도 하나의 가상 안테나에 대응한다. 최상의 성능을 가진 가설 (예를 들어, 최고의 신호 품질, 스루풋, 또는 전체 레이트) 이 평가된 모든 가설들 중에서 선택된다. 가상 안테나 선택이 수신기에 의해 수행되면, 그 선택된 가상 안테나(들)에 대한 채널 상태 정보가 송신기로 전송될 수도 있다. 채널 상태 정보는 선택된 가상 안테 나(들), 선택된 가상 안테나(들)에 대한 신호 품질 또는 레이트(들), 선택된 가상 안테나(들)을 형성하기 위해 이용되는 하나 이상의 행렬들 등과 같은 다양한 타입들의 정보를 운반할 수도 있다. 송신기 및/또는 수신기는 데이터 송신을 위해 선택된 가상 안테나(들)을 이용할 수도 있다.

본 발명의 다양한 양태들 및 실시형태들이 이하 더 자세히 설명된다.

도면의 간단한 설명

본 발명의 특징들 및 본질은, 동일 참조 부호들이 전체를 통해 대응하게 식별하는 도면들과 함께 전개되는 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1 은 송신기 및 수신기의 블록도를 나타낸다.

도 2 는 송신 (TX) 공간 프로세서의 블록도를 나타낸다.

도 3 은 가상 안테나들에 대한 송신 모델을 나타낸다.

도 4a 및 도 4b 는 가상 안테나들로부터의 2 가지 예시적인 송신들을 나타낸다.

도 5 는 4 개의 가상 안테나들에 대한 가상 안테나 선택을 나타낸다.

도 6 은 워터-필링 (water-filling) 전력 분배의 일예를 나타낸다.

도 7 은 가상 안테나들을 선택 및 이용하는 프로세스를 나타낸다.

도 8 은 가상 안테나들을 선택 및 이용하는 장치를 나타낸다.

도 9 는 가상 안테나들로부터 데이터를 송신하는 프로세스를 나타낸다.

도 10 은 가상 안테나들로부터 데이터를 송신하는 장치를 나타낸다.

상세한 설명

"예시적인" 이라는 말은 본원에서 "예, 사례, 또는 실예로서 기능하는" 을 의미하기 위해 사용된다. 본원에서 "예시적인" 것으로서 설명된 임의의 실시형태 또는 설계는 다른 실시형태들 또는 설계들에 대해 바람직하다거나 이로운 것으로서 해석될 필요는 없다.

도 1 은 통신 시스템 (100) 의 송신기 (110) 및 수신기 (150) 의 일 실시형태의 블록도를 나타낸다. 송신기 (110) 는 다중 (T 개) 안테나들을 구비하고, 수신기 (150) 는 다중 (R 개) 안테나들을 구비한다. 각각의 송신 안테나 및 각각의 수신 안테나는 물리적 안테나 또는 안테나 어레이일 수도 있다. 다운링크 (또는 순방향 링크) 송신에서, 송신기 (110) 는 기지국, 액세스 포인트, 노드 B, 및/또는 다른 네트워크 엔티티의 일부일 수도 있고, 그 기능의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 수신기 (150) 는 이동국, 사용자 단말기, 사용자 장치, 및/또는 몇몇 다른 디바이스의 일부일 수도 있고, 그 기능의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 업링크 (또는 역방향 링크) 송신에서, 송신기 (110) 는 이동국, 사용자 단말기, 사용자 장치 등의 일부일 수도 있고, 수신기 (150) 는 기지국, 액세스 포인트, 노드 B 등의 일부일 수도 있다.

송신기 (110) 에서, TX 데이터 프로세서 (120) 는 데이터 소스 (112) 로부터 트래픽 데이터를 수신하고, 그 트래픽 데이터를 프로세싱 (예를 들어, 포맷, 인코딩, 인터리빙, 및 심볼 맵핑) 하여 데이터 심볼들을 생성한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 데이터 심볼은 데이터에 대한 변조 심볼이고, 파일럿 심볼은 파일럿 에 대한 변조 심볼이며, 변조 심볼은 신호 콘스텔레이션 (constellation) 의 포인트에 대한 (예를 들어, M-PSK 또는 M-QAM 에 대한) 복소 값이고, 심볼은 통상적으로 복소값이다. 파일럿은 송신기와 수신기 양자에 의해 선험적으로 알려진 데이터이고, 또한, 트레이닝 (training), 레퍼런스, 프리앰블 등으로 불릴 수도 있다. TX 공간 프로세서 (130) 는 데이터 심볼들을 파일럿 심볼들과 멀티플렉싱하고, 그 멀티플렉싱된 데이터 및 파일럿 심볼들에 대해 공간 프로세싱을 수행하며, 송신 심볼들의 T 개의 스트림들을 T 개의 송신기 유닛들 (TMTR) (132a 내지 132t) 에 제공한다. 각각의 송신기 유닛 (132) 은 그 송신 심볼 스트림을 프로세싱 (예를 들어, 변조, 아날로그 변환, 필터링, 증폭, 및 상향변환) 하고, 변조된 신호를 생성한다. 송신기 유닛들 (132a 내지 132t) 로부터의 T 개의 변조된 신호들은 안테나들 (134a 내지 134t) 로부터 각각 송신된다.

수신기 (150) 에서, R 개의 안테나들 (152a 내지 152r) 은 T 개의 변조된 신호들을 수신하고, 각각의 안테나 (152) 는 수신된 신호를 각각의 수신기 유닛 (RCVR) (154) 에 제공한다. 각각의 수신기 유닛 (154) 은 그 수신된 신호를 송신기 유닛들 (132) 에 의해 수행된 프로세싱에 대해 상보적인 방식으로 프로세싱하여 수신된 심볼들을 획득하고, 트래픽 데이터에 대한 수신된 심볼들을 수신 (RX) 공간 프로세서 (160) 에 제공하며, 파일럿에 대한 수신된 심볼들을 채널 프로세서 (194) 에 제공한다. 채널 프로세서 (194) 는 파일럿에 대한 수신된 심볼들 (및 가능하면 트래픽 데이터에 대한 수신된 심볼들) 에 기초하여 송신기 (110) 로부터 수신기 (150) 로의 다중-입력 다중-출력 (multiple-input multiple-output; MIMO) 의 응답을 추정하고, 채널 추정치들을 RX 공간 프로세서 (160) 에 제공한다. RX 공간 프로세서 (160) 는 채널 추정치들을 이용하여 트래픽 데이터에 대한 수신된 심볼들에 대한 검출을 수행하고, 데이터 심볼 추정치들을 제공한다. RX 데이터 프로세서 (170) 는 데이터 심볼 추정치들을 더 프로세싱 (예를 들어, 디인터리빙 및 디코딩) 하고, 디코딩된 데이터를 데이터 싱크 (172) 에 제공한다.

수신기 (150) 는 채널 상태들을 평가할 수도 있고, 채널 상태 정보를 송신기 (110) 로 전송할 수도 있다. 채널 상태 정보는, 예를 들어, 송신에 이용되는 적어도 하나의 가상 안테나의 특정 셋트, 선택된 가상 안테나(들)을 형성하기 위해 이용되는 하나 이상의 행렬들, 송신에 이용할 하나 이상의 레이트들 또는 패킷 포맷들, 선택된 가상 안테나(들)에 대한 신호 품질, 수신기 (150) 에 의해 디코딩된 패킷들에 대한 긍정 확인응답 (acknowledgment; ACK) 및/또는 부정 확인응답 (negative acknowledgment; NAK), 다른 타입들의 정보, 또는 이들의 임의의 조합을 나타낼 수도 있다. 채널 상태 정보는 TX 시그널링 프로세서 (180) 에 의해 프로세싱 (예를 들어, 인코딩, 인터리빙, 및 심볼 맵핑) 되고, TX 공간 프로세서 (182) 에 의해 공간 프로세싱되며, 또한, 송신기 유닛들 (154a 내지 154r) 에 의해 더 프로세싱되어, R 개의 변조된 신호들을 생성하고, 이는 안테나들 (152a 내지 152r) 을 통해 송신된다.

송신기 (110) 에서, R 개의 변조된 신호들이 안테나들 (134a 내지 134t) 에 의해 수신되고, 수신기 유닛들 (132a 내지 132t) 에 의해 프로세싱되며, RX 공간 프로세서 (136) 에 의해 공간 프로세싱되고, 또한, RX 시그널링 프로세서 (138) 에 의해 더 프로세싱 (예를 들어, 디인터리빙 및 디코딩) 되어, 채널 상태 정보를 복원 (recover) 한다. 제어기/프로세서 (140) 는 채널 상태 정보에 기초하여 수신기 (150) 로의 데이터 송신을 제어한다. 채널 프로세서 (144) 는 수신기 (150) 로부터 송신기 (110) 로의 MIMO 채널의 응답을 추정할 수도 있고, 데이터 송신에 이용되는 적절한 정보를 수신기 (150) 에 제공할 수도 있다.

제어기/프로세서들 (140 및 190) 은 송신기 (110) 및 수신기 (150) 에서의 동작을 각각 제어한다. 메모리들 (142 및 192) 은 각각 송신기 (110) 및 수신기 (150) 를 위한 데이터 및 프로그램 코드들을 저장한다.

본원에 설명된 기술들은, 주파수 분할 다중 접속 (FDMA) 시스템, 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 시스템, 시간 분할 다중 접속 (TDMA) 시스템, 공간 분할 다중 접속 (SDMA) 시스템, 직교 FDMA (OFDMA) 시스템, 단일-캐리어 FDMA (SC-FDMA) 시스템 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 대해 이용될 수도 있다. OFDMA 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 이용한다. OFDM 및 SC-FDMA 는 전체 시스템 대역폭을 다중 (K) 직교 서브캐리어 (톤, 빈 등으로도 불린다) 들로 분할한다. 각각의 서브캐리어는 데이터와 변조될 수도 있다. 일반적으로, 변조 심볼들은 OFDM 을 이용하여 주파수 도메인에서 전송되고, SC-FDMA 를 이용하여 시간 도메인에서 전송된다.

1. 송신기 프로세싱

송신기는 하나 이상의 출력 심볼들을 각각의 심볼 주기에서 각각의 서브캐리어를 통해 T 개의 송신 안테나들로부터 동시에 송신할 수도 있다. 각각의 출력 심볼은 OFDM 에 대한 변조 심볼, SC-FDMA 에 대한 주파수-도메인 심볼, 또는 몇몇 다른 복소값일 수도 있다. 송신기는 다양한 송신 방식들을 이용하여 출력 심볼들을 송신할 수도 있다.

일 실시형태에서, 송신기는 송신을 위해 출력 심볼들을

와 같이 프로세싱하고, 여기서,

은 1 심볼 주기에서 서브캐리어 k 를 통해 전송될 V 개의 출력 심볼들을 포함하는 V×1 벡터이고,

G 는 V 개의 출력 심볼들에 대한 이득들을 포함하는 V×V 대각 행렬이며,

P (k) 는 서브캐리어 k 에 대한 T×V 치환 행렬 (permutation matrix) 이고,

는 T×T 직교정규 행렬이고,

는 1 심볼 주기에서 서브캐리어 k 를 통해 T 개의 송신 안테나들로부터 전송될 T 개의 송신 심볼들을 포함하는 T×1 벡터이고,

"^T" 는 전치를 나타낸다.

간략함을 위해, 여기에서의 설명은 벡터 s (k) 의 각각의 엘리먼트 s_i(k) 의 평균 전력이 1 이라고 가정한다. 식 (1) 은 하나의 서브캐리어 k 에 대한 것이다. 송신기는 송신에 이용되는 각각의 서브캐리어에 대해 동일한 프로세싱을 수행할 수도 있다.

T 는 송신 안테나들의 수이다. T 는 또한 사용을 위해 이용가능하고 직교정규 행렬 U 의 T 개의 열들 ( u ₁ 내지 u _T) 로 형성된 가상 안테나들의 수이다. 가상 안테나들은 또한 유효 안테나들 또는 몇몇 다른 용어들로 불릴 수도 있다. V 는 1 심볼 주기에서 하나의 서브캐리어를 통해 동시에 전송되는 출력 심볼들의 수이다. V 는 또한 송신에 이용되는 가상 안테나들의 수이다. 일반적으로, 1≤V≤min{T,R} 이다. V 는 이하에서 설명되는 바와 같이 선택될 수도 있는 구성가능한 파라미터일 수도 있다.

식 (1) 에서는 나타나지 않았지만, 송신기는 가상 안테나들의 주파수 선택도를 향상시키기 위해 순환 지연 다이버시티 (cyclic delay diversity) 를 이용할 수도 있다. 순환 지연 다이버시티는 (1) 각각의 송신 안테나의 K 개의 서브캐리어들에 걸쳐 상이한 위상 램프를 적용함으로써 주파수 도메인에서, 또는 (2) T 개의 송신 안테나들에 대해 T 개의 상이한 순환 지연들을 적용함으로써 시간 도메인에서, 구현될 수도 있다. 간략함을 위해, 이하의 설명은 순환 지연 다이버시티 없이 식 (1) 에서 나타낸 실시형태에 대한 것이다.

식 (1) 에서, 이득 행렬 G 는 동시에 전송되는 V 개의 출력 심볼들의 각각에 대해 이용하는 송신 전력의 양을 결정한다. 일 실시형태에서, 이득 행렬은 T 개의 송신 안테나들에 대한 총 송신 전력 P_total 이 전송되는 출력 심볼들의 수에 상관 없이, 즉, V 의 값에 상관 없이 송신에 이용되도록 정의된다. 일 실시형태에서, 총 송신 전력은 V 개의 출력 심볼들에 걸쳐 균일하게 또는 고르게 분배되고, 이득 행렬은

와 같이 정의될 수도 있고, 여기서, I 는 항등 행렬 (identity matrix) 이고, P_tx 는 각각의 송신 안테나에 대한 최대 송신 전력이다. 식 (2) 는 모든 K 개의 서브캐리어들이 송신에 이용된다고 가정한다. 본 실시형태에서, 더 적은 출력 심볼들이 전송되는 경우, 더 높은 송신 전력이 각각의 출력 심볼에 대해 이용될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 총 송신 전력은 V 개의 출력 심볼들에 걸쳐 불균일하게 또는 고르지 않게 분배될 수도 있다.

치환 행렬 P (k) 는 T 개의 이용가능한 가상 안테나들 중에서 서브캐리어 k 에 대해 이용할 V 개의 특정 가상 안테나들 (또는 U 의 V 개의 특정 열들) 을 선택한다. 치환 행렬은 이하에서 설명되는 바와 같이 다양한 방식들로 정의될 수도 있다. 동일한 또는 상이한 치환 행렬들이 K 개의 서브캐리어들에 대해 이용될 수도 있다.

직교정규 행렬 U 는 특성 U ^H· U = I 에 의해 특징지어지고, 여기서, U ^H 는 U 의 켤레 전치이다. U 의 T 개의 열들은 서로 직교하고, 각각의 열은 단위 전력을 갖는다. 일 실시형태에서, U 는 각 행의 T 개의 엔트리들의 제곱 크기의 합이 상수값과 동일하도록 정의된다. 이러한 특성은 모든 T 개의 송신 안테나들에 대해 동일한 송신 전력이 사용되는 결과를 가져온다. U 는 또한 특성 U ^H· U = U · U ^H = I 에 의해 특징지어지는 단위 행렬 (unitary matrix) 일 수도 있다.

다양한 직교정규 및 단위 행렬들이 가상 안테나들을 형성하기 위해 이용될 수도 있다. 일 실시형태에서, T×T 왈시/아다마르(Walsh/Hadamard) 행렬 W 가 U 에 대해 이용된다. 또 다른 실시형태에서, T×T 퓨리에 행렬 F 이 U 에 대해 이용된다. 또 다른 실시형태에서, U 는 U = Λ · F 로서 형성되고, 여기서, Λ 는 F 의 T 개의 행들에 대한 T 개의 스케일링 값들을 포함하는 대각 행렬이다. 예를 들어, Λ 는

로서 정의될 수도 있고, 여기서, θ_t (여기서, t = 1, ... , T-1) 는 F 의 열들에 의해 기술되는 공간 방향들을 변경하는 랜덤 위상들일 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, U 는 의사-랜덤 엘리먼트들을 갖는 직교정규 행렬이다. 다양한 다른 행렬들이 또한 U 에 대해 이용될 수도 있다.

일 실시형태에서, 단일 직교정규 행렬 U 가 모든 심볼 주기들에서 모든 K 개의 서브캐리어들에 대해 이용된다. 본 실시형태에서, U 는 서브캐리어 인덱스 k 또는 심볼 인덱스 n 의 함수가 아니다. 또 다른 실시형태에서, 상이한 직교정규 행렬들이 상이한 서브캐리어들에 대해 이용된다. 또 다른 실시형태에서, 상이한 직교정규 행렬들이 상이한 사용자들에게 할당될 수도 있는 상이한 셋트들의 서브캐리어들에 대해 이용된다. 또 다른 실시형태에서, 상이한 직교정규 행렬들이 상이한 시간 간격들에 대해 이용되고, 여기서, 각 시간 간격은 하나 또는 다수의 심볼 주기들에 뻗칠 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 하나 이상의 직교 정규 행렬들이 이용을 위해 이용가능한 일 셋트의 직교정규 행렬들 중에서 이용을 위해 선택된다. 일반적으로, 데이터 및 파일럿이 하나 이상의 직교정규 행렬들을 이용하여 송신될 수도 있고, 수신기는 그 파일럿에 기초하여 채널 응답을 추정할 수 있고, 수신기로 전송된 데이터를 복원하기 위해 그 채널 추정치를 이용할 수 있다.

직교정규 행렬 (예를 들어, 왈시/아다마르 행렬 또는 퓨리에 행렬) 이 MIMO 채널 응답의 지식 없이 이용을 위해 선택될 수도 있다. 직교정규 행렬은 또한 MIMO 채널 응답의 지식에 기초하여 선택될 수도 있고, 그러면, 프리코딩 행렬로서 지칭될 수도 있다. 프리코딩 행렬은 수신기에 의해 선택될 수도 있고, 송신기로 지시될 수도 있으며, 또는, TDD 통신 시스템에서 송신기에 의해 선택될 수도 있다.

도 2 는 식 (1) 에 나타낸 프로세싱을 수행하는 TX 공간 프로세서 (130) 의 일 실시형태를 나타낸다. TX 공간 프로세서 (130) 는 전력 스케일링 유닛 (210), 심볼-대-가상안테나 맵핑 유닛 (220), 및 공간 맵핑 유닛 (230) 을 포함한다. 유닛 (210) 내부에서, V 개의 곱셈기들 (212a 내지 212v) 은 벡터 s (k) 의 V 개의 출력 심볼들 (s₁(k) 내지 s_V(k)) 을 각각 수신하고, 이들 출력 심볼들을 이득 행렬 G 의 이득들 (g₁ 내지 g_V) 과 각각 곱하고, V 개의 스케일링된 심볼들을 제공한다. 곱셈기들 (212a 내지 212v) 은 행렬 곱 G · s (k) 을 수행한다.

도 2 에 나타낸 일 실시형태에서, 각각의 스케일링된 심볼은 유닛 (220) 에 의해 하나의 가상 안테나로 맵핑된다. V 개의 가상 안테나들 a₁ 내지 a_V 가 T 개의 이용가능한 가상 안테나들 1 내지 T (여기서, a₁, a₂, ... , a_V ∈ {1, ... , T}) 중에서 이용을 위해 선택된다. 유닛 (220) 은 V 개의 멀티플렉서들 (Mux) (222a 내지 222v) 을 포함한다. 각각의 멀티플렉서 (222) 는 곱셈기들 (212a 내지 212v) 로부터 V 개의 스케일링된 심볼들을 수신하고, V 개의 스케일링된 심볼들 중 하나를 그 출력에서 제공한다. 멀티플렉서들 (222a 내지 222v) 은 T×V 치환 행렬 P (k) 와 행렬 곱을 수행하고, V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 V 개의 맵핑된 심볼들 (

내지

) 및 폐기된 T-V 개의 널 (null) 심볼들을 제공한다. 다른 실시형태들에서, 스케일링된 출력 심볼은 다수의 가상 안테나들로 맵핑될 수도 있다.

유닛 (230) 은 각각의 맵핑된 심볼을 행렬 U 의 각 열과 곱하고, 그 심볼에 대한 벡터를 생성한다. 유닛 (230) 은 V 개의 가상 안테나들에 대한 V 개의 곱셈기 셋트들 (232a 내지 232v) 및 T 개의 송신 안테나들에 대한 T 개의 합산기들 (236a 내지 236t) 을 포함한다. 각각의 곱셈기 셋트 (232) 는 T 개의 송신 안테나들에 대한 T 개의 곱셈기들 (234) 을 포함한다. 가상 안테나 (a₁) 에 대한 맵핑된 심볼 (

) 은 T 개의 곱셈기들 (234aa 내지 234at) 에 의해 행렬 U 의 열

의 T 개의 엘리먼트들과 곱해져서 T 개의 엘리먼트들을 갖는 벡터를 생성한다. 이들 T 개의 엘리먼트들은 T 개의 송신 안테나들에 대한 이 맵핑된 심볼들 의 성분들을 나타낸다. 각각의 나머지 가상 안테나에 대한 맵핑된 심볼은 U 의 각각의 열과 곱해져서 그 맵핑된 심볼에 대한 벡터를 생성한다. 합산기 (236a) 는 V 개의 곱셈기들 (234aa 내지 234va) 의 출력들을 합산하고, 송신 안테나 1 에 대한 송신 심볼 x₁(k) 를 생성한다. 각각의 나머지 합산기 (236) 는 V 개의 곱셈기들 (234) 의 각 셋트의 출력을 합산하고, 그 송신 안테나에 대한 송신 심볼을 생성한다. 합산기들 (236a 내지 236t) 은 T 개의 송신 안테나들에 대해 벡터 x (k) 의 T 개의 송신 심볼들 (x₁(k) 내지 x_T(k)) 을 제공한다. 곱셈기들 (234) 및 합산기들 (236) 은 행렬 U 와 행렬 곱을 수행한다.

도 2 에 나타낸 바와 같이, 각각의 맵핑된 심볼은 모든 T 개의 송신 안테나들로부터가 아닌, 하나의 가상 안테나로부터 전송된다. V 개의 선택된 가상 안테나들을 통한 V 개의 맵핑된 심볼들의 송신을 위해 V 개의 벡터들이 획득된다. 이들 V 개의 벡터들이 가산되어 송신 심볼 벡터 x (k) 를 생성한다.

도 3 은 식 (1) 에 의해 주어진 송신 방식에 대한 모델 (300) 을 나타낸다. 송신기에서의 TX 공간 프로세서 (130) 는 각각의 서브캐리어 및 심볼 주기에 대한 출력 심볼 벡터 s (k) 를 수신한다. TX 공간 프로세서 (130) 내부에서, 전력 스케일링 유닛 (210) 은 출력 심볼 벡터 s (k) 를 이득 행렬 G 와 곱한다. 심볼-대-가상안테나 맵핑 유닛 (220) 은 스케일링된 심볼 벡터를 치환 행렬 P (k) 와 곱하고, V 개의 선택된 가상 안테나들을 통해 전송될 V 개의 맵핑된 심볼들과 폐기되는 T-V 개의 널 심볼들을 포함하는 T×1 개의 벡터를 생성한다. 공간 맵핑 유 닛 (230) 은 치환된 심볼 벡터를 직교정규 행렬 U 와 곱하고, 송신 심볼 벡터 x (k) 를 생성한다. 송신 심볼 벡터 x (k) 는 T 개의 송신 안테나들로부터 MIMO 채널 (250) 을 통해 수신기의 R 개의 수신 안테나들로 송신된다.

수신기의 수신 심볼들은

와 같이 표현될 수도 있고, 여기서,

H (k) 는 서브캐리어 k 에 대한 R×T 의 실제 MIMO 채널 응답 행렬이고,

H _virtual(k) 는 서브캐리어 k 에 대한 R×T 의 가상 MIMO 채널 응답 행렬이며,

H _used(k) 는 서브캐리어 k 에 대한 R×V 의 이용된 MIMO 채널 응답 행렬이고,

r (k) 는 하나의 심볼 주기에서 서브캐리어 k 를 통한 R 개의 수신 안테나들로부터의 R 개의 수신된 심볼들을 포함하는 R×1 벡터이고,

n (k) 는 서브캐리어 k 에 대한 R×1 잡음 벡터이다.

간략함을 위해, 잡음은 제로 평균 벡터 및

(여기서,

은 잡음의 분산이다) 의 공분산 행렬을 갖는 백색 가우스 잡음 (white Gaussian noise; AWGN) 이라고 가정될 수도 있다.

가상 및 이용된 MIMO 채널 응답 행렬들은

와 같이 주어질 수도 있고, 여기서,

u _t (여기서, t = 1, ... , T) 는 t-번째 이용가능한 가상 안테나에 대한 U 의 t-번째 열이고,

(여기서, v = 1, ... , V) 는 v-번째 이용된 가상 안테나에 대한 U 의 열이며,

는 V 개의 이용된 가상 안테나들로부터 전송된 V 개의 데이터 스트림들의 이득들이고,

이다.

T 개의 송신 안테나들은 T 개의 실제 채널 응답 벡터들 ( h ₁(k) 내지 h _T(k)) 과 연관된다. T 개의 이용가능한 가상 안테나들은 T 개의 가상 채널 응답 벡터들 ( H _virtual,1(k) = H (k)· u ₁ 내지 H _virtual _,T(k) = H (k)· u _T) 과 연관된다. 각각의 벡터 H _virtual _,t(k) 는 전체 실제 MIMO 채널 응답 행렬 H (k) 를 이용하여 형성된다.

식 (4) 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, T 개의 가상 안테나들을 갖는 가상 MIMO 채널은 직교정규 행렬 U 를 이용하여 형성된다. 사용된 MIMO 채널은 송신에 이용되는 V 개의 가상 안테나들에 의해 형성된다. H (k) 의 U 와의 곱은 H (k) 의 통계적 특성들을 변경시키지 않는다. 따라서, 실제 MIMO 채널 H (k) 와 가상 MIMO 채널 H _virtual(k) 는 유사한 성능을 갖는다. 하지만, U 와의 곱은 모든 T 개의 송신 안테나들에 대한 총 송신 전력의 완전한 이용을 허용한다. 각각의 송신 안테나에 대한 피크 송신 전력은 P_tx 로서 표시될 수도 있고, T 개의 송신 안테나들에 대한 총 송신 전력은 P_total = T·P_tx 로서 표시될 수도 있다. V 개의 출력 심볼들이 U 와의 곱 없이 V 개의 송신 안테나들로부터 송신된다면, 턴오프되는 각각의 송신 안테나는 그 송신 안테나에 대한 송신 전력 P_tx 가 낭비되는 결과를 가져온다. 하지만, V 개의 출력 심볼들이 U 와의 곱을 수행한 후 V 개의 가상 안테나들로부터 송신된다면, 각각의 출력 심볼은 모든 T 개의 송신 안테나들로부터 전송되고, 각각의 송신 안테나에 대한 전체 송신 전력 P_tx 이 이용을 위해 선택되는 가상 안테나의 수에 상관 없이 이용될 수도 있고, 모든 T 개의 송신 안테나들에 대한 총 송신 전력 P_total 이 V 개의 가상 안테나들에 걸쳐 분배될 수도 있다.

식 (1) 에 나타낸 송신 방식에서, R×T MIMO 시스템이 R×V MIMO 시스템으로 효율적으로 감소된다. 송신기는 마치 그것이 T 개의 송신 안테나들을 가진 것처럼 보이기보다는 V 개의 가상 안테나들을 가진 것 처럼 보인다 (여기서, 1≤V≤T).

송신기는 V 개의 선택된 가상 안테나들을 통해 V 개의 데이터 스트림들을 송신할 수도 있다. V 개의 선택된 가상 안테나들은 상이한 신호 품질들과 연관될 수도 있고, 상이한 송신 용량들을 가질 수도 있다. 일 실시형태에서, 각각의 데이터 스트림은 각각의 가상 안테나로부터 전송된다. 그 데이터 스트림에 대해 이용되는 가상 안테나의 송신 용량에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대해 적합한 레이트가 선택될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 각각의 데이터 스트림은 모든 V 개의 데이터 스트림들에 대해 유사한 성능을 달성하기위해 모든 V 개의 선택된 가상 안테나들을 통해 전송된다. 단일 서브캐리어가 송신에 이용가능하다면, 각각의 데이터 스트림은 상이한 심볼 주기들에서 V 개의 선택된 가상 안테나들로부터 전송될 수도 있다. 다수의 서브캐리어들이 송신에 이용가능하다면, 각각의 데이터 스트림은 상이한 서브캐리어들을 통해 V 개의 선택된 가상 안테나들로부터 전송될 수도 있다. 각각의 데이터 스트림이 모든 V 개의 선택된 가상 안테나들로부터 전송된다면, 단일 레이트가 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 평균 송신 용량에 기초하여 모든 V 개의 데이터 스트림들에 대해 선택될 수도 있다.

도 4a 는 2 개의 가상 안테나들로부터 2 개의 데이터 스트림들을 송신하는 일 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서, 4 개의 가상 안테나들이 이용가능하고, 가상 안테나 2 및 4 가 이용을 위해 선택되며, 가상 안테나 1 및 3 은 이용되지 않는다. 데이터 스트림 1 에 대한 출력 심볼들은 모든 K 개의 서브캐리어들을 통해 가상 안테나 2 로부터 전송된다. 데이터 스트림 2 에 대한 출력 심 볼들은 모든 K 개의 서브캐리어들을 통해 가상 안테나 4 로부터 전송된다.

도 4a 에 나타낸 실시형태에서, 단일 치환 행렬이 모든 K 개의 서브캐리어들에 대해 이용될 수도 있고,

와 같이 정의될 수도 있다. 치환 행렬 P (k) 의 각 행은 하나의 이용가능한 가상 안테나에 대응하고, P (k) 의 각 열은 하나의 데이터 스트림에 대응한다. 송신에 이용되지 않는 각각의 가상 안테나에서, P (k) 의 대응하는 행은 모두 제로이다. 각각의 데이터 스트림에서, P (k) 의 대응하는 열은 그 데이터 스트림에 대해 이용되는 가상 안테나에 대해 '1' 의 엔트리를 포함한다.

도 4b 는 3 개의 가상 안테나들의 K 개의 서브캐리어들을 통해 3 개의 데이터 스트림들을 순환적으로 송신하는 일 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서, 4 개의 가상 안테나들이 이용가능하고, 가상 안테나들 1, 3, 및 4 가 이용을 위해 선택되고, 가상 안테나 2 가 이용되지 않는다. 데이터 스트림 1 에 대한 출력 심볼들은 서브캐리어들 1, 4, 7, ... 을 통해 가상 안테나 1 로부터 전송되고, 서브캐리어들 2, 5, 8, ... 을 통해 가상 안테나 3 으로부터 전송되며, 서브캐리어들 3, 6, 9, ... 를 통해 가상 안테나 4 로부터 전송된다. 다른 2 개의 데이터 스트림들의 각각에 대한 출력 심볼들도 또한 도 4b 에 나타낸 바와 같이 모든 3 개의 선택된 가상 안테나들의 K 개의 서브캐리어들을 통해 전송된다.

도 4b 에 나타낸 실시형태에서, 치환 행렬들은

와 같이 정의될 수도 있다. 데이터 스트림들 1, 2 및 3 은 각각의 치환 행렬의 열들 1, 2 및 3 과 각각 연관된다. 각각의 데이터 스트림에 대해, 데이터 스트림에 대해 이용되는 가상 안테나는 가상 안테나에 대응하는 행의 '1' 의 엔트리에 의해 나타내어진다. 도 4b 와 식 (7) 에 의해 나타낸 바와 같이, 각각의 데이터 스트림은 K 개의 서브캐리어들에 걸쳐 하나의 선택된 가상 안테나로부터 다음의 선택된 가상 안테나로 호핑 (hopping) 하고, 마지막 선택된 가상 안테나에 도달 시 제 1 선택된 가상 안테나로 다시 순환한다.

도 4a 및 도 4b 는 데이터 스트림들의 가상 안테나들로의 맵핑의 특정 실시형태들을 나타낸다. 일반적으로, 임의의 수의 데이터 스트림들이 임의의 수의 가상 안테나들로부터 전송될 수도 있다. 데이터 스트림들은 결정론적 방식으로 (예를 들어, 전체 가능한 치환들을 순환적으로 또는 순차적으로 이용하여) 선택된 가상 안테나들로 맵핑될 수도 있고, 또는, 송신기 및 수신기 양자 모두에 알려진 의사-랜덤 넘버 (PN) 시퀀스에 기초하여 의사-랜덤 방식으로 선택된 가상 안테나들로 맵핑될 수도 있다. 주어진 데이터 스트림은 임의의 스트림 치환 또는 맵핑 방식을 이용하여 모든 선택된 가상 안테나들로 맵핑될 수도 있고, 그 일예가 도 4b 에 나타내어져 있다.

2. 수신기 프로세싱

수신기는 송신기에 의해 전송된 출력 심볼들을 복원하기 위해 다양한 검출 기술들을 이용할 수도 있다. 이들 검출 기술들에는, 최소 평균 제곱 에러 (MMSE) 기술, 제로-포싱 (ZF) 기술, 최대 비율 조합 (MRC) 기술, 및 연속 간섭 소거 (SIC) 기술 등이 포함된다. 수신기는 MMSE, ZF, 또는 MRC 기술에 기초하여

와 같이 공간 필터 행렬을 도출할 수도 있고, 여기서,

이다. 식 (8) 및 식 (10) 에서, D _mmse(k) 및 D _mrc(k) 는 출력 심볼들의 정규화된 추정치들을 획득하기 위해 이용되는 스케일링 값들의 V×V 대각 행렬들이다.

수신기는

와 같이 검출을 수행할 수도 있고, 여기서,

M (k) 는 M _mmse(k), M _zf(k) 또는 M _mrc(k) 일 수도 있는 V×R 공간 필터 행렬이고,

는 V 개의 심볼 추정치들을 갖는 V×1 벡터이며,

는 검출 후의 잡음 벡터이다.

수신기는 송신기로부터 수신된 파일럿에 기초하여 H (k), H _virtual(k) 및/또는 H _used(k) 의 추정치를 획득할 수도 있다. 간략함을 위해, 여기에서의 설명에서는 채널 추정치 에러가 없다고 가정한다. 수신기는 H (k) 또는 H _virtual(k) 및 알려진 U , P (k) 및 G 에 기초하여 H _used(k) 를 도출할 수도 있다. 그 다음, 수신기는 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 H _used(k) 에 기초하여 M (k) 를 도출할 수도 있다. M (k) 의 차원은 송신에 이용되는 가상 안테나의 수에 종속적이다.

의 심볼 추정치들은 s (k) 의 출력 심볼의 추정치들이다.

수신기는 각각의 심볼 주기 n 에서 각각의 서브캐리어 k 에 대해 식 (11) 에 나타낸 바와 같이 검출을 수행하여 그 서브캐리어 및 심볼 주기에 대한 심볼 추정치들을 획득할 수도 있다. 수신기는 송신기에 의한 심볼-대-가상안테나 맵핑과 상보적인 방식으로 모든 서브캐리어들 및 심볼 주기들에 대한 심볼 추정치들을 스 트림들로 디맵핑할 수도 있다. 그 다음, 수신기는 심볼 추정치들의 스트림들을 프로세싱 (예를 들어, 복조, 디인터리빙, 및 디코딩) 하여 디코딩된 데이터 스트림들을 획득할 수도 있다.

심볼 추정치들의 품질은 수신기에 의해 사용되는 검출 기술에 의존한다. 일반적으로, 신호 품질은 신호-대-잡음 비 (SNR), 신호-대-잡음-및-간섭 비 (SINR), 심볼 당 에너지-대-잡음 비 (Es/No) 등에 의해 정량화될 수도 있다. 명확함을 위해, 이하의 설명에서 SNR 이 신호 품질을 나타내는데 이용된다.

MMSE 기술에 대한 SNR 은

와 같이 표현될 수도 있고, 여기서,

q_v(k) 는 서브캐리어 k 에 대한 Q (k) 의 v-번째 대각 엘리먼트이고,

γ_mmse _,v(k) 는 MMSE 검출을 이용한 가상 안테나 v 의 서브캐리어 k 의 SNR 이다.

ZF 기술에 대한 SNR 은

와 같이 표현될 수도 있고, 여기서,

γ_v(k) 는 서브캐리어 k 에 대한

의 v-번째 대각 엘 리먼트이고,

γ_zf _,v(k) 는 ZF 검출을 이용한 가상 안테나 v 의 서브캐리어 k 의 SNR 이다.

식 (12) 및 식 (13) 은 송신 심볼 벡터 s (k) 의 각 엘리먼트의 평균 전력이 1 이라고 가정한다. 다른 검출 기술들에 대한 SNR 들이 당해 기술분야에서 공지되어 있지만, 여기서는 설명하지 않는다.

식 (12) 및 식 (13) 은 선형 유닛들에서 SNR 들을 제공한다. SNR 은 또한,

와 같이 데시벨 (dB) 단위로 주어질 수도 있고, 여기서, γ_v(k) 는 선형 유닛들에서의 SNR 이고, SNR_v(k) 는 dB 단위의 대응하는 SNR 이다.

SIC 기술에서, 수신기는 V 개의 스테이지들 또는 레이어들에서, 각 스테이지에서 하나의 데이터 스트림씩, V 개의 데이터 스트림들을 복원하고, 그 다음 데이터 스트림을 복원하기에 앞서 각각의 디코딩된 데이터 스트림으로부터 간섭을 소거한다. 제 1 스테이지에서, 수신기는 (예를 들어, 식 (11) 에 나타낸 바와 같이 MMSE, ZF, 또는 MRC 기술을 이용하여) 수신된 심볼들에 대한 검출을 수행하고, 하나의 데이터 스트림에 대한 심볼 추정치들을 획득한다. 그 다음, 수신기는 심볼 추정치들을 프로세싱 (예를 들어, 복조, 디인터리빙, 및 디코딩) 하고, 디코딩된 데이터 스트림을 획득한다. 그 다음, 수신기는, (1) 이 스트림에 대해 송신 기에 의해 수행된 것과 동일한 방식으로 디코딩된 데이터 스트림을 재 인코딩, 인터리빙, 및 심볼 맵핑하고, (2) 재구성된 출력 심볼들을 이용된 MIMO 채널 응답 벡터들과 곱하여 이 스트림으로 인한 간섭 성분들을 획득함으로써, 이 데이터 스트림으로 인한 간섭을 추정한다. 그 다음, 수신기는 수신된 심볼들로부터 간섭 성분들을 감산하고, 수정된 수신 심볼들을 획득한다. 각각의 이어지는 스테이지에서, 수신기는 하나의 데이터 스트림을 복원하기 위해 제 1 스테이지와 동일한 방식으로 이전 스테이지로부터의 수정된 수신 심볼들을 프로세싱한다.

SIC 기술에서, 각각의 디코딩된 데이터 스트림의 SNR 은 (1) 스트림에 대해 이용되는 검출 기술 (예를 들어, MMSE, ZF 또는 MRC), (2) 데이터 스트림이 복원되는 특정 스테이지, 및 (3) 더 나중의 스테이지들에서 복원되는 데이터 스트림들로 인한 간섭의 양에 종속적이다. 일반적으로, 이전 스테이지들에서 복원된 데이터 스트림들로부터 간섭이 소거되기 때문에, 나중의 스테이지들에서 복원되는 데이터 스트림들에 대해 SNR 은 향상된다. 이는 나중의 스테이지들에서 복원되는 데이터 스트림들에 대해 더 높은 레이트들이 사용될 수 있는 것을 허용할 수도 있다.

일 양태에서, 가상 안테나(들)의 상이한 셋트들 또는 조합들의 성능이 평가되고, 최상의 성능을 갖는 가상 안테나(들)의 셋트가 이용을 위해 선택된다. 성능은 신호 품질 (예를 들어, SNR), 스루풋, 전체 레이트 등과 같은 다양한 메트릭들에 의해 정량화될 수도 있다. 가상 안테나 선택은 다양한 방식들로 수행될 수도 있다.

일 실시형태에서, 하나 이상의 가상 안테나들의 모든 가능한 셋트들이 평가된다. 각각의 가능한 가상 안테나 셋트는 또한 가설 (hypothesis) 로서 지칭될 수도 있다. T 개의 가상 안테나들에 대해 하나의 가설, T-1 개의 가상 안테나들에 대해 T 개의 가설들, ... , 하나의 가상 안테나에 대해 T 개의 가설들로 해서, T 개의 이용가능한 가상 안테나들에 대해 2^T-1 개의 총 가설들이 존재한다. M 개의 가설들이 평가될 수도 있고, 여기서, 모든 가능한 가설들이 평가된다면, M = 2^T-1 이다. 가설 m (여기서, m = 1, ... , M) 은 A_m 으로서 표시되는 가상 안테나(들)의 특정 셋트에 대한 것이다. M 개의 가설들은 M 개의 상이한 가상 안테나 셋트들에 대한 것이다.

일 실시형태에서, 선택된 가상 안테나들에 걸친 총 송신 전력의 균일한 분배로 성능이 결정된다. V 개의 가상 안테나들을 가진 가설에서 (여기서, 1≤V≤T), 총 송신 전력은

와 같이 분배될 수도 있고, 여기서, P_m _,v(k) 는 가설 m 의 가상 안테나 v 의 서브캐리어 k 에 대한 송신 전력이다. 식 (15) 에서, 총 데이터 송신 전력 P_total = T·P_tx 는 V 개의 가상 안테나들에 걸쳐 균일하게 분배되고, 각각의 가상 안테나들은 P_va = T·P_tx/V 가 할당된다. 그 다음, 각각의 가상 안테나에 대해 할 당된 송신 전력 P_va 은 그 가상 안테나의 K 개의 서브캐리어들에 걸쳐 균일하게 분포된다. P_va 및 P_m _,v(k) 는 더 적은 수의 가상 안테나들을 갖는 가설들에 대해 더 크다. 식 (15) 는 또한, 셋트 A_m 의 가상 안테나(들)만이 송신 전력을 할당받고, (파일럿 송신들에 대한 가능한 할당을 제외하고) 다른 모든 가상 안테나들은 0 의 송신 전력을 할당받는 것을 나타낸다.

각각의 가설 m 에서, 그 가설의 각각의 가상 안테나의 각각의 서브캐리어의 SNR 이, 예를 들어 식 (12) 내지 식 (14) 에 나타낸 바와 같이, 계산될 수도 있다. q_v(k) 및 r_v(k) 는 H _used(k) 를 계산하기 위해 사용되는 전력 P_m _,v(k) 에 종속적이라는 것에 유의할 필요가 있다. 따라서, SNR 은 가설에서의 가상 안테나들의 수에 종속적이고, 가설이 더 큰 P_m _,v(k) 때문에 더 적은 수의 가상 안테나들을 갖는다면, SNR 은 더 크다.

일 실시형태에서, 성능은 평균 SNR 에 의해 정량화되고,

와 같이 계산될 수도 있으며, 여기서,

SNR_m _,v(k) 는 가설 m 의 가상 안테나 v 의 서브캐리어 k 의 SNR 이고,

SNR_avg _,m 은 가설 m 에 대한 평균 SNR 이다. SNR_m _,v(k) 및 SNR_avg _,m 은 dB 단위이다.

또 다른 실시형태에서, 성능은 스루풋에 의해 정량화되고, 이는 또한 스펙트럼 효율, 용량 등으로도 지칭된다. 가설 m 에 대한 스루풋은

와 같이 제약되지 않은 용량 함수에 기초하여 결정될 수도 있고, 여기서,

γ_m,v(k) 는 가설 m 의 가상 안테나 v 의 서브캐리어 k 의 SNR 이고,

TP_m 은 가설 m 에 대한 스루풋이다. 식 (17) 에서, γ_m,v(k) 는 선형 유닛들이고, 각각의 가상 안테나의 각각의 서브캐리어의 스루풋은 log₂[1+γ_m,v(k)] 로서 주어진다. 가설 m 의 모든 가상 안테나들의 모든 서브캐리어들에 대한 스루풋이 누산되어 그 가설에 대한 전체 스루풋을 획득하게 된다. 식 (17) 의 제약되지 않은 용량 함수는, 데이터가 MIMO 채널의 용량에서 신뢰가능하게 송신될 수 있다고 가정한다.

가설 m 에 대한 스루풋은 또한

와 같이 제약된 용량 함수에 기초하여 결정될 수도 있고, 여기서, Q 는 변조 방식, 코딩 방식, 코드 레이트, 패킷 사이즈, 채널 추정 에러들 등과 같은 다양한 팩터들을 고려하는데 이용되는 패널티 (penalty) 팩터이다. 스루풋은 또한 다른 용량 함수들에 기초하여 계산될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 성능은 전체 레이트에 의해 정량화된다. 시스템은 일 셋트의 레이트들을 지원할 수도 있다. 각각의 레이트는, 특정 코딩 및 변조 방식, 특정 코드 레이트, 특정 스펙트럼 효율, 및 예를 들어 1% 의 패킷 에러 레이트 (PER) 의 성능의 목표 레벨을 달성하는데 필요한 특정 최소 SNR 과 연관될 수도 있다. 각각의 가설 m 에서, 레이트는, 가상 안테나에 대한 SNR 들에 기초하여 그 가설의 각각의 가상 안테나에 대해 선택될 수도 있다. 레이트 선택은 다양한 방식들로 수행될 수도 있다.

가설 m 에서, 평균 SNR 은

와 같이 각각의 가상 안테나에 대해 계산될 수도 있고, 여기서, SNR_avg _,m,v 는 가설 m 의 가상 안테나 v 에 대한 평균 SNR 이다.

각각의 가상 안테나에 대한 유효 SNR 은 또한,

와 같이 계산될 수도 있고, 여기서,

SNR_bo _,m,v 는 가설 m 의 가상 안테나 v 에 대한 백오프 팩터이고,

SNR_eff _,m,v 는 가설 m 의 가상 안테나 v 에 대한 유효 SNR 이다. 백오프 팩터는 가상 안테나 v 의 K 개의 서브캐리어들에 걸친 SNR 들에서의 변화성을 고려 하는데 이용될 수도 있고,

로서 설정될 수도 있으며, 여기서,

는 가상 안테나 v 에 대한 SNR 들의 분산이고, K_snr 은 상수이다. 백오프 팩터는 예를 들어 가상 안테나 v, 현재 PER 등에 대해 사용되는 코딩 및 변조와 같은 다른 팩터들을 고려하는데 이용될 수도 있다.

각각의 가상 안테나에 대한 등가 SNR 은 또한,

와 같이 계산될 수도 있고, 여기서,

TP_m _,v 는 가설 m 의 가상 안테나 v 의 각각의 서브캐리어에 대한 평균 스루풋이고,

SNR_eq _,m,v 는 가설 m 의 가상 안테나 v 에 대한 등가 SNR 이다. 식 (21a) 은 모든 K 개의 서브캐리어들에 대한 SNR 들에 기초하여 각각의 서브캐리어에 대한 평균 스루풋을 계산한다. 식 (21b) 는 식 (21a) 로부터 평균 스루풋을 제공하는 SNR 을 제공한다.

각각의 가상 안테나에 대한 SNR_avg _,m,v, SNR_eff _,m,v, 또는 SNR_eq _,m,v 는 레이트들 대 (versus) 필요한 SNR 들의 룩업 테이블에 제공될 수도 있다. 그 다음, 룩업 테이블은 각각의 가상 안테나에 대해 이용될 수도 있는 최고의 레이트를 제공할 수 도 있다. 가설 m 의 모든 가상 안테나들에 대한 선택된 레이트들이 누산되어 가설 m 에 대한 전체 레이트를 획득할 수도 있다.

성능은 또한 다른 메트릭들에 의해 정량화될 수도 있고, 이는 본 발명의 범위 내이다. M 개의 메트릭 값들은 평가되는 M 개의 가설들에 대해 획득된다. 이들 메트릭 값들은 평균 SNR, 스루풋, 전체 레이트 등에 대한 것일 수도 있다. M 개의 가설들 중에서 최선의 메트릭 값 (예를 들어, 최고의 평균 SNR, 최고의 스루풋, 또는 최고의 전체 레이트) 을 갖는 가설이 식별될 수도 있다. 최선의 메트릭 값을 갖는 가설에 대한 가상 안테나(들)의 셋트가 이용을 위해 선택될 수도 있다.

도 5 는 4 개의 이용가능한 가상 안테나를 갖는 경우에 대한 가상 안테나 선택을 나타낸다. T = 4 의 경우, 2^T-1 = 15 개의 총 가설들이 존재하고, 이들은 가설들 1 내지 15 로서 표시된다. 4 개의 가설들 1 내지 4 는 하나의 가상 안테나에 대한 것이고, 6 개의 가설들 5 내지 10 은 2 개의 가상 안테나들에 대한 것이며, 4 개의 가설들 11 내지 14 는 3 개의 가상 안테나들에 대한 것이고, 하나의 가설 15 는 4 개의 가상 안테나들에 대한 것이다. 각각의 가설에 대한 가상 안테나(들)의 셋트가 도 5 에 나타내어져 있다. 예를 들어, 가설 2 는 하나의 가상 안테나 2 (a₁ = 2) 에 대한 것이고, 가설 6 은 2 개의 가상 안테나 1 및 3 (a₁ = 1 및 a₂ = 3) 에 대한 것이며, 가설 12 는 3 개의 가상 안테나들 1, 2, 및 4 (a₁ = 1, a₂ = 2, 및 a₃ = 4) 에 대한 것이고, 가설 15 는 모든 가상 안테나들 1 내지 4 (a₁ = 1, a₂ = 2, a₃ = 3, 및 a₄ = 4) 에 대한 것이다.

총 송신 전력 4P_tx 는 각각의 가설의 모든 가상 안테나들에 걸쳐 균일하게 분포될 수도 있다. 하나의 가상 안테나를 갖는 각각의 가설에서, 4P_tx 는 단일 가상 안테나에 할당된다. 2 개의 가상 안테나들을 갖는 각각의 가설에서, 2P_tx 가 각각의 가상 안테나에 할당된다. 3 개의 가상 안테나들을 갖는 각각의 가설들에서, 4P_tx/3 이 각각의 가상 안테나에 할당된다. 4 개의 가상 안테나들을 갖는 가설에서, P_tx 가 각각의 가상 안테나에 할당된다. 각각의 가설의 성능은 전술한 메트릭들 중 임의의 것에 기초하여 결정될 수도 있다. 최고의 메트릭 값을 갖는 가설이 식별될 수도 있고, 이 가설에 대한 가상 안테나(들)의 셋트가 이용을 위해 선택될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 총 송신 전력 P_total 이 워터-포우링 (water-pouring) 이라고도 불리는 워터-필링에 기초하여 가상 안테나들에 걸쳐 불균일하게 분배된다. 각각의 가설 m 에서, 각각의 가상 안테나의 각각의 서브캐리어의 SNR 이 가상 안테나에 할당되는 P_tx 의 가정에 기초하여 처음에 결정될 수도 있다. 그 다음, 각각의 가상 안테나에 대한 평균 SNR 이 예를 들어 식 (19) 에 나타낸 바와 같이 결정될 수도 있다. 그 다음, 총 송신 전력 P_total 이, 최고의 평균 SNR 을 갖는 가상 안테나에 가장 많은 송신 전력이 할당되고, 최저의 평균 SNR 을 갖는 가 상 안테나에 가장 적은 양의 송신 전력이 할당되도록, 가설의 가상 안테나들에 걸쳐 분배될 수도 있다. 일반적으로, 불균일한 전력 할당이 TDD 통신 시스템에서 더욱 실제적이고, 이 TDD 통신 시스템에서, 송신기는 채널 상호성 (channel reciprocity) 를 통해 무선 채널의 전체 지식을 쉽게 획득할 수도 있다. FDD 통신 시스템에서, 불균일한 전력 할당은 통상적으로 예를 들어 무선 채널의 고유모드 분해를 위한 최선의 프리코딩 행렬과 같은, 대량의 피드백 정보를 요구한다. 다르게는, 각각의 가설에 대해, 수신기는 가상 안테나들에 걸친 다수의 소정의 동일하지 않은 전력 분배들을 평가할 수도 있고, 송신기에 최선의 전력 분배 및 최선의 가상 안테나를 보낼 수도 있다.

도 6 은 워터-필링을 이용하여 3 개의 가상 안테나들 (a₁, a₂, 및 a₃) 에 걸친 전력 분배의 일예를 나타낸다. 각각의 가상 안테나 a_v 에 대한 평균 SNR,

(여기서, v = 1, 2, 3) 이 가상 안테나에 할당되는 P_tx 의 가정을 이용하여 결정된다. 각각의 가상 안테나에 대한 평균 SNR 의 역,

이 계산되고 도 6 에 도시된다. 총 송신 전력 P_total 이, 최종 전력 레벨 P_top 이 3 개의 가상 안테나들에 걸쳐 일정하도록, 3 개의 가상 안테나들에 걸쳐 분배된다. 총 송신 전력이 도 6 의 음영 영역에 의해 표시된다. 각각의 가상 안테나에 할당되는 송신 전력

은 최종 전력 레벨 마이너스 가상 안테나에 대한 SNR 의 역, 또는,

와 동일하다. 워터-필링은 공중이 이용가능한 "Information Theory and Reliable Communication" John Wiley and Sons, 1968 에서 Robert G. Gallager 에 의해 설명된다.

각각의 가설에서, 총 송신 전력은 워터-필링을 이용하여 그 가설의 가상 안테나들에 걸쳐 분배될 수도 있다. 그 다음, 가설의 성능은 각각의 가상 안테나에 할당된 송신 전력에 기초하여 평가될 수도 있다. 가설의 각각의 가상 안테나의 각각의 서브캐리어의 SNR 들이 결정될 수도 있다. 그 다음, 메트릭 값이 가설의 모든 서브캐리어들 및 가상 안테나들에 대한 SNR 들에 기초하여 가설에 대해 계산될 수도 있다. 최선의 메트릭 값을 갖는 가설이 이용을 위해 선택될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 총 송신 전력 P_total 이 채널 반전 (channel inversion) 에 기초하여 가상 안테나들에 걸쳐 불균일하게 분배된다. 각각의 가설 m 에서, 가설의 각각의 가상 안테나에 대한 평균 SNR 이 가상 안테나에 할당되는 P_tx 의 가정에 기초하여 결정될 수도 있다. 그 다음, 총 송신 전력 P_total 이 가상 안테나들이 유사한 평균 SNR 을 달성하도록 가설의 가상 안테나들에 걸쳐 분배될 수도 있다. 채널 반전을 수행하는 기술들이 공통 양도된, 2002년 6월 24일 출원된 "SIGNAL PROCESSING WITH CHANNEL EIGENMODE DECOMPOSITION AND CHANNEL INVERSION FOR MIMO SYSTEMS" 라는 제목의 미국 특허출원 제 10/179,442 호에 설명되어 있다. 채널 반전은 동일한 레이트가 모든 가상 안테나들에 대해 이용되는 것을 허용할 수도 있고, 송신기와 수신기 양자 모두에서의 프로세싱을 간 단하게 할 수도 있다.

성능은 또한 가상 안테나들에 걸쳐 총 송신 전력 P_total 을 불균일하게 분배하는 다른 방식들에 기초하여 결정될 수도 있다.

3. 피드백

일 실시형태에서, 수신기는 가상 안테나 선택을 수행하고, 상이한 셋트들의 가상 안테나(들)을 평가하고, 최상의 성능을 갖는 가상 안테나(들)의 셋트를 선택한다. 그 다음, 수신기는 선택된 가상 안테나(들)의 셋트에 대한 채널 상태 정보를 송신기에 전송한다. 채널 상태 정보는 다양한 타입들의 정보를 운반할 수도 있다.

일 실시형태에서, 채널 상태 정보는 V 개의 가상 안테나들의 선택된 셋트를 나타낸다 (여기서, V ≥ 1). T 개의 가상 안테나들에 대해 2^T-1 개의 가능한 가설들이 존재하기 때문에, 최선의 가설 및 따라서 V 개의 가상 안테나들의 선택된 셋트가 T 개의 비트들을 이용하여 운반될 수도 있다. 송신기는 단순화된 그리고 정량화된 워터-필링을 수행할 수도 있고, 총 송신 전력 P_total 을 V 개의 선택된 가상 안테나들에 걸쳐 균일하게 분배할 수도 있다.

일 실시형태에서, 채널 상태 정보는 각각의 선택된 가상 안테나들에 대한 SNR 을 나타내고, 이는 식 (19) 내지 식 (21) 에서 나타낸 바와 같이 계산될 수도 있다. 송신기는 그 SNR 에 기초하여 각각의 가상 안테나에 대한 레이트를 선택할 수도 있다. 송신기는 총 송신 전력 P_total 을 V 개의 가상 안테나들에 대한 SNR 들에 기초하여 (예를 들어, 워터-필링 또는 채널 반전을 이용하여) (1) V 개의 선택된 가상 안테나들에 걸쳐 균일하게, 또는, (2) V 개의 선택된 가상 안테나들에 걸쳐 불균일하게, 분배할 수도 있다. SNR 기반 불균일한 전력 분배는 최선의 프리코딩 행렬에 대한 정보가 송신기에서 이용가능할 때 특히 유효하다. 이 실시형태는 예를 들어 하나의 데이터 스트림이 각각의 선택된 가상 안테나로부터 전송되는 도 4a 에 나타낸 송신 방식에 대해 이용될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 모든 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 평균 SNR 을 나타내고, 이는 식 (16) 에 나타낸 바와 같이 계산될 수도 있다. 송신기는 평균 SNR 에 기초하여 모든 V 개의 가상 안테나들에 대한 레이트를 선택할 수도 있다. 본 실시형태는 예를 들어 각각의 데이터 스트림이 모든 V 개의 선택된 가상 안테나들로부터 전송되고, V 개의 데이터 스트림들이 유사한 SNR 들을 달성하는, 도 4b 에 나타낸 송신 방식에 대해 이용될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 베이스 SNR 및 충분한 수의 델타 SNR 들을 나타낸다. 본 실시형태는 각각의 데이터 스트림이 모든 V 개의 선택된 가상 안테나들을 통해 전송되고, SIC 수신기가 데이터 스트림들을 복원하는데 이용되는, 도 4b 에 나타낸 송신 방식에 대해 특히 유효하다. 베이스 SNR 은 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 최저의 SNR, V 개의 데이터 스트림들에 대한 최저의 SNR, SIC 기술을 이용하여 제일 먼저 검출된 데이터 스트림에 대한 SNR 등일 수도 있다. 각각의 델타 SNR 은 2 개의 가상 안테나들, 2 개의 데이터 스트림들 등에 대한 SNR 들의 차이를 나타낼 수도 있 다.

일 실시형태에서, V 개의 가상 안테나에 대한 SNR 들은 가장 낮은 것에서부터 가장 높은 것까지 랭킹될 수도 있고, 베이스 SNR 은 최저 SNR 일 수도 있고, 제 1 델타 SNR 은 최저 SNR 과 제 2 최저 SNR 사이의 차이일 수도 있으며, 제 2 델타 SNR 은 제 2 최저 SNR 과 제 3 최저 SNR 사이의 차이일 수도 있는 등이다. 또 다른 실시형태에서, V 개의 데이터 스트림들에 대한 SNR 들은 가장 낮은 것에서부터 가장 높은 것까지 랭킹될 수도 있고, 베이스 SNR 및 델타 SNR 은 전술한 바와 같이 정의될 수도 있다. V 개의 데이터 스트림들은 (도 4b 에 나타낸 바와 같이) 선형 검출을 이용하여 유사한 SNR 들을 관찰하도록 송신되면, 베이스 SNR 은 V 개의 데이터 스트림들에 대한 평균 SNR 을 나타낼 수도 있고, 델타 SNR 들은 제로와 동일할 수도 있다. 이는 또한, 송신기가 프리코딩을 수행하고, 프리코딩 행렬의 열 벡터들에 대해 데이터 스트림들을 치환하는 경우일 수도 있다. 이상적으로는, 특이 값 분해의 경우, 다수의 데이터 스트림들이 송신기에서 프리코딩에 의해 분리되면, 수신기는 최대 스펙트럼 효율을 달성하기 위해 SIC 를 수행할 필요가 없다. 하지만, 실제로, 프리코딩 행렬은 통상적으로 특이 분해 행렬과 완벽하게 매칭되지 않으며, 수신기는 스루풋을 최대화하기 위해 SIC 를 수행할 수도 있다. 선형 검출로 유사한 SNR 들을 관찰하는 데이터 스트림들이 SIC 기술을 이용하여 복원된다면, 베이스 SNR 은 제일 먼저 복원되는 데이터 스트림의 SNR 을 나타낼 수도 있고, 각각의 순차적으로 복원된 데이터 스트림에 대한 델타 SNR 은 이전에 복원된 데이터 데이터 스트림에 대한 SNR 의 향상을 나타낼 수도 있다.

일 실시형태에서, 오직 하나의 델타 SNR 만이 이용될 수도 있고, 각각의 가상 안테나 또는 데이터 스트림에 대한 SNR 은

와 같이 주어질 수도 있으며, 여기서, SNR_v 는 가상 안테나 a_v 또는 데이터 스트림 v 에 대한 SNR 이다. 식 (22) 에 나타낸 실시형태는 SNR 이 V 개의 선택된 가상 안테나들 또는 V 개의 데이터 스트림들에 걸쳐 동일한 양만큼 향상되고, 연속적인 스테이지들 또는 레이어들 사이의 SIC 이득은 거의 일정하다는 것을 가정한다.

또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 각각의 선택된 가상 안테나에 대한 레이트를 나타낸다. 시스템은 전술한 바와 같이 일 셋트의 레이트들을 지원할 수도 있고, 각각의 가상 안테나에 대한 레이트는 그 가상 안테나에 대한 SNR 에 기초하여 선택될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 모든 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 단일 레이트를 나타내고, 이는 이들 가상 안테나들에 대한 평균 SNR 에 기초하여 선택될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 선택된 가상 안테나들에 대한 베이스 레이트 및 하나 이상의 델타 레이트들을 나타낸다. 본 실시형태는 SIC 수신기와 함께 도 4b 에 나타낸 송신 방식에 유용할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 레이트 조합을 나타낸다. 시스템은 다수의 허용된 레이트 조합들을 포함하는 벡터-양자화된 레이트 셋트를 지원할 수도 있고, 이는 또한 변조 코딩 방식 (MCS) 으로도 불린다. 각각의 허용된 레이트 조합은 송신할 특정 수의 데이터 스트림들 및 각각의 데이터 스트림에 대한 특정 레이트와 연관된다. 레이트 조합은 가상 안테나들에 대한 SNR 들에 기초하여 V 개의 선택된 가상 안테나들에 대해 선택될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 채널 상태 정보는 사용을 위해 이용가능한 일 셋트의 직교정규 행렬들 중에서 사용을 위해 선택되는 하나 이상의 직교정규 행렬들 (또는 프리코딩 행렬들) 을 나타낸다. 송신기는 하나 이상의 선택된 직교정규 행렬들을 이용하여 프리코딩을 수행한다. 각각의 직교정규 행렬의 모든 가설들에 대한 성능이 전술한 바와 같이 평가될 수도 있다. 최상의 성능을 갖는 직교정규 행렬 및 가상 안테나(들)의 셋트가 채널 상태 정보에 의해 제공될 수도 있다.

일반적으로, 채널 상태 정보는 V 개의 안테나들의 선택된 셋트, 신호 품질 (예를 들어, SNR 들), 레이트들, 송신 전력, 행렬들, 파일럿, 다른 정보, 또는 이들의 조합과 같은 다양한 타입들의 정보를 운반할 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 송신기는, 예를 들어 수신기로부터의 채널 상태 정보를 이용하여, 가상 안테나 선택을 수행한다.

일 실시형태에서, 송신기는, 데이터가 오직 V 개의 선택된 가상 안테나들을 통해서 전송되는 경우에도, 수신기가 모든 T 개의 이용가능한 가상 안테나들에 대한 SNR 들을 추정하는 것을 허용하기 위한 방식으로 파일럿을 송신한다. 송신기는, 예를 들어, 심볼 주기 n 에서 가상 안테나 1, 그 다음, 심볼 주기 n+1 에서 가상 안테나 2, 등등으로, 상이한 심볼 주기들에서 T 개의 가상 안테나들을 통해 순환적으로 파일럿을 송신할 수도 있다. 송신기는 또한, 예를 들어, 가상 안테나 1 의 서브캐리어 k₁, 가상 안테나 2 의 서브캐리어 k₂, 등등으로, 상이한 서브캐리어들을 통해 T 개의 가상 안테나들로부터 파일럿을 송신할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 송신기는 V 개의 선택된 가상 안테나들을 통해 메인 파일럿을 송신하고, 선택되지 않은 가상 안테나들을 통해 보조 파일럿을 송신한다. 메인 파일럿은 보조 파일럿보다 더 빈번하게 및/또는 더 많은 서브캐리어들을 통해 송신될 수도 있다. 송신기는 또한 다양한 다른 방식들로 파일럿을 송신할 수도 있다.

도 7 은 가상 안테나들을 선택 및 이용하는 프로세스 (700) 의 일 실시형태를 나타낸다. 다수의 물리적 안테나들을 이용하여 형성된 다수의 가상 안테나들에 대한 다수의 가설들이, 예를 들어, 신호 품질, 스루풋, 전체 레이트 등의 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 평가된다 (블록 712). 각각의 가설은 상이한 셋트의 적어도 하나의 가상 안테나에 대응한다. 다수의 가상 안테나들은, 각각의 가상 안테나를 물리적 안테나의 일부 또는 전부에 맵핑시키는 하나 이상의 행렬들로 형성된다. 최상의 성능을 갖는 가설이 평가된 다수의 가설들 중에서 선택된다 (블록 714).

일 실시형태에서, 각각의 가설에 대한 신호 품질이 결정되고, 최고의 신호 품질을 갖는 가설이 선택된다. 또 다른 실시형태에서, 각각의 가설에 대한 스루풋이 결정되고, 최고의 스루풋을 갖는 가설이 선택된다. 또 다른 실시형태에 서, 각각의 가설에 대한 전체 레이트가 결정되고, 최고의 전체 레이트를 갖는 가설이 선택된다. 모든 실시형태들에서, 각각의 가설은 그 가설의 가상 안테나(들)에 걸쳐 균일하게 또는 불균일하게 분배되는 총 송신 전력을 이용하여 평가될 수도 있다. 가설들은 다른 방식들로 평가될 수도 있다.

블록 714 는 다수의 가상 안테나들 중에서 적어도 하나의 가상 안테나를 필수적으로 선택한다. 가상 안테나 선택이 수신기에 의해 수행되면, 그 선택된 가상 안테나(들)에 대한 채널 상태 정보가 송신기로 전송된다 (블록 716). 채널 상태 정보는, 선택된 가상 안테나(들), 선택된 가상 안테나(들)에 대한 신호 품질 또는 레이트(들)과 같은 다양한 타입들의 정보를 운반할 수도 있다. 송신기 및/또는 수신기는 신호 품질에 기초하여 선택된 가상 안테나(들)에 대해 적어도 하나의 레이트를 선택할 수도 있다. 선택된 가상 안테나(들)이 데이터 송신에 이용된다 (블록 718).

도 8 은 가상 안테나들을 선택 및 이용하기 위한 장치의 일 실시형태 (800) 를 나타낸다. 장치 (800) 는 다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들에 대한 다수의 가설들을 평가하는 수단 (블록 812), 다수의 가설들 중에서 하나의 가설을 선택하는 수단 (블록 814), 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 송신기에 전송하는 수단 (블록 816), 및 데이터 송신을 위해 선택된 가상 안테나(들)을 이용하는 수단 (블록 818) 을 포함한다.

도 9 는 가상 안테나들로부터 데이터를 송신하는 프로세스의 일 실시형태 (900) 를 나타낸다. 채널 상태 정보는 다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수 의 가상 안테나들 중에서 선택된 적어도 하나의 가상 안테나들에 대해 수신된다 (블록 912). 채널 상태 정보는 전술한 정보 중 임의의 것을 운반할 수도 있다. 총 송신 전력은 채널 상태 정보에 기초하여 (1) 선택된 가상 안테나(들)에 걸쳐 균일하게, 또는, (2) 선택된 가상 안테나(들)에 걸쳐 불균일하게, 분배될 수도 있다 (블록 914). 적어도 하나의 레이트가 채널 상태 정보 및 전력 분배에 기초하여 선택된 가상 안테나(들)에 대해 선택된다 (블록 916). 데이터 송신이 선택된 레이트(들)에서 선택된 가상 안테나(들)로부터 전송된다 (블록 918). 데이터 송신은 하나 이상의 데이터 스트림들을 포함할 수도 있다. 각각의 데이터 스트림이 (예를 들어, 도 4a 에 나타낸 바와 같이) 각각의 선택된 가상 안테나에 맵핑될 수도 있고, 또는, (예를 들어, 도4b 에 나타낸 바와 같이) 모든 선택된 가상 안테나(들)에 맵핑될 수도 있다.

도 10 은 가상 안테나들로부터 데이터를 송신하는 장치의 일 실시형태 (1000) 를 나타낸다. 장치 (1000) 는, 다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 선택된 적어도 하나의 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 수신하는 수단 (블록 1012), 선택된 가상 안테나(들)에 걸쳐 총 송신 전력을 균일하게 또는 불균일하게 분배하는 수단 (1014), 채널 상태 정보 및 전력 분배에 기초하여 선택된 가상 안테나(들)에 대해 적어도 하나의 레이트를 선택하는 수단 (1016), 및 선택된 레이트(들)에서 선택된 가상 안테나(들)로부터 데이터 송신을 전송하는 수단 (블록 1018) 을 포함한다.

본원에 설명된 기술들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들 어, 이들 기술들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현에서, 가상 안테나들을 선택하고, 선택된 가상 안테나(들)로부터 데이터를 송신하며, 및/또는, 선택된 가상 안테나(들)로부터 데이터를 수신하기 위해 이용되는 프로세싱 유닛들은, 하나 이상의 주문형 반도체 (ASIC) 들, 디지털 신호 프로세서 (DSP) 들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스 (DSPD) 들, 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD) 들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본원에 설명된 기능들을 수행하기 위해 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내부에서 구현될 수도 있다.

펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현에서, 기술들은 본원에 설명된 기능들을 수행하는 모듈들 (예를 들어, 절차들, 함수들 등) 을 이용하여 구현될 수도 있다. 펌웨어 및/또는 소프트웨어 코드들은 메모리 (예를 들어, 도 1 의 메모리 (142 또는 192)) 에 저장될 수도 있고, 프로세서 (예를 들어, 프로세서 (140 또는 190)) 에 의해 실행될 수도 있다. 메모리는 프로세서 내부에서 구현될 수도 있고, 또는, 프로세서 외부에서 구현될 수도 있다.

제목들은 참조를 위해, 그리고 특정 섹션들을 위치 선정하는 것을 돕기 위해 본원에 포함된다. 이들 제목들은 그 제목 하에 설명된 개념들의 범위를 한정하기 위한 목적이 아니며, 이들 개념들은 전체 명세서를 통해 다른 섹션들에 적응성을 가질 수도 있다.

개시된 실시형태들의 전술한 설명은 당업자가 본 발명을 제조하고 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 자명할 것이며, 본원에 정의된 일반적 원리들은 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타낸 실시형태들에 한정되어서는 아니되고, 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광위의 범위와 부합한다.

Claims

다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 적어도 하나의 가상 안테나를 선택하고, 데이터 송신을 위해 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 이용의 표시를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서; 및

상기 적어도 하나의 프로세서에 연결된 메모리를 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 각각의 가설 (hypothesis) 이 상이한 셋트의 적어도 하나의 가상 안테나에 대응하는, 다수의 가설들을 평가하고, 상기 다수의 가설들 중에서 하나의 가설을 선택하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나는 상기 선택된 가설에 대한 것인, 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 상기 다수의 가설들의 각각의 성능을 결정하고, 최상의 성능을 갖는 가설을 선택하도록 구성된, 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 가설들의 각각에 대한 신호 품 질을 결정하고, 최고의 신호 품질을 갖는 가설을 선택하도록 구성된, 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 가설들의 각각에 대한 스루풋을 결정하고, 최고의 스루풋을 갖는 가설을 선택하도록 구성된, 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 가설들의 각각에 대한 전체 레이트를 결정하고, 최고의 전체 레이트를 갖는 가설을 선택하도록 구성된, 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 가설들의 각각에 대한 상기 적어도 하나의 가상 안테나에 걸쳐 총 송신 전력을 균일하게 분배하도록 구성된, 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 가설들의 각각에 대한 상기 적어도 하나의 가상 안테나에 걸쳐 총 송신 전력을 불균일하게 분배하도록 구성된, 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대한 신호 품질에 기초하여 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대해 적어도 하나의 레이트를 선택하도록 구성된, 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로세서와 연결된 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 수신기로 데이터 송신을 전송할 것을 지시하도록 구성된, 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 송신기로 전송하고, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 상기 송신기로부터 상기 데이터 송신을 수신하도록 구성된, 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 식별하는, 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대한 신호 품질 또는 적어도 하나의 레이트를 나타내는, 장치
제 11 항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는 베이스 (base) 신호 품질 및 적어도 하나의 델타 (delta) 신호 품질을 나타내고, 상기 베이스 신호 품질은 하나의 선택된 가상 안테나 또는 하나의 데이터 스트림에 대한 것이고, 상기 적어도 하나의 델타 신호 품질은 나머지 선택된 가상 안테나들 또는 나머지 데이터 스트림들에 대한 것인, 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 형성하기 위해 이용되는 적어도 하나의 행렬을 나타내는, 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 가상 안테나들은, 각각의 가상 안테나를 상기 다수의 물리적 안테나들에 맵핑하는 적어도 하나의 행렬로 형성되는, 장치.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 적어도 하나의 가상 안테나를 선택하는 단계; 및

데이터 송신에 이용하기 위한 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 표 시를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 가상 안테나를 선택하는 단계는,

각각의 가설 (hypothesis) 이 상이한 셋트의 적어도 하나의 가상 안테나에 대응하는, 다수의 가설들을 평가하는 단계, 및

상기 다수의 가설들 중에서 하나의 가설을 선택하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나는 상기 선택된 가설에 대한 것인, 상기 가설을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 다수의 가설들을 평가하는 단계는, 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 상기 다수의 가설들의 각각의 성능을 결정하는 단계를 포함하고,

상기 가설을 선택하는 단계는, 최상의 성능을 갖는 가설을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 다수의 가설들을 평가하는 단계는, 상기 다수의 가설들의 각각에 대한 상기 적어도 하나의 가상 안테나에 걸쳐 총 송신 전력을 균일하게 분배하는 단계를 포함하는, 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 송신기로 전송하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 상기 송신기로부터 상기 데이터 송신을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 적어도 하나의 가상 안테나를 선택하는 수단; 및

데이터 송신에 이용하기 위한 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 표시를 제공하는 수단을 포함하는, 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 가상 안테나를 선택하는 수단은,

각각의 가설 (hypothesis) 이 상이한 셋트의 적어도 하나의 가상 안테나에 대응하는, 다수의 가설들을 평가하는 수단, 및

상기 다수의 가설들 중에서 하나의 가설을 선택하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나는 상기 선택된 가설에 대한 것인, 상기 가설을 선택하는 수단을 포함하는, 장치.
제 23 항에 있어서,

상기 다수의 가설들을 평가하는 수단은, 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 상기 다수의 가설들의 각각의 성능을 결정하는 수단을 포함하고,

상기 가설을 선택하는 수단은, 최상의 성능을 갖는 가설을 선택하는 수단을 포함하는, 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 송신기로 전송하는 수단; 및

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 상기 송신기로부터 상기 데이터 송신을 수신하는 수단을 더 포함하는, 장치.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 적어도 하나의 가상 안테나를 선택하고;

데이터 송신을 위해 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 이용하도록 동작가능한 명령들을 저장하는, 프로세서 판독가능 매체.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 선택된 적어도 하나의 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 수신하고, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 데이터 송신을 전송하도록 구성된 적어도 하나의 프로세 서; 및

상기 적어도 하나의 프로세서에 연결된 메모리를 포함하는, 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 걸쳐 총 송신 전력을 균일하게 분배하도록 구성된, 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대해 적어도 하나의 레이트를 선택하고, 상기 적어도 하나의 선택된 레이트로 상기 데이터 송신을 전송하도록 구성된, 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 데이터 송신을 위해 적어도 하나의 데이터 스트림을 전송하고, 각각의 데이터 스트림을 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 모두에 맵핑하도록 구성된, 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 각각의 데이터 스트림을 소정의 스트림 치환에 기초하여 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 모두에 맵핑하도록 구성 된, 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 각각의 데이터 스트림을, 다수의 서브캐리어들에 걸쳐 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통하여 순환시킴으로써 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 모두에 맵핑하도록 구성된, 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 데이터 송신을 위해 적어도 하나의 데이터 스트림을 전송하고, 각각의 데이터 스트림을 각각의 선택된 가상 안테나로 맵핑하도록 구성된, 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 형성하는데 이용되는 적어도 하나의 행렬을 나타내는 채널 상태 정보를 수신하고, 상기 적어도 하나의 행렬을 이용하여 상기 데이터 송신을 프로세싱하도록 구성된, 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 데이터 송신을 위해 적어도 하나의 데 이터 스트림을 전송하고, 각각의 데이터 스트림을 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나의 모두에 맵핑하도록 구성된, 장치.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 선택된 적어도 하나의 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 수신하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 데이터 송신을 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 걸쳐 총 송신 전력을 분배하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 데이터 송신을 전송하는 단계는,

상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대해 적어도 하나의 레이트를 선택하는 단계, 및

상기 적어도 하나의 선택된 레이트로 상기 데이터 송신을 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 선택된 적어 도 하나의 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 수신하는 수단; 및

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 데이터 송신을 전송하는 수단을 포함하는, 장치.
제 39 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 걸쳐 총 송신 전력을 분배하는 수단을 더 포함하는, 장치.
제 39 항에 있어서,

상기 데이터 송신을 전송하는 수단은,

상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나에 대해 적어도 하나의 레이트를 선택하는 수단, 및

상기 적어도 하나의 선택된 레이트로 상기 데이터 송신을 전송하는 수단을 포함하는, 장치.
다수의 물리적 안테나들로 형성된 다수의 가상 안테나들 중에서 선택된 적어도 하나의 가상 안테나에 대한 채널 상태 정보를 수신하고;

상기 적어도 하나의 선택된 가상 안테나를 통해 데이터 송신을 전송하도록 동작가능한 명령들을 저장하는, 프로세서 판독가능 매체.