KR20080069227A - Antenna array calibration for multi-input multi-output wireless communication systems - Google Patents
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Abstract
Description
미국 특허법 제 119 조 및 제 120 조에 의한 우선권 주장Claims of priority under
본 출원은 2005년 11월 2일 출원되고, 명칭이 "ANNTENNA ARRAY CALIBRATION FOR MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS"인 미국 가특허 출원 제 60/733,021 호, 2006년 4월 4일 출원되고, 명칭이 "ANNTENNA ARRAY CALIBRATION FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS"인 미국 특허 출원 제 11/398,077 호를 미국 특허법 제 119 조 (e) 항에 의해 우선권의 이익을 주장하고, 두 개의 출원은 양수인에게 양도되었고, 본원에 참조문헌으로 명시적으로 포함된다.This application is filed on November 2, 2005, filed under US Provisional Patent Application No. 60 / 733,021, April 4, 2006, entitled "ANNTENNA ARRAY CALIBRATION FOR MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS." U.S. Patent Application No. 11 / 398,077 to this "ANNTENNA ARRAY CALIBRATION FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS" claims the benefit of priority under section 119 (e) of the U.S. Patent Act, and two applications have been assigned to the assignee and are referred to herein. Included explicitly in the literature.
배경기술Background
1. 분야1. Field
다음 설명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다중 입력 다중 출력 무선 통신 시스템을 위한 안테나 어레이를 캘리브레이팅하는 것에 관한 것이다.The following description relates generally to wireless communication, and more particularly, to calibrating an antenna array for a multiple input multiple output wireless communication system.
2. 배경2. Background
무선 네트워킹 시스템은 세계적으로 대다수의 사람들이 통신하는 널리 보급 된 수단이 되었다. 무선 통신 장치는 소비자의 욕구를 만족시키고 휴대성 및 편의성을 개선시키기 위해서 보다 소형화되고 있고, 보다 강력해지고 있다. 셀룰러 전화기와 같은 이동 장치에서의 처리 전력의 증가는 무선 네트워크 전송 시스템에 대한 요구를 증가시킨다. 셀룰러 장치가 이것을 통해서 통신할수록, 일반적으로, 이러한 시스템은 용이하게 업데이트되지 않는다. 이동 장치 용량이 확장될수록, 새롭고 개선된 무선 장치 능력을 충분히 이용하는 것을 용이하게 하는 방식으로 기존의 무선 네트워크 시스템을 유지하는 것이 곤란할 수 있다.Wireless networking systems have become a widespread means of communicating with the majority of people around the world. Wireless communication devices are becoming smaller and more powerful in order to satisfy consumer needs and to improve portability and convenience. Increasing processing power in mobile devices such as cellular telephones increases the demand for wireless network transmission systems. As cellular devices communicate through them, in general, such systems are not easily updated. As mobile device capacity expands, it may be more difficult to maintain existing wireless network systems in a manner that facilitates fully utilizing new and improved wireless device capabilities.
보다 상세하게는, 주파수 분할 기반 기술은 일반적으로, 스펙트럼을 균일한 대역폭 청크(chunks)로 분할함으로써 이 스펙트럼을 개별 채널들로 분할하는데, 예를 들어, 무선 셀룰러 전화 통신을 위해 할당된 주파수 대역의 부분은, 음성 대화를 전달하거나, 디지털 서비스를 이용하여, 디지털 데이터를 각각 전달할 수 있는 채널들로 분리될 수 있다. 각각의 채널은 한번에 한 명의 사용자에게만 할당될 수 있다. 일반적으로 사용되는 한가지 변형은, 전체 시스템 대역폭을 다중 직교 서브캐리어로 효과적으로 분할하는 직교 주파수 분할 기술이다. 이러한 서브캐리어는 또한, 톤, 캐리어, 빈, 및/또는 주파수 채널로도 지칭된다. 각각의 서브대역은 데이터로 변조될 수 있는 서브캐리어와 연관된다. 시분할 기반 기술을 이용하여, 대역은 순차적인 시간 슬라이스들 또는 시간 슬롯들로 시간 단위로 분할된다. 채널의 각각의 사용자에게는 라운드-로빈 방식으로 정보를 전송 및 수신하는 시간 슬라이스가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 임의의 주어진 시간 t에서, 짧은 버스트동안 채널에 대한 액세스가 사용자에게 제공된다. 이후, 정 보를 전송 및 수신하는 짧은 버스트의 시간이 제공되는 다른 사용자에게로 스위치를 액세스한다. "교대로 (taking turns)" 사이클이 계속되고, 결국 각각의 사용자에게 다수의 전송 및 수신 버스트가 제공된다.More specifically, frequency division based techniques generally divide the spectrum into individual channels by dividing the spectrum into uniform bandwidth chunks, e.g., of a frequency band allocated for wireless cellular telephony. The part may be divided into channels capable of conveying digital data, respectively, for conveying a voice conversation or using a digital service. Each channel can be assigned to only one user at a time. One variation commonly used is orthogonal frequency division, which effectively partitions the overall system bandwidth into multiple orthogonal subcarriers. Such subcarriers are also referred to as tones, carriers, bins, and / or frequency channels. Each subband is associated with a subcarrier that can be modulated with data. Using a time division based technique, the band is divided in time into sequential time slices or time slots. Each user of the channel may be provided with a time slice for transmitting and receiving information in a round-robin fashion. For example, at any given time t, access to the channel is provided to the user for a short burst. The switch is then accessed to another user who is given a short burst of time to send and receive information. The "taking turns" cycle continues, resulting in a number of transmit and receive bursts for each user.
코드 분할 기반 기술은 일반적으로, 범위 내에서 임의의 시간에 이용 가능한 다수의 주파수를 통해 데이터를 전송한다. 일반적으로, 데이터는 디지털화되고 이용 가능한 대역폭을 통해 확산되는데, 다수의 사용자가 채널 상에 중복될 수 있고, 각각의 사용자에게 고유 시퀀스 코드가 할당될 수 있다. 사용자는 스펙트럼의 동일한 광대역 청크에서 전송할 수 있는데, 각각의 사용자의 신호는 그 각각의 고유 확산 코드에 의해 전체 대역폭을 통해 확산된다. 본 기술은 공유를 제공할 수 있는데, 하나 이상의 사용자는 동시에 송수신할 수 있다. 이러한 공유는 확산 스펙트럼 디지털 변조를 통해 달성될 수 있는데, 비트의 사용자 스트림이 인코딩되어 의사-난수 방식으로 매우 넓은 채널을 통해 확산된다. 수신기는, 일관된 방식으로 특정 사용자를 위한 비트를 수집하기 위해, 연관된 고유 시퀀스 코드를 인식하고 그 난수화를 원상태로 돌리도록 설계된다.Code division based techniques generally transmit data over a number of frequencies available at any time in range. In general, data is digitized and spread through the available bandwidth, where multiple users can be duplicated on a channel, and each user can be assigned a unique sequence code. Users can transmit on the same wideband chunk of the spectrum, with each user's signal spread over its entire bandwidth by its respective unique spreading code. The present technology can provide sharing, where more than one user can send and receive simultaneously. This sharing can be achieved through spread spectrum digital modulation in which a user stream of bits is encoded and spread over a very wide channel in a pseudo-random manner. The receiver is designed to recognize the associated unique sequence code and undo its randomization in order to collect bits for a particular user in a consistent manner.
MIMO 통신 시스템은 공지된 유형의 통신 시스템으로, 전송기 및 수신기 모두는 통신을 위해 복수의 수신 안테나 및 전송 안테나를 갖는다. 기지국의 커버리지 영역 내의 다수의 수신 안테나 및 전송 안테나를 갖는 이동 단말기는, 합성 스트림으로 전달되는 하나의, 2 이상의 또는 모든 데이터 스트림을 수신하는데 관심이 있을 수 있다. 마찬가지로, 이동 단말기는 데이터를 기지국 또는 다른 모바일 단말기로 전송할 수 있다. 기지국과 이동 단말기 사이 또는 이동 단말기 들 사이의 이러한 통신은, 채널 변동 및/또는 간섭 전력 변동으로 인해 열화될 수 있다. 예를 들어, 상기 언급된 변화는 하나 이상의 이동 단말기들에 대한 기지국 스케줄링, 전력 제어, 및/또는 레이트 예측에 영향을 미칠 수 있다.A MIMO communication system is a known type of communication system in which both the transmitter and the receiver have a plurality of receive antennas and transmit antennas for communication. A mobile terminal having multiple receive antennas and transmit antennas within the coverage area of a base station may be interested in receiving one, two or more or all data streams delivered in a composite stream. Likewise, a mobile terminal can transmit data to a base station or other mobile terminal. Such communication between the base station and the mobile terminal or between the mobile terminals may be degraded due to channel variation and / or interference power variation. For example, the above mentioned changes may affect base station scheduling, power control, and / or rate prediction for one or more mobile terminals.
안테나 어레이 및/또는 기지국이 TDD (Time Domain Duplexed) 채널 전송 기술과 연결하여 이용될 때, 매우 큰 이득이 실현될 수 있다. 이러한 이득을 현실화하는 핵심적인 가정은 송수신의 TDD 본질로 인한 것으로, 순방향 링크 (FL) 및 역방향 링크 (RL) 모두는 공통 캐리어 주파수에 대응하는 유사한 물리 전파 채널을 관찰한다. 그러나, 실제로, 아날로그 프론트 엔드 및 디지털 샘플링 전송기 및 수신기를 포함할 수 있는 전반적인 송수신 체인뿐만 아니라 물리적 케이블링 및 안테나 아키텍처는 수신기에 의해 경험되는 총체적인 채널 응답에 기여한다. 다른 말로, 수신기는 전송기 디지털 아날로그 컨버터 (DAC) 의 입력과 수신기 아날로그 디지털 컨버터 (ADC) 의 출력 사이의 총체적인 채널 또는 등가적인 채널을 이해하는데, 이는 전송기의 아날로그 체인, 물리적 전파 채널, (케이블링을 포함하는) 물리적 안테나 어레이 구조, 및 아날로그 수신기 체인을 포함할 수 있다.When antenna arrays and / or base stations are used in conjunction with a Time Domain Duplexed (TDD) channel transmission technique, very large gains can be realized. A key assumption for realizing this gain is due to the TDD nature of transmission and reception, where both the forward link (FL) and the reverse link (RL) observe similar physical propagation channels corresponding to a common carrier frequency. In practice, however, the physical cabling and antenna architecture as well as the overall transmit and receive chain, which may include analog front ends and digital sampling transmitters and receivers, contribute to the overall channel response experienced by the receiver. In other words, the receiver understands the aggregate channel or equivalent channel between the input of the transmitter digital-to-analog converter (DAC) and the output of the receiver analog-to-digital converter (ADC). Physical antenna array structures, and analog receiver chains.
적어도 상술한 점을 고려할 때, 무선 통신 장치에 이용되는 안테나 어레이의 캘리브레이팅 시스템 및/또는 방법론에 대한 필요성이 존재한다.Given at least the foregoing, there is a need for a calibrating system and / or methodology of an antenna array used in a wireless communication device.
요약summary
이하, 하나 이상의 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해서, 이러한 양태의 단순화된 개요를 제공한다. 이 개요는 모든 심사숙고된 양태의 광범위한 개요가 아니고, 모든 양태의 중요하거나 결정적인 구성요소를 식별하는 것으로도, 임의 의 또는 모든 양태의 범위를 제한하는 것으로도 의도되지 않는다. 그 유일한 목적은, 후술되는 보다 상세한 설명에 대한 도입부로서 단순화된 형태로 하나 이상의 양태의 몇몇 개념을 제공하는데 있다.In the following, a simplified overview of these aspects is provided to provide a basic understanding of one or more aspects. This Summary is not an extensive overview of all contemplated aspects, nor is it intended to identify critical or critical elements of any aspect, nor to limit the scope of any or all aspects. Its sole purpose is to present some concepts of one or more aspects in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.
양태에 따르면, 적어도 2개의 액세스 단말기의 적어도 2개의 안테나에 대한 채널 추정을 결정하는 단계와 적어도 2개의 안테나에 대한 각각의 채널 추정에 기초한 캘리브레이션 비율을 결정하는 단계를 포함하는 무선 네트워크에서 안테나 어레이를 캘리브레이팅하는 방법이 개시된다.According to an aspect, an antenna array in a wireless network comprising determining a channel estimate for at least two antennas of at least two access terminals and determining a calibration ratio based on each channel estimate for at least two antennas. A method of calibrating is disclosed.
전술한 관련 목적을 달성하기 위해서, 하나 이상의 양태는, 완전히 후술되고, 특히 특허청구범위에서 지적되는 특징을 포함한다. 다음의 설명 및 첨부 도면은 하나 이상의 양태의 어떤 예시적인 양태를 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 양태는, 각종 양태의 원리가 이용될 수도 있고, 설명된 양태가 모든 이러한 양태 및 그 등가물을 포함하는 것으로 의도되는 소정의 각종 방식을 나타낸다.To attain the foregoing related objects, one or more aspects comprise the features hereinafter fully described and particularly pointed out in the claims. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects of the one or more aspects. These aspects are indicative, however, of but a few of the various ways in which the principles of various aspects may be employed and the described aspects are intended to include all such aspects and their equivalents.
도면의 간단할 설명Brief description of the drawings
도 1은 다중 액세스 무선 통신 시스템의 양태를 도시한다.1 illustrates aspects of a multiple access wireless communication system.
도 2는 본 명세서에 설명된 다양한 양태에 따른 수신기 체인 및 전송기 체인을 포함하는 안테나 배열을 도시한다.2 illustrates an antenna arrangement that includes a receiver chain and a transmitter chain in accordance with various aspects described herein.
도 3은 캘리브레이션 작업을 위한 타이밍의 양태를 도시한다.3 shows an aspect of timing for a calibration operation.
도 4는 이득 불일치에 대한 보상을 위해 안테나 어레이의 캘리브레이팅을 용이하게 하는 논리의 양태를 도시한다.4 illustrates aspects of logic that facilitates calibrating an antenna array to compensate for gain mismatch.
도 5는 이득 불일치에 대한 보상을 위해 안테나 어레이의 캘리브레이팅을 용 이하게 하는 시스템의 양태를 도시한다.5 illustrates an aspect of a system that facilitates calibrating an antenna array to compensate for gain mismatch.
도 6은 안테나의 어레이를 캘리브레이팅하는 방법론의 양태를 도시한다.6 shows an aspect of a methodology for calibrating an array of antennas.
도 7은 안테나의 어레이를 캘리브레이팅하는 방법론의 양태를 도시한다.7 illustrates an aspect of a methodology for calibrating an array of antennas.
도 8은 무선 통신 시스템에서의 수신기 및 전송기의 양태를 도시한다.8 illustrates aspects of a receiver and a transmitter in a wireless communication system.
도 9는 액세스 포인트의 양태를 도시한다.9 illustrates aspects of an access point.
상세한 설명details
이하, 도면을 참조하여 각종 양태가 설명되는데, 동일한 참조부호는 명세서 전체에 걸쳐 동일한 구성요소를 언급하는데 이용된다. 다음의 설명에 있어서, 설명을 목적으로, 하나 이상의 양태의 완전한 이해를 제공하기 위해서 다수의 특정 상세가 설명된다. 그러나, 이러한 양태(들)는 이들 특정 상세 없이 실시될 수도 있다는 것은 자명할 수도 있다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 양태의 설명을 용이하게 하기 위해서, 블록도 형태로 잘 알려진 구조 및 디바이스가 도시된다.Hereinafter, various aspects are described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like elements throughout the specification. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. It may be evident, however, that such aspect (s) may be practiced without these specific details. In other embodiments, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing one or more aspects.
본원에서 이용되는 바와 같이, "컴포넌트", "시스템" 등의 용어는, 하드웨어, 소프트웨어, 실행 중인 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 및/또는 이들의 임의의 조합 중 어느 하나와 같은 컴퓨터-관련 엔티티를 언급하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 컴포넌트는, 프로세서에서 실행되는 프로세스, 프로세서, 객체, 실행가능물 (executable), 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 존재할 수도 있고, 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 상에 집중배치 되고/되거나, 2 개 이상의 컴퓨터들 사이에 분산배치될 수도 있다. 또한, 이들 컴포넌트는, 각종 데이터 구조가 저장된 각종 컴퓨터 판독가능 매체로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트는, 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷 (예를 들어, 신호로서 로컬 시스템, 분산 시스템에서의 또다른 컴포넌트와 또한/또는 인터넷과 같은 네트워크에 걸쳐 다른 시스템과 상호작용하는 일 컴포넌트로부터의 데이터) 을 갖는 신호에 따라 로컬 프로세스 및/또는 원격 프로세스로서 통신할 수도 있다.As used herein, terms such as "component", "system" and the like refer to computer-related such as any of hardware, software, running software, firmware, middleware, microcode, and / or any combination thereof. It is intended to refer to an entity. For example, a component may be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and / or a computer. One or more components may reside within a process and / or thread of execution and a component may be centralized on one computer and / or distributed between two or more computers. In addition, these components can execute from various computer readable media having various data structures stored thereon. A component may, for example, contain one or more data packets (eg, data from a local system as a signal, another component in a distributed system and / or from one component interacting with another system over a network such as the Internet). Depending on the signal it has, it may communicate as a local process and / or a remote process.
또한, 가입자국과 관련하여 본 명세서에서 각종 양태가 설명된다. 또한, 가입자국은, 시스템, 가입자 유닛, 이동국, 모바일, 원격국, 액세스 포인트, 원격 단말기, 액세스 단말기, 사용자 단말기, 사용자 에이전트, 사용자 디바이스, 또는 사용자 장비로도 언급될 수 있다. 가입자국은, 셀룰러 전화기, 무선 전화기, 세션 개시 프로토콜 (SIP) 전화기, 무선 가입자 회선 (Wireless Local Loop: WLL) 국, PDA (Personal Digital Assistant), 무선 접속 능력을 갖는 휴대용 디바이스, 또는 무선 모뎀에 접속된 다른 처리 디바이스일 수도 있다.In addition, various aspects are described herein in connection with a subscriber station. A subscriber station may also be referred to as a system, subscriber unit, mobile station, mobile, remote station, access point, remote terminal, access terminal, user terminal, user agent, user device, or user equipment. The subscriber station connects to a cellular telephone, a cordless telephone, a session initiation protocol (SIP) telephone, a wireless local loop (WLL) station, a personal digital assistant (PDA), a portable device with wireless connectivity, or a wireless modem. May be another processing device.
또한, 본 명세서에 설명된 각종 양태 또는 특징은, 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 이용하여 방법, 장치, 또는 제조물로서 구현될 수도 있다. 본 명세서에서 이용된 바와 같은 "제조물 (article of manufacture)" 이라는 용어는, 임의의 컴퓨터-판독가능 디바이스, 캐리어, 또는 매체로부터 액세스가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 매체는, 자기 저장 디바이스 (예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, …), 광학 디스크 (예를 들어, CD (Compact Disk), DVD (Digital Versatile Disk), …), 스마트 카드, 및 플래시 메모리 디바이스 (예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브, …) 를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.In addition, various aspects or features described herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and / or engineering techniques. The term "article of manufacture" as used herein is intended to include a computer program accessible from any computer-readable device, carrier, or media. For example, a computer readable medium may include a magnetic storage device (e.g., hard disk, floppy disk, magnetic strip, ...), an optical disk (e.g., Compact Disk (CD), Digital Versatile Disk (DVD), …), Smart cards, and flash memory devices (eg, cards, sticks, key drives,…), but are not limited thereto.
도 1을 참조하면, 일 실시 형태에 따른 다중 액세스 무선 통신 시스템이 도시된다. 다중 액세스 무선 통신 시스템 (1) 은 다수의 셀, 예를 들어, 셀 (2, 4, 및 6) 을 포함한다. 도 1에서, 각각의 셀 (2, 4, 및 6) 은 다수의 섹터를 포함하는 액세스 포인트를 포함할 수도 있다. 다수의 섹터는 셀의 일부에서 액세스 단말기와의 통신을 각각 책임지는 안테나의 그룹들로 형성된다. 셀 (2) 에서, 안테나 그룹 (12, 14, 및 16) 은 각각 상이한 섹터와 대응한다. 셀 (4) 에서, 안테나 그룹 (18, 20, 및 22) 은 각각 상이한 섹터와 대응한다. 셀 (6) 에서, 안테나 그룹 (24, 26, 및 28) 은 각각 상이한 섹터와 대응한다.Referring to FIG. 1, a multiple access wireless communication system according to one embodiment is shown. The multiple access
각각의 셀은 각각의 액세스 포인트의 하나 이상의 섹터들과 통신 중에 있는 여러개의 액세스 단말기를 포함한다. 예를 들어, 액세스 단말기 (20, 22) 는 액세스 포인트 (42) 와 통신 중에 있고, 액세스 단말기 (24, 26) 는 액세스 포인트 (44) 와 통신 중에 있고, 액세스 단말기 (28, 40) 는 액세스 포인트 (46) 와 통신 중에 있다.Each cell includes several access terminals in communication with one or more sectors of each access point. For example,
제어기 (50) 는 각각의 셀들 (2, 4, 및 6) 에 커플링된다. 제어기 (50) 는, 다수의 네트워크, 예를 들어, 인터넷 (Internet), 다른 패킷 기반 네트워크, 또는 다수의 액세스 무선 통신 시스템 (1) 의 셀과 통신 중에 있는 액세스 단말기에/단말기로부터 정보를 제공하는 회로 교환 음성네트워크에 대한 하나 이상의 접속을 포함할 수도 있다. 제어기 (50) 는, 액세스 단말기로부터 및 액세스 단말 기로의 전송을 스케줄링하는 스케줄러를 포함하거나, 이 스케줄러에 커플링된다. 다른 실시 형태에서, 이 스케줄러는 각각의 개별 셀, 셀의 각각의 섹터, 또는 그 조합에 존재할 수도 있다.The
액세스 단말기에 대한 전송의 캘리브레이션을 용이하게 하기 위해, 액세스 포인트의 전송 및 수신 체인으로 인한 불일치를 처리하도록 액세스 포인트 이득 캘리브레이션 루프를 캘리브레이팅하는 것이 도움이 된다. 그러나, 채널의 노이즈로 인해, 액세스 단말기에서 수신되는 순방향 링크의 신호, 및 액세스 단말기로부터 전송되는 역방향 링크의 신호에 기초한 임의의 캘리브레이션 추정치는 제공된 추정치에 의심을 제기할 다른 채널 변화 및 노이즈를 포함할 수도 있다. 채널 노이즈 효과를 극복하기 위해서, 순방향 링크 및 역방향 링크 모두에 대한 다수의 캘리브레이션이 다수의 액세스 단말기에 대해 사용된다. 일부 양태에서, 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나로/안테나로부터의 다수의 전송은 주어진 섹터의 캘리브레이션을 수행하기 위해 고려된다. 일부 양태에서, 단일 액세스 단말기에 대한 통신을 캘리브레이팅하기 위해 다수의 안테나가 사용될 수도 있다. 다른 양태에서, 액세스 단말기 그룹을 위한 안테나들 중 하나 또는 모든 안테나 보다 적은 수의 안테나가 액세스 단말기 그룹을 위한 안테나 모두와 통신하기 위해서 사용될 수도 있다.To facilitate calibration of transmissions for the access terminal, it is helpful to calibrate the access point gain calibration loop to handle mismatches caused by the access and transmit chains of the access point. However, due to noise in the channel, any calibration estimates based on the signal of the forward link received at the access terminal and the signal of the reverse link transmitted from the access terminal may include other channel changes and noise that will question the provided estimate. It may be. To overcome the channel noise effect, multiple calibrations for both the forward and reverse links are used for multiple access terminals. In some aspects, multiple transmissions to / from each antenna of each access terminal are contemplated for performing calibration of a given sector. In some aspects, multiple antennas may be used to calibrate communication for a single access terminal. In another aspect, fewer than one or all of the antennas for the access terminal group may be used to communicate with all of the antennas for the access terminal group.
일부 양태에서, 액세스 포인트의 전송 체인 또는 액세스 포인트의 수신 체인 중 어느 하나가 캘리브레이팅될 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 캘리브레이션 비율을 이용하여 액세스 포인트의 수신 체인을 액세스 포인트의 전송 체인으로 또 는 액세스 포인트의 전송 체인을 액세스 포인트의 수신체인으로 캘리브레이팅함으로써 완성될 수도 있다.In some aspects, either the transmit chain of the access point or the receive chain of the access point may be calibrated. This may be accomplished, for example, by calibrating the receiving chain of the access point to the transmitting chain of the access point or the transmitting chain of the access point to the receiving chain of the access point using a calibration ratio.
MIMO 시스템의 경우, 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나는 캘리브레이션 정량을 결정하기 위해 개별 액세스 단말기로 다루어질 수도 있다. 캘리브레이션 비율이 결합될 때, 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나에 대한 각각의 개별 캘리브레이션 비율 또는 캘리브레이션 정보는 개별 컴포넌트로 사용될 수도 있다.In the case of a MIMO system, each antenna of each access terminal may be treated as a separate access terminal to determine calibration quantification. When the calibration ratios are combined, each individual calibration ratio or calibration information for each antenna of each access terminal may be used as a separate component.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 액세스 포인트는, 단말기와 통신하는데 사용되는 고정국일 수도 있고, 기지국, 노드 B, 또는 몇몇 다른 용어로 지칭될 수도 있으며, 기지국, 노드 B의 기능성의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 액세스 단말기는 사용자 장치 (UE), 무선 통신 장치, 단말기, 이동국, 또는 몇몇 다른 용어로 지칭될 수도 있고, 이들의 기능성의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다.As used herein, an access point may be a fixed station used to communicate with a terminal, may be referred to as a base station, Node B, or some other terminology, and includes some or all of the functionality of the base station, Node B. You may. An access terminal may be referred to as a user equipment (UE), a wireless communication device, a terminal, a mobile station, or some other terminology, and may include some or all of its functionality.
도 1은 상이한 섹터에 대해 상이한 안테나를 갖는 물리적 섹터를 도시하였지만, 다른 접근이 사용될 수도 있음을 주목한다. 예를 들어, 주파수 공간 내 셀의 상이한 영역을 각각 커버하는 다수의 고정 "빔"의 이용이 대신에 사용될 수도 있고, 또는 물리적 섹터와 결합하여 사용될 수도 있다. 이러한 접근은 참고 문헌으로 본원에 포함되고 명칭인 "Adaptive Sectorization In Cellular System"이며 본원과 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제 11/260,890 호에 개시된다.1 shows a physical sector with different antennas for different sectors, it is noted that other approaches may be used. For example, the use of multiple fixed "beams" each covering a different area of a cell in the frequency space may be used instead or in combination with a physical sector. This approach is disclosed in US patent application Ser. No. 11 / 260,890, which is incorporated herein by reference and is entitled "Adaptive Sectorization In Cellular System" and co-pending with the present application.
도 2를 참고하면, 다양한 양태에 따른 수신기 체인 (102) 및 전송기 체인 (104) 을 포함하는 안테나 배열 (100) 이 도시된다. 수신기 체인 (102) 은, 신호 수신시 신호를 기저대역으로 다운컨버팅하는 다운 컨버터 컴포넌트 (106) 를 포 함한다. 다운 컨버터 컴포넌트 (106) 는 AGC (Automatic Gain Control) 기능 (108) 에 동작 가능하게 접속되는데, AGC 기능 (108) 은 수신된 신호 세기에 액세스하여 수신된 신호에 인가된 이득을 자동으로 조정하여 수신기 체인 (102) 이 그것과 연관된 선형 동작 범위 내에 있도록 유지하고, 전송기 체인 (104) 을 통해 출력하는 일정한 신호 세기를 제공한다. AGC (108) 는 본 명세서에 설명된 일부 실시 형태에 대해 선택적일 수 있음을 이해한다 (예를 들어, 자동 이득 제어는 모든 실시 형태와 결합하여 수행될 필요가 없다). AGC (108) 는 A/D (Analog-to-Digital) 컨버터 (110) 에 동작 가능하게 접속되고, 이 A/D 컨버터는 디지털 저역 통과 필터 (LPF; 112) 에 의해 신호가 매끄럽게 되기 전에 수신된 신호를 디지털 포맷으로 변환하고, 디지털 저역 통과 필터는 수신된 신호에서의 단기간의 오실레이션을 완화시킬 수 있다. 최종적으로, 수신기 체인 (102) 은 수신된 신호를 처리하고 그 신호를 전송기 체인 (104) 의 하나 이상의 컴포넌트로 통신할 수 있는 수신기 프로세서 (114) 를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, an
전송기 체인 (104) 은 수신기 체인 (102) 으로부터의 신호를 수신하는 전송기 프로세서 (116) 를 포함할 수 있다 (예를 들어, 전송기는 수신기 체인 (102) 에 의해 원래 수신되었고, 그 컴포넌트들과 연관되어 다양하게 처리될 신호를 수신한다). 전송기 프로세서 (116) 는 펄스 정형기 (118) 에 동작 가능하게 커플링되고, 이 펄스 정형기는, 신호가 대역폭 제약 조건 내에서 정형될 수 있도록 전송될 신호의 조작을 용이하게 하는 한편, 심볼간 간섭의 완화 및/또는 제거를 용이하게 할 수 있다. 일단 정형되면, 신호는 매끄러워지기 위해 전송기 체인 (104) 내 의 저역 통과 필터 (LPF; 122) 와 동작 가능하게 연결되기 전에 D/A 컨버터 (120) 에 의해 디지털-아날로그 (D/A) 변환을 겪을 수 있다. 펄스 증폭기 (PA) 컴포넌트 (124) 는 업컨버터 (126) 에 의한 기저대역으로의 업컨버전 이전에 펄스/신호를 증폭할 수 있다.
안테나 어레이 (100) 는 액세스 포인트 및 액세스 단말기 모두의 각각의 안테나에 대해 존재할 수도 있다. 이와 같이, 전송기 체인 (104) 및 수신기 체인 (102) 의 이송 특성들과 전송기 체인 (104) 및 수신기 체인 (102) 의 샘플들 사이에 현저한 차이점이 관찰되는데, 전송기/수신기 변화 및/또는 등가적인 채널의 상호 관계는 가정되지 않을 수도 있다. 안테나 어레이 (100) 를 캘리브레이팅할 때, 위상 및/또는 진폭에 미치는 영향의 점에서, 전송기 및 수신기 체인을 따라 전파된 신호들의 변화의 크기와, 상호 관계의 정확성에 미치는 그 영향에 관한 이해를 이용하여 캘리브레이션 처리를 용이하게 할 수도 있다. 또한, 안테나 어레이의 경우, 일반적으로 각각의 안테나 (100) 는 각각의 다른 안테나와는 상이한 전송기 체인 (104) 및 수신기 체인 (102) 을 갖는다. 따라서, 각각의 상이한 전송기 체인 (104) 은 임의의 다른 전송기 체인 (104) 과는 위상 및/또는 진폭의 면에서 각각 상이한 효과를 가질 수도 있다. 각각의 안테나 (100) 의 수신기 체인 (102) 에 대해서도 동일하다.
불일치의 효과는 안테나 (100) 의 물리적 구조, 컴포넌트 상이성, 또는 복수의 다른 인자들로 인한 것일 수 있다. 이러한 불일치는, 예를 들어, 상호 커플링 효과, 타워 효과 (tower effect), 엘리먼트 위치의 불완전한 지식, 안테나 케이 블링 등으로 인한 진폭 및/또는 위상 불일치 등을 포함할 수 있다. 또한, 불일치들은 각각의 안테나 (100) 의 전송기 체인 (104) 및/또는 수신기 체인 (102) 의 하드웨어 엘리먼트로인한 것일 수 있다. 예를 들어, 이러한 불일치는, 아날로그 필터, I 및 Q 불균형, 체인들 내의 펄스 증폭기 또는 저-노이즈 증폭기의 위상 및/또는 이득 불일치, 다양한 비선형성 효과 등과 연관될 수 있다.The effect of the mismatch can be due to the physical structure of the
액세스 포인트에서, 대응하는 수신 체인 (즉, 동일한 안테나에 대응하는 수신 체인) 에 대하여 각각의 전송 체인을 캘리브레이팅하기 위해 독자적으로 복잡하고 잠재적으로 다루기 힘든 처리를 요구한다. 또한, 순방향 링크 전송에 대한 임의의 특정한 피드백, 또는 순방향 링크 전송을 위해 사용되고 임의의 주어진 액세스 단말기에 대한 파일럿은 그 사용자에 대한 노이즈를 겪는다. 따라서, 순방향 및 역방향 링크 둘 다에 기초하여 추정된 임의의 주어진 캘리브레이션 비율에 대해서, 채널 변화 및 노이즈에 의해 도입된 몇 가지 에러가 존재한다. 따라서, 여러 가지 양태들 중, 복수의 상이한 액세스 단말기들의 상이한 안테나에 대해 추정된 하나 이상의 캘리브레이션 비율을 결합하여 하나 또는 모두의 액세스 단말기에 대한 전송을 위해 액세스 포인트에 의해 사용될 단일 캘리브레이션 비율을 얻는다. 일정한 양태에서, 그 결합은, 이 액세스 포인트와 통신하는 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나에 대한 모든 캘리브레이션 비율의 평균, 또는 몇몇 미리 결정된 서브세트를 구성할 수도 있다. 다른 양태에서, 이 조합은, 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나에 대한 개별적인 캘리브레이션 비율을 계산하지 않고 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나로부터의/에 대한 채널 측정들을 결합하 여 각각의 액세스 단말기의 각각의 안테나에 대한 이득 불일치의 결합인 단일 캘리브레이션 비율을 추정하는 조인트 최적화 방식으로 완성될 수도 있다.At the access point, it requires its own complex and potentially unwieldy process to calibrate each transmit chain for the corresponding receive chain (ie, receive chain corresponding to the same antenna). In addition, any particular feedback on the forward link transmission, or pilot for any given access terminal used for the forward link transmission, suffers from noise for that user. Thus, for any given calibration ratio estimated based on both the forward and reverse links, there are some errors introduced by channel variation and noise. Thus, of various aspects, one or more calibration rates estimated for different antennas of a plurality of different access terminals are combined to obtain a single calibration rate to be used by the access point for transmission to one or all of the access terminals. In certain aspects, the combination may constitute an average, or some predetermined subset, of all calibration rates for each antenna of each access terminal in communication with this access point. In another aspect, this combination combines the channel measurements from / to each antenna of each access terminal without calculating an individual calibration rate for each antenna of each access terminal to each of each access terminal. It may be completed with a joint optimization scheme that estimates a single calibration ratio that is a combination of gain mismatches for the antennas of < RTI ID = 0.0 >
임의의 주어진 각각의 액세스 단말기의 안테나에서, 액세스 단말기의 안테나에 기초하여 캘리브레이션 비율을 추정하거나 계산하기 위해서, 액세스 포인트는, 그 안테나에 대한 역방향 링크 채널 추정과, 액세스 단말기에서 수행되고 액세스 포인트로 피드백되는 순방향 링크 채널 추정을 이용한다.At the antenna of any given access terminal, the access point is performed at the access terminal and fed back to the access point to estimate or calculate a calibration ratio based on the antenna of the access terminal. Forward link channel estimation.
순방향 링크 채널 추정치, 는 액세스 포인트의 i번째 전송 안테나로부터 액세스 단말기의 안테나로의 전송을 위한 액세스 단말기에서 추정될 수도 있다. 그러나, 임의의 채널 추정치는, 액세스 포인트 전송 체인 및 액세스 단말기 수신 체인에 의해 발생된 임의의 이득 또는 왜곡과 함께, 그 채널의 노이즈와 관련된 컴포넌트를 가질 것이다. 순방향 링크 채널 추정치는 다음 식 1과 같이 쓸 수도 있다:Forward link channel estimate, May be estimated at the access terminal for transmission from the i th transmit antenna of the access point to the antenna of the access terminal. However, any channel estimate will have a component associated with the noise of that channel, along with any gain or distortion generated by the access point transmission chain and the access terminal receive chain. The forward link channel estimate can also be written as
식 1에서, 채널 추정치는, 특정 안테나에 대한 액세스 단말기 수신기 체인의 이득 불일치 , 액세스 포인트의 전송기 체인의 이득 불일치 , 측정될 두 개의 안테나 사이에의 물리적 채널인 , 및 채널 추정치의 일부인 채널의 노이즈 의 함수이다. In
역방향 링크 전송의 경우, 액세스 단말기의 안테나 로부터의 전송으로 인한 액세스 포인트의 i번째 전송 안테나에서의 채널 추정치는 본질적으로 식 1의 역이다. 이것은 아래의 식 2로 나타낼 수 있다 : For reverse link transmission, the antenna of the access terminal The channel estimate at the i < th > transmit antenna of the access point due to the transmission from < RTI ID = 0.0 > is < / RTI > This can be represented by
식 2에서, 이 채널 추정치는, 안테나에 대한 액세스 단말기 전송 체인의 이득 불일치 , 액세스 포인트 수신기 체인의 이득 불일치 , 측정될 두 개의 안테나들 사이의 물리적 채널인 , 및 채널 추정치의 일부인 채널의 노이즈 의 함수이다.In
안테나 어레이를 캘리브레이팅하기 위해서, 안테나 (100) 의 수신기 체인 (102) 과 전송기 체인 (104) 사이의 불일치 에러는 아래의 식 3으로 나타낼 수 있다. 본 명세서에 설명된 방법론 및 수학적 관계 대신에, 다른 방법론 및 수학적 관계를 이용하여 관련된 어레이 캘리브레이션을 달성할 수도 있음을 주목한다.In order to calibrate the antenna array, the mismatch error between the
식 3에서, 는 역방향 링크 전송 및 순방향 링크 전송 사이의 전체적인 불일치 관계이고, 는 특정 안테나에 대한 액세스 단말기의 전송 체인과 수신 체인 사이의 이득 불일치율이고, 는 액세스 포인트에서 i번째 안테나에 대한 수신 체인 및 전송 체인 불일치율이다. 는 액세스 포인트에서 각각의 안테나 쌍에 대해 실질적으로 상수임을 주목한다. 또한, 식 3이 이상적인 점을 고려하면, 노이즈 추정치는 포함되지 않는다.In equation 3, Is the overall mismatch between reverse link transmission and forward link transmission, Is the gain mismatch rate between the transmit and receive chains of the access terminal for a particular antenna, Is the receive chain and transmit chain mismatch rate for the ith antenna at the access point. Note that is substantially constant for each antenna pair at the access point. Also, considering that Equation 3 is ideal, the noise estimate is not included.
액세스 포인트 안테나 어레이에서의 캘리브레이션 비율 는, 액세스 단말기에서 각각의 안테나에 대해, "캘리브레이션 벡터"라고 지칭될 수도 있는 하나의 벡터 로 그룹화될 수 있는데, 여기서, i=1,...,M 이고, M은 안테나의 수이다.Calibration Rate in Access Point Antenna Array One vector, which may be referred to as a “calibration vector,” for each antenna in the access terminal , Where i = 1, ..., M, where M is the number of antennas.
식 4에서, 벡터 의 엔트리는, 액세스 단말기의 단일 안테나에 관하여 액세스 포인트의 각각의 안테나에 대한 추정치들과 대응한다. 벡터 의 엘리먼트는 액세스 포인트 안테나 어레이 각각의 전송 및 수신 체인에 대한 크기와 위상 불일치와, 특정 안테나에 대한 액세스 단말기 전송 및 수신 체인의 전송 및 수신 불일치에 대응하는 공통 불일치 모두를 포함하는 복소수일 수도 있음을 주목한다. 식 4가 하나의 액세스 단말기 안테나에 대한 엔트리를 갖는 벡터를 나타내지만, 이것은 다수의 액세스 단말기 또는 액세스 단말기의 다수의 안테나에 대한 엔트리를 포함할 수도 있다는 것을 주목한다.In expression 4, vector The entry of s corresponds to the estimates for each antenna of the access point with respect to the single antenna of the access terminal. vector The element of may be a complex number including both magnitude and phase mismatch for the transmit and receive chains of each of the access point antenna arrays and common mismatches corresponding to transmit and receive mismatches of the access terminal transmit and receive chains for a particular antenna. Pay attention. Note that although Equation 4 represents a vector with entries for one access terminal antenna, this may include entries for multiple access terminals or multiple antennas of the access terminal.
노이즈 벡터 은 채널 측정 에러 (MSE) 의 효과를 포함하고, 또한, 채널 측정 역상관 (de-correlation) 의 효과를 포함하는데, 이득의 측정은 상이한 시간에 수행되므로, 시간과 온도에 따른 채널의 변화와, 측정에 영향을 미칠 다른 변화를 허용하기 때문이다.Noise vector Includes the effect of channel measurement error (MSE), and also includes the effect of channel measurement de-correlation, since the measurement of gain is performed at different times, thus changing the channel with time and temperature, This is because it allows other changes to affect the measurement.
액세스 단말기 에 대응하는 추정된 캘리브레이션 벡터 는 식 5에 나타낸 것과 같이 결정될 수도 있다. Access terminal Estimated calibration vector corresponding to May be determined as shown in equation (5).
여기서, 는 액세스 단말기 안테나의 전송 및 수신 체인에 대응하는 이득 불일치이고, 는 액세스 포인트 안테나 어레이 전송 및 수신 체인에 대응하는 불일치 벡터이다. 벡터 는 액세스 포인트 안테나 어레이의 모든 안테나에 대해 결정된다.here, Is a gain mismatch corresponding to the transmit and receive chain of the access terminal antenna, Is a mismatch vector corresponding to the access point antenna array transmit and receive chain. vector Is determined for all antennas of the access point antenna array.
(상이한 액세스 단말기의 안테나로부터의 측정에 대응하는) 상이한 캘리브레이션 벡터 추정치들을 결합하여 총체적인 캘리브레이션 벡터 또는 결합된 캘리브레 이션 벡터를 생성하는 여러 가지 방법들이 있음을 주목한다. 이 결합을 위한 한 가지 방법은 모든 캘리브레이션 벡터 추정치를 평균하여 단일 추정치를 얻는 것이다.Note that there are various ways to combine different calibration vector estimates (corresponding to measurements from antennas of different access terminals) to generate a total calibration vector or a combined calibration vector. One method for this combining is to average all calibration vector estimates to obtain a single estimate.
이 접근에서, 각각의 캘리브레이션 벡터 추정치는, 상이한 액세스 단말기에 대해 상이한 곱셈 인자 를 포함한다. 하나 이상의 액세스 단말기가 매우 큰 이득 불일치 를 갖는 경우, 단일의 평균은, 가장 큰 이득 불일치 를 갖는 안테나를 향하여 평균이 치우칠 수도 있다.In this approach, each calibration vector estimate is a different multiplication factor for different access terminals. It includes. One or more access terminals have very large gain mismatch If we have a single mean, the largest gain mismatch The average may be biased towards the antenna with.
다른 양태에서, 특정한 액세스 단말기에 대응하는 각각의 캘리브레이션 벡터 추정치는 벡터의 엘리먼트에 따라서 정규화된다. 이것은, 하나 이상의 액세스 단말기가 높은 이득 불일치 를 갖는 경우에 최소화를 제공할 수도 있다. 이 프로세스를 식 6에 나타낸다.In another aspect, each calibration vector estimate corresponding to a particular access terminal is normalized according to the elements of the vector. This means that more than one access terminal has a high gain mismatch Minimization may be provided when This process is shown in equation (6).
어떤 양태에서, 정규화된 엘리먼트는, 각각의 캘리브레이션 벡터 추정치에 대해 동일한 엘리먼트, 예를 들어, 제 1 엘리먼트이기만 한다면, 캘리브레이션 벡터의 임의의 엘리먼트일 수도 있음을 주목한다. 이후, 정규화된 엘리먼트의 합계는 벡터 의 엘리먼트 U의 총 수로 나누어진다.Note that in some aspects, the normalized element may be any element of the calibration vector, provided that it is the same element for each calibration vector estimate, eg, the first element. Then, the sum of the normalized elements is a vector Is divided by the total number of elements U.
상이한 캘리브레이션 벡터 추정치를 결합하는데 사용될 수도 있는 다른 접근 은 매트릭스 내의 추정된 벡터들을 결합하는 것에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 어떤 양태에서, 각각의 캘리브레이션 벡터 추정치는, 동일한 벡터 의 순환되고 스케일링된 버전이고, 이 순환 및 스케일링은 상이한 액세스 단말기 불일치 로 인한 것일 수도 있다. 이 스케일링 및 순환을 제거하는 한 가지 방법은 하나의 기준을 갖도록 각각의 캘리브레이션 벡터를 먼저 정규화하는 것이다. 이후, 칼럼이 정규화된 캘리브레이션 벡터 추정치인 매트릭스 는 캘리브레이션 벡터들로부터 형성된 것일 수도 있다. 캘리브레이션 벡터에 대한 단일 추정치는 매트릭스의 분해, 예를 들어, 매트릭스 에 대한 특이값 분해를 수행함으로써 얻어진다. 최대 특이값에 대응하는 고유벡터는, 예를 들어, 식 7에 나타난 바와 같이, 총체적인 캘리브레이션 벡터 추정치로서 사용될 수도 있다.Another approach that may be used to combine different calibration vector estimates may be based on combining the estimated vectors in the matrix. For example, in some aspects, each calibration vector estimate is the same vector Is a recursive and scaled version of, and this recursion and scaling is a different access terminal mismatch It may be due to One way to eliminate this scaling and cycling is to first normalize each calibration vector to have one criterion. The matrix is then a matrix whose normalized calibration vector estimate May be formed from calibration vectors. The single estimate for the calibration vector is a decomposition of the matrix, e.g. It is obtained by performing singular value decomposition for. The eigenvector corresponding to the maximum singular value may be used as an overall calibration vector estimate, for example, as shown in equation (7).
상기 3 가지 접근으로 예시된 바와 같이, 캘리브레이션 비율은 일반적으로 2개의 단계 내에서 추정된다. 먼저, 캘리브레이션 벡터의 엘리먼트에 대응하는 값은, 개별적인 액세스 단말기에 대하여, 안테나 어레이, 또는 관심있는 안테나들에 대해 계산된다. 이후, 캘리브레이션 벡터는 하나 이상의 상이한 수학적인 처리에 따라서 결합된다.As illustrated by the above three approaches, the calibration ratio is generally estimated within two steps. First, the value corresponding to the element of the calibration vector is calculated for the individual access terminal, for the antenna array, or for the antennas of interest. The calibration vectors are then combined according to one or more different mathematical processes.
다수의 캘리브레이션 벡터를 계산하기 위한 대안은, 다음과 같이 다수의 액세스 포인트 및 액세스 측정을 이용하여 조인트 최적화 절차를 이용하는 것이다. 일부 경우에, 액세스 단말기 및 액세스 포인트는 상이한 주파수 톤에 대해 그리고 상이한 시간 인스턴트에 그 채널 추정치를 생성할 수도 있다. 또한, 시간 k에서 액세스 포인트와 u번째 액세스 단말기 사이의 타이밍 에러 가 존재할 수도 있다. 이러한 경우, 액세스 단말기의 안테나에서 측정된 순방향 링크 채널 벡터 추정치 은 액세스 포인트에서 측정된 역방향 링크 채널 벡터 추정치 와 관련될 수도 있다. 한가지 접근으로, 캘리브레이션 벡터 를 이용하여, 액세스 단말기 불일치 는 아래의 식 8로 나타난다.An alternative to calculating multiple calibration vectors is to use a joint optimization procedure using multiple access points and access measurements as follows. In some cases, the access terminal and the access point may generate their channel estimates for different frequency tones and at different time instants. Also, timing error between the access point and the u th access terminal at time k. May be present. In this case, the forward link channel vector estimate measured at the antenna of the access terminal Is the reverse link channel vector estimate measured at the access point. May be associated with One approach, calibration vector Access terminal mismatch Is expressed by
식 8에서, 는 대각 매트릭스로, 그 대각 요소는 역방향 링크 채널 벡터 추정치 의 엘리먼트이고, 이다. 아래 첨자 i,k,u는 각각 톤, 시간, 및 사용자 인덱스이다. 상기 식에서, 캘리브레이션 벡터 와 액세스 단말기 특정 불일치 는 알려지지 않았다. 식 8의 특징은, 액세스 단말기 불일치는, 안테나에 대한 액세스 단말기 전송 및 수신 체인으로 인한 이득 불일치 이 외에도 액세스 포인트 및 액세스 단말기의 안테나 사이의 타이밍 불일치의 영향을 포함한다는 것이다. 와 에 대한 솔루션을 얻는 한 가지 방법은 식 9로 나타낸 MMSE (Minimum Mean Squared Error) 접근을 이용하는 것이다.In
와 에 대한 솔루션들이 아래의 식 10으로 주어질 수도 있다. Wow Solutions to may be given by Equation 10 below.
여기서, 벡터 에 대해, 직교 사영 연산자 는 다음과 같이 정의될 수도 있다.Where vector For orthogonal projective operators May be defined as follows.
불일치에 대한 보상을 위해, 캘리브레이션 비율은, 위상 및 진폭 모두 또는 어느 하나에 관하여, 액세스 포인트의 전송기 체인이 수신기 체인과 일치하도록 액세스 포인트의 전송기 체인의 이득을 변경하거나, 등가적으로 액세스 포인트의 수신 체인이 전송 체인과 일치하도록 액세스 포인트의 수신 체인의 이득을 변경하는데 사용될 수도 있다.To compensate for discrepancies, the calibration ratio may change the gain of the access point's transmitter chain such that the transmitter chain of the access point matches the receiver chain, in terms of both phase and amplitude, or equivalently receive the access point. The chain may be used to change the gain of the access chain's receive chain to match the transmit chain.
보다 상세하게는, 액세스 포인트는 MRC (Maximal Ratio Combining) 빔형성, EGC (Equal Gain Combining) 빔형성, 또는 임의의 액세스 단말기로의 전송을 위한 임의의 다른 공간 처리 기술을 이용할 수도 있다. 즉, 역방향 링크 채널 벡터가 인 경우, 액세스 포인트는 다음의 전송을 위한 전처리 가중치 (pre-processing weights) 를 이용한다 :More specifically, the access point may use Maximum Ratio Combining (MRC) beamforming, Equal Gain Combining (EGC) beamforming, or any other spatial processing technique for transmission to any access terminal. That is, the reverse link channel vector If, the access point uses pre-processing weights for the following transmissions:
캘리브레이션 벡터 추정치 에 따라서, 액세스 포인트는 다음의 전처리 가중치를 이용하여 그 전송 및 수신 체인 불일치들을 보상한다:Calibration Vector Estimates Accordingly, the access point compensates for its transmit and receive chain mismatches using the following preprocessing weights:
여기서, 이다.here, to be.
도 2는, 다른 레이아웃과 구조가 사용될 수도 있는 수신기 체인 (102) 및 전송기 체인 (104) 의 일 실시형태를 도시한다. 예를 들어, 상이한 수의 컴포넌트가 수신기 체인 (102) 및 전송기 체인 (104) 둘 다에 사용될 수도 있다. 또한, 상이한 장치 및 구조들이 또한 대체될 수도 있다.2 illustrates one embodiment of
결합된 또는 조인트 캘리브레이션 벡터들은 별개의 액세스 단말기와 같이 주어진 액세스 단말기의 각각의 안테나, 또는 안테나의 그룹을 처리함으로써 형성될 수도 있다. 그 방법으로, 이 캘리브레이션 프로세스가 단순화되어 각각의 액세스 단말기가 독립적으로 캘리브레이트되지 않을 수도 있다.Combined or joint calibration vectors may be formed by processing each antenna, or group of antennas, of a given access terminal like a separate access terminal. In that way, this calibration process may be simplified so that each access terminal may not be independently calibrated.
도 3은 단일 액세스 단말기로부터 캘리브레이션을 위한 타이밍 사이클을 도시하고, 단일 역방향 링크 프레임 또는 버스트에 인접한 단일 순방향 링크 프레임 또는 버스트를 갖는 TDD 시스템이 사용된다. 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 안테나로부터, 역방향 링크 상에서 전송된 하나 이상의 파일럿이 액세스 포인트에서 측정된다. 측정의 시간 주기는 액세스 포인트의 디코딩 시간의 함수이다. 이 디코딩 주기 동안, 하나 이상의 파일럿이 순방향 링크를 통해 액세스 단말기로 전송된다. 이후, 액세스 단말기는 파일럿을 측정하여 각각의 수신 안테나에 대한 순방향 링크 채널을 추정한다. 역방향 링크 추정에서, 동일한 디코딩 지연 (lag) 이 존재한다. 디코딩된 순방향 링크 추정치는 캘리브레이션 비율을 생성하기 위해서 액세스 포인트로 다시 전송될 필요가 있다. 따라서, 얼마간의 최소량의 시간이 존재하므로, 강하고 또는 실질적으로 간섭 인자가 되는 드리프트없이 캘리브레이션이 유지될 수 있는 최대 액세스 단말기 속도가 존재한다는 것을 알 수 있다.3 shows a timing cycle for calibration from a single access terminal, and a TDD system with a single forward link frame or burst adjacent to a single reverse link frame or burst is used. As can be seen, from each antenna, one or more pilots transmitted on the reverse link are measured at the access point. The time period of the measurement is a function of the decoding time of the access point. During this decoding period, one or more pilots are sent on the forward link to the access terminal. The access terminal then measures the pilot to estimate the forward link channel for each receive antenna. In reverse link estimation, there is the same decoding lag. The decoded forward link estimate needs to be sent back to the access point to produce a calibration rate. Thus, it can be seen that since there is some minimum amount of time, there is a maximum access terminal speed at which calibration can be maintained without strong or substantially interference factors.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 다수의 액세스 단말기로부터의 다수의 채널 추정치가 사용된다면, 연관된 노이즈 및 드리프트가 감소될 수도 있고 또는 적어도 수신 체인 및 시간의 범위에 걸쳐 샘플링된다. 또한, 각각의 액세스 단말기에 대한 다수의 안테나가 사용되고 독립적으로 다루어진다면, 드리프트 및 노이즈는 보다 잘 추정될 수도 있는데, 노이즈 및 드리프트는 단일 액세스 단말기에 대한 안테나들에 대해 더욱 균일하여 주어진 안테나에 대한 어떤 비정상을 약화시킬 수도 있다.As can be seen in FIG. 3, if multiple channel estimates from multiple access terminals are used, the associated noise and drift may be reduced or sampled over at least the receive chain and the range of time. Also, if multiple antennas for each access terminal are used and handled independently, the drift and noise may be better estimated, where the noise and drift are more uniform for the antennas for a single access terminal so that any It can also weaken the abnormalities.
도 4는 이득 불일치에 대한 보상을 위해 안테나 어레이의 캘리브레이팅을 용이하게 하는 논리의 양태를 도시한다. 시스템 (300) 은 캘리브레이션 컴포넌트 (302) 를 포함하는데, 이 캘리브레이션 컴포넌트는, 수신기 체인 출력 신호 및/또는 수신기 체인 출력 신호들 사이의 비교들을 분석하는 불일치 추정 컴포넌트 (304) 와, 벡터 를 생성하는데 사용되는 비율을 계산하고 상이한 액세스 단말기의 상이한 안테나로부터의 상이한 측정들을 결합하기 위해 상술된 방법들 중 하나를 이용하여 이들을 모으는 비율 결합 계산기 (306; ratio aggregation calculator) 를 포함한다.4 illustrates aspects of logic that facilitates calibrating an antenna array to compensate for gain mismatch.
도 5는 이득 불일치에 대한 보상을 위해 안테나 어레이의 캘리브레이팅을 용이하게 하는 시스템의 양태를 도시한다. 시스템 (400) 은, 안테나 어레이 (404) 에 동작 가능하게 커플링된 프로세서 (402) 를 포함한다. 프로세서 (402) 는, 캘리브레이션 컴포넌트 (406) 를 이용하여 액세스 단말기 및 액세스 포인트에서 개별적인 안테나 결합에 대한 이득 불일치를 결정할 수 있다. 프로세서 (402) 는, 캘리브레이션 비율을 결정한 후 벡터 를 생성하고 이용하는 캘리브레이션 컴포넌트 (406) 를 더 포함한다.5 illustrates an aspect of a system that facilitates calibrating an antenna array to compensate for gain mismatch.
시스템 (400) 은 프로세서 (402) 에 동작 가능하게 연결된 메모리 (408) 를 부가적으로 포함할 수 있는데, 메모리 (408) 는, 어레이 캘리브레이션, 비율 생성 및 이용, 및 캘리브레이션 데이터의 생성 등과 관련된 정보, 및 안테나 어레이 (404) 를 캘리브레이팅하는 것과 관련된 임의의 다른 적절한 정보를 저장한다. 프로세서 (402) 는, 프로세서 (402) 에 의해 수신된 정보를 분석 및/또는 생성하도록 전용된 프로세서, 시스템 (400) 의 하나 이상의 컴포넌트를 제어하는 프로세서, 및/또는 프로세서 (402) 에 의해 수신된 정보를 분석 및 생성하는 것과 시스템 (400) 의 하나 이상의 컴포넌트를 제어하는 것 모두를 하는 프로세서일 수도 있다.The
메모리 (408) 는 또한, 신호 카피들 및 모델들/레프리젠테이션들, 불일치 추정치 등을 생성하는 것과 연관된 프로토콜을 저장할 수 있어, 시스템 (400) 은 본 명세서에 설명된 바와 같이 안테나 캘리브레이션 및/또는 불일치 보상을 달성하기 위해 저장된 프로토콜 및/또는 알고리즘을 이용할 수 있다. 본 명세서에 설명된 데이터 스토어 (예를 들어, 메모리) 는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 중 어느 하나 일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 메모리 둘 다를 포함할 수 있음을 이해한다. 설명을 위해, 비휘발성 메모리는 ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable PROM), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있지만 이것으로 제한되지 않는다. 휘발성 메모리는 외부 캐시 메모리로서 역할을 하는 RAM (Random Access Memory) 을 포함할 수 있다. 설명을 위해, RAM은 SRAM (Synchronous RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), ESDRAM (Enhanced SDRAM), SLDRAM (SynchLink DRAM), 및 DRRAM (Direct Rambus RAM) 와 같이 많은 형태로 이용 가능하지만 이것으로 제한되지 않는다. 이 서브젝트 시스템 및 방법의 메모리 (408) 는 이러한 메모리 및 임의의 다른 적절한 유형의 메모리를 포함하도록 의도지만 이것으로 제한되지 않는다.The
어떤 양태에서, 메모리 (408) 는 AGC의 각각의 상태, 즉 증폭의 레벨에 대한 캘리브레이션 벡터 를 저장할 수 있다. 이러한 양태에서, 각각의 전송을 위해, 프로세서 (402) 는 캘리브레이션을 수행하지 않고 AGC 상태에 대한 캘리브레이션 벡터 를 액세스할 수도 있다. 부가적인 캘리브레이션을 수행할지 또는 주어진 전송을 위해 이전 캘리브레이션 벡터 를 액세스할지 여부에 관한 결정은 시간 주기 또는 전송 횟수에 기초할 수도 있는데, AGC 상태에 대한 캘리브레이션 벡터 가 얻어지기 때문이다. 이것은 시스템 파라미터일 수도 있고, 채널 상태, 예를 들어 채널의 로딩에 기초하여 변할 수도 있다.In some aspects, the
도 6을 참고하면, 부가 시스템 리소스 (supplemental system resource) 를 생성하는 것과 관련된 방법론이 설명된다. 예를 들어, 방법론은 TDMA 환경, OFDM 환경, OFDMA 환경, CDMA 환경, 또는 임의의 다른 적절한 무선 환경에서 안테나 어레이 캘리브레이션과 관련될 수 있다. 설명의 간략화를 위해, 방법론은 일련의 행위로 도시되고 설명되는 한편, 이 방법론은 그 행위의 순서로 제한되지 않고, 일부 행위는 하나 이상의 실시 형태에 따라서 명세서에 도시되고 설명된 행위로부터 상이한 순서 및/또는 다른 행위와 동시에 발생할 수도 있음을 이해한다. 예를 들어, 방법론은 대안으로, 상태도와 같은 서로 상관된 일련의 상태 또는 이벤트로 나타내어질 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 모든 설명된 행위들이 하나 이상의 실시 형태에 따라서 방법론을 구현하는데 요구되지 않을 수도 있다.With reference to FIG. 6, a methodology related to creating supplemental system resources is described. For example, the methodology may relate to antenna array calibration in a TDMA environment, an OFDM environment, an OFDMA environment, a CDMA environment, or any other suitable wireless environment. For simplicity of description, the methodology is shown and described as a series of acts, while the methodology is not limited to the order of the acts, and some acts may differ in order from the acts shown and described in the specification and in accordance with one or more embodiments. Understand that it may occur concurrently with other actions. For example, those skilled in the art will understand that a methodology may alternatively be represented by a series of interrelated states or events, such as a state diagram. Moreover, not all illustrated acts may be required to implement a methodology in accordance with one or more embodiments.
도 6은 전송용 안테나의 어레이를 캘리브레이팅하는 방법론을 도시한다. 순방향 링크에 대한 채널 추정치는 액세스 단말기의 각각의 수신 안테나에 대하여 액세스 단말기로부터 수신된다 (블록 500). 상술된 바와 같이, 이러한 채널 추정치는 액세스 포인트에 의해 전송된 순방향 링크 파일럿으로부터 생성될 수도 있다. 또한, 역방향 링크 정보, 예를 들어 역방향 링크 채널 파일럿에 대한 채널 추정치는 액세스 단말기의 각각의 수신 안테나에 대하여 액세스 포인트에 의해 생성된다 (블록 502).6 shows a methodology for calibrating an array of antennas for transmission. Channel estimates for the forward link are received from the access terminal for each receive antenna of the access terminal (block 500). As mentioned above, this channel estimate may be generated from the forward link pilot sent by the access point. In addition, channel estimates for the reverse link information, eg, reverse link channel pilot, are generated by the access point for each receive antenna of the access terminal (block 502).
순방향 링크 및 역방향 링크 채널 추정치 모두가 수집된 후, 각각의 액세스 단말기 안테나 및 액세스 포인트 안테나에 대한 캘리브레이션 비율이 결정될 수도 있다 (블록 504). 어떤 양태에서, 캘리브레이션 비율을 형성하기 위해 가장 최 근의 순방향 링크 및 역방향 링크 채널 추정치가 서로에 대하여 시간적으로 사용된다. 이러한 경우에, 주어진 액세스 단말기에 대한 복수의 추정치들은 순방향 링크 및 역방향 링크 추정의 연속적인 채널 추정치 쌍에 기초하여 수행될 수도 있다.After both the forward link and reverse link channel estimates have been collected, a calibration ratio for each access terminal antenna and access point antenna may be determined (block 504). In some aspects, the most recent forward link and reverse link channel estimates are used in time with respect to each other to form a calibration ratio. In such a case, the plurality of estimates for a given access terminal may be performed based on successive channel estimate pairs of forward link and reverse link estimates.
도 3에서 언급된 바와 같이, 상이한 계산들 및 전송들 사이에 얼마간의 시간 지연이 존재할 수도 있다. 또한, 블록 (500, 502) 에 대한 상관성은, 단일 액세스 단말기의 상이한 안테나에 대해 동일하더라도, 동일하거나 상이한 액세스 단말기에 대해 실질적으로 동시에 또는 상이한 시각에 발생할 수도 있다. 따라서, 캘리브레이션 비율은, 시간적으로 연속적이거나 연속적이지 않을 수도 있는 순방향 링크 및 역방향 링크 전송의 채널 추정치에 기초하여 주어진 액세스 단말기의 주어진 안테나에 대해 결정될 수도 있다.As mentioned in FIG. 3, there may be some time delay between different calculations and transmissions. In addition, the correlation for
복수의 액세스 단말기에 걸친 캘리브레이션 추정치를 형성하기 위해 캘리브레이션 비율이 결합된다 (블록 506). 이 결합된 캘리브레이션 비율은 주어진 섹터 또는 셀 내의 상이한 액세스 단말기의 안테나 일부 또는 모두에 대한 캘리브레이션 비율을 포함할 수도 있고, 하나 이상의 캘리브레이션 비율이 얻어지는 각각의 액세스 단말기 안테나에 대해 동등하지 않은 수 또는 동등한 수의 캘리브레이션 비율을 갖는다.The calibration ratio is combined to form a calibration estimate across the plurality of access terminals (block 506). This combined calibration rate may include calibration rates for some or all antennas of different access terminals in a given sector or cell, and may be unequal or equivalent numbers for each access terminal antenna from which one or more calibration rates are obtained. It has a calibration ratio.
캘리브레이션 비율을 단순히 평균하거나 도 2에 대하여 논의된 다른 접근, 예를 들어 식 5 또는 식 7에 대하여 논의된 접근들을 이용함으로써 결합된 캘리브레이션 비율이 얻어질 수도 있다.The combined calibration ratio may be obtained by simply averaging the calibration ratio or using other approaches discussed with respect to FIG. 2, for example, the approaches discussed with respect to Equation 5 or 7.
이후, 액세스 포인트의 각각의 전송 체인으로부터의 각각의 전송은 그 전송 체인에 대해 결합된 캘리브레이션 비율에 기초한 가중치로 가중된다. 또한, 캘리브레이션 가중치의 결합된 세트 또는 조인트 세트는 액세스 포인트의 하나 이상의 전송 체인에 대해 사용될 수도 있다. 대안으로, 하나 이상의 액세스 단말기 안테나에 대한 결합된 캘리브레이션 비율에 기초하여 이 결합된 캘리브레이션 비율 또는 캘리브레이션 명령을 전송하는 것이 가능하다. 그러면, 액세스 단말기는, 조인트 캘리브레이션 비율에 기초한 가중치를 액세스 단말기의 안테나에서 수신된 전송의 디코딩에 적용한다.Each transmission from each transmission chain of the access point is then weighted with weights based on the combined calibration rate for that transmission chain. In addition, a combined set of joint weights or joint sets may be used for one or more transmission chains of an access point. Alternatively, it is possible to send this combined calibration rate or calibration command based on the combined calibration rate for one or more access terminal antennas. The access terminal then applies a weight based on the joint calibration ratio to the decoding of the transmission received at the antenna of the access terminal.
또한, 일부 양태에서, 캘리브레이션 가중치는 특정 AGC 상태에 사용되고 다른 AGC 상태에 대해 사용되지 않을 수도 있다. 이와 같이, 블록 (508) 은, 블록 (500) 동안 AGC 상태에 적용할 뿐이다.Also, in some aspects, calibration weights may be used for certain AGC states and not used for other AGC states. As such, block 508 only applies to the AGC state during
도 7은 전송용 안테나의 어레이를 캘리브레이팅하는 다른 방법론을 도시한다. 순방향 링크를 위한 채널 추정치는 액세스 단말기의 각각의 수신 안테나에 대하여 액세스 단말기로부터 수신된다 (블록 600). 상술된 바와 같이, 이러한 채널 추정치는 액세스 포인트에 의해 전송된 순방향 링크 파일럿으로부터 생성될 수도 있다. 또한, 역방향 링크 정보, 예를 들어, 역방향 링크 채널 파일럿에 대한 채널 추정치는 액세스 단말기의 각각의 전송 안테나에 대하여 액세스 포인트에 의해 생성된다 (블록 602).7 shows another methodology for calibrating an array of antennas for transmission. Channel estimates for the forward link are received from the access terminal for each receive antenna of the access terminal (block 600). As mentioned above, this channel estimate may be generated from the forward link pilot sent by the access point. Further, reverse link information, for example, channel estimates for the reverse link channel pilot, is generated by the access point for each transmit antenna of the access terminal (block 602).
순방향 링크 및 역방향 링크 채널 추정치 모두가 수집된 후, 다수의 액세스 단말기의 다수의 안테나에 대한 다수의 채널 추정치를 이용하는 캘리브레이션 비율 이 결정될 수도 있다 (블록 604). 어떤 양태에서, 가장 최근의 순방향 링크 및 역방향 링크 채널 추정치가 서로에 대하여 시간적으로 사용된다. 이러한 경우에, 주어진 액세스 단말기에 대한 복수의 추정치들은 순방향 링크 및 역방향 링크 추정의 연속적인 채널 추정치 쌍에 기초하여 수행될 수도 있다.After both the forward link and reverse link channel estimates have been collected, a calibration ratio that uses multiple channel estimates for multiple antennas of multiple access terminals may be determined (block 604). In some aspects, the most recent forward link and reverse link channel estimates are used in time with respect to each other. In such a case, the plurality of estimates for a given access terminal may be performed based on successive channel estimate pairs of forward link and reverse link estimates.
도 3에서 언급된 바와 같이, 상이한 계산들 및 전송들 사이에 얼마간의 시간 지연이 존재할 수도 있다. 또한, 블록 (600, 602) 에 대한 상관성은, 단일 액세스 단말기의 상이한 안테나에 대해 동일하더라도, 동일하거나 상이한 액세스 단말기에 대해 실질적으로 동시에 또는 상이한 시각에 발생할 수도 있다. 따라서, 캘리브레이션 비율은, 시간적으로 연속적이거나 연속적이지 않을 수도 있는 순방향 링크 및 역방향 링크 전송의 채널 추정치에 기초하여 주어진 액세스 단말기의 주어진 안테나에 대해 결정될 수도 있다.As mentioned in FIG. 3, there may be some time delay between different calculations and transmissions. In addition, the correlation for
도 2 내지 예를 들어, 도 8에 대하여 언급된 조인트 최적화 프로세서를 이용함으로써 조인트 캘리브레이션 비율이 얻어질 수도 있다.For example, the joint calibration ratio may be obtained by using the joint optimization processor mentioned with respect to FIG. 8.
이후, 액세스 포인트의 각각의 전송 체인으로부터의 각각의 전송은 그 전송 체인에 대한 조인트 캘리브레이션 비율에 기초한 가중치로 가중된다. 또한, 캘리브레이션 가중치의 결합된 세트 또는 조인트 세트는 액세스 포인트의 하나 이상의 전송 체인에 대해 사용될 수도 있다. 대안으로, 하나 이상의 액세스 단말기의 하나 이상의 안테나에 대한 조인트 캘리브레이션 비율에 기초하여 이 조인트 캘리브레이션 비율 또는 캘리브레이션 명령을 전송하는 것이 가능하다. 그러면, 액세스 단말기는, 조인트 캘리브레이션 비율에 기초한 가중치를 액세스 단말기의 안테나에서 수신된 전송의 디코딩에 적용한다.Each transmission from each transmission chain of the access point is then weighted with a weight based on the joint calibration rate for that transmission chain. In addition, a combined set of joint weights or joint sets may be used for one or more transmission chains of an access point. Alternatively, it is possible to send this joint calibration rate or calibration command based on a joint calibration rate for one or more antennas of one or more access terminals. The access terminal then applies a weight based on the joint calibration ratio to the decoding of the transmission received at the antenna of the access terminal.
또한, 일부 양태에서, 캘리브레이션 가중치는 특정 AGC 상태에 사용되고 다른 AGC 상태에 대해 사용되지 않을 수도 있다. 이와 같이, 블록 (608) 은, 블록 (600) 동안 AGC 상태에 적용할 뿐이다.Also, in some aspects, calibration weights may be used for certain AGC states and not used for other AGC states. As such, block 608 only applies to the AGC state during
도 8은 예시적인 무선 통신 시스템 (1300) 을 도시한다. 무선 통신 시스템 (1300) 은 간략함을 위해 하나의 기지국 및 하나의 단말기를 도시한다. 그러나, 시스템은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말기를 포함할 수 있고, 부가적인 기지국 및/또는 단말기는 아래에 설명된 예시적인 기지국 및 단말기와 실질적으로 유사하거나 상이할 수도 있음을 이해한다. 또한, 기지국 및 단말기는 시스템을 이용할 수도 있고 (도 1 내지 도 5) 및/또는 본 명세서에 설명된 방법 (도 6, 도 7) 을 이용하여 이들 사이의 무선 통신을 용이하게 할 수도 있음을 이해한다.8 illustrates an example
도 8을 참고하면, 다수의 액세스 무선 통신 시스템에서의 전송기 및 수신기가 도시된다. 전송기 시스템 (1310) 에서, 복수의 데이터 스트림의 트레픽 데이터는 데이터 소스 (1312) 로부터 전송 (TX) 데이터 프로세서 (1344) 로 제공된다. 일 실시 형태에서, 각각의 데이터 스트림은 각각의 전송 안테나를 통해 전송된다. TX 데이터 프로세서 (1344) 는 그 데이터 스트림에 대해 선택된 특정 코딩 방식에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대한 트래픽데이터를 포맷, 코딩, 및 인터리빙하여 코딩된 데이터를 제공한다. 일부 실시 형태에서, TX 데이터 프로세서 (1344) 는, 심볼을 전송받는 사용자와 그 심볼이 전송되는 안테나에 기초 하여 데이터 스트림의 심볼에 빔형성 가중치를 적용한다. 일부 실시 형태에서, 빔형성 가중치는, 액세스 포인트와 액세스 단말기 사이의 전송 경로의 상태의 표시인 채널 응답 정보에 기초하여 생성될 수도 있다. 채널 응답 정보는 사용자에 의해 제공된 채널 추정치와 CQ1 정보를 이용하여 생성될 수도 있다. 또한, 스케줄링된 전송의 경우에, TX 데이터 프로세서 (1344) 는 사용자로부터 전송된 랭크 정보에 기초한 패킷 포맷을 선택할 수도 있다.Referring to FIG. 8, transmitters and receivers in multiple access wireless communication systems are shown. In the
각각의 데이터 스트림에 대해 코딩된 데이터는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술과 멀티플렉싱될 수도 있다. 파일럿 데이터는 일반적으로, 알려진 방식으로 처리되고 수신기 시스템에서 사용되어 채널 응답을 추정할 수도 있는 알려진 데이터 패턴이다. 각각의 데이터 스트림에 대해 멀티플렉싱된 파일럿 및 코딩된 데이터는 데이터 스트림을 위해 선택된 특정 변조 방식 (예를 들어, BPSK, QPSK, M-PSK, M-QAM) 에 기초하여 변조 (예를 들어, 심볼 매핑) 될 수도 있다. 각각의 데이터 스트림을 위한 데이터 레이트, 코딩, 및 변조는 프로세서 (1030) 에 의해 수행되거나 제공된 명령에 의해 결정될 수도 있다. 일부 실시 형태에서, 평행하는 공간 스트림의 수는 사용자로부터 전송되는 랭크 정보에 따라서 변할 수도 있다.Coded data for each data stream may be multiplexed with an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technique. Pilot data is generally a known data pattern that may be processed in a known manner and used in a receiver system to estimate channel response. The multiplexed pilot and coded data for each data stream is modulated (eg, symbol mapping) based on the particular modulation scheme selected for the data stream (e.g., BPSK, QPSK, M-PSK, M-QAM). May be Data rate, coding, and modulation for each data stream may be determined by instructions performed or provided by the processor 1030. In some embodiments, the number of parallel spatial streams may vary depending on rank information transmitted from the user.
데이터 스트림에 대한 변조 심볼은, 부가적으로 (예를 들어, OFDM에 대해) 변조 심볼을 처리할 수도 있는 TX MIMO 프로세서 (1346) 로 제공될 수도 있다. 이후, TX MIMO 프로세서 (1346) 는 NT개의 변조 심볼 스트림을 NT개의 전송기 (TMTR; 1322a 내지 1322t) 로 제공한다. 다양한 실시 형태에서, TX MIMO 프로세서 (1320) 는, 심볼을 전송받는 사용자와 그 사용자 채널 응답 정보로부터 심볼이 전송되는 안테나에 기초하여 데이터 스트림의 심볼에 빔형성 가중치를 적용한다.The modulation symbol for the data stream may additionally be provided to the
각각의 전송기 (1322) 는 각각의 심볼 스트림을 수신하고 처리하여 하나 이상의 아날로그 신호를 제공하고, 또한, 아날로그 신호를 컨디셔닝 (예를 들어, 증폭, 필터링, 및 업컨버트) 하여 MIMO 채널을 통해 전송하는데 적합한 변조된 신호를 제공한다. 또한, 전송기 (1322a 내지 1322t) 로부터의 NT개의 변조 신호는 NT개의 안테나 (1324a 내지 1324t) 로부터 각각 전송된다.Each
수신기 시스템 (1320) 에서, 전송되고 변조된 신호는 NR개의 안테나 (1352a 내지 1352r) 에 의해 수신되고, 각각의 안테나 (1352) 로부터의 수신된 신호는 각각의 수신기 (RCVR; 1354a 내지 1354r) 로 제공된다. 각각의 수신기 (1354) 는 각각의 수신된 신호를 컨디셔닝 (예를 들어, 필터링, 증폭, 및 다운컨버트) 하여, 그 컨디셔닝된 신호를 디지털화하여 샘플을 제공하고, 또한 그 샘플을 처리하여 대응하는 "수신된" 심볼 스트림을 제공한다.In the
RX 데이터 프로세서 (1360) 는 특정 수신기 처리 기술에 기초하여 NR개의 수신기 (1354a 내지 1354r) 로부터 NR개의 수신된 심볼 스트림을 수신하고 처리하여 "검출된" 심볼 스트림의 랭크 번호를 제공한다. RX 데이터 프로세서 (1360) 에 의한 처리는 아래에 더욱 상세하게 설명된다. 각각 검출된 심볼 스트림은, 대응하는 데이터 스트림에 대해 전송된 변조 심볼의 추정치인 심볼을 포함한다. 이후, RX 데이터 프로세서 (1360) 는 각각의 검출된 심볼 스트림을 복조, 디인터리빙, 및 디코딩하여, 저장 및/또는 부가적인 처리를 위해 데이터 싱크 (1364) 로 제공되는 데이터 스트림에 대한 트래픽 데이터를 복구할 수도 있다. RX 데이터 프로세서 (1360) 에 의한 처리는, 전송기 시스템 (1310) 에서의 TX MIMO 프로세서 (1346) 및 TX 데이터 프로세서 (1344) 에 의해 수행되는 처리와 서로 보완적이다.
RX 프로세서 (1360) 에 의해 생성된 채널 추정치는 수신기에서 공간, 공간/시간 처리를 수행하고, 전력 레벨을 조정하고, 변조율 또는 방식을 변경, 또는 다른 행위를 위해 사용될 수도 있다. RX 프로세서 (1360) 는 또한, 검출된 심볼 스트림의 SNR (Signal-to-Noise-and-Interference ratio), 및 어쩌면 다른 채널 특징들을 추정하고, 이러한 양을 프로세서 (1370) 에 제공한다. RX 데이터 프로세서 (1360) 또는 프로세서 (1370) 는 또한, 시스템에 대한 "유효" SNR의 추정치를 유도할 수도 있다. 이후, 프로세서 (1370) 는 추정된 채널 정보 (CSI) 를 제공하는데, 이 CSI는 통신 링크 및/또는 수신된 데이터 스트림에 대한 여러 가지 유형의 정보를 포함할 수도 있다. 예를 들어, CSI는 오퍼레이팅 SNR만을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 채널 정보는 신호 간섭 노이즈율 (SINR) 을 포함할 수도 있다. 이후, CSI는, 데이터 소스 (1376) 로부터 다수의 데이터 스트림에 대한 트래픽 데이터를 수신하는 TX 데이터 프로세서 (1375) 에 의해 처리되고, 변조기 (1380) 에 의해 변조되고, 전송기 (1354a 내지 1354r) 에 의해 컨디셔 닝되고, 전송기 시스템 (1310) 으로 다시 전송된다.The channel estimate generated by the
전송기 시스템 (1310) 에서, 수신기 시스템 (1350) 으로부터의 변조된 신호는 안테나 (1324) 에 의해 수신되고, 수신기 (1322) 에 의해 컨디셔닝되고, 복조기 (1390) 에 의해 복조되고, RX 데이터 프로세서 (1392) 에 의해 프로세싱되어, 수신기 시스템에 의해 보고된 CSI 를 복구하고, 저장 및/또는 부가적인 처리를 위해 데이터 싱크 (1394) 로 데이터를 제공한다. 이후, 보고된 CSI는 프로세서 (1330) 으로 제공되어, (1) 데이터 스트림들을 위해 사용되는 코딩 및 변조 방식과 데이터 레이트를 결정하고, (2) TX 데이터 프로세서 (1344) 및 TX MIMO 프로세서 (1346) 에 대한 다양한 제어를 생성하는데 사용된다.In the
프로세서 (1390) 는 또한, 도 2, 6, 및 7 에 대하여 각각 논의된 바와 같이 캘리브레이션 비율 및 결합된 캘리브레이션 비율, 또는 조인트 캘리브레이션 비율의 생성을 수행하도록 구성될 수도 있다. 또한, 각각의 안테나 (1352a-1352r) 는 결합된 또는 조인트 캘리브레이션 추정치를 위해 개별적인 단말기와 같이 다루어질 수도 있다.The
도 9를 참조하면, 액세스 포인트는 메인 유닛 (MU; 1450) 및 무선 유닛 (RU (Radio Unit); 1475) 를 포함할 수 있다. MU (1450) 는 액세스 포인트의 디지털 기저대역 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어, MU (1450) 는 기저대역 컴포넌트 (1405) 및 디지털 중간 주파수 (IF) 처리 유닛 (1410) 을 포함할 수 있다. 디지털 IF 처리 유닛 (1410) 은 필터링, 채널화, 변조 등과 같은 기능을 수행함으로써 중간 주파수에서 무선 채널 데이터를 디지털적으로 처리한다. RU (1475) 는 액세스 포인트의 아날로그 무선 부분을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 무선 유닛은, 이동 스위칭 센터 또는 대응하는 디바이스에 대한 직접 또는 간접 접속을 가지는 액세스 포인트 또는 다른 유형의 트랜시버의 아날로그 무선 부분이다. 무선 유닛은 일반적으로, 통신 시스템에서 특정 섹터를 제공한다. 예를 들어, RU (1475) 는 이동 가입자 유닛으로부터 무선 통신을 수신하는 하나 이상의 안테나 (1435a-t) 에 접속된 하나 이상의 수신기 (1430) 를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 하나 이상의 전력 증폭기 (1482a-t 는 하나 이상의 안테나 (1435a-t) 에 커플링된다. 수신기 (1430) 에 아날로그-디지털 (A/D) 변환기 (1425) 가 접속된다. A/D 변환기 (1425) 는 수신기 (1430) 에 의해 수신된 아날로그 무선 통신을, 디지털 IF 처리 유닛 (1410) 을 통해 기저대역 컴포넌트 (1405) 로 전송하기 위한 디지털 입력으로 변환한다. RU (1475) 는 또한, 액세스 단말기로 무선 통신을 전송하기 위한 동일 또는 상이한 안테나 (1435) 중 어느 하나에 접속된 하나 이상의 전송기 (1420) 를 포함할 수 있다. 전송기 (1420) 에 디지털-아날로그 (D/A) 변환기 (1415) 가 접속된다. D/A 컨버터 (1415) 는 디지털 IF 처리 유닛 (1410) 을 통해 기저대역 컴포넌트 (1405) 로부터 수신된 디지털 통신을, 이동 가입자 유닛으로 전송하기 위한 아날로그 출력으로 변환한다. 일부 양태에서, 멀티플렉서 (1484) 는 다수의 채널 신호를 멀티플렉싱하고 음성 신호 및 데이터 신호를 포함한 다양한 신호를 멀티플렉싱하기 위한 것이다. 중앙 처리장치 (1480) 는 음성 또는 데이터 신호의 처리를 포함하는 다양한 처리를 제어하기 위해 메인 유닛 (1450) 과 RU (Radio Unit) 에 커플링된다.Referring to FIG. 9, the access point may include a main unit (MU) 1450 and a radio unit (RU) 1475. MU 1450 includes a digital baseband component of an access point. For example, the MU 1450 can include a baseband component 1405 and a digital intermediate frequency (IF) processing unit 1410. The digital IF processing unit 1410 digitally processes radio channel data at intermediate frequencies by performing functions such as filtering, channelization, modulation, and the like. RU 1475 includes the analog radio portion of an access point. As used herein, a wireless unit is an analog radio portion of an access point or other type of transceiver having a direct or indirect connection to a mobile switching center or corresponding device. The wireless unit generally provides a particular sector in the communication system. For example, the RU 1475 may include one or
다중 액세스 시스템 (예를 들어, FDMA 시스템, OFDMA 시스템, CDMA 시스템, TDMA 시스템 등) 에 있어서, 다수의 단말기는 역방향 링크를 통해 동시에 전송할 수 있다. 이러한 시스템에 있어서, 파일럿 서브대역은 상이한 단말기들 사이에서 공유될 수도 있다. 각 단말기에 대한 파일럿 서브대역이 (가능하게는 대역 에지를 제외하고) 전체 동작 대역에 걸쳐 있는 경우에, 채널 추정 기술이 이용될 수도 있다. 각 단말기에 대한 주파수 다이버시티를 획득하기 위해서, 이러한 파일럿 서브캐리어 구조가 바람직할 것이다. 본 명세서에 설명된 이들 기술은 각종 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이들 기술은, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 채널 추정에 이용되는 처리 유닛은, 하나 이상의 주문형 집적 회로 (ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 디지털 신호 처리 디바이스 (DSPD), 프로그램가능 논리 디바이스 (PLD), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 본 명세서에 설명된 기능을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다. 소프트웨어를 이용하면, 본 명세서에 설명된 기능을 수행하는 모듈 (예를 들어, 절차, 기능 등) 을 통해 이러한 구현이 이루어질 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어, 프로세서 (1390 및 1350) 에 의해 실행될 수도 있다.In a multiple access system (eg, FDMA system, OFDMA system, CDMA system, TDMA system, etc.), multiple terminals can transmit simultaneously on the reverse link. In such a system, the pilot subbands may be shared between different terminals. If the pilot subbands for each terminal span the entire operating band (possibly except for the band edges), channel estimation techniques may be used. In order to obtain frequency diversity for each terminal, such a pilot subcarrier structure would be desirable. These techniques described herein may be implemented by various means. For example, these techniques may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. In a hardware implementation, the processing unit used for channel estimation includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays. (FPGA), a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, another electronic unit designed to perform the functions described herein, or a combination thereof. Using software, this implementation can be accomplished through a module (eg, procedure, function, etc.) that performs the functions described herein. The software code may be stored in a memory unit and executed by the
전술한 설명은 하나 이상의 양태의 실시예를 포함한다. 물론, 전술한 양태를 설명하기 위하여 컴포넌트 또는 방법론의 생각할 수 있는 모든 조합을 설명하는 것이 가능하지는 않지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 각종 양태의 다수의 추가적인 조합 및 치환이 가능하다는 것을 인식할 수도 있다. 따라서, 전술한 양태는 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 이루어지는 이러한 모든 변경, 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다. 또한, "포함 (include)" 이라는 용어가 상세한 설명이나 특허청구범위 중 어느 하나에서 이용된다는 점에서, 특허청구범위에서 전이 (transitional) 단어로서 이용되는 경우에 "구비 (comprising)" 가 해석되는 바와 같이, 이러한 용어는 "구비" 라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다.The foregoing description includes embodiments of one or more aspects. Of course, it is not possible to describe every conceivable combination of components or methodology for the purpose of describing the foregoing aspects, but one of ordinary skill in the art will appreciate that many additional combinations and substitutions of various aspects are possible. It may be appreciated that this is possible. Accordingly, the foregoing embodiments are intended to embrace all such alterations, modifications and variations that fall within the spirit and scope of the appended claims. In addition, the term "include" is used in either the description or the claims, where "comprising" is to be interpreted when used as a transitional word in the claims. Likewise, these terms are intended to be inclusive in a manner similar to the term "equipment".
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