KR20090110867A - 무선 통신을 위한 순환 지연 다이버시티 및 프리코딩 - Google Patents

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Abstract

순환 지연 다이버시티 및 프리코딩의 조합을 이용하여 MIMO 전송을 보내기 위한 기술들이 본 명세서에서 설명된다. 순환 지연 다이버시티에 대한 지연들의 세트(예컨대, 무 지연, 작은 지연, 및 큰 지연) 및 프리코딩 행렬들의 세트가 지원될 수 있다. 일 설계에서, Node B는 UE에 특정한 지연을 선택하거나 또는 Node B에 의해 서빙되는 UE들의 세트에 대한 지연을 선택할 수 있다. 다른 설계에서, UE는 프리코딩 행렬 및 지연의 서로 다른 조합들을 평가할 수 있고, 최상의 성능을 갖는 조합을 결정할 수 있으며, 프리코딩 행렬 및 지연의 이러한 조합을 상기 Node B에 보낼 수 있다. 상기 Node B는 상기 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행할 수 있고, 그 이후에 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다. 대안적으로, 상기 Node B는 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행할 수 있고, 그 이후에 상기 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행할 수 있다.

Description

무선 통신을 위한 순환 지연 다이버시티 및 프리코딩{CYCLIC DELAY DIVERSITY AND PRECODING FOR WIRELESS COMMUNICATION}
본 발명은 2007년 2월 6일자로 출원된 미국 가출원 번호 제60/888,494호 "EFFICIENT CYCLIC DELAY DIVERSITY BASED PRECODING"을 우선권으로 주장하고, 상기 출원은 출원인에게 양도되며, 상기 출원은 본 명세서에 참조에 의해 편입된다.
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이고, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 기술들에 관한 것이다.
음성, 비디오, 패킷 데이터, 메시징(messaging), 브로드캐스트(broadcast) 등과 같은 다양한 통신 컨텐츠를 제공하기 위해서, 무선 통신 시스템들이 널리 이용된다. 이러한 무선 시스템들은, 이용가능한 시스템 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들을 지원할 수 있는 다중-액세스 시스템들일 수 있다. 이러한 다중-액세스 시스템들의 예들은, 코드 분할 다중 액세스(CDMA; Code Division Multiple Access) 시스템들, 시분할 다중 액세스(TDMA; Time Division Multiple Access) 시스템들, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA; Frequency Division Multiple Access) 시스템들, 직교 FDMA(OFDMA; Orthogonal FDMA) 시스템들, 및 단일-캐리어 FDMA(SC-FDMA; Single-Carrier FDMA) 시스템들을 포함한다.
무선 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO; multiple-input multiple-output) 전송을 지원할 수 있다. MIMO에 대해서, 다수의(R 개의) 수신 안테나들을 구비한 수신기로의 데이터 전송을 위해서, 송신기는 다수의(T 개의) 송신 안테나들을 이용할 수 있다. 상기 다수의 송신 및 수신 안테나들은, 스루풋(throughput)을 증가시키거나 그리고/또는 신뢰도를 향상시키기 위해 이용될 수 있는 MIMO 채널을 형성한다. 예컨대, 상기 송신기는 스루풋을 향상시키기 위해서, 상기 T 개의 송신 안테나들로부터 T 개까지의 데이터 스트림들을 동시에 송신할 수 있다. 대안적으로, 상기 송신기는 신뢰도를 향상시키기 위해서, T 개의 송신 안테나들 모두로부터 하나의 데이터 스트림을 송신할 수도 있다. 임의의 경우에서, 좋은 성능을 획득하기 위한 방법으로 MIMO 전송을 보내는 것이 바람직하다.
순환 지연 다이버시티 및 프리코딩의 조합을 이용하여 MIMO 전송을 보내기 위한 기술들이 본 명세서에서 설명된다. 일 실시예에서, 순환 지연 다이버시티 및 프리코딩 행렬들의 세트에 대한 지연들의 세트가 지원될 수 있다. 프리코딩 행렬 및 지연의 조합이, 데이터 성능, 랭크, 기하구조(geometry), 이동성, 채널 타입, 피드백 신뢰도 등과 같은 하나 이상의 기준에 기초하여 선택될 수 있다. 일 설계에서, 상기 지연들의 세트는 무 지연, 순환 프리픽스 길이보다 짧은 작은 지연, 상기 순환 프리픽스 길이보다 긴 큰 지연을 포함한다. 상기 큰 지연은 K/L의 순환 지연에 대응하고, 여기서 K는 OFDM 심볼의 유용한 부분에 대한 샘플들의 개수이고, L은 순환 지연 다이버시티를 적용하기 위한 안테나들의 개수이며, 상기 안테나들은 가상 안테나들 또는 물리적 안테나들일 수 있다. 또한, L은 랭크로서 지칭된다.
일 설계에서, 제1 엔티티(예컨대, 송신기 또는 수신기)는 지연들의 세트로부터 하나의 지연을 선택할 수 있고, 상기 선택된 지연을 제2 엔티티(예컨대, 수신기 또는 송신기)로 보낼 수 있다. 그 이후에, 상기 제1 엔티티는 상기 선택된 지연에 기초하여 상기 제2 엔티티와 데이터를 교환할 수 있다(예컨대, 데이터를 보내거나 또는 데이터를 수신함).
일 설계에서, 상기 제1 엔티티는 Node B이고, 상기 제2 엔티티는 UE이다. 상기 Node B는 상기 UE에 특정한 지연을 선택할 수 있고, 상기 선택된 지연을 상기 UE로 보낼 수 있다. 대안적으로, 상기 Node B는 Node B에 의해서 서빙(serve)되는 UE들의 세트에 대한 지연을 선택할 수 있고, 선택된 지연을 이러한 UE들로 브로드캐스팅할 수 있다. 일 설계에서, 상기 Node B는 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행할 수 있고, 그 이후에 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다. 다른 설계에서, 상기 Node B는 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행할 수 있고, 그 이후에 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행할 수 있다. 물리적 안테나들로부터 가상 안테나들을 획득하기 위해서, 프리코딩은 공간적 프로세싱을 참조할 수 있다.
다른 설계에서, 상기 제1 엔티티는 UE이고 상기 제2 엔티티는 Node B일 수 있다. 상기 UE는, 적어도 하나의 메트릭(metric), 예컨대 합계-용량 메트릭(sum-capacity metric)에 기초하여, 프리코딩 행렬들의 세트 및 지연들의 세트를 평가할 수 있다. 상기 UE는 최상의 성능을 갖는 프리코딩 행렬 및 지연의 조합을 결정할 수 있고, 이러한 조합에서의 프리코딩 행렬 및 지연을 상기 Node B로 보낼 수 있다. 그 이후에, 상기 UE는 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 지연에 기초하여 상기 Node B에 의해 보내진 데이터 전송을 수신할 수 있다. 상기 UE는, 상기 선택된 프리코딩 행렬 및 지연에 기초하여 유효 MIMO 채널 추정을 유도할 수 있고, 그 이후에 상기 유효 MIMO 채널 추정에 기초하여 MIMO 검출을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들 및 특징들이 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 무선 다중-액세스 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 Node B 및 UE의 블록도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 송신(TX) MIMO 프로세서의 두 개의 설계들을 도시한다.
도 4는 수신(RX) MIMO 프로세서의 설계를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는, 2개 및 4개의 안테나들에 대한 큰 지연을 이용하는 순환 지연 다이버시티를 각각 도시한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는, 4개, 3개 및 2개의 가상 안테나들을 통하여 레이어 치환(layer permutation)을 이용한 전송을 각각 도시한다.
도 7은 프리코딩 행렬 및 지연을 선택하기 위한 평가 유닛의 설계를 도시한다.
도 8은 데이터를 교환하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 9는 데이터 송신에 대해 상기 Node B에 의해 수행되는 프로세스를 도시한다.
도 10은 데이터 수신에 대해 상기 UE에 의해 수행되는 프로세스를 도시한다.
도 11은 데이터를 교환하기 위한 장치를 도시한다.
본 명세서에서 설명되는 기술들은, CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들에 대해 이용될 수 있다. 용어들 "시스템" 및 "네트워크"는 종종 호환성 있게 사용된다. CDMA 시스템은, 범용 지상 무선 액세스(UTRA; Universal Terrestrial Radio Access), cdma2000 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. UTRA는 광대역-CDMA(W-CDMA; Wideband-CDMA) 및 다른 CDMA 변형물들을 포함한다. cdma2000은 IS-2000, IS-95 및 IS-856 표준을 커버한다. TDMA 시스템은, 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM; Global System for Mobile Communications)과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. OFDMA 시스템은, 진화된 UTRA(E-UTRA; Enhanced UTRA), UMB(Ultra Mobile Broadcast), IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802.20, 플래시-OFDM® 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. UTRA 및 E-UTRA는 범용 이동 통신 시스템(UMTS; Universal Mobile Telecommunication System)의 일부이다. 3GPP 롱 텀 이볼루션(LTE; Long Term Evolution)은, E-UTRA를 이용하는 UMTS의 곧 공개되는 출시판이다. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE 및 GSM은, "제3 세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP; 3rd Generation Partnership Project)"로 지칭되는 조직으로부터의 문서들에서 기술된다. cdma2000 및 UMB는 "제3세대 파트너쉽 프로젝트 2(3GPP2; 3rd Generation Partnership Project 2)로 지칭되는 조직으로부터의 문서들에서 기술된다. 이러한 다양한 무선 기술들 및 표준들은 본 발명의 기술 분야에서 잘 알려져 있다.
도 1은 다수의 Node B들(110) 및 다수의 사용자 기기(UE)들을 구비하는 무선 다중-액세스 통신 시스템(100)을 도시한다. Node B는 상기 UE들과 통신하는 고정국(fixed station)일 수 있고, 또한 진화된 Node B(eNode B), 기지국(base station), 액세스 포인트(access point) 등으로 지칭될 수 있다. 각 Node B(110)는 특정 지리적 영역에 대한 통신 커버리지를 제공할 수 있다. UE들(120)은 상기 시스템 전체에 분산될 수 있고, 각 UE는 고정적이거나 또는 이동적일 수 있다. 또한, 상기 UE는, 이동국(mobile station), 단말(terminal), 액세스 단말(access terminal), 가입자 유닛(subscriber unit), 국(station) 등으로 지칭될 수 있다. UE는 휴대 전화, 개인 휴대 단말기(PDA; personal digital assistant), 무선 모뎀, 무선 통신 장치, 소형 장치, 랩탑 컴퓨터, 무선 전화기 등일 수 있다. UE는 다운링크 및 업링크 상에서의 전송을 통하여 Node B와 통신할 수 있다. 상기 다운링크(또는 순방향 링크)는 Node B들로부터 UE들로의 통신 링크를 지칭하고, 상기 업링크(또는 역방향 링크)는 UE들로부터 Node B들로의 통신 링크를 지칭한다.
본 명세서에서 설명되는 기술들은, 업링크뿐만 아니라 다운링크 상에서의 MIMO 전송에 대해 이용될 수 있다. 명확성을 위해, 상기 기술들의 특정 실시예들은 이하에서 LTE에서의 상기 다운링크 상에서의 MIMO 전송에 대한 것으로 설명된다. LTE는 상기 다운링크 상에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; orthogonal frequency division multiplexing)를 이용하고, 상기 업링크 상에서 단일-캐리어 주파수 분할 다중화(SC-FDM; single-carrier frequency division multiplexing)를 이용한다. OFDM 및 SC-FDM은 시스템 대역폭을 다수의(K 개의) 직교적인 서브캐리어들로 분할하고, 상기 서브캐리어는 일반적으로 톤(tone), 빈(bin) 등으로 지칭된다. 각 서브캐리어는 데이터로 변조될 수 있다. 일반적으로, 변조 심볼들은 OFDM을 이용하여 주파수 영역으로 전송되고, SC-FDM을 이용하여 시간 영역으로 전송된다.
도 2는 Node B(110) 및 UE(120)의 설계의 블록도를 도시하고, 이들은 도 1에서의 Node B들 및 UE들 중에서 각각 어느 하나이다. Node B(110)는 다수의(T 개의) 안테나들(234a 내지 234t)을 구비한다. UE(120)는 다수의(R 개의) 안테나들(252a 내지 252r)을 구비한다. 안테나들(234 및 252)은 물리적인 안테나로 고려될 수 있다.
Node B(110)에서, TX 데이터 프로세서(220)는 데이터 소스(212)로부터 데이터를 수신할 수 있고, 하나 이상의 변조 및 코딩 방식들에 기초하여 상기 데이터를 프로세싱(예컨대, 인코딩 및 심볼 매핑)할 수 있으며, 데이터 심볼들을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 데이터 심볼은 데이터에 대한 심볼이고, 파일럿 심볼은 파일럿에 대한 심볼이며, 심볼은 실수 또는 복소수 값일 수 있다. 상기 데이터 및 파일럿 심볼들은, PSK 또는 QAM과 같은 변조 방식으로부터의 변조 심볼들일 수 있다. 파일럿은, Node B 및 UE 모두에 의하여 선험적으로 알려진 데이터이다. TX MIMO 프로세서(230)는 후술하는 바와 같이 상기 데이터 및 파일럿 심볼들을 프로세싱할 수 있고, T 개의 출력 심볼 스트림들을 T 개의 변조 기(MOD)들(232a 내지 232t)로 제공할 수 있다. 출력 샘플 스트림을 획득하기 위해서, 각 변조기(232)는 출력 샘플 스트림(예컨대, OFDM에 대한)을 프로세싱할 수 있다. 각 변조기(232)는 출력 샘플 스트림을 더 컨디셔닝(예컨대, 아날로그 변환, 필터링, 증폭, 및 업컨버팅)하여 다운링크 신호를 생성할 수 있다. 변조기들(232a 내지 232t)로부터의 T 개의 다운링크 신호들은 안테나들(234a 내지 234t) 각각을 통해서 송신될 수 있다.
UE(120)에서, R 개의 안테나들(252a 내지 252r)은 Node B(110)로부터 T 개의 다운링크 신호들을 수신할 수 있고, 각 안테나(252)는 수신된 신호를 연관된 복조기(DEMOD)(254)로 제공할 수 있다. 각 복조기(254)는 수신된 신호를 컨디셔닝(예컨대, 필터링, 증폭, 다운컨버팅, 및 디지털화)할 수 있고, 수신된 심볼들을 획득하기 위해서 상기 샘플들을(예컨대, OFDM에 대한) 더 프로세싱할 수 있다. 각 복조기(254)는 수신된 데이터 심볼들을 RX MIMO 프로세서(260)로 제공할 수 있고, 수신된 파일럿 심볼들을 채널 프로세서(294)로 제공할 수 있다. 채널 프로세서(294)는, 상기 수신된 파일럿 심볼들에 기초하여 Node B(110)로부터 UE(120)로의 상기 MIMO 채널의 응답을 추정할 수 있고, RX MIMO 프로세서(260)로 MIMO 채널 추정을 제공할 수 있다. RX MIMO 프로세서(260)는, 상기 MIMO 채널 추정을 기초로 하여 상기 수신된 데이터 심볼들 상에서의 MIMO 검출을 수행할 수 있고, 송신된 데이터 심볼들의 추정들인 검출된 심볼들을 제공할 수 있다. RX 데이터 프로세서(270)는 상기 검출된 심볼들을 프로세싱(예컨대, 심볼 디매핑 및 디코딩)할 수 있고, 디코딩된 데이터를 데이터 싱크(272)로 제공할 수 있다.
UE(120)는 채널 상태들을 평가할 수 있고, 후술하는 바와 같이 다양한 타입의 정보를 포함하는 피드백 정보를 생성할 수 있다. 데이터 소스(278)로부터의 상기 피드백 정보 및 데이터는 TX 데이터 프로세서(280)에 의해 프로세싱(예컨대, 인코딩 및 심볼 매핑)될 수 있고, TX MIMO 프로세서(282)에 의해 공간적으로 프로세싱될 수 있으며, R 개의 업링크 신호들을 생성하기 위해 변조기들(254a 내지 254r)에 의해 더 프로세싱될 수 있고, 이는 안테나들(252a 내지 252r)을 통하여 송신될 수 있다. Node B(110)에서, UE(120)로부터의 상기 R 개의 업링크 신호들은 안테나들(234a 내지 234t)에 의해 수신될 수 있고, 복조기들(232a 내지 232t)에 의해 프로세싱될 수 있으며, RX MIMO 프로세서(236)에 의해 공간적으로 프로세싱될 수 있고, UE(120)에 의해 보내진 상기 피드백 정보 및 데이터를 복구하기 위해서 RX 데이터 프로세서(238)에 의해서 더 프로세싱(예컨대, 심볼 디매핑 및 디코딩)될 수 있다. 컨트롤러/프로세서(240)는 상기 피드백 정보에 기초하여 UE(120)로의 데이터 전송을 제어할 수 있다.
컨트롤러/프로세서들(240 및 290)은 Node B(110) 및 UE(120) 각각에서의 동작을 지시할 수 있다. 메모리들(242 및 292)은 Node B(110) 및 UE(120) 각각에 대한 데이터 및 프로그램 코드들을 저장할 수 있다. 스케줄러(244)는, 모든 UE들로부터 수신된 상기 피드백 정보에 기초하여, 상기 다운링크 및/또는 업링크 상에서의 데이터 전송을 위하여 UE(120) 및/또는 다른 UE들을 스케줄링할 수 있다.
Node B(110)는 각각의 심볼 구간에 각 서브캐리어 상에서 L 개의 레이어들을 통하여 L 개의 데이터 심볼들을 동시에 송신할 수 있고, 여기서 일반적으로 L≥1이 다. 레이어는, 전송에 이용되는 각 서브캐리어에 대한 하나의 공간적 차원(spatial dimension)에 대응할 수 있다. Node B(110)는 다양한 전송 방식들을 이용하여 데이터를 송신할 수 있다.
일 설계에서, Node B(110)는 각 서브캐리어 k에 대한 상기 데이터 심볼들을 다음과 같이 프로세싱할 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00001
,
여기서, x(k)는 하나의 심볼 구간에서 서브캐리어 k 상에서 L 개의 레이어들을 통하여 보내지는 L 개의 데이터 심볼들을 포함하는 L×1 벡터이고,
U는 L×L 레이어 대 가상 안테나 매핑 행렬(layer-to-virtual antenna mapping matrix)이며,
W는 T×L 프리코딩 행렬이고,
D(k)는 서브캐리어 k에 대한 T×T 순환 지연 행렬이고, 그리고
y(k)는, 하나의 심볼 구간에서 서브캐리어 k 상에서 T 개의 송신 안테나들에 대한 데이터에 대한 T 개의 출력 심볼들을 포함하는 T×1 벡터이다.
수학식 1은 하나의 서브캐리어 k에 대한 것이다. 전송에 이용되는 각각의 서브캐리어에 대하여 동일한 프로세싱이 수행될 수 있다. 본 명세서의 설명에서, 행렬은 하나 또는 다수의 열(column)들을 가질 수 있다.
T 개의 물리적 안테나들(234a 내지 234t)을 이용하여 T 개의 가상 안테나들 형성하기 위해서, 상기 프리코딩 행렬 W가 이용될 수 있다. 각각의 가상 안테나 는, W의 하나의 열(column)로 형성될 수 있다. 데이터 심볼은 W의 하나의 열에 의해서 곱해질 수 있고, 그 이후에 하나의 가상 안테나 및 모든 T 개의 물리적 안테나들 상에서 보내질 수 있다. W는 푸리에 행렬(Fourier matrix) 또는 몇몇 다른 행렬에 기초할 수 있다. W는 프리코딩 매트릭스들의 세트로부터 선택될 수 있다.
L 개의 레이어들에 대한 상기 데이터 심볼들을 T 개의 이용가능한 가상 안테나들로부터 선택된 L 개의 가상 안테나들로 매핑하기 위해서, 상기 레이어 대 가상 안테나 매핑 행렬 U가 이용될 수 있다. 이용을 위해 선택된 레이어 대 가상 안테나 매핑에 기초하여, U가 정의될 수 있다. 또한, U는, 대각선에는 1이 있고 나머지에는 0이 있는 단위 행렬(identity matrix) I일 수 있다. 동일하거나 또는 상이한 매핑 행렬들이 K 개의 서브캐리어들에 대해서 이용될 수 있다.
상기 순환 지연 행렬 D(k)는 순환 지연 다이버시티(cyclic delay diversity)를 획득하기 위해 이용될 수 있고, 상기 순환 지연 다이버시티는 빔포밍 이득(beamforming gain), 주파수 선택적 스케줄링 이득(frequency selective scheduling gain), 및/또는 다이버시티 이득(diversity gain)을 제공할 수 있다. 또한, D(k)는 레이어 치환(layer permutation)을 획득하기 위해서 이용될 수 있고, 상기 레이어 치환은 특정한 장점들을 가질 수 있다. D(k)는 후술하는 바와 같이 선택되고 적용될 수 있다.
수학식 1에 표현된 설계에서, W를 이용한 상기 프리코딩이 D(k)를 이용한 상기 프로세싱보다 이전에 수행된다. 따라서, 순환 지연 다이버시티는, 상기 프리코딩 행렬 W로 형성된 가상 안테나들을 대신하여 물리적 안테나들에 적용된다. 이러 한 설계는 주로 무 지연 및 작은 지연에 대해 이용될 수 있지만, 큰 지연에 대해서도 또한 이용될 수 있다.
도 3a는 수학식 1을 구현하는 TX MIMO 프로세서(230a)의 블록도를 도시하고, 상기 TX MIMO 프로세서(230a)는 도 2의 Node B(110)에서의 TX MIMO 프로세서(230)의 일 설계이다. TX 데이터 프로세서(220) 내에서, S 개의 스트림 프로세서들(320a 내지 320s)은 데이터 소스(212)로부터 S 개의 데이터 스트림들을 수신할 수 있고, 여기서 일반적으로 S≥1이다. 각 스트림 프로세서(320)는 데이터 심볼들을 획득하기 위해서, 데이터 스트림을 인코딩, 인터리빙, 스크램블링, 및 심볼 매핑할 수 있다. 각 데이터 스트림은, 각 전송 시간 간격(TTI; transmission time interval)에서, 하나의 전달 블록 또는 패킷을 반송(carry)할 수 있다. 각각의 스트림 프로세서(320)는 코드워드(codeword)를 획득하기 위해서 전달 블록을 프로세싱할 수 있고, 상기 코드워드를 변조 심볼들의 블록에 매핑할 수 있다. 용어들 "데이터 스트림", "전달 블록", "패킷" 및 "코드워드"는 호환성 있게 사용될 수 있다. 스트림 프로세서들(320a 내지 320s)은 S 개의 심볼 스트림들을 제공할 수 있다.
TX MIMO 프로세서(230a) 내에서, 레이어 맵퍼(332)는 S 개의 데이터 스트림들에 대한 데이터 심볼들을 이용을 위해 선택된 L 개의 레이어들에 매핑할 수 있다. 가상 안테나 맵퍼(334)는, L 개의 레이어들에 대한 상기 데이터 심볼들을 전송을 위해 이용되는 서브캐리어들 및 가상 안테나들에 매핑할 수 있다. 또한, 맵퍼들(332 및 334)이 하나의 맵퍼로 결합될 수 있다. 프리코더(336)는 각 서브캐리 어에 대한 상기 매핑된 심볼들을 상기 프리코딩 행렬 W와 곱할 수 있고, 그 서브캐리어에 대한 프리코딩된 심볼들을 제공할 수 있다. 순환 지연 다이버시티 프로세서(338)는 각 서브캐리어에 대한 상기 프리코딩된 심볼들을 상기 순환 지연 행렬 D(k)와 곱하여, 그 서브캐리어에 대한 출력 심볼들을 획득할 수 있다. 순환 지연 다이버시티 프로세서(338)는 T 개의 출력 심볼 스트림들을 T 개의 변조기들(232a 내지 232t)로 제공할 수 있다.
각각의 변조기(232)는 각각의 출력 심볼 스트림에 대한 OFDM 변조를 수행할 수 있다. 각 변조기(232)에서, K 개의 시간-영역 샘플들을 포함하는 유용한 부분(useful portion)을 획득하기 위해서, 하나의 OFDM 심볼 구간에 K 개의 전체 서브캐리어들 상에서 보내질 K 개의 출력 심볼들은 K-포인트 역 이산 푸리에 변환(IDFT; inverse discrete Fourier transform)을 이용해 변환될 수 있다. 각각의 시간-영역 샘플은 하나의 샘플 구간에 보내지는 복소수 값이다. K+C 개의 샘플들을 포함하는 OFDM 심볼을 형성하기 위해서, 상기 유용한 부분의 마지막 C 개의 샘플들이 복사되어 상기 유용한 부분의 앞 부분에 부가될 수 있다. 복사된 부분은 순환 프리픽스(cyclic prefix)로 지칭되고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 의해 야기되는 심볼간간섭(ISI; inter-symbol interference)을 제거하는데에 이용된다. 다운링크 신호를 생성하기 위해, 각 변조기(232)는 샘플 스트림을 더 프로세싱할 수 있다.
컨트롤러/프로세서(240)는 UE(120)로부터 피드백 정보를 수신할 수 있고, 스트림 프로세서들(320) 및 맵퍼들(332 및 334)에 대한 제어들을 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러/프로세서(240)는, 상기 프리코딩 행렬 W를 프리코더(336)에 제공할 수 있으며, 상기 순환 지연 행렬 D(k)를 프로세서(338)에 제공할 수 있다.
일 설계에서, Node B는 각 서브캐리어 k에 대한 상기 데이터 심볼들을 다음과 같이 프로세싱할 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00002
,
여기서, D(k)는 서브캐리어 k에 대한 L×L 순환 지연 행렬이다.
수학식 2에 표현된 설계에서, D(k)를 이용하는 프로세싱이 W를 이용하는 프리코딩보다 이전에 수행될 수 있다. 따라서, 순환 지연 다이버시티가 물리적 안테나들을 대신하여 가상 안테나들에 적용된다. 이러한 설계는 주로 큰 지연에 대해 이용될 수 있지만, 무 지연 및 작은 지연에 대해서도 또한 이용될 수 있다.
도 3b는 수학식 2를 구현하는 TX MIMO 프로세서(230b)의 블록도를 도시하고, 상기 TX MIMO 프로세서(230b)는 도 2의 Node B(110)에서의 TX MIMO 프로세서(230)의 또 다른 설계이다. TX MIMO 프로세서(230b) 내에서, 레이어 맵퍼(342)는 S 개의 데이터 스트림들에 대한 데이터 심볼들을 이용을 위해 선택된 L 개의 레이어들에 매핑할 수 있다. 가상 안테나 맵퍼(344)는 상기 L 개의 레이어들에 대한 상기 데이터 심볼들을 서브캐리어들 및 가상 안테나들에 매핑할 수 있다. 순환 지연 다이버시티 프로세서(346)는, 각 서브캐리어에 대해 상기 매핑된 심볼들을 상기 순환 지연 행렬 D(k)와 곱할 수 있다. 프리코더(348)는 프로세서(346)로부터의 각 서브캐리어에 대한 심볼들을 상기 프리코딩 행렬 W와 곱하여, 그 서브캐리어에 대한 출 력 심볼들을 획득할 수 있다. 프리코더(348)는 T 개의 출력 심볼 스트림들을 T 개의 변조기들(232a 내지 232t)로 제공할 수 있다.
도 4는 도 2에서의 RX MIMO 프로세서(260) 및 RX 데이터 프로세서(270)의 설계의 블록도를 도시한다. RX MIMO 프로세서(260) 내에서, 계산 유닛(410)은 채널 추정기(294)로부터의 MIMO 채널 추정 H(k) 및 상기 프리코딩 행렬 W, 상기 순환 지연 행렬 D(k), 및 이용을 위해 선택된 상기 매핑 행렬 U를 수신할 수 있다. 유닛(410)은 유효 MIMO 채널 추정을 다음과 같이 계산할 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00003
, 또는
Figure 112009054863784-PCT00004
,
여기서, H eff(k)는 서브캐리어 k에 대하여 R×T 추정된 MIMO 채널 행렬이다.
상기 Node B가 수학식 1에 표현된 바와 같이 프리코딩 및 순환 지연 다이버시티 프로세싱을 수행하면, 수학식 3이 이용될 수 있다. 상기 Node B가 수학식 2에 표현된 바와 같이 프리코딩 및 순환 지연 다이버시티 프로세싱을 수행하면, 수학식 4가 이용될 수 있다. D(k)W 및 WD(k)는 연장된 프리코딩 행렬들로서 고려될 수 있다. 그 이후에, 유닛(410)은, H eff(k)에 기초하여 그리고 최소 평균 제곱 오차(MMSE; minimum mean square error), 선형 MMSE(LMMSE), 제로 포싱(ZF; zero-focing), 또는 몇몇 다른 MIMO 검출 기술에 따라, 각 서브캐리어 k에 대한 공간적 필터 행렬 M(k)를 계산할 수 있다.
MIMO 검출기(412)는 R 개의 복조기들(254a 내지 254r)로부터 R 개의 수신된 심볼 스트림들을 획득할 수 있다. MIMO 검출기(412)는, 각 서브캐리어 k에 대한 상기 공간적 필터 행렬 M(k)을 이용하여 상기 R 개의 수신된 데이터 심볼 스트림들 상에서 MIMO 검출을 수행할 수 있고, L 개의 선택된 가상 안테나들에 대한 L 개의 검출된 심볼 스트림들을 제공할 수 있다. 레이어 디맵퍼(414)는, 도 3a에서의 레이어 맵퍼(332) 또는 도 3b에서의 맵퍼(342)에 의해 수행되는 매핑과 상보적인 방식으로, 상기 L 개의 검출된 심볼 스트림들(역 치환(inverse permutation)을 포함할 수 있음)을 디맵핑할 수 있다. 디맵퍼(414)는 S 개의 데이터 스트림들에 대한 S 개의 검출된 심볼 스트림들을 제공할 수 있다.
RX 데이터 프로세서(270)는 S 개의 데이터 스트림들에 대한 S 개의 스트림 프로세서들(420a 내지 420s)을 포함한다. 각각의 스트림 프로세서(420)는 검출된 스트림을 심볼 디맵핑, 디스크램블링, 디인터리빙, 및 디코딩할 수 있고, 디코딩된 데이터 스트림을 제공할 수 있다.
수학식 1 및 수학식 2에 표현된 설계들에 대해서 다양한 타입의 프리코딩 행렬이 이용될 수 있다. 일 설계에서, Q 개의 프리코딩 행렬들의 세트가 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00005
, i = 0, ..., Q-1,
여기서 F는 푸리에(Fourier) 행렬이고,
∧ i는 i 번째 위상 시프트 행렬이며, 그리고
W i는 i 번째 프리코딩 행렬이다.
프리코딩 행렬 W i는 또한 P i로서 나타낼 수도 있다.
T×T 푸리에 행렬 F의 원소(element)들은 다음과 같이 나타낼 수 있고:
Figure 112009054863784-PCT00006
, u=0, ..., T-1 및 v = 0, ..., T-1,
여기서, fu ,v는 상기 푸리에 행렬의 u 번째 행 및 v 번째 열에서의 원소이다.
일 설계에서, 상기 위상 시프트 행렬 ∧ i는 다음과 같이 나타낼 수 있고:
Figure 112009054863784-PCT00007
여기서, λi,v는 i 번째 위상 시프트 행렬에서의 v 번째 안테나에 대한 위상이다. Q 개의 서로 다른 위상 시프트 행렬들이 서로 다른 위상들 λi,v로 정의될 수 있거나, 그리고/또는 하나 이상의 베이스 행렬(base matrix)들을 회전시킴으로써 정의될 수 있다.
수학식 5에 표현된 설계를 위해서, Q 개의 서로 다른 T×T 프리코딩 행렬들 W i는 상기 푸리에 행렬 F 및 Q 개의 서로 다른 위상 시프트 행렬들 ∧ i에 기초하여 정의될 수 있다. 선택적 가상 안테나 전송을 위해서, 상기 Q 개의 프리코딩 행렬들의 열들(또는 서브행렬들)의 서로 다른 조합들이 평가될 수 있고, 최상의 성능을 제공하는 상기 프리코딩 행렬 W i의 L개의 열들이 T×L 프리코딩 행렬 W로서 이용될 수 있고, 여기서 일반적으로 1≤L≤T이다. W의 선택은 후술한다.
2개의 송신 안테나들 및 2개의 수신 안테나들을 이용하는 2×2 MIMO 구성을 위해서, W i가 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00008
.
상기 프리코딩 행렬 W는 W i의 하나 또는 두 개의 열들을 포함할 수 있다.
4개의 송신 안테나들 및 4개의 수신 안테나들을 이용하는 4×4 MIMO 구성을 위해서, W i가 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00009
.
상기 프리코딩 행렬 W는 W i의 한 개, 두 개, 세 개 또는 네 개 모두의 열들을 포함할 수 있다.
수학식 5 내지 수학식 9에 표현된 설계에서, W i는 푸리에 기반 주파수-불변 프리코딩 행렬(Fourier-based frequency-invariant precoding matrix)로서 고려될 수 있다. 또한, 프리코딩 행렬들의 세트는 다른 방법들, 예컨대, W i=F H ∧ i F로 정의될 수 있고, 여기서 "H"는 켤레 전치(conjugate transpose)를 나타낸다. 또한, 상기 푸리에 행렬을 대신하여 또는 부가하여, 다른 유니타리(unitary) 또는 비-유니타리 행렬들을 이용하여, 프리코딩 행렬들의 세트가 정의될 수 있다. 또한, 프리코딩 행렬들의 세트는 단위 행렬(identity matrix) I를 포함할 수 있고, 이는 각 레이어를 하나의 물리적 안테나 상에서 송신하는데 이용될 수 있다.
일 설계에서, 순환 지연 행렬들의 세트가 지연들의 세트에 대해 정의될 수 있다. 각각의 지연에 대해서, 제로 위상 램프(zero phase ramp)는 안테나 0에 적용될 수 있고, V-1개의 넌제로(non-zero) 위상 램프들은 안테나들 1 내지 V-1에 대해 정의될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이 순환 지연 다이버시티 프로세싱이 프리코딩의 이전에 수행되면, V = L이고, V 개의 안테나들은 L 개의 선택된 가상 안테나들에 대응한다. 도 3a에 도시된 바와 같이 순환 지연 다이버시티 프로세싱이 프리코딩의 이후에 수행되면, V = T이고, V 개의 안테나들은 T 개의 물리적 안테나들에 대응한다. 따라서, 상기 순환 지연 행렬 D(k)의 차원(dimension)은, 순 환 지연 다이버시티 프로세싱이 프리코딩의 이전 또는 이후에 수행되는지에 따라 좌우될 수 있다. 명확성을 위해서, 후술하는 설명의 상당 부분은 프리코딩 이전에 상기 순환 지연 프로세싱이 수행되고, D(k)는 L×L의 차원을 갖는 것으로 가정한다.
일 설계에서, 순환 지연 행렬들의 세트가 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00010
, m = 0, ..., M-1,
여기서, θm,v는 m 번째 지연에 대한 v 번째 안테나에 대한 위상 램프이고, D m(k)는 m 번째 지연에 대한 순환 지연 행렬이다. 수학식 10에 표현된 설계에서, 각 안테나에 대한 위상 램프는 임의의 순환 지연 값에 기초할 수 있다. 또한, 상기 순환 지연 행렬 D m(k)는, ∧ m(k) 또는 ∧ l(k)로 나타낼 수 있다.
다른 설계에서, 순환 지연 행렬들의 세트는 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00011
,
여기서, τm은 m 번째 지연이고, 이는 또한 연속적인 안테나들 사이의 지연 간격(delay spacing)이다. 수학식 11에 표현된 설계에서, 각 안테나 v에 대한 상기 순환 지연 값 τm,v 및 상기 위상 램프 θm,v는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00012
, v = 0, ..., L-1
Figure 112009054863784-PCT00013
, v = 0, ..., L-1
수학식 11은, 서로 다른 안테나들의 상기 순환 지연 값들에 대한 일정한 간격 τm을 갖는, 수학식 10의 특별한 경우이다. 일정한 지연 간격은 신호 오버헤드(signaling overhead)를 감소시킬 수 있는데, 이는 L 개의 모든 안테나들의 상기 순환 지연 값들(τm,o 내지 τm,L-1)이 하나의 τm 값에 기초하여 정의되기 때문이다.
일 설계에서, M = 3인 지연들의 세트는 다음의 것들을 포함하는 것으로 정의될 수 있다:
Figure 112009054863784-PCT00014
, 무 지연에 대해,
Figure 112009054863784-PCT00015
, 작은 지연에 대해, 그리고
Figure 112009054863784-PCT00016
, 큰 지연에 대해
빔포밍 및 주파수 선택적 스케줄링 이득을 향상시키기 위서 작은 지연이 이용될 수 있고, 낮은 이동성 채널(mobility channel), 낮은 기하구조 채널(geometry channel), 낮은 랭크 채널(rank channel) 등에 특히 유용할 수 있다. 큰 지연은 송신 다이버시티 이득을 향상시키기 위해서 이용될 수 있고, 높은 이동성 채널(예컨대, 30 km/hr 이상으로 이동하는 이동 UE에 대해서), 높은 기하구조 채널, 높은 랭크 채널, 시간 또는 주파수에서 좀더 정밀하지 않은(coarse) 피드백 등에 대해 적합할 수 있다. 큰 지연은 낮은 이동성 채널에서의 무 지연과 유사한 성능을 제공할 수 있고, 이는 피드백 정보에 잡음이 있을 때에 상기 시스템의 강건성(robustness)을 향상시킬 수 있다. 기하구조(geometry)는 신호대잡음및간섭비(SINR; signal-to-noise-and-interference ratio)와 관련된다. 낮은 기하구조는 낮은 SINR들에 대응할 수 있고, 높은 기하구조는 높은 SINR에 대응할 수 있다. 랭크는 이용을 위해 선택된 가상 안테나들의 개수를 참조하고, 또한 공간적 다중화 오더(spatial multiplexing order)로서 지칭된다. 일 설계에서, 무 지연 또는 작 은 지연은 랭크-1 전송에 대해 이용될 수 있고, 큰 지연은 랭크-2 또는 그 이상의 전송에 대해 이용될 수 있다. 큰 지연을 이용하는 순환 지연 다이버시티 프로세싱은, 데이터 전송에 이용되는 L 개의 레이어들의 SINR들을 균등하게 할 수 있다.
일반적으로, 순환 지연 행렬들이 임의의 개수의 지연들 및 임의의 특정한 지연에 대하여 정의될 수 있다. 예컨대, τm = 1 또는 다른 몇몇 값의 작은 지연, K/L 미만 또는 K/L 이상의 큰 지연 등에 대해서 순환 지연 행렬들이 정의될 수 있다. 일반적으로, 작은 지연은 순환 프리픽스 길이보다 작은 임의의 지연일 수 있고, 큰 지연은 상기 순환 프리픽스 길이보다 큰 임의의 지연일 수 있다. 명확성을 위해, 후술하는 설명의 대부분은 수학식 14 내지 수학식 16에서 표현된 설계에 대한 것이다.
표 1은, 수학식 2에 표현된 바와 같이 상기 순환 지연 행렬들이 적용될 때에, 서로 다른 개수의 레이어들에 대한 무 지연, 작은 지연, 및 큰 지연에 대한 순환 지연 행렬들을 제공한다. 수학식 1에 표현된 바와 같이 상기 순환 지연 행렬들이 적용될 때에, 서로 다른 개수(T 개)의 물리적 안테나들에 대한 무 지연, 작은 지연, 및 큰 지연에서의 순환 지연 행렬들에 대해서 유사한 표가 생성될 수 있다.
순환 지연 행렬들
레이어들의 개수 무 지연 τ0 = 0 작은 지연 τ1 = 2 큰 지연 τ2 = K/L
D 0(k) D 1(k) D 2(k)
1
Figure 112009054863784-PCT00017
Figure 112009054863784-PCT00018
Figure 112009054863784-PCT00019
2
Figure 112009054863784-PCT00020
Figure 112009054863784-PCT00021
Figure 112009054863784-PCT00022
3
Figure 112009054863784-PCT00023
Figure 112009054863784-PCT00024
Figure 112009054863784-PCT00025
4
Figure 112009054863784-PCT00026
Figure 112009054863784-PCT00027
Figure 112009054863784-PCT00028
상기 순환 지연 행렬 D(k)는 주파수 영역에 적용될 수 있고, 서브캐리어 k의 함수일 수 있다. 일정한 지연 간격 τm과 D(k)를 이용하여 주파수 영역에서 프로세싱하는 것은, 안테나 v에 대해 시간 영역에서 τm·v 개의 샘플들의 순환 시프트를 수행하는 것과 동등할 수 있다.
τ0=0을 이용한 무 지연에 대해, 표 1의 두 번째 열에서의 상기 순환 지연 행렬들 D o(k)은 단위 행렬들이다. 따라서, 어떠한 위상 램프 또는 순환 지연도 각각의 안테나에 대해 적용되지 않는다.
τ1=2를 이용한 작은 지연에 대해, 표 1의 세 번째 열에서의 각각의 순환 지연 행렬들 D 1(k)은, 각 안테나 상에서의 K 개의 서브캐리어들에 걸쳐서 작은 위상 램프(예컨대, 작은 선형 위상 시프트)를 제공한다. 서로 다른 안테나들에 대해서는 상기 위상 램프의 기울기가 서로 다르며, 즉 안테나 0은 위상 램프가 없으며 안테나 L-1은 가장 큰 위상 램프를 갖는다. 위상 램프를 주파수 영역에 적용하는 것은, 시간 영역에서의 OFDM 심볼의 상기 유용한 부분에서 샘플들의 순환 시프트를 수행하는 것과 동등하다. τ1=2에 대해, 상기 유용한 부분에서의 상기 샘플들은, 가상 안테나 0에 대해서는 0 샘플들만큼, 안테나 1에 대해서는 두 개의 샘플들만큼, 안테나 2에 대해서는 4개의 샘플들만큼, 안테나 3에 대해서는 6개의 샘플들만큼 순환적으로 시프트될 수 있다.
τ2=K/L을 이용한 큰 지연에 대해, 순환 지연 행렬들 D 2(k)은, 각 안테나 상에서의 K 개의 서브캐리어들에 걸쳐서 큰 선형 위상 시프트를 제공한다. 동등하게, 상기 유용한 부분에서의 상기 샘플들은 K/L 샘플들의 정수 배(또는, 상기 유용한 부분에서의 K/L 샘플들의 정수 배)만큼 순환적으로 시프트될 수 있다.
도 5a는, L = 2인 안테나들에 대한 주파수 영역에서의 D 2(k)를 이용한 프로세싱에 대응하는, 시간 영역에서의 큰 지연을 이용한 순환 지연 다이버시티를 도시한다. 상기 유용한 부분은, 안테나 0에 대해서는 0 샘플들만큼 순환적으로 시프트될 수 있고, 안테나 1에 대해서는 상기 유용한 부분의 절반만큼 순환적으로 시프트될 수 있다.
도 5b는, L = 4인 안테나들에 대한 주파수 영역에서의 D 2(k)를 이용한 프로세싱에 대응하는, 시간 영역에서의 큰 지연을 이용한 순환 지연 다이버시티를 도시한다. 상기 유용한 부분은, 안테나 0에 대해서는 0 샘플들만큼, 안테나 1에 대해서는 상기 유용한 부분의 4분의 1만큼, 안테나 2에 대해서는 상기 유용한 부분의 절반만큼, 및 안테나 3에 대해서는 상기 유용한 부분의 4분의 3만큼 순환적으로 시프트될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 순환 지연 다이버시티에 대한 시간 영역 프로세싱을 설명하고, 도 3a에 도시된 바와 같이, 이는 순환 지연 다이버시티 프로세싱이 프리코딩의 이후에 수행될 때에 적용가능할 수 있다. 예컨대 수학식 2에 표현된 바와 같은 순환 지연 다이버시티에 대한 주파수 영역 프로세싱은, 도 3b에 도시된 바와 같이 순환 지연 다이버시티가 프리코딩의 이전에 수행될 때에 적용가능할 수 있다.
수학식 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 프리코딩의 이전에 가상 안테나들 상에 큰 지연을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 프리코딩 이후에 물리적 안테나들 상에 상기 큰 지연이 적용되면, 프리코딩 이득이 손실될 수도 있다. 무 지연 또는 작은 지연이, 수학식 2에 표현된 바와 같이 프리코딩의 이전에 가상 안테나들 상에서, 또는 수학식 1에 표현된 바와 같이 프리코딩의 이후에 물리적 안테나들 상에서 적용될 수 있다.
상기 시스템은 선택적 가상 안테나 치환(S-VAP; selective virtual antenna permutation)을 지원할 수 있는데, 이는 선택적 가상 안테나 및 레이어 치환의 조합이다. 선택적 가상 안테나들은, T 개의 이용가능한 가상 안테나들 중에서 데이터 전송에 대한 L 개의 최상의 가상 안테나들의 선택을 참조한다. 레이어 치환은, K 개의 전체 서브캐리어들을 통하여 순환적 방식으로 상기 L 개의 선택된 안테나들에 걸친 각 레이어에 대한 데이터 심볼들의 매핑을 언급한다. 레이어 치환은, (ⅰ) 레이어 당 증가된 공간적 다이버시티에 기인한 향상된 성능 및 (ⅱ) 모든 L 개의 레이어들에 의해 관찰되는 유사한 채널 조건들에 기인한 감소된 피드백 오버헤드와 같은 특정한 장점들을 제공할 수 있다. 후술할 바와 같이, 각 레이어에 대한 상기 데이터 심볼을 적절한 서브캐리어들 및 가상 안테나들에 매핑함으로써, 레이어 치환이 성취될 수 있다. 또한, 표 1에 표현된 큰 지연에 대한 D 2(k)를 이용하여 프로세싱을 수행함으로써, 레이어 치환이 내재적으로(implicitly) 성취될 수도 있다.
도 6a는, 레이어 치환을 이용하여 4 개의 가상 안테나들을 통하여 4 개의 레이어들 상에서의 전송을 도시한다. 4 개의 가상 안테나들 0 내지 3이 이용가능하고, 모든 4 개의 가상 안테나들이 이용을 위해 선택될 수 있다. 상기 4 개의 레이어들은, 각 레이어를 K 개의 서브캐리어들을 통해 4 개의 가상 안테나들에 걸쳐서 순환적으로 매핑하는 매핑 패턴에 기초하여, 상기 4 개의 가상 안테나들로 매핑될 수 있다. 따라서, 레이어 0은, 서브캐리어들 0, 4 등의 상에서 가상 안테나 0으로, 서브캐리어들 1, 5 등의 상에서 가상 안테나 1로, 서브캐리어들 2, 6 등의 상에서 가상 안테나 2로, 및 서브캐리어들 3, 7 등의 상에서 가상 안테나 3으로 매핑될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 각각의 남아있는 레이어들은 K 개의 서브캐리어들에 걸쳐서 상기 4 개의 가상 안테나들을 통해 순환한다. 각각의 레이어는 레이어 치환을 이용하여 모든 4 개의 가상 안테나들에 걸쳐서 매핑되고, 따라서 상기 4 개의 가상 안테나들의 평균 SINR을 관측할 수 있다. 도 6a에서의 상기 레이어 치환은 표 1에서의 4개의 레이어들에 대한 D 2(k)를 이용하여 성취될 수 있다.
도 6b는 레이어 치환을 이용하여 3 개의 레이어들 상에서의 전송을 도시한다. 4 개의 가상 안테나들 0 내지 3이 이용가능하고, 3개의 가상 안테나들 {0,1,2}, {0,1,3}, {0,2,3} 또는 {1,2,3} 중에서 하나의 세트가 4개의 가상 안테나들 중에서 이용을 위해 선택될 수 있다. 도 6b에 도시된 예에서, 가상 안테나들 0, 1 및 3이 선택된다. 3 개의 레이어들이 레이어 치환을 이용하여 3개의 선택된 가상 안테나들로 매핑될 수 있고, 각 레이어는 순환적 방식으로 상기 선택된 3 개의 가상 안테나들에 걸쳐서 매핑될 수 있다. 도 6b의 레이어 치환은 표 1에서의 3 개의 레이어들에 대한 D 2(k)를 이용하여 성취될 수 있다.
도 6c는 레이어 치환을 이용하여 2 개의 레이어들 상에서의 전송을 도시한다. 4 개의 가상 안테나들 0 내지 3이 이용가능하고, 2개의 가상 안테나들 {0,1}, {0,2}, {0,3}, {1,2}, {1,3} 또는 {2,3} 중에서 하나의 세트가 4개의 가상 안테나들 중에서 이용을 위해 선택될 수 있다. 도 6c에 도시된 예에서, 가상 안테나들 1 및 3이 선택된다. 2 개의 레이어들이 레이어 치환을 이용하여 2개의 선택된 가상 안테나들로 매핑될 수 있고, 각 레이어는 순환적 방식으로 상기 선택된 2 개의 가상 안테나들에 걸쳐서 매핑될 수 있다. 도 6c의 레이어 치환은 표 1에서의 2 개의 레이어들에 대한 D 2(k)를 이용하여 성취될 수 있다.
단순함을 위해, 도 6a 내지 도 6c는 K개의 전체 서브캐리어들에 걸친 레이어들의 매핑을 도시한다. 일반적으로, 상기 레이어들은 전송이 이용되는 서브캐리어들에 걸쳐 매핑될 수 있고, 상기 전송에 이용되는 서브캐리어들은 상기 K 개의 전체 서브캐리어들의 서브세트일 수 있다.
서로 다른 지연들은 서로 다른 채널 조건들에 좀더 적합할 수 있다. 이용을 위한 적절한 지연을 선택하기 위해서 다양한 방식들이 이용될 수 있다.
제1 방식에서, 상기 Node B는 장기적으로 지연을 준-정적으로 결정하고 스위칭할 수 있다. 셀-기반의 순환 지연 다이버시티로서 지칭될 수 있는 일 설계에서, 상기 Node B는 셀에서 모든 UE들에 대한 준-정적 스위칭을 수행할 수 있고, 모든 UE들에 대한 공통 지연을 적용할 수 있다. 상기 Node B는 모든 UE들에 대해서 좋은 성능을 제공할 수 있는 지연을 선택할 수 있고, 이 지연을 상기 UE들로 브로드캐스팅할 수 있다. UE-기반의 순환 지연 다이버시티로서 지칭될 수 있는 다른 설계에서, 상기 Node B는 각각의 UE와는 독립적으로 준-정적 스위칭을 수행할 수 있고, 서로 다른 UE들에 대해 서로 다른 지연들을 적용할 수 있다. 상기 Node B는 각 UE에 대하여 좋은 성능을 제공할 수 있는 지연을 선택할 수 있고, 이 지연을 상기 UE로 보낼 수 있다. 두 개의 설계들을 위해, 상기 Node B는 프리코딩 및 순환 지연 다이버시티 구조, 예컨대 무 지연 및 작은 지연에 대한 수학식 1 및 큰 지연에 대한 수학식 2를 선택할 수 있다.
상기 Node B는 다양한 기준들에 기초하여 지연을 선택할 수 있다. 일 설계에서, 상기 UE들로부터의 피드백 정보가 신뢰할 수 없는 것으로 간주되는 때에는, 상기 Node B는 큰 지연을 선택할 수 있다. 상기 큰 지연은 송신 다이버시티를 최대화할 수 있고(레이어들의 수와 무관하게), 프리코딩 행렬 및/또는 CQI 피드백의 개수를 잠재적으로 감소시킬 수 있다. 주파수 선택적 빔포밍 이득이 만족스러울 때에, 상기 Node B는 작은 지연을 선택할 수 있다.
랭크-특정(rank-specific) 순환 지연 다이버시티로서 지칭될 수 있는 일 설계에서, 상기 Node B는 전송의 랭크에 기초하여 지연을 선택할 수 있다. 일 설계에서, 지연 조합들의 세트가 정의될 수 있고, 각 조합은 각 랭크에 대한 하나의 지연을 포함한다. 하나의 지연 조합이 이용을 위해 선택될 수 있고, 영향을 미친 UE(들)에게 신호로서 제공될 수 있다.
2×2 MIMO 구성에 대한 일 설계에서, 지연 조합들의 세트는 다음의 것들을 포함할 수 있다:
(0,0), (0,K/2), (K/2,0) 및 (K/2,K/2)
여기서, 조합 (a,b)는 지연 a가 랭크 1에 대해 이용되고 지연 b가 랭크 2에 대해 이용된다는 것을 의미한다.
조합 (0,0)에 대해, 상기 Node B는 랭크들 1 및 2 모두에 대해 어떠한 지연도 적용하지 않는다. 조합 (0,K/2)에 대해, 상기 Node B는 랭크 1에 대해서는 어떠한 지연도 적용하지 않고, 랭크 2에 대해서는 큰 지연을 적용한다. 랭크 2가 선택될 때에, 이러한 조합은 레이어 치환을 성취한다. 조합 (K/2,0)에 대해, 상기 Node B는 랭크 1에 대해서는 큰 지연을 적용하고, 랭크 2에 대해서는 어떠한 지연도 적용하지 않는다. 조합 (L/2,K/2)에 대해, 상기 Node B는 랭크들 1 및 2 모두에 대해 큰 지연을 적용한다.
4×4 MIMO 구성에 대한 일 설계에서, 지연 조합들의 세트는 다음의 것들을 포함할 수 있다:
(0,0,0,0), (0,0,0,K/4), (0,0,K/3,0) ... (K/2,K/2,K/3,K/4)
여기서, 조합 (a,b,c,d)는 지연 a가 랭크 1에 대해 이용되고 지연 b가 랭크 2에 대해 이용되며 지연 c가 랭크 3에 대해 이용되고 지연 d가 랭크 4에 대해 이용된다는 것을 의미한다.
조합 (0,0,0,0)에 대해, 상기 Node B는 모든 4 개의 랭크들 1 내지 4에 대해 어떠한 지연도 적용하지 않는다. 조합 (0,0,0,K/4)에 대해, Node B는 랭크들 1, 2 및 3에 대해서는 어떠한 지연도 적용하지 않고 랭크 4에 대해서는 작은 지연을 적용한다. 랭크 4가 선택될 때에, 이러한 조합은 레이어 치환을 성취한다. 조합 (0,0,K/3,0)에 대해, 상기 Node B는 랭크들 1, 2 및 4에 대해서는 어떠한 지연도 적용하지 않고 랭크 3에 대해서는 큰 지연을 적용한다. 랭크 3이 선택될 때에, 이러한 조합은 레이어 치환을 성취한다. 다른 조합들도 유사한 방식으로 해석될 수 있다.
제2 방식에서, UE는 지연을 선택할 수 있고 선택된 지연을 Node B로 보낼 수 있다. 상기 UE는 프리코딩 행렬 및 지연의 서로 다른 조합들을 평가할 수 있고, 최상의 성능을 제공할 수 있는 프리코딩 행렬 및 지연의 조합을 선택할 수 있다. 상기 UE로의 데이터 전송에 대한 이용을 위해, 상기 UE는 이러한 조합에서의 상기 프리코딩 행렬 및 지연을 상기 Node B로 보낼 수 있다. 또한, 상기 UE는 프리코딩 및 순환 지연 다이버시티 구조, 예컨대 무 지연 및 작은 지연에 대하여 수학식 1 및 큰 지연에 대하여 수학식 2를 선택할 수 있다.
도 7은, 합계-용량(sum-capacity) 메트릭(metric)들을 기초로 하여 프리코딩 행렬 및 지연을 선택하는 평가 유닛(700)의 설계의 블록도를 도시한다. 유닛(700)은, 도 2에 도시된 UE(120)에서의 프로세서(290) 또는 몇몇 다른 프로세서들에 의해 구현될 수 있다. 평가 유닛(700) 내에서, 컨트롤러(710)는 프리코딩 행렬들의 세트 및 지연들의 세트를 통해 트래버싱(traversing)하고, 평가에 대한 프리코딩 행렬 및 지연의 서로 다른 조합들을 제공할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(710)는 무 지연에 대해 첫 번째로, 작은 지연에 대해 두 번째로, 그리고 큰 지연에 대해 세 번째로 프리코딩 행렬들의 세트를 통해 트래버싱할 수 있다. 컨트롤러(710)는, 평가하기 위한 조합에 대해서 지연 인덱스 m 및 프리코딩 행렬 인덱스 i를 제공할 수 있다. 지연 코드북(delay codebook)(712)은 순환 지연 행렬들의 세트를 저장할 수 있고, 상기 지연 인덱스 m을 수신할 수 있으며, 대응하는 순환 지연 행렬 D m(k)를 제공할 수 있다. 프리코딩 코드북(714)은 프리코딩 행렬들의 세트를 저장할 수 있고, 프리코딩 행렬 인덱스 i를 수신할 수 있으며, 대응하는 프리코딩 행렬 W i를 제공할 수 있다.
공간적 맵퍼(720)는 MIMO 채널 추정 H(k), 프리코딩 행렬 W i, 및 순환 지연 행렬 D m(k)를 수신할 수 있고, 수학식 3 및 4에 표현된 바와 같은 유효 MIMO 채널 추정 H eff(k)를 계산할 수 있다. H eff(k)는 서브캐리어 k에 대한 T 개의 안테나들에 대한 T 개의 열들을 포함할 수 있다. 서로 다른 가정(hypothesis)들이 평가될 수 있으며, 각 가정은 데이터 전송에 이용될 수 있는 가상 안테나들의 서로 다른 조합(예컨대, H eff(k)의 서로 다른 열 서브세트)에 대응한다. T=4인 경우에 대해, 총 15개의 가정들이 평가될 수 있다 ― 4 개의 각각의 안테나들에 대한 4 개의 가정들, 가상 안테나들의 가능한 6 개의 쌍에 대한 6 개의 가정들, 3 개의 가상 안테나들의 가능한 4 개의 세트들에 대한 4 개의 가정들, 모든 4 개의 가상 안테나들에 대한 1 개의 가정. 각각의 가정 s는 각각의 프리코딩 서브행렬 W i ,s와 연관되고, 상기 프리코딩 서브행렬 W i ,s는 Wi의 T 개까지의 특정한 열들을 포함한다.
SINR 추정기(722)는, H eff(k) 및 UE에 의해 이용되는 MIMO 검출 기술에 기초하여, 각 가정에 대한 SINR들의 세트를 결정한다. 랭크 1에 대해서, SINR 추정기(722)는 H eff(k)의 대응하는 열에 기초하여 각 가상 안테나의 SINR을 추정할 수 있고, 모든 송신 전력이 하나의 가상 안테나에게 할당된다. 랭크 2에 대해서, SINR 추정기(722)는 H eff(k)의 열들의 대응하는 쌍에 기초하여 가상 안테나들의 가능한 각 쌍의 SINR들을 평가할 수 있고, 송신 전력은 두 개의 가상 안테나들로 분산된다(예컨대, 균등하게). 랭크 3에 대해서, SINR 추정기(722)는 H eff(k)의 세 개의 열들의 대응하는 세트에 기초하여 3 개의 가상 안테나들의 가능한 세트 각각의 SINR들을 평가할 수 있고, 송신 전력은 3 개의 가상 안테나들로 분산된다. 랭크 4에 대하여, SINR 추정기(722)는 H eff(k)의 4 개의 열들에 기초하여 4 개의 가상 안테나들 모두의 SINR들을 평가할 수 있고, 송신 전력은 4 개의 가상 안테나들로 분산된다. T=4인 경우에 대해, SINR 추정기(722)는 15개의 가정들에 대한 SINR들의 15 개의 세트들을 제공할 수 있다 ― 랭크 1에 대한 4 개의 서로 다른 가상 안테나들에 대한 하나의 SINR의 4 개의 세트들, 랭크 2에 대한 가상 안테나들의 6 개의 서로 다른 쌍들에 대한 두 개의 SINR들의 6개의 세트들, 랭크 3에 대한 3 개의 가상 안테나들의 가능한 4 개의 세트들에 대한 3 개의 SINR들의 4 개의 세트들, 및 랭크 4에 대한 4 개의 모든 가상 안테나들에 대한 4 개의 SINR들의 1 개의 세트. 가정들의 개수는 랭크-종속적인 프리코딩 행렬들에 따라 상이할 수 있다.
용량 맵퍼(724)는, 비제한적 용량 함수(unconstrained capacity function) 또는 제한적 용량 함수(constrained capacity function)에 기초하여, 각각의 SINR을 용량에 매핑할 수 있다. 그 이후에, 용량 맵퍼(724)는 각 가정에 대한 모든 가상 안테나들에 대한 모든 K 개의 서브캐리어들의 용량들을 축적하여, 그 가정에 대한 합계 용량을 획득할 수 있다. 조정 유닛(726)은 그 가정의 랭크에 대한 패널티 팩터(penalty factor)에 기초하여 각 가정에 대한 상기 합계 용량을 조정하여, 그 가정에 대한 총 용량을 획득할 수 있다. 더 높은 랭크에 대한 잠재적인 더 큰 구현 손실들을 밝히기 위해서, 더 큰 패널티 팩터들이 더 큰 랭크들에 대해 이용될 수 있다.
랭크 선택기 및 CQI 생성기(728)는 모든 가정들에 대한 상기 총 용량들을 수신할 수 있고, 가장 큰 총 용량을 갖는 가정을 선택할 수 있다. 유닛(728)은 상기 선택된 가정에 대한 관련된 정보를 저장할 수 있다.
프리코딩 행렬 및 지연의 각각의 가능한 조합에 대해서 동일한 프로세싱이 반복될 수 있다. 주어진 조합의 최상의 가정에 대한 총 용량이 저장된 총 용량보다 클 때마다, 유닛(728)은 더 큰 총 용량 및 관련된 정보를 저장할 수 있다. 프리코딩 행렬 및 지연의 모든 조합들이 평가된 이후에, 유닛(728)은 최상의 조합에 대한 프리코딩 행렬 W i ,s 및 지연을 선택된 프리코딩 행렬 W 및 선택된 지연으로서 제공할 수 있다. 상기 프리코딩 행렬 W는, 상기 최상의 조합에서의 상기 프리코딩 행렬 W i의 L 개의 최상의 열들을 포함할 수 있고, 최상의 가정의 랭크 L을 전달한다. W의 L 개의 열들은 L 개의 선택된 가상 안테나에 대한 것이다. 또한, 랭크 선택은 다른 방법들로 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 프리코딩 행렬 W는, 상기 프리코딩 코드북에서 이용가능한 최상의 T×L 랭크-종속적인 프리코딩 행렬에 대응할 수 있다.
또한, 유닛(728)은 L 개의 선택된 가상 안테나들 상에서 보내기 위해 S 개의 데이터 스트림들의 S 개의 SINR들을 결정할 수 있고, 여기서 S≥1이다. 각각의 데이터 스트림의 SINR은, 서브캐리어들의 SINR들 및 그 데이터 스트림에 대한 가상 안테나들에 기초하여 결정될 수 있다. 그 이후에, 유닛(728)은 S 개의 데이터 스트림들의 SINR들에 기초하여 S 개의 채널 품질 표시자(CQI) 값들을 결정할 수 있다. CQI 값은 평균 SINR, 변조 및 코딩 방식(MCS; modulation and coding scheme), 패킷 포맷, 레이트, 및/또는 신호 품질 또는 전송 용량을 나타내는 몇몇 다른 정보를 포함할 수 있다. 유닛(728)은 S 개의 데이터 스트림들에 대한 S 개의 CQI 값들을 제공할 수 있다. 대안적으로, 유닛(728)은 베이스 CQI 값 및 차동 CQI 값을 제공할 수 있다. 상기 베이스 CQI 값은 첫 번째로 디코딩된 데이터 스트림의 SINR을 나타낼 수 있고, 상기 차동 CQI 값은 두 데이터 스트림들의 SINR들 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
도 7은, 프리코딩 행렬 W 및 지연이 상기 합계-용량 메트릭들에 기초하여 선택되는 설계를 도시한다. 또한, 상기 프리코딩 행렬 및 지연은 피드백 신뢰도(예컨대, 대기 시간, 에러, 및 가능하게 UE 속도를 고려하여) 및/또는 다른 팩터들과 같은 다른 기준에 기초하여 선택될 수 있다.
일 설계에서, UE는 각각의 보고 간격(reporting interval)에, 프리코딩 행렬 W, 지연, 및 CQI 값들을 Node B에 보낼 수 있다. 다른 설계에서, 각각의 보고 간격에서, UE는 프리코딩 행렬 W 및 CQI 값들을 보낼 수 있고, 지연은 낮은 레이트로 보낼 수 있다. 대부분의 채널 환경들에서 지연은 천천히 변화할 수 있다. 상기 지연을 덜 빈번하게 보내는 것은 성능에 부분적으로 영향을 미치는 반면에 피드백 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
Node B는 지연을 선택할 수 있고, 선택된 지연을 UE에 보낼 수 있다. 이 경우에, 상기 UE는, 단지 상기 선택된 지연과만 결합한 프리코딩 행렬들의 세트를 평가할 수 있다. 또한, 상기 Node B는, 피드백 오버헤드뿐만 아니라 UE 계산 복잡도를 감소시키기 위해서 지연들의 세트를 각 랭크에 대해 서로 다르게 제한할 수 있다. 예컨대, 무 지연만이 랭크 1에 대해 허용될 수 있고, 무 지연 및 큰 지연 모두가 랭크 2에 대해서 허용될 수 있다. 상기 UE는, 각 랭크에 대해 각각의 허용된 지연과 함께 프리코딩 행렬들의 세트를 평가할 수 있다.
상기 Node B는, 상기 UE에 의해 보고된 프리코딩 행렬 W 및 지연을 수신할 수 있다. 상기 Node B는 상기 보고된 프리코딩 행렬 및 지연을 상기 UE로의 데이터 전송에 대해 이용할 수 있다. 대안적으로, 상기 Node B는 상기 UE에 의해서 보고된 것들과는 상이한 프리코딩 행렬 및/또는 지연을 선택할 수 있다. 상기 Node B는 보고되거나 또는 선택된 프리코딩 행렬 및 지연을 상기 UE로의 데이터 전송에 대해 이용할 수 있다. 또한, 상기 Node B는 상기 UE로부터 CQI 값들을 수신할 수 있고, 상기 수신된 CQI 값들에 기초하여 데이터를 프로세싱할 수 있다. 상기 Node B는 제어 정보와 함께 데이터를 보낼 수 있고, 상기 제어 정보는 상기 선택된 프리코딩 행렬, 상기 선택된 지연, 각 데이터 스트림에 대한 상기 MCS, 데이터 전송에 이용되는 시간-주파수 자원들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 상기 프리코딩 및 순환 지연 다이버시티 프로세싱은 데이터 채널, 제어 채널 등에 대해 수행될 수 있다. 제어 정보/신호를 다른 UE들에 ― 다른 위치들이 될 수 있을 수 있음 ― 보내기 위해, 상기 제어 재널이 이용될 수 있다. 송신 다이버시티를 최대화하기 위해서, 상기 제어 채널에 대해 큰 지연이 이용될 수 있다.
데이터 채널에 대해서, 수학식 1 및 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 설계들은, 폐루프 공간적 다중화(랭크 2 이상에 대한), 빔포밍(랭크 1에 대한), 개루프 송신 다이버시티(랭크 1에 대한) 등과 같은 다앙한 MIMO 모드들을 지원할 수 있다. 프리코딩 및 순환 지연 다이버시티 프로세싱이, 서로 다른 모드들에 대해 서로 다른 방법들로 수행될 수 있다. 일 설계에서, 다음의 모드들 중에서 하나 이상이 지원될 수 있다:
● 어떠한 프리코딩 행렬 정보(PMI; precoding matrix information)도 이용가능하지 않은 개루프 모드:
1) 높은-이동성 UE - 큰 지연 및 고정된 프리코딩 행렬을 이용한다
● 프리코딩 행렬 정보가 이용가능한 폐루프 모드:
1) 큰 양의 피드백을 갖는 낮은-이동성 UE - 작은 지연 및 보고된 프리코딩 행렬을 이용한다.
2) 감소된 피드백을 갖는 낮은 이동성에서 높은 이동성으로의(low to high-mobility) UE - 큰 지연 및 보고된 프리코딩 행렬을 이용한다.
● 프리코딩 행렬 및 지연 정보가 이용가능한 폐루프 모드
1) 보고된 지연 및 보고된 프리코딩 행렬을 이용한다.
상기한 모드들은, 채널 환경들에 따라 송신 다이버시티 및/또는 빔포밍 이득을 최대화할 수 있다.
상기 큰 지연은 상기 순환 프리픽스 길이보다 크기 때문에, 예컨대 도 3a에서의 변조기들(232)의 입력에 또는 도 3b에서의 프리코더(348)의 입력에, 파일럿이 프리코딩의 이후에 삽입될 수 있다. 이것은, 상기 파일럿을 기초로 하는 채널 추정의 성능이 큰 지연을 이용하는 상기 순환 지연 다이버시티 프로세싱에 의해 저하되지 않음을 보증한다. 상기 UE는 상기 파일럿에 기초하여 MIMO 채널 추정을 유도할 수 있다. 상기 파일럿이 변조기들(232)의 입력에 삽입되면, 상기 UE는 유효 MIMO 채널 추정을 획득하기 위해 상기 프리코딩 행렬 및 상기 순환 지연 행렬을 적용할 수 있다. 상기 파일럿이 도 3b에 도시된 프리코더(348)의 입력에 삽입되면, 상기 UE는 유효 MIMO 채널 추정을 획득하기 위해서 상기 순환 지연 행렬을 적용할 수 있다. 임의의 경우에, 상기 UE는 MIMO 검출에 대한 유효 MIMO 채널 추정을 이용할 수 있다.
도 8은, 무선 통신 시스템에서 데이터를 교환하기 위한 프로세스(800)의 설계를 도시한다. 프로세스(800)는 UE, Node B, 또는 몇몇 다른 엔티티에 의해 수행될 수 있다. 다수의 지연들 중에서 하나의 지연이 선택될 수 있다(블록 812). 상기 선택된 지연은 제1 엔티티로부터 제2 엔티티로 전송될 수 있다(블록 814). 데이터는 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티와 교환될 수 있다(예컨대, 상기 제2 엔티티로 전송되거나 또는 상기 제2 엔티티로부터 수신함)(블록 816).
상기 다수의 지연들은 무 지연, 상기 순환 프리픽스 길이보다 짧은 작은 지연, 상기 순환 프리픽스 길이보다 긴 큰 지연, 다른 지연들, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 큰 지연은 K/L의 순환 지연에 대응할 수 있고, 여기서 K는 상기 유용한 부분에 대한 샘플들의 개수이고, L은 순환 지연 다이버시티를 적용하기 위한 안테나들의 개수이다. 데이터 성능, 랭크, 기하구조, 이동성, 채널 타입, 피드백 신뢰도 등에 기초하여 상기 지연이 선택될 수 있다. 예컨대, 무 지연은 랭크 1에 대해서, 낮은 기하구조에 대해서, 낮은 이동성에 대해서, 데이터 채널 등에 대해서 선택될 수 있다. 상기 큰 지연은 랭크 2에 대해서, 높은 기하구조에 대해서, 높은 이동성에 대해서, 제어 채널 등에 대해서 선택될 수 있다.
도 9는 Node B에 의해서 수행되는 프로세스(900)의 설계를 도시한다. 프로세스(900)는, 상기 제1 엔티티가 Node B이고 상기 제2 엔티티가 UE인 프로세스(800)의 일 설계이다. 도 8에서의 블록 812 및 814의 일 설계에서, 상기 Node B는 상기 UE에 대해 특별한 지연을 선택할 수 있고(블록 912), 상기 선택된 지연을 상기 UE로 보낼 수 있다(블록 914). 블록 812 및 814의 다른 설계에서, 상기 Node B는 Node B에 의해서 서빙되는 UE들의 세트에 대한 지연을 선택할 수 있고, 선택된 지연을 UE들의 세트로 브로드캐스팅할 수 있다. 블록 816의 일 설계에서 ― 무 지연 또는 작은 지연에 대해 이용될 수 있음 ―, 상기 Node B는, 도 3a의 수학식 1에 표현된 바와 같이, 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행할 수 있고(블록 916), 그 이후에 상기 선택된 지연을 기초로 하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다(블록 918). 블록 816의 다른 설계에서 ― 큰 지연에 대해 이용될 수 있음 ―, 상기 Node B는, 도 3b의 수학식 2에 표현된 바와 같이, 상기 선택된 지연을 기초로 하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행할 수 있고(블록 926), 그 이후에 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행할 수 있다(블록 928).
도 10은 UE에 의해 수행되는 프로세스(1000)의 설계를 도시한다. 프로세스(1000)는, 상기 제1 엔티티가 UE이고 상기 제2 엔티티가 Node B인 프로세스(800)의 다른 설계이다. 도 8에서의 블록 812의 일 설계에서, UE는 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 상기 다수의 지연들을 평가할 수 있고(블록 1010), 최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 지연을 선택한다(블록 1012). 상기 UE는 합계-용량 메트릭에 기초하여 각 지연을 평가할 수 있고, 최대의 합계-용량 메트릭을 갖는 지연을 선택할 수 있다. 블록 812의 다른 설계에서, 상기 UE는 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 상기 다수의 지연들과 조합된(in combination with) 다수의 프리코딩 행렬들을 평가할 수 있다. 상기 UE는 최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 프리코딩 행렬 및 지연의 조합을 결정할 수 있고, 이러한 조합에서의 프리코딩 행렬 및 지연을 선택할 수 있다. 두 설계들에 대해, 상기 다수의 지연들은 다수의 랭크들에 대한 다수의 지연들을 포함할 수 있다. 각각의 지연 세트는, 각각의 랭크에 대해 이용가능하고 모든 지원된 지연들 중에서 선택된 적어도 하나의 지연을 포함할 수 있다. 상기 UE는 각각의 랭크에 대한 상기 지연 세트에서 적어도 하나의 지연만을 평가할 수도 있다.
상기 UE는 상기 선택된 지연을 상기 Node B로 보낼 수 있다(블록 1014). 도 8에서의 블록 816의 일 설계에서, 상기 UE는 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 Node B에 의해 보내진 데이터 전송을 수신할 수 있다(블록 1016). 상기 UE는, 상기 선택된 지연, 상기 선택된 프리코딩 행렬에 기초하여 유효 MIMO 채널 추정을 유도할 수 있다(블록 1018). 그 이후에, 상기 UE는 상기 유효 MIMO 채널 추정에 기초하여 상기 수신된 데이터 전송에 대한 MIMO 검출을 수행할 수 있다(블록 1020).
다운링크 상에서의 데이터 전송을 위해, 상기 Node B는 도 9의 프로세스(900)를 수행할 수 있고, 상기 UE는 도 10에서의 프로세스(1000)를 수행할 수 있다. 업링크 상에서의 데이터 전송을 위해, 상기 UE는 도 9의 프로세스(900)를 수행할 수 있고, 상기 Node B는 도 10에서의 프로세스(1000)를 수행할 수 있다.
도 11은 무선 통신 시스템에서 데이터를 교환하기 위한 장치(1100)의 설계를 도시한다. 장치(1100)는, 다수의 지연들 중에서 하나의 지연을 선택하기 위한 수단(모듈 1112), 상기 선택된 지연을 제1 엔티티로부터 제2 엔티티로 보내기 위한 수단(모듈 1114), 및 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 데이터를 상기 제2 엔티티와 교환하기 위한 수단(모듈 1116)을 포함한다. 도 11의 모듈들은 프로세서들, 전자 장치들, 하드웨어 장치들, 전자 컴포넌트들, 논리 회로들, 메모리들, 등 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
당업자는, 정보 및 신호들이 다양한 서로 다른 임의의 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 상기한 설명을 통하여 참조될 수 있는 데이터, 명령어들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은, 전압들, 전류들, 전자파들, 자계들 또는 자기입자들, 광학계들 및 광입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 표현될 수 있다.
당업자는, 본 명세서에서의 개시와 관련되어 기술된 다양한 예시적 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이, 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 모두의 조합으로서 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 명확하게 기술하기 위해서, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능의 관점에서 일반적으로 기술되었다. 그러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지는, 전체 시스템에 부과된 특정 어플리케이션 및 설계 제약들에 의존한다. 당업자는 기술된 기능을 각각의 특정 어플리케이션에 대한 다양한 방법들로 구현할 수 있지만, 그러한 구현 결정들이 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 아니된다.
범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 직접회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본 명세서에서 기술되는 기능들을 실시하도록 설계된 임의의 조합들과 함께, 본 명세서에서 개시된 실시예들과 관련하여 기술되는 다양한 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들이 구현되거나 또는 실시될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로 상기 프로세서는 일반적인 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 계산 장치들, 예컨대 DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 다수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 다른 임의의 구성으로서 프로세서가 구현될 수 있다.
하드웨어에서 직접, 프로세서에 의해 수행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이 둘의 조합에서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 기술된 방법 또는 알고리즘의 단계들이 구체화될 수 있다. RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 메모리, CD-ROM, 또는 당업자에게 잘 알려진 임의의 저장 수단의 형태에 소프트웨어 모듈이 존재할 수 있다. 예시적 저장 수단은 프로세서에 접속되어, 프로세서는 저장 수단으로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 수단에 정보를 기록할 수 있다. 대안적으로, 저장 수단은 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 수단이 ASIC에 존재할 수 있다. ASIC은 사용자 단말기에 존재할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 수단은 사용자 단말기에서 개별적인 컴포넌트들로서 존재할 수 있다.
하나 이상의 예시적인 구현에서, 여기서 제시된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나, 또는 이들을 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 일 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이전을 용이하게 하기 위한 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함한다. 저장 매체는 범용 컴퓨터 또는 특별한 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용한 매체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 다른 자기 저장 장치들, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 요구되는 프로그램 코드 수단을 저장하는데 사용될 수 있고, 범용 컴퓨터, 특별한 컴퓨터, 범용 프로세서, 또는 특별한 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 임의의 연결 수단이 컴퓨터 판독가능한 매체로 간주될 수 있다. 예컨대, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들을 통해 전송되는 경우, 이러한 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들이 이러한 매체의 정의 내에 포함될 수 있다. 여기서 사용되는 디스크(disk) 및 디스크(disc)은 컴팩트 디스크(disc)(CD), 레이저 디스크(disc), 광 디스크(disc), DVD, 플로피 디스크(disk), 및 블루-레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)는 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크(disc)는 레이저를 통해 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기 조합들 역시 컴퓨터 판독가능한 매체의 범위 내에 포함될 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (34)

  1. 다수의 지연들 중에서 하나의 지연을 선택하고, 상기 선택된 지연을 제1 엔티티로부터 제2 엔티티로 보내며, 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 결합된 메모리를 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔티티는 사용자 기기(UE)이고, 상기 제2 엔티티는 Node B인,
    무선 통신을 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 메트릭(metric)에 기초하여 상기 다수의 지연들을 평가하고, 최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 상기 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 합계-용량 메트릭(sum-capacity metric)에 기초하여 상기 다수의 지연들 각각을 평가하고, 최대의 합계-용량 메트릭을 가진 상기 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 지연들은 다수의 랭크들에 대한 지연들의 다수의 세트들을 포함하고, 각 세트는 각각의 랭크에 대해 이용가능한 적어도 하나의 지연을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 메트릭에 기초하여 상기 다수의 지연들과 조합된 다수의 프리코딩 행렬들을 평가하고, 최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 프리코딩 행렬 및 지연의 조합을 결정하며, 상기 조합에서의 상기 프리코딩 행렬 및 상기 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 선택된 지연을 상기 UE로부터 상기 Node로 보내고, 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상 기 Node B에 의해 보내진 데이터 전송을 수신하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 선택된 지연에 대한 순환 지연 행렬에 기초하여 유효 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널 추정을 유도하고, 상기 유효 MIMO 채널 추정에 기초하여 상기 수신된 데이터 전송에 대한 MIMO 검출을 수행하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔티티는 Node B이고, 상기 제2 엔티티는 사용자 기기(UE)인,
    무선 통신을 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 UE에 대해 특정한 상기 지연을 선택하고, 상기 선택된 지연을 상기 UE로 보내도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 Node B에 의해서 서빙되는 UE들의 세트에 대하여 상기 지연을 선택하고, 선택된 지연을 상기 UE들의 세트로 보내도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하고, 순환 지연 다이버시티에 대한 상기 프로세싱의 이후에 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행하고, 상기 프리코딩의 이후에 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 지연들은 무 지연 및 순환 프리픽스 길이보다 긴 큰 지연을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 큰 지연은 K/L의 순환 지연에 대응하고, 여기서 K는 OFDM 심볼의 유용한 부분에서의 샘플들의 개수이고, L은 순환 지연 다이버시티를 적용할 안테나들의 개수인,
    무선 통신을 위한 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 다수의 지연들은 상기 순환 프리픽스 길이보다 짧은 작은 지연을 더 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 데이터 성능, 랭크, 기하구조, 이동성, 채널 타입, 피드백 신뢰도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 랭크 1에 대해서는 상기 무 지연 또는 상기 작은 지연을 선택하고, 랭크 2에 대해서는 상기 큰 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 낮은 기하구조에 대해서는 상기 무 지연 또는 상기 작은 지연을 선택하고, 높은 기하구조에 대해서는 상기 큰 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 데이터 채널에 대해서는 상기 무 지연 또는 상기 작은 지연을 선택하고, 제어 채널에 대해서는 상기 큰 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 지연들은 다수의 랭크들 각각에 대한 지연을 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 전송의 랭크에 기초하여 상기 지연을 선택하도록 구성되는,
    무선 통신을 위한 장치.
  22. 다수의 지연들 중에서 하나의 지연을 선택하는 단계;
    상기 선택된 지연을 제1 엔티티로부터 제2 엔티티로 보내는 단계; 및
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하는 단계를 포함하는,
    무선 통신을 위한 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 지연을 선택하는 단계는,
    적어도 하나의 메트릭(metric)에 기초하여 상기 다수의 지연들을 평가하는 단계, 및
    최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 상기 지연을 선택하는 단계를 포함하는,
    무선 통신을 위한 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 지연을 선택하는 단계는,
    적어도 하나의 메트릭을 기초로 하여, 상기 다수의 지연들과 조합된 다수의 프리코딩 행렬들을 평가하는 단계;
    최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 프리코딩 행렬 및 지연의 조합을 결정하는 단계; 및
    상기 조합에서의 상기 프리코딩 행렬 및 상기 지연을 선택하는 단계를 포함하는,
    무선 통신을 위한 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하는 단계는,
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티에 의해 보내진 데이터 전송을 수신하는 단계;
    상기 선택된 지연에 대한 순환 지연 다이버시티에 기초하여 유효 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널 추정을 유도하는 단계; 및
    상기 유효 MIMO 채널 추정에 기초하여 상기 수신된 데이터 전송에 대한 MIMO 검출을 수행하는 단계를 포함하는,
    무선 통신을 위한 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하는 단계는,
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하는 단계; 및
    순환 지연 다이버시티에 대한 상기 프로세싱의 이후에 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행하는 단계를 포함하는,
    무선 통신을 위한 방법.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하는 단계는,
    프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행하는 방법; 및
    상기 프리코딩의 이후에 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하는 단계를 포함하는,
    무선 통신을 위한 방법.
  28. 다수의 지연들 중에서 하나의 지연을 선택하기 위한 수단;
    상기 선택된 지연을 제1 엔티티로부터 제2 엔티티로 보내기 위한 수단; 및
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하기 위한 수단을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 지연을 선택하기 위한 수단은,
    적어도 하나의 메트릭(metric)에 기초하여 상기 다수의 지연들을 평가하기 위한 수단; 및
    최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 상기 지연을 선택하기 위한 수단을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 지연을 선택하기 위한 수단은,
    적어도 하나의 메트릭을 기초로 하여, 상기 다수의 지연들과 조합된 다수의 프리코딩 행렬들을 평가하기 위한 수단;
    최상의 적어도 하나의 메트릭을 가진 프리코딩 행렬 및 지연의 조합을 결정하기 위한 수단; 및
    상기 조합에서의 상기 프리코딩 행렬 및 상기 지연을 선택하기 위한 수단을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하기 위한 수단은,
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티에 의해 보내진 데이터 전송을 수신하기 위한 수단;
    상기 선택된 지연에 대한 순환 지연 다이버시티에 기초하여 유효 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널 추정을 유도하기 위한 수단; 및
    상기 유효 MIMO 채널 추정에 기초하여 상기 수신된 데이터 전송에 대한 MIMO 검출을 수행하기 위한 수단을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하기 위한 수단은,
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하기 위한 수단; 및
    순환 지연 다이버시티에 대한 상기 프로세싱의 이후에 프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행하기 위한 수단을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하기 위한 수단은,
    프리코딩 행렬을 이용한 프리코딩을 수행하기 위한 수단; 및
    상기 프리코딩의 이후에 상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티에 대한 프로세싱을 수행하기 위한 수단을 포함하는,
    무선 통신을 위한 장치.
  34. 명령어들을 포함하는 기계-판독 가능한 매체로서,
    상기 명령어들은 기계에 의해 수행될 때에, 상기 기계로 하여금,
    다수의 지연들 중에서 하나의 지연을 선택하는 동작;
    상기 선택된 지연을 제1 엔티티로부터 제2 엔티티로 보내는 동작; 및
    상기 선택된 지연에 기초하여 순환 지연 다이버시티를 이용하여 상기 제2 엔티티와 데이터를 교환하는 동작,
    을 포함하는 동작들을 실시하도록 하는,
    기계-판독 가능한 매체.
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