KR20100017816A - 다중 반송파 ｍｉｍｏ 시스템에서 파일럿을 배치하기 위한 방법, 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품 - Google Patents

다중 반송파 ｍｉｍｏ 시스템에서 파일럿을 배치하기 위한 방법, 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품 Download PDF

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KR20100017816A
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두미트루 미하이 이오네스쿠
발라지 라그호탐만
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노키아 코포레이션
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Abstract

방법, 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품이 일반화된 직교 설계들의 식별 가능한 확장으로부터 야기된 구조를 갖는 다중차원 점들의 세트들을 이용하는 OFDM 시스템 내에서 파일럿 심벌들을 배치시키기 위하여 제공된다. 다중차원 점들의 이러한 세트들은 OFDM MIMO 시스템, 송신 안테나들, 및 OFDM 심벌들의 다양한 보조 반송파 상에서 상기 플랫 페이딩 처리를 샘플링하기 위하여 이차원 주파수-시간 파일럿 심벌 그리드 상에서 파일럿 심벌들을 형성하기 위하여 이용될 수 있다. 상기 파일럿 심벌들과 관련된 상기 파일럿 정보는 후보 기지국들 사이에 식별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 이용될 수 있다.

Description

다중 반송파 ＭＩＭＯ 시스템에서 파일럿을 배치하기 위한 방법, 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품 {Method, system, apparatus and computer program product for placing pilots in a multicarrier MIMO system}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 통신 시스템들에 관련되고, 특히 직교 주파수 분할 다중(OFDM, orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템에서 파일럿(pilot) 심벌들의 배치에 관련된다.
셀룰러 전화, 위성 및 마이크로웨이브 통신 시스템들과 같은 무선 통신 시스템들이 널리 전개되고 더 많은 수의 사용자들을 계속해서 끌어들임으로써, 고정된 채널 대역폭과 같은 고정된 자원으로 증가하는 크기의 데이터를 송신하는 많은 그리고 가변의 수의 통신 하위 시스템들을 제공하는 것이 절실하게 요구된다. 고정된 자원(예를 들면, 각각의 사용자에게 할당된 고정된 주파수 또는 고정된 시간 슬롯(slot))을 이용하는 전통적인 통신 시스템 설계들이 빠르게 성장하는 고객 기반의 관점에서 요구되게 되었다.
더 높은 성능의 통신 시스템들은 채널 상으로 직교 신호들을 송신함에 의하여 동작할 수 있다. 직교 신호들이 채널 이득, 반송파 주파수, 반송파 위상, 및 시 스템 타이밍과 같은 신호 파라미터들의 정확한 지식에 의존하는 코히어런트(coherent)( 또는 정합된) 신호 처리를 이용하여 수신기에 의하여 분리될 수 있다. 그러한 앞서 언급된 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 통신 시스템이다.
OFDM 통신 시스템의 예로서, 디지털 포맷의 데이터를 포함하는 비트 시퀀스 {ai}, i = 0, ..., (N-1)에 의하여 나타나는 신호 소스로부터의 데이터의 N 비트들의 그룹은 실수 및 허수 요소들을 갖는 복소 평면내의 "콘스탈레이션(constellation)" 점들의 시퀀스로 맵핑된다(즉, N비트의 데이터는 N개의 복소 신호 점들에 의하여 나타난 2N개의 실수들로 맵핑된다). 신호 점들의 콘스탈레이션은 맵핑된 점들 사이엔 충분한 거리를 가지고 복소 평면내의 정보 신호의 신호 점들을 위치시키는 전통적인 기술들을 이용하여 형성된다. 2N개의 실수들 내의 두개의 추가적인 인자는 복소수들이 두개의 실수 요소들과 함께 형성됨을 인식한다. N개의 복소 점들은 "주파수 영역(domain)"에서 점들로서 여겨질 수 있다.
N개의 복소 점들은 이러한 경우 복소 신호 시퀀스 {Xi} 상의 역 고속 푸리에 변환(IFFT, Inverse Fast Fourier Transform)을 수행함에 의하여 복소 값들{xi}, i = 0, ..., (N-1)과 함께 표본 시간 함수(sampled time function)로 맵핑된다. 복소 값의 표본 시간 함수 {xi}는 IFFT 과정의 주파수 요소들에 상응하는 주파수 요소들을 갖는다. 표본 시간 함수 {xi}는 디지털-아날로그 변화 및 필터링에 의하여 보통의, 복소의, 연속 시간 함수 x(t)로 상응하는 싸이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 추가한 이후에 변환된다. 복소 값의 신호 x(t)는 셀룰러 전화 통신을 위하여 또는 디지털 오디오 또는 비디오 방송과 같은 다를 적용들을 위하여 1.9 GHz 반송파와 같은, 동상(in-phase) 그리고 직교 모두에서 반송파 파형을 변조하기 위하여 이용된다.
이동국을 위한 수신기와 같은 수신기로 송신된 광대역 신호는 수많은 단계들에서 처리되고, 증폭, 안테나 커플링, 신호 반사 및 굴절, 잡음의 부가로 인한 손상 및 수신기의 움직임 및 송신 경로에서 예측할 수 없는 변화들에 의하여 야기되는 주파수 및 타이밍 에러들에 의한 추가적인 손상을 포함하는 미지의 그리고 임의의 과정들에 의하여 저하된다. 채널 "분산(dispersion)"을 생성하는 이러한 처리 단계들은 관심 있는 신호 프레임에 대하여 송신된 신호 프레임들로부터, 그리고 동일한 채널 대역폭을 동시에 차지하는 이웃 셀룰러 기지국들(이동국과 통신하는)에 의하여 송신된 신호 프레임들로부터 부호 간 간섭(ISI, intersymbol interference)을 야기한다. 신호 프레임들은 다음으로 분산 메커니즘들에 의하여 손상되고, 우연하게 관심 있는 신호의 특성을 획득한다.
ISI에 대하여 보호하기 위하여, 수많은 시작하는 또는 마지막의 신호 콤포넌트들에 상응하는 보호 구간이 종종 연속하는 신호 프레임들 사이에 삽입된다. 보호 구간은 일반적으로 각각의 신호 프레임의 시작에서 "싸이클릭 프리픽스"를 삽입함에 의하여 셀룰러 전화 통신 시스템들에서 형성된다. 싸이클릭 프리픽스는 일반적으로 신호 프레임의 마지막 신호 콤포넌트들의 세트로 선택되고, 이는 싸이클릭 프리픽스의 선택된 길이에 의하여 전단에서 신호 프레임의 길이를 확장한다. 확장된 신호 프레임의 수신에 따라, (잉여의 신호 정보를 나타내는) 싸이클릭 프리픽스는 버려진다. 싸이클릭 프리픽스의 부가는 신호가 다중경로 전파에 대하여 강하게 만든다.
특히 직교 주파수 분할 다중을 이용하는 시스템들에서, 이동국의 수신기가 신호 프레임(싸이클릭 프리픽스의 삽입까지 갖는)에서 정보를 믿을만하게 수신하고 검출하는 것을 허용하기 위하여, 반송파 신호 오프셋(offset), 채널 이득 및 위상, 및 전체 타이밍과 같은 채널의 파라미터들을 아는 것이 선호될 수 있고, 이들 모두는 위에 묘사된 이유들 때문에 수신기에 일반적으로 알려지지 않고 변화한다.
알려지지 않은 채널 파라미터들에 대하여 보상하기 위하여, 송신기는 알려진 데이터 시퀀스 및 알려진 진폭을 이용하는 고정되고 알려진 주파수-시간 패턴 위치들에서 수신기들로 연속적으로 송신되는 파일럿 심벌들의 세트를 삽입한다. 본질적으로 파일럿 심벌들은 수신기를 위하여 "트레이닝 데이터(training data)"를 제공한다. 파일럿 심벌들은 수신기들이 칩(chip) 레벨까지 채널 임펄스(impulse) 응답 및 타이밍을 추측하는 것을 허용하고, 이는 알려지지 않은 데이터 시퀀스의 믿을만한 식별 및 수신을 위하여 선호되고, 다중경로 신호 콤포넌트들을 식별하고 추출하는 데도 이용될 수 있다.
파일럿 심벌들은 신호 탐색 차원을 감소시키고 초기 수신기 주파수 획득 과정에서 가변 획득 시간들을 조절하기 위하여 변조되지 않은 시퀀스와 함께 송신될 수 있다. 파일럿 심벌들은 많은 사용자들에 의하여 공유될 수 있고 강화된 에너지 용량을 가지고 송신될 수 있다. 파일럿 심벌들은 가치 있는 채널 자원들을 차지하 고 송신기 에너지를 소비하기 때문에, 그러한 파일럿 심벌들의 제한된 세트가 선호된다.
파일럿 심벌들을 송신하기 위해 이용되는 보조반송파들인 파일럿 톤(tone)들은 일반적으로 도 1에 묘사된 바와 같은 주파수-시간 패턴과 같이, 이용될 파일럿 톤을 특정하는 주파수-시간 패턴 내에 각각의 송신기들에 의하여 삽입되고, "X"는 송신된 파일럿 톤을 나타낸다. 그러나 하나의 기지국에 의하여 송신된 파일럿 톤들은 다른 기지국에 의하여, 일반적으로 인접 기지국에 의하여 송신된 파일럿 톤들과 간섭할 수 있다. 파일럿 톤 간섭을 감소시키기 위하여 또는 회피하기 위하여, 기지국들의 인접한 그룹에 대한 파일럿 톤들은 인접 그룹 내의 모든 기지국들에 의하여 공통적으로 공유되는 주기적인 주파수-시간 패턴의 임의의 그렇지만 고정된 위치들 내에 위치될 수 있다. 라틴 방진(Latin square) 시퀀스와 함께 시작하는 패턴들과 같은 다른 파일럿 톤 위치 전략이 이용되어 왔고, 여기서 다른 인접 기지국들의 파일럿 톤들은 평행 기울기 배치 내에서 규칙적으로 이동되고 다른 초기 변위 위치 값들을 갖는다. 다중반송파 스프레드 스펙트럼 시스템 내의 파일럿 톤들의 이용의 예로서, Laroia 등에 대한 것으로 그 우선일은 2000년 4월 18일인 유럽 특허 출원 번호 EP 1148674A2, "Pilot use in Multicarrier Spread Spectrum Systems"(이하 "Laroia 등")을 참조하고, 이는 여기에 참조로서 통합된다.
개별 기지국이 채널을 가로질러 특정된 주파수 위치들에서 파일 톤들을 삽입함에 의하여 수신 과정의 품질을 보존하기 위한 구성은 "Pilot Tone Selection for Channel Estimation in a Mobile OFDM System", IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 44, no. 3, pp. 1122-1128, 1998년 8월(이하 "Negi 등")에서 R. Negi and J. Clioffi에 의하여 묘사되었고, "Optimal Training and Redundant Precoding for Block Transmission with Application to Wireless OFDM", IEEE Transactions on Communications, vol. 50, no. 12, pp. 2113-2123, 2002년 12월(이하"Ohno 등")에서 S. Ohno 및 G. B. Giannakis에 의하여 묘사되었으며, 이들은 여기서 참조로서 통합된다. 앞서 언급된 참조들의 발견들에 기초하여, 파일럿 톤들은 일정하게 위치되고 예를 들면 평균 제곱 에러(mean square error) 기준을 이용함에 의하여 강화된 채널 파라미터 예측을 제공하기 위해 동일한 전력을 가지고 송신된다. 예를 들면, 512개의 주파수 콤포넌트들을 갖는 채널에 대하여, 11개의 파일럿 톤들은 수신기에 의해 채널 특성들의 정확한 추측을 충분히 허용하기 위하여 0, 50, 100, 150, ..., 500과 같은 주파수 위치들에서 삽입될 수 있다. 파일럿 톤들 사이의 중간 주파수 위치들에서 채널 특성들은 보간법(interpolation)에 의하여 수신기에서 추측된다.
주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD) 시스템들(즉, 송신 및 수신 모두에 대하여 분리된 채널들 상에서 동시에 동작하는 시스템)에 대하여, 여기에서 참조로서 통합되는, "A combined OFDM-CsCDMA Approach to Cellular Mobile Communications", IEEE Transactions on Communications, vol. 47, no. 7, pp. 979-982, 1999년 7월(이하, "L. Ping")에서 L. Ping은 싸이클릭 프리픽스(cyclic prefix) CDMA 슈퍼프레임으로 몇몇의 OFDM 심벌들을 랩핑(wrapping)함에 의하여 복수의 인접 셀들을 갖는 셀룰러 전화 통신 시스템들의 전개를 주장했다. 이러한 접근은 OFDM 심벌들 내에 내재된 이미 이용 가능한 보호 간격들에 추가적인 보호 간격(CDMA 레벨에서)을 추가하고, 이로 인해 합성 신호의 스펙트럼 효율이 감소한다. 싸이클릭 프리픽스 CDMA가 이용되는 한, OFDM 심벌들로 신호를 앞서 부호화하는 것은 불필요하다. 그러므로 CDMA 계층 신호가 수신기에서 감지되고 그것의 싸이클릭 프리픽스가 제거된 후에, 내재된 OFDM 심벌들에 대하여 추가적인 안내 간격들을 갖는 것은 다중경로 전파의 효과가 이미 보상되었기 때문에 불필요하다. L. Ping은 싸이클릭 프리픽스의 삽입을 위하여 CDMA 계층을 이용하므로, 상기 참조는 다중셀룰러 OFDM 통신 시스템들과 같은 무선 통신 시스템들의 환경에서 파일럿 톤들의 선택을 주장하는 것에 실패했다.
반송파 주파수 오프셋(offset)의 예측은 "Digital Video Broadcasting(DVB): Framing, Structure and Modulation for Digital Terrestrial Television", ETSI EN 300744, v1.4.1, 2001년 1월(이하 "Speth 등")에서, 그리고 케이스 연구 "Optimum Receiver Design for OFDM-Based Broadband Transmission-Part Ⅱ: a Case Sturdy", IEEE Transactions on Communications, vol. 49, no. 4, pp. 571-578, 2001년 4월에서 M. Speth, S. Fetchel, G. Fock and H. Meyr에 의하여 더욱 주장되었고, 이들은 여기서 참조로서 통합된다. Speth 등은 DVB 표준에 대해 수신기에 대한 케이스 연구를 제공한다. OFDM 심벌들에 대해 고정된 위치들 상에서 송신되는 연속적인 파일럿 톤들은 복수 정수의 톤인 반송파 주파수 오프셋들을 정정하도록 묘사된다. DVB는 방송 시스템이고, 여기서 기지국들은 복수의 수신기들로 동시에 동일한 정보를 송신 또는 브로드캐스트함이 인지되어야 한다. 결과적으로, DVB 표준을 이용하는 수신기들이 다른 기지국들 사이에서 구별하는 것이 불필요하다.
기지국들은 일반적으로 연속적으로 브로드캐스트하고 주파수 분할 듀플렉스 시스템을 이용한다(즉, 별개의 채널들이 다운링크 및 업링크를 위하여 이용된다). 그러한 환경에서 이동국은 인접 기지국으로부터 간섭의 존재 하에 있는 원하는 기지국과의 동기화 작업에 직면한다. 차세대 통신 시스템들(예를 들면, 3.9G 또는 4G 시스템들)에 대하여, 주파수간 핸드오버(한 주파수 하위대역으로부터 다른 주파수 하위대역으로의 핸드오버)는 중요한 고려일 수 있다. 이동국과 기지국 사이에 빠르고 정확한 동기화를 획득하는 것이 유리하다. 기지국은 노후한 지역 내의 목표 기지국으로 이동국이 동기화하는 것을 허용하기 위하여 유일하게 식별 가능한 송신된 신호들(예를 들면 파일럿 톤들)에 의존한다.
동기화 처리에서, 이동국의 수신기는 전술된 전파 경로들에 대한 채널 파라미터들 또는 지연들 및 반송파 주파수 오프셋을 알지 못한다. 동기화 처리는 다음과 같이 묘사될 수 있다. 기지국 "k"는 일반적으로 파일럿 톤 주파수들의 고정된 세트 {Setk}에 의하여 주어진 위치상에서 파일럿 톤들을 갖고, OFDM 통신 시스템은 일반적으로 송신되는 신호들을 생성하기 위하여 크기 N의 비연속적인 역 그리고 직접 푸리에 변환들을 이용한다. 수신기가 초기의 동기화를 수행할 때, 송신하는 기지국의 반송파 주파수와 이동국의 수신기 사이의 초기 오프셋은 어떠한 제한적인 주파수 dFmax 톤들보다 크지 않다고 가정된다. 그러므로 이동국의 수신기는 일반적 으로 원하는 기지국으로 고정(lock)하기 위하여 명목상의 기지국 송신기 주파수 근처에서 범위 [-dFmax, dFmax] 내에서 검색한다.
동기화의 특정 예로서, Negi 등 및 Ohno 등에 의하여 제안된 바와 같이 기지국 "k"에 대한 파일럿 톤들이 동일하게 위치되었다고 가정하자(즉, {Setk} = {mk + J·m}, m = 0, ... L-1)이고, 여기서 "mk"는 기지국 "k"에 특정된 양의 정수 오프셋이고, "L"은 OFDM 통신 시스템이 수용할 수 있는 채널 다중 경로들의 범위이고, "J"는 기지국 "k"를 위한 파일럿 톤 분리를 제공하는 정수 상수이고, 여기서 N/L≥ J이다). 파일럿 톤들은 동일하게 전력 공급받는 것으로 가정한다. 이동국은 기지국 "k" (목표 기지국)로부터의 신호들 및 간섭하는 기지국일 수 있는 다른 기지국 "j"으로부터의 신호들을 수신하는 것으로 추가적으로 가정된다. 그러므로 이동국은 각각 이동국 및 기지국들 각각 "j, k" 사이에 기지국 "k" 및 초기 반송파 주파수 오프셋(dFj, dFk)을 동기화시기도록 시도한다. 또한 n= dFj - dFk + mk - mj가 주파수 검색 범위 [-dFmax, dFmax]내에 놓여있다고 가정한다. 이러한 경우에 대하여, 우리는 n+ dFk + {Setk} = dFj + {Setj}임을 알았고, 이는 이동국이 목표 기지국 "k"에 대치됨으로써 간섭하는 기지국 "j"로 고정할 수 있음을 나타낸다. 그러므로 이동국은 잘못된 기지국으로 고정되었는지를 구별하기 위하여 추가적인 동작들을 수행한다. 이러한 동작들은 특히 엄격한 스위칭 시간 요건을 갖는 주파수간 핸드오버에 대하여 제한된 자원인 추가적인 시간을 필요로 한다.
예로서 주파수 콤포넌트 (N = 512), 11개의 파일럿 톤들 (L=11) 및 50 (J = N/L)인 파일럿 톤들 사이의 분리를 갖는 기지국 다운링크 채널 배열을 고려하자. 도 2에 묘사된 바와 같이, 기지국 "k"에 대하여 우리는 mk = 0, 즉 {Setk} = {0, 50, 100, ..., 500}을 갖고, 동시에 기지국 "j"에 대하여, mj = 5, 즉 {Setj} = {5, 55, 105, 155, ...505}를 갖는다고 가정하자. 이는 OFDM 통신 시스템의 다중셀 전개를 해결하기 위한, Laroia 등에 의해 제안된바와 같은 파일럿 톤 위치 레이아웃의 특정 예임의 주의하고, 여기서 초기 파일럿 톤 위치 변위들(mk 및 mj)은 다르고, 파일럿 톤 분리는 일정하고, 패턴 주파수-시간 주기는 하나이다. 상기 예에 이어서, 초기 동기화를 위한 검색 범위는 [-dFmax, dFmax] = [-10, 10]이고; 수신기의 (이동) 반송파 주파수는 dFk= 1 및 dFj= -2 라고 하자. 초기 동기화 단계에서, 반송파 오프셋들(dFj, dFk)은 수신기에서 알지 못함을 주의하라. 반송파 오프셋들 때문에, 수신기에 의하여 관찰된 바와 같은 파일럿 톤들의 위치들은 dFk + {Setk} = {1, 51, 101, 151, ..., 501} 및 dFj + {Setj} = {3, 53, 103, 153, ..., 503}으로서 쉬프트 되고, 이는 다시 수신기에 의하여 알려지지 않는다. 세트 dFj + {Setj}는 n= dFj - dFk + mj - mk = -2 -1 + 5 -0 = 2에 의해 세트 dFk + {Setk}의 오른쪽 순환 자리 옮김(circular shift)이고, 두개 모두의 세트들은 수신기에서 검색 범위 [-10, 10] 내에 있다.
그러므로 수신기는 목표 기지국(예를 들면 기지국 "k")으로 동기화하기 위하여 검색을 수행할 때, 이는 실제로 1 및 3의 초기 오프셋 값들에서 두개의 기지국들을 검출한다. 그러나 기지국의 파일럿 톤 위치들은 다른 기지국의 파일럿 톤 위치들의 순환 자리 옮김이기 때문에, 수신기는 1의 초기 오프셋 값이 기지국 "k" 또는 기지국 "j"에 속하는지 여부를 결정하기 위하여 어떠한 추가적인 정보도 갖지 않는다. 동기화는 원하는 기지국 "k"로부터의 신호가 잠재적으로 간섭하는 기지국 "j"로부터의 신호보다 약하다면 더욱 힘들다. 그러므로 수신기는 최강의 신호 기지국으로 Laroia 등이 관찰한 바와 같이 동기화할 것이고, 상기 최강의 신호 기지국은 주파수간 핸드오버 처리에서 목표 기지국이 아닐 수 있다.
그러므로 본 기술에서 요구되는 것은 이동국의 수신기가 그것의 청취 범위 내에서 간섭하는 기지국으로 고정될 수 있는 가능성을 감소시킬 수 있는 잠재적으로 간섭하는 복수의 기지국을 위한 파일럿 톤 패턴 설계를 이용하는 시스템 및 방법이고, 그로 인해 적절한 획득 및 동기화를 확인하는 처리 요구를 감소하고, 개선된 통신 시스템 성능을 제공하고, 동시에 최종 사용자를 위한 통신 개시 시간을 감소시킨다.
앞선 내용들에 더하여, 3.5G, 3.9G 및 4G(각각 3.5세대, 3.9세대, 및 4세대) 시스템들 내의 현재 경향은 상대적으로 저비용에서 높은 데이터 율을 획득하는데 목적이 있고, 그러므로 다중반송파 설계들, 높은 스펙트럼 효율들, 및 다중 입력, 다중 출력(MIMO, Multiple Input, Multiple Output) 설계들을 요구한다. MIMO OFDM 시스템들에 대하여 파일럿 톤 패턴들을 설계할 때, 마음속에 반드시 명심해야할 것 은 이러한 시스템들은 MIMO 구성을 정의하는 다중 송신-수신 안테나 쌍들 내에서 모든 분해 가능한 경로들을 예측하기 위하여 충분한 수의 파일럿 톤들을 필요로 한다는 것이다. 그러나 더 많은 파일럿 톤들의 추가는 수신기로 송신되는 신호의 오버헤드를 증가시킨다.
그러므로 MIMO 구성을 정의하는 복수의 송신-수신 안테나 쌍들 내의 모든 분해 가능한 경로들을 예측하기 위하여 MIMO OFDM 시스템 내에 충분한 파일럿 톤들을 위치시키고, 동시에 수신기로 송신되는 신호로 추가된 오버헤드의 양을 제한하는 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 다중반송파 MIMO 시스템에서 파일럿 심벌들을 배치하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들은 후보 기지국들 사이에 구별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 파일럿 정보를 이용하는 방법 및 장치들을 추가적으로 제공한다.
본 발명의 특정 실시예들이 일반화된 직교 설계들의 인식 가능한 확장으로부터 기인하는 특정 구조를 갖는 다중차원 점들의 세트들을 이용하는 OFDM 시스템 내에 파일럿 심벌들을 위치시키는 방법 및 장치를, 다른 것들 중에서, 제공함에 의하여, 알려진 선행 기술에 걸친 개선을 제공하는 것이 일반적으로 묘사되었다. 예시적인 실시예들에서, 다중 차원 점들의 이러한 세트들은 OFDM MIMO 시스템, 송신 안테나들, 및 OFDM 심벌들의 다양한 보조 반송파들 상에서 플랫 페이딩 처리(flat fading process)를 샘플링하기 위하여 2차원 주파수-시간 파일럿 심벌 그리드 상에서 파일럿 심벌들을 형성하기 위하여 이용된다. 다시 말하면, 예시적인 실시예들에서, 특정 보조 반송파와 관련된 다중 차원 파일럿 심벌은, 행렬로서 보여질 때, 몇몇의 OFDM 심벌들에 걸쳐 그리고 다양한 송신 안테나들에 걸쳐 행렬의 알려진 엔트리들을 위치시킴에 의하여 송신되는 신호에 삽입된다. 예를 들면, 특정 파일럿 보조 반송파(즉, 보조 반송파, 또는 파일럿 톤으로서, 이는 수신기에 알려진 심벌과 함께 로드되고, 채널 예측을 위하여 이용된다)는 제1 송신 안테나로부터의 제1 행을 따르는 엔트리들, 제2 송신 안테나로부터 제2 행을 따르는 엔트리들 등을 송신함에 의하여 2x2 파일럿 행렬의 요소들을 전달할 것이다. 나아가, 제1 안테나로부터 송신될 것인 두개의 엔트리들 중, 하나는 OFDM 심벌 동안에 송신되고 나머지는 다른 OFDM 심벌 동안에 송신될 것이고, 어떠한 주기성을 갖으며; 남아있는 파일럿 보조 반송파들에 대해서도 같다. 이러한 방식으로, 채널은 파일럿 톤들로서 이용되는 보조 반송파들에서 샘플되고, 보간법에 의하여, 모든 보조 반송파들에서의 채널 값들은 수신기가 파일럿 톤 위치들에서 채널 값들을 예측할 수 있을 때면 언제라도 예측될 것이고, 파일럿 톤으로서 이용되는 보조 반송파들 사이에 배치가 적절하게 제공될 것이다. 추가적으로, 파일럿 정보(즉, 파일럿 톤 위치들에서 알려진 심벌들의 형태로 수신기에 알려진 정보)는, 후보 기지국들을 식별하는 동안 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따라, 다중 반송파 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템 내에 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 배치하기 위한 방법이 제공된다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 다중 차원 콘스탈레이션(constellation) 점들의 세트를 포함하는 직교 다중 차원 콘스탈레이션을 처음으로 구성하는 단계를 포함한다. 다음으로, 파일럿 심벌은 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 형성될 수 있다. 파일럿 심벌은 다중 차원 콘스탈레이션 점들의 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함할 수 있다.
한 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 수용될 수 있는 파일럿 점들의 수를 증가시키기 위하여 직교 다중 차원 콘스탈레이션을 확장하는 단계를 더 포함한다(즉 상기 파일럿 심벌을 구성하는 파일럿 점들의 세트 내의 파일럿 점들의 수를 증가시킨다). 직교 다중 차원 콘스탈레이션의 구조는, 확장의 전과 후에, 한 예시적인 실시예에서, 플랫 페이딩에 대해 불변일 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 파일럿 심벌은 하나 또는 그 이상의 행들 및 하나 또는 그 이상의 열들을 갖는 행렬을 포함할 수 있고, 여기서 상기 행렬의 각각의 행은 분리되거나, 또는 다른 안테나에 상응한다. 이러한 예시적인 실시예의 상기 방법은 상응하는 안테나로부터 행렬의 행과 관련된 파일럿 점들을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 다른 예시적인 실시예에서, 별개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌 동안에 각각의 파일럿 점들을 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 수신에 따라, 파일럿 점들이 하나 또는 그 이상의 후보 기지국들 사이를 식별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 이용되는 것이 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 장치는 다중 반송파 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템 내에서 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 위치시키기 위하여 제공될 수 있다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 장치는 각각의 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 운반하기 위하여 하나 또는 그 이상의 파일럿 톤들을 생성하고 인터리브(interleave)하도록 구성된 파일럿 생성기를 포함한다. 각각의 파일럿 심벌은 확장된 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 형성될 수 있고 확장된 직교 다중 차원 콘스탈레이션의 다중 차원 콘스탈레이션 점들의 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동국이 제공된다. 한 예시적인 실시예에서, 이동국은 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 형성된 파일럿 심벌을 수신하도록 구성된 수신기를 포함한다. 파일럿 심벌은 직교 다중 차원 콘스탈레이션의 다중 차원 콘스탈레이션 점들의 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함할 수 있다. 한 예시적인 실시예에서, 수신기는 하나 또는 그 이상의 안테나들을 포함한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 파일럿 심벌을 수신하는 단계는 하나 또는 이상의 안테나들을 통하여 그리고 하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 동안 파일럿 점들의 세트를 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 시스템은 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 송신하기 위하여 제공된다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 시스템은 기지국 및 이동국을 포함하고, 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 형성된 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을, 기지국은 생성하고 송신하도록 구성되고, 이동국은 수신하도록 구성된다.
한 예시적인 실시예에서, 기지국은 직교 다중 차원 콘스탈레이션을 구성하고 형성된 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌을 형성하도록 더 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 기지국은, 파일럿 심벌이 추가적으로 파일럿 점들을 포함하도록, 직교 다중 차원 콘스탈레이션을 확장하도록 더 구성된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 상기 파일럿 심벌을 송신하는 단계는 하나 또는 그 이상의 안테나들 상으로 그리고 하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 내에서 파일럿 점들의 세트가 송신되는 단계를 포함한다. 이러한 예시적인 실시예의 이동국은 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 수신된 상기 파일럿 심벌들을 이용하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 컴퓨터 프로그램 제품이 다중 반송파 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 배치하기 위해 제공되고, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 거기에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드 부분들을 갖는 적어도 하나의 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 한 예시적인 실시예에서, 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드 부분들은 다중 차원 콘스탈레이션 점들의 세트를 포함하는 직교 다중 차원 콘스탈레이션을 구성하기 위한 제1 실시 가능한 부분, 및 상기 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌을 형성하기 위한 제2 실시 가능한 부분을 포함한다. 상기 파일럿 심벌은 상기 직교 다중 차원 콘스탈레이션의 콘스탈레이션 점들의 세트에 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다중 반송파 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템 내에 파일럿 심벌들을 배치하기 위한 집적 회로 어셈블리가 제공된다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 집적 회로 어셈블리는 다중 차원 콘스탈레이션 점들의 세트를 포함하는 직교 다중 차원 콘스탈레이션을 구성하기 위한 제1 로직 요소, 및 상기 직교 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌을 형성하기위한 제2 로직 요소를 포함한다.
다중차원 점들의 세트들은 OFDM MIMO 시스템, 송신 안테나들, 및 OFDM 심벌들의 다양한 보조 반송파들 상에서 플랫 페이딩 처리들을 샘플링하기 위하여 이용될 수 있는 이차원 주파수-시간 파일럿 심벌 그리드 상에서 파일럿 심벌들을 형성하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 후보 기지국들 사이에 구별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 파일럿 정보를 이용하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 이후에서 더욱 상세히 묘사될 것이고, 거기서 모두는 아니지만 어떠한 본 발명의 실시예들이 보여진다. 사실, 이러한 발명들은 많은 다른 형태들로 구현될 수 있고 여기서 나타나는 실시예들에 한정되어 구성되지 않아야 하며; 오히려 이러한 실시예들은 이러한 개시가 적용 가능한 법적인 요구들을 만족하도록 제공된다. 유사한 번호들이 전체적으로 유사한 요소들을 지칭한다.
개괄
전술된 바와 같이, OFDM MIMO 시스템 내의 파일럿 심벌들의 배치는 수신기로 송신되는 신호들의 오버헤드를 증가시킨다. 이러한 오버헤드를 감소시키기 위하여, 파일럿 심벌들은 주파수 및 시간 영역 모두에서 배치될 수 있다(즉, 파일럿들은 배치된 보조 반송파들 상에(주파수 영역), 그리고 배치된 OFDM 심벌 간격들 내에(시간 영역) 배치된다). (Hoeher, P; Kaiser, S; Roberson, P, "Two-dimensional pilot-symbol-aided channel estimation by Wiener filtering", Proc. 1997 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. 3, pp. 1845-1848, 1997년 4월 21일부터 24일을 보라. 그 내용은 이들 전체로 여기에 참조로서 통합된다). 파일럿 심벌들은 이 경우 그 콤포넌트들이 시간 내에서 그리고 주파수 영역 내에서 모두 배치되는 다중 차원 심벌들로서 보일 수 있다.
파일럿 심벌들의 배치는 2차원에서, 특정 보조 반송파들 및 특정 OFDM 심벌들을 '샘플링(sample)'하는 그리드(grid)를 따른다. 그러므로 주파수 및 시간에서의 파일럿 심벌들의 배치는 주파수 선택성 때문에 보조 반송파들을 가로질러, 그리고 시간 변화 속성 때문에 시간에서 변화를 포착하기 위하여, 2차원 샘플링 정리의 관점으로부터, 충분할 것이다. 주파수 및 시간에서의 변화의 정도는 각각 간섭성 대역폭 및 상관 시간(correlation time)에 의하여 주어진다. 만약 2차원 샘플링 율이 만족스럽다면, 파일럿들의 평가는 상관 시간 간격 내에서 모든 OFDM 심벌들에 대하여, 모든 보조 반송파들에서 채널을 예측하는 것을 만족시킨다.
본질적으로, 주파수 선택적인 채널의 변화는 샘플링 된 보조 반송파들에서 플랫 페이딩 채널 값들이 상관 시간 간격 내에 있고 파일럿 심벌들에 의하여 샘플링 되어야 할 OFDM 심벌들 동안에 근사적으로 일정하게 남아있는 방식으로 다루어진다. 그러므로 만약 다중차원 파일럿 심벌이 주파수-시간 그리드 상에서 이용된다면, 파일럿 콤포넌트들은 각각의 페이딩 계수가 근사적으로 일정하게 있는 경우 특정 보조 반송파(평가될 플랫 페이딩 처리), 다양한 송신 안테나들, 및 다른 OFDM 심벌 간격들과 관련될 수 있다.
어떠한 수신 안테나의 관점으로부터, 다중차원 파일럿 심벌들은 복소수 값들일 수 있는 행렬로서 보일 수 있고, 이로 인해 행들은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널 이용들을 갖는 송신 안테나들 및 열들과 관련되고(즉, MIMO 채널의 이용으로서, 이로 인해 N-송신 안테나들을 갖는 MIMO 채널의 한 이용이 N-송신 안테나들로부터 N-심벌들을 송신하는 것을 포함한다), 채널은 플랫 페이딩이고 다양한 채널 이용들 동안에 일정하게 남아있다. 그러므로 다중차원 파일럿 심벌은 Rayleigh 블록 페이딩을 경험할 것이다.
과제는 충분히 그러한 다중차원 파일럿 '점들'을 제공하고 그리드 점들에서 채널의 예측 동안에, 다른 파일럿 점들이 가능한 한 식별 가능하도록 보장하는 것이고, 여기서 식별가능성은 유효한 콘스탈레이션 점들 사이에 상대적인 유클리드 거리(Euclidean distance)를 보존하는 항목으로 정의되고, 이로 인해 파일럿들이 다른 보조 반송파들 상에 위치될 때, 이들은 서로에 대해 최소로 잘못될 것이고 MIMO 채널 예측은 성공적일 것이다.
그러므로 일반적으로 파일럿 심벌들을 제공할 유효한 다중차원 점들의 세트는 채널 예측 동안에 파일럿 심벌들의 바른 분리를 편리하게 하기 위하여(즉 파일럿 심벌들이 식별 가능한 것을 보장하기 위하여) 블록 페이딩에 대하여 강력할 것이다(즉 다양한 후보 파일럿 점들 사이에 상대적인 유클리드 거리는 페이딩 때문에 곱의 왜곡으로 인하여 변경되지 않을 것이다). 추가적으로, 파일럿 심벌들은 유클리드 거리에 대하여 파일럿 심벌들을 더 잘 분리하기 위하여 바람직하게 일정한 놈(norm)을 가질 것이다(즉, 파일럿 심벌들은 초구(hypersphere) 상에 있을 것이 다). 벡터의 제곱 놈은 벡터의 요소들의 거듭 제곱된 크기들의 합이다. 만약 몇몇 다중 차원 벡터들이 초구 상에 있다면, 모든 놈들은 동일할 것이고(즉, 상기 초구의 반경), 이러한 벡터들은 일정한 놈을 갖는다. 상기 놈은 다중차원 공간 내의 벡터의 길이이다(예를 들면, 삼차원에서 놈은 벡터의 일반 길이이다). 결국, 파일럿 심벌들은, 가능하다면 언제라도, 예를 들면 더 높은 대역폭 서비스를 수신하는 목적을 위하여 기지국을 변경할 때, 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 편리하게 할 것이다.
적어도 이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들은 주파수-시간 그리드 상의 파일럿 심벌들의 배치에 대하여, 충분히 풍부하고, 블록 페이딩으로 회복하고, 초구 상에 존재하는 다중차원 콘스탈레이션으로부터의 점들을 이용하는 것을 제안한다.
특히, 예시적인 실시예들은 일반화된 직교 설계들의 식별 가능한 확장으로부터 기인하는 구조를 갖는 다중 차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌들을 구성함에 의하여 다중반송파 MIMO 시스템 내의 다중차원 파일럿 점들을 배치시키는 수단을 제공한다. 이는 다중차원 콘스탈레이션이 페이딩 채널에 본질적인 곱의 왜곡에도 불구하고 보존될 수 있는 대칭성을 갖는 것을 가능하게 한다(즉, 그 형태가 플랫, 블록 페이딩 채널들 내에서 보존되는 콘스탈레이션). 이러한 파일럿 심벌들은 이 경우 OFDM MIMO 시스템, 송신 안테나들, 및 OFDM 심벌들의 다양한 보조 반송파들 상에서 플랫 페이딩 처리들을 샘플링하기 위하여 이용될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 다른 측면은 후보 기지국들 사이에 식별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 샘플링 된 파일럿 정보를 이용하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 그들이 원하는 기지국의 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍 획득을 편리하게 하기 때문에 유익하다. 추가적으로, 이는 어떠한 플레이버(flavor)의 OFDM MIMO 시스템(예를 들면, 주파수 분할 다중 접속(FDMA, Frequency Division Multiple Access), 시분할 다중 접속(TDMA, Time Division Multiple Access), 코드 분할 다중 접속(CDMA, Code Division Multiple Access), 또는 스프레드 스펙트럼 다중반송파 다중 접속(SS-MC-MA, Spread Spectrum Multicarrier Multiple Access)) 내에서 채널 예측의 품질을 개선한다.
OFDM 시스템
예시적인 실시예들의 구성 및 이용은 아래 상세하게 논의된다. 그러나 본 발명의 실시예들은 특정 내용들에서 매우 다양하게 구현될 수 있는 많은 적용 가능한 창조적인 개념들을 제공함이 인지되어야 한다. 논의된 특정 실시예들은 본 발명을 구성하고 이용하기 위한 특정 방법들을 단지 묘사할 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 원칙들은 특정 내용, 각각의 이동국들의 수신기들로 채널 상으로 통신하는 파일럿 톤들의 위치들의 다른 패턴들을 채택하는 복수의 기지국들을 갖는 이름하여 OFDM 통신 시스템 내의 예시적은 실시예들에 대하여 묘사될 것이다. 이동국들은 다른 기지국으로부터의 본질적인 간섭 없이 믿을 수 있는 데이터 수신을 위하여 트레이닝(training) 데이터를 공유하기 위하여 목표 기지국과 통신하고 있다. 상기 채널은 동기화 정보 및 유사한 것을 위해 전용의 채널일 수 있고, 또는 이것은 사용자 정보를 전달하는 채널의 일부일 수 있다. 본 발명의 넓은 범위는 채널의 분류에 대하여 제한되지 않는다.
이제 도 3을 참조하면, 묘사된 것은 본 발명의 원칙들에 따른 OFDM 통신 시스템의 실시예의 시스템 레벨 도면이다. 묘사된 실시예에서, OFDM 통신 시스템은 제1 및 제2 기지국들(BS_A, BS_B) 및 이동국(MS)을 포함하는 셀룰러 통신 시스템이다. 묘사된 바와 같이, 각각의 기지국(BS_A, BS_B)은 제1 기지국(BS_A)에 대하여 Cell_A로 그리고 제2 기지국(BS_B)에 대하여 Cell_B로 지정된 셀을 커버한다. 셀룰러 통신 시스템의 다중셀 환경에서, 이동국(MS)은 이웃 셀들로부터 채널 상으로 복수의 신호들을 수신할 수 있다.
다중셀 OFDM 통신 시스템을 갖는 셀룰러 통신 시스템의 환경에서, "주파수 재사용"은 셀 상호 간섭을 본질적으로 피하기 위하여 인접 셀들에서 다른 주파수 하위 대역의 할당을 지칭한다. 예를 들면, 여섯 개의 인접 셀들에 의하여 둘러싸인 셀은 상호 간섭을 피하기 위하여 일곱 개의 주파수 하위 대역들의 할당을 이용할 수 있다. 주파수 재사용 "1"은 인접 기지국들이 동일한 주파수 하위 대역에서 동작하고, 간섭하지 않는 동작을 위하여 다른 주파수 하위 대역들을 이용하지 않는 것을 의미한다. 주파수 분할 듀플렉스가 송신 및 수신을 위하여 이용된다고 가정하면(즉 다운링크 및 업링크가 다른 주파수 하위 대역을 이용한다), 기지국들은 일반적으로 계속하여 특정 할당된 공통 하위 대역에서 송신한다. 기지국의 송신기는 예를 들면 기지국과 이동국 사이의 초기 신호 획득 처리를 위한 반송파 오프셋 예측 을 편리하게 하기 위하여 파일럿 톤들의 주파수들을 위치시키기 위한 시스템 및 방법을 수용한다. 결과적으로, 이동국들은 다른 기지국으로부터 간섭 때문에 통신 성능에 있어서 저하 없이 목적 기지국과 더욱 용이하게 동기화할 수 있다.
이제 도 4를 참조하고, 묘사된 것은 본 발명의 원칙들에 따라 구성된 기지국 내에서 이용 가능한 송신기의 일 실시예의 블록도이다. 데이터 소스로부터의 비트 스트림은 기지국의 부호기(410)를 통하여 부호화 된다(복소수 평면 내의 '콘스탈레이션'의 점들로 맵핑된다). 복호기(410)는 데이터의 직렬-병렬 변환을 포함할 수 있다. 파일럿 톤 생성기(420)는 OFDM 통신 시스템 내의 이동국과 같은 수신기에 의한 이용을 위한 등간격의 톤들의 섭동(perturbation)인 파일럿 톤들의 위치들의 패턴으로 파일럿 톤들을 생성하고 인터리브(interleave)한다.
필수적으로, 전술된 바와 같이, 파일럿 톤들은 보조 반송파들이고, 어떠한 그러한 보조 반송파 상에서 변조된 값은 파일럿 심벌이다. 일반적으로 동일하게 배치된 보조 반송파들의 하위 세트는 파일럿 심벌들을 운반하기 위하여 할당된다. 각각의 보조 반송파는, 그것이 수신기에 알려진 심벌들을 운반하기 때문에, 주파수 영역에서 채널을 그로인해 샘플링할 것이다. 자연히, 이러한 채널 샘플링은 다중 안테나들 및 각각의 보조 반송파 상에서 채널 주파수 응답의 시간에 있어서 변화를 포착해야 한다. 나아가, 하나의 다중차원 파일럿 심벌로부터 야기하고 하나의 특정 파일럿 톤(또는 보조 반송파)을 조사하도록 되어있는 복소수 (파일럿) 심벌들은 어떠한 주기성에 따라, 다양한 송신 안테나들(예를 들면 열 방향으로) 및 뒤따르는 OFDM 심벌들로 할당된다. 이로 인해 각각의 송신 안테나에 대하여, 주파수 (보조 반송파들) 및 시간(OFDM 심벌들) 내의 그리드는 채널을 샘플링하기 위하여 생성된다. 상기 수신기가 각각의 안테나 상에서 (알려진 파일럿 심벌들에 기초하여) 파일럿 위치들에서 채널 값들을 예측하자마자, 이것은 (파일럿 톤들로서 할당된 것들뿐만 아니라) 모든 보조 반송파들에서 채널을 특징짓기 위하여 보간한다(interpolate).
도 4로 돌아오면, 부호화된 데이터 및 파일럿 톤들은 그 이후에 IFFT 모듈(430)을 통하여 샘플링 된 시간 영역 시퀀스로 변환된다. 싸이클릭 프리픽스는 펄스 모양 필터(450)에 앞선 심벌 상호 간섭을 본질적으로 피하는데 있어서 보조하기 위하여 포맷터(formatter, 440)를 통하여 추가된다.
결과적인 파형은 곱셈기(470)를 통하여 반송파 주파수 생성기(460)에 의하여 생성된 반송파 주파수 파형을 변조하고 결과적인 생성 파형은 대역 통과 필터(480)에 의하여 필터링 된다. 필터링 된 신호는 증폭기(미도시)에 의하여 증폭될 수 있고 송신되는 신호를 생성하기 위하여 안테나(490)로 연결된다. 파일럿 톤 생성기(420)가 IFFT 모듈(430)의 업스트림에 위치하는 것으로 보이지만, 파일럿 톤 생성기(420)는 특정 적용을 수용하기 위하여 송신기 내의 다른 위치들로 정해질 수 있다. 송신기가 신호를 부호화하고, 변조하고 송신하기 위한 단일 경로를 포함하는 동안, 다중 경로들이 복수의 사용자들을 수용하도록 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 복수의 송신 안테나들이 각각 그들 자신의 파일럿 톤 생성기를 가지면서, 이용될 수 있다. 설명의 간소를 위하여, 단일 송신 안테나가 묘사된다.
이제 도 5를 참조하면, 묘사된 것은 본 발명의 실시예들의 원칙들에 따라 구 성된 이동국 내에서 이용 가능한 수신기의 일 실시예의 블록도이다. 수신기에서, 송신된 신호는 안테나(510)를 통하여 수신되고(또한 이제 수신된 신호로서 지칭되고) 대역 통과 필터(520)에 의하여 필터링 된다. 검출 과정은 동기화 장치(synchronizer, 530)를 통하여 반송파 주파수 생성, 타이밍 및 동기화를 포함하고, 상기 동기화 장치(530)는 송신기에서 생성된 반송파 신호와 동기화 된 국지적 반송파 신호를 생성한다. 동기화 장치(530)는 본 기술분야에서 잘 이해되는 바와 같이 신호 타이밍 및 동기화를 위한 위상-고정 루프 또는 다른 기술을 포함할 수 있다. 국지적 반송파 신호 및 대역-통과 필터링 된 수신된 신호는 곱셈기(540)에 의하여 곱해질 수 있다. 싸이클릭 프리픽스는 검출된 신호로부터 디포맷터(550)를 통하여 제거 처리에서 제거될 수 있다. 결과는 도 4에 대하여 묘사된 바와 같은 시간 영역 시퀀스에 상응하는 샘플링 된 시간 영역 시퀀스이다.
고속 푸리에 변환(FFT)은 그 이후에 FFT 모듈(560)을 통하여 시간-영역 시퀀스 상에서 수행되고, 원래 송신된 데이터에 상응하는 복소수 평면 내의 점들의 시퀀스를 생성한다. 파일럿 톤들은 다음으로 데이터 선택기(570)에 의하여 이러한 시퀀스로부터 제거되고 남아있는 점들은 복호기(580)에 의하여 원래 송신된 데이터 시퀀스로 다시 맵핑되고(예를 들면, 복소수 점들을 이진 데이터로 다시 맵핑한다), 상기 복호기(580)는 병렬-직렬 데이터 변환을 또한 포함할 수 있다. 상기 데이터는 그 이후에 사용자에게 유익하도록 제공된다.
도 4에 대하여 설명되고 묘사된 송신기와 동일하게, 수신기는 설명을 위한 목적으로 제공되고 범용 컴퓨터들에서 또는 특수 목적의 집적 회로들에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 도 4 및 5의 송신기 및 수신기의 하위 시스템들은 높은 레벨에서, 그리고 OFDM 통신 시스템의 더 나은 이해를 위하여 묘사되었다. OFDM 통신 시스템들 및 관련 하위 시스템들에 대한 더욱 상세한 내용들을 위하여, 예를 들면 "Digital Communications", John G. Proakis 저, McGraw-Hill Companies 출판, 4판(2001)을 보라.
전술된 바와 같이, 직교 주파수 분할 다중을 이용하는 이동국을 위한 수신기와 같은 수신기를 허용하고, 신호 프레임(싸이클릭 프리픽스의 삽입 또한 갖는) 내에서 정보를 믿을만하게 수신하고 검출하기 위하여, 반송파 주파수 오프셋, 채널 이득 및 위상, 및 전체 타이밍과 같은 채널의 파라미터들을 아는 것이 바람직하고, 이들 모두는 일반적으로 전술된 이유들 때문에 수신기에서 알려지지 않고 변화한다. 미지의 채널 파라미터들에 대하여 보상하기 위하여, 기지국의 송신기는 이동국의 수신기로 송신되는 파일럿 톤들의 세트를 삽입한다. 필수적으로, 파일럿 톤들은 수신기를 위하여 '트레이닝 데이터'를 제공한다.
예시적인 기지국 및/또는 이동국
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이동국 및/또는 기지국으로서 동작할 수 있는 실체의 개략적인 블록도이다. 이동국 및/또는 기지국으로서 동작할 수 있는 실체는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하기 위한 다양한 수단을 포함하고, 여기서 더욱 구체적으로 보이고 묘사되는 것들을 포함한다. 그러나 하나 또는 그 이상의 실체들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 하나 또는 그 이상의 유사한 기능들을 수행하기 위한 대체 적인 수단을 포함할 수 있음이 인지되어야 한다. 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 실체들은 하나 또는 그 이상의 로직 요소들을 포함하는 집적 회로 어셈블리 또는 집적 회로 완제품 또는 상기 실체 또는 더욱 구체적으로, 예를 들면, 상기 실체의 처리부(40)와의 통신에 있어서 다른 것을 포함할 수 있다. 보인 바와 같이, 이동국 및/또는 기지국으로서 동작할 수 있는 실체는 상기 실체의 다양한 기능들을 수행하거나 제어하기 위해, 메모리(42)에 연결된 처리부(40)와 같은 수단을 일반적으로 포함할 수 있다. 상기 메모리는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 일반적으로 콘텐츠, 데이터 또는 유사한 것을 저장한다. 예를 들면, 상기 메모리는 일반적으로 상기 실체로부터 송신되는 그리고/또는 상기 실체에 의하여 수신된 콘텐츠를 저장한다. 또한 예를 들면, 상기 메모리는 일반적으로 상기 프로세서가 본 발명의 실시예들에 따라 상기 실체의 동작과 관련된 단계들을 수행하기 위한 소프트웨어 어플리케이션들, 명령어들 또는 유사한 것을 저장한다.
상기 메모리(42)에 더하여, 상기 프로세서(40)는 또한 데이터, 콘텐츠 또는 유사한 것을 디스플레이, 송신 및/또는 수신하기 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 다른 수단에 연결될 수 있다. 이러한 점에 있어서, 상기 인터페이스(들)는 적어도 하나의 통신 인터페이스(44) 또는 데이터, 콘텐츠 또는 유사한 것을 송신 및/또는 수신하기 위한 다른 수단들, 및 디스플레이(46) 및/또는 사용자 입력 인터페이스(48)를 포함할 수 있는 적어도 하나의 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 사용자 인터페이스는, 차례로, 키패드, 터치 디스플레이, 조이스틱 또는 다른 입력 장치와 같이, 상기 실체가 사용자로부터 데이터를 수신하는 것을 허용하는 여 러 개의 장치들 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
이제 도 7을 참조하고, 이는 본 발명의 실시예들로부터 유익할 것인 이동국의 한 유형을 묘사한다. 그러나 설명되고 이후에 묘사될 이동국은 본 발명에 의해 유익한 이동국의 한 유형을 단지 묘사할 뿐이고 그러므로 본 발명의 범위를 제한하지 않을 것임을 인지해야 한다. 이동국의 몇몇 실시예들이 설명되고 이후에 예시적인 목적으로 묘사될 것이고, 동시에 개인 휴대용 정보 단말기(PDA, personal digital assistant), 종이, 랩톱 컴퓨터 및 다른 유형의 전자 시스템들과 같은, 이동국들의 다른 유형들이 용이하게 본 발명의 실시예들을 채용할 수 있다.
상기 이동국은 여기서 더욱 구체적으로 보이고 묘사된 것들을 포함하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하기 위한 다양한 수단들을 포함한다. 그러나 상기 이동국은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 하나 또는 그 이상의 유사한 기능들을 수행하기 위한 대체 수단을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱 구체적으로, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이동국은 안테나(12), 송신기(204), 수신기(206), 및 처리 장치(208)와 같은 수단으로서, 예를 들면 송신기(204)로 신호를 제공하고 수신기(206)로부터 신호를 수신하는 처리부, 제어부 또는 유사한 것을 포함한다. 추가적인 예시로서, 이동국은 하나 또는 그 이상의 로직 요소들을 포함하는 집적 회로 어셈블리 또는 집적 회로 완제품 또는 이동국과 통신에 있어서 다른 것 또는 더욱 구체적으로, 예를 들면 이동국의 처리 장치(208)를 포함할 수 있다. 송신기(204)로 제공되고 수신기(206)로부터 수신되는 신호들은 적용 가능한 셀룰러 시스템의 공중 인터페이스 표준에 따른 시그널링 정보 및 또한 사용자 발언 및/또는 사용자 생성 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 점에서, 이동국은 하나 또는 이상의 공중 인터페이스 표준들, 통신 프로토콜들, 변조 유형들, 및 접속 유형들과 동작하는 것이 가능할 수 있다. 더욱 구체적으로, 이동국은 수개의 2세대(2G), 2.5G 및/또는 3세대(3G) 통신 프로토콜들 또는 유사한 것들 중 어떠한 것에 따라 동작하는 것이 가능할 수 있다. 나아가, 예를 들면 이동국은 블루투스(Bluetooth), IEEE 802.11 WLAN(또는 Wi-Fi®), IEEE 802.16 WiMAX, 초광대역(UWB, ultra wideband), 및 유사한 것을 포함하는 여러 개의 다른 무선 네트워크 기술들 중 어느 것에 따라 동작하는 것이 가능할 수 있다.
처리부, 제어부 또는 다른 연산 장치와 같은 처리 장치(208)는 이동국의 비디오, 오디오, 및 로직 기능을 구현하기 위하여 요구되는 회로단을 포함하고 여기서 논의되는 기능을 구현하기 위하여 어플리케이션 프로그램들을 실행하는 것이 가능함이 이해된다. 예를 들면, 처리 장치는 디지털 신호 처리부 장치, 마이크로프로세서 장치, 및 다양한 아날로그 디지털 변환기, 디지털 아날로그 변환기, 및 다른 지원 회로들로 구성될 수 있다. 이동 장치의 제어 및 신호 처리 기능들은 그들의 각각의 능력들에 따라 이러한 장치들 사이에 할당된다. 처리 장치(208)는 그러므로 또한 변조 및 전송에 앞서 메시지 및 데이터를 복잡하게(convolutionally) 부호화하고 인터리브하는 기능을 포함한다. 처리 장치는 내부 음성 부호기(VC, 208A)를 추가적으로 포함할 수 있고 내부 데이터 모뎀(DM, 208B)을 포함할 수 있다. 나아 가, 처리 장치(208)는 하나 또는 그 이상의 소프트웨어 어플리케이션들을 동작하는 기능을 포함할 수 있고, 이는 메모리 내에 저장될 수 있다. 예를 들면, 제어부는 전통적인 웹 브라우저와 같은 연결성 프로그램을 동작하는 것이 가능할 수 있다. 연결성 프로그램은 이 경우 이동국이 예를 들면 HTTP 및/또는 무선 어플리케이션 프로토콜(WAP, Wireless Application Protocol)에 따른 것과 같은 웹 콘텐츠를 송신하고 수신하는 것을 허용할 수 있다.
이동국은 예를 들면 전통적인 이어폰 또는 스피커(210), 신호기(212), 마이크로폰(214), 디스플레이(216)를 포함하는 사용자 인터페이스와 같은 수단을 또한 포함할 수 있고, 이들 모두는 제어부(208)에 연결된다. 이동 장치가 데이터를 수신하는 것을 허용하는 사용자 입력 인터페이스는 키패드(218), 터치 디스플레이(미도시), 마이크로폰(214), 또는 다른 입력 장치와 같은, 이동 장치가 데이터를 수신하는 것을 허용하는 수개의 장치들 중 어느 것이라도 포함할 수 있다. 키패드를 포함하는 실시예들에서, 키패드는 전통적인 숫자(0-9) 및 관련키들(#, *), 및 이동국을 운영하기 위하여 이용되는 다른 키들을 포함할 수 있고, 알파뉴메릭(alphanumeric) 키들의 전체 세트 및 알파뉴메릭 키들의 전체 세트를 제공하도록 활성화될 수 있는 키들의 세트를 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 이동국은 이동국을 운영하기 위하여 요구되는, 그리고 감지 가능한 출력으로서 기계적인 진동을 선택적으로 제공하는 다양한 회로들에 전력을 공급하기 위하여, 진동 배터리 팩과 같은, 배터리를 포함할 수 있다.
이동국은 예를 들면 가입자 식별 모듈(SIM, 220), 탈착 가능한 사용자 식별 모듈(R-UIM, 미도시), 또는 유사한 것을 포함하는 메모리와 같은 수단을 또한 포함할 수 있고, 이는 일반적으로 이동국 가입자에 관련된 정보 요소들을 저장한다. SIM에 추가하여, 이동 장치는 다른 메모리를 포함할 수 있다. 이러한 점에서, 이동국은 휘발성 메모리(222), 및 다른 비휘발성 메모리(224)를 포함할 수 있고, 이는 임베디드 될 수 있고 그리고/또는 탈착 가능할 수 있다. 예를 들면, 다른 비휘발성 메모리는 임베디드 된 또는 탈착 가능한 멀티미디어 메모리 카드(MMC), Sony Corporation에 의해 제작된 것과 같은 메모리 스틱(Memory Stick), EEPROM, 플레쉬 메모리, 하드디스크, 또는 유사한 것일 수 있다. 메모리는 이동국의 기능들을 구현하기 위하여 이동 장치에 의하여 이용되는 많은 조각의 또는 많은 양의 정보 및 데이터 중 어느 것이라도 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리는 이동 장치를 유일하게 식별할 수 있는, 국제 이동 단말기 식별 번호(IMSI, international mobile subscriber identification) 코드, 이동 장치 집적 서비스 디지털 네트워크(MSISDN, mobile device integrated services digital network) 코드, 또는 유사한 것과 같은 식별자를 저장할 수 있다. 메모리는 또한 콘텐츠를 저장할 수 있다. 메모리는 예를 들면, 어플리케이션 및 다른 컴퓨터 프로그램들을 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 저장할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 메모리는 이동국이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 배치된 파일럿 심벌들을 포함하여 송신되는 신호들을 수신하는 것을 가능하게 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 저장할 수 있다.
이동국이 이동 전화를 포함하는 것으로서 설명되고 묘사되는 동안, 이동 전 화들은 단지 본 발명으로부터 이득을 얻는 이동국의 한 유형을 설명하는 것이고, 그러므로 본 발명의 범위가 제한되도록 취해지지 말아야 함이 인지되어야 한다. 이동국의 몇몇 실시예들이 예시를 위한 목적을 위하여 설명되고 묘사되는 동안, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 종이, 랩톱 컴퓨터, 타블렛, 및 이동, 무선 장치들과 같은, 이동국들의 다른 유형들, 및 고정된 유선 장치들 모두를 포함하는 전자 시스템들의 다른 유형들이 용이하게 본 발명의 실시예들을 채택할 수 있다.
파일럿 심벌 배치를 위한 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션들의 이용
전술된 바와 같이, 파일럿 심벌들의 배치는 송신되는 신호들의 오버헤드를 증가시킨다. 이러한 오버헤드는 주파수 및 시간 영역 내에서 파일럿 심벌들을 배치시킴에 의하여 어떠한 크기로 감소될 수 있다. 그러므로 파일럿 심벌들은 다중차원 파일럿 점들의 세트들을 각각 갖는 다중차원 파일럿 심벌들로서 보일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들은 일반화된 직교 설계들의 식별 가능한 확장으로부터 기인하는 구조를 갖는 다중차원 콘스탈레이션들로부터 파일럿 심벌들을 구성함에 의하여 다중반송파 MIMO 시스템 내의 이러한 다중차원 파일럿 점들을 배치하는 것을 제안한다. 이는, 다른 것들 중에서, 다중차원 콘스탈레이션이 페이딩 채널에 본질적인 곱의 왜곡에도 불구하고 보존될 수 있는 대칭성을 갖는 것을 가능하게 한다(즉, 콘스탈레이션으로서 그 모양이 플랫, 블록 페이딩 채널에서 보존되는 것).
직교 다중차원 콘스탈레이션들의 모양이 플랫 페이딩 채널들에 탄력적인 것이 입증되어 왔다. (H. Schulze, "Geometrical Properties of Orthogonal Space-Time Codes," IEEE Commun. Letters, vol. 7, pp 64-66, Jan. 2003; 또한, M. Gharavi-Alkhansari and A.B. Gershman, "Constellation Space Invariance of Orthogonal Space-Time Block Codes," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 51, pp. 331-334, Jan. 2005 참조). 이는 주로 그러한 설계들이 어떠한 콘스탈레이션 점이 기본 행렬들의 선형 조합으로서 표현되는 것을 허용한다는 사실 때문이다. 그러므로 주파수-시간 그리드에서 파일럿 심벌들의 배치에 대한 직교 다중차원 콘스탈레이션을 이용하는 것은 파일럿 심벌 식별 가능성을 제공한다. 다시 말하면, 다중차원 파일럿 점들이 서로로부터의 특정 유클리드 거리에서 배치되는 경우, 이러한 거리들은 다중차원 콘스탈레이션이 비이상적인 통신 채널 상으로 송신되더라도 변화하지 않을 것이다. 그러므로 점들은 서로로부터 식별가능하기에 충분한 거리에서 있을 것이다.
이러한 직교 콘스탈레이션들은 그들의 모양 불변성 속성을 잃지 않고 확장될 수 있음이 보여 왔다(즉, 콘스탈레이션을 정의하는 콘스탈레이션 점들의 수가 증가될 수 있다). (미국 출원 No. 11/112,270, Method and Apparatus for Constructing MIMO Constellations that Preserve Their Geometric Shape in Fading Channels, 및 IEEE Trans. Inform. Theory에 채택된 D. M. Ionescu and Z. Yan, "Fading Resilient Super-Orthogonal Space-Time Signal Sets: Can Good Constellations Survive in Fading,"을 참조. http://arxiv.org/abs/cs.IT/0505049 에서 이용 가능하고,(이하 '"Ionescu 등") 이들 각각의 내용은 그들 전체로 여기에서 참조로서 통합된다). 콘스탈레이션 점들의 수가 증가함에 의하여, 복수의 안테나들 및 관련 코히어런트 대역폭을 포괄하기 위한 증가된 수의 파일럿 점들이 성취될 수 있다.
그러므로 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌들을 구성함에 의하여 충분한 수의 파일럿 심벌들이 MIMO 구성을 정의하는 다중 송신-수신 안테나 쌍에 모든 분석 가능한 경로를 평가하기 위하여 추가될 수 있고, 확장된 콘스탈레이션의 모양이 플랫-페이딩에 대하여 불변이기 때문에, 파일럿 심벌들은 채널 예측에 있어서 식별 가능할 것이다.
추가적으로, 일반화된 직교 설계로부터 획득된 그러한 콘스탈레이션들은 다중차원 격자 구조를 갖고 초구 상에 있다. 예를 들면, 만약 두개의 송신 안테나들이 있다면, 32개의 점들의 8차원 확장 콘스탈레이션은
Figure 112009077459881-PAT00001
격자(두개의 4차원 체커보드(checkerboard) 격자들의 직접 합)의 제2 껍질이다. 전술된 바와 같이, 파일럿 심벌들은 일정한 놈을 갖는 것이 바람직하고, 이는 심벌들이 초구 상에 있을 때 보장된다. 이는 유효한 파일럿 심벌들(즉, 다중차원 점들) 사이의 훌륭한 상대적인 배치를 보장하는 것을 도와준다.
초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍
푸리에 변환의 기본 특성에 의하여, (라디안) 주파수 반송파 오프셋(
Figure 112009077459881-PAT00002
)은 (푸리에 변환 이후에)
Figure 112009077459881-PAT00003
만큼 모든 보조 반송파 주파수들의 주파수 영역으로 쉬프트하여 송신한다. (검색 범위 내로부터의) 반송파 오프셋 정정 값들이 시간 영역에서 적용됨에 따라, 그러한 호스트 파일럿들의 모든 반송파들의 주파수들은 동일한 크기만큼 쉬프트 된다. 어떠한 점에서, 파일럿 심벌들의 기대 지원 세트를 형 성하는 점들의 불연속 세트는 (이동국이 획득하고 고정하기 위한 시도로 청취하는) 의도된 기지국(BS)으로부터 수신된 신호 내의 파일럿들의 배치에 정확하게 부합할 것이다. (반송파 오프셋(
Figure 112009077459881-PAT00004
)에 상응하는) 그러한 이벤트는 모든 후보 BS로부터 검출되고 구별되는(아래 논의됨) 것이 필요하다. 심벌 타이밍 오프셋(
Figure 112009077459881-PAT00005
)의 존재를
Figure 112009077459881-PAT00006
에 의하여 주파수 영역에서 곱셈으로 해석하는 것을 인지하라; 이러한 스테이지에서 모든 처리는 비-코히어런트일 것이기 때문에 -즉, 오직 진폭들만이 관련 있기 때문에- 이는 반송파 동기화 알고리즘(
Figure 112009077459881-PAT00007
과 같은 것, 아래 참조)에 영향을 미치지 않는다.
뒤따르는 잠재적인 문제는, 비록 이웃 BS에서 파일럿 지원 점들 사이의 상대적인 싸이클릭 쉬프트가 행해지다 하더라도, 동일하게 배치된 파일럿들을 갖는 시나리오에서 특히 문제된다(예를 들면 Laroia 등 참조). 몇몇 후보 BS들에서 동일하게 배치된 파일럿 심벌들을 위한 지원 세트를 형성하는 점들의 비연속적인 세트가, 싸이클릭 쉬프트까지, 의도된 BS로부터 수신된 신호에서 파일럿의 배치를 매치시키는 것이 가능하다. 만약 그것이 발생하면, 그 경우 두개 또는 그 이상의 반송파 오프셋 정정 값들이 그러한 BS들의 파일럿 지원 그리드가 (이동국이 동기화하려고 시도하고 있는) 의도된 BS로부터 신호 내의 파일럿들의 배치를 매치시키도록 야기할 것이다. 그러한 경우에서, 메커니즘은 의도된 BS 상으로 고정시키는데 있어서 이동국을 보조하고, 싸이클릭 쉬프트 된 (동일하게 배치된) 파일럿들을 갖는 BS들을 식 별하고 배제하는 것을 돕는 것이 요구된다. 만약 그러한 메커니즘이 없다면, 그 경우 대안은 (모든 BS들로부터의) 각각의 프레임들을 실질적으로 복호화하고, 다음으로 각각의 BS ID들을 식별하는 것 등이다. 그러나 이는 시간, 지연, 및 비효율성을 증가시킨다.
이러한 문제에 대한 한 해결책은 2005년 5월 26일에 출원된 미국가출원 No. 60/685,034 System and Method for Selecting Pilot Tone Positions in Communication System에 관련하여 연구되었고, 그 내용들은 그들 전체로 여기에서 참조로서 통합된다. 이러한 출원에서 제공되는 한 해결책에 따르면, 이웃 BS들로부터의 파일럿 지원 그리드들은, 서로에 대하여 싸이클릭 쉬프트되는 것에 추가하여, 단순하게, 그리고 의도적으로 왜곡되고, 그러므로 희망하지 않는 BS의 파일럿 배치에 매치되지 않도록 원하는 파일럿 배치의 어떠한 싸이클릭 쉬프트를 보호한다. 이러한 해결책의 한 단점은 동일하지 않게 배치된 파일럿들(이러한 접근의 결과)이 차선책이라는 사실이다(H. Minn and N. Al-Dhahir, "Optimal Training Signals for MIMO OFDM Channel Estimation," Globecom 2004, pp. 219-224 참조). 그러나 손해는 수용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍 획득에 대한 질적으로 다른 해결책을 제안한다. 전술된 바와 같이, 파일럿 심벌들은 다중차원 점들이다. 다시 말하면, 만약 N개의 송신 안테나들이 있다면, 보조반송파(
Figure 112009077459881-PAT00008
)에서, 주파수 영역에서 주파수 선택적인 MIMO 채널을 조사하는데(즉 샘플링) 의미 있는 파일럿 심벌은 2 x 2 복소수 행렬일 수 있고, 그 열 및 행들은 각각 송 신 안테나들 및 시간대들과 관련된다. 여기서, 시간대는 하나의 OFDM 심벌 구간에 상응한다. 일반적으로, 전술된 바와 같이, 파일럿 심벌들은 일반화된 직교 설계의 식별 가능한 콘스탈레이션 확장으로부터의 것이다. 파일럿 심벌과 관련된 다중차원 점은 K x T 행렬이다(Ionescu 등 참조). 아래첨자 i는 i번째 (다중차원) 파일럿 심벌을 지칭한다. 추가적으로, 실수 벡터
Figure 112009077459881-PAT00009
로
Figure 112009077459881-PAT00010
을 맵핑하는 일반적인 균등(isometry)등 이용된다. i번째 파일럿 심벌에 적합한 모든 채널 이용 동안에 관찰되는 벡터는
Figure 112009077459881-PAT00011
으로서 수신 관계식을 재작성하기 위하여 (위의 균등성에 의하여) 실수 벡터로 배열될 수 있고, 여기서 G는 직교 행렬, n은 잡음 및 간섭 항목을 나타내고, 이는 간결함을 위하여 생략될 수 있다(파일럿 심벌들은 높은 신호 대 잡음 비(SNR)를 갖는다). (Ionescu 등, Sec. Ⅱ.C 참조) 추가적으로,
Figure 112009077459881-PAT00012
는 송신 안테나로부터 임의의 수신 안테나로의 플랫 페이딩 계수의 Nx1 채널 벡터이다. 나아가
Figure 112009077459881-PAT00013
는 파일럿 심벌에 의해 지원되는 시간대에 걸쳐 일정하다.
초기 획득 및 동기화 동안의 처리는 물론 비-코히어런트이다. 우선, 수신기는 각각의 반송파 오프셋 정정 값에 대해
Figure 112009077459881-PAT00014
을 계산해야 하고 (이것이 반송파 오프셋에 대하여 기대 파일럿 위치를 보상할 때), 여기서
Figure 112009077459881-PAT00015
이다. 바람직하게, 파일럿 심벌들은 초구 상에 있고, 이는
Figure 112009077459881-PAT00016
및
Figure 112009077459881-PAT00017
을 보장한다.
알려진 파일럿 위치들에서의 모든 관찰에서 에너지를 모으는 것은 (바른 반송파 오프셋 정정 값에 대하여) 모든 벡터들
Figure 112009077459881-PAT00018
에서 채널 에너지들을 결합하는 변화를 야기한다. 결과값은 카이 제곱(chi-squared) 분포를 따르고, 보상된 반송파 오프셋이 싸이클릭 쉬프트까지 동일한 파일럿 배치를 갖는 BS에 상응함을 시그널링 하는 피크 에너지를 야기한다. 만약 오직 하나의 전체적인 최대값 만이 기대 범위로부터 반송파 오프셋 정정값을 적용하는 동안 발견되었다면, 그 경우 바른 BS가 식별되고 동기화된다. 마지막 스테이지는 OFDM 심벌 타이밍 획득일 것이다.
그러나 몇몇의 후보 BS들에서 동일하게 배치된 파일럿 심벌들을 위한 지원 세트를 형성하는 점들의 불연속적인 세트가, 싸이클릭 쉬프트까지, 의도된 BS로부터 수신된 신호 내의 파일럿들의 배치를 바르게 매치하는 것이 가능하고, 전술한 것을 보라. 그러한 경우에 명확한 일반적인 최대값은 발견되지 않을 것이지만, 오히려 몇몇의 가까운 최대값들이 관찰될 것이다.
파일럿 심벌들에 존재하는 구조 때문에, 이러한 모호함은 두 번째 스테이지에서 해결될 수 있고, 여기서 상기 알고리즘은 모든 유효한
Figure 112009077459881-PAT00019
에 대하여,
Figure 112009077459881-PAT00020
을 연산해야 하고, 부등호는 Cauchy-Schwartz에 의하고, 등호는 오직
Figure 112009077459881-PAT00021
인 경우에만 성취된다. 모든 알려진 파일럿 심벌 위치들에 걸쳐 더하는 것은 수신기가 주파수 영역에서 싸이클릭 쉬프트까지 이상적인 파일럿 심벌 배치를 갖는 BS들 중에서 구별하는 것을 허용할 것이 고, 이로 인해 모호함을 해결한다.
앞선 논의는 더욱 정확한 증명의 간략한 설명임을 주의하라. 실제에서는, 전술된 바와 같은 그리고 Ionescu 등에서의 행렬 G는 채널의 효과 및 각각의
Figure 112009077459881-PAT00022
벡터의 요소들과 관련된 기본 행렬들을 함께 합친다. 오직 채널에 의존하는 행렬 및 오직 (수신기에 알려진) 기본 행렬들에 의존하는 것 사이에 곱으로서 G를 표현함에 의하여 채널의 분포 및 기본 행렬들을 각각 분리하는 것이 가능하다. 그러나 필수적인 부분은 Cauch-Schwartz 부등식이, 비-코히어런트(noncoherent) 처리의 전형인, 직접 놈을 연산한 후에, 위와 같이 야기될 수 있다는 사실이다.
(다중차원) 파일럿 심벌들을 야기하는 벡터들
Figure 112009077459881-PAT00023
가 Hadamard(복소수 버전을 포함한다)와 같은 직교 시퀀스일 수 있고, 이는 직교성을 보장할 것임을 주의하라. 또한 테스트 된
Figure 112009077459881-PAT00024
에 상응하도록
Figure 112009077459881-PAT00025
내의 영이 아닌 값들을 배열하는 것이 가능하다 (Ionescu 등 참조).
이는 주파수 영역에서 싸이클릭 쉬프트까지 이상적인 파일럿 심벌 배치를 갖는 BS들 사이의 모호함을 해결하기 위한 방법에 필수적인 것이다 (예를 들면, Laroia 등 참조).
매우 제한된 수의 경우들에서, 두 번째 스테이지 이후에 명확하게 해결되지 않은 모든 BS들의 메시지들을 복호화하는 옵션을 허용하는 것이 가능하다. 이는, 오류 경고의 가능성이 매우 낮기 때문에, 거의 필요하지 않을 것이다.
결국, 파일럿 심벌들의 차원이 더 높아질수록 스칼라 곱
Figure 112009077459881-PAT00026
은 더 낮아지 고, 이는, 만일 사실이라면, 점들이 만약 통합하는 공간의 차원이 더 높다면 초구 상에서 더욱 효과적으로 떨어져서 배치될 수 있기 때문에, BS 모호함을 더 잘 해결하도록 도울 것이다.
앞선 추측의 물리적인 해석은 대각 행렬 형태의
Figure 112009077459881-PAT00027
을 갖는 파일럿 심벌들에 의존하는 것이 덜 효과적이라는 것이다(N = 2 송신 안테나들을 가정한다). 명확하게, 이러한 형태의 파일럿은 모두 영이 아닌 엔트리를 갖는 것보다 더 작은 차원을 갖는다.
증명을 위하여, n 차원의 초구 상의 두 점
Figure 112009077459881-PAT00028
및
Figure 112009077459881-PAT00029
을 고려하자. 구의 중심, O와 함께, 상기 두 점들은 n차원 공간에서 2차원 삼각형을 형성한다. 두 점들은 벡터들
Figure 112009077459881-PAT00030
로서 보일 수 있다. Cauchy-Schwartz 부등식은
Figure 112009077459881-PAT00031
을 포함한다. 왼편은
Figure 112009077459881-PAT00032
일 때 사라지고, 이러한 경우 스칼라 곱이 사라짐을 인지하라. 그로인해,
Figure 112009077459881-PAT00033
을 감소시키는 것은, 직교성이 유지되지 않을 때, 획득 가능한 상한 (최대값)
Figure 112009077459881-PAT00034
을 낮추는 것이 반드시 필요하다. 그러나 변
Figure 112009077459881-PAT00035
의 길이는, 즉 유클리드 길이
Figure 112009077459881-PAT00036
는
Figure 112009077459881-PAT00037
을 확인하고, 여기서 θ는 각
Figure 112009077459881-PAT00038
이다. 다음으로,
Figure 112009077459881-PAT00039
(초구 상의 점들)인 사실을 고려하면,
Figure 112009077459881-PAT00040
가 아니라면
Figure 112009077459881-PAT00041
로 귀결된다. 이로 인해, 직교성이 없이
Figure 112009077459881-PAT00042
을 낮추는 것은 유클리드 길이
Figure 112009077459881-PAT00043
를 증가시키는 것이 필요하다. 주어진 수의 점들은 초구의 차원이 더 높을 때 초구의 표면상에서 서로로부터 더 멀리 떨어져서 위치될 수 있음이 잘 알려져 있다.
이는
Figure 112009077459881-PAT00044
을 낮추기 위하여 파일럿 심벌들의 차원이 가능한 높아야 한다는 사실의 증명을 완성하고, 이는 차례로 대각 행렬 형태의 파일럿들이 덜 효과적임을 의미한다. 상기 추측은 보조정리로서 이제 말해질 수 있다.
다른 의문점은 전술된 바와 같은 구조를 갖기 보다는, 임의의 단일의 행렬들일 수 있는지 여부이다(즉, 일반화된 직교 설계의 식별 가능한 콘스탈레이션 확장으로부터 야기된 것). 다시 말하면, 보조 반송파
Figure 112009077459881-PAT00045
(모든 송신 안테나들)에서 채널 계수를 평가하기 위한 다중차원 파일럿 심벌을 형성하는 복소수 값들(각각의 안테나들 및 OFDM 심벌 구간들에 상응한다)이 단순하게 단일 행렬을 형성할 수 있는가?
아래 보이는 바와 같이, 단일의 것은 충분하지 않다. 실제로, 다중차원 파일럿 심벌들이 단일 행렬들
Figure 112009077459881-PAT00046
보다 더 많은 것이 없다고 가정하자. 다음으로
Figure 112009077459881-PAT00047
이고 오직 비-코히어런트 처리만이
Figure 112009077459881-PAT00048
을 구할 것이다- 예를 들면,
Figure 112009077459881-PAT00049
상으로 검색하거나, 또는 제곱된 진폭들의 합으로서
Figure 112009077459881-PAT00050
을 직접 계산함에 의한다. 그러나
Figure 112009077459881-PAT00051
이고(단일 행렬들이 놈을 보존하기 때문에), 그 로인해 채널 에너지들을 결합하는 것은 항상
Figure 112009077459881-PAT00052
에 관계없이 채널 에너지 최대값을 야기한다. 이는 결국 모호함으로 귀결된다. 파일럿 심벌들은 모호함을 해결하는데 있어서 도움 될 수 없고, 해결책은 오직 다양한 반송파 오프셋 정정 값들의 적용 동안에 최대값을 생성한 모든 BS들의 메시지를 실제로 실행하고 복호화하는 것이다. 다시 말하면, (만약 몇몇의 BS들이 Laroia 등과 같이, 주파수 영역에서 싸이클릭 쉬프트에 이르기 까지 이상적인 파일럿 배치를 찾는 다면) 단일 파일럿 행렬들은 의도된 BS와 반송파 동기화를 보조하는데 있어서 충분하지 않다.
결론:
그러므로 일반적으로, 본 발명의 예시적인 실시예들은 다중반송파 MIMO 시스템에서 파일럿 심벌들을 배치하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 특히, 한 예시적인 실시예에서, 이는 그 구조가 일반화된 직교 설계들의 식별 가능한 확장으로부터 야기되는 다중차원 점들의 세트들을 이용하는 것을 포함한다. 다중차원 점들의 이러한 세트들은 결국 OFDM MIMO 시스템, 송신 안테나들, 및 OFDM 심벌들의 다양한 보조 반송파들 상에서 플랫 페이딩 처리들을 샘플링하기 위하여 이용될 수 있는 이차원 주파수-시간 파일럿 심벌 그리드 상에서 파일럿 심벌들을 형성하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 후보 기지국들 사이에 구별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 파일럿 정보를 이용하는 방법 및 장치들을 추가적으로 제공한다.
앞선 설명들에 기초하여, 첨부된 도면 그림들의 관점에서 읽음으로써, 본 발 명의 어떠한 예시들이 다중반송파 MIMO 시스템 내의 파일럿들을 배치하는 방법에 관련됨이 명백할 것이다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 (1) 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션들을 확장하는 단계; 및 (2) 다중반송파 MIMO 시스템에서 파일럿 심벌들을 배치하기 위하여 확장되고 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션들의 다중차원 점들의 세트들을 이용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 어떠한 예들은 후보 기지국들 사이에 식별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 파일럿 정보를 이용하는 방법에 더욱 관련된다. 한 예시적인 실시예에서 상기 방법은, 송신기 측에서: (1) 일반화된 직교 설계로부터 시작하는 다중차원 파일럿 심벌들의 세트를 구성하는 단계; (2) 그것을 확장하는 단계; (3) 파일럿 톤(보조 반송파)으로 각각의 다중차원 심벌(행렬)을 할당하는 단계; 및 (4) 다양한 OFDM 심벌들 동안에, 다양한 안테나들로부터 상기 보조반송파 상의 상기 행렬 요소들을 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 수신기 측에서, 상기 방법은 알려진
Figure 112009077459881-PAT00053
벡터들과 상관 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 어떠한 엇갈림(staggering)도 상응하는 구형의 (안테나) 그리고 임시의 (OFDM 심벌) 그리드 상에서 파일럿 심벌의 배치에 있어서 필요하지 않다.
본 발명의 어떠한 예들은 다중반송파 MIMO 시스템 내의 파일럿 심벌들을 배치하기 위한 시스템에 관련되고, 상기 시스템은 하나 또는 그 이상의 이동국과 통신에 있어서 하나 또는 그 이상의 기지국들을 포함할 수 있고, 상기 기지국들은 상기 각각의 이동국들로 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 포함하는 데이터를 송 신한다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 기지국은 상기 파일럿 심벌들의 배치를 위한 확장되고 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 야기된 구조를 갖는 다중차원 콘스탈레이션 점들의 세트들을 이용하는 것이 가능한 송신기를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 상기 이동국들은 상기 기지국들로부터 데이터를 수신하기 위한 각각의 수신기들을 포함하고, 상기 데이터는 상기 확장되고 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션을 이용하여 배치된 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 포함한다.
본 발명의 다른 예는 다중반송파 MIMO 시스템 내에서 파일럿 심벌들을 배치하는 것이 가능한 기지국에 관련된다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 기지국은 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션들을 확장하기 위한 수단, 및 상기 다중반송파 MIMO 시스템 내에서 파일럿 심벌들을 배치하기 위하여 상기 확장되고 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션들의 다중차원 점들의 세트들을 이용하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 예들은 다중반송파 MIMO 시스템 내에서 파일럿 심벌들을 배치하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관련된다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 거기에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드 부분들을 갖는 적어도 하나의 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드 부분들은 예를 들면, 일반화된 직교 다중차원 콘스탈레이션들을 확장하기 위한 제1 실행 가능한 부분; 및 상기 다중반송파 MIMO 시스템 내에서 파일럿 심벌들을 배치하기 위하여 상기 확장되고 일반화된 직교 다중차원 콘스 탈레이션들의 다중차원 점들의 세트들을 이용하기 위한 제2 실시 가능한 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 예들은 후보 기지국들 사이에 식별하는 동안 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 파일럿 정보를 이용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 더 관련된다. 한 예시적인 실시예에서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 거기에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드 부분들을 갖는 적어도 하나의 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체를 포함한다.
전술된 바와 같이 그리고 본 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 인지되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 시스템, 방법, 이동 단말 장치 또는 다른 장치들, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 전체적으로 하드웨어를 포함하는, 전체적으로 소프트웨어를 포함하는, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 어떠한 조합을 포함하는 다양한 수단으로 구성될 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 실시예들은 상기 저장 매체에 구현된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 명령어들(예를 들면, 컴퓨터 소프트웨어)을 갖는 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체 상의 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 어떠한 적절한 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체는 하드디스크, CD-ROM, 광학 저장 장치, 또는 자기 저장 장치를 포함하여 이용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 방법들, 장치들(즉, 시스템들) 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 블록도들 및 흐름도를 참조하여 앞서 설명되었다. 블록도들 및 흐름도 설명들의 각각의 블록, 및 블록도들 및 흐름도 설명들 내의 블록들의 결합들 은 각각 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 다양한 수단에 의하여 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 머신을 생성하기 위하여 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치들 상에서 로드될 수 있고, 이는 상기 컴퓨터 또는 프로그램 가능한 데이터 처리 장치들 상에서 실행하는 명령어들이 상기 흐름도 블록 또는 블록들 내에서 특정되는 기능들을 실현하기 위한 수단을 생성하도록 한다.
이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치를 특정 방식으로 기능하도록 조종할 수 있는 컴퓨터로 판독 가능한 메모리 내에 저장될 수 있고, 상기 컴퓨터로 판독 가능한 메모리에 저장된 명령어들이 상기 흐름도 블록 또는 블록들 내에 특정된 기능들을 실현하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들을 포함하는 제조 품목을 생성하도록 한다. 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 동작 단계들의 시리즈가 컴퓨터로 구현된 처리를 생성하기 위하여 컴퓨터 또는 다른 컴퓨터로 프로그램 가능한 장치 상에서 수행되도록 야기하는 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 상으로 로드될 수 있고, 이로 인해 상기 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 장치 상에서 실행하는 명령어들이 상기 흐름도 블록 또는 블록들 내에 특정된 기능들을 실현하기 위한 단계들을 제공하도록 한다.
따라서 상기 블록도들 및 상기 흐름도 설명들의 블록들은 상기 특정된 기능들을 수행하기 위한 수단들의 조합, 상기 특정된 기능들을 수행하기 위한 단계들의 조합 및 상기 특정된 기능들을 수행하기 위한 프로그램 명령어 수단들을 지원한다. 또한 상기 블록도들 및 흐름도 설명들의 각각의 블록, 및 상기 블록도들 및 흐름도 설명들 내의 블록들의 조합들은 상기 특정된 기능들 또는 단계들을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 컴퓨터 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합들에 의하여 구현될 수 있음이 이해될 것이다.
많은 변형들 및 여기서 제시된 본 발명의 다른 실시예들이 이러한 발명들이 속하는 기술분야의 통산의 기술자에게 앞선 설명들 및 관련된 도면들에서 나타난 교사의 이득을 가짐을 염두에 두게 할 것이다. 그러므로 본 발명은 상기 개시된 특정 실시예들에 제한되지 않고 변형들 및 다른 실시예들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도되었음이 이해되어야 한다. 비록 특정 용어들이 여기서 이용되지만, 그들은 일반적으로 그리고 오직 설명적인 방법으로 이용되었고 제한을 위한 목적으로 이용되지 않았다.
일반적인 용어들로 본 발명을 묘사하기 위하여, 첨부된 도면들을 이제 참조할 것이고, 이는 일정한 비례로 축소된 것일 필요는 없다.
도 1은 복수의 기지국들에 의하여 공유되는 파일럿 톤들의 위치들의 패턴의 블록도를 묘사한다.
도 2는 복수의 기지국들에 대한 파일럿 톤들의 위치들의 패턴의 블록도를 묘사한다.
도 3은 본 발명의 실시예들의 원리에 따른 OFDM 통신 시스템의 실시예의 시스템 레벨 도면을 묘사한다.
도 4는 본 발명의 실시예들의 원리들에 따라 구성된 이동국에서 이용 가능한 송신기의 실시예의 블록도를 묘사한다.
도 5는 본 발명의 실시예들의 원리들에 따라 구성된 이동국에서 이용 가능한 수신기의 실시예의 블록도를 묘사한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이동국 및/또는 기지국으로서 동작할 수 있는 실체의 개략적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 동작 가능한 이동국의 개략적인 블록도이다.

Claims (30)

  1. 다중차원 콘스탈레이션(constellation) 점들의 세트를 포함하는 직교 다중차원 콘스탈레이션을 구성하는 단계; 및
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌을 형성하는 단계로서, 상기 파일럿 심벌은 다중차원 콘스탈레이션 점들의 상기 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함하는, 파일럿 심벌을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌의 파일럿 점들의 세트 내의 파일럿 점들의 수를 증가시키기 위하여 상기 직교 다중차원 콘스탈레이션을 확장하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션 및 상기 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션의 구조들은 페이딩 채널(fading channel)의 왜곡으로부터 보존되는 대칭성을 갖고, 상기 대칭성 때문에 플랫 페이딩(flat fading)에 대하여 불변인, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌은 초구(hypersphere)상에 있는, 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌은 하나 또는 그 이상의 행들 및 하나 또는 그 이상의 열들을 갖는 행렬을 포함하고, 상기 행렬의 각각의 행들은 별개의 안테나와 상응하고, 상기 방법은:
    상기 상응하는 안테나로부터 상기 행렬의 행과 관련된 상기 파일럿 점들을 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    열과 관련된 상기 파일럿 점들을 송신하는 단계는 별개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌 동안에 각각의 파일럿 점들을 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 동안에 하나 또는 그 이상의 안테나들로부터 상기 파일럿 심벌의 파일럿 점들의 세트를 송신하는 단계로서, 수신에 따라, 상기 파일럿 점들은 하나 또는 그 이상의 후보 기지국들을 식별하는 동안 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 이용되는 것이 가능한, 파일럿 점들의 세트를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 적어도 하나의 프로세서, 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나 의 메모리를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 컴퓨터 프로그램 코드는, 상기 적어도 하나의 프로세서를 이용하여, 상기 장치가 각각의 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 운반하기 위하여 하나 또는 그 이상의 파일럿 톤들을 생성하고 인터리브(interleave)하는 동작을 수행하도록 상기 장치를 제어하도록 구성되고,
    각각의 파일럿 심벌들은, 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 형성되고, 상기 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션의 콘스탈레이션 점들의 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌들을 송신하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 안테나들을 더 포함하고, 각각의 파일럿 심벌들은 하나 또는 그 이상의 행들 및 하나 또는 그 이상의 열들을 갖는 행렬을 포함하고 상기 행렬의 각각의 행들은 상기 하나 또는 그 이상의 안테나들 중 하나와 상응하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌들을 송신하는 동작은, 상기 상응하는 안테나들로부터 상기 행렬의 각각의 행들과 관련된 상기 파일럿 점들을 송신하는 동작을 포함하는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 행들과 관련된 상기 파일럿 점들을 송신하는 동작은 별개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌 동안에 각각의 파일럿 점들을 송신하는 동작를 포함하는, 장치.
  12. 적어도 하나의 프로세서, 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함하는 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 컴퓨터 프로그램 코드는, 상기 적어도 하나의 프로세서를 이용하여, 상기 장치가, 적어도 파일럿 심벌을 수신하는 동작을 수행하도록 상기 장치를 제어하고,
    상기 파일럿 심벌은 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 형성되고, 상기 파일럿 심벌은 상기 직교 다중차원 콘스탈레이션의 다중차원 콘스탈레이션 점들의 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 컴퓨터 프로그램 코드는, 상기 장치가 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 형성된 파일럿 심벌을 수신하도록 상기 장치를 제어하도록 더 구성된, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션 및 상기 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이 션의 구조들은 페이딩 채널(fading channel)의 왜곡으로부터 보존되는 대칭성을 갖고, 상기 대칭성 때문에 플랫 페이딩(flat fading)에 대하여 불변인, 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 장치는 하나 또는 그 이상의 안테나들을 포함하고,
    파일럿 심벌을 수신하는 동작은 상기 하나 또는 그 이상의 안테나들을 통하여 그리고 하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 동안에 파일럿 점들의 세트를 수신하는 동작을 포함하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 수신된 상기 파일럿 심벌을 이용하도록 구성된 동기화부를 더 포함하는, 장치.
  17. 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 생성하고 송신하도록 구성된 기지국으로서, 각각의 파일럿 심벌들은 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 형성된, 기지국; 및
    상기 하나 또는 그 이상의 파일럿 심벌들을 수신하도록 구성된 이동국을 포함하는, 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    각각의 파일럿 심벌들은 상기 직교 다중차원 콘스탈레이션의 콘스탈레이션 점들의 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함하는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 직교 다중차원 콘스탈레이션을 구성하고, 상기 구성된 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 상기 파일럿 심벌을 형성하도록 더욱 구성된, 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 파일럿 심벌의 파일럿 점들의 상기 세트 내에서 파일럿 점들의 수를 증가시키기 위하여 상기 구성된 직교 다중차원 콘스탈레이션을 확장하도록 더욱 구성된, 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌을 송신하는 동작은 하나 또는 그 이상의 안테나들 상으로 그리고 하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 내에서 파일럿 점들의 상기 세트를 송신하는 동작을 포함하는, 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 이동국은 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 수신된 상기 파일럿 심벌들을 이용하도록 더욱 구성된, 시스템.
  23. 컴퓨터 판독가능 저장매체에 있어서, 상기 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 부분들을 포함하고, 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 부분들은,
    다중차원 콘스탈레이션 점들의 세트를 포함하는 직교 다중차원 콘스탈레이션을 구성하기 위한 제1 실행 가능한 부분; 및
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌을 형성하기 위한 제2 실행 가능한 부분으로서, 상기 파일럿 심벌은 다중차원 콘스탈레이션 점들의 상기 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함하는, 제2 실행 가능한 부분을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장매체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 컴퓨터로 판독가능 프로그램 코드 부분들은,
    상기 파일럿 심벌들의 파일럿 점들의 상기 세트 내의 파일럿 점들의 수를 증가시키기 위하여 상기 직교 다중차원 콘스탈레이션을 확장하기 위한 제3 실행 가능한 부분을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장매체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션 및 상기 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이 션의 구조들은 페이딩 채널(fading channel)의 왜곡으로부터 보존되는 대칭성을 갖고, 상기 대칭성 때문에 플랫 페이딩(flat fading)에 대하여 불변인, 컴퓨터 판독가능 저장매체.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 컴퓨터로 판독가능 프로그램 코드 부분들은,
    하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 동안에 하나 또는 그 이상의 안테나들로부터 상기 파일럿 심벌의 파일럿 점들의 상기 세트를 송신하기 위한 제4 실행 가능한 부분으로서, 수신에 따라, 상기 파일럿 점들은 하나 또는 그 이상의 후보 기지국들을 식별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 이용되는 것이 가능한, 제4 실행 가능한 부분을 더 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장매체.
  27. 다중차원 콘스탈레이션 점들의 세트를 포함하는 직교 다중차원 콘스탈레이션을 구성하기 위한 제1 로직 요소; 및
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션으로부터 파일럿 심벌을 형성하기 위한 제2 로직 요소로서, 상기 파일럿 심벌은 다중차원 콘스탈레이션 점들의 상기 세트와 상응하는 파일럿 점들의 세트를 포함하는, 제2 로직 요소를 포함하는, 집적 회로 어셈블리.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 파일럿 심벌의 파일럿 점들의 상기 세트 내의 파일럿 점들의 수를 증가시키기 위하여, 상기 직교 다중차원 콘스탈레이션을 확장하기 위한 제3 로직 요소를 더 포함하는, 집적 회로 어셈블리.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 직교 다중차원 콘스탈레이션 및 상기 확장된 직교 다중차원 콘스탈레이션의 구조들은 페이딩 채널(fading channel)의 왜곡으로부터 보존되는 대칭성을 갖고, 상기 대칭성 때문에 플랫 페이딩(flat fading)에 대하여 불변인, 집적 회로 어셈블리.
  30. 제28항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심벌들 동안에 하나 또는 그 이상의 안테나들로부터 상기 파일럿 심벌들의 파일럿 점들의 상기 세트를 송신하기 위한 제4 로직 요소로서, 수신에 따라, 상기 파일럿 점들은 하나 또는 그 이상의 후보 기지국들을 식별하는 동안에 초기 반송파 동기화 및 OFDM 심벌 타이밍을 수행하기 위하여 이용되는 것이 가능한, 제4 로직 요소를 더 포함하는, 집적 회로 어셈블리.
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