KR20100025593A - 시분할 듀플렉스 통신 시스템에 대한 채널 교정 - Google Patents

시분할 듀플렉스 통신 시스템에 대한 채널 교정 Download PDF

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KR20100025593A
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마크 에스. 월레스
존 더블유. 케첨
제이. 로드니 왈톤
스티븐 제이. 하워드
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Abstract

여기서는 액세스 포인트와 사용자 단말에서 송신 및 수신 체인의 주파수 응답 차를 고려하여 다운링크 및 업링크 채널을 교정하는 기술이 개시된다. 한 방법에서, 다운링크 및 업링크 채널 상에서 파일럿이 전송되어 각각 다운링크 및 업링크 채널 응답의 추정치를 유도하는데 사용된다. 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치를 기초로(예를 들어, 이에 대해 행렬비 계산 또는 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 수행함으로써) 액세스 포인트에 대한 정정 인자 및 사용자 단말에 대한 정정 인자가 결정된다. 액세스 포인트에 대한 정정 인자 및 사용자 단말에 대한 정정 인자가 사용되어 교정된 다운링크 채널 및 교정된 업링크 채널을 구하고, 이들은 서로의 전치 행렬이다. 교정은 무선 전송을 기반으로 실시간으로 수행될 수 있다.

Description

시분할 듀플렉스 통신 시스템에 대한 채널 교정{CHANNEL CALIBRATION FOR A TIME DIVISION DUPLEXED COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템에서 다운링크 및 업링크 채널 응답을 교정하는 기술에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서, 액세스 포인트와 사용자 단말 사이의 데이터 전송은 무선 채널을 통해 일어난다. 시스템 설계에 따라, 다운링크 및 업링크에 동일한 또는 서로 다른 주파수 대역이 사용될 수 있다. 다운링크(또는 순방향 링크)는 액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 통신 링크를 말하고, 업링크(또는 역방향 링크)는 사용자 단말로부터 업링크 포인트로의 통신 링크를 말한다. 2개의 주파수 대역이 이용 가능하다면, 다운링크 및 업링크에는 주파수 분할 듀플렉싱(FDD)을 이용하여 개별 주파수 대역이 할당될 수 있다. 단 하나의 주파수 대역이 이용 가능하다면, 다운링크 및 업링크는 시분할 듀플렉싱(TDD)을 이용하여 동일한 주파수 대역을 공유할 수 있다.
*높은 성능을 달성하기 위해, 흔히 무선 채널의 주파수 응답을 알 필요가 있다. 예를 들어, 사용자 단말로의 다운링크 데이터 전송을 위한 (후술하는) 공간 처리를 수행하기 위해 액세스 포인트에 의해 다운링크 채널의 응답이 요구될 수 있다. 다운링크 채널 응답은 액세스 포인트에 의해 전송된 파일럿을 기초로 사용자 단말에 의해 추정될 수 있다. 사용자 단말은 다운링크 채널 응답 추정치를 다시 그 사용을 위해 액세스 포인트에 전송할 수 있다. 이 채널 추정 방식에서, 다운링크 상에서 파일럿이 전송될 필요가 있으며 채널 추정치를 액세스 포인트로 다시 전송하기 위해 추가 지연 및 자원이 초래된다.
공유 주파수 대역을 갖는 TDD 시스템에서, 다운링크 및 업링크 채널 응답은 서로의 역인 것으로 가정할 수 있다. 즉, H 가 안테나 어레이 A에서 안테나 어레이 B로의 채널 응답 행렬을 나타낸다면, 역채널은 어레이 B에서 어레이 A로의 결합이 H T 로 주어지는 것을 수반하며, H T 는 행렬 H 의 전치 행렬이다. 따라서 TDD 시스템에서, 어떤 링크에 대한 채널 응답은 다른 링크 상에서 전송된 파일럿을 기초로 추정될 수 있다. 예를 들어, 업링크 채널 응답은 업링크를 통해 수신된 파일럿을 기초로 추정될 수 있으며, 업링크 채널 응답 추정치의 역수가 다운링크 채널 응답 추정치로서 사용될 수 있다.
그러나 액세스 포인트에서의 송신 및 수신 체인의 주파수 응답은 통상적으로 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 주파수 응답과 서로 다르다. 특히, 업링크 전송에 사용된 송신 및 수신 체인의 주파수 응답은 다운링크 전송에 사용된 송신 및 수신 체인의 주파수 응답과 다를 수 있다. (적용 가능한 송신 및 수신 체인의 응답을 포함하는) "유효" 다운링크 채널 응답은 송신 및 수신 체인의 차이로 인해 유효 업링크 채널 응답의 역과 다르다(즉, 유효 채널 응답들은 상호 관계를 나타내지 않는다). 어떤 링크에 대해 구해진 채널 응답 추정치의 역수가 다른 링크에 대한 공간 처리에 사용된다면, 송신 및 수신 체인의 주파수 응답에 어떤 차이도, 결정되지 않고 고려된다면 성능을 열화시킬 수 있는 에러를 나타내게 된다.
따라서 당업계에는 TDD 통신 시스템에서 다운링크 및 업링크 채널을 교정하는 기술이 필요하다.
여기서는 액세스 포인트와 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 주파수 응답 차를 고려하여 다운링크 및 업링크 채널을 교정하는 기술이 제공된다. 교정 후, 어떤 링크에 대해 구해진 채널 응답의 추정치는 다른 링크에 대한 채널 응답의 추정치를 획득하는데 사용될 수 있다. 이는 채널 추정 및 공간 처리를 간소화할 수 있다.
특정 실시예에서, 무선 TDD 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 다운링크 및 업링크 채널을 교정하는 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 업링크 채널 상에서 파일럿이 전송되어 업링크 채널 응답의 추정치를 유도하는데 사용된다. 파일럿은 다운링크 채널 상에서도 전송되고 다운링크 채널 응답의 추정치를 유도하는데 사용된다. 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치를 기초로 액세스 포인트에 대한 정정 인자 및 사용자 단말에 대한 정정 인자가 결정된다. 액세스 포인트는 송신 측이나 수신 측에서, 또는 송신 측과 수신 측 양쪽에서 자신의 정정 인자를 적용할 수 있다. 사용자 단말은 송신 측이나 수신 측에서, 또는 송신 측과 수신 측 양쪽에서 자신의 정정 인자를 적용할 수 있다. 교정된 다운링크 및 업링크 채널의 응답은 정정 인자를 적용한 액세스 포인트 및 정정 인자를 적용한 사용자 단말과의 대략적인 상호 작용을 나타낸다. 정정 인자는 후술하는 바와 같이, 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치에 대한 행렬-비 연산 또는 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 연산을 이용하여 결정될 수 있다.
교정은 무선 전송에 기초하여 실시간으로 수행될 수 있다. 시스템의 각 사용자 단말은 하나 또는 다수의 액세스 포인트에 의한 교정을 수행하여 각자의 정정 인자를 유도할 수 있다. 마찬가지로, 각 액세스 포인트는 하나 또는 다수의 사용자 단말에 의한 교정을 수행하여 각자의 정정 인자를 유도할 수 있다. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템에서, 한 세트의 주파수 부대역에 대해 교정이 수행되어 그 세트의 각 주파수 부대역에 대한 정정 인자를 구할 수 있다. 다른 "미교정" 주파수 부대역에 대한 정정 인자는 "교정" 주파수 부대역에 대해 구해진 정정 인자들을 기초로 보간될 수 있다.
발명의 각종 형태 및 실시예는 뒤에 더 상세히 설명한다.
본 발명의 특징, 속성 및 이점은 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이며, 도면에서는 전반에 걸쳐 동일 참조부호가 대응하게 식별된다.
도 1은 MIMO 시스템에서 액세스 포인트와 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인을 나타낸다.
도 2a는 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 송신 및 수신 측 양쪽에 대한 정정 인자 적용을 나타낸다.
도 2b는 액세스 포인트와 사용자 단말 양쪽의 송신 측에 대한 정정 인자 적용을 나타낸다.
도 2c는 액세스 포인트와 사용자 단말 양쪽의 수신 측에 대한 정정 인자 적용을 나타낸다.
도 3은 TDD MIMO-OFDM 시스템에서 다운링크 및 업링크 채널 응답을 교정하는 프로세스를 나타낸다.
도 4는 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치로부터 정정 벡터의 추정치를 유도하는 프로세스를 나타낸다.
도 5는 액세스 포인트 및 사용자 단말의 블록도이다.
도 6은 송신(TX) 공간 프로세서의 블록도이다.
여기서 설명하는 교정 기술은 각종 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. 더욱이, 이들 기술은 단일 입력 단일 출력(SISO) 시스템, 다중 입력 단일 출력(MISO) 시스템, 단일 다중 출력(SIMO) 시스템 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템에 사용될 수 있다.
MIMO 시스템은 데이터 전송을 위해 다수(NT)의 송신 안테나 및 수신국에서 다수(NR)의 수신 안테나를 사용한다. NT개의 송신 안테나 및 NR개의 수신 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 NS개의 독립 채널로 분해될 수 있으며, NS≤min{NT, NR}이다. NS개의 각 독립 채널은 MIMO 채널의 공간 채널로도 지칭되며 차원(dimension)에 대응한다. MIMO 시스템은 다수의 안테나 및 수신 안테나에 의해 생성된 추가 차원이 이용되는 경우 개선된 성능(예를 들어, 증가한 전송 용량)을 제공할 수 있다. 이는 통상적으로 송신기와 수신기 간의 채널 응답의 정확한 추정을 요구한다.
도 1은 MIMO 시스템에서 액세스 포인트(102)와 사용자 단말(104)에서의 송신 및 수신 체인의 블록도를 나타낸다. 이 시스템에서, 다운링크 및 업링크는 시분할 듀플렉스 방식으로 동일 주파수 대역을 공유한다.
다운링크의 경우, 액세스 포인트(102)에서 ("송신" 벡터 x dn으로 나타낸) 심벌들이 송신 체인(114)에 의해 처리되어 Nap개의 안테나(116)로부터 무선 채널을 통해 전송된다. 사용자 단말(104)에서, 다운링크 신호가 Nut개의 안테나(152)에 의해 수신되고 수신 체인(154)에 의해 처리되어 ("수신" 벡터 r dn으로 나타낸) 수신 심벌들을 획득하는다. 송신 체인(114)에 의한 처리는 통상적으로 디지털-아날로그 변환, 증폭, 필터링, 주파수 상향 변환 등을 포함한다. 수신 체인(154)에 의한 처리는 통상적으로 주파수 하향 변환, 증폭, 필터링, 아날로그-디지털 변환 등을 포함한다.
업링크의 경우, 사용자 단말(104)에서 (송신 벡터 x up으로 나타낸) 심벌들이 송신 체인(164)에 의해 처리되어 Nut개의 안테나(152)로부터 무선 채널을 통해 전송된다. 액세스 포인트(102)에서, 업링크 신호가 Nap개의 안테나(116)에 의해 수신되고 수신 체인(124)에 의해 처리되어 (수신 벡터 r up으로 나타낸) 수신 심벌들을 획득하는다.
다운링크에서, 사용자 단말의 수신 벡터는 다음과 같이 나타낼 수 있다: r dn = R ut HT ap x dn 식(1) 여기서 x dn은 액세스 포인트의 Nap개의 안테나로부터 전송된 심벌들에 대한 Nap개의 성분을 가진 송신 벡터; r dn은 사용자 단말의 Nut개의 안테나에서 수신된 심벌들에 대한 Nut개의 성분을 가진 수신 벡터; T ap는 액세스 포인트의 Nap개의 안테나에 대한 송신 체인과 관련된 복소 이득에 대한 성분을 가진 Nap×Nap 대각 행렬; R ut는 사용자 단말의 Nut개의 안테나에 대한 수신 체인과 관련된 복소 이득에 대한 성분을 가진 Nut×Nut 대각 행렬; H 는 다운링크에 대한 Nut×Nap 채널 응답 행렬이다. 송신 및 수신 체인의 응답과 무선 채널의 응답은 통상적으로 주파수 함수이다. 간소화를 위해, 응답은 플랫 페이딩(flat-fading)(즉, 플랫 주파수 응답)인 것으로 가정한다.
업링크에서, 액세스 포인트의 수신 벡터는 다음과 같이 나타낼 수 있다: r up = R ap H T T ut x up 식(2) 여기서 x up은 사용자 단말의 Nut개의 안테나로부터 전송된 심벌들에 대한 송신 벡터; r up은 액세스 포인트의 Nap개의 안테나에서 수신된 심벌들에 대한 수신 벡터; T ut는 사용자 단말의 Nut개의 안테나에 대한 송신 체인과 관련된 복소 이득에 대한 성분을 가진 Nut×Nut 대각 행렬; R ap는 액세스 포인트의 Nap개의 안테나에 대한 수신 체인과 관련된 복소 이득에 대한 성분을 가진 Nap×Nap 대각 행렬; H T 는 업링크에 대한 Nap×Nut 채널 응답 행렬이다.
TDD 시스템에서, 다운링크 및 업링크는 동일 주파수 대역을 공유하기 때문에, 다운링크와 업링크 채널 응답 사이에 보통 고도의 상관이 존재한다. 따라서 다운링크 및 업링크 채널 응답 행렬은 서로의 역(또는 전치 행렬)인 것으로 가정할 수 있으며, 식(1) 및 (2)에 나타낸 것과 같이 각각 H 및 H T 로 나타낼 수 있다. 그러나 액세스 포인트에서 송신 및 수신 체인의 응답은 보통 사용자 단말에서 송신 및 수신 체인의 응답과 동일하지 않다. 이 차이는 다음 부등식 R ap H T T ut ≠ ( R ut HT ap) T 가 된다.
식(1) 및 (2)로부터, 적용 가능한 송신 및 수신 체인의 응답을 포함하는 "유효" 다운링크 및 업링크 채널 응답은 다음과 같이 나타낼 수 있다: H dn = R ut HT ap 및 H up = R ap H T T ut 식(3) 식 세트(3)의 두 식을 결합하면, 다음 관계식이 얻어질 수 있다: R ut -1 H dn T ap -1 = ( R ap -1 H up T ut -1) T = T ut -1 H up T R ap -1 식(4) 식(4)을 재정렬하면, 다음이 얻어진다: H up T = T ut R ut -1 H dn T ap -1 R ap = K ut -1 H dn K ap 또는 H up = ( K ut -1 H dn K ap) T 식(5) 여기서 K ut = T ut -1 R ut, K ap = T ap -1 R ap이다. 식(5)은 다음과 같이 나타낼 수도 있다: H up K ut = ( H dn K ap) T 식(6)
식(6)의 좌변은 교정된 업링크 채널 응답의 한 형태를 나타내고, 우변은 교정된 다운링크 채널 응답의 한 형태의 전치 행렬을 나타낸다. 식(6)에 나타낸 것과 같이, 유효 다운링크 및 업링크 채널 응답에 대한 대각 행렬 K ut 및 K ap의 적용은 다운링크 및 업링크에 대한 교정 채널 응답이 서로의 전치 행렬로서 표현되게 한다. 액세스 포인트에 대한 Nap×Nap 대각 행렬 K ap는 수신 체인 응답 R ap와 송신 체인 응답 T ap의 비(또는
Figure pat00001
)이고, 여기서 이 비는 성분마다 취해진다. 마찬가지로, 사용자 단말에 대한 Nut×Nut 대각 행렬 K ut는 수신 체인 응답 R ut와 송신 체인 응답 T ut의 비이다.
도 2a는 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 차를 계산하기 위해 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 송신 및 수신 측 양쪽에 대한 정정 인자의 적용을 나타낸다. 다운링크 상에서, 송신 벡터 x dn은 우선 유닛(112)에 의해 행렬 K tap으로 다중화된다. 다운링크에 대한 송신 체인(114) 및 수신 체인(154)에 의한 처리는 도 1에 나타낸 것과 같다. 수신 체인(154)의 출력은 유닛(156)에 의해 행렬 K rut로 다중화되며, 유닛(156)은 다운링크에 대한 수신 벡터 r dn을 제공한다. 업링크 상에서, 송신 벡터 x up는 우선 유닛(162)에 의해 행렬 K tut로 다중화된다. 업링크에 대한 송신 체인(164) 및 수신 체인(124)에 의한 처리는 도 1에 나타낸 것과 같다. 수신 체인(124)의 출력은 유닛(126)에 의해 행렬 K rap으로 다중화되며, 유닛(126)은 업링크에 대한 수신 벡터 r up을 제공한다.
도 2a에 나타낸 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 적용된 정정 행렬에 의해 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답은 다음과 같이 나타낼 수 있다: H cdn = K rut R ut HT ap K tap 및 H cup = K rap R ap H T T ut K tut 식(7) H cdn = H cdn T 라면, 식 세트(7)의 두 식은 다음과 같이 결합할 수 있다: H cdn = K rut R ut HT ap K tap = ( K rap R ap H T T ut K tut) T = H cup T 식(8) 식(8)의 항들을 재정렬하면, 다음이 구해진다: T ut -1 R ut K tut -1 K rut H = HR ap T ap -1 K rap K tap -1 식(9) 대각 행렬들은 대각 행렬 A 및 B 에 대한 성질 AB = BA 를 이용하여 식(9)으로 다시 자리바꿈 되었다.
식(9)는 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답이 다음 조건을 만족함으로써 구해질 수 있음을 지시한다: a· T ut -1 R ut = K tut -1 K rut = K ut , 식(10a) a· T ap -1 R ap = K tap K rap -1 = K ap , 식(10b) 여기서 a는 임의의 복소 비례 상수이다.
일반적으로, 액세스 포인트에 대한 정정 인자는 액세스 포인트의 송신 측 및/또는 수신 측에 적용될 수 있다. 마찬가지로, 사용자 단말에 대한 정정 인자는 사용자 단말의 송신 측 및/또는 수신 측에 적용될 수 있다. 액세스 포인트나 사용자 단말인 소정의 국(station)에서, 해당 국에 대한 정정 행렬은 송신 측에 대한 정정 행렬 및 수신 측에 대한 정정 행렬로 분할될 수 있다. (송신 측일 수도 있고 수신 측일 수도 있는) 한 측에 대한 정정 행렬은 단위 행렬일 수도 있고 임의로 선택된 행렬인 수도 있다. 다른 측에 대한 정정 행렬은 고유하게 지정된다. 정정 행렬들은 통상적으로 측정될 수 없는 송신 및/또는 수신 체인 에러를 직접 해결할 필요가 없다.
표 1은 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 정정 인자를 적용하기 위한 9개의 가능한 구성을 기재하고 있다. 구성 1에서, 정정 인자는 액세스 포인트의 송신 측 및 수신 측에 모두, 그리고 사용자 단말의 송신 측 및 수신 측에 모두 적용된다. 구성 2에서, 정정 인자는 액세스 포인트와 사용자 단말 양쪽의 송신 측에만 적용되고, 여기서 K tap = K ap, K rap = I , K tut = K ut, K rut = I 이다. 구성 3에서, 정정 인자는 액세스 포인트와 사용자 단말 양쪽의 수신 측에만 적용되고, 여기서 K rap = K ap -1, K tap = I , K rut = K ut -1, K tut = I 이다. 다른 구성들은 표 1에 나타낸다. 표 1
Figure pat00002
도 2b는 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 차를 계산하기 위해 구성 2에서 송신 측에 대한 정정 행렬 K ap 및 K ut의 적용을 나타낸다. 다운링크 상에서, 송신 벡터 x dn은 우선 유닛(112)에 의해 정정 행렬 K ap로 다중화된다. 다운링크에 대한 송신 체인(114) 및 수신 체인(154)에 의해 이어지는 처리는 도 1에 나타낸 것과 같다. 업링크 상에서, 송신 벡터 x up는 우선 유닛(162)에 의해 정정 행렬 K ut로 다중화된다. 업링크에 대한 송신 체인(164) 및 수신 체인(124)에 의해 이어지는 처리는 도 1에 나타낸 것과 같다. 액세스 포인트 및 사용자 단말에 의해 각각 관찰되는 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답은 다음과 같이 나타낼 수 있다: H cdn = H dn K ap 및 H cup = H up K ut 식(11)
도 2c는 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 차를 계산하기 위해 구성 3에서 수신 측에 대한 정정 행렬 K ap -1 및 K ut -1의 적용을 나타낸다. 다운링크 상에서, 송신 벡터 x dn은 액세스 포인트에서 송신 체인(114)에 의해 처리된다. 다운링크 신호는 수신 체인(154)에 의해 처리되고 또 사용자 단말에서 유닛(156)에 의해 정정 행렬 K ut -1로 다중화되어 수신 벡터 r dn을 획득하는다. 업링크 상에서, 송신 벡터 x up는 사용자 단말의 송신 체인(164)에 의해 처리된다. 업링크 신호는 수신 체인(124)에 의해 처리되고 또 액세스 포인트에서 유닛(126)에 의해 정정 행렬 K ap -1로 다중화되어 수신 벡터 r up을 획득하는다. 사용자 단말 및 액세스 포인트에 의해 각각 관찰되는 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답은 다음과 같이 나타낼 수 있다: H cdn = K ut -1 H dn 및 H cup = K ap -1 H up 식(11)
표 1에 나타낸 바와 같이, 정정 행렬은 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 차를 계산할 수 있는 값들을 포함한다. 이는 한 링크에 대한 채널 응답이 다른 링크에 대한 채널 응답으로 표현될 수 있게 한다. 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답은 정정 인자가 액세스 포인트에 적용되는지 사용자 단말에 적용되는지에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답은 식(7), (11), (12)에 나타낸 것과 같이 표현될 수 있다.
행렬 K ap 및 K ut를 결정하기 위해 교정이 수행될 수 있다. 통상적으로, 순수한(true) 채널 응답 H 와 송신 및 수신 체인 응답은 공지되지도 않고 정확하게 또는 쉽게 알아낼 수도 없다. 대신, 유효 다운링크 및 업링크 채널 응답 H dn 및 H up은 후술하는 바와 같이 각각 다운링크 및 업링크 상에서 전송된 파일럿을 기초로 추정될 수 있다. 그리고 후술하는 바와 같이 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00003
및
Figure pat00004
을 기초로 "순수한" 행렬 K ap 및 K ut의 추정치인 정정 행렬
Figure pat00005
및
Figure pat00006
가 유도될 수 있다. 행렬
Figure pat00007
및
Figure pat00008
는 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 차를 계산할 수 있는 정정 인자를 포함한다. 송신 및 수신 체인이 교정되면, 한 링크에 대해 얻어진 교정된 채널 응답 추정치(예를 들어,
Figure pat00009
)가 다른 링크에 대한 교정된 채널 응답의 추정치(예를 들어,
Figure pat00010
)를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
여기서 설명하는 교정 기술들은 OFDM을 이용하는 무선 통신 시스템에 사용될 수도 있다. OFDM은 전체 시스템 대역폭을 톤, 부반송파, 주파수 빈 또는 부채널로도 지칭되는 다수(NF)의 직교 부대역으로 효율적으로 분할한다. OFDM에서, 각 부대역은 데이터로 변조될 수 있는 각 부반송파와 관련된다. OFDM을 이용하는 MIMO 시스템(즉, MIMO-OFDM 시스템)에서, 각 공간 채널의 각 부대역은 독립적인 전송 채널로 제시될 수 있다.
교정은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 간결성을 위해, TDD MIMO-OFDM 시스템에 대한 특정 교정 방식이 하기에 설명된다.
도 3은 TDD MIMO-OFDM 시스템에서 다운링크 및 업링크 채널 응답을 교정하는 프로세스(300)의 실시예의 흐름도를 나타낸다. 처음에, 사용자 단말은 시스템에 대해 정의된 포착 프로시저를 이용하여 액세스 포인트의 타이밍 및 주파수를 포착한다(블록 310). 사용자 단말은 메시지를 전송하여 액세스 포인트에 의한 교정을 시작할 수도 있고, 교정은 액세스포인트에 의해 시작할 수도 있다. 교정은 (호 설정중에) 액세스 포인트에 의해 사용자 단말의 등록/인증과 동시에 수행될 수 있으며 보증될 때마다 수행될 수도 있다.
교정은 ("데이터" 부대역이라 지칭되는) 데이터 전송에 사용될 수 있는 모든 부대역에 대해 수행될 수 있다. 데이터 전송에 사용되지 않는 부대역(예를 들어, 보호 부대역)은 통상적으로 교정될 필요가 없다. 그러나 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 주파수 응답은 통상적으로 관심 있는 대부분의 부대역에 대해 플랫하고 인접한 부대역들은 상관하기 쉽기 때문에, 데이터 부대역들의 부분 집합에 대해서만 교정이 수행될 수 있다. 모든 데이터 부대역보다 적은 부대역이 교정된다면, ("지정된" 부대역이라 지칭되는) 교정될 부대역이 (예를 들어, 교정을 시작하기 위해 전송된 메시지로) 액세스 포인트에 시그널링될 수 있다.
교정을 위해, 사용자 단말은 지정된 부대역 상에서 MIMO 파일럿을 액세스 포인트에 전송한다(블록 312). MIMO 파일럿의 생성은 뒤에 상세히 설명한다. 업링크 MIMO 파일럿 전송의 듀레이션은 지정된 부대역 수에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 4개의 부대역에 대해 교정이 수행된다면 8개의 OFDM 심벌이 충분할 수 있으며, 더 많은 부대역에 대해서는 더 많은(예를 들어, 20) OFDM 심벌이 필요할 수 있다. 전체 송신 전력은 통상적으로 일정하다. 소수의 부대역 상에서 MIMO 파일럿이 전송된다면, 각 부대역에 더 많은 양의 송신 전력이 사용될 수 있으며, 각 부대역에 대한 SNR은 더 높다. 반대로, 다수의 부대역 상에서 MIMO 파일럿이 전송된다면, 각 부대역에 더 적은 양의 송신 전력이 사용될 수 있으며, 각 부대역에 대한 SNR은 악화된다. 각 부대역의 SNR이 충분히 높지 않다면, 더 많은 OFDM 심벌이 MIMO 파일럿에 대해 전송되고 수신기에서 통합되어 부대역에 대해 더 높은 전체 SNR을 얻을 수 있다.
액세스 포인트는 업링크 MIMO 파일럿을 수신하고, 지정된 각 부대역에 대해 업링크 채널 응답의 추정치
Figure pat00011
를 유도하며, k는 부대역 인덱스를 나타낸다. MIMO 파일럿에 기초한 채널 추정은 뒤에 설명한다. 업링크 채널 응답 추정치는 양자화되어 사용자 단말에 전송된다(블록 314). 각 행렬
Figure pat00012
의 성분들은 부대역 k의 업링크에 대한 Nut개의 송신 안테나와 Nap개의 수신 안테나 간의 복소 채널 이득이다. 모든 행렬에 대한 채널 이득은 지정된 모든 부대역에 대해 공통인 특정 스케일링 인자에 의해 스케일링되어 바람직한 동적 범위를 구할 수 있다. 예를 들어, 각 행렬
Figure pat00013
의 채널 이득은 지정된 부대역들에 대한 모든 행렬
Figure pat00014
에 대해 가장 큰 채널 이득으로 역 스케일링되어, 가장 큰 채널 이득은 1의 크기를 갖는다. 교정의 목적은 다운링크 채널과 업링크 채널 간의 이득/위상 차를 정규화하는 것이므로, 절대 채널 이득은 중요하지 않다. 12 비트 복소값(즉, 12 비트 동상(I) 및 12 비트 직교(Q) 성분을 가진)이 채널 이득에 사용된다면, 다운링크 채널 응답 추정치가 3·Nut·Nap·Nsb 바이트로 사용자 단말에 전송될 수 있으며, 여기서 "3"은 I 및 Q 성분을 나타내기 위해 사용된 24 전체 비트에 대한 것이고, Nsb는 지정된 부대역 수이다.
사용자 단말은 또한 액세스 포인트에 의해 전송된 다운링크 MIMO 파일럿을 수신하고(블록 316) 수신된 파일럿을 기초로 지정된 각 부대역에 대한 다운링크 채널 응답의 추정치
Figure pat00015
를 유도한다(블록 318). 사용자 단말은 업링크 및 다운링크 채널 응답 추정치
Figure pat00016
및
Figure pat00017
를 기초로 지정된 각 부대역에 대한 정정 인자
Figure pat00018
및
Figure pat00019
를 결정한다(블록 320).
정정 인자의 유도를 위해, 각 부대역에 대한 다운링크 및 업링크 채널 응답은 다음과 같이 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 송신 및 수신 체인의 차를 계산하기 위한 이득/위상 정정에 의해 역인 것으로 가정한다: H up(k) K ut(k) = ( H dn(k) K ap(k)) T , k ∈ K 식(13) 여기서 K는 모든 데이터 부대역의 부분 집합을 나타낸다. 교정중에는 지정된 부대역에 유효 다운링크 및 업링크 채널 응답의 추정치만 이용 가능하기 때문에, 식(13)은 다음과 같이 재작성될 수 있다:
Figure pat00020
, k ∈ K' 식(14) 여기서 K'는 모든 데이터 부대역의 부분 집합을 나타낸다. 정정 벡터
Figure pat00021
는
Figure pat00022
의 Nut개의 대각 성분을 포함하도록 정의될 수 있다. 따라서
Figure pat00023
및
Figure pat00024
는 동치이다. 마찬가지로, 정정 벡터
Figure pat00025
는
Figure pat00026
의 Nap개의 대각 성분을 포함하도록 정의될 수 있다. 따라서
Figure pat00027
및
Figure pat00028
또한 동치이다.
정정 인자
Figure pat00029
및
Figure pat00030
는 채널 추정치
Figure pat00031
및
Figure pat00032
로부터 행렬비 계산 및 MMSE 계산에 의한 것을 포함하여, 다양한 방식으로 유도될 수 있다. 이들 연산 방법 모두 뒤에 상세히 설명한다. 다른 계산 방법이 사용될 수도 있고, 이는 발명의 범위 내에 있다. A. 행렬비 계산
도 4는 행렬비 계산을 이용하여 업링크 및 다운링크 채널 응답 추정치
Figure pat00033
및
Figure pat00034
로부터 정정 벡터
Figure pat00035
및
Figure pat00036
를 유도하는 프로세스(320a)의 실시예의 흐름도를 나타낸다. 프로세스(320a)는 도 3의 블록 320에 사용될 수 있다.
처음에, 지정된 각 부대역에 대해 다음과 같이 Nut×Nap 행렬 C (k)가 계산된다:
Figure pat00037
, k ∈ K' 식(15) 여기서 비는 성분별로 취해진다. C (k)의 각 성분은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pat00038
, i = 1, …, Nut, j = 1, …, Nap, 식(16) 여기서
Figure pat00039
및
Figure pat00040
는 각각
Figure pat00041
및
Figure pat00042
의 (i, j)번째 (행, 열)이고, c i,j (k)는 C (k)의 (i, j)번째 성분이다.
실시예에서, 액세스 포인트에 대한 정정 벡터
Figure pat00043
는 C (k)의 정규화된 행들의 평균과 같게 정의되고 블록 420에 의해 유도된다. C (k)의 각 행은 우선 행의 Nap개의 각 성분을 행의 첫 번째 성분으로 스케일링함으로써 정규화된다(블록 422). 따라서 c i (k) = [c i , 1(k) … c i , Nap(k)]가 C (k)의 i번째 행이라면, 정규화된 행
Figure pat00044
는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00045
식(17) 정규화된 행들의 평균은 Nut개의 정규화된 행의 합을 Nut로 나눈 것으로서 결정된다(블록 424). 정정 벡터
Figure pat00046
는 이 평균과 같게 설정되고(블록 426), 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00047
, k ∈ K' 식(18) 정규화로 인해
Figure pat00048
의 첫 번째 성분은 1이다.
실시예에서, 사용자 단말에 대한 정정 벡터
Figure pat00049
는 C (k)의 정규화된 열들의 역의 평균과 같게 정의되고 블록 40에 의해 유도된다. C (k)의 j번째 열은 우선 열의 각 성분을 벡터
Figure pat00050
의 j번째 성분으로 스케일링함으로써 정규화되며, 이는 K ap, j , j (k)로 나타낸다(블록 432). 따라서 c j (k) = [c 1 , j (k) … c Nut , j (k)] T 가 C (k)의 j번째 열이라면, 정규화된 열
Figure pat00051
는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00052
식(19) 정규화된 열들의 역의 평균은 Nap개의 정규화된 열의 역의 합을 Nap로 나눈 것으로서 결정된다(블록 434). 정정 벡터
Figure pat00053
는 이 평균과 같게 설정되고(블록 436), 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00054
, k ∈ K' 식(20) 정규화된 열의 역
Figure pat00055
는 성분 방향으로 수행된다. B. MMSE 계산
MMSE 계산을 위해, 교정된 다운링크 채널 응답과 교정된 업링크 채널 응답 간의 평균 제곱 에러(MSE)가 최소화되도록 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00056
및
Figure pat00057
로부터 정정 벡터
Figure pat00058
및
Figure pat00059
가 유도된다. 이 상태는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00060
, k ∈ K 식(21) 이는 다음과 같이 기재될 수도 있다:
Figure pat00061
, k ∈ K , 여기서
Figure pat00062
는 대각 행렬이기 때문에
Figure pat00063
이다.
식(21)에는
Figure pat00064
의 리드 성분이 1과 같이 설정되거나 K ap ,0,0(k) = 1인 제약이 가해진다. 이 제약 없이, 0과 같이 설정된 행렬
Figure pat00065
및
Figure pat00066
의 모든 성분으로 일반 해가 구해진다. 식(21)에서 우선
Figure pat00067
로서 행렬 Y (k)가 구해진다. 다음에 행렬 Y (k)의 Nap·Nut개의 각 성분에 대한 절대값의 제곱이 구해진다. 평균 제곱 에러(또는 Nap·Nap에 의한 나누기는 생략되므로 제곱 에러)는 Nap·Nap개의 모든 제곱값의 합과 같다.
지정된 각 부대역에 대해 MMSE 계산이 수행되어 해당 부대역에 대한 정정 인자
Figure pat00068
및
Figure pat00069
를 구한다. 하나의 부대역에 대한 MMSE 계산은 뒤에 설명한다. 간소화를 위해 다음 설명에서 부대역 인덱스 k는 생략된다. 또한, 간소화를 위해 다운링크 채널 응답 추정치
Figure pat00070
의 성분들은 {a i , j }로 나타내고, 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00071
의 성분들은 {b i , j }로 나타내고, 행렬
Figure pat00072
의 대각 성분은 {u i }로 나타내며, 행렬
Figure pat00073
의 대각 성분은 {v i }로 나타내고, i = 1, …, Nap이고 j = 1, …, Nut이다.
*평균 제곱 에러는 식(21)으로부터 다음과 같이 재작성될 수 있다:
Figure pat00074
식(22) 여기는 또 u 1 = 1의 제약이 가해진다. u 및 v에 관해 식(22)의 편미분 도함수를 취하고 편미분 도함수를 0으로 설정함으로써 최소 평균 제곱 에러가 구해질 수 있다. 이러한 연산의 결과는 다음 식 집합이다:
Figure pat00075
식(23a)
Figure pat00076
식(23b) 식(23a)에서, u 1 = 1이므로 이 경우에는 편미분 도함수가 없고 인덱스 i는 2 내지 Nap에 이른다.
식 집합(23a) 및 (23b)에서 (Nap + Nut - 1)개의 식 집합은 다음과 같이 행렬 형태로 더 편리하게 나타낼 수 있다:
Figure pat00077
식(24) 여기서
Figure pat00078
행렬 A 는 (Nap + Nut - 1)개의 행을 포함하며, 처음 Nap - 1개의 행은 식 집합(23a)으로부터의 Nap - 1개의 식에 대응하고, 마지막 Nut개의 행은 식 집합(23b)으로부터의 Nut개의 식에 대응한다. 특히, 행렬 A 의 첫 번째 행은 식 집합(23a)으로부터 i = 2로 생성되고, 두 번째 행은 i = 3으로 생성되는 식이다. 행렬 A 의 Nap번째 행은 식 집합(23b)으로부터 j = 1로 생성되는 식이고, 마지막 행은 j = Nut로 생성된다. 상기에 나타낸 바와 같이, 행렬 A 의 성분들 및 벡터 z 의 성분들은 행렬
Figure pat00079
및
Figure pat00080
의 성분들을 기초로 구해질 수 있다.
정정 인자들은 벡터 y 에 포함되고, 이는 다음과 같이 구해질 수 있다: y = A -1 z 식(25)
MMSE 계산의 결과는 식(21)에 나타낸 것과 같이 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답의 평균 제곱 에러를 최소화하는 정정 행렬
Figure pat00081
및
Figure pat00082
이다. 행렬
Figure pat00083
및
Figure pat00084
는 다운링크 및 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00085
및
Figure pat00086
을 기초로 구해지기 때문에, 정정 행렬
Figure pat00087
및
Figure pat00088
의 품질은 채널 추정치
Figure pat00089
및
Figure pat00090
의 품질에 의존한다. 수신기에서 MIMO 파일럿이 평균화되어
Figure pat00091
및
Figure pat00092
에 대한 보다 정확한 추정치를 구할 수 있다.
MMSE 계산을 기초로 구해진 정정 행렬
Figure pat00093
및
Figure pat00094
는 일반적으로 행렬비 계산을 기초로 구해진 정정 행렬보다 양호하며, 특히 채널 이득의 일부가 작고 측정 잡음이 채널 이득을 크게 열화시킬 수 있을 때 그러하다. C. 차후 계산
사용을 위해 선택된 특정 계산 방법에 관계없이, 정정 행렬들의 계산 완료 후 사용자 단말은 지정된 모든 부대역에 대해 액세스 포인트로 액세스 포인트에 대한 정정 벡터
Figure pat00095
를 전송한다.
Figure pat00096
의 각 정정 인자에 12 비트 복소값이 사용된다면, 지정된 모든 부대역에 대한 정정 벡터
Figure pat00097
는 3·(Nap - 1)·Nsb 바이트로 액세스 포인트에 전송될 수 있으며, 여기서 "3"은 I 및 Q 성분에 사용된 24 전체 비트에 대한 것이고, (Nap - 1)은 각 벡터
Figure pat00098
의 첫 번째 성분이 1과 같아지게 하여 전송될 필요가 없게 하며, Nsb는 지정된 부대역 수이다. 첫 번째 성분이 29 - 1 = +511로 설정된다면, (최대 양의 12 비트 부호값은 211 - 1 = +2047이기 때문에) 12㏈의 헤드룸이 이용 가능하며, 이는 다운링크와 업링크 사이의 12㏈까지의 이득 불일치가 12 비트 값에 의해 조정될 수 있게 한다. 다운링크 및 업링크가 12㏈ 내로 매치하고 첫 번째 성분이 511의 값으로 정규화되면, 다른 성분들은 절대값이 511·4 = 2044보다 크지 않아야 하며 12비트로 나타낼 수 있다.
지정된 각 부대역에 대해 정정 벡터
Figure pat00099
및
Figure pat00100
쌍이 구해진다. 모든 데이터 부대역보다 적은 부대역에 대해 교정이 수행될 수 있다. 예를 들어, n번째 부대역마다 교정이 수행될 수 있으며, n은 송신 및 수신 체인의 예상 응답으로 결정될 수 있다(예를 들어, n은 2, 4, 8, 16 등일 수 있다). 불균등하게 분산된 부대역에 대해서도 교정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 통과 대역의 에지에 더 많은 롤-오프(roll-off)가 있을 수 있고, 이는 송신 및 수신 체인에 더 많은 불일치를 생성할 수 있기 때문에, 대역 에지 근처의 더 많은 부대역이 교정될 수 있다. 일반적으로, 임의 수의 부대역 및 부대역들의 임의 분산이 교정될 수 있고, 이는 발명의 범위 내에 있다.
모든 데이터 부대역보다 적은 부대역에 대해 교정이 수행된다면, 지정된 부대역들에 대해 구해진 정정 인자들을 보간함으로써 "미교정" 부대역에 대한 정정 인자가 구해질 수 있다. 액세스 단말은 k ∈ K'에 대해
Figure pat00101
에 보간을 수행하여 k ∈ K에 대해 정정 벡터
Figure pat00102
를 구한다. 마찬가지로, 사용자 단말은 k ∈ K'에 대해
Figure pat00103
에 보간을 수행하여 k ∈ K에 대해 정정 벡터
Figure pat00104
를 구한다.
이후 액세스 포인트 및 사용자 단말은 k ∈ K에 대해 각자의 정정 벡터
Figure pat00105
및
Figure pat00106
, 또는 대응하는 정정 행렬
Figure pat00107
및
Figure pat00108
를 사용한다. 액세스 포인트는 정정 행렬
Figure pat00109
를 기초로 식(10a)에 나타낸 제약에 의해 그 송신 측에 대한 정정 행렬
Figure pat00110
및 수신 측에 대한 정정 행렬
Figure pat00111
를 유도할 수 있다. 마찬가지로, 사용자 단말은 정정 행렬
Figure pat00112
를 기초로 식(10b)에 나타낸 제약에 의해 그 송신 측에 대한 정정 행렬
Figure pat00113
및 수신 측에 대한 정정 행렬
Figure pat00114
를 유도할 수 있다.
정정 행렬
Figure pat00115
및 정정 행렬
Figure pat00116
는 각각 2개의 행렬로 분해되어 동적 범위를 개선하고, 양자화 에러를 감소시키며, 송신 및 수신 체인의 한계 등을 계산할 수 있다. 송신 측에 공지된 불균형이 있다면, 송신 측 정정 행렬은 이 불균형을 없애고자 할 것이다. 예를 들어, 하나의 안테나가 더 작은 전력 증폭기를 갖는다면, 송신 측에 적절한 정정 행렬을 적용함으로써 더 강한 전력 증폭기를 가진 안테나의 송신 전력이 감소할 수 있다. 그러나 송신 측을 더 낮은 전력 레벨로 동작시키면 성능이 손실하게 된다. 그래서 알려진 전송 불균형을 보상하기 위해 수신 측에 조정이 이루어질 수 있다. 송신 및 수신 체인이 예를 들어 더 작은 안테나 이득으로 인해 소정 안테나에 대해 더 작은 이득을 갖는다면, 수신 및 송신 측이 매치하기 때문에 교정은 이 안테나에 대한 조정을 하지 않는다.
액세스 포인트와 사용자 단말 각각에 대해 정정 인자의 벡터가 구해지는 상술한 교정 방식은 서로 다른 사용자 단말에 의해 교정이 수행될 때 액세스 포인트에 대해 "호환성 있는" 정정 벡터가 유도되게 한다. 액세스 포인트가 (예를 들어, 하나 이상의 다른 사용자 단말에 의해) 이미 교정되었다면, 현재 정정 벡터는 새로 유도된 정정 벡터로 업데이트될 수 있다.
예를 들어, 두 사용자 단말이 동시에 교정 프로시저를 수행한다면, 사용자 단말들로부터의 교정 결과는 평균화되어 성능을 개선할 수 있다. 그러나 교정은 보통 한 번에 한 사용자 단말에 대해 수행된다. 제 2 사용자 단말은 이미 적용된 제 1 사용자 단말에 대한 정정 벡터로 다운링크를 관측하게 된다. 이 경우, 제 2 정정 벡터와 이전 정정 벡터와의 곱이 새로운 정정 벡터로 사용될 수도 있고, 또는 (후술하는) "가중 평균"이 사용될 수도 있다. 액세스 포인트는 통상적으로 서로 다른 사용자 단말에 대해 서로 다른 정정 벡터를 사용하는 것이 아니라(이와 같이 구현될 수도 있지만) 모든 사용자 단말에 대해 단일 정정 벡터를 사용한다. 다수의 사용자 단말로부터의 업데이트 또는 한 사용자 단말로부터의 순차적 업데이트는 동일한 방식으로 처리될 수 있다. 업데이트 벡터가 (곱셈 연산에 의해) 직접 적용될 수도 있다. 대안으로, 측정 잡음을 감소시키기 위해 어떤 평균화가 바람직하다면, 후술하는 바와 같이 가중 평균이 사용될 수 있다.
액세스 포인트가 정정 벡터
Figure pat00117
를 사용하여 사용자 단말이 새로운 정정 벡터
Figure pat00118
를 결정하는 MIMO 파일럿을 전송한다면, 현재 및 새로운 정정 벡터의 곱에 의해 업데이트된 정정 벡터
Figure pat00119
가 유도된다. 정정 벡터
Figure pat00120
및
Figure pat00121
는 동일한 또는 서로 다른 사용자 단말에 의해 유도될 수 있다. 일 실시예에서, 업데이트된 정정 벡터는
Figure pat00122
로 정의되며, 여기서 곱은 성분별이다. 다른 실시예에서, 업데이트된 정정 벡터들은
Figure pat00123
로 정의되며, 여기서 α는 가중 평균을 제공하기 위해 사용된 인자이다(예를 들어, 0 < α < 1). 교정 업데이트가 빈번하지 않다면, α에 대해 0에 가까운 값이 최선을 행하게 된다. 교정 업데이트가 빈번하지만 잡음이 많다면, α에 대해 더 작은 값이 더 양호하다. 업데이트된 정정 벡터
Figure pat00124
는 다시 업데이트될 때까지 액세스 포인트에 의해 사용될 수 있다.
식(10a) 및 (10b)에 나타낸 것과 같이, (액세스 포인트일 수도 있고 사용자 단말일 수도 있는) 소정 국에 대한 정정 인자는 해당국에서 송신 및 수신 체인의 응답을 계산한다. 액세스 포인트는 제 1 사용자 단말에 의한 교정을 수행하여 그 정정 인자를 유도하고, 그 후 제 2 사용자 단말에 의한 교정을 수행할 필요 없이 제 2 사용자 단말과의 통신을 위해 이들 정정 인자를 사용할 수 있다. 마찬가지로, 사용자 단말은 제 액세스 포인트에 의한 교정을 수행하여 그 정정 인자를 유도하고, 그 후 제 2 사용자 단말에 의한 교정을 수행할 필요 없이 제 2 사용자 단말과의 통신을 위해 이들 정정 인자를 사용할 수 있다. 이는 국들의 각 통신 쌍에 교정이 필요하지 않기 때문에 다수의 사용자 단말과 통신하는 액세스 포인트 및 다수의 액세스 포인트와 통신하는 사용자 단말에 대한 오버헤드를 줄일 수 있다.
상기 설명에서, k ∈ K'에 대한 정정 벡터
Figure pat00125
및
Figure pat00126
눈 사용자 단말에 의해 유도되고, 벡터
Figure pat00127
는 다시 액세스 포인트로 전송된다. 이 방식은 다중 액세스 시스템에 대한 사용자 단말들 간에 교정 처리를 유리하게 분산시킨다. 그러나 교정 벡터
Figure pat00128
및
Figure pat00129
는 액세스 포인트에 의해 유도될 수도 있고, 이는 벡터
Figure pat00130
를 다시 사용자 단말로 전송하게 되며, 이는 발명의 범위 내에 있다.
상술한 교정 방식은 각 사용자 단말이 그 송신 및 수신 체인을 무선 전송에 의해 실시간으로 교정할 수 있게 한다. 이는 서로 다른 주파수 응답을 가진 사용자 단말들이 엄격한 주파수 응답 사양 또는 공장에서 교정을 수행할 필요 없이 높은 성능을 달성할 수 있게 한다. 액세스 포인트는 다수의 사용자 단말에 의해 교정되어 개선된 정확도를 제공할 수 있다. D. 이득 고려
교정은 다운링크 및 업링크 채널에 대한 "정규화된" 이득을 기초로 수행될 수 있으며, 이는 수신기에서 잡음 플로어에 대해 주어진 이득이다. 정규화된 이득의 사용은 다운링크 및 업링크가 교정된 뒤에 한 링크의 특성이 다른 링크에 대한 이득 측정치를 기초로 구해질 수 있게 한다.
액세스 포인트 및 사용자 단말은 처음에 액세스 포인트 및 사용자 단말에 대한 수신 경로 상에서의 잡음 레벨이 거의 동일하도록 각자의 수신기 입력 레벨을 조화시킬 수 있다. 조화는 잡음 플로어를 추정함으로써, 예를 들어 특정 시간 듀레이션(예를 들어, 1 또는 2 심벌 구간)에 걸쳐 최소 평균 전력을 가진 (다운링크/업링크 전송 단위인) 수신된 TDD 프레임의 섹션을 찾음으로써 이루어질 수 있다. 일반적으로, 임의의 업링크 데이터는 액세스 포인트에 의해 수신되어야 하고 액세스 포인트가 다운링크 상에서 전송하기 전에 수신/송신 선회 시간이 필요하기 때문에 각 TDD 프레임의 시작 직전 시간은 송신이 클리어하다. 간섭 환경에 따라 다수의 TDD 프레임을 기초로 잡음 플로어가 결정될 수 있다. 다운링크 및 업링크 채널 응답이 이 잡음 플로어에 대해 측정된다. 보다 구체적으로, 소정 송신 및 전력 안테나의 소정 부대역에 대한 채널 이득이 우선 해당 송신 및 수신 안테나 쌍의 해당 부대역에 대해 전송된 파일럿 심벌에 대한 수신 파일럿 심벌 비로서 구해질 수 있다. 정규화된 이득은 잡음 플로어로 나눈 측정 이득과 같다.
액세스 포인트에 대한 정규화된 이득과 사용자 단말에 대한 정규화된 이득의 큰 차이는 사용자 단말에 대한 정정 인자가 1과 크게 다르게 한다. 행렬
Figure pat00131
의 제 1 성분은 1로 설정되기 때문에 액세스 포인트에 대한 정정 인자는 1에 가깝다.
사용자 단말에 대한 정정 인자가 1과 상당히 다르다면, 사용자 단말은 계산된 정정 인자를 적용할 없을 수도 있다. 이는 사용자 단말이 최대 송신 전력에 대한 강제를 갖고 큰 정정 인자에 대한 송신 전력을 증가시킬 수 없기 때문이다. 더욱이, 작은 정정 인자에 대한 송신 전력의 감소는 일반적으로 바람직하지 않은데, 이는 달성 가능한 데이터 레이트를 감소시킬 수 있기 때문이다.
따라서 사용자 단말은 계산된 정정 인자의 스케일링된 버전을 이용하여 전송할 수 있다. 스케일링된 교자 인자는 계산된 정정 인자를 특정 스케일링 값으로 스케일링함으로써 얻을 수 있으며, 스케일링 값은 다운링크와 업링크 채널 응답 간의 이득 델타(차 또는 음료수)와 같이 설정될 수 있다. 이 이득 델타는 다운링크 및 업링크에 대한 정규화된 이득 사이의 차(또는 델타)의 평균으로 계산될 수 있다. 사용자 단말에 대한 정정 인자에 사용되는 스케일링 값(또는 이득 델타)은 액세스 포인트에 대해 계산된 정정 인자와 함께 액세스 포인트로 전송될 수 있다.
정정 인자 및 스케일링 값 또는 이득 델타로, 측정된 업링크 채널 응답으로부터 다운링크 채널 특성이 결정될 수 있으며, 그 반대로도 결정될 수 있다. 액세스 포인트나 사용자 단말에서의 잡음 플로어가 변경된다면, 이득 델타가 업데이트되고 업데이트될 수 있고, 업데이트된 이득 델타가 메시지로 다른 엔티티에 전송될 수 있다.
상기 설명에서, 교정은 각 부대역에 대한 두 세트(또는 벡터나 행렬)의 정정 인자가 한 세트
Figure pat00132
는 액세스 포인트에 의해 사용되게 하고 다른 세트
Figure pat00133
는 사용자 단말에 의해 사용되게 한다. 액세스 포인트는 상술한 바와 같이 송신 측 및/또는 수신 측 상에 정정 인자
Figure pat00134
를 적용할 수도 있다. 사용자 단말은 또한 그 정정 인자
Figure pat00135
를 송신 측 및/또는 수신 측에 적용할 수도 있다. 일반적으로, 어디에 정정 인자가 적용되든, 교정된 다운링크 및 업링크 채널 응답이 역이 되도록 교정이 수행된다. 2. MIMO 파일럿
교정을 위해, 사용자 단말에 의해 업링크 상에서 MIMO 파일럿이 전송되어 액세스 포인트가 업링크 채널 응답을 추정할 수 있고, 액세스 포인트에 의해 다운링크 상에서 MIMO 파일럿이 전송되어 사용자 단말이 다운링크 채널 응답을 추정할 수 있다. MIMO 파일럿은 NT개의 송신 안테나로부터 전송된 NT개의 파일럿 전송으로 이루어진 파일럿이고, 각 송신 안테나로부터의 파일럿 전송은 수신국에 의해 식별 가능하다. MIMO 파일럿은 다양한 방식으로 생성되어 전송될 수 있다. 다운링크 및 업링크에 동일한 또는 서로 다른 MIMO 파일럿이 사용될 수 있다. 어떤 경우에도, 다운링크 및 업링크에 사용되는 MIMO 파일럿은 액세스 포인트와 사용자 단말에 모두 알려진다.
실시예에서, MIMO 파일럿은 NT개의 각 송신 안테나로부터 전송되는 ("P"로 표시되는) 특정 OFDM 심벌을 포함하며, 다운링크에 대해 NT = Nap, 업링크에 대해 NT = Nut이다. 각 송신 안테나에 대해, MIMO 파일럿 전송에 지정된 각 심벌 구간에서 동일한 P OFDM 심벌이 전송된다. 그러나 각 안테나에 대한 P OFDM 심벌은 해당 안테나에 할당된 서로 다른 N-칩 왈시 시퀀스로 커버링되고, 다운링크에 대해서는 N≥Nap, 업링크에 대해서는 N≥Nut이다. 왈시 커버링은 NT개의 송신 안테나 사이에 직교성을 유지하고 수신기가 개별 송신 안테나를 구별할 수 있게 한다.
P OFDM 심벌은 Nsb개의 지정된 부대역 각각에 대해 하나씩 변조 심벌을 포함한다. 따라서 P OFDM 심벌은 수신기에 의한 채널 추정을 돕도록 선택될 수 있는 Nsb개의 변조 심벌 중 특정 "워드"를 포함한다. 이 워드는 전송된 MIMO 파일럿의 피크-평균 편차를 최소화하도록 정의될 수도 있다. 이는 송신 및 수신 체인에 의해 생성된 왜곡 및 비선형성의 양을 감소시킬 수 있으며, 이는 채널 추정의 정확도를 개선할 수 있다.
간결성을 위해, 하기에는 특정 MIMO-OFDM 시스템에 대해 설명한다. 이 시스템에서, 액세스 포인트 및 사용자 단말은 각각 4개의 송신/수신 안테나를 갖고 있다. 시스템 대역폭은 64개의 직교 부대역 또는 NF = 64로 분할되고, 이들에는 +31 내지 -32의 인덱스가 할당된다. 64개의 부대역 중 (예를 들어, ±{1, … , 6, 8, … , 20, 22, … , 26}의 인덱스를 갖는) 48개의 부대역은 데이터에 사용되고, (예를 들어, ±{7, 21}의 인덱스를 갖는) 4개의 부대역은 파일럿 및 가능하다면 시그널링에 사용되며, (0의 인덱스를 갖는) DC 부대역은 사용되지 않고, 나머지 부대역 또한 사용되지 않고 보호 부대역 역할을 한다. 이 OFDM 부대역 구조는 "파트 11: 무선 LAN 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리층(PHY) 사양: 5㎓ 대역의 고속 물리층"이라는 명칭으로 1999년 9월 공개적으로 입수 가능한 IEEE 표준 802.11a에 관한 문헌에 더 상세히 기술되어 있다.
P OFDM 심벌은 48개의 데이터 부대역과 4개의 파일럿 부대역에 대한 52개의 QPSK 변조 심벌로 이루어진 집합을 포함한다. 이 P OFDM 심벌은 다음과 같이 주어질 수 있다:
Figure pat00136
여기서 g는 파일럿에 대한 이득이다. {} 괄호 내의 값들은 (첫째 줄에 대해) 부대역 인덱스 -32 내지 -1 및 (둘째 줄에 대해) 0 내지 +31에 주어진다. 따라서 P(real) 및 P(imag)에 대한 첫째 줄은 부대역 -26에서 심벌 (-1-j)가 전송되고, 부대역 -25에서 심벌 (-1+j)가 전송됨을 지시한다. P(real) 및 P(imag)에 대한 둘째 줄은 부대역 1에서 심벌 (1-j)가 전송되고, 부대역 2에서 심벌 (-1-j)가 전송됨을 지시한다. MIMO 파일럿에는 다른 OFDM 심벌이 사용될 수도 있다.
실시예에서, 4개의 송신 안테나에는 MIMO 파일럿에 대해 W1 = 1111, W2 = 1010, W3 = 1100, W4 = 1001의 왈시 시퀀스가 할당된다. 소정 왈시 시퀀스에 대해, "1"의 값은 P OFDM 심벌이 전송됨을 지시하고, "0"의 값은 -P OFDM 심벌이 전송됨을 지시한다(즉, P에서 52개의 변조 심벌이 각각 반전된다).
표 2는 4개의 심벌 구간 또는 Nps = 4에 걸치는 MIMO 파일럿 전송을 위한 4개의 송신 안테나 각각으로부터 전송되는 OFDM 심벌을 기재하고 있다. 표 2
Figure pat00137
더 긴 MIMO 파일럿 전송을 위해, 각 송신 안테나에 대한 왈시 시퀀스는 간단히 반복된다. 이 왈시 시퀀스 집합은 MIMO 파일럿 전송이 4개의 심벌 구간의 정수 곱으로 발생하여 4개의 송신 안테나 간 직교성을 보장한다.
수신기는 상보 처리를 수행함으로써 수신된 MIMO 파일럿을 기초로 채널 응답의 추정치를 유도할 수 있다. 특히, 송신 안테나(i)로부터 전송되어 수신 안테나(j)에 의해 수신된 파일럿을 복원하기 위해, 수신 안테나(j)에 의해 수신된 파일럿은 우선 송신기에서 수행된 왈시 커버링에 상보적인 방식으로 송신 안테나(i)에 할당된 왈시 시퀀스로 처리된다. MIMO 파일럿에 대한 모든 Nps개의 심벌 구간에서 디커버링된 OFDM 심벌이 누적되고, MIMO 파일럿을 운반하는데 사용되는 52개의 부대역 각각에 대해 누적이 개별적으로 수행된다. 누적의 결과는 k = ±1, … , 26에 대해
Figure pat00138
이고, 이는 52개의 데이터 및 파일럿 부대역에 대해 송신 및 수신 체인에 대한 응답을 포함하여, 송신 안테나(i)로부터 수신 안테나(j)로의 유효 채널 응답의 추정치이다.
각 수신 안테나에서 각 송신 안테나로부터의 파일럿을 복원하기 위해 동일한 처리가 수행될 수 있다. 파일럿 처리는 52개의 부대역 각각에 대해 유효 채널 응답 추정치
Figure pat00139
또는
Figure pat00140
의 성분인 Nap·Nut개의 값을 제공한다.
다른 실시예에서, MIMO 파일럿에 푸리에 행렬 F 가 사용된다. 푸리에 행렬은 임의의 정사각형 치수, 예를 들어 3×3, 4×4, 5×5 등을 가질 수 있다. N×N 푸리에 행렬의 성분들은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00141
, n = 1, … , N, m = 1, … , N 각 송신 안테나에는 F 의 한 열이 할당된다. 할당된 열의 성분들은 왈시 시퀀스의 성분들과 비슷한 방식으로 파일럿 심벌들을 다른 시간 간격으로 곱하는데 사용된다. 일반적으로, 성분들이 1의 크기를 갖는 임의의 직교 행렬은 MIMO 파일럿에 대한 파일럿 심벌들을 곱하는데 사용될 수 있다.
MIMO-OFDM 시스템에 적용 가능한 또 다른 실시예에서, 전송에 이용 가능한 부대역들은 NT개의 비중첩 또는 개별 부분 집합으로 나누어진다. 각 송신 안테나에서, 각 시간 간격으로 하나의 부대역 부분 집합에 대해 파일럿 심벌들이 전송된다. 각 송신 안테나는 NT의 시간 간격으로 NT개의 부분 집합을 순환할 수 있으며, 이는 MIMO 파일럿의 듀레이션에 대응한다. MIMO 파일럿은 다른 방식으로 전송될 수도 있다.
MIMO 파일럿이 어떻게 전송될 수 있는지와 상관없이, 교정 도중 액세스 포인트와 사용자 단말에서 모두 채널 추정이 수행되어 각각 유효 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00142
및 유효 다운링크 채널 응답 추정치
Figure pat00143
를 얻을 수 있으며, 이들은 상술한 바와 같이 정정 인자를 유도하는데 사용된다. 3. 공간 처리
다운링크 및 업링크 채널 응답 간의 상관은 TDD MIMO 시스템 및 TDD MIMO-OFDM 시스템에 대한 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 채널 추정 및 공간 처리를 간소화하는데 활용될 수 있다. 이 간소화는 송신 및 수신 체인의 차를 계산하기 위해 교정이 수행된 후 가능하다. 상기한 바와 같이, 교정된 채널 응답은 다음과 같다: 다운링크에 대해
Figure pat00144
식(26a) 업링크에 대해
Figure pat00145
식(26b) 식(26b)의 마지막 등호에 대한 근사화는 실제 정확한 인자의 추정치 사용에 기인한다.
각 부대역에 대한 채널 응답 행렬 H (k)는 "대각화"되어 해당 부대역에 대한 N s 개의 고유 모드를 구할 수 있다. 고유 모드는 직교 공간 채널로 제시될 수 있다. 이 대각화는 채널 응답 행렬 H (k)의 특이값 분해 또는 H (k)의 상관 행렬의 고유값 분해를 수행함으로써 달성될 수 있으며, 이는 R (k) = H H (k) H (k)이다.
교정된 업링크 채널 응답 행렬의 특이값 분해 H cup(k)는 다음과 같이 나타낼 수 있다: H cup(k) = U ap(k) ∑ (k) V ut H (k) , k ∈ K 식(27) 여기서 U ap(k)는 H cup(k)의 좌측 고유 벡터들의 Nut×Nut 단위 행렬; ∑ (k)는 H cup(k)의 좌측 고유 벡터들의 Nut×Nap 대각 행렬; V ut(k)는 H cup(k)의 우측 고유 벡터들의 Nap×Nap 단위 행렬이다.
단위 행렬 M 은 M H M = I 에 의해 특성화된다. 이에 따라 교정된 다운링크 채널응답 행렬 H cdn(k)의 특이값 분해는 다음과 같이 나타낼 수 있다: H cdn(k) = V ut *(k) ∑ (k) U ap T (k) , k ∈ K 식(28) 따라서 행렬 V ut *(k) 및 U ap *(k)는 각각 H cdn(k)의 좌측 및 우측 고유 벡터의 행렬이고, "*"는 복소 켤레를 나타낸다. V ut(k), V ut *(k), V ut T (k), V ut H (k)는 행렬 V ut(k)의 서로 다른 형태이고, U ap(k), U ap *(k), U ap T (k), U ap H (k)는 또한 행렬 U ap(k)의 서로 다른 형태이다. 간소화를 위해, 다음 설명에서 행렬 U ap(k) 및 V ut(k)에 대한 참조는 이들의 다양한 다른 형태에 관련될 수 있다. 행렬 U ap(k) 및 V ut(k)는 각각 액세스 포인트 및 사용자 단말에 의해 공간 처리에 사용되며 각각의 첨자로 표기한다.
특이값 분해는 Gilbert Strang 저서 "선형 대수학 및 그 응용"(제 2 판, Academic Press, 1980년)에 더 상세히 기재되어 있으며, 이는 본원에 참조로 포함된다.
사용자 단말은 액세스 포인트에 의해 전송된 MIMO 파일럿을 기초로 교정된 다운링크 채널 응답을 추정할 수 있다. 사용자 단말은 k ∈ K인 경우에 교정된 다운링크 채널 응답 추정치
Figure pat00146
의 특이값 분해를 수행하여 k ∈ K에 대해
Figure pat00147
의 좌측 고유 벡터의 행렬
Figure pat00148
및 대각 행렬
Figure pat00149
을 구할 수 있다. 이 특이값 분해는
Figure pat00150
로 주어질 수 있고, 여기서 각 행렬 위의 모자 표시("^")는 이것이 실제 행렬의 추정치임을 지시한다.
마찬가지로, 액세스 포인트는 사용자 단말에 의해 전송된 MIMO 파일럿을 기초로 교정된 업링크 채널 응답을 추정할 수 있다. 액세스 포인트는 k ∈ K인 경우에 교정된 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00151
의 특이값 분해를 수행하여 k ∈ K에 대해
Figure pat00152
의 좌측 고유 벡터의 행렬
Figure pat00153
및 대각 행렬
Figure pat00154
을 구할 수 있다. 이 특이값 분해는
Figure pat00155
로 주어질 수 있다.
역채널 및 교정 때문에, 행렬
Figure pat00156
및
Figure pat00157
를 모두 구하기 위해 특이값 분해는 사용자 단말이나 액세스 단말에 의해서만 수행될 필요가 있다. 사용자 단말에 의해 수행된다면, 행렬
Figure pat00158
는 사용자 단말에서 공간 처리에 사용되고, 행렬
Figure pat00159
는 다시 액세스 단말에 전송될 수 있다.
액세스 포인트는 사용자 단말에 의해 전송된 조향(steered) 기준을 기초로 행렬
Figure pat00160
및
Figure pat00161
를 구할 수 있을 수도 있다. 마찬가지로, 사용자 단말은 액세스 포인트에 의해 전송된 조향 기준을 기초로 행렬
Figure pat00162
및
Figure pat00163
를 구할 수 있을 수도 있다. 조향 기준은 "MIMO WLAN 시스템"이라는 명칭으로 2003년 10월 23일자 제출된 공동 양도된 미국 특허 출원 10/692,419호에 상세히 기술되어 있다.
행렬
Figure pat00164
및
Figure pat00165
는 MIMO 채널의 NS개의 고유 모드에서 독립 데이터 스트림을 전송하는데 사용될 수 있으며, NS≤min{Nap, Nut}이다. 다운링크 및 업링크 상에서 다수의 데이터 스트림을 전송하기 위한 공간 처리는 뒤에 설명한다. A. 업링크 공간 처리
업링크 전송을 위한 사용자 단말에 의한 공간 처리는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00166
k ∈ K 식(29) 여기서 x up(k)는 부대역 k에 대한 업링크의 송신 벡터; s up(k)는 부대역 k의 NS개의 고유 모드에서 전송될 변조 심벌들에 대한 NS개까지의 0이 아닌 성분을 가진 데이터 벡터이다.
전송 전에 변조 심벌들에 추가 처리가 수행될 수도 있다. 예를 들어, 수신 SNR이 모든 데이터 부대역에 대해 거의 동일하도록 (예를 들어, 각 고유 모드에 대한) 데이터 부대역에 걸쳐 채널 반전이 적용될 수도 있다. 공간 처리는 다음과 같이 나타낼 수 있다: k ∈ K 식(30) 여기서 W up(k)는 (선택적) 업링크 채널 반전에 대한 가중치를 가진 행렬이다.
채널 반전은 변조가 일어나기 전에 각 부대역에 송신 전력을 할당함으로써 수행될 수 있으며, 이 경우 벡터 s up(k)는 채널 반전 계수를 포함하고 식(30)에서 행렬 W up(k)는 생략될 수 있다. 다음 설명에서, 식에서 행렬 W up(k)의 사용은 채널 반전 계수가 벡터 s up(k)에 통합되지 않음을 지시한다. 식에서 행렬 W up(k)의 결핍은 (1) 채널 반전이 수행되지 않거나 또는 (2) 채널 반전이 수행되고 벡터 s up(k)에 통합됨을 지시할 수 있다.
채널 반전은 "고유 모드마다 선택적 채널 반전이 적용되는 코드화 MIMO 시스템"이라는 명칭으로 2002년 8월 27일자 제출된 상술한 미국 특허 출원 10/693,419호 및 공동 양도된 미국 특허 출원 10/229,209호에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다.
액세스 포인트에서 수신된 업링크 전송은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00168
k ∈ K 식(31) 여기서 r up(k)는 부대역 k에 대한 업링크의 수신 벡터; n (k)는 부대역 k에 대한 추가 백색 가우스 잡음(AWGN); x up(k)는 식(29)에 나타낸 것과 같다.
수신된 업링크 전송에 대한 액세스 포인트에서의 수신기 공간 처리(또는 공간 정합 필터링)는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00169
k ∈ K, 식(32) 여기서
Figure pat00170
는 업링크 상에서 사용자 단말에 의해 전송된 데이터 벡터 s up(k)의 추정치이고,
Figure pat00171
는 후처리된 잡음이다. 식(32)은 사용자 단말에서 채널 반전이 수행되지 않았고, 송신 벡터 x up(k)는 식(29)에 나타낸 것과 같으며, 수신 벡터 r up(k)는 식(31)에 나타낸 것과 같은 것으로 가정한다. B. 다운링크 공간 처리
다운링크 전송을 위한 액세스 포인트에 의한 공간 처리는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00172
k ∈ K 식(33) 여기서 x dn(k)는 송신 벡터이고 s dn(k)는 다운링크에 대한 데이터 벡터이다.
또, 전송 전에 변조 심벌들에 추가 처리(예를 들어, 채널 반전)가 수행될 수도 있다. 공간 처리는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00173
k ∈ K 식(34) 여기서 W dn(k)는 (선택적) 다운링크 채널 반전에 대한 가중치를 가진 행렬이다.
사용자 단말에서 수신된 다운링크 전송은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00174
k ∈ K 식(35)
수신된 다운링크 전송에 대한 사용자 단말에서의 수신기 공간 처리(또는 공간 정합 필터링)는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00175
k ∈ K, 식(36) 식(36)은 액세스 포인트에서 채널 반전이 수행되지 않았고, 송신 벡터 x dn(k)는 식(33)에 나타낸 것과 같으며, 수신 벡터 r dn(k)는 식(35)에 나타낸 것과 같은 것으로 가정한다.
표 3은 데이터 전송 및 수신을 위한 액세스 포인트 및 사용자 단말에서의 공간 처리를 요약한다. 표 3은 W (k)에 의한 추가 처리가 송신기에서 수행되지 않은 것으로 가정한다. 그러나 이 추가 처리가 수행되지 않으면, W (k)는 간단히 단위 행렬과 동일하다. 표 3
Figure pat00176
상기 설명에서 표 3에 나타낸 바와 같이, 액세스 포인트에서 송신 측 및 수신 측에 각각 정정 행렬
Figure pat00177
및
Figure pat00178
가 사용된다. 이들 정정 행렬 중 하나는 단위 행렬과 같은 것으로 설정될 수 있다. 사용자 단말에서 송신 측 및 수신 측에 각각 정정 행렬
Figure pat00179
및
Figure pat00180
가 사용된다. 이들 정정 행렬 중 하나는 단위 행렬과 같게 설정될 수 있다. 정정 행렬
Figure pat00181
및
Figure pat00182
는 가중 행렬 W dn(k) 및 W up(k)과 결합하여 이득 행렬 G dn(k) 및 G up(k)를 구할 수 있고, 여기서
Figure pat00183
이고
Figure pat00184
이다. C. 한 링크 상에서의 데이터 전송
소정 링크 상에서의 데이터 전송은 송신국에서 정정 행렬을 적용하고 수신국에서 MMSE 수신기를 이용함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 다운링크 상에서의 데이터 전송은 액세스 포인트에서의 송신 측에서만 정정 인자를 적용하고 사용자 단말에 MMSE 수신기를 사용함으로써 달성된다. 간소화를 위해, 단일 부대역에 대해 설명하고 부대역 인덱스 k는 식에서 생략된다. 교정된 다운링크 업링크 채널 응답은 다음과 같이 나타낼 수 있다: H cup = R ap H T T ut = H up 식(37) H cdn = K ut -1 R ut HT ap K ap = K ut -1 H dn K ap = H cup T 식(38)
사용자 단말은 업링크 상에서 파일럿을 전송하고, 이는 업링크 채널 응답의 추정치를 유도하기 위해 액세스 포인트에 의해 사용된다. 액세스 포인트는 식(27)에 나타낸 것과 같이 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00185
의 특이값 분해를 수행하고 행렬
Figure pat00186
을 유도한다. 그 다음, 액세스 포인트는 공간 처리에
Figure pat00187
를 이용하여 식(33)에 나타낸 것과 같이 MIMO 채널의 고유 모드에서 데이터를 전송한다.
사용자 단말에서의 수신된 다운링크 전송은 다음과 같이 나타낼 수 있다: r dn = H dn x dn + n 식(39) 식(39)은 정정 인자가 사용자 단말에 적용되지 않음을 지시한다. 사용자 단말은 다음과 같이 MMSE 공간 필터 행렬 M 을 유도한다:
Figure pat00188
식(40) 여기서
Figure pat00189
;
Figure pat00190
은 잡음의 자기 공분산 행렬이다. 잡음이 AWGN이라면,
Figure pat00191
이고, σn 2은 잡음의 분산이다. 사용자 단말은 액세스 포인트에 의해 데이터와 함께 전송된 파일럿을 기초로 H edn을 유도할 수 있다.
사용자 단말은 다음과 같이 MMSE 공간 처리를 수행한다:
Figure pat00192
식(41) 여기서 n mmse는 MMSE 필터링된 잡음 및 잔여 크로스토크를 포함하고,
Figure pat00193
는 데이터 벡터 s dn의 추정치이다. MMSE 공간 필터 행렬 M 으로부터의 심벌 추정치는 데이터 심벌들의 정규화되지 않은 추정치이다. 사용자 단말은 D = [diag[ MH edn]]-1인 스케일링 행렬 D 와
Figure pat00194
를 곱하여 데이터 심벌들의 정규화된 추정치를 구할 수 있다.
사용자 단말이 수신 측에 정정 행렬 K rut = K ut -1을 적용하면, 전체 다운링크 채널 응답은 H odn = K rut H edn이 된다. 사용자 단말의 수신 측에 정정 행렬 K rut가 적용된 MMSE 공간 필터 행렬
Figure pat00195
은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00196
식(42) 식(42)의 역수는 다음과 같이 재정렬될 수 있다:
Figure pat00197
식(43) 식(43)을 식(42)에 치환하면, 다음이 얻어진다:
Figure pat00198
식(44)
사용자 단말의 수신 측에 정정 행렬 K rut가 적용된 사용자 단말에서의 수신된 다운링크 전송은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00199
식(45) 사용자 단말은 다음과 같이 MMSE 공간 처리를 수행한다:
Figure pat00200
식(46) 식(45) 및 (46)은 사용자 단말에 정정 인자가 적용되는지 여부에 관계없이 MMSE 수신기로 동일한 성능을 얻을 수 있음을 지시한다. MMSE 처리는 사용자 단말에서 송신 및 수신 체인 간의 어떤 부정합도 내재적으로 계산한다. 사용자 단말의 수신 측에 정정 인자가 적용되지 않으면 MMSE 공간 정합 필터는 H edn으로 유도되고, 정정 인자가 적용되면 H odn으로 유도된다.
마찬가지로, 업링크 상에서의 데이터 전송은 사용자 단말의 송신 측 및/또는 수신 측에 정정 행렬을 적용하고 액세스 포인트에 MMSE 수신기를 사용함으로써 달성될 수 있다. 4. MIMO - OFDM 시스템
도 5는 TDD MIMO-OFDM 시스템 내의 액세스 포인트(502) 및 사용자 단말(504)의 실시예의 블록도를 나타낸다. 간소화를 위해, 다음 설명은 액세스 포인트 및 사용자 단말이 각각 데이터 송신 및 수신에 사용될 수 있는 4개의 안테나를 구비하는 것으로 가정한다.
다운링크 상에서는, 액세스 포인트(502)에서 송신(TX) 데이터 프로세서(510)가 데이터 소스(508)로부터의 트래픽 데이터(즉, 정보 비트) 및 제어기(530)로부터의 시그널링 및 다른 정보를 수신한다. TX 데이터 프로세서(510)는 수신된 데이터를 포맷화, 인코딩, 인터리빙 및 변조(즉, 심벌 매핑)하여 데이터 전송에 사용되는 각 공간 채널에 대한 변조 심벌 스트림을 생성한다. TX 공간 프로세서(520)는 TX 데이터 프로세서(510)로부터 변조 심벌 스트림을 수신하고 공간 처리를 수행하여 안테나마다 하나씩 4개의 송신 심벌 스트림을 제공한다. TX 공간 프로세서(520)는 또한 적절하게(예를 들어, 교정에서) 파일럿 심벌들로 다중화한다.
각 변조기(MOD)(522)는 각각의 송신 심벌 스트림을 수신하고 처리하여 대응하는 OFDM 심벌 스트림을 생성한다. 각 OFDM 심벌 스트림은 변조기(522) 내의 송신 체인에 의해 추가 처리되어 대응하는 다운링크 변조 신호를 생성한다. 변조기(522a~522d)로부터의 4개의 다운링크 변조 신호가 4개의 안테나(524a~524d)로 각각 전송된다.
사용자 단말(504)에서 안테나(552)는 전송된 다운링크 변조 신호를 수신하고, 각 안테나는 각각의 복조기(DEMOD)(554)에 수신 신호를 제공한다. (수신 체인을 포함하는) 각 복조기(554)는 변조기(522)에서 수행된 것과 상보적인 처리를 수행하여 수신 심벌들을 제공한다. 수신(RX) 공간 프로세서(560)는 모든 복조기(554)로부터의 수신 심벌에 대해 공간 처리를 수행하여 복원 심벌을 제공하고, 이 심벌들은 액세스 포인트에 의해 전송된 변조 심벌의 추정치이다. RX 데이터 프로세서(570)는 복원된 심벌을 처리(예를 들어, 심벌 디매핑, 디인터리빙 및 디코딩)하여 디코딩된 데이터를 제공한다. 디코딩된 데이터는 복원된 트래픽 데이터, 시그널링 등을 포함하고, 이들은 저장을 위한 데이터 싱크(572) 및/또는 추가 처리를 위한 제어기(580)에 제공된다.
제어기(530, 580)는 각각 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 각종 처리 유닛의 동작을 제어한다. 메모리 유닛(532, 582)은 각각 제어기(530, 580)에 의해 사용된 데이터 및 프로그램 코드를 저장한다.
교정 도중, RX 공간 프로세서(560)는 액세스 포인트에 의해 전송된 MIMO 파일럿을 기초로 유도되는 다운링크 채널 응답 추정치
Figure pat00201
를 제공한다. RX 데이터 프로세서(570)는 액세스 포인트에 의해 유도되어 다운링크 상에서 전송되는 업링크 채널 응답 추정치
Figure pat00202
를 제공한다. 제어기(580)는 채널 응답 추정치
Figure pat00203
및
Figure pat00204
를 수신하고, 정정 행렬
Figure pat00205
및
Figure pat00206
을 유도하여, 액세스 포인트에 다시 전송하기 위한 행렬
Figure pat00207
을 TX 데이터 프로세서(590)에 제공한다. 제어기(580)는 또 정정 행렬
Figure pat00208
을 기초로 정정 행렬
Figure pat00209
및
Figure pat00210
를 유도하고,
Figure pat00211
또는
Figure pat00212
는 단위 행렬일 수 있고, 정정 행렬
Figure pat00213
를 TX 공간 프로세서(592)에 제공하며, 정정 행렬
Figure pat00214
를 RX 공간 프로세서(560)에 제공한다.
업링크에 대한 처리는 다운링크에 대한 처리와 동일한 수도 있고 다를 수도 있다. 데이터 및 시그널링이 TX 데이터 프로세서(590)에 의해 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 변조)되어 TX 공간 프로세서(592)에 의해 추가로 공간 처리되고, 이는 또는 파일럿 심벌로 다중화된다. 파일럿 및 변조 심벌들은 변조기(554)에 의해 처가 처리되어 업링크 변조 신호를 생성한 다음, 안테나(552)를 통해 액세스 포인트로 전송된다.
액세스 포인트(110)에서, 업링크 변조 신호는 사용자 단말에 의해 수행된 처리와 상보적인 방식으로, 안테나(524)에 의해 수신되고 복조기(522)에 의해 복조되며 RX 공간 프로세서(540) 및 RX 데이터 프로세서(542)에 의해 처리된다. 교정중에 RX 공간 프로세서(560)는 사용자 단말에 의해 전송된 MIMO 파일럿을 기초로 유도되는 업링크 채널 추정치
Figure pat00215
를 제공한다. 행렬
Figure pat00216
는 제어기(530)에 의해 수신되고 사용자 단말로의 전송을 위해 TX 데이터 프로세서(510)에 제공된다.
도 6은 도 5의 TX 공간 프로세서(520, 592)에 사용될 수 있는 TX 공간 프로세서(520a)의 블록도를 나타낸다. 간소화를 위해, 다음 설명은 4개의 모든 고유 모드가 사용을 위해 선택된 것으로 가정한다.
프로세서(520a) 내에서, 역다중화기(632)는 4개의 고유 모드에서 전송될 (s 1(n) 내지 s 4(n)로 나타낸) 4개의 변조 심벌 스트림을 수신하고, 각 스트림을 ND개의 데이터 부대역에 대한 ND개의 서브스트림으로 역다중화되어, 각각의 TX 부대역 공간 프로세서(640)에 각 데이터 부대역에 대한 4개의 변조 심벌 서브 스트림을 제공한다. 각 프로세서(640)는 하나의 부대역에 대해 예를 들어 식(29), (30), (33) 또는 (34)에 나타낸 것과 같은 처리를 수행한다.
각 TX 부대역 공간 프로세서(640) 내에서, (s 1(k) 내지 s 4(k)로 나타낸) 4개의 변조 심벌 스트림이 관련 부대역의 4개의 고유 모드에 대한 4개의 빔 형성기(650a~650d)에 제공된다. 각 빔 형성기(650)는 빔 형성을 수행하여 하나의 부대역의 하나의 고유 모드로 하나의 심벌 서브 스트림을 전송한다. 각 빔 형성기(650)는 하나의 심벌 서브 스트림 s m (k)를 수신하고 관련 고유 모드에 대한 고유 벡터 v m (k)를 이용하여 빔 형성을 수행한다. 각 빔 형성기(650) 내에서 4개의 곱셈기(652a~652d)에 변조 심벌들이 제공되고, 곱셈기(652a~652d)는 또한 관련 고유 모드에 대한 고유 벡터 v m (k)의 4개의 성분 v m ,1(k), v m ,2(k), v m ,3(k), v m ,4(k)를 수신한다. 고유 벡터 v m (k)는 다운링크에 대한 행렬
Figure pat00217
의 m번째 열이고 업링크에 대한 행렬
Figure pat00218
의 m번째 열이다. 각 곱셈기(652)는 스케일링된 변조 심벌들을 그 고유 벡터값 v m , j (k)에 곱하여 "빔 형성" 심벌을 제공한다. 곱셈기(652a~652d)는 (4개의 안테나로부터 전송되어야 하는) 4개의 빔 형성 심벌 서브 스트림을 각각 합산기(660a~660d)에 제공한다.
각 합산기(660)는 각 심벌 구간에서 4개의 고유 모드에 대한 4개의 빔 형성 심벌을 수신하고 합산하여, 관련 송신 안테나에 대해 미리 조정된 심벌을 제공한다. 합산기(660a~660d)는 4개의 송신 안테나에 대한 미리 조정된 심벌들의 4개의 스트림을 버퍼/다중화기(670a~670d)에 각각 제공한다. 각 버퍼/다중화기(670)는 ND개의 데이터 부대역에 대한 TX 부대역 공간 프로세서(640)로부터 파일럿 심벌 및 미리 조정된 심벌을 수신한다. 각 버퍼/다중화기(670)는 파일럿 심벌, 미리 조정된 심벌, 및 각각 파일럿 부대역, 데이터 부대역 및 미사용 부대역에 대한 0 심벌을 다중화하여 해당 심벌 구간의 NF개로 이루어진 시퀀스를 형성한다. 교정중에, 지정된 부대역 상에서 파일럿 심벌들이 전송된다. 곱셈기(668a~668d)는 상술하고 표 2에 나타낸 것과 같이, 4개의 안테나에 지정된 왈시 시퀀스 W1~W4로 각각 4개의 안테나에 대한 파일럿 심벌을 커버링한다. 각 버퍼/다중화기(670)는 각각의 곱셈기(672)에 심벌 스트림을 제공한다.
곱셈기(672a~672d)는 또한 정정 인자 K 1(k), K 2(k), K 3(k), K 4(k)를 각각 수신한다. 각 데이터 부대역 k에 대한 정정 인자는 다운링크에 대한
Figure pat00219
의 대각 성분 및 업링크에 대한
Figure pat00220
의 대각 성분이다. 각 곱셈기(672)는 그 입력 심벌들을 정정 인자 K m (k)로 스케일링하고 송신 심벌들을 제공한다. 곱셈기(672a~672d)는 4개의 송신 안테나에 4개의 송신 심벌 스트림을 제공한다.
공간 처리 및 OFDM 변조는 상술한 미국 특허 출원 10/693,419호에 더 상세히 기술되어 있다.
여기서 설명한 교정 기술은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 교정 기술은 액세스 포인트 및 사용자 단말에서 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현의 경우, 교정 기술은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드가 메모리 유닛(예를 들어, 도 5의 메모리(532, 582))에 저장되어 프로세서(예를 들어, 제어기(530 또는 580))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 공지된 바와 같이 각종 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
여기서는 참조 및 특정 섹션의 위치를 찾는데 도움이 되도록 제목이 포함된다. 이들 제목은 거기서 설명하는 개념의 범위를 한정하는 것이 아니고, 이들 개념은 전체 명세서에 걸쳐 다른 섹션들에 응용 가능성을 가질 수 있다.
개시된 실시예들의 상기 설명은 어떠한 당업자라도 본 발명을 제조 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자들에게 쉽게 명백하며, 본원에 정의된 일반 원리는 본 발명의 진의나 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타낸 실시예들로 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 신규 특징에 부합하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다.

Claims (18)

  1. 무선 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템에서 통신 링크들을 교정(calibrate)하는 방법으로서,
    액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 다운링크 채널에 대한 채널 응답 추정치를 획득하는 단계;
    상기 사용자 단말로부터 상기 액세스 포인트로의 업링크 채널에 대한 채널 응답 추정치를 획득하는 단계; 및
    상기 다운링크 및 업링크 채널들에 대한 상기 채널 응답 추정치들을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자(factor)들 및 상기 사용자 단말의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자들은 교정된 다운링크 채널 응답 및 교정된 업링크 채널 응답을 획득하는데 사용되는, 통신 링크 교정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액세스 포인트의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자(factor)들 및 상기 사용자 단말의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들을 결정하는 단계는:
    다음 식을 기반으로 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자들을 결정하는 단계를 포함하며:
    Figure pat00221
    ,
    여기서
    Figure pat00222
    은 상기 다운링크 채널에 대한 채널 응답 추정치의 행렬이고,
    Figure pat00223
    은 상기 업링크 채널에 대한 채널 응답 추정치의 행렬이고,
    Figure pat00224
    은 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자의 행렬이며,
    Figure pat00225
    는 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자의 행렬이고,
    " T "는 전치 행렬(transpose)을 나타내는, 통신 링크 교정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 액세스 포인트에 대한 수정 인자들에 기반하여 상기 액세스 포인트의 송신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들 및 상기 액세스 포인트의 수신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들을 결정하는 단계는:
    다음 식을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 측에 대한 정정 인자들 및 상기 액세스 포인트의 수신 측에 대한 정정 인자들을 유도하는 단계를 포함하며:
    Figure pat00226
    ,
    여기서
    Figure pat00227
    은 상기 액세스 포인트의 송신 측에 대한 정정 인자들의 행렬이고,
    Figure pat00228
    은 상기 액세스 포인트의 수신 측에 대한 정정 인자들의 행렬인, 통신 링크 교정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 사용자 단말에 대한 수정 인자들에 기반하여 상기 사용자 단말의 송신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들 및 상기 사용자 단말의 수신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들을 결정하는 단계는:
    다음 식을 기반으로 상기 사용자 단말의 송신 측에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말의 수신 측에 대한 정정 인자들을 유도하는 단계를 포함하며:
    Figure pat00229
    ,
    여기서
    Figure pat00230
    는 상기 사용자 단말의 송신 측에 대한 정정 인자들의 행렬이고,
    Figure pat00231
    는 상기 사용자 단말의 수신 측에 대한 정정 인자들의 행렬인, 통신 링크 교정 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 기반으로 상기 행렬들
    Figure pat00232
    및
    Figure pat00233
    를 유도하는 단계를 더 포함하는, 통신 링크 교정 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    다음 식
    Figure pat00234

    으로 주어진 평균 제곱 에러(MSE)를 최소화하기 위해 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 기반으로 상기 행렬들
    Figure pat00235
    및
    Figure pat00236
    를 유도하는 단계를 더 포함하는, 통신 링크 교정 방법.
  7. 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치로서,
    액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 다운링크 채널에 대한 채널 응답 추정치를 획득하기 위한 수단;
    상기 사용자 단말로부터 상기 액세스 포인트로의 업링크 채널에 대한 채널 응답 추정치를 획득하기 위한 수단; 및
    상기 다운링크 및 업링크 채널들에 대한 상기 채널 응답 추정치들을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들을 결정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자들은 교정된 다운링크 채널 응답 및 교정된 업링크 채널 응답을 획득하는데 사용되는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 액세스 포인트의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들을 결정하기 위한 수단은:
    다음 식을 기반으로 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자들을 결정하기 위한 수단을 포함하며:
    Figure pat00237
    ,
    여기서
    Figure pat00238
    은 상기 다운링크 채널에 대한 채널 응답 추정치의 행렬이고,
    Figure pat00239
    은 상기 업링크 채널에 대한 채널 응답 추정치의 행렬이고,
    Figure pat00240
    은 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자의 행렬이며,
    Figure pat00241
    는 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자의 행렬이고,
    " T "는 전치 행렬(transpose)을 나타내는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 액세스 포인트에 대한 수정 인자들에 기반하여 상기 액세스 포인트의 송신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들 및 상기 액세스 포인트의 수신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들을 결정하기 위한 수단은:
    다음 식을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 측에 대한 정정 인자들 및 상기 액세스 포인트의 수신 측에 대한 정정 인자들을 유도하기 위한 수단을 포함하며:
    Figure pat00242
    ,
    여기서
    Figure pat00243
    은 상기 액세스 포인트의 송신 측에 대한 정정 인자들의 행렬이고,
    Figure pat00244
    은 상기 액세스 포인트의 수신 측에 대한 정정 인자들의 행렬인, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 사용자 단말에 대한 수정 인자들에 기반하여 상기 사용자 단말의 송신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들 및 상기 사용자 단말의 수신 측의 송신 및 수신 측들의 수정 인자들을 결정하기 위한 수단은:
    다음 식을 기반으로 상기 사용자 단말의 송신 측에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말의 수신 측에 대한 정정 인자들을 유도하기 위한 수단을 포함하며:
    Figure pat00245
    ,
    여기서
    Figure pat00246
    는 상기 사용자 단말의 송신 측에 대한 정정 인자들의 행렬이고,
    Figure pat00247
    는 상기 사용자 단말의 수신 측에 대한 정정 인자들의 행렬인, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 기반으로 상기 행렬들
    Figure pat00248
    및
    Figure pat00249
    를 유도하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 다음 식
    Figure pat00250

    으로 주어진 평균 제곱 에러(MSE)를 최소화하기 위해 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 기반으로 상기 행렬들
    Figure pat00251
    및
    Figure pat00252
    를 유도하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  13. 무선 시분할 듀플렉스(TDD_ 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치로서,
    액세스 포인트로부터 사용자 단말로의 다운링크 채널에 대한 채널 응답 추정치를 획득하기위한 제 1 공간(spatial) 프로세서;
    상기 사용자 단말로부터 상기 액세스 포인트로의 업링크 채널에 대한 채널 응답 추정치를 획득하기 위한 제 2 공간 프로세서; 및
    상기 다운링크 및 업링크 채널들에 대한 상기 채널 응답 추정치들을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자(factor)들 및 상기 사용자 단말의 송신 및 수신 측들에 대한 정정 인자들을 결정하기 위한 제어기를 포함하며, 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자들은 교정된 다운링크 채널 응답 및 교정된 업링크 채널 응답을 획득하는데 사용되는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어기는 다음의 식을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 및 수신 측들의 정정 인자들 및 상기 사용자 단말의 송신 및 수신 측들의 정정 인자들을 결정하고:
    Figure pat00253
    ,
    여기서
    Figure pat00254
    은 상기 다운링크 채널에 대한 채널 응답 추정치의 행렬이고,
    Figure pat00255
    은 상기 업링크 채널에 대한 채널 응답 추정치의 행렬이고,
    Figure pat00256
    은 상기 액세스 포인트에 대한 정정 인자의 행렬이며,
    Figure pat00257
    는 상기 사용자 단말에 대한 정정 인자의 행렬이고,
    " T "는 전치 행렬(transpose)을 나타내는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제어기는 다음의 식을 기반으로 상기 액세스 포인트의 송신 측에 대한 정정 인자들 및 상기 액세스 포인트의 수신 측에 대한 정정 인자들을 결정하고:
    Figure pat00258
    ,
    여기서
    Figure pat00259
    은 상기 액세스 포인트의 송신 측에 대한 정정 인자들의 행렬이고,
    Figure pat00260
    은 상기 액세스 포인트의 수신 측에 대한 정정 인자들의 행렬인, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제어기는 다음의 식을 기반으로 상기 사용자 단말의 송신 측에 대한 정정 인자들 및 상기 사용자 단말의 수신 측에 대한 정정 인자들을 결정하고:
    Figure pat00261
    ,
    여기서
    Figure pat00262
    는 상기 사용자 단말의 송신 측에 대한 정정 인자들의 행렬이고,
    Figure pat00263
    는 상기 사용자 단말의 수신 측에 대한 정정 인자들의 행렬인, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 기반으로 상기 행렬들
    Figure pat00264
    및
    Figure pat00265
    를 유도하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
  18. 제 14 항에 있어서 다음 식
    Figure pat00266

    으로 주어진 평균 제곱 에러(MSE)를 최소화하기 위해 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 계산을 기반으로 상기 행렬들
    Figure pat00267
    및
    Figure pat00268
    를 유도하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 시분할 듀플렉스 통신 시스템의 통신 링크들을 교정하기 위한 장치.
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