KR20100076013A

KR20100076013A - Ｍｉｍｏ 등화를 위한 고속 제곱근 알고리듬

Info

Publication number: KR20100076013A
Application number: KR1020107010134A
Authority: KR
Inventors: 다난자이 아쇽 고레; 헤만쓰 삼파쓰; 에드워드 해리슨 티구
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-07-05
Also published as: CA2699573A1; JP2011501521A; WO2009049039A1; EP2201701A1; TW200931848A; KR101115158B1; US20090080508A1; CN101821963A; BRPI0817761A2; TWI394390B; US8335248B2

Abstract

무선 통신 환경에서 수신 신호의 등화를 용이하게 하는 시스템들 및 방법들이 설명된다. 다수의 송신 및/또는 수신 안테나들 및 MIMO 기술을 사용하여, 다수의 데이터 스트림들이 하나의 톤 내에서 전송될 수 있다. 등화 동안에, 수신기들은 하나의 톤 내에서 수신된 데이터를 개별적 데이터 스트림들로 분리할 수 잇다. 일반적으로 등화 과정은 계산상으로 복잡하다. 등화기 함수들은 고속 제곱근 방법을 이용하여 계산될 수 있는 인버스 연산을 포함한다; 그러나, 고속 제곱근 방법은 행렬들의 세트에 대해 상당히 많은 수의 계산들을 수반하고, 이때 행렬들의 세트에서의 행렬의 크기는 송신 또는 수신 안테나들의 개수를 증가시킨다. 고속 제곱근 방법의 변형을 이용함으로써, 계산상의 복잡도 및/또는 회수를 감소시키기 위해 행렬들의 엘리먼트들의 서브세트가 선택되어 업데이트될 수 있다. 업데이트는 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방법에 따라 회전 행렬을 결정하는 것을 포함한다.

Description

ＭＩＭＯ 등화를 위한 고속 제곱근 알고리듬{FAST SQUARE ROOT ALGORITHM FOR MIMO EQUALIZATION}

본 출원은 2007년 10월 11일에 출원된 미국 가출원 번호 60/979,184, 제목: "LOW-COMPLEXITY IMPLEMENTATION OF FAST SQUARE ROOT ALGORITHM FOR MIMO-MMSE"에 대한 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 그 전체가 참조로써 본 명세서에 통합된다.

본 출원은 2008년 3월 3일에 출원된 미국 출원 번호 12/041,616, 제목 "FAST SQUARE ROOT ALGORITHM FOR MIMO EQUALIZATION"의 부분 연속 출원이며, 상기 미국 출원은 2007년 3월 21에 출원된 미국 가출원 번호 60/896,039, 제목 "FAST SQUARE ROOT ALGORITHM FOR MIMO EQUALIZATION"에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원들은 그 전체가 참조로써 본 명세서에 통합된다.

본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 동작으로 통신되는 무선 신호의 등화를 용이하게 하는 것에 관한 것이다.

무선 통신 시스템들은 음성, 비디오, 데이타 등과 같은 다양한 형태의 통신 콘텐츠를 제공하기 위하여 널리 이용된다. 이러한 시스템들은 다수의 단말기들 중 하나 또는 다수의 기지국들과의 동시 통신을 지원할 수 있는 다중 접속 시스템들일 수 있다. 다중-접속 통신은 공유 가능한 시스템 자원들(예를 들어, 대역폭 및 전송 전력)에 의존한다. 이러한 다중 접속 시스템들의 예에는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템들, 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템들, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템들, 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템들이 포함된다.

무선 시스템(예를 들어, 다중-접속 시스템)에서의 단말기들과 가지국 사의의 통신은 순방향 링크 및 역방향 링크를 포함하는 무선 링크를 통한 전송에 의한 작용이다. 그러한 통신 링크는 단일-입력 단일-출력(SISO), 다중-입력 단일-출력(MISO), 또는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템을 통해 설정될 수 있다. MIMO 시스템은, 데이터 전송을 위해 각각 다수의(N_T) 송신 안테나들 및 다수의(N_R) 수신 안테나들을 포함하는 송신기(들) 및 수신기(들)로 구성된다. SISO 및 MISO 시스템들은 MIMO 시스템의 특정한 예들이다. N_T 개의 송신 및 N_R 개의 수신 안테나들에 의해 형성된 MIMO 채널은 공간 채널로도 명칭되는 N_V 개의 독립 채널들(N_V

min{N_T, N_R})로 분해될 수 있다. N_V 개의 독립 채널들 각각은 디멘션에 대응한다. 만일 다수의 송신 및 수신 안테나들에 의해 생성된 추가의 디멘션들이 이용된다면, MIMO 시스템은 개선된 성능(예를 들어, 더높은 처리율, 더큰 통신용량, 또는 개선된 신뢰도)을 제공한다.

MIMO 통신 시스템에서, N_T 및 N_R이 증가함에 따라, 계산시 발생하는 증가된 행렬 크기로 인해 등화 알고리듬의 효율성이 떨어진다. 그러므로, MIMO 구성으로 동작되는 무선 디비이스 및 기지국에서의 효율적인 등화가 필요시된다.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 이러한 간략한 설명은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.

하나 또는 다수의 실시예들 및 그에 대응하는 설명에 따라, 등화 용이화와 관련된 다양한 실시예들이 설명된다. 액세스 포인트들 및 단말들은 성능 향상을 위해 다수의 송신 및/또는 수신 안테나들을 포함하여 MIMO 기술을 이용할 수 있다. MIMO 기술을 이용하여, 다수의 데이터 스트림들이 하나의 톤으로 전송될 수 있다. 등화 동안에, 수신기들은 하나의 톤에서 수신된 데이터를 개별 데이터 스트림들로 분리한다. 일반적으로, 등화 처리는 계산 집중적이다. 등화기 행렬은 등화기 함수를 이용하여 하나의 타일 내에서 각각의 톤에 대해 계산된다. 그러한 함수는 일반적으로 인버스 연산(inverse operation)을 활용하고, 이는 고속 제곱근(fast square root) 방식을 이용하여 계산될 수 있다. 그러나, 고속 제곱근 방식은 행렬들의 세트에 대한 상당한 많은 횟수의 계산들을 수반하고, 이때 송신 또는 수신 안테나들의 개수가 증가함으로써 관련 행렬들의 크기가 증가된다. 고속 제곱근 방식의 변형은 계산 횟수 및 복잡성을 감소시키도록 사용될 수 있다. 그러한 변형에서, 고속 제곱근 행렬들의 일부분만이 업데이트된다. 게다가, 고속 제곱근 행렬들은 처리 동안의 동작 범위 요구사항들을 감소시키도록 변형될 수 있다.

일 양상에서, 무선 통신 시스템에서 수신기 체인에서의 등화(equalization)를 용이하게 하는 방법이 제시되며, 상기 방법은 수신된 신호의 톤(tone)에 대한 등화기 행렬을 생성하는 단계 － 상기 등화기 행렬은 적어도 부분적으로, 고속 제곱근 행렬(fast square root matrix)의 엘리먼트들의 서브세트의 부분적 업데이트에 기초하여 계산되는 인버스 행렬의 함수임 －; 및 상기 톤을 상기 등화기 행렬의 함수로서 등화시키는 단계를 포함한다. 상기 고속 제곱근 행렬의 엘리먼트들의 서브세트의 부분적 업데이트의 수행하는 것은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

다른 양상에서, 무선 환경에서 신호의 등화를 용이하게 하는 디바이스가 제시되며, 상기 디바이스는 반복적 처리 동안에 고속 제곱근 행렬의 서브세트를 업데이트하는, 변형된 고속 제곱근 방법을 활용하여 등화기 행렬을 생성하기 위한 수단; 및 수신된 신호의 적어도 하나의 데이터 스트림을 상기 등화기 행렬을 활용하여 분리시키기 위한 수단을 포함한다. 상기 반복적 처리 동안에 고속 제곱근 행렬의 서브세트를 업데이트하는 것은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

또 다른 양상에서, 본 명세서는 무선 통신 환경에서 등화를 용이하게 하는 장치를 제시하며, 상기 장치는 적어도 부분적으로 고속 제곱근 행렬의 반복적인 부분적 업데이트에 기초하여 인버스 행렬을 계산하고, 등화기 행렬을 상기 인버스 행렬의 함수로서 계산하고, 그리고 수신된 신호로부터 적어도 하나의 데이터 스트림을 상기 등화기 행렬을 활용하여 획득하도록 구성된 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함한다. 상기 고속 제곱근 행렬의 반복적인 부분적 업데이트의 수행은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

또 다른 양상에서, 본 명세서는 컴퓨터-판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건을 제시하며, 상기 컴퓨터-판독 가능한 매체는 컴퓨터로 하여금 수신된 신호의 톤에 대한 등화기 행렬을 계산하도록 하기 위한 코드 － 상기 등화기 행렬의 계산은 고속 제곱근 행렬의 반복적인 부분적 업데이트에 기초함 －; 및 컴퓨터로 하여금 상기 수신된 신호를 상기 등화기 행렬의 함수로서 등화시키기 위한 코드를 포함한다. 상기 고속 제곱근 행렬의 엘리먼트들의 서브세트의 부분적 업데이트의 수행은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상술한 목적 및 관련된 목적을 달성하기 위해서, 하나 이상의 실시예들이 아래에서 설명되고, 특히 청구항에서 특정되는 특징들을 포함한다. 하기 설명 및 관련 도면은 이러한 실시예들의 예시적인 양상들을 보다 상세히 설명한다. 이러한 양상들은 단지 일예일 뿐이며, 다양한 변형이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이며, 제시된 실시예들은 이러한 실시예들 및 이러한 실시예들의 균등물 모두를 포함하는 것으로 해석된다.

도 1은 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따라 신호들을 등화시키는 예시적 시스템의 블록 다이아그램.
도 2는 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따라 수신 신호를 등화시키기 위한 예시적 방법을 도시한 도면.
도 3은 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따라 변형된 고속 제곱근 알고리듬을 이용하는 등화기의 블록 다이아그램.
도 4는 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따라 고속 제곱근 방식의 전-어레이 행렬에 대한 초기화 절차의 블록 다이아그램.
도 5은 여기에 개시된 하나 또는 다수의 실시예들에 따라 변형된 고속 제곱근 방법을 이용하여 수신 신호를 등화시키기 위한 예시적 방법을 도시한 도면.
도 6는 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따른 등화 처리들을 도시한 블록 다이아그램.
도 7은 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따른 추가의 등화 처리들을 도시한 블록 다이아그램.
도 8은 여기에 개시된 하나 또는 다수의 실시예들에 다라 또다른 등화 처리들을 도시한 블록 다이아그램.
도 9는 여기에 개시된 하나 또는 다수의 실시예들에 다른 변형된 고속 제곱근 방법을 이용한 등화 활용의 결과를 도시한 그래프.
도 10은 여기에 설명된 하나 또는 다수의 실시예들에 따른 예시적 무선 통신 시스템을 도시한 도면.
도 11는 여기에 설명된 다양한 시스템들 및 방법들과 결합하여 채용될 수 있는 예시적 무선 통신 환경을 도시한 도면.
도 12는 여기에 개시된 하나 또는 다수의 실시예들에 따라 등화를 용이하게 하는 예시적 시스템을 도시한 도면.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 하나 또는 다수의 실시예들의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 방식 및 장치들은 하나 또는 다수의 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정, 프로세서, 객체, 실행가능한 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 도시를 위해, 통신 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화될 수 있고/있으며, 또는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 방식들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통한 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.

또한, 용어 "또는"은 배타적 의미의 "또는"이라기 보다는 포함하는 의미의 "또는"을 의미하도록 의도된다. 즉, 별다른 말이 없다면, 또는 문맥으로부터 확실하지 않다면, "X가 A 또는 B를 사용한다"는 의미는 자연스런 포함적 의미의 치환을 의미한다. 즉, 만일 X가 A를 사용하고; X가 B를 사용하며; 또는 X가 A 및 B를 사용한다면, 이때, "X는 A 또는 B를 사용한다"는 표현은 앞서 말한 임의의 모든 경우들을 모두 만족시킨다. 게다가, 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 "하나의"는 일반적으로는 특정하게 별다른 언급이 없거나 문맥상 단일형태인 것이 명백한 것을 제외하고는 "하나 또는 다수의"로써 간주된다.

또한, 다양한 실시예들이 단말과 관련하여 여기에서 설명된다. 단말은 시스템, 사용자 디바이스, 가입자 유닛, 가입자국, 이동국, 이동 디바이스, 액세스 포인트, 기지국, 원격 단말, 접속 단말, 사용자 단말, 단말, 사용자 에이전트 또는 사용자 장치(UE)로 지칭될 수 있다. 단말은 셀룰러 전화, 코드리스 전화, 세션 개시 프로토콜(SIP) 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 개인 휴대 단말기(PDA), 무선 연결 능력을 구비한 휴대용 장치, 또는 무선 모뎀에 연결되는 다른 처리 장치일 수 있다.

도면들에서, 도 1은 다수의 수신 및/또는 송신 안테나들의 이용이 가능한 무선 시스템에서 수신 신호의 등화를 수행하는 시스템(100)을 도시한다. MIMO 기술을 이용하는 시스템들에서, 다수의 데이터 스트림들은 하나의 부반송파를 통해 전송될 수 있는데, 이때 각각의 데이터 스트림은 상이한 안테나로부터 전송된다. 수신기에서, 데이터 스트림들은 통신 제공을 위해, 본 명세서에서 등화로써 지칭되는 처리로 분리될 수 있다. 데이터 스트림 및 계층이라는 용어들은 여기에서는 상호치환 가능하게 이용될 수 있다. 또한, 신호 또는 전송의 랭크는 전송 계층들의 개수와 동일한데, 이때 최대 전송 랭크는 송신 안테나들 또는 수신 안테나들의 개수 중 더 작은 수와 동일하다. 일반적으로, 등화는 계산상으로 상당히 비경제적인 절차이다. 등화에 요구되는 계산 횟수 및 복잡성의 감소는 수신기의 동작에 필요한 전력을 감소시키면서, 수신기를 사용하는 장치의 배터리 수명을 증가시킨다. 추가하여, 더 적은 횟수 또는 덜 복잡한 동작들을 수행하는 칩 또는 하드웨어 컴포넌트는 사이즈가 감소될 수 있어서, 추가의 하드웨어를 위한 공간을 제공하고 컴포넌트를 이용하는 단말기의 크기를 감소시키게 된다.

등화기 컴포넌트(102)는 수신된 데이터 스트림들을 분리하기 위해 이용될 수 있다. 특정하게는, 등화기 컴포넌트는 최소 평균 제곱 에러(MMSE) 등화기일 수 있다. 여기에서 설명되는 MMSE 등화기 컴포넌트들 및 연산들은, 전송시 계층들의 랭크 또는 개수가 1과 동일할때 이용될 수 있을지라도, 그러한 경우에 성능은 덜 효과적일 수 있다. 랭크가 1과 동일할때, 등화 컴포넌트는 최대 비율 결합(MRC: maximum ratio combining)과 같은 대체 과정들을 이용할 수 있다. 대안으로써, 별도의 MRC 등화 컴포넌트(도시되지 않음)가 이용될 수 있다.

하나의 톤 또는 부반송파에 대한 수신된 신호(n)는 다음과 같이 표시될 수 있다:

여기서, v(n)은

잡음 벡터이고 이때:

H(n)은 MIMO 채널을 나타내는

행렬이다. H(n)은 다음과 같이 표시될 수 있다:

전송 심볼은

벡터 s(n)으로 표시된다:

정규화된 채널 행렬 엘리먼트들(

), 및 스케일화된 수신 신호 엘리먼트들(

)은 다음과 같이 표시될 수 있다:

여기서,

는 모든 수신 안테나들에 대한 최소 간섭 분산이다. 주어진 타일에 대해,

은 고정된 파라미터이다. 게다가, 정규화된 채널 엘리먼트들(

, 여기서, j는 랭크보다 크다), 또는 전송시 MIMO 계층들의 개수는 제로로 설정된다. 본 명세서에서 지칭되는 타일은 고정된 개수의 연속적 OFDM 심볼들에 대해 사전 정의된 개수의 연속적 톤들을 포함하는 시간 주파수 영역임이 주지된다. 예를 들어, 하나의 타일은 16개의 톤들 또는 채널들에 대해 128개의 심볼들을 포함할 수 있다. 심볼들은 파일럿 심볼들 뿐만 아니라, 채널 추정치와 같은 성능 결정을 위한 기준으로서 이용될 수 있는 데이터 심볼들을 포함할 수 있다.

등화기 컴포넌트(102)는 (i)수신된 신호들을 등화시키기 위해 채널 및 간섭 정보를 이용하여 등화된 심볼들을 생성할 수 있고; (ii)수신된 신호들을 타일 단위로 처리할 수 있으며; (iii)하나의 타일 내에서 각각의 톤에 대해 등화기 행렬을 생성할 수 있는데, 이때 하나의 톤 당 수신된 신호는 등화기 행렬을 이용하여 개별 데이터 스트림들로 분리될 수 있다. 등화된 심볼들은 다음과 같이 표시될 수 있다:

여기서,

는 톤(n)에 대한 정규화된 등화 심볼들을 나타내고, G(n)은 등화기 행렬이며,

은 톤(n)에 대한 수신된 신호이다.

등화기 컴포넌트(102)는 등화기 행렬 G(n)을 생성하는 등화기 행렬 컴포넌트(104), 및 등화된 심볼들을 등화기 행렬 함수로서 생성하는 등화 컴포넌트(106)를 포함한다. 등화기 행렬 컴포넌트(104)는 등화기 행렬을 생성하도록 고려되는 타일과 관련된 채널 및 간섭 정보(예를 들어, 채널 및 간섭 추정치)를 이용할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 채널 추정치는 송신기에서 수신기로의 무선 채널의 응답 추정치이다. 일반적으로 채널 추정치는 송신기 및 수신기 모두에 의해 알려진 공지된 파일럿 심볼들을 타일들 내에서 전송함으로써 수행된다. 간섭은 자신의 파일럿 신호들을 동시에 전송하는 다수의 송신기로부터 기인할 수 있다. 그러한 송신기들은 무선 환경에서의 상이한 액세스 포인트들에 위치될 수 있거나, 동일한 액세스 포인트의 상이한 안테나들일 수 있다. 파일럿 간섭은 채널 추정치의 품질을 떨어뜨린다. 시간-주파수 영역 또는 타일에 대한 간섭 전력이 추정되고, 이는 본 명세서에서는 간섭 추정치로써 지칭된다. 등화 컴포넌트(106)는 수신된 신호들을 처리하고 등화된 심볼들을 생성하기 위해 최종 등화기 행렬을 이용할 수 있다.

일반적으로, 등화기 행렬을 생성하는데 요구되는 계산들은 븍잡하고, 송신 또는 수신 안테나들의 개수가 증가함에 따라 급격히 증가한다. 등화기는

행렬이고, 이때 M_T는 액세스 포인트에서의 송신 안테나들의 유효 개수이고, M_R은 접속 단말에서의 수신 안테나의 개수이다. 등화기 행렬은 톤(n)에 대해 다음과 같이 표시될 수 있다.

등화기 행렬은 다음과 같이 재표시될 수 있다:

P(n)는 인버스 행렬을 나타내고, 다음과 같이 정의된다:

여기서,

은 정규화된 H(n) 행렬에 대응한다. 심볼(

)은 신호 대 간섭-잡음 비 값(SINR)의 행렬이고, 다음과 같이 표시될 수 있다:

여기서,

(n)는 P(n)의 대각선 행렬 엘리먼트들의 식으로써 정의된다:

일반적으로, 인버스 행렬 P(n)은 고속 제곱근 방법을 이용하여 계산된다. 고속 제곱근 방법은 인버스 행렬을 획득하기 위해 이용될 수 있는 재귀 계산들을 수행하기 위해, 이하에서 자세하게 설명되는, 행렬들의 세트를 이용한다. 그러나, 일반적 고속 제곱근 방법에서 이용되는 행렬들은 인버스 행렬의 계산에서는 불필요한 식들을 포함한다. 결과적으로, 변형된 고속 제곱근 방법은 필요한 계산들의 횟수를 감소시키고 최소화하기 위해 변형된 행렬들 및 재귀들들 이용하여, 행렬 인버전을 효율적으로 수행하도록 이용될 수 있다. 등화기 행렬 컴포넌트(104)는 계산상의 비용(예를 들어, 실행시간, 메모리)을 감소시키고 등화기 행렬 생성을 용이하게하기 위해, 그러한 변형된 고속 제곱근 방법을 이용할 수 있다. 변형된 고속 제곱근 방법의 상세한 설명은 하기에서 논의된다.

등화기 컴포넌트(102)는 또한 복조된 심볼들 및 추가 정보를 기록하는 로깅 컴포넌트(108)를 포함할 수 있다. 로깅 패킷은 로깅 패킷을 생성하는 하드웨어 블록에 대한 식별자, 순방향 링크 시스템 프레임 번호, 서빙 섹터에 대한 식별자, 패킷에 로깅된 타일들의 개수, 타일 인덱스, 하나의 타일에 로깅된 심볼들의 개수, 계층들의 개수, 각각의 계층에 대한 복소 추정된 심볼 출력 및 계층당 SINR과 같은 추가 데이터를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 데이터는 순방향 링크 프레임당 한번 로깅될 수 있다.

도 2는 전송된 타일의 등화를 용이하게 하는 예시적 방법(200)의 흐름도이다. 동작(202)에서, 하나의 타일에 대한 채널 및 간섭 데이터가 획득된다. 특정하게는, 채널 추정치들은 하나의 타일에 포함되는 파일럿 심볼들에 기초하여 생성될 수 있다. 개별의 채널 행렬들(

)은 수신된 각각의 톤(n)에 대해 생성된다. 결과적으로, 변조된 각각의 심볼들에 대해, 수신된 타일에 대응하는 채널 행렬들의 벡터가 획득된다. 유사하게, 수신된 타일에 대응하는 간섭 정보 역시 획득된다.

동작(204)에서, 전송 랭크가 1과 동일한지 아닌지가 결정될 수 있다. 만일 그렇다면, MMSE 등화는 등화에 있어 가장 효율적인 처리가 아닐 수도 있게 된다. 따라서, 신호는 동작(206)에서 MRC 등화와 같은 대체 과정을 이용하여 등화될 수 있다. 만일 그렇지 않다면, 동작(208)에서, 변형된 고속 제곱근 방법을 이용하여 하나의 톤에 대해 등화기 행렬이 생성될 수 있다. 변형된 고속 제곱근 방법은 표준 고속 제곱근 방법의 행렬들을 활용할 수 있다. 그러나, 단지 행렬들의 엘리멘트들의 서브세트만이 업데이트될 필요가 있게된다. 결과적으로, 순환(recursive) 계산의 각 반복에 대해, 일반적 고속 제곱근 방법 계산들의 일부만이 수행됨으로써 상당히 적은 계산만이 수행되게 된다. 생성된 등화기 행렬들은 동작(210)에서 톤에 대한 등화된 심볼들을 생성하도록 이용될 수 있다.

동작(212)에서, 타일 내에 등화되어질 추가의 톤들이 존재하는지가 결정된다. 만일 그렇다면, 처리는 동작(208)으로 돌아가는데, 이때 등화기 행렬은 그다음 톤에 대해 생성된다. 만일 그렇지 않다면, 그 특정 타일에 대한 처리가 종료된다. 동작(214)에서, 복조된 데이터 심볼들이 로깅될 수 있다. 특정하게는, MMSE 로깅 패킷은 동일한 프레임으로부터의 하나 또는 다수의 타일들로부터 MMSE 복조(추정) 데이터 심볼들을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 데이터는 순방향 링크 프레임당 한번만 로깅될 수 있다. 로깅 패킷은 로깅 패킷을 생성하는 하드웨어 블록에 대한 식별자, 순방향 링크 시스템 프레임 번호, 서빙 섹터에 대한 식별자, 패킷에 로깅된 타일들 개수, 타일 인덱스, 하나의 타일에 로깅된 심볼들의 개수, 계층들의 개수, 각각의 계층에 대한 복소 추정된 심볼 출력 및 계층당 SINR과 같은 추가 데이터를 포함할 수 있다. 방법(200)은 다수의 수신 타일들에 대해 반복될 수 있다.

도 3은 간략화된 효율적 등화 처리를 활용하는 등화기 컴포넌트(102)를 도시한다. 등화기 컴포넌트(102)는 공지되어 있는 일반적 고속 제곱근 방법의 변형을 이용하여 인버스 행렬(P(n))을 계산하는 인버스 행렬 컴포넌트(300)를 포함할 수 있다. 고속 제곱근 방법은 본 명세서에서 고속 제곱근 행렬들 또는 전-어레이 및 후-어레이 행렬들로 지칭되는 행렬들의 세트를 활용할 수 있다. 인버스 행렬 컴포넌트(300)은 고속 제곱근 방법 행렬들을 초기화하기 위한 연산들을 수행하는 초기화 컴포넌트(302)를 포함할 수 있다. 어레이 업데이트 컴포넌트(304)는 반복 처리 동안에 전-어레이 및 후-어레이의 엘리먼트들을 수정 또는 업데이트할 수 있다. 특정하게는, 단지 엘리먼트들의 서브세트만이 인버스 행렬 계산에 필요하다. 결과적으로, 어레이 업데이트 컴포넌트(304)는 전-어레이 및 후-어레이 행렬들의 서브세트를 업데이트할 수 있다. 인버스 행렬 업데이트 컴포넌트(306)는 변형된 고속 제곱근 방법에 따라 인버스 행렬을 생성할 수 있다. 생성된 등화기 행렬은 등화 컴포넌트(106), 및 로깅 컴포넌트(108)에 의해 로깅된 결과치들에 의해 이용될 수 있다.

최소 간섭 분산(

) 및 단위 행렬(I)로 증분(augment)된 채널 행렬의 QR 분해를 고려해보자:

여기서,

는 디멘션들

을 가지고, Q는 디멘션들

를 갖는다. QR 분해를 이용하여, 등화기 행렬은 다음과 같이 표시될 수 있다:

여기서,

이다. 이러한 방정식은 다음과 같이 표시될 수 있다:

이러한 수식은 이전의 방정식보다 좀더 효율적으로 계산되어질 수 있다. 여기서,

은 다음과 같이 계산될 수 있다:

여기서,

은

의 j번째 행이다. 행렬들(

) 및

은 다음의 고속 제곱근 행렬들의 재귀 처리를 이용하여 획득될 수 있다:

은

이 곱하여진, 디멘션들

을 갖는 단위 행렬

로 초기화된다. B₀(n)는 디멘션들

를 갖는 제로 행렬로 초기화된다. 여기서, e_i는 디멘션 M_R의 i번째 단위 벡터이고,

는

의 i번째 행이다.

는 i=1,2,3,...M_R에 대해 행렬들을 생성하고 업데이트함으로써 계산될 수 있다. M_R 반복들 이후에,

이고

이다. 다음과 같은 등화기 수식에서 사용되고 있는

및

을 계산하는 것은 계산상으로 상당히 부담스러운 작업이다:

그대신 단지

의 계산이 요구되는 다음과 같은 등화기 수식으로 재표현될 수 있다:

요구되는 계산들은 계산들에 대한 동적 필요사항들이 감소됨으로써 역시 감소될 수 있다. 일반적으로, 고속 제곱근 방법의 초기화 동안에, 단위 행렬(

) 는

가 곱하여지는데,

이러한 연산은 초기화를 위해 상대적으로 상당히 큰 숫자들과 동작 범위들을 초래할 수 있다. 이러한 큰 동작 범위는 데이터를 유지하고 계산을 수행하기 위한 추가의 비트들을 필요로 할 수 있다. 동작 범위는 간단히 간섭을 곱함으로써 회피될 수 있다. 특정하게는, 전-어레이 및 후-어레이 행렬들이 다음의 수식을 이용하여 업데이트될 수 있다:

초기화 컴포넌트(302) 및 어레이 업데이트 컴포넌트(304)는 처리를 간략화하기 위해서 상술될 변형을 활용할 수 있다. 변형된 고속 제곱근 방법의 다음의 상술은 동작 범위의 감소를 위해 이러한 특성을 이용한다. 그러나, 고속 제곱근 행렬들의 부분적 업데이트을 이용하는 이러한 변형 제곱근 방법은 이러한 특성의 이용 없이 수행될 수 있다.

고속 제곱근 행렬들의 서브세트는

의 계산을 위해 업데이트될 수 있다. 특정하게는, 반복 처리 동안에 단지 부분적으로만 고속 제곱근 행렬들이 업데이트된다:

여기서,

이다. 여기서,

는 단위 행렬(

)로 초기화된다. 고속 제곱근 행렬이 재귀 처리시 이용된다:

이 전-어레이 행렬(X)로써 지칭된다. 제 2 고속 제곱근 행렬:

이 후-어레이 행렬(Y)로써 지칭된다. 인버스 행렬(

)은 이러한 변형 고속 제곱근 행렬들 또는 어레이들을 이용하여 재귀적으로 계산될 수 있다.

도 4는 전-어레이 행렬에 대한 초기화 과정을 도시한다. 전-어레이 행렬의 초기화 동안에, 벡터(a)는 다음의 방정식을 이용하여 계산될 수 있다:

이러한 계산은 다음의 예시적 의사코드를 이용하여 수행될 수 있다:

다아이그램(400)은 계산 벡터(a)에 대한 예시적 연산을 도시한다. 초기화 컴포넌트(302)는 또한

을 단위 백터(

)로 초기화할 수 있다. 게다가, 초기화 컴포넌트(302)는 다음과 같이 후-어레이를 전-어레이로 초기화할 수 있다:

여기서, S_f는 우측-시프트 연산으로써 구현될 수 있는, 두개의 스케일 인자들의 입력 전력이다.

어레이 업데이트 컴포넌트(304)는 제곱근 방법의 반복적 처리 동안에 전-어레이 행렬, 회전 행렬(

), 및 후-어레이 행렬을 업데이트할 수 있다. 특정하게는, 처리 동안에, 각각의 수신 안테나(i=1,2...M_R)에 대해 전-어레이 행렬이 계산될 수 있고, 회전 및 후-어레이 행렬들은 모든 송신 안테나(k=1,2,...M_T)에 대해 업데이트될 수 있으며 인버스 행렬의 엘리먼트가 생성될 수 있다. 어레이 업데이트 컴포넌트(304)는

회전 행렬(

)을 계산할 수 있고, 회전 행렬 및 전-어레이의 함수(

)로써 후-어레이 행렬을 업데이트할 수 있다.

회전 행렬(

)은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방법에 따라 결정될 수 있다. 이는 다음 연산들을 수행하는 것을 포함할 수 있다:

여기서,

는 이러한 반복에서 전-어레이 X의 제1 행이다.

인버스 행렬 업데이트 컴포넌트(306)는 다음과 같이 후-어레이 행렬의 반복 계산에 기반하여 인버스 행렬을 업데이트할 수 있다:

어레이 업데이트 컴포넌트(304)는 전-어레이 행렬의 선택된 위치들을 업데이트하기 위해서 계산된 인버스 매트릭스를 이용할 수 있다. 등화기 생성기 컴포넌트(104)는 수신된 신호의 등화를 수행하기 위해서 등화 컴포넌트(106)에 의해 사용되는 등화기 행렬을 계산하기 위해서 인버스 행렬을 이용할 수 있다.

도 5은 인버스 행렬을 계산하기 위한 예시적 방법(500)을 도시한다. 계산상의 복잡도를 감소시키는 고속 제곱근 방법의 변형이 활용될 수 있다. 동작(502)에서, 전-어레이 및 후-어레이 행렬들이 초기화되어 인버스 행렬의 계산을 위해 준비된다. 게다가, 수신 안테나들을 나타내는 카운터 변수(i)가 초기화된다(예를 들어, i=1). 전-어레이 행렬은 벡터(a)의 계산에 기초하여 초기화될 수 있다:

후-어레이 행렬은 전-어레이 행렬로 초기화될 수 있다.

초기화 이후, 후-어레이 및 전-어레이 행렬들은 수신 안테나들에 대해 반복적으로 업데이트된다. (504)에서, 회전 행렬이 반복을 위해 계산된다. 회전 행렬(θ)은 상술한 바와 같이 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방법에 따라 계산될 수 있다.

후-어레이는 동작(506)에서 회전 행렬 및 후-어레이 행렬에 기초하여 업데이트될 수 있다(예를 들어,

). 동작(508)에서, 인버스 행렬은 후-어레이 행렬의 함수로서 업데이트될 수 있다(예를 들어,

). 동작(510)에서 후-어레이 행렬의 엘리먼트들은 인버스 행렬에 기초하여 업데이트될 수 있다.

동작(512)에서, 각각의 수신 안테나에 대한 처리가 완료되었는지에 대한 결정이 이루어진다(예를 들어, i<M_R). 만일 완료되지 않았다면, 동작(514)에서 수신 안테나들에 대한 변수(i)가 증분되고, 동작(504)에서 처리가 계속되며, 이때 다음번 수신 안테나에 대한 회전 행렬이 계산된다. 만일 각각의 수신 안테나에 대한 처리가 완료되었다면, 인버스 행렬이 계산되어져서, 신호 등화를 수행하기 위한 등화기 행렬을 생성하도록 이용될 수 있다.

도 6, 7 및 8을 참조하면, 등화된 심볼들의 계산을 나타내는 다이아그램들이 표시된다. 등화된 심볼들은 다음과 같이 표시될 수 있다:

여기서,

은 톤(n)에 대한 정규화되어 등화된 심볼들을 나타내고, G(n)은 등화기 행렬이며,

은 톤(n)에 대한 스케일된 수신 신호이다. 다이아그램(600)은 입력 신호(

)를 스케일링하기 위한 연산들을 도시한다. 다음의 예시적 의사코드는 수신 신호를 스케일 벡터(

)에 의해 정규화시키는데 이용될 수 있다:

여기서,

는 다음과 같이 표시될 수 있다:

위에서 논의된 바와 같이, 등화기 행렬은 다음과 같이 표시될 수 있고:

등화된 심볼들에 대해 다음과 같은 방정식이 도출된다:

등화된 심볼들은 도 6, 7 및 8에 도시된 바와 같은 단계들로 계산될 수 있다. 특정하게는, 제 1 단계에서 벡터(d)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

다이아그램(602)은 벡터(d)를 생성하는데 이용될 수 있는 연산들을 도시한다. 다음의 예시적 의사코드가 d의 생성을 위해 이용될 수 있다:

제 2 단계 동안에,

벡터(

)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

여기서, s_f는 스케일 인자이고

는 정규화 인자이다. 다이아그램(604)은 벡터(

)를 생성하는데 이용될 수 있는 연산들을 도시한다. 정규화 인자(

)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

다아이그램(606)은

를 계산하기 위한 비트-정확(bit-exact) 구현을 도시한다. 다음의 연산은 타일당 한번씩만 수행될 수 있다:

다이아그램(608)은

를 계산하기 위한 비트-정확 구현을 도시한다. 다음의 예시적 의사코드는 다음과 같이 e를 생성하는 데 이용될 수 있다:

제 3 단계 동안에,

벡터(

)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

여기서, s_f는 스케일 인자이고

은 정규화 인자이다. 정규화 인자(

)는 위에서 설명된 바와 같이 계산될 수 있다. 다이아그램(702)는 벡터(

)를 생성하는데 이용될 수 있는 연산들을 도시한다. 다음의 예시적 의사코드 역시

를 생성하는데 이용될 수 있다:

마지막 단계 동안에, 등화된 신호(

)의

벡터는 다음과 같이 생성될 수 있다:

다이아그램(704)은 등화된 심볼(

)를 계산하기 위한 연산들을 도시하고, 다음의 예시적 의사코드는 그러한 등화된 심볼들을 생성하는데 이용될 수 있다:

여기서,

는 바이어스 정정을 위해 활용될 수 있는데, 이때

는

의 대각선 행렬 엘리먼트들로부터 획득될 있고 다음과 같이 계산된다:

다이아그램(800)은

을 계산하기 위한 연산들을 도시한다. 다음의 예시적 의사 코드가 대각선 엘리먼트들을 획득하는데 이용될 수 있다:

여기서,

는 다음과 같이 표시될 수 있다:

다이아그램(802)은

를 계산하기 위한 연산들을 도시한다. MMSE 후-처리 SINR은 가중 로그-우도비(log-likelihood ratios: LLR)에 대해 이용될 수 있고, 다음과 같이 계산되는 바와 같이 P행렬의 대각선 엘리먼트들로부터 쉽게 획득된다:

다이아그램(804)은

를 계산하기 위한 연산들을 도시한다.

도 9를 보면, 변형된 고속 제곱근 방법의 이용을 활용하는 등화 시뮬레이션의 결과들이 도시된다. 일차 시뮬레이션은 네개의 송신 및 수신 안테나들을 이용함으로써, 비트-폭을 평가하기 위해서 수행될 수 있다. 수신 안테나당 잡음 분산은 0dB 내지30dB의 평균 SNR 범위로, 가변될 수 있다(예를 들어, 0, -3, -6 및 -10 dB). 채널 행렬(H) 엘리먼트들은 0 평균 및 1 분산을 갖는 IID 가우스로 간주된다. 채널 엘리먼트들의 입력들 및 수신 신호는 1/4 인자로 스케일되는 것으로 간주된다. 비트-정확도 및 부동-소수점 출력(출력들) 사이의 정규화된 평균 제곱 에러(MSE)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

그래프(900)는 고정-소수점 시뮬레이션(예를 들어, 매트랩 고정 소수점 툴박스: Matlab fixed point toolbox)을 이용하여 생성될 수 있다. 여기서, x-축(902)은 신호 대 잡음 비(SNR)을 나타내는 반면, y-축(904)은 정규화된 MSE를 나타낸다. 계층당 SINR(MMSE 수신기의 출력에서)은 안테나당 수신 SNR보다 작은 적어도 6dB 임이 주지된다. 예를 들어, 30dB SNR에서, 계층-당 SINR은 24dB보다는 작다. 일반적으로, IID 채널들 MIMO 채널들에 대한, 계층-당 SNIR은 24dB보다 훨씬 작을 수 있다. 따라서, -25dB 라는 정규화된 MSE는 허용될 수 있다.

단말의 분류 등과 관련하여 추론이 사용될 수 있음이 인지될 것이다. 여기에서 이용되는 바와 같이, 용어 "추론(infer 또는 inference)"은 일반적으로, 시스템, 환경, 및/또는 이벤트 및/또는 데이터를 통해 획득되어지는 바와 같은 감시들(observations)의 세트로부터의 사용자의 상태들을 추론하거나 그것들에 대해 추론(reasoning)하는 과정을 지칭한다. 추론은 예를 들어, 특정 내용 또는 동작을 식별하기 위해 사용될 수 있고, 상태들에 대해 확률 분산을 생성할 수 있다. 추론은 확률적일 수 있는데, 즉 데이터 및 이벤트들의 고려에 기초하여 관심있는 상태들에 대해 확률 분산의 계산이다. 추론은 또한, 이벤트들 및/또는 데이터로부터의 상위-레벨의 이벤트들을 구성하기 위해 사용되는 기술들을 지칭할 수 있다. 그러한 추론으로 인해, 감시된 이벤트 및/또는 저장된 이벤트 데이터 세트로부터의 새로운 이벤트들 또는 동작들의 구성이 발생하고, 이는 이벤트들이 일시적 근접성으로 상관되어 있는지와 관계없고, 이벤트들 및 데이터가 하나 또는 다수의 이벤트 및 데이터 소스들로부터 전달되었는지와도 관계없다.

도 10은 다양한 실시예들에 따라 통신 환경에서 등화를 용이하게 하는 시스템(1000)을 도시한다. 시스템(1000)은 하나 또는 다수의 수신 안테나들(1006)을 통해 하나 또는 다수의 단말들(1004)로부터 신호(신호들)를 수신하고, 하나 또는 다수의 송신 안테나들(1008)을 통해 하나 또는 다수의 단말들(1004)로 전송하는 수신기(1010)를 갖는 액세스 포인트(1002)을 포함한다. 하나 또는 다수의 실시예들에서, 수신 안테나들(1006) 및 송신 안테나들(1008)은 하나의 안테나들의 세트를 이용하여 구현될 수 있다. 수신기(1010)는 수신 안테나들(1006)들로부터 정보를 수신할 수 있고, 수신된 정보를 복조하는 복조기(1012)와 동작 가능하게 연관된다. 수신기(1010)는 MMSE-기반의 수신기일 수 있거나, 당업자에게 인지되어지는 바와 같은, 이러한 수신기에 할당된 단말들을 분리하기에 적합한 몇몇 다른 수신기일 수 있다. 다양한 실시예들에 따라, 다수의 수신기들이 채용될 수 있고(예를 들어, 수신 안테나당 하나), 그러한 수신기들은 사용자 데이터의 개선된 추정치들의 제공을 위해 서로 통신할 수 있다. 액세스 포인트(1002)은 수신기(1010)에 집적되거나 그와는 별도의 프로세서일 수 있는 등화기 컴포넌트(1022)를 더 포함한다. 등화기 컴포넌트(1022)는 수신 신호들을 등화하는데 필요한 계산들의 복잡도를 감소시키기 위해 이미 설명된 바와 같은 변형된 고속 제곱근 방법을 활용할 수 있다.

복조된 심볼들은 프로세서(1014)에 의해 분석된다. 프로세서(1014)는 등화기 함수, 등화기 행렬들 및 등화와 관련된 임의의 다른 데이터와 같이 등화와 관련된 정보를 저장하는 메모리(1016)에 연결된다. 여기에서 설명되는 데이터 저장(예를 들어, 메모리들) 컴포넌트들은 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있거나, 휘발성 및 비휘발성 메모리 모두를 포함할 수 있다는 것이 인지될 것이다. 제한이 아닌 예시를 위한 목적으로, 비휘발성 메모리는 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램 가능한 ROM(PROM), 전기적으로 프로그래밍 가능한 ROM(EPROM), 전기적으로 삭제 가능한 ROM(EEPROM), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 외부 캐시 메모리로써 동작하는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있다. 제한이 아닌 예시의 목적으로써, RAM은 동기화 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 동기화 DRAM(SDRAM), 더블 데이터률 SDRAM(DDR SDRAM), 향상된 SDRAM(ESDRAM), 동기 링크 DRAM(SLDRAM), 및 직접 램버스 RAM(DRRAM)과 같은 다수의 형태로써 이용가능하다. 논의되는 시스템들 및 방법들의 메모리(1010)는 이러한 메모리 및 다른 임의의 적합한 유형의 메모리들을 포함하도록 의도되지만 이것들로 제한되지는 않는다. 각각의 안테나들에 대한 수신기 출력은 수신기(1010) 및/또는 프로세서(1014)에 의해 공동으로 처리될 수 있다. 변조기(1018)는 수신기(1020)에 의해 송신 안테나들(1008)을 통해 단말들(1004)로 전송하기 위한 신호를 멀티플렉싱할 수 있다.

도 11를 참조하면, 다중 접속 무선 통신 시스템에서 송신기 및 수신기의 일실시예가 도시된다(1100). 송신기 시스템(1110)에서, 다수의 데이터 스트림들에 대한 트래픽 데이터는 데이터 소스(1112)로부터 송신(TX) 데이터 프로세서(1114)로 제공된다. 일실시예에서, 각각의 데이터 스트림은 별개의 송신 안테나를 통해 전송된다. TX 데이터 프로세서(1114)는 코드화된 데이터 제공을 위해, 해당 데이터 스트림에 대해 선택된 특정 코드화 방식에 기초하여 각각의 데이터 스트림에 대한 트래픽 데이터를 포맷하고 코드화하며 인터리브한다. 몇몇 실시예에서, TX 데이터 프로세서(1114)는, 심볼들이 전송되어져 나오는 사용자 및 안테나에 기초하여, 사전 코드화된 가중치를 데이터 스트림들의 심볼들에 적용한다. 몇몇 실시예들에서, 사전 코드화된 가중치들은 송수신기(1154)에서 생성된 코드북으로의 인덱스에 기초하여 생성될 수 있으며, 코드북 및 포함된 인덱스들의 내용을 갖고있는 송수신기(1122)로의 피드백으로써 제공된다. 더욱이, 스케쥴링된 전송의 경우에 있어서, TX 데이터 프로세서(1114)는 사용자로부터 전송된 랭크 정보에 기초하여 패킷 포맷을 선택할 수 있다.

각각의 데이터 스트림에 대해 코드화된 데이터는 OFDM 기술을 이용하여 파일럿 데이터와 함께 멀티플렉싱될 수 있다. 파일럿 데이터는 일반적으로 공지된 방식으로 처리되는 공지된 데이터 패턴이고, 채널 응답을 추정하기 위해 수신기 시스템에서 사용될 수 있다. 그후, 각각의 데이터 스트림에 대한 멀티플렉싱된 파일럿 및 코드화된 데이터는 변조 심볼들을 제공하기 위해 해당 데이터 스트림에 대해 선택된 특정 변조 방식(예를 들어, BPSK, QPSK, M-PSK 또는 M-QAM)에 기초하여 변조된다(예를 들어, 심볼 맵핑). 각각의 데이터 스트림에 대한 데이터율, 코드화, 및 변조는 프로세서(1130)에 의해 수행되는 명령들에 의해 결정될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 하나 또는 다수의 스트림들에 대한 패킷 포맷은 사용자로부터 전송되는 랭크 정보에 따라 가변될 수 있다.

그후, 모든 데이터 스트림들에 대한 변조 심볼들이 TX MIMO 프로세서(1120)에 제공되는데, 상기 프로세서는 변조 심볼들을 더 처리하게 된다(예를 들어, OFDM에 대해). 그후, TX MIMO 프로세서(1120)는 1142t를 통해 N_T개의 변조 심볼 스트림들을 N_T 개의송수신기(TMTR)(1122a)에 제공한다. 특정 실시예들에서, TX MIMO 프로세서(1120)는 심볼들이 전송되어지는 사용자 및 그러한 사용자 채널 응답 정보로부터의 심볼들이 전송되어져 나오는 안테나에 기초하여 데이터 스트림들의 심볼들에 사전 코드화된 가중치를 적용한다.

각각의 송수신기(1122)는 하나 또는 다수의 아날로그 신호들을 제공하기 위해 각각의 심볼 스트림을 수신하여 처리하고, MIMO 채널을 통한 전송에 적합한 변조 신호를 제공하도록 그 아날로그 신호들을 더 컨디셔닝한다(예를 들어, 증폭, 필터링 및 업컨버팅). 그후, 송수신기들(1122a 내지1122t)로부터의 N_T 개의 변조 신호들은 각각 N_T 개의 안테나들(1124a 내지 1124t)로부터 각각 전송된다.

수신기 시스템(1150)에서, 전송된 변조 신호들은 N_R 개의 안테나들(1152a 내지1152r)에 의해 수신되고, 각각의 안테나(1152)로부터의 수신 신호는 각각 송수신기(RCVR)(1154)에 제공된다. 각각의 송수신기(1154)는 각각의 수신 신호를 컨디셔닝하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 다운컨버팅), 컨디셔닝된 신호를 샘플들의 제공을 위해 디지털화하며, 상응하는 "수신된" 심볼 스트림의 제공을 위해 상기 샘플들을 더 처리한다.

그후, RX 데이터 프로세서(1160)는 N_T 개의 "검출된 " 심볼 스트림들의 제공을 위해 특정 수신기 처리 기술에 기초하여 N_R 개의 송수신기들(1154)로부터의 N_R 개의 수신 심볼 스트림들을 수신하여 처리한다. RX 데이터 프로세서(1160)에 의한 처리는 아래에서 더 자세히 기술된다. 각각의 검출된 심볼 스트림은 상응하는 데이터 스트림에 대해 전송된 변조 심볼들의 추정치들인 심볼들을 포함한다. 그후, RX 데이터 프로세서(1160)는 데이터 스트림에 대한 프래픽 데이터를 복원하기 위해 각각의 검출된 심볼 스트림을 복조하고 인터리브해제하며 디코딩한다. RX 데이터 프로세서(1160)에 의한 처리는 송신기 시스템(1110)에서의 TX MIMO 프로세서(1120) 및 TX 데이터 프로세서(1114)에 의해 수행되는 처리와는 상보적이다.

RX 프로세서(1160)에 의해 생성되는 채널 응답 추정치는 수신기에서의 공간, 공간/시간 처리, 전력 레벨 조정, 변조율 또는 방식 변화, 또는 다른 동작들의 수행을 위해 사용될 수 있다. RX 프로세서(1160)는 검출된 심볼 스트림들의 신호 대 잡음-간섭 비(SINR), 및 가능한 다른 채널 특성들을 더 추정할 수 있고, 이러한 값들을 프로세서(1170)에 제공한다. RX 데이터 프로세서(1160) 또는 프로세서(1170)은 시스템에 대한 "동작(operating)" SINR의 추정치를 추가로 유도할 수 있다. 그후, 프로세서(1170)는 통신 링크 및/또는 수신된 데이터 스트림에 따른 다양한 유형의 정보일 수 있는 추정치들(CSI)를 제공한다. 예를 들어, CSI는 단지 동작 SINR만을 포함할 수 있다. 그후, CSI는 데이터 소스(1176)으로부터 다수의 데이터 스트림들에 대한 트래픽 데이터 역시 수신하는 TX 데이터 프로세서(1178)에 의해 처리되고, 변조기(1180)에 의해 변조되며, 송수신기(1154a 내지 1154r)에 의해 컨디셔닝되고, 송신기 시스템(1110)으로 다시 재 전송된다.

송신기 시스템(1110)에서, 수신기 시스템(1150)으로부터의 변조 신호들이 안테나들(1124)에 의해 수신되고, 수신기들(1122)에 의해 컨디셔닝되며, 복조기(1140)에 의해 복조되고, 수신기 시스템에 의해 보고된 CSI를 복원하기 위해 RX 데이터 프로세서(1142)에 의해 처리된다. 그후, 보고된 정량화된 정보(예를 들어, CQI)는 프로세서(1130)에 제공되고, (1)데이터 스트림들에 대해 사용되어지는 데이터율 및 코드화와 변조 방식들의 결정 및 (2)TX 데이터 프로세서(1114) 및 TX MIMO 프로세서(1120)에 대한 다양한 제어들의 생성을 위해 사용된다.

여기에서 기술된 기술들은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그것들의 조합으로 구현될 수있다. 하드웨어 구현에 있어, 이러한 기술들에 대한 처리 유닛들(예를 들어, 제어기들(1120 및 1160), TX 및 RX 프로세서들(1114 및 1142) 등)은 하나 또는 다수의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그램 가능한 논리 디바이스(PLD), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 프로세서들, 제어기들, 마이크로 제어기들, 마이크로 프로세서들, 이러한 기능들을 구현하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 그것들의 조합을 통해 구현될 수 있다.

도 12를 참조하면, 여기에서 설명된 양상들에 따른 변형된 제곱근 방법을 활용하여 수신 신호들의 등화를 가능하게 하는 예시적 시스템(1200)이 도시된다. 시스템(1200)은 상기 등화의 달성과 관련하여 동작하는 전자 컴포넌트들의 논리적 그룹(1210)을 포함한다. 일실시예에서, 논리적 그룹(1210)은 수신 신호의 각각의 톤 또는 부반송파에 대한 등화기 행렬을 생성할 수 있는 전자 컴포넌트(1215)를 포함한다. 등화기 행렬은 적어도 부분적으로 인버스 행렬에 기초하는 등화기 함수를 이용하여 생성된다. 인버스 행렬은 고속 제곱근 방법의 변형을 이용하여 계산될 수 있는데, 이때 고속 제곱근 행렬의 일부분만이 반복 처리 동안에 업데이트된다. 이러한 부분적 업데이트은 요구되는 계산들을 감소시켜 성능을 향상시킨다. 게다가, 처리를 위한 동적 요구사항들은 고속 제곱근 행렬의 초기화를 간섭 분산의 함수로서 변형시킴으로써 감소시킬 수 있다. 더구나, 논리적 그룹(1210)은 생성된 등화기 행렬을 수신된 신호의 부반송파 내에 포함된 하나 또는 다수의 데이터 스트림들을 분리하도록 활용할 수 있는 전자 컴포넌트(1225)를 포함한다. 각각의 부반송파는 대응하는 등화기 행렬을 이용하여 등화될 수 있다. 일단 분리된 개별적 데이터 스트림들은 데이터 심볼들의 획득을 위해 각각 처리될 수 있다. 또한, 전자 컴포넌트(1235)는, 신호가 단일 데이터 스트림을 포함하면, 최대 비율 결합 등화를 활용하여 수신 신호를 등화할 수 있다.

시스템(1200)은 전기적 컴포넌트들(1215, 1225 및 1235)과 관련된 기능들을 실행하기 위한 명령들 뿐만 아니라, 그러한 기능들을 실행하는 동안에 생성될 수 있는 측정되고 계산된 데이터를 포함하는 메모리(1240) 역시 포함할 수 있다. 메모리(1240)의 외부에 존재하는 것으로 도시되어 있지만, 하나 또는 다수의 전자적 컴포넌트들(1215, 1225 및 1235)이 메모리(1240) 내에 상주할 수 있다.

등화를 수행하기 위한 방법들은 주된 설명들에서 도시된다(도 2 및 도 5). 설명의 간략화를 위해 방법들의 일련의 동작들로 기술되고 도시되었을지라도, 몇몇 동작들은 하나 또는 다수의 실시예들과 관련하여 다른 순서들로 발생하고/하거나 여기에서 설명되고 도시된 바와는 다른 동작들과 함께 동시에 발생할 수 있음이 이해되고 주지된다. 예를 들어, 당업자라면, 방법은 상태 다이아그램과 같은 일련의 상호 연관된 상태들 또는 이벤트들로써 대체하여 표시될 수 있음이 이해되고 인식될 것이다. 더욱이, 도시된 모든 동작들이 하나 또는 다수의 실시예들과 관련하여 방법을 구현하도록 활용되는 것은 아니다.

소프트웨어 구현에 있어서, 여기에서 설명된 기술들은 여기에서 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시져, 함수등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장되어 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 또는 프로세서의 외부에 구현될 수 있는데, 이때 공지된 바와 같이 상기 메모리 유닛은 통신 가능하게 프로세서에 연결될 수 있다.

더욱이, 여기에서 기술된 다양한 실시예들 또는 특성들은 표준 프로그래밍 및/또는 공학 기술을 이용한 방법, 장치, 또는 제조물품으로써 구현될 수 있다. 여기에서 사용되는 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터 판독가능한 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능한 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, 카드, 스틱, 키 드라이브 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

제시된 설명은 하나 또는 다수의 실시예들의 예시들을 포함한다. 앞서 언급한 실시예들의 설명을 위해 가능한 모든 컴포넌트들 또는 방법들의 조합을 설명하는 것을 물론 불가능하지만, 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 그리하여, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위와 개념 내의 모든 그러한 대체물, 변형들 및 수정들을 포용하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서의 상세한 설명 및 청구항에서 사용되는 "포함하는"이라는 용어는, 청구항에서 과도기 단어로써 사용될때 해석되는 바와 같은 "포함하는" 용어와 유사한 방식으로 포괄되는 것으로 해석된다.

Claims

무선 통신 시스템에서 수신기 체인에서의 등화(equalization)를 용이하게 하는 방법으로서,
수신된 신호의 톤(tone)에 대한 등화기 행렬을 생성하는 단계 － 상기 등화기 행렬은 적어도 부분적으로, 고속 제곱근 행렬(fast square root matrix)의 엘리먼트들의 서브세트의 부분적 업데이트에 기초하여 계산되는 인버스 행렬의 함수임 －; 및
상기 톤을 상기 등화기 행렬의 함수로서 등화시키는 단계를 포함하며,
상기 고속 제곱근 행렬의 엘리먼트들의 서브세트의 부분적 업데이트의 수행은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함하는,
등화를 용이하게 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 전-어레이 행렬(pre-array matrix)인 등화를 용이하게 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 후-어레이 행렬(post-array matrix)인 등화를 용이하게 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
동작 범위 요구사항들(dynamic range requirements)을 감소시키도록 상기 고속 제곱근 행렬을 변형시키는 단계를 더 포함하는 등화를 용이하게 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬을 간섭 분산(variance)의 함수로서 변형시키는 단계를 더 포함하는 등화를 용이하게 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 수신된 신호 내에 단일 데이터 스트림이 포함되는 경우, 최대 비율 결합 등화(maximum ratio combining equalization)를 수행하는 단계를 더 포함하는 등화를 용이하게 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 등화된 톤으로부터 유도된 심볼들을 포함하는 로깅 패킷을 생성하는 단계를 더 포함하는 등화를 용이하게 하는 방법.
무선 통신 환경에서 등화를 용이하게 하는 장치로서,
적어도 부분적으로 고속 제곱근 행렬의 반복적인 부분적 업데이트에 기초하여 인버스 행렬을 계산하고, 등화기 행렬을 상기 인버스 행렬의 함수로서 계산하고, 그리고 수신된 신호로부터 적어도 하나의 데이터 스트림을 상기 등화기 행렬을 활용하여 획득하도록 구성된 프로세서; 및
상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함하며,
상기 고속 제곱근 행렬의 반복적인 부분적 업데이트의 수행은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함하는, 등화를 용이하게 하는 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 전-어레이 행렬 또는 후-어레이 행렬 중 적어도 하나인 등화를 용이하게 하는 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 고속 제곱근 행렬의 동작 범위 요구사항들을 감소시키도록 더 구성되는 등화를 용이하게 하는 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 간섭 분산의 함수로서 특정(specify)되는 등화를 용이하게 하는 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 수신된 신호가 단일 데이터 스트림을 포함하는 경우, 상기 프로세서는 최대 비율 결합 등화를 수행하도록 더 구성되는 등화를 용이하게 하는 장치.
무선 환경에서 신호의 등화를 용이하게 하는 디바이스로서,
반복적 처리 동안에 고속 제곱근 행렬의 서브세트를 업데이트하는, 변형된 고속 제곱근 방법을 활용하여 등화기 행렬을 생성하기 위한 수단; 및
수신된 신호의 적어도 하나의 데이터 스트림을 상기 등화기 행렬을 활용하여 분리시키기 위한 수단을 포함하며,
상기 반복적 처리 동안에 고속 제곱근 행렬의 서브세트를 업데이트하는 것은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함하는,
등화를 용이하게 하는 디바이스.
제 13 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 전-어레이 행렬 또는 후-어레이 행렬 중 적어도 하나인 등화를 용이하게 하는 디바이스.
제 13 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 동작 범위 요구사항들을 감소시키기 위해 간섭 분산의 함수로서 초기화되는 등화를 용이하게 하는 디바이스.
제 13 항에 있어서,
상기 신호가 단일 데이터 스트림을 포함하는 경우, 상기 수신된 신호를 최대 비율 결합 등화를 활용하여 등화시키기 위한 수단을 더 포함하는 등화를 용이하게 하는 디바이스.
컴퓨터-판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건으로서, 상기 컴퓨터-판독가능 매체는
컴퓨터로 하여금 수신된 신호의 톤에 대한 등화기 행렬을 계산하도록 하기 위한 코드 － 상기 등화기 행렬의 계산은 고속 제곱근 행렬의 반복적인 부분적 업데이트에 기초함 －; 및
컴퓨터로 하여금 상기 수신된 신호를 상기 등화기 행렬의 함수로서 등화시키기 위한 코드를 포함하며,
상기 고속 제곱근 행렬의 엘리먼트들의 서브세트의 부분적 업데이트의 수행은 하우스홀더 리플렉션(householder reflection) 방식에 따라 회전 행렬(rotation matrix)을 결정하는 것을 포함하는,
컴퓨터 프로그램 물건.
제 17 항에 있어서,
상기 고속 제곱근 행렬은 전-어레이 행렬 또는 후-어레이 행렬 중 적어도 하나인 컴퓨터 프로그램 물건.
제 17 항에 있어서,
상기 컴퓨터-판독가능 매체는 동작 범위 요구사항들을 감소시키기 위해 컴퓨터로 하여금 상기 고속 제곱근 행렬을 간섭 분산의 함수로서 초기화하도록 하는 코드를 더 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건.
제 17 항에 있어서,
상기 신호가 단일 데이터 스트림을 포함하는 경우, 상기 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터로 하여금 상기 수신된 신호를 최대 비율 결합 등화를 활용하여 등화하도록 하는 코드를 더 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건.