KR20100109576A - Ｍｉｍｏ 채널에서의 멀티-스트림 통신을 위한 부호화된 비트 스크램블링 - Google Patents

Ｍｉｍｏ 채널에서의 멀티-스트림 통신을 위한 부호화된 비트 스크램블링 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 있어서, 다중-입력/다중-출력 시스템(100)은 수신기(104), 프로세서, 부호화된 비트 스크램블러(114), 부호화된 비트 디스크램블러(130) 및 송신기(102)를 포함한다. 수신기(104)는 수신된 신호에 대응되는 복조된 심벌 스트림들을 발생시킨다. 프로세서는 송신 모드로 동작할 때는 소스 비트 스트림들로부터 부호화된 비트 시퀀스들을 그리고 수신 모드로 동작할 때는 정보 비트 스트림들로부터 비트 대수-우도비 시퀀스들을 발생시킨다. 부호화된 비트 스크램블러(114)는 송신 모드일 때 부호화된 비트 시퀀스들을 스크램블하여 스크램블된 비트 스트림들을 발생시킨다. 부호화된 비트 디스크램블러(130)는 수신 모드로 동작할 때는 대수-우도비 시퀀스들을 실수치 디스크램블링 시퀀스로 디스크램블하고, 또한 스크램블링 시퀀스의 영향을 제거한다. 송신기(102)는 스크램블된 비트 스트림들에 대응하는 송신 신호를 발생시킨다.

Description

ＭＩＭＯ 채널에서의 멀티-스트림 통신을 위한 부호화된 비트 스크램블링{CODED-BIT SCRAMBLING FOR MULTI-STREAM COMMUNICATION IN A MIMO CHANNEL}
본 특허 출원은 양수인에게 양수되었으며 이에 의하여 본 출원에서 참조에 의해 일부분을 구성하는 2004년 8월 27일에 제출된 가출원 NO. 60/605,183 제목 "미모(MIMO) 채널에서의 멀티-스트림 전송을 위한 부호화된 비트 스크램블링", 2004년 9월 30일에 제출된 가출원 NO. 60/615,567 제목 "MIMO 채널에서의 멀티-스트림 전송을 위한 부호화된 비트 스크램블링", 및 2004년 10월 8일에 제출된 가출원 NO. 60/617,502 제목 "MIMO 채널에서의 멀티-스트림 전송을 위한 부호화된 비트 스크램블링"에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에 있어서 다중 입력-다중 출력(MIMO) 채널에서의 멀티-스트림 전송에 관한 것이다.
무선 채널들에 있어서 다중-입력-다중-출력(MIM0) 안테나 시스템들의 최근의 성공들은 적어도 부분적으로는 안테나 시스템들은 송신 및 수신 안테나들의 수에 비례하게 성능이 선형적으로 증가한다는 사실에 기인한다. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 부호 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에서의 다중 스트림 전송을 위해, 다수의 서로 다른 월시(Walsh) 부호들 또는 동일한 월시 부호가 일반적으로 다중 스트림들에 대해 할당되었다. 하나의 코드 할당 전략은 처음에는 별도의 월시 부호 할당으로 시작하고 다음에 각 스트림들에 대한 데이터 비율 또는 요구되는 부호들의 수가 증가함에 따라 점차 부호들을 공유하는 것이다. 그러나, 결국에는, MIMO 시스템이 제공할 수 있는 궁극적인 성능을 얻기 위해서는 모든 스트림들에 대해 동일한 부호들이 할당되게 된다. 대역폭 확장이 허여되지 않는 협대역 MIMO 시스템에 있어서, 다중 스트림들은 일반적으로 어떠한 채널 분리도 없이 월시 부호 커버링을 통해 송신된다.
이동국(mobile station)의 움직임에 따라, MIMO 시스템에 있는 각 데이터 스트림의 채널 계수 벡터들은 다양한 순시 실현들(instantaneous realizations)을 가지게 될 것이다. 계수 벡터들은 그들이 아주 근접한 값들을 갖거나 다음 것과의 높은 순시 상관(correlation)을 갖지만 어느 한 순간에 서로가 거의 직교하게 될 수 있다. 다중 스트림들의 채널 계수 벡터들이 근접하게 되면, 각 스트림들은 다른 스트림들과 간섭하게 된다. 극단적인 경우로서, 다중 스트림들의 채널 계수 벡터들이 거의 동일한 값을 갖게 되면, 각 스트림의 디코더는 원하는 스트림과 간섭 스트림들(interfering streams) 사이에 있는 경쟁적인 디코딩 경로 메트릭들(competitive decoding path metrics)로 인해 곤란을 겪게 된다. MIMO 채널이 AWGN 행렬(matrix) 채널 또는 높은 Ricean 인자를 갖는 Ricean 행렬 채널에 근접하게 되는 곳에서, 만약 이동국이 기지국으로부터의 강한 가시선(LOS:Line-of-sight) 신호를 발견하게 되면 그러한 극단적인 상황은 자주 발생할 수 있다. 그러므로 해당 업계에서는 그러한 문제들을 극복하기 위한 통신 시스템들 및 방법들에 대한 요구가 있다.
여기에 개시된 실시예들은 다중 스트림들의 채널 계수 벡터들이 상대적으로 근접하게 되거나 상관하게 될 때 MIMO 시스템의 퇴행적인(degenerative) 디코딩 실행을 방지하기 위해 각 스트림의 부호화된 비트들을 스크램블링함으로써 상술된 요구들을 처리한다. 일 실시예에 있어서, 다중 스트림들의 채널 계수 벡터들이 근접하거나 상관될 때 MIMO 시스템의 퇴행적인 디코딩 실행을 방지하기 위해 개별 스크램블링 부호들이 각 스트림의 부호화된 비트에 곱해진다. 이러한 것이 원하는 스트림의 디코더 관점에서 간섭 스트림의 경쟁 부호워드들(competing codewords)을 무효(invalid) 랜덤 워드들로 변환시킨다. 일 실시예는 각 스트림에 대한 스크램블링 및 디스크램블링을 제공한다.
각 스트림의 부호화된 비트들에 대한 스크램블링(일반적으로 송신기에서 발생) 및 디스크램블링(일반적으로 수신기에서 발생)에 의해, 각 스트림의 디코더는 부호워드 충돌을 피하게 된다. 디스크램블링 하는 동안에, 잠재적으로 간섭 스트림의 경쟁 부호워드는 후보 부호워드로서의 적법성을 상실하게 되고 양호한(benign) 랜덤 워드로 변환된다. 많은 경우들에 있어서, 랜덤 워드는 디코더에서 가상 후보 부호워드(hypothetical candidate codeword)에 대한 경쟁 경로 메트릭을 발생시키지 않는다. 개별 인터리빙 패턴 또는 개별 펀처링(puncturing) 및 반복(repetition) 패턴(예컨대, 리던던시 버전)의 효과는 개별 스크램블링과 유사하다.
일 실시예는 복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 인코더, 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 서로 다르게 구성된 스크램블러로 각각의 상기 인코드된 비트 스트림들을 스크램블링하는 비트 스트림 프로세서, 및 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들의 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 맵퍼(mapper)를 구비하는 장치를 포함한다.
다른 실시예는 복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 인코더, 복수의 서로 다르게 인터리브된 비트 스트림들을 생성하기 위해 서로 다른 인터리빙 패턴으로 각각의 상기 인코드된 비트 스트림들을 인터리브하는 비트 스트림 프로세서, 및 상기 복수의 서로 다르게 인터리브된 비트 스트림들의 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 맵퍼를 구비하는 장치를 포함한다.
다른 실시예는 복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 인코더, 복수의 서로 다른 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각 인코드된 비트 스트림상의 서로 다른 펀처링 또는 반복 패턴으로 각각의 상기 인코드된 비트 스트림들을 레이트 매칭(rate matching)시키는 비트 스트림 프로세서, 및 상기 복수의 서로 다른 비트 스트림들의 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 맵퍼를 구비하는 장치를 포함한다.
다른 실시예는 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하고 복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하는 디맵퍼(demapper), 복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각각의 수신된 비트 스트림에 서로 다른 디스크램블링 알고리즘을 적용하는 비트 스트림 프로세서, 및 복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 서로 다르게 디스크램들된 비트 스트림들을 디코딩하는 디코더를 구비하는 장치를 포함한다.
다른 실시예는 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하고 복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하는 디맵퍼, 복수의 서로 다르게 디인터리브된 비트 스트림을 생성하기 위해, 각 수신된 비트 스트림에 서로 다른 디인터리빙 패턴을 적용하는 비트 스트림 프로세서, 및 복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 서로 다르게 디인터리브된 비트 스트림들을 디코딩하는 디코더를 구비하는 장치를 포함한다.
다른 실시예는 수신된 심벌들을 비트 스트림들로 변환하고 복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하는 디맵퍼, 복수의 서로 다르게 디펀처된(depunctured) 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각각의 수신된 비트 스트림에 서로 다른 디펀처링 패턴을 적용하는 비트 스트림 프로세서, 및 복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 서로 다르게 디펀처된 비트 스트림들을 디코딩하는 디코더를 구비하는 장치를 포함한다.
다른 실시예는 다중 입력-다중 출력 통신 시스템에서 정보의 송신을 위한 방법을 포함한다. 그 방법은 복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 단계, 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 서로 다르게 구성된 스크램블러로 각각의 상기 인코드된 비트 스트림들을 스크램블링하는 단계, 및 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들의 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 다중 입력-다중 출력 통신 시스템에서 정보의 송신을 위한 방법을 포함한다. 그 방법은 복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 단계, 복수의 서로 다르게 인터리브된 비트 스트림들을 생성하기 위해 서로 다른 인터리빙 패턴으로 각각의 상기 인코드된 비트 스트림들을 인터리브하는 단계, 및 상기 복수의 서로 다르게 인터리브된 비트 스트림들의 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 다중 입력-다중 출력 통신 시스템에서 정보의 송신을 위한 방법을 포함한다. 그 방법은 복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 단계, 복수의 서로 다른 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각 인코드된 비트 스트림상의 서로 다른 펀처링 또는 반복 패턴으로 각각의 상기 인코드된 비트 스트림들을 레이트 매칭시키는 단계, 및 상기 복수의 서로 다른 비트 스트림들의 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 통신 장치에서 정보를 수신하기 위한 방법을 포함한다. 그 방법은 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하고 복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하는 단계, 복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각각의 수신된 비트 스트림에 서로 다른 디스크램블링 알고리즘을 적용하는 단계, 및 복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 디코딩하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 통신 장치에서 정보를 수신하기 위한 방법을 포함한다. 그 방법은 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하고 복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하는 단계, 복수의 서로 다르게 디인터리브된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각각의 수신된 비트 스트림에 서로 다른 디인터리빙 패턴을 적용하는 단계, 및 복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 서로 다르게 디인터리브된 비트 스트림들을 디코딩하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 통신 장치에서 정보를 수신하기 위한 방법을 포함한다. 그 방법은 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하고 복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하는 단계, 복수의 서로 다르게 디펀처된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 각각의 수신된 비트 스트림에 서로 다른 디펀처링 패턴을 적용하는 단계, 및 복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 서로 다르게 디펀처된 비트 스트림들을 디코딩하는 단계를 포함한다.
본 발명은 퇴행적 디코딩을 회피 내지 최소화할 수 있는 MIMO 통신 시스템을 제공한다.
도 1a는 개별 인코딩 및 공간 다중화 기반 MIMO 멀티 부호 CDMA 시스템의 일 실시예에 대한 블럭도.
도 1b는 개별 인코딩 및 공간 다중화 기반 MIMO 멀티 부호 CDMA 시스템의 다른 실시예에 대한 블럭도.
도 1c는 개별 인코딩 및 공간 다중화 기반 MIMO OFDM 시스템의 일 실시예에 대한 블럭도.
도 2는 Ec = Ior = -3 dB 및 ρR = 0일 때, 2x2 MIMO 시스템들에 대한 처리량 성능 대 ρT 의 그래프.
도 3은 G = 10 dB 및 ρR = 0일 때, 4x4 MIMO 시스템들에 대한 ρT의 변화에 따른 FER 성능 대 Ec/Ior의 그래프.
도 4는 G = 10 dB 및 ρT = 0일 때, 4x4 MIMO 시스템들에 대한 ρR의 변화에 따른 FER 성능 대 Ec/Ior의 그래프.
도 5는 G = 10 dB, Ec = Ior = -3 dB, 및 ρR = 0일 때, 4x4 MIMO 시스템들에 대한 FER 성능 대 유효 부호율의 그래프.
도 6은 다중 입력/다중 출력 시스템에서 정보를 송신하는 방법에 대한 플로우 챠트.
도 7은 다중 입력/다중 출력 시스템에서 정보를 수신하는 방법에 대한 플로우 챠트.
일 실시예에 있어서, 다중-입력-다중-출력(MIMO) 무선 채널에서 다수의 안테나들을 통해 송신되는 병렬 데이터 스트림들의 부호워드들은 독립적으로 처리되거나, 스크램블되거나 또는 랜덤화된다. 두 개 이상의 병렬 스트림들의 채널 계수 인자들이 근접하게 되거나 상관될 때, 그러한 부호워드 스크램블링은 원하는 스트림의 디코더 관점에서 아마도 간섭 스트림들의 경쟁 부호워드들을 무효(invalid) 랜덤 워드들로 변환시키게 된다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 기준선(baseline) 채널 인코딩 이후에 부호율이 반복 비율 매칭(repetition rate matching)을 사용할 수 있을 만큼 충분히 낮아지게 되면 부호워드 스크램블링은 또한 유효 간섭 변화 감소를 제공한다. 스크램블링은 특히 MIMO 채널이 송신기 측에서 매우 상관되거나 또는 그 반복 비율이 높아질 때 디코딩 성능을 향상시킨다.
도 1a 및 도 1b는 개별 인코딩 기반 MIMO 멀티 부호 CDMA 시스템의 간략화된 블럭도들이다. 여기에서 논의되는 것이 주로 멀티-부호 CDMA 시스템에 관한 것이라 할지라도, 전체적인 논의들 및 실행 결과들은 또한 일반적인 MIMO 송수신기들에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 도 1a 또는 도 1b에서 스프레더(spreader) 및 디스프레더(despreader) 기능 블럭들을 제거함으로써, 여기에서 논의되는 시스템 장치 및 방법들은 이동통신용 글로벌 시스템(GSM) 및 시분할다중접속(TDMA) 시스템들과 같은 협대역 송신 시스템들에 적용될 수 있다.
도 1a에 설명된 실시예에 있어서, MIMO 시스템(100)은 송신기(102) 및 수신(104)를 포함한다. 전체 M개의 소스 비트 스트림들(106)은 인코더(108)로 제공된다. 인코더(108)는 레이트 매쳐(rate matcher)(110)에게 입력을 제공한다. 레이트 매쳐(110)의 출력은 스크램블러(114)에게 입력을 제공하는 인터리버(interleaver)(112)로 향한다. 맵퍼(116)는 스크램블러(114)의 출력들에 연결되며, 스프레더(118)에게 입력을 제공한다. 맵퍼는 비트 스트림들의 비트들을 기 설정된 변조 타입에 맞는 송신 심벌들로 그룹화한다. 스프레더(118)의 출력은 송신 안테나들(120)로 향한다.
도 1b에 설명된 대안적인 실시예에 있어서, MIMO 시스템(101)도 역시 송신기(102) 및 수신기(104)를 포함한다. 도 1a의 실시예에서와 같이, 전체 M개의 소스 비트 스트림들(106)이 인코더(108)에 제공되며, 인코더(108)는 레이트 매쳐(110)에게 입력을 제공한다. 그러나, 도 1b의 실시예에서, 레이트 매쳐(110)의 출력은 인터리버(112)에게 입력을 제공하는 스크램블러(114)에게 제공된다. 인터리버(112)의 출력은 스프레더(118)에게 입력을 제공하는 맵퍼(116)로 향한다. 도 1a에서와 같이, 스프레더(118)의 출력은 송신 안테나들(120)로 향한다.
도 1a-1c의 블럭도들에 있는 각각의 개별적인 기능 블럭들은 당업계에서 잘 알려져 것들이며, 그것들의 구조 및 기능에 대한 상세한 설명은 여기에서는 생략한다. 인코더는 원래의 비트 스트림을 그 원래의 비트 스트림 보다 송신 또는 저장을 위해 보다 바람직한 특성들을 갖는 다른 비트 스트림으로 변환한다는 통상의 목적을 위해 비트 스트림을 다른 비트 스트림으로 변환한다. 인코더들은 일반적으로 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 실현될 수 있다. 송신 측면에서, 레이트 매쳐(110), 인터리버(112) 및 스크램블러(114)는 함께 인코더(108)로부터의 인코드된 비트 스트림에 따라 동작하는 비트 스트림 처리 회로를 구성한다. 레이트 매칭을 위한 비트 스트림 펀처링 및 반복은 전송 시스템들에서 인터리빙을 통한 비트 스트림 재배열로서 잘 알려져 있다. 스크램블러 기능 및 설계도 또한 다양한 애플리케이션으로서 잘 알려져 있다. 본 발명의 일 양태는 인코더와 맵퍼 사이에서 행해지는 비트 스트림 처리과정이 인코더에 존재하는 복수의 비트 스트림들 각각에 대해 서로 다른 방법으로 행해진다는 것이다. 각 비트 스트림에 대한 인터리버 출력은 여기에서 인코더 입력 비트 스트림의 내용(content)에 따른 부호워드들로서 언급되는 일련의 비트 그룹들이다. 전형적으로 인터리버 출력이 인코더 입력보다 많은 비트들을 포함하기 때문에, 모든 임의의 출력들이 항상 가능한 것은 아니다. 여기에서 사용된 것과 같은, "유효(valid)" 부호워드 또는 "적법한(legitimate)" 부호워드는 인코더, 레이트-매쳐, 및 인터리버의 연쇄적인 처리 회로들에 의해 생성될 수 있는 가능한 출력 부호워드들의 세트 내에 있는 출력 부호워드이다. "무효(invalid)" 부호워드는 그 세트 밖에 있는 부호워드이다.
도 1a를 다시 참조하면, 통신 신호들은 송신 안테나들(120)로부터 송출되고, 다른 MIMO 시스템(100)의 수신 안테나들(122)에 의해 수신된다. 수신 안테나들(122)은 디스프레더(126)에게 입력을 제공하는 시공간 이퀄라이저(space-time equalizer)(124)에 연결된다. 디스프레더(126)는 디스크램블러(130)에 연결된 디맵퍼(128)에 연결된다. 디스크램블러(130)는 디인터리버(deinterleaver)(132)에 연결되는 출력들을 갖는다. 디인터리버(132)는 디코더(136)에게 입력을 제공하는 레이트 매쳐(134)에 연결된다. 디코더(136)의 출력은 여기에서 비트 스트림들 0 내지 M-1로 언급된 M개의 디코드된 비트 스트림들(138)을 포함한다.
도 1b의 실시예에 있어서, 통신 신호들은 송신 안테나들(120)로부터 송출되고, 도 1a의 실시예에서와 같이 수신 안테나들(122)에 의해 수신된다. 수신 안테나들(122)은 디스프레더(126)에 입력을 제공하는 시공간 이퀄라이저(124)에 연결된다. 디스프레더(126)는 디인터리버(132)에 연결된 디맵퍼(128)에 연결된다. 디인터리버(132)는 디스크램블러(130)에 연결된 출력들을 갖는다. 디스크램블러(130)는 디코더(136)에 입력을 제공하는 레이트 매쳐(134)에 연결된다. 디코더(136)의 출력은 여기에서 비트 스트림들 0 내지 M-1로 언급된 M개의 디코드된 비트 스트림들을 포함한다.
어느 한 CDMA 시스템(100, 101)에 있어서, M개의 정보 비트 스트림들(106)은 프레임 간격(interval) 내에서 인코더들(108)에 의해 독립적으로 인코드되고, 송신 심벌 레이트를 매치시키기 위해 레이트 매쳐들(110)에 의해 반복 및 펀처되며, 인터리버들(112)에 의해 인터리브된다. 각각의 인터리브된 비트 시퀀스는 맵퍼들(116)에 의해 변조 타입(예컨대, QPSK 또는 16QAM)에 따라 의존하는 송신 심벌들 또는 배열점들(constellation points)의 시퀀스로 그룹화 및 매핑되며, 스프레더들(118)에 의해 유용한 월시 부호들 및 송신기-특정 칩-스크램블링(tranmitter-specific chip-scrambling) 부호의 공통 서브셋으로 확산되고, 다음에 각 송신 안테나(120)를 통해 송신된다. 송신 안테나들이 사용될 때 마다 월시 부호들의 서로 다른 서브셋들을 서로 다른 송신 안테나들(120)로 할당함으로써 디코딩 에러율이 감소 될 수는 있다 하더라도, 본 실시예에서 월시 부호들의 공통 서브셋은 다수의 송신 안테나들(120)의 적어도 일부에 대해 재사용된다.
전체 송신 파워는 각 송신 안테나(120)로 분할되어 할당된다. 송신된 다중 스트림들은 MIMO 페이딩 채널 및 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN) 벡터에 의해 왜곡된 후 N개의 수신 안테나들(122)에 도달한다. 설명을 쉽게 하기 위해, N ≥ M 이고 시변(time-varying) MIMO 채널이 평면 페이딩 특성을 갖는다고 가정하였으나, 그것들은 N ＜ M 이고 주파수 선택적 페이딩 채널들의 경우로 쉽게 확장될 수 있다. 채널 변화는 송신 프레임 구간(duration) 내에서는 상대적으로 작다. 시공간 이퀄라이저(124)는 M개의 송신 스트림들의 소프트 칩 시퀀스들을 발생시키고 디스프레더(126)는 대응되는 소프트 심벌 시퀀스들을 발생시킨다. 소프트 심벌들을 사용하여, 디맵퍼(128)는 다중 소스 스트림들(106)을 복구하기 위해 디인터리버(132), 레이트 매쳐들(134) 및 디코더(136)의 개별 체인들에 제공되는 비트 대수-우도비(log-likelihood ratio:LLR) 시퀀스들을 발생시킨다.
심벌 타임 인덱스 k에 대해 N × M 페이딩 채널 행렬은 H≡[h0, h1, ..., hM-1]로 나타내지고, M × 1 송신 심벌 벡터는 x(k)≡[x0(k), x1(k), ..., xM-1(k)]T로 나타내지며, (시공간 이퀄라이저 계수들에 대한 곱셈 없이) 디스프레딩 이후에 획득된 N × 1 AWGN 벡터는 n(k)≡[n0(k), n1(k), ..., nN-1(k)]T로 나타내진다. 벡터 hi는 송신 심벌 xi(k)와 연관된 N × 1 채널 계수 벡터이다. i 번째 데이터 스트림에 대응되는 디맵퍼 입력 소프트 심벌 yi(k)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기에서 N × 1 벡터 wi는 시공간 이퀄라이저
Figure pat00002
및
Figure pat00003
의 i 번째 가중 계수 벡터를 나타낸다. 선형 최대 신호대 간섭 잡음비(MSINR) 시공간 이퀄라이저를 사용하면, i 번째 가중 벡터는 평균 변조 심벌 에너지 Es 및 잡음 변수(variance) No 에 대해 다음과 같은 값을 얻을 수 있으며,
Figure pat00004
그 결과 심벌 SINR은 다음과 같이 된다.
Figure pat00005
배열(constellation) 크기가 2B 이면, 디맵퍼(128)는 β가 주어진 α에 대한 조건부 확률 밀도 함수 p(α|β)에 대해 아래 식을 취함으로써 관찰된 소프트 심벌 yi(k)와 연관된 l 번째 비트
Figure pat00006
(l = 0, 1, ..., B-1)의 LLR
Figure pat00007
를 발생시킨다.
Figure pat00008
Figure pat00009
는 각 배열점에 대한 선험확률(priori probability)이 동일하다는 가정하에서 yi(k)의 잡음과 간섭 성분들에 대한 가우시안 근사를 통하여 계산되었다.
상술한 것이 도 1c에 개시된 OFDM 시스템(103)과 같은, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템을 포함하는 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다는 것은 당업자들에게는 쉽게 이해될 것이다. OFDM 시스템(103)은 송신기(102) 및 수신기(104)를 포함한다. 개시된 OFDM 시스템(103)의 송신기(102)는 상술한 CDMA 시스템들(100, 101)과 같이, CDMA 시스템과 동일한 많은 부품들을 포함한다. 예컨대, OFDM 시스템(103)은 인코더(108)에게 제공되는 M개의 소스 비트 스트림들(106)을 포함한다. 인코더(108)의 출력은 인터리버(112)의 입력에 연결된 레이트 매쳐(110)로 향한다. 인터리버(112) 출력은 맵퍼(116)의 입력에 연결된 스크램블러(114)로 향한다. 이러한 OFDM 실시예에 있어서, 스크램블러는 도 1b의 CDMA 실시예에서 도시된 것과 같이 송신기에서는 레이트-매쳐와 인터리버 사이에 그리고 수신기에서는 디인터리버와 레이트 매쳐 사이에 놓일 수 있다는 것은 명백하다.
그러나, OFDM 시스템(103)에 있어서, 맵퍼(116)의 출력은 부반송파들의 할당된 서브셋을 수신하는 부반송파 할당기(140)로 향한다. 부반송파 할당기(140)의 출력은 역 이산 푸리에 변환기(IDFT)(142)의 입력에 연결된다. IDFT(142)는 m개의 송신 안테나들(120)에 연결된 출력들을 갖는 순환 프리픽스 삽입기(144)에 연결된다.
OFDM 시스템(103)은 순환 프리픽스 제거기(146)의 입력에 연결된 M개의 안테나들(122)을 가지고 정보를 수신한다. 순환 프리픽스 제거기(146)의 출력은 공간 이퀄라이저(150)에 연결된 이산 푸리에 변환기(148)에 연결된다. 공간 이퀄라이저(150)의 출력은 부반송파들의 할당된 세트를 수신하는 부반송파 선택기(152)에 연결된다. 부반송파 선택기(152)의 출력은 상술된 CDMA 시스템 실시예들(100, 101) 중 어느 하나에 있는 것과 같은 디맵퍼(128), 디스크램블러(130), 디인터리버(132), 레이트 매쳐(134) 및 디코더(136)에 연결된다.
도 1a-1c의 스크램블러들 및 디스크램블러들은 그것이 순시 채널 행렬의 컬럼(column) 또는 로우(row) 벡터들 사이에서 상관(correlation)에 의해 역으로 영향을 받게 될 때 디코딩 성능을 향상시킨다.
퇴행적 간섭은 첫 번째 두 스트림들의 데이터 비율이 동일하고 채널 행렬의 첫 번째 두 컬럼 벡터들이 서로 근접할 때, 예컨대,
Figure pat00010
일 때 발생한다. 첫 번째 스트림{x0(k)}을 디코딩할 때, 첫 번째 스트림에 대응되는 디맵퍼 입력 소프트 심벌은 다음과 같이 된다.
Figure pat00011
첫 번째 스트림의 채널 디코더(136)는 관측 시퀀스{y0(k)}에 기초하여 발생되는 비트 LLR 값들을 계산함으로써 (디인터리빙 및 레이트 매칭 후에) 적법한 후보 부호워드들의 경로 메트릭들을 계산하고, 첫 번째 스트림의 송신된 정보 비트들을 결정하기 위해 그것들을 비교한다. 두 번째 스트림 {x1(k)}의 부호화된(그리고 레이트 매치되고 인터리브된) 비트 시퀀스는 또한 첫 번째 스트림 디코딩에 대한 적법한 후보 부호워드들 중 하나이며 비교되는 경로 메트릭 값을 산출하고, 첫 번째 스트림의 디코더는 적어도 0.5의 확률로 부정확한 시퀀스 검출을 수행한다. 즉, 첫 번째 스트림에 대한 디코더(136)는 대응하는 채널 컬럼 벡터들이 근접할 때 첫 번째 스트림 보다는 두 번째 스트림을 디코드한다. 만약 두 개 이상의 채널 계수 벡터들이 매우 상관되게 되면, 잘못된 시퀀스 검출 확률은 훨씬 증가하게 된다. 두 개의 채널 계수 벡터들이 상대적으로 근접할 때는 수신기로부터 보고받은 피드백 SINR은 그 두 개의 스트림들에 대해 거의 동일하기 때문에, 송신기(102)가 채널 상태에 따라 각 스트림의 데이터 비율을 적절하게 조절할지라도, 송신기(102)는 첫 번째 및 두 번째 스트림들에 대해 동일한 송신율 또는 송신 포맷을 선택하게 될 것이다.
두 개의 스트림들에 대한 동일한 송신 포맷의 선택은 불행히도 첫 번째 스트림을 디코딩함에 있어서의 경쟁 후보 부호워드와 같이 두 번째 스트림의 부호화된 비트 시퀀스를 적법하게 해주며, 그 반대로도 그러하다. 만약, 수신기(104)가 각 스트림의 SINR 뿐만 아니라 채널 계수 벡터들의 상관 정보를 송신기(102)로 전송해준다면, 그러한 충돌을 피하기 위해 선택적으로 스트림들을 활성화 및 비활성화시킬 수 있다. 그러나, 그렇게 하는 것은 피드백되는 정보의 양을 증가시키게 되며 측정 지연 및 피드백 지연을 야기시키게 된다.
채널 행렬의 다수의 컬럼 벡터들이 순간적으로 근접하게 되는 확률이 증가함에 따라, 부호워드 경쟁 문제는 송신 안테나들(120)이 보다 상관될 때 더욱 빈번하게 발생하게 된다. 채널 컬럼 벡터들이 순간적으로 근접하게 될 때 다중 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하기 위해, 일 실시예로서, 도 1에 개시된 것과 같이, 배타적 OR(XOR) 연산이 송신기 측에 있어서는 인터리버(112)의 출력에서 i 번째 이진 의사 랜덤(binary pseudo random)(PN) 스크램블링 시퀀스{si(n)}와 i 번째 부호화된 비트 시퀀스{ci(n)} 사이에 제공되며, 여기에서 n은 부호화되고, 레이트 매치되며, 인터리브된 비트 시퀀스의 타임 인덱스를 나타낸다. 식 (6)의 기호 k, 1, B 및
Figure pat00012
를 사용하면, 관계식은 n=kB + 1 및
Figure pat00013
이 되며, 여기에서
Figure pat00014
는 이진 값들 사이에서의 배타적-OR 연산을 나타낸다.
다중 스트림들에 대한 스크램블링 시퀀스들은 바람직하게 서로 독립적이다. 수신기 측에 있어서, i 번째 스트림의 비트 LLR 시퀀스는 i 번째 스크램블링 시퀀스의 영향을 원상태로 돌리기 위해 i 번째 실수치 디스크램블링 시퀀스 {1-2si(n)}로 곱해진다. 병렬 스트림들에 대해 독립적인 스크램블링 시퀀스들을 사용함으로써, 그 채널 계수 벡터가 원하는 스트림의 채널 계수 벡터에 근접하는 간섭 스트림으로부터 발생하는 경쟁 부호워드는 대부분 스크램블링 및 디스크램블링 과정을 통해 랜덤 워드로 전환된다. 그러므로, 원하는 스트림(예컨대, 식 (7)에서 {x0(k)})의 디코더(136)는 간섭 스트림(예컨대, 식 (7)에서 {x1(k)})의 부호워드를 선택하지 않게 된다. 부호화되고, 레이트 매치되며, 인터리브된 비트들의 수에 대한 정보 비트들의 수의 비율로 정의되는 유효 부호율이 낮아짐에 따라, 결과 랜덤 워드가 적법한 부호워드가 되거나 부호워드에 근접하게 될 확률은 낮아지게 된다. 도 1a-1c는 송신기(102)에 있는 부호화된 비트 스크램블러 CBS(114) 및 수신기(104)에 있는 대응되는 디스크램블러(130)를 나타낸다.
병렬 스트림들에 대해 이산 비트 레벨 채널 인터리버 패턴들 사용하는 것을 포함하여 유사한 효과를 얻기 위한 다양한 실시 변수들이 있으며, 또는 레이트 매칭에 있어서 이산 펀처링 및 반복 패턴들이 병렬 스트림들에 대해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 스크램블러를 분리하는 것이 반드시 필요한 것은 아니다.
스크램블러(114)는 준정적(quasi-static) MIMO 채널들에 있어서 멀티-스트림 전송에 대해 다른 잇점을 제공한다. 유효 부호율에 따라, 레이트 매쳐(110)는 채널 코더(108) 출력 비트들을 반복하거나 펀처링한다. 인터리버(112) 또는 레이트 매쳐(110)의 출력에 적용되는 스크램블러(114)는 반복 레이트 매칭이 발생할 때 부호워드 SINR에 대해 괄목할만한 향상을 가져온다. 예컨대, 만약 첫 번째 스트림 및 두 번째 스트림에 대해 기준선 채널 인코더(108)의 부호율이 1/3이고 유효 부호율이 1/6로 되면, 레이트 매쳐(110)는 인코더(108)가 다시 한번 두 스트림들의 비트들을 출력하도록 반복한다.
후보 부호워드들의 경로 메트릭들을 발생시키기 위해 첫 번째 스트림의 채널 디코더(136)(레이트 매쳐(134)와 결합됨)가 가지(branch) 메트릭들을 누적할 때, 두 번째 스트림의 반복되는 비트 쌍들에 대응되는 간섭 성분들은 정렬된 그들의 위상들과 함께 누적된다. 레이트 매칭된 비트 시퀀스들의 독립적인 스크램블링에 의해, 반복된 간섭 성분들은 반복된 신호 성분들이 코히어런트하게(coherently) 누적될 때 랜덤하게 되는 그들의 위상들과 함께 누적되며, 그에 따라 경로 메트릭들의 간섭 변이들이 감소하게 된다. 이러한 간섭 변이 감소는 채널 컬럼 벡터들이 완전하게 직교하지 않는다면 대부분의 채널 실현화에서 효과적이다.
MIMO 시스템(100)에서 부호화된 비트 스크램블링(CBS)으로부터의 게인을 계산하기 위해, 고정된 데이터 비율 WCDMA HSDPA 시스템의 링크 처리량 및 프레임 에러율(FER)은 복수의 안테나들 및 선형 MSINR 시공간 이퀄라이저와 비교된다. HSPDA에서, 데이터 스트림들은 그 확산 인자(spreading factor)가 16(3.84 Mcps의 칩 비율에서)이고 데이터 전송에 대해 유용한 월시 부호들의 최대수가 15인 복수의 월시 부호들에 의해 확산된다. 모의실험은 다중 스트림들을 전송하기 위해 유용한 월시 부호들의 고정된 서브셋을 기준 이하로 재사용하였다. 터보 부호기(coder)는 1/3의 기준선 부호율로 사용되었으며 레이트 매칭, 인터리빙 및 배열 맵핑에 적용되었다. 프레임에서 매 월시 부호마다 송신되는 변조 심벌들의 수는 480이며 프레임 구간은 2 ms(7680 칩들)이다. MIMO 채널에 대해, 상관된 Rayleigh 페이딩 채널 H(t)은, 예컨대
Figure pat00015
에 의해 발생되었으며 여기에서 CR 및 CT는 그 대각선 원소들(diagonal elements)이 1.0으로 동일한 송신 및 수신 안테나들의 상관 메트릭들이며 Ho(t)의 원소들은 타임 인덱스인 t를 갖는 독립적인 복소 가우시안 랜덤 프로세스들이다. 단순화를 위해, CR 및 CT의 비대각선(off-diagonal) 원소들은 0.0 에서부터 1.0 사이의 범위에서 실제 상관 계수들 ρR 및 ρT 로 설정된다. 모의실험은 2 GHz의 반송파 주파수로 Ho(t)의 각 원소들에 대해 30 km/h 단일 경로 Rayleigh 페이딩 프로세스를 사용하였으며 시공간 이퀄라이저에 대해서는 완전한 채널 및 잡음 변이 추정이 이루어졌다고 가정하였다.
도 2는 QPSK 및 16QAM 배열들에 대해 두 개의 송신 및 두 개의 수신 안테나들을 갖는 MIMO 시스템들의 링크 처리량에 대한 그래프이다. 도 2에서, 16QAM-CBS 또는 QPSK-CBS는 CBS가 병렬 송신 스트림들에 적용되는 경우를 나타낸다. 각 안테나 스트림은 QPSK에 대해서는 프레임 당 1,250 소스 비트들(예컨대, 1.25 Mbps 목표 합 속도) 그리고 16QAM에 대해서는 프레임 당 2,500 소스 비트들(예컨대, 2.5 Mbps 목표 합 속도)의 고정된 속도로 송신된다. 할당된 월시 부호들의 수는 4이며 이에 따라, 유효 부호율은 두 배열들에 대해 터보 부호기의 기준선 부호율과 동일한 대략 1/3이 된다. 하이브리드 자동 반복 요구(HARQ)는 4번의 재전송의 최대치에 대한 추적 결합(chase combining)에 기반한다. 모의실험은 6개 프레임들 된 각 프로세스의 전송 시간 간격(예컨대, 100％ 채널 사용)으로 시간이 교차되게 정지 대기(stop-and wait) 타입의 6개의 독립적인 HARQ 프로세스들을 교차시켰다. 데이터 트래픽 Ec/Ior에 할당된 송신 파워 부분은 전체 송신 파워의 50％(예컨대, -3 dB)로 고정되며 전체 AWGN 파워에 대한 전체 수신된 신호 파워의 비율에 의해 정의되는 기하학 값(geometry value) G은 QPSK에 대해서는 0 dB로 그리고 16QAM에 대해서는 10 dB로 각각 설정된다. 도 2는 ρR이 0인 상태에서 ρT가 0에서 1까지 변화하는 두 개의 송신 스트림들에 걸쳐 합산된 총 처리량을 보여준다. ρT가 0.7 보다 크게 될 때, CBS는 실질적으로 처리 능력을 향상시킨다. ρT가 1.0 일 때, 종래의 16QAM MIMO 시스템은 통신할 수 없었으나, CBS 기반 시스템은 여전히 실질적인 정보량을 전달할 수 있다. CBS 기반 시스템의 처리량 이득은 스트림들 사이에서의 부호워드 경쟁의 방지뿐만 아니라 추적 결합 동안의 간섭 변이 감소의 영향으로부터 기인한다.
도 3-4는 Ec/Ior이 변화하는 것에 따른 4개의 송신 및 4개의 수신 안테나를 갖는 MIMO 시스템의 FER을 비교한 것이다. 기하학 값 G은 10 dB로 설정된다. 도 3에서, ρR이 0으로 유지되는 동안 ρT는 변화된다. 도 4에서, ρT가 0으로 유지되는 동안 ρR은 변화된다. 4개의 안테나 스트림들 각각은 QPSK 배열을 사용하여 프레임 당 1,250 소스 비트들의 고정된 비율(예컨대, 2.5 Mbps 타겟 합 속도)로 연속적으로 송신된다. 할당된 월시 부호들의 수는 8이며 이에 따라, 유효 부호율은 대략 1/6이 된다. 결과적으로, 레이트 매칭 블럭은 대부분의 인코더 출력 비트들을 두 번씩 반복한다. 스트림간 간섭 변이 감소 성능으로 인해, CBS는 ρT 및 ρR이 0으로 동일하다 할지라도 FER을 크게 향상시킬 수 있다. 그러한 향상은 ρT가 증가할 때 훨씬 크게 되나 ρR이 증가할 때는 그만큼 변화하지 않는다. 송신기 및 수신기 상관들에 있어서 CBS에 대한 비대칭적 영향은 송신기 상관의 경우에 발생하는 부호워드 경쟁 문제에 의해 부분적으로 설명될 수 있다.
도 5는 도 3에서 조사된 것과 동일한 MIMO 시스템의 FER을 보여주나, Ec/Ior은 -3 dB, G는 10 dB로 설정되며 할당된 월시 부호들의 수는 유효 부호율이 대략 2/3에서부터 대략 1/6까지 변화되도록 2에서부터 8까지 변화된다. 터보 인코더의 기준선 부호율이 1/3될 때, 부호율이 1/3 보다 낮아지거나 높아지게 되면 각각의 경우에 레이트 매칭 블럭은 반복 및 펀처링을 수행한다. 간섭 변이 감소 성능으로 인해, CBS는 반복율이 증가함에 따라 현저한 이득을 가져온다. 그러한 경우에, 유효 부호율은 감소한다.
상술한 바와 같이, 채널 컬럼 벡터들이 근접하게 될 때 독립적으로 인코드되고 공간적으로 다중화되는 MIMO 전송 시스템에는 잠재적인 문제들이 있게 된다. 두 개 이상의 스트림들이 거의 동일한 순시 채널 컬럼 벡터들을 갖는 극단적인 경우는 실제 채널에서 발생할 가능성이 낮으나, 일단 발생하게 되면 그것은 공간적으로 다중화되는 MIMO 시스템에서 부호워드 경쟁 문제를 일으키게 된다. 그러한 문제를 감소시키기 위해 하나 이상의 송신 스트림들의 부호화되고 레이트 매칭된 비트 시퀀스에 독립적인 스크램블링이 적용된다. 부호화된 비트 스크램블링은 유효 부호율이 기준선 채널 인코더의 부호율 보다 낮아지게 될 때 디코딩 경로 메트릭의 질적인 차원에서 스트림간 간섭의 유효 변이를 감소시킨다. 스크램블링을 통한 성능 향상은 더욱이 MIMO 시스템을 기반으로 한 적절한 속도 제어로서 얻어질 수 있다.
도 6은 다중 입력-다중 출력 시스템에서 정보를 송신하는 방법(600)에 대한 플로우 차트이다. 블럭 602에서는, 부호화된 비트 시퀀스들을 발생시키기 위해 비트 스트림들이 처리된다. 블럭 604에서, 스크램블링 시퀀스들이 생성되며, 거기에서 서로 다른 스트림들이 서로 다른 스크램블링 시퀀스들을 발생시킨다. 블럭 606에서, 스크램블된 비트 스트림을 발생시키기 위해 부호화된 비트 시퀀스들이 스크램블된다. 블럭 608에서, 송신 비트 스트림들을 발생시키기 위해 스크램블된 비트 스트림들이 처리된다. 마지막으로, 블럭 610에서, 송신 비트 스트림들이 송신된다.
도 7은 다중-입력/다중-출력 시스템에서 정보를 수신하는 방법(700)에 대한플로우 차트이다. 블럭 702에서, 정보 비트 스트림들이 수신된다. 블럭 704에서, 비트 대수-우도비(log-likelihood) 시퀀스들을 발생시키기 위해 정보 비트 스트림들이 처리된다. 블럭 706에서, 디스크램블된 소프트 비트 스트림들을 발생시키기 위해 비트 대수-우도비 시퀀스들이 디스크램블된다. 마지막으로, 블럭 708에서, 디코드된 비트 스트림들을 발생시키기 위해 디스크램블된 소프트 비트 스트림들이 처리된다.
정보 및 신호들이 서로 다른 다양한 기술들과 기법들을 사용하여 표현될 수 있음은 당업계에서 잘 알려져 있다. 예컨대, 상술된 내용을 통해 언급된 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심벌들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자성체들, 광학장 또는 광학체들, 또는 그것들의 어떠한 조합으로 표현될 수 있다.
여기에 개시된 실시예들과 연관되게 설명된 다양한 예시적 논리 블럭들, 변조들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자식 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그 두 개의 조합으로 이루어질 수 있다는 것은 당업계에서 더욱 잘 알고 있다. 이러한 하드웨어와 소프트웨어의 교환가능성을 설명하기 위해, 다양하게 설명되는 부품들, 블럭들, 변조들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 차원에서 위에서 일반적으로 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로서 수행될지 또는 소프트웨어로서 수행될지는 전체 시스템에 부과되는 실제 응용 및 설계 제한들에 달려있다. 숙련공들은 각 실제 응용을 위해 상술된 기능성을 다양한 방법으로 수행할 수 있으나, 그러한 수행 결정이 본 발명의 범주를 벗어나는 원인으로써 해석되어서는 아니 된다.
여기에 개시된 실시예들과 연관되게 설명된 다양한 예시적 논리 블럭들, 변조들, 및 회로들은 일반 목적 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 특정 응용 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램어블 논리 소자, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 부품들, 또는 여기에 설명된 기능들을 수행하기 위해 설계된 그것들의 어떠한 조합으로 시행되거나 실시될 수 있다. 일반 목적 프로세서는 마이크로 프로세서일 수 있으며, 그러나 선택적으로, 그 프로세서는 어떠한 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러 또는 상태 기계일 수 있다. 프로세서는 또한 연산 장치들, 예컨대 DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로 프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로 프로세서들, 또는 어느 다른 그러한 구성들의 조합으로서 실행될 수 있다.
여기에 개시된 실시예들과 연관되게 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 변조, 또는 그 두 개의 결합 형태로 바로 실시될 수 있다. 소프트웨어 변조는 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동가능한 디스크, CD-ROM 또는 당업계 알려져 있는 다른 저장매체 형태에 존재할 수 있다. 저장매체는 프로세서가 정보를 읽어내고, 정보를 기록할 수 있도록 프로세서와 연결될 수 있다. 대안적으로, 저장매체는 프로세서에 집적될 수 있다. 프로세서 및 저장매체는 ASIC에 존재할 수 있다. ASIC은 사용자 터미널에 존재할 수 있다. 프로세서 및 저장매체는 사용자 터미널에 있는 흩어져 있는 부품들로서 존재할 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 상술된 내용은 당업자가 본 발명을 실현하고 이용할 수 있도록 제공될 수 있다. 이러한 실시예들을 다양하게 변형시키는 것은 당업자들에게는 매우 쉬운 일이며, 여기에서 정의된 포괄적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범주를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시된 실시예들로 한정되지 않으며, 여기에 개시된 원리들 및 진보적 성격들과 일치되는 가장 넓은 범위에 따라야 한다. 그러므로, 본 발명은 단지 아래의 청구범위들에 의해 한정된다.
100 … MIMO 시스템
108 … 인코더
110 … 레이트 매쳐
112 … 인터리버
114 … 스크램블러
136 … 디코더

Claims (40)

  1. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 정보를 송신하는 방법으로서,
    복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 단계;
    복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 서로 다르게 구성된 스크램블러로 스크램블링하는 단계; 및
    복수의 심벌 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 내 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 단계를 포함하고,
    상기 스크램블링은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁(codeword competition)을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 레이트 매칭(rate matching)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 스크램블링하기 전에 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 인터리브하거나, 또는 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 각각을 인터리브하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크램블링하는 단계는 서로 다른 의사 랜덤(pseudo random) 스크램블링 시퀀스들과 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 간에 배타적 OR 연산을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    복수의 확산 신호들(spread signals)을 생성하기 위하여, 월시 부호들의 공통 서브셋으로 상기 복수의 심벌 스트림들을 확산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 맵핑은 미리 설정된 변조 타입에 근거하고, 상기 미리 설정된 변조 타입은 직교 위상 편이 변조(QPSK) 또는 직교 진폭 변조(QAM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 통신 장치에서 정보를 수신하는 방법으로서,
    수신된 심벌들을 포함하는 복수의 심벌 스트림들을 수신하는 단계;
    복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하는 단계;
    복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 디스크램블링 알고리즘들로부터의 서로 다른 디스크램블링 알고리즘을 상기 복수의 수신된 비트 스트림들 각각에 적용하는 단계; 및
    복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 디코딩하는 단계를 포함하고,
    상기 서로 다른 디스크램블링 알고리즘은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수신된 심벌들의 소프트 칩 시퀀스들을 생성하는 단계; 및
    상기 소프트 칩 시퀀스들에 기초하여 복수의 소프트 심벌 시퀀스들을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 소프트 심벌 시퀀스들에 적어도 부분적으로 근거하여 복수의 비트 대수-우도비(LLR:log-likelihood ratio) 시퀀스들을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 디스크램블링 알고리즘들 각각은 상기 수신된 비트 스트림과, {1-2si(n)}을 포함하는 실수치 디스크램블링 시퀀스의 승산을 수행하며, 여기에서 si(n)은 i 번째 이진 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 정보를 송신하는 장치로서,
    복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 수단;
    복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 서로 다르게 구성된 스크램블러로 스크램블링하는 수단; 및
    복수의 심벌 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 내 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 수단을 포함하고,
    상기 스크램블링은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 레이트 매칭하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 스크램블링하기 전에 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 인터리브하거나, 또는 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 각각을 인터리브하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 스크램블링하는 수단은 서로 다른 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스들과 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 간에 배타적 OR 연산을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    복수의 확산 신호들을 생성하기 위하여, 월시 부호들의 공통 서브셋으로 상기 복수의 심벌 스트림들을 확산하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 맵핑하는 수단은 미리 설정된 변조 타입에 근거하여 맵핑을 수행하고, 상기 미리 설정된 변조 타입은 직교 위상 편이 변조(QPSK) 또는 직교 진폭 변조(QAM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 통신 장치에서 정보를 수신하는 장치로서,
    수신된 심벌들을 포함하는 복수의 심벌 스트림들을 수신하는 수단;
    복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하는 수단;
    복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 디스크램블링 알고리즘들로부터의 서로 다른 디스크램블링 알고리즘을 상기 복수의 수신된 비트 스트림들 각각에 적용하는 수단; 및
    복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 디코딩하는 수단을 포함하고,
    상기 서로 다른 디스크램블링 알고리즘은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 수신된 심벌들의 소프트 칩 시퀀스들을 생성하는 수단; 및
    상기 소프트 칩 시퀀스들에 기초하여 복수의 소프트 심벌 시퀀스들을 생성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 복수의 소프트 심벌 시퀀스들에 적어도 부분적으로 근거하여 복수의 비트 대수-우도비(LLR) 시퀀스들을 생성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 복수의 디스크램블링 알고리즘들 각각은 상기 수신된 비트 스트림과, {1-2si(n)}을 포함하는 실수치 디스크램블링 시퀀스의 승산을 수행하며, 여기에서 si(n)은 i 번째 이진 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 통신 시스템에서 정보를 송신하는 장치로서,
    복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하는 인코더;
    복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 서로 다르게 구성된 스크램블러로 스크램블링하는 스크램블러; 및
    복수의 심벌 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 내 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하는 맵퍼(mapper)를 포함하고,
    상기 스크램블링은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 레이트 매칭하는 레이트 매처(rate matcher)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 스크램블링하기 전에 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 인터리브하거나, 또는 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 각각을 인터리브하는 인터리버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 21에 있어서,
    상기 스크램블러는 서로 다른 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스들과 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 간에 배타적 OR 연산을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 청구항 21에 있어서,
    복수의 확산 신호들을 생성하기 위하여, 월시 부호들의 공통 서브셋으로 상기 복수의 심벌 스트림들을 확산하는 스프레더(spreader)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 청구항 21에 있어서,
    상기 맵퍼는 미리 설정된 변조 타입에 근거하여 맵핑을 수행하고, 상기 미리 설정된 변조 타입은 직교 위상 편이 변조(QPSK) 또는 직교 진폭 변조(QAM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 다중 입력-다중 출력(MIMO) 통신 장치에서 정보를 수신하는 장치로서,
    수신된 심벌들을 포함하는 복수의 심벌 스트림들을 수신하는 안테나;
    복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하는 디맵퍼;
    복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 디스크램블링 알고리즘들로부터의 서로 다른 디스크램블링 알고리즘을 상기 복수의 수신된 비트 스트림들 각각에 적용하는 디스크램블러; 및
    복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 디코딩하는 디코더를 포함하고,
    상기 서로 다른 디스크램블링 알고리즘은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 수신된 심벌들의 소프트 칩 시퀀스들을 생성하는 시공간 이퀄라이저; 및
    상기 소프트 칩 시퀀스들에 기초하여 복수의 소프트 심벌 시퀀스들을 생성하는 디스프레더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 디맵퍼는 상기 복수의 소프트 심벌 시퀀스들에 적어도 부분적으로 근거하여 복수의 비트 대수-우도비(LLR) 시퀀스들을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 청구항 27에 있어서,
    상기 복수의 디스크램블링 알고리즘들 각각은 상기 수신된 비트 스트림과, {1-2si(n)}을 포함하는 실수치 디스크램블링 시퀀스의 승산을 수행하며, 여기에서 si(n)은 i 번째 이진 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    복수의 인코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 소스 비트 스트림들을 인코딩하고;
    복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 서로 다르게 구성된 스크램블러로 스크램블링하고; 및
    복수의 심벌 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 내 비트들의 그룹들을 송신 심벌들로 매핑하며,
    상기 스크램블링은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어, 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 레이트 매칭하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  33. 청구항 31에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 스크램블링하기 전에 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 각각을 인터리브하거나, 또는 상기 복수의 서로 다르게 스크램블된 비트 스트림들 각각을 인터리브하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  34. 청구항 31에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    서로 다른 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스들과 상기 복수의 인코드된 비트 스트림들 간에 배타적 OR 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  35. 청구항 31에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    복수의 확산 신호들을 생성하기 위하여, 월시 부호들의 공통 서브셋으로 상기 복수의 심벌 스트림들을 확산하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  36. 청구항 31에 있어서,
    상기 맵핑은 미리 설정된 변조 타입에 근거하고, 상기 미리 설정된 변조 타입은 직교 위상 편이 변조(QPSK) 또는 직교 진폭 변조(QAM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  37. 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    수신된 심벌들을 포함하는 복수의 심벌 스트림들을 수신하고;
    복수의 수신된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 수신된 심벌들을 비트 그룹들로 변환하고;
    복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 복수의 디스크램블링 알고리즘들로부터의 서로 다른 디스크램블링 알고리즘을 상기 복수의 수신된 비트 스트림들 각각에 적용하고; 및
    복수의 디코드된 비트 스트림들을 생성하기 위하여, 상기 복수의 서로 다르게 디스크램블된 비트 스트림들을 디코딩하고,
    상기 서로 다른 디스크램블링 알고리즘은 채널 컬럼 벡터들이 순시적으로 근접할 때 상기 복수의 심벌 스트림들 사이의 부호워드 경쟁을 방지하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  38. 청구항 37에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    상기 수신된 심벌들의 소프트 칩 시퀀스들을 생성하고; 및
    상기 소프트 칩 시퀀스들에 기초하여 복수의 소프트 심벌 시퀀스들을 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  39. 청구항 38에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 실행되어,
    상기 복수의 소프트 심벌 시퀀스들에 적어도 부분적으로 근거하여 복수의 비트 대수-우도비(LLR) 시퀀스들을 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  40. 청구항 37에 있어서,
    상기 복수의 디스크램블링 알고리즘들 각각은 상기 수신된 비트 스트림과, {1-2si(n)}을 포함하는 실수치 디스크램블링 시퀀스의 승산을 수행하며, 여기에서 si(n)은 i 번째 이진 의사 랜덤 스크램블링 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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