KR20110047240A

KR20110047240A - 다중 입력 다중 출력（ｍｉｍｏ）기술들을 사용하는 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20110047240A
Application number: KR1020117006575A
Authority: KR
Inventors: 지빙 왕; 라쉬드 아흐메드 아크바 아타르; 타머 에이. 카도우스; 징 시니어 선
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-08-22
Publication date: 2011-05-06
Also published as: JP2014112848A; KR101232773B1; WO2010022379A2; US8331310B2; WO2010022379A3; US20100067480A1; CN102124663A; EP2335359A2; JP5567017B2; CN102124663B; JP2012501115A; TW201025893A

Abstract

시스템은 다수의 안테나들, 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 TDM 모듈, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 TDM 슬롯들 내부에 삽입하고 TDM 슬롯들을 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 역다중화 회로를 가진다. 상기 시스템은 또한 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤(tone)들과 연관시키는 프리코딩 회로를 포함한다. 각각의 톤들은 안테나들의 각각의 안테나에 대응한다. 안테나들은 다수의 톤들을 이용하여 데이터 서브-스트림들을 송신한다.

Description

다중 입력 다중 출력（ＭＩＭＯ）기술들을 사용하는 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS EMPLOYING MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT (MIMO) TECHNIQUES}

본 특허 출원은 2008년 8월 22일 출원되고, 본원의 양수인에게 양도되어, 본 명세서에서 참조에 의해 명시적으로 통합되는 발명의 명칭이 "EV-DO FL MIMO"인 미국 가출원 제61/091,306호에 우선권을 주장한다.

본 개시내용은 일반적으로 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 방식들을 이용하는 기술들에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 데이터를 송신하기 위하여 MIMO 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 채용하는 기술들에 관한 것이다.

현재, 둘 이상의 디바이스들이 서로와 통신하며, 각각의 디바이스가 데이터 송신을 향상시키기 위하여 하나를 초과하는 안테나를 이용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템들과 같은 다중-안테나 시스템들에 관심이 있다. 일부 다중-안테나 시스템들은 동일한 데이터를 별도의 신호들 상에서 송신하거나 데이터를 송신할 페이즈드 어레이(phased array)를 생성하기 위하여 공간 다중화 및/또는 안테나 다이버시티(diversity)를 활용함으로써 처리량 및/또는 품질을 증가시킨다.

EVDO(Evolution Data Optimized)는 CDMA2000 패밀리의 일부로서 3세대 파트너쉽 프로젝트 2에 의해 반포된 통신 표준이다. EVDO는 무선 네트워크들에서 높은 데이터 레이트를 용이하게 한다. EVDO는 여러 진화들을 거쳤고 이의 현재 버전은 다중 캐리어들(톤들) 상에서 데이터 서브-스트림들을 송신하기 위하여 시분할 다중 접속(TDMA)을 이용하여 순방향 링크를 제공한다. 그러나, EVDO의 현재 개정(revision)들은 MIMO 능력들을 이용하지 않고, 이는 일부 모바일 디바이스들에서 이용가능할 수 있다. MIMO 능력을 갖는 사용자들에게 EVDO 네트워크에서 이러한 능력들을 이용할 기회를 제공하면서, MIMO 능력이 없는 사용자들도 지원하는 것(즉, 역방향 호환성을 갖는 것)이 바람직할 것이다.

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)는 각각의 서브-캐리어들이 병렬 데이터 스트림에 대응하는 다수의 직교 서브-캐리어들 상에서 데이터를 송신하는 기술이다. OFDM은 향상된 브로드캐스트 및 멀티캐스트 서비스들(향상된 BCMCS)과 같은 종래의 데이터 시스템들에서의 사용을 발견했다. 그러나, 향상된 BCMCS가 다중-캐스트 및 브로드캐스트 기능을 제공하지만, EVDO는 유니캐스트 기능을 제공한다. 또한, OFDM을 합체하는 향상된 BCMCS는 MIMO를 지원하지 않는다. 현재, 역방향은 이전의 개정들과 호환가능한 채 유지되면서, OFDM 및 MIMO의 이점들을 TDMA 순방향 링크로 일체화하는 이용가능한 유니캐스트 시스템이 존재하지 않는다.

일 실시예에 따르면, 시스템은 순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원한다. 시스템은 안테나 및 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 TDM 모듈을 포함한다. 시스템은 또한 다수의 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 TDM 슬롯들 내부에 삽입하고 상기 TDM 슬롯들을 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 역다중화 회로를 포함한다. 프리코딩 회로는 상기 데이터 서브-스트림들을 톤(tone)들과 연관시킨다. 각각의 상기 톤들은 상기 안테나들의 각각의 안테나에 대응한다. 상기 안테나들은 상기 톤들을 이용하여 상기 데이터 서브-스트림들을 송신한다.

또 다른 실시예에서, 방법은 순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원한다. 상기 방법은 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 단계, 및 상기 TDM 슬롯들을 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 TDM 슬롯들로 삽입하는 단계 및 상기 OFDM 심볼들을 갖는 상기 TDM 슬롯들을 프리코딩 매트릭스를 이용하여 처리하는 단계― 이에 의해, 상기 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤들과 연관시킴 ―를 포함한다. 각각의 상기 톤들은 안테나와 대응한다. 상기 데이터 서브-스트림들은 상기 톤들 및 상기 안테나들을 이용하여 원격 유닛으로 송신된다.

또 다른 실시예에서, 시스템이 순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원한다. 시스템은 안테나들, TDM 슬롯들을 생성하기 위한 수단, 및 다수의 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 TDM 슬롯들 내부에 삽입하고 상기 TDM 슬롯들을 데이터 서브-스트림들과 연관시키기 위한 수단을 포함한다. 상기 시스템은 상기 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤들과 연관시키기 위한 수단을 포함한다. 각각의 상기 톤들은 상기 안테나들의 각각의 안테나에 대응한다. 상기 안테나들은 상기 톤들을 이용하여 상기 데이터 서브-스트림들을 송신한다.

또 다른 실시예에서, 컴퓨터 프로그램 물건(product)은 순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원한다. 상기 물건은 컴퓨터 프로그램 로직이 기록되는 컴퓨터 판독가능 매체상에 유형적(tangibly)으로 구현된다. 상기 컴퓨터 프로그램 물건은 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 코드를 포함한다. 이는 또한 상기 TDM 슬롯들을 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 코드를 포함한다. 상기 프로그램 물건은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 TDM 슬롯들에 삽입하는 코드, 및 프리코딩 매트릭스를 이용하여 상기 OFDM 심볼들을 갖는 상기 TDM 슬롯들을 처리하는 코드 ― 이에 의해, 상기 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤(tone)들과 연관시킴 ―를 더 포함한다. 각각의 상기 톤들은 다수의 안테나들의 각각의 안테나에 대응한다.

또 다른 실시예에서, 시스템은 순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원한다. 상기 시스템은 다수의 톤들 상에서 다수의 데이터 서브-스트림들을 수신하는 안테나들을 포함한다. 각각의 상기 데이터 서브-스트림들은 내부에 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 갖는 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 포함한다. 상기 데이터 서브-스트림들은 또한 데이터 송신들에서의 데이터와 중첩할 수 있는 다수의 제1 파일럿들 및 상기 OFDM 심볼들 내에 삽입되는 다수의 제2 파일럿들을 포함한다. 상기 시스템은 상기 데이터 서브-스트림들을 다중화하고 상기 데이터 서브-스트림들 내의 상기 데이터를 디코딩하는 회로를 더 포함한다. 상기 제1 파일럿들은 프리코딩 정보, 공간 다중화 순서 정보 및 데이터 레이트 정보를 유도하기 위하여 이용된다. 상기 제2 파일럿들은 상기 데이터 서브-스트림들의 패킷들의 프리앰블들을 검출하고 상기 데이터 서브-스트림들을 복조 및 디코딩하기 위하여 이용된다. 상기 시스템은 또한 상기 프리코딩 정보, 공간 다중화 순서 정보, 및 데이터 레이트 정보를 기지국으로 피드백하는 회로를 가진다.

전술한 것은 이어지는 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있도록 본 개시내용의 특징들 및 기술적 이점들을 다소 넓게 서술했다. 추가적인 특징들 및 이점들은 이후 기재될 것이고, 이는 본 개시내용의 청구범위의 내용을 형성한다. 개시된 개념 및 특정 실시예들은 본 개시내용과 동일 목적들을 실행하기 위한 다른 구조들을 수정 및 설계하기 위한 기초로서 쉽게 이용될 수 있음이 당업자에 의해 이해되어야 한다.이러한 등가의 구성들은 첨부된 청구범위에서 제시된 개시내용의 기술로부터 일탈하지 않음이 당업자에 의해 또한 인식되어야 한다. 구조 및 동작의 방법 모두에 대해 본 개시내용의 특징이라고 믿어지는 신규한 특징들과 더불어, 추가적인 목적들 및 이점들은, 첨부 도면들과 결합하여 고려될 때 다음의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 각각의 도면들은 단지 설명 및 기술 목적을 위해 제공되며 본 개시내용의 제한들의 정의로서 의도되지 않음이 명백히 이해되어야 한다.

도 1은 본 개시내용의 실시예가 유리하게 사용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 순방향 링크 슬롯의 도시이다.
도 3은 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 시스템의 도시이다.
도 4는 일 실시예에 따라, 두 개의 OFDM 심볼들을 결합하는 중첩 및 부가의 도시이다.
도 5는 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 CSP 슬롯의 도시이다.
도 6은 CSP들을 생성하기 위한 실시예들에 따라 적응되는 예시적인 시스템의 도시이다.
도 7a - 도 7d는 일 실시예에 따른 M의 상이한 값들에 대한 DSP 패턴들의 도시이다.
도 8은 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 시스템의 도시이다.
도 9는 일 실시예에 따라, CSP들을 데이터와 결합하기 위한 예시적인 시스템의 도시이다.
도 10 및 도 11은 일 실시예에 따라 도 3의 원격 유닛의 모듈들을 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 예시적인 프로세스의 도시이다.
도 13은 일 실시에에 따른 예시적인 프로세스의 도시이다.

도 1은 본 개시내용의 실시예가 유리하게 사용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템(100)을 도시한다. 설명을 위하여, 도 1은 세 개의 원격 유닛들(120, 130, 및 140) 및 두 개의 기지국들(150, 160)을 도시한다. 무선 통신 시스템들은 더 많은 원격 유닛들 및 기지국들을 가질 수 있음이 인식될 것이다. 원격 유닛들(120, 130, 및 140)은 프로세서 디바이스들(125A, 125B, 및 125C)을 각각 포함하며, 이들은 다양한 실시예들에서 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기술들을 이하에 추가로 논의될 것처럼 EVDO(Evolution Data Optimized)와 같은 무선 광대역 기술에 일체화하기 위한 기능을 제공한다. 이하에 보다 세부적으로 기재되는 상기 기능은 프로세서 디바이스들(125A, 125B, 및 125C) 내부에 있거나 이로부터 이격된 컴퓨터-판독가능 매체에 저장되는 실행가능 코드를 이용하여 구현될 수 있다. 도 1은 기지국들(150, 160)로부터 원격 유닛들(120, 130, 및 140)로의 순방향 링크 신호들(180) 및 원격 유닛들(120, 130, 및 140)로부터 기지국들(150, 160)로의 역방향 링크 신호들(190)을 도시한다.

도 1에서, 원격 유닛(120)은 휴대 전화로서 도시되고, 원격 유닛(130)은 포터블 컴퓨터로서 도시되고, 원격 유닛(140)은 무선 로컬 루프 시스템 내의 컴퓨터로서 도시된다. 예를 들어, 원격 유닛들은 셀룰러 폰들과 같은 모바일 디바이스들, 핸드-헬드 개인 통신 시스템(PCS) 유닛들, PDA들과 같은 휴대용 데이터 유닛을 포함할 수 있고, 원격 유닛들은 또한 미터 판독 장비와 같은 고정 위치 데이터 유닛들을 포함할 수 있다. 비록 도 1은 본 개시내용의 교시들에 따라 원격 유닛들을 도시하지만, 본 개시내용은 이들 예시적인 도시된 유닛들로 제한되지 않는다. 본 개시내용은 다수의 안테나들을 포함하는 임의의 디바이스에서 적절히 사용될 수 있다.

또한, 하기 예들은 구체적으로 EVDO 네트워크 내부의 기지국들 및 원격 유닛들을 지칭하지만, 실시예들의 범위는 그와 같이 제한되지 않는다. 예를 들어, 이하에 기재된 특징들 중 다수는 유니버설 모바일 통신 시스템(UMTS), GSM(Global System for Mobile Communicatioins)/EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution), 등과 같은 EVDO 시스템들이 아닌 시스템들에서 사용하기 위해 적응될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따라 적응된 예시적인 순방향 링크 슬롯(200)의 도시이다. 순방향 링크 슬롯(200)은 내부에 OFDM 데이터가 삽입된 시분할 다중화(TDM) 슬롯이다. 이 예에서, OFDM 데이터는 1600개의 칩들(각각의 칩은 1 마이크로초보다 약간 짧다)을 통해 송신되고, 파일럿 세그먼트들(201) 및 매체 액세스 제어(MAC) 세그먼트들(202)은 EVDO Rev.0, A 또는 B를 사용하는 시스템과의 역방향 호환성을 위해 보존된다.

본 개시내용의 실시예들은 샘플 레이트들, 가드(guard) 시간들, 사이클릭 프리픽스(CP) 길이들, 등과 같은 다양한 특정한 특성들 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 특성들은 큰 이동성 및 긴 지연 확산과 같은 다양한 이유들 중 임의의 것을 위해 선택될 수 있다. 순방향 링크 슬롯(200)의 예시적인 수비학(numerology)이 표 1에 도시되며, 실시예들의 범위는 표 1에 보인 특정 예로 제한되지 않음이 이해되어야 한다.

파라미터	값
샘플 레이트	1.2288 Msps
OFDM 심볼 당 서브-캐리어들의 수	180
서브-캐리어 간격	6.8 kHz
FFT 지속기간	180 칩들( 146.5㎲)
사이클릭 프리픽스 길이	16 칩들( 13㎲)
가드 시간(윈도우잉)	4 칩들( 3.255㎲)
OFDM 심볼 지속기간	200 칩들( 162.76㎲)

이 예에서, 1.2288 Msps의 동일한 샘플링 레이트가 유지되어 EVDO Rev. A 및 B와 호환가능하다. OFDM 심볼 내의 톤들의 수는 180으로 선택된다. CP 및 윈도우잉(windowing)을 부가한 후, 총 OFDM 심볼 지속기간은 200 칩들이고, 슬롯(200)은 여덟 개의 OFDM 심볼들을 포함한다.

각각의 OFDM 심볼의 180 톤들 가운데, 일부 톤들은 전용 공간 파일럿(dedicated spatial pilot, DSP)들을 위해 보존된다. DSP들은 복조 목적들을 위한 채널 및 간섭 추정을 위해 사용된다. 또한, DSP들 상에서 송신되는 변조 심볼들을 요구되는 사용자 MAC 식별과 함께 스크램블링함으로써 DSP들이 생성될 수 있으므로, DSP들은 또한 OFDM 프리앰블 검출을 위해 사용된다. DSP들은 OFDM 심볼들 내에 삽입되고, 따라서 데이터에 의해 관측되는 것과 동일한 채널을 경험하므로, 동일 빔형성 이득들을 캡쳐하고 동일한 해로운 현상들을 겪는다.

여기서 공통 공간 파일럿(common spatial pilot, CSP)들이라고 지칭되는 파일럿들의 또 다른 세트는 각각의 안테나에서 일부 슬롯들을 통해 송신되고 채널 품질 추정을 위해 사용된다. CSP들은 이하에 추가로 기재될 것처럼 일부 데이터와 중첩된다.

도 3은 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 시스템(300)의 도시이다. 시스템(300)은 기지국(301) 및 원격 유닛(302)을 포함한다. 기지국(301)은 M_t개의 안테나들(310)을 포함하고, 원격 유닛(302)은 M_r개의 안테나들(320)을 포함하고, 이에 의해 MIMO 기술들을 이용하여 통신을 용이하게 한다. M_r 및 M_t는 1보다 크거나 같은 정수들이고 서로 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.

기지국(301)은 데이터를 수신하고 터보 인코더(311) 및 직교 진폭 변조(QAM) 맵(312)을 통해 이를 처리한다. TDM 슬롯들의 형태에 있는 인코딩되고 변조된 데이터는 그 후 안테나 역다중화기(313)로 보내지는데, 안테나 역다중화기(313)는 TDM 슬롯들을 다수의 데이터 서브-스트림들(M)과 연관시키며, 여기서 M은 1보다 크거나 같은 정수이다. 데이터 서브-스트림들은 그 후 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 모듈(314) 및 프리코더 모듈(315)로 전달된다. 프리코더 모듈(315)은 M 개의 데이터 서브-스트림들을 M_t개의 톤들과 연관시켜 M_t개의 채널을 생성하는데, 여기서 M_t는 M과 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 프리코더 모듈(315)은 또한 데이터 서브-스트림들을 코드북으로부터 선택된 스티어링 벡터(steering vector)들의 프리코딩 매트릭스와 곱한다. M_t개의 복합(complex) 출력 프리코딩된 서브-스트림들은 그 후 OFDM 변조기로 보내지고 안테나 엘리먼트들(310) 중 하나를 통해 송신된다. OFDM 변조 모듈들(316)은 CP 및 윈도우잉과 같은 OFDM-특정 특성들을 각각의 채널들 상의 데이터 서브-스트림들에 부가한다. 물리적 안테나들(310)은 데이터를 송신한다.

이 예에서, OFDM 심볼 당 N_FFT=180개의 복합 변조 심볼들의 시퀀스들이 안테나 역다중화기 모듈(313)에서 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 동작을 이용하여 시간 영역 복합 기저대역 파형으로 변환된다. 프리코딩 후에, OFDM 변조 모듈들(316)은 길이 N_cp=16 칩들의 사이클릭 프리픽스를 시간 샘플들에 부가하여 다중경로 채널 페이딩으로 인한 심볼간 간섭(ISI)을 방지한다. 윈도우잉 동작이 그 후 N_FFT+N_cp 샘플들에 적용되어, 예를 들어 더 나은 스펙트럼 감쇄를 위해, OFDM 신호의 스펙트럼 특성을 개선한다. 윈도우잉 기능은 상승된(raised) 코사인으로서 선택된다. 도 4에 도시된 것처럼, 두 개의 연속된 OFDM 심볼들이 네 개의 칩들에 해당하는 가드 지속시간(T_G) 동안 중첩 및 부가 프로세스를 통해 결합된다.

원격 유닛 측에서는, 데이터 서브-스트림들이 물리적 안테나들(320)에 의해 수신되고 CSP들 및 DSP들을 검출하는 고속 푸리에 변환(FFT) 회로(321)로 송신된다. 수신된 데이터 및 DSP들은, DSP들을 이용하여 채널 상태를 검출하고 M개의 송신된 데이터 서브-스트림들에 대해 소프트 심볼들을 추출하는 채널 간섭 추정 및 MIMO 검출 유닛(322)으로 보내진다. DSP들은 또한, DSP들을 사용하여 패킷 프리앰블들을 검출하고 프리앰블 정보를 복조기들(323)로 보내는 프리앰블 검출 모듈로 보내진다(패킷 포맷은 프리앰블 검출을 통해 식별된다). 데이터는 그 후 채널 디인터리빙 및 터보 디코딩을 수행하는 다중화기(325)로 송신된다. 데이터 출력은 그 후 추가로 처리되고 스피커를 통한 음성 또는 스크린 상의 비디오와 같은 인간이 인식가능한 형태로 제공된다.

MIMO 송신은 동일 코드워드가 모든 공간 차원들을 통해 송신되는 단일 코드워드(SCW) 접근법에 기초한다. 시스템(300)의 예시적인 디자인은 SCW의 폐루프 형태를 나타내며, 여기서 공간 차원을 정량화하는 (빔형성 벡터들의) 코드북이 정의된다. 원격 유닛(302)은 다양한 정보를 유도하기 위해 CSP들을 이용하는 데이터 레이트 채널(DRC)/랭크/프리코딩 매트릭스 인덱스(PMI) 계산 모듈(326)을 포함한다. DRC 정보는 원격 유닛(302)이 허용가능한 프레임 에러 레이트로 다룰 수 있는 데이터 레이트의 표시를 포함한다. 원격 유닛(302)은 또한 기지국(301)에 의해 다루어질 수 있는, 동시에 송신되는(즉, 공간 다중화 순서) 변조 심볼들의 수로서 정의되는 대응하는 MIMO 랭크(M)를 다시 보낸다. 기지국(301)은 DRC 정보 및 랭크에 기초하여 패킷 포맷을 선택한다.

또한, 원격 유닛(302)은 CSP들을 사용하여 스티어링 벡터들의 매트릭스들 중 어느 것이 다음 송신에서 사용되어야 하는지를 결정한다. 예를 들어, 원격 유닛은 CSP들을 사용하여 이용가능한 프리코딩 매트릭스들 중 어느 것이 현재 채널 실현의 추정된 바른 고유 매트릭스에 가장 가까운지를 결정하고, 원격 유닛(302)은 선택된 매트릭스의 인덱스(즉, PMI)를 기지국(301)으로 통과시킨다.

전술한 것처럼, 도 3의 예시적 시스템은 두 세트의 파일럿들 ― CSP들 및 DSP들 ―을 포함한다. 도 5는 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 CSP 슬롯(500)의 도시이다. CSP들은 빔형성 없이 물리적 안테나 엘리먼트들 상에서 직접 송신된다. 일 실시예에서, CSP들의 세트는 다수의 서브-세트들로 분할되고, 각각의 서브-세트는 잠재적인 데이터 서브-스트림들 중 하나에 속한다. 즉, 만약 MIMO 송신 내의 동시의 서브-스트림들의 최대 개수(즉, M에 대한 최대의 가능한 값)가 N_layers _, _max로 표시되면, CSP는 파일럿들의 N_layers _, _max개의 서브셋들로 분할되고, 여기서 파일럿들의 각각의 서브-셋은 N_csp개의 파일럿들을 포함하고 여기서 N_csp는 구성가능한 전 섹터에 걸치(sector-wide) 파라미터이다.

CSP들은 여기서 CSP-슬롯들로 지칭되는 일부 슬롯들(통상적으로 매 4 슬롯들, 그러나 일부 실시예들은 상이) 상에서 송신된다. CSP-슬롯 상에서, CSP들은 도 5에 도시된 것처럼 데이터 부분에서 균등하게 이격된 톤들 상에서 송신된다. 결과적으로, 데이터가 OFDM이 아닌 부호 분할 다중화(CDM)인 경우, CSP들은 CSP-슬롯 상에서 최대 획득가능 신호 대 간섭 비(SINR)를 감소시키는 노이즈 플로어(noise floor)를 나타낸다. 일부 실시예들은 일부 슬롯들에 대해 CDM을 사용함에 또한 주의하여야 한다. 데이터가 OFDM인 경우, CSP들은 데이터와 공유된 톤들 상에서만 노이즈 플로어를 나타낸다. 한편, CSP들은 데이터로부터 간섭을 겪지만, 또한 잠재적으로는 높은 처리 이득을 겪는다.

도 6은 CSP들을 생성하기 위한 실시예들에 따라 적응되는 예시적인 시스템(600)의 도시이다. 도 6은 도 3의 안테나 역다중화기(313), 프리코더 모듈(315), 및 OFDM 변조 모듈들(316)의 기능 유닛들의 일부에 대한 더 높은 레벨의 세부사항을 도시한다. 시스템(600)은 안테나 당 CSP 파일럿들의 수(N_csp), 대응하는 톤들의 위치들 및 PSD_csp로 표시되는 CSP들에서의 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 알고 있고 이러한 정보를 사용하여 CSP OFDM 심볼을 형성한다. CSP 톤들은 모듈들(601)에 의해 모집단화(populate)되고, 톤들의 나머지는 0으로 된다(zero out). 톤들은 IFFT 동작들이 수행되는 IFFT 모듈들(602)로 통과된다. 그 후, 모듈들(603)은 사이클릭 프리픽스를 부가하고 윈도우잉 동작들을 수행한다. 최종 샘플들이, 각각의 안테나 엘리먼트에 대하여, 송신된 트래픽 데이터(존재하는 경우)에 부가된다. PSD_csp는 이 예에서 각각의 안테나 엘리먼트에 대해 총 전력의 1%의 공칭 값을 갖는 파라미터이지만 다른 실시예들에서는 상이할 수 있다. CSP 톤 할당은 이하에 보다 상세히 기재되는 것처럼 DSP 패턴에 의해 영향받는다.

DSP들은 이 실시예에서 두 개의 주된 역할을 한다. 첫째, 이들은 프리앰블 검출을 위해 사용되고, 둘째, 이들은 OFDM 데이터 복조를 위해 사용된다. DSP들은 트래픽에 의해 사용되는 동일한 빔들 상에서 빔형성된다. 랭크 M 송신에 대하여, DSP 톤들은 M≤N_layers _, _max 개의 서브셋들로 분할되고, 여기서 각각의 서브셋은 N_DSP개의 톤들을 가진다. 표 2는 M의 상이한 값들에 대한 DSP 톤들의 수를 보여주지만, 다른 실시예들은 상이할 수 있다.

M	S	FFT 크기(NFFT)
M	S	180	192
1	2	15	16
2	2	15	16
3	3	10	DRC 0,..., 13에 대해 16 DRC 14, 15에 대해 8
4	4	DRC 0, 1, ..., 13에 대해 9 DRC 14, 15에 대해 3	DRC 0, 1, ..., 11에 대해 12 DRC 12, 13에 대해 6 DRC 14, 15에 대해 3

DSP 톤들은 더 나은 채널 추정을 위해 OFDM 심볼에서 균등하게 이격된다. DSP 톤들의 위치들은 섹터들 사이에 의사랜덤식이어서, 일반적으로 DSP들은 데이터와 중첩하며, 이는 트래픽 대 파일럿 전력 비(t/p)가 1이 아닌 경우 간섭을 랜덤화하는 데 도움이 될 수 있다. 다음의 예시적 프로세스는 DSP 톤들을 할당한다(비록 다른 실시예들은 상이한 할당 방법들을 사용할 수 있지만):

DSP(m,n,k)를 가상 안테나 m 상의 슬롯들에서 OFDM 심볼 n에 있는 k번째 전용 공간 파일럿 서브캐리어의 서브캐리어 인덱스라고 정의한다(여기서, k=0,...,N_DSP-1, n=0,...,7, 그리고 m=0,...,M-1).

M은 이 순방향 MIMO-OFDM 트래픽 채널 송신을 위한 가상 안테나들의 수이다.

S는 랭크에 대한 스태거링의 레벨이다.

DSP(O, 0, 0) = f_PHY _{_} _HASH(x) mod N_FFT, 여기서 x = p × 2¹⁰ + s, p는 섹터의 PilotPN이고, s는 슬롯 모듈로(slot modulo, 1024)에서의 CDMA 시스템 시간이다.

서브캐리어들의 유닛에서 동일한 가상 안테나상의 DSP 서브캐리어들 사이의 이격인 q=N_FFT/N_DSP를 정의한다; 그리고 나면 DSP(O, 0, k) = (DSP(O, 0, 0)+q × k)mod N_FFT.

모든 n = 0, ..., 6 및 k = 0,..., N_DSP-1에 대해서, DSP(O, n + 1, k) = DSP(O, n, k) + q/S mod N_FFT.

모든 n = 0, ..., 7, k = 0,..., N_DSP-1, 및 m = 0, ...,M-2에 대해서, DSP(m + 1, n, k) = DSP(m, n, k) + q/M mod N_FFT.

다음의 특성들은 전술한 할당 알고리즘에 대해 참이다:

N_FFT=180에 대해서, 파라미터들이 설계된다면, 모든 DSP 톤들은 서브캐리어들상에 있고 인덱스들은 6k+f 또는 5k+f를 만족하며, 여기서 f = f_PHY _{_} _HASH(x) mod N_FFT).

N_FFT=192에 대해서, 파라미터들이 설계된다면, 모든 DSP 톤들은 서브캐리어들상에 있고 인덱스들은 6k+f 또는 4k+f를 만족하며, 여기서 f = f_PHY _{_} _HASH(x) mod N_FFT).

f = f_PHY _{_} _HASH(x)는 랜덤-유사 정수를 생성하기 위해 시드 x 를 사용하는 함수이다.

상기 규칙들을 적용하여, M의 상이한 값들에 대한 DSP 패턴들이 도 7a-7d에 특정 실시예에 대해 도시되어 있다.

CSP 톤 할당은 CSP-슬롯 상의 CSP와 DSP 사이의 중첩을 회피하도록 선택된다. 네 개의 물리적 안테나들을 갖는 일 예에서, 안테나 1 및 안테나 2 상의 CSP들은 OFDM 심볼들 1, 3, 5, 및 7에서만 나타나고, 안테나 2 상의 CSP들은 OFDM 심볼들 2, 4, 6, 8에서만 나타난다. 이런 방식으로, CSP 톤들의 수는 각각의 OFDM 심볼에서 동일하며, 동일 섹터로부터의 CSP/DSP 충돌이 회피될 수 있다. 다른 실시예들이 상이한 CSP 할당 기술들을 사용할 수 있지만, CSP들을 위한 할당 기술이 이하에 제공된다.

CSP(m,n,k)를 물리적 안테나 m 상의 슬롯들에서 OFDM 심볼 n에 있는 k번째 CSP 서브캐리어의 서브캐리어 인덱스라고 정의한다(여기서, k=0,...,N_CSP, m, n-1, n=0,...,7, 그리고 m=0,...,M-1).

N_CSP, m, n은 OFDM 심볼에 대한 물리적 안테나로부터의 CSP 서브캐리어들의 수이다.

M은 액세스 네트워크에 있는 물리적 안테나들의 수이다.

CSP(O, 0, 0) = (f_PHY _{_} _HASH(x) +1) mod N_FFT, 여기서 x = p × 2¹⁰ + s, p는 섹터의 PilotPN이고, s는 슬롯 모듈로(slot modulo, 1024)에서의 CDMA 시스템 시간이다.

서브캐리어들의 유닛에서 동일한 물리적 안테나상의 CSP 서브캐리어들 사이의 이격인 q=N_FFT/N_CSP를 정의한다. 그 후:

CSP(O, 0, k) = (CSP(O, 0, 0)+q × k)mod N_FFT;

CSP(O, 1, k) = (CSP(O, 0, k)+q/2)mod N_FFT; 그리고

CSP(1, 0, k) = (CSP(O, 0, k)+q/2)mod N_FFT(k = 0, ..., N_CSP, 0, 0-1에 대해).

두 개의 물리적 안테나들이 있는 경우, 모든 n = 0, 1,..., 5, m = 0, 1, 그리고 k=0,..., N_CSP, 0, 0-1에 대해서, CSP(m, n+2, k) = CSP(m, n, k).

네 개의 물리적 안테나들이 있는 경우, 모든 n = 0, 1, m = 0, 1, 그리고 k=0,..., N_CSP, 0, 0-1에 대해서, CSP(m, n+4, k) = CSP(m, n, k); 그리고

모든 n = 0, 1, 4, 5, m = 0, 1, 그리고 k=0,..., N_CSP, 0, 0-1에 대해서, CSP(m+2, n+2, k) = CSP(m, n, k).

다음의 특성들은 전술한 할당 알고리즘에 대해 참이다:

N_FFT=180에 대해서, 파라미터들이 설계된다면, 모든 CSP 톤들은 서브캐리어들상에 있고 인덱스들은 10k+f+1을 만족하며, 여기서 f는 동일 슬롯에서 DSP 톤 할당에 대한 것과 동일하다.

N_FFT=192에 대해서, 파라미터들이 설계된다면, 모든 DSP 톤들은 서브캐리어들상에 있고 인덱스들은 12k+f+1을 만족하며, 여기서 f는 동일 슬롯에서 DSP 톤 할당에 대한 것과 동일하다. 따라서, 동일 슬롯들에서 DSP 톤들과의 충돌들이 제거된다.

요약하면, 위에서 주어진 DSP 및 CSP 할당 기술들 모두는 동일 수 f로부터 시작하고, 여기서 f는 PNOffset 및 시간의 함수로써 랜덤한 수이다. DSP 위치 선택은 서브캐리어 f로부터 시작한다. CSP 위치 선택은 서브캐리어 f+1로부터 시작한다. OFDM 심볼 당 DSP/CSP 톤들의 수는 충돌이 없도록 설계된다.

DSP들 상의 송신된 변조 심볼들은 섹터 ID, 슬롯 인덱스 및 서브-패킷 인덱스의 함수인 의사-랜덤 시퀀스와 스크램블링된다. 이 특정 실시예에서, 상이한 MIMO 데이터 서브-스트림들을 랜덤화하기 위하여 계층 인덱스(n)에 대한 의존성이 존재한다. 또한, DSP 프리앰블 검출을 위해 사용되기 때문에, DSP 시퀀스도 또한 사용자 프리앰블 저옵의 함수이다. 프리앰블 정보는, 후술될 것처럼, 원격 디바이스로부터 수신된 DSP 정보에 따라서 8비트의 MAC-ID 및 때로는 두 개의 가외의 비트들을 포함한다.

전술한 것처럼, 예시적인 실시예는 프리코딩된 SCW MIMO를 사용한다. 도 8은 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 시스템(800)의 도시이다. 도 8은 도 3의 내용을 상이한 레벨의 세부사항으로 도시한다. 도 8에 도시된 것처럼, 모듈(801)에 의해 원 데이터 비트들이 인코딩되고, 채널은 인터리빙되고 성상도 포인트(constellation point)들로 맵핑된다. 데이터는 그 후 역다중화기(313)에 의해 M개의 서브-스트림들로 분할되고, 여기서 M은 원격 유닛으로부터 피드백된 랭크이다. 각각의 데이터 스트림 및 DSP들의 변조 심볼들은 모듈(802)에 의해 이들의 대응하는 톤들로 맵핑된 후 IFFT 모듈(602)에 의해 시간 영역으로 변환된다. 사이클릭 프리픽스 및 윈도우잉 동작들을 부가하기 전에, M 개의 데이터 서브-스트림들이 원격 유닛에 의해 피드백되는 PMI에 대응하는 M×M_t 매트릭스를 이용하여 모듈(315)에 의해 프리코딩된다. 일부 실시예들에서, 프리코딩 동작은 IFFT 동작이 수행되기 전에 수행될 수 있다. PMI는 채널 실현의 정확한 고유 매트릭스에 가장 가까운 미리 정의된 코드북 내의 엔트리, 즉, 원격 유닛으로의 처리량을 증가시키고 최대화하는 엔트리이다.

MIMO 데이터 서브-스트림들을 디커플링하기 위하여, 원격 유닛은 선형 또는 비선형 검출 방식을 사용할 수 있다. 원격 유닛의 MIMO 검출기는 상이한 서브-스트림들상의 데이터 심볼들의 소프트 추정들을 터보 디코더로 출력한다.

본 실시예는 이산 푸리에 변환(DFT)-기반인 디폴트 랜덤 코드북을 채택한다. 코드북 크기는 M_t=2 및 M_t=4 각각에 대해 8(3비트 피드백) 및 16(4비트 피드백)이다. 디폴트가 아닌 코드북이 또한 일부 실시예들에 대해 원격 유닛으로 시그널링될 수 있다.

다음의 기재는 M_t=4에 대한 디폴트 코드북을 생성하는 방법을 설명한다. 유사한 절차가 M_t=2의 경우에 대해 사용될 수 있다. 변수 t는 PMI라고 하자(즉, t=1...16).

i번째 PMI 매트릭스는 식 1, 2, 및 3에 의해 주어지고, 여기서 D는 4×4 DFT매트릭스이다.

M<Mt인 경우에, 프리코딩 매트릭스의 첫 번째 M 칼럼은 송신을 위해 사용된다.

도 9는 일 실시예에 따라, CSP들을 데이터와 결합하기 위한 예시적인 시스템(900)의 도시이다. 도 9는 도 3의 기지국(301)의 회로의 일부를 상이한 레벨의 세부사항으로 도시한다. CSP 파형 및 데이터/DSP 파형이 도 3의) OFDM 변조기 모듈들(316)에 있거나 이후에 있는 기저대역 모듈(901) 이전에 시간 영역에서 결합된다.

OFDM 슬롯들에 대해, 프리앰블은 이 실시예에서 DSP들상에서 시그널링된다. 프리앰블 정보는 원격 유닛으로부터의 DRC 피드백에 의존하여 MAC 식별의 8비트들 및 때로는 두 개의 가외의 비트들을 포함한다. DRC들은 모든 랭크 M에 대해 정의되고, 이 예시적 실시예는 랭크 당 16개의 DRC들을 지원한다.

프리앰블 상에서 시그널링되는 비트들의 수는 (DRC, M) 임계값(Th_DRC)에 의존한다. 시그널링되는 (DRC, M)가 Th_DRC 미만일 때, 단지 8-비트의 MAC-ID가 시그널링된다. 이 경우, 원격 유닛은 표준의 또는 비표준의 포맷들(EVDO Rev. A/B 현재의 무선 인터페이스와 유사) 중에서 실제의 송신되는 패킷 포맷을 식별하기 위하여 다수의 가설 디코딩에 의존한다. 한편, 시그널링된 (DRC, M)가 Th_DRC를 초과할 때, 프리앰블은 DRC 피드백을 위한 잠재적인 패킷 포맷들 중 하나를 식별하는 두 개의 가외 비트들을 시그널링한다. 목적은 요구되는 데이터 레이트가 상당히 높을 때마다 원격 유닛에 대한 디코딩 부담을 덜어주는 것이다.

프리앰블 검출은 DSP-대-트래픽 전력 비를 증가시킴으로써 또는 제1 계층 및 제1 서브-패킷 상의 가외의 DSP들을 이용함으로써(즉, 프리앰블이 송신될 때마다) 일부 DRC들에 대해 향상될 수 있다. M>1일 때, 모든 DSP들은 잠재적으로 프리앰블 검출에 사용될 수 있다.

다양한 실시예들은 상이한 개수의 MIMO 계층들에 대한 패킷 포맷들의 세트를 포함하고, 여기서 각각의 패킷 포맷은 랭크 및 DRC에 의해 고유하게 식별된다. 이러한 패킷 포맷들은 EVDO Rev. A/B 인터리버들 및 디코더들을 충분히 이용하는 방법으로 설계되어, 역방향 호환성을 용이하게 한다. 큰 패킷 크기들은 다수의 패킷 컴포넌트들(PC)로 분해되고, 여기서 각각의 PC는 현재의 EVDO Rev. A/B 패킷 포맷과 일치한다.

예를 들어, DRC 10 및 랭크 1에 대해서, 각각이 5120 비트인 두 개의 PC들이 존재하며, 각각 이 예에서 A 및 B로 표기된다. 임의의 슬롯에서의 송신 방식은 PC A에 대한 변조 심볼들을 완전히 송신한 후 PC B의 것을 송신하는 것이다.

이러한 기술은 디코딩 구현을 쉽게 할 수 있고 PC A가 슬롯의 단부(end)가 디코딩되는 것을 기다릴 필요가 없으므로 파이프라인 지연을 감소시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 구현 복잡도를 훼손시키면서 몇몇 시간 다이버시티(diversity)를 이용하기 위한 목적으로 PC A 및 PC B로부터의 변조 심볼들을 혼합하는 것이 가능하다.

도 3으로 돌아가면, 세 개의 주요 채널들이 순방향 링크에서 MIMO-OFDM을 지원하기 위하여 원격 유닛(302)으로부터 기지국(301)으로 피드백된다. 이러한 채널들은 DSP(4 비트)(350), 송신 랭크를 반송하는 공간 랭크 채널(SRC)(N_layers _, _max=2 및 4에 대해 각각 1 비트 및 2비트)(340), 및 PMI를 반송하는 공간 서명 채널(SSC)(N_layers _, _max=2 및 4에 대해 각각 3 비트 및 4비트)(330)이다. 이 실시예에서, 세 개의 채널들(330, 340, 350)에서 MIMO를 지원하는 총 비트수는 N_layers _, _max=2 및 4에 대해 각각 8 비트 및 10비트이다.

도 3에 도시된 것처럼, 원격 유닛(302)은 기지국(301)으로 정보를 피드백한다. DRC가 레거시 EVDO Rev. A/B에서 사용되지만, 본 발명의 다양한 실시예들은 PMI를 반송하기 위하여 공간 랭크 채널 및 공간 서명 채널과 같은 다른 피드백을 부가한다. 역방향 링크들을 통한 피드백은 순방향 링크를 지원한다.

이 EVDO 예에서, 비록 역방향 링크 피드백이 단지 하나의 캐리어를 사용하지만, 일부 예들에서 순방향 링크를 지원하기 위하여 역방향 링크 피드백에서 EVDO Rev. B 강화된(enhanced) 피드백 다중화가 사용된다. Rev. B 강화된 피드백 다중화에 부가하여(또는 대신에), 비록 단지 하나의 RL 캐리어가 이용가능하다고 하더라도, 실시예들은 또한 추가의 채널들을 지정하기 위하여 상이한 긴 코드 마스크(LCM)들을 사용할 수 있다. 후술될 것처럼, 이러한 기술들은 Rev. A/B 실시예들과의 역방향 호환성을 제공할 수 있다. 이 예에 대한 피드백 메커니즘은 M_t=2 및 M_t=4에 대해서 도 10 및 도 11에서 도시된 것처럼, 송신되는 비트들에 대한 상이한 해석들을 갖는 EVDO Rev. B 강화된 피드백 다중화 설계를 재사용한다. 도 10 및 도 11은 상이한 레벨의 세부사항으로 도 3의 원격 유닛(302)의 모듈들을 도시한다. 본 실시예의 MIMO 피드백을 EVDO Rev. A 및 B에서의 레거시 피드백으로부터 구별하고/구별하거나 멀티-캐리어 능력들을 갖는 MIMO를 지원하기 위하여, 상이한 긴 코드 마스크(LCM)들이 사용된다. 따라서, 도 10 및 도 11의 출력들에서, 피드백은 상이한 캐리어 상에서 레거시 송신들 또는 다른 송신들과 함께 사용되는 것과 상이한 LCM과 함께 스크램블된다. 따라서, 이 예에서의 피드백은 EVDO B를 사용하는 시스템들과 호환가능하다.

부분 업그레이드 시나리오들에 대한 예들이 아래에 주어지며, 여기서 일 양상은 EVDO Rev. A/B를 사용하고 일 양상은 MIMO 실시예를 사용한다. 부분 업그레이들을 갖는 네트워크들에서, 양 섹터 캐리어들 모두가 활성 세트에 있을 때, 기지국들은 일부 섹터 캐리어들 상에서 MIMO-OFDM를 그리고 다른 섹터 캐리어들 상에서 EVDO Rev. A/B를 사용할 수 있다. MIMO 및 레거시 Rev. A/B 양상들 사이를 차별화하기 위하여 상이한 LCM들이 사용된다.

일 예에서, 원격 유닛은 두 개의 캐리어들을 배치하는 단지 하나의 액세스 포인트(AP)만을 액티브 셋에서 가진다. 캐리어들 중 제1 캐리어는 전술한 MIMO 실시예를 사용하며, 제2 캐리어는 EVDO Rev. A/B를 사용한다. 이 예에서, 제1 LCM은 제1 캐리어를 위해 사용되고 제2 LCM은 제2 캐리어를 위해 사용된다.

또 다른 예에서, 원격 유닛 활성 세트는 두 개의 섹터들 AP₁ 및 AP₂를 가진다. AP₁은 두 개의 캐리어들을 가지고 전술한 MIMO 실시예에 따라 동작하며, AP₂는 네 개의 캐리어들을 가지고 EVDO Rev. A/B에 따라 동작한다. 이 예에서, LCM₁ 및 LCM₂는 AP₂의 캐리어들에 대해 사용된다. 또한, LCM₃는 강화된 피드백 다중화를 이용하여 EVDO Rev. A/B 지원을 위해 사용될 수 있다. 위에서 보여진 것처럼, 상이한 LCM들이 MIMO 캐리어 및 레거시 Rev. A/B 캐리어에 적용된다. 또한, 상이한 CLM이 각각의 MIMO 캐리어에 대해 사용된다. 본 발명의 다양한 실시예들은 위에서 보여진 시스템들에 의해 수행되는 프로세스들을 포함한다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응되는 예시적인 프로세스(1200)의 도시이다. 예시적인 프로세스(1200)는, 예를 들어, 도 3 및 도 8에 도시된 기지국에 의해 수행될 수 있다.

블록 1201에서, 다수의 TDM 슬롯들이 생성된다. 블록 1202에서, 다수의 TDM 슬롯들이 예를 들어, 데이터 서브-스트림들을 일 그룹의 가상 안테나들 상에서 멀티플렉싱함으로써 다수의 데이터 서브-스트림들과 연관된다.

블록 1203에서, OFDM 심볼들이 TDM 슬롯들로 삽입된다. 블록 1203은 또한 DSP들을 슬롯들로 삽입하는 것을 포함할 수도 있다.

블록 1204에서, OFDM 심볼들을 갖는 TDM 슬롯들이 프리코딩 매트릭스를 이용하여 처리되어, 이에 의해, 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤들과 연관시키고, 각각의 톤들은 안테나들 중 각각의 안테나와 대응한다. 이 예에서, 프리코딩 매트릭스는 데이터 서브-스트림들이 송신되는 방법을 정의하는 공간 다중화 벡터들 또는 빔형성 벡터들을 포함한다. 물리적 안테나들의 수는 가상 안테나들의 수와 상이할 수 있다. 블록 1205에서, 데이터 서브-스트림들은 톤들 및 안테나들을 이용하여 원격 유닛으로 송신된다. 블록 1205는 또한 CSP들을 삽입하는 것을 포함할 수 있다.

프로세스(1200)가 일련의 별개의 단계들로서 도시되지만, 실시예들의 범위는 그렇게 제한되지 않는다. 다양한 실시예들은, 단계들 중 하나 이상을 부가, 생략, 재배열, 또는 수정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 원격 유닛과 통신하는 과정에서 연속적으로 프로세스(1200)를 다수회 반복한다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 적응되는, 예시적인 프로세스(1300)의 도시이다. 예시적인 프로세스(1300)는 예를 들어 도 3에 도시된 원격 유닛에 의해 수행될 수 있다.

블록 1301에서, 다수의 안테나들을 이용하여 다수의 톤들 상에서 다수의 데이터 스트림들이 수신된다. 각각의 데이터 서브-스트림들은 내부에 OFDM 심볼들을 갖는 다수의 TDM 슬롯들, 데이터 서브-스트림들에서의 데이터와 중첩할 수 있는 제1 파일럿들, 상기 OFDM 심볼들 내에 삽입되는 제2 파일럿들을 포함한다. 블록 1302에서, 데이터 서브-스트림들이 다중화되고 데이터 스트림들 내의 데이터가 디코딩된다.

블록 1303에서, 프리코딩 정보 및 데이터 레이트 정보를 유도하기 위하여 제1 파일럿들이 사용되고 데이터 서브-스트림들의 패킷들의 프리앰블들을 검출하기 위하여 제2 파일럿들이 사용된다. 블록 1304에서, 프리코딩 정보 및 데이터 레이트 정보가 기지국으로 피드백된다.

프로세스(1300)는 일련의 별개의 단계들로서 도시되지만, 실시예들의 범위는 그렇게 제한되지 않는다. 다양한 실시예들은, 단계들 중 하나 이상을 부가, 생략, 재배열, 또는 수정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 기지국과 통신하는 과정에서 연속적으로 프로세스(1300)를 다수 회 반복한다.

전술한 프로세스들(1200 및 1300)에 부가하여, 다양한 실시예들은 다수의 안테나들을 이용하여 기지국을 통해 레거시 EVDO Rev. A/B 신호를 송신할 수 있다. 일부 실시예들에서, MIMO를 위해 설비된 기지국은 각각의 안테나에 대해 하나의 전력 증폭기를 가질 것이지만, (단지 하나의 안테나를 위해 설비된) 레거시 기지국은 하나의 전력 증폭기를 포함할 것이다. 많은 MIMO-설비 기지국들은 각각의 전력 증폭기가 단일-안테나 기지국의 단일 전력 증폭기보다 덜 강력한 전력 증폭기들을 가질 것이다. 따라서, 단순히 EVDO Rev. A/B 신호를 MIMO-설비 기지국의 단일 안테나로 맵핑하는 것은 바람직하지 않을 수 있다.

일부 실시예들은, 따라서, 레거시 EVDO Rev. A/B 신호들을, 하나 이상의 빔형성 벡터들을 이용하여 물리적 안테나들로 맵핑되는 하나의 가상 안테나(데이터 서브-스트림)로 할당한다. 일 특정 예에서, 단일 가상 안테나가 물리적 안테나들 각각에 맵핑되고, 물리적 안테나들의 느린 위상 스윕이 널(null)들을 보상하기 위해 포함된다.

본 발명의 실시예들은 하나 이상의 이점들을 제공할 수 있다. 전술한 것처럼, 다양한 실시예들은 EVDO Rev. A/B와 역방향-호환가능한 순방향 링크 MIMO OFDM 설계를 포함한다. 사실, 일부 실시예들은 EVDO Rev. A/B와 역방향-호환가능할 뿐만 아니라, 1.25㎒ 순방향 링크드에서 18.7Mbps의 데이터 레이트를 획득한다. MIMO 시스템들은 다중 변조 심볼들을 동시에 송신하는 것을 통해 공간 치수(spatial dimension)를 이용하는 능력에 있어서의 선형적인 증가를 점근적으로(SNR→∞) 제공하는 것으로 알려져 있다. MIMO의 이러한 모드는 종종 공간 다중화(SM)으로 지칭되며 다양한 실시예들에 의해 지원된다. MIMO의 또 다른 동작 모드는 통신 링크의 품질을 향상시키면서 송신 다이버시티(transmit diversity, TD)를 이용하는 것이며, 이러한 모드도 또한 다양한 실시예들에 의해 지원된다. 또한, 원격 유닛으로부터 이용가능한 채널 피드백을 이용하여, 기지국은 스티어링 벡터(steering vector)들의 매트릭스의 고유 치수들을 따라 송신할 수 있다; 종종 빔형성으로 지칭되는 모드.

다양한 실시예들은 채널 조건들에 의존하여 상이한 MIMO 모드들을 이용한다. 예를 들어, 신호 대 잡음 비(SNR)가 높은 시나리오들에서, SM 및 빔형성(이용가능한 경우)이 일반적으로 정확한 선택을 제공한다. 낮은 SNR 시나리오들에 대해, TD 및 빔형성(이용가능한 경우)이 일반적으로 정확한 선택을 제공한다. 높은 SINR 시나리오들에 대한 한 가지 셋업은 저가 및 소규모 기지국들이 사용되는(예를 들어, 피코 셀들이 설치되는 경우 핫스팟에서 또는 펨토 셀들이 커버리지를 제공하는 경우 집에서) 외부의 배치들을 통해 공급된다. 전형적으로 이러한 배치들은 전술한 MIMO 실시예들에 의해 이용될 수 있는 높은 SINR을 향유한다.

매크로 배치(macro deployment)들에서, MIMO의 상이한 모드들이 섹터 처리량을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 높은 SINR을 향유하는 이러한 사용자들에 대해, SM은 더 높은 데이터 레이트들을 제공한다(즉, 피크 레이트들을 개선한다). 이러한 시나리오는 인접한 섹터의 로드가 최대화되지 않는 부분 로딩 케이스들에 있어서 특히 중요하다. 한편, 빔형성 및 TD은 통상적으로 낮은 SINR 사용자들에 대한 링크 품질 및 커버리지를 향상시키기 위해 사용된다.

다양한 실시예들에서, OFDM 송신은 순방향 링크 EVDO의 TDM 성질이 이용되는 플래티늄 브로드캐스트(PB)에서와 유사한 방식으로 지원된다. 전술한 예들의 MIMO 설계는 프리코딩 매트릭스들을 선택하고 고유 빔형성 이득들을 활용하기 위하여 원격 유닛으로부터의 피드백을 이용하는 폐루프 설계이다.

또한, 전술한 예들은 순방향 링크에서 데이터 칩들에 대해 OFDM을 이용하는 것을 기재하지만, 실시예들은 이와 같이 제한되지 않는다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 일부 데이터 칩들에 대해 OFDM을 사용하고 다른 데이터 칩들에 대해 CDMA와 같은 다른 기술들을 이용할 수 있다. 사실, 다양한 실시예들은 데이터 칩들에서 사용하기 위해 OFDM 및 CDMA 사이에서 절환할 수 있다. 여기에 기재된 방법들은 응용들에 의존하여 다양한 수단에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 이들 방법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 실시될 수 있다. 하드웨어 실시를 위하여, 처리 유닛들이 하나 이상의 주문형 반도체(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD)들, 프로그램가능 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 기재된 기능들을 수행하도록 고안된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.

펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현의 경우, 본 명세서에 기재된 기능들을 수행하는 모듈들(예, 프로시져, 함수 등)을 통해 방법들이 구현될 수 있다. 명령들을 유형으로 구현하는 임의의 기계 또는 컴퓨터 판독가능 매체가 본 명세서에 기재된 방법들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 프로세서에 의해 실행될 때, 실행 소프트웨어 코드는 본 명세서에 제시된 교시들의 상이한 양상들의 다양한 방법들 및 기능들을 구현하는 동작 환경을 생성한다. 메모리는 프로세서 내부에서 또는 프로세서 외부에서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "메모리"는 장기, 단기, 휘발성, 비휘발성, 또는 다른 메모리 중 임의의 형태를 지칭하며, 메모리의 임의의 특정 형태 또는 메모리들의 특정 수, 또는 메모리가 저장되는 매체의 특정 형태로 제한되는 것이 아니다.

본 명세서에 기재된 방법들 및 기능들을 정의하는 소프트웨어 코드를 저장하는 기계 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 물리적 컴퓨터 저장 매체를 포함한다. 저장 매체는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 다른 자기 저장 장치들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 요구되는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 여기서 사용될 때, disk 및/또는 disc는 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc, 광 disc, DVD, 플로피 disk, 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk들은 통상 데이터를 자기적으로 재생하지만, disc들은 레이저를 통해 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기 조합들 역시 컴퓨터-판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 도 1의 디바이스들은 전술한 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 소프트웨어 구현들을 포함할 수 있고 각각의 프로세서들과 일체인, 또는 그로부터 분리된 유형의 저장 매체를 구현할 수도 있다.

본 개시내용 및 이의 이점들이 세부적으로 기재되었지만, 다양한 변경들, 치환들 및 변경들이 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 개시내용의 기술로부터 일탈함이 없이 이에 대해 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기재된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 합성물, 수단, 방법들, 또는 단계들의 특정 실시예들로 제한하려는 것이 아니다. 본 개시내용으로부터 당업자가 용이하게 이해할 것처럼, 본 명세서에 기재된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 결과를 획득하거나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 현재 존재하거나 이후에 개발될 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 합성물들, 수단들, 방법들, 또는 단계들이 본 개시내용에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 첨부 청구범위는 이들의 범위 내에 이러한 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 합성물들, 수단들, 방법들, 또는 단계들을 포함할 것을 의도한다.

Claims

순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템으로서,
다수의 안테나들;
다수의 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 TDM 모듈;
다수의 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 다수의 TDM 슬롯들 내부에 삽입하고 상기 TDM 슬롯들을 다수의 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 역다중화 회로; 및
상기 다수의 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤(tone)들과 연관시키는 프리코딩 회로 ― 각각의 상기 톤들은 상기 안테나들의 각각의 안테나에 대응하며, 상기 다수의 안테나들은 상기 다수의 톤들을 이용하여 상기 다수의 데이터 서브-스트림들을 송신함 ―
를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 안테나들과 연관된 송신들 내에 제1 세트의 파일럿들을 삽입하고 각각의 상기 다수의 안테나들과 연관되는 회로를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 세트의 파일럿들은 매 N 슬롯들마다 각각의 상기 안테나들을 통해 송신되는 제1 세트의 파일럿들을 포함하고,
N은 1보다 큰 정수이고, 상기 제1 세트의 파일럿들은 상기 송신들에서의 데이터와 중첩하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 역다중화 회로는 제2 세트의 파일럿들을 상기 OFDM 심볼들 내부에 삽입(embed)하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제2 세트의 파일럿들은 섹터들을 가로지르는 실질적으로 랜덤인 패턴으로 상기 다수의 OFDM 심볼들을 가로질러 스태거링(staggering)되는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 프리코딩 회로는, 상기 다수의 데이터 서브-스트림들에 빔형성 매트릭스를 선택 및 적용하기 위하여 원격 디바이스로부터 제1 신호를 수신하고 상기 제1 신호를 사용하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
각각의 데이터 서브-스트림은 다수의 패킷들을 포함하고, 각각의 데이터 서브-스트림은 공통 프리앰블을 공유하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 프리앰블들의 적어도 일부는 매체 액세스 제어(MAC) 식별 정보 및 데이터 레이트 채널(DRC) 정보를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 역다중화 회로는 상기 OFDM 심볼들 내부에 제2 세트의 파일럿들을 삽입하고, 상기 프리앰블들은 상기 제2 세트의 파일럿들의 시퀀스들을 스크램블링함으로써 송신되는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 시스템은 프리코딩 동작들의 표시들을 포함하는 역방향 링크 피드백을 수신하며, EVDO(Evolution Data Optimized) Rev. B 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 송신들에 대한 상기 역방향 링크 피드백을 수신하도록 동작가능하며, MIMO 역방향 링크 피드백 및 EVDO Rev. B 역방향 링크 피드백은 상이한 긴 코드 마스크들을 할당받는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 지원하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 역다중화 회로는 EVDO Rev. A/B 신호를 단일 데이터 서브-스트림에 할당하며, 상기 프리코딩 회로는 상기 단일 데이터 서브-스트림을 상기 다수의 안테나들에 맵핑하고 상기 다수의 안테나들을 통해 상기 EVDO Rev. A/B 신호를 송신하면서 상기 다수의 안테나들에 가변 위상 시프트를 적용하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 방법으로서,
다수의 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 단계;
상기 다수의 TDM 슬롯들을 다수의 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 단계;
직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 TDM 슬롯들로 삽입하는 단계;
상기 OFDM 심볼들을 갖는 상기 TDM 슬롯들을 프리코딩 매트릭스를 이용하여 처리하는 단계 ― 이에 의해, 상기 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤들과 연관시키고, 각각의 상기 톤들은 다수의 안테나들 중 각각의 안테나와 대응함 ―; 및
상기 다수의 톤들 및 상기 다수의 안테나들을 이용하여 상기 데이터 서브-스트림들을 원격 유닛으로 송신하는 단계
를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 데이터 서브-스트림들은 가상 안테나들을 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 방법.
제 12 항에 있어서,
공통 공간 파일럿들과의 중첩을 감소시키기 위하여 전용 공간 파일럿들의 세트를 삽입하는 단계를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 OFDM 심볼들에 전용 공간 파일럿들의 세트를 삽입하는 단계를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 방법.
제 15 항에 있어서,
섹터들을 가로지르는 실질적으로 랜덤인 패턴으로 상기 다수의 OFDM 심볼들을 가로질러 스태거링(staggering)되는 공통 공간 파일럿들의 세트를 삽입하는 단계를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 방법.
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템으로서,
다수의 안테나들;
다수의 TDM 슬롯들을 생성하기 위한 수단;
다수의 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 다수의 TDM 슬롯들 내부에 삽입하고 상기 TDM 슬롯들을 다수의 데이터 서브-스트림들과 연관시키기 위한 수단; 및
상기 다수의 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤(tone)들과 연관시키기 위한 수단 ― 각각의 상기 톤들은 상기 안테나들의 각각의 안테나에 대응하며, 상기 다수의 안테나들은 상기 다수의 톤들을 이용하여 상기 다수의 데이터 서브-스트림들을 송신함 ―
을 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 17 항에 있어서,
상기 데이터 서브-스트림들의 수는 안테나들의 수와 상이한,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 17 항에 있어서,
상기 TDM 슬롯들은 EVDO(Evolution Data Optimized) 파일럿들을 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 17 항에 있어서,
상기 시스템은 EVDO 네트워크에서 사용되는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 17 항에 있어서,
상기 OFDM 심볼들 내에 제1 세트의 파일럿들을 삽입하기 위한 수단; 및
상기 다수의 안테나들에서 제2 세트의 파일럿들을 삽입하기 위한 수단
을 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건(product)으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 물건은 컴퓨터 프로그램 로직이 기록되는 컴퓨터 판독가능 매체를 유형적(tangibly)으로 구현하며, 상기 컴퓨터 프로그램 물건은:
다수의 시분할 다중화(TDM) 슬롯들을 생성하는 코드;
상기 다수의 TDM 슬롯들을 다수의 데이터 서브-스트림들과 연관시키는 코드;
직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 상기 TDM 슬롯들에 삽입하는 코드; 및
상기 OFDM 심볼들을 갖는 상기 TDM 슬롯들을 프리코딩 매트릭스를 이용하여 처리하는 코드 ― 이에 의해, 상기 데이터 서브-스트림들을 다수의 톤(tone)들과 연관시키고, 각각의 상기 톤들은 다수의 안테나들의 각각의 안테나에 대응함 ―
를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건.
제 22 항에 있어서,
공통 공간 파일럿들을 상기 다수의 안테나들에서 송신들로 삽입하는 코드를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건.
제 23 항에 있어서,
전용 공간 파일럿들을 삽입하는 코드를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건.
제 22 항에 있어서,
원격 유닛으로부터의 피드백에 응답하여 상기 프리코딩 매트릭스를 선택하는 코드를 더 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 컴퓨터 프로그램 물건.
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템으로서,
다수의 톤들 상에서 다수의 데이터 서브-스트림들을 수신하는 다수의 안테나들 ― 각각의 상기 데이터 서브-스트림들은:
내부에 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심볼들을 갖는 다수의 시분할 다중화(TDM) 슬롯들;
데이터 송신들에서의 데이터와 중첩할 수 있는 다수의 제1 파일럿들; 및
상기 OFDM 심볼들 내부에 삽입되는 다수의 제2 파일럿들
을 포함함 ―;
상기 데이터 서브-스트림들을 다중화하고 상기 데이터 서브-스트림들 내의 데이터를 디코딩하는 회로;
프리코딩 정보, 공간 다중화 순서 정보 및 데이터 레이트 정보를 유도하기 위하여 상기 제1 파일럿들을 이용하고 상기 데이터 서브-스트림들의 패킷들의 프리앰블들을 검출하고 상기 데이터 서브-스트림들을 복조 및 디코딩하기 위하여 상기 제2 파일럿들을 이용하는 회로; 및
상기 프리코딩 정보, 공간 다중화 순서 정보, 및 데이터 레이트 정보를 기지국으로 피드백하는 회로
를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 26 항에 있어서,
상기 데이터 레이트 정보는 데이터 레이트 채널(DRC) 정보를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 26 항에 있어서,
상기 프리코딩 정보는 다수의 다음 데이터 서브-스트림들을 송신하는 데 사용하기 위한 빔형성 매트릭스를 나타내는 데이터를 포함하는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.
제 26 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 프리코딩 정보, 공간 다중화 순서 정보, 및 데이터 레이트 정보를 역방향 링크 피드백으로 송신하고, EVDO(Evolution Data Optimized) Rev. B 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 송신들에 대해 상기 역방향 링크 피드백을 송신하도록 동작가능하며, MIMO 역방향 링크 피드백 및 EVDO Rev. B 역방향 링크 피드백은 상이한 긴 코드 마스크들을 할당받는,
순방향 링크 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신들을 지원하기 위한 시스템.