KR20150097603A - Scma 통신 시스템에서의 오픈-루프 mimo 통신을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Scma 통신 시스템에서의 오픈-루프 mimo 통신을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20150097603A
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알리레자 베이에스테
호세인 니코푸르
지앙레이 마
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후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

데이터를 송신하는 방법은, 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 송신 안테나를 위해 의도된 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제1 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계와, 제2 데이터 스트림을 발생하기 위해 제2 송신 안테나를 위해 의도된 제2 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제2 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제2 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 제1 데이터 스트림과 제2 데이터 스트림을 각자의 송신 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함한다.

Description

SCMA 통신 시스템에서의 오픈-루프 MIMO 통신을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPEN-LOOP MIMO COMMUNICATIONS IN A SCMA COMMUNICATIONS SYSTEM}
본 출원은 "Methods for Open-Loop MIMO Transmission and Reception for SCMA OFDM Modulation"를 발명의 명칭으로 하여 2012년 12월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/737,338호 및 "System and Method for Open-Loop MIMO Communications in a SCMA Communications System"를 발명의 명칭으로 하여 2013년 9월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 14/035,996의 이점을 청구하며, 이들 특허 출원은 원용에 의해 본 명세서에 통합된다.
기술분야
본 발명은 전반적으로 디지털 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 SCMA(sparse code multiple access) 통신 시스템에서의 오픈-루프 다중입출력(open-loop multiple input, multiple output(MIMO)) 통신을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
코드 분할 다중 접속(CDMA)은 데이터 심볼이 직교 및/또는 근 직교 코드 시퀀스(near orthogonal code sequence)를 통해 확산되는 다중 접속 기술이다. 종래의 CDMA 인코딩은 확산 시퀀스(spreading sequence)가 적용되기 전에 바이너리 코드가 직교위상 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼로 맵핑되는 2 단계 프로세스이다. 종래의 CDMA 인코딩이 비교적 높은 데이터 레이트를 제공할 수 있지만, 차세대 무선 네트워크의 계속 늘어나는 요구량을 충족하기 위해서는 더 높은 데이터 레이트를 달성하기 위한 새로운 기술/메카니즘이 요구된다. 저밀도 확산(low density spreading, LDS)은 데이터의 상이한 계층을 다중화하기 위해 사용된 CDMA의 포맷이다. LDS는 시간 또는 주파수에서의 계층-특정 넌제로 위치(layer-specific nonzero position) 상에서의 동일한 심볼의 반복을 이용한다. 일례로서, LDS-직교 주파수 분할 다중화(OFDM)에서, 콘스텔레이션 포인트(constellation point)는 LDS 블록의 넌제로 주파수 톤(nonzero frequency tone)에 걸쳐 반복된다(몇몇 가능한 위상 회전으로). SCMA는 심볼을 반드시 반복하지 않고서도 톤에 걸쳐 데이터를 확산하기 위해 다차원 코드북(codebook)이 사용되는 LDS의 일반화(generalization)이다.
본 발명의 일례의 실시예는 SCMA 통신 시스템에서 오픈-루프 MIMO 통신을 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일례의 실시예에 따라, 데이터를 송신하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 송신 장치에 의해, 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 송신 안테나를 위해 의도된 제1 코딩된 정보 비트 스트림(first coded information bit stream)을 복수의 제1 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계와, 상기 송신 장치에 의해, 제2 데이터 스트림을 발생하기 위해 제2 송신 안테나를 위해 의도된 제2 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제2 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제2 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한, 상기 송신 장치에 의해, 상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림을 각자의 송신 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예의 실시예에 따라, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 수신 장치에 의해, 사용자 데이터를 수신 장치에 송신하는 송신 장치에 연관되는 제1 복수의 코드북 및 제2 복수의 코드북을 결정하는 단계와, 상기 수신 장치에 의해, 통신 시스템의 공유된 자원을 통해 통신된 출력 코드워드를 반송하는 신호를 수신하는 단계로서, 각각의 상기 출력 코드워드가 복수의 코드워드를 포함하고, 각각의 상기 복수의 코드워드가 복수의 코드북의 상이한 코드북에 속하며, 각각의 복수의 코드북이 복수의 데이터 계층의 상이한 데이터 계층에 연관되는, 수신하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한, 상기 수신 장치에 의해, 상기 사용자 데이터를 복원하기 위해 상기 복수의 데이터 계층의 전부에서의 상기 제1 복수의 코드북 및 상기 제2 복수의 코드북을 사용하여 상기 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따라, 데이터를 송신하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 송신 장치에 의해, 데이터 스트림을 발생하기 위해 송신 안테나를 위해 의도된 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 확산 시퀀스의 적어도 하나의 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계와, 상기 송신 장치에 의해, 심볼 블록을 발생하기 위해 스페이스-타임 코드를 사용하여 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 상기 송신 장치에 의해 상기 심볼 블록을 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따라, 데이터를 수신하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 수신 장치에 의해, 데이터를 상기 수신 장치에 송신하는 송신 장치로부터 심볼 블록을 수신하는 단계와, 상기 수신 장치에 의해, 데이터를 복원하기 위해 상기 송신 장치에 연관된 복수의 코드북 및 스페이스-타임 코드를 사용하여 상기 심볼 블록을 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따라, 송신 장치가 제공된다. 상기 송신 장치는 프로세서 및 상기 프로세서에 동작식으로 결합되는 송신기를 포함한다. 상기 프로세서는, 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 송신 안테나를 위해 의도된 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제1 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스 상에 맵핑하고, 제2 데이터 스트림을 발생하기 위해 제2 송신 안테나를 위해 의도된 제2 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제2 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제2 확산 시퀀스 상에 맵핑한다. 상기 송신기는 상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림을 각자의 송신 안테나를 통해 송신한다.
본 발명의 또 다른 예의 실시예에 따라, 수신 장치가 제공된다. 상기 수신 장치는 프로세서 및 상기 프로세서에 동작식으로 결합되는 수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 사용자 데이터를 수신 장치에 송신하는 송신 장치에 연관되는 제1 복수의 코드북 및 제2 복수의 코드북을 결정하며, 상기 사용자 데이터를 복원하기 위해, 통신 시스템의 공유된 자원을 통해 통신된 출력 코드워드를 반송하는 신호를, 복수의 데이터 계층의 전부에서의 제1 복수의 코드북 및 제2 복수의 코드북을 사용하여 복원하며, 여기서 각각의 상기 출력 코드워드가 복수의 코드워드를 포함하고, 각각의 상기 복수의 코드워드가 복수의 코드북의 상이한 코드북에 속하며, 각각의 복수의 코드북이 복수의 데이터 계층의 상이한 데이터 계층에 연관된다. 상기 수신기는 상기 신호를 수신한다.
본 발명의 실시예의 한 가지 이점은 SCMA와 MIMO를 조합함으로써 증가된 스펙트럼 효율(spectral efficiency)이 달성된다는 점이다. 따라서, 더 높은 데이터 레이트가 지원될 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 장점에 대한 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 관련한 이하의 설명이 참조된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 일례의 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치를 가장 중요하게 나타내고 있는 일례의 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 데이터를 인코딩하기 위한 일례의 SCMA 다중화 방식을 도시하는 도면이다.
도 4a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 송신 장치의 일례의 부분을 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 송신할 때에 송신 장치에서 발생하는 하이-레벨 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 5a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 수신 장치에 송신할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 송신될 데이터의 복수의 계층을 준비할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 5c는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 송신될 데이터의 계층을 준비할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 6a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 수신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 6b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 낮은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 6c는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 중간 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 6d는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 높은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 7a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 낮은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치를 갖는 통신 시스템의 일례의 부분을 도시하는 도면이다.
도 7b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 중간 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치를 갖는 통신 시스템의 일례의 부분을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 높은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치를 갖는 통신 시스템의 일례의 부분을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 시그니처(signature) 및/또는 코드북 세트 할당을 사용하여 간섭 관리가 수행되는 통신 시스템의 일례의 부분을 도시하는 도면이다.
도 10a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신기간 협동 빔형성(inter-transmitter coordinated beamforming(CBF))이 오픈-루프 MIMO CSM과 함께 사용되는 일례의 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 10b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신기내 협동 빔형성(intra-transmitter coordinated beamforming)이 오픈-루프 MIMO CSM과 함께 사용되는 일례의 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 11a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 수신 장치가 낮은 복잡도를 갖는 MIMO SCMA에서 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩(block-wise space-time coding)에 사용된 송신 장치-수신 장치 쌍의 일례의 모델을 도시하는 도면이다.
도 11b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 수신 장치가 높은 복잡도를 갖는 MIMO SCMA에서 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩에 사용된 송신 장치-수신 장치 쌍의 일례의 모델을 도시하는 도면이다.
도 12a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 송신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 사용하는 데이터를 송신하는 때에 송신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 12b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 수신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 사용하는 데이터를 수신하는 때에 낮은 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 12c는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 수신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 사용하는 데이터를 수신하는 때에 높은 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작의 일례의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 13a는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 일례의 MIMO SCMA OFDM 통신 시스템의 일례의 심볼을 도시하는 도면이다.
도 13b는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따라 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 위해 알라무티 알고리즘(Alamouti algorithm)을 사용하는 송신 장치-수신 장치 쌍의 일례의 모델을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 일례의 제1 통신 장치를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 일례의 제2 통신 장치를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 일례의 제3 통신 장치를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 명세서에 개시된 일례의 실시예에 따른 일례의 제4 통신 장치를 도시하는 도면이다.
일례의 실시예의 작동 및 그 구조를 아래에서 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명은 다양한 특정한 맥락에서 구현될 수 있는 다수의 적용 가능한 신규의 개념을 제공한다는 것을 이해하여야 한다. 논의되는 구체적인 실시예는 단지 발명의 특정한 구조 및 발명을 작동하는 방법에 대한 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
본 발명의 일실시예는 SCMA 통신 시스템에서의 오픈-루프 MIMO 통신에 관한 것이다. 예컨대, 송신 장치는 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 송신 안테나를 위해 의도된 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제1 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스 상에 맵핑하고, 제2 데이터 스트림을 발생하기 위해 제2 송신 안테나를 위해 의도된 제2 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제2 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제2 확산 시퀀스 상에 맵핑하며, 제1 데이터 스트림과 제2 데이터 스트림을 각자의 송신 안테나를 통해 송신한다. 또 다른 예로서, 수신 장치는 사용자 데이터를 수신 장치에 송신하는 송신 장치에 연관되는 제1의 복수의 코드북 및 제2의 복수의 코드북을 결정하며, 통신 시스템의 공유된 자원을 통해 통신된 출력 코드워드를 반송(carry)하는 신호를 수신하며, 여기서 각각의 출력 코드워드가 복수의 코드워드를 포함하고, 각각의 복수의 코드워드가 복수의 코드북 중의 상이한 코드북에 속하고, 각각의 복수의 코드북이 복수의 데이터 계층의 상이한 데이터 계층에 연관되며, 사용자 데이터를 복원하기 위해 복수의 데이터 계층의 모든 계층에서의 제1의 복수의 코드북 및 제2의 복수의 코드북을 이용하여 신호를 처리한다.
본 발명은 특정한 문맥, 즉 스펙트럼 효율을 증가시키기 위해 MIMO를 지원하는 SCMA 통신 시스템에서 일례의 실시예에 대하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 스펙트럼 효율을 증가시키기 위해 MIMO를 지원하는 표준 컴플라이언트 및 비표준 컴플라이언트 SCMA 통신 시스템에도 적용될 수 있다.
SCMA는 바이너리 데이터 스트림 또는 일반적으로는 M-ary 데이터 스트림과 같은 데이터 스트림을 다차원 코드워드로 인코딩하는 인코딩 기술이며, 여기서 M은 2보다 크거나 같은 정수이다. SCMA는 데이터 스트림을 다차원 코드워드로 직접 인코딩하고, 직교위상 진폭 변조(QAM) 심볼 맵핑을 회피하며, 이것은 종래의 CDMA 인코딩 이상의 코딩 이득을 야기할 수 있다. 특히, SCMA 인코딩 기술은 QAM 심볼이 아닌 다차원 코드워드를 이용하여 데이터 스트림을 운반한다.
이에 부가하여, SCMA 인코딩은, 종래의 CDMA 인코딩에서는 보편적인 바와 같이 예컨대 LDS에서의 LDS 시그니처와 같은 상이한 다중화된 계층에 대한 상이한 확산 시퀀스의 사용과는 반대로, 상이한 다중화된 계층에 대한 상이한 코드북의 사용을 통해 복수의 액세스를 제공한다. 더욱이, SCMA 인코딩은 통상적으로 수신기에 의해 수신된 조합된 코드워드로부터 각자의 코드워드를 검출하기 위해 수신기로 하여금 메시지 통과 알고리즘(message passing algorithms, MPA)과 같은 낮은 복잡도 알고리즘을 사용하도록 하는 희소 코드워드(sparse codeword)를 갖는 코드북을 사용하며, 이로써 수신기에서의 처리 복잡도가 감소된다.
도 1은 통신 시스템(100)을 도시하고 있다. 통신 시스템(100)은 SCMA 통신을 지원할 수 있다. 통신 시스템(100)은 복수의 사용자 장비(UE)에게 서빙하는 인헨스드 NodeB(eNB)(105)뿐만 아니라 eNB(107)를 포함한다. eNB(105)는 통신 컨트롤러의 예일 수 있으며, 컨트롤러, 기지국, NodeB 등으로도 지칭될 수 있다. UE는 통신 장치의 예일 수 있으며, 이동국, 터미널, 사용자, 가입자 등으로도 지칭될 수 있다. eNB 105 및 107은 MIMO 동작을 용이하게 하기 위해 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 하나의 eNB가 복수의 데이터 스트림을 복수의 사용자, 복수의 수신 안테나를 갖는 하나의 사용자, 또는 이들의 조합에 동시에 송신할 수 있다. 유사하게, UE는 MIMO 동작을 지원하기 위해 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 도 1에는 복수의 송신 안테나를 갖는 하나의 엔티티가 있는 것으로서 도시되어 있지만, 복수의 송신 안테나를 갖는 eNB는 이들의 송신 안테나가 하나의 장치에 위치되거나 또는 복수의 장치에 걸쳐 분산되어 있을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 분산된 상황에서, eNB는 분산된 장치의 동작을 제어할 수 있다. 이것은 복수의 송신 안테나를 갖는 UE에 대해서도 동일할 것이다. 단일 장치가 복수의 사용자에게 동시에 송신할 수 있을 때, 단일 장치는 복수 사용자 MIMO(MU-MIMO) 모드로 동작하고 있는 것으로서 언급될 수 있다.
통신 시스템이 다수의 UE와 통신할 수 있는 다수의 eNB를 채용할 수 있는 것으로 이해되지만, 도시의 간략화를 위해 단지 2개의 eNB 및 다수의 UE가 예시되어 있다.
도 2는 송신 장치(205) 및 수신 장치(210)를 가장 중요하게 나타내고 있는 통신 시스템(200)을 도시하고 있다. 일반적으로, 송신 장치는 UE에 다운링크 송신을 행하는 eNB 또는 eNB에 업링크 송신을 행하는 UE를 지칭할 수 있으며, 수신 장치는 eNB로부터의 다운링크 송신을 수신하는 UE 또는 UE로부터의 업링크 송신을 수신하는 eNB를 지칭할 수 있다. 송신 장치(205)는 J 개의 송신 안테나(TX1 내지 TXJ로서 도시된)를 갖는 한편, 수신 장치(210)는 K 개의 수신 안테나(RX1 내지 RXK로서 도시된)를 가지며, 여기서 J와 K는 1보다 크거나 동일한 정수이다(그러나, MIMO 송신의 경우에는, J와 K는 일반적으로 2보다 크거나 동일하다). 도 2에 도시된 바와 같이, 송신 장치(205)는 K 개의 송신 안테나를 통해 수신 장치(210)에 송신되는 M 개의 데이터 스트림을 입력으로서 가지며, 여기서 M은 1보다 크거나 동일한 정수이다. 수신 장치(210)는 M 개의 데이터 스트림을 재구축하기 위해 수신된 신호를 디코드한다. J 개의 송신 안테나로, 송신 장치(205)가 M 개까지의 수신 장치에 송신할 수 있으므로, M 개의 데이터 스트림을 단일의 수신 장치에 송신하는 것은 단지 예시를 위한 것이라는 것에 유의하여야 한다.
도 3은 데이터를 인코딩하기 위한 일례의 SCMA 다중화 방식(300)을 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, SCMA 다중화 방식(300)은 코드북 310, 코드북 320, 코드북 330, 코드북 340, 코드북 350, 및 코드북 360과 같은 복수의 코드북을 이용할 수 있다. 복수의 코드북의 각각의 코드북은 상이한 다중화된 계층에 할당된다. 각각의 코드북은 복수의 다차원 코드워드(또는 확산 시퀀스)를 포함한다. LDS에서, 다차원 코드워드는 저밀도 시퀀스 시그니처라는 것에 유의하기 바란다. 보다 구체적으로, 코드북 310은 코드워드 311∼314을 포함하고, 코드북 320은 코드워드 321∼324를 포함하고, 코드북 330은 코드워드 331∼334를 포함하고, 코드북 340은 코드워드 341∼344를 포함하고, 코드북 350은 코드워드 351∼354를 포함하고, 코드북 360은 코드워드 361∼364를 포함한다.
각자의 코드북의 각각의 코드워드는 상이한 데이터, 예컨대 바이너리, 값으로 맵핑될 수 있다. 도시의 예와 같이, 코드워드 311, 321, 331, 341, 351 및 361은 이진 값 '00'으로 맵핑되고, 코드워드 312, 322, 332, 342, 352 및 362는 이진 값 '01'로 맵핑되고, 코드워드 313, 323, 333, 343, 353 및 363은 이진 값 '10'으로 맵핑되고, 코드워드 314, 324, 334, 344, 354 및 364는 이진 값 '11'로 맵핑된다. 도 3에서의 코드북이 각각 4개의 코드워드를 갖는 것으로 도시되어 있지만, SCMA 코드북은 일반적으로 어떠한 개수의 코드워드도 가질 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일례로서, SCMA 코드북은 8개의 코드워드(예컨대, 이진 값 '000'…'111'로 맵핑되는), 16개의 코드워드(예컨대, 이진 값 '0000'…'1111'로 맵핑되는), 또는 그 이상의 코드워드를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상이한 코드워드는 다중화된 계층을 통해 송신되고 있는 바이너리 데이터에 좌우되어 다양한 코드북 310, 320, 330, 340, 350 및 360으로부터 선택된다. 이 예에서, 코드워드 314는 이진 값 '11'이 제1 다중화된 계층을 통해 송신되고 있기 때문에 코드북 310으로부터 선택되며, 코드워드 322는 이진 값 '01'이 제2 다중화된 계층을 통해 송신되고 있기 때문에 코드북 320으로부터 선택되며, 코드워드 333은 이진 값 '10'이 제3 다중화된 계층을 통해 송신되고 있기 때문에 코드북 330으로부터 선택되며, 코드워드 342는 이진 값 '01'이 제4 다중화된 계층을 통해 송신되고 있기 때문에 코드북 340으로부터 선택되며, 코드워드 352는 이진 값 '01'이 제5 다중화된 계층을 통해 송신되고 있기 때문에 코드북 350으로부터 선택되며, 코드워드 364는 이진 값 '11'이 제6 다중화된 계층을 통해 송신되고 있기 때문에 코드북 360으로부터 선택된다. 코드워드 314, 322, 333, 342, 352 및 364는 그 후 함께 다중화되어 다중화된 데이터 스트림(380)을 형성할 수 있으며, 이 다중화된 데이터 스트림이 네트워크의 공유된 자원을 통해 송신된다. 특히, 코드워드 314, 322, 333, 342, 352 및 364는 희소 코드워드이며, 따라서 메시지 통과 알고리즘(MPA) 또는 터보 디코더와 같은 낮은 복잡도 알고리즘을 사용하여 다중화된 데이터 스트림(380)의 수신 시에 식별될 수 있다.
일례의 실시예에 따라, 스펙트럼 효율을 향상시키기 위해 SCMA 변조를 MIMO와 조합하는 것이 가능하다. SCMA 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 변조를 위한 다양한 MIMO 송신 및 수신 기술이 제공되어 있으며, 그 예는, 멀티-캐리어 시간 및/또는 주파수 도메인에서의 확산을 갖는 오픈-루프 단일 사용자(SU) 및 복수 사용자(MU) MIMO 기술과의 코드-스페이스 다중화(CSM)를 위한 MIMO; 시그니처 및/또는 코드북 코디네이션 및/또는 코디네이티드 빔 형성(CBF)/CSM과의 CSM을 포함하는 인터-트랜스미트 포인트(TP) 및 인트라-TP 인터퍼런스 코디네이션을 위한 오픈-루프 MIMO 기술; 및 아카이브드 더블 도메인 다이버서티(achieved double domain diversity)(공간 및 시간 및/또는 주파수 도메인)에 대한 SCMA와 조합된 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩(예컨대, 알라무티(Alamouti) 기술)을 포함한 송신 다이버서티를 위한 MIMO를 포함한다. MIMO와 SCMA 변조의 조합은 코드-도메인 다중화(예컨대, 코드 분할 다중 접속, 저밀도 시그니처, SCMA 등), 멀티캐리어 변조(예컨대, OFDM), 오픈-루프 MIMO 방식, 코디네이티드 멀티-포인트(CoMP) 등과 같은 종래의 기술 이상의 장점을 제공한다.
도 4a는 송신 장치(400)의 일부분을 도시한다. 송신 장치(400)는 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 지원한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 확산은 시간 및/또는 주파수 도메인에 걸쳐 발생한다. 송신 장치(400)는 U1...UNJ로 표시된 N*J 명까지의 사용자에게의 데이터의 송신을 지원하며, 여기서 N과 J는 1보다 크거나 동일한 정수이다. 단일 장치는 하나 이상의 사용자를 포함할 수 있으며, 그러므로 송신 장치(400)는 N*J 개까지의 고유 장치에 대한 송신을 지원할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 송신 장치(400)는 또한 TX1(405)...TXN(407)로 표시된 N 개의 송신 안테나를 포함한다.
단일 사용자를 위한 데이터는 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용하여 맵핑(또는 인코딩)된다. 일례로서, 안테나 1(U1(410)으로 표시된)로부터 송신된 데이터는 U11...U1J로 표시된 J 개까지의 데이터 계층을 포함하며, 시그니처 및/또는 코드북 세트 S1(415)을 사용하여 맵핑(또는 인코딩)된다. 시그니처 및/또는 코드북 세트 S1(415)은 J 개의 데이터 계층 중의 하나에 할당되는 S11...S1J로 표시된 J 개의 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북을 포함하며, 여기서 J는 1보다 크거나 같은 정수이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북 S11은 데이터 계층 U11에 할당되며, 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북 S1J는 데이터 계층 U1J에 할당된다. 또 다른 예로서, 안테나 N(UN(412)로서 표시된)으로부터 송신된 데이터는 UN1...UNJ로 표시된 J 개까지의 데이터 계층을 포함하며, 시그니처 및/또는 코드북 세트 SN(417)을 사용하여 맵핑(또는 인코딩)된다. 시그니처 및/또는 코드북 세트 SN(417)은 SN1...SNJ로 표시된 J 개의 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북을 포함한다. 도시의 예로서, 데이터 계층 U11의 다수의 비트의 값은 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북 S11(데이터 계층 U11에 연관되는)에 인덱스하기 위해 사용될 수 있으며, 데이터 계층 U11의 다수의 비트의 값에 대응하는 코드워드는 데이터 계층 U11의 다수의 비트의 값의 맵핑된(또는 인코딩된) 표현이다. 데이터뿐만 아니라 시그니처 및/또는 코드북 세트는 완전하게 별개의 것(completely disjoint)일 수도 있고, 완전하게 동일한 것일 수도 있으며, 또는 부분적인 중첩을 가질 수도 있다는 것에 유의하기 바란다. 데이터들 간의 중첩은 다중화로부터 발생하는 스펙트럼 효율과 다이버서티 간의 트레이드오프를 결정하는 한편, 시그니처 및/또는 코드북 세트 간의 중첩은 통신 시스템에서의 코드북 이용(또는 코드북 이용 계수(codebook utilization factor))를 결정한다.
맵핑된(또는 인코딩된) 데이터는 각자의 송신 안테나에 의한 송신 전에 조합될 수도 있다. 맵핑된(또는 인코딩된) 데이터는 비트 스트림 또는 데이터 스트림의 형태로 있을 수 있다. 일례로서, 안테나 1로부터 송신될 맵핑된(또는 인코딩된) 데이터는 맵핑된(또는 인코딩된) 데이터를 함께 조합하여 송신 안테나 TX1(405)에 의해 송신되는 다중화된 코드워드를 발생할 수 있는 컴바이너(combiner)(420)에 의해 조합될 수 있다. 또 다른 예로서, 데이터가 단지 하나의 계층을 포함하면, 맵퍼(mapper)는 맵핑된(또는 인코딩된) 데이터를 출력 코드워드에 맵핑하기 위해 사용될 수 있으며, 이것이 후속하여 송신된다. 컴바이너(422)는 예컨대 송신 안테나 TXN(407)에 의한 송신 전에 대응하는 맵핑된(또는 인코딩된) 데이터를 조합, 예컨대 조합 또는 맵핑한다.
도 4b는 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 사용하여 송신할 때에 송신 장치에서 발생하는 하이-레벨 동작(450)의 흐름도를 도시한다. 이 동작(450)은 송신 장치가 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 사용하여 송신할 때에 송신 장치(205)와 같은 송신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다.
이 동작(450)은 송신 장치가 송신 장치의 송신 안테나 Q에 대한 코드북 세트 SQ를 결정하는 것으로 개시될 수 있다(블록 455). 코드북 세트 SQ는 송신 안테나에 의해 송신된 각각의 데이터 계층에 대한 서브-코드북을 갖는 J 개의 서브-코드북(SQ1...SQJ로 표시됨)을 포함할 수 있으며, 여기서 Q와 J는 정수값이며, J는 송신 안테나 당 송신된 데이터 계층의 개수이다. 통상적으로, 코드북 세트 SQ는 기술 표준에 의해 특정되거나, 송신 장치를 포함한 통신 시스템의 조작자에 의해 선택되거나, 또는 이들의 조합이 행해질 수 있다. 일례로서, 기술 표준은 복수의 코드북 세트를 특정할 수 있으며, 통신 시스템의 조작자는 복수의 코드북 세트에서 벗어난 송신 장치의 송신 안테나를 위한 코드북 세트를 선택할 수 있다. 각각의 송신 안테나는 상이한 코드북 세트가 할당될 수 있으며, 송신 안테나의 전부가 단일 코드북 세트가 할당될 수도 있거나, 몇몇 송신 안테나는 단일 코드북 세트가 할당되는 한편, 다른 송신 안테나는 상이한 코드북 세트가 할당될 수 있다. 코드북 세트 및/또는 복수의 코드북 세트는 메모리 또는 서버에 저장될 수 있으며, 송신 장치에 제공되거나 또는 연관하고 있는(at association) 송신 장치에 의해 검색되거나 및/또는 송신 장치에 주기적으로 시그널링되거나 지시될 수 있다. 송신 장치는 코드북 세트를 갖지 않는 송신 안테나가 더 있는지를 판정하기 위한 체크를 수행할 수 있다(블록 460). 코드북 세트가 없는 하나 이상의 송신 안테나가 있다면, 송신 장치는 또 다른 송신 안테나에게 코드북 세트를 할당하기 위해 블록 465로 복귀할 수 있다.
송신 장치는 송신 안테나의 각각에 대해 코드 스페이스 다중화(CSM) 기술로 데이터를 맵핑(또는 인코딩)할 수 있다(블록 465). CSM은 송신 안테나의 각각을 통해 송신될 데이터를 맵핑(또는 인코딩)하기 위해 송신 안테나에 할당된 코드북 세트(들)의 사용을 수반할 수 있다. 일반적으로, 송신 안테나를 위한 데이터는 비트 스트림의 형태로 될 수 있으며, J 개의 데이터 계층의 각각을 위한 데이터를 포함할 수 있다. 송신 안테나를 위한 데이터는 J 개의 각자의 데이터 계층으로 분할될 수 있으며, 그리고나서 J 개의 데이터 계층의 각각을 위한 데이터가 송신 단위 크기의 부분들로 세부 분할(subpartitioned)될 수 있다. 예시의 예로서, 송신 단위가 크기가 2-비트이면, J 개의 데이터 계층의 각각을 위한 데이터는 2-비트 부분으로 세부 분할될 수 있다. 각각의 송신 단위 크기의 부분의 값은 송신 안테나에 연관된 서브-코드북에서 코드워드(예컨대, 확산 시퀀스)를 선택하기 위해 사용될 수 있다. 서브-코드북은 복수의 코드워드(예컨대, 확산 시퀀스)를 포함한다. 서브-코드북은 코드북의 세트의 일부분이다. 각각의 송신 단위 크기의 부분의 값을 사용하여 서브-코드북에서의 코드워드를 선택하는 것은 맵핑(또는 인코딩)으로서 지칭될 수 있다. 일례로서, 데이터 계층을 위한 특정 2-비트 송신 단위 크기 부분의 값이 "00"이면, 값 "00"에 대응하는 데이터 계층에 연관된 서브-코드북에서의 코드워드가 특정한 2-비트 송신 단위 크기를 위한 맵핑된(또는 인코딩된) 데이터로서 선택된다. 단일 데이터 계층(즉, J=1)의 경우에, 코드북의 세트에는 단일 서브-코드북이 있다는 것에 유의하기 바란다.
송신 장치는 출력 코드워드를 발생하기 위해 송신 안테나의 다양한 데이터 계층을 위해 인코딩된 데이터를 조합할 수 있다(블록 470). 전술한 바와 같이, 송신 장치는 인코딩된 데이터를 함께 다중화함으로써 인코딩된 데이터를 조합하여 비트 스트림 또는 데이터 스트림의 형태일 수도 있는 출력 코드워드를 발생할 수 있다. 송신 장치는 각자의 송신 안테나를 통해 출력 코드워드를 송신할 수 있다(블록 475). 일례로서, 송신 장치는 송신 안테나 Q를 위한 출력 코드워드 Q와 같은 송신 안테나를 사용하여 특정 송신 안테나에 연관된 출력 코드워드를 송신할 수 있다.
도 5a는 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 수신 장치에 송신할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작(500)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(500)은 예컨대 다운링크 송신을 행하는 eNB 또는 업링크 송신을 행하는 UE와 같은 송신 장치가 수신 장치에 송신할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다.
이 동작(500)은 송신 장치가 Ui로 표시되는 송신 안테나 i에 의해 송신될 데이터 또는 데이터 계층을 결정하는 것으로 개시할 수 있다(블록 505). 송신 안테나 i에 의해 송신될 데이터 또는 데이터 계층의 결정은 송신될 입력 데이터뿐만 아니라 서비스 품질(quality of service, QoS) 요건, 수신 장치 우선순위, 네트워크 상태, 송신 장치에 의해 서비스되는 기타 수신 장치의 우선순위, 입력 데이터 이용가능성 등과 같은 입력 데이터에 대한 성능 요건에 따라 이루어질 수 있다. 송신 장치는 또한 각각의 송신 안테나 i를 위한 데이터 또는 데이터 계층을 확산시키기 위해 사용될 시그니처 및/또는 코드북 세트를 결정할 수 있다(블록 507). Si로 표시된 시그니처 및/또는 코드북 세트는 코드북 이용 계수에 따라 결정될 수 있다. 일례로서, 코드북 이용 계수가 높게 될 것이면, 시그니처 및/또는 코드북 세트 Si와 통신 시스템에서 사용되는 다른 시그니처 및/또는 코드북 세트에서의 중첩이 중요하게 된다. 한편, 코드북 이용 계수가 낮게 될 것이면, 시그니처 및/또는 코드북 세트 Si와 통신 시스템에서 사용되는 다른 시그니처 및/또는 코드북 세트에서의 중첩이 중요하지 않게 되거나 영(zero)으로 된다.
송신 장치는 각각의 송신 안테나에 의해 송신될 데이터 또는 데이터 계층을 자신의 연관된 시그니처 및/또는 코드북 세트로 인코딩하고, 송신 안테나에 의해 송신될 신호를 형성하기 위해 각각의 송신 안테나를 위한 인코딩된 데이터를 조합할 수 있다(블록 509). 전술한 바와 같이, 송신 안테나에 의해 송신될 각각의 데이터 계층은 송신 안테나에 연관된 시그니처 및/또는 코드북 세트로부터의 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북을 사용하여 인코딩될 수 있다. 인코딩된 데이터는 송신 안테나에 의해 송신되는 출력 코드워드를 형성하기 위해 조합, 예컨대 다중화 또는 맵핑될 수 있다. 일례로서, 송신 안테나 i에 의해 송신될 입력 데이터의 데이터 계층은 시그니처 및/또는 코드북 Si를 사용하여 인코딩되고, 그리고나서 송신 안테나 i에 의해 송신하기 전에 송신 안테나 i에 연관된 컴바이너에 의해 조합될 수 있다.
도 5b는 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 송신될 데이터의 복수의 계층을 준비할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작(520)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(520)은 예컨대 다운링크 송신을 행하는 eNB 또는 업링크 송신을 행하는 UE와 같은 송신 장치가 수신 장치에 송신될 데이터를 준비할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다. 이 동작(520)은 도 5a의 블록 509의 일례의 실시예일 수 있다.
이 동작(520)은 송신 장치가 각각의 송신 안테나를 위한 데이터를 수신하는 것으로 개시될 수 있다(블록 525). 일반적으로, 송신 안테나를 위한 데이터는 Ui로 표시되며, 복수의 데이터 계층을 포함할 수 있다. 송신 장치는 자신의 N 개의 송신 안테나 중의 하나를 선택하고(블록 527), 선택된 송신 안테나에 연관된 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용하여 각자의 데이터 계층을 위한 데이터를 맵핑(또는 인코딩)하여, 인코딩된 코드워드를 발생할 수 있다(블록 529). 일례로서, 데이터 계층을 위한 데이터는 값을 가질 수 있으며, 그 값은 값에 연관된 시그니처 및/또는 코드워드를 선택하기 위해 데이터 계층을 위한 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북 내로 인덱싱하기 위해 사용될 수 있다. 선택된 시그니처 및/또는 코드워드는 데이터 계층을 위한 인코딩된 코드워드로서 사용될 수 있다. 송신 장치는 출력 코드워드를 발생하기 위해 인코딩된 코드워드를 조합(예컨대, 다중화)할 수 있다(블록 531).
송신 장치는 자신의 데이터가 인코딩되지 않은 송신 안테나가 더 있는지를 판정하기 위해 검사를 수행할 수 있다(블록 533). 송신 안테나가 더 있다면, 송신 장치는 또 다른 송신 안테나를 선택하기 위해 블록 527로 리턴할 수 있다. 더 이상의 송신 안테나가 없다면, 송신 장치는 각자의 송신 안테나를 통해 출력 코드워드를 송신할 수 있다(블록 535).
도 5c는 송신 장치가 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 송신될 데이터의 계층을 준비할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작(540)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(540)은 예컨대 다운링크 송신을 행하는 eNB 또는 업링크 송신을 행하는 UE와 같은 송신 장치가 수신 장치에 송신될 데이터를 준비할 때에 송신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다. 이 동작(540)은 도 5a의 블록 509의 일례의 실시예일 수 있다.
이 동작(540)은 송신 장치가 각각의 송신 안테나를 위한 데이터를 수신하는 것으로 개시될 수 있다(블록 545). 일반적으로, 송신 안테나를 위한 데이터는 Ui로 표시되며, 단일 데이터 계층을 포함할 수 있다. 송신 장치는 자신의 N 개의 송신 안테나 중의 하나를 선택하고(블록 547), 선택된 송신 안테나에 연관된 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용하여 데이터 계층을 위한 데이터를 맵핑(또는 인코딩)하여, 인코딩된 코드워드를 발생할 수 있다(블록 549). 일례로서, 데이터 계층을 위한 데이터는 값을 가질 수 있으며, 그 값은 값에 연관된 시그니처 및/또는 코드워드를 선택하기 위해 데이터 계층을 위한 서브-시그니처 및/또는 서브-코드북 내로 인덱싱하기 위해 사용될 수 있다. 선택된 시그니처 및/또는 코드워드는 데이터 계층을 위한 인코딩된 코드워드로서 사용될 수 있다. 송신 장치는 출력 코드워드를 발생하기 위해 송신 안테나에 연관된 맵핑 규칙을 사용하여 인코딩된 코드워드를 맵핑할 수 있다(블록 551).
송신 장치는 자신의 데이터가 인코딩되지 않은 송신 안테나가 더 있는지를 판정하기 위해 검사를 수행할 수 있다(블록 553). 송신 안테나가 더 있다면, 송신 장치는 또 다른 송신 안테나를 선택하기 위해 블록 547로 리턴할 수 있다. 더 이상의 송신 안테나가 없다면, 송신 장치는 각자의 송신 안테나를 통해 출력 코드워드를 송신할 수 있다(블록 555).
도 6a는 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 수신 장치에서 발생하는 동작(600)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(600)은 예컨대 eNB로부터 다운링크 트랜스미션을 수신하는 UE 또는 UE로부터 업링크 트랜스미션을 수신하는 eNB와 같은 수신 장치가 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신하는 때에 수신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다. 이 동작(600)은 트랜스미션이 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 사용하여 이루어진 때에 트랜스미션을 수신하는 것에 대한 하이-레벨 뷰를 제공할 수 있다.
이 동작(600)은 수신 장치가 하나 또는 그 이상의 복수의 코드북을 결정하는 것으로 개시될 수 있다(블록 602). 일례로서, 수신 장치는 수신 장치에 송신하고 있는 송신 장치(들)의 정보를 식별하는 것에 따라 하나 또는 그 이상의 복수의 코드북을 결정할 수 있다. 식별 정보는 송신 장치(들)의 식별자(ID) 또는 식별자들(IDs), 셀 ID, 셀 ID들 등을 포함할 수 있다. 수신 장치는 하나 또는 그 이상의 복수의 코드북을 결정하기 위해 식별 정보를 사용할 수 있다. 예시의 예로서, 수신 장치는 초기 연관(initial association) 동안 자신이 서빙하고 있는 eNB로부터 코드북 할당을 획득하거나 또는 파워 업 동안 코드북 할당을 검색할 수 있다. 수신 장치는 송신 장치(들)로부터의 트랜스미션을 인코딩하기 위해 사용된 하나 또는 그 이상의 복수의 코드북을 결정하기 위해 코드북 할당 및 식별 정보를 이용할 수 있다.
수신 장치는 송신 장치에 의해 송신된 신호를 수신할 수 있다(블록 605). 이 신호는 출력 코드워드를 포함할 수 있으며, 통신 시스템의 공유된 자원을 통해 통신될 수 있다. 수신 장치는 신호로 송신된 데이터를 복원하기 위해 모든 공간 계층에서의 수신된 신호를 처리할 수 있다(블록 607). 일반적으로, 수신 장치는 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화의 전체 이점을 취하기 위해 복수의 수신 안테나를 특징으로 할 수 있다. 그러므로, 송신된 데이터를 복원하기 위해 수신 장치에 의해 수행된 처리는 수신 장치가 단일 안테나를 가질 때에 또는 복수의 공간 계층이 사용되지 않은 때에 송신된 데이터를 복원하는데 전형적으로 수반되는 처리보다 더 복잡하게 될 수 있다.
일례의 실시예에 따라, 수신 장치에 의해 수행된 처리는 수신 장치의 복잡도 및/또는 능력에 따라 상이할 수도 있다. 일례로서, 낮은 복잡도 및/또는 낮은 능력의 처리 기술은 비교적 저렴한 UE에서 이용될 수 있는 한편, 높은 복잡도 및/또는 높은 능력의 처리 기술은 하이-엔드 UE 또는 eNB에서 사용될 수 있다. 더욱이, 타협적인 중간 복잡도 및/또는 중간 능력의 처리 기술이 사용될 수도 있다. 일반적으로, 높은 복잡도 및/또는 높은 능력의 처리 기술의 사용은 더 우수한 성능을 발생할 수 있는 한편, 낮은 복잡도 및/또는 낮은 능력의 처리 기술은 더 낮은 성능을 낳게 될 수 있다. 따라서, 성능과 복잡도 간에 트레이드 오프가 이루어질 수도 있다.
도 6b는 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 낮은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작(620)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(620)은 예컨대 eNB로부터 다운링크 트랜스미션을 수신하는 UE 또는 UE로부터 업링크 트랜스미션을 수신하는 eNB와 같은 수신 장치가 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신하는 때에 수신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다. 이 동작(620)은 도 6a의 동작(600)의 상세 구현예일 수 있다.
이 동작(620)은 수신 장치가 송신 장치에 의해 송신된 신호를 수신하는 것으로 개시될 수 있다(블록 625). 수신 장치는 수신 장치의 수신 안테나를 통해 수신된 신호의 기저대역 신호 및 수신된 신호의 대역폭을 결정할 수 있다(블록 627). 기저대역 신호는 반송파 주파수로부터 하향 변환된(down converted) 수신된 신호의 버전일 수 있다. 낮은 수신기 복잡도로, 수신 장치는 요구된 성능을 유지하면서 기저대역 신호에 대해 복잡한 처리를 수행하지 못할 수도 있다. 따라서, 기저대역 신호의 처리는 별도의 스테이지에서 발생할 수도 있다.
수신 장치는 공간 도메인에서의 기저대역 신호의 상이한 데이터 계층을 분리할 수 있다(블록 629). 즉, 수신 장치는 기저대역 신호를 복수의 상이한 서브-신호로 분리하여, 공간 계층당 하나의 서브-신호로 할 수 있다. 수신 장치는 공간 도메인에서의 기저대역 신호의 상이한 데이터 계층을 분리하기 위해 예컨대 MMSE(minimum mean square error) 수신기와 같은 MIMO 수신기를 사용할 수 있다. 수신 장치는 공간 계층 당을 기반으로(on a per spatial layer basis) 기저대역 신호에서의 데이터를 디코딩할 수 있다(블록 631). 수신 장치는 각각의 공간 계층 상의 데이터를 따로따로 디코딩하기 위해 SCMA 디텍터를 사용할 수 있다. 각각의 공간 계층은 별도의 SCMA 디텍터를 사용하여 디코딩될 수 있다. 일례로서, SCMA 디텍터는 터보 디코딩 알고리즘과 함께 MPA를 구현할 수 있다. 도 7a는 낮은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치(705)를 포함하는 통신 시스템(700)의 일부분을 예시한다. 송신 장치의 송신 안테나(710)는 데이터를 송신하며, 이 데이터가 수신 장치(705)의 수신 안테나(715)에 의해 수신된다. 수신된 신호의 기저대역 신호는 MIMO 수신기(720)에 제공될 수 있으며, 이 수신기가 복수의 데이터 계층을 M 개의 공간 계층으로 분리하며, 여기서 M은 1보다 크거나 동일한 정수이다. M 개의 공간 계층의 각각은 SCMA 디텍터(725)와 같은 M 개의 SCMA 디텍터 중의 하나에 제공될 수 있다. M 개의 SCMA 디텍터는 수신 장치(705)에 의해 추가로 처리될 수 있는 M 개의 데이터 스트림을 발생하기 위해 자신의 각자의 공간 계층을 디코드한다.
도 6c는 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 중간 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작(640)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(640)은 예컨대 eNB로부터 다운링크 트랜스미션을 수신하는 UE 또는 UE로부터 업링크 트랜스미션을 수신하는 eNB와 같은 수신 장치가 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신하는 때에 수신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다. 이 동작(640)은 도 6a의 동작(600)의 상세 구현예일 수 있다.
이 동작(640)은 수신 장치가 송신 장치에 의해 송신된 신호를 수신하는 것으로 개시될 수 있다(블록 645). 수신 장치는 수신 장치의 수신 안테나를 통해 수신된 신호의 기저대역 신호 및 수신된 신호에 대한 대역폭을 결정할 수 있다(블록 647). 수신 장치는 공간 계층들 간의 간섭을 부분적으로 소거할 뿐만 아니라 기저대역 신호에서의 상이한 데이터 계층을 분리할 수 있다(블록 649). 수신 장치는 데이터 계층의 부분적인 분리 및 간섭의 부분적인 소거를 수행하기 위해 MIMO 수신기를 사용할 수 있다. 예시 예로서, MIMO 수신기는 MIMO 수신기로 인한 노이즈 증가가 최소화되도록 선택될 수 있다. 수신 장치는 공간 계층 당을 기반으로(on a per spatial layer basis) 기저대역 신호에서의 데이터를 디코딩할 수 있다(블록 651). 수신 장치는 데이터가 디코딩될 때까지 디코더들 간의 로그 우도비(log likelihood ratio, LLR)를 바꿀 수 있다. 수신 장치는 각각의 공간 계층 상의 데이터를 따로따로 디코딩하기 위해 예컨대 MPA 디텍터와 같은 SCMA 디텍터를 사용할 수 있다. 단지 2개의 SCMA 디텍터가 요수될 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. MIMO 수신기에 의해 제거되지 않은 어떠한 잔여 간섭은 MPA 디코더와 같은 SCMA 디텍터들 간의 협동에 의해 제거될 수 있다.
수신 장치가 중간 수신기 복잡도를 갖는 일례의 실시예에 의하면, 수신 장치는 공간 계층 상의 QR 분해(QR decomposition)를 수행하기 위해 MIMO 수신기를 구현할 수 있다. 일례로서, 2개의 공간 계층을 갖는 2×2 MIMO 시스템의 경우에, 수신된 신호에서의 기저대역 신호는 y = Hx + n으로서 표현될 수 있으며, 여기서 H는 채널 행렬(channel matrix)을 표현하고, x는 송신된 SCMA 신호이며, n은 노이즈이다. QR 분해를 이용하면, H는 Q * R로서 씌여질 수 있으며, 여기서 Q는 유니터리 행렬(unitary matrix)이며, R은
Figure pct00001
로서 표현될 수 있는 상삼각 행렬(upper triangular matrix)이다. MIMO 수신기는 Q의 전치 켤레(transpose conjugate)로서 표현될 수 있다. MIMO 수신기 이후에는, 제2 공간 계층이 제1 공간 계층으로부터 어떠한 간섭도 보이지 않게 되고, 예컨대 MPA 디텍터와 같은 SCMA 디텍터를 사용하여 디코딩될 수 있다. 디코딩 후에는, 예컨대 MPA 디텍터와 같은 SCMA 디텍터를 사용하여 제1 공간 계층을 디코딩하면서, 제2 공간 계층에 대응하는 LLR이 고려될 수 있다. 이 과정은 데이터의 전부가 디코딩될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
도 7b는 중간 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치(755)를 갖는 통신 시스템(750)의 일부분을 도시하는 도면이다. 송신 장치의 송신 안테나(760)는 데이터를 송신하며, 이 데이터가 수신 장치(755)의 수신 안테나(765)에 의해 수신된다. 수신된 신호의 기저대역 신호는 복수의 데이터 계층을 M 개의 공간 계층으로 분리하는 MIMO 수신기(770)에 제공될 수 있으며, 여기서 M은 1보다 크거나 동일한 정수이다. M 개의 공간 계층의 각각은 SCMA 디텍터(775)와 같은 M 개의 SCMA 디텍터 중의 하나에 제공될 수 있다. M 개의 SCMA 디텍터는 수신 장치(755)에 의해 추가로 처리될 수 있는 M 개의 데이터 스트림을 발생하기 위해 자신의 각자의 공간 계층을 디코드한다. M 개의 SCMA 디텍터는 데이터가 디코드될 때까지 LLR을 바꿀 수 있다.
도 6d는 SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 MIMO 코드-스페이스 다중화를 이용하여 트랜스미션이 송신되는 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신 장치가 수신할 때에 높은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작(660)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(660)은 예컨대 eNB로부터 다운링크 트랜스미션을 수신하는 UE 또는 UE로부터 업링크 트랜스미션을 수신하는 eNB와 같은 수신 장치가 송신 장치로부터 트랜스미션을 수신하는 때에 수신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다. 이 동작(660)은 도 6a의 동작(600)의 상세 구현예일 수 있다.
이 동작(660)은 수신 장치가 송신 장치에 의해 송신된 신호를 수신하는 것으로 개시될 수 있다(블록 665). 수신 장치는 수신 장치의 수신 안테나를 통해 수신된 신호의 기저대역 신호 및 수신된 신호에 대한 대역폭을 결정할 수 있다(블록 667). 수신 장치는 기저대역 신호의 모든 공간 계층 상의 데이터를 디코드할 수 있다(블록 669). 수신 장치는 모든 공간 계층에 대하여 예컨대 최대 비율 컴바이너(maximal ratio combiner, MRC)와 같은 조인트 MIMO 수신기 및 예컨대 MPA 디코더와 같은 SCMA 디코더를 사용할 수 있다. 수신 장치는 SCMA 계층의 수와 공간 계층의 수가 곱해지는 단일 공간 계층 SCMA 디코더와 동일한 구조를 가질 수 있다. 계층들 간의 간섭이 성능을 저하시키는 상황에서, 공간 계층들 또는 송신 안테나들 간의 파워 오프셋 및/또는 추가의 외측 루프 이터레이션(iteration)은 성능을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다. 도 8은 높은 수신기 복잡도를 갖는 수신 장치(805)를 포함하는 통신 시스템(800)의 일부분을 도시하고 있다. 송신 장치의 송신 안테나(810)는 데이터를 송신하고, 이 데이터가 수신 장치(805)의 수신 안테나(815)에 의해 수신된다. 수신된 신호의 기저대역 신호는 조인트 MIMO 수신기와 SCMA 디텍터(820)에 제공될 수 있으며, SCMA 디텍터(820)는 M 개의 데이터 스트림을 발생하기 위해 자신의 공간 계층의 전부로 기저대역 신호를 디코드하고, 이 M 개의 데이터 스트림이 수신 장치(805)에 의해 추가로 처리될 수 있다. 일례로서, 조인트 MIMO 수신기 및 SCMA 디텍터(820)는 MRC 수신기 및 MPA 디코더를 구현할 수 있다.
도 9는 시그니처 및/또는 코드북 세트 할당을 사용하여 간섭 관리가 수행되는 통신 시스템(900)의 일부분을 도시하는 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 3개의 송신 장치, 즉 송신기 905, 송신기 907 및 송신기 909가 송신을 능동적으로 행하는 것으로 도시되어 있다. 일반적으로, UE(915)와 같은 수신 장치에 상대적으로 근접한 송신 장치로부터의 송신은 수신 장치에 대한 간섭을 야기할 수 있다. 이러한 간섭을 감소시키거나 제거하는데 도움을 주기 위하여 부분 주파수 재사용(fractional frequency reuse), 빔 세이핑(beam shaping), 빔형성 등과 같은 다양한 기술이 제안되어 있다. 논의를 목적으로, 송신기 905의 다수의 송신 안테나로부터의 제1 송신이 UE(915)에 신호(920)로서 도달하고, 송신기 907의 다수의 송신 안테나로부터의 제2 송신이 UE(915)에 신호(조인트 트랜스미션(JT)이 사용되는 경우) 또는 디코딩 가능한 간섭(925)으로서 도달하고, 송신기 909의 다수의 송신 안테나로부터의 제3 송신이 UE(915)에 간섭(930)으로서 도달하는, 도 9에 도시된 바와 같은 상황을 고려하여 설명한다.
일례의 실시예에 따라, 시그니처 및/또는 코드북 세트 할당을 통해 멀티-트랜스미션 포인트 간섭 관리를 수행하는 것이 가능할 것이다. 일례로서, 각각의 송신 장치에서 상이한 송신 안테나에게 상이한 시그니처 및/또는 코드북 세트를 할당하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 구성으로, 각각의 송신 안테나는 SCMA 신호를 다중화하기 위해 상이한 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용한다. 비상관 안테나(uncorrelated antenna)에 대해, 동일한 시그니처 및/또는 코드북 세트를 공유하는 것이 가능하다는 것에 유의하여야 한다. 더욱이, 상이한 송신 장치는 동일한 시그니처 및/또는 코드북 세트 또는 상이한 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용할 수 있다. 이러한 구성에서, 수신 장치는 복수의 송신 장치로부터 신호를 공동으로(jointly) 검출할 수 있으며, 송신 장치로부터의 신호가 충분히 약하다면, 자동적으로 간섭으로서 취급될 수 있다. 이에 부가하여, 송신 장치는 좋지 않은 신호 상태로 동작하는 수신 장치에 대해서는 다이버서티(diversity)를 향상시키기 위해 몇몇 CSM 계층에 걸쳐 동일한 데이터를 공동으로 송신할 수 있다. 이러한 송신 장치는 동일한 시그니처 및/또는 코드북 세트를 갖는 조인트 트랜스미션(JT) 처리 기술을 사용할 수 있다.
논의를 목적으로, 송신기 905의 다수의 송신 안테나로부터의 제1 송신이 UE(915)에 신호(920)로서 도달하고, 송신기 907의 다수의 송신 안테나로부터의 제2 송신이 UE(915)에 신호(조인트 트랜스미션(JT)이 사용되는 경우) 또는 디코딩 가능한 간섭(925)으로서 도달하고, 송신기 909의 다수의 송신 안테나로부터의 제3 트랜스미션이 UE(915)에 간섭(930)으로서 도달하는, 도 9에 도시된 바와 같은 상황을 고려하여 설명한다. 송신기 905 및 907은 동일한 시그니처 및/또는 코드북 세트로 UE(915)에 동일한 데이터를 송신하기 위해 JT 프로세싱을 사용하고 있다. 따라서, UE(915)는 자신의 비교적 좋지 않은 신호 상태를 향상시키기 위해 다이버서티를 사용할 수 있다. 송신기 909는 UE(915)로부터 비교적 멀리 떨어져 있으며, 이로써 신호가 낮은 신호 세기를 갖는 상태로 UE(915)에 도달하며, UE(915)는 송신기 909로부터의 송신을 간섭(930)으로서 생각할 수도 있다. 유사하게, 송신기 907로부터의 송신이 낮은 신호 세기로 UE(915)에 도달하면, UE(915)는 이들 송신을 간섭으로서 생각할 수도 있다.
통신 시스템, 통신 시스템의 엔티티, 통신 시스템의 조작자, 기술 표준 등은 송신 장치에 대한 시그니처 및/또는 코드북 세트의 맵핑을 발생하거나 특정할 수 있다. 맵핑의 발생 또는 특정은 선험적으로(a priori) 수행되고 후속 사용을 위해 저장될 수 있다. 이와 달리, 맵핑은 변경되고 있는 작동 상태를 충족하기 위해 작동 동안 동적으로 수행될 수도 있다. 맵핑은 수신 장치에 제공될 수 있다. 일례로서, UE는 통신 시스템의 eNB와 연관하는 때에 맵핑이 제공될 수 있다. 또 다른 예로서, 초기 맵핑을 제공한 후에, 맵핑이 조정되거나 변경된 때에 후속 맵핑이 수신 장치에 브로드캐스트되거나 멀티캐스트될 수 있다.
일반적으로, 다운링크 트랜스미션을 수신하는 UE 또는 업링크 트랜스미션을 수신하는 eNB와 같은 수신 장치는, 이 수신 장치에 송신하고 있을 송신 장치, 즉 이 수신 장치의 협동 세트(예컨대, CoMP 세트)에 들어있는 송신 장치로부터의 가능하게는 액티브 상태의 시그니처 및/또는 코드북 세트를 알 필요가 있을 것이다. 수신 장치는 CRAN 최상 송신 포인트 선택(CRAN best transmit point selection)과 유사한 중심 송신 장치 선택(centric transmitting device selection)을 이용할 수 있다. 수신 장치는 자신의 협동 세트 구성으로부터의 가능하게는 액티브 상태의 시그니처 및/또는 코드북 세트 및 eNB와 연관하였거나 또는 브로드캐스트 또는 멀티캐스트를 통해 연관한 때에 수신 장치에 제공된 송신 장치에 대한 시그니처 및/또는 코드북 세트의 맵핑에 관한 정보를 획득할 수 있다.
도 10a는 송신기간 협동 빔형성(CBF)이 오픈-루프 MIMO CSM과 함께 사용되는 통신 시스템(1000)을 도시하는 도면이다. 통신 시스템(1000)은 송신기 1005 및 송신기 1007과 같은 송신 장치와, UE 1015, UE1017, UE 1020, 및 UE 1022와 같은 수신 장치를 포함한다. 비협동 송신(uncoordinated transmission)은 이웃하는 송신 장치들 간에 높은 레벨의 간섭을 야기할 수 있다. 일반적으로, CBF는 이웃 송신 장치에 대한 간섭이 감소되거나 제거되도록 복수의 송신 장치에 의해 사용된 송신 빔형태의 협동(coordination of transmission beamform)을 수반한다. 송신기 1005 및 송신기 1007과 같은 상이한 송신 장치는 빔형태 1010 또는 빔형태 1012와 같은 송신 빔형태를 발생하기 위해 수신 장치 그룹 기반 프리코더(receiving device group based precoder)를 적용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 송신기 1005는 UE 1015 및 UE 1017과 같은 수신 장치에 송신하기 위해 빔형태 1010을 선택할 수 있으며, 이로써 빔형태 1012를 사용하는 UE 1020 및 UE 1022와 같은 수신 장치에 대한 송신기 1007의 송신의 간섭을 감소시킨다. 프리코더(및 그에 따라 그 결과의 빔형태)는 다른 이웃 송신 장치에 대한 간섭을 감소시키거나 제거하기 위해 시간 및/또는 주파수에 걸쳐 변경될 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 잔여 간섭은 MPA 디코더와 같은 SCMA 디코더의 사용을 통해 수신 장치에서 소거될 수 있다. 신중한 시그니처 및/또는 코드북 세트 할당을 통해 성능이 추가로 향상될 수 있다.
도 10b는 송신기내 CBF가 오픈-루프 MIMO CSM과 함께 사용되는 통신 시스템(1050)을 도시하는 도면이다. 통신 시스템(1050)은 UE 1060, UE 1062, UE 1065 및 UE 1067과 같은 수신 장치에 서비스하는 송신 장치(1055)를 포함한다. 송신기간 CBF와 마찬가지로, 단일 송신 장치의 송신 안테나로부터의 비협동 송신은 서로 간섭을 야기할 수 있다. 송신기내 CBF는 동일한 송신 장치의 다른 송신 안테나에 대한 간섭을 감소시키거나 제거하기 위해 송신 장치의 송신 안테나에 의해 사용된 송신 빔형태의 협동을 수반한다. 안테나 1070 및 안테나 1072와 같은 상이한 송신 안테나는 자신의 다른 송신 안테나에 대한 간섭을 감소시키기 위해 빔형태 1075 및 빔형태 1077과 같은 송신 빔형태를 발생하기 위해 수신 장치 그룹 기반 프리코더를 적용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 송신 안테나 1070는 UE 1060 및 UE 1062와 같은 자신의 수신 장치에 대해 빔형태 1075를 선택할 수 있으며, 이로써 빔형태 1077을 사용하는 UE 1065 및 UE 1067과 같은 수신 장치에 대한 송신기 1072의 송신의 간섭을 감소시킨다. 수신 장치 그룹 기반 프리코더의 사용은 멀티-SCMA 수신 장치에 대한 공동 송신을 가능하게 한다. 잔여 간섭은 MPA 디코더와 같은 SCMA 디코더의 사용을 통해 수신 장치에서 소거될 수 있다. 신중한 시그니처 및/또는 코드북 세트 할당을 통해 성능이 추가로 향상될 수 있다.
도 11a는 수신 장치가 낮은 복잡도를 갖는 MIMO SCMA에서 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩(block-wise space-time coding)의 구현을 위한 송신 장치-수신 장치 쌍의 모델(1100)을 도시하는 도면이다. 이 모델(1100)은 통신 채널 H에 의해 함께 결합되는 송신 장치(1105)와 수신 장치(1110)를 포함한다. 송신 장치(1105)와 수신 장치(1110)는 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩의 사용을 통해 MIMO SCMA OFDM을 위한 송신 다이버서티를 지원하기 위한 회로를 포함한다. 일반적으로, 스페이스-타임 코딩은 데이터 송신의 신뢰성을 향상시키는데 도움을 주기 위해 통신 채널 H를 통한 데이터의 복수의 중복 카피의, 송신 장치에 의한, 송신을 채용한다. 데이터의 복수의 카피의 송신으로, 카피들 중의 몇몇이 수신 장치에 성공적으로 도달할 것이며, 이에 의해 데이터가 복원될 수 있는 것으로 사료된다.
송신 장치(1105)는 데이터 심볼 u를 인코딩하여 SCMA 심볼 블록(1122)을 발생하는 SCMA 변조기(1120)를 포함한다. SCMA 심볼 블록(1122)은 4개의 톤(tone)을 포함하는 것으로 도시되어 있으며, 4개의 톤 중의 2개는 넌-제로(non-zero)이다. 그러나, 다른 구성도 가능하다. 다른 구성은 상이한 개수(및 위치)의 넌-제로 톤뿐만 아니라 상이한 개수의 톤을 포함한다. SCMA 심볼 블록(1122)은 통상적으로 SCMA 심볼 블록(1122)을 한 번에 하나의 블록으로 인코딩하는 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1125)에 제공된다. 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1125)는 또한 다이버서티 이득 외에 코딩 이득을 제공할 수 있다. 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1125)는 또한 멀티-캐리어 시간 및/또는 주파수 도메인에서 확산이 수행되는 이용 가능한 스페이스-타임 코드를 활용할 수 있다. 시간 및/또는 주파수 도메인 및 공간 도메인 둘 모두에서 더블 도메인 다이버서티를 달성하는 것도 가능하다. 송신 장치(1105)는 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1125)에 의해 인코딩된 바와 같은 데이터 심볼 u를 송신한다.
수신 장치(1110)는 인코딩된 데이터 심볼 u의 수신된 버전을 디코딩하는 블록-와이즈 스페이스-타임 디코더(1130)를 포함한다. 블록-와이즈 스페이스-타임 디코더(1130)는 송신 장치(1105)에 의해 송신된 BWST 심볼(또는 다중화된 BWST 심볼의 블록)의 버전으로부터 인코딩된 데이터 심볼 u의 수신된 버전을 디코딩할 수 있다. 블록-와이즈 스페이스-타임 디코더(1130)는 BWST 심볼 또는 다중화된 BWST 심볼의 블록으로부터 하나 이상의 SCMA 심볼 블록을 발생하기 위해 통신 채널 H에서 나타나는 에러 및/또는 간섭을 복구하기 위해 스페이스-타임 코딩 고유의 송신 다이버서티를 활용할 수 있다. 채널 등화기 및 SCMA 디코더(1135)는 하나 이상의 SCMA 심볼 블록으로부터 데이터 심볼 u를 복원한다.
도 11b는 수신 장치가 높은 복잡도를 갖는 MIMO SCMA에서 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩의 구현을 위한 송신 장치-수신 장치 쌍의 모델(1150)을 도시하는 도면이다. 이 모델(1150)은 통신 채널 H에 의해 함께 결합되는 송신 장치(1155)와 수신 장치(1160)를 포함한다. 송신 장치(1155)와 수신 장치(1160)는 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩의 사용을 통해 MIMO SCMA OFDM을 위한 송신 다이버서티를 지원하기 위한 회로를 포함한다. 일반적으로, 스페이스-타임 코딩은 데이터 송신의 신뢰성을 향상시키는데 도움을 주기 위해 통신 채널 H를 통한 데이터의 복수의 중복 카피의, 송신 장치에 의한, 송신을 채용한다. 데이터의 복수의 카피의 송신으로, 카피들 중의 몇몇이 수신 장치에 성공적으로 도달할 것이며, 이에 의해 데이터가 복원될 수 있는 것으로 사료된다.
송신 장치(1155)는 데이터 심볼 u를 인코딩하여 SCMA 심볼 블록(1172)을 발생하는 SCMA 변조기(1170)를 포함한다. SCMA 심볼 블록(1172)은 4개의 톤을 포함하는 것으로 도시되어 있으며, 4개의 톤 중의 2개가 넌-제로이다. 그러나, 다른 구성도 가능하다. 다른 구성은 상이한 개수(및 위치)의 넌-제로 톤뿐만 아니라 상이한 개수의 톤을 포함한다. SCMA 심볼 블록(1172)은 통상적으로 SCMA 심볼 블록(1172)을 한 번에 하나의 블록으로 인코딩하는 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1175)에 제공된다. 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1175)는 또한 코딩 이득 외에 다이버서티 이득을 제공할 수 있다. 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1175)는 또한 멀티-캐리어 시간 및/또는 주파수 도메인에서 확산이 수행되는 이용 가능한 스페이스-타임 코드를 활용할 수 있다. 시간 및/또는 주파수 도메인 및 공간 도메인 둘 모두에서 더블 도메인 다이버서티를 달성하는 것도 가능하다. 송신 장치(1155)는 블록-와이즈 스페이스-타임 인코더(1175)에 의해 인코딩된 바와 같은 데이터 심볼 u을 송신한다.
수신 장치(1160)는 인코딩된 데이터 심볼 u의 수신된 버전을 공동으로 디코딩하는 조인트 블록-와이즈 스페이스-타임 및 SCMA 디코더(1180)를 포함한다. 조인트 블록-와이즈 스페이스-타임 및 SCMA 디코더(1180)는 BWST 심볼(또는 다중화된 BWST 심볼의 블록)의 수신된 버전으로부터 데이터 심볼 u를 공동으로 디코딩하고, 통신 채널 H에서 나타나는 에러 및/또는 간섭을 복구하기 위해 스페이스-타임 코딩 고유의 송신 다이버서티를 활용할 수 있다.
도 12a는 송신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 사용하는 데이터를 송신하는 때에 송신 장치에서 발생하는 동작(1200)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(1200)은 송신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임(BWST) 코딩을 사용하여 데이터를 송신하는 때에 송신 장치 205와 같은 송신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다.
이 동작(1200)은 송신 장치가 데이터 심볼(들)로부터 SCMA 심볼 블록을 발생하는 것으로 개시될 수 있다(블록 1205). 일례로서, 데이터 심볼 u(비트 스트림 또는 데이터 스트림의 일부분)는 SCMA 심볼 블록을 발생하기 위해 맵핑(또는 인코딩)될 수 있다. 송신 장치는 SCMA 심볼 블록으로부터 BWST 심볼을 발생할 수 있다(블록 1207). BWST 심볼은 SCMA 심볼 블록으로부터 한 번에 하나의 블록으로 인코딩될 수 있다. 다이버서티 이득 외에 코딩 이득이 제공될 수 있다. 송신 장치는 BWST 심볼을 송신할 수 있다(블록 1209).
도 12b는 수신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 사용하는 데이터를 수신하는 때에 낮은 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작(1230)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(1230)은 수신 장치가 BWST 코딩을 사용하는 데이터를 수신하는 때에 수신 장치 210과 같은 수신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다.
이 동작(1230)은 수신 장치가 복수의 코드북을 결정하는 것으로 개시될 수 있다(블록 1235). 복수의 코드북은 수신 장치에 데이터를 송신하고 있는 송신 장치와 연관된다. 수신 장치는 BWST 심볼 또는 다중화된 BWST 심볼의 블록을 수신할 수 있다(블록 1237). 수신 장치는 하나 이상의 SCMA 심볼 블록을 발생하기 위해 BWST 심볼 또는 다중화된 BWST 심볼의 블록을 디코딩하기 위해 BWST 디코더를 사용할 수 있다(블록 1239). 수신 장치는 하나 이상의 BWST 심볼 블록으로부터 데이터 심볼의 버전을 복원하기 위해 채널 등화기 및 SCMA 디코더를 사용할 수 있다(블록 1241). 블록 1239 및 1241은 BWST 심볼 사용을 처리하는 것으로서 통칭될 수 있다.
도 12c는 수신 장치가 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 사용하는 데이터를 수신하는 때에 높은 복잡도를 갖는 수신 장치에서 발생하는 동작(1260)의 흐름도를 도시하는 도면이다. 이 동작(1260)은 수신 장치가 BWST 코딩을 사용하는 데이터를 수신하는 때에 수신 장치 210과 같은 수신 장치에서 발생하는 동작을 나타낼 수 있다.
이 동작(1260)은 수신 장치가 복수의 코드북을 결정하는 것으로 개시될 수 있다(블록 1265). 복수의 코드북은 수신 장치에 데이터를 송신하고 있는 송신 장치와 연관된다. 수신 장치는 BWST 심볼 또는 다중화된 BWST 심볼의 블록을 수신할 수 있다(블록 1267). 수신 장치는 데이터 심볼의 버전을 발생하기 위하여 BWST 심볼 또는 다중화된 BWST 심볼의 블록을 공동으로 디코딩하기 위해 조인트 BWST 및 SCMA 디코더를 사용할 수 있다(블록 1269).
도 13a는 일례의 MIMO SCMA OFDM 통신 시스템의 심볼(1300)을 도시하는 도면이다. 이 심볼(1300)은 알라무티 알고리즘이 사용되는 2 송신 안테나를 갖는 송신 장치 및 1 수신 안테나를 갖는 수신 장치를 포함하는 MIMO SCMA OFDM 통신 시스템의 일례의 송신 블록이어도 된다. 이러한 구성으로, 송신 장치와 수신 장치 간의 통신 채널 H는 다음과 같이 표현 가능할 것이다:
H = [h1 h2]
여기서, h1은 제1 송신 안테나를 위한 통신 채널이며, h2는 제2 송신 안테나를 위한 통신 채널이다.
이 심볼(1300)은 2개의 SCMA 블록(SCMA BLK1, SCMA BLK2)을 포함한다. 각각의 SCMA 블록은 각각의 송신 안테나에 대해 하나씩 2개의 SCMA 코드워드를 포함한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, SCMA 코드워드는 2개의 자원 요소(RE)가 넌-제로이고 2개의 RE가 제로인 4개의 자원 요소를 포함한다. 예컨대 상이한 개수의 RE, 상이한 개수의 넌-제로 RE, 상이한 개수의 제로 RE 등과 같은 다른 SCMA 코드워드 구성도 가능하다는 것에 유의하기 바란다.
도 13b는 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩을 위한 알라무티 알고리즘을 사용하는 송신 장치-수신 장치 쌍의 모델(1350)을 도시하는 도면이다. 이 모델(1350)은 통신 채널 H에 의해 함께 결합되는 송신 장치(1355) 및 수신 장치(1360)를 포함한다. 송신 장치(1355) 및 수신 장치(1360)는 알라무티 알고리즘을 사용하는 블록-와이즈 스페이스-타임 코딩의 사용을 통해 MIMO SCMA OFDM을 위한 송신 다이버서티를 지원하기 위한 회로를 포함한다.
송신 장치(1355)는 데이터 심볼 u를 인코딩하여 SCMA 코드워드를 발생하는 SCMA 변조기(1365)를 포함한다. SCMA 코드워드는 4개의 RE를 포함하고, 그 중 2개가 넌-제로인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 구성도 가능하며, 다른 구성의 예는 상이한 개수의 RE 뿐만 아니라 상이한 개수(및 위치)의 넌-제로 RE를 포함한다. SCMA 코드워드는 통상적으로 SCMA 코드워드를 한 번에 하나의 블록으로 인코딩하는 블록-와이즈 알라무티 인코더(1370)에 제공된다. 블록-와이즈 알라무티 인코더(1370)는 또한 다이버서티 이득 외에 코딩 이득을 제공할 수 있다. 블록-와이즈 송신 장치(1355)는 알라무티 인코더(1370)에 의해 인코딩된 바와 같은 데이터 심볼 u를 송신한다. 수신 장치(1360)는 인코딩된 데이터 블록 u의 수신된 버전을 디코딩하는 블록-와이즈 알라무티 디코더(1375)를 포함한다. 블록-와이즈 알라무티 디코더(1375)는 인코딩된 데이터 심볼 u의 수신된 버전으로부터 SCMA 코드워드의 버전을 디코딩할 수 있을 것이다. 블록-와이즈 알라무티 디코더(1375)는 통신 채널 H에서 나타나는 에러 및/또는 간섭을 복구하기 위해 스페이스-타임 코딩 고유의 송신 다이버서티를 이용할 수 있을 것이다. 채널 등화기 및 SCMA 디코더(1380)가 SCMA 코드워드의 버전으로부터 데이터 심볼 u를 복원한다. 알라무티 알고리즘의 사용으로, 각각의 심볼을 위한 등가 채널은 다음과 같이 표현된다는 것에 유의하기 바란다:
Figure pct00002
또 다른 예의 실시예에 따라, 채널 등화, 블록-와이즈 알라무티 디코딩 및 SCMA 디코딩이 공동으로 수행될 수도 있다.
도 14는 제1 통신 장치(1400)를 도시하는 도면이다. 통신 장치(1400)는 eNB, 액세스 포인트, 통신 컨트롤러, 기지국 등과 같은 송신 장치, 또는 UE, 모바일, 이동국, 터미널, 사용자, 가입자 등의 구현예일 수 있다. 통신 장치(1400)는 본 명세서에 논의된 실시예의 다양한 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 송신기(1405)는 MIMO SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 CSM을 사용하여 패킷 등을 송신하도록 구성된다. 통신 장치(1400)는 또한 패킷 등을 수신하도록 구성되는 수신기(1410)를 포함한다.
인코더(1420)는 각각의 데이터 계층이 서브-시그니처 및/또는 서브코드북 세트로 인코딩되는 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용하여 복수의 송신 안테나를 위한 데이터 계층을 인코딩하도록 구성된다. 컴바이너(1422)는 인코더(1420)로부터의 인코딩된 데이터를 출력 코드워드와 조합하도록 구성된다. 컴바이너(1422)는 복수의 데이터 계층으로부터의 인코딩된 데이터를 출력 코드워드 내로 다중화하거나 또는 단일 데이터 계층으로부터의 인코딩된 데이터를 출력 코드워드 내로 맵핑하도록 구성된다. 코드북 처리 유닛(1424)은 시그니처 및/또는 코드북 세트를 검색하도록 구성된다. 코드북 처리 유닛(1424)은 시그니처 및/또는 코드북 세트에 대한 송신 장치 및/또는 송신 안테나의 맵핑에 따라 시그니처 및/또는 코드북 세트를 선택하도록 구성된다. 메모리(1430)는 데이터, 시그니처 및/또는 코드북 세트, 송신 장치 및/또는 송신 안테나에 대한 시그니처 및/또는 코드북 세트의 맵핑 등을 저장하도록 구성된다.
통신 장치(1400)의 요소는 특정 하드웨어 논리 블록으로서 구현될 수 있다. 대안으로, 통신 장치(1400)의 요소는 프로세서, 컨트롤러, 어플리케이션 특정 집적회로(ASIC) 등에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수도 있다. 또 다른 대안으로서, 통신 장치(1400)의 요소는 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 조합으로써 구현될 수도 있다.
일례로서, 수신기(1410) 및 송신기(1405)는 특정한 하드웨어 블록으로서 구현될 수 있는 한편, 인코더(1420), 컴바이너(1422), 및 코드북 처리 유닛(1424)은 마이크로프로세서(프로세서 1415와 같은) 또는 커스텀 회로(custom circuit) 또는 필드 프로그래머블 로직 어레이의 커스텀 컴파일드 로직 어레이(custom compiled logic array)에서 실행되는 소프트웨어 모듈일 수도 있다. 인코더(1420), 컴바이너(1422) 및 코드북 처리 유닛(1424)은 메모리(1430)에 저장된 모듈이어도 된다.
도 15는 제2 통신 장치(1500)를 도시하는 도면이다. 통신 장치(1500)는 UE, 모바일, 이동국, 터미널, 사용자, 가입자 등과 같은 수신 장치, 또는 eNB, 액세스 포인트, 통신 컨트롤러, 기지국 등의 구현예일 수 있다. 통신 장치(1500)는 본 명세서에 논의된 실시예의 다양한 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 송신기(1505)는 패킷 등을 송신하도록 구성된다. 통신 장치(1500)는 또한 MIMO SCMA OFDM을 위한 오픈-루프 CSM을 사용하여 패킷 등을 수신하도록 구성되는 수신기(1510)를 포함한다.
MIMO 처리 유닛(1520)은 수신된 신호에서 제공되는 상이한 데이터 계층을 분리하도록 구성된다. MIMO 처리 유닛(1520)은 상이한 데이터 계층을 분리하기 위해 MMSE 알고리즘, MRC 알고리즘 등을 사용할 수 있다. SCMA 검출 유닛(1522)은 통신 장치(1500)에 송신된 데이터를 복원하기 위해 수신된 신호(또는 수신된 신호의 상이한 데이터 계층)에서 제공되는 코드워드를 검출하도록 구성된다. SCMA 검출 유닛(1522)은 데이터를 복원하기 위해 MPA, 터보 디코딩 등과 같은 낮은 복잡도 알고리즘을 사용할 수 있다. MIMO 처리 유닛(1520) 및 SCMA 검출 유닛(1522)은 별도의 유닛 또는 단일의 조합 유닛으로서 구현될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 코드북 처리 유닛(1524)은 가능하게는 액티브 상태의 시그니처 및/또는 코드북 세트를 결정하도록 구성된다. 메모리(1530)는 데이터, 시그니처 및/또는 코드북 세트, 송신 장치 및/또는 송신 안테나에 대한 시그니처 및/또는 코드북 세트의 맵핑 등을 저장하도록 구성된다.
통신 장치(1500)의 요소는 특정 하드웨어 논리 블록으로서 구현될 수 있다. 대안으로서, 통신 장치(1500)의 요소는 프로세서, 컨트롤러, 어플리케이션 특정 집적회로 등에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수도 있다. 또 다른 대안으로서, 통신 장치(1500)의 요소는 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 조합으로써 구현될 수도 있다.
일례로서, 수신기(1510) 및 송신기(1505)는 특정한 하드웨어 블록으로서 구현될 수 있는 한편, MIMO 처리 유닛(1520), SCMA 검출 유닛(1522), 및 코드북 처리 유닛(1524)은 마이크로프로세서(프로세서 1515와 같은) 또는 커스텀 회로 또는 필드 프로그래머블 로직 어레이의 커스텀 컴파일드 로직 어레이에서 실행되는 소프트웨어 모듈일 수도 있다. MIMO 처리 유닛(1520), SCMA 검출 유닛(1522) 및 코드북 처리 유닛(1524)은 메모리(1530)에 저장된 모듈이어도 된다.
도 16은 제3 통신 장치(1600)를 도시하는 도면이다. 통신 장치(1600)는 eNB, 액세스 포인트, 통신 컨트롤러, 기지국 등과 같은 송신 장치, 또는 UE, 모바일, 이동국, 터미널, 사용자, 가입자 등의 구현예일 수 있다. 통신 장치(1600)는 본 명세서에 논의된 실시예의 다양한 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 송신기(1605)는 BWST SCMA OFDM을 사용하여 패킷 등을 송신하도록 구성된다. 통신 장치(1600)는 또한 패킷 등을 수신하도록 구성되는 수신기(1610)를 포함한다.
변조기(1620)는 각각의 데이터 계층이 서브-시그니처 및/또는 서브코드북 세트로 인코딩되는 시그니처 및/또는 코드북 세트를 사용하여 복수의 송신 안테나를 위한 데이터 계층을 인코딩하도록 구성된다. BWST 인코더(1622)는 변조기(1620)로부터의 SCMA 심볼 블록(인코딩된 데이터)을 출력 코드워드와 조합하도록 구성된다. BWST 인코더(1622)는 복수의 데이터 계층으로부터의 SCMA 심볼 블록을 출력 코드워드와 조합하거나 또는 단일 데이터 계층으로부터의 SCMA 심볼 블록을 출력 코드워드와 조합하도록 구성된다. 코드북 처리 유닛(1624)은 시그니처 및/또는 코드북 세트를 검색하도록 구성된다. 코드북 처리 유닛(1624)은 시그니처 및/또는 코드북 세트에 대한 송신 장치 및/또는 송신 안테나의 맵핑에 따라 시그니처 및/또는 코드북 세트를 선택하도록 구성된다. 메모리(1630)는 데이터, 시그니처 및/또는 코드북 세트, 송신 장치 및/또는 송신 안테나에 대한 시그니처 및/또는 코드북 세트의 맵핑 등을 저장하도록 구성된다.
통신 장치(1600)의 요소는 특정 하드웨어 논리 블록으로서 구현될 수 있다. 대안으로, 통신 장치(1600)의 요소는 프로세서, 컨트롤러, 어플리케이션 특정 집적회로 등에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수도 있다. 또 다른 대안으로서, 통신 장치(1600)의 요소는 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 조합으로써 구현될 수도 있다.
일례로서, 수신기(1610) 및 송신기(1605)는 특정한 하드웨어 블록으로서 구현될 수 있는 한편, 변조기(1620), BWST 인코더(1622), 및 코드북 처리 유닛(1624)은 마이크로프로세서(프로세서 1615와 같은) 또는 커스텀 회로 또는 필드 프로그래머블 로직 어레이의 커스텀 컴파일드 로직 어레이에서 실행되는 소프트웨어 모듈일 수도 있다. 변조기(1620), BWST 인코더(1622) 및 코드북 처리 유닛(1624)은 메모리(1630)에 저장된 모듈이어도 된다.
도 17은 제4 통신 장치(1700)를 도시하는 도면이다. 통신 장치(1700)는 UE, 모바일, 이동국, 터미널, 사용자, 가입자 등과 같은 수신 장치, 또는 eNB, 액세스 포인트, 통신 컨트롤러, 기지국 등의 구현예일 수 있다. 통신 장치(1700)는 본 명세서에 논의된 실시예의 다양한 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 송신기(1705)는 패킷 등을 송신하도록 구성된다. 통신 장치(1700)는 또한 BWST SCMA OFDM을 사용하여 패킷 등을 수신하도록 구성되는 수신기(1710)를 포함한다.
BWST 디코더(1720)는 수신된 신호에서 제공되는 상이한 데이터 계층을 분리하도록 구성된다. BWST 디코더(1720)는 상이한 데이터 계층을 분리하기 위해 알라무티 알고리즘 등을 사용할 수 있다. SCMA 검출 유닛(1722)은 통신 장치(1700)에 송신된 데이터를 복원하기 위해 수신된 신호(또는 수신된 신호의 상이한 데이터 계층)에서 제공되는 코드워드를 검출하도록 구성된다. SCMA 검출 유닛(1722)은 데이터를 복원하기 위해 MPA, 터보 디코딩 등과 같은 낮은 복잡도 알고리즘을 사용할 수 있다. BWST 디코더(1720) 및 SCMA 검출 유닛(1722)은 별도의 유닛 또는 단일의 조합 유닛으로서 구현될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 코드북 처리 유닛(1724)은 가능하게는 액티브 상태의 시그니처 및/또는 코드북 세트를 결정하도록 구성된다. 메모리(1730)는 데이터, 시그니처 및/또는 코드북 세트, 송신 장치 및/또는 송신 안테나에 대한 시그니처 및/또는 코드북 세트의 맵핑 등을 저장하도록 구성된다.
통신 장치(1700)의 요소는 특정 하드웨어 논리 블록으로서 구현될 수 있다. 대안으로, 통신 장치(1700)의 요소는 프로세서, 컨트롤러, 어플리케이션 특정 집적회로 등에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수도 있다. 또 다른 대안으로서, 통신 장치(1700)의 요소는 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 조합으로써 구현될 수도 있다.
일례로서, 수신기(1710) 및 송신기(1705)는 특정한 하드웨어 블록으로서 구현될 수 있는 한편, BWST 디코더(1720), SCMA 검출 유닛(1722), 및 코드북 처리 유닛(1724)은 마이크로프로세서(프로세서 1715와 같은) 또는 커스텀 회로 또는 필드 프로그래머블 로직 어레이의 커스텀 컴파일드 로직 어레이에서 실행되는 소프트웨어 모듈일 수도 있다. BWST 디코더(1720), SCMA 검출 유닛(1722) 및 코드북 처리 유닛(1724)은 메모리(1730)에 저장된 모듈이어도 된다.
본 실시예들의 이로운 특징은, 프로세서 및 프로세서에 동작식으로 결합된 송신기를 포함하는 송신 장치를 구비할 수 있다. 프로세서는 데이터 스트림을 발생하기 위해 송신 안테나를 위해 의도된 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 확산 시퀀스 중의 적어도 하나의 확산 시퀀스 상에 맵핑하고, 심볼 블록을 발생하기 위해 스페이스-타임 코드를 사용하여 데이터 스트림을 인코딩하도록 구성되며, 송신기는 심볼 블록을 송신하도록 구성된다. 프로세서는 또한 데이터 스트림을 발생하기 위해 복수의 확산 시퀀스로부터 적어도 하나의 확산 시퀀스를 선택함으로써 코딩된 정보 비트 스트림을 인코딩하도록 구성된다. 프로세서는 또한 제1 데이터 계층에 대응하는 복수의 확산 시퀀스의 제1 서브세트로부터 제1 확산 시퀀스를 선택함으로써 제1 데이터 계층을 위한 코딩된 정보 비트 스트림의 하나의 부분을 인코딩하고, 제2 데이터 계층에 대응하는 복수의 확산 시퀀스의 제2 서브세트로부터 제2 확산 시퀀스를 선택함으로써 제2 데이터 계층을 위한 코딩된 정보 비트 스트림의 또 다른 부분을 인코딩하고, 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 확산 시퀀스와 제2 확산 시퀀스를 조합하도록 구성된다.
본 실시예들의 이로운 특징은 프로세서 및 프로세서에 동작식으로 결합된 수신기를 포함하는 수신 장치를 포함할 수 있다. 프로세서는, 데이터를 수신 장치에 송신하는 송신 장치에 연관되는 복수의 코드북을 결정하고, 코드스페이스 심볼(codespace symbol)을 발생하기 위해 스페이스-타임 코드를 사용하여 심볼 블록을 디코드하고, 데이터를 복원하기 위해 복수의 코드북을 사용하여 코드스페이스 심볼을 처리하도록 구성된다. 수신기는 또한 송신 장치로부터 심볼 블록을 수신하도록 구성된다. 프로세서는 또한 알라무티 알고리즘을 사용하여 심볼 블록을 디코드하도록 구성된다. 프로세서는 또한 주파수 도메인 및 시간 도메인 중의 적어도 하나에서 심볼 블록을 디스프레드(despread)하도록 구성된다.
본 발명 및 본 발명의 장점을 상세하게 설명하였지만, 첨부된 청구항들에 의해 정해지는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고서도 다양한 변경, 대체 및 변화가 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (40)

  1. 데이터 송신 방법에 있어서,
    송신 장치에 의해, 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 송신 안테나를 위해 의도된 제1 코딩된 정보 비트 스트림(first coded information bit stream)을 복수의 제1 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계;
    상기 송신 장치에 의해, 제2 데이터 스트림을 발생하기 위해 제2 송신 안테나를 위해 의도된 제2 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제2 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제2 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계; 및
    상기 송신 장치에 의해, 상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림을 각자의 송신 안테나를 통해 송신하는 단계
    를 포함하는 데이터 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 확산 시퀀스 및 상기 복수의 제2 확산 시퀀스는 낮은 밀도 시퀀스(low density sequence, LDS) 시그니처를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 확산 시퀀스 및 상기 복수의 제2 확산 시퀀스는 SCMA(sparse code multiple access) 코드북의 코드워드를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하는 단계는,
    상기 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 복수의 제1 확산 시퀀스로부터 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하는 단계는,
    제1 데이터 계층에 연관된 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제1 서브세트로부터 제3 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제1 데이터 계층을 위한 제1 코딩된 정보 비트 스트림의 하나의 부분을 맵핑하는 단계;
    제2 데이터 계층에 연관된 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제2 서브세트로부터 제4 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제2 데이터 계층을 위한 제1 코딩된 정보 비트 스트림의 또 다른 부분을 맵핑하는 단계; 및
    상기 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 제3 확산 시퀀스와 상기 제4 확산 시퀀스를 조합하는 단계
    를 포함하는 데이터 송신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나를 위한 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제1 서브세트를 선택하는 단계; 및
    상기 제2 송신 안테나를 위한 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제2 서브세트를 선택하는 단계
    를 더 포함하는 데이터 송신 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 제3 확산 시퀀스와 상기 제4 확산 시퀀스를 조합하는 단계는, 상기 제3 확산 시퀀스와 상기 제4 확산 시퀀스를 다중화하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 서브세트와 상기 제2 서브세트는 별개의 것(disjoint)인, 데이터 송신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림은 단일 수신 장치에 송신되는, 데이터 송신 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림은 상이한 수신 장치에 송신되는, 데이터 송신 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 상기 송신 장치의 안테나인, 데이터 송신 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 상이한 송신 장치의 안테나인, 데이터 송신 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 스트림을 제1 프로코더(precoder)로 프리코딩하는 단계; 및
    상기 제2 데이터 스트림을 제2 프리코더로 프리코딩하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 프리코더 및 상기 제2 프리코더는 상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림의 의도된 수신자가 아닌 수신 장치에 대한 간섭을 감소시키도록 선택되는,
    데이터 송신 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림을 제3 프리코더로 프리코딩하는 단계를 더 포함하며, 상기 제3 프리코더는 상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림의 의도된 수신자가 아닌 수신 장치에 대한 간섭을 감소시키도록 선택되는, 데이터 송신 방법.
  15. 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    수신 장치에 의해, 사용자 데이터를 수신 장치에 송신하는 송신 장치에 연관되는 제1 복수의 코드북 및 제2 복수의 코드북을 결정하는 단계;
    상기 수신 장치에 의해, 통신 시스템의 공유된 자원을 통해 통신된 출력 코드워드를 반송하는 신호를 수신하는 단계로서, 각각의 상기 출력 코드워드가 복수의 코드워드를 포함하고, 각각의 상기 복수의 코드워드가 복수의 코드북의 상이한 코드북에 속하며, 각각의 복수의 코드북이 복수의 데이터 계층의 상이한 데이터 계층에 연관되는, 수신하는 단계; 및
    상기 수신 장치에 의해, 상기 사용자 데이터를 복원하기 위해 상기 복수의 데이터 계층의 전부에서의 상기 제1 복수의 코드북 및 상기 제2 복수의 코드북을 사용하여 상기 신호를 처리하는 단계
    를 포함하는 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 신호를 처리하는 단계는,
    상기 신호를 상기 복수의 데이터 계층에서의 데이터 계층 당 하나의 서브-신호를 갖는 복수의 서브-신호로 분리하는 단계; 및
    각각의 서브-신호에서 나타나는 사용자 데이터의 일부분을 발생하기 위해 상기 복수의 서브-신호에서의 각각의 서브-신호를 디코딩하는 단계
    를 포함하는 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 신호는 MMSE(minimum mean square error) 복수 입력 복수 출력(MIMO) 수신기를 사용하여 분리되는, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 사용자 데이터의 일부분은 MPA(message passing algorithm) 디코더 및 터보 디코더 중의 하나를 사용하여 디코딩되는, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 신호를 처리하는 단계는,
    상기 데이터 계층 간의 간섭을 감소시키는 단계; 및
    상기 복수의 데이터 계층의 각각에서의 간섭 감소된 신호를 개별적으로 디코딩하는 단계
    를 포함하는, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 신호를 처리하는 단계는 복수의 데이터 계층에 걸쳐 신호를 동시에 디코딩하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 신호는 조인트 MIMO 수신기 및 SCMA 디코더를 사용하여 동시에 디코딩되는, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  22. 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
    송신 장치에 의해, 데이터 스트림을 발생하기 위해 송신 안테나를 위해 의도된 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 확산 시퀀스의 적어도 하나의 확산 시퀀스 상에 맵핑하는 단계;
    상기 송신 장치에 의해, 심볼 블록을 발생하기 위해 스페이스-타임 코드를 사용하여 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 단계; 및
    상기 송신 장치에 의해 상기 심볼 블록을 송신하는 단계
    를 포함하는 데이터 송신 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 인코딩하는 단계는 상기 데이터 스트림을 주파수 도메인과 시간 도메인 중의 적어도 하나에서 확산하는, 데이터 송신 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하는 단계는,
    상기 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 복수의 확산 시퀀스로부터 적어도 하나의 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하는 단계는,
    제1 데이터 계층에 대응하는 상기 복수의 확산 시퀀스의 제1 서브세트로부터 제1 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제1 데이터 계층을 위한 코딩된 정보 비트 스트림의 하나의 부분을 맵핑하는 단계;
    제2 데이터 계층에 대응하는 상기 복수의 확산 시퀀스의 제2 서브세트로부터 제2 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제2 데이터 계층을 위한 코딩된 정보 비트 스트림의 또 다른 부분을 맵핑하는 단계; 및
    상기 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 제1 확산 시퀀스와 상기 제2 확산 시퀀스를 조합하는 단계
    를 포함하는 데이터 송신 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 인코딩은 알라무티 알고리즘(Alamouti algorithm)을 사용하여 수행되는, 데이터 송신 방법.
  27. 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    수신 장치에 의해, 데이터를 상기 수신 장치에 송신하는 송신 장치로부터 심볼 블록을 수신하는 단계; 및
    상기 수신 장치에 의해, 데이터를 복원하기 위해 상기 송신 장치에 연관된 복수의 코드북 및 스페이스-타임 코드를 사용하여 상기 심볼 블록을 처리하는 단계
    를 포함하는 데이터 수신 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 심볼 블록을 처리하는 단계는 알라무티 알고리즘을 사용하여 수행되는, 데이터 수신 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 심볼 블록을 처리하는 단계는,
    데이터 블록을 발생하기 위해 스페이스-타임 코드를 사용하여 상기 심볼 블록을 공동으로(jointly) 디코딩하고, 데이터를 발생하기 위해 상기 데이터 블록을 복수의 코드북을 사용하여 디코딩하는 단계를 포함하는, 데이터 수신 방법.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 심볼 블록을 처리하는 단계는,
    데이터 블록을 발생하기 위해 스페이스-타임 코드를 사용하여 상기 심볼 블록을 디코딩하는 단계; 및
    데이터를 발생하기 위해 상기 데이터 블록을 복수의 코드북을 사용하여 디코딩하는 단계
    를 포함하는 데이터 수신 방법.
  31. 송신 장치에 있어서,
    제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 제1 송신 안테나를 위해 의도된 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제1 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스 상에 맵핑하고, 제2 데이터 스트림을 발생하기 위해 제2 송신 안테나를 위해 의도된 제2 코딩된 정보 비트 스트림을 복수의 제2 확산 시퀀스의 적어도 하나의 제2 확산 시퀀스 상에 맵핑하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서에 동작식으로 결합되며, 상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림을 각자의 송신 안테나를 통해 송신하도록 구성된 송신기
    를 포함하는 송신 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 복수의 제1 확산 시퀀스로부터 적어도 하나의 제1 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제1 코딩된 정보 비트 스트림을 맵핑하도록 구성되는, 송신 장치.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 프로세서는, 제1 데이터 계층에 연관된 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제1 서브세트로부터 제3 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제1 데이터 계층을 위한 제1 코딩된 정보 비트 스트림의 하나의 부분을 맵핑하고, 제2 데이터 계층에 연관된 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제2 서브세트로부터 제4 확산 시퀀스를 선택함으로써 상기 제2 데이터 계층을 위한 제1 코딩된 정보 비트 스트림의 또 다른 부분을 맵핑하고, 상기 제1 데이터 스트림을 발생하기 위해 상기 제3 확산 시퀀스와 상기 제4 확산 시퀀스를 조합하도록 구성되는, 송신 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 송신 안테나를 위한 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제1 서브세트를 선택하고, 상기 제2 송신 안테나를 위한 상기 복수의 제1 확산 시퀀스의 제2 서브세트를 선택하도록 구성되는, 송신 장치.
  35. 제31항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 데이터 스트림을 제1 프로코더로 프리코딩하고, 상기 제2 데이터 스트림을 제2 프리코더로 프리코딩하도록 구성되며, 상기 제1 프리코더 및 상기 제2 프리코더는 상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림의 의도된 수신자가 아닌 수신 장치에 대한 간섭을 감소시키도록 선택되는, 송신 장치.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림을 프리코더로 프리코딩하도록 구성되며, 상기 프리코더는 상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림의 의도된 수신자가 아닌 수신 장치에 대한 간섭을 감소시키도록 선택되는, 송신 장치.
  37. 수신 장치에 있어서,
    사용자 데이터를 수신 장치에 송신하는 송신 장치에 연관되는 제1 복수의 코드북 및 제2 복수의 코드북을 결정하며, 상기 사용자 데이터를 복원하기 위해, 통신 시스템의 공유된 자원을 통해 통신된 출력 코드워드를 반송하는 신호를, 복수의 데이터 계층의 전부에서의 제1 복수의 코드북 및 제2 복수의 코드북을 사용하여 복원하도록 구성된 프로세서로서, 각각의 상기 출력 코드워드가 복수의 코드워드를 포함하고, 각각의 상기 복수의 코드워드가 복수의 코드북의 상이한 코드북에 속하며, 각각의 복수의 코드북이 복수의 데이터 계층의 상이한 데이터 계층에 연관되는, 프로세서; 및
    상기 프로세서에 동작식으로 결합되며, 상기 신호를 수신하도록 구성된 수신기
    를 포함하는 수신 장치.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 신호를 상기 복수의 데이터 계층에서의 데이터 계층 당 하나의 서브-신호를 갖는 복수의 서브-신호로 분리하고, 각각의 서브-신호에서 나타나는 사용자 데이터의 일부분을 발생하기 위해 상기 복수의 서브-신호에서의 각각의 서브-신호를 디코딩하도록 구성되는, 수신 장치.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 데이터 계층 간의 간섭을 감소시키고, 상기 복수의 데이터 계층의 각각에서의 간섭 감소된 신호를 개별적으로 디코딩하도록 구성되는, 수신 장치.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 프로세서는 복수의 데이터 계층에 걸쳐 상기 신호를 동시에 디코딩하도록 구성되는, 수신 장치.
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