KR20210044167A - 무선 통신 디바이스 및 대응하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

무선 통신 디바이스 및 대응하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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안드레아스 파들러
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폭스바겐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 개시의 실시형태는 무선 통신 디바이스, 무선 통신 디바이스를 포함하는 시스템, 및 무선 통신 디바이스에 대한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 장치는 무선 송신을 송신 및 수신하기 위한 트랜스시버 모듈을 포함한다. 장치는 트랜스시버 모듈을 제어하도록 구성되는 프로세싱 모듈을 포함한다. 프로세싱 모듈은 트랜스시버 모듈을 통해 추가적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성된다. 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 데이터 프레임의 송신에 기초한다. 각각의 데이터 프레임은 시간 차원 분해능 및 주파수 차원 분해능을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초한다. 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도된다. 프로세싱 모듈은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하도록 구성된다. 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행된다. 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 포함한다.

Description

무선 통신 디바이스 및 대응하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램{WIRELESS COMMUNICATION DEVICE AND CORRESPONDING APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM}
본 개시의 실시형태는 무선 통신 디바이스, 무선 통신 디바이스를 포함하는 시스템, 및 무선 통신 디바이스에 대한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
차량 대 차량(vehicle-to-vehicle; V2V) 통신과 같은, 고 이동성 환경에서의 신뢰성 및 효율성의 관점에서의 새로운 요건은 레거시 시스템을 그들의 한계까지 밀어붙이고 있다. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(orthogonal frequency-division multiplexing; OFDM)은 널리 사용되고 잘 알려진 변조 스킴(scheme)이지만 그러나 그것은 높은 도플러(Doppler) 확산을 갖는 환경에서 상당한 성능 저하 및 비유연성(inflexibility)으로부터 문제를 겪을 수도 있다. 결과적으로, 이중 분산 채널(doubly-dispersive channel)에서 유연하고 효율적이며 강건한 신규의 변조 스킴이 고려될 수도 있고 추구될 수도 있다.
직교 시간 주파수 및 공간(orthogonal time frequency and space; OTFS)은, 별개의 시간-주파수(time-frequency; TF) 확산과의 고전적인 펄스 형상의 Weyl-Heisenberg(와일리-하이젠베르그)(또는 Gabor(가버)) 멀티캐리어 스킴의 유망한 최근의 조합으로서 Hadani(하다니) 등등에 의해 소개되었다. 데이터 심볼은 전체 시간-주파수 그리드에 걸쳐 심플렉틱 유한 푸리에 변환(symplectic finite Fourier transform; SFFT)을 사용하여 확산된다. 이 특정한 선형 사전 코딩(pre-coding)은 시간-주파수 시프트의 선형 조합으로서 보이는 시간에 따라 변하는 다중 경로 채널(time-varying multipath channel)의 이중 분산 성질을 고려한다. 여러 연구는, 그러한 상황에서 OTFS이 OFDM보다 성능이 더 우수하다는 것을 나타낸다. 다른 연구는, OFDM, 일반화된 주파수 분할 멀티플렉싱(generalized frequency division multiplexing; GFDM), 및 OTFS의 성능 비교에 초점을 맞춘다. 그것은, 다른 것과 관련한 비트 에러율(bit error rate; BER) 및 프레임 에러율(frame error rate; FER)의 관점에서의 OTFS의 유의미한 이점을 드러낸다. 충분하고 정확한 채널 정보가 있으면, 그것은, 정교한 등화기를 사용할 때, 높은 이동성 유저에 대한 신뢰성 및 강건성의 관점에서 유망한 증가를 제공한다. 지금까지, OTFS는, 종종 불확실성 원리를 위반하는 이상적으로 된 펄스를 갖는 그리고 많은 경우에서는 이상적인 채널 지식(크로스토크 채널 계수를 포함함)을 갖는, 완벽한 그리드 매칭을 가정하여 연구되었다.
현실 세계 시나리오에서 OTFS 또는 OTFS와 유사한 변조의 사용을 위한 향상된 개념을 제공하기 위한 소망이 있을 수도 있다.
이러한 소망은 독립 청구항의 주제에 의해 해결된다.
실시형태는, 문헌에서의 OTFS의 논의에서, 완벽한 그리드 매칭이 가정되었다는 발견에 기초한다. OTFS에서의 다양성을 완전히 활용하기 위해, 선형 등화기에 의해 구현되는 2D 디컨볼루션이 이중 분산 채널 동작을 대략적으로 반전해야 하는데, 이것은 트위스트 컨볼루션(twisted convolution)이다. 이론적으로, 이것은, 채널의 지연 및 도플러 확산에 기초하여 시간-주파수 그리드와 가버 합성 및 분석 펄스를 선택하는 것에 의해 달성된다. 그러나, 실제로, 지연-도플러 확산에서의 높은 세분성을 지원하는 것과 다중 유저 및 네트워크 양태 사이에서 균형이 맞을 수도 있다.
특히, 수신기에서, 계산적으로 실현 가능한 등화기(예컨대, 최소 평균 제곱 등화기(minimum mean square equalizer))는 미스매치된 시간-주파수 그리드로부터 문제를 겪는다. 이것은, 통신을 위해 사용되는 그리드가 채널의 지연 및 도플러 확산에 기초하여 가버 합성 및 분석 펄스에 매치하는 경우 방지될 수도 있다. 실시형태는, 채널 상에서 초래되는 자기 간섭(self-interference)을 고려하는 등화를 수행할 수도 있는데, 이것은 최소 평균 제곱 등화기와 같은, 계산적으로 실현 가능한 등화기의 사용을 가능하게 할 수도 있다. 복잡성을 낮게 유지하기 위해, 그리드는, 그리드의 차원, 및 옵션 사항으로(optionally), 사용되는 펄스의 형상을 정의할 수도 있는 "이동성 모드(mobility mode)"의 미리 정의된 세트로부터 선택될 수도 있다.
본 개시의 실시형태는 무선 통신 디바이스에 대한 장치를 제공한다. 장치는 무선 송신을 송신 및 수신하기 위한 트랜스시버 모듈을 포함한다. 장치는 트랜스시버 모듈을 제어하도록 구성되는 프로세싱 모듈을 포함한다. 프로세싱 모듈은 트랜스시버 모듈을 통해 추가적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성된다. 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 데이터 프레임의 송신에 기초한다. 각각의 데이터 프레임은 시간 차원 분해능(time dimension resolution) 및 주파수 차원 분해능(frequency dimension resolution)을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초한다. 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도된다. 프로세싱 모듈은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하도록 구성된다. 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행된다. 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항(term)을 포함한다. 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 포함하는 것에 의해, 충분히 양호한 등화를 제공하면서, 더욱 복잡한 최대 우도 추정기(maximum likelihood estimator)의 사용은 방지될 수도 있다.
다양한 실시형태에서, 프로세싱 모듈은 이전에 수신된 데이터 프레임을 사용하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 이전에 수신된 데이터 프레임은 채널의 확산 함수를 결정하기 위해 사용될 수도 있는데, 채널의 확산 함수는, 결국에는, 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 프로세싱 모듈은, 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대해 복수의 값을 사용하여 등화를 수행하는 것, 복수의 값을 사용하여 수행되는 등화의 결과의 품질을 평가하는 것, 및 평가에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 값을 복수의 값으로부터 선택하는 것에 의해, 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 다수의 값이 평가될 수도 있고, 최상의 값이 선택될 수도 있다.
예를 들면, 각각의 데이터 프레임은 파일럿 심볼 및 파일럿 심볼을 둘러싸는 복수의 가드 심볼을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈은, 이전에 수신된 데이터 프레임의 가드 심볼 및 복수의 가드 심볼의 서브세트를 사용하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 가드 및 파일럿 심볼을 사용하여, 자기 간섭이 추정될 수도 있고, 적절한 보상 항이 선택될 수도 있다. 다시 말하면, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은, 수신된 데이터 프레임에 적용되는 경우, 가드 심볼에서 감지되는 자기 간섭이 (자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 다른 값에 비교하여) 감소되도록 선택될 수도 있다. 이것은, 가드 심볼에서 감지 가능한 자기 간섭에 대한 자기 간섭을 보상하기 위한 항의 영향을 관찰하는 것에 의해 자기 간섭을 보상하기 위한 항의 선택을 가능하게 할 수도 있다.
예를 들면, 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 수신된 데이터 프레임에 대해 심플렉틱 푸리에 변환을 수행하도록 구성될 수도 있다. 심플렉틱 푸리에 변환(symplectic Fourier transform)은 파일럿 심볼에 그리고 복수의 가드 심볼의 서브세트에 대응하는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 포인트에 대해(서만) 수행될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 심플렉틱 푸리에 변환의 결과에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 가드 심볼이 미리 정의된 값(예를 들면, 제로)을 갖는 경우, 파일럿 심볼의 지연 확산 및 도플러 확산은 가드 심볼에 대해 획득되는 값에서 보일 수도 있다. 자기 간섭을 보상하기 위한 항은, 가드 심볼에서 감지되는 파일럿 심볼의 지연 확산 및 도플러 확산이 (자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 다른 값에 비교하여) 감소되도록 선택될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 프로세싱 모듈은 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 주기적으로 업데이트하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은 (채널이 가끔은 너무 빨리 변하지 않기 때문에) 수 프레임마다 업데이트될 수도 있다. 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 주기적으로 업데이트하는 것에 의해, 그 항은, 무선 통신 디바이스 사이의 현재의 채널에 대해 조정될 수도 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 프로세싱 모듈은, 수신된 데이터 프레임의 비트 에러율이 임계치를 초과하는 경우 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 업데이트하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 이것은 채널이 변경될 때 자기 간섭을 보상하기 위한 항의 업데이트로 이어질 수도 있는데, 이것은 주기적 업데이트보다 덜 빈번할 수도 있다.
프로세싱 모듈은 무선 통신 디바이스와 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 통신 모드는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드의 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의할 수도 있다. 복수의 통신 모드 중 하나를 선택하는 것에 의해, 수신기에 의해 감지되는 자기 간섭에 큰 영향을 끼칠 수도 있는 무선 통신 디바이스의 채널 및/또는 상대 속도에 적절한, 무선 통신 디바이스와 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위한 통신 모드가 선택될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 프로세싱 모듈은 복수의 통신 모드의 추정된 자기 간섭에 기초하여 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하도록 구성된다. 자기 간섭은, 예를 들면, 통신을 위해 사용되는 채널의 지연 확산 및/또는 도플러 확산을 나타낼 수도 있다. 자기 간섭을 기준으로서 사용하는 것에 의해, 적절한 통신 모드가 선택될 수도 있다. 예를 들면, 주파수 차원에서 더 높은 분해능을 갖는 통신 모드는 더 큰 지연 확산을 갖는 채널에 대해 적절할 수도 있고, 시간 차원에서 더 높은 분해능을 갖는 통신 모드는 더 큰 도플러 확산을 갖는 채널에 대해 적절할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 데이터 프레임은 직교 시간-주파수 확산 데이터 프레임이다. 예를 들면, 제안된 등화는 OTFS 데이터 프레임에 대해 사용될 수도 있다.
실시형태는 또한, 장치를 포함하는 무선 통신 디바이스를 제공한다.
실시형태는 또한, 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스를 포함하는 시스템을 제공한다. 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스 각각은 장치를 포함한다. 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스는 서로 통신하도록 구성된다.
본 개시의 실시형태는 또한, 무선 통신 디바이스에 대한 방법을 제공한다. 방법은 추가적인 무선 통신 디바이스와 통신하는 것을 포함한다. 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 데이터 프레임의 송신에 기초한다. 각각의 데이터 프레임은 시간 차원 분해능 및 주파수 차원 분해능을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초한다. 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도된다. 방법은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하는 것을 포함하는데, 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행된다. 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항(term)을 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 방법은, 무선 통신 디바이스와 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하는 것을 포함한다. 통신 모드는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드의 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의한다.
본 개시의 실시형태는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터, 프로세서, 또는 프로그래머블 하드웨어 컴포넌트 상에서 실행될 때, 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 구비하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
장치 및/또는 방법의 몇몇 예는 단지 예로서, 그리고 첨부의 도면을 참조하여 하기에서 설명될 것인데, 첨부의 도면에서
도 1은 예시적인 OTFS 프레임을 도시한다;
도 2a는 무선 통신 디바이스 및 무선 통신 디바이스에 대한 장치의 실시형태의 블록도를 도시한다;
도 2b는 시스템의 실시형태의 블록도를 도시한다;
도 2c 및 도 2d는 무선 통신 디바이스에 대한 방법의 실시형태의 플로우차트를 도시한다;
도 3a 및 도 3b는 실시형태의 평가에서 소망되는 비트 에러율(bit-error rate)을 달성하기 위해 필요로 되는 신호 대 노이즈 비(Signal-to-Noise-Ratio)를 묘사한다;
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 수치 결과를 획득하기 위해 사용되는 파라미터를 요약한다; 그리고
도 4a 내지 4d는 상이한 이동성 모드에 대한 세 가지 별개의 차량 채널에 대한 비트 에러율 곡선을 도시한다.
이제, 몇몇 예가 예시되는 첨부의 도면을 참조하여 다양한 예가 더욱 완전하게 설명될 것이다. 도면에서, 라인, 층 및/또는 영역의 두께는 명확성을 위해 과장될 수도 있다.
따라서, 추가적인 예가 다양한 수정 및 대안적인 형태에 대응할 수 있지만, 그들의 몇몇 특정한 예가 도면에서 도시되고 후속하여 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 이 상세한 설명은 추가적인 예를 설명되는 특정한 형태로 제한하지는 않는다. 추가적인 예는 본 개시의 범위 내에 속하는 모든 수정예, 등가예, 및 대안예를 포괄할 수도 있다. 동일한 또는 유사한 번호는 도면의 설명 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 엘리먼트를 가리키는데, 이들은 동일한 또는 유사한 기능성(functionality)을 제공하면서, 서로 비교될 때, 동일하게 또는 수정된 형태로 구현될 수도 있다.
한 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "연결되는" 또는 "커플링되는" 것으로 언급되는 경우, 그 엘리먼트는 하나 이상의 개재하는 엘리먼트를 통해 직접적으로 연결될 수도 있거나 또는 커플링될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 두 엘리먼트(A 및 B)가 "또는"을 사용하여 결합되는 경우, 이것은, 명시적으로 또는 암시적으로 달리 정의되지 않은 경우, 모든 가능한 조합, 즉, A 단독, B 단독뿐만 아니라 A 및 B를 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 동일한 조합에 대한 대안적인 문구(wording)는 "A 및 B 중 적어도 하나" 또는 "A 및/또는 B"이다. 두 개보다 더 많은 엘리먼트의 조합에 대해서도, 필요한 부분만 수정하여, 동일하게 적용된다.
특정한 예를 설명하는 목적을 위해 본원에서 사용되는 전문 용어(terminology)는 추가적인 예에 대한 제한이 되도록 의도되는 것은 아니다. "a(한)", "an(한)" 및 "the(그)" 와 같은 단수 형태가 사용되고 단일의 엘리먼트만을 사용하는 것이 필수적인 것으로 명시적으로도 또는 암시적으로도 정의되지 않는 경우는 언제든지, 동일한 기능성을 구현하기 위해 추가적인 예가 복수의 엘리먼트를 또한 사용할 수도 있다. 마찬가지로, 기능성이 다수의 엘리먼트를 사용하여 구현되는 것으로 후속하여 설명되는 경우, 추가적인 예는 단일의 엘리먼트 또는 프로세싱 엔티티를 사용하여 동일한 기능성을 구현할 수도 있다. 용어 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"은, 사용되는 경우, 언급된 피쳐, 정수, 단계, 동작, 프로세스, 액트(act), 엘리먼트 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하지만, 그러나, 하나 이상의 다른 피쳐, 정수, 단계, 동작, 프로세스, 액트, 엘리먼트, 컴포넌트 및/또는 그들의 임의의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 모든 용어(기술적 및 과학적 용어를 포함함)는, 본원에서, 예가 속하는 기술 분야의 그들의 일반적인 의미로 사용된다.
본 개시의 실시형태는 상이한 이중 분산 통신 링크에 대한 별개의 그리드 및 펄스 매칭을 갖는 소위 이동성 모드의 사용에 관한 것이다. 다시 말하면, 실시형태는 멀티캐리어 필터 뱅크에 대한 이동성 모드에 관련될 수도 있으며, 그리드 매칭 접근법을 제공할 수도 있다. 특정한 이동성 모드를 선택할 때 채널 크로스토크 계수를 추정할 필요 없이 남아 있는 자기 간섭(self-interference)을 고려하기 위해, 적어도 몇몇 실시형태에서, 최소 평균 제곱 오차(minimum mean square error; MMSE) 원 탭 등화기(one-tap equalizer)는 자기 간섭 전력도 또한 고려하도록 튜닝될 수도 있다. 그 접근법은, 직교화된 가우시안 및 직사각형 펄스에 대한 다상(polyphase) 구현에 기초하여 OTFS 트랜스시버 아키텍쳐와 함께 그리고 지오메트리 기반의 통계적 Quadriga(쿼드리가) 채널 모델에 의해 생성되는 무선 채널에 대해 평가되었다. 결과는, 적절한 이동성 모드에서, 그러한 튜닝된 등화기를 사용하여 잠재적 OTFS 이득이 실제로 획득될 수 있다는 것을 나타낸다.
상이한 이중 분산 통신 채널은 별개의 지연-도플러 확산 및 다양성 특성을 제공한다. 그 중의 특정한 단일 분산 사례는, 간단한 주파수 또는 시분할 통신 스킴을 각각 산출하는 시간 또는 주파수 불변 채널이다. 그러나, 몇몇 높은 이동성 환경의 경우, 채널은 시간 및 주파수 도메인 둘 모두에서 분산적으로 된다. 특히, 차량 채널은 도메인 시간 및 주파수 둘 모두에서의 그들의 소산(dissipation)이 다를 수도 있다. 통신 링크에 따라, 별개의 확산 영역이 확장되는데:
Figure pat00001
여기서 B, L, ν및 τ는, 각각, 대역폭, 필터의 길이, 도플러, 및 지연 확산이다. 이중 분산 채널에 대처하기 위해, 송신기에서 사용되는 합성 펄스, 수신기에서 사용되는 분석 펄스, 및 그들의 시간-주파수 그리드는 U와 매치할 수도 있다. 따라서, 일반적인 방식은, 이중 분산 채널의 채널 산란 함수와 관련하여 가버 펄스의 그리드의 시간 및 주파수 확산(σt 및 σf)을 각각 수정하는 것인데
Figure pat00002
여기서
Figure pat00003
는 지연의 최대치와 채널의 도플러 분산 사이의 비율이다. 이 접근법은 펄스 및 그리드 매칭으로 지칭된다. 완벽한 펄스 및 그리드 매칭의 조건 (1)에 접근하기 위해, 본 개시는 별개의 이동성 모드를 제안하고 조사한다.
시나리오에 따라, 펄스 설계에서 추가적인 양태가 존재한다. 몇몇 접근법에서, 때때로 양직교 주파수 분할 멀티플렉싱(biorthogonal frequency division multiplexing; BFDM)으로 칭해지는 양직교성(bi-orthogonality)이 강제될 수도 있는데, 이것은 부가 백색 가우스 잡음(additive white Gaussian noise; AWGN) 채널에서 간섭 없는 통신을 가능하게 할 수도 있다. 그 다음, 본 개시의 몇몇 실시형태에서와 같이, AWGN 채널에 대한 신호 대 노이즈 비(SNR)를 최대화하기 위해 합성 및 분석 펄스를 동일하게 되도록 선택하는 것은, 심지어 상관되지 않은 노이즈 기여도(uncorrelated noise contribution)를 갖는 직교 신호를 산출한다.
본 개시는 [
Figure pat00004
: "The Large Time-Frequency Analysis Toolbox 2.0,"]를 사용하여 구현되는, 추가적인 TF 확산을 갖는 펄스 형상의 가버 시그널링의 고전적인 각도로부터 OTFS의 조사(investigation)를 제공할 수도 있다. 본 개시는 또한, 미국 특허 9,444,514에서와 같이 파일럿 기반의 채널 추정을 사용하여 쿼드리가 채널(S. Jaeckel et al.: "Quadriga: A 3-d multi-cell channel model with time evolution for enabling virtual eld trials")에 의해 생성되는 구체적인 지오메트리 기반의 시나리오에서 이중 분산 차량 채널에 대한 고려를 제공할 수도 있다.
실시형태는 별개의 펄스 및 그리드 매칭을 갖는 이동성 모드를 제공할 수도 있다. 더구나, 적어도 몇몇 실시형태는, 그리드 및 펄스 미스매치에 의해 영향을 받는 트위스트 컨볼루션의 불완전한 2D 디컨볼루션에 기인하는 등화기에 남아 있는 자기 간섭의 영향을 고려할 수도 있다.
하기에서는, OTFS 가버 시스템 모델 및 OTFS 트랜스시버 구조가 소개된다. 상기에서 이미 언급한 바와 같이, OTFS는, (와일리-하이젠베르그/가버 구조, 즉 시간-주파수 평면에서의 일반 그리드에 대한 시간-주파수 변환을 갖는) 펄스 형상의 멀티캐리어 송신과 SFFT를 사용한 추가적인 TF 확산의 조합이다.
하기에서는, 적어도 몇몇 실시형태에서 사용되는 바와 같은, 시간-주파수 그리드 및 펄스 성형(shaping)이 소개된다. 주파수 분해능은
Figure pat00005
로서 정의될 수도 있는데, 여기서 B는 전체 대역폭이고 M은 서브캐리어의 수이다. 시간 분해능은
Figure pat00006
로서 정의될 수도 있는데, D는 프레임 지속 기간이고 N은 심볼 수이다. 시간 주파수 그리드는 시간 및 주파수 축에서, 각각, T 및 F 기간을 가지고 샘플링될 수도 있으며, 다음과 같이
Figure pat00007
에 의해 생성될 수도 있다:
Figure pat00008
송신 가버 신호의 전체 지속 기간은 MF 헤르츠의 사용된 대역폭에서 N·T 초일 수도 있다. 총 지속 기간은 소위 시간 주파수 곱(TF)과 사용된 합성 및 분석 펄스의 차원에 또한 의존할 수도 있다는 것을 유의한다. 송신기에서의 그리고 수신기에서의 가버(다상) 필터 뱅크는, 신호의 합성을 위한 펄스(γ)와 분석을 위한 펄스(g)를 가지고 각각 구성될 수도 있다. TF 그리드에 대한 이들 펄스의 차원은 시간-주파수 국소화(time-frequency localization)로 지칭될 수도 있다. TF 곱의 경우, 세 가지 경우가 구분될 수도 있는데, 여기서 곱은 TF > 1, TF = 1, 및 TF < 1 - 때때로 시간-주파수 평면의 언더샘플링, 임계 샘플링, 및 오버샘플링으로 각각 표기됨 - 이다. 본 개시의 적어도 몇몇 양태에서, TF 곱은 TF = 1.25로서 선택되었다. 비분산식이며 노이즈가 없는 경우에 완벽한 재구성을 가능하게 하기 위해, 펄스(γ 및 g)는 양직교일(biorthogonal) 수도 있는데, 다음을 의미하며:
Figure pat00009
여기서 δ(0) = 1이고 그 밖에는 0이다. 여기서,
Figure pat00010
는 유한 에너지를 갖는 신호의 힐베르트 공간(Hilbert space)인
Figure pat00011
에 대한 내적(inner product)으로 사용될 수도 있다. 상관되지 않은 노이즈 기여도를 또한 달성하기 위해, 합성 및 분석 펄스가 동일하도록 선택될 수도 있어서, 직교 펄스(시간-주파수 변환에서 자신의 시간-주파수 변환에 직교함)로 나타날 수도 있다. 예비 프로토 타입 펄스가 주어지면, 직교화(인접 격자 상에 타이트한 가버 프레임을 구성함, 예를 들면, [P. Jung and G. Wunder, "WSSUS pulse design problem in multicarrier transmission")] 참조)를 수행하기 위해, 널리 공지된
Figure pat00012
트릭이 사용될 수도 있다. 그러나, 이중 분산 채널의 출력에서의 정확한 직교성은 파괴될 수도 있어서, 자기 간섭으로 나타날 수도 있다. 송신기 및 수신기에 대해 상이한 펄스를 선택하는 것에 의해, (예를 들면, 넓은 의미의 정적 산란(wide-sense stationary scattering; WSSUS) 모델에서 산란 기능에 의해 특성 묘사되는) 이중 분산 채널의 클래스에 대한 자기 간섭의 예상된 전력을 추가로 감소시키는 것이 가능할 수도 있다.
OTFS는 TF 확산(TF-Spreading) 및 역확산(De-Spreading)에 기초할 수도 있다. 지금까지, 트랜스시버 구조는, 펄스 형상의 OFDM, BFDM 또는 필터 뱅크 멀티캐리어(filter bank multicarrier; FBMC)와 같은, 임의의 펄스 형상의 멀티캐리어 스킴과 본질적으로 동일하다. OTFS의 별개의 피쳐는 확산이다. 모든 심볼
Figure pat00013
- 여기서
Figure pat00014
임 - 은, 선형 연산자(Fs)에 의해 추가로 표기되는 소위 SFFT(때로는 Zak 변환으로 또한 지칭됨)를 사용하여 사전 코딩될 수도 있다. 심플렉틱 푸리에 변환은, 지수 및 좌표 스와핑에서의 자신의 부호 스위칭에 의한 일반 2D 푸리에 변환과는 대조된다. 이것은, 별개의 지연-도플러 위치 (l, k) 상에서의 어레이를 시간-주파수 평면의 그리드 포인트 (m, n) 상에서의 어레이로 매핑하는 것에 의해 해석될 수도 있는데, 시간 시프트가 주파수에서의 진동으로 이어지고 주파수 시프트가 시간에서 시간 시프트를 야기하기 때문이다. 더욱 정확하게는, 송신기에서, 사전 코딩은
Figure pat00015
에 의해 행해질 수도 있는데,
Figure pat00016
이고:
Figure pat00017
인데, 여기서 xmn은 시간-주파수 그리드의 그리드 포인트 (m, n)에서 송신기에 의해 송신되는 값이고, Xlk는 지연-도플러 그리드의 그리드 포인트 (l, k)에서의 값이며, I는 시간-주파수 그리드 상에서의 그리고 지연-도플러 그리드 상에서의 그리드 포인트(이들은 동일한 차원을 가질 수도 있음)의 세트이다. 채널 추정 및 등화(equalization)가 하기에서 더욱 상세하게 논의되기 때문에, 등화 이후 시간-주파수 평면에서의 심볼
Figure pat00018
는 SFFT를 통해
Figure pat00019
로서 다시 역확산된다는 것이 여기서 간단히 언급되는데:
Figure pat00020
여기서
Figure pat00021
은 시간-주파수 그리드의 그리드 포인트 (m, n)에서 수신되는 값이고,
Figure pat00022
는 SFFT 이후(역확산 이후) 지연-도플러 그리드의 그리드 포인트 (l, k)에서의 값이다.
하기에서는, OTFS 프레임의 예시적인 구조가 도시된다. 몇몇 실시형태에서, 파일럿 기반의 채널 추정이 사용되는데, 여기서 파일럿은 미국 특허 9,444,514에서 사용되는 바와 같이 지연-도플러(delay-Doppler; DD) 도메인에서 삽입된다. 파일럿은 동일한 프레임에서 데이터와 동시에 송신기에 의해 전송될 수도 있으며, 그것의 설계에 기인하여, 채널은 DD 도메인의 수신기에서 쉽게 검출될 수 있다. 도 1은 DD 도메인에서 파일럿(110), 가드(120), 및 데이터 심볼(130)을 갖는 예시적인 OTFS 프레임을 도시한다. 점선의 프레임(140) 내부의 심볼은 수신기에서 채널 추정을 위해 사용될 수도 있다. 상세하게는, DD 도메인에 배치될 심볼은 삼중일 수도 있다, 즉, (일반적으로 특정한 변조 알파벳으로부터 유래하는) 데이터 심볼(130)은 세트 D⊂I(D는 데이터 심볼의 세트)에 의해 인덱싱되는 위치 상에 배치되고, 채널 추정을 위해 사용되는 위치는, 단일의 파일럿 심볼을 포함할 수도 있는 세트 P⊂I(P는 파일럿(110) 및 가드 심볼(120)을 포함하는 세트임)에 의해 정의되되,
Figure pat00023
이고(심볼은 데이터 심볼 또는 파일럿/가드 심볼 중 어느 하나로서 사용됨), 다른 위치는 사용되지 않는다(가드 심볼로서 간주될 수 있음). 그러므로, 그것은 다음과 같이 설정될 수도 있고:
Figure pat00024
임의의 위치 [l = τ,k = 2ν]는 제로가 아닌 파일럿 심볼에 대해 사용될 수도 있다. W 및 Q는 예상된 지연 및 도플러 시프트와 관련하여 각각 정의될 수도 있다는 것을 유의한다. 하기에서, Q 및 W는, 가드 심볼의 수를 각각의 OTFS 모드에 대한 적절한 차원으로 감소시키려고 하는 것이 아니라, Q·W의 일정한 곱, 즉 448 개의 심볼을 가지도록 선택되었다. 그러나, 다른 구성도 실현 가능하다.
제로가 아닌 파일럿
Figure pat00025
는 (도 1에서 도시되는 바와 같이) k = 1 및 l = 1에서 설정될 수도 있는데, Pp의 정규화된 전력 = 2Q4W이고, P일 수도 있는 모든 다른 심볼은 다음의 식이 되도록 하는 제로 값의 가드 심볼이다
Figure pat00026
따라서, 요약하면, TF 도메인에서의 OTFS 프레임은 파일럿 및 데이터 심볼의 중첩에 의해 주어질 수도 있다:
Figure pat00027
시간-주파수 평면에서의 OTFS 프레임은, 그 다음, 송신 신호(s(t))를 합성하기 위해 사용될 수도 있다. 이것은, 예를 들면, 송신 펄스(γ)를 가지고 구성되는 가버 합성 필터 뱅크를 사용하여 구현될 수도 있다. 이것은 공식적으로 다음과 같이 작성될 수 있다:
Figure pat00028
이중 분산 채널의 경우, 노이즈가 없는 시간 연속적인 채널 출력은, 입력 신호(s(t))의 시간-주파수 변환의 미지의 선형 조합으로 구성될 수도 있다(또는 그에 기초할 수도 있다). 이것을 공식적으로 작성하는 한 가지 방식은, 이 연산을 시간에 따라 변하는 컨볼루션의 관점에서 표현하는 것인데:
Figure pat00029
여기서 r(t)는 수신된 신호이고, p 번째의 별개의 전파 경로는 지연(τp)(p = 1 ...pmax)을 갖는다. 인덱스 세트 A는
Figure pat00030
로서 정의될 수도 있다. hp(t)(전파 경로 및 시간 의존적 채널)의 시간에 따라 변하는 거동은 다음에 의해 주어질 수도 있는데:
Figure pat00031
여기서,
Figure pat00032
는 별개의 지연-도플러(DD) 확산 함수로서 이해될 수 있다(예를 들면, [P. Bello, "Characterization of randomly time-variant linear channels"] 참조). 특히, 이 단순화된 모델은, 각각의 경로가, 어쩌면 상이한 계수를 갖는 것을 제외하면, 동일한 범위의 주파수 시프트
Figure pat00033
를 갖는다는 것을 암시한다. 많은 경우에, 시간-주파수 시프트
Figure pat00034
의 세트가 일반적으로 사이즈
Figure pat00035
의 박스
Figure pat00036
내에 있다는 것이 가정될 수도 있는데, 이것은 언더스프레드(underspread) 가정으로서 또한 알려져 있다. 따라서, 모든 것을 종합하면, 다음을 산출한다:
Figure pat00037
수신된 신호는 하향 변환되어 분석 필터 뱅크(예를 들면, 가버 분석 필터 뱅크)로 전달될 수도 있다. 그러면, 가버 분석 필터 뱅크(설명을 위해, 여기서는 노이즈가 없는 사례가 논의됨) 시간-주파수 슬롯
Figure pat00038
의 출력은 다음과 같은데:
Figure pat00039
여기서,
Figure pat00040
은 (등화 이전의) 시간-주파수 그리드의 그리드 포인트 (m, n)에서 수신되는 값이다.
적어도 몇몇 실시형태는, 상기에서 제시되는 프레임워크 및 수학식에 기초할 수도 있다. 특히, 적어도 몇몇 실시형태는 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 OTFS 기반의 통신에 관련될 수도 있다. 이 통신은 시간-주파수 평면에서 그리고 지연-도플러 평면에서의 그리드의 차원을 정의하는 복수의 통신 모드("이동성 모드"로 또한 표기됨) 중 하나에 기초할 수도 있다.
도 2a는 무선 통신 디바이스(200)에 대한 장치(20)의 실시형태의 블록도를 도시한다. 도 2a는 또한, 장치(20)를 포함하는 무선 통신 디바이스(200)를 도시한다. 도 2b는 무선 통신 디바이스(200)(장치(20)를 포함함) 및 추가적인 무선 통신 디바이스(200a)(대응하는 장치(20)를 포함함)를 포함하는 시스템의 실시형태의 블록도를 도시한다. 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스는 (예를 들면, 대응하는 장치(20)를 통해) 서로 통신하도록 구성될 수도 있다.
장치(20)는 무선 송신을 송신 및 수신하기 위한 트랜스시버 모듈(22)을 포함한다. 장치(20)는 트랜스시버 모듈(22)에 커플링되는 프로세싱 모듈(24)을 포함한다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 트랜스시버 모듈(22)을 제어하도록 구성된다. 일반적으로, 프로세싱 모듈(24)은 트랜스시버 모듈을 통해 송신될 데이터 프레임을 생성하도록, 그리고 트랜스시버 모듈을 통해 수신되는 데이터 프레임을 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 이들 데이터 프레임은 무선 통신 디바이스(200)와 추가적인 무선 통신 디바이스(200a) 사이의 통신을 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 프로세싱 모듈은 트랜스시버 모듈(22)을 통해 추가적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성될 수도 있다. 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신은 무선 통신 디바이스(200)와 추가적인 무선 통신 디바이스(200a) 사이의 데이터 프레임의 송신에 기초한다. 각각의 데이터 프레임은 시간 차원 분해능 및 주파수 차원 분해능을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초한다. 프로세싱 모듈은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하도록 구성된다. 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행된다. 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항(term)을 포함한다. 프로세싱 모듈(24)은 무선 통신 디바이스와 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 통신 모드는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드의 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의한다.
도 2c 및 도 2d는 무선 통신 디바이스(200)에 대한 대응하는 방법의 실시형태의 플로우차트를 도시한다. 도 2a 및 도 2b의 장치 및 무선 통신 디바이스와 관련하여 설명되는 피쳐는, 예를 들면, 방법의 방법 단계로서 도 2c 및/또는 도 2d의 방법에도 마찬가지로 적용될 수도 있다. 방법은 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신(210)을 포함한다. 방법은 무선 통신 디바이스와 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하는 것(220)을 포함할 수도 있다. 방법은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하는 것(260)을 포함한다. 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행되는데, 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 포함한다.
이하의 설명은 도 2a 및/또는 도 2b의 장치 및 무선 통신 디바이스, 및 도 2c 및/또는 2d의 방법 양자에 관한 것이다.
본 개시의 실시형태는 무선 통신 디바이스에 그리고 그러한 무선 통신 디바이스의 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 이하에서는, 서로 통신하는 두 개의 무선 통신 디바이스가 가정될 수도 있다. 이 통신은 일반적으로, (무선) 채널을 통해 두 개의 무선 통신 디바이스 사이에서 교환되는 무선 송신을 사용하여 수행된다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 채널은 이중 분산 채널인 것으로 가정될 수도 있다. 이 통신은 점점 더 작은 단위로 세분화될 수도 있다. 일반적으로, 무선 통신에서, 프레임 또는 데이터 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 또는 나타내는 일관성 있는 단위인 것으로 간주된다. 예를 들면, 프레임은 하나의 또는 복수의 시간 슬롯을 포함하는(또는 그들로 구성되는) 순환적으로 반복되는 데이터 블록으로서 정의될 수도 있다. 이들 시간 슬롯에서, 데이터는 복수의 상이한 캐리어 주파수를 통해 송신될 수도 있다. 예를 들면, 실시형태에서, 각각의 프레임은 복수의 캐리어 주파수를 통해 송신되는 복수의 시간 슬롯을 포함한다. 상응하여, 데이터 프레임은 시간 주파수 평면에서 송신되는 것으로 간주될 수도 있는데, 여기서 시간 슬롯은 시간-주파수 평면의 시간 차원에 걸쳐 있고, 캐리어 주파수는 시간-주파수 평면의 주파수 차원에 걸쳐 있다. 이 시간-주파수 평면은 시간 차원과 주파수 차원을 통해 걸쳐 있는 (논리적) 그리드를 모델링하기 위해 사용될 수 있다. 이것은, 데이터 프레임의 송신 동안, 시간 슬롯 및 캐리어 주파수에 매핑되는 논리적 구성물이다. 일반적으로, 시간-주파수 평면에서의 이 그리드는, 데이터 프레임을 송신하기 위해 사용되고 있는 대역폭 범위에 의해, 그리고 프레임을 송신하기 위해 사용되는 시간(시간은 하나의 또는 복수의 시간 슬롯으로 세분화됨)에 의해 범위가 정해진다. 따라서, 실시형태에서, 각각의 데이터 프레임은, 시간 차원 분해능 및 주파수 차원 분해능을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초한다.
적어도 몇몇 실시형태에서, 데이터 프레임은, 예를 들면, 상기에서 제시된 속성을 갖는 직교 시간-주파수 확산(Orthogonal Time-Frequency Spreading; OTFS) 데이터 프레임이다. 예를 들면, 각각의 데이터 프레임(또는 데이터 프레임의 서브세트)은 도 1에 도시되는 프레임 구조에 기초할 수도 있다. 이 경우, 시간과 주파수 단위로 송신되는 데이터 프레임은 지연-도플러 표현과는 상이한 데이터 표현으로부터 유도된다. 지연-도플러 표현에서, 신호는 지연-도플러 평면에서 표현된다. 지연-도플러 표현은 시간-주파수 표현을 획득하기 위해 소위 (역) 심플렉틱 유한 푸리에 변환(SFFT)을 사용하여 변환될 수 있다. 따라서, 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도될 수도 있다. 예를 들면, 이차원 시간-주파수 그리드는 역 SFFT를 사용하여 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도될 수도 있다. 그리드를 시간-주파수 평면으로부터 지연-도플러 평면으로 변환하기 위해, SFFT가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈에 의한 신호 프로세싱 동안, 지연-도플러 평면 및 시간-주파수 평면에서의 그리드는 이차원 매트릭스를 사용하여 표현될 수도 있는데, 매트릭스의 각각의 엘리먼트는 대응하는 그리드의 엘리먼트를 나타낸다. 각각의 그리드를 표현하는 매트릭스에 대해, 대응하는 동작, 예를 들면, SFFT 및 역 SFFT가 수행될 수도 있다.
일반적으로, 프로세싱 모듈은 트랜스시버 모듈(22)을 통해 데이터 프레임을 수신 및/또는 송신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 예를 들면, 트랜스시버 모듈(22)과 같은 무선 통신 디바이스의 트랜스시버 모듈을 통해, 데이터 프레임을 송신 및/또는 수신하는 것을 포함할 수도 있다. 따라서, 프로세싱 모듈은 송신될 데이터 프레임을 생성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은, 각각의 데이터 심볼에 대해, 국소화된 펄스(localized pulse)를 생성하는 것에 의해 복수의 데이터 심볼로부터 통신을 위한 데이터 프레임을 생성하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 각각의 데이터 심볼에 대해, 국소화된 펄스를 생성하는 것(272)에 의해 복수의 데이터 심볼로부터 통신을 위한 데이터 프레임을 생성하는 것(270)을 포함할 수도 있다. 이 국소화된 펄스는 데이터 심볼을 나타낼 수도 있다. 예를 들면, 국소화된 펄스 내에서 데이터 심볼을 표현하기 위해 직교 진폭 변조가 사용될 수도 있다. 다양한 실시형태에서, 국소화된 펄스는 준 주기적 함수, 즉 곱셈 단계(multiplicative phase)까지 주기적인 함수를 사용하여 생성될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 또한, 데이터 프레임을 생성하기 위해, 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 포인트 상에 국소화된 펄스를 배치하도록 추가로 구성될 수도 있다. 다시 말하면, 데이터 프레임을 생성하기 위해, 방법은 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 포인트에 국소화된 펄스를 배치하는 것(274)을 포함할 수도 있다. 다시, 이것은 예시적인 표현에 불과하다. 프로세싱 모듈 내에서, 그리드의 각각의 포인트는 지연-도플러 표현을 위한 매트릭스의 엘리먼트에 의해 표현될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 또한, 데이터 프레임을 생성하기 위해, 역 심플렉틱 푸리에 변환을 사용하여 지연-도플러 평면 상의 복수의 국소화된 펄스를 시간-주파수 평면 상으로 변환하도록 구성될 수도 있다. 다시 말하면, 데이터 프레임을 생성하기 위해, 방법은 역 심플렉틱 푸리에 변환을 사용하여 지연-도플러 평면 상의 복수의 국소화된 펄스를 시간-주파수 평면 상으로 변환하는 것(276)을 포함할 수도 있다. 다시, 이 동작은, 시간-주파수 평면에서의 그리드를 표현하는 매트릭스를 획득하기 위해, 지연-도플러 평면에서의 그리드를 표현하는 매트릭스의 엘리먼트에 대해 수행될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 또한, 생성된 데이터 프레임을 트랜스시버 모듈(22)을 통해 (추가적인 무선 통신 디바이스로) 송신하도록 구성될 수도 있다. 다시 말하면, 방법은 (무선 통신 디바이스의 트랜스시버 모듈을 통해) 생성된 데이터 프레임을 송신하는 것(278)을 포함할 수도 있다. 이것은 멀티캐리어 심볼의 시퀀스를 사용하여 행해질 수도 있다.
상응하여, 프로세싱 모듈은 수신된 데이터 프레임을 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 트랜스시버 모듈(22)을 통해 데이터 프레임을 수신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 데이터 프레임을 수신하는 것(240)을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈은 (예를 들면, 시간-주파수 평면에서의 그리드를 표현하는 매트릭스에 대해 SFFT를 사용하여) 데이터 프레임을 시간-주파수 평면으로부터 지연-도플러 평면으로 변환하도록 구성될 수도 있다. 방법은 데이터 프레임을 시간-주파수 평면으로부터 지연-도플러 평면으로 변환하는 것(248)을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈은 지연-도플러 평면 내의 이차원 평면의 포인트에서 복수의 국소화된 펄스를 복조하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 지연-도플러 평면 내의 이차원 평면의 포인트에서 복수의 국소화된 펄스를 복조하는 것(249)을 포함할 수도 있다. 복수의 국소화된 펄스는 수신된 데이터 프레임을 사용하여 송신된 복수의 데이터 심볼을 나타낼 수도 있다.
일반적으로, 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스 둘 모두는 임의의 타입의 무선 통신 디바이스, 예를 들면, 스마트폰, 웨어러블, 모바일 센서 또는 차량의 무선 통신 디바이스와 같은 이동 통신 디바이스, 또는 기지국 또는 도로변 스테이션(차량 컨텍스트에서 사용되는 경우)과 같은 고정식 무선 통신 디바이스일 수도 있다. 따라서, 무선 통신 디바이스 및/또는 무선 통신 디바이스는 모바일 무선 통신 디바이스, 차량 무선 통신 디바이스, 고정식 무선 통신 디바이스 및 기지국 중 하나일 수도 있다. 예를 들면, 무선 통신 디바이스는 (예를 들면, 도로를 따라 운전하는 차량의) 차량 무선 통신 디바이스일 수도 있고, 추가적인 무선 통신 디바이스는 고정식 무선 통신 디바이스, 예컨대 도로의 가장자리에 배치되는 노변 유닛(roadside unit) 또는 (차량) 이동 통신 시스템의 기지국일 수도 있다. 따라서, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신은 차량 통신 프로토콜을 통한 통신일 수도 있다. 그러나, 더욱 일반적으로 말하면, 실시형태는, 복수의 시간 슬롯 및 복수의 서브캐리어를 포함하는 프레임을 지원하는 임의의 종류의 이동 통신 시스템과 함께 사용될 수도 있다. 따라서, 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스는, 예를 들면, 삼세대 파트너쉽 프로젝트(Third Generation Partnership Project; 3GPP) 표준의 이동 통신 네트워크 중 하나일 수도 있는 이동 통신 시스템을 통해 통신할 수도 있다. 이동 또는 무선 통신 시스템은, 예를 들면, 5 세대 시스템(5G), 롱텀 에볼루션(Long-Term Evolution; LTE), 또는 LTE 어드밴스드(LTE-A) 기반의 이동 통신 시스템에 대응할 수도 있다. 다시 말하면, 데이터 프레임은 이동 통신 시스템의 데이터 프레임일 수도 있다.
상기에서 제시되는 바와 같이, (시간 주파수 평면 내의 및 지연-도플러 평면 내의) 그리드는 신호를 나타내기 위해 사용된다. OTFS에서, 계산적으로 실현 가능한 등화기는 미스매치된 시간-주파수 그리드로부터 문제를 겪을 수도 있다. 패리티는 채널의 지연 및 도플러 확산과의 가버 합성 및 분석 펄스의 완벽한 그리드 매칭을 가지고 달성될 수도 있다. 그러나, 이것은 유저의 다양한 이동성, 및 상응하여 변하는 채널에 기인하여 실제로는 달성될 수 없을 수도 있다. 이것은 성능 저하(더 높은 에러율)로 이어질 수도 있다. OTFS에서, 상이한 채널 조건 및 적절한 그리드 매칭은 연구되지 않았다. 그러한 OTFS 시스템이 구현되는 경우, 성능 저하가 관찰될 수도 있고, 예상된 성능이 달성되지 않을 수도 있다. 많은 경우에, 지금까지는 OTFS에 관련되는 출판물에서 완벽한 그리드 매칭이 가정되기 때문에, 이것은 그리드의 미스매치에 의해 발생될 수도 있다. 불행히도, 그리드 미스매치는, 나중에 도 3a 내지 도 4d에 도시되는 바와 같이, OTFS 시스템에 대한 상당한 성능 저하를 초래할 수도 있다. 따라서, 실시형태는 상이한 이중 분산 통신 링크(즉, 채널)에 대해 별개의 그리드 매칭을 갖는 이동성 모드(즉, 통신 모드)를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 통신 모드는 높은 도플러 및 더 적은 지연 분해능 또는 높은 지연 및 더 적은 도플러 분해능을 제공할 수도 있거나 또는 도메인 둘 모두에서의 동일한 분해능 및 추가적인 컨스털레이션(constellation)을 제공할 수도 있다.
실시형태에서, 프로세싱 모듈(24)은 무선 통신 디바이스와 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하도록 구성된다. 일반적으로, 통신 모드의 선택은 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 사용되는 채널과 매치하는 시간-주파수 평면에서의 그리드에 대한 시간 분해능 및 주파수 분해능을 선택하는 것과 유사하게 보일 수도 있다. 예를 들면, 상이한 시나리오에서, 채널을 통해 송신되는 신호는 상이한 양의 지연 확산 및 도플러 확산을 경험할 수도 있다. 그러한 상이한 채널을 고려하기 위해, 채널의 각각의 속성이 고려되도록 그리드가 선택될 수도 있다. 더 낮은 상대 속도의 경우, 더 높은 지연이 발생하는 경우 주파수 도메인에서 더 높은 분해능이 필요로 될 수도 있고, 시간 도메인에서 더 적은 분해능이 소망될 수도 있다. 예를 들면, 더 높은 상대 속도에서, (더 높은 도플러 확산을 허용하기 위해서는) 시간 차원에서 더 높은 분해능(즉, 더 많은 포인트)를 갖는 그리드가 유리할 수도 있고, 반면 더 낮은 상대 속도에서, 주파수 차원에서 더 높은 분해능(즉, 더 많은 포인트)을 갖는 그리드가 유리할 수도 있다.
일반적으로, 각각의 통신에 대해 "그" 완벽한 그리드를 선택할 수도 있다. 그러나 실제로는, 무선 통신 디바이스의 구현 복잡성을 감소시키기 위해, 그리드 구성(또는 통신 모드)의 수를 제한하는 것이 더욱 유용할 수도 있다. 따라서, 복수의 통신 모드는 미리 정의된 세트의 통신 모드(즉, 고정된 수의 통신 모드를 가짐)일 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신 모드는 통신을 위해 사용되고 있는 이동 통신 시스템에 의해 미리 정의될 수도 있다. 예를 들면, 복수의 또는 미리 정의된 세트의 통신 모드는 적어도 세 개, 또는 적어도 다섯 개, 적어도 일곱 개의 상이한 통신 노드를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 또는 미리 정의된 세트의 통신 모드는 최대 16 개, 또는 최대 8 개, 최대 5 개 또는 최대 세 개의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신 모드 중의 통신 모드는 식별자를 사용하여 식별될 수도 있는데, 식별자는 통신을 위해 선택될 통신 모드를 협상하기 위해 무선 통신 디바이스 사이에서 송신될 수도 있다.
통신 모드는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드의 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의한다. 다시 말하면, 통신 모드는 시간-주파수 평면에서 이차원 그리드의 시간 차원을 따르는 포인트의 수(N) 및 시간-주파수 평면에서 이차원 그리드의 주파수 차원을 따르는 포인트의 수(M)를 정의할 수도 있다. 따라서, 시간 차원 분해능은 시간-주파수 평면에서 이차원 그리드의 시간 차원을 따르는 포인트의 수(N)를 정의할 수도 있다. 주파수 차원 분해능은 시간-주파수 평면에서 이차원 그리드의 주파수 차원을 따르는 포인트의 수(M)를 정의할 수도 있다. 이들은 지연-도플러 평면에서의 그리드에 대해 사용되는 것과 동일한 차원일 수도 있다. 예를 들면, M은 지연-도플러 평면에서 이차원 그리드의 지연 차원을 따르는 포인트의 수일 수도 있고, N은 지연-도플러 평면에서 이차원 그리드의 도플러 차원을 따르는 포인트의 수일 수도 있다 예를 들면, 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드 및/또는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드는 M×N 개의 포인트를 가질 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 상이한 통신 모드의 수를 제한하는 제약이 있을 수도 있다. 예를 들면, N과 M 둘 모두는 2의 거듭제곱일 수도 있다. 추가적으로, N과 M의 곱은 모든 통신 모드에서 동일할 수도 있다. 다시 말하면, 시간-주파수 평면에서 이차원 그리드의 시간 차원을 따르는 포인트 수와 주파수 차원을 따르는 포인트 수의 곱은 복수의 통신 모드 중의 통신 모드에 대해 동일할 수도 있다.
적어도 몇몇 실시형태에서, 복수의(또는 미리 정의된 세트)의 통신 모드는 광범위한 통신 노드에 대해 적절한 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 그러한 통신 모드는, 예를 들면, 무선 통신 디바이스 사이의 통신이 확립될 때 초기에 사용될 수도 있는 디폴트 통신 모드로서 사용될 수도 있다. 일반적으로, 그러한 통신 모드는 동일한 정도의 크기(same order of magnitude) 내에 있는 N 및 M의 값에 대해 발견될 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신 모드는, M ≤ N이고 4M ≥ N이거나 또는 M ≥ N이고 M ≤ 4N인 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 특히, 복수의 통신 모드는, M = N(즉, 시간 및 주파수 차원을 따르는 동일한 수의 포인트)인 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 그러한 통신 모드는 디폴트 통신 모드로서 사용될 수도 있다.
다른 통신 모드는 M > N 또는 M < N 중 어느 하나를 충족할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신 모드는, M > N인 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신 모드는, M ≥ 4N인 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드, M ≥ 16N인 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드, 및/또는 M ≥ 256N인 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 그러한 통신 모드는 낮은 상대 속도를 갖는 시나리오에서 사용될 수도 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 복수의 통신 모드는, M < N인 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신 모드는, 4M ≤ N인 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드, 16M ≤ N인 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드, 및/또는 256M ≤ N인 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 적어도 하나의 통신 모드를 포함할 수도 있다. 그러한 통신 모드는 더 높은 상대적인 속도를 갖는 시나리오에서 사용될 수도 있다.
그리드의 차원에 더하여, (예를 들면, 지연-도플러 평면에서 복수의 심볼을 변조할 때) 통신 모드는 또한 사용될 펄스 형상을 정의할 수도 있다. 다시 말하면, 통신 모드는 통신을 위해 사용할 펄스 형상을 정의할 수도 있다. 예를 들면, 펄스 형상은 가우시안 펄스, 직사각형 펄스, 및 다른 펄스 형태 중 하나일 수도 있다.
일반적으로, 예를 들면, 무선 통신 디바이스 사이의 채널에 더 잘 적합하는 통신 모드를 선택하기 위해, 통신 모드는 통신 동안 적어도 두 번 - 초기에, 즉, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 (통신 세션의) 최초 무선 송신을 위해, 그리고 통신(세션) 동안 - 선택될 수도 있다. 무선 채널 조건에 따라 상이한 시간-주파수 그리드를 사용하는 경우, 몇몇 그리드는 채널과 양호하게 매치하고 다른 것은 그렇게 많이 매치하지는 않는다. 사실, 잘못된 그리드가 선택되는 경우, 성능 및 그러므로 비트 에러율(BER)이 급격히 증가할 수도 있다. 이것은, 예를 들면, 제어 채널 및 송신기와 수신기 사이의 몇몇 협상 단계에 관해서는 몇몇 경우에 허용되지 않을 수도 있다.
따라서, 프로세싱 모듈은 통신을 위한 통신 모드를 초기에 선택하도록, 즉, 무선 통신 디바이스 사이에서 교환되고 있는 제1 데이터 프레임에 대해 사용할 통신을 선택하도록 구성될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드 중 디폴트 통신 모드를 초기에 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드 중 디폴트 통신 모드를 초기에 선택하는 것(222)을 포함할 수도 있다.
다양한 실시형태에서, 디폴트 통신 모드(또는 "안전한" 통신 모드)가 초기에 선택될 수도 있다. 예를 들면, 안전 모드는, 거의 모든 환경에서 사용될 수도 있는, 평균 성능을 갖는 그리드 스케일링 모드(시간-주파수 그리드)일 수도 있다. 그러한 안전 모드는 동일한 시간-주파수 분해능을 가지고 선택될 수도 있다. 일반적으로, 복수의 또는 미리 정의된 세트의 통신 모드는 단일의(또는 낮은 수의, 예컨대 세 개의) 디폴트 통신 모드를 포함할 수도 있다. 이 통신 모드는 다양한 시나리오에서 작동하는 통신 모드일 수도 있다. 예를 들면, 디폴트 통신 모드는, 적절한 성능을 제공하기 위해 특정한 채널 속성을 요구하지 않는다는 의미에서, "강건한" 통신 모드일 수도 있다. 다시 말하면, 디폴트 통신 모드는, 복수의 상이한 지연 확산 및 도플러 확산 시나리오에서 강건한 그리드 매칭을 제공하는 통신 모드일 수도 있다.
그러한 디폴트 통신 모드는, 예를 들면, 동일한 정도의 크기인 M 및 N의 값을 가질 수도 있다. 예를 들면, 디폴트 통신 모드는, M ≤ N이고 4M ≥ N이거나 또는 M ≥ N이고 M ≤ 4N인, 예를 들면, M = N인 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의할 수도 있다. M 및 N은 또한 M 및 N의 더 낮은 그리고 더 높은 값을 갖는 다른 통신 모드가 있도록 선택될 수도 있다. 다시 말하면, 디폴트 통신 모드는, 시간 차원을 따르는 포인트의 수(N)가 시간 차원을 따르는 포인트의 최소 수(Nmin)보다 더 크고 포인트의 최대 수(Nmax)보다 더 작은, 그리고 주파수 차원을 따르는 포인트의 수(M)가 주파수 차원을 따르는 포인트의 최소 수(Mmin)보다 더 크고 포인트의 최대 수(Mmax)보다 더 작은 주파수 차원 분해능과 시간 차원 분해능의 조합을 정의할 수도 있다. 시간 또는 주파수 차원을 따르는 포인트의 최소 수 및 포인트 최대 수는 복수의 통신 모드 중 다른 통신 모드에 의해 정의될 수도 있다, 즉, Nmax는 복수의 통신 모드 중에서 N의 가장 높은 값일 수도 있고, Nmin은 복수의 통신 모드 중에서 N의 가장 낮은 수일 수도 있다. 따라서, Mmax는 복수의 통신 모드 중에서 M의 가장 높은 값일 수도 있고, Mmin은 복수의 통신 모드 중에서 M의 가장 낮은 수일 수도 있다.
대안적으로, 시행 착오(trial-and-error) 전략이 활용될 수도 있다. 그리드 스케일링이 정적이지 않고 무선 조건에 따라 변경되는 경우 송신기에 의해 어떤 그리드 스케일링이 사용되었는지를 수신기는 어떻게 아는가? 수신기는 송신기가 사용했던 것과 동일한 그리드를 매칭 필터(matched filter)에서 사용할 수도 있다(사용하는 것을 필요로 할 수도 있다). 다른 시스템에서는, 정적 그리드가 사용될 수도 있다. 그러나, 실시형태에서, 복수의 통신 모드가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 복수의 통신은 (적어도) 세 개의 상이한 그리드를 포함할 수도 있다. 높은 도플러 및 낮은 지연 분해능을 갖는 제1 그리드, 낮은 도플러 및 높은 지연 분해능을 갖는 제2 그리드, 동일한 지연 도플러 분해능을 갖는 제3 그리드. 송신기는 수신기에서 사용되는 이들 그리드 중(예를 들면, 세 개의 그리드 중) 하나를 사용할 수도 있다(사용하는 것을 필요로 할 수도 있다). 실시형태에서, 수신기는 매칭 필터에 대해 여러 가지 그리드를 사용할 수도 있고 최저 BER로 이어지는 그리드를 선택할 수도 있다.
예를 들면, 무선 통신 디바이스로부터 (제1) 데이터 프레임을 수신하는 경우, 프로세싱 모듈은, 어떤 통신 모드가 선택되었는지를 알아내기 위해, 두 개 이상의 통신 모드(예를 들면, 세 개의 통신 모드, 병렬로 사용될 수 있는 필터 뱅크의 수에 의존함)에 기초하는 매칭 필터를 사용하여 수신된 데이터 프레임을 프로세싱할 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 트랜스시버 모듈(22)을 통해 추가적인 무선 통신 디바이스로부터 데이터 프레임을 수신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 추가적인 무선 통신 디바이스로부터 데이터 프레임을 수신하는 것(240)을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은 복수의 통신 모드 중 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터를 사용하여 수신된 데이터 프레임을 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 대응하는 방법은 복수의 통신 모드 중 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터를 사용하여 수신된 데이터 프레임을 프로세싱하는 것(242)을 포함할 수도 있다. 프로세싱은, 예를 들면, 동시에 두 개, 세 개 또는 그 이상의 통신 모드를 신속하게 평가하기 위해, 병렬로 수행될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터를 사용하여 수신된 데이터 프레임을 병렬로 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 수신된 데이터 프레임은 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터를 사용하여 병렬로 프로세싱될 수도 있다(242). 이를 위해, 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터에 기초하는 복수의 필터 뱅크가 사용될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은, 수신된 데이터 프레임을 프로세싱하기 위해 복수의 통신 모드 중 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 복수의 필터 뱅크를 사용하도록 구성될 수도 있다. 방법은 수신된 데이터 프레임을 프로세싱(242)하기 위해 복수의 통신 모드 중 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 복수의 필터 뱅크를 사용하는 것(246)을 포함할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제1(또는 두 개 이상의 제1) 통신 모드(들)에 기초하는 매칭 필터가 제1 시간 단계에서 사용되고, 제2(또는 두 개 이상의 제2) 통신 모드(들)에 기초하는 매칭 필터가 제1 시간 단계에서 사용되는 다중 단계 프로시져가 사용될 수도 있는데, 제1 및 제2 통신 모드(들)는 상이하다. 이 경우, 후속하여, 올바른 통신 모드가 선택될 때까지 다수의 상이한 통신 모드를 시도될 수도 있다.
통신 모드의 선택은 프로세싱의 결과에 기초할 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱의 결과는, 두 개 이상의 상이한 통신 모드에 기초하는 매칭 필터에 기초하여 데이터 프레임이 복조된 이후 달성되는 비트 에러율일 수도 있다. 통신 모드 중 하나의 매칭 필터가 낮은 비트 에러율을 산출하는 경우, 각각의 통신 모드가 선택될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터의 사용으로부터 유래하는 비트 에러율을 결정하도록 구성될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 (예를 들면, 최저 비트 에러율을 산출하는 통신 모드를 선택하는 것에 의해) 결정된 비트 에러율에 기초하여 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 두 개 이상의 통신 모드에 기초하는 매칭 필터의 사용으로부터 유래하는 비트 에러율을 결정하는 것(244)을 포함할 수도 있다. 방법은 결정된 비트 에러율에 기초하여 통신 모드를 선택하는 것(220)을 포함할 수도 있다.
통신이 개시된 이후, (미래의) 통신에 대해 사용될 통신 모드는 변경될 수도 있다. 다시 말하면, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이에서 송신되는 복수의 데이터 프레임을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은, 예를 들면, 복수의 통신 모드로부터 상이한(즉, 초기에 또는 이전에 선택된 통신 모드와는 상이한) 통신 모드를 선택하는 것에 의해, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신 동안 통신 모드를 변경하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 예를 들면, 복수의 통신 모드로부터 상이한 통신 모드를 선택하는 것(226)에 의해, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신 동안 통신 모드를 변경하는 것(224)을 포함할 수도 있다.
다양한 실시형태에서, 통신을 위해 선택되는 통신은, 예를 들면, 통신을 개시할 때, 또는 통신 동안 통신 모드가 변경될 때, 하나 이상의 선택 기준("이동성 모드 선택" 으로 또한 지칭됨)에 기초하여 선택될 수도 있다. 그러나, 성능 저하를 방지하기 위해, 송신기는 적절한 그리드 스케일을 어떻게 찾는가? 종래의 OTFS 시스템에서, 그리드는 일정하며 표준에서 정의되어 있다. 다른 한편으로, 실시형태에서, 프로세싱 모듈은 확산 함수를 그러므로 무선 채널의 특성(지연, 도플러)을 추정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 통신 모드를 선택하기 위한 기준 중 하나는, 통신을 위해 사용되는 채널의 확산 함수(즉, 지연 확산 및/또는 도플러 확산)일 수도 있다. 확산 함수는, 결국에는, 적절한 통신 모드를 선택하기 위해 사용될 수도 있다.
따라서, 프로세싱 모듈(24)은 복수의 통신 모드의 추정된 자기 간섭에 기초하여 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로 자기 간섭은 신호 자체에 의해, 예를 들면, 다중 경로 전파에 의해 야기되는 지연에 기인하여 또는 도플러 효과에 기인하여 발생하는 주파수 시프트에 기인하여 야기되는 간섭이다. 예를 들면, 데이터 프레임의 복수의 심볼 중의 심볼에서 초래되는 자기 간섭은 데이터 프레임의 복수의 심볼 중 다른 심볼로부터 발생할 수도 있다. 따라서, 통신 노드의 자기 간섭은 상기 통신 모드를 선택할 때 초래되는 자기 간섭일 수도 있다. 통신 모드의 자기 간섭은 통신을 위해 사용되는 채널에 기초한다 - 상이한 채널은 상이한 양의 및/또는 속성의 자기 간섭으로 이어질 수도 있다. 자기 간섭은 두 개의 항 - 지연 확산 및 도플러 확산 - 에 의해 특성 묘사될 수도 있다. 다시 말하면, 자기 간섭은 채널의 지연 확산 및 도플러 확산에 기초할 수도 있고, 통신을 위해 선택되는 통신 모드에 기초할 수도 있다. 지연 확산 및 도플러 확산은 또한 채널의 "확산 함수"로 표기될 수도 있다.
따라서, 프로세싱 모듈은 이전에 수신된 데이터 프레임을 사용하여 자기 간섭을 추정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 이전에 수신된 데이터 프레임을 사용하여 자기 간섭을 추정하는 것(230)을 포함할 수도 있다. 이것은 지연 도플러 도메인에서 OTFS 프레임의 수신된 파일럿 톤(pilot tone)에 기초할 수 있다. 예를 들면, 각각의 데이터 프레임은, (지연-도플러 표현에서/이차원 지연-도플러 그리드 상에서) (단일의) 파일럿 심볼, 복수의 가드 심볼, 및 복수의 데이터 심볼(예를 들면, 도 1 참조)을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은 이전에 수신된 데이터 프레임의 파일럿 심볼을 사용하여 자기 간섭을 추정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 이전에 수신된 데이터 프레임의 파일럿 심볼을 사용하여 자기 간섭을 추정하는 것(230)을 포함할 수도 있다. 특히, 확산 함수는 파일럿 심볼을 사용하여 결정될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은, 이전에 수신된 데이터 프레임의 파일럿 심볼에 기초하여 통신을 위해 사용되는 채널의 확산 함수를 결정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 이전에 수신된 데이터 프레임의 파일럿 심볼에 기초하여 통신을 위해 사용되는 채널의 확산 함수를 결정하는 것(232)을 포함할 수도 있다. 다시 말하면, 자기 간섭(또는 확산 함수)은 과거에 수신된 파일럿(들) 톤에 기초하여 분류될 수도 있다.
다양한 실시형태에서, 자기 간섭, 따라서 확산 함수는, 가드 심볼(및 파일럿 심볼)에 속하는 수신된 데이터 프레임의 성분을 단순히 역확산하는 것에 의해 결정될 수도 있고, 각각의 항으로부터 자기 간섭을 추론할 수도 있다. 다시 말하면, 각각의 데이터 프레임은 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 파일럿 심볼을 둘러싸는 복수의 가드 심볼을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은 수신된 데이터 프레임에 대해 심플렉틱 푸리에 변환(즉, 역확산)을 수행하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 수신된 데이터 프레임에 대해 심플렉틱 푸리에 변환을 수행하는 것(234)을 포함할 수도 있다. 심플렉틱 푸리에 변환은 파일럿 심볼 및 복수의 가드 심볼의 서브세트에 대응하는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 포인트에 대해 수행될 수도 있다(예를 들면, 수학식 7 및 20 참조). 확산 함수는 심플렉틱 푸리에 변환의 결과를 사용하여 결정될 수도 있다. 다시 말하면, 심플렉틱 푸리에 변환의 결과는 채널의 자기 간섭 및/또는 확산 함수를 나타낼 수도 있다.
프로세싱 모듈(24)은 채널의 확산 함수에 기초하여 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 이를 위해, "WSSUS pulse design problem in multicarrier transmission"에서 Jung 및 Wunder에 의해 제안된 접근법이 사용될 수도 있다. (복소 심볼에서의)고정된 대역폭 효율성(ε) 및 고정된 대역폭 제약(W)하에서, N에 대한 최적의 수(주파수 차원 상에서의 포인트의 수, 즉, 서브캐리어 수)가 계산될 수도 있다. 예를 들면, 다음의 것이 주어질 수도 있는데:
Figure pat00041
(
Figure pat00042
임을 가정함),
Figure pat00043
, 및
Figure pat00044
(예를 들면, 수학식 1 및 2 참조).
Figure pat00045
여기서, τd는 지연 확산이고,
Figure pat00046
는 도플러 확산이고,
Figure pat00047
는 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스(송신기와 수신기) 사이의 속도이고, c는 광속이고, fc는 캐리어 주파수이다. 또한, FFT 기반의 다상 필터링에서, N은 2의 거듭제곱일 수도 있다. 상기의 공식은, 시변(time-variant) 채널에서 시간 분할 멀티플렉싱과 주파수 분할 멀티플렉싱 사이의 절충(tradeoff)을 나타낸다.
상기에서 계산된 N은, (상기의 공식을 사용하여 계산된 N에 가장 가까운 N을 갖는 통신을 선택하는 것에 의해) 복수의 또는 미리 정의된 세트의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하기 위해 사용될 수도 있다. 미리 정의된 세트의 통신 노드는, 통신에 대해 허용되고 및/또는 수신기에 의해 알려져 있는 통신 노드를 나타낼 수도 있다.
상기의 수학식은 N에 대한 값 결정의 구체적인 구현을 나타낸다. 다른 구현도 가능하다. 일반적으로, 프로세싱 모듈(24)은 통신을 위해 사용되는 채널의 지연 확산에 기초하여 그리고 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 상대 속도에 기초하여 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다(예를 들면, 수학식의 세 번째 부분 참조). 프로세싱 모듈(24)은, 추가로, 스펙트럼 효율성에 기초하여, 대역폭에 기초하여, 그리고 통신의 캐리어 주파수에 기초하여, 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 통신 모드는 통신을 위해 사용할 펄스 형상을 정의할 수도 있다. 따라서, 프로세싱 모듈은 복수의 펄스 형상(예를 들면, 미리 정의된 세트의 펄스 형상)으로부터 펄스 형상을 선택하도록, 그리고 선택된 펄스 형상에 기초하여 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 방법은 복수의 펄스 형상으로부터 펄스 형상을 선택하는 것, 및 선택된 펄스 형상에 기초하여 통신 모드를 선택하는 것을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 소정의 채널(및 N과 M의 조합)에 대한 펄스 형상의 적합성은 두 개의 파라미터 - 지연-도플러(또는 시간-주파수) 그리드의 한 포인트에서의 펄스 형상을 사용하여 획득될 수 있는 채널 이득, 및 (지연-도플러(또는 시간-주파수) 그리드의 다른 포인트로부터의) 펄스 형상을 사용하여 초래되는 자기 간섭 전력 - 에 기초할 수도 있다. 일반적으로, 자기 간섭 전력에 대한 채널 이득 비율이 더 좋을수록, 펄스 형상은 그 채널에 대해 더 적합하다. 이 비율은 펄스 형상에 대한 신호 대 간섭 및 노이즈 비율(Signal-to-Interference-and-Noise-Ratio; SINR)을 계산하기 위해 또한 사용될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 프로세싱 모듈은 복수의 펄스 형상 중의 펄스 형상의 자기 간섭 전력에 대한 채널 이득의 비율에 기초하여 펄스 형상을 선택하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 프로세싱 모듈은, 펄스 형상의 채널 이득을 반복적으로 최대화하는 것에 의해 그리고 펄스 형상의 자기 간섭을 반복적으로 최소화하는 것에 의해, 적절한 펄스 형상을 결정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 펄스 형상의 채널 이득을 반복적으로 최대화하는 것에 의해 그리고 펄스 형상의 자기 간섭을 반복적으로 최소화하는 것에 의해, 적절한 펄스 형상을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 펄스 형상은 결정된 적절한 펄스 형상에 기초하여 복수의 펄스 형상으로부터 선택될 수도 있다. 예를 들면, 펄스 형상은, "WSSUS pulse design problem in multicarrier transmission"에서 Jung 및 Wunder의 섹션 III에서 취해지는 접근법을 사용하여 결정될 수도 있다.
일반적으로 그리드 스케일링 및 펄스 성형이 사용되는 경우, 동일한 그리드(즉, 통신 모드)가 송신기에서 뿐만 아니라 수신기에서 선택될 수도 있다(선택되는 것을 필요로 할 수도 있다). 송신기가 수신기로 상이한 그리드를 선택하는 경우, 수신기는 파형을 복조하지 못할 수도 있다. 이 선택은 일방적으로(unilaterally) 수행될 수도 있다, 즉, 연결을 개시하는 무선 통신 디바이스는 통신 모드를 선택하고, 다른 것은 선례를 따른다. 대안적으로, 무선 통신 디바이스는 양방향적으로(bilaterally) 결정될 수도 있다. 예를 들면, 무선 통신 디바이스 사이에서 협상이 수행될 수도 있다. 다시 말하면, 무선 통신 디바이스는 이동성 모드 협상을 수행할 수도 있다. 다시 말하면, 통신/이동성 모드(그리드 스케일링/펄스 성형) 협상은 송신기와 수신기 사이에서 행해질 수도 있다.
예를 들면, 예시적인 실시형태에서, 제1 단계에서, 통신을 시작하는 통신 노드 1(예를 들면, 무선 통신 디바이스 또는 추가적인 무선 통신 디바이스 중 어느 하나)은, 수신 노드 2(무선 통신 디바이스 중 다른 하나), 예를 들면, 디폴트 통신 모드에 의해 또한 알려져 있는 시간-주파수 그리드를 사용하기 시작한다. 제2 단계에서, 수신 노드 2는, 예를 들면, Jung 및 Wunder: "WSSUS pulse design problem in multicarrier transmission"에 기초한 확산 함수를 사용하여 최상의 그리드 스케일링/펄스 성형을 계산할 수 있을 수도 있다. 따라서, 수신 노드는 노드 1에게 ((1)로부터 획득되는) 시간-주파수 그리드 및 펄스 성형을 제안할 수도 있다. 제3 단계에서, 노드 1은 자신의 수락을 노드 2에게 전송하거나 또는 새로운 그리드 스케일링을 제안하고, 노드 2에게 수락을 요청한다. 제4 단계에서 노드 2 및 노드 1은 그들의 그리드를 변경하고 새로운 그리드 스케일링과(즉, 새로운 통신 모드와) 통신할 수도 있다.
더욱 일반적으로 말하면, 프로세싱 모듈(24)은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 선택할 복수의 통신 모드 중의 통신 모드를 추가적인 무선 통신 디바이스와 협상하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 선택할 복수의 통신 모드 중의 통신 모드를 추가적인 무선 통신 디바이스와 협상하는 것(250)을 포함할 수도 있다.
상기에서 언급되는 바와 같이, 프로세싱 모듈(24)은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 무선 통신 디바이스에서 그리고 추가적인 무선 통신 디바이스에서 알려져 있는 통신 모드를 초기에 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 무선 통신 디바이스에서 그리고 추가적인 무선 통신 디바이스에서 알려져 있는 통신 모드를 초기에 선택하는 것(222)을 포함할 수도 있다. 이것은 디폴트 통신 모드, 또는 무선 통신 디바이스 사이의 이전의 통신을 위해 사용된 통신 모드 중 어느 하나일 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 디폴트 통신 모드를 초기에 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드 중 디폴트 통신 모드를 초기에 선택하는 것(222)을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 프로세싱 모듈(24)은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 이전 통신에 대해, 예를 들면, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 가장 최근의 이전 통신에 대해 선택되었던 통신 모드를 초기에 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 이전 통신에 대해 선택되었던 통신 모드를 초기에 선택하는 것(222)을 포함할 수도 있다.
초기에 선택된 통신 모드는 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 선택할 통신을 협상하기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 협상은 무선 통신 디바이스에 의해 개시될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 선택할 통신 모드에 관한 정보를 (예를 들면, 표시자를 추가적인 무선 통신 디바이스에 송신하는 것에 의해) 추가적인 무선 통신 디바이스로 송신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 사용할 통신 모드에 관한 정보를 추가적인 무선 통신 디바이스로 송신하는 것(252)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 통신 모드에 관한 정보는 초기에 선택된 통신 모드를 사용하여 송신될 수도 있다. 프로세싱 모듈은, 예를 들면, 추가적인 무선 통신 디바이스로부터 확인 응답이 수신되는 경우(또는 어떠한 부정의 확인 응답도 수신되지 않는 경우), 추가적인 무선 통신 디바이스와의 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 추가적인 무선 통신 디바이스와의 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하는 것(220)을 포함할 수도 있다. 다시, 선택될 통신 모드는 채널의 확산 함수에 기초하여 선택될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은, (예를 들면, 상기에서 나타내어지는 바와 같이) 채널의 확산 함수에 기초하여 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 채널의 확산 함수에 기초하여 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하는 것(220)을 포함할 수도 있다.
몇몇 경우에, 협상은 추가적인 무선 통신 디바이스에 의해 개시될 수도 있거나, 또는 추가적인 무선 통신 디바이스는, 통신 모드에 대한 송신되는 정보에 동의하지 않는 경우, 반대 제안을 제공할 수도 있다. 이 경우, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 선택할 통신 모드에 관한 정보는 추가적인 무선 통신 디바이스로부터 수신될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 선택할 통신 모드에 관한 정보를 추가적인 무선 통신 디바이스로부터 수신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 위해 사용할 통신 모드에 관한 정보를 추가적인 무선 통신 디바이스로부터 수신하는 것(254)을 포함할 수도 있다. 상기에서 나타내어지는 역방향과 유사하게, 통신 모드에 관한 정보는 미래의 통신을 위해 선택할 통신 코드의 표시자를 포함할 수도 있거나, 또는 그렇지 않으면 사용할 통신 모드를 나타낼 수도 있다. 일반적으로, 통신 모드에 관한 정보에 의해 나타내어지는 통신 모드는 복수의 통신 모드에 포함될 수도 있다. 더구나, 통신 모드에 관한 정보에 의해 나타내어지는 통신 모드는 무선 통신 디바이스 및 추가적인 무선 통신 디바이스 둘 모두일 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은 추가적인 무선 통신 디바이스와의 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 추가적인 무선 통신 디바이스와의 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하는 것(220)을 포함할 수도 있다.
몇몇 경우에, 추가적인 무선 통신 디바이스에 의해 제안되는 통신 모드는 미래의 통신을 위해 "있는 그대로" 선택될 수도 있다. 대안적으로, 통신에 관한 정보를 수신한 무선 통신 디바이스는, 예를 들면, 채널의 속성에 기초하여, 및/또는 무선 통신 디바이스의 성능에 기초하여, 통신 모드가 적절한지의 여부를 검사할 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 검사 기준에 기초하여 미래의 통신을 위해 선택할 통신 모드에 관한 정보를 검사하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 검사 기준에 기초하여 미래의 통신을 위해 사용할 통신 모드에 관한 정보를 검사하는 것(256)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 검사 기준은 통신을 위해 사용되는 채널의 확산 함수에 기초할 수도 있다. 예를 들면, 무선 통신 디바이스는 채널의 확산 함수에 기초하여 최적의 M 및/또는 N을 결정하도록, 그리고 통신 모드에 관한 수신된 정보의 통신 모드의 M 및/또는 N을 최적의 M 및/또는 N과 비교하도록(그리고 불일치가 너무 큰 경우 검사 기준이 충족되지 않는 것으로 간주하도록) 구성될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 검사 기준은 무선 통신 디바이스의 성능에 기초할 수도 있다. 예를 들면, 무선 통신 디바이스가 통신 모드에 관한 수신된 정보의 통신 모드를 지원하지 않는 경우, 검사 기준은 충족되지 않는 것으로 간주될 수도 있다. 검사 기준이 충족되는 것으로 간주되는지의 여부에 기초하여, 두 가지 옵션이 나타난다: 검사 기준이 충족되는 것으로 간주되는 경우, 무선 통신 디바이스는 통신 모드에 관한 수신된 정보의 통신 모드를 선택할 수도 있고, 그렇지 않은 경우, 무선 통신 디바이스는 다른 제안을 요청할 수도 있거나, 또는 대안적인 통신 모드를 제공할 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은, 검사 기준이 충족되는 경우 추가적인 무선 통신 디바이스와의 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은, 검사 기준이 충족되는 경우 추가적인 무선 통신 디바이스와의 미래의 통신을 위한 통신 모드를 선택하는 것(220)을 포함할 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은 검사 기준이 충족되지 않는 경우 추가적인 무선 통신 디바이스로 응답을 송신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 검사 기준이 충족되지 않는 경우 추가적인 무선 통신 디바이스로 응답을 송신하는 것(258)을 포함할 수도 있다. 응답은 미래의 통신을 위해 사용할 대안적인 통신 모드에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 다시, 대안적인 통신에 관한 정보는 대안적인 통신 모드의 표시자를 포함할 수도 있다.
상기와 유사하게, 프로세싱 모듈은 대안적인 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 채널의 확산 함수에 기초하여 미래의 통신을 위한 대안적인 통신 모드를 선택하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 채널의 확산 함수에 기초하여 미래의 통신을 위한 대안적인 통신 모드를 선택하는 것(257)을 포함할 수도 있다.
일반적으로, 무선 통신 디바이스 둘 모두는, 어떤 무선 통신 디바이스가 협상을 개시하는지에 따라, 무선 통신 디바이스와 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 미래의 통신을 선택하기 위해, 그리고 적절한 기능성을 사용하기 위해, (대안적인) 통신 모드에 관한 정보를 송신 및 수신하도록 구성될 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은, 예를 들면, 통신 모드에 관한 정보에 의해 나타내어지는 시점에서, 통신 모드에 관한 정보를 송신 및/또는 수신하는 것에 기초하여 통신의 통신 모드를 변경하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 통신 모드에 관한 정보를 송신 및/또는 수신하는 것에 기초하여 통신의 통신 모드를 변경하는 것을 포함할 수도 있다.
하기에서는, 채널 추정, 등화 및 펄스 및 그리드 미스매치에 의해 야기되는 OTFS 트랜스시버 구조에 남아 있는 자기 간섭이 논의된다. 특히, 트위스트 컨볼루션으로서 주어지는, 진정한 채널 매핑과 2D 디컨볼루션으로서의 등화 사이의 링크가 나타내어진다. 특히, 트위스트 컨볼루션과 일반 2D 디컨볼루션 사이의 차이는 자기 간섭이 될 수도 있다.
실시형태에서, 자기 간섭의 영향은 정량화될 수도 있다. 자기 간섭의 관점에서 펄스 및 그리드 미스매치의 영향을 나타내기 위해, (13)에서의 내적이 다시 작성되고 별개로 계산될 수도 있다. 본 출원의 맥락에서,
Figure pat00048
는 하향 변환되어 필터 뱅크로 전달되는 값을 나타낼 수도 있고,
Figure pat00049
는 켤레 전치(conjugate transpose)를 나타낼 수도 있다).
Figure pat00050
를 대체하면, 다음의 것이 주어지는데
Figure pat00051
여기서
Figure pat00052
는 교차 모호성 함수(cross-ambiguity function)이다. 매치된 펄스 성형에서, 모든 값
Figure pat00053
에 대해 다음을 근사시키기를 소망하는데:
Figure pat00054
여기서 U는 시간-주파수 시프트 세트이고, 여기서
Figure pat00055
이다. 비공식적인 레벨에서, 이것은:
Figure pat00056
로서 정의될 수도 있는, 자기 간섭 항
Figure pat00057
의 예상된 전력
Figure pat00058
(데이터 심볼 및 채널 실현(channel realization)을 이어받음)이 사라질 수도 있다는 것을(즉, 작아지게 된다는 것을) 의미할 것이다. 그러나, 그러한 "이상적으로 된" 펄스(g 및 γ)는, 상기의 것을 고려하여 모든 (τ,ν)에 대한
Figure pat00059
가 존재하지 않을 수도 있도록 하는 그러한 것이기 때문에,
Figure pat00060
는 항상 제로가 아닐 수도 있다. 그러면, 매치된 펄스 성형의 아이디어는 예상된 자기 간섭 전력을 제어하는 것이다. 따라서, 자기 간섭
Figure pat00061
는 시스템 모델에서 명시적으로 고려될 수도 있어서, 다음을 산출할 수도 있는데:
Figure pat00062
여기서,
Figure pat00063
(채널)이고 및 벡터
Figure pat00064
는 컴포넌트
Figure pat00065
로서 정의될 수도 있다.
Fs를 (17)에 적용하는 것은, (추론까지의) 1 차에서 채널이 다음과 같은 이유로 2D 컨볼루션으로서 역할을 한다는 것을 나타낼 수도 있고:
Figure pat00066
시간-주파수 평면에서의 포인트 단위 곱셈은 지연-도플러 평면에서 (원형의) 2D 컨볼루션이다:
Figure pat00067
실시형태는 지연-도플러 채널 추정을 제공할 수도 있다. DD 도메인에서 송신기에 의해 전송되는 파일럿을 갖는 채널이 추정될 수도 있다. 이를 위해,
Figure pat00068
는, 채널 임펄스 응답(channel impulse response; CIR)이 획득되는 가드 영역(guard area)의 절반에 적용될 수도 있다(예를 들면, [P. Raviteja, K. et al: "Embedded pilot-aided channel estimation for OTFS in delay-Doppler channels"] 참조): 모든
Figure pat00069
에 대해,
Figure pat00070
도 1은 흑색 점선 프레임에서 채널 추정을 위해 사용되는 심볼(즉, 파일럿 심볼(110) 및 가드 심볼(120)의 서브세트)을 강조한다.
적어도 몇몇 실시형태는 시간-주파수 등화를 포함한다. 몇몇 개념에서, 계산적으로 실현 가능한 등화기는 미스매치된 시간-주파수 그리드로부터 문제를 겪을 수도 있다. 패리티는 채널의 지연 및 도플러 확산과 함께 가버 합성 및 분석 펄스의 완벽한 그리드 매칭 및 펄스 성형을 사용하여 달성될 수도 있다. 그리드 매칭을 도입하는 것에 의해, 등화 성능이 향상될 수도 있고, 그러므로, 더 높은 OTFS 다양성(diversity)이 달성될 수도 있다. 그러나, 평가는, 성능을 향상시키기 위해, 그리드 매칭에만 의해서가 아니라, 교차 항이 추가로 보상될 수도 있다는 것을 나타내었다.
채널 등화의 경우, 선형 등화기는, 최대 우도 추정(maximum likelihood estimation; MLE) 등화기와 비교한 그들의 더 낮은 복잡성에 기인하여 선호될 수도 있다. 비록 MLE가 증가된 다양성을 향유하지만, 몇몇 경우에는, 예를 들면, 단수가 아닌 컨볼루션의 경우에, 선형 등화기도 또한 MLE와 동일한 다양성 이득을 획득할 수 있다. 그러나 [T. Zemen et al: "Low-complexity equalization for orthogonal time and frequency signaling (OTFS)"]에서, 일반적으로, TF 도메인에서 공통 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 등화를 사용할 때 완전한 OTFS 다양성이 획득되지 않고 그러면 MLE 디코딩이 필요로 된다는 것이 관찰되었다. 다른 한편으로는, OTFS에 대한 MLE 또는 간섭 상쇄 기술은 복잡할 수도 있고 크로스토크 채널 계수의 정확한 추정을 또한 필요로 할 수도 있다.
실제 구현을 위해 적당한 복잡성에서 충분한 성능을 획득하기 위해, 적어도 몇몇 실시형태는 대략적인 레벨에서 자기 간섭을 제어하는 이동성 모드를 사용할 수도 있고, 나머지 자기 간섭 전력을 고려하기 위해 MMSE 등화를 사용할 수도 있다. 상세하게는, 수신된 프레임(17)은 (20)으로부터 획득되는 추정된 채널과 함께 TF 도메인에서 MMSE 등화에 의해 등화될 수도 있는데:
Figure pat00071
여기서 σ2는 수신기에서의 노이즈의 제곱된 표준 편차이다. 예를 들면, I는
Figure pat00072
에 의해 정의될 수도 있다.
상기의 예상치를 추정하기 위해, 교정 단계에서 자기 간섭의 전력 및 추정 에러에 대한 경험적 평균이 결정될 수도 있다. 이 결정론적 값은 도 3a, 도 3b, 및 도 4a 내지 도 4d의 수치적 결과에 대해 사용될 수도 있다. 마지막으로, 등화된 프레임은 DD 도메인에서 (5)와 함께 수신될 수도 있다.
Figure pat00073
MLE와 동일한 다양성 이득을 획득하기 위해, 적어도 몇몇 실시형태는 공통 MMSE 등화기를, 채널 교차 항에 의해 야기되는 자기 간섭을 보상하기 위한 항만큼 확장할 수도 있다. 따라서, 교차 항 간섭(즉, 자기 간섭)은, 수신된 파일럿을 사용하여 (즉, 프로세싱 모듈에 의해) 수신기에서 결정될 수도 있고, 보상 항은, 파일럿(들) 및 가드 심볼의 지식에 기초하여 지연 도플러 도메인에서 결정될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하는 것(260)을 포함할 수도 있다. 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행될 수도 있다(예를 들면, 수학식 21 참조). 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항(예를 들면, 수학식 21의
Figure pat00074
또는
Figure pat00075
)을 포함할 수도 있다. 수신기에서, 그것은 파일럿 세트
Figure pat00076
에 대한 사전 지식이고, 수신기 노이즈의 제곱된 표준 편차는 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 계산하기 위해 사용될 수도 있다. 자기 간섭을 보상하기 위한 항은 에러의(또는 다른 놈(norm))의 L2 놈 최소화에 의해 계산될 수도 있다. 예를 들면, 자기 간섭을 보상하기 위한(예를 들면, 수학식 21에서 사용하기 위한) 항은 다음을 사용하여 계산할 수도 있는데:
Figure pat00077
여기서 최소 항에 대한 I는 L2 놈 최소화를 사용하여 획득된다. 다시 말하면, 자기 간섭이 억제되는 값을 획득하기 위해, I(및 지연-도플러 표현에서의 대응하는 등화된 수신 신호인
Figure pat00078
)에 대한 값의 범위에 걸쳐 상기의 수학식이 계산될 수도 있다. 예를 들면, 수학식 21은
Figure pat00079
의 값을 계산하기 위해 사용될 수도 있다. 더구나, 이 보상 인자는 최소화가 수행되는 I의 적절한 값을 선택하는 것에 의해) 추정될 수도 있고, 그것은 프로세스를 가속하고 단순화하기 위해 미래에 대해 예측될 수도 있다.
다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 이전에 수신된 데이터 프레임을 사용하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 이전에 수신된 데이터 프레임을 사용하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하는 것(262)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기에서 지적되는 바와 같이, 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 상이한 값의 범위는 이전에 수신된 데이터 프레임에 대해 시도될 수도 있고, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은, (예를 들면, 등화의 결과에 의해 나타내어지는 바와 같은) 최상으로 수행된 값에 기초하여 선택될 수도 있다. 이것은 지연-도플러 평면에서의 가드 심볼 및 파일럿에 기초하여 행해질 수도 있다. 예를 들면, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은 이전에 수신된 데이터 프레임의 복수의 가드 심볼, 및 옵션 사항으로 파일럿 심볼의 서브세트를 사용하여 결정될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은, 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대해 복수의 값을 사용하여 등화를 수행하는 것, 복수의 값을 사용하여 수행되는 등화의 결과의 품질(예를 들면, 가드 심볼에 대해 획득되는 값의 합의 제로로부터의 편차)을 평가하는 것, 및 (예를 들면, 가드 심볼에 대해 획득되는 값의 가장 낮은 값을 산출하는 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 고르는 것에 의해) 평가에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 값을 복수의 값으로부터 선택하는 것에 의해, 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 앞서 나타내어지는 바와 같이, SFFT는 지연-도플러 평면에서의 가드 및 파일럿 심볼에 대해(서만) 수행될 수도 있다. 가드 심볼이 제로를 산출하는 것으로 가정되는 경우(자기 간섭이 수정되는 경우), 제로로부터의 편차는 최소화 기준으로서 사용될 수도 있다. 따라서, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은, 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대해 복수의 값을 사용하여 등화를 수행하는 것(260), 복수의 값을 사용하여 수행되는 등화의 결과의 품질을 평가하는 것(264), 및 평가에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 복수의 값 중의 값을 선택하는 것(266)에 의해 결정될 수도 있다(262).
더 상세하게는, 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도될 수도 있다. 프로세싱 모듈(24)은 (예를 들면, 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 대한 값의 범위의 값을 사용하여 등화되었던 등화된 데이터 프레임에 기초하여) 수신된 데이터 프레임에 대해 심플렉틱 푸리에 변환을 수행하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 수신된 데이터 프레임에 대해 심플렉틱 푸리에 변환을 수행하는 것(234)을 포함할 수도 있다. 심플렉틱 푸리에 변환은 복수의 가드 심볼의 서브세트에 대응하는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 포인트에 대해(서만)(그리고 옵션 사항으로 파일럿 기호에 대응하는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드 상의 포인트에 대해) 수행될 수도 있다. 프로세싱 모듈은 심플렉틱 푸리에 변환의 결과에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 심플렉틱 푸리에 변환의 결과에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 결정하는 것(262)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, SFFT의 결과는 등화의 결과의 품질의 평가를 위해 사용될 수도 있다. 다시 말하면, SFFT의 결과는 자기 간섭을 보상하기 위한 항의 품질을 나타낼 수도 있다.
이 보상 인자의(즉, 자기 간섭을 보상하기 위한 항의)의 계산은 모든 프레임에 대해 반드시 계산되는 것은 아니다. 몇몇 프레임 이후에 그것을 업데이트하는 것이 충분할 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)은 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 주기적으로 업데이트하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 주기적으로 업데이트하는 것(268)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은 최대 1 초의(또는 3 분의 1초의, 4 분의 1초의, n 분의 1초의) 데이터 프레임마다 업데이트될 수도 있다. 대안적으로, 자기 간섭을 보상하기 위한 항은 등화의 품질이 (너무 많이) 열화되는 경우 업데이트될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 수신된 데이터 프레임의 비트 에러율이 임계치를 초과하는 경우 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 업데이트하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 수신된 데이터 프레임의 비트 에러율이 임계치를 초과하는 경우 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 업데이트하는 것(268)을 포함할 수도 있다.
더구나, 보상 항은 송신기로 되전송될 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 관한 정보를 추가적인 무선 통신 디바이스로 송신하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 방법은 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 관한 정보를 추가적인 무선 통신 디바이스로 송신하는 것(269)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 자기 간섭을 보상하기 위한 항에 관한 정보는 자기 간섭을 보상하기 위한 항의 수치 값, 또는 추가적인 무선 통신 디바이스에서 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 계산하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 컴포넌트 값을 포함할 수도 있다.
트랜스시버 모듈(22)은, 송수신하기 위한, 즉 수신 및/또는 송신하기 위한, 등등을 위한 임의의 수단, 하나 이상의 트랜스시버 유닛, 하나 이상의 트랜스시버 디바이스로서 구현될 수도 있고 그것은 통상적인 수신기 및/또는 송신기 컴포넌트, 예컨대 하나 이상의 저노이즈 증폭기(Low-Noise Amplifier; LNA), 하나 이상의 전력 증폭기(Power Amplifier; PA), 하나 이상의 필터 또는 필터 회로부, 하나 이상의 다이플렉서, 하나 이상의 듀플렉서, 하나 이상의 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital converters; A/D), 하나 이상의 디지털 대 아날로그 변환기(Digital-to-Analog converters; D/A), 하나 이상의 변조기 또는 복조기, 하나 이상의 믹서, 하나 이상의 안테나, 등등의 그룹의 하나 이상의 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 프로세싱 모듈(24)은 트랜스시버 모듈에서 발견될 수도 있는 몇몇 기능성을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(24)은 트랜스시버 모듈(22)의 프로세싱 모듈일 수도 있고, 하나 이상의 필터 또는 필터 회로부 및/또는 하나 이상의 변조기 또는 복조기를 포함할 수도 있다.
실시형태에서, 프로세싱 모듈(24)은 하나 이상의 프로세싱 유닛, 하나 이상의 프로세싱 디바이스, 프로세싱을 위한 임의의 수단, 예컨대 프로세서, 컴퓨터 또는 상응하게 적응된 소프트웨어와 함께 동작 가능한 프로그래머블 하드웨어 컴포넌트를 사용하여 구현될 수도 있다. 다시 말하면, 프로세싱 모듈(24)의 설명된 기능은 소프트웨어로 또한 구현될 수도 있는데, 그 소프트웨어는, 그 다음, 하나 이상의 프로그래머블 하드웨어 컴포넌트 상에서 실행된다. 그러한 하드웨어 컴포넌트는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; DSP), 마이크로컨트롤러, 등등을 포함할 수도 있다.
하기에서는, 이동성 모드의 평가가 상이한 구성의 수치적 결과와 함께 나타내어진다. 그리드 및 펄스 매칭을 위해 별개의 이동성 모드를 사용하는 접근법이 나타내어질 수도 있다. 이들 이동성 모드의 목표는, (15)에서 양호한 근사(등가로부터 약간의 편차)에 접근하는 것, 그러므로, 자기 간섭을 감소시키는 것일 수도 있다. 이것은 그리드 및 펄스와 같은 모든 시스템 파라미터가 (1)에 언급되는 채널의 지연 및 도플러 확산과 매치하는 경우에 충족될 수도 있다. 상이한 채널 조건, 즉 별개의 지연 및 도플러 확산에 대처하기 위해, 다서 개의 이동성 모드가 조사된다. 이동성 모드는, 시간에서 더 높은 분해능(N 개의 심볼) 주파수 도메인에서 더 적은 분해능(M 개의 서브캐리어)이 이용 가능할 수도 있고 그 반대의 경우도 가능한 스킴에 따라 선택될 수도 있다. 도 3a의 모드 I(모든 차원에서 64 개의 포인트)는 동일한 시간 및 주파수 분해능에 대한 경우를 나타낸다. 가버 필터 뱅크에서 가우시안 또는 직사각형 펄스가 각각 사용되는 경우, 그것은 G 모드 또는 R 모드로 칭해질 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 이들 이동성 모드를 도시하고 어떤 SNR(신호 대 노이즈 비) 레벨에서 소정의 BER(비트 에러율) 임계치가 초과되는지를 나타낸다. 도 3a는 이동성 모드 I-V에 대한 BER의 임계치 = 10-2를 초과하기 위한 필수 SNR을 도시하고, 도 3b는 이동성 모드 I-V에 대한 BER의 임계치 = 10-3를 초과하기 위한 필수 SNR을 도시한다. 이들 임계치는 채널 코딩을 트리거하기 위해 사용될 수 있다. BER 곡선의 평가를 위해, 두 개의 임계치가 고려될 수도 있다. 먼저, 도 3a에서, 10-2 비트의 BER 임계치를 초과하는 데 필요한 SNR이 도시되어 있다. 둘째, 도 3b에서, 10-3 비트의 더 낮은 BER 임계치에 대한 필수 SNR이 탐색된다. 따라서, 도 3a 및 도 3b는 제1 및 제2 BER 임계치를 각각 묘사한다. 도 3a 및 도 3b에서, BER 임계치를 초과하는 데 필요한 SNR은 세 개의 시나리오에 대해 도시된다: 10 km/h에서의 차량 대 인프라(vehicle-to-infrastructure; V2I)(참조 부호 310), 190 km/h에서의 V2I(참조 부호 320) 및 200 km/h에서의 차량 대 차량(V2V)(참조 부호 330). 값은 다섯 가지 모드 (I-V) 및 직사각형 및 가우시안 펄스에 대해 도시된다. 이동성 모드 I는 64의 N 및 64의 M을 갖는다(N은 심볼의 수, 즉 시간-주파수 평면의 시간 차원에서의 포인트 수이고, M은 서브캐리어의 수, 즉 시간-주파수 평면의 주파수 차원에서의 포인트의 수이다). 이동성 모드 II는 256의 N 및 16의 M을 갖는다. 이동성 모드 III은 16의 N 및 256의 M을 갖는다. 이동성 모드 IV는 1024의 N 및 4의 M을 갖는다. 이동성 모드 V는 4의 N 및 1024의 M을 갖는다. 도 3a에서 도시되는 바와 같이, 10-2의 BET를 달성하기 위해, 10 km/h에서의 V2I(310)에 대한 최상의 결과는 이동성 모드 III 및 가우시안 펄스(10.6 dB)에서 발견되었으며, 190 km/h에서의 V2I(320)에 대한 최상의 결과는 이동성 모드 I 및 가우시안 펄스(8.8 dB)에서 발견되었으며, 그리고 200 km/h에서의 V2V(330)에 대한 최상의 결과는 이동성 모드 I 또는 II 및 가우시안 펄스(7.7 dB)에서 발견되었다. 도 3b에서 도시되는 바와 같이, 10-3의 BET를 달성하기 위해, 10 km/h에서의 V2I(310)에 대한 최상의 결과는 이동성 모드 V 및 가우시안 펄스(18.1 dB)에서 발견되었으며, 200 km/h에서의 V2V(330)에 대한 최상의 결과는 이동성 모드 II 및 가우시안 펄스(12.9 dB)에서 발견되었다. 도 3c는 수치적 결과를 획득하기 위해 사용되는 파라미터를 요약한다.
도 4a 내지 도 4d는 상이한 이동성 모드에 대한 세 개의 별개의 차량 채널에 대한 BER 곡선을 도시한다. (도 3a 및 도 3b의) 이동성 모드 I 내지 V는 참조 부호 G 모드 I(이동성 모드 I, 가우시안 펄스), R 모드 I(이동성 모드 I, 직사각형 펄스), G 모드 II(이동성 모드 II, 가우시안 펄스)에 의해 참조된다. 도 4a는 더 낮은 속도(10 km/h, 참조 부호 310)에 대한 차량 대 인프라(V2I) 채널을 묘사한다. 모드 IV 및 II는 어떠한 BER 임계치도 초과하지 않는다. 모드 III은 나머지 모드 이전에 제1 BER 임계치에 도달한다. 더 낮은 임계치의 경우, 모드 V는 다른 모드보다 성능이 우수하며 또한 가장 낮은 에러 플로어(error floor)에 도달한다.
도 4b에서, 더 높은 속도에 대한 V2I 채널이 플롯되는데, 여기서 모드 IV 및 V는 어떠한 BER 임계치도 초과하고 있지 않다. 모드 V는 저속 V2I 채널에 대해 양호하게 수행되지만, 그러나 고속 V2I 채널(190 km/h, 참조 부호 320)에 대해서는 그렇지 않다는 것을 유의한다. 최상의 성능은, 8.8 dB의 SNR에 대해 BER 임계치가 도달되는 모드 I에서 달성된다(도 3a 참조). 제2 BER 임계치는, 도 3b에서 묘사되는 바와 같이, 어떤 모드에 의해서도 도달되지 않는다.
V2V 채널은 제3 통신 링크로서 평가된다. 도 4c는 200 km/h의 상대 속도를 갖는 고속 V2V 채널(참조 부호 330)을 묘사한다. 여기서, 모드 I 및 II 둘 모두는 다른 이동성 모드보다 성능이 우수하며, 7.7 dB의 SNR에 대한 제1 BER 임계치를 초과한다(도 3a 참조). 제2 BER 임계치는 가장 낮은 에러 플로어를 제공하는 모드 II에 의해 먼저 도달된다.
도 4d에서, 모드 II는 이상적인 채널 추정(V2V, 200 km/h의 상대 속도, 참조 부호 330)과 비교하여 묘사된다. 최상의 이동성 모드가 선택되더라도, 더욱 진보된 채널 추정 및 등화로 보상될 수도 있는 추정 에러 및 자기 간섭이 여전히 있다는 것을 알 수 있다.
OTFS 변조는, 심플렉틱 푸리에 변환을 사용하는 추가적인 확산과 함께, 와일리 하이젠베르그 또는 가버 시그널링으로 또한 칭해지는, 펄스 형상의 멀티캐리어 스킴의 고전적인 관점에서 도입되었다. 이중 분산 채널에 내재하는, 자기 간섭 레벨과 매치하는 펄스 및 그리드에 대한 적절한 이동성 모드를 선택하는 것은, 감소시킬 수도 있고, 그러므로 또한, 소정 타입의 채널 코딩에 필요한 타겟 BER 임계치를 지원하기 위한 동작 포인트를 감소시킬 수도 있다. 모빌리티 모드의 도입을 통해, 튜닝된 2D 디컨볼루션을 구현하는 저 복잡도 등화기에 대한 시스템 성능은, 풀 트위스트 컨볼루션을 처리하는 대신, 향상될 수도 있다는 것이 결론 내려질 수도 있다. 각각의 차량 채널에 대해, 별개의 이동성 모드가 다른 모드보다 성능이 우수할 수도 있으며 더 정확한 채널 지식을 통해 효과는 향상될 수도 있다. 순간 간섭 레벨에 대해 등화기를 조정하는 것은 이동성 모드의 추가적인 이득을 제공할 수도 있다.
앞서 상세히 설명된 예 및 도면 중 하나 이상과 함께 언급되고 설명되는 양태 및 피쳐는, 다른 예의 유사한 피쳐를 대신하기 위해 또는 다른 예에 피쳐를 추가적으로 도입하기 위해, 다른 예 중 하나 이상과 또한 결합될 수도 있다.
예는 또한, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 프로세서 상에서 실행될 때, 상기의 방법 중 하나 이상을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램일 수도 있거나 또는 그에 관련될 수도 있다. 다양한 상기에서 설명된 방법의 단계, 동작 또는 프로세스는 프로그래밍된 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행될 수도 있다. 예는 또한, 머신, 프로세서 또는 컴퓨터 판독 가능한 그리고 명령어의 머신 실행 가능한, 프로세서 실행 가능한 또는 컴퓨터 실행 가능한 프로그램을 인코딩하는 디지털 데이터 저장 매체와 같은 프로그램 스토리지 디바이스를 포괄할 수도 있다. 명령어는 상기에서 설명되는 방법의 일부 또는 모든 액트를 수행하거나 또는 그 수행을 야기한다. 프로그램 스토리지 디바이스는, 예를 들면, 디지털 메모리, 자기 저장 매체 예컨대 자기 디스크 및 자기 테이프, 하드 드라이브, 또는 광학적으로 판독 가능한 디지털 데이터 저장 매체를 포함할 수도 있거나, 또는 그들일 수도 있다. 추가적인 예는 또한, 상기에서 설명된 방법의 액트를 수행하도록 프로그래밍되는 컴퓨터, 프로세서 또는 제어 유닛 또는 상기에서 설명된 방법의 액트를 수행하도록 프로그래밍되는 (필드) 프로그래머블 로직 어레이((field) programmable logic array; (F)PLA) 또는 (필드) 프로그래머블 게이트 어레이((field) programmable gate array; (F)PGA)를 포괄할 수도 있다.
설명 및 도면은 본 개시의 원리를 예시하는 것에 불과하다. 더구나, 본원에 기재되는 모든 예는, 주로, 본 개시의 원리 및 기술 분야를 발전시키는 데 본 발명자(들)에 의해 기여되는 개념을 이해함에 있어서 독자를 돕기 위한 예시적인 목적만을 위한 것이 되도록 명시적으로 의도된다. 본 개시의 원리, 양태, 및 예뿐만 아니라, 그의 특정한 예를 기재하는 본원에서의 모든 진술은, 그 등가물을 포괄하도록 의도된다.
소정의 기능을 수행하는 "~하기 위한 수단"으로 표기되는 기능 블록은, 소정의 기능을 수행하도록 구성되는 회로를 가리킬 수도 있다. 그러므로 "무엇인가를 위한 수단"은, 각각의 태스크에 대해 구성되는 또는 적절한 디바이스 또는 회로와 같은, "무엇인가에 대해 구성되는 또는 적절한 수단"으로서 구현될 수도 있다.
"수단", "신호를 제공하기 위한 수단", "신호를 생성하기 위한 수단", 등등으로 라벨링되는 임의의 기능 블록을 비롯한, 도면에서 도시되는 다양한 엘리먼트의 기능은, 전용 하드웨어, 예컨대 "신호 공급자", "신호 프로세싱 유닛", "프로세서", "컨트롤러", 등등뿐만 아니라, 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 수도 있는 하드웨어의 형태로 구현될 수도 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능은, 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유된 프로세서에 의해, 또는 그 일부 또는 그 모두가 공유될 수도 있는 복수의 개개의 프로세서에 의해 제공될 수도 있다. 그러나, 용어 "프로세서" 또는 "컨트롤러"는, 단연코, 소프트웨어를 배타적으로 실행할 수 있는 하드웨어로 제한되는 것이 아니라, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 리드 온리 메모리(read only memory; ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 및 불휘발성 스토리지를 포함할 수도 있다. 종래의 및/또는 커스텀의 다른 하드웨어도 또한 포함될 수도 있다.
예를 들면, 블록도는 본 개시의 원리를 구현하는 하이 레벨 회로도를 예시할 수도 있다. 마찬가지로, 플로우차트, 흐름도, 상태 전이 다이어그램, 의사 코드, 및 등등은 다양한 프로세스, 동작 또는 단계를 나타낼 수도 있는데, 이들은, 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능 매체에서 실질적으로 표현될 수도 있고 따라서, 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되든 또는 그렇지 않든 간에, 그러한 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행될 수도 있다. 명세서에서 또는 청구범위에서 개시되는 방법은, 이들 방법의 각각의 액트의 각각을 수행하기 위한 수단을 갖는 디바이스에 의해 구현될 수도 있다.
명세서 또는 청구범위에서 개시되는 다수의 액트, 프로세스, 동작, 단계 또는 기능의 개시는, 예를 들면, 기술적인 이유 때문에, 명시적으로 또는 암시적으로 달리 언급되지 않는 한, 특정한 순서 내에 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 다수의 액트 또는 기능의 개시는, 그러한 액트 또는 기능이 기술적인 이유 때문에 상호 교환 가능하지 않는 한, 이들을 특정한 순서로 제한하지는 않을 것이다. 더구나, 몇몇 예에서, 단일의 액트, 기능, 프로세스, 동작 또는 단계는, 다수의 하위 액트, 하위 기능, 하위 프로세스, 하위 동작 또는 하위 단계를 포함할 수도 있거나 또는 이들로 각각 분할될 수도 있다. 그러한 하위 액트는, 명시적으로 배제되지 않는 한, 이 단일의 액트의 개시의 일부에 포함될 수도 있다.
더구나, 다음의 청구범위는 이로써 상세한 설명에 통합되는데, 각각의 청구항은 별개의 예로서 단독으로 독립할 수도 있다. 각각의 청구항이 별개의 예로서 단독으로 독립할 수도 있지만, - 비록 종속 청구항이 청구범위에서 하나 이상의 다른 청구항과의 특정한 조합을 참조할 수도 있지만 - 다른 예는 서로 종속적인 또는 독립 청구항의 주제와의 종속 청구항의 조합을 또한 포함할 수도 있다는 것을 유의해야 한다. 그러한 조합은, 특정한 조합이 의도되지 않는다는 것이 언급되지 않는 한, 본원에서 명시적으로 제시된다. 더구나, 한 청구항이 임의의 다른 독립 청구항에 직접적으로 종속되지 않더라도, 이 청구항의 피쳐를 그 독립 청구항에 또한 포함시키는 것이 의도된다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20)로서,
    무선 송신을 송신 및 수신하기 위한 트랜스시버 모듈(22); 및
    프로세싱 모듈(24)을 포함하되, 상기 프로세싱 모듈(24)은:
    상기 트랜스시버 모듈(22)을 제어하도록,
    상기 트랜스시버 모듈(22)을 통해 추가적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성되고,
    상기 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신은 상기 무선 통신 디바이스와 상기 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 데이터 프레임의 송신에 기초하고,
    각각의 데이터 프레임은 시간 차원 분해능(time dimension resolution) 및 주파수 차원 분해능(frequency dimension resolution)을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초하되, 상기 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러(Doppler) 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도되고,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 수신된 데이터 프레임에 대해 등화(equalization)를 수행하도록 구성되되, 상기 등화는 최소 평균 제곱 등화기(minimum mean square equalizer)를 사용하여 수행되고, 상기 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭(self-interference)을 보상하기 위한 항(term)을 포함한 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 이전에 수신된 데이터 프레임을 사용하여 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항을 결정하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은, 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항에 대해 복수의 값을 사용하여 상기 등화를 수행하는 것, 상기 복수의 값을 사용하여 수행된 상기 등화의 결과의 품질을 평가하는 것, 및 상기 평가에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항에 대한 값을 상기 복수의 값으로부터 선택하는 것에 의해, 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항을 결정하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 데이터 프레임은 파일럿 심볼 및 상기 파일럿 심볼을 둘러싸는 복수의 가드 심볼을 포함하되, 상기 프로세싱 모듈(24)은 상기 이전에 수신된 데이터 프레임의 상기 파일럿 심볼 및 상기 복수의 가드 심볼의 서브세트를 사용하여 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항을 결정하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도되되,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 상기 수신된 데이터 프레임에 대해 역 심플렉틱 푸리에 변환(inverse symplectic Fourier transform) - 상기 역 심플렉틱 푸리에 변환은 상기 파일럿 심볼에 그리고 상기 복수의 가드 심볼의 상기 서브세트에 대응하는 상기 지연-도플러 평면에서의 상기 이차원 그리드 상의 포인트에 대해 수행됨 -을 수행하도록, 그리고 상기 역 심플렉틱 푸리에 변환의 결과에 기초하여 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항을 결정하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 상기 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항을 주기적으로 업데이트하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 수신된 데이터 프레임의 비트 에러율이 임계치를 초과하는 경우 상기 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항을 업데이트하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 자기 간섭을 보상하기 위한 상기 항에 관한 정보를 상기 추가적인 무선 통신 디바이스로 송신하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 상기 무선 통신 디바이스와 상기 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하도록 구성되되, 상기 통신 모드는 상기 시간-주파수 평면에서의 상기 이차원 그리드의 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세싱 모듈(24)은 상기 복수의 통신 모드의 추정된 자기 간섭에 기초하여 상기 복수의 통신 모드로부터 상기 통신 모드를 선택하도록 구성된 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은 직교 시간-주파수 확산(Orthogonal Time-Frequency Spreading) 데이터 프레임인 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 장치(20).
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 상기 장치를 포함하는 무선 통신 디바이스(200; 200a).
  13. 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 방법으로서,
    트랜스시버 모듈을 통해 추가적인 무선 통신 디바이스와 통신하는 단계(210) - 상기 추가적인 무선 통신 디바이스와의 통신은 상기 무선 통신 디바이스와 상기 추가적인 무선 통신 디바이스 사이의 데이터 프레임의 송신에 기초하고, 각각의 데이터 프레임은 시간 차원 분해능 및 주파수 차원 분해능을 갖는 시간-주파수 평면에서의 이차원 그리드에 기초하되, 상기 이차원 시간-주파수 그리드는 지연 차원 및 도플러 차원을 갖는 지연-도플러 평면에서의 이차원 그리드로부터 유도됨; 및
    수신된 데이터 프레임에 대해 등화를 수행하는 단계(260)
    를 포함하며, 상기 등화는 최소 평균 제곱 등화기를 사용하여 수행되되, 상기 최소 평균 제곱 등화기는 자기 간섭을 보상하기 위한 항을 포함한 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 방법은 상기 무선 통신 디바이스와 상기 무선 통신 디바이스 사이의 통신을 위해 복수의 통신 모드로부터 통신 모드를 선택하는 단계(220)를 포함하되, 상기 통신 모드는 상기 시간-주파수 평면에서의 상기 이차원 그리드의 주파수 차원 분해능 및 시간 차원 분해능의 조합을 정의하는 것인, 무선 통신 디바이스(200; 200a)용 방법.
  15. 컴퓨터, 프로세서, 또는 프로그래머블 하드웨어 컴포넌트 상에서 실행될 때 제13항 및 제14항 중 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 구비한, 매체에 저장된, 컴퓨터 프로그램.
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