KR20220139326A - 단일 입력 단일 출력(siso) 물리적 계층 키 교환 - Google Patents

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KR20220139326A
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매튜 브랜든 로빈슨
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램파트 커뮤니케이션즈, 인크.
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Abstract

제1 통신 디바이스에 결합된 프로세서는 제1 인코딩된 벡터 및 제2 인코딩된 벡터를 생성하고 송신 동안 인코딩된 벡터들에 채널 변환을 적용하는 통신 채널을 통해 이들을 제2 통신 디바이스에 송신한다. 제2 통신 디바이스에 결합된 프로세서는 변환된 신호들을 수신하고, 변환된 신호들에 기반하여 행렬을 구성하고, 그 유효 채널을 검출하고, 유효 채널의 좌측 및 우측 특이 벡터들을 식별한다. 프리코딩 행렬이 메시지에 기반하여 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 선택되고, 제2 인코딩된 벡터가 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 좌측 특이 벡터들의 복소 공액, 및 우측 특이 벡터들에 기반하여 생성된다. 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼이 메시지의 식별을 위해 제1 통신 디바이스에 송신된다.

Description

단일 입력 단일 출력(SISO) 물리적 계층 키 교환
<관련 출원들에 대한 상호 참조>
본 출원은 2020년 2월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT (SISO) PHYSICAL LAYER KEY EXCHANGE"인 미국 정규 특허 출원 제16/787,290호에 대한 우선권을 주장하고 그 계속 출원이며, 그 전체 내용은 모든 목적들을 위해 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 2016년 11월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 "RELIABLE ORTHOGONAL SPREADING CODES IN WIRELESS COMMUNICATIONS"인 미국 정규 특허 출원 제15/351,428호(현재 미국 특허 제10,020,839호), 2019년 7월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "SYSTEMS, METHODS AND APPARATUS FOR SECURE AND EFFICIENT WIRELESS COMMUNICATION OF SIGNALS USING A GENERALIZED APPROACH WITHIN UNITARY BRAID DIVISION MULTIPLEXING"인 미국 특허 출원 제16/459,245호, 및 2019년 6월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 "COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD USING UNITARY BRAID DIVISIONAL MULTIPLEXING (UBDM) WITH PHYSICAL LAYER SECURITY"인 미국 특허 출원 제16/527,240호와 관련되며, 이들 각각의 개시내용들은 모든 목적들을 위해 그 전체들이 본 명세서에 참고로 포함된다.
<연방 정부의 이익에 관한 진술>
본 미국 정부는 모든 미국 정부 목적들을 위해 라이센스들을 부여할 권한과 함께 본 발명에 대한 비독점적이고 취소할 수 없는 로열티-프리 라이센스를 보유한다.
본 개시내용은 전자 통신들을 위한 무선 신호들을 송신하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것으로, 특히, 무선 통신들의 데이터 레이트를 증가시키고, 무선 통신들의 계산 복잡도를 감소시키는 것에 관한 것이다.
다중 액세스 통신들에서, 복수의 사용자 디바이스들은 주어진 통신 채널을 통해 수신기에 신호들을 송신한다. 이러한 신호들은 중첩되어, 해당 채널을 통해 전파되는 결합된 신호를 형성한다. 그런 다음, 수신기는 결합된 신호로부터 하나 이상의 개별 신호를 복구하기 위해 결합된 신호에 대해 분리 동작을 수행한다. 예를 들어, 각각의 사용자 디바이스는 상이한 사용자에 속하는 셀폰일 수 있고, 수신기는 셀 타워(cell tower)일 수 있다. 상이한 사용자 디바이스들에 의해 송신된 신호들을 분리함으로써, 상이한 사용자 디바이스들이 간섭 없이 동일한 통신 채널을 공유할 수 있다.
송신기는 캐리어의 진폭, 위상 및/또는 주파수를 변화시키는 것과 같이 캐리어 또는 서브캐리어의 상태를 변화시킴으로써 상이한 심볼들을 송신할 수 있다. 각각의 심볼은 하나 이상의 비트를 나타낼 수 있다. 이러한 심볼들은 각각 복소 평면의 개별 값에 매핑되어, 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation)를 생성하거나, 또는 각각의 심볼을 개별 주파수에 할당하여 주파수 시프트 키잉(Frequency Shift Keying)을 생성할 수 있다. 그런 다음, 심볼들은 심볼 송신 레이트의 적어도 2배인 나이퀴스트 레이트(Nyquist rate)로 샘플링된다. 결과적인 신호는 디지털-아날로그 변환기를 통해 아날로그로 변환된 다음, 송신을 위해 캐리어 주파수로 상향변환된다. 상이한 사용자 디바이스들이 통신 채널을 통해 동시에 심볼들을 송신할 때, 이러한 심볼들에 의해 나타내어지는 사인파들이 중첩되어 수신기에서 수신되는 결합된 신호를 형성한다.
무선 신호 통신에 대한 알려진 접근법은 복수의 캐리어 주파수들에서 디지털 데이터를 인코딩하는 방법인 직교 주파수-분할 다중화(orthogonal frequency-division multiplexing)(OFDM)를 포함한다. OFDM 방법들은 감쇠, 간섭 및 주파수-선택적 페이딩과 같은 통신 채널들의 가혹한 조건들에 대처하는 신호 통신들을 허용하도록 적응되었다. 그러나, 이러한 접근법은 신호 송신 보안의 물리적 계층에 대한 요구를 해결하지 못한다. 또한, OFDM 신호는 매우 큰 동적 범위에 걸친 신호 진폭들을 포함하므로, 높은 피크-대-평균-전력비를 처리할 수 있는 송신기들을 종종 수반한다. 따라서, 신호들의 무선 통신에 대한 안전하고 전력 효율적인 접근을 위한 개선된 시스템들, 장치들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
일부 실시예들에서, 제1 통신 디바이스에 결합된 프로세서는 제1 인코딩된 벡터 및 제2 인코딩된 벡터를 생성하고 송신 동안 인코딩된 벡터들에 채널 변환을 적용하는 통신 채널을 통해 이들을 제2 통신 디바이스에 송신한다. 제2 통신 디바이스에 결합된 프로세서는 변환된 신호들을 수신하고, 변환된 신호들에 기반하여 행렬을 구성하고, 그 유효 채널을 검출하고, 유효 채널의 좌측 및 우측 특이 벡터들(singular vectors)을 식별한다. 프리코딩 행렬이 메시지에 기반하여 유니터리 행렬들(unitary matrices)의 코드북으로부터 선택되고, 제2 인코딩된 벡터가 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 좌측 특이 벡터들의 복소 공액, 및 우측 특이 벡터들에 기반하여 생성된다. 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼이 메시지의 식별을 위해 제1 통신 디바이스에 송신된다.
일부 실시예들에서, 물리적 계층 보안을 갖는 UBDM 또는 OFDM을 이용하는 통신 방법은 제1 통신 디바이스를 통해 그리고 제1 프로세서에서, 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제1 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제1 통신 디바이스를 통해 그리고 제1 프로세서에서, 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제2 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 제1 프로세서는 제1 신호 및 제2 신호에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출한다. 제1 프로세서는 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 좌측 특이 벡터 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 식별한다. 제1 프로세서는 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고, 프리코딩 행렬은 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관된다. 제1 프로세서는 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성한다. 이 방법은 또한 (1) 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호 및 (2) 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 통신 채널을 통해, 제2 통신 디바이스와 연관된 제2 프로세서에서의 메시지의 식별을 위해, 제2 통신 디바이스에 송신하는 단계를 포함한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 안전하고 효율적인 유니터리 브레이드 분할 다중화(Unitary Braid Divisional Multiplexing)(UBDM) 시스템의 개략도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, UBDM 시스템 내의 신호 송신기의 개략도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, UBDM 시스템 내의 신호 수신기의 개략도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 단일 입력 단일 출력(SISO) 구현 물리적 계층 보안(PLS)을 갖는 UBDM 또는 OFDM을 이용하는 통신 시스템의 개략도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, SISO 구현 PLS를 갖는 UBDM 또는 OFDM을 수행하는 제1 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, SISO 구현 PLS를 갖는 UBDM 또는 OFDM을 수행하는 제2 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7a는 실시예에 따른, UBDM 시스템을 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7b는 실시예에 따른, UBDM 시스템을 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8a는 OFDM 시스템의 신호 송신기에서의 신호의 처리의 개략도이다.
도 8b는 실시예에 따른, UBDM 시스템의 신호 송신기에서의 신호의 처리의 개략도이다.
도 8c는 실시예에 따른, UBDM 시스템의 신호 송신기에서의 신호의 처리의 개략도이다.
본 개시내용은 변조 기반 통신 보안을 위한, 본 명세서에서 일반화된 UBDM(gUBDM) 시스템으로도 지칭되는 유니터리 브레이드 분할 다중화(UBDM) 시스템, 및 그에 후속하는 단일 입력 단일 출력(SISO) 구성을 통해 구현되는 물리적 계층 보안(PLS)을 포함하는 UBDM 또는 OFDM 시스템 구현을 개시한다. PLS는 "향상된-MOPRO"로 지칭될 수 있고, MOPRO(MIMO-OFDM Precoding with Rotation)로 지칭되는 키 교환 알고리즘의 수정된 버전을 포함한다.
일부 실시예들에서, SISO 구현 PLS를 갖는 유니터리 브레이드 분할 다중화(UBDM)를 이용하는 통신 방법은, 제1 통신 디바이스를 통해 그리고 제1 프로세서에서, 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제1 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제1 통신 디바이스를 통해 그리고 제1 프로세서에서, 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제2 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 유효 채널의 표현은 제1 프로세서를 통해 제1 신호 및 제2 신호에 기반하여 검출된다. 제1 프로세서는 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 좌측 특이 벡터 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 식별한다. 제1 프로세서는 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고, 프리코딩 행렬은 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관된다. 제1 프로세서는 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성한다. 이 방법은 또한 (1) 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호 및 (2) 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 통신 채널을 통해, 제2 통신 디바이스와 연관된 제2 프로세서에서의 메시지의 식별을 위해, 제2 통신 디바이스에 송신하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, SISO 구현 PLS를 갖는 UBDM 또는 OFDM을 이용하는 통신 방법은, 제1 통신 디바이스의 프로세서에서, 알려진 벡터와 유니터리 행렬을 이용하여 제1 인코딩된 벡터를 생성하는 단계를 포함한다. 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 제1 신호와 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 제2 신호는 송신 동안에 제1 신호와 제2 신호에 채널 변환을 적용하는 통신 채널을 통해 제2 통신 디바이스에 송신된다. 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제3 신호와, 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제4 신호가 프로세서에서 그리고 제2 통신 디바이스로부터 수신된다. 프로세서는 제3 신호와 제4 신호에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출한다. 프로세서는 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 식별한다. 이 방법은 또한, 유효 채널의 표현의 특이 벡터 및 유니터리 행렬에 기반하여 제3 신호 및 제4 신호와 연관된 메시지를 식별하기 위해 유니터리 행렬들의 코드북에 대해 질의하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 개시된 일부 실시예들에서, SISO 구현 PLS를 갖는 UBDM 시스템은 수정된 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템을 포함한다. 수정된 OFDM 시스템은 수정되지 않은 OFDM 시스템에 공통적인 일부 컴포넌트들을 포함할 수 있지만, OFDM 컴포넌트의 일반화된 버전(예를 들어, OFDM 기능의 서브세트)도 포함한다. UBDM 시스템은 송신되는 변환된 신호들을 생성하기 위해 신호 송신기에서 신호들의 역 고속 푸리에 변환(iFFT)(또는 고속 푸리에 변환(FFT))을 수행한 다음, 신호들을 복구하기 위해 수신기에서 변환된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)(또는 역 푸리에 변환(iFFT))을 수행하는 것을 포함하는 페어링된 동작을 실행하기 위해, 동작 동안 수정된 OFDM 단계를 (예를 들어, 하드웨어 및/또는 하드웨어에 의해 실행되거나 하드웨어에 저장된 소프트웨어에서) 구현하도록 설계될 수 있다. 수정은 송신기에 의해 수행된 iFFT/FFT를 임의의 변환(임의의 행렬, 예를 들어, 임의의 유니터리 행렬에 의해 표현됨)으로 일반화하는 것을 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같은 SISO 구현 PLS를 갖고 OFDM 시스템의 위의 수정을 갖는 실시예들을 포함하는 UBDM 시스템의 실시예들은 무선 통신 채널들을 통한 신호들의 송신에서 탁월한 보안 및 효율을 부여할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 UBDM의 실시예들의 다른 이점들은 비-선형 변환들뿐만 아니라, 예로서 등각 타이트 프레임(equiangular tight frame)(ETF) 변환들 또는 거의 등각 타이트 프레임(NETF) 변환들을 포함하는 일반화된 구현을 이용하는 능력을 포함한다. 표준 OFDM은 ETF/NETF "과부하(overloading)"에 대한 일반화를 허용하지 않는다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같은 UBDM 시스템에서 구현되는 임의의 유니터리로 일반화하는 것은 또한 상이한 서브캐리어들에 걸쳐 송신될 신호에서의 각각의 심볼 또는 벡터의 에너지를 확산시키는 효과를 가질 수 있다. 송신될 신호에서의 각각의 심볼 또는 벡터의 에너지를 확산시키면 신호의 피크-대-평균-전력비(PAPR)를 감소시키고, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 시스템들과 같은 시스템들에 필적할만한 확산 정도(및 이에 따른 간섭 제거)를 제공할 수 있다. 송신될 신호에서의 각각의 심볼 또는 벡터의 에너지를 확산시키면 다중화에서 추가적인 자유도를 또한 제공할 수 있다. 즉, 표준 주파수 분할 다중화 및 시분할 다중화 외에, UBDM 시스템이 코드 분할 다중화를 도입하여, 신호 송신 시스템에서 다중화에 대한 강력한 자유도를 추가한다.
"물리적 계층 보안"(PLS)은 비밀 정보를 교환할 목적으로 통신 시스템의 사용자들 사이의 통신 채널의 물리적 속성들을 활용하는 것을 지칭한다. 전술한 UBDM 구현들 중 일부가 물리적 계층에서의 보안의 적용을 설명하지만, 이들은 엄격한 의미에서, 2명의 사용자 사이의 공유 채널의 물리적 속성의 이용을 수반하는 PLS를 통합하지 않는다. 예를 들어, PLS에서, 사용자들은 통신 채널의 물리적 속성들에 기반하여, 비밀 정보를 위해, 대칭 암호/보안 스킴(예를 들어, 고급 암호화 표준(Advanced Encryption Standard)(AES))을 위한 비밀 키를 생성한다. 도청자가 통신 채널의 물리적 속성들을 직접 측정하기에(또는 근사화할 충분한 정보를 수집하기에) 사용자들 중 한 명에 충분히 가까운 수신기를 갖지 않는 한, 도청자는 공유 비밀에 액세스할 수 없을 것이다. 아래에 설명되는 실시예들에 따르면, PLS는 통신들의 보안을 향상시키기 위해, UBDM(또는 일반화된 UBDM), OFDM, 또는 임의의 다른 통신 시스템과 조합하여 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "송신기"(또는 "신호 송신기")는 하나 이상의 안테나, 증폭기, 케이블, 디지털-아날로그 변환기, 필터, 상향변환기, 프로세서(예를 들어, 비트들의 판독 및/또는 기저대역에의 비트들의 매핑용) 등의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 신호들의 송신에서 이용되는 컴포넌트들의 임의의 집합을 지칭한다. 유사하게, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "수신기"(또는 "신호 수신기")는 하나 이상의 안테나, 증폭기, 케이블, 아날로그-디지털 변환기, 필터, 하향변환기, 프로세서 등의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 신호들의 수신에서 이용되는 컴포넌트들의 임의의 집합을 지칭한다.
SISO 구현 향상된 MOPRO에서의 신호들의 송신 및 수신
도 1은 실시예에 따른, 본 명세서에서 "UBDM 시스템" 또는 "시스템"으로도 지칭되는, 안전하고 효율적인 유니터리 브레이드 분할 다중화 시스템(100)의 개략도이다. UBDM(100)은 무선 전자 통신들을 안전하고 효율적인 방식으로 송신 및/또는 수신하도록 구성된다. UBDM 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 신호 송신기(101) 및 신호 수신기들(103), 및 통신 네트워크(106)를 포함한다. UBDM 시스템(100)은 선택적으로 신호 송신기(102) 및 신호 수신기들(104)을 포함한다. UBDM 시스템(100)은 신호 송신기(101)로부터 그리고/또는 선택적으로 신호 송신기(102)로부터의 신호를 처리하고 이를 통신 네트워크를 통해 정의된 하나 이상의 통신 채널을 통해 신호 수신기(103)로 그리고/또는 선택적으로 신호 수신기(104)로 송신하도록 구성된다. 신호 송신기(101 및/또는 102)로부터 그리고 신호 수신기(103 및/또는 104)로 송신될 신호가 주어지면, UBDM 시스템(100)은 신호 송신기(101 및/또는 102)가 신호 수신기들(103 및/또는 104)에 송신될 변환된 신호를 생성하기 위해 임의의 변환을 적용함으로써 신호를 처리할 수 있도록 구성된다. 임의의 변환은 하드웨어(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이) 및/또는 소프트웨어 중 하나 이상을 이용하여 적용될 수 있다. 신호 송신기들(101 및/또는 102)은 또한 적용된 임의의 변환의 표시를 (예를 들어, 신호를 송신하기 전에) 신호 수신기들(103 및/또는 104)에 송신한다. 신호 수신기들(103 및/또는 104)은 변환된 신호 및 신호 송신기(들)에 의해 적용된 임의의 변환의 표시를 수신하고, 변환된 신호로부터 신호를 복구하기 위해 임의의 변환의 역을 적용하도록 구성된다. 시스템(100)이 2개의 신호 송신기(101 및 102), 및 2개의 신호 수신기(103 및 104)를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 유사한 UBDM 시스템은 임의의 수의 신호 송신기 및/또는 신호 수신기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 통신 네트워크(106)("네트워크"라고도 지칭됨)는 공용 및/또는 사설 네트워크들을 통해 동작하는, 데이터를 송신하도록 구성된 하나 이상의 유선 및/또는 무선 통신 채널을 포함하는 임의의 적절한 통신 네트워크일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 일부 구현들에서, 신호 송신기들(101, 102) 및 신호 수신기들(103, 104)(또는 이들의 부분들)은, 예를 들어, 데이터 센터(예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 환경), 컴퓨터 시스템, 하나 이상의 서버/호스트 디바이스 등 내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 신호 송신기들(101, 102) 및 신호 수신기들(103, 104)은 하나 이상의 디바이스 및/또는 하나 이상의 서버 디바이스를 포함할 수 있는 다양한 유형들의 네트워크 환경들 내에서 기능할 수 있다. 예를 들어, 네트워크(106)는 사설 네트워크, 가상 사설 네트워크(VPN), 다중프로토콜 라벨 스위칭(Multiprotocol Label Switching)(MPLS) 회로, 인터넷, 인트라넷, 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 도시권 네트워크(MAN), 와이맥스(worldwide interoperability for microwave access network)(WiMAX®), Bluetooth® 네트워크, 가상 네트워크, 및/또는 이들의 임의의 조합일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 통신 네트워크(106)는, 예를 들어, Wi-Fi 또는 무선 근거리 네트워크("WLAN"), 무선 광역 네트워크("WWAN"), 및/또는 셀룰러 네트워크와 같은 무선 네트워크일 수 있다.
통신 네트워크(106)는, 예를 들어, 게이트웨이 디바이스들, 브리지들, 스위치들 등을 이용하여 구현되는 유선 네트워크 및/또는 무선 네트워크일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 유선 네트워크 또는 무선 네트워크는 하나 이상의 통신 채널, 예를 들어, 라디오 주파수(RF) 통신 채널(들), 극저 주파수(ELF) 통신 채널(들), 초저 주파수(ULF) 통신 채널(들), 저 주파수(LF) 통신 채널(들), 중간 주파수(MF) 통신 채널(들), 초고 주파수(UHF) 통신 채널(들), 극고 주파수(EHF) 통신 채널(들), 광섬유 통신 채널(들), 전자 통신 채널(들), 위성 통신 채널(들) 등을 이용할 수 있다. 네트워크(106)는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있고/있거나 인터넷 프로토콜(IP) 및/또는 독점 프로토콜과 같은 다양한 프로토콜들에 기반하는 부분들을 가질 수 있다. 통신 네트워크(106)는 인터넷의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 통신 네트워크(106)는, 예를 들어, 네트워크 브리지들, 라우터들, 스위치들, 게이트웨이들 및/또는 유사한 것(도시되지 않음)에 의해 서로 동작가능하게 결합되는 복수의 네트워크들 또는 서브네트워크들을 포함할 수 있다.
도 2는 실시예에 따른, 도 1과 관련하여 위에서 설명된 UBDM 시스템(100)과 같은 UBDM 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 신호 송신기(201)의 개략적인 블록도이다. 신호 송신기(201)는 도 1과 관련하여 위에서 도시되고 설명된 시스템(100)의 신호 송신기(101) 및 신호 송신기(102)와 구조적으로 그리고 기능적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 송신기(201)는 메모리에 저장된 명령어들을 처리하도록 구성된 프로세서일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 신호 송신기(201)는, 예를 들어, 서버, 데스크톱 컴퓨팅 디바이스, 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 디바이스, 랩톱 등과 같은 하드웨어 기반 컴퓨팅 디바이스 및/또는 멀티미디어 디바이스일 수 있다. 신호 송신기(201)는 프로세서(211), 메모리(212)(예를 들어, 데이터 스토리지를 포함함), 및 통신 인터페이스(213)를 포함한다.
프로세서(211)는, 예를 들어, 하드웨어 기반 집적 회로(IC) 또는 명령어들 또는 코드의 세트를 구동 및/또는 실행하도록 구성된 임의의 다른 적절한 처리 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(211)는 범용 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 가속 처리 유닛(APU), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 프로그래머블 로직 어레이(PLA), 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD), 프로그래머블 로직 제어기(PLC), 그래픽 처리 유닛(GPU), 신경망 프로세서(NNP) 등일 수 있다. 프로세서(211)는 시스템 버스(예를 들어, 도시되지 않은 어드레스 버스, 데이터 버스 및/또는 제어 버스)를 통해 메모리(212)에 동작가능하게 결합된다.
프로세서(211)는 송신될 신호를 수신하고, 임의의 변환을 적용함으로써 신호를 변환된 신호로 변환하기 위한 처리를 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 프로세서(211)는 변환된 신호가 UBDM 시스템을 이용하여 안전하고 효율적인 방식으로 송신될 수 있도록 유니터리 변환인 것으로 정의되는 임의의 변환을 적용할 수 있다.
프로세서(211)는 변환기(214), 임의의 변환 선택기(215), 및 임의의 변환 적용기(216)를 포함하는 컴포넌트들의 세트를 포함할 수 있다. 프로세서(211)는 신호들의 세트(221 및 222)를 수신하고, 임의의 변환들의 세트(231 및 232)를 수행하고, 변환된 신호들의 세트(241 및 242)를 송신할 수 있다.
일부 실시예들에서, 변환기(214), 임의의 변환 선택기(215), 및 임의의 변환 적용기(216) 각각은 메모리(212)에 저장되고 프로세서(211)에 의해 실행되는 소프트웨어일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(211)의 위에 언급된 부분들 각각은 프로세서(211)로 하여금 변환기(214), 임의의 변환 선택기(215), 및 임의의 변환 적용기(216)를 실행하게 하는 코드일 수 있다. 코드는 메모리(212) 및/또는, 예를 들어, ASIC, FPGA, CPLD, PLA, PLC 등과 같은 하드웨어 기반 디바이스에 저장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 변환기(214), 임의의 변환 선택기(215), 및 임의의 변환 적용기(216) 각각은 각각의 기능들을 수행하도록 구성된 하드웨어일 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴포넌트들 각각은 소프트웨어와 하드웨어의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서(211)의 컴포넌트들(예를 들어, 변환기(214), 임의의 변환 선택기(215), 임의의 변환 적용기(216)) 중 하나 이상은 하나 이상의 유형의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 운영 체제들, 런타임 라이브러리들 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 플랫폼(예를 들어, 하나 이상의 유사한 또는 상이한 플랫폼)에 기반하여 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 신호 송신기의 컴포넌트들은 디바이스들의 클러스터(예를 들어, 서버 팜) 내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현에서, 신호 송신기(201)의 컴포넌트들의 기능 및 처리는 디바이스들의 클러스터의 여러 디바이스들에 분산될 수 있다. 신호 송신기(201) 및 신호 수신기(예를 들어, 도 3에 도시되고 설명된 신호 수신기(301))의 컴포넌트들은 속성들을 처리하도록 구성된 임의의 유형의 하드웨어 및/또는 소프트웨어일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다.
변환기(214)는 송신될 신호를 수신하고 임의의 변환을 이용하여 프로세서(211)에 의해 변환될 수 있는 형태로 신호를 준비하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세서(211)는 심볼들 b n 의 병렬 세트의 형태로 신호를 수신할 수 있다. 변환기(214)는 심볼들 b n 의 병렬 세트를 심볼들의 직렬 세트로 변환하기 위해 심볼들 b n 의 세트에 대해 (예를 들어, 시프트 레지스터를 이용하여) 병렬-직렬 계산을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 변환기(214)는 심볼들의 직렬 세트의 심볼들의 병렬 세트로의 (예를 들어, 시프트 레지스터를 이용한) 직렬-병렬 계산을 수행하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변환기(214)는 심볼들의 세트에 기반하여 (예를 들어, 신호들의 세트(221 및 221)를 나타내는) 복수의 벡터들을 생성할 수 있다. 일부 구현들에서, 변환기(214)는 복수의 입력 비트들의 형태로 신호를 수신할 수 있다. 변환기(214)는 복수의 입력 비트들에 기반하여 복수의 심볼들을 생성하도록 구성될 수 있다. 변환기(214)는 복수의 심볼들에 기반하여 복수의 블록들을 생성하도록 추가로 구성될 수 있고, 여기서 복수의 블록들로부터의 각각의 블록은 (예를 들어, 신호들의 세트(221 및 222)를 나타내는) 복수의 벡터들로부터의 벡터를 나타낸다. 대안적으로, 변환기(214)는 복수의 심볼들에 기반하여 다중의 복수의 블록들을 생성하도록 추가로 구성될 수 있고, 여기서 다중의 복수의 블록들로부터의 각각의 복수의 블록들은 (예를 들어, 신호들의 세트(221 및 222)를 나타내는) 복수의 벡터들로부터의 벡터를 나타낸다.
임의의 변환 선택기(215)는 송신될 신호 또는 변환기(214)에 의해 생성된 복수의 벡터에 적어도 부분적으로 기반하여, 벡터들을 신호 송신기(201)로부터 UBDM 시스템과 연관된 하나 이상의 수신기로 안전하고 효율적으로 송신하기 위해 (예를 들어, 신호들의 세트(221 및 221)를 나타내는) 복수의 벡터에 적용될 임의의 변환(예를 들어, 임의의 변환(231 및 232))을 선택하도록 구성될 수 있다. 임의의 변환(예를 들어, 임의의 변환(231 및 232))은 비선형 변환, 유니터리 변환, ETF 변환, 또는 NETF 변환 중 하나 또는 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 신호를 송신하기 위해 선택될 수 있는 것으로부터의 설계에 의해 유니터리인 임의의 변환들(예를 들어, 임의의 변환(231 및 232))의 라이브러리에 액세스할 수 있다. 임의의 변환 선택기(215)는 예를 들어, 전기통신 핸드쉐이크를 통해 2개의 통신 엔티티 사이에서 협상되거나 또는 통신 시스템 내의 참가자에 의해 다른 방식으로 입력된 변환 유형 및/또는 기준에 기반하여 임의의 변환을 선택할 수 있다. 기준은 예를 들어, 원하는 보안 레벨, 레이턴시 임계치, 에러 레이트 임계치, 최소 데이터 레이트, 최대 데이터 레이트 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 유니터리 변환은 신호의 총 전력을 변경되지 않은 채로 남겨두는 심볼들의 벡터에 대해 수행될 수 있는 가장 큰 부류의 변환들이다. 비-유니터리 변환이 이용되는 경우, 수신기에서의 역 변환은 수신된 심볼들 중 일부에서 잡음을 반드시 증폭할 것이지만, 이것은 유니터리 변환들의 경우에는 그렇지 않다.
일부 경우들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 항등 행렬(identity matrix), 이산 푸리에 행렬이 아니거나, 또는 푸리에 행렬들의 임의의 다른 직접 합인 변환을 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 유니터리 변환들의 라이브러리를 가질 수 있고, 가이드라인들의 세트에 기반하여, 하나의 유니터리 변환 U를 선택하고, U가 항등 행렬 또는 이산 푸리에 행렬인지, 또는 푸리에 행렬들의 세트의 임의의 다른 직접 합인지를 체크하기 위한 계산들을 수행할 수 있다. U가 위의 3개의 카테고리 중 하나인 경우, 일부 실시예들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 U를 폐기하고, 위의 3개의 카테고리 중 임의의 것이 아닌 가이드라인을 충족할 수 있는 다른 변환을 선택할 수 있다. 임의의 변환 선택기(215)는 항등 행렬, 이산 푸리에 행렬이 아니거나, 또는 푸리에 행렬들의 임의의 다른 직접 합인 변환 U를 선택하는 경우, 그 실시예에 따른 UBDM 시스템을 이용하여 송신될 신호를 변환하는 경우에 이용될 임의의 변환 A로서 U를 할당할 수 있다.
일부 구현들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 프로세서(211)에 의해 수신된 입력들의 세트에 기반하여 선택을 수행할 수 있다. 일부 구현들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 신호와 연관된 파라미터들의 세트, 복수의 벡터들, 신호 송신의 성질(예를 들어, 보안 요건, 신호 내의 정보 콘텐츠의 민감도, 신호 송신의 경로 등)에 기반하여 선택을 수행할 수 있다. 일부 구현들에서, 임의의 변환 선택기(215)는 프로세서(211)에 의해 수신된 입력들의 세트(예를 들어, 프로세서(211)에 의해 수신된 사용자 입력들의 세트)에 따라 임의의 변환을 정의하고 생성하도록 구성될 수 있다.
임의의 변환 적용기(216)는 복수의 벡터들(예컨대, 벡터들(221 및 222))에 대해 선택된 임의의 변환을 적용하여 복수의 변환된 벡터들(예컨대, 변환된 벡터들(241 및 242))을 생성할 수 있다. 일부 구현들에서, 복수의 변환된 벡터들은 복수의 벡터들의 총 크기와 실질적으로 동일한 총 크기를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 예를 들어, 임의의 변환 적용기(216)는 벡터들의 세트에 대해 변환 행렬 A를 적용하여 변환된 벡터들을 생성하기 위해 행렬 연산들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 임의의 변환 적용기(216)는 임의의 변환을 적용하기 전에 벡터들의 세트에 대해 임의의 적절한 수의 절차들(예컨대, 신호 처리 절차들, 적절한 행렬 연산들)을 수행하도록 구성될 수 있다. 복수의 변환된 벡터들은 이어서 신호 송신기 안테나(217)로 송신될 수 있고, 선택적으로 신호 수신기와 연관된 하나 이상의 신호 수신기로 송신되기 위해 통신기(213)에 포함된 신호 송신기 안테나(218)로 송신될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 2개의 신호 송신기 안테나(217 및 218)를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 유사한 신호 송신기는 단일 입력 단일 출력(SISO) 동작을 수행하도록 구성된, 일부 실시예들에 따른 단일 송신기 안테나(예컨대, 신호 송신기 안테나(217))를 포함하고 이를 이용할 수 있다. 유사한 신호 송신기는 또 다른 실시예들에 따른 임의의 적절한 더 많은 수의 신호 송신기 안테나들(즉, 2개 초과의 송신기 안테나들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 송신기(201)는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 동작들을 수행하도록 구성된 복수의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다.
신호 송신기(201)의 메모리(212)는, 예를 들어, RAM(random access memory), 메모리 버퍼, 하드 드라이브, ROM(read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), 플래시 드라이브, SD(secure digital) 메모리 카드, 내장된 MTP(multi-time programmable) 메모리 등일 수 있다. 메모리(212)는, 예를 들어, 프로세서(211)로 하여금 하나 이상의 프로세스, 기능(예컨대, 변환기(214), 임의의 변환 선택기(215), 및/또는 임의의 변환 적용기(216)와 연관된 기능) 등을 수행하게 하는 명령어들을 포함할 수 있는 하나 이상의 소프트웨어 모듈 및/또는 코드를 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(212)는 증분적으로 추가되고 이용될 수 있는 확장가능한 저장 유닛들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 메모리(212)는 프로세서(211)에 동작가능하게 결합될 수 있는 휴대용 메모리(예컨대, 플래시 드라이브, 휴대용 하드 디스크 등)일 수 있다. 다른 경우들에서, 메모리는 신호 송신기(201)와 원격적으로 동작가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 원격 데이터베이스 서버는 메모리로서 역할하고 신호 송신기(201)에 동작가능하게 결합될 수 있다.
통신 인터페이스(213)는 프로세서(211) 및 메모리(212)에 동작가능하게 결합된 하드웨어 디바이스 및/또는 프로세서(211)에 의해 실행되는 메모리(212)에 저장된 소프트웨어일 수 있다. 통신 인터페이스(213)는 신호 송신기 안테나(217) 및 선택적으로 신호 송신기 안테나(218)를 포함할 수 있다. 송신기 안테나(217) 외에, 제2 송신기 안테나(218)가 도 2에 도시되어 있지만, 신호 송신기(201)와 유사한 신호 송신기는 일부 실시예들에 따라 단지 단일 송신기 안테나를 갖거나, 또는 일부 다른 실시예들에 따라 임의의 수의 송신기 안테나들을 가질 수 있다. 통신 인터페이스(213)는, 예를 들어, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), Wi-FiTM 모듈, Bluetooth® 모듈 및/또는 임의의 다른 적절한 유선 및/또는 무선 통신 디바이스일 수 있다. 또한, 통신 인터페이스(213)는 스위치, 라우터, 허브 및/또는 임의의 다른 네트워크 디바이스를 포함할 수 있다. 통신기(213)는 컴퓨팅 디바이스(201)를 통신 네트워크(예를 들어, 도 1과 관련하여 위에 도시된 통신 네트워크(106))에 접속시키도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 통신 네트워크(213)는 하나 이상의 통신 채널을 통해, 예를 들어, 인터넷, 인트라넷, 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 도시권 네트워크(MAN), 와이맥스(worldwide interoperability for microwave access network)(WiMAX®), 광섬유(파이버-옵틱) 기반 네트워크, Bluetooth® 네트워크, 가상 네트워크, 및/또는 이들의 임의의 조합과 같은 통신 네트워크에 접속하도록 구성될 수 있다.
일부 경우들에서, 통신 인터페이스(213)는 통신 네트워크(예로서, 도 1과 관련하여 도시되고 설명된 통신 네트워크(106))를 통해 하나 이상의 통신 채널을 경유하여 파일 또는 파일들의 세트를 수신 및/또는 송신하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우들에서, 수신된 파일은 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 프로세서(211)에 의해 처리되고/되거나 메모리(212)에 저장될 수 있다. 일부 경우들에서, 전술한 바와 같이, 통신 인터페이스(213)는 복수의 변환된 벡터를 신호 송신기 안테나(217)를 통해, 통신 네트워크에 접속된 적어도 하나의 신호 수신기와 연관된 적어도 하나의 신호 수신기 안테나에 송신하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(213)는 또한 임의의 변환 시스템들의 라이브러리와 연관된 데이터를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른, 도 1과 관련하여 전술한 UBDM 시스템(100)과 같은 UBDM 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 신호 수신기(301)의 개략적인 블록도이다. 신호 수신기(301)는 도 1과 관련하여 전술하고 도시한 시스템(100)의 신호 수신기(101) 및 신호 송신기(102)와 구조적으로 및 기능적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 수신기(301)는 메모리(312)에 저장된 명령어들을 처리하도록 구성된 프로세서(311)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 신호 수신기(301)는 예를 들어 서버, 데스크톱 컴퓨팅 디바이스, 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 디바이스, 랩톱 등과 같은 하드웨어 기반 컴퓨팅 디바이스 및/또는 멀티미디어 디바이스일 수 있다. 신호 수신기(301)는 프로세서(311), 메모리(312) 및 통신 인터페이스(313)를 포함한다.
프로세서(311)는, 예를 들어, 하드웨어 기반 집적 회로(IC) 또는 명령어들 또는 코드의 세트를 구동 및/또는 실행하도록 구성된 임의의 다른 적절한 처리 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(311)는, 하드웨어 기반 집적 회로(IC) 또는 명령어들 또는 코드의 세트를 구동 및/또는 실행하도록 구성된 임의의 다른 적절한 처리 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(311)는, 범용 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 가속 처리 유닛(APU), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 프로그래머블 로직 어레이(PLA), 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD), 프로그래머블 로직 제어기(PLC), 그래픽 처리 유닛(GPU), 신경망 프로세서(NNP) 등일 수 있다. 프로세서(311)는 시스템 버스(예를 들어, 도시되지 않은, 어드레스 버스, 데이터 버스 및/또는 제어 버스)를 통해 메모리(312)에 동작가능하게 결합된다.
프로세서(311)는, 예를 들어, 하드웨어 기반 집적 회로(IC) 또는 명령어들 또는 코드의 세트를 구동 및/또는 실행하도록 구성된 임의의 다른 적절한 처리 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(311)는, 범용 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 가속 처리 유닛(APU), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 프로그래머블 로직 어레이(PLA), 복합 프로그래머블 로직 디바이스(CPLD), 프로그래머블 로직 제어기(PLC), 그래픽 처리 유닛(GPU), 신경망 프로세서(NNP) 등일 수 있다. 프로세서(311)는 시스템 버스(예를 들어, 도시되지 않은, 어드레스 버스, 데이터 버스 및/또는 제어 버스)를 통해 메모리(312)에 동작가능하게 결합된다.
프로세서(311)는 송신될 신호를 수신하고 임의의 변환을 적용함으로써 신호를 변환된 신호로 변환하기 위한 처리를 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(311)는 또한 또는 대안적으로, 통신 네트워크(예를 들어, 도 1의 네트워크(106))에 정의된 하나 이상의 통신 채널을 통해 안전하게 송신되는 변환된 신호를 수신하고, 변환된 신호를 생성하는데 이용된 임의의 변환과 연관된 정보를 획득하고, 그 정보에 기반하여 변환된 신호를 처리함으로써(예를 들어, 임의의 변환의 역을 적용함으로써) 원래의 신호를 복구하여, 원래의 신호가 gUBDM 시스템을 이용하여 안전하고 효율적인 방식으로 목적지에 의해 수신될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 프로세서(311)는 변환된 신호가 UBDM 시스템을 이용하여 안전하고 효율적인 방식으로 송신될 수 있도록 유니터리 변환인 것으로 정의되는 임의의 변환을 적용할 수 있다.
프로세서(311)는 변환기(314), 임의의 변환 식별기(315), 및 임의의 변환 반전기(316)를 포함하는 컴포넌트들의 세트를 포함할 수 있다. 프로세서(311)는 신호 수신기(301)가 그 일부인 UBDM 시스템의 일부인 신호 송신기의 하나 이상의 송신기 안테나(예를 들어, 도 2와 관련하여 도시되고 설명된 바와 같은 신호 송신기(201)의 송신기 안테나(217) 또는 송신기 안테나(218))로부터 수신된, 변환된 신호들을 나타내는 복수의 변환된 벡터들(341 및 342)을 포함할 수 있거나, 메모리(312)로부터 액세스할 수 있다. 프로세서(311)는 신호 송신기로부터 수신된 신호와 연관된 정보에 기반하여 식별된, 임의의 변환의 세트(331 및 332), 및 식별된 임의의 변환들에 기반하여 계산된, 역 변환들의 세트(351 및 352), 및 원래의 신호들의 세트를 나타내는 복수의 벡터들(321 및 322)을 포함할 수 있거나, 메모리(312)에서 액세스할 수 있다.
임의의 변환 식별기(315)는 신호 수신기 안테나(317)를 통해 그리고 선택적으로 신호 수신기 안테나(318)를 통해 수신된 변환된 신호(예컨대, 변환된 벡터들(341 및 342)에 의해 나타내지는 변환된 신호)와 연관된 정보를 수신하도록 구성될 수 있고, 이 정보는 변환된 신호들을 생성하는데 이용된 임의의 변환의 아이덴티티의 표시를 포함한다. 임의의 변환 식별기(315)는, 이 정보에 기반하여, 변환된 신호(예컨대, 변환된 신호들(341 및 342))로부터 원래의 신호(예컨대, 복수의 벡터들(321 및 322)에 의해 표현되는 원래의 신호)를 복구하는데 이용될 수 있는 임의의 변환을 식별하도록 구성된다.
임의의 변환 반전기(316)는, 임의의 변환의 아이덴티티에 기반하여, 식별된 임의의 변환의 효과들을 반전시켜 변환된 신호로부터 원래의 신호를 복구하도록 구성된 역 변환(예를 들어, 역 변환들(351 및 352))이라고도 하는, 식별된 임의의 변환의 역을 생성한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 임의의 변환 반전기(316)는 변환된 신호를 나타내는 복수의 변환된 벡터들(341 및 342)에 적용되도록 구성되고 신호 수신기(301)에 의해 수신되는 역 변환(A')(351)을 생성하며, 역 변환(A')(351)은 임의의 변환(A)(331)의 효과들을 반전시키고 원래의 신호를 나타내는 복수의 벡터들(321 및 322)을 복구할 수 있다. 다른 예의 일부 실시예들에서, 임의의 변환 반전기(316)는 행렬을 구성하고 복수의 변환된 벡터들(341 및 342)에 적용되도록 구성된 행렬에 기반하여 역 변환(A')을 생성하고 복수의 벡터들(321 및 322)을 복구한다.
변환기(314)는 원래의 신호를 나타내는 복구된 복수의 벡터(예를 들어, 321 및 322)를 수신하고 복구된 복수의 벡터로부터 원래의 신호를 재생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세서는 심볼들 b n 의 병렬 세트를 수신할 수 있다. 변환기(314)는 심볼들 b n 의 직렬 세트를 원래의 신호와 유사할 수 있는 심볼들의 병렬 세트로 변환하기 위해 심볼들 b n 의 세트에 대해 직렬-병렬 계산을 (예를 들어, 위상 레지스터를 이용하여) 수행하도록 구성될 수 있다. 하나의 경우에서, 변환기(314)는 병렬-직렬 계산을 수행하기 위한 (예를 들어, 시프트 레지스터를 이용하는) 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변환기(314)는 복수의 복구된 벡터(예를 들어, 벡터들(321 및 322))를 수신하고, 그 벡터들에 기반하여, 심볼들의 세트를 포함하는 원래의 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변환기(314)는 복수의 복구된 벡터(예를 들어, 벡터들(321 및 322))를 수신하고, 복구된 벡터들에 기반하여 복수의 블록을 생성할 수 있고, 각각의 복수의 블록은 복수의 벡터 중의 벡터를 나타낸다. 변환기(314)는 그 후 복수의 블록에 기반하여, 원래의 신호를 복구할 수 있는 복수의 입력 비트를 재생성할 수 있다.
신호 수신기(301)의 메모리(312)는, 예를 들어, RAM(random access memory), 메모리 버퍼, 하드 드라이브, ROM(read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), 플래시 드라이브, SD(secure digital) 메모리 카드, 내장된 MTP(multi-time programmable) 메모리 및/또는 기타 등등일 수 있다. 메모리(312)는, 예를 들어, 프로세서(311)로 하여금 하나 이상의 프로세스, 기능(예컨대, 변환기(314), 임의의 변환 식별기(315), 및/또는 임의의 변환 반전기(316)와 연관된 기능) 등을 수행하게 하는 명령어들을 포함할 수 있는 하나 이상의 소프트웨어 모듈 및/또는 코드를 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(212)는 증분적으로 추가되고 이용될 수 있는 확장가능한 저장 유닛들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 메모리(312)는 프로세서(311)에 동작가능하게 결합될 수 있는 휴대용 메모리(예컨대, 플래시 드라이브, 휴대용 하드 디스크 등)일 수 있다. 다른 경우들에서, 메모리는 신호 수신기(301)와 원격적으로 동작가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 원격 데이터베이스 서버는 메모리로서 역할하고 신호 수신기(301)에 동작가능하게 결합될 수 있다.
통신 인터페이스(313)는 프로세서(311) 및 메모리(312)에 동작가능하게 결합된 하드웨어 디바이스 및/또는 프로세서(311)에 의해 실행되는 메모리(312)에 저장된 소프트웨어일 수 있다. 통신 인터페이스(313)는 신호 수신기 안테나(317) 및 선택적으로 신호 수신기 안테나(318)를 포함할 수 있다. 수신기 안테나(317) 외에도 제2 수신기 안테나(318)가 도 3에 도시되어 있지만, 신호 수신기(301)와 유사한 신호 수신기는 일부 실시예들에 따라 단지 단일 송신기 안테나를 갖거나, 또는 일부 다른 실시예들에 따라 임의의 수의 송신기 안테나들을 가질 수 있다. 통신 인터페이스(313)는, 예를 들어, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), Wi-FiTM 모듈, Bluetooth® 모듈 및/또는 임의의 다른 적절한 유선 및/또는 무선 통신 디바이스일 수 있다. 또한, 통신 인터페이스(313)는 스위치, 라우터, 허브 및/또는 임의의 다른 네트워크 디바이스를 포함할 수 있다. 통신기(213)는 컴퓨팅 디바이스(301)를 통신 네트워크(예를 들어, 도 1과 관련하여 위에 도시된 통신 네트워크(106))에 접속시키도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 통신 네트워크(313)는 하나 이상의 통신 채널을 통해, 예를 들어, 인터넷, 인트라넷, 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 도시권 네트워크(MAN), 와이맥스(WiMAX®), 광섬유(파이버-옵틱) 기반 네트워크, Bluetooth® 네트워크, 가상 네트워크, 및/또는 이들의 임의의 조합과 같은 통신 네트워크에 접속하도록 구성될 수 있다.
일부 경우들에서, 통신 인터페이스(313)는 통신 네트워크(예를 들어, 도 1의 UBDM 시스템(100) 내의 통신 네트워크(106))에 정의된 하나 이상의 통신 채널을 통해 파일 및/또는 파일들의 세트를 수신 및/또는 송신하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우들에서, 수신된 파일은 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 프로세서(311)에 의해 처리되고/되거나 메모리(312)에 저장될 수 있다. 일부 경우들에서, 전술한 바와 같이, 통신 인터페이스(313)는 신호 수신기 안테나(317) 및 선택적으로 신호 수신기 안테나(318)가 미리 결정된 대역폭 내의 특정한 미리 결정된 중심 주파수의 변환된 신호들을 수신하고, UBDM 시스템의 일부로서 통신 네트워크에 접속된 하나 이상의 신호 송신기와 연관된 하나 이상의 신호 송신기 안테나에 의해 안전하고 효율적으로 송신되는 변환된 신호들을 수신하도록 조율된 하나 이상의 안테나를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(313)는 또한 임의의 변환 시스템들의 라이브러리와 연관된 데이터를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 수신기(301)는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 동작들을 수행하도록 구성된 복수의 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
SISO 구현 향상된 MOPRO에 대한 도입
본 개시내용의 예시적인 실시예에서, 제1 통신 디바이스는 4개의 서브캐리어를 이용하여 심볼 b를 송신하라는 표시를 수신한다.
Figure pct00001
채널 벡터 h를 갖는 통신 채널을 통해 심볼 b를 송신한 후, 채널 벡터 h는 심볼 b를 변환된 심볼로 변환한다. 제2 통신 디바이스에서 수신된 변환된 심볼은 심볼 b와 채널 벡터 h의 하다마르 곱이다. 제2 통신 디바이스는 변환된 심볼을 4×1 행렬로서 수신한다:
Figure pct00002
제2 통신 디바이스는 (예를 들어, 도 3과 관련하여 도시되고 설명된 변환기(314)를 이용하여) 변환된 심볼을 2×2 행렬로 배열한다.
Figure pct00003
제2 통신 디바이스는 2×2 행렬을 2×2 채널 변환 행렬과 2×2 심볼 행렬의 곱으로서 나타내기 위해 행렬 분해를 추가로 수행한다.
Figure pct00004
그렇게 함으로써, 제2 통신 디바이스는 MOPRO 동작 또는 향상된 MOPRO 동작의 효율 및 물리적 계층 보안에 혜택을 주면서, 단일 입력 단일 출력(SISO) 동작을 위한 특수하게 설계된 4-성분 벡터를 2×2 행렬로 변환한다.
향상된 MOPRO-MIMO
일 실시예에서, MOPRO 동작 또는 향상된 MOPRO 동작이 MIMO 시스템 상에서 수행될 수 있다. 일 예에서, MIMO 시스템은 사용자들 "밥(Bob)" 및 "앨리스(Alice)"에 의해 이용되는 2×2 MIMO 시스템일 수 있다. 이 예는 단일 서브캐리어에 대해 수행될 것이다. 다음의 절차는 복수의 서브캐리어들을 갖는 시스템에서의 각각의 서브캐리어에 대해 수행될 수 있다. 앨리스는 초기에 임의의 유니터리 행렬 G ∈ U(2)를 선택하고, 여기서 U는 유니터리 행렬을 나타낸다. 앨리스는 그 후 2개의 심볼 b 1 및 b 2(2개의 별개의 심볼에서)의 공개적으로 알려진/합의된 트레이닝 시퀀스 B에 G를 곱하여, 밥에의 송신을 위한 인코딩된 값을 생성한다:
Figure pct00005
그 다음, 앨리스는 인코딩된 값을 밥에게 송신한다.
Figure pct00006
(여기서, D는 채널 특이값들의 대각선 및 양의 정부호(positive definite) 행렬이고, B는 채널의 밥 "측" 상의 특이 벡터들(좌측 특이값들)이고, A는 채널의 앨리스 "측" 상의 특이 벡터들(우측 특이값들)임)를 갖는 채널 H를 통과한 후에, 밥은 다음을 수신할 것이다:
Figure pct00007
밥은 b에서의 트레이닝 값들(예를 들어, b 1 = 1, b 2 = -1 등)에 대한 지식을 갖고, 수신된 r에 b -1을 우측 곱하여 행렬
Figure pct00008
를 분리한다. 일부 구현들에서, b에서의 트레이닝 값들은 하나 이상의 디지털 변조 스킴에 의해 변조된 신호의 하나 이상의 성상도로부터의 요소들에 대응하거나 그에 기반한다. 디지털 변조 스킴들의 예들은 이진 위상 시프트 키잉(BPSK), 직교 위상 시프트 키잉(QPSK), 8 위상 시프트 키잉(8-PSK), 및 직교 진폭 변조(QAM) 포맷들, 예컨대 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
밥이 HG의 특이값 분해를 수행할 때, 그는
Figure pct00009
를 획득한다. 그 후, 밥은
Figure pct00010
로 앨리스에 응답한다.
여기서,
Figure pct00011
은 복소 공액을 나타내지만 전치를 나타내지 않고, F n 은 유니터리 행렬들의 공개 코드북의 요소들 중 하나이다(밥은, 예를 들어, 공유된 비밀 비트들을 인코딩하는 방식으로서 이 행렬을 선택할 수 있다). 이브(Eve)는 어느 행렬 F n 이 송신되고 있는지를 결정할 수 없어야 하는 것이 바람직하다.
t'를 다시 앨리스에게 송신한 후에, 앨리스는 채널의 전치에 의해 왜곡된 t'의 버전인 r'를 수신한다(채널 상호성을 가정함):
Figure pct00012
앨리스는 (공개) 트레이닝 시퀀스들 b를 알기 때문에, 그녀는 이 행렬에 b -1을 우측 곱함으로써 이를 제거하고, 행렬
Figure pct00013
를 분리한다. 그 후, 그녀는 이 행렬의 특이값 분해(SVD)를 수행하여 다음을 획득할 수 있다:
Figure pct00014
앨리스는 G를 알고 있기 때문에, 그녀는 우측 특이 벡터들에 G를 곱하여
Figure pct00015
를 남긴다. 그 후, 그녀는
Figure pct00016
에 좌측 특이 벡터들의 전치를 곱하여
Figure pct00017
를 남긴다. 이것은
Figure pct00018
를 남기고, 이로부터 앨리스는 코드북 내의 행렬들 중 어느 것이 이것인지를 결정하고, 공유된 비밀 비트들을 복구할 수 있다.
전술한 것은 향상된 MOPRO가 어떻게 동작하는지의 예이다. 정규 MOPRO에서, 밥은 앨리스에 대한 그 응답에서
Figure pct00019
의 인자를 포함하지 않고, 따라서, 앨리스는 이를 제거할 필요가 없다. 예를 들어, 2×2 행렬들이 스칼라들로 감소되는 경우, SVD가 더 이상 적용가능하지 않을 것이고, 앞서 나타낸 알고리즘들이 실행불가능하게 될 수 있기 때문에, 미국 특허 출원 제16/527,240호(본 명세서에 참고로 포함됨)에 설명된 MOPRO 및 향상된 MOPRO 시스템들은 SISO 시스템과 달리 MIMO 시스템을 이용하여 동작한다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, MOPRO 및 향상된 MOPRO는 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들을 이용한, SISO 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.
SISO 구현 MOPRO 및 향상된 MOPRO
일 실시예에서, MOPRO 동작 또는 향상된 MOPRO 동작은 단일 입력 단일 출력(SISO) 시스템 상에서 수행될 수 있다. 일 예에서, SISO 시스템은 2×2 행렬을 처리하고 MOPRO 및/또는 향상된 MOPRO 동작들을 수행할 수 있지만, 프로세스는 또한 임의의 행렬 크기를 이용하여 구현될 수 있다. 앨리스는 (예를 들어, 도 2와 관련하여 도시되고 설명된 신호 송신기(201)를 통해) 심볼들 b 1 및 b 2의 공개적으로 알려진 트레이닝 시퀀스로 시작하고, 임의의 유니터리 행렬 G ∈ U(2)를 구축하고, 유니터리 행렬 G와 공개적으로 알려진 트레이닝 시퀀스들의 곱을 계산한다:
Figure pct00020
유니터리 행렬 G와 공개적으로 알려진 트레이닝 시퀀스들의 곱의 4개의 성분 모두는 통신 채널(본 명세서에서 '채널'이라고도 함)을 통해 밥(예컨대, 도 3과 관련하여 도시되고 설명된 신호 수신기(301))에게 송신된다. 따라서, 앨리스는 Gb의 4개의 성분을 2개의 심볼
Figure pct00021
및
Figure pct00022
(순차적인 방식으로 차례로 송신되는 2개의 별개의 "보드(baud)")로 분할할 것이다.
Figure pct00023
2개의 심볼로부터의 각각의 심볼에서, 각각의 성분은 하나의 주파수 빈(본 명세서에서 '서브캐리어'라고도 함)에 있다. 이것은, 채널을 통과하고 2개의 심볼에 계수들의 세트를 적용한 후에, 밥이 다음을 수신한다는 것을 의미한다:
Figure pct00024
이들 2개의 벡터로부터, 밥은 다음의 2×2 행렬을 구축한다.
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
여기서, 곱 Gb는 제2 내지 마지막 등식을 얻는데 이용된다. 앨리스 및 밥이 성분들을 분해할 수 있는 여러 다른 방식들이 있다. 일부 구현들에서, 앨리스는 임의의 방식으로 성분들을 치환할 수 있고, 밥은 대답으로 전술한 바와 같이 여전히 2×2 행렬을 구성할 수 있다.
이 시점에서, 문제는 MOPRO 또는 향상된 MOPRO의 MIMO 버전과 거의 동일하다. 유일한 차이점은, 2×2 행렬을 얻기 위해 복수의 안테나에 의존하기보다는, 복수의 주파수 서브캐리어 값을 2×2 행렬로 분할하는 것에 의해 이 예의 랭크-2 성질이 고안되었다는 것이다. 그러나, 수학적으로, 이들은 동일한 문제들이다. 따라서, 밥은 HG를 계산하기 위해 행렬 HGb에 b -1을 우측 곱하고, 이어서 행렬 HG에 대한 특이값 분해(SVD)를 한다. H의 SVD가
Figure pct00030
인 경우, 밥이 얻을 SVD는 다음과 같다:
Figure pct00031
그 다음, 밥은 다음과 같이 행렬 t'를 구축한다:
Figure pct00032
여기서, 각각의 행렬은 MIMO 시스템에 대한 향상된 MOPRO의 위의 예에서 가졌던 것과 동일한 의미를 갖는다.
구축된 t' 행렬로부터, 밥은 앨리스가 이용한 동일한 주파수 서브캐리어들을 통해 송신될 2개의 심볼(차례로 송신되는 2개의 별개의 보드에 대응함)을 구축한다.
Figure pct00033
Figure pct00034
및
Figure pct00035
가 동일한 주파수 서브캐리어들을 통해 송신되고 있기 때문에, 그리고 밥이 채널이 변경되지 않았을 정도로(또는 실질적으로 변경되지 않았을 정도로) 충분히 빠르게 응답한다는 가정 하에서, 채널은 예상된 채널 계수들의 세트를 적용할 것이고, 앨리스는 다음을 수신할 것이다:
Figure pct00036
구현에 따라, 밥이 근거리 네트워크(LAN) 프로토콜 IEEE 802.11에 대해 10 내지 20 밀리초 내에 또는 롱 텀 에볼루션(LTE) 4G 모바일 전기통신 표준에 대해 500 마이크로초 내에(예컨대, 250 내지 500 마이크로초 내에) 응답하는 경우 채널이 정적(즉, 실질적으로 변경되지 않음)인 것으로 고려될 수 있다. 채널은 채널에 영향을 주거나 간섭하는 인자들이 변경되지 않는 기간 동안 정적일 수 있다. 이러한 인자들은 기상 조건들(예컨대, 습도, 안개, 비 등), 고정된 객체들의 존재 및 속성들, 움직이는 객체들의 존재 및 속성들, 지형의 존재 및 속성들, 그리고 송신 디바이스 및/또는 수신 디바이스의 고정성을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 채널이 정적일 때, 수신된 신호로부터 그 채널의 효과들을 제거하기 위해(즉, 채널을 "등화"시키기 위해) 수신된 신호에 적용되는 정정이 일정하게 유지될 수 있다.
위의 벡터들로부터, 앨리스는 이어서 다음과 같이 2×2 행렬을 구축한다:
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
이 SISO 시스템 동작 예에서 계산된 행렬
Figure pct00044
는 MIMO 시스템 동작의 예와 관련하여 앞서 계산된 행렬
Figure pct00045
와 동일하다. 따라서, 앨리스는 MIMO 시스템에서 동작되는 향상된 MOPRO와 동일한 절차를 따른다(즉, b를 제거하고, SVD를 취하고, F n 을 분리하며, 공유된 비밀 비트들을 복구한다). 따라서, 앨리스와 밥은, 앞서 설명된 바와 같이, SISO 시스템을 동작시킴으로써 향상된 MOPRO의 기능을 완전히 모방할 수 있다.
위에 제시된 예는 SISO 시스템을 이용하여 2×2 MIMO 시스템의 MOPRO 또는 향상된 MOPRO 동작을 수행하기 위한 구현을 도시하지만, 크기에 대한 제한은 없고, 임의의 n×n MIMO 시스템의 MOPRO 또는 향상된 MOPRO 동작은 SISO 시스템 상에서 구현될 수 있다. 일부 경우들에서, 2×3, 3×2, 3×3, 17×48, 또는 임의의 n×n MIMO 시스템이 구현될 수 있다. SISO에서 구현되는 n×n 시스템에서 n의 값이 클수록, 더 많은 서브캐리어들이 이용될 수 있다. 일 예에서, SISO 시스템에서 구현되는 3×3 MIMO 시스템의 MOPRO 또는 향상된 MOPRO 동작은 총 9개의 서브캐리어를 이용할 수 있다. 다른 예에서, SISO 시스템에서 구현되는 17×48 MIMO 시스템의 MOPRO 또는 향상된 MOPRO 동작은 총 17×48=816개의 서브캐리어를 이용할 수 있다.
일부 구현들에서, 위에 제시된 SISO 시스템은 앨리스의 부근에 추가적인 물리적 보안을 포함할 수 있어서, 이브가 앨리스에 가까워지는 것을 어렵게 한다. 대안적으로 또는 추가로, 2개의 의도된 통신 엔티티가 상이한 시간들에서 (전술한 바와 같이) 각각 앨리스와 밥의 역할들을 할 수 있다. 예를 들어, 엔티티 1은 앨리스에 대해 위에서 개략적으로 설명된 단계들을 수행할 수 있는 반면, 엔티티 2는 밥에 대해 위에서 개략적으로 설명된 단계들을 수행할 수 있다(그 결과, 엔티티 2로부터 유래되고 엔티티 1과 공유되는 비밀 비트들을 낳는다). 그 후, 엔티티 2는 앨리스에 대해 위에서 개략적으로 설명된 단계들을 수행할 수 있고, 엔티티 1은 밥에 대해 위에서 개략적으로 설명된 단계들을 수행할 수 있다(그 결과, 엔티티 1로부터 유래되고 엔티티 2와 공유되는 비밀 비트들을 낳는다). 엔티티들은 각각의 엔티티가 공유 비트들의 총 수의 대략 절반을 생성하는 식으로, 이러한 교번하는 방식으로 계속될 수 있다. 이 경우에, 이브가 엔티티들 중 하나의 부근에만 있으면, 그녀는 비밀 비트들의 절반만을 복구한다. 엔티티들 둘 다에 의해 충분한 수의 비트들이 생성되었고, 비밀이 (예를 들어) 세트들 둘 다의 해시이면, 이브는 비밀을 복구할 희망이 없다.
위의 예들에서, 앨리스 및 밥은 그 인코딩된 벡터들을 이웃하는 서브캐리어들인 것으로 보이는 것의 2개의 별개의 4-성분 심볼들로 분해하지만; 그렇게 하는 것이 항상 필요한 것은 아닐 수 있다. 먼저, 앨리스 및 밥은 임의의 4개의 서브캐리어를 이용하기로 선택할 수 있다. 서로 가까이 있지 않은 4개의 서브캐리어를 이용하는 것은, 그렇게 하는 것이 채널 계수들 사이의 더 높은 분산의 기회를 증가시키기 때문에 바람직할 수 있고, 따라서, 큰 특이 값들을 갖는 풀 랭크 채널 행렬을 얻을 확률을 증가시키며, 이는 바람직하다. 예를 들어, 앨리스 및/또는 밥은 서브캐리어들 1, 11, 21, 및 31을 제1 SISO 구현 MOPRO 교환을 위한 서브캐리어들로 만들 수 있다. 앨리스 및/또는 밥은 이어서 제1 SISO 구현 MOPRO와 병렬로 제2 SISO 구현 MOPRO 교환으로서 2, 12, 22, 및 32를 동시에 이용할 수 있다. 그 후, 앨리스 및/또는 밥은 3, 13, 23, 및 33 등을 이용할 수 있다.
또한, 위의 예에서, 앨리스와 밥 양쪽 모두는 그 송신들을 2개의 별개의 4-성분 심볼로 분할하지만; 그렇게 하는 것이 항상 필요한 것은 아닐 수 있다. 일부 경우들에서, 이웃 서브캐리어들이 동일한 채널 계수를 갖도록 서브캐리어 간격이 선택될 수 있다. 그 경우에, (예를 들어,
Figure pct00046
과
Figure pct00047
로부터의) 모든 8개의 성분이 동시에 송신될 수 있다. 위의 예에 추가하여, 서브캐리어들 1, 11, 21, 및 31에서 2개의 연속적인 4 성분 송신을 보내는 것 대신에, 앨리스(및 응답할 때 밥)는 심볼
Figure pct00048
을 서브캐리어들 1, 11, 21, 및 31에 두고 심볼
Figure pct00049
를 2, 12, 22, 및 32에 둘 수 있다.
SISO 시스템을 이용하여 MOPRO 동작을 수행하는데 있어서, SISO 시스템을 이용하여 향상된 MOPRO 동작을 수행하는 것과 비교한 한 가지 차이점은, 밥에 의해 송신된 행렬이 그 행렬에서
Figure pct00050
의 인자를 갖지 않았을 것이라는 점이다. 따라서, 항
Figure pct00051
는 간단히 항등 항으로 대체될 수 있다. 그 결과, 밥은 행렬
Figure pct00052
를 다시 앨리스에게 송신한다. 앨리스는 이어서 다음과 같은 행렬을 수신한다:
Figure pct00053
앨리스는 b를 제거할 수 있고, SVD는 즉시 그녀의 F n 을 제공할 것이다.
임의의 OFDM-유사 또는 UBDM-유사 시스템에서, 순환 프리픽스에 의한 적절한 원형화를 가정하면, 채널의 작용은 각각의 서브캐리어 값에 대한 단일 복소 계수이다. 즉,
Figure pct00054
의 심볼은
Figure pct00055
이 될 것이다. h i 가 h i+1 및 h i-1 과 얼마나 상이한지는 선택되거나 수정될 수 있는 서브캐리어 간격에 의존한다. 더 많은 수학적 언어에서, 채널은 송신된 심볼
Figure pct00056
를 취하고 채널 벡터
Figure pct00057
와의 '하다마르' 곱을 수행할 것이다. 하다마르 곱은
Figure pct00058
로 나타내지고, 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00059
일부 경우들에서, SISO 시스템을 이용하여 MOPRO 및/또는 향상된 MOPRO를 수행하는 방법은 (일부 인덱싱 세트에서 i에 대해) 벡터들
Figure pct00060
의 일부 집합으로 시작하고 벡터들
Figure pct00061
의 세트를 얻기 위해 일부 선형 변환들을 적용하는 단계를 포함한다(여기서, M i 는 선형 연산자들의 세트를 나타낸다). 이 방법은
Figure pct00062
에 대한 채널
Figure pct00063
의 하다마르 작용이 수신자가
Figure pct00064
의 형태로 다시 재배열할 수 있는 출력을 생성하도록 벡터들
Figure pct00065
의 성분들을 벡터들
Figure pct00066
의 새로운 세트로 배열하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 여기서 H i 는 그 성분들이 채널 벡터 h에 어떤 방식으로 의존하는 행렬들이다.
도 4는 실시예에 따른, 전술한 SISO 구현 MOPRO 및 향상된 MOPRO 프로세스들을 수행할 수 있는, SISO 구현 물리적 계층 보안을 갖는 UBDM 또는 OFDM을 이용하는 PLS 통신 시스템의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(400)은 통신 매체(440)(예를 들어, 자유 공간, 다중 경로 무선 환경 등)를 통해 서로 통신가능하게 결합된 제1 세트의 통신 디바이스들(401) 및 제2 세트의 통신 디바이스들(411)을 포함한다. 제1 세트의 통신 디바이스들(401)은 제1 프로세서(404)에 통신가능하게 결합되고, 제2 세트의 통신 디바이스들(411)은 제2 프로세서(414)에 통신가능하게 결합된다. 제1 프로세서(404)는 메모리(405)에 동작가능하게 결합되고, 제2 프로세서(414)는 메모리(415)에 동작가능하게 결합된다. 제1 프로세서(404) 및 제2 프로세서(414) 각각은 공개적으로 액세스가능할 수 있는 유니터리 행렬들의 코드북(450)을 저장하는 저장 리포지토리에 동작가능하게 결합된다. PLS 통신 시스템(400)의 동작 동안, 프로세서(404)는 제1 인코딩된 벡터 및 제2 인코딩된 벡터를 생성하고, 통신 매체(440)의 통신 채널을 통해 제1 인코딩된 벡터 및 제2 인코딩된 벡터를 제2 세트의 통신 디바이스들(411)에 송신한다. 통신 채널은 송신 동안 제1 인코딩된 벡터 및 제2 인코딩된 벡터에 채널 변환을 적용하여, 제1 변환된 신호 및 제2 변환된 신호를 생성한다. 제2 프로세서(414)는 제1 변환된 신호 및 제2 변환된 신호를 수신하고, 제1 변환된 신호 및 제2 변환된 신호로부터 행렬을 구성하고, 그 유효 채널 표현/행렬을 결정하고, 유효 채널의 좌측 및 우측 특이 벡터들을 식별한다. 제2 프로세서(414)는 메시지에 기반하여 유니터리 행렬들의 코드북(450)으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고, 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 및 특이 벡터들의 복소 공액에 기반하여 제3 인코딩된 벡터 및 제4 인코딩된 벡터를 생성한다. 제2 프로세서(414)는 이어서 메시지의 식별을 위해 제2 인코딩된 벡터를 제1 세트의 통신 디바이스들(401)에 송신한다. 제1 세트의 통신 디바이스들(401)은 이어서 제2 세트의 통신 디바이스들(411)로부터 제3 인코딩된 벡터 및 제4 인코딩된 벡터를 수신할 수 있다. 프로세서(404)는 제3 인코딩된 벡터 및 제4 인코딩된 벡터에 기반하여 유효 채널의 표현의 표현을 검출하고, 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 특이 벡터를 식별한다. 프로세서(404)는 이어서 제3 인코딩된 벡터 및 제4 인코딩된 벡터와 연관된 메시지를 식별하기 위해 유니터리 행렬들의 코드북(450)에 대한 질의를 수행한다.
본 명세서에 제시된 방법들 및 장치는 SISO 시스템을 이용하여 MOPRO 및/또는 향상된 MOPRO를 수행할 수 있는 다른 시간적 및/또는 스펙트럼 차원들을 커버하는 많은 다른 가능한 방법들 및 장치를 대표한다. 일부 실시예들에서, SISO 시스템을 이용하여 MOPRO 및/또는 향상된 MOPRO를 수행하는 방법들 및 장치는 시간적 코히어런스 및 주파수/스펙트럼 코히어런스 접근법을 커버할 수 있다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, SISO 구현 PLS를 갖는 UBDM 또는 OFDM을 수행하는 제1 방법(500)을 예시하는 흐름도이다. 방법(500)은, 예를 들어, 도 4의 시스템(400)에 의해 구현되어, 전술된 SISO 구현 MOPRO 및 향상된 MOPRO 프로세스들을 수행할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방법(500)은, 502에서, 제1 통신 디바이스(예를 들어, 도 4의 제1 세트의 통신 디바이스들(401)로부터의 통신 디바이스)를 통해 그리고 제1 프로세서(예를 들어, 도 4의 프로세서(404))에서, 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제1 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 방법(500)은, 504에서, 제1 통신 디바이스를 통해 그리고 제1 프로세서에서, 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제2 신호를 수신하는 단계를 또한 포함한다.
제1 프로세서는, 506에서, 제1 신호 및 제2 신호에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하고, 508에서, 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 좌측 특이 벡터 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 식별한다. 제1 프로세서는, 510에서, 유니터리 행렬들의 코드북(선택적으로, 공개적으로 액세스가능한 코드북)으로부터 프리코딩 행렬을 선택한다. 프리코딩 행렬은 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관된다. 제1 프로세서는, 512에서, 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성한다. 방법(500)은 또한, 514에서, 제2 통신 디바이스와 연관된 제2 프로세서에서 메시지의 식별을 위해, 통신 채널을 통해, (1) 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호 및 (2) 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 제2 통신 디바이스(예를 들어, 도 4의 통신 디바이스(411))에 송신하는 단계를 포함한다. 방법(500)은 또한, 선택적으로, 미리 결정된 수의 메시지들이 송신될 때까지 복수의 추가적인 인코딩된 벡터들을 나타내는 신호들을 통신 채널을 통해 제2 통신 디바이스에 송신하는 단계를 포함한다.
일부 구현들에서, 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 단계는 좌측 특이 벡터의 복소 공액에 프리코딩 행렬을 곱하여 중간 행렬을 생성하는 단계, 및 중간 행렬에 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 곱하여 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 단계를 포함한다. 대안적으로 또는 추가로, 프리코딩 행렬은 제1 프리코딩 행렬일 수 있고, 메시지는 제1 메시지일 수 있고, 인덱스는 제1 인덱스일 수 있고, 방법(500)은 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 제2 프리코딩 행렬을 선택하는 단계(제2 프리코딩 행렬은 송신을 위한 제2 메시지에 대한 제2 인덱스와 연관됨), 및 제3 알려진 벡터, 제2 프리코딩 행렬, 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터에 기반하여 제3 인코딩된 벡터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 제3 인코딩된 벡터를 나타내는 신호는 그 후 제2 메시지의 식별을 위해 통신 채널을 통해 제2 통신 디바이스에 송신된다.
도 6은, 일부 실시예들에 따른, SISO 구현 PLS를 갖는 UBDM 또는 OFDM을 수행하는 제2 방법을 예시하는 흐름도이다. 방법(600)은, 예를 들어, 도 4의 시스템(400)에 의해 구현되어 전술한 SISO 구현 MOPRO 및 향상된 MOPRO 프로세스들을 수행할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 방법(600)은, 620에서, 제1 통신 디바이스(예를 들어, 도 4의 제1 세트의 통신 디바이스들(401)로부터의 통신 디바이스)의 프로세서에서, 알려진 벡터 및 유니터리 행렬을 이용하여 제1 인코딩된 벡터를 생성하는 단계를 포함한다. 방법(600)은 또한, 622에서, 제2 통신 디바이스(예를 들어, 도 4의 제2 세트의 통신 디바이스들(411)로부터의 통신 디바이스)에 그리고 통신 채널을 통해, 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 제1 신호를 송신하는 단계를 포함한다. 통신 채널은 송신 동안 제1 신호에 채널 변환을 적용한다. 방법(600)은 또한, 624에서, 제2 통신 디바이스에 그리고 통신 채널을 통해, 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 제2 신호를 송신하는 단계를 포함한다. 통신 채널은 또한, 송신 동안 제2 신호에 채널 변환을 적용한다. 프로세서는, 제2 통신 디바이스로부터, (626에서) (1) 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제3 신호를 수신하고, (628에서) (2) 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제4 신호를 수신한다. 프로세서는, 630에서, 제3 신호 및 제4 신호에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하고, 632에서, 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 특이 벡터를 식별한다. 방법(600)은 또한, 634에서, 유효 채널의 표현의 특이 벡터 및 유니터리 행렬에 기반하여 제3 신호 및 제4 신호와 연관된 메시지를 식별하기 위해 유니터리 행렬들의 코드북(선택적으로 공개적으로 액세스가능한 코드북)에 대해 질의하는 단계를 포함한다.
일부 구현들에서, 방법(600)은 또한 제2 통신 디바이스로부터 그리고 프로세서에서, 미리 결정된 수의 메시지들이 수신될 때까지 제2 통신 디바이스로부터 통신 채널을 통해 복수의 추가적인 인코딩된 벡터들을 나타내는 복수의 추가적인 신호들을 수신하는 단계를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방법(600)은 또한, 프로세서를 통해, 메시지에 대한 인덱스와 연관된 프리코딩 행렬을 검출하는 단계를 포함하고, 유니터리 행렬들의 코드북의 질의는 프리코딩 행렬에 기반한다.
도 7a는, 실시예에 따른, UBDM 시스템을 이용하여 안전하고 효율적인 방식으로 (도 2와 관련하여 도시되고 설명된 신호 송신기(201) 등의) 제1 통신 디바이스를 이용하여 신호를 준비, 생성, 및 송신하는 방법(700A)의 흐름도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 이 방법(700A)은, 단계 701A에서, 제1 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 프로세서를 통해, 제1 알려진 벡터 및 유니터리 행렬을 이용하여 제1 인코딩된 벡터를 생성하는 단계를 포함한다. 이 방법(700A)은, 단계 702A에서, 통신 채널을 통해, 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호를 제2 통신 디바이스에 송신하는 단계 - 통신 채널은 송신 동안 제1 심볼에 채널 변환을 적용하여 제1 변환된 심볼을 생성함 -를 더 포함한다. 이 방법(700A)은, 단계 703A에서, 통신 채널을 통해, 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 제2 통신 디바이스에 송신하는 단계 - 통신 채널은 송신 동안 제2 심볼에 채널 변환을 적용하여 제2 변환된 심볼을 생성함 -를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 통신 디바이스는 안전하고 효율적인 방식으로 송신될 원래의 신호를 나타내는 데이터를 수신한다. 데이터는 또한, 예를 들어, 신호의 성질, 입력 비트들의 성질, 크기, 포함된 정보의 민감도, 보안 요건들 등과 관련된 정보와 같은, 신호와 연관된 속성들을 나타낼 수 있다. 일부 경우들에서, 신호 송신기는 복수의 심볼들을 생성할 수 있고, 심볼은 디지털 복소 기저대역 신호에서의 펄스로서 설명된다. 일부 구현들에서, 심볼은 파형, 또는 통신 네트워크에서 정의된 통신 채널을 통해 송신될 때, 상태 또는 조건이 고정된 기간 동안 지속되도록 통신 채널의 상태 또는 중요한 조건을 변경/대체 및/또는 유지할 수 있는 상태일 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 통신 디바이스는 추가로 후술하는 바와 같이 데이터를, SISO 송신 시스템 및 MIMO 송신 시스템을 이용하여 병렬로 수정 및/또는 송신될 수 있는 복수의 심볼들로 분해할 수 있다. 일부 경우들에서, 신호 송신기는 변환기(예를 들어, 변환기(214))를 이용하여 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환할 수 있다. 일부 다른 경우들에서, 신호 송신기는 변환기를 이용하여 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환할 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터에 기반하여 복수의 심볼들을 생성하는 것은 비트-대-심볼 맵을 이용하는 것을 통해 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 통신 디바이스는 직렬 신호와 연관된 직렬의 복수의 심볼들을 생성하고, 직렬의 복수의 심볼들을 복수의 블록들로 분해하고, 각각의 복수의 블록들은 복수의 벡터들로부터의 벡터를 나타내고, 벡터들은 본 명세서에 설명된 바와 같이 SISO 송신 시스템을 이용하여 직렬로 인코딩 및/또는 송신되도록 구성된다. 일부 경우들에서, 신호 송신기는 변환기(예를 들어, 도 2의 변환기(214))를 이용하여 병렬의 복수의 심볼들을 직렬의 복수의 블록들로 변환할 수 있다.
일부 구현들에서, 제1 통신 디바이스는, 복수의 벡터들에 적어도 부분적으로 기반하여, 복수의 인코딩된 벡터들을 생성하기 위해 벡터들에 적용되도록 구성된 임의의 변환을 선택한다. 예를 들어, 신호 송신기는 유니터리 변환들, 등각 타이트 프레임(ETF) 변환들, 및 거의 등각 타이트 프레임(NETF) 변환들을 포함하는 알려진 임의의 변환들의 라이브러리에 액세스할 수 있다. 신호 송신기는 복수의 인코딩된 벡터들을 생성하기 위해 복수의 벡터들에 적용될 임의의 변환, 예를 들어, 유니터리 변환을 선택하기 위해 임의의 변환 선택기(예를 들어, 도 2와 관련하여 도시되고 설명된 임의의 변환 선택기(215))를 이용할 수 있다. 일부 경우들에서, 임의의 변환은 등각 타이트 프레임(ETF) 변환을 선택할 수 있거나, 일부 다른 경우들에서, 임의의 변환 선택기는 거의 등각 타이트 프레임(NETF) 변환을 선택할 수 있다. 일부 구현들에서, 임의의 변환 선택기는 선택된 임의의 변환이 항등 행렬 또는 이산 푸리에 행렬이 아닌 행렬에 기반하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 임의의 변환 선택기는 선택된 임의의 변환이 이산 푸리에 행렬들의 직접 합이 아닌 행렬에 기반하도록 구성될 수 있다. 제1 통신 디바이스는 복수의 인코딩된 벡터들을 생성하기 위해 복수의 벡터들의 각각의 벡터에 임의의 변환을 적용한다. 일부 경우들에서, 임의의 변환을 적용하는 것은 복수의 인코딩된 벡터들이 복수의 벡터들의 총 크기와 실질적으로 동일한 총 크기를 갖도록 할 수 있다.
일부 구현들에서, 제1 통신 디바이스는 (예를 들어, 702A에서) 송신 동안 제1 심볼에 채널 변환을 적용하여 제1 변환된 심볼을 생성하는 통신 채널을 통해, 복수의 인코딩된 벡터로부터의 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호를 제2 통신 디바이스(예를 들어, 도 3과 관련하여 도시되고 설명된 신호 수신기(301))에 송신한다. 일부 경우들에서, 제1 통신 디바이스는 적어도 하나의 안테나로부터 제2 통신 디바이스로의 제1 인코딩된 벡터를 나타내는 신호의 송신을 위해 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호를 적어도 하나의 송신기 안테나에 송신한다. 일부 경우들에서, 복수의 인코딩된 벡터는 제1 통신 디바이스와 연관된 적어도 하나의 송신기 안테나(예를 들어, 도 2와 관련하여 도시되고 설명된 신호 송신기(201)와 연관된 신호 송신기 안테나(217))를 통해 그리고 직렬로 송신된 제1 인코딩된 벡터가 이용되는 UBDM 시스템과 연관된 적어도 하나의 수신기에 의해 수신될 수 있도록 이용하는 적어도 하나의 통신 채널을 통해 직렬로 송신되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 수신기는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 수신기는 제2 통신 디바이스(예를 들어, 신호 수신기(301))와 연관될 수 있고, 적어도 하나의 송신기 안테나는 제1 통신 디바이스(예를 들어, 신호 송신기(201))와 연관될 수 있으며, 제1 통신 디바이스 및 제2 통신 디바이스는 단일 입력 단일 출력(MIMO) 동작들을 수행하도록 구성된다.
일부 구현들에서, 제1 통신 디바이스는 (예를 들어, 703A에서) 송신 동안 제2 심볼에 채널 변환을 적용하여 제2 변환된 심볼을 생성하는 통신 채널을 통해, 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 (도 3과 관련하여 도시되고 설명된 신호 수신기(301)와 같은) 제2 통신 디바이스에 송신한다. 일부 경우들에서, 제1 통신 디바이스는 적어도 하나의 안테나로부터 제2 통신 디바이스로의 제1 인코딩된 벡터를 나타내는 신호의 송신을 위해 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 적어도 하나의 송신기 안테나에 송신한다. 일부 경우들에서, 복수의 인코딩된 벡터는 제1 통신 디바이스와 연관된 적어도 하나의 송신기 안테나(예를 들어, 도 2와 관련하여 도시되고 설명된 신호 송신기(201)와 연관된 신호 송신기 안테나(217))를 통해 그리고 직렬로 송신된 제1 인코딩된 벡터가 이용되는 UBDM 시스템과 연관된 적어도 하나의 수신기에 의해 수신될 수 있도록 이용하는 적어도 하나의 통신 채널을 통해 직렬로 송신되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 수신기는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 수신기는 제2 통신 디바이스(예를 들어, 신호 수신기(301))와 연관될 수 있고, 적어도 하나의 송신기 안테나는 제1 통신 디바이스(예를 들어, 신호 송신기(201))와 연관될 수 있으며, 제1 통신 디바이스 및 제2 통신 디바이스는 SISO 동작들을 수행하도록 구성된다.
일부 구현들에서, 신호는 제1 인코딩된 벡터와 연관된 변환된 심볼들의 세트를 포함하고, 제1 통신 디바이스(예를 들어, 신호 송신기(201))는 (예를 들어, 신호 송신기 안테나(217)를 통해) 고정되고 알려진 심볼 레이트로 통신 채널(들) 상에 변환된 심볼들의 세트를 배치할 수 있다. 제2 통신 디바이스(예를 들어, 신호 수신기(301))는 변환된 심볼들의 시퀀스를 검출하는 작업을 수행하여 제1 인코딩된 벡터를 재구성할 수 있다.
일부 구현들에서, 제1 통신 디바이스는 제1 인코딩된 벡터들을 나타내는 신호를 개방 시스템 상호접속 모델(open system interconnection model)(OSI)과 연관된 물리적 계층을 통해 복수의 송신기들에 송신하도록 구성될 수 있다. OSI 모델은 표준 통신 프로토콜들을 이용하여 다양한 통신 시스템들의 상호운용성을 달성할 목적으로 그 기본 내부 구조 및 기술에 관계없이 전기통신 또는 컴퓨팅 시스템의 통신 기능들을 특성화하고 표준화하는 개념적 모델이다. OSI 모델은 통신 네트워크의 통신 채널들을 통해 교환되는 정보를 추상화 계층들(예컨대, 7개의 계층)로 파티셔닝하는 것을 이용하고, 각각의 계층은 특정 유형의 정보를 포함한다.
예를 들어, 계층은 신호 송신기와 물리적 송신 매체(예를 들어, 도 1과 관련하여 도시되고 설명된 통신 네트워크(106)와 같은 통신 네트워크 내의 무선 통신 채널) 사이의 구조화되지 않은 원시 데이터의 송신 및 수신에 이용되는 물리적 계층을 포함할 수 있다. 계층은 송신된 신호들에 포함된 데이터를 전기적, 라디오, 또는 광학 신호들로 변환하도록 구성된다. 계층 사양들은 전압 레벨들, 전압 변화들의 타이밍, 물리적 데이터 레이트들, 최대 송신 거리들, 변조 스킴, 채널 액세스 방법 및 물리적 커넥터들과 같은 특성들을 정의한다. 이것은 핀들의 레이아웃, 전압들, 라인 임피던스, 케이블 사양들, 무선 디바이스들에 대한 신호 타이밍 및 주파수를 포함한다. 비트 레이트 제어는 물리적 계층에서 행해지고, 송신 모드를 심플렉스(simplex), 하프 듀플렉스(half duplex), 및 풀 듀플렉스로서 정의할 수 있다. 물리적 계층의 컴포넌트들은 네트워크 토폴로지의 관점에서 설명될 수 있다. 신호를 송신하는데 이용되는 통신 채널은 물리적 계층에 대한 사양들을 가질 수 있다.
일부 경우들에서, 제1 임의의 변환을 이용하여 제1 인코딩된 벡터를 생성하고, 제2 임의의 변환을 이용하여 제2 인코딩된 벡터를 생성한다. 제1 임의의 변환 및/또는 제2 임의의 변환을 나타내는 신호를 제공하는 것은 제1 임의의 변환을 나타내는 제1 신호를 제공하는 것 및 제2 임의의 변환을 나타내는 제2 신호를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 변환된 신호를 송신하는 것 및 제1 임의의 변환을 나타내는 제1 신호를 제공하는 것은 제1 수신기와 연관된 제1 수신기에 대한 것일 수 있고, 제2 임의의 변환을 이용하여 생성된 제2 변환된 신호를 송신하는 것 및 제2 임의의 변환을 나타내는 제2 신호를 제공하는 것은 제1 수신기와 상이한 제2 수신기와 연관된 제2 수신기 안테나에 대한 것일 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 임의의 변환 및 제2 임의의 변환들을 나타내는 제1 및 제2 신호들은 제1 및 제2 신호 수신기들을 포함하는 광범위한 청중에게 함께 방송될 수 있다. 일부 경우들에서, 임의의 변환을 나타내는 제1 신호는 광범위하게 방송될 수 있지만 임의의 변환을 나타내는 제2 신호는 방송되지 않아서, 제1 신호 수신기는 제1 인코딩된 벡터를 복구할 수 있지만 제2 수신기는 제2 임의의 변환을 나타내는 제2 신호가 제공되거나 방송될 때까지 제2 인코딩된 벡터를 복구할 수 없다.
상호 직교 확산 코드들의 최대 세트를 생성하기 위해, 유니터리 행렬 A ∈ U(N)가 선택된다. A의 n번째 열(또는 행, 일관성이 있는 한 상관없음)이
Figure pct00067
으로 표시된다면, N개의 코드들은 n ∈ [1,..., N]에 대해
Figure pct00068
이다. 하나의 디바이스가 모든 N개의 코드들에 대한 데이터를 송신하는 것이라면, N개의 심볼들 b n 을 취하고, 각각의 심볼에 그 확산 코드의 모든 성분을 곱한 다음, 결과적인 벡터들을 함께 가산할 수 있을 것이다. 따라서, 송신된 벡터
Figure pct00069
는 다음과 같다:
Figure pct00070
여기서, b n 은 심볼들이다.
송신기는 전형적으로 복소수(플로트, 더블 등)인 심볼 b n ∈ C에
Figure pct00071
의 모든
Figure pct00072
성분들을 곱한다. 이것은 모든 N개의 심볼들 b n 에 대해 반복된다. 따라서, N개의 심볼들이 있고, 그 각각은 코드의 N개의 성분들로 곱해진다. 이것은, 광대역 응용들에 대해 금지되고
Figure pct00073
의 복잡도를 갖는 OFDM의 복잡도에 비해 더 큰 복잡도
Figure pct00074
를 만든다.
특히, 각각의 사용자에게 코드들의 서브세트가 주어지는 다중 액세스 응용들의 경우, 다중 액세스 응용들은 O(N) 작업만을 수행해야 하며, 이는 OFDM보다 더 양호하다. 이는 DSSS 구현이 다중 액세스 응용들에 적합한 옵션이 되게 한다.
Figure pct00075
정도의 복잡도를 갖는 UBDM을 획득하기 위해, OFDM 재해석과 매칭시킨다. 송신된 보드는 다음과 같다:
Figure pct00076
이것은 심볼들의 이산 푸리에 변환으로서 (정규화까지) 해석될 수 있다:
Figure pct00077
도 7b는 도 7a의 방법(700A)으로부터 계속되는, 실시예에 따라 제1 신호 세트를 수신하고, 제1 신호 세트로부터 정보를 검색하고, 제2 신호 세트를 UBDM 시스템을 이용하여 안전하고 효율적인 방식으로 제2 통신 디바이스(예를 들어, 도 3과 관련하여 도시되고 설명된 신호 수신기(301))를 이용하여 송신하는 방법(700B)을 설명하는 흐름도를 도시한다. 방법(700B)은 제2 통신 디바이스(예를 들어, 신호 수신기(301))와 연관된 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 방법(700B)은, 단계 701B에서, 제2 통신 디바이스에서, 제1 변환된 심볼을 포함하는 제1 변환된 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 방법(700B)은, 단계 702B에서, 제2 변환된 심볼을 포함하는 제2 변환된 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다. 방법(700B)은, 단계 703B에서, 제1 변환된 신호 및 제2 변환된 신호에 기반하여 행렬을 구성하는 단계를 더 포함한다. 방법(700B)은, 단계 704B에서, 행렬에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하는 단계를 더 포함하고, 유효 채널은 통신 채널과 연관된다. 방법(700B)은, 단계 705B에서, 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 특이 벡터를 식별하는 단계를 더 포함한다. 방법(700B)은, 단계 706B에서, 송신을 위한 메시지에 기반하여 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 더 포함하고, 프리코딩 행렬은 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관된다. 방법(700B)은, 단계 707B에서, 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 특이 벡터의 복소 공액에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 방법(700B)은, 단계 708B에서, (1) 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호, 및 (2) 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 통신 채널을 통해, 메시지의 식별을 위해 제1 통신 디바이스에 송신하는 단계를 더 포함한다. 방법(700B)은 이하에서 더 상세히 설명된다.
일부 구현들에서, 제2 통신 디바이스는 제1 변환된 심볼을 포함하는 제1 변환된 신호를 (예를 들어, 701B에서) 수신한다. 제2 통신 디바이스는 적어도 하나의 수신기 안테나(예를 들어, 도 3과 관련하여 도시되고 설명된 신호 수신기 안테나(317))를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 제2 통신 디바이스는 제1 통신 디바이스로부터의 적어도 하나의 안테나로부터 제1 인코딩된 벡터를 나타내는 신호의 수신을 위해 적어도 하나의 수신기 안테나로부터 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 제1 변환된 신호를 수신한다. 일부 경우들에서, 복수의 인코딩된 벡터들은 제2 통신 디바이스와 연관된 적어도 하나의 수신기 안테나(예를 들어, 도 3과 관련하여 도시되고 설명된 신호 수신기(301)와 연관된 신호 수신기 안테나(317))를 통해 그리고 적어도 하나의 통신 채널을 통해 직렬로 수신되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 수신기는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 수신기는 제2 통신 디바이스(예를 들어, 신호 수신기(301))와 연관될 수 있고, 적어도 하나의 송신기 안테나는 제1 통신 디바이스(예를 들어, 신호 송신기(201))와 연관될 수 있으며, 제1 통신 디바이스 및 제2 통신 디바이스는 SISO 동작들을 수행하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 제2 통신 디바이스는 (예를 들어, 702B에서) 제2 변환된 심볼을 포함하는 제2 변환된 신호를 수신한다. 일부 경우들에서, 제2 통신 디바이스는 제1 통신 디바이스로부터의 적어도 하나의 안테나로부터 제1 인코딩된 벡터를 나타내는 신호의 수신을 위해 적어도 하나의 수신기 안테나로부터 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 제2 변환된 신호를 수신한다. 일부 경우들에서, 복수의 인코딩된 벡터는 제2 통신 디바이스와 연관된 적어도 하나의 수신기 안테나를 통해 그리고 적어도 하나의 통신 채널을 통해 직렬로 수신되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 수신기는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 수신기는 제2 통신 디바이스(예를 들어, 신호 수신기(301))와 연관될 수 있고, 적어도 하나의 송신기 안테나는 제1 통신 디바이스(예를 들어, 신호 송신기(201))와 연관될 수 있으며, 제1 통신 디바이스 및 제2 통신 디바이스는 SISO 동작들을 수행하도록 구성된다.
일부 구현들에서, 제2 통신 디바이스는 (예를 들어, 703B에서) 제1 변환된 신호의 제1 변환된 심볼 및 제2 변환된 신호의 제2 변환된 심볼에 기반하여 행렬을 구성한다. 일부 경우들에서, 제2 통신 디바이스는 제1 변환된 심볼 및 제2 변환된 심볼의 요소들을 적어도 2개의 행 및 2개의 열을 갖는 행렬로 배열함으로써 행렬을 구성한다. 제2 통신 디바이스는 행렬을 적어도 심볼 행렬 및 통신 채널 행렬로 분해한다. 404B에서, 제2 통신 디바이스는 행렬에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하고, 유효 채널은 통신 채널과 연관된다.
일부 구현들에서, 제2 통신 디바이스는 (예를 들어, 705B에서) 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 유효 채널의 표현의 특이 벡터를 식별한다. 일 예에서, 특이값 분해는, 예를 들어, 유효 채널의 표현의 인수분해 등의, 실수 또는 복소 행렬의 인수분해일 수 있다. 706B에서, 제2 통신 디바이스는 송신을 위한 메시지에 기반하여 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고, 프리코딩 행렬은 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관된다. 프리코딩 행렬은 공개적으로 이용가능하거나 이용가능하지 않을 수 있는 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 선택될 수 있다.
일부 구현들에서, 제2 통신 디바이스는 (예를 들어, 707B에서) 제2 알려진 벡터, 프리코딩 행렬, 특이 벡터의 복소 공액에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성한다. 708B에서, 제2 통신 디바이스는 (1) 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호, 및 (2) 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 통신 채널을 통해, 메시지의 식별을 위해 제1 통신 디바이스에 송신한다. 통신 채널은 인코딩된 벡터를 제2 인코딩된 벡터의 변환된 심볼로 변환하는 채널 벡터 h를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, UBDM 시스템(예로서, UBDM 시스템(100))은 일부 양태들에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템과 구조 및/또는 기능이 부분적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, OFDM 시스템(800A)에 대한 예시적인 파이프라인은 도 8a에 제시된 바와 같은 동작들의 세트를 포함할 수 있으며, 여기서 벡터 b는 심볼들 bn의 세트일 수 있다.
전술한 OFDM 시스템(800A)과 비교하여, 본 명세서에서 설명되는 UBDM 시스템(800B)(예로서, UBDM 시스템(100))에 의해 수행되는 동작들이 도 8b에 도시된다. UBDM(800B)은 도 8b에 도시된 바와 같이 S/P 블록(802B)과 iFFT 블록 사이에 추가의 연산자(예로서, 선형 연산자)('A')를 포함할 수 있다. 이용 시에, 도 8b와 연관된 예시적인 실시예에 따르면, UBDM(800B)은 심볼들 b n 이 신호 송신기에 의해 수신되고, 먼저 직렬-병렬 블록(예로서, 신호 송신기(201)의 변환기(214)와 유사한 변환기)을 통해 투입되어, 변환된 벡터들의 세트를 생성하도록 동작한다. 변환된 벡터들의 세트는 이어서 선형 변환(A)을 겪어, 변환된 벡터들의 세트를 생성한다. 예를 들어, 변환은 임의의 변환 적용기(216)와 유사한 임의의 변환 적용기(803B)에 의해 수행될 수 있고, 선형 변환(A)은 임의의 변환 선택기(215)와 유사한 임의의 변환 선택기에 의해 선택된다. 일부 실시예들에서, 변환된 벡터들은 이어서 iFFT 블록을 통해 투입되어, 제2 변환된 벡터들을 생성하고, 결과적인 제2 변환된 벡터들이 UBDM 시스템 내의 하나 이상의 수신기로 송신될 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, iFFT 블록은 스킵될 수 있고, 임의의 변환 적용기에 의해 생성된 변환된 벡터들은 UBDM 시스템 내의 하나 이상의 수신기로 송신될 수 있다. 다른 방식으로 표현하면,
Figure pct00078
이다(여기서, F는 이산 푸리에 행렬이다). 일부 실시예들에서, A는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 설계에 의한 유니터리일 수 있고, F는 유니터리인 것으로 알려져 있다. 그룹으로서의 유니터리 행렬들의 속성에 의해, 곱 FA는 또한 유니터리일 것이다. 따라서, A는 iFFT 행렬을 포함하는 임의의 유니터리일 수 있기 때문에, 불필요하고, 일부 실시예들에 따르면, UBDM 시스템은 실시예에 따라 임의의 변환 적용기(803C)를 포함하는 UBDM 시스템(800C)에서의 동작들을 도시하는 도 8c에 도시된 바와 같이, iFFT 블록을 임의의 유니터리 A로 대체함으로써 구성될 수 있다.
위의 설명에 이어서, OFDM 시스템(예를 들어, 도 8a의 OFDM 시스템(800A))과 함께 동작가능한 신호 송신기 및 신호 수신기는, 변환을 반전시키기 위해 송신기에서 A를 이용하는 임의의 변환 동작으로 iFFT 동작을 대체하고 신호 수신기에서 선형 연산 A'로 FFT를 대체하여, 본 명세서에서 설명된 UBDM 시스템과 함께 이용되도록 쉽게 적응될 수 있다. OFDM 시스템의 다른 상세들이 남아 있을 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 일부 실시예들은 방법들에 관한 것이다. 이러한 방법들은 컴퓨터 구현 방법들(예를 들어, 메모리에 저장되고 프로세서들 상에서 실행되는 명령어들)일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 전술한 방법들이 특정 순서로 발생하는 특정 이벤트들을 나타내는 경우, 특정 이벤트들의 순서는 수정될 수 있다. 또한, 이벤트들 중 특정 이벤트는 전술한 바와 같이 순차적으로 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 가능한 경우 병렬 프로세스에서 반복적으로, 동시에 수행될 수 있다. 또한, 특정 실시예들은 하나 이상의 설명된 이벤트를 생략할 수 있다.
본 명세서에서 정의되고 사용되는 모든 정의들은, 사전적 정의들, 참조에 의해 포함된 문서들에서의 정의들, 및/또는 정의된 용어들의 통상의 의미들을 통제하는 것으로 이해되어야 한다.
컴퓨터 코드의 예들은 마이크로-코드 또는 마이크로-명령어들, 컴파일러에 의해 생성되는 것과 같은 머신 명령어들, 웹 서비스를 생성하는데 이용되는 코드, 및 인터프리터(interpreter)를 이용하여 컴퓨터에 의해 실행되는 상위 레벨 명령어들을 포함하는 파일들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 실시예들은 파이썬(Python), 자바(Java), 자바스크립트(JavaScript), C++, 및/또는 다른 프로그래밍 언어들 및 개발 툴들을 이용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 코드의 추가적인 예들은 제어 신호들, 암호화된 코드, 및 압축된 코드를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
도면들은 주로 예시적인 목적들을 위한 것이고, 본 명세서에서 설명된 주제의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니고; 일부 경우들에서, 본 명세서에서 개시된 주제의 다양한 양태들은 상이한 특징들의 이해를 용이하게 하기 위하여 도면들에서 과장되거나 확대되어 도시될 수 있다. 도면들에서, 유사한 참조 부호들은 일반적으로 유사한 특징들(예컨대, 기능적으로 유사한 그리고/또는 구조적으로 유사한 요소들)을 지칭한다.
개시된 방법(들)의 일부로서 수행되는 동작들은 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예들에서 순차적인 동작들로서 도시되더라도, 일부 단계들 또는 프로세스들을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있는, 예시된 것과 상이한 순서로 프로세스들 또는 단계들이 실행되는 실시예들이 구성될 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 특징들은 반드시 특정 순서의 실행으로 제한되는 것이 아니라, 오히려, 본 개시내용과 일치하는 방식으로 직렬로, 비동기적으로, 병행하여, 병렬로, 동시에, 동기적으로 등과 같이 실행될 수 있는 임의의 수의 스레드들, 프로세스들, 서비스들, 서버들 등으로 제한될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 이와 같이, 이러한 특징들 중 일부는 이들이 단일 실시예에 동시에 존재할 수 없다는 점에서 상호 모순될 수 있다. 유사하게, 일부 특징들은 혁신들의 일 양태에 적용가능하고, 다른 것들에 적용가능하지 않다.
값들의 범위가 제공되는 경우, 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 하한의 단위의 1/10까지, 그 범위의 상한과 하한 사이의 각각의 중간 값, 및 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 또는 중간 값이 본 개시내용 내에 포함된다는 것이 이해된다. 이러한 더 작은 범위들의 상한 및 하한이 독립적으로 더 작은 범위들 내에 포함될 수 있는 것은 또한, 언급된 범위 내의 임의의 구체적으로 배제된 한계에 따라, 본 개시내용 내에 포함된다. 언급된 범위가 한계들 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 이러한 포함된 한계들 중 어느 하나 또는 둘 다를 배제하는 범위들이 또한 본 개시내용에 포함된다.
본 명세서 및 실시예들에서 사용되는 어구 "및/또는"은 그렇게 결합된 요소들 중 "어느 하나 또는 둘 다", 즉, 일부 경우들에서 결합적으로 존재하고 다른 경우들에서 분리적으로 존재하는 요소들을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 복수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉, 그렇게 결합된 요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 이러한 요소들과 관련되든 관련되지 않든, "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소들 이외의 다른 요소들이 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 일 실시예에서, A만(선택적으로 B 이외의 요소들을 포함함); 다른 실시예에서, B만(선택적으로 A 이외의 요소들을 포함함); 또 다른 실시예에서, A 및 B 둘 다(선택적으로 다른 요소들을 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서 및 실시예들에서 사용되는 바와 같이, "또는"은 위에서 정의된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록 내의 항목들을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포함적인 것으로, 즉, 다수의 또는 목록의 요소들 중 적어도 하나를 포함하지만, 또한 하나 초과를 포함하는 것으로, 그리고 선택적으로, 추가의 열거되지 않은 항목들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "~ 중 단지 하나" 또는 "~ 중 정확히 하나" 또는 실시예들에서 사용될 때, "~로 구성되는"과 같이, 명확히 반대로 지시되는 용어들만이 다수의 또는 목록의 요소들 중 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "또는"은, "어느 하나", "~ 중 하나", "~ 중 단지 하나" 또는 "~ 중 정확히 하나"와 같은 배타성 용어들이 뒤에 오는 경우 배타적인 대안들(즉, "하나 또는 다른 하나이지만 둘 다는 아님")을 나타내는 것으로만 해석되어야 한다. 실시예들에서 사용될 때 "본질적으로 ~로 구성되는"은 특허법 분야에서 사용되는 바와 같은 그 통상적인 의미를 가질 것이다.
본 명세서 및 실시예들에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록과 관련된 어구 "적어도 하나"는 그 요소들의 목록 내의 요소들 중 임의의 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 그 요소들의 목록 내에 구체적으로 열거된 각각의 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하지 않고 그 요소들의 목록 내의 요소들의 임의의 조합들을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이 정의는 또한 어구 "적어도 하나"가 지칭하는 요소들의 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소들 이외의 요소들이, 구체적으로 식별된 이러한 요소들과 관련되든 관련되지 않든, 선택적으로 존재할 수 있다는 것을 허용한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는, 등가적으로, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 등가적으로 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시예에서, B가 존재하지 않는(그리고 선택적으로 B 이외의 요소들을 포함하는), 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 A를 지칭할 수 있고; 다른 실시예에서, A가 존재하지 않는(그리고 선택적으로 A 이외의 요소들을 포함하는), 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 B를 지칭할 수 있고; 또 다른 실시예에서, 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 A, 및 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 B(그리고 선택적으로 다른 요소들을 포함함)를 지칭할 수 있고; 다른 것들에 대해서도 그러하다.
실시예들뿐만 아니라 위의 명세서에서, "포함하는", "운반하는", "갖는", "함유하는", "수반하는", "보유하는", "~로 구성되는" 등과 같은 모든 연결 어구들은 개방형인 것으로, 즉, 포함하지만 이에 제한되지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 미국 특허청의 특허 심사 절차 매뉴얼, 섹션 2111.03에 기재된 바와 같이, 연결 어구들 "~로 구성되는" 및 "본질적으로 ~로 구성되는"만이 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 연결 어구들일 것이다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    유니터리 행렬들(unitary matrices)의 코드북에 액세스하는 제1 통신 디바이스;
    상기 유니터리 행렬들의 코드북에 액세스하는 제2 통신 디바이스;
    상기 제1 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 프로세서 - 상기 제1 통신 디바이스에 대한 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    제1 알려진 벡터 및 유니터리 행렬을 이용하여, 제1 인코딩된 벡터를 생성하고,
    통신 채널을 통해, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호를 상기 제2 통신 디바이스에 송신하고 - 상기 통신 채널은 송신 동안 상기 제1 심볼에 채널 변환을 적용하여 제1 변환된 심볼을 생성함 -,
    통신 채널을 통해, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 상기 제2 통신 디바이스에 송신하도록 - 상기 통신 채널은 송신 동안 상기 제2 심볼에 채널 변환을 적용하여 제2 변환된 심볼을 생성함 -
    구성됨 -; 및
    상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 프로세서 - 상기 제2 통신 디바이스에 대한 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 변환된 심볼을 포함하는 제1 변환된 신호를 수신하고,
    상기 제2 변환된 심볼을 포함하는 제2 변환된 신호를 수신하고,
    상기 제1 변환된 신호 및 상기 제2 변환된 신호에 기반하여 행렬을 구성하고,
    상기 행렬에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하고 - 상기 유효 채널은 상기 통신 채널과 연관됨 -,
    상기 유효 채널의 표현의 특이값 분해(singular value decomposition)를 수행하여 상기 유효 채널의 표현의 특이 벡터를 식별하고,
    송신을 위한 메시지에 기반하여 상기 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고 - 상기 프리코딩 행렬은 상기 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관됨 -,
    제2 알려진 벡터, 상기 프리코딩 행렬, 상기 특이 벡터의 복소 공액에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성하고,
    (1) 상기 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호, 및 (2) 상기 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 상기 통신 채널을 통해, 상기 메시지의 식별을 위해 상기 제1 통신 디바이스에 송신하도록
    구성됨 -
    를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 특이 벡터의 복소 공액에 상기 프리코딩 행렬을 곱하여 중간 행렬을 생성하는 것; 및
    상기 중간 행렬에 트레이닝 값들을 곱하여 상기 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 것
    에 의해 상기 제2 인코딩된 벡터를 생성하도록 구성되는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북은 공개적으로 액세스가능한, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬은 제1 프리코딩 행렬이고, 상기 메시지는 제1 메시지이고, 상기 인덱스는 제1 인덱스이고, 상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 제2 프리코딩 행렬을 선택하고 - 상기 제2 프리코딩 행렬은 송신을 위한 제2 메시지에 대한 제2 인덱스와 연관됨 -,
    제3 알려진 벡터, 상기 제2 프리코딩 행렬, 및 상기 특이 벡터의 복소 공액에 기반하여 제3 인코딩된 벡터를 생성하고,
    (1) 상기 제3 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호, 및 (2) 상기 제3 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 상기 통신 채널을 통해, 상기 제2 메시지의 식별을 위해 상기 제1 통신 디바이스에 송신하도록
    추가로 구성되는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는 미리 결정된 수의 메시지들이 송신될 때까지 상기 통신 채널을 통해 상기 제1 통신 디바이스에 복수의 추가적인 인코딩된 벡터들을 나타내는 신호들을 송신하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  6. 시스템으로서,
    유니터리 행렬들의 코드북에 액세스하는 제1 통신 디바이스;
    상기 유니터리 행렬들의 코드북에 액세스하는 제2 통신 디바이스;
    상기 제1 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 프로세서 - 상기 제1 통신 디바이스에 대한 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    제1 알려진 벡터 및 유니터리 행렬을 이용하여, 제1 인코딩된 벡터를 생성하고,
    통신 채널을 통해, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호를 상기 제2 통신 디바이스에 송신하고 - 상기 통신 채널은 송신 동안 상기 제1 심볼에 채널 변환을 적용함 -,
    통신 채널을 통해, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 상기 제2 통신 디바이스에 송신하도록 - 상기 통신 채널은 송신 동안 상기 제2 심볼에 채널 변환을 적용함 -
    구성됨 -; 및
    상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 프로세서 - 상기 제2 통신 디바이스에 대한 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 채널 변환에 의해 변환된 상기 제1 심볼의 버전을 포함하는 제1 변환된 신호를 수신하고,
    상기 채널 변환에 의해 변환된 상기 제2 심볼의 버전을 포함하는 제2 변환된 신호를 수신하고,
    상기 제1 변환된 신호 및 상기 제2 변환된 신호에 기반하여 행렬을 구성하고,
    상기 행렬에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하고 - 상기 유효 채널은 상기 통신 채널과 연관됨 -,
    상기 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 상기 유효 채널의 표현의 좌측 특이 벡터 및 상기 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 식별하고,
    송신을 위한 메시지에 기반하여 상기 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고 - 상기 프리코딩 행렬은 상기 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관됨 -,
    제2 알려진 벡터, 상기 프리코딩 행렬, 상기 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 상기 유효 채널의 표현의 상기 우측 특이 벡터에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성하고,
    (1) 상기 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호, 및 (2) 상기 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 상기 통신 채널을 통해, 상기 메시지의 식별을 위해 상기 제1 통신 디바이스에 송신하도록 구성됨 -
    를 포함하는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 좌측 특이 벡터의 복소 공액에 상기 프리코딩 행렬을 곱하여 중간 행렬을 생성하는 것; 및
    상기 중간 행렬에 상기 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 곱하여 상기 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 것
    에 의해 상기 제2 인코딩된 벡터를 생성하도록 구성되는, 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북은 공개적으로 액세스가능한, 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬은 제1 프리코딩 행렬이고, 상기 메시지는 제1 메시지이고, 상기 인덱스는 제1 인덱스이고, 상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 제2 프리코딩 행렬을 선택하고 - 상기 제2 프리코딩 행렬은 송신을 위한 제2 메시지에 대한 제2 인덱스와 연관됨 -,
    제3 알려진 벡터, 상기 제2 프리코딩 행렬, 상기 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 상기 유효 채널의 표현의 상기 우측 특이 벡터에 기반하여 제3 인코딩된 벡터를 생성하고,
    (1) 상기 제3 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호, 및 (2) 상기 제3 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를, 상기 통신 채널을 통해, 상기 제2 메시지의 식별을 위해 상기 제1 통신 디바이스에 송신하도록
    추가로 구성되는, 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는 미리 결정된 수의 메시지들이 송신될 때까지 상기 통신 채널을 통해 상기 제1 통신 디바이스에 복수의 추가적인 인코딩된 벡터들을 나타내는 신호들을 송신하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 통신 디바이스에 동작가능하게 결합된 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 채널 변환에 의해 변환된 상기 제2 인코딩된 벡터의 상기 제1 심볼의 버전을 포함하는 제3 변환된 신호를 수신하고,
    상기 채널 변환에 의해 변환된 상기 제2 인코딩된 벡터의 상기 제2 심볼의 버전을 포함하는 제4 변환된 신호를 수신하도록
    추가로 구성되고,
    상기 메시지의 식별은 상기 제3 변환된 신호 및 상기 제4 변환된 신호 각각으로부터 상기 유효 채널의 표현의 상기 우측 특이 벡터의 표현을 제거하는 것을 포함하는, 시스템.
  12. 방법으로서,
    제1 통신 디바이스를 통해 그리고 제1 프로세서에서, 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제1 신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 통신 디바이스를 통해 그리고 상기 제1 프로세서에서, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 채널 변환을 나타내는 제2 신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 프로세서를 통해, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하는 단계;
    상기 제1 프로세서를 통해, 상기 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 상기 유효 채널의 표현의 좌측 특이 벡터 및 상기 유효 채널의 표현의 우측 특이 벡터를 식별하는 단계;
    상기 제1 프로세서를 통해, 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하는 단계 - 상기 프리코딩 행렬은 송신을 위한 메시지에 대한 인덱스와 연관됨 -;
    상기 제1 프로세서를 통해, 제2 알려진 벡터, 상기 프리코딩 행렬, 상기 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 상기 유효 채널의 표현의 상기 우측 특이 벡터에 기반하여 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 단계; 및
    제2 통신 디바이스와 연관된 제2 프로세서에서의 상기 메시지의 식별을 위해, 통신 채널을 통해, (1) 상기 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 신호 및 (2) 상기 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 신호를 상기 제2 통신 디바이스에 송신하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 좌측 특이 벡터의 복소 공액에 상기 프리코딩 행렬을 곱하여 중간 행렬을 생성하는 단계; 및
    상기 중간 행렬에 상기 유효 채널의 표현의 상기 우측 특이 벡터를 곱하여 상기 제2 인코딩된 벡터를 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북은 공개적으로 액세스가능한, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬은 제1 프리코딩 행렬이고, 상기 메시지는 제1 메시지이고, 상기 인덱스는 제1 인덱스이고, 상기 방법은,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북으로부터 제2 프리코딩 행렬을 선택하는 단계 - 상기 제2 프리코딩 행렬은 송신을 위한 제2 메시지에 대한 제2 인덱스와 연관됨 -,
    제3 알려진 벡터, 상기 제2 프리코딩 행렬, 상기 좌측 특이 벡터의 복소 공액, 및 상기 유효 채널의 표현의 상기 우측 특이 벡터에 기반하여 제3 인코딩된 벡터를 생성하는 단계, 및
    상기 제2 메시지의 식별을 위해 상기 제2 통신 디바이스에, 상기 통신 채널을 통해, 상기 제3 인코딩된 벡터를 나타내는 신호를 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    미리 결정된 수의 메시지들이 송신될 때까지 상기 통신 채널을 통해 상기 제2 통신 디바이스에 복수의 추가적인 인코딩된 벡터들을 나타내는 신호들을 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 방법으로서,
    제1 통신 디바이스의 프로세서에서, 알려진 벡터 및 유니터리 행렬을 이용하여 제1 인코딩된 벡터를 생성하는 단계;
    제2 통신 디바이스에 그리고 통신 채널을 통해, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제1 심볼을 나타내는 제1 신호를 송신하는 단계 - 상기 통신 채널은 송신 동안 상기 제1 신호에 채널 변환을 적용함 -;
    상기 제2 통신 디바이스에 그리고 상기 통신 채널을 통해, 상기 제1 인코딩된 벡터의 제2 심볼을 나타내는 제2 신호를 송신하는 단계 - 상기 통신 채널은 송신 동안 상기 제2 신호에 채널 변환을 적용함 -;
    상기 제2 통신 디바이스로부터 그리고 상기 프로세서에서, 제2 인코딩된 벡터의 제1 심볼 및 상기 채널 변환을 나타내는 제3 신호를 수신하는 단계;
    상기 제2 통신 디바이스로부터 그리고 상기 프로세서에서, 상기 제2 인코딩된 벡터의 제2 심볼 및 상기 채널 변환을 나타내는 제4 신호를 수신하는 단계;
    상기 프로세서를 통해, 상기 제3 신호 및 상기 제4 신호에 기반하여 유효 채널의 표현을 검출하는 단계;
    상기 프로세서를 통해, 상기 유효 채널의 표현의 특이값 분해를 수행하여 상기 유효 채널의 표현의 특이 벡터를 식별하는 단계; 및
    상기 유효 채널의 표현의 특이 벡터 및 상기 유니터리 행렬에 기반하여 상기 제3 신호 및 상기 제4 신호와 연관된 메시지를 식별하기 위해 유니터리 행렬들의 코드북에 대해 질의하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북은 공개적으로 액세스가능한, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 통신 디바이스로부터 그리고 상기 프로세서에서, 미리 결정된 수의 메시지들이 수신될 때까지 상기 제2 통신 디바이스로부터 상기 통신 채널을 통해 복수의 추가적인 인코딩된 벡터들을 나타내는 복수의 추가적인 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서를 통해, 상기 메시지에 대한 인덱스와 연관된 프리코딩 행렬을 검출하는 단계를 더 포함하며,
    상기 유니터리 행렬들의 코드북의 질의는 상기 프리코딩 행렬에 기반하는, 방법.
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