KR101236330B1

KR101236330B1 - 광대역 ｍｉｓｏ 및 ｍｉｍｏ 시스템에 대한 주파수 독립 공간 프로세싱

Info

Publication number: KR101236330B1
Application number: KR1020117025568A
Authority: KR
Inventors: 제이. 로드니 왈톤; 존 더블유. 케춤; 마크 에스. 월래스; 스티븐 제이. 하워드
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2013-02-22
Also published as: CA2536425C; US20060274844A1; WO2005022817A1; JP2011061807A; EP2299617A2; JP2007503767A; US20050047515A1; EP2299617A3; US7894538B2; KR101092794B1; KR20110118846A; KR20090101978A; TWI366995B; CA2536425A1; KR101137079B1; JP5027291B2; JP5389978B2; US7065144B2; EP2299617B1; EP1671443B1

Abstract

본 발명은 MISO 및 MIMO 시스템에서 주파수 독립 고유 조향에 관한 것이다. 주 모드 및 다중 모드 고유 조향의 경우, 상관 행렬은 채널 응답 행렬에 기초하는 MIMO 채널에 대해 계산되고, MIMO 채널의 Ns개의 공간 채널에 대한 Ns개의 주파수 독립 조향 벡터를 얻기 위해 분해된다. N_D개의 데이터 심벌 스트림은 N_D개의 조향 벡터를 사용하여 N_D 최상 공간 채널로 송신되며, 여기서 주 모드 고유 조향의 경우 N_D= 1이며, 다중 모드 고유 조향의 경우 N_D > 1이다. 주 경로 고유 조향의 경우, 데이터 심벌 스트림은 MIMO 채널의 주 전파 경로(예를 들어, 최고의 에너지로)에 대한 최상 공간 채널로 송신된다. 수신 고유 조향의 경우, 데이터 심벌 스트림은 수신 안테나에 대해 획득된 조향 벡터에 기반하여 수신 안테나를 향해 조향된다. 모든 고유 조향 설계의 경우, 매칭 필터는 수신 안테나에 대한 조향 벡터 및 채널 응답 벡터에 기반하여 각각의 수신 안테나에 대해 유도된다.

Description

광대역 ＭＩＳＯ 및 ＭＩＭＯ 시스템에 대한 주파수 독립 공간 프로세싱{FREQUENCY-INDEPENDENT SPATIAL PROCESSING FOR WIDEBAND MISO AND MIMO SYSTEMS}

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광대역 다중 입력 단일 출력(MISO) 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 통신 시스템에 대한 공간 프로세싱을 수행하는 기술에 관한 것이다.

MIMO 시스템은 데이터 전송을 위해 다수의(N_T) 송신 안테나 및 다수의(N_R) 수신 안테나를 이용하며, (N_T, N_R) 시스템으로 표기한다. N_T개의 송신 및 N_R개의 수신 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 N_S개의 개별 채널로 분할될 수 있으며, N_S ≤ min{N_T, N_R}이다. N_S개의 공간 채널은 MIMO 채널의 N_S개의 개별 채널에 의해 형성되며 데이터 전송에 사용된다.

시간 분산형 MIMO 채널에 대해, 소정의 송신 안테나로부터 전송된 신호는 다중 신호 경로(즉, 전파 경로)를 통해 소정의 수신 안테나에 도달할 수 있다. 이들 신호 경로는 가시선 경로 및/또는 반사 경로를 포함할 수 있으며, 반사 경로는 전송된 신호가 반사 소스(예를 들어, 건물, 장애물 등)에서 반사하여 가시선(light-of-sight) 경로와는 다른 신호 경로를 통해 수신 안테나에 도달할 때 형성된다. 수신 안테나에서 수신된 신호는 송신 안테나로부터 전송된 신호의 다양한 인스턴스(instance)들(즉, 다중 경로 컴포넌트)을 포함할 수 있다. MIMO 채널의 지연 확산(L)은 MIMO 채널에서 모든 송신-수신 안테나 쌍에 대한 (어떤 특정한 최소 에너지의) 최초 및 최종 도달 다중 경로 컴포넌트 사이의 시간 차이다.

MIMO 채널에서의 시간 분산은 주파수 선택적 페이딩을 야기하고, 이는 시스템 대역폭(즉, 다른 주파수에 대한 다른 채널 이득)에 따라 달라지는 주파수 응답에 의해 특성화된다. 다중 경로 컴포넌트들은 서로 다른 복소수 채널 이득들과 관련되며, 건설적으로 또는 상쇄적으로 수신기에 부가될 수 있다. 시간 분산 및 주파수 선택적 페이딩은 넓은 시스템 대역폭을 가진 광대역 MIMO 시스템에 대해 더욱 문제가 된다.

광대역 MIMO 채널에서 주파수 선택성을 다투는데 여러 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 다중(N_F) 직교 주파수 서브대역들로 시스템 대역폭을 분할하는데 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)과 같은 다중 반송파 변조 기술이 사용될 수 있다. 광대역 MIMO 채널은 N_F개의 평면 페이딩 협대역 MIMO 채널로 구성되는 것으로 판단될 수 있으며, 각각 N_S개의 공간 채널로 분해될 수 있다. 데이터는 N_F개의 서브대역들 각각의 N_S개의 공간 채널 상에서 전송될 수 있다.

OFDM(즉, MIMO-OFDM 시스템)을 이용하는 MIMO 시스템에 대해, 광대역 MIMO 채널은 (1) N_T·N_R개의 송신/수신 안테나 쌍 각각의 N_F개의 서브대역들 각각에 대한 복소수 채널 이득들(즉, 총 N_F·N_T·N_R의 채널 이득), 및 (2) 수신기에서의 잡음 플로어로 특성화될 수 있다. 채널 이득 및 수신기 잡음 플로어는 N_F개의 서브대역들 각각의 N_S개의 공간 채널들을 통한 데이터 전송에 대한 데이터 전송율(들)을 선택하는데 사용될 수 있다. 채널 이득들은 N_F개의 서브대역들 각각의 N_S개의 공간 채널들을 통해 데이터를 전송하기 위해 수신기 및 가능하면 송신기에서의 공간 프로세싱에 사용될 수도 있다. 따라서 MIMO-OFDM 시스템에 대해, 광대역 MIMO 채널을 N_F개의 평면-페이딩(flat-fading) 협대역 MIMO 채널로 간주하고 협대역 MIMO 채널들 각각에 대해 개별적으로 공간 프로세싱을 수행함으로써 주파수 선택성을 다툴 수 있다. 그러나 이 주파수-의존 공간 프로세싱은 송신기 및 수신기에서 계산 복잡성을 크게 증가시킬 수 있다. 더욱이, 수신기는 주파수-의존 공간 프로세싱을 지원하기 위해 상당량의 피드백 정보(예를 들어, 채널 이득)를 송신기에 제공할 필요가 있다.

따라서 광대역 MIMO 시스템에서 공간 프로세싱을 보다 효율적으로 수행하기 위한 기술이 이 분야에 필요하다.

MISO 및 MIMO 시스템에서 주파수-독립 고유 조향(eigensteering)을 수행하는 기술이 제공된다. 고유 조향은 MISO 채널 또는 MIMO 채널의 공간 채널 상에서 데이터 심벌 스트림을 전송하기 위해 송신기에서 조향 벡터(steering vector)를 갖는 데이터 심벌 스트림에 대해 수행되는 공간 프로세싱을 말한다. MISO 채널은 (1) 다수의 시간 지연에 대한 시간 영역 채널 임펄스 응답 벡터들의 시퀀스 또는 (2) N_F개의 서브대역들에 대한 주파수 영역 채널 주파수 응답 벡터들의 시퀀스에 의해 특성화될 수 있다. 유사하게, MISO 채널은 채널 임펄스 응답 행렬들의 시퀀스 또는 채널 주파수 응답 행렬들의 시퀀스에 의해 특성화될 수 있다. 고유 조향은 MISO 또는 MIMO 채널이 시간 분산적이더라도 그리고 고유 조향이 시간 영역에서 수행되는지 주파수 영역에서 수행되는지 관계없이, 하나의 조향 벡터가 데이터 심벌 스트림에 사용된다는 점에서 주파수-독립적이다. 고유 조향은 하나 또는 다수의 공간 채널들을 통해 데이터 심벌 스트림(들)을 전송하기 위해 하나 또는 다수의 조향 벡터를 갖는 하나 또는 다수의 데이터 심벌 스트림들에 대해 수행될 수 있다. 주 모드 고유 조향, 다중-모드 고유 조향, 주 경로 고유 조향 및 수신기 고유 조향을 포함하여, 여러 주파수-독립 고유 조향 방식들이 여기서 설명된다.

주 모드 및 다중-모드 고유 조향의 경우, 후술하는 바와 같이 MIMO 채널에 대한 채널(임펄스 또는 주파수) 응답 행렬들을 기초로 MIMO 채널에 대한 상관 행렬이 계산된다. 그리고나서 상관 행렬은 MIMO 채널의 N_S개의 공간 채널들에 대한 N_S개의 주파수-독립 조향 벡터들을 획득하기 위해 (예를 들어, 고유값 분해를 이용하여) 분해된다. 주 모드 고유 조향의 경우, 최상의 공간 채널에 대해 조향 벡터 v _pm을 이용하여 주 또는 최상 공간 채널을 통해 하나의 데이터 심벌 스트림이 전송된다. 다중-모드 고유 조향의 경우, 이들 공간 채널들에 대해 N_D개의 조향 벡터들 V _mm을 이용하여 N_D개의 최적 공간 채널들을 통해 N_D개의 데이터 심벌 스트림이 전송되며, 이 경우 N_S ≥ N_D > 1이다.

주 경로 고유 조향의 경우, 주파수-독립 조향 벡터 v _mp를 이용하여 MIMO 채널의 주 전파 경로에 대한 주 공간 채널을 통해 데이터 심벌 스트림이 전송된다. 이 방식에서는, 각 채널 임펄스 응답 행렬의 에너지가 먼저 결정된다. 주 경로는 가장 높은 에너지를 갖는 채널 임펄스 응답 행렬의 시간 지연이다. 주 경로의 최상 공간 채널에 대해 조향 벡터 v _mp를 획득하기 위해 가장 높은 에너지를 갖는 채널 임펄스 응답 행렬의 상관 행렬이 계산되고 분해된다. 조향 벡터 v _mp를 이용하여 이 공간 채널을 통해 데이터 심벌 스트림이 전송된다.

수신기 고유 조향의 경우, 그 수신 안테나에 대해 획득한 주파수-독립 조향 벡터 v _rx _,i에 기반하여 개별 수신 안테나 쪽으로 데이터 심벌 스트림이 조향된다. MIMO 채널은 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 MISO 채널들로 구성되는 것으로 판단될 수 있다. 상관 행렬이 채널(임펄스 또는 주파수) 응답 벡터들의 시퀀스를 기초로 MISO 채널에 대해 계산될 수 있고, 그 MISO 채널의 주 공간 채널에 대한 조향 벡터를 획득하기 위해 분해될 수 있다. N_R개의 MISO 채널들에 대해 N_R개의 주파수-독립 조향 벡터들 V _rx가 획득될 수 있다. N_R개의 조향 벡터 V _rx를 이용하여 N_D개의 데이터 심벌 스트림들이 전송될 수 있으며, 이 경우 min{N_R, N_T} ≥ N_D ≥ 1이다. 각 데이터 심벌 스트림은 하나, 다중 또는 모든 수신 안테나들에 대해 조향될 수 있다. 하나의 수신 안테나를 갖는 MISO 시스템의 경우, 단일 수신 안테나에 대해 하나의 조향 벡터가 구해지고 하나의 데이터 심벌 스트림을 전송하는데 사용된다.

모든 고유 조향 방식들에서, 송신기에 의해 사용되는 조향 벡터(들) 및 수신 안테나에 대한 채널(임펄스 또는 주파수) 응답 벡터들의 시퀀스를 기초로 각각의 수신 안테나에 대해 매칭 필터가 유도된다. 각 수신 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림은 하나 이상의 필터링된 심벌 서브스트림들을 획득하기 위해 그 수신 안테나에 대한 매칭 필터로 필터링된다. N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 모든 매칭 필터들로부터 필터링된 심벌 서브스트림들이 그리고나서 송신기에 의해 전송된 N_D개의 데이터 스트림들에 대해 N_D개의 검출된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 조합되며, 이 경우 N_D ≥ 1이다. N_D개의 복원된 심벌 스트림들을 획득하기 위해, N_D개의 검출된 심벌 스트림들에 대해 등화 및 다른 후-처리(post-processing)가 수행될 수 있고, 복원된 심벌 스트림들은 송신기에 의해 전송된 N_D개의 데이터 심벌 스트림들의 추정치이다.

본 발명의 여러 양상 및 실시예가 뒤에 보다 상세히 설명된다.

본 발명의 특징 및 특성은 전체적으로 동일 참조 부호가 대응하는 도면을 참조로 후술하는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해진다.

도 1은 MISO 시스템의 송신기 및 수신기를 나타낸다.
도 2는 MISO 시스템의 송신(TX) 데이터 프로세서를 나타낸다.
도 3a, 3b 및 3c는 MISO 시스템에서 TX 공간 프로세서의 3가지 실시예를 나타낸다.
도 4a, 4b 및 4c는 MISO 시스템에서 수신(RX) 공간 프로세서의 3가지 실시예를 나타낸다.
도 5는 MISO 시스템의 수신기의 블록도를 나타낸다.
도 6은 MIMO 시스템의 송신기 및 수신기를 나타낸다.
도 7은 MIMO 시스템의 TX 데이터 프로세서를 나타낸다.
도 8a, 8b 및 8c는 MIMO 시스템에서 TX 공간 프로세서의 3가지 실시예를 나타낸다.
도 9a~9f는 MIMO 시스템에서 RX 공간 프로세서의 6가지 실시예를 나타낸다.
도 10은 MIMO 시스템의 수신기의 블록도를 나타낸다.
도 11은 MIMO 시스템에서 주 모드 고유 조향, 다중 모드 고유 조향 및 주 경로 고유 조향을 수행하는 프로세스를 나타낸다.
도 12는 MISO 또는 MIMO 시스템에서 수신기 고유 조향을 수행하는 프로세스를 나타낸다.

"예시적인"이란 단어는 여기서 "예시, 일례 또는 예증이 되는"의 의미로 사용된다. 여기서 "예시적인" 것으로 설명하는 실시예나 설계는 다른 실시예나 설계보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

여기서 설명되는 고유 조향 기술은 단일 반송파 및 다중 반송파 MISO 및 MIMO 시스템을 포함하는 각종 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. 다중 반송파는 OFDM 또는 다른 다중 반송파 변조 기술 또는 구조에 의해 제공될 수 있다. 하기의 설명에서, "MIMO 시스템"이란 용어는 일반적으로 단일 반송파 및 다중 반송파 MIMO 시스템을 둘 다 지칭한다.

간결성을 위해, 하기의 설명에 다음의 표기가 사용된다. 시간 영역 변수들은 n의 함수이고 필기체(예를 들어,

)로 표기한다. 주파수 영역 변수들은 k의 함수이고 평문(예를 들어, h(k))으로 표기한다. 벡터들은 밑줄친 굵은 소문자(예를 들어,

및 h (k))로 표기한다. 행렬들은 밑줄친 굵은 대문자(예를 들어,

및 H (k))로 표기한다. 3차 행렬은 이중 밑줄친 굵은 대문자(예를 들어,

및

)로 표기한다.

1. MISO 시스템

N_T개의 송신 안테나 및 단일 수신 안테나를 갖는 시간 분산형 MISO 채널은 (L+1)×N_T의 크기를 갖는 시간 영역 채널 임펄스 응답 행렬

에 의해 특성화되며, 여기서 L은 MISO 채널의 지연 범위를 심벌 주기로 나타낸다. 채널의 지연 범위는 채널에서 최초 및 최종 분해 가능 전파 경로 사이의 차이다. 행렬

는 N_T개의 채널 임펄스 응답 벡터

(j=1, 2, ... N_T) 또는 이와 동등하게 L+1개의 행 벡터

(n=0, 1, ... L)로 구성되며, 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(1)

여기서 성분

(j=1, 2, ... N_T, n=0, 1, ... L)는 송신 안테나(j)와 시간 지연(n)에 대한 수신 안테나 사이의 커플링(즉, 복소수 이득)이다. 각 벡터

(j=1, 2, ... N_T)는 송신 안테나(j)와 수신 안테나 사이의 채널 임펄스 응답에 대한 L+1개의 복소수 값을 포함한다. 각 행 벡터

(n=0, 1, ... L)는 N_T개의 송신 안테나와 시간 지연(n)에 대한 수신 안테나 사이의 채널 이득에 대한 N_T개의 복소수 값을 포함한다.

채널 임펄스 응답은 송신기에 의해 전송된 파일럿 심벌들을 기초로 수신기에 의해 평가될 수 있다. 송신기는 각각의 송신 안테나에 대한 파일럿을 해당 안테나에 할당된 고유의 직교 시퀀스로 "커버"할 수 있다. 송신될 소정의 변조 심벌 p(또는 동일한 값을 갖는 W개의 심벌 세트)가 W-칩 직교 시퀀스의 W개의 모든 칩에 곱해져 W개의 커버된 심벌을 얻어 전송되는 프로세스이다. N_T개의 직교 파일럿은 N_T개의 송신 안테나에 대한 N_T개의 직교 시퀀스로 얻어질 수 있다. 커버링은 N_T개의 송신 안테나로부터 전송된 N_T개의 파일럿 사이의 직교성을 달성하며, 수신기가 개별 송신 안테나를 구별할 수 있게 한다.

수신기는 수신된 파일럿 심벌들을 동일한 N_T개의 직교 시퀀스 각각으로 "디커버"하여 N_T개의 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 임펄스 응답을 평가할 수 있다. 디커버링은 W개의 커버된 심벌에 대한 W개의 수신 심벌들이 동일한 W-칩 직교 시퀀스의 W개의 칩에 곱해져 W개의 디커버링된 심벌들을 얻어 전송된 심벌 p의 평가를 구하도록 축적되는 상보 프로세스이다. 디커버링은 L+1 시간 지연마다 MISO 채널의 채널 임펄스 응답에 대한 L+1개의 행 벡터

(n=0, 1, ... L)를 얻는다.

시간 분산형 MISO 채널은 N_F×N_T의 크기를 갖는 2차 주파수 영역 채널 주파수 응답 행렬 H 에 의해 특성화될 수 있으며, 여기서 N_F는 주파수 서브대역의 수이고 N_F ≥ (L+1)이다. 행렬 H 는 N_T개의 채널 주파수 응답 벡터 h _j(j=1, 2, ... N_T)로 구성되는데, 즉

이다. 각 벡터 h _j는 행렬

의 해당 벡터

의 L+1개의 시간 영역 값에 대해 N_F-포인트 이산 푸리에 변환(DFT)을 실행함으로써 얻어질 수 있는 N_F개의 주파수 영역 값을 포함한다. 각 송신-수신 안테나 쌍에 대해, 시간 영역 채널 임펄스 응답 벡터

와 주파수 영역 채널 주파수 응답 벡터 h _j 사이에 1대1 대응이 있다. 행렬 H 는 등등하게 N_F개의 행 벡터 h (k)(k=1, 2, ... N_F)로 구성되는데, 즉

이며, M ^T는 M 의 전치 행렬이다. 각 행 벡터 h (k)는 N_T개의 송신 안테나와 서브대역(k)에 대한 수신 안테나 사이의 주파수 응답에 대한 N_T개의 복소수 이득 값을 포함한다. h (k)를 얻기 위한 DFT는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(2)

송신기는 데이터 심벌 스트림에 대해 높은 수신 신호-대-잡음비(SNR)를 달성하기 위해 MISO 채널에 의한 송신 전에 데이터 심벌 스트림 s(n)에 대해 고유 조향을 실행할 수 있다. 고유 조향은 주파수 독립 조향 벡터 v _miso를 사용하여 실행될 수 있으며, 이는 수신된 SNR을 최대화하도록 또는 어떤 다른 기준으로 유도될 수 있다.

일 실시예에서, 송신기에 대한 조향 벡터 v _miso는 우선 N_T×N_T 상관 행렬 R _miso를 계산함으로써 얻어지며, 상관 행렬 R _miso는 다음과 같다:

식(3)

여기서 h ^H는 h 의 켤레 전치 행렬이다. 행렬 R _miso는 L+1 시간 지연에 대한

의 L+1개의 개별 상관 행렬 또는 N_F개의 서브대역에 대한 h (k)의 N_F개의 개별 상관 행렬의 평균으로 나타날 수 있다. 개별 상관 행렬에 식(3)에서 동일한 가중치가 주어진다. 다른 실시예에서, 개별 상관 행렬에 R _miso의 연산에서 동일하지 않은 가중치가 주어질 수도 있다. 예를 들어, 각각의 개별 상관 행렬에는 그 행렬과 관련된 에너지만큼 가중치가 부여될 수 있으며, 이는 후술하는 바와 같이 연산될 수 있다.

상관 행렬 R _miso의 고유값 분해는 그리고나서 다음과 같이 수행된다:

식(4)

여기서 V _miso는 열이 R _miso의 고유 벡터인 N_T×N_T 단일 행렬이고;

는 대각 성분이 R _miso의 고유값인 N_T×N_T 대각 행렬이다.

단일 행렬 M 은 M ^H M = I 의 특성에 의해 특성화되며, I 는 대각선을 따라 1이고 나머지는 0인 단위 행렬이다. 따라서 v _j(j=1, 2, ... N_T)로 표기된 단일 행렬 V _miso의 N_T개의 고유 벡터는 서로 직교한다. 더욱이, 각 고유 벡터의 길이는 1, 즉

과 같으며, 여기서

이다. N_T개의 고유 벡터는 조향 벡터라 하며, 후술하는 바와 같이 송신기에 의해 고유 조향하고 수신기에 의해 매치 필터링하는데 사용될 수 있다.

행렬 R _miso는 크기가 N_T×N_T이고 열이 N_miso이며, N_miso ≤ min{N_T, (L+1)}이다. 따라서 대각 행렬

은 대각선을 따라 N_miso개의 양의 실수값을 갖고 나머지는 0이다. 0이 아닌 가장 큰 성분은 행렬 R _miso의 제 1 고유값

이라 하며, 그 고유값에 대응하는 공간 채널(또는 "시간 영역 고유 모드")에 대한 전력 이득을 나타낸다. 고유 조향에 사용하는 주파수 독립 조향 벡터 v _miso는 R _miso의 "제 1" 고유 벡터이며, 이는 R _miso의 제 1 고유값에 대응하는 V _miso의 열이다.

송신기는 조향 벡터 v _miso로 데이터 심벌 스트림 s(n)에 대한 고유 조향을 수행하여, 다음과 같이 N_T개의 송신 심벌 스트림

을 구한다:

*

식(5)

식(5)에 나타낸 고유 조향에 의해, 데이터 심벌 스트림 s(n)은

v _miso(n=0, 1, ... L)의 유효 채널 임펄스 응답을 갖는 단일 입력 단일 출력(SISO) 채널인 유효 출력을 유지한다. N_T개의 송신 심벌 스트림

은 추가 처리되어 N_T개의 송신 안테나에서 수신 안테나로 전송된다.

수신기는 단일 수신 안테나로부터 수신된 심벌 스트림

을 얻고, 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(6)

여기서 "

"는 컨볼루션을 나타내고,

은 부가 백색 가우시안 잡음(AWGN)이다. 수신된 심벌 스트림

은 심벌간 간섭(ISI)을 받으며, 이는 수신된 스트림 그 수신된 스트림의 이어지는 심벌들에 대한 왜곡으로서 작용하는 현상이다. 심벌간 간섭은 후술하는 바와 같이 충분히 긴 주기적 프리픽스(prefix)와 함께 OFDM의 사용을 통해 완화될 수 있다. 대안으로, 단일 반송파 MISO 시스템에 대해, 심벌간 간섭은 후술하는 바와 같이 등화와 관련하여 적절한 시간적 매치 필터링의 사용을 통해 완화될 수 있다.

수신기는 시간 영역이나 주파수 영역에서 수신된 심벌 스트림

의 매치 필터링을 수행할 수 있다. 시간 영역 매치 필터링은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(7)

여기서

는 검출된 심벌 스트림을 나타내고, 이는 송신기에 의해 전송된 데이터 심벌 스트림 s(n)의 평가이다. 매치 필터

(n=0, 1, ... L)는 수신 SNR을 최대화한다.

등화기가 사용되어 MIMO 채널에서의 시간 분산으로 인한 심벌간 간섭을 완화할 수도 있다. 등화기는 최소 평균 제곱 오차(MMSE) 등화기, 결정 피드백 등화기(DFE), 최대 가능 시퀀스 평가기(MLSE) 또는 다른 종류의 등화기일 수 있다. 등화기는 파일럿 및/또는 데이터 심벌로 업데이트될 수 있으며 특정 기준(예를 들어, 최소 평균 제곱 오차)을 기초로 하는 계수를 갖는 적응 필터로 구현될 수 있다. 등화기는 검출된 심벌 스트림

에 대한 등화를 수행하고 복원된 심벌 스트림

을 제공하며, 이는 송신기에 의해 전송된 데이터 심벌 스트림 s(n)의 최상의 평가이다. 일반적으로, 검출된 심벌 스트림

은 복원된 심벌 스트림

으로서 직접 제공될 수도 있고, 또는 후처리(예를 들어, 등화)되어 복원된 심벌 스트림

을 얻을 수도 있다.

주파수 영역 매치 필터링은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

, k=1, 2, ... N_F, 식(8)

*여기서

는 서브대역(k)에 대해 복원된 심벌 주 모드스트림이고;

는 서브대역(k)에 대해 수신된 심벌 주 모드스트림이다.

N_F개의 수신된 심벌 서브스트림

(k=1, 2, ... N_F)은 수신된 심벌 스트림

에서 N_F개 심벌의 각 세트의 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행함으로써 얻어질 수 있다. 매치 필터

(k=1, 2, ... N_F)는 각 서브대역에 대한 수신 SNR을 최대화하는 복소값 스칼라이다. N_F개의 서브대역에 대한 N_F개의 복원된 심벌 서브스트림은 서로 멀티플렉싱되어 복원된 심벌 스트림

을 구할 수 있다.

시간 영역 및 주파수 영역 매치 필터링 모두, 수신 SNR은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(9)

여기서 P_total은 데이터 심벌 스트림에 대해 송신기에 의해 사용되는 총 송신 전력이고;

σ²은 수신기에서의 잡음 플로어이며;

는 R _miso의 제 1 고유값이다.

주파수 독립 고유 조향에 의한 MISO 채널의 용량

은 주파수 영역 분석을 이용하여 결정될 수 있으며, N_F개의 모든 서브대역에 동일한 조향 벡터가 사용됨을 가정한다. 용량

은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(10)

ρ는 수신 안테나에서 측정된 평균 수신 SNR이고, 이는 수신기 잡음 σ²으로 나눈 총 수신 전력과 같다. 행렬 R (k)은 h (k)의 상관 행렬이며, 이는 다음과 같이 구해져 분해될 수 있다:

식(11)

여기서

는 R (k)의 고유값들의 대각 행렬이고;

U (k)는 R (k)의 고유 벡터의 단일 행렬이다.

식(10)의 2차 항은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(12)

여기서

이다. R (k)는 단 하나의 0이 아닌 고유값을 갖기 때문에, 식(12)는 다음과 같이 간소화될 수 있다:

식(13)

여기서

는 R (k)의 0이 아닌 고유값이고, MISO 채널에 대해

이며, z₁(k)는 고유값

에 대응하는 z (k)의 원소이다. 주파수 독립 고유 조향에 의한 MISO 채널의 용량

는 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(14)

송신기에서 고유 조향 없는(또는 조향 벡터 v = [g g ... g] (

)와 대등하게) MISO 채널에 대한 용량

은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

식(15)

일반적으로, 주파수 독립 고유 조향에 의한 MISO 채널의 용량

은 고유 조향 없는 MISO 채널의 용량

보다 크다.

MISO 시스템의 송신기에서 고유 조향하기 위한 주파수 독립 조향 벡터 v _miso를 구하는 예시적인 방법을 상기에 설명하였다. 조향 벡터는 다른 방식으로도 구할 수 있으며, 이는 발명의 범위 내에 있다.

주파수 독립 고유 조향은 OFDM(즉, MISO-OFDM 시스템)을 이용하는 MISO 시스템에 사용될 수도 있다. 송신기는 식(5)에 나타낸 바와 같이 시간 영역에서 고유 조향을 수행할 수 있으며, s(n)은 OFDM 변조에 의해 데이터 스트림에 대해 생성된 OFDM 심벌에 대한 시간 영역 칩들의 시퀀스를 나타낸다. OFDM 변조는 후술한다. 송신기는 OFDM 심벌들을 생성하기 위한 OFDM 변조 이전에, 각 서브대역에 대한 데이터 심벌에 주파수 영역에서 고유 조향을 수행할 수도 있다. 수신기는 식(7)에 나타낸 바와 같이 시간 영역에서 또는 식(8)에 나타낸 바와 같이 주파수 영역에서 매치 필터링을 수행할 수 있다.

2. MIMO 시스템

N_T 송신 안테나 및 N_R 수신 안테나를 가지는 시간-분산 MIMO 채널은 크기가 N_R×N_T×(L+1)인 3차원 시간 영역 채널 임펄스 응답 행렬

에 의해 특징지어질 수 있다. 행렬

은 n=0,1, ... L에 대하여 L+1 채널 임펄스 응답 행렬들

로 구성되며, 즉,

은 n=0,1, ... L에 대하여 다음과 같이 표현될 수 있다:

,식(16)

상기 입력

(i=1, 2, ...N_R, j=1, 2, ..., N_T 및 n=0, 1, ..., L)은 시간 지연 n 동안 송신 안테나 j 및 수신 안테나 i 사이의 커플링(즉, 복소 이득)이다. 열 벡터

(i=1, 2, ...N_R 및 n=0, 1, ..., L)는 시간 지연 n 동안 N_T 송신 안테나와 수신 안테나 i 사이의 채널 이득들에 대한 N_T 복소 값들을 포함한다.

채널 임펄스 응답은 송신기에 의해 송신된 파일럿 심벌들에 기반하여 수신기에 의해 추정될 수 있다. 일 실시예에서, 송신기는 상기 안테나에 할당된 직교 코드로 각각의 송신 안테나에 대한 파일럿을 커버링한다. N_T개의 송신 안테나들로부터 송신된 파일럿들은 N_T개의 직교 코드들로 커버링되고, 개별적으로 복원될 수 있다. 수신기에서, 각각의 수신 안테나 i로부터 수신된 파일럿은 특정 시간 지연에서 N_T 직교 코드들로 디커버링되어 상기 시간 지연 동안 수신 안테나 i와 각각의 N_T개의 송신 안테나들 사이에서의 채널 응답, 즉 행렬

의 하나의 열을 획득한다. 디커버링은 행렬

의 N_R개의 열들을 획득하기 위해 모든 N_R 수신 안테나들에 대하여 개별적으로 수행된다. 디커버링은 또한 각각의 송신-수신 안테나 쌍에 대하여 L+1개의 시간 지연(즉, n=0, 1, ... L)에서 수행되어 상기 송신-수신 안테나 쌍에 대한 채널 임펄스 응답을 위한 L+1개의 시간 영역 값들을 획득한다.

시간 분산 MIMO 채널은 또한 크기가 N_R×N_T×N_F(상기 N_F>L)인 3차원 주파수 영역 채널 주파수 응답 행렬

에 의해 특징지어질 수 있다. 행렬

은 k=0,1, ... N_F에 대하여 N_F 채널 주파수 응답 행렬들

로 구성되며, 상기 행렬은 하기와 같이 n=0,1, ... L에 대한 L+1 채널 임펄스 응답 행렬

에서 N_F-포인트 이산 푸리에 변환을 계산하여 획득될 수 있다:

식(17)

k=1, 2, ... N_F에 대한 각각의 행렬

은 N_R 수신 안테나들에 대하여 i=1, 2, ...N_R인 N_R 열 벡터들

을 포함한다. 각각의 열 벡터

는 서브밴드 k에 대하여 N_T 송신 안테나와 수신 안테나 i 사이의 채널 이득들에 대한 N_T 복소 값들을 포함한다. i=1, 2, ... N_T 및 j=1, 2, ... N_T에 대한 행렬

의 각각의 입력

은 행렬

의 해당 입력

에 대하여 L+1 시간 영역 값들의 DFT를 취함으로써 획득될 수 있는 N_F 주파수 영역 값들을 포함한다. 따라서, 각각의 송신-수신 안테나 쌍에 대하여, 채널 임펄스 응답

과 채널 주파수 응답

사이에서 일대일 대응이 존재한다.

주파수-무관 고유 조향(eigensteering)은 MIMO 시스템에 대하여 다양한 방식들로 수행될 수 있다. 몇가지 예시적인 주파수-무관 고유 조향 방식들이 하기에서 설명된다.

A. 주 모드 고유 조향

주 모드 고유 조향을 위해, 데이터 심벌 스트림은 단일 주파수-무관 조향 벡터

를 사용하여 MIMO 채널의 제 1 공간 채널을 통해 송신된다. 상기 조향 벡터를 획득하기 위해, 먼저 하기와 같이 N_T×N_T 상관 행렬

이 계산된다:

식(18)

의 고유값 분해는 하기와 같이 수행된다:

식(19)

상기

는

의 고유벡터들의 단위 행렬이고,

는 대각 입력들이

의 고유값들인 대각 행렬이다.

MIMO 채널은 N_S 공간채널들로 분해될 수 있고, 상기 N_S≤min{N_T, N_R}이다. 행렬

은 N_S의 열을 가지며, 대각선을 따라 N_S 음이 아닌 실수값들을 포함하는 대각 행렬

이다. 최대 비 제로 대각 입력은 행렬

의 제 1 고유값

으로 참조된다. 일 실시예에서, 고유 조향을 위해 사용하는 조향 벡터

는

의 제 1 고유값과 일치하는

의 행을 가지는

의 제 1 고유 벡터이다. 조향 벡터

는 "평균화된" MIMO 채널의 제 1 공간 채널인 것처럼 보여질 수 있다.

송신기는 하기와 같이 N_T 송신 심벌 스트림들

을 획득하기 위해 조향 벡터

를 가지고 데이터 심벌 스트림 s(n)의 고유 조향을 수행한다:

식(20)

식(20)에 도시된 고유 조향을 사용하여, 데이터 심벌 스트림 s(n)은 n=0, 1, ... L에 대한 유효 채널 임펄스 응답

을 가지는 단일-입력 다중-출력(SIMO) 채널인 유효 채널을 인식한다. N_T 송신 심벌 스트림들

은 추가로 처리되어 N_T 송신 안테나들로부터 수신기로 전송된다.

수신기는 N_R 수신 안테나들로부터 N_R 수신 심벌 스트림들

을 획득하며, 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(21)

상기

는

의 평균 벡터와

의 공분산 행렬을 가지는 가산성 백색 가우시안 잡음이며, 상기

는 모든 0 들의 벡터이다. 수신기는 시간 영역 또는 주파수 영역에서 수신 심벌 스트림들

의 매칭 필터링을 수행할 수 있다.

시간 영역 매칭 필터링은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(22)

수신기 매칭 필터는 n=0, 1, ... L에 대하여

이고, N_R 수신 안테나들에 대하여 N_R 개별 매칭 필터들을 포함한다. 각각의 수신 안테나에 대한 매칭 필터 m_pm _,i(n)는 n=0, 1, ... L에 대하여

의 임펄스 응답을 가지며, 수신 안테나에 대한 수신 SNR을 최대화한다. N_R 수신 안테나에 대한 N_R 개별 매칭 필터들의 출력들은 검출된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 합산된다. 사전 처리(예를 들면, 등화)는 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 검출된 심벌 스트림

에 수행될 수 있다.

주파수 영역 매칭 필터링은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(23)

상기

는 수신 심벌 스트림

내의 N_F 심벌들의 각 세트의 FFT를 수행함으로써 획득될 수 있는 서브밴드 k에 대한 수신 심벌 서브스트림이다. 수신기 매칭 필터는 k=1, 2, ... N_F에 대하여

이며, N_R 수신 안테나들에 대한 N_R 개별 매칭 필터들을 포함한다. 각각의 수신 안테나 i에 대한 매칭 필터 m_pm _,i(k)는 k=1, 2, ... N_F에 대하여

의 응답을 가진다. 각각의 서브밴드 k에 대한 N_R 수신 안테나들에 대한 N_R 개별 매칭 필터들의 출력은 상기 서브밴드에 대하여 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 합산된다. N_F 서브밴드들에 대한 N_F 복원된 심벌 스트림들은 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 멀티플렉싱될 수 있다.

시간 영역 및 주파수 영역 매칭 필터링 모두에 대하여, 수신 SNR은 N_R 수신 안테나들에 대하여 평균화되며, 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(24)

n=0, 1, ... L에 대한 매칭 필터

는 수신 SNR을 최대화한다.

주 모드 고유 조향의 MIMO 채널의 용량

은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(25)

식(25)의 2차 항은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(26)

상기

는 상관 행렬

의 λ번째 고유 값

과 연관된 고유 벡터이다. 용량

은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(27)

B. 멀티- 모드 고유 조향

멀티-모드 고유 조향을 위해, 다수의 데이터 심벌 스트림들은 행렬

내의 다수의 주파수-무관 조향 벡터들을 사용하여 MIMO 채널의 다수의 공간 채널들을 통해 전송되며, 상기 행렬

의 열들은 상관 행렬

의 고유 벡터들이다.

은 랭크 N_S 이기 때문에, 상기 N_S≤min{N_T, N_R}이며, 행렬

은

의 N_S까지의 고유 모드들에 대하여 λ=1, 2, ... N_S 에서 N_S 까지의 고유 벡터들

을 포함할 수 있다. 명확함을 위해, 하기의 설명들은 모두 N_S개의 고유 모드들이 데이터 송신을 위해 사용된다고 가정한다.

송신기는 N_T개의 송신 심벌 스트림들

을 획득하기 위해 조향 행렬

을 가지는 N_S개의 데이터 심벌 스트림들

에 고유 조향을 수행하며, 하기와 같다:

식(28)

전체 랭크 MIMO 채널에 대하여 상기

및

이다. λ=1, 2, ... N_S 에 대한 각각의 데이터 심벌 스트림

은 행렬

내의 개별 조향 벡터

로 조향된다. 각각의 데이터 심벌 스트림

은 n=1, 2, ... L에 대한 유효 채널 임펄스 응답

을 가지는 SIMO 채널인 유효 채널을 인식한다. N_T 송신 심벌 스트림

은 추가 처리된 후 N_T개의 송신 안테나들로부터 수신기로 송신된다.

수신기는 N_R개의 수신 안테나들로부터 N_R개의 수신 심벌 스트림들

을 수신하며, 상기

이다. 시간 분산 MIMO 채널에 대하여, 행렬

내의 다수의 주파수-무관 조향 벡터들을 가지는 고유 조향은 채널을 대각화하지 않는다. 따라서, 다수의 공간 채널들이 주파수-무관 고유 조향을 사용하는 데이터 송신을 위해 사용될 때, 일반적으로 수신기에서 심벌간 간섭 뿐만 아니라 다중 심벌 스트림들 사이에 크로스-토크(cross-talk)가 발생할 것이다.

수신기는 시간 영역 또는 주파수 영역에서 수신된 심벌 스트림들

의 매칭 필터링을 수행할 수 있다. 시간 영역 매칭 필터링은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(29)

상기

는 N_S 검출된 심벌 스트림들을 표시한다. 수신기 매칭 필터는 n=0, 1, ... L에 대하여

이고, N_R개의 수신 안테나들에 대하여 N_R 개별 매칭 필터들을 포함한다. 각각의 수신 안테나에 대한 매칭 필터

는 n=0, 1, ... L에 대하여

의 임펄스 응답을 가진다. 각각의 수신 안테나에 대한 매칭 필터들의 출력은 N_S 조향 벡터들에 상응하는 N_S 필터링된 심벌 스트림들(즉,

의 N_S 열들)을 포함한다. 각각의 조향 벡터에 대하여 N_R개의 매칭 필터들로부터의 N_R개의 필터링된 심벌 스트림들은 상기 조향 벡터에 대하여 검출된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 결합된다. N_S개의 검출 심벌 스트림들

은 송신기에 의해 송신된 N_S 데이터 심벌들

을 위해 획득된다.

주파수-영역 매칭 필터링은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(30)

상기

는 수신 심벌 스트림

내의 N_F 심벌들의 각 세트의 FFT를 수행함으로써 획득된 서브밴드 k에 대한 수신 심벌 서브스트림이다. 수신기 매칭 필터는 k=1, 2, ... N_F에 대하여

이며, N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R 개별 매칭 필터들을 포함한다. 각각의 수신 안테나에 대한 매칭 필터

는 k=1, 2, ... N_F에 대하여

의 응답을 가진다. 각각의 서브밴드 k에 대하여, 각각의 수신 안테나들에 대한 매칭 필터들의 출력은 N_S개의 송신 조향 벡터들에 상응하는 N_S개의 필터링된 심벌 스트림들을 포함한다. 각각의 서브밴드 k에 대하여, 각각의 조향 벡터에 대한 N_R개의 매칭 필터들로부터의 N_R 필터링된 심벌 스트림들은 상기 조향 벡터의 검출된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 결합된다. 각각의 조향 벡터의 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F 검출된 심벌 스트림들은 상기 조향 벡터로 송신된 데이터 심벌 스트림

에 대하여 검출된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 멀티플렉싱될 수 있다. N_S개의 검출된 심벌 스트림들

은 송신기에 의해 송신된 N_S 데이터 심벌 스트림들

을 위해 획득된다.

전술된 것과 같이, 만약 다수의 데이터 심벌 스트림들이 동시에 송신되면, 시간 분산 MIMO 채널에 대하여 수신기에서 상기 데이터 심벌 스트림들 사이에 크로스-토크가 발생한다. 공간-시간 또는 "조인트(joint)" 등화기는 MIMO 채널내의 시간 분산으로 인한 크로스-토크 및 심벌간 간섭을 완화시키기 위해 사용될 수 있다. 공간-시간 등화기는 최소 평균 제곱 에러 선형 등화기(MMSE-LE), 결정 피드백 등화기(DFE), 최대 확률 시퀀스 추정기(MLSE), 또는 몇가지 다른 종류의 등화기가 될 수 있다. 공간-시간 등화기는 송신기에 의해 송신된 데이터 심벌 스트림들

의 추정치들이 개선되는 N_S개의 복원된 심벌 스트림들

을 획득하기 위해 시간 및 공간 영역들 모두에서 N_S개의 검출된 심벌 스트림들

에 동작하도록 설계될 수 있다. MMSE-LE, DFE 및 MLSE는 2001년 11월 6일에 출원된 "다중-액세스 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템"이라는 명칭의 공동 양도된 미국 특허 출원 번호 09/993,087에 개시된다.

공간-시간 등화기는 또한 한번에 하나의 데이터 심벌 스트림을 연속적으로 복원하는 연속적인 등화 및 간섭 제거 수신기 처리 기술을 수행할 수 있다. 각각의 데이터 심벌 스트림이 복원되면, 간섭은 아직 복원되지 않은 데이터 심벌 스트림들인 나머지 부분이 추정되고 "수정된" 심벌 스트림들을 획득하기 위해 검출된 심벌 스트림들로부터 제거되도록 한다. 수정된 심벌 스트림들은 다음 데이터 심벌 스트림을 복원하도록 처리된다. 프로세스는 모든 N_S 데이터 심벌 스트림들이 복원될 때까지 반복된다. 각각의 복원된 데이터 심벌 스트림으로 인한 간섭을 제거함으로써, 아직 복원되지 않은 데이터 심벌 스트림들은 더 적은 간섭을 경험하고, 더 높은 SNR을 달성할 수 있다. 연속 등화 및 간섭 제거 수신기 프로세싱 기술은 전술된 미국 특허 출원 09/993,087에 개시된다.

멀티-모드 고유 조향을 사용하는 MIMO 채널의 용량

은 하기와 같이 표현될 수 있다:

식(31)

상기

는

의 행렬식을 표시한다. 상관 행렬

은

로 정의된다.

의 고유 값들이 계산될 수 있고, λ=1, 2, ... N_S 및 k=1, 2, ... N_F 에 대하여

로 표시될 수 있다. 멀티-모드 고유 조향을 사용하는 MIMO 채널의 용량

은 하기와 같이 표현될 수 있다:

식(32)

C. 제 1 경로 고유 조향

제 1 경로 고유 조향을 위해, 데이터 심벌 스트림은 단일 주파수-무관 조향 벡터

를 사용하여 MIMO 채널의 제 1 전파 경로에 대한 제 1 공간 채널을 통해 전송된다. 전술된 것과 같이, 시간 분산 MIMO 채널은 n=0, 1, ... L에 대한 L+1 채널 임펄스 응답 행렬들

을 특징으로 할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 경로는 최대 수신 에너지를 가지는 전파 경로로 정의된다. n=0, 1, ... L에 대한 각각의 채널 임펄스 응답 행렬

의 에너지E(n)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

식(33)

상기 에너지 E(n)는 (1) 상관 행렬

의 결과(trace) 및 (2) 채널 임펄스 응답 행렬

의 프로비니어스 놈(frobenius norm)의 제곱이다. 모든 L+1개의 시간 지연들에 대한 최대 에너지 E_max 는 다음과 같이 결정된다:

식(34)

제 1 경로 지연 n_mp 는 최고 에너지 E_max 를 가지는 채널 임펄스 응답 행렬의 시간 지연과 동일하다. 제 1 경로에 대한 채널 응답 행렬

은

이다.

의 상관 행렬

은

로 계산된다. 상관 행렬

의 고유값 분해는 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(35)

상기

는

의 고유 벡터들의 단위 행렬이고,

는

의 고유 값들의 대각 행렬이다.

행렬

은 랭크 N_s 이며, 대각 행렬

은 대각선을 따라 N_S의 음이 아닌 실수 값들을 포함한다. 고유 조향을 위해 사용하는 주파수-무관 조향 벡터

는

의 제 1 고유 벡터이며,

의 최대 고유값에 상응하는

의 열이다.

송신기는 N_T개의 송신심벌 스트림들

을 획득하기 위해 조향 벡터

를 사용하여 데이터 심벌 스트림 s(n)에 고유 조향을 수행하며, 다음과 같다:

식(36)

식(36)에 도시된 공간 처리는 최대 강도의 전파 경로를 위한 제 1 공간 채널의 방향으로 송신 전력을 조향한다.

수신기는 수신된 심벌 스트림들

의 매칭 필터링을 수행하며, 시간 영역 또는 주파수 영역에서 상기

이다. 시간 영역 매칭 필터링은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(37)

검출된 심벌 스트림

은 사전 처리(예를 들면, 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 등화)될 수 있다.

주파수 영역 매칭 필터링은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(38)

N_F 서브대역들에 대하여, k=1, 2, ... N_F 의 N_F 복원된 심벌 스트림들

은 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 멀티플렉싱될 수 있다.

일반적으로, 제 1 경로 고유 조향을 위한 수신기 처리는 주 모드 고유 조향을 위해 전술된 것과 유사하게 수행될 수 있다. 그러나, 매칭 필터링은 "평균화된" MIMO 채널의 제1 공간 채널을 위한 조향 벡터

대신에 제 1 경로의 제 1 공간 채널을 위한 조향 벡터

에 기반하여 수행된다.

D. 수신기 고유 조향

수신기 고유 조향을 위해, MIMO 채널은 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 MISO 채널들로 구성되는 것으로 도시된다. N_R개의 주파수-무관 조향 벡터들은 MISO 시스템에 대하여 전술된 것과 유사한 방식으로 N_R개의 MISO 채널들에 대하여 획득될 수 있다.

식(16)에 도시된 것과 같이, MIMO 채널에 대한 행렬

은 i=1, 2, ... N_R 에 대하여 N_R개의 채널 임펄스 응답 벡터들

로 구성된다. 각각의 행 벡터

는 N_T개의송신 안테나와 수신 안테나 i 사이의 채널 임펄스 응답을 포함한다. N_T×N_T 상관 행렬

은 각각의 수신 안테나를 위해 계산될 수 있으며, 하기와 같다:

식(39)

각각의 수신 안테나에 대한 상관 행렬

의 고유값 분해는 하기와 같이 수행될 수 있다:

식(40)

상기

는 열들이

의 고유 벡터들인 단위 행렬이고;

는 대각 입력들이

의 고유 값들인 대각 행렬이다.

각각의

가 하나의 수신 안테나에 대한 행 벡터이기 때문에, 상관 행렬

은 min{(L+1), N_T} 미만이거나 동일한 랭크를 갖는다. 각각의 수신 안테나 i에 대하여, 상기 수신 안테나에 대한 수신 SNR을 최대화하는 주파수-무관 조향 벡터

는

의 최대 비 제로 고유 값과 일치하는

의 열이다. i=1, 2, ... N_R 에 대한 N_R개의 조향 벡터들

은 N_R개의 수신 안테나들에 대하여 획득되며, N_T×N_R 행렬

로 표시될 수 있다.

하나 또는 다수의 데이터 심벌 스트림들은 수신기 고유 조향을 사용하여 송신될 수 있다. 만약 하나의 데이터 심벌 스트림 s(n)이 송신되면, 송신기는 N_T개의 송신 심벌 스트림들

을 획득하기 위해 N_R개의 조향 벡터들의 각각을 사용하여 상기 데이터 심벌 스트림에 고유 조향을 수행하며, 이는 하기와 같다:

식(41)

다시 말해서, 만약 하나의 데이터 심벌 스트림이 송신되면, 수신기는 시간 영역 또는 주파수 영역에서

인 N_R개의 수신 심벌 스트림들

의 매칭 필터링을 수신할 수 있다. 시간 영역 기술에 대하여, 매칭 필터링은 먼저, 하기와 같이 각각의 수신 안테나에 대하여 수신된다:

식(42)

상기

는 수신 안테나 i에 대한 필터링된 심벌 스트림이다. 모든 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 필터링된 심벌 스트림들은 하기와 같이 검출된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 결합된다:

식(43)

검출된 심벌 스트림

은 송신된 데이터 심벌 스트림 s(n)의 추정치인 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 사전-처리(예를 들면, 등화)될 수 있다.

주파수 영역 기술에 대하여, 매칭 필터링은 먼저 하기와 같이 각각의 수신 안테나의 각각의 서브밴드에 대하여 수행된다:

식(44)

상기

은 수신 안테나 i의 서브밴드 k에 대하여 필터링된 심벌 서브스트림이다. 서브밴드 k에 대한 모든 N_R개의 수신 안테나들을 위한 N_R개의 필터링된 심벌 서브스트림들은 서브밴드 k에 대하여 검출된 심벌 서브스트림

을 획득하기 위해 하기와 같이 결합된다:

식(45)

모든 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 검출된 심벌 서브스트림들

은 복원된 심벌 스트림

을 획득하기 위해 함께 멀티플렉싱될 수 있다.

다수의(N_D) 데이터 심벌 스트림들이 전송되면(여기서, N_S≥ N_D 〉1), 각각의 데이터 심벌 스트림은 하나 이상의 수신 안테나들의 각각의 세트로 조향된다. 송신기는 데이터 심벌 스트림이 조향되는 한 세트의 N_λ개의 수신 안테나들에 대한 한 세트의 N_λ개의 조향 벡터들을 통해 각 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)에 대한 고유 조향을 수행한다(여기서, N_λ≥1). 각 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)에 대한 송신기에서의 고유 조향은 다음과 같이 표현될 수 있다:

등식 (46)

여기서,

는 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)에 대한 N_T개의 송신 심벌 서브스트림들이고,

(j=1....N_λ)은 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)에 대한 N_λ개의조향 벡터들이다. 모든 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_T 송신 심벌 서브스트림들의 N_D개의 세트들은 결합되어 N_T 송신 심벌 스트림들

을 다음과 같이 획득한다:

(등식 47)

수신기는 등식(42)에 제시된 시간 영역 또는 등식(44)에 제시된 주파수 영역 중 하나에서 각 수신 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림 y_i(n)의 매칭 필터링을 수행할 수 있다. 그리고 나서, 수신기는 각 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)에서 사용되는 모든 수신 안테나들로부터 필터링된 심벌 서브스트림들

(j=1....N_λ)을 결합하여 그 데이터 심벌 스트림에 대한 검출된 심벌 스트림

을 획득한다. 공간-시간 등화기는 N_D개의 복원 심벌 스트림들

을 획득하기 위해서 N_D개의검출 심벌 스트림들

을 등화하는데 사용된다.

주파수-독립 고유 조향은 MIMO-OFDM 시스템에서 사용될 수 있다. 송신기는 등식(20), (28), (36), 및 (41)에서 제시된 바와 같이 시간 영역에서 고유 조향을 수행할 수 있고, 여기서 s(n) 및

은 OFDM 변조에 의해 데이터 스트림(들)에 대해 생성된 OFDM 심벌들에 대한 시간 영역 칩들의 시퀀스(들)을 나타낸다. 송신기는 또한 OFDM 심벌들을 생성하기 위해서 OFDM 변조에 앞서 각 서브밴드에 대한 데이터 심벌들에 대해 주파수 영역에서 고유 조향을 수행할 수 있다. 수신기는 등식 (22),(29),(37),(42), 및 (43)에 제시된 바와 같이, 시간 영역에서 매칭 필터링을 수행할 수 있다. 수신기는 또한 등식 (23),(30),(38),(44) 및 (45)에 제시된 바와 같이 주파수 영역에서 매칭 필터링을 수행할 수도 있다.

3. MIMO 시스템

도1은 MIMO 시스템(100)에서 송신기(110) 및 수신기(150)의 블록 다이아그램이다. 송신기(110)에서, 송신(TX) 데이터 프로세서(120)는 데이터 소스(112)로부터 데이터 스트림 d(n)을 수신하고, 선택된 전송 모드에 따라 데이터 스트림을 처리하고(예를 들면, 인코딩, 인터리빙, 및 변조), 데이터 심벌 스트림 s(n)을 제공한다. 선택된 전송 모드는 제어기(140)에 의해 제공되는 데이터 레이트, 코딩, 및 변조 제어에 의해 각각 표시되는 데이터 스트림에 대해 사용되는 특정 데이터 레이트, 특정 코딩 방식 또는 코드 레이트, 및 변조 방식과 관련된다.

TX 공간 프로세서(130)는 데이터 심벌 스트림 s(n)을 수신하고 스펙트럼 확산 또는 다중 캐리어 변조(아래에서 기술됨)와 같은 광역 프로세싱을 수행한다. TX 공간 프로세서(130)는 제어기(140)에 의해 제공되는 주파수-독립형 조향 벡터

(또한, TX 조향 벡터로 지칭됨)에 기반하여 고유 조향을 추가로 수행한다. TX 공간 프로세서(130)는 또한 파일럿을 데이터와 멀티플렉싱하고 N_T개의 송신 안테나들에 대한 N_T 송신 칩 스트림들

을 제공한다. TX 데이터 프로세서(120) 및 TX 공간 프로세서(130)에 의한 처리는 아래에서 추가로 설명될 것이다.

송신 유닛(TMTR)(132)은 N_T개의 변조 신호들을 획득하기 위해서 N_T개의 송신 칩 스트림들을 수신 및 컨디셔닝한다(예를 들면, 아날로그 전환, 주파수 업 컨버팅, 필터링, 및 증폭). 그리고 나서, 각각의 변조된 신호는 각각의 송신 안테나(도1에서 미도시)로부터, MISO 채널을 통해 수신기(150)로 전송된다. MISO 채널은 채널 임펄스 응답

으로 전송된 신호들을 왜곡하며, 부가적인 백색 가우시안 잡음 및 다른 전송 소스들로부터의 상호간섭으로 전송된 신호들의 품질을 추가로 저하시킨다.

수신기(150)에서, N_T개의 송신 신호들이 하나의 수신 안테나(도1에서 미도시)를 통해 수신되고, 수신된 신호는 수신 유닛(RCVR)(154)으로 제공된다. 수신기 유닛(154)은 전송된 데이터 및 파일럿에 대한 샘플들 스트림을 획득하기 위해서 수신된 신호를 컨디셔닝 및 디지털화한다. 수신기 유닛(154)은 (데이터에 대한)수신된 심벌 스트림 y_miso(n)을 수신(RX) 공간 프로세서(160)로 제공하고, (파일럿에 대한)수신된 파일럿 심벌들을 채널 추정기(172)로 제공한다. RX 공간 프로세서(160)는 매칭 필터를 통해 수신된 심벌 스트림 y_miso(n)에 대한 매칭 필터링을 수행하고, 송신기(110)에 의해 전송된 데이터 심벌 스트림 s(n)에 대한 추정치인 복원된 심벌 스트림

을 제공한다. RX 데이터 프로세서(170)는 선택된 전송 모드에 따라 복원된 심벌 스트림을 처리하여(예를 들면, 복조, 디인터리빙, 및 디코딩), 송신기(110)에 의해 전송된 데이터 스트림 d(n)의 추정치인 디코딩된 데이터 스트림

을 획득한다. RX 데이터 프로세서(170)는 각 수신 데이터 패킷에 대한 상태를 추가로 제공할 수 있다.

채널 추정기(172)는 MISO 채널에 대한 채널 이득 및 SNR 추정치를 획득하기 위해서 수신된 파일럿 심벌들을 처리한다. 행렬 계산 유닛(174)은 채널 이득 추정치들을 처리하여 TX 공간 프로세서(130)에 대한 주파수-독립형 조향 벡터

및 RX 공간 프로세서(160)에 대한 매칭 필터를 획득한다. 전송 모드 선택기(176)는 채널 추정기(172)로부터 SNR 추정치를 수신하고, RX 데이터 프로세서(170)로부터 패킷 상태를 수신하며, 데이터 스트림에 대한 적절한 전송 모드를 결정하고, 선택된 전송 모드를 제어기(180)로 제공한다.

제어기(180)는 전송 모드 선택기(176)로부터 선택된 전송 모드 및 계산 유닛(174)으로부터 조향 벡터

를 수신하며, 송신기(110)에 대한 피드백 정보를 어셈블링한다. 이러한 피드백 정보는 송신기(110)로 전송되며, 수신기(150)로 전송된 데이터 스트림 d(n)에 대한 처리를 조향하는데 사용된다. 예를 들어, 송신기(110)는 수신기(150)로 전송된 데이터 스트림에 대한 데이터 레이트, 코딩 방식, 변조 방식, 고유 조향, 또는 이들의 조합을 조향하는데 이러한 피드백 정보를 사용할 수 있다.

제어기(140 및 180)들은 송신기(110) 및 수신기(150) 각각의 동작을 조향한다. 메모리 유닛(142 및 182)들은 제어기(140 및 180) 각각에 의해 사용되는 데이터 및 프로그램 코드들에 대한 저장을 제공한다. 메모리 유닛(142 및 182)들은 도1에 제시된 바와 같이 제어기(140 및 180) 내부에 존재할 수 있고, 또는 이러한 제어기의 외부에 존재할 수도 있다.

도2는 도1의 TX 데이터 프로세서(120)의 일 실시예에 대한 블록 다이아그램이다. TX 데이터 프로세서(120) 내에서, 인코더(212)는 데이터 스트림 d(n)을 수신하여, 코딩 제어에 의해 지시되는 코딩 방식에 기반하여 이를 코딩함으로써 코드 비트를 제공한다. 데이터 스트림은 하나 이상의 데이터 패킷들을 가질 수 있으며, 각 데이터 패킷은 일반적으로 코딩된 데이터 패킷을 획득하기 위해서 개별적으로 코딩된다. 이러한 코딩은 데이터 전송의 신뢰도를 증가시킨다. 코딩 방식은 순환 중복 검사(CRC) 코딩, 컨벌루셔널 코딩, 터보 코딩, 블록 코딩, 및 이들의 조합을 포함한다. 채널 인터리버(214)는 인터리빙 방식에 기반하여 코드 비트들을 인터리빙하고, 이러한 인터리빙 방식은 인터리빙이 전송 모드에 의존하는 경우 인터리빙 제어에 의해 표시될 수 있다. 인터리빙은 코드 비트들에 대한 시간, 주파수, 및/또는 공간 다이버시티를 제공한다.

심벌 매핑 유닛(216)은 변조 제어에 의해 표시되는 변조 방식에 기반하여 인터리빙된 비트들을 매핑하고, 변조 심벌들(또는 간단히 "데이터 심벌") 스트림을 제공한다. 유닛(216)은 B-비트 이진 값을 형성하기 위해서 B 인터리빙된 비트들의 각 세트를 그룹화하고(여기서, B≥1), 각각의 B-비트 값을 변조 방식(예를 들면, QPSK, M-PSK, 또는 M-QAM, 여기서 M=2^B)에 기반하여 특정 변조 심벌로 매핑한다. 각각의 변조 심벌은 변조 방식에 의해 정의된 신호 성좌(constellation) 내의 복소값이다.

도3a는 도1의 TX 공간 프로세서(130)의 일 실시예인, TX 공간 프로세서(130a)에 대한 블록 다이아그램이다. TX 공간 프로세서(130a)는 고유 조향 유닛(330), TX 파일럿 프로세서(340), 및 멀티플렉서(MUX)(350)를 포함한다.

고유 조향 유닛(330)은 N_T 곱셈기들(332a-332t), 즉 N_T 송신 안테나들 각각에 대한 하나의 곱셈기(332)를 포함한다. 각각의 곱셈기(332)는 심벌 스트림 s(n) 및 TX 조향 벡터

의 각각의 엘리먼트 v_miso _,j를 수신하고, 각각의 데이터 심벌을 상기 엘리먼트 V_miso _,j와 승산하고, 송신 심벌 스트림을 제공한다. 곱셈기(332a-332t)들은 등식 (5)에 제시된 바와 같이 주파수-독립형 고유 조향을 수행한다.

TX 파일럿 프로세서(340)는 N_T개의 곱셈기들(342a-342t), 즉 N_T개의 송신 안테나들 각각에 대한 하나의 곱셈기(342)를 포함한다. 각각의 곱셈기(342)는 파일럿 심벌 및 그 송신 안테나에 할당된 고유한 직교 시퀀스 w_j를 수신하고, 파일럿 심벌을 직교 시퀀스 w_j와 승산하고, 커버링된 파일럿 심벌들 시퀀스를 제공한다. 곱셈기들(342a-342t)은 수신기(150)에 의해 채널 추정을 위해 사용될 수 있는 N_T개의송신 안테나들에 대한 N_T개의 직교 파일럿들을 생성한다.

멀티플렉서(350)는 N_T 멀티플렉서들(352a-352t), 즉 N_T개의 송신 안테나들 각각에 대한 하나의 멀티플렉서(352)를 포함한다. 각각의 멀티플렉서(352)는 관련된 곱셈기(332)로부터 송신 심벌들을 수신하여, 이를 관련된 곱셈기(342)로부터의 커버링된 파일럿 심벌들을 통해 멀티플렉싱하여, 각각의 송신 칩들 스트림 c_j(n)을 제공한다. 파일럿은 도3a에 제시된 바와 같이 시 분할 멀티플렉싱(TDM), 코드 분할 멀티플렉싱(CDM), 서브밴드 멀티플렉싱, 또는 다른 멀티플렉싱 방식을 사용하여 데이터와 멀티플렉싱될 수 있다. 어떤 경우이든, 멀티플렉서들(352a-352t)은 N_T 송신 안테나들에 대해 N_T 송신 칩 스트림들 c_j(n)(j=1,2,..N_T)을 제공한다.

송신기 유닛(132)은 N_T개의 송신기들(362a-362t), 즉 N_T개의 송신 안테나들 각각에 대한 하나의 송신기(362)를 포함한다. 각각의 송신기(362)는 각각의 송신 칩 스트림을 수신 및 컨디셔닝하여 변조 심벌을 생성하고, 변조 심벌은 관련 안테나(134)로부터 전송된다.

도3b는 도1의 TX 공간 프로세서(130)의 또 다른 실시예인, TX 공간 프로세서(130b)의 블록 다이아그램이다. TX 공간 프로세서(130b)는 시간 영역에서 스펙트럼 확산을 수행하고, 확산기(310), 고유 조향 유닛(330), TX 파일럿 프로세서(340), 및 멀티플렉서(350)를 포함한다.

TX 공간 프로세서(130b) 내에서, 확산기(310)는 데이터 심벌 스트림 s(n)을 수신하여, 이를 의사-난수(PN) 시퀀스를 통해 스펙트럼 확산시켜서, 확산된 데이터 심벌 스트림을 제공한다. 확산은 전체 시스템 대역폭에 걸쳐 데이터를 스펙트럼 확산시키기 위해서 낮은 레이트를 갖는 데이터 심벌 스트림에 특히 적용된다. 확산은 공지된 CDMA 시스템에서 이뤄지는 방식과 유사한 방식으로 수행될 수 있다. 그리고 나서, 고유 조향이 도3a에 제시된 바와 같이 확산 데이터 심벌 스트림(데이터 심벌 스트림 대신에) 상에서 수행되어, N_T개의 송신 안테나들에 대해 N_T개의 송신 칩 스트림들을 획득한다.

도3c는 도1의 TX 공간 프로세서(130)의 또 다른 실시예인, TX 공간 프로세서(130c)의 블록 다이아그램이다. TX 공간 프로세서(130c)는 OFDM 변조를 수행하고, OFDM 변조기(320), 고유 조향 유닛(330), TX 파일럿 프로세서(340), 및 멀티플렉서(350)를 포함한다.

TX 공간 프로세서(130c) 내에서, OFDM 변조기(320)는 데이터 심벌 스트림 s(n)을 수신하여, 이에 대해 OFDM 변조를 수행한다. OFDM은 전체 시스템 대역폭을 다수의(N_F) 직교 서브밴드들로 효과적으로 분할하고, 이러한 직교 서브밴드들은 일반적으로 톤, 빈, 및 주파수 서브채널로 지칭된다. OFDM을 통해, 각각의 서브밴드는 데이터와 변조되는 각각의 캐리어와 관련된다. 각각의 OFDM 심벌 주기 동안, 하나의 데이터 또는 파일럿 심벌이 전송에 사용되는 각각의 서브밴드에서 전송되고, 제로의 신호 값이 사용되지 않는 각각의 서브밴드에 제공된다. OFDM 변조기(320) 내에서, 역 고속 퓨리어 변환(IFFT) 유닛은 각각의 OFDM 심벌 주기 동안 N_F개의 서브밴드들에 대한 한 세트의 제로들 및 데이터/파일럿 심벌들을 수신하고, 역 고속 퓨리어 변화를 사용하여 시간 영역에 대한 한 세트의 제로들 및 데이터/파일럿 심벌들을 변환하여, N_F개의 시간 영역 칩들을 포함하는 변환된 심벌을 제공한다. 그리고 나서 주기적 서문 발생기는 각각의 변환된 심벌의 일부를 반복하여 N_F + N_cp 칩들을 포함하는 OFDM 심벌을 획득하고, 여기서 N_cp는 반복되는 칩들의 수이다. 주기적 서문은 채널에서의 시간 분산(dispersion)에 의해 야기되는 주파수 선택적 페이딩을 방지하기 위해서 사용된다. OFDM 변조기(320)는 OFDM 심벌들 스트림에 대한 데이터 칩들 스트림을 제공한다.

그리고 나서, 고유 조향이 도3a에 제시된 바와 같이 데이터 칩 스트림(데이터 심벌 스트림 대신에)에 대해 수행되어, N_T개의 송신 안테나들에 대한 N_T개의 송신 칩 스트림들을 획득한다. 대안적으로, 데이터 심벌 스트림은 N_S개의데이터 심벌 서브스트림들로 디멀티플렉싱되고, 고유 조향은 각각의 데이터 심벌 서브스트림에 대해 수행될 수 있다. 이러한 경우, 동일한 조향 벡터

가 모든 서브 밴드들에 대해 사용된다. 그리고 나서, OFDM 변조는 각 송신 안테나의 모든 서브밴드들에 대한 고유 조향의 출력 상에서 수행되어 그 송신 안테나에 대한 송신 칩 스트림을 획득한다. 일반적으로, 고유 조향은 시간 영역 또는 주파수 영역 중 하나에서 수행될 수 있다. 그러나, 시간 영역에서의 고유 조향은 보다 적은 승산 연산들을 필요로 하고, 따라서 구현하기가 간단하다.

도4a는 도1의 RX 공간 프로세서(160)의 일 실시예인, RX 공간 프로세서(160a)의 블록 다이아그램으로서, 도3a의 TX 공간 프로세서(130a)와 관련되어 사용될 수 있다. 안테나(152)는 송신기(110)로부터 N_T개의 송신 신호들을 수신하고 수신된 신호를 제공한다. 수신기 유닛(154)은 수신된 신호를 컨디셔닝, 디지털화, 및 전-처리하여, 수신된 심벌 스트림 y_mimo(n)을 제공한다. 상기 전-처리는 필터링, 리샘플링, 샘플 레이트 전환 등을 포함한다.

RX 공간 프로세서(160a) 내에서, 매칭 필터(410)는 등식 (7)에 제시된 매칭 필터

를 이용하여 수신된 심벌 스트림 y_mimo(n)에 대한 매칭 필터링을 수행하고, 검출된 심벌 스트림

을 제공한다. 그리고나서, 등화기(412)는 검출된 심벌 스트림에 대한 등화를 수행하고, 복원된 심벌 스트림

을 제공한다. 등화기(412)는 MMSE 등화기, 결정 피드백 등화기, 최대 우도 시퀀스 추정기, 또는 공지된 모든 다른 타입의 등화기로 구현될 수 있다. 이러한 등화는 MISO 채널에서의 주파수 선택성에 기인한 심벌간 간섭을 경감시키기 위해서 사용된다. 매칭 필터링 및 등화는 함께 통합될 수 있다(예를 들면, 매칭 필터(410)는 등화기(412) 내에 내장될 수 있다).

도4b는 도1의 RX 공간 프로세서(160)의 또 다른 실시예인 RX 공간 프로세서(160b)의 블록 다이아그램이다. RX 공간 프로세서(160b)는 시간 영역에서 스펙트럼 역확산을 수행하고, 도3b의 TX 공간 프로세서(130b)와 관련되어 사용된다. RX 공간 프로세서(160b) 내에서, 매칭 필터(410)는 매칭 필터

를 통해 수신된 심벌 스트림 y_miso(n)에 대한 매칭 필터링을 수행하고, 검출된 심벌 스트림

을 제공한다. 그리고 나서 역확산기(412)는 송신기(110)에 의해 사용되는 PN 시퀀스(의 복소 공액)를 이용하여 검출된 심벌 스트림을 역확산하여 복원된 심벌 스트림

을 제공한다. 이러한 역확산은 공지된 CDMA 시스템과 유사한 방식으로 레이크 수신기를 통해 수행된다.

도4c는 도1의 RX 공간 프로세서(160)의 또 다른 실시예인 RX 공간 프로세서(160c)의 블록 다이아그램이다. RX 공간 프로세서(160c)는 OFDM 복조를 수행하고 도3c의 TX 공간 프로세서(130c)와 관련되어 사용된다. RX 공간 프로세서(160c)는 OFDM 복조기(420), N_F개의 매칭 필터들(430a-430f), 및 멀티플렉서(432)를 포함한다.

RX 공간 프로세서(160c) 내에서, OFDM 복조기(420)는 수신된 심벌 스트림 y_miso(n)에 대한 OFDM 복조를 수행한다. OFDM 복조기(420)는 먼저 수신된 변환 심벌을 획득하기 위해서 각각의 수신된 OFDM 심벌 내의 주기적 서문을 제거한다. 그리고 나서, OFDM 복조기(420)는 고속 퓨리어 변환(FFT)을 이용하여 주파수 영역으로 각각의 수신된 변환 심벌을 변환하여 NF 서브밴드들에 대한 한 세트의 N_F개의 수신 심벌들을 획득한다. OFDM 복조기(420)는 NF 서브밴드들에 대한 NF 수신 심벌 서브스트림들 y_miso(k)(k=1,2...N_F)을 N_F개의 매칭 필터들(430a-430f)로 제공한다. 각각의 매칭 필터(430)는 복소-값 스칼라(complex-valued scalar)인 그 매칭 필터

를 통해 그 수신된 심벌 서브스트림 y_miso(k)에 대한 매칭 필터링을 수행하고, 검출된 심벌 서브스트림

를 제공한다. 멀티플렉서(432)는 N_F개의 매칭 필터들(430a-430f)로부터 N_F개의 검출 심벌 서브스트림들을 수신 및 멀티플렉싱하여, 복원된 심벌 스트림

을 제공한다. N_F개의 서브밴드들 보다 작은 수의 서브밴드들이 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 사용되지 않은 서브밴드들에 대한 수신 심벌들은 폐기되고 매칭 필터링은 사용되지 않은 서브밴드들에 대해서는 수행되지 않는다.

도5는 도1의 수신기의 일 실시예인 수신기(150x)의 블록 다이아그램이다. RX 공간 프로세서(160)는 매칭 필터링 및 수신된 심벌 스트림 y_miso(n)에 대한 전-처리를 수행하고, 복원된 심벌 스트림

을 RX 데이터 프로세서(170)로 제공한다.

RX 데이터 프로세서(170) 내에서, 심벌 디매핑 유닛(512)은 제어기(180)에 의해 제공되는 복조 제어에 의해 표시된 대로, 데이터 스트림에 대해 사용된 변조 방식에 따라 복원된 심벌들을 복조한다. 그리고 나서, 채널 디인터리버(514)는 송신기(110)에서 수행된 인터리빙에 대해 상보적인 방식으로 복조된 데이터를 디인터리빙한다. 인터리빙이 전송 모드에 의존하면, 제어기(180)는 디인터리빙 제어를 채널 디인터리버(514)로 제공한다. 그리고 나서, 디코더(516)는 제어기(180)에 의해 제공된 디코딩 제어에 의해 표시된 대로, 송신기(110)에서 수행된 인코딩에 대해 상보적인 방식으로 디인터리빙된 데이터를 디코딩한다. 예를 들어, 송신기(110)가 터보 또는 컨벌루셔널 코딩을 각각 수행한다면, 터보 디코더 또는 비터비 디코더가 디코더(516)로 사용된다. 디코더(516)는 또한 각각의 수신된 데이터 패킷의 상태를 제공할 수 있다(예를 들어, 패킷이 정확하게 수신되었는지 또는 에러 상태로 수신되었는지를 표시함).

채널 추정기(172)는 수신기 유닛(154)으로부터 수신 파일럿 심벌들을 획득하고, 수신 파일럿 심벌에 기반하여 수신기(150x)에서의 잡음 플로어(floor) 및 MISO 채널 응답을 추정하여, 채널 임펄스 응답 추정치

및 잡음 플로어 추정치

를 제어기(180)로 제공한다. 제어기(180)는 데이터 전송에 대한 고유 조향, 매칭 필터링, 및 레이트 제어와 관련된 다양한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 제어기(180) 내의 행렬 계산 유닛(522)은 송신기(110)에 대한 주파수-독립형 조향 벡터

및 수신기(150)에 대한 매칭 필터를 유도하기 위해서 계산을 수행한다. 유닛(522)은 또한 데이터 스트림의 수신된 SNR을 추정한다. 전송 모드 선택기(524)는 수신된 SNR에 기반하여 데이터 스트림 d(n)에 대한 적절한 전송 모드를 선택한다. 메모리 유닛(182)은 MISO 시스템에 의해 지원되는 모든 전송 모드들 및 그들의 필요 SNR들에 대한 룩 업 테이블(LUT)(526)을 저장한다. 제어기(180)는 데이터 스트림에 대한 선택된 전송 모드, TX 조향 벡터, 확인응답(ACK) 및/또는 부정 확인응답(NAK), 및 송신기(110)에 대한 피드백 정보 등을 제공한다.

4. MIMO 시스템

MIMO 시스템에서, N_S개의 공간 채널들이 데이터 전송을 위해 이용가능하고, 여기서 N_S ≤ min{N_T,N_R} 이다. 하나의 데이터 스트림이 각각의 공간 채널에서 전송될 수 있다. 각각의 데이터 스트림은 그 데이터 스트림에 대해 선택된 전송 모드에 따라 독립적으로 처리된다.

도6은 MIMO 시스템(600)에서 송신기(610) 및 수신기(650)에 대한 블록 다이아그램이다. 송신기(610)에서, TX 데이터 프로세서(620)는 N_D 데이터 스트림들을 수신하고, 여기서 N_S ≥ N_D ≥1 이다. TX 데이터 프로세서(620)는 그 선택된 전송 모드에 따라 각 데이터 스트림을 코딩, 인터리빙, 및 변조하고, 대응하는 데이터 심벌 스트림을 제공한다. TX 공간 프로세서(630)는 TX 데이터 프로세서(620)로부터 N_D개의 데이터 심벌 스트림들을 수신하고, 제어기(640)에 의해 제공되는 한 세트의 N_D 또는 N_R개의 TX 조향 벡터들에 기반하여 광역 처리(존재하는 경우), 및 고유 조향을 수행하고, 파일럿을 멀티플렉싱하고, N_T개의 송신 안테나들에 대한 N_T개의 송신 칩 스트림들을 제공한다. TX 데이터 프로세서(620) 및 TX 공간 프로세서(630)에 의한 처리는 아래에서 상술될 것이다. 송신기(632)는 N_T개의 송신 칩 스트림들을 수신 및 컨디셔닝하여, N_T개의 송신 안테나들(도6에서 미도시)로부터 MIMO 채널을 통해 수신기(650)로 전송되는 N_T개의 변조 신호들을 획득한다.

수신기(650)에서, N_T개의 송신 신호들은 각각의 N_R개의 수신기 안테나들(도6에서 미도시)에 의해 수신되고, N_R개의 수신 안테나들로부터의 N_R개의 수신 신호들은 수신기 유닛(654)으로 제공된다. 수신기 유닛(654)은 각각의 수신 신호를 컨디셔닝, 디지털화, 및 전-처리하여 대응하는 수신 심벌 스트림을 획득한다. 수신기 유닛(654)은 N_R개의 수신 심벌 스트림들을 RX 공간 프로세서(660)로 제공하고, 수신된 파일럿 심벌들을 채널 추정기(672)로 제공한다. RX 공간 프로세서(660)는 N_R개의 매칭 필터들을 통해 N_R개의 수신 심벌 스트림들에 대한 매칭 필터링을 수행하고, 송신기(610)에 의해 전송된 N_D개의 데이터 심벌 스트림들의 추정치인 N_D개의 복원 심벌 스트림들을 제공한다. 그리고 나서, RX 데이터 프로세서(670)는 그 전송 모드에 따라 각각의 복원된 심벌 스트림을 처리하여(예를 들면, 복조, 디인터리빙, 및 디코딩) 송신기(610)에 의해 전송된 데이터 스트림의 추정치인 디코딩된 데이터 스트림을 획득한다. RX 데이터 프로세서(670)는 각각의 수신된 데이터 패킷에 대한 상태를 추가로 제공할 수 있다.

채널 추정기(672), 행렬 계산 유닛(674), 및 전송 모드 선택기(676)는 도1의 채널 추정기(172), 행렬 계산 유닛(174), 및 전송 모드 선택기(176)와 각각 유사한 기능을 수행하여, 송신기(610)에 대한 N_D 또는 N_R개의 TX 조향 벡터들, 수신기(650)에 대한 N_R개의 매칭 필터들, 및 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 전송 모드들을 결정한다. 제어기(680)는 N_D 또는 N_R개의 TX 조향 벡터들 및 N_D개의 전송 모드들을 포함하는 송신기(610)에 대한 피드백 정보를 어셈블링한다.

제어기(640 및 680)들은 송신기(610) 및 수신기(650) 각각에서 동작을 지시한다. 메모리 유닛(642 및 682)들은 제어기(640 및 680)들 각각에 의해 사용되는 프로그램 코드들 및 데이터에 대한 저장을 제공한다. 메모리 유닛들(642 및 682)은 도6에 제시된 바와 같이, 제어기(640 및 680)들 내부에 존재할 수도 있고, 이러한 제어기들의 외부에 존재할 수도 있다.

N_D=1이면, 하나의 데이터 스트림에 대한 인코딩, 인터리빙, 및 변조는 도2에 제시된 바와 같이 수행된다. 하나의 데이터 스트림에 대한 고유 조향은 확산 스펙트럼 또는 OFDM 변조가 데이터 스트림에 대해 수행되는지 여부에 따라 도3a, 3b, 또는 3c에 제시된 바와 같이 수행된다. 그러나, 고유 조향은 주(principal) 모드에 대한 조향 벡터

또는 주 경로에 대한 조향 벡터

(조향 벡터

대신에)을 통해 수행된다. 수신기 매칭 필터는 아래에서 기술되는 바와 같이 수행된다. N_D 〉1이면, 데이터 처리(예를 들면, 인코딩, 인터리빙, 및 변조) 및 고유 조향은 아래에서 기술되는 바와 같이 수행된다.

도7은 도6의 TX 데이터 프로세서(620)의 실시예에 대한 블록 다이아그램이다. 이러한 실시예에서, TX 데이터 프로세서(620)는 각각의 N_D 데이터 스트림들에 대한 한 세트의 인코더(712), 채널 인터리버(714), 및 심벌 매핑 유닛(716)을 포함한다. 각각의 인코더, 채널 인터리버, 및 심벌 매핑 유닛 세트는 각각의 데이터 스트림

을 수신하여, 이를 도2의 TX 데이터 프로세서(120)에 대해 앞에서 상술한 것과 유사한 방식으로 처리하여 대응하는 데이터 심벌 스트림

을 획득한다. 각각의 데이터 스트림에 대한 코딩, 인터리빙, 및 복조는 그 데이터 스트림에 대해 선택된 전송 모드에 따라 발생되며, 제어기(640)에 의해 제공되는 코딩, 인터리빙, 및 변조 제어들에 기반하여 수행된다.

도8a는 도6의 TX 공간 프로세서(630)의 일 실시예인 TX 공간 프로세서(630a)의 블록 다이아그램으로서, 다중-모드 고유 조향에서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, TX 공간 프로세서(630a)는 N_D 데이터 스트림들에 대한 N_D 고유 조향 유닛들(830a-830d), TX 파일럿 프로세서(840), 결합기(850), 및 멀티플렉서(860)를 포함한다.

다중-모드 고유 조향에 있어서, 각각의 고유 조향 유닛(830)은 각각의 데이터 심벌 스트림

및 행렬

에서 각각의 주파수-독립형 조향 벡터

를 수신한다. 각각의 고유 조향 유닛(830)은 도3a에서 상술한 바와 같이 그 조향 벡터를 통해 그 데이터 심벌 스트림 상에 고유 조향을 수행하고, N_T개의 송신 안테나들에 대한 각각의 N_T개의 송신 심벌 서브스트림들

세트를 제공한다. 고유 조향 유닛(830a-830d)들은 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 전송 심벌 스트림들의 N_D개의 세트들을 제공한다. 결합기(850)는 N_T개의 결합기들(852a-852t), 즉 각각의 N_T 송신 안테나들에 대해 하나의 결합기(852)를 포함한다. 각각의 결합기(852)는 그 송신 안테나에 대해 고유 조향 유닛들(830a-830d)로부터 각각 한 세트의 N_D개의 전송 심벌 서브스트림들을 결합하고, 송신 심벌 스트림을 제공한다. 결합기(852a-852t)들은 N_T개의송신 안테나들에 대해 N_T개의 송신 심벌 스트림들

을 제공한다. 고유 조향 유닛들(830a-830d) 및 결합기(850)는 등식(28)에 제시된 고유 조향을 함께 수행한다.

수신기 고유 조향에 있어서, TX 공간 프로세서(630a)는 N_R개의 고유 조향 유닛(830), 즉, N_R개의 수신 안테나들에 대해 각각 하나의 고유 조향 유닛을 포함한다. 각각의 고유 조향 유닛(830)은 행렬

에서 각각의 주파수-독립형 조향 벡터

를 수신한다. 만약 N_D=1이면, 동일한 데이터 심벌 스트림 s(n)이 모든 N_R 고유 조향 유닛들로 제공되어, N_R개의 조향 벡터들로 조향되어, N_T개의 송신 심벌 서브스트림들의 N_R개의 세트들을 획득한다. 그리고 나서, 각각의 결합기(852)는 그 송신 안테나에 대한 N_R개의 고유 조향 유닛들로부터 각각의 N_R개의 송신 심벌 서브스트림들 세트를 수신 및 결합하고 송신 심벌 스트림을 제공한다. N_D 〉1이면, 각각의 데이터 심벌 스트림은 데이터 심벌 스트림이 조향되는 하나 이상의 수신 안테나에 대한 N_R 고유 조향 유닛들 중 하나 이상의 고유 조향 유닛들로 제공된다. 그리고 나서, 고유 조향이 N_T개의 송신 안테나들에 대해 N_T개의 송신 심벌 스트림들

을 획득하기 위해서 유사한 방식으로 수행된다.

TX 파일럿 프로세서(840)는 파일럿 심벌을 수신하여, 이를 도3a에 제시된 바와 같이 N_T개의 직교 시퀀스들로 커버링하여, N_T개의 송신 안테나들에 대한 커버링된 파일럿 심벌들의 N_T개의 시퀀스들을 제공한다. 멀티플렉서(860)는 N_T개의 멀티플렉서들(862a-862t), 즉 각각의 N_T개의 송신 안테나들에 대해 하나의 멀티플렉서(862)를 포함한다. 각각의 멀티플렉서(852)는 관련 결합기(852)로 부터 송신 심벌들을 수신하여, 이를 관련된 곱셈기(842)로부터의 커버링된 파일럿 심벌들과 멀티플렉싱하여, 각각의 송신 칩들 스트림을 제공한다. 멀티플렉서들(862a-862t)은 N_T개의 송신 안테나들에 대해 N_T개의 송신 칩 스트림들

을 제공한다.

도 8b는 TX 공간 프로세서(630b)의 블록 다이어그램을 나타내며, 이는 도 6의 TX 공간 프로세서(630)의 다른 실시예이다. TX 공간 프로세서(630b)는 시간 영역에서 스펙트럼 확산을 수행하며 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 확산기들(810a 내지 810d), N_D개의 고유 조향 유니트들(830a 내지 830d), TX 파일롯 프로세서(840), 결합기(850) 및 멀티플렉서(860)를 포함한다. 각각의 확산기(810)는 각각의 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)을 수신하고 PN 확산 시퀀스를 이용하여 스펙트럼 확산시킨다. 동일하거나 또는 상이한 PN 시퀀스들이 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대하여 사용될 수 있다. 확산기들(810a 내지 810d)은 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대하여 N_D개의 확산 데이터 심벌 스트림들을 제공한다. 그 후에 N_T개의 전송 안테나들에 대한 N_T개의 전송 칩 스트림들을 획득하기 위해, 도 3a 및 8a에 대하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, (데이터 심벌 스트림들 대신에) N_D개의 확산 데이터 심벌 스트림들 각각에 대하여 고유 조향이 수행된다.

도 8c는 TX 공간 프로세서(630c)의 블록 다이어그램을 나타내며, 이는 도 6의 TX 공간 프로세서(630)의 또다른 실시예이다. TX 공간 프로세서(630c)는 OFDM 변조를 수행하고 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 OFDM 변조기들(820a 내지 820d), N_D개의 고유 조향 유니트들(830a 내지 830d), TX 파일롯 프로세서(840), 결합기(850) 및 멀티플렉서(860)를 포함한다.

각각의 OFDM 변조기(820)는 도 3c에 대하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 각각의 데이터 심벌 스트림 s_λ(n)에 대하여 OFDM 변조를 수행하고 데이터 칩들의 스트림을 제공한다. OFDM 변조기들(820a 내지 820d)은 N_D개의 데이터 스트림들에 대하여 N_D개의 데이터 칩 스트림들을 제공한다. 그 후에 N_T개의 전송 안테나들에 대한 N_T개의 전송 칩 스트림들을 획득하기 위해, 도 3a 및 8a에 대하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, (데이터 심벌 스트림들 대신에) N_D개의 데이터 칩 스트림들 각각에 대하여 고유 조향이 수행된다. 대안적으로, 고유 조향은 주파수 영역에서 각각의 서브밴드에 대한 데이터 심벌 서브스트림에 대하여 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 고유 조향 유니트는 모든 서브밴드들에 대하여 동일한 조향 벡터 v _λ를 사용한다.

도 9a는 RX 공간 프로세서(660a)의 블록 다이어그램을 나타내며, RX 공간 프로세서(660a)는 하나의 데이터 스트림이 전송되는 경우에(즉, N_D=1) 사용될 수 있다. N_R개의 수신 안테나들(652a 내지 652r) 각각은 전송기(610)로부터 N_T개의 전송된 신호들을 수신하며 수신된 신호를 연관된 수신 유니트(654)로 제공한다. 각각의 수신 유니트(654)는 수신된 신호를 조건화(condition)하고, 디지털화(digitize)하고 전-처리(pre-process)하여 수신된 심벌 스트림 y_i(n)을 제공한다.

RX 공간 프로세서(660a)는 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 매칭 필터들(910a 내지 910r), 결합기(912) 및 등화기(914)를 포함한다. 각각의 매칭 필터(910)는 매칭 필터

를 통해 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대한 매칭 필터링을 수행한다. 벡터 v _mimo는 주 모드 고유 조향을 위한 조향 벡터 v _pm, 주요 경로 고유 조향을 위한 조향 벡터 v _mp 또는 수신기 고유 조향을 위한 조향 벡터 v _rx,i와 동일하다. 수신기 고유 조향을 위해, 각각의 매칭 필터(910)는, 도 9a에는 도시되지 않은, 자신의 수신 안테나에 대한 상이한 조향 벡터 v _rx _,i와 연관된다. 벡터 h _i(n)은 N_T개의 전송 안테나들과 수신 안테나(i) 사이의 채널 임펄스 응답이다. 결합기(912)는 매칭 필터들(910a 내지 910r)로부터의 N_R개의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하여 검출된 심벌 스트림

을 제공한다. 등화기(914)는 검출된 심벌 스트림에 대한 등화를 수행하여 복원된 심벌 스트림

을 제공한다. 등화기(914)는 MMSE 등화기, 결정 피드백 등화기, 최대 가능성 시퀀스 추정기 또는 몇몇 다른 타입의 등화기로 구현될 수 있다.

도 9b는 RX 공간 프로세서(660b)의 블록 다이어그램을 나타내며, RX 공간 프로세서(660b)는 또한 하나의 데이터 스트림이 전송되는 경우에(즉, N_D=1) 사용될 수 있다. RX 공간 프로세서(660b)는 시간 영역에서 스펙트럼 역확산을 수행하며 도 8b의 TX 공간 프로세서(630b)와 관련하여 사용될 수 있다.

RX 공간 프로세서(660b)는 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 매칭 필터들(910a 내지 910r), 결합기(912) 및 역확산기(916)를 포함한다. 각각의 매칭 필터(910)는 자신의 매칭 필터

를 통해 각각의 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대한 매칭 필터링을 수행한다. 결합기(912)는 N_R개의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하여 검출된 심벌 스트림

을 제공한다. 역확산기(914)는 전송기(610)에 의해 사용되는 PN 시퀀스를 가지고 검출된 심벌 스트림을 역확산시켜서 복원된 심벌 스트림

을 제공한다.

도 9c는 RX 공간 프로세서(660c)의 블록 다이어그램을 나타내며, RX 공간 프로세서(660c)는 또한 하나의 데이터 스트림이 전송되는 경우에(즉, N_D=1) 사용될 수 있다. RX 공간 프로세서(660c)는 OFDM 복조를 수행하며 도 8c의 TX 공간 프로세서(630c)와 관련하여 사용될 수 있다.

RX 공간 프로세서(660c)는 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 안테나 매칭 필터들(920a 내지 920r), N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 결합기들(932a 내지 932f) 및 멀티플렉서(934)를 포함한다. 각각의 안테나 매칭 필터(920)는 하나의 수신 안테나에 대하여 매칭 필터링을 수행하며 OFDM 복조기(922)와 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 매칭 필터들(930a 내지 930f)을 포함한다.

각각의 안테나 매칭 필터(920) 내에서, OFDM 복조기(922)는 연관된 수신 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대하여 OFDM 복조를 수행하여 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 수신된 심벌 서브스트림들 y_i(k)(k=1,2,. . . ,N_F)를 N_F개의 매칭 필터들(930a 내지 930f)로 제공한다. 각각의 매칭 필터(930)는 자신의 매칭 필터

를 통해 수신된 심벌 서브스트림 y_i(k)에 대한 매칭 필터링을 수행하여 필터링된 심벌 서브스트림을 제공한다. 벡터 h _i(k)는 서브밴드(k)의 수신 안테나(i)에 대한 채널 주파수 응답이다. 각각의 안테나 매칭 필터(920)에 대한 매칭 필터들(930a 내지 930f)은 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 N_F개의 결합기들(932a 내지 932f)로 제공한다.

각각의 결합기(932)는 자신의 서브밴드에 대한 N_R개의 안테나 매칭 필터들(920a 내지 920r)로부터의 N_R개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 결합하여 상기 서브밴드에 대한 검출된 심벌 서브스트림을 제공한다. 멀티플렉서(934)는 N_F개의 서브밴드들에 대한 결합기들(932a 내지 932f)로부터의 N_F개의 검출된 심벌 서브스트림들을 수신하고 멀티플렉싱하여 복원된 심벌 스트림

을 제공한다.

도 9d는 RX 공간 프로세서(660d)의 블록 다이어그램을 나타내며, RX 공간 프로세서(660d)는 N_D > 1인 멀티-모드 고유 조향을 위해 사용될 수 있다. RX 공간 프로세서(660d)는 도 8a의 TX 공간 프로세서(630a) 또는 도 8b의 TX 공간 프로세서(630b)와 관련하여 사용될 수 있다.

RX 공간 프로세서(660d)는 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 매칭 필터들(940a 내지 940r), N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 결합기들(942a 내지 942d), 공간-시간(space-time) 등화기(944) 및 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 역확산기들(946a 내지 946d)을 포함한다. 각각의 매칭 필터(940)는 연관된 수신 안테나에 대한 매칭 필터

를 통해 각각의 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대한 매칭 필터링을 수행하여 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_D개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 제공한다. 행렬 V _mm은 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_D개의 조향 벡터들 v _λ(λ=1,2,. . . ,N_D)를 포함한다. 각각의 매칭 필터(940)는 그리하여 연관된 수신 안테나에 대한 N_D개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 획득하기 위해, N_D개의 매칭 필터들

(λ=1,2,. . . ,N_D, v _λ는 V _mm의 λ-번째 열)을 통해 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대한 매칭 필터링을 수행한다.

각각의 결합기(942)는 하나의 데이터 심벌 스트림에 대하여 매칭 필터들(940a 내지 940r)로부터의 N_R개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 수신하고 결합하여 데이터 스트림에 대한 검출된 심벌 스트림

을 제공한다. 매칭 필터들(940a 내지 940r)과 결합기들(942a 내지 942d)은 수학식(29)에 도시된 매칭 필터링을 집합적으로 수행하여 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_D개의 검출된 심벌 스트림들

을 제공한다.

다수의 데이터 심벌 스트림들이 전송되면, 수신기(650)에서 이러한 데이터 심벌 스트림들 사이의 누화(cross-talk)가 발생하기 쉽다. 공간-시간 등화기(944)는 결합기들(942a 내지 942d)로부터의 N_D개의 검출된 심벌 스트림들에 대하여 등화를 수행하여 N_D개의 등화된 심벌 스트림들을 제공한다. 공간-시간 등화기(944)는 누화를 경감시키고 그리고/또는 누화, 상호 심벌 간섭 및 잡음에도 불구하고 수신된 SNR을 최대화하기 위하여 MMSE 선형 등화기, 결정 피드백 등화기, 최대 가능성 시퀀스 추정기 또는 다수의 스트림들에 대하여 함께 동작할 수 있는 몇몇 다른 타입의 등화기로 구현될 수 있다. 공간-시간 등화기(944)는 또한 연속적인 등화 및 간섭 소거 처리 기법을 구현할 수 있다. 공간-시간 등화기(944)는 또한 생략될 수 있다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 확산이 전송기(610)에서 수행되지 않으면, 공간-시간 등화기(944)로부터의 N_D개의 등화된 심벌 스트림들은 N_D개의 복원된 심벌 스트림들

로서 제공된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 확산이 각각의 데이터 심벌 스트림에 대하여 전송기(610)에서 수행되면, 각각의 역확산기(946)는 PN 시퀀스를 이용하여 각각의 등화된 심벌 스트림을 수신하고 역확산시켜서 대응하는 복원된 심벌 스트림을 제공한다. 역확산기들(946a 내지 946d)은 그 후에 N_D개의 복원된 심벌 스트림들

을 제공하게 된다.

도 9e는 RX 공간 프로세서(660e)의 블록 다이어그램을 나타내며, RX 공간 프로세서(660e)는 N_D > 1인 수신기 고유 조향을 위해 사용될 수 있다. RX 공간 프로세서(660e)는 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 매칭 필터들(950a 내지 950r), 결합기(952), 공간-시간 등화기(954) 및 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_D개의 역확산기들(956a 내지 956d)을 포함한다. 각각의 매칭 필터(950)는 연관된 수신 안테나에 대한 매칭 필터

를 통해 각각의 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대한 매칭 필터링을 수행하여 필터링된 심벌 스트림을 제공한다. 결합기(952)는 매칭 필터들(950a 내지 950r)로부터 N_R개의 필터링된 심벌 스트림들을 수신하고, 각각의 데이터 심벌 스트림에 대하여 사용되는 모든 수신 안테나들에 대한 필터링된 심벌 스트림들을 결합하여, 데이터 심벌 스트림에 대한 검출된 심벌 스트림

을 제공한다. 결합은 전송기에서 수행되는 고유 조향에 따라 좌우된다(즉, 각각의 데이터 심벌 스트림이 조향되는 특정 수신 안테나들). 결합기(952)는 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_D개의 검출된 심벌 스트림들

을 제공한다. 공간-시간 등화기(954)와 역확산기들(956a 내지 956d)은 도 9d에 대하여 위에서 설명된 바와 같이 N_D개의 검출된 심벌 스트림들에 대하여 동작하며 N_D개의 복원된 심벌 스트림들

을 제공한다.

도 9f는 RX 공간 프로세서(660f)의 블록 다이어그램을 나타내며, RX 공간 프로세서(660f)는 또한 N_D > 1인 멀티-모드 고유 조향을 위해 사용될 수 있다. RX 공간 프로세서(660f)는 OFDM 복조를 수행하며 도 8c의 TX 공간 프로세서(630c)와 관련하여 사용될 수 있다.

RX 공간 프로세서(660f)는 N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 안테나 매칭 필터들(970a 내지 970r), N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 결합기들(982a 내지 982f), N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 시간-공간 등화기들(984a 내지 984f) 및 멀티플렉서(986)를 포함한다. 각각의 안테나 매칭 회로(970)는 하나의 수신 안테나에 대한 매칭 필터링을 수행하며 OFDM 복조기(972)와 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 매칭 회로들(980a 내지 980f)을 포함한다.

각각의 안테나 매칭 필터(970) 내에서, OFDM 복조기(972)는 연관된 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림 y_i(n)에 대하여 OFDM 복조를 수행하여 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 수신된 심벌 서브스트림들 y_i(k)(k=1,2,. . . ,N_F)를 N_F개의 매칭 필터들(980a 내지 980f)로 제공한다. 각각의 매칭 필터(980)는 자신의 매칭 필터

를 통해 자신의 수신된 심벌 서브스트림 y_i(k)에 대한 매칭 필터링을 수행하여 자신의 서브밴드의 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대한 N_D개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 제공한다. 각각의 안테나 매칭 필터(970)에 대한 매칭 필터들(980a 내지 980f)은 N_F개의 서브밴드들에 대한 N_D개의 필터링된 심벌 서브스트림들의 N_F개의 세트들을 N_F개의 결합기들(982a 내지 982f)로 제공한다.

각각의 결합기(982)는 자신의 서브밴드에 대한 N_R개의 안테나 매칭 필터들(970a 내지 970r)로부터의 N_D개의 필터링된 심벌 서브스트림들의 N_R개의 세트들을 결합하여 자신의 서브밴드에 대한 N_D개의 검출된 심벌 서브스트림들을 제공한다. 도 9f에 도시되어 있지 않음에도 불구하고, 각각의 결합기(982)는 N_D개의 합산기들을 포함하며, 각각의 데이터 심벌 스트림에 대하여 하나의 합산기가 제공된다. 각각의 합산기는 자신의 서브밴드에 대한 검출된 심벌 서브스트림을 획득하기 위해 자신의 서브밴드와 데이터 심벌 스트림에 대한 안테나 매칭 필터들(970a 내지 970r)로부터의 N_R개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 수신하여 합산한다.

각각의 공간 등화기(984)는 자신의 서브밴드에 대한 연관된 결합기(982)로부터의 N_D개의 검출된 심벌 서브스트림들에 대하여 등화를 수행하여 상기 서브밴드에 대한 N_D개의 등화된 심벌 스트림들을 제공한다. 공간 등화기(984)는 MMSE 선형 등화기 또는 누화를 경감시키고 그리고/또는 수신 SNR을 최대화시키기 위해 다수의 심벌 스트림들에 대하여 함께 동작하는 몇몇 다른 등화기로 구현될 수 있다. 공간 등화기(984)는 또한 연속적인 등화 및 간섭 소거 처리 기법을 구현할 수 있다.

멀티플렉서(986)는 N_F개의 서브밴드들에 대하여 결합기들(984a 내지 984f)로부터의 N_D개의 등화된 심벌 서브스트림들의 N_F개의 세트들을 수신한다. 멀티플렉서(986)는 그 후에 각각의 데이터 심벌 스트림에 대한 결합기들(984a 내지 984f)로부터의 N_F개의 등화된 심벌 서브스트림들을 멀티플렉싱하여 상기 데이터 심벌 스트림에 대한 복원된 심벌 스트림

을 제공한다.

도 10은 수신기(650x)의 블록 다이어그램을 나타내며, 수신기(650x)는 도 6의 수신기(650)에 대한 하나의 실시예이다. RX 공간 프로세서(660)는 N_R개의 수신된 심벌 스트림들 y_i(n)(i=1,2,. . . ,N_R)에 대하여 매칭 필터링과 후-처리(post-processing)를 수행하여 N_D개의 복원된 심벌 스트림들

(λ=1,2,. . . ,N_D)을 RX 데이터 프로세서(670)로 제공한다. RX 데이터 프로세서(670)는 심벌 디매핑(demapping) 유니트(1012), 디인터리버(1014) 및 N_D개의 복원된 심벌 스트림들 각각에 대한 디코더(1016)로 구성된 하나의 세트를 포함한다. 심벌 디매핑 유니트, 디인터리버 및 디코더의 각각의 세트는 도 5에 대하여 위에서 설명된 바와 같이 각각의 복원된 심벌 스트림을 처리한다. RX 데이터 프로세서(670)는 N_D개의 디코딩된 데이터 스트림들

(λ=1,2,. . . ,N_D)을 제공한다.

채널 추정기(672)는 채널 응답과 수신기 유니트들(654a 내지 654r)로부터의 수신된 파일롯 심벌들에 기반한 수신기 잡음 플로어(floor)를 추정하고, 채널 임펄스 응답 추정

과 잡음 플로어 추정

를 제어기(680)로 제공한다. 제어기(680)는 고유 조향, 매칭 필터링 및 데이터 전송을 위한 레이트 제어와 관련된 다양한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 행렬 계산 유니트(1022)는 (1) 주 모드 고유 조향을 위한 조향 벡터 v _pm, (2) 주요 경로 고유 조향을 위한 조향 벡터 v _mp, (3) 멀티-모드 고유 조향을 위한 N_D개의 v _λ(λ=1,2,. . . ,N_D) 또는 (4) 수신기 고유 조향을 위한 N_R개의 조향 벡터 v _prx _,i(i=1,2,. . . ,N_R)를 유도하기 위해 계산을 수행할 수 있다. 계산 유니트(1022)는 또한 수신기(650)에 대한 N_R개의 매칭 필터들을 유도하고 추가적으로 N_D개의 데이터 스트림들의 수신 SNR을 추정할 수 있다. 전송 모드 선택기(1024)는 수신된 SNR에 기반하여 각각의 데이터 스트림에 대한 적절한 전송 모드를 선택한다. 메모리 유니트(682)는 모든 지원되는 전송 모드들에 대한 룩-업(look-up) 테이블(1026)과 전송 모드들의 요구되는 SNR들을 저장할 수 있다. 제어기(680)는 N_D개의 TX 조향 벡터들, N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 선택된 전송 모드들, ACK들 및/또는 NAK들 등을 전송기(610)에 대한 피드백 정보로서 제공한다.

위에서 설명된 실시예들에서, 수신기는 MISO 또는 MIMO 채널의 채널 응답을 추정하고, 전송기에 대한 조향 벡터(들)와 수신기에 대한 매칭 필터(들)를 유도하며, 피드백 정보로서 조향 백터(들)를 다시 전송한다. 다른 실시예들에서, 전송기가 채널 응답을 추정하고 조향 벡터(들)를 유도하는 것도 가능하다. 예를 들어, 공유된 주파수 밴드를 가지는 시간 분할 이중(TDD) 시스템에서, 다운링크 및 업링크 채널 응답은 서로에 대하여 상보적일 수 있다. 즉, H (k)는 서브밴드(k)에 대하여 안테나 어레이 A로부터 안테나 어레이 B로의 채널 주파수 응답 행렬을 나타내며, 상보적 채널은 어레이 B에서 어레이 A로의 연결이

에 의해 주어진다는 것을 의미한다. TDD 시스템에 있어서, 상보적 채널 특성들은 전송기가 다른 링크의 수신기에 의해 전송된 파일롯에 기반하여 수신기에 의해 관찰된 링크를 추정하도록 허용하기 위해 이용될 수 있다. 일반적으로, 채널 추정과 조향 벡터의 계산은 시스템 설계에 따라 수신기 또는 전송기에 의해 수행될 수 있다.

도 11은 MIMO 시스템에서 주 모드 고유 조향, 멀티-모드 고유 조향 및 주요 경로 고유 조향을 수행하기 위한 프로세스(1100)의 실시예에 대한 흐름도를 나타낸다. 처음에, (블록(1112)에서) 복수의 채널 응답 행렬들은 MIMO 시스템에서 MIMO 채널의 채널 응답을 위해 획득된다. 이러한 채널 응답 행렬들은 (1) L+1 시간 지연들에 대한 L+1 채널 임펄스 응답 행렬들(즉, H(n), n=0,1,. . . L) 또는 (2) N_F개의 서브밴드들에 대한 N_F개의 채널 주파수 응답 행렬들(즉, H (k), k=1,2,. . . ,N_F)일 수 있다.

(블록(1114)에서) 단일 정정 행렬이 채널 응답 행렬들에 기반하여 MIMO 채널에 대하여 계산된다. 주 모드 고유 조향과 멀티-모드 고유 조향에 있어서, 단일 정정 행렬은 (1) 복수의 채널 응답 행렬들 각각의 정정 행렬을 계산하고 (2) 수학식(18)에 보여진 바와 같이, 단일 정정 행렬을 얻기 위하여 채널 응답 행렬들에 대한 정정 행렬들을 합산함으로써 획득될 수 있다. 주요 경로 고유 조향에 있어서, 단일 정정 행렬은 수학식들(33 및 34)과 관련된 설명에서 보여지는 바와 같이 (1) 채널 임펄스 응답 행렬들 각각의 에너지를 결정하고, (2) 최대 에너지를 가지는 채널 임펄스 응답 행렬을 식별하고, (3) 최대 에너지를 가지는 채널 임펄스 응답 행렬의 정정 행렬을 계산하고, (4) MIMO 채널에 대한 단일 정정 행렬을 최대 에너지를 가지는 채널 임펄스 응답 행렬의 정정 행렬로서 정의함으로써 획득될 수 있다.

(블록(1116)에서) 단일 정정 행렬은 그 후에 MIMO 채널의 N_D개의 공간 채널들에 대한 N_D개의 조향 벡터들을 획득하기 위하여 (예를 들어, 고유값 분해(eigenpost decomposition)를 이용하여) 분해되며, 여기서,

이고 N_S는 단일 정정 행렬의 고유 모드들의 개수이다. 주 모드 고유 조향과 주요 경로 고유 조향에 있어서, N_D = 1이고 오직 하나의 조향 벡터가 획득된다. 멀티-모드 고유 조향에 있어서, N_D > 1이고 다수의 조향 벡터들이 획득된다.

블록들(1112, 1114 및 1116)에서 보여진 동작들은 도 6의 수신기(650)에서 수행될 수 있다. 블록들(1112, 1114 및 1116)에서 보여진 동작들은 또한 다운링크와 업링크가 동일한 주파수 밴드를 공유하는 시간-분할 이중(TDD) 시스템에 대하여 전송기(610)에 의해 수행될 수 있다. 어떠한 경우라도, N_D개의 조향 벡터들은 전송기에 의한 고유 조향과 수신기에 의한 매칭 필터링을 위해 사용될 수 있다.

전송기에서, (블록(1122)에서) 각각의 조향 벡터는 주파수-독립적인 고유 조향 또는 조향 벡터와 연관된 공간 채널을 통해 전송된 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 사용될 수 있다. (블록(1124)에서) 전송기는 N_T개의 전송 심벌 스트림들을 생성하기 위해 N_D개의 조향 벡터들을 이용하여 N_D개의 데이터 심벌 스트림들에 대하여 고유 조향을 수행하며, (블록(1126)에서) N_T개의 전송 심벌 스트림들은 추가적으로 N_T개의 전송 안테나들로부터 처리되고 전송된다.

수신기에서, N_R개의 수신 안테나들에 대한 N_R개의 수신된 심벌 스트림들의 매칭 필터링은(여기서, N_R > N_D) 시간 영역 또는 주파수 영역에서 수행될 수 있다. (블록(1132)에서) 매칭 필터링은 N_D개의 조향 벡터들과 수신 안테나에 대한 복수의 채널 응답 벡터들에 기반하여 각각의 수신 안테나에 대하여 유도될 수 있다. 각각의 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들은 채널 응답 행렬들로부터 획득될 수 있다. (블록(1134)에서) 각각의 수신 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림은 N_D개의 필터링된 심벌 서브스트림들을 획득하기 위해 수신 안테나에 대한 매칭 필터를 통해 필터링되며, 각각의 조향 벡터에 대하여 하나의 서브스트림이 전송기에 의해 사용된다. (블록(1136)에서) N_R개의 수신 안테나들에 대한 모든 N_R개의 매칭 필터들로부터 필터링된 심벌 서브스트림들은 전송기에 의해 전송된 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 검출된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 결합된다. (블록(1138)에서) N_D개의 복원된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 N_D개의 검출된 심벌 스트림들에 대하여 등화가 수행될 수 있다. N_D > 1이면, 다수의 복원된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 공간-시간 등화(예를 들어, MMSE-LE, DFE 또는 MLSE)가 다수의 검출된 심벌 스트림들에 대하여 수행될 수 있다.

도 12는 N_T개의 전송 안테나들과 N_R개의 수신 안테나들(여기서, N_T > 1, N_R > 1)을 포함하는 MISO 또는 MIMO 시스템에서 수신기 고유 조향을 수행하기 위한 프로세스(1200)의 실시예에 대한 흐름도를 나타낸다. 처음에, (블록(1212)에서) 채널 응답 벡터들의 N_R개의 세트들은 N_R개의 수신 안테나들에 대하여 획득되며, 각각의 수신 안테나에 대하여 하나의 세트가 획득된다. 채널 응답 벡터들의 각각의 세트는 채널 주파수 응답 또는 N_T개의 전송 안테나들과 하나의 수신 안테나 사이의 채널 임펄스 응답을 표시한다.

(블록(1214)에서) 단일 정정 행렬은 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 각각의 수신 안테나에 대하여 계산된다. 이것은 (1) 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들 각각에 대하여 정정 행렬을 계산하고 (2) 수신 안테나에 대한 단일 정정 행렬을 얻기 위해 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 정정 행렬들을 합산함으로써 달성될 수 있다. (블록(1216)에서) 수신 안테나에 대한 조향 벡터를 얻기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 단일 정정 행렬은 (예를 들어, 고유값 분해를 이용하여) 분해될 수 있다. 블록들(1212, 1214 및 1216)에서 설명된 동작들은 도 1의 수신기(150) 또는 도 6의 수신기(650)에 의해 수행될 수 있다. 블록들(1212, 1214 및 1216)에서 설명된 동작들은 또한 도 1의 전송기(110) 또는 TDD 시스템에 대한 도 6의 전송기(610)에 의해 수행될 수 있다. 어떤 경우라도, N_R개의 조향 벡터들은 N_R개의 수신 안테나들에 대하여 획득되며 전송기에 의한 공간 프로세싱과 수신기에 의한 매칭 필터링을 위해 사용될 수 있다.

전송기에서, N_R개의 조향 벡터들은 주파수-독립적 고유 조향 또는 N_D개의 데이터 스트림들의 공간 프로세싱을 위해 사용될 수 있다(여기서,

이고

임)(블록 1222). (블록들(1224 및 1226)에서) 오직 하나의 수신 안테나(N_R = 1)를 가지는 MISO 시스템에 있어서, 하나의 데이터 스트림은 하나의 수신 안테나를 위해 획득된 하나의 조향 벡터를 이용하여 전송된다. 복수의 수신 안테나들(N_R > 1)을 가지는 MIMO 시스템에 있어서, 하나 이상의 데이터 스트림들은 N_R개의 수신 안테나들을 위해 획득된 N_R개의 조향 벡터들을 이용하여 전송될 수 있다. 각각의 데이터 스트림은 하나 이상의 수신 안테나를 향하여 조향될 수 있다.

수신기에서, N_R개의 수신 안테나에 대한 N_R개의 수신된 심벌 스트림들의 매칭 필터링은 시간 영역 또는 주파수 영역에서 수행될 수 있다. (블록(1232)에서) 매칭 필터는 조향 벡터와 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 각각의 수신 안테나에 대하여 유도된다. (블록(1234)에서) 각각의 수신 안테나에 대하여 수신된 심벌 스트림은 수신 안테나에 대한 필터링된 심벌 스트림을 획득하기 위해 수신 안테나에 대한 매칭 필터를 통해 필터링된다. (블록(1236)에서) N_R개의 수신 안테나에 대한 N_R개의 매칭 필터들로부터의 N_R개의 필터링된 심벌 스트림들은 전송기에 의해 전송된 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 검출된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 결합된다. (블록(1238)에서) 전송기에 의해 전송된 N_D개의 데이터 스트림들에 대한 N_D개의 복원된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 N_D개의 검출된 심벌 스트림들에 대하여 등화가 수행될 수 있다.

5. 레이트 선택

MISO 시스템(100)과 MIMO 시스템(600) 모두에 있어서, 수신기는 각각의 공간 채널에 대하여 수신된 SNR을 추정할 수 있다. SNR 계산은 위에서 설명된 바와 같이 데이터 전송을 위해 이용되는 고유 조향 방식에 따라 좌우될 수 있다. 그 후에 수신기는 수신된 SNR,

에 기반하는 각각의 공간 채널에 대한 동작 SNR,

와 공간 채널에 대한 SNR 오프셋,

을 계산할 수 있다(예를 들어,

이고, 유니트들은 dB 단위임). SNR 오프셋은 추정 에러, 채널의 가변성 및 다른 인자들을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 수신기는 공간 채널에 대한 동작 SNR에 기반하여 각각의 공간 채널에 대하여 적절한 전송 모드를 선택할 수 있다.

시스템은 전송 모드 세트를 지원하기 위해 설계될 수 있다. 지원되는 전송 모드들 중 하나는 널(null) 레이트(즉, 데이터 레이트가 0)일 수 있다. 나머지 전송 모드들 각각은 특정한 0이 아닌 데이터 레이트, 특정한 코딩 방식 또는 코드 레이트, 특정한 변조 방식 및 페이딩이 없는 AWGN 채널에 대하여 원하는 레벨의 성능(예를 들어, 1% 패킷 에러 레이트(PER))을 달성하기 위하여 요구되는 특정한 최소 SNR과 관련되어 있다. 0이 아닌 데이터 레이트를 가지는 각각의 지원되는 전송 모드에서, 요구되는 SNR은 특정 시스템 설계(즉, 특정 전송 모드를 위해 시스템에 의해 이용되는 특정 코드 레이트, 인터리빙 방식, 변조 방식 등)에 기반하고 AWGN 채널에 대하여 획득된다. 요구되는 SNR은 기술적으로 공지된 컴퓨터 시뮬레이션, 경험적 측정들 등에 의해 획득될 수 있다. 지원되는 전송 모드들의 세트와 이들의 요구되는 SNR들은 룩-업 테이블에 저장될 수 있다.

각각의 공간 채널에 대한 동작 SNR,

는 룩-업 테이블로 제공될 수 있으며, 룩-업 테이블은 상기 공간 채널에 대한 전송 모드,

를 제공한다. 이러한 전송 모드,

는 최대 데이터 레이트와 요구되는 SNR,

를 가지는 지원되는 전송 모드이며, 여기서,

는 동작 SNR보다 작거나 또는 동일하다(즉,

). 그리하여 수신기는 공간 채널에 대한 동작 SNR에 기반하여 각각의 공간 채널에 대하여 가능한 가장 고속의 데이터 레이트를 선택한다.

명확화를 위해, 다양한 고유 조향의 특정 실시예들이 위에서 설명되었다. 이러한 고유 조향 방식들의 다른 변형들이 또한 제시될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 예를 들어, MIMO 채널에 대한 단일 정정 행렬은 주 모드 및 멀티-모드 고유 조향 방식들에 대하여 위에서 설명된 것과 다른 방식들로 계산될 수 있다. 다른 예로서, 다수의 데이터 심벌 스트림들은 주요 경로의 다수의 공간 채널들을 통해 전송될 수 있다. 또다른 예로서, N_D개의 데이터 심벌 스트림들은 공간 채널들의 에너지에 기반하여 N_D개의 최적 공간 채널들을 통해 전송될 수 있다. 다른 고유 조향 방식들이 또한 여기에 제시된 설명들에 기반하여 이용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

여기에 설명된 고유 조향 기법들은 다양한 수단에 의하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 고유 조향과 다른 적절한 기능들을 위한 전송기에서의 프로세싱은 하나의 이상의 ASIC들(application specific integrated circuits), 디지털 신호 처리기들(DSPs), 디지털 신호 처리 장치들(DSPDs), PLD들(programmable logic devices), FPGA들(field programmable gate arrays), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 여기에서 설명된 기능들을 수행하기 위해 설계된 다른 전자 유니트들 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다. 매칭 필터링 및 다른 적절한 기능들을 위한 수신기에서의 프로세싱은 또한 하나 이상의 ASIC들, DSP들 등에 의하여 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현에 있어서, 고유 조향 기법들은 여기에서 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 절차들, 기능들 등)을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트들(예를 들어, 도 1의 메모리 유니트들(142 및 182) 또는 도 6의 메모리 유니트들(642 및 682))에 저장되고 프로세서(예를 들어, 도 1의 제어기들(140 및 180) 또는 도 6의 제어기들(640 및 680))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 또는 프로세서의 외부에 구현될 수 있으며, 이러한 경우에 메모리 유니트는 기술적으로 공지된 다양한 수단을 통해 프로세서와 연결될 수 있다.

제목들이 참조를 위해 그리고 특정 섹션의 위치를 알려주기 위해 여기에 포함된다. 이러한 제목들은 여기에서 설명된 개념들의 범위를 한정하고자 하는 의도가 아니며, 이러한 개념들은 전체 명세서를 통해 다른 섹션들에서 이용가능하다.

개시된 실시예들에 대한 이전의 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제작하거나 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 자명하며, 여기에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용이 가능하다. 그리하여, 본 발명은 여기에서 제시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특성들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 공간 프로세싱을 수행하는 방법으로서,
상기 무선 통신 시스템에서의 하나의 통신 채널의 하나의 채널 응답에 대한 복수의 채널 응답 행렬들을 획득하는 단계;
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 기반하여 상기 통신 채널에 대한 하나의 상관 행렬을 계산하는 단계; 및
상기 통신 채널의 적어도 하나의 공간 채널에 대한 조향(steering) 정보를 획득하기 위해 상기 상관 행렬을 분해하는 단계를 포함하며, 상기 조향 정보는, 상기 조향 정보와 연관된 상기 적어도 하나의 공간 채널을 통해 전송된 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 송신 엔티티에 의해 사용되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 무선 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템이며, 상기 통신 채널은 MIMO 채널인,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 조향 정보는 적어도 하나의 조향 벡터를 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
공간 프로세싱 수행 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 복수의 채널 응답 행렬들은, 상기 통신 채널의 복수의 서브밴드들에 대한 채널 주파수 응답에 대한 복수의 채널 주파수 응답 행렬들을 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 통신 채널에 대한 상관 행렬을 계산하는 단계는,
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 상기 복수의 채널 응답 행렬들 각각의 상관 행렬을 계산하는 단계; 및
상기 통신 채널에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 상기 복수의 채널 응답 행렬들에 대한 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하는 단계를 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 상관 행렬을 분해하는 단계는,
상기 통신 채널의 상기 적어도 하나의 공간 채널에 대한 상기 조향 정보를 획득하기 위해 상기 상관 행렬의 고유값(eigenvalue) 분해를 수행하는 단계를 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 송신 엔티티로 피드백 정보로서 상기 조향 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 조향 정보는, 상기 통신 채널의 상기 적어도 하나의 공간 채널을 통해 전송된 적어도 하나의 데이터 스트림에 대한 복수의 송신 칩 스트림들을 생성하기 위해 상기 송신 엔티티에 의해 사용되며, 상기 복수의 송신 칩 스트림들은 상기 송신 엔티티에서 복수의 송신 안테나들로부터 전송되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은, OFDM 변조에 의한 상기 데이터 스트림에 대해 생성되는 시간-영역 칩들의 스트림에 대해 시간-영역에서 상기 송신 엔티티에 의해 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은, 상기 데이터 스트림에 대해 생성되는 데이터 심벌들에 대해 복수의 서브밴드들의 각각에 대해 주파수-영역에서 상기 송신 엔티티에 의해 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제1항에 있어서,
수신 엔티티에서 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 복수의 채널 응답 벡터들을, 상기 복수의 채널 응답 행렬들로부터, 획득하는 단계; 및
상기 조향 정보 및 상기 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 상기 매칭 필터는,
상기 각각의 수신 안테나에 대한 수신된 신호-대-잡음비(SNR)를 최대화하기 위해 사용되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수의 매칭 필터들을 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 수신된 심벌 스트림들을 필터링하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제16항에 있어서,
상기 복수의 채널 응답 행렬들은, 상기 통신 채널의 채널 임펄스 응답의 복수의 시간 지연들에 대한 복수의 채널 임펄스 응답 행렬들을 포함하며, 상기 필터링하는 단계는 상기 조향 정보 및 상기 복수의 채널 임펄스 응답 행렬들에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 유도되는 복수의 시간-영역 매칭 필터들을 사용하여 상기 시간 영역에서 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제16항에 있어서,
상기 복수의 채널 응답 행렬들은 상기 통신 채널의 복수의 서브밴드들에 대한 채널 주파수 응답에 대한 복수의 채널 주파수 응답 행렬들을 포함하며, 상기 필터링하는 단계는 상기 조향 정보 및 상기 복수의 채널 주파수 응답 행렬들에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 유도된 복수의 주파수-영역 매칭 필터들을 사용하여 상기 주파수 영역에서 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제3항에 있어서,
하나의 조향 벡터는 하나의 데이터 스트림의 상기 공간 프로세싱을 위해 상기 송신 엔티티에 의해 획득되고 사용되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제19항에 있어서,
상기 하나의 조향 벡터 및 수신 안테나에 대한 복수의 채널 응답 벡터들에 기반하여 수신 엔티티에서 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하는 단계 ― 각각의 수신 안테나들에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들은 상기 복수의 채널 응답 행렬들로부터 획득됨 ―;
복수의 필터링된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 매칭 필터들을 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 수신된 심벌 스트림들을 필터링하는 단계; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 하나의 데이터 스트림에 대한 검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제20항에 있어서,
상기 하나의 데이터 스트림에 대한 복원(recover)된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 검출된 심벌 스트림에 대해 등화(equalication)를 수행하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제3항에 있어서,
복수의 조향 벡터들은,
상기 복수의 조향 벡터들과 연관된 복수의 공간 채널들을 통해 전송된 복수의 데이터 스트림들의 상기 공간 프로세싱을 위해 상기 송신 엔티티에 의해 획득되고 사용되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제22항에 있어서,
상기 복수의 조향 벡터들 및 수신 안테나에 대한 복수의 채널 응답 벡터들에 기반하여 수신 엔티티에서 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하는 단계 ― 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들은 상기 복수의 채널 응답 행렬들로부터 획득됨 ―;
복수의 필터링된 심벌 서브스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 매칭 필터들을 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 수신된 심벌 스트림들을 필터링하는 단계; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 복수의 데이터 스트림들에 대한 복수의 검출된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 필터링된 심벌 서브스트림들을 결합하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제23항에 있어서,
상기 복수의 데이터 스트림들에 대한 복수의 복원된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 검출된 심벌 스트림들에 대한 공간-시간 등화를 수행하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제24항에 있어서,
상기 공간-시간 등화는 최소 평균 제곱 에러 선형 등화기(MMSE-LE), 결정 피드백 등화기(DFE), 또는 최대 우도 시퀀스 추정기(MLSE)를 사용하여 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
무선 통신 시스템 내의 장치로서,
상기 무선 통신 시스템에서의 하나의 통신 채널의 하나의 채널 응답에 대한 복수의 채널 응답 행렬들을 획득하도록 구성된 채널 추정기; 및
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 기반하여 상기 통신 채널에 대한 하나의 상관 행렬을 계산하도록 구성되고, 상기 통신 채널의 적어도 하나의 공간 채널에 대한 조향 정보를 획득하기 위해 상기 상관 행렬을 분해하도록 구성되는 제어기를 포함하며, 상기 조향 정보는 상기 조향 정보와 연관된 상기 적어도 하나의 공간 채널을 통해 전송된 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 송신 엔티티에 의해 사용되는,
무선 통신 장치.
제26항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템이며, 상기 통신 채널은 MIMO 채널인,
무선 통신 장치.
제26항에 있어서,
상기 조향 정보는 적어도 하나의 조향 벡터를 포함하는, 무선 통신 장치.
제26항에 있어서, 상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인, 무선 통신 장치.
제26항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 채널 응답 행렬들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 상기 복수의 채널 응답 행렬들 각각의 상관 행렬을 계산하도록 구성되며, 상기 통신 채널에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하도록 구성되는,
무선 통신 장치.
삭제
제26항에 있어서,
각각의 수신 안테나에 하나의 매칭 필터가 대응되는, 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 매칭 필터들 ― 각각의 매칭 필터는 필터링된 심벌 스트림을 획득하기 위해 연관된 수신 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림을 필터링하도록 구성되고, 각각의 수신 안테나에 대한 상기 매칭 필터는 상기 조향 정보 및 상기 수신 안테나에 대한 복수의 채널 응답 벡터들에 기반하여 유도되며, 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들은 상기 복수의 채널 응답 행렬들로부터 획득되됨 ―; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 적어도 하나의 데이터 스트림에 대한 적어도 하나의 검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 복수의 매칭 필터들로부터 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하도록 구성되는 결합기를 더 포함하는,
무선 통신 장치.
무선 통신 시스템 내의 장치로서,
상기 무선 통신 시스템에서의 하나의 통신 채널의 하나의 채널 응답에 대한 복수의 채널 응답 행렬들을 획득하기 위한 수단;
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 기반하여 상기 통신 채널에 대한 하나의 상관 행렬을 계산하기 위한 수단; 및
상기 통신 채널의 적어도 하나의 공간 채널에 대한 조향(steering) 정보를 획득하기 위해 상기 상관 행렬을 분해하기 위한 수단을 포함하며, 상기 조향 정보는, 상기 조향 정보와 연관된 상기 적어도 하나의 공간 채널을 통해 전송된 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 송신 엔티티에 의해 사용되는,
무선 통신 장치.
제33항에 있어서,
상기 무선 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템이며, 상기 통신 채널은 MIMO 채널인,
무선 통신 장치.
제33항에 있어서, 상기 조향 정보는 적어도 하나의 조향 벡터를 포함하는, 무선 통신 장치.
제33항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
무선 통신 장치.
제33항에 있어서,
상기 상관 행렬을 계산하기 위한 수단은,
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 상기 복수의 채널 응답 행렬들 각각의 상관 행렬을 계산하기 위한 수단; 및
상기 통신 채널에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하기 위한 수단을 포함하는,
무선 통신 장치.
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명령들을 저장하기 위한 프로세서 판독가능 매체로서,
상기 명령들은:
무선 통신 시스템에서의 하나의 통신 채널의 하나의 채널 응답에 대한 복수의 채널 응답 행렬들을 수신하고;
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 기반하여 상기 통신 채널에 대한 하나의 상관 행렬을 계산하며; 그리고
상기 통신 채널의 적어도 하나의 공간 채널에 대한 조향(steering) 정보를 획득하기 위해 상기 상관 행렬을 분해하도록 동작가능하며, 상기 조향 정보는, 상기 조향 정보와 연관된 상기 적어도 하나의 공간 채널을 통해 전송된 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 송신 엔티티에 의해 사용되는,
프로세서 판독가능 매체.
제40항에 있어서,
상기 무선 통신 시스템은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템이며, 상기 통신 채널은 MIMO 채널인,
프로세서 판독가능 매체.
제40항에 있어서,
상기 조향 정보는 적어도 하나의 조향 벡터를 포함하는,
프로세서 판독가능 매체.
제40항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
프로세서 판독가능 매체.
제40항에 있어서,
상기 복수의 채널 응답 행렬들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 상기 복수의 채널 응답 행렬들 각각의 상관 행렬을 계산하고; 그리고
상기 통신 채널에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하도록 동작가능한 명령들을 더 포함하는,
프로세서 판독가능 매체.
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송신 엔티티에서의 복수의 송신 안테나들 및 수신 엔티티에서의 복수의 수신 안테나들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 공간 프로세싱을 수행하는 방법으로서,
각각의 수신 안테나에 대해 하나의 세트가 대응하는, 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 채널 응답 벡터들의 복수의 세트들을 획득하는 단계 ― 채널 응답 벡터들의 각각의 세트는 상기 복수의 송신 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들 중 하나의 수신 안테나 사이의 채널 응답을 표시함 ―;
상기 수신 안테나에 대한 상기 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 상관 행렬을 계산하는 단계; 및
상기 수신 안테나에 대한 조향 벡터를 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 상관 행렬을 분해하는 단계를 포함하며, 복수의 조향 벡터들은 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 획득되고, 상기 복수의 조향 벡터들은 상기 수신 엔티티로 전송된 적어도 하나의 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 상기 송신 엔티티에 의해 사용되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제53항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
공간 프로세싱 수행 방법.
제53항에 있어서,
상기 각각의 수신 안테나에 대한 상관 행렬을 계산하는 단계는:
상기 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 상기 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들의 각각의 상관 행렬을 계산하는 단계, 및 상기 수신 안테나에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 상기 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하는 단계를 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제53항에 있어서,
상기 조향 벡터 및 상기 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하고, 상기 수신 안테나에 대한 필터링된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 수신 안테나에 대한 상기 매칭 필터를 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 수신된 심벌 스트림을 필터링하는 단계; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 적어도 하나의 데이터 스트림에 대한 적어도 하나의 검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제53항에 있어서,
하나의 데이터 스트림은 상기 복수의 조향 벡터들을 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들로 상기 송신 엔티티에 의해 전송되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제53항에 있어서,
복수의 데이터 스트림들은 상기 복수의 조향 벡터들을 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들로 상기 송신 엔티티에 의해 전송되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제58항에 있어서,
상기 조향 벡터 및 상기 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들 각각에 대한 매칭 필터를 유도하는 단계 ― 복수의 매칭 필터들은 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 유도됨 ―;
복수의 필터링된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 매칭 필터를 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 수신된 심벌 스트림들을 필터링하는 단계; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 복수의 데이터 스트림들에 대한 복수의 검출된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제59항에 있어서,
상기 복수의 데이터 스트림들에 대한 복수의 복원된 심벌 스트림들을 획득하기 위해 상기 복수의 검출된 심벌 스트림들에 대해 공간-시간 등화를 수행하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
송신 엔티티에서의 복수의 송신 안테나들 및 수신 엔티티에서의 복수의 수신 안테나들을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 장치로서,
각각의 수신 안테나에 대해 하나의 세트가 대응하는, 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 채널 응답 벡터들의 복수의 세트들을 획득하기 위한 채널 추정기 ― 채널 응답 벡터들의 각각의 세트는 상기 복수의 송신 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들 중 하나의 수신 안테나 사이의 채널 응답을 표시함 ―; 및
상기 수신 안테나에 대한 상기 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 상관 행렬을 계산하고, 상기 수신 안테나에 대한 조향 벡터를 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 단일 상관 행렬을 분해하기 위한 제어기를 포함하며, 복수의 조향 벡터들은 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 획득되고, 상기 복수의 조향 벡터들은 상기 수신 엔티티로 전송된 적어도 하나의 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 상기 송신 엔티티에 의해 사용되는,
무선 통신 장치.
제61항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
무선 통신 장치.
제61항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들의 각각의 상관 행렬을 계산하고 상기 각각의 수신 안테나에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 상기 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하는,
무선 통신 장치.
제61항에 있어서,
상기 제어기는 상기 조향 벡터 및 상기 각각의 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하는,
무선 통신 장치.
제64항에 있어서,
각각의 수신 안테나에 대해 하나의 매칭 필터가 대응되는, 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 매칭 필터들 ― 각각의 매칭 필터는 필터링된 심벌 스트림을 획득하기 위해 연관된 수신 안테나에 대한 수신된 심벌 스트림을 필터링하도록 구성됨 ―; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 적어도 하나의 데이터 스트림에 대한 적어도 하나의 검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 복수의 매칭 필터들로부터 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하기 위한 결합기를 더 포함하는,
무선 통신 장치.
무선 통신 시스템 내의 장치로서,
각각의 수신 안테나에 대해 하나의 세트가 대응하는, 복수의 수신 안테나들에 대한 채널 응답 벡터들의 복수의 세트들을 획득하기 위한 수단 ― 채널 응답 벡터들의 각각의 세트는 복수의 송신 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들 중 하나의 수신 안테나 사이의 채널 응답을 표시함 ―;
상기 각각의 수신 안테나에 대한 상기 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 상관 행렬을 계산하기 위한 수단; 및
상기 각각의 수신 안테나에 대한 조향 벡터를 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 단일 상관 행렬을 분해하기 위한 수단을 포함하며, 복수의 조향 벡터들은 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 획득되고, 수신 엔티티로 전송된 적어도 하나의 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 송신 엔티티에 의해 사용되는,
무선 통신 장치.
제66항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
무선 통신 장치.
제66항에 있어서,
각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들의 각각의 상관 행렬을 계산하기 위한 수단, 및 각각의 수신 안테나에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하기 위한 수단을 더 포함하는,
무선 통신 장치.
제66항에 있어서,
상기 조향 벡터 및 상기 각각의 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하기 위한 수단;
상기 각각의 수신 안테나에 대한 필터링된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 수신 안테나에 대한 상기 매칭 필터를 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 수신된 심벌 스트림을 필터링하기 위한 수단; 및
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 적어도 하나의 데이터 스트림에 대한 적어도 하나의 검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하기 위한 수단을 더 포함하는,
무선 통신 장치.
명령들을 저장하기 위한 프로세서 판독가능 매체로서, 상기 명령들은:
각각의 수신 안테나에 대해 하나의 세트가 대응하는, 복수의 수신 안테나들에 대한 채널 응답 벡터들의 복수의 세트들을 수신하고 ― 채널 응답 벡터들의 각각의 세트는 복수의 송신 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들 중 하나의 수신 안테나 사이의 채널 응답을 표시함 ―;
상기 각각의 수신 안테나에 대한 상기 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 상관 행렬을 계산하며; 및
상기 각각의 수신 안테나에 대한 조향 벡터를 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 상관 행렬을 분해하도록 동작가능하며, 복수의 조향 벡터들은 상기 복수의 수신 안테나들에 대해 획득되고, 수신 엔티티로 전송된 적어도 하나의 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 상기 엔티티에 의해 사용되는,
프로세서 판독가능 매체.
제70항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인,
프로세서 판독가능 매체.
제70항에 있어서,
각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 복수의 상관 행렬들을 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들의 각각의 상관 행렬을 계산하고; 그리고
각각의 수신 안테나에 대한 상기 상관 행렬을 획득하기 위해 각각의 수신 안테나에 대한 상기 복수의 채널 응답 벡터들에 대한 상기 복수의 상관 행렬들을 합산하도록 동작가능한 명령들을 추가로 저장하는,
프로세서 판독가능 매체.
제70항에 있어서,
상기 조향 벡터 및 상기 각각의 수신 안테나에 대한 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 매칭 필터를 유도하고;
상기 각각의 수신 안테나에 대한 필터링된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 수신 안테나에 대한 상기 매칭 필터를 사용하여 상기 복수의 수신 안테나들의 각각에 대한 수신된 심벌 스트림을 필터링하며; 그리고
상기 송신 엔티티에 의해 전송된 상기 적어도 하나의 데이터 스트림에 대한 적어도 하나의 검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 복수의 수신 안테나들에 대한 복수의 필터링된 심벌 스트림들을 결합하도록 동작가능한 명령들을 추가로 저장하는,
프로세서 판독가능 매체.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 이용하는 다중-입력 단일-출력(MISO) 시스템에서 공간 프로세싱을 수행하는 방법으로서,
상기 MISO 시스템에서 송신 엔티티의 복수의 송신 안테나들 및 하나의 수신 엔티티의 하나의 수신 안테나 사이의 채널 응답을 표시하는 채널 응답 벡터들의 세트를 획득하는 단계;
상기 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 상관 행렬을 계산하는 단계; 및
상기 수신 엔티티로 전송된 데이터 스트림의 공간 프로세싱을 위해 상기 송신 엔티티에 의해 사용되는 조향 정보를 획득하기 위해 상기 상관 행렬을 분해하는 단계를 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
삭제
제74항에 있어서,
상기 조향 정보는 적어도 하나의 조향 벡터를 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제74항에 있어서, 상기 공간 프로세싱은 주파수-독립적 공간 프로세싱인, 공간 프로세싱 수행 방법.
제74항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은, OFDM 변조에 의한 상기 데이터 스트림에 대해 생성된 시간-영역 칩들의 스트림에 대해 시간-영역에서 상기 송신 엔티티에 의해 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제74항에 있어서,
상기 공간 프로세싱은, 상기 데이터 스트림에 대해 생성된 데이터 심벌들에 대하여 복수의 서브밴드들의 각각에 대해 주파수-영역에서 상기 송신 엔티티에 의해 수행되는,
공간 프로세싱 수행 방법.
제74항에 있어서,
상기 조향 정보 및 상기 채널 응답 벡터들의 세트에 기반하여 매칭 필터를 유도하는 단계; 및
검출된 심벌 스트림을 획득하기 위해 상기 매칭 필터를 사용하여 수신된 심벌 스트림을 필터링하는 단계를 더 포함하는,
공간 프로세싱 수행 방법.