KR101399919B1 - 분산된 채널 추정 및 프리코딩을 가진 ｍｉｍｏ 송신 시스템 - Google Patents

분산된 채널 추정 및 프리코딩을 가진 ｍｉｍｏ 송신 시스템 Download PDF

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KR101399919B1
KR101399919B1 KR1020127032114A KR20127032114A KR101399919B1 KR 101399919 B1 KR101399919 B1 KR 101399919B1 KR 1020127032114 A KR1020127032114 A KR 1020127032114A KR 20127032114 A KR20127032114 A KR 20127032114A KR 101399919 B1 KR101399919 B1 KR 101399919B1
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토마스 엘. 마젯타
알렉세이 아시크민
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알까뗄 루슨트
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Abstract

데이터 송신 및 수신을 위한 복수의 서비스 안테나들 및 방법을 가진 MIMO 시스템에 제공된다. 상기 시스템은 복수의 서비스 안테나들을 포함하며, 여기서 각각의 서비스 안테나는 복수의 단말기들을 동시에 서비스하고 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하도록 구성된다. 상기 시스템은 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치을 독립적으로 생성하도록 구성된 복수의 채널 추정 유닛들 및 데이터 심볼들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 각각의 서비스 안테나를 통해 상기 복수의 단말기들에 송신될 코딩된 신호를 독립적으로 생성하도록 구성된 복수의 프리-코딩 유닛들을 더 포함한다.

Description

분산된 채널 추정 및 프리코딩을 가진 ＭＩＭＯ 송신 시스템{MIMO TRANSMISSION SYSTEM WITH DECENTRALIZED CHANNEL ESTIMATION AND PRECODING}
우선권 정보
이러한 미국 정규 특허 출원은 그 전체 내용들이 여기에 참조로서 통합되는, 2010년 6월 11일에 출원된 미국 가 특허 출원 번호 제61/353,922호에 대한 우선권을 35 U.S.C. § 119 하에 주장한다.
다중-입력-다중-출력(MIMO) 시스템들은 무선 통신에서의 진보를 나타낸다. MIMO 시스템은 전력 및 무선 대역폭을 일정하게 유지하면서, 데이터 송신 레이트를 향상시키기 위해 무선 링크의 송신 및 수신 단들에 하나 이상(예로서, 다수의) 안테나들을 이용한다.
MIMO 송신기는 송출 신호를 다수의 서브-신호들로 역다중화하고 별개의 안테나들로부터 상기 서브-신호들을 송신함으로써 다수의 서비스 안테나들을 사용하여 상기 송출 신호를 송신한다. MIMO는 스루풋을 증가시키고, 비트 에러 레이트들을 감소시키며, 송신 전력을 감소시키기 위해 상기 다수의 신호 전파 경로들을 이용한다.
도 1은 종래의 집중된 아키텍처를 가진 다중-사용자 다중-입력-다중-출력(MIMO) 무선 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 기지국(100)은 복수의 서비스 안테나들(120)(즉, 안테나(120-1) 내지 안테나(120-M)), 하나의 중앙 채널 추정 유닛(130), 및 하나의 중앙 프리-코딩 유닛(140)을 포함한다. 종래의 시스템에서 서비스 안테나들(120)의 수는 통상적으로, 예를 들면 4 또는 8이다. 송신될 데이터가 상기 중앙 프리-코딩 유닛(140)(이하에 추가로 설명될 바와 같이)에 의해 프리-코딩된 후, 상기 기지국(100)은 상기 송출 신호를 다수의 서브-신호들로 역다중화하고 상기 서브-신호들을 별개의 서비스 안테나들로부터 복수의 독립적으로-동작하는 단말기들(110)(즉, 단말기(110-1) 내지 단말기(110-K))로 송신함으로써 상기 복수의 안테나들(120)을 사용하여 상기 프리-코딩된 데이터를 포함한 송출 신호를 송신한다. 상기 복수의 단말기들(110)은 하나 이상의 안테나들을 갖추고 있다. 명료함을 위해, 모든 단말기들(110)은 오로지 단일 안테나를 갖추고 있다고 가정된다.
종래 기술에서 채널 추정의 통상적인 방법은 선형 회귀 추정기이고, 종래 기술에서의 프리-코딩의 통상적인 방법은 의사-역(pseudo-inverse)을 통한 제로-포싱(Zero-Forcing; ZF)이며, 이것은 이하에 추가로 설명된다.
상기 중앙 채널 추정 유닛(130)은 상기 복수의 단말기들(110) 및 상기 복수의 안테나들(120) 사이에서 통신 채널을 추정한다. 예를 들면, 상기 중앙 추정 유닛(130)은 상기 복수의 단말기들(110)로부터 파일럿 시퀀스들을 수신하며 상기 수신된 파일럿 시퀀스들에 기초하여 상기 채널 조건을 추정할 수 있다. 예를 들면, hij는 상기 복수의 단말기들(110)의 제 i 단말기 및 상기 복수의 서비스 안테나들(120)의 제 j 안테나 사이에서의 채널 계수를 나타낼 수 있으며, 여기서 제 i는 상기 단말기들(110) 중 임의의 하나를 나타내고 제 j는 상기 안테나들(120) 중 임의의 하나를 나타낸다. 즉, 상기 제 i 단말기에 의해 상기 제 j 안테나로 전송된 신호는 상기 채널 계수(hij)에 의해 곱해진다. 유사하게는, 상호성(reciprocity)을 통해, 제 j 안테나에 의해 제 i 단말기에 전송된 신호는 또한 상기 채널 계수(hij)로 곱해진다. 상기 제 j 안테나에 대한 채널 추정 벡터는 다음에 의해 표시될 수 있다:
Figure 112012101780228-pct00001
상기 복수의 서비스 안테나들(120) 및 상기 복수의 단말기들(110) 사이의 채널 추정은 매트릭스에 의해 표시될 수 있다.
Figure 112012101780228-pct00002
매트릭스(H)는, 대응하는 안테나들의 채널 벡터들에 의해 형성된, K×M 채널 매트릭스이다.
상기 파일럿 송신 단계 동안, 단말기(110-1) 내지 단말기(110-K)는 파일럿 시퀀스들(
Figure 112012101780228-pct00003
)을 송신하며, 여기서 각각의 파일럿 시퀀스는 컬럼 벡터이다. 상이한 파일럿 시퀀스들이 실질적으로 상호 직교가 되는 것이 유리하다. 예를 들면, 상기 복수의 서비스 안테나들(120)의 제 j 안테나는 다음의 파일럿 시퀀스 벡터를 수신한다:
Figure 112012101780228-pct00004
도 1을 참조하면, 상기 중앙 채널 추정 유닛(130)은 벡터들(yj) 모두를 수집하며, 여기서 j=1,..., M이고, 다음의 매트릭스를 형성한다.
Figure 112012101780228-pct00005
그 후, 상기 중앙 채널 추정 유닛(130)은 다음과 같이 채널 매트릭스(H)의 추정치를 계산한다.
Figure 112012101780228-pct00006
상기 첨자("T")는 전치 및 공액을 나타내며, c는 상수이다. 최소 제곱-평균 추정과 같은, 몇몇 구현들에서, 상이한 상수는 K개 채널 추정치들의 각각에 적용된다.
상기 중앙 추정 유닛(130)은 상기 채널 추정치(
Figure 112012101780228-pct00007
)를 상기 중앙 프리-코딩 유닛(140)에 전달한다. 상기 중앙 프리-코딩 유닛(130)은 상기 복수의 서비스 안테나들로 전달될 데이터(즉, {q1,...,qK})를 수신하며, 상기 데이터를 프리-코딩한다. 상기 프리-코딩된 데이터는 그 후 상기 복수의 안테나들(120)을 통해 송신된다. 예를 들면, 상기 복수의 서비스 안테나들(120)은 그것들 각각의 코딩된 신호들(즉, {s1,...,sM})을 상기 복수의 단말기들(110)에 송신한다. 프리-코딩은 다중-사용자 MIMO 시스템들에서 공간-다중화된 송신을 지원하는 일반화된 빔포밍(beamforming)이다. 프리-코딩은, 각각의 단말기가 다른 단말기들에 전송된 데이터로부터의 최소 간섭을 갖고 스스로를 위해 의도된 데이터를 수신하도록, 신호들의 다수의 스트림들이 송신 서비스 안테나들로부터 각각의 안테나마다 독립적이고 적절한 가중치를 갖고 방출될 수 있도록 한다.
상기 채널 추정치(
Figure 112012101780228-pct00008
)를 수신한 후, 상기 중앙 프리-코딩 유닛(140)은 다음의 프리-코딩 매트릭스를 산출한다(예로서, 채널 추정의 의사-역):
Figure 112012101780228-pct00009
P는 기지국 송신 전력을 정의하는 정규화 상수이다.
상기 프리-코딩 매트릭스(A)에 기초하여, 상기 중앙 프리-코딩 유닛(140)은 다음의 벡터를 계산함으로써 신호들({q1,...,qK})을 프리코딩한다:
Figure 112012101780228-pct00010
신호들(s1 내지 sM)은 송신을 위해 그것들 각각의 서비스 안테나들에 전달된다. 예를 들면, 신호(s1)는 안테나(120-1)에 전달되며 신호(sM)는 안테나(120-M)에 전달된다.
상술된 바와 같이, 종래의 시스템은 작은 수의 안테나들(120)을 포함하며, 이것은 모두 상기 채널 추정 유닛(130) 및 상기 프리-코딩 유닛(140)에 연결된다. 그러나, 서비스 안테나들의 수가 실질적으로 4 또는 8보다 큰 수로 증가된다면, 상기 종래의 시스템의 복잡도는 크게 증가한다. 예를 들면, 서비스 안테나들의 수가 증가함에 따라, 상기 프리-코딩 유닛(140)에서의 식 6 및 식 7을 계산하는 복잡도는 안테나들의 수에 따라 이차식으로 증가한다.
종래의 집중된 아키텍처를 가진 다중-사용자 MIMO 시스템에서, 데이터는 통상적으로 다음과 같이 역-링크를 통해 송신된다. K개의 단말기들의 각각은 데이터 심볼을 송신하며, 상기 M개의 서비스 안테나들의 각각은 상기 채널에 의해 변경된 바와 같이 모든 K개의 데이터 심볼들의 조합을 수신한다. 제 j 서비스 안테나는 신호(
Figure 112012101780228-pct00011
)를 수신한다. 중앙 디-코딩 유닛은 상기 M개의 수신된 신호들을 디코딩하기 위해 상기 채널 추정치들을 사용한다. 소위 제로-포싱 수신기는 다음과 같이, K개의 데이터 심볼들에 대한 추정치들을 획득하기 위해 상기 채널 추정치의 의사-역을 이용한다,
Figure 112012101780228-pct00012
. 다른 공통으로 사용된 디코딩 기법들은 최소 제곱-평균 추정, 및 연속 널링 및 소거(successive nulling and cancellation)를 포함한다. 이들 디코딩 기법들의 모두는 집중된 디코더가 상기 채널 추정치들뿐만 아니라 상기 M개의 수신된 신호들의 모두에 대한 액세스를 가지는 것을 요구한다. 이들 디코딩 기법들의 계산 부담은 서비스 안테나들의 수에 따라 이차식으로 증가한다.
실시예들은 데이터 송신 및 수신을 위한 복수의 서비스 안테나들 및 방법을 가진 MIMO 시스템을 제공한다.
상기 시스템은 복수의 서비스 안테나들을 포함하며, 여기서 각각의 서비스 안테나는 동시에 복수의 단말기들을 서비스하고, 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하도록 구성된다. 상기 시스템은 복수의 채널 추정 유닛들을 더 포함하며, 여기에서 각각의 채널 추정 유닛은 상기 복수의 서비스 안테나들의 상이한 것과 연관되며 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성하도록 구성된다. 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들 및 상기 복수의 서비스 안테나들의 각각의 것 사이에서의 채널 추정치이다. 상기 시스템은 복수의 프리-코딩 유닛들을 더 포함하며, 여기서 각각의 프리-코딩 유닛은 상기 복수의 채널 추정 유닛들의 상이한 것과 연관되며 송신될 데이터 심볼들의 세트 및 각각의 생성된 안테나-특정 채널 추정치를 수신하도록 구성된다. 각각의 프리-코딩 유닛은 상기 데이터 심볼들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 각각의 서비스 안테나를 통해 상기 복수의 단말기들에 송신될 코딩된 신호를 독립적으로 생성하도록 구성된다.
각각의 프리-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 상기 코딩된 신호를 생성한다. 또한, 각각의 프리-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치 및 상기 데이터 심볼들의 세트 사이에서의 내적을 산출함으로써 상기 코딩된 신호를 생성한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 서비스 안테나들은 적어도 두 개의 상이한 위치 영역들에 랜덤하게 분포된다. 대안적으로, 상기 복수의 서비스 안테나들은, (i) 단일 그룹 및 (ii) 각각의 그룹이 상이한 위치 영역에 대응하는, 복수의 그룹들, 중 하나로 배열된다.
일 실시예에서, 상기 복수의 서비스 안테나들의 수 및 상기 복수의 단말기들의 수 사이의 비는 임계 레벨 이상이다.
상기 시스템은 각각의 프리-코딩 유닛에 상기 데이터 심볼들의 세트를 독립적으로 송신하도록 구성된 데이터 제어기를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제 1 프리-코딩 유닛은 데이터 제어기로부터 상기 데이터 심볼들의 세트를 수신하여, 상기 데이터 심볼들의 세트를 제 2 프리-코딩 유닛에 송신할 수 있고, 상기 수신 및 송신 동작들은 상기 복수의 프리-코딩 유닛들의 마지막 프리-코딩 유닛까지 반복된다.
상기 시스템은 복수의 서비스 안테나들을 포함할 수 있으며, 여기에서 각 서비스 안테나는 복수의 단말기들을 동시에 서비스하고 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하도록 구성된다. 상기 시스템은 복수의 채널 추정 유닛들을 더 포함하며, 여기에서 각각의 채널 추정 유닛은 상기 복수의 서비스 안테나들의 상이한 것과 연관되며 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성하도록 구성된다. 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들 및 상기 복수의 서비스 안테나들의 각각의 것 사이에서의 채널 추정치이다. 또한, 상기 시스템은 복수의 디-코딩 유닛들을 포함하며, 여기에서 각각의 디-코딩 유닛은 상기 복수의 채널 추정 유닛들의 상이한 것과 연관되며 상기 복수의 단말기들로부터의 데이터-전달(data-bearing) 신호들의 세트 및 각각의 안테나-특정 채널 추정치를 수신하도록 구성된다. 각각의 디-코딩 유닛은 상기 데이터-전달 신호들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 상기 복수의 단말기들의 각각에 대한 디코딩된 신호를 독립적으로 생성하도록 구성된다.
각각의 디-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 상기 디코딩된 신호를 생성한다. 또한, 각각의 디-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 상기 공액-전치와 상기 데이터-전달 신호들의 세트를 곱함으로써 상기 디코딩된 신호를 생성한다.
상기 시스템은 상기 복수의 디-코딩 유닛들로부터 각각의 디코딩된 신호를 수신하고 각각의 디코딩된 신호를 합산하여 결과적인 합산 신호를 생성하도록 구성된 합산 유닛을 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 시스템은 제 1 디코딩된 신호를 제 2 디코딩 유닛에 송신하는 제 1 디-코딩 유닛을 포함할 수 있고, 상기 제 2 디-코딩 유닛은 상기 제 1 디코딩된 신호를 제 2 디코딩된 신호와 합산하며, 상기 송신 및 합산 동작들은 상기 복수의 디-코딩 유닛에서의 마지막 디-코딩 유닛까지 반복된다. 상기 마지막 디-코딩 유닛은 결과적인 합산된 신호를 생성한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 서비스 안테나들은 상이한 위치 영역들에 랜덤하게 분포된다. 대안적으로, 상기 복수의 서비스 안테나들은, (i) 단일 그룹 및 (ii) 각각의 그룹이 상이한 위치 영역에 대응하는, 복수의 그룹들 중 하나로 배열된다.
일 실시예에서, 상기 복수의 서비스 안테나들의 수 및 상기 복수의 단말기들의 수 사이의 비는 임계 레벨 이상이다.
상기 방법은 각각의 서비스 안테나에 의해, 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하는 단계, 각각의 채널 추정 유닛에 의해 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성하는 단계로서, 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들 및 상기 복수의 서비스 안테나들의 각각의 것 사이에서의 채널 추정치인, 상기 독립적으로 생성하는 단계, 각각의 프리-코딩 유닛에 의해 송신될 데이터 심볼들의 세트 및 각각의 생성된 안테나-특정 채널 추정치를 수신하는 단계, 및 각각의 프리-코딩 유닛에 의해, 상기 데이터 심볼들의 세트 및 상기 각각의 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 각각의 서비스 안테나를 통해 상기 복수의 단말기에 송신될 코딩된 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 독립적으로 생성하는 단계는 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 상기 코딩된 신호를 생성한다. 또한, 상기 독립적으로 생성하는 단계는 상기 안테나-특정 채널 추정치의 상기 공액-전치 및 상기 데이터 심볼들의 세트 사이에서의 내적(inner product)을 산출함으로써 상기 코딩된 신호를 생성한다.
상기 방법은 또한 각각의 서비스 안테나에 의해, 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하는 단계, 각각의 채널 추정 유닛에 의해, 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성하는 단계로서, 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들 및 상기 복수의 서비스 안테나들의 각각의 것 사이에서의 채널 추정치인, 상기 독립적으로 생성하는 단계, 각각의 디-코딩 유닛에 의해, 상기 복수의 단말기들로부터의 데이터-전달 신호들의 세트 및 각각의 안테나-특정 채널 추정치를 수신하는 단계, 및 각각의 디-코딩 유닛에 의해, 상기 데이터-전달 신호들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 디코딩된 신호를 독립적으로 생성하는 단계를 포함한다.
상기 독립적으로 생성하는 단계는 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 상기 디코딩된 신호를 생성한다. 또한, 상기 독립적으로 생성하는 단계는 상기 안테나-특정 채널 추정치의 상기 공액-전치와 상기 데이터-전달 신호들의 세트를 곱함으로써 상기 디코딩된 신호를 생성한다.
예시적인 실시예들이 이하에 여기에 주어진 상세한 설명 및 첨부한 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이며, 여기에서 유사한 요소들은 유사한 참조 부호들에 의해 표현되며, 이것은 단지 예시로서 주어지며 따라서 제한적이지 않다.
본 발명에 따른 MIMO 무선 시스템은 복수의 블록들을 포함하며, 여기에서 각각의 블록은 다른 블록들의 간섭 없이 상기 채널 조건을 독립적으로 추정하고, 신호를 프리-코딩 또는 디-코딩하며, 역방향/순방향 링크 통신 채널 상에서 상기 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 능력을 가진다.
도 1은 종래의 아키텍처를 가진 다중-사용자 다중-입력-다중-출력(MIMO) 무선 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 데이터 송신 및 수신을 위한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 복수의 채널 추정 유닛들을 포함한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템의 일부를 도시하는 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 순방향-링크 상에서의 송신을 위한 복수의 프리-코딩 유닛들을 포함한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템의 일부를 도시하는 도면.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 순방향-링크 상에서 데이터 송신을 위한 복수의 프리-코딩 유닛들을 포함한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템의 일부를 도시하는 도면.
도 6은 일 실시예에 따른 역방향-링크 상에서 데이터 수신을 위한 복수의 디-코딩 유닛들을 포함한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템의 일부를 도시하는 도면.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 역방향-링크 상에서 데이터 수신을 위한 복수의 디-코딩 유닛들을 포함한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템의 일부를 도시하는 도면.
다양한 예시적 실시예들은 이제 몇몇 예시적 실시예들이 도시되는 첨부한 도면들을 참조하여 보다 완전히 설명될 것이다. 유사한 부호들은 도면들의 설명 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 나타낸다.
용어들, 제 1, 제 2, 등은 다양한 요소들을 설명하기 위해 여기에 사용될 수 있지만, 이들 요소들은 이들 용어들에 의해 제한되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 이들 용어들은 단지 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용된다. 예를 들면, 제 1 요소는 제 2 요소로 칭하여질 수 있으며, 유사하게 예시적인 실시예들의 범위로부터 벗어나지 않고, 제 2 요소는 제 1 요소로 칭하여질 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 리스트된 아이템들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다.
여기에 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며 예시적인 실시예들의 제한이도록 의도되지 않는다. 여기에 사용된 바와 같이, 단일 형태들은 만일 문맥이 달리 명확하게 나타내지 않는다면, 복수의 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. 용어들 "포함하다", "포함하는", "포함시키다" 및/또는 "포함시키는"은 여기에 사용될 때, 서술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.
몇몇 대안적인 구현들에서, 언급된 기능들/동작들은 도면들에 언급된 순서 외로 발생할 수 있다는 것이 또한 주지되어야 한다. 예를 들면, 연속해서 도시된 두 개의 도면들은 수반된 기능/동작들에 의존하여, 사실상 동시에 실행될 수 있거나 또는 때때로 역순으로 실행될 수 있다.
만일 달리 정의되지 않는다면, 여기에 사용된 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함하는)은 예시적인 실시예들이 속하는 이 기술분야의 숙련자에 의해 공통으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 용어들, 예로서 흔히 사용된 사전들에서 정의된 것들은 관련 기술의 문맥에서의 그것들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하며 만일 여기에 명확하게 정의되지 않는다면 이상적이거나 또는 매우 공식적인 의미로 해석되지 않을 것임이 추가로 이해될 것이다.
다음 설명에서, 예시적인 실시예들은 실행될 때 특정 태스크들을 수행하거나 또는 특정 추상적인 데이터 유형들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 오브젝트들, 구성요소들, 데이터 구조들 등을 포함하는 프로그램 모듈들 또는 기능 프로세스들로서 구현될 수 있으며 기존의 네트워크 요소들에서 기존의 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있는 동작들(예로서, 흐름도들의 형태로)의 상징적 표현들 및 동작들을 참조하여 설명될 것이다. 이러한 기존의 하드웨어는 하나 이상의 중앙 프로세싱 유닛들(CPU들), 디지털 신호 프로세서들(DSP들), 주문형 집적-회로들, 필드 프로그램가능한 게이트 어레이들(FPGA들), 컴퓨터들 또는 일단 프로그램되면 특정 기계들이 되는 유사한 기계들을 포함할 수 있다.
그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두는 적절한 물리적 양과 연관되는 것이며 단지 이들 양들에 적용된 편리한 라벨들임을 명심해야 한다. 만일 달리 구체적으로 서술되지 않거나 또는 논의로부터 명백한 바와 같이, "생성하는", "합산하는", "구성하는" 등과 같은 용어들은 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적, 전자적 양들로서 표현된 데이터를 상기 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 내의 물리적 양들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 변환하고 조작하는 컴퓨터 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스 또는 다른 이러한 정보 저장, 송신, 또는 디스플레이 디바이스들의 동작 및 프로세스들을 나타낸다.
여기에 사용된 용어 "단말기"는 클라이언트, 이동 유닛, 이동국, 모바일 사용자, 사용자 장비(UE), 가입자, 사용자, 원격지국, 액세스 단말기, 수신기 등과 동의어로서 고려될 수 있으며 이후 종종 이들로서 참조될 수 있고, 무선 통신 네트워크에서 무선 리소스들의 원격 사용자를 설명할 수 있다. 상기 MIMO 시스템에서, 단말기는 하나 이상의 안테나들을 가질 수 있다.
유사하게, 여기에 사용된 용어 "기지국"은 노드 B, 기지국 트랜시버(BTS) 등과 동의어로서 고려될 수 있으며 이후 종종 이들로서 참조될 수 있고, 무선 통신 네트워크에서 모바일들에게 무선 리소스들을 제공하고 그와 통신하는 트랜시버를 설명할 수 있다. 여기에 논의된 바와 같이, 기지국들은 여기에 논의된 방법들을 수행하기 위한 능력들 외에 종래의, 잘 알려진 기지국들과 모두 기능적으로 연관될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 독립적으로 동작되는 단말기들의 수에 관하여 비교적 많은 수의 서비스 안테나들을 이용하는 데이터 송신 및 수신을 위한 다중-사용자 다중-입력 및 다중-출력(MIMO) 시스템을 제공한다.
본 개시의 발명자들은 독립적으로 동작되는 단말기들의 수에 관하여 많은 수의 서비스 안테나들을 사용하는 이득들을 인지하고 있다. 이러한 많은 수의 서비스 안테나들을 사용하는 아키텍처는 향상된 스루풋 및 스펙트럼 효율성을 제공한다. 예를 들면, 이러한 유형의 아키텍처는 동일한 시간-주파수 슬롯들(예로서, 공간 다중화에서)을 사용하여 많은 단말기들에 정보의 신호들을 한 번에 동시에 송신할 수 있다. 또한, 많은 상이한 신호들이 통신 채널을 통해 송신되기 때문에, 이들 신호들의 빔포밍은 보다 집중적일 수 있으며, 그 결과 방사된 전력의 양을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 발명자들은 서비스 안테나들의 수(M)가 서비스되는 단말기들의 수(K)와 비교하여 커질 때, 주파수의 기능들로서 상이한 단말기들에 대한 M개의-구성요소 전파 벡터들이 점근적으로 직교하게 된다는 것을 인지한다. 이것은 종래의 기술의 의사-역 프리-코더(종래의 시스템의 복잡도의 소스인)가 보다 단순한 프리-코더에 의해 대체되도록 허용하며, 이것은 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 추정된 채널 매트릭스의 스케일링된 공역-전치일 수 있다. 실시예들의 프리-코더는 보다 분산된 아키텍처를 허용하고, 여기에서 a) 각각의 서비스 안테나는 그 자신 및 K개의 단말기들 사이에서 통신 채널에 대한 그 자신의 채널 추정치를 보유하며 어떤 다른 서비스 안테나와도 이러한 정보를 공유하지 않으며, b) 각각의 안테나는 상기 다른 안테나들에 의해 수행된 프리-코딩에 상관없이 프리-코딩을 (전력 제어를 위한 진폭 스케일링을 제외하고) 수행한다. 단말기들의 수와 비교하여 크게 초과하는 서비스 안테나들을 통한 동작의 유사한 이득들은 데이터의 업-링크 송신을 위해 존재한다.
도 2는 일 실시예에 따른 데이터 송신 및 수신을 위한 다중-사용자 MIMO 무선 시스템(200)을 도시한다.
상기 MIMO 무선 시스템(200)은 데이터 제어기(260), 복수의 채널 추정 유닛들(230)(예로서, 제 1 채널 추정 유닛(230-1) 내지 마지막 채널 추정 유닛(230-M)), 복수의 프리-코딩/디-코딩 유닛들(240)(예로서, 제 1 프리-코딩/디-코딩 유닛(240-1) 내지 마지막 프리-코딩/디-코딩 유닛(240-M)), 복수의 서비스 안테나들(220)(예로서, 제 1 서비스 안테나(220-1) 내지 마지막 서비스 안테나(220-M)), 및 복수의 독립적으로 동작되는 단말기들(210)(예로서, 제 1 단말기(210-1) 내지 마지막 단말기(210-K))를 포함한다. 상기 "코딩 유닛"이 신호를 디코딩할 때, 상기 유닛(240)은 디-코딩 유닛으로서 불리우며, 상기 "코딩 유닛"이 신호를 프리-코딩할 때, 상기 유닛(240)은 프리-코딩 유닛이라 불리운다.
상기 MIMO 시스템(200)은 시간 분할 듀플렉싱(TDD) 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템을 포함할 수 있다. TDD 하에서, 상기 업링크(단말기로부터 기지국으로) 및 다운링크(기지국으로부터 단말기로)에서의 데이터 송신들은 분리된 시간 간격들을 차지하며, 동일한 주파수 대역을 이용한다. 시간-분할 듀플렉스 동작은, 파일럿 시퀀스들에 의해 점유된 시간이 그 후 서비스 안테나들의 수와 독립적이기 때문에, 상기 서비스 안테나들에 의한 다운링크 채널 정보의 획득을 위해 특히 효율적이다. 그러나, 실시예들이 다른 무선 통신 시스템들 및/또는 기법들뿐만 아니라 다른 MIMO 시스템들에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 여기에 논의된 방법들은 주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 또는 유사한 기법과 관련되어 구현될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 별개의 채널 추정 유닛(230) 및 별개의 프리-코딩/디-코딩 유닛(240)은 각각의 서비스 안테나(220)를 위해 독립적으로 제공된다. 다시 말해서, 각각의 채널 추정 유닛(230)은 상이한 서비스 안테나(220)와 연관되며, 각각의 프리-코딩/디-코딩 유닛(240)은 상이한 채널 추정 유닛(230)과 연관된다.
대안적으로, 각각의 채널 추정 유닛(230)은 상이한 서비스 안테나(220)에 간접적으로 또는 직접 연결될 수 있으며, 각각의 프리-코딩/디-코딩 유닛(240)은 상이한 채널 추정 유닛(230)에 간접적으로 또는 직접 연결될 수 있다. 이와 같이, 하나의 채널 추정 유닛, 하나의 프리-코딩/디-코딩 유닛, 및 하나의 서비스 안테나는 하나의 블록으로서 묶여질 수 있다. 이 실시예에서, 상기 MIMO 무선 시스템(200)은 복수의 블록들을 포함하며, 여기에서 각각의 블록은 다른 블록들의 간섭 없이 상기 채널 조건을 독립적으로 추정하고, 신호를 프리-코딩 또는 디-코딩하며, 역방향/순방향 링크 통신 채널 상에서 상기 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 능력을 가진다.
상기 MIMO 무선 시스템(200)은 이 기술분야의 숙련자에게 잘 알려진 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2는 시스템의 동작의 기저-대역 표현을 도시하며, OFDM 펄스들을 어셈블리하고 디어셈블리하기 위한 모듈들, 순환 전치들을 부가하거나 또는 제거하기 위한 모듈들, 상향-변환기들 및 하향-변환기들 및 전력 증폭기들 및 사전-증폭기들을 포함하는 특정 관례적인 특징들은 도시되지 않는다. 또한, 별개의 변조/복조 유닛이 각각의 프리-코딩/디-코딩 유닛을 위해 제공될 수 있다.
상기 복수의 서비스 안테나들(220)은 중앙에 위치된 기지국과 같은 단일 위치 영역에 제공될 수 있다. 대안적으로, 상기 복수의 서비스 안테나들(220)은 상이한 영역들에 위치된 두 개의 상이한 기지국들과 같은 적어도 두 개의 상이한 위치 영역들에 배열될 수 있다. 또한, 상기 복수의 안테나들(220)은 하나 이상의 위치 영역들에 랜덤하게 분포될 수 있다.
상기 복수의 서비스 안테나들(220)의 수 및 상기 복수의 단말기들(210)의 수 사이의 비는 임계 레벨 이상일 수 있다. 예를 들면, 서비스 안테나들(220)의 수는 400일 수 있으며 단말기들(210)의 수는 40일 수 있다. 이와 같이, 하나의 특별한 실시예에서, 서비스 안테나들 대 단말기들의 비는 10의 임계 레벨이다. 그러나, 실시예들은 서비스 안테나들(220)의 수 대 단말기들(210)의 수의 비가 비교적 크도록 임계 값에 대한 임의의 유형의 값을 포함한다.
상기 복수의 서비스 안테나들(220)은 다중-사용자 MIMO를 통해 상기 복수의 단말기들(210)을 동시에 서비스하도록 구성된다. 순방향-링크 데이터 송신은 에어 인터페이스를 통한 상기 K개의 단말기들(210)로의 K개의 별개의 데이터 스트림들의 동시(주파수에 걸쳐 및 시간에 걸쳐) 송신을 포함한다. 상기 에어 인터페이스는 이 기술분야의 숙련자에게 잘 알려져 있는 임의의 유형의 표준에 따라 두 개의 네트워크 요소들 사이에서의 임의의 유형의 무선-기반 통신 링크를 포함할 수 있다. 역방향-링크 데이터 송신은 상기 에어 인터페이스를 통한 상기 서비스 안테나들(220)로의 상기 K개의 단말기들(210)에 의한 별개의 데이터 스트림들의 동시(주파수에 걸쳐 및 시간에 걸쳐) 송신을 포함한다.
순방향 링크 상에서, 상기 데이터 제어기(260)는 상기 데이터 스트림들을 상기 복수의 프리-코딩/디-코딩 유닛들(240)에 송신하는 반면, 상기 역방향 링크 상에서, 상기 데이터 제어기(260)는 상기 복수의 프리-코딩/디-코딩 유닛들(240)로부터 데이터 스트림들을 수신한다. 상기 데이터 제어기(260)의 동작은 도 4 및 도 5를 참조하여 추가로 설명된다.
셀-내 간섭(즉, K개의 데이터 스트림들 중에서의 간섭)은 상기 순방향-링크 상에서 상기 프리-코딩/디-코딩 유닛들(240)에 의한 선형 프리-코딩을 통해, 및 상기 역방향-링크 상에서 상기 프리-코딩/디-코딩 유닛들(240)에 의한 선형 조합을 통해 허용가능한 레벨들로 감소된다.
상기 프리-코딩/디-코딩 유닛들(240)은 각각 상기 순방향 및 상기 역방향-링크 채널을 위한 채널 추정을 요구한다. 많은 수의 서비스 안테나들(220)에 대해, 이하에 추가로 설명될 바와 같이, 이러한 채널-상태 정보는 상기 순방향 및 역방향-링크 채널들이 상호적이도록 시간-분할 듀플렉스 동작을 이용하고, 상기 역방향-링크 상에서 파일럿 시퀀스들을 송신하기 위해 상기 K개의 단말기들(210)에 대한 시간 간격을 스케줄링함으로써 획득될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 상기 복수의 채널 추정 유닛들(230)을 포함한 상기 MIMO 무선 시스템(200)의 일부를 도시한다.
각각의 채널 추정 유닛(230)은 수신된 파일럿 시퀀스들에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성한다. 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들(210) 및 각각의 하나의 서비스 안테나(220)(예로서, 제 1 서비스 안테나(220-1)) 사이의 채널 추정치이다. 예를 들면, 각각의 채널 추정 유닛(230)은 에어 인터페이스를 통해 상기 복수의 단말기들(210)로부터 파일럿 시퀀스들을 독립적으로 수신하며 상기 수신된 파일럿 시퀀스들에 기초하여 상기 채널 조건을 독립적으로 추정한다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 단말기들(210)은 상기 역방향 링크 상에서 실질적으로 직교하는 파일럿 시퀀스들(
Figure 112012101780228-pct00013
)을 송신하며, 여기에서 각각의 파일럿 시퀀스는 컬럼 벡터이다. 상기 계수(hij)는 상기 복수의 단말기들(210)의 제 i 단말기 및 상기 복수의 서비스 안테나들(220)의 제 j 서비스 안테나 사이에서의 채널 계수를 나타낼 수 있으며, 여기에서 상기 제 i 단말기는 상기 복수의 단말기들(210) 중 임의의 하나이며 상기 제 j 서비스 안테나는 상기 복수의 서비스 안테나들(220) 중 임의의 하나이다. 즉, 상기 제 i 단말기에 의해 상기 제 j 안테나에 전송된 신호는 상기 채널 계수(hij)로 곱해진다. 유사하게, 상호성을 통해, 제 j 안테나에 의해 제 i 단말기로 전송된 신호가 또한 채널 계수(hij)로 곱해진다. 상기 제 j 안테나에 대한 채널 벡터는 상술된 바와 같이(예로서,
Figure 112012101780228-pct00014
), 수학식 1에 의해 표시될 수 있다. 이와 같이, 상기 복수의 서비스 안테나들(220)의 제 j 서비스 안테나는 식 3에 설명된 바와 같이 파일럿 시퀀스 벡터(yj)(예로서,
Figure 112012101780228-pct00015
)를 수신한다.
그러나, 실시예들에 따르면, 각각의 채널 추정 유닛(230)은 모든 다른 채널 추정 유닛들(230)과는 독립적으로, 그 자신의 안테나-특정 채널 추정을 계산한다. 일 실시예에서, 각각의 채널 추정 유닛(230)은 다음 수학식을 기초하여 안테나-특정 채널 추정을 계산한다:
Figure 112012101780228-pct00016
상기 첨자("T")는 전치 및 공액을 나타내며, c는 상수이다.
일 예에서, 상기 제 1 채널 추정 유닛(230-1)은 상기 복수의 단말기들(210)로부터 상기 파일럿 시퀀스(
Figure 112012101780228-pct00017
)를 수신한다. 상기 송신된 파일럿 시퀀스(
Figure 112012101780228-pct00018
)는 제 1 채널 추정 유닛(230-1)에 알려지기 때문에, 상기 제 1 채널 추정 유닛(230-1)은 상기 수학식 8에 기초하여 상기 안테나-특정 채널 추정을 계산할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 채널 추정 유닛(230-1)은 상기 안테나-특정 채널 추정치(
Figure 112012101780228-pct00019
)를 생성하며, 여기서 상기 안테나-특정 채널 추정치에서의 각각의 채널 계수는 각각의 단말기 및 상기 제 1 서비스 안테나(220) 사이에서 대응하는 채널 계수를 나타낸다. 동일한 동작은 상기 복수의 채널 추정 유닛들(230)의 각각에 대해 반복된다.
도 4는 일 실시예에 따른 순방향-링크 상에서의 송신을 위해 상기 복수의 프리-코딩 유닛들(240)을 포함한 상기 MIMO 무선 시스템(200)의 일부를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 도 3의 그것의 연관된 채널 추정 유닛(230)에 대응하는 각각의 안테나-특정 채널 추정치를 수신한다. 또한, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 상기 순방향-링크 상에서 상기 복수의 단말기들(210)에 송신될 데이터 심볼들의 세트(예로서, {q1,...,qK})를 수신한다. 상기 데이터 심볼들의 세트의 분포는 도 2의 데이터 제어기(260)에 의해 제어될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 상기 데이터 제어기(260)는 상기 프리-코딩 유닛들(240)의 각각으로 상기 데이터 심볼들의 세트를 독립적으로 송신한다. 상기 실시예들에 따르면, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 이하에 추가로 설명된 바와 같이, 송신될 상기 데이터 심볼들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 각각의 서비스 안테나(220)를 통해 상기 복수의 안테나들(210)에 송신될 프리-코딩된 신호를 독립적으로 생성한다.
일 실시예에서, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 코딩된 신호를 생성한다. 예를 들면, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치 및 상기 데이터 심볼들의 세트 사이에서의 내적을 산출함으로써 상기 코딩된 신호를 생성한다. 예를 들면, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 다음의 수학식에 기초하여 안테나-특정 프리-코딩 벡터를 생성한다:
Figure 112012101780228-pct00020
파라미터(p)는 정규화 인자이며, aj는 K개의 엔트리들을 가진 행 벡터이다. 상기 K개의 엔트리들은 상기 K개의 단말기들(210)에 대응한다.
다음으로, 각각의 프리-코딩 유닛(240)은 다음의 수학식에 기초하여 그 각각의 서비스 안테나(220)를 위한 그것의 코딩된 신호(예로서, sj)를 생성한다:
Figure 112012101780228-pct00021
일 실시예에 따르면, 하나의 프리-코딩 유닛(240) 및 그 연관된 채널 추정 유닛들(230)에서의 동작들은 다른 상기 프리-코딩 유닛들 및 연관된 채널 추정된 유닛들과의 임의의 조정 없이 수행된다.
그 후, 각각의 서비스 안테나(220)는 그것의 코딩된 신호를 상기 복수의 단말기들(210)에 송신한다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 상기 순방향-링크 상에서의 데이터 송신을 위한 상기 복수의 프리-코딩 유닛들(240)을 포함한 상기 MIMO 무선 시스템(200)의 일부를 도시한다. 도 5 및 도 4 사이의 차이는 상기 프리코딩 유닛들(240)이 송신될 데이터 심볼들의 세트를 수신하는 방식이다. 도 5에서, 상기 제 1 프리-코딩 유닛(240-1)은 통신 링크를 통해 상기 데이터 제어기(260)로부터 송신될 상기 데이터 심볼들의 세트(예로서, {q1,...qK})를 수신하며, 그 후 상기 데이터 심볼들의 세트를 상기 제 2 프리-코딩 유닛(240-1)에 송신하고, 상기 수신 및 송신 동작들은 마지막 프리-코딩 유닛(240-M)까지 반복된다. 다시 말해서, 송신될 상기 데이터 심볼들의 세트는 데이지-체인(daisy-chain) 방식으로 상기 프리-코딩 유닛들(240)에 분배된다. 그 후, 상기 프리-코딩 유닛들(240)은 도 4를 참조하여 이전에 설명된 바와 동일한 방식으로 동작한다.
백홀 통신 네트워크는 각각의 프리-코딩 유닛(240) 및/또는 각각의 서비스 안테나(220) 사이에서의 통신을 허용하기 위해 상기 MIMO 시스템(200)에 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 서비스 안테나들(220)이 분산된 방식으로 랜덤하게 분포될 수 있기 때문에, 상기 백홀 통신 네트워크는 각각의 서비스 안테나(220) 사이에 통신을 제공한다. 상기 백홀 네트워크는 유선, 광 섬유, 자유-공간 광학, 또는 무선을 포함한, 임의의 종류의 종래의 통신 링크들을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 역방향-링크 상에서의 데이터 수신을 위해 상기 복수의 디-코딩 유닛들(240)을 포함한 MIMO 무선 시스템(200)의 일부를 도시한다.
k개의 단말기들(210)의 각각은 역방향-링크 상에서 상기 서비스 안테나들(220)의 각각에 데이터 심볼을 송신한다. 이와 같이, 각각의 서비스 안테나(220)는 이러한 안테나에 대응하는 데이터-전달 신호를 수신한다. 예를 들면, 상기 제 1 안테나(220-1)는 상기 제 1 안테나(220-1)에 대응하는 상기 복수의 단말기들(210)로부터 상기 복수의 데이터 심볼들의 송신으로부터 비롯되는 상기 데이터-전달 신호(
Figure 112012101780228-pct00022
)를 수신한다. 다른 안테나들(220)이 동일한 방식으로 동작한다.
일 실시예에 따르면, 각각의 디-코딩 유닛(240)은 데이터-전달 신호 및 각각의 안테나-특정 채널 추정치를 수신한다. 상기 안테나-특정 채널 추정치는 연관된 채널 추정 유닛(230)으로부터 제공된다. 각각의 디-코딩 유닛(240)은 상기 데이터-전달 신호들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 상기 K개의 단말기들의 각각에 대한 디코딩된 신호를 독립적으로 생성하도록 구성된다. 상기 디-코딩 유닛들(240)은 상기 디-코딩 유닛들(240)이 통신 채널을 통해 송신된 상기 데이터 심볼들을 디코딩하는 것을 제외하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프리-코딩 유닛들(240)과 유사한 방식으로 동작한다. 예를 들면, 상기 프리-코딩 유닛들(240)과 유사하게, 각각의 디-코딩 유닛(240)은 상기 안테나-특정 추정치의 공액-전치에 기초하여 그것의 디코딩된 신호를 생성한다. 예를 들면, 각각의 디-코딩 유닛(240)은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치와 상기 데이터-전달 신호를 곱함으로써 상기 디코딩된 신호를 생성한다.
일 예에서, 상기 제 1 디-코딩 유닛(240-1)은 상기 제 1 서비스 안테나(240-1)와 연관된 단말기들(210)로부터의 데이터 심볼들에 대응하는 데이터-전달 신호(x1)를 수신한다. 또한, 상기 제 1 디-코딩 유닛(240-1)은 상기 단말기들(210) 및 상기 제 1 서비스 안테나(240-1)와 연관된 상기 안테나-특정 채널 추정치(예로서,
Figure 112012101780228-pct00023
)를 수신한다. 상기 제 1 서비스 안테나 채널 추정치의 계산은 도 3을 참조하여 이전에 설명된 바와 동일하다. 상기 제 1 디-코딩 유닛(240-1)은 x1을
Figure 112012101780228-pct00024
과 곱함으로써 그것의 디코딩된 데이터를 생성한다, 예로서,
Figure 112012101780228-pct00025
. 다른 디-코딩 유닛들이 동일한 방식으로 동작한다.
상기 MIMO 무선 시스템(200)은 또한 상기 복수의 디-코딩 유닛들(240)로부터 각각의 디코딩된 신호를 수신하고 결과적인 데이터 신호, 즉
Figure 112012101780228-pct00026
를 생성하기 위해 각각의 디코딩된 신호를 합산하도록 구성되는 합산 유닛(260)을 포함할 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 역방향-링크 상에서의 데이터 수신을 위해 상기 디-코딩 유닛들(240)을 포함한 상기 MIMO 무선 시스템(200)의 일부를 도시한다.
도 6에 도시된 합산 유닛(260)을 제공하는 대신에, 상기 MIMO 무선 시스템(200)은 데이지 체인 방식으로 상기 복수의 디-코딩 유닛들(240)로부터의 상기 디코딩된 신호들을 합산할 수 있다. 예를 들면, 제 1 디-코딩 유닛(240-1)은 제 1 디코딩된 신호(
Figure 112012101780228-pct00027
)를 제 2 디-코딩 유닛(240-2)에 송신하며, 상기 제 2 디-코딩 유닛(240-2)은 합산(
Figure 112012101780228-pct00028
)을 얻기 위해, 제 2 디코딩된 신호(
Figure 112012101780228-pct00029
)(즉, 상기 제 2 디-코딩 유닛(240-2)에 의해 생성되는 상기 제 2 디코딩된 신호)와 상기 제 1 디코딩된 신호를 합산하며, 송신 및 합산 동작은 마지막 디-코딩 유닛(240-M)까지 반복된다. 상기 마지막 디-코딩 유닛(240-M)은 결과적인 합산 신호(
Figure 112012101780228-pct00030
)를 생성한다.
120: 서비스 안테나 130: 중앙 채널 추정 유닛
140: 중앙 프리-코딩 유닛 200: 다중-사용자 MIMO 무선 시스템
210: 단말기 220: 서비스 안테나
230: 채널 추정 유닛 240: 프리-코딩/디-코딩 유닛
260: 데이터 제어기

Claims (10)

  1. 데이터 송신을 위한 다중-입력 및 다중-출력(MIMO) 시스템(200)에 있어서,
    복수의 서비스 안테나들(220)로서, 각각의 서비스 안테나는 복수의 단말기들(210)을 동시에 서비스하도록 구성되고, 각각의 서비스 안테나는 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하도록 구성되는, 상기 복수의 서비스 안테나들(220);
    복수의 채널 추정 유닛들(230)로서, 각각의 채널 추정 유닛은 상기 복수의 서비스 안테나들의 상이한 것과 연관되며 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성하도록 구성되고, 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들 및 상기 복수의 서비스 안테나들의 각각의 안테나 사이에서의 채널 추정치인, 상기 복수의 채널 추정 유닛들(230); 및
    복수의 프리-코딩 유닛들(240)로서, 각각의 프리-코딩 유닛은 상기 복수의 채널 추정 유닛들의 상이한 것과 연관되며 송신될 데이터 심볼들의 세트 및 각각의 생성된 안테나-특정 채널 추정치를 수신하도록 구성되며, 각각의 프리-코딩 유닛은 상기 데이터 심볼들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 각각의 서비스 안테나를 통해 상기 복수의 단말기들에 송신될 코딩된 신호를 독립적으로 생성하도록 구성되는, 상기 복수의 프리-코딩 유닛들(240)을 포함하는, 데이터 송신을 위한 MIMO 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 프리-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 상기 코딩된 신호를 생성하는, 데이터 송신을 위한 MIMO 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각각의 프리-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 상기 공액-전치 및 상기 데이터 심볼들의 세트 사이에서의 내적을 산출함으로써 상기 코딩된 신호를 생성하는, 데이터 송신을 위한 MIMO 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 서비스 안테나들의 수 및 상기 복수의 단말기들의 수 사이의 비는 임계 레벨 이상인, 데이터 송신을 위한 MIMO 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 심볼들의 세트를 각각의 프리-코딩 유닛에 독립적으로 송신하도록 구성된 데이터 제어기(260)를 더 포함하는, 데이터 송신을 위한 MIMO 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 프리-코딩 유닛(240-1)은 데이터 제어기(260)로부터 상기 데이터 심볼들의 세트를 수신하며 상기 데이터 심볼들의 세트를 제 2 프리-코딩 유닛(240-2)에 송신하고, 상기 수신 및 송신 동작들은 상기 복수의 프리-코딩 유닛들의 마지막 프리-코딩 유닛(240-M)까지 반복되는, 데이터 송신을 위한 MIMO 시스템.
  7. 데이터 수신을 위한 다중-입력 및 다중-출력(MIMO) 시스템(200)에 있어서,
    복수의 서비스 안테나들(220)로서, 각각의 서비스 안테나는 복수의 단말기들(210)을 동시에 서비스하도록 구성되며, 각각의 서비스 안테나는 상기 복수의 단말기들로부터 파일럿 시퀀스를 독립적으로 수신하도록 구성되는, 상기 복수의 서비스 안테나들(220);
    복수의 채널 추정 유닛들(230)로서, 각각의 채널 추정 유닛은 상기 복수의 서비스 안테나들의 상이한 것과 연관되며 상기 수신된 파일럿 시퀀스에 기초하여 안테나-특정 채널 추정치를 독립적으로 생성하도록 구성되고, 상기 안테나-특정 채널 추정치는 상기 복수의 단말기들 및 상기 복수의 서비스 안테나들의 각각의 안테나 사이에서의 채널 추정치인, 상기 복수의 채널 추정 유닛들(230); 및
    복수의 디-코딩 유닛들(240)로서, 각각의 디-코딩 유닛은 상기 복수의 채널 추정 유닛들의 상이한 것과 연관되며 상기 복수의 단말기들로부터의 데이터-전달 신호들의 세트 및 각각의 안테나-특정 채널 추정치를 수신하도록 구성되고, 각각의 디-코딩 유닛은 상기 데이터-전달 신호들의 세트 및 상기 안테나-특정 채널 추정치에 기초하여 상기 복수의 단말기들의 각각에 대한 디코딩된 신호를 독립적으로 생성하도록 구성되는, 상기 복수의 디-코딩 유닛들(240)을 포함하는, 데이터 수신을 위한 MIMO 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 디-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 공액-전치에 기초하여 상기 디코딩된 신호를 생성하는, 데이터 수신을 위한 MIMO 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각의 디-코딩 유닛은 상기 안테나-특정 채널 추정치의 상기 공액-전치와 상기 데이터-전달 신호들의 세트를 곱함으로써 상기 디코딩된 신호를 생성하는, 데이터 수신을 위한 MIMO 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 디-코딩 유닛들로부터 각각의 디코딩된 신호를 수신하고 결과적인 합산 신호를 생성하기 위해 각각의 디코딩된 신호를 합산하도록 구성된 합산 유닛(260)을 더 포함하는, 데이터 수신을 위한 MIMO 시스템.
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