JP5871808B2

JP5871808B2 - マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーション装置及び方法

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Publication number: JP5871808B2
Application number: JP2012536697A
Authority: JP
Inventors: シュアンフェン・ハン; チ−ウ・リム
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: US20110103271A1; WO2011053066A2; CN102598527B; WO2011053066A3; US8542635B2; KR20110047935A; CN102598527A; JP2013509793A; KR101676675B1

Description

本発明は、無線通信システムにおけるキャリブレーションに関し、特にマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーション装置及び方法に関する。

セルラー（ｃｅｌｌｕｌａｒ）ベースの無線通信システムで、セル間干渉を減少させるための努力は絶え間なく続いており、最近は基地局間協調によってより積極的に干渉を減少させる技法が研究されている。特に、単一セルで使用される様々なＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）技法を複数の基地局に拡張する協調（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ）ＭＩＭＯ技法が多く提案されている。前記協調ＭＩＭＯ技法を使用するために、基地局は各端末に対するチャネル情報が必要である。この時、必要なチャネル情報のフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）量はＭＩＭＯ技法の性能に比例するのが一般的である。したがって、前記協調ＭＩＭＯ技法の性能を最大化するために、フィードバック量が多いＣＳＩ（ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のフィードバックが要求される。

ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）システムの場合、サウンディング（ｓｏｕｎｄｉｎｇ）トレーニング信号を用いて大容量のデータフィードバックなしで基地局がチャネル情報を獲得できる。さらに、協調ＭＩＭＯ技法を適用する場合、複数の基地局は端末が１回伝送したサウンディングトレーニング信号を利用して同時にチャネル情報を獲得できるため、前記サウンディングトレーニング信号の使用によるオーバーヘッド（ｏｖｅｒｈｅａｄ）の減少効果が大きい。但し、前記複数の基地局がサウンディングを使用するために、前記複数の基地局それぞれと端末間送信及び受信ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）チェーン（ｃｈａｉｎ）を同期化するキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）が先行しているべきである。

前記キャリブレーションはアップリンクチャネルとダウンリンクチャネルの間の対称性（ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）を確保するために行われ、送信端及び受信端の送信ＲＦチェーン及び受信ＲＦチェーンで発生する信号の大きさ及び位相シフトを補償する。したがって、サウンディングを適用する場合、前記キャリブレーションの先行が不可欠であり、そのための様々な方案が提案されている。しかし、従来提案されているキャリブレーション技法は単一セル内の送信端及び受信端のための方案であって、前記協調ＭＩＭＯ技法のためのサウンディングを考慮していない。したがって、従来のキャリブレーション技法によってセル別にキャリブレーションが行われたとしても、協調ＭＩＭＯに参加する基地局のキャリブレーション複素定数が互いに異なるようになり、これによって、協調ＭＩＭＯの性能が低下する問題点がある。

したがって、マルチアンテナシステムでアップリンクサウンディングに基づく多重入出力（ｍｕｌｔｉｃｅｌｌＭＩＭＯ）伝送のためのキャリブレーション装置及び方法が必要である。

本発明の目的は、上記のような問題点又は短所を解決するためのものであって、少なくとも以下に説明される長所を提供するものである。

本発明の目的は、マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーション装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、マルチアンテナシステムでアップリンクサウンディングに基づくマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーション装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、マルチアンテナシステムでマルチセルによるキャリブレーションフィードバックオーバーヘッドを減少させるための方法及び装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の第１見地によれば、マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末の動作方法において、基地局と多重基地局協調処理（Ｍｕｌｔｉ−ＢＳＪｏｉｎｔＰｒｃｃｅｓｓｉｎｇ）をネゴシエーションする過程と、前記基地局からアップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションであることを指示する情報を含む制御メッセージを受信する過程と、前記多重基地局協調処理を含む制御メッセージを受信した時、推定された複数の基地局それぞれの副搬送波毎のダウンリンクチャネルの位相を、前記基地局から割り当てられた第１サウンディングシーケンスにマッピングさせて第２サウンディングシーケンスを生成する過程と、前記多重基地局協調処理に含まれた複数の基地局それぞれに対して、サウンディングシンボル区間の間に、前記副搬送波毎のダウンリンクチャネルの位相を含む第２サウンディングシーケンスを伝送する過程と、を含むことを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明の第２見地によれば、マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局の動作方法において、端末と多重基地局協調処理をネゴシエーションする過程と、前記端末にアップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションであることを指示する情報を含む制御メッセージを伝送する過程と、前記制御メッセージを伝送した後、該当サウンディング区間の間に、自らの副搬送波毎のダウンリンクチャネルの位相を含むサウンディングシーケンスを受信する過程と、前記受信されたサウンディングシーケンスからダウンリンクチャネルの位相とアップリンクチャネルの位相の不一致（ｍｉｓｓｍａｔｃｈ）を補償する過程と、を含むことを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明の第３見地によれば、マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末装置において、基地局と多重基地局協調処理をネゴシエーションする制御器と、前記基地局からアップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションであることを指示する情報を含む制御メッセージを受信する受信器と、前記制御メッセージを受信した時、推定された前記多重基地局協調処理に含まれた複数の基地局それぞれの副搬送波毎のダウンリンクチャネルの位相を、前記基地局から割り当てられた第１サウンディングシーケンスにマッピングさせて第２サウンディングシーケンスを生成するサウンディングマッピング器と、前記多重基地局協調処理に含まれた複数の基地局それぞれに対して、サウンディングシンボル区間の間に、前記副搬送波毎のダウンリンクチャネルの位相を含む第２サウンディングシーケンスを伝送する送信器と、を含むことを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明の第４見地によれば、マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局装置において、端末と多重基地局協調処理Ｍｕｌｔｉ−ＢＳＪｏｉｎｔＰｒｃｃｅｓｓｉｎｇをネゴシエーションする制御器と、前記端末にアップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションであることを示す情報を含む制御メッセージを伝送する送信部と、前記制御メッセージを伝送した後、該当サウンディング区間の間に、自らの副搬送波毎のダウンリンクチャネルの位相を含むサウンディングシーケンスを受信する受信部と、前記受信されたサウンディングシーケンスからダウンリンクチャネルの位相とアップリンクチャネルの位相の不一致を補償する位相シフト補償器と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の見地、利益、主な特徴は以下に添付された本発明の実施形態及び図面と共に説明される詳細な説明から当業者に明白に認識されるはずである。また以下で記述する図面で、参照符号は同一または類似の要素、特徴、構造を説明するために用いられる。

本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態によるダウンリンクチャネルの位相シフト値をサウンディングシーケンスにマッピングさせる方法を示すフローチャートである。

本発明の実施形態が図面を参考にして詳細に説明される。同一または類似の構成要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）は他の図面に図示されても同一または類似の参照符号で指定される。技術分野で周知の構造及び手順の具体的な説明は本発明の要旨を不明にすることを避けるために省略する場合もある。

以下、説明で使用される用語及び単語や請求項は辞典的意味に制限されず、発明の一貫性のある理解及び明瞭化ためにのみ用いられる。したがって、当業者にとって以下の本発明の実施形態の説明は例示を目的としたものと認識され、発明を制限するものではないことは自明であり、本発明は以下の特許請求の範囲と均等なものによって決まらなければならない。

以下、本発明はマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーション装置及び方法に対して説明する。

以下、本発明は周波数分割多重（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以下「ＯＦＤＭ」と称する）／直交周波数分割多重接続（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ、以下「ＯＦＤＭＡ」）と称する方式の無線通信システムを例に挙げて説明し、他の方式の無線通信システムにも同様に適用され得る。前記ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの場合、信号特性が周波数帯域に依存して帯域毎にキャリブレーションが行われるべきであることは自明であるが、以下は説明の便宜のため、本発明は一つの周波数帯域のみを考慮してキャリブレーション技術を説明する。

以下、説明される図１乃至図５によって、本出願で、本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は一例にすぎず、本発明は本明細書の範囲に限定されない。当業者にとって、本発明の原理はいかなる種類の無線通信システムにも適用されることができるということが自明である

図１は、本発明によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局の動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、基地局はステップ１００で予め決められた手順に沿ってダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルの比を利用して単一セルキャリブレーションを行う。すなわち、前記キャリブレーション動作は各アンテナに位相及び大きさを乗じてアンテナ間のアナログ利得の不一致を補償する。

その後、前記基地局はステップ１０２で該当端末にＦｅｅｄｂａｃｋ＿Ｐｏｌｌｉｎｇ＿ＩＥメッセージを介して多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送（ＭＩＭＯｊｏｉｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を指示する。前記多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送技術にはＣＬ−ＭＤ（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭａｃｒｏＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）、Ｃｏ−ＭＩＭＯ（ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＭＩＭＯ）技術などがある。

その後、前記基地局はステップ１０４でＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを介して複数の端末にアップリンクサウンディングを割り当てる。ここで、サウンディングシーケンスＳ_ｑ=(Ｓ_ｑ，１，Ｓ_ｑ，２，．．．，Ｓ_ｑ，Ｌ)が割り当てられると仮定する。Ｌは周波数領域で副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）インデックスを示す。すなわち、S_q,kはサウンディングシンボルのｋ番目の副搬送波を介して伝送されるサウンディングシーケンスを意味する。

その後、前記基地局はステップ１０６でＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを介してアップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションを指示する。そのために、従来のＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージに「ＤＬ／ＵＬｃｈａｎｎｅｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」フィールドを追加する。すなわち、ＤＬ／ＵＬｃｈａｎｎｅｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフィールドの値が１であればアップリンクに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションの遂行を指示し、ＤＬ／ＵＬｃｈａｎｎｅｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフィールドの値が０であればアップリンクに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションではないことを指示する。

その後、前記基地局はステップ１０８でＤＬ／ＵＬｃｈａｎｎｅｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフィールドの値を１に設定した時、該当端末からキャリブレーションのためのサウンディングシーケンスを受信する。前記キャリブレーションのためのサウンディングシーケンスはサウンディングシーケンスに協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト

がマッピングされたシーケンスである。Ｓ_ｑと協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト

間のマッピング情報は予め該当端末から提供されるか、または別途のネゴシエーションの過程を介して前記基地局に提供され得る。他の実施形態おいて、予め前記基地局と前記端末に既知のマッピング情報に基づく場合、別途の制御メッセージ又はネゴシエーションの過程を行う必要はない。

その後、前記基地局はステップ１１０でサウンディングチャネルの相関を利用して受信されたサウンディングシーケンスを推定する。ここで、前記受信されたサウンディングシーケンスは下記式１と同じである。

その後、前記基地局はステップ１１２で推定したサウンディングシーケンス

と元のサウンディングシーケンスＳ_ｑを比較して副搬送波毎の位相シフト

を獲得する。

その後、前記基地局はステップ１１４で前記ダウンリンクチャネルの位相と前記アップリンクチャネルの位相の間の不一致を補償し、前記獲得された位相シフトを用いてデータ伝送を行う。

図２は、本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末の動作を示すフローチャートである。

端末はステップ２００で多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送を指示する情報が含まれたＦｅｅｄｂａｃｋ＿Ｐｏｌｌｉｎｇ＿ＩＥメッセージを受信して、多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送を決定する。

その後、端末はステップ２０２でプリアンブル又はミッドアンブル信号を受信して、協調通信を行うＮ個の基地局のダウンリンクチャネルを推定する。

すなわち、多重基地局ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ−ＢＳＭＩＭＯ）に含まれた端末は多重協調基地局に該当する全てのダウンリンク基準チャネル

を推定する。ダウンリンク基準チャネル

はｋ番目の基地局のｉ番目の送信アンテナと端末のｊ番目の送信アンテナとの間の副搬送波毎のチャネルである（ｋ=１，．．．Ｎ、協調通信を行う基地局インデックス、Ｎは協調通信を行う基地局の個数である）。

ここで、前記ダウンリンクチャネルは

で表され、前記端末は

の副搬送波毎の位相（ｐｈａｓｅ）

を推定する。ここで、ｋ=１，．．．，Ｎとαは振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）である。

その後、前記端末はステップ２０４でアップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーション指示情報が含まれたＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを用いて、アップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションを行うかを決定する。

その後、前記端末はステップ２０６でＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを介して割り当てられたサウンディングシーケンス（第１サウンディングシーケンスと称する）と協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネルの位相シフト値をマッピングする。

前記ダウンリンクチャネルの位相シフト値とマッピングされたサウンディングシーケンス（第２サウンディングシーケンスと称する）は下記式３と同じである。

ここで、Ｓ_ｑ=Ｓ_ｑ，１，Ｓ_ｑ，２，．．．，Ｓ_ｑ，Ｌは元のサウンディングシーケンスで、Ｌはサウンディングシーケンスの長さ、ｋは基地局インデックス、Ｎは協調通信を行う基地局の個数である。前記協調通信を行う基地局の個数Ｎはサウンディングシンボルの副搬送波の個数Ｌより常に小さいと仮定する。すなわち、一つのサウンディングフレーム内で一つのサウンディングシーケンスに

がランダムにマッピングされる。例えば、第１基地局の１番目の副搬送波に対する

はＳ_ｑ，１にマッピングされ、第２基地局のｋ番目の副搬送波に対する

はＳ_ｑ，ｋにマッピングされ、第Ｎ基地局のｉ番目の副搬送波に対する

はＳ_ｑ，ｉにマッピングされる。次のサウンディングフレーム内で第１基地局のｉ番目の副搬送波に対する

はＳ_ｑ，ｉにマッピングされ、第２基地局の１番目の副搬送波に対する

はＳ_ｑ，1にマッピングされ、第Ｎ基地局のｋ番目の副搬送波に対する

はＳ_ｑ，ｋにマッピングされる。したがって、協調通信を行う基地局の個数だけサウンディングフレームが伝送されると、前記端末は協調通信を行う基地局それぞれに対して副搬送波毎に

を伝送することができる。

実施形態によれば、前記第１サウンディングシーケンスＳ_ｑ=Ｓ_ｑ，１，Ｓ_ｑ，２，．．．，Ｓ_ｑ，Ｌと協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト値

はランダムにマッピングされることができる。ここで、サービング基地局はダウンリンク制御メッセージを介して端末に前記マッピングを通報すべきである。また、前記サービング基地局は協調通信を行う他の基地局に前記マッピング情報を通報すべきである。

他の実施形態によれば、前記第１サウンディングシーケンスＳ_ｑ=Ｓ_ｑ，１，Ｓ_ｑ，２，．．．，Ｓ_ｑ，Ｌと協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト値

は下記式４によってマッピングされることができる。同様に、マッピング情報は他の基地局と該当端末に通報されるべきである。さらに他の実施形態によれば、予め定義されたマッピング規則を端末と基地局が既知の場合は前記端末が協調通信を行う基地局に通報する必要はない。

すなわち、Ｉｎｔｅｇｅｒ(Ｌ／Ｎ)の倍数によってマッピングが決定される。Ｎは協調通信を行う基地局の個数で、Ｌはサウンディングシーケンスの長さである。

その後、前記端末はステップ２０８で協調通信を行うそれぞれの基地局のダウンリンクチャネルの位相シフト値がマッピングされたサウンディングシーケンスを伝送する。

図３は、本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出伝送のためのキャリブレーションを行う基地局の構成を示すブロック図である。

前記図３に示すように、前記基地局は送信ＲＦ処理器３００、ＯＦＤＭ変調器３０２、副搬送波マッピング器３０４、制御器３０６、位相シフト補償器３０８、副搬送波デマッピング器３１０、ＯＦＤＭ復調器３１２、受信ＲＦ処理器３１４及びチャネル推定器３１６を含んで構成される。

前記副搬送波マッピング器３０４は前記制御器３０６から提供されるデータシンボル及び前記制御シンボルを各アンテナ別周波数資源にマッピングする。前記ＯＦＤＭ変調器３０２はＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｓｎｆｏｒｍ）演算によって前記副搬送波マッピング器３０４から提供される周波数資源にマッピングされたシンボルを時間領域信号に変換し、ＣＰ（ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘ）を挿入することでＯＦＤＭシンボルを構成する。前記送信ＲＦ処理器３００は前記ＯＦＤＭ変調器３０２から提供されるＯＦＤＭシンボルに対するアナログ変換、ＲＦ帯域の信号へのアップコンバート及び増幅を行った後、複数のアンテナを介して送信する。特に、前記送信ＲＦ処理器３００は前記位相シフト補償器３０８から提供されるキャリブレーションパラメータを用いて送信信号に対するキャリブレーションを行う。すなわち、前記送信ＲＦ処理器３００は前記送信信号列に前記キャリブレーションパラメータを乗じた後、送信する。

前記受信ＲＦ処理器３１４は複数のアンテナを介して受信されるＲＦ信号に対する増幅、基底帯域信号へのダウンコンバート及びデジタル変換を行って、デジタル信号を前記ＯＦＤＭ復調器３１２へ提供する。前記ＯＦＤＭ復調器３１２は前記複数の受信ＲＦ処理器３１４から提供される信号をＯＦＤＭシンボル単位に分割し、ＣＰの除去及びＦＦＴ（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）演算によって周波数資源にマッピングされたシンボルを復元する。前記副搬送波デマッピング器３１０は前記ＯＦＤＭ復調器３１２から提供される周波数資源にマッピングされたシンボルを抽出し、処理単位に出力する。例えば、前記副搬送波デマッピング器３１０はデータシンボル及び制御シンボル前記制御器３０６へ提供し、サウンディングシンボルを前記チャネル推定器３１６へ提供する。前記チャネル推定器３１６はサウンディングシンボルを用いてアップリンクチャネルを推定する。

前記制御器３０６はトラフィック及び制御情報を符号化及び変調することで複素シンボルに変換し、前記複素シンボルを前記副搬送波マッピング器３０４へ提供する。また、前記制御器３０６は端末のダウンリンクチャネルを推定するためのパイロットシンボル（又はプリアンブル）を生成し、前記パイロットシンボルを前記副搬送波マッピング器３０４へ提供する。前記制御器３０６は前記副搬送波デマッピング器３１０から提供されるデータシンボルを復調及び符号化することで、トラフィック及び制御情報を復元する。前記チャネル推定器３１６は前記副搬送波デマッピング器３１０から提供されるサウンディングシンボルを用いてアップリンクチャネル行列を推定し、推定されたアップリンクチャネル係数計数又は行列を前記制御器３０６へ提供する。

前記制御器３０６は多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送を行う。例えば、Ｆｅｅｄｂａｃｋ＿Ｐｏｌｌｉｎｇ＿ＩＥメッセージを介して多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送を端末に指示する。そして、アップリンクチャネル及びダウンリンクチャネル間の対称性を確保するためのキャリブレーション動作を行う。特に、前記制御器３０６は協調ＭＩＭＯ技法のためのマルチセルキャリブレーション動作を制御する。

ここで、前記マルチセルキャリブレーション動作の具体的な過程を見てみると、前記制御器３０６はＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを介して複数の端末に割り当てるアップリンクサウンディングを割り当て、アップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションを指示する。

その後、該当端末からキャリブレーションのための第２サウンディングシーケンスを受信する時、前記第２サウンディングシーケンスを検出する。

前記位相シフト補償器３０８は前記制御器３０６によって検出された第２サウンディングシーケンス

と元の第１サウンディングシーケンスＳ_ｑを比較して位相シフト

を獲得する。前記送信ＲＦ処理器３００でＲＦ信号を送信する時、前記位相シフト補償器３０８は位相シフト

を獲得するために前記受信信号を処理し、前記ダウンリンクチャネルの位相と前記アップリンク位相との間の不一致を補償する。

前記キャリブレーションのための第２サウンディングシーケンスは第１サウンディングシーケンスに協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト

間のマッピング情報は予め該当端末から受信するか、または別途のネゴシエーションの過程を介して前記基地局に提供され得る。さらに他の実施形態において、予め前記基地局と前記端末に既知のマッピング情報に基づく場合は、別途の制御メッセージ又はネゴシエーションの過程を行う必要はない。

図４は、本発明の実施形態によるマルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末の構成を示すブロック図である。

前記図４に示すように、前記端末は複数の受信ＲＦ処理器４１２、ＯＦＤＭ復調器４１０、副搬送波デマッピング器４０８、副搬送波マッピング器４０４、ＯＦＤＭ変調器４０２、送信ＲＦ処理器４００、制御器４０６及びサウンディングマッピング器４１４を含んで構成される。

前記受信ＲＦ処理器４１２は複数のアンテナを介して受信されるＲＦ信号に対する増幅、基底帯域信号へのダウンコンバート及びデジタル変換を行って、デジタル信号を前記ＯＦＤＭ復調器４１０へ提供する。前記ＯＦＤＭ復調器４１０は前記受信ＲＦ処理器４１２から提供される信号をＯＦＤＭシンボル単位に分割し、ＣＰの除去及びＦＦＴ演算によって周波数資源にマッピングされたシンボルを復元する。前記副搬送波デマッピング器４０８は前記ＯＦＤＭ復調器４１０から提供される周波数資源にマッピングされたシンボルを抽出し、処理単位に出力する。例えば、前記副搬送波デマッピング器４０８はデータシンボルを前記制御器４０６へ提供し、パイロットシンボルを前記サウンディングマッピング器４１４へ提供する。

前記副搬送波マッピング器４０４は前記制御器４０６から提供されるデータシンボル及びパイロットシンボルを各アンテナ別周波数資源にマッピングする。前記複数のＯＦＤＭ変調器４０２はＩＦＦＴ演算によって前記副搬送波マッピング器４０８から提供される周波数資源にマッピングされたシンボルを時間領域信号に変換し、ＣＰを挿入することでＯＦＤＭシンボルを構成する。前記送信ＲＦ処理器４００はＯＦＤＭ変調器４０２から提供されるＯＦＤＭシンボルに対するアナログ変換、ＲＦ帯域の信号へのアップコンバート及び増幅を行った後、複数のアンテナを介して送信する。

前記制御器４０６は前記副搬送波デマッピング器４０８から提供されるデータシンボルを復調及び符号化することで、トラフィック及び制御情報を復元する。前記制御器４０６は前記副搬送波デマッピング器４０８から提供されるパイロットシンボルを用いて基地局とのアップリンクチャネル行列を推定する。

前記制御器４０６はトラフィック及び制御情報を符号化及び変調することで複素シンボルに変換し、前記複素シンボルを前記複数の副搬送波マッピング器４０４へ提供する。

前記制御器４０６はアップリンクチャネルとダウンリンクチャネルとの間の対称性を確保するためのキャリブレーション動作を行う。特に、前記制御器４０６は協調ＭＩＭＯ技法のためのマルチセルキャリブレーション動作を制御する。ここで、前記マルチセルキャリブレーション動作の具体的な過程を見てみると、前記制御器４０６は多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送の指示情報が含まれたＦｅｅｄｂａｃｋ＿Ｐｏｌｌｉｎｇ＿ＩＥメッセージを受信し、多重基地局ＭＩＭＯ協調伝送を決定する。そして、アップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションの指示情報が含まれたＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを用いて、アップリンクサウンディングに基づくダウンリンクチャネルキャリブレーションを行うかを決定する。

その後、前記制御器４０６は協調通信を行うＮ個の基地局のダウンリンクチャネルを推定し、その結果をサウンディングマッピング器４１４へ提供する。

前記サウンディングマッピング器４１４はＵＬｓｏｕｎｄｉｎｇｃｏｍｍａｎｄＡ−ＭＡＰＩＥメッセージを介して割り当てられた第１サウンディングシーケンスと協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト値をマッピングする。

前記第１サウンディングシーケンスＳ_ｑ=Ｓ_ｑ，１，Ｓ_ｑ，２，．．．，Ｓ_ｑ，Ｌと協調通信を行う複数の基地局のダウンリンクチャネル位相シフト値

は前記式４によってマッピングされることができる。同様に、マッピング情報は他の基地局と該当端末に通報されるべきである。さらに他の実施形態によれば、予め決められたマッピング規則を端末と基地局が既知の場合は、前記端末が協調通信を行う基地局に通報する必要はない。

さらに他の実施形態によれば、前記サウンディングマッピング器４１４は、前記端末はダウンリンクチャネルに対する位相値をサウンディングシーケンスにマッピングさせるため、協調通信基地局毎の該当サウンディングフレームでそれぞれの副搬送波

をサウンディングシーケンスにマッピングする。

図５は、本発明の他の実施形態による前記ダウンリンクチャネルの位相シフト値をサウンディングシーケンスにマッピングさせる方法を示すフローチャートである。

前記図５に示すように、端末が協調通信を行う基地局に対してダウンリンクチャネルを推定した後、ダウンリンクチャネルに対する位相値をサウンディングシーケンスにマッピングさせる。

端末はステップ５００でＮ＝１と設定する。ここで、Ｎは協調通信を行う基地局の個数である。

その後、前記端末はステップ５０２でＮ番目の基地局に対してＮ番目のサウンディングフレームで副搬送波毎に推定された位相シフト値を副搬送波毎のサウンディングシーケンスにそれぞれマッピングさせる。例えば、Ｎ番目の基地局の１番目の副搬送波に対する

は１番目の副搬送波を介して伝送されるサウンディングシーケンスＳ_ｑ，１にマッピングされ、Ｎ番目の基地局のｋ番目の副搬送波に対する

はｋ番目の副搬送波を介して伝送されるサウンディングシーケンスＳ_ｑ，ｋにマッピングされ、Ｎ番目の基地局のＬ番目の副搬送波に対する

はｋ番目の副搬送波を介して伝送されるサウンディングシーケンスＳ_ｑ，Ｌにマッピングされる。

その後、前記端末はステップ５０４でＮ、Ｍ値を１ずつ増加させ、前記ステップ５０２を繰り返して行う。

すなわち、前記端末はダウンリンクチャネルに対する位相値をサウンディングシーケンスにマッピングさせるために、協調通信基地局毎の該当サウンディングフレームでそれぞれの副搬送波

をサウンディングシーケンスにマッピングさせる。したがって、サウンディングシーケンスを介して協調通信を行う基地局に対してそれぞれの位相シフト値を伝達するために、Ｎ個のサウンディングフレームが必要である。Ｎ個のサウンディングフレーム区間をキャリブレーションに基づくサウンディング区間と称する。したがって、基地局は制御メッセージを介して前記キャリブレーションに基づくサウンディング区間を、制御メッセージを介して端末に指示するか、又は前記キャリブレーションに基づくサウンディング区間を予め定義することができる。

上述のように、マルチアンテナシステムで端末が協調通信を行う複数の基地局のダウンリンク位相シフト値を割り当てられたサウンディングシーケンスにマッピングして伝送することで、位相比較のためのフィードバックオーバーヘッドを減少させることができる利点がある。また、独立してキャリブレーションが行われた基地局協調伝送の間に、端末で信号対干渉雑音比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−Ｎｏｉｓｅ−Ｒａｔｉｏ：ＳＩＮＲ）を最大化することができる。

一方、本発明を実施するための形態では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能である。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみでなくこの特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

３００送信ＦＲ処理器
３０２ＯＦＤＭ変調器
３０４副搬送波マッピング器
３０６制御器
３０８位相シフト補償器
３１０副搬送波デマッピング器
３１２ＯＦＤＭ復調器
３１４受信ＲＦ処理機
３１６チャネル推定器
４００送信ＦＲ処理器
４０２ＯＦＤＭ変調器
４０４副搬送波マッピング器
４０６制御器
４０８副搬送波デマッピング器
４１０ＯＦＤＭ復調器
３１２受信ＲＦ処理機
３１４サウンディングマッピング器

Claims

マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末の動作方法において、
多重基地局協調処理（Ｍｕｌｔｉ−ＢＳＪｏｉｎｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の間に多重基地局キャリブレーション（ｍｕｌｔｉＢＳｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を支援するための制御メッセージを受信する過程と、
前記制御メッセージを用いて、アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを伝送する過程と、を含み、
前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスは前記サウンディングシーケンスに前記多重基地局協調処理を行う複数の基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）シフトがマッピングされたシーケンスであることを特徴とする方法。
前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを伝送する過程は、
サウンディングシーケンスを含む複数のサウンディングサブフレームと前記多重基地局協調処理を行う基地局をマッピングする過程と、
前記それぞれのサウンディングサブフレームに対応するサブサウンディングシーケンスに該当基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）を適用してサブキャリブレーションサウンディングシーケンスを生成する過程と、
前記それぞれのサブキャリブレーションサウンディングシーケンスを該当サウンディングサブフレームを介して伝送する過程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記サウンディングサブフレームの個数と前記多重基地局協調処理を行う基地局の個数とは一対一にマッピングされる請求項２に記載の方法。
前記多重基地局協調処理を行う基地局のダウンリンクチャネルをそれぞれ推定する過程をさらに含む請求項１に記載の方法。
前記基地局のダウンリンクチャネルは該当基地局が伝送するプリアンブル又はミッドアンブルに基づいて推定される請求項３に記載の方法。
前記マルチセル多重入出力伝送はＣＬ−ＭＤ（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭａｒｃｏＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）及びＣｏ−ＭＩＭＯ（ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＭＩＭＯ）のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記マルチアンテナシステムはＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局の動作方法において、
多重基地局協調処理（Ｍｕｌｔｉ−ＢＳＪｏｉｎｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の間に、多重基地局キャリブレーション（ｍｕｌｔｉＢＳｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を支援するための制御メッセージを、少なくとも一つ以上の端末に伝送する過程と、
前記少なくとも一つ以上の端末から、アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを受信する過程と、
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスの位相を用いて、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルの位相の不一致（ｍｉｓｍａｔｃｈ）を補償する過程と、を含み、前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスは前記サウンディングシーケンスに前記多重基地局協調処理を行う複数の基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）シフトがマッピングされたシーケンスであることを特徴とする方法。
前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスは、
端末において、サウンディングシーケンスを含む複数のサウンディングサブフレームと前記多重基地局協調処理を行う基地局がマッピングされ、
前記それぞれのサウンディングサブフレームに対応するサブサウンディングシーケンスに該当基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）が適用されて生成され、
複数のサウンディングサブフレームを介して伝送される請求項８に記載の方法。
前記サウンディングサブフレームの個数と前記多重基地局協調処理を行う基地局の個数とは一対一にマッピングされる請求項９に記載の方法。
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスの位相を用いて、前記アップリンクチャネルと前記ダウンリンクチャネルの位相の不一致（ｍｉｓｍａｔｃｈ）を補償する過程は、
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを用いて、前記アップリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）を推定する過程と、
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスに含まれた前記多重基地局協調処理を行う基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）を推定する過程と、
前記アップリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）と前記ダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）の間の差を決定する過程と、を含む請求項８に記載の方法。
前記マルチセル多重入出力伝送はＣＬ−ＭＤ（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭａｒｃｏＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）及びＣｏ−ＭＩＭＯ（ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＭＩＭＯ）のいずれか１つであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記マルチアンテナシステムはＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に基づくことを特徴とする請求項８に記載の方法。
マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う端末装置において、
多重基地局協調処理（Ｍｕｌｔｉ−ＢＳＪｏｉｎｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の間に多重基地局キャリブレーション（ｍｕｌｔｉＢＳｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を支援するための制御メッセージを受信する受信器と、
前記制御メッセージを用いて、アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを伝送する送信器と、を含み、
前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスは前記サウンディングシーケンスに前記多重基地局協調処理を行う複数の基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）シフトがマッピングされたシーケンスであることを特徴とする装置。
サウンディングシーケンスを含む複数のサウンディングサブフレームと前記多重基地局協調処理を行う基地局をマッピングし、
前記それぞれのサウンディングサブフレームに対応するサブサウンディングシーケンスに該当基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）を適用してサブキャリブレーションサウンディングシーケンスを生成し、
前記それぞれのサブキャリブレーションサウンディングシーケンスを該当サウンディングサブフレームを介して伝送する制御器をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
前記サウンディングサブフレームの個数と前記多重基地局協調処理を行う基地局の個数とは一対一にマッピングされる請求項１５に記載の装置。
前記装置は、
前記多重基地局協調処理を行う基地局のダウンリンクチャネルをそれぞれさらに推定する請求項１４に記載の装置。
前記基地局のダウンリンクチャネルは該当基地局が伝送するプリアンブル又はミッドアンブルに基づいて推定される請求項１７に記載の装置。
前記マルチセル多重入出力伝送はＣＬ−ＭＤ（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭａｒｃｏＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）及びＣｏ−ＭＩＭＯ（ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＭＩＭＯ）のいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
前記マルチアンテナシステムはＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に基づくことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
マルチアンテナシステムでマルチセル多重入出力伝送のためのキャリブレーションを行う基地局装置において、
多重基地局協調処理（Ｍｕｌｔｉ−ＢＳＪｏｉｎｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の間に、多重基地局キャリブレーション（ｍｕｌｔｉＢＳｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を支援するための制御メッセージを少なくとも一つ以上の端末に伝送する送信器と、
前記少なくとも一つ以上の端末から、アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを受信する受信部と、
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスの位相を用いて、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルの位相の不一致（ｍｉｓｍａｔｃｈ）を補償する位相シフト補償器と、を含み、
前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスは前記サウンディングシーケンスに前記多重基地局協調処理を行う複数の基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）シフトがマッピングされたシーケンスであることを特徴とする装置。
前記アップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスは、
端末で、サウンディングシーケンスを含む複数のサウンディングサブフレームと前記多重基地局協調処理を行う基地局がマッピングされ、
前記それぞれのサウンディングサブフレームに対応するサブサウンディングシーケンスに該当基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）が適用されて生成され、
複数のサウンディングサブフレームを介して伝送される請求項２１に記載の装置。
前記サウンディングサブフレームの個数と前記多重基地局協調処理を行う基地局の個数と一対一にマッピングされる請求項２２に記載の装置。
前記位相シフト補償器は、
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスを用いて、アップリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）を推定し、
前記受信されたアップリンクキャリブレーションサウンディングシーケンスに含まれた前記多重基地局協調処理を行う基地局のダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）を推定し、
前記アップリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）と前記ダウンリンクチャネルの位相（ｐｈａｓｅ）の間の差を決定する請求項２１に記載の装置。
前記マルチセル多重入出力伝送はＣＬ−ＭＤ（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭａｒｃｏＤｉｖｅｒｓｉｔｙ）及びＣｏ−ＭＩＭＯ（ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＭＩＭＯ）のいずれか１つであることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記マルチアンテナシステムはＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に基づくことを特徴とする請求項２１に記載の装置。