KR100959207B1 - 서브캐리어 전송 방법, 기지국 및 이동국 - Google Patents

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Abstract

대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 이동국에 할당하여 OFDM 데이터 통신하는 OFDM 통신 시스템에서, 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고, 이들 정보에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정한다.
대역, 밴드, 가드 밴드, 가드 인터벌, 데이터 전송, 사용 상태, 전송 특성

Description

서브캐리어 전송 방법, 기지국 및 이동국{SUBCARRIER TRANSMISSION METHOD, BASE STATION AND MOBILE STATION}
본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템 및 OFDM 통신 방법에 관한 것으로, 특히, 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 이동국에 할당하여 OFDM 데이터 통신하는 OFDM 통신 시스템의 기지국, 이동국 및 OFDM 통신 방법에 관한 것이다.
·OFDMA 액세스 방식
OFDM 통신 방식을 이용하는 셀룰러 이동 통신에서, 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각각의 대역을 복수의 유저에 할당함으로써, 유저를 다중하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)라고 불리고 있는 액세스 방식이 알려져 있다. 도 18은, OFDMA 액세스 방식의 주파수 대역에서의 유저 분할의 양태를 도시한 도면이다. 도 18의 (A)에서는, 31개의 서브캐리어로 이루어지는 대역을, 10 서브캐리어, 11 서브캐리어, 10 서브캐리어의 3개의 밴드로 분할한 예를 나타내고 있고, 각각의 밴드는 다른 유저에 할당된다.
·OFDMA를 하향 링크에 적용한 경우
OFDMA를 하향 링크(기지국으로부터 이동국에의 통신)에 적용한 경우의 기지국 송신기의 구성을 도 19에, 이동국 수신기의 구성을 도 20에 도시한다. 하향 링크에서, 밴드마다 할당된 3유저의 송신 데이터는, 도 18의 1∼31의 각 서브캐리어에 배분되고, IFFT부(1)에 입력된다. IFFT부(1)는 서브캐리어 신호에 IFFT 처리를 실시하여 시간 영역 신호로 변환하고, 가드 인터벌 삽입부(2)는 그 시간 영역 신호에 가드 인터벌(GI: Guard Interval)을 삽입한다. 여기에서, 가드 인터벌 GI는, 도 21에 도시한 바와 같이, OFDM 심볼의 마지막 부분을 카피하여 만들어진다. GI 삽입 후의 베이스밴드 신호는, 송신 회로(Tx)(3)의 DA 변환기(3a)에서 아날로그 신호로 변환된 후, 주파수 변환부(3b)에서 중심 주파수 f1의 RF 신호로 주파수 변환되고, 밴드패스 필터(3c)에서, 대역 제한된 후, 증폭되어서 송신 안테나(4)로부터 송출된다. 도 18의 (B)는 주파수 변환 후의 RF 신호에서의 각 밴드의 대역폭 및, 중심 주파수를 나타내는 것으로, 대역폭 B1(㎒)의 밴드가, 대역폭 B2(㎒)의 3개의 밴드로 분할되고, 또한, 각각의 밴드의 중심 주파수가 f0, 1, 2인 것으로 하고 있다.
또한, 기지국은 도 22에 도시하는 프레임 포맷을 이용하여, 이동국에서 채널 추정에 필요한 이미 알고 있는 파일럿 신호를 일정 간격으로 삽입하여 송신한다. 프레임은 n개의 OFDM 심볼로 구성되고, 1프레임마다 파일럿 심볼, 제어 데이터 심볼이 삽입되어 있다.
송신 안테나(4)로부터 출력된 신호는, 페이딩 전반로를 거쳐서, 이동국의 수신 안테나(5)(도 20)에 의해 수신되고, 수신 회로(Rx)(6)는 안테나에 의해 수신된 RF 신호(도 18의 (B))를 베이스밴드 신호로 변환한다. 즉, 통과 대역 B1의 밴드패스 필터(6a)는 안테나(5)에 의해 수신된 RF 신호의 대역을 제한하여 저잡음 증폭기(Low Loise Amp)(6b)에 입력하고, 저잡음 증폭기(6b)는 소정의 전력으로 증폭한다. 믹서(6c)는 저잡음 증폭기(6b)의 출력 신호에, 복조 대상의 밴드의 중심 주파수를 갖는 로컬 신호를 승산하여 전력 증폭 후의 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환한다. 예를 들면, 이동국이 밴드2를 복조 대상으로 하면, 로컬 발진기(6d)는 주파수 f1의 로컬 신호를 발생하고, 믹서(6c)는 그 로컬 신호를 RF 신호에 승산함으로써 베이스밴드 신호로 변환한다. 여기에서는, RF 신호로부터 베이스밴드로 직접 변환하는 예를 설명하고 있지만, 한번 중간 주파수로 떨어뜨리는 방법도 있다.
베이스밴드 변환 후의 신호는, 도 18의 (B)에 도시한 바와 같이, 차단 주파수 B2/2(㎒)의 특성A를 갖는 안티 에일리어싱(anti-aliasing)용의 로우패스 필터(6e)를 통과하여 AD 변환기(6)에 입력된다. AD 변환기(6)는, 밴드폭 B2의 2배의 샘플링 레이트를 이용하여 디지털 데이터로 변환한다. 마지막으로 차단 주파수 B2/2(㎒)의 FIR 필터(6g)는 AD 변환 후의 신호로부터 원하는 밴드의 신호를 추출하여 출력한다.
FFT 타이밍 동기 회로(7)는, 수신 회로(6)로부터 출력하는 원하는 밴드의 신호를 포함하는 영역 신호로부터 FFT 타이밍을 검출하고, 심볼 추출부(8)는 그 FFT 타이밍에서 심볼을 추출하여 FFT부(9)에 입력한다. FFT부(9)는 추출된 심볼마다 FFT 처리를 행하고, 주파수 영역의 서브캐리어 신호로 변환한다. 채널 추정 회로(10)는, 일정 간격으로 수신하는 파일럿 심볼과 이미 알고 있는 파일럿 패턴의 상관을 계산함으로써, 서브캐리어마다의 채널 추정을 행하고, 채널 보상 회로(11)는, 채널 추정값을 이용하여, 데이터 심볼의 채널 변동을 보상한다. 이상의 처리에 의해, 도 18의 번호 1∼31의 각 서브캐리어에 배분된 송신 데이터의 복조가 행해지는데, OFDMA의 수신기에서는, 자국에 할당된 밴드의 서브캐리어 신호만을 복조하면된다. 도 20의 예에서는, FFT부(9)가 밴드2의 서브캐리어 신호11∼21을 출력하고, 채널 보상부(11)가 채널 보상하여 복조 데이터를 출력한다. 자국에 할당된 밴드의 정보는, 도 22의 프레임 포맷에 도시한 바와 같이, 시간 다중된 제어 채널에 의해 이동국에 통지된다. 이후, 도시하지는 않지만 복조된 서브캐리어 신호11∼21은 시리얼 데이터로 변환된 후, 복호된다.
·OFDMA를 상향 링크에 적용한 경우
도 23은 OFDMA를 상향 링크(이동국으로부터 기지국에의 통신)에 적용한 경우의 이동국의 구성도, 도 24는 기지국의 구성도이다.
도 18의 (A)에 도시한 바와 같이 밴드1∼밴드3은, 각각 서로 다른 이동국(201∼203)에 할당되어 있다. 각 이동국(201∼203)에서, 유저의 송신 데이터는 IFFT부(211∼213)에 서브캐리어 신호1∼10, 11∼21, 22∼31로서 입력된다. IFFT 부(211∼213)는 각각 서브캐리어 신호에 IFFT 처리를 실시하여 시간 영역 신호로 변환하고, 가드 인터벌 삽입부(221∼223)는 그 시간 영역 신호에 가드 인터벌 GI를 삽입한다. 송신 회로(Tx)(231∼233)는 입력 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 각 밴드에 따른 중심 주파수 f0∼f2의 RF 신호로 주파수 변환하고, 대역 제한한 후, 증폭하여 송신 안테나(241∼243)로부터 송출한다.
각 이동국으로부터 송신된 OFDM 변조 신호는, 각각의 전반로를 통하여, 기지국의 수신 안테나(31)(도 24)에 의해 수신되고, 수신 회로(Rx)(32)는 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환한다. 즉, 통과 대역 B1의 밴드패스 필터(32a)는 안테나(31)에 의해 수신된 RF 신호의 대역을 제한하여 저잡음 증폭기(32b)에 입력하고, 저잡음 증폭기(32b)는 소정의 전력으로 증폭한다. 믹서(32c)는 저잡음 증폭기(32b)의 출력 신호에, 로컬 발진기(32d)로부터 출력하는 밴드 B1의 중심 주파수 f1의 신호를 승산하는 것에 의해, 전력 증폭 후의 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환한다. 베이스밴드 변환 후의 신호는, 차단 주파수 B1/2(㎒)의 안티 에일리어싱(anti-aliasing)용의 로우패스 필터(32e)를 통과하여 AD 변환기(32f)에 입력된다. AD 변환기(32f)는, 밴드폭 B1의 2배의 샘플링 레이트를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 출력한다.
FFT 타이밍 동기 회로(33)는, 수신 회로(32)로부터 출력하는 각 밴드의 신호를 포함하는 시간 영역 신호로부터 FFT 타이밍을 검출하고, 심볼 추출부(34)는 그 FFT 타이밍에서 심볼을 추출하여 FFT부(35)에 입력한다. FFT부(35)는 추출된 심볼마다 FFT 처리를 행하고, 주파수 영역의 서브캐리어 신호로 변환한다. 채널 추정 회로(36)는, 일정 간격으로 수신하는 파일럿 심볼과 이미 알고 있는 파일럿 패턴과의 상관을 계산함으로써, 서브캐리어마다의 채널 추정을 행하고, 채널 보상 회 로(37)는, 채널 추정값을 이용하여, 데이터 심볼의 채널 변동을 보상한다. 이상의 처리에 의해, 도 18의 (A)의 1∼31의 각 서브캐리어에 배분된 3 유저의 송신 데이터의 복조가 행해진다. 이후, 도시하지 않지만 복조된 서브캐리어 신호1∼31은 시리얼 데이터로 변환된 후, 밴드마다 복호된다.
·가드 밴드
OFDMA 액세스 방식을 하향 링크에 적용한 경우, 이동국에서는 자국에 할당된 밴드를, 도 25의 (A)에 도시한 바와 같이, 특성A를 갖는 수신 필터(도 20의 로우패스 필터(6e))에 의해 추출하고 나서, 소정의 대역폭의 수신기(FFT, 채널 보상부 등)를 이용하여 수신 처리를 행한다. 이 때, 수신 필터에서 대역 제한을 행하는 영역(주파수 감쇠 특성의 경사 영역)에서 서브캐리어의 파형이 왜곡됨에 의해, 서브캐리어 간의 직교성이 무너져서, 간섭 성분이 밴드의 대역 내에 새어 들어온다는 문제가 생긴다.
따라서, 도 25의 (B)에 도시한 바와 같이, 밴드의 경계에 가드 밴드(서브캐리어10, 11; 21, 22)를 설정하고, 그 영역의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용하지 않음으로써, 상기의 간섭의 영향을 제거하는 것이 행해지고 있다. 도 25의 (C)는, 이동국에서, 밴드2를 수신 필터에서 추출하는 방법을 도시하고 있다. 도 25의 (C)와 같이, 가드 밴드 영역에 수신 필터의 경사 부분이 오도록 설계함으로써, 파형 왜곡에 의한 간섭의 영향을 없앨 수 있다. 또한, 도 25의 (A)와 같은 넓은 통과 대역 특성의 수신 필터를 이용한 경우에도, 비교적 큰 간섭 성분은, 가드 밴드 영역에 발생하기 때문에, 밴드 내에 간섭 성분이 새어 들어오는 영향을 방지할 수 있 다.
한편, OFDMA를 상향 링크(이동국으로부터 기지국에의 통신)에 적용한 경우, 기지국은 복수의 밴드를 일괄하여 수신하여 OFDM 신호 처리를 행한다. 일반적으로, OFDM에서는, 도 21에 도시한 바와 같이, 신호 파형의 종단 부분을 카피하여 OFDM 심볼의 선두에 부가하는 가드 인터벌 GI를 설정함으로써, 멀티패스 신호나 타 유저 신호 등의 수신 타이밍이 서로 다른 신호에 대해서도, 서브캐리어 간의 직교성이 유지되는 구조가 설정되어 있다. 도 26을 이용하여, 그 구조를 간단히 설명한다. 기지국의 FFT 타이밍 동기부(33)(도 24)는, 동시에 수신하는 복수의 유저의 수신 타이밍(FFT 타이밍)을 측정하고, 수신 신호 중에서, 가장 FFT 타이밍이 빠른 패스(도 26의 예에서는 유저1의 주파)의 가드 인터벌을 제외한 심볼 위치를 추출하여 FFT 처리한다. 이 때, 모든 유저의 신호가 가드 인터벌을 포함하여 추출한 심볼에 포함되어 있으면, FFT의 성질에 의해 서브캐리어 간의 직교성이 유지된다. 그러나, 상향 링크에서는, 기지국과 이동국 간의 거리나 전반로 상태에 따라서, 기지국에 신호가 도달하는 타이밍이 유저마다 서로 크게 다르기 때문에, 수신 타이밍 차가 가드 인터벌을 초과하는 경우가 있어, 서브캐리어 간의 직교성이 무너지는 상태가 발생한다. 이러한 경우, 도 25의 (B)에 도시한 바와 같이, 가드 밴드를 설정함으로써, 인접하는 밴드의 서브캐리어 간의 직교성이 무너지는 것에 의한 간섭의 영향을 저감할 수 있다.
또한, 이동 통신에서는, 기지국과 이동국의 기준 주파수에 약간의 어긋남이 생기는 것에 의해, 캐리어 주파수에 오프셋이 생긴다. 일반적으로, 이동국에서는, AFC(Automatic Frequency Control)에 의해, 캐리어 주파수 오프셋을 보상하고 있지만, AFC의 성능이 단말기에 따라 서로 다르기 때문에, AFC에 의해 전부 보상할 수 없는 주파수 오프셋은 유저마다 서로 다르다. 예를 들면, 주파수 오프셋량이 서브캐리어 주파수 간격의 1할 가까이에 도달하면, 서브캐리어간 간섭의 영향에 의해, 전송 특성이 대폭 열화하는 것이 알려져 있다. 이러한 경우에는, 도 25의 (B)에 도시한 바와 같이 가드 밴드를 설정함으로써, AFC 성능이 나쁜 유저가 사용하는 밴드로부터의 서브캐리어간 간섭의 영향을 저감할 수 있다.
이상과 같이, OFDMA를 이용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에서는, 가드 밴드를 설정함으로써, 서브캐리어 간의 직교성이 무너지는 것에 의한 밴드 간의 간섭의 영향을 저감할 수 있다. 그러나, 가드 밴드를 설정하는 것은, 통신에 사용하지 않는 대역을 설정하는 것으로서, 그 대역의 분만큼 주파수 이용 효율이 저하하는 문제가 있다. 주파수 이용 효율을 높이기 위해서는, 가드 밴드를 설정하지 않고, 모든 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할 필요가 있는데, 전술한 바와 같이, 수신 필터의 영향이나, 밴드 간의 수신 전력차, 수신 타이밍 차, 주파수 오프셋 차 등의 영향에 의해, 서브캐리어 간의 직교성이 무너지는 것에 의한 간섭의 영향에 의해, 스루풋이 높아지지 않아서, 주파수 이용 효율을 높일 수 없는 문제가 있다.
종래 기술로서 가드 밴드 영역에 삽입한 서브캐리어를 데이터 전송에 사용하는 방법이 있다(특허 문헌1 참조). 그러나, 이 종래기술은, 2개의 밴드를 통합하 여 1개의 밴드로서 사용할 때에, 가드 밴드 영역도 데이터 전송에 사용하는 방법을 기술하고 있는 것에 지나지 않고, 적응적으로 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하는 것은 아니다.
그것에 대하여, 본 발명의 목적은 적응적으로, 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하여, 주파수 이용 효율을 향상하는 것이다.
특허 문헌1: 일본 특개 2002-319917호
대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 이동국에 할당하여 OFDM 데이터 통신하는 OFDM 통신 시스템에서, 기지국은 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고, 이들 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정한다.
예를 들면, 하향 링크 통신 시에, 기지국은, 이동국으로부터 수신하는 소정의 밴드의 하향 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고, 이들 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역을 하향 링크의 데이터 전송 시에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정한다. 그리고, 기지국은 이 결정한 하향 링크 통신에서의 가드 밴드 영역의 사용 방법을 제어 데이터로 이동국에 통지한다.
또한, 상향 링크 통신 시에, 기지국은, 밴드의 상향 링크 통신에서의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고, 이들 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역을 상향 링크의 데이터 전송 시에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 상기 상향 링크 통신에서의 가드 밴드 영역의 사용 방법을 이동국에 통지한다.
이동국은, 하향 링크 통신에서 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 사용하지 않을지의 제어 정보의 지시에 기초하여, 하향 송신 데이터를 복조한다. 또한, 상향 링크 통신에서 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 사용하지 않을지의 상기 제어 정보의 지시에 기초하여, 상향 송신 데이터를 소정 밴드의 서브캐리어에 배분하여 송신한다.
본 발명에 따르면, 적응적으로 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정할 수 있어, 주파수 이용 효율을 향상할 수 있다.
(A) 본 발명의 개략
·가드 밴드의 적응 제어
OFDMA에서는, 수신 전력이나 수신 타이밍, 주파수 오프셋 등의 통신 조건에 따라서, 가드 밴드가 필요한 경우와 가드 밴드가 불필요한 경우가 있다. 본 발명 은, 통신 조건에 따라서, 적응적으로 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 가드 밴드 영역(서브캐리어10, 11; 21, 22)을 데이터 전송에 사용하거나, (B), (C)에 도시한 바와 같이, 가드 밴드를 설정하거나 한다. 이에 의해, 주파수 이용 효율을 확실하게 향상할 수 있다.
예를 들면, 전송 레이트가 높은 데이터 통신을 행하고 있는 이동국은, 16QAM이나 64QAM 등의 다치 변조나, 부호화율이 높은 오류 정정 부호화를 사용한다. 이와 같은 경우, 인접 밴드에서의 서브캐리어 간의 직교성의 붕괴에 의한 간섭의 영향을 받기 쉽다. 따라서, 전송 레이트가 높은 데이터 통신 시에는 가드 밴드를 설정하여, 전송 효율을 향상한다(도 1의 (B)). 한편, 전송 레이트가 낮은 데이터 통신을 행하고 있는 이동국은, BPSK나 QPSK 등의 변조 방법이나 부호화율이 낮은 오류 정정 부호화를 사용한다. 이와 같은 경우, 인접 밴드에서의 서브캐리어 간의 직교성의 붕괴에 의한 간섭의 영향을 별로 받지 않는다. 따라서, 전송 레이트가 낮은 데이터 통신 시에는, 가드 밴드를 설정하지 않고, 그 영역도 데이터 전송에 사용하여, 전송 효율을 향상한다(도 1의 (A)). 이와 같이, 유저의 전송 레이트에 따라서, 가드 밴드를 설정하거나, 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하거나 하는 것을 적응적으로 제어함으로써, 주파수 이용 효율을 향상한다.
·하향 링크에서의 가드 밴드의 적응 제어
기지국은, 하향 링크에서 각 유저의 신호를 각각의 밴드에 할당하여 송신할 때, 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정한다. 그리고, 가드 밴드에 데이터를 할당하고 있는지의 여부의 정보를, 제어 채널을 이용하여 각각의 이동국에 통지한다. 이러한 구조를 설정함으로써, 가드 밴드의 사용 방법을 적응적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 기지국은, 이하와 같이하여 가드 밴드의 적응 제어를 행한다.
(1) 기지국은, 임의의 밴드에서 할당하는 유저가 존재하지 않으면, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역을, 각각 인접하는 밴드에서 데이터 전송에 사용하도록 제어한다.
(2) 기지국은, 임의의 밴드에서, 미리 설정된 전송 레이트보다 높은 전송 레이트가 적용되어 있으면, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하여, 데이터 전송에 이용하지 않도록 제어한다(도 1의 (B)). 전송 레이트 이외에도, 변조 방식이나 부호화율을 판단 기준으로 할 수 있다.
(3) 기지국은, 가드 밴드의 사용 방법을 결정하는 조건으로서, 이동국으로부터의 피드백 정보를 사용할 수 있다. 이동국은, OFDM의 각 서브캐리어에 시간 다중되어 있는 파일럿 심볼을 이용하여, 하향 링크의 수신 전력을 측정하고, 상향 링크의 제어 채널을 이용하여 그 정보를 기지국에 피드백한다. 기지국은, 피드백된 각 밴드마다의 수신 전력을 비교하여, 서로 인접한 밴드의 수신 전력의 차가 미리 설정된 임계값 이상인 경우에는, 그들 밴드 사이의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하여, 데이터의 전송에 이용하지 않도록 제어한다(도 1의 (C)).
(4) 또한, 이동국은, OFDM의 각 서브캐리어에 시간 다중되어 있는 파일럿 심볼을 이용하여, 가드 밴드 영역이나 가드 밴드 영역 근방의 수신 SIR(Signal to Interference Ratio)을 측정하고, 그 정보를 기지국에 피드백한다. 기지국은, 피 드백된 SIR이 미리 설정된 임계값 이하인 경우에는, 그 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하여, 데이터의 전송에 이용하지 않도록 제어한다(도 1의 (C)). 또한, 이동국은, 측정한 SIR을 미리 설정된 임계값과 비교함으로써, 가드 밴드의 사용 방법을 결정하고, 기지국에 대하여, 가드 밴드 영역의 사용 방법을 요구할 수도 있다.
·상향 링크에서의 가드 밴드의 적응 제어
상향 링크에서는, 기지국이 측정한 정보를 기초로 하여, 가드 밴드 영역의 사용 방법을 결정하고, 하향 링크의 제어 채널 등을 이용하여, 이동국에 대하여 가드 밴드의 사용 방법을 지시한다. 이와 같은 구조를 설정함으로써, 가드 밴드의 사용 방법을 적응적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 기지국은, 이하와 같이하여 가드 밴드의 적응 제어를 행한다.
(1) 기지국은, 상향 링크가 있는 밴드에서, 할당할 유저가 존재하지 않는 경우에는, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역을, 인접하는 각각의 밴드에서 데이터 전송에 사용하도록 이동국에 통지한다.
(2) 기지국은, OFDM의 각 서브캐리어에 시간 다중되어 있는 파일럿 심볼을 이용하여, 상향 링크의 밴드마다의 수신 전력을 측정하고, 인접하는 밴드 간의 수신 전력차가 미리 설정된 임계값 이상인 경우에는, 2개의 밴드 사이의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하고, 데이터의 전송에 이용하지 않도록 이동국에 통지한다(도 1의 (C)).
(3) 기지국은, 상향 링크가 있는 밴드에 할당하는 전송 레이트가, 미리 설정 된 전송 레이트보다 높으면, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하고, 데이터 전송에 이용하지 않도록 이동국에 통지한다(도 1의 (B)). 전송 레이트 이외에도, 변조 방식이나 부호화율을 판단 기준으로 할 수 있다.
(4) 기지국은, OFDM의 각 서브캐리어에 시간 다중되어 있는 파일럿 심볼을 이용하여, 가드 밴드 영역이나 가드 밴드 영역 근방의 수신 SIR을 측정하고, 그 값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우에는, 그 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하고, 데이터의 전송에 이용하지 않도록 이동국에 통지한다(도 1의 (C)).
(5) 기지국은, OFDM의 각 서브캐리어에 시간 다중되어 있는 파일럿 심볼을 이용하여, 상향 링크에서의 유저마다의 지연 프로파일을 측정한다. 그리고, 2개의 인접한 밴드의 수신 타이밍의 차를 가드 인터벌의 길이와 비교하고, 그 타이밍 차가 미리 설정된 임계값 이상인 경우에는, 2개의 밴드 사이의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하고, 데이터의 전송에 이용하지 않도록 이동국에 통지한다(도 1의 (C)).
(6) 기지국은, OFDM의 각 서브캐리어에 시간 다중되어 있는 파일럿 심볼을 이용하여, 상향 링크에서의 유저마다의 주파수 오프셋량을 측정한다. 그리고, 2개의 인접한 밴드의 주파수 오프셋의 차를, 서브캐리어 주파수 간격과 비교하고, 주파수 오프셋의 차가 미리 설정된 임계값 이상인 경우에는, 2개의 밴드 사이의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하고, 데이터의 전송에 이용하지 않도록 이동국에 통지한다(도 1의 (C)).
(B) 실시예
(a) 기지국
도 2는 본 발명의 기지국 장치의 구성도이며, 도 1에 도시한 바와 같이 31개의 서브캐리어로 이루어지는 대역을, 10 서브캐리어, 11 서브캐리어, 10 서브캐리어의 3개의 밴드1∼3으로 분할하고, 각 밴드1, 2, 3에 유저1, 2, 3을 할당하여 OFDM 전송하는 경우이다.
송신 제어부(51)는 유저마다 부호화율, 변조 방식을 결정하여 유저 데이터 변조·분배부(52)와 가드 밴드 제어부(53) 및 제어 데이터 작성부(55)에 입력한다. 유저 데이터 변조·분배부(52)는, 송신 제어부(51)로부터 유저마다 지시되는 부호화율로 각 유저 데이터를 부호화함과 함께, 지시된 변조 방식(BPSK, QPSK, 16QAM 등)에 따라서 유저 데이터를 변조하여 대응하는 밴드의 프레임 생성부(541∼543)에 분배한다. 한편, 가드 밴드 제어부(53)는, 후술하는 제어에 의해 각 프레임 생성부(541∼543) 및 제어 데이터 작성부(55)에 대하여, 각 밴드의 양측의 가드 밴드 영역을 하향 데이터 전송 시에 사용해도 되는지 여부를, 바꾸어 말하면, 밴드의 양측에 가드 밴드를 설정할 것인지 여부를 통지한다.
제어 데이터 작성부(55)는, 유저마다의 부호화율이나 변조 방식뿐만 아니라, 하향 링크 및 상향 링크에 대하여, 밴드1∼3의 가드 밴드 사용 방법을 통지하는 데이터를 작성하고, 각각을 프레임 생성부(541∼543)에 입력한다. 또한, 파일럿 작성부(56)는 각 밴드에 따른 패턴의 파일럿을 작성하고, 각각을 프레임 생성부(541∼ 543)에 입력한다. 각 프레임 생성부(541∼543)는 도 22에 도시하는 프레임 포맷에 나타내는 타이밍에서, 파일럿, 제어 데이터, 송신 데이터를 소정의 서브캐리어1∼31에 배분한다.
프레임 생성부(541)는 밴드1의 가드 밴드 영역(서브캐리어10)을 가드 밴드로서 사용하는 것이 지시되어 있는 경우에는, 프레임 포맷에 따라서, 밴드1의 파일럿 심볼, 밴드1의 제어 데이터 심볼, 밴드1의 송신 데이터 심볼을 서브캐리어1∼9에 배분하고, 그 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용해도 되는 것이 지시되어 있는 경우에는, 프레임 포맷에 따라서 이들 심볼을 서브캐리어1∼10에 배분한다.
프레임 생성부(542)는 밴드2의 가드 밴드 영역(서브캐리어11, 21)을 가드 밴드로서 사용하는 것이 지시되어 있는 경우에는, 프레임 포맷에 따라서 밴드2의 파일럿 심볼, 밴드2의 제어 데이터 심볼, 밴드2의 송신 데이터 심볼을 서브캐리어12∼20에 배분하고, 그 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용해도 되는 것이 지시되어 있는 경우에는 프레임 포맷에 따라서 이들 심볼을 서브캐리어11∼21에 배분한다. 또한, 한 쪽의 가드 밴드 영역(서브캐리어11)을 가드 밴드로서 사용하는 것이 지시되고, 다른 쪽의 가드 밴드 영역(서브캐리어21)을 데이터 전송에 사용해도 되는 것이 지시되어 있는 경우에는, 프레임 포맷에 따라서, 밴드2의 파일럿 심볼, 밴드2의 제어 데이터 심볼, 밴드2의 송신 데이터 심볼을 서브캐리어12∼21에 배분한다.
프레임 생성부(543)는 밴드3의 가드 밴드 영역(서브캐리어22)을 가드 밴드로 서 사용하는 것이 지시되어 있는 경우에는, 프레임 포맷에 따라서, 밴드3의 파일럿 심볼, 밴드3의 제어 데이터 심볼, 밴드3의 송신 데이터 심볼을 서브캐리어23∼31에 배분하고, 그 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용해도 되는 것이 지시되어 있는 경우에는, 프레임 포맷에 따라서 이들 심볼을 서브캐리어22∼31에 배분한다.
OFDM 송신부(57)는, 도 3에 도시하는 구성을 구비하고, 도 19에서 설명한 바와 마찬가지로 동작한다. 즉, IFFT부(57a)는 프레임 생성부(541∼543)로부터 입력되는 서브캐리어 신호1∼31에 IFFT 처리를 실시하여 시간 영역 신호로 변환하고, 가드 인터벌 삽입부(57b)는 그 시간 영역 신호에 가드 인터벌 GI를 삽입하고, 송신부(57c)는 가드 인터벌 삽입부(57b)로부터 출력하는 베이스밴드 신호를 중심 주파수 f1의 RF 신호로 주파수 변환하여 송신 안테나(58)로부터 송출한다.
또한, 각 이동국으로부터 송신된 OFDM 변조 신호는, 각각의 전반로를 통하여, 기지국의 수신 안테나(61)에서 수신되어서 OFDM 수신부(62)에 입력된다. OFDM 수신부(62)는 도 4에 도시하는 구성을 구비하고, 도 24에서 설명한 바와 마찬가지로 동작한다. 즉, 수신 회로(62a)는 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, FFT 타이밍 동기 회로(62b)는, 수신 회로(62a)로부터 출력하는 각 밴드의 신호를 포함하는 시간 영역 신호로부터 FFT 타이밍을 검출하고, 심볼 추출부(62c)는 그 FFT 타이밍에서 심볼을 추출하여 FFT부(62d)에 입력한다. FFT부(62d)는 추출된 심볼마다 FFT 처리를 행하고, 주파수 영역의 서브캐리어 신호1∼31로 변환한다. 채널 추정 회로(62e)는, 일정 간격으로 수신하는 파일럿 심볼과 이미 알고 있는 파일럿 패턴 과의 상관을 계산함으로써, 서브캐리어마다의 채널 추정을 행하고, 채널 보상 회로(62f)는, 채널 추정값을 이용하여, 데이터 심볼의 채널 변동을 보상한다.
도 5는 FFT 타이밍 동기 회로(62b)의 구성도이며, 수신 신호와 유저마다의 파일럿 심볼 레플리커(기지)와의 상관을 연산하는 상관 연산기(62b1∼62b3)와 밴드1∼3로부터 최고속의 패스를 검출하는 최고속 패스 검출부(62b4)를 구비하고 있다. 이 FFT 타이밍 동기 회로(62b)는, 유저마다의 파일럿 심볼 레플리커와 수신 신호의 상관 연산으로부터 유저마다의 지연 프로파일(도 6 참조)을 계산하고, 그 중에서 최고속 패스의 타이밍, 즉, 지연 프로파일이 임계값 이상으로 되는 상승 타이밍, t1~t3 중의 최초의 타이밍을 검출하고, 이 검출 타이밍을 FFT 타이밍으로서 심볼 추출부(62c)에 입력한다.
도 2로 되돌아가서, OFDM 수신부(62)는, 이동국으로부터 제어 채널로 보내져 온 하향 링크의 전송 특성 데이터를 복호하여 가드 밴드 제어부(53)에 입력함과 함께, 서브캐리어1∼31의 채널 추정값 및 지연 프로파일(도 6)을 밴드1∼3의 측정 회로(631∼633)에 입력한다. 하향 링크의 전송 특성 데이터로서는, 하향 수신 전력 및 가드 밴드 영역 혹은 그 근방의 서브캐리어의 수신 SIR이 있다.
각 밴드의 측정 회로(631∼633)는 상향 링크에서의 밴드1∼3의 전송 특성을 측정하여 가드 밴드 제어부(53)에 입력한다. 즉, 측정 회로(631∼633)는, 각 밴드의 상향 수신 전력을 측정하는 수신 전력 측정부(PWM), 각 밴드의 가드 밴드 근방 에서의 서브캐리어의 수신 SIR을 측정하는 SIR 측정부(SIM), 각 밴드의 심볼 수신 타이밍을 측정하는 수신 타이밍 측정부(RTM), 각 밴드의 주파수 오프셋을 측정하는 주파수 오프셋 측정부(FOM)를 구비하고, 측정한 상향 수신 전력, 상향 수신 SIR, 수신 타이밍, 주파수 오프셋을 가드 밴드 제어부(53)에 입력한다. 각 측정부의 구성은 후술한다.
가드 밴드 제어부(53)는, 송신 제어부(51)로부터 입력되는 밴드의 사용 상태, 각 측정 회로(631∼633)로부터 입력되는 상향 링크의 전송 특성, OFDM 수신부(62)로부터 입력되는 하향 링크의 전송 특성에 기초하여, 상향 링크, 하향 링크 각각에 대하여, 각 밴드의 양측의 가드 밴드 영역을 하향 데이터 전송 시에 사용해도 되는지 여부를 결정하고, 바꾸어 말하면, 밴드의 양측에 가드 밴드를 설정할 것인지 여부를 결정하여 프레임 생성부(541∼543)와 제어 데이터 작성부(55)에 통지한다.
(b) 가드 밴드 사용법 결정 처리
도 7은 상향 링크에서의 가드 밴드 제어부(53)의 가드 밴드 사용법 결정 처리 플로우도이다.
가드 밴드 제어부(53)는 각 밴드에 대하여 유저(이동국)가 할당되어 있는지 판별하여(스텝 101), 유저가 할당되어 있지 않은 밴드가 존재하면, 그 밴드의 양측의 가드 밴드 영역을 인접하는 밴드의 데이터 전송에 사용하기로 결정한다(스텝 102). 도 1의 (B)를 참조하면, 가드 밴드 영역은 서브캐리어10, 11; 21, 22이다. 따라서, 예를 들면 밴드2에 유저가 할당되어 있지 않은 것으로 하면, 밴드1에 대해서는 서브캐리어10을 데이터 전송에 사용하기로 결정하고, 밴드3에 대해서는 서브캐리어22를 데이터 전송에 사용하기로 결정한다.
이어서, 가드 밴드 제어부(53)는, 전송 레이트 혹은 변조 방식 혹은 부호화율을 참조하여 전송 레이트가 높은 데이터 통신을 행하는 밴드가 있는지 체크한다(스텝 103). 존재하면, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정한다(스텝 104). 예를 들면 밴드2의 전송 레이트가 높으면, 밴드1에 대해서는 서브캐리어10을 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정하고, 밴드2에 대해서는 서브캐리어11, 21을 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정하고, 밴드3에 대해서는 서브캐리어22를 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정한다.
이어서, 가드 밴드 제어부(53)는, 각 밴드의 상향 수신 전력을 비교하여, 서로 인접한 밴드의 수신 전력차가 큰 것이 있는지 체크하여(스텝 105), 존재하면, 서로 인접한 밴드의 경계에 존재하는 가드 밴드 영역의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정한다(스텝 106).
스텝 105, 106의 판정 처리가 종료하면, 상향 링크에서의 각 밴드의 가드 밴드 영역의 수신 SIR이 큰지 체크하여(스텝 107), 크면 그 가드 밴드 영역 근방의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용하기로 결정하고, 작으면 가드 밴드로서 사용할 것을 결정한다(스텝 108).
이어서, 가드 밴드 제어부(53)는, 상향 링크에서 서로 인접한 밴드의 수신 타이밍차가 미리 설정된 임계값보다 큰지 체크하여(스텝 109), 크면 서로 인접한 밴드의 경계의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정한다(스텝 110).
마지막으로, 가드 밴드 제어부(53)는, 상향 링크에서 서로 인접한 밴드의 주파수 오프셋 차가 미리 설정된 임계값보다 큰지 체크하여(스텝 111), 크면 서로 인접한 밴드의 경계의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정하고(스텝 112), 처리를 종료한다. 이후, 가드 밴드 제어부(53)는, 프레임마다 상기 처리를 반복한다.
도 8은 하향 링크에서의 가드 밴드 제어부(53)의 가드 밴드 사용법 결정 처리 플로우이며, 스텝 201∼204는 도 7의 스텝 101∼104의 처리와 동일하다.
스텝 203, 204의 처리 종료 후, 가드 밴드 제어부(53)는, 각 이동국으로부터 통지되는 정보(피드백 정보)에 포함되는 하향 전력을 비교하여, 서로 인접한 밴드의 수신 전력차가 큰 것이 있는지 체크하여(스텝 205), 존재하면, 서로 인접한 밴드의 경계에 존재하는 가드 밴드 영역의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용하지 않기로 결정한다(스텝 206).
이어서, 가드 밴드 제어부(53)는, 각 이동국으로부터 통지되는 피드백 정보에 포함되는 하향 링크에서의 각 밴드의 가드 밴드 영역 근방의 수신 SIR이 큰지 체크하여(스텝 207), 크면 해당 가드 밴드 영역의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용하기로 결정하고, 작으면 가드 밴드로서 사용할 것을 결정한다(스텝 208). 이후, 가드 밴드 제어부(53)는, 프레임마다 상기 처리를 반복한다.
(c) 이동국
도 9는 이동국의 구성도이며, 이동국에 밴드2이 할당되어 있는 것으로 한다.
기지국으로부터 송신된 신호는, 페이딩 전반로를 거쳐서, 이동국의 수신 안테나(71)에 의해 수신되고, 수신 신호는 OFDM 수신부(72)에 입력된다.
OFDM 수신부(72)는 도 10에 도시하는 구성을 구비하고, 도 20과 동일한 동작을 행한다. 즉, 수신 회로(Rx)(72a)는 안테나(71)에 의해 수신된 RF 신호로부터 예를 들면 밴드2의 베이스밴드 신호를 출력한다. FFT 타이밍 동기 회로(72b)는, 수신 회로(72a)로부터 출력하는 밴드2의 신호를 포함하는 시간 영역 신호로부터 FFT 타이밍을 검출하고, 심볼 추출부(72c)는 그 FFT 타이밍에서 심볼을 추출하여 FFT부(72d)에 입력한다. FFT부(72d)는 추출된 심볼마다 FFT 처리를 행하고, 밴드2의 주파수 영역 신호인 서브캐리어 신호11∼21로 변환한다.
도 9로 되돌아가서, 채널 추정 회로(73)는, 일정 간격으로 수신하는 파일럿 심볼과 이미 알고 있는 파일럿 패턴과의 상관을 계산함으로써, 서브캐리어11∼21의 채널 추정을 행하고, 제어 채널 복조부(74)는 채널 추정값을 이용하여 제어 채널을 복조하고, 하향 링크 및 상향 링크에서의 밴드2의 가드 밴드 사용법을 구하고, 하향 링크의 가드 밴드 사용법 DLGB을 데이터 채널 복조부(75)에 통지하고, 상향 링크의 가드 밴드 사용법 ULGB을 프레임 생성부(76)에 통지한다.
데이터 채널 복조부(75)는 채널 추정값을 이용하여 데이터 채널을 복조하고, 하향 링크의 가드 밴드 사용법 DLGB에 기초하여 복조 데이터를 출력한다. 예를 들면, 가드 밴드 영역의 서브캐리어11, 21이 가드 밴드로서 사용되어 있으면 서브캐리어12∼20의 복조 데이터를 출력하고, 서브캐리어11, 21이 데이터 전송에 사용되 어 있으면 서브캐리어11∼21의 복조 데이터를 출력한다.
측정 회로(77)는, 채널 추정값을 이용하여 하향 수신 전력 PW 및, 가드 밴드 영역이나 가드 밴드 영역 근방의 서브캐리어의 수신 SIR을 측정하여 프레임 생성부(76)에 입력한다.
프레임 생성부(76)는, 제어 채널 복조부(74)로부터 통지된 상향 링크의 가드 밴드 사용법 ULGB에 기초하여, 도 22의 프레임 포맷에 따라서, 파일럿 심볼, 하향 수신 전력 PW 및 수신 SIR을 포함하는 제어 데이터 심볼, 송신 데이터 심볼을 밴드2의 서브캐리어11∼21에 배분하여 OFDM 송신부(78)에 입력한다. 즉, 프레임 생성부(76)는, 밴드2의 가드 밴드 영역을 가드 밴드로서 사용하는 것이 지시되어 있으면, 프레임 포맷에 따라서 파일럿 심볼, 제어 데이터 심볼, 송신 데이터 심볼을 서브캐리어12∼20에 배분하고, 그 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용해도 되는 것이 지시되어 있으면, 프레임 포맷에 따라서 이들 심볼을 서브캐리어11∼21에 배분하여 OFDM 송신부(78)에 입력한다.
OFDM 송신부(78)는 도 11에 도시하는 구성을 구비하고 있다. IFFT부(78a)는 서브캐리어 신호11∼21에 IFFT 처리를 실시하여 시간 영역 신호로 변환하고, 가드 인터벌 삽입부(78b)은 해당 시간 영역 신호에 가드 인터벌 GI를 삽입하고, 송신 회로(Tx)(78c)는 입력 신호를 베이스밴드 신호로 변환한 후, 밴드2에 따른 중심 주파수 f1의 RF 신호로 주파수 변환하고, 대역 제한한 후, 증폭하여 송신 안테나(79)로부터 송신한다.
(d) 측정 회로
도 12는 도 2의 수신 전력 측정부(PWM)의 구성도로서, 도 9의 측정 회로(77)의 수신 전력 측정에도 사용할 수 있다.
채널 추정부(62e)는 밴드를 구성하는 서브캐리어수 분의 채널 추정값
Figure 112009017077184-pat00001
을 출력하고, 전력 계산부(81a)는 자승 |hi|2에 의해 각 서브캐리어의 전력을 계산하고, 합계부(81b)는 다음 수학식
Figure 112009017077184-pat00002
에 의해 밴드의 토탈 전력 P를 계산한다.
도 13은 도 2의 가드 밴드 근방 SIR 측정부(SIM)의 구성도로서, 도 9의 측정 회로(77)에서의 가드 밴드 근방 SIR 측정에도 사용할 수 있다.
평균 연산부(85b)는 N심볼분의 서브캐리어 신호의 평균값 m을 연산하고, 희망파 전력 연산부(85c)는 평균값 m의 I, Q축 성분을 2승하여 가산함으로써 m2(희망 신호의 전력 S)을 연산한다. 수신 전력 산출부(85d)는 서브캐리어 신호의 I축 성분 HI, Q축 성분 HQ를 2승하여 가산함으로써, 즉 다음식 P=HI 2+HQ 2을 연산하는 것에 의해, 수신 전력 P를 계산하고, 평균값 연산부(85e)는 수신 전력의 평균값을 연산하고, 감산기(85f)는 수신 전력의 평균값으로부터 m2(희망파 전력 S)을 감산하여 간 섭파 전력 I를 출력하고, SIR 연산부(85g)는 희망파 전력 S와 간섭파 전력 I로부터 다음 수학식
Figure 112009017077184-pat00003
에 의해 SIR을 연산한다. 희망 신호 및 간섭파를 포함하는 입력 신호를 xi(i=1, 2, …N)로 할 때, 입력 신호의 평균값 m은 다음식
Figure 112009017077184-pat00004
로 표현되어, 평균값 m을 제곱한 것이 희망파 전력 S로 된다. 한편, 입력 신호와 평균값의 차를 2승했지만 평균값(분산) σ2은 간섭파 전력으로서, 다음식
Figure 112009017077184-pat00005
으로 표현된다. 상기 식을 변형하면,
Figure 112009017077184-pat00006
로 된다. 따라서, 수신 전력 산출부(85d) 및 평균값 연산부(85e)는 수학식 3의 우변 제1항의 연산을 실행하고, 감산기(85f)는 평균값 연산부(85e)의 출력으로부터 m2(희망파 전력 S)을 감산하여 간섭파 전력 I를 연산하고, SIR 연산부(85g)는 수학 식 2의 연산을 실행하여 SIR을 출력한다.
도 14는 도 2의 수신 타이밍 측정부(RTM)의 설명도이며, 도 5의 구성과 동일부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 수신 타이밍 측정부(RTM)는, FFT 타이밍 동기 회로(62b)의 상관 연산기(62b1∼62b3)로부터 출력되는 지연 프로파일(도 6 참조)이 입력되고, 각 지연 프로파일이 임계값 이상이 되는 상승 타이밍 t1∼t3을 각 유저로부터의 수신 타이밍으로서 측정한다.
도 15는 도 2의 주파수 오프셋 측정부(FOM)의 구성도로서, 밴드1∼3의 주파수 오프셋 측정부(FOM)가 각각 도시되어 있다. 각 밴드의 주파수 오프셋 측정부(FOM)는 각각, 서브캐리어마다의 채널 추정값 hn의 위상 변화량을 계산하고, 그 평균값으로부터 주파수 오프셋량 foffset를 구하도록 하고 있다. 유저마다의 서브캐리어가 결정되어 있기 때문에, 유저마다의 주파수 오프셋량을 구할 수 있다. 각 밴드의 주파수 오프셋 측정부의 구성은 동일하므로, 밴드1의 주파수 오프셋 측정에 대하여 설명한다.
밴드1의 채널 추정부(62e1)로부터 서브캐리어1∼10의 채널 추정값 h1∼h10이 주파수 오프셋 측정부의 위상차 계산부(911∼9110)에 입력된다. 위상차 계산부(911∼9110)는 도 16에 도시한 바와 같이 지연 회로(92)와 위상차 계산부(93)를 구비하고, 파일럿 삽입 간격의 기간 T에서의 채널 추정값 h1∼h10의 각각의 위상 변화를 오프셋 주파수로서 검출한다. 즉, 기지국의 기준 주파수와 유저(이동국)의 주파수 간에 오프셋이 존재하면, 채널 추정값의 위상이 어긋나고, 오프셋이 클수록 위상 어긋남이 커진다. 따라서, 지연부(92)에서 파일럿 주기분 채널 추정값 hn을 지연하고, 위상차 계산부(93)에 의해 지연한 채널 추정값 hn(t-T)과 현채널 추정값 hn(t)의 위상차
Figure 112009017077184-pat00007
을 계산하여 출력한다. 주파수 오프셋 계산부(941)는 도 17에 도시한 바와 같이, 각 서브캐리어의 주파수 오프셋의 평균값을 이용하여 다음 수학식
Figure 112009017077184-pat00008
에 의하여 밴드1의 오프셋 주파수를 계산한다. 다른 밴드2, 3에 대해서도 마찬가지로 오프셋 주파수를 계산할 수 있다.
이상의 설명에서는 서브캐리어수가 31, 밴드수가 3개인 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 수에 한정하는 것이 아님은 분명하다.
이상, 본 발명에 따르면, 가드 밴드 대역의 사용 방법을 적응적으로 제어함으로써, 대역을 유효하게 사용할 수가 있어, 주파수 이용 효율이 향상한다. 또한, 기지국은, 전송로 특성이나 이동국으로부터의 피드백 정보, 인접하는 밴드의 사용 상태에 따라서, 가드 밴드 대역의 사용/미사용을 적응적으로 제어함으로써, 시스템 의 쓰루풋을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 가드 밴드의 적응 제어 설명도.
도 2는 본 발명의 기지국 장치의 구성도.
도 3은 OFDM 송신부의 구성도.
도 4는 OFDM 수신부의 구성도.
도 5는 FFT 타이밍 동기 회로의 구성도 .
도 6은 지연 프로파일의 파형도.
도 7은 상향 링크에서의 가드 밴드 제어부의 가드 밴드 사용법 결정 처리 플로우의 도면.
도 8은 하향 링크에서의 가드 밴드 제어부의 가드 밴드 사용법 결정 처리 플로우의 도면.
도 9는 이동국의 구성도.
도 10은 이동국의 OFDM 수신부의 구성예의 도면.
도 11은 이동국의 OFDM 송신부의 구성예의 도면.
도 12는 수신 전력 측정부의 구성도.
도 13은 가드 밴드 근방 SIR 측정부의 구성도.
도 14는 수신 타이밍 측정부의 설명도 .
도 15는 주파수 오프셋 측정부의 구성도.
도 16은 위상차 계산부의 구성도.
도 17은 주파수 오프셋 계산부의 설명도.
도 18은 OFDMA 액세스 방식의 주파수 대역에서의 유저 분할의 양태를 도시한 도면.
도 19는 기지국의 OFDM 송신부의 구성도 .
도 20은 이동국의 OFDM 수신부의 구성도.
도 21은 가드 인터벌 GI의 설명도.
도 22는 프레임 포맷 설명도.
도 23은 이동국의 OFDM 송신부의 구성도.
도 24는 기지국의 OFDM 수신부의 구성도 .
도 25는 OFDMA 액세스 방식에서의 가드 밴드 설명도.
도 26은 서브캐리어 간의 직교성이 유지되는 구조 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 송신 제어부
52 : 유저 데이터 변조·분배부
53 : 가드 밴드 제어부
541∼543 : 프레임 생성부
55 : 제어 데이터 작성부
56 : 파일럿 작성부
57 : OFDM 송신부
58 : 송신 안테나
61 : 수신 안테나
62 : OFDM 수신부
631∼633 : 측정 회로

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 서브캐리어 전송 방법으로서,
    밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고,
    상기 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 그 결정에 기초하여 사용하는 서브캐리어를 선택하여 데이터 전송을 행하고,
    임의의 1개의 밴드에 할당하는 유저가 존재하지 않는 경우, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를, 각각 인접하는 밴드의 데이터 전송에 사용하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 서브캐리어 전송 방법.
  3. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 서브캐리어 전송 방법으로서,
    밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고,
    상기 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 그 결정에 기초하여 사용하는 서브캐리어를 선택하여 데이터 전송을 행하고,
    임의의 1개의 밴드에서, 전송 레이트가 높은 데이터 통신을 행하는 경우, 그 밴드의 양단의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 서브캐리어 전송 방법.
  4. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 서브캐리어 전송 방법으로서,
    밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고,
    상기 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 그 결정에 기초하여 사용하는 서브캐리어를 선택하여 데이터 전송을 행하고,
    서로 인접한 밴드의 수신 전력차가 큰 경우, 서로 인접한 밴드의 경계의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 서브캐리어 전송 방법.
  5. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 서브캐리어 전송 방법으로서,
    밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고,
    상기 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 그 결정에 기초하여 사용하는 서브캐리어를 선택하여 데이터 전송을 행하고,
    가드 밴드 근방의 서브캐리어의 수신 SIR이 작은 경우, 그 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 서브캐리어 전송 방법.
  6. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 서브캐리어 전송 방법으로서,
    밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고,
    상기 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 그 결정에 기초하여 사용하는 서브캐리어를 선택하여 데이터 전송을 행하고,
    서로 인접한 밴드의 수신 타이밍 차가 큰 경우, 서로 인접한 밴드의 경계의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 서브캐리어 전송 방법.
  7. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 서브캐리어 전송 방법으로서,
    밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하고,
    상기 밴드의 전송 특성 및 인접하는 밴드의 사용 상태에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하고, 그 결정에 기초하여 사용하는 서브캐리어를 선택하여 데이터 전송을 행하고,
    서로 인접한 밴드의 주파수 오프셋 차가 큰 경우, 서로 인접한 밴드의 경계의 가드 밴드 영역을 데이터 전송에 사용하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 서브캐리어 전송 방법.
  8. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 무선 통신 시스템의 기지국으로서,
    이동국으로부터 하향 링크 통신에서의 전송 특성에 관한 피드백 정보를 수신하는 정보 수신부,
    인접하는 밴드의 사용 상태를 감시하는 감시부,
    상향 링크 통신에서의 각 밴드의 전송 특성을 측정하는 측정부, 및
    상기 이동국으로부터의 피드백 정보, 인접하는 밴드의 사용 상태, 밴드의 전송 특성에 기초하여, 밴드의 경계에 설정한 가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 또는 가드 밴드로서 데이터 전송에 사용하지 않을지를 결정하는 밴드 제어부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 복수의 서브캐리어로 이루어지는 대역을 복수의 밴드로 분할하고, 각 밴드를 사용하여 데이터 통신을 행하는 무선 통신 시스템의 이동국으로서,
    기지국으로부터 소정의 밴드에서 데이터와 제어 정보를 수신하는 수신부,
    하향 링크 통신에서의 전송 특성을 측정하는 측정부,
    상기 측정한 전송 특성을 기지국에 송신하는 송신부,
    상기 수신한 제어 정보를 복조하는 제어 정보 복조부, 및
    가드 밴드 영역의 적어도 일부의 서브캐리어를 데이터 전송에 사용할지, 사용하지 않을지의 제어 정보의 지시에 기초하여, 상기 수신한 데이터를 복조하는 데 이터 복조부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 이동국.
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