KR101169881B1 - 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 기지국(100)에는 무선 기지국(100)과 수신 장치 사이의 무선 통신 채널의 통신 품질이 소정의 임계값 미만인지의 여부를 판정하는 스트림 판정 유닛(141), 및 통신 품질이 소정의 임계값 미만이라고 판정되는 경우, 송신 안테나들(131~134) 중에서, 송신 안테나들(131~134) 사이의 간격이 통신 품질이 소정의 임계값 미만이라고 판정되기 전보다 짧아지도록 상기 송신 안테나를 선택하는 안테나 선택 유닛(142)이 제공된다.

Description

무선 통신 장치 및 무선 통신 방법{RADIO COMMUNICATION DEVICE AND RADIO COMMUNICATION METHOD}
본 발명은 동일한 주파수 대역을 이용하여 복수의 송신 안테나를 통해 수신 장치로 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 송신하는 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
최근에, 무선 통신 시스템에 있어서 제한된 주파수 대역을 더욱 효율적으로 이용하기 위해 여러 가지 다중화 기술이 실현되고 있다. 예를 들면, 동일한 주파수 대역을 사용하는 복수의 통신 데이터 계열이 복수의 송신 안테나를 통해 동시에 송신되고, 그 복수의 통신 데이터 계열이 복수의 수신 안테나를 통해 수신되어 개별 통신 데이터 계열로 분리되는 다중입력 다중출력(MIMO) 무선 통신 시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
그러한 무선 통신 시스템에서, 안테나 사이의 간격은 일반적으로, 안테나의 배치된 위치로부터 다이버시티 효과를 생성함으로써 수신 장치에서의 통신 데이터 계열의 분리성을 향상시키기 위해 사용하는 주파수의 파장보다 더 길어지도록(예컨대, 적어도 4λ) 설치된다.
일본국 특허공개 2006-141013호 공보(P.14, 도 1)
다중 입력 다중 출력 무선 통신 시스템에서, 통신 품질(예컨대, SNR)이 소정의 임계값 아래로 저하할 때, 수신 장치는 복수의 통신 데이터 계열을 사용함으로써 통신 속도를 증가시키기 위해서 보다는 송신 장치와의 통신을 가능한 길게 유지하기 위해 단일 통신 데이터 계열을 사용하도록 선택할 수 있다. 송신 장치는 수신 장치로부터 송신된 피드백 정보에 기초하여 단일 통신 데이터 계열만 송신한다. 달리 표현하면, 이 경우에, 다비어시티 효과에 의한 복수의 통신 데이터 계열의 분리성을 향상시키는 것은 더 이상 관련되지 않거나, 복수의 통신 데이터 계열의 동시 송신에 의해 증가될 통신 속도가 더 이상 증가될 수 없다.
본 발명은 상기 상황을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 저하할 때에도, 복수의 송신 안테나를 통해 동일한 주파수 대역을 사용하여 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 송신할 수 있는 다중 입력 다중 출력 무선 통신 시스템에서 더욱 고속이고 안정적인 통신이 유지될 수 있는, 무선 통신 장치 및 그에 의한 무선 통신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 아래의 특징을 갖는다. 우선, 본 발명의 제1 특징은 복수의 송신 안테나(송신 안테나(131~134))를 포함하는 송신 안테나 유닛(송신 안테나 유닛(130))을 통하여, 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치(무선 단말(200))로 동시에 송신하는 무선 통신 유닛(무선 통신 유닛(120))을 포함하는 무선 통신 장치(무선 기지국(100))로서: 상기 무선 통신 장치와 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리하는 상기 수신 장치 사이에서의 무선 통신 채널의 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화하는 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 송신 안테나 중에서, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화하기 전보다 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나를 선택하여, 안테나 선택 처리를 실행하도록 구성되는 안테나 선택기(안테나 선택기(142))를 포함하며, 상기 무선 통신 유닛은 상기 안테나 선택기에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여 상기 통신 데이터 계열을 송신하는, 무선 통신 장치로 요약된다.
그러한 무선 통신 장치에서, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화하는 경우, 안테나 선택기는, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 송신 안테나 중에서, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화하기 전보다 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나를 선택한다.
따라서, 송신 안테나들 사이의 상관은 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열와한 후에 더욱 높아진다. 그 결과, 다이버시티 효과보다는 빔 형성 효과가 더욱 높아져서, 통신 품질이 향상될 수 있다. 바꿔 말하면, 제1 특징에 따르는 무선 통신 장치에 의해, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화하는 경우에도 다중 입력 다중 출력 무선 통신 시스템에서 고속이고 안정적인 통신을 지속할 수 있게 된다.
본 발명의 제2 특징은 상기 제1 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 안테나 선택기는 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나의 상기 송신 안테나들 사이의 간격을, 상기 수신 장치의 위치에서 소정의 전계 강도가 얻어지는 영역을 넓히는 방식으로, 결정하고, 상기 안테나 선택기는 상기 송신 안테나들 사이의 결정된 간격에 기초하여 상기 안테나 선택 처리를 실행한다.
본 발명의 제3 특징은 상기 제1 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 안테나 선택기는, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 상기 주파수 대역에 대응하는 소정의 파장 이하가 되도록 상기 송신 안테나를 선택한다.
본 발명의 제4 특징은 상기 제3 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 안테나 선택기는, 상기 주파수 대역의 파장이 1λ로 정한 경우, 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 1λ 이하가 되는 상기 송신 안테나를 선택한다.
본 발명의 제5 특징은 상기 제3 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 송신 안테나 유닛은, 상기 소정의 파장 이하의 간격(간격 d2)을 두고 배치되는 복수의 송신 안테나를 포함하는 좁은 간격 안테나군(송신 안테나(132 및 133))을 포함하고, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 좁은 간격 안테나군과 다른 송신 안테나들(송신 안테나(131 및 134))은, 그들 송신 안테나 사이의 간격(간격 d1+d2+d3)이 상기 소정의 파장보다 크고, 각각 상기 좁은 간격 안테나군까지의 간격(간격 d1 또는 d3)이 상기 소정의 파장보다 크며, 상기 안테나 선택기는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 좁은 간격 안테나군을 선택한다.
본 발명의 제6 특징은 상기 제3 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나는: 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화했다고 판정될 때까지 상기 통신 데이터 계열의 송신에 사용되지 않는 예비 송신 안테나(예비 송신 안테나(135)); 및 상기 예비 송신 안테나까지의 간격(간격 d4)이 상기 소정의 파장 이하가 되는, 특정 송신 안테나(송신 안테나(134))를 포함하며, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서 상기 예비 송신 안테나를 제외한 송신 안테나들(송신 안테나들(131~134))은 그들 사이의 간격(간격 d1, d2, 또는 d3)이 상기 소정의 파장보다 크고, 상기 안테나 선택기는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 예비 송신 안테나 및 상기 특정 송신 안테나를 선택한다.
본 발명의 제7 특징은 상기 제3 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화했다고 판정될 때까지 상기 통신 데이터 계열의 송신에 사용되지 않는 복수의 예비 송신 안테나(예비 송신 안테나(135 및 136))를 포함하고, 상기 복수의 예비 송신 안테나 사이의 간격(간격 d5)은 상기 소정의 파장 이하이며, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 예비 송신 안테나와 다른 송신 안테나들(송신 안테나들(131~134))은, 그들 사이의 간격(간격 d1, d2, 또는 d3)이 상기 소정의 파장보다 크고, 각각 상기 예비 송신 안테나의 각각까지의 간격(간격 d4)이 상기 소정의 파장보다 크며, 상기 안테나 선택기는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 복수의 예비 송신 안테나를 선택한다.
본 발명의 제8 특징은 상기 제1~제7 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 안테나 선택기는, 상기 무선 통신 유닛이 상기 통신 데이터 계열을 동시에 1개만 송신하고 있는 경우, 상기 안테나 선택 처리를 실행한다.
본 발명의 제9 특징은 상기 제8 특징에 따르는 무선 통신 장치로서 요약되며, 상기 통신 데이터 계열에 할당하는 송신 안테나 가중치를 상기 복수의 송신 안테나의 각각에 대해 결정하는 가중치 결정 유닛(안테나 가중치 결정 유닛(143))을 더 포함하고, 상기 가중치 결정 유닛은, 상기 통신 품질을 향상시키기 위해 상기 송신 안테나 가중치를 상기 복수의 송신 안테나의 각각에 대해 결정한다.
본 발명의 제10 특징은 복수의 송신 안테나(송신 안테나들(131~134))를 포함하는 송신 안테나 유닛(송신 안테나 유닛(130))을 통하여, 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치(무선 단말(200))로 동시에 송신할 수 있는 무선 통신 유닛(무선 통신 유닛(120))을 포함하는 무선 통신 장치(무선 기지국(100))로서: 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리 가능한 상기 수신 장치로, 상기 무선 통신 유닛으로부터 송신되는 상기 통신 데이터 계열의 수가 소정수 이하로 감소되는 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 통신 데이터 계열의 수가 상기 소정수 이하로 감소되기 전보다도 상기 송신 안테나의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나를 선택하는 안테나 선택 처리를 실행하도록 구성되는 안테나 선택기(안테나 선택기(142))를 포함하며, 상기 무선 통신 유닛은, 상기 안테나 선택기에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여 상기 통신 데이터 계열을 송신하는, 무선 통신 장치로서 요약된다.
본 발명의 제11 특징은 복수의 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나 유닛을 통하여 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치로 동시에 송신하는 무선 통신 유닛을 이용하는 무선 통신 방법으로서: 상기 무선 통신 유닛과 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리하는 상기 수신 장치사이에서의 무선 통신 채널의 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화하기 전보다 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나를 선택하는 단계(단계 S102); 및 상기 무선 통신 유닛으로부터, 상기 선택하는 단계에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여, 상기 통신 데이터 계열을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법으로서 요약된다.
본 발명의 제12 특징은 복수의 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나 유닛을 통하여, 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치로 동시에 송신 가능한 무선 통신 유닛을 이용하는 무선 통신 방법으로서: 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리 가능한 상기 수신 장치로, 상기 무선 통신 유닛으로부터 송신되는 상기 통신 데이터 계열의 수가 소정수 이하로 감소되는 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 송신 안테나 중에서, 상기 통신 데이터 계열의 수가 상기 소정수 이하로 감소되기 전보다 상기 송신 안테나 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나를 선택하는 단계; 및 상기 무선 통신 유닛으로부터, 상기 선택하는 단계에 대해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여 상기 통신 데이터 계열을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법으로서 요약된다.
본 발명의 특징에 의하면, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 저하할 때에도, 복수의 송신 안테나를 통해 동일한 주파수 대역을 사용하여 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 송신할 수 있는 다중 입력 다중 출력 무선 통신 시스템에서 더욱 고속이고 안정적인 통신이 유지될 수 있는, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 무선 통신 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 무선 기지국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 무선 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 안테나 선택 처리를 설명하기 위한(제1) 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 안테나 선택 처리를 설명하기 위한(제2) 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 무선 기지국에서 실행되는 송신 파라미터 결정 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시예가 제공하는 유리한 효과를 설명하기 위한(제1) 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제1 실시예가 제공하는 유리한 효과를 설명하기 위한(제2) 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시예가 제공하는 유리한 효과를 설명하기 위한(제3) 도면이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예에 따르는 무선 기지국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시예에 따르는 무선 기지국의 구성을 나타내는 블록도이다.
이어서, 본 발명의 실시예들을 설명한다. 주의할 점은, 도면의 아래의 설명에서는, 동일 또는 유사한 부호는 동일 또는 유사한 구성요소 및 부분을 나타낸다는 것이다. 또한, 주의할 점은, 도면은 개략적인 것이고, 치수 등의 비율은 실제 비율과 상이하다는 것이다.
[제1 실시예]
제1 실시예에서는,(1) 무선 통신 시스템의 개략 구성,(2) 무선 통신 시스템의 상세 구성,(3) 안테나 선택 처리,(4) 송신 파라미터 결정 동작,(5) 검증 결과, 및(6) 작용·효과에 대한 설명을 제공한다.
(1) 무선 통신 시스템의 개략 구성
도 1(a) 및 1(b)는 제1 실시예에 따르는 무선 통신 시스템(10)의 개략 구성도이다. 무선 통신 시스템(10)은 무선 기지국(100) 및 무선 단말(200)을 포함한다.
무선 단말(200)은 무선 기지국(100)의 통신 영역 내에 위치하여, 무선 기지국(100)과 무선 통신을 실행한다. 제1 실시예에서는, 주로 다운링크 통신(무선 기지국(100)으로부터 무선 단말(200)로의 방향)에 대한 설명을 제공한다.
도 1(a) 및 1(b)에 도시된 바와 같이, 무선 기지국(100)은 복수의 송신 안테나를 통해 동일한 주파수 대역을 사용하는 복수의 통신 스트림(통신 데이터 계열)을 동시에 송신하는 무선 통신 장치를 구성한다. 무선 단말(200)은 복수의 수신 안테나를 통해 복수의 통신 스트림을 수신하여 복수의 통신 스트림을 개별 통신 스트림으로 분리하는 수신 장치를 구성한다.
따라서, 무선 통신 시스템(10)은 다중 입력 다중 출력(MIMO) 무선 통신 시스템(이하, 적절히 "MIMO 통신 시스템"이라고 한다)이다. 제1 실시예에서는, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 최대 통신 스트림이 4개이며, 무선 기지국(100)에 4개의 송신 안테나가 제공되고(도 2 참조), 무선 단말(200)에 2개의 수신 안테나가 제공된다(도 3 참조). 그러므로, 일례로서 4×2의 안테나 구성을 설명한다.
무선 단말(200)은, 무선 기지국(100)으로부터 수신한 통신 스트림을 분석하여, 무선 기지국(100)의 다중 안테나 송신을 적응적으로 제어하기 위해 사용되는 피드백 정보를 생성한다. 피드백 정보가 피드백되는 MIMO 통신 시스템은, 폐루프 방식의 MIMO 통신 시스템이라고 한다. 피드백 정보는, "rank", "PMI(Precoding Matrix Index)" 및 "CQI(Channel Quality Indicator)"를 포함한다.
rank는, 통신 스트림의 수를 제어하는 제어 정보이다. PMI는, 송신 안테나 가중치를 제어하는 제어 정보이다. CQI는, 송신 전력 및 변조 방식을 제어하기 위한 수신 품질 정보이다.
무선 단말(200)은, 통신 스트림의 수를 결정하여, 업링크 무선 회선을 통해 rank를 무선 기지국(100)에 송신한다. 동시에, 무선 단말(200)은, 통신 스트림의 수에 따라서 최대 수신 SNR을 제공하는 송신 안테나 가중치를 산출하여, 산출 결과에 기초한 PMI를 무선 기지국(100)에 송신한다. 또한, 무선 단말(200)은, 수신 SNR에 기초하여 CQI를 획득하여, 그 CQI를 업링크 무선 회선을 통해 무선 기지국(100)에 송신한다.
무선 기지국(100)은, 무선 단말(200)로부터 송신된 rank, PMI 및 CQI에 기초하여, 다운링크 통신 스트림의 수, 송신 안테나 가중치, 및 송신 출력 및 변조 방식을 각각 결정하여, 적응 다중 송신 안테나 제어를 실현한다. 복수의 통신 스트림을 송신하기 위해 사용되는 송신 안테나의 수는, 무선 기지국(100)에 속하는 송신 안테나의 총 수이다.
무선 기지국(100) 및 무선 단말(200)은, 수신 SNR과 같은 통신 품질이 열화했을 경우에는 rank를 하강시키고 통신 품질이 개선되었을 경우에는 rank를 상승시키는 제어를 실행한다. 따라서, 소정 레벨의 수신 SNR이 확보되어 있으면 복수의 통신 스트림을 이용한 통신이 실행되고, 수신 SNR가 낮은 경우에는 복수의 통신 스트림은 사용하지 않는다.
한편, 폐루프 방식의 MIMO 통신 시스템에서는, 무선 단말(200)이, 송신 안테나 가중치를 산출하여, 산출 결과로서 PMI를 무선 기지국(100)에 송신한다. 그에 따라, 송신 안테나 가중치가 산출될 때와 무선 기지국(100) 측에서 실제로 PMI에 기초하여 결정된 송신 안테나 가중치를 이용하여 송신을 실행할 때 사이의 다운링크 전파 경로 특성에 큰 차이가 존재하는 경우에는, 송신 안테나 가중치에 의한 송신 다이버시티 효과가 감소한다. 따라서, 통신 품질은 현저하게 열화한다. 다이버시티 효과는, 복수 경로 전파가 일어나는 무선 전파 환경(도 1(b) 참조)에서, 복수의 경로를 경유한 복수의 통신 스트림을 수신측에서 합성 또는 선택함으로써, 통신 품질(예를 들면, 수신 SNR)을 향상시키는 효과이다.
상술한 바와 같이 rank의 적응적 제어에 의해, 통신 스트림의 수를 제한된 경우에도 통신 품질의 열화가 일어날 수 있다. 무선 기지국(100)의 통신 영역 내를 무선 단말(200)이 고속으로 이동하고 있는 경우가, 전파 경로 특성이 크게 변화하는 대표적인 상황을 생성된다. 그러한 고속 이동 상황에서는, 시시각각 무선 전파 특성이 변화하여, 복수 경로의 상태를 변동해 버린다. 따라서, 송신 안테나 가중치에 의한 다이버시티 효과는 전혀 기대할 수 없다.
따라서, 제1 실시예에서는, 다이버시티 효과를 전혀 기대할 수 없는 상황에서, 송신 안테나의 적절한 선택을 통해, 보다 고속이고 안정적인 통신이 지속되는 구성에 대해 설명한다.
(2) 무선 통신 시스템의 상세 구성
이어서, 무선 통신 시스템(10)의 상세 구성을 설명한다. 구체적으로, (2.1) 무선 기지국의 구성과 (2.2) 무선 단말의 구성을 이 순서로 설명한다. 주의할 점은, 이하에서는 본 발명에 관련하는 구성을 주로 설명한다는 것이다.
(2.1) 무선 기지국의 구성
도 2는, 무선 기지국(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 무선 기지국(100)은 데이터 생성기(110), 무선 통신 유닛(120), 송신 안테나 유닛(130) 및 제어기(140)를 포함한다. 도 2는 예시적으로, 복수의 통신 스트림이 송신되는 상태를 나타내고 있다.
데이터 생성기(110)는, 무선 단말(200)에 송신되는 데이터 계열을 생성한다. 무선 통신 유닛(120)은, 데이터 생성기(110)에 의해 생성된 데이터 계열을 복수의 통신 스트림 및 무선 주파수 대역(시스템 주파수 대역)로 변환한다. 이 때, 복수의 통신 스트림은, 동일한 주파수 대역로 변환된다. 송신 안테나 유닛(130)은, 무선 주파수 대역로 각각 변환되는 복수의 통신 스트림의 송신을 실행한다.
무선 통신 유닛(120)은, 데이터 분배기(121)와 4개의 무선 신호 변환기(무선 신호 변환기(122), 무선 신호 변환기(123), 무선 신호 변환기(124) 및 무선 신호 변환기(125))를 포함한다.
데이터 분배기(121)는, 제어기(140)의 제어 하에 데이터 생성기(110)에 의해 생성된 데이터 계열을 무선 신호 변환기(122~125)에 분배한다. 구체적으로는, 데이터 분배기(121)는, 데이터 생성기(110)에 의해 생성된 데이터 계열에 직렬/병렬 변환을 행하여, 4개의 통신 스트림을 생성하며, 그것에 의해, 병렬 데이터 전송이 가능해진다. 데이터 분배기(121)는, 단일의 통신 스트림만을 송신하는 것을 제어기(140)로부터 지시받은 경우, 직렬/병렬 변환을 실행하지 않고, 데이터 생성기(110)에 의해 생성된 데이터 계열을 출력한다.
무선 신호 변환기(122)는, 업 컨버터 및 전력 증폭기 등을 포함하고, 데이터 분배기(121)로부터 수신한 통신 스트림을 무선 주파수 대역로 변환한다. 그 때, 무선 신호 변환기(122)는, 내부에 설치된 가중 메커니즘에 의해, 송신 안테나 가중치에 기초하여 통신 스트림을 가중한다. 제어기(140)로부터 수신된 송신 안테나 가중치는, 통신 스트림의 위상 및 진폭을 조정하는 데 사용된다.
무선 신호 변환기(122) 내의 전력 증폭기는, 제어부(140)로부터, 무선 주파수 대역로 변환된 통신 스트림의 송신 전력에 대한 지시를 수신한다. 무선 신호 변환기(123), 무선 신호 변환기(124) 및 무선 신호 변환기(125)의 동작은, 무선 신호 변환기(122)의 동작과 동일하다.
송신 안테나 유닛(130)은, 소정의 간격을 두고 직선 형상으로 배치(선형 배치)된 4개의 송신 안테나(송신 안테나(131), 송신 안테나(132), 송신 안테나(133) 및 송신 안테나(134))를 포함한다.
송신 안테나(131~134)는 각각, 무선 신호 변환기(122~125)에 접속된다. 송신 안테나(131)와 송신 안테나(132)는, 간격 d1를 두고 배치된다. 송신 안테나(132)와 송신 안테나(133)는, 간격 d2를 두고 배치된다. 송신 안테나(133)와 송신 안테나(134)는, 간격 d3를 두고 배치된다.
본 실시예에서는, 송신 안테나(132)와 송신 안테나(133) 사이의 간격 d2가, 송신 안테나(131)와 송신 안테나(132) 사이의 간격 d1, 및 송신 안테나(133)와 송신 안테나(134) 사이의 간격 d3보다 짧아지도록, 송신 안테나(131~134)가 배치되고 있다. 또, 간격 d1과 간격 d3은 대체로 같다.
제어기(140)는, 무선 단말(200)로부터의 피드백 정보에 기초하여, 송신 파라미터, 즉, 송신 안테나, 송신 안테나 가중치, 송신 전력 및 변조 방식을 결정한다. 제어기(140)는, 스트림 판정 유닛(141), 안테나 선택기(142), 안테나 가중치 결정 유닛(143) 및 송신 전력/변조 방식 결정 유닛(144)을 포함한다.
스트림 판정 유닛(141)은, 무선 단말(200)로부터 피드백된 rank를 수신한다. 스트림 판정 유닛(141)은, rank에 기초하여, 통신 스트림의 수가 1인지의 여부를 판정한다. 송신 스트림의 수가 1이라는 것은, 무선 단말(200)에서의 수신 SNR과 같은 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 것을 나타내고 있다.
따라서, 본 실시예에서, 스트림 판정 유닛(141)은, 무선 기지국(100)과 무선 단말(200) 사이의 무선 통신 채널에서의 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화했는지의 여부를 판정하는 판정 유닛으로서의 역할을 한다. 스트림 판정 유닛(141)은, rank의 판정 결과에 기초하여 데이터 분배기(121)를 제어한다.
안테나 선택기(142)는, 송신 안테나(131~134) 중에서, 통신 스트림 송신을 위해 사용되는 송신 안테나를 선택한다. 안테나 선택기(142)는, rank가 1이 아닌 경우, 즉, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화하고 있지 않은 경우에는, 송신 안테나의 수를 4로 설정한다. 한편, 안테나 선택기(142)는, rank가 1인 경우, 즉, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화 했다고 판정되는 경우에는, 송신 안테나의 수를 2로 설정한다.
안테나 선택기(142)는, 송신 안테나(131~134) 중에서, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화했다고 판정되기 전보다도 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지지도록 송신 안테나(132 및 133)를 선택하는 안테나 선택 처리를 실행한다. 이 안테나 선택 처리의 상세한 설명은 후술한다.
안테나 가중치 결정 유닛(143)은, 무선 단말(200)로부터 피드백된 PMI를 수신한다. 안테나 가중치 결정 유닛(143)은, PMI에 기초하여 송신 안테나 가중치를 결정하여, 그 송신 안테나 가중치를 무선 신호 변환기(122~125)에 출력한다.
송신 전력/변조 방식 결정 유닛(144)은, 무선 단말(200)로부터 피드백된 CQI를 수신한다. 송신 전력/변조 방식 결정 유닛(144)은, CQI에 기초하여 송신 전력 및 변조 방식을 결정하고, 결정 결과에 기초하여 무선 신호 변환기(122~125)를 제어한다.
(2.2) 무선 단말의 구성
도 3은, 무선 단말(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 무선 단말(200)은, 2개의 수신 안테나(수신 안테나(201) 및 수신 안테나(202)), 무선 통신 유닛(210), 및 수신 신호 분석기(220)를 포함한다. 무선 통신 유닛(210)은, 무선 신호 변환기(211), 무선 신호 변환기(212) 및 데이터 합성 유닛(213)을 포함한다.
무선 신호 변환기(211)는, 저잡음 증폭기 및 다운 컨버터 등을 포함하고, 수신 안테나(201)에 의해 수신된 수신 신호를 증폭 및 다운 변환한다. 복수의 통신 스트림 송신 시에는, 무선 신호 변환기(211)는, 무선 통신 섹션에서 서로 혼신한 복수의 통신 스트림을 출력한다. 무선 신호 변환기(212)의 동작은, 무선 신호 변환기(211)의 동작과 같다.
단일의 통신 스트림 송신 시에는, 무선 신호 변환기(211)로부터 출력되는 통신 스트림은 무선 신호 변환기(212)로부터 출력되는 통신 스트림과 대체로 같다. 데이터 합성 유닛(213)은, 무선 신호 변환기(211 및 212)로부터 각각 출력되는 통신 스트림들을 합성한다.
수신 신호 분석기(220)는, 수신 신호를 분석하여, 전파 경로 특성에 적합한 통신 스트림의 수(rank)를 결정한다. rank가 1인 경우에는, 수신 신호 분석기(220)는, 송신 안테나의 수를 2에 고정하지만, rank가 2 이상인 경우에는 송신 안테나의 수를 제한하지 않는다. 수신 신호 분석기(220)는, 송신 안테나의 수에 대응하는 송신 안테나 가중치를 추정하여, 추정 결과에 기초하여 PMI를 결정한다. 수신 신호 분석기(220)는 또한, 수신 시에 측정된 SNR에 기초하여 CQI를 결정하여, rank, PMI 및 CQI를 업링크 무선 회선을 통하여 무선 기지국(100)에 송신한다.
(3) 안테나 선택 처리
도 4 및 도 5를 이용하여, 안테나 선택 처리에 대해 설명한다.
도 4(a)는 무선 기지국(100)으로부터 무선 단말(200)로 단일의 통신 스트림만이 전송되는 경우를 나타낸다. 이 경우에는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 송신 안테나(132 및 133)가 통신 스트림 송신용으로 사용되며 송신 안테나(131 및 134)는 통신 스트림 송신용으로 사용되지 않는다. 따라서, 무선 통신 시스템(10)에서는, 2개의 송신 안테나, 2개의 수신 안테나, 및 단일의 통신 스트림으로 MIMO 통신이 실행된다.
도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 송신 안테나(132)에 접속된 무선 신호 변환기(123)는, 데이터 생성기(110)에 의해 생성되는 데이터와 유사한 통신 스트림을 수신한다. 송신 안테나(133)에 접속된 무선 신호 변환기(124)는, 무선 신호 변환기(123)에 의해 수신되는 통신 스트림과 동일한 통신 스트림을 수신한다.
상술한 바와 같이, 단일의 통신 스트림 송신 시에는, 송신 안테나(131~134) 중 바깥쪽에 배치되는 송신 안테나(131 및 134)는 사용되지 않는다. 안쪽에 배치되고 서로 인접하는 송신 안테나(132) 및 송신 안테나(133)만이 사용된다. 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 송신 안테나(132)와 송신 안테나(133) 사이의 간격 d2는 좁게 설정되어 있다. 본 실시예에서, 송신 안테나(132) 및 송신 안테나(133)은, 좁은 간격 안테나군(좁은 간격 안테나쌍)을 구성한다.
단일의 통신 스트림 송신 시에는, 안테나 간격이 좁은 송신 안테나(132) 및 송신 안테나(133)만이 사용된다. 빔 형성 효과에 의해, 무선 단말(200)의 안테나들의 에지에서의 합성 이득이 확보된다. 빔 형성 효과란, 복수의 송신 안테나로부터의 전파가 공간 합성되어, 수신측으로 지향성(전계 강도가 강한 영역)을 향하게 하는 것에 의해, 수신측에서의 이득을 향상시키는 효과이다.
그러므로, 안테나 간격이 좁은 송신 안테나(132) 및 송신 안테나(133)만을 사용함으로써, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 무선 단말(200)의 위치에서 소정의 전계 강도 A를 얻을 수 있는 영역을 넓힐 수가 있다. 복수의 통신 스트림 송신 시에는, 무선 단말(200)의 위치와 무관하게 전계 강도가 일정하게 된다.
본 실시예에서는, 통신 스트림의 송신용으로 이용되는 주파수 대역의 파장을 1λ로 했을 경우, 송신 안테나(132)와 송신 안테나(133) 사이의 간격 d2는 1λ(소정의 파장) 이하이다. 간격 d2가 1λ 이하인 경우 탁월하게 되는 빔 형성 효과는, 간격 d2가 1λ보다 다소 큰 경우에도 여전히 얻을 수 있다.
한편, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 송신 안테나(131)와 송신 안테나(132) 사이의 간격 d1, 및 송신 안테나(133)와 송신 안테나(134) 사이의 간격 d3은, 송신 다이버시티 효과를 더욱 높이기 위해 대략 4λ로 설정되어 있다. 그러므로, 송신 안테나(131)와 송신 안테나(132) 사이의 간격 d1(4λ), 송신 안테나(133)와 송신 안테나(134) 사이의 간격 d3(4λ), 그리고 송신 안테나(131)와 송신 안테나(134) 사이의 간격(d1+d2+d3)은 각각, 간격 d2보다 크다.
(4) 송신 파라미터의 결정 동작
도 6은, 무선 기지국(100)에서 실행되는 송신 파라미터의 결정 동작을 나타내는 플로우차트이다.
단계 S101에서, 스트림 판정 유닛(141)은, 무선 단말(200)로부터 피드백된 rank에 기초하여, 통신 스트림의 수가 1인지의 여부를 판정한다. 통신 스트림의 수가 1이라고 판정되는 경우, 처리는 단계 S102로 진행된다. 통신 스트림의 수가 하나 이상이라고 판정되는 경우, 처리는 단계 S103으로 진행된다.
단계 S102에서, 안테나 선택기(142)는, 단일의 통신 스트림 송신용으로 사용하는 송신 안테나로서 간격이 최소가 되는 송신 안테나(132 및 133)를 선택한다.
단계 S103에서, 안테나 가중치 결정 유닛(143)은, 무선 단말(200)로부터 피드백된 PMI에 기초하여, 송신 안테나 가중치를 결정한다.
단계 S104에서, 송신 전력/변조 방식 결정 유닛(144)은, 무선 단말(200)로부터 피드백된 CQI에 기초하여 송신 전력 및 변조 방식을 결정한다.
(5) 검증 결과
다음에, 시뮬레이션을 통해 얻어진 검증 결과를 참조하여, 본 실시예에 의해 얻을 수 있는 효과에 대해 설명한다.
도 7은, MIMO 안테나 구성이 4×2 및 2×2로 설정되어 서로 이웃하는 안테나들 사이의 간격이 4λ 및 10λ로 설정된 경우의 주파수 유효 효율 특성을 나타내고 있다. 수직축은 채널 용량을 나타내고, 수평축은 무선 단말(200)에 있어서의 수신 SNR을 나타내고 있다. 여기에서, 송신 안테나의 수가 4개인지 또는 2개인지에 무관하게 총 송신 전력은 동일하게 되도록 설정되어 있다. 무선 단말(200)은 3 km/h의 속도로 이동한다.
송신 안테나의 수가 4개인 경우는 송신 안테나의 수가 2개인 경우에 비해 특성이 우위에 있는데, 그 이유는 송신 다이버시티 효과로 인한 것이다. 이 결과로부터, 저속 상황에서는 PMI에 기초하는 송신 안테나 가중치 제어의 효과가 있다고 판단할 수 있다. 또, 안테나 간격이 4λ로 설정된 경우 및 간격이 10λ로 설정된 경우는 유사한 성능을 나타내고 있다.
도 8은, 무선 단말(200)이 120 km/h의 속도로 이동하는 것을 제외하고 도 7에서의 구성을 이용한 경우의 결과를 나타내고 있다. 그 성능은 송신 안테나의 수에 관계없이, 유사하다. 이것은, 격렬한 송신 채널 특성이 존재하는 상황에서는, 송신 안테나 가중치에 의한 송신 다이버시티는 효과적이지 않은 것을 나타내고 있다. 그 성능은 안테나 간격에 관계없이, 유사하다.
도 9는, 2×2 안테나 구성에서, 안테나 간격이 0.5λ인 경우와 안테나 간격이 10λ인 경우를 비교한 결과를 나타내고 있다. 안테나 간격이 1λ 이하인 경우에는 빔 형성 효과가 탁월하게 되는 것이 알려져 있다. 도 9의 경우에도, 1λ 이하의 안테나 간격을 갖는 구성에서는, 무선 단말(200)의 이동 속도에 무관하게, 안정적인 통신 품질을 확보할 수 있는 것이 알려져 있다.
모든 것을 고려해볼 때, MIMO 통신 방식에서도, 통신 스트림의 수가 1인 경우에는, 높은 안테나 상관을 제공하는 안테나 구성으로 통신 채널 변동에 덜 민감한 통신 스트림 송신을 실현할 수 있다. 물론, rank가 2 이상인 복수의 통신 스트림 송신에서는, 낮은 안테나 상관을 제공하는 안테나 구성을 선택함으로써 양호한 복수의 통신 경로를 구성할 수 있다.
(6) 작용·효과
상술한 바와 같이, 무선 통신 유닛(120)이 통신 스트림을 동시에 1개만 송신하는 경우, 즉, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에, 송신 안테나 유닛(130)은, 송신 안테나(131~134) 중에서 안테나 간격이 가장 좁은 송신 안테나(132 및 133)을 선택한다. 무선 통신 유닛(120)은, 안테나 선택기(142)에 의해 선택된 송신 안테나(132 및 133)를 통하여 통신 스트림을 송신한다.
따라서, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 후, 송신 안테나 사이의 상관을 증가시킴으로써, 다이버시티 효과보다 빔 형성 효과가 높아진다. 그러므로, 통신 품질을 개선할 수가 있다. 따라서, 본 실시예에 따르는 무선 기지국(100)에 의하면, MIMO 통신 시스템에서, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에도, 보다 고속이고 안정적인 통신을 지속할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르는 무선 기지국(100)은, 폐루프 방식의 MIMO 통신 시스템에서, 무선 전파 경로 특성의 변동이 큰 경우에도, 충분한 통신 성능을 확보하는 것이 가능하다. 특히, 예를 들어, 무선 단말(200)의 고속 이동으로 인해, 무선 전파 경로 특성이 크게 변동하고 있는 상황에서도 안정적인 MIMO 정보 송신이 가능하다. 또한, 이동 속도에 무관하게, 즉, 저속 또는 고속의 어느 상황에서나, 등가인 통신 품질을 제공할 수 있다.
제1 실시예에서는, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에 선택되는 송신 안테나(132 및 133) 사이의 간격이 1λ 이하이기 때문에, 빔 형성 효과를 향상시킬 수 있다.
제1 실시예에서는, 안테나 가중치 결정 유닛(143)은, 송신 안테나(131~134)의 각각에 대해 통신 스트림을 가중하기 위한 송신 안테나 가중치를 결정한다. 송신 안테나 가중치는 통신 품질을 향상되게 하기 위해 송신 안테나마다 결정한다. 따라서, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에, 지향성을 무선 단말(200)로 향하게 할 수 있다. 그러므로, 빔 형성 효과를 한층 더 향상시킬 수가 있다.
[제2 실시예]
이하의 제2 실시예 및 제3 실시예에서는, 제1 실시예와는 다른 송신 안테나 배치에 대해 설명한다. 제2 실시예 및 제3 실시예에서는, 제1 실시예와 다른 점에 대해 설명하고, 중복하는 설명은 생략한다.
도 10(a)는, 무선 통신 유닛(120A) 및 송신 안테나 유닛(130A)의 구성을 나타내는 블록도이다. 제어기(140)는 그 구성이 제1 실시예에서와 유사하기 때문에, 여기에서는 도시를 생략하고 있다.
송신 안테나 유닛(130A)은, 예비 송신 안테나(135)를 가지고 있는 점에서, 제1 실시예와는 상이하다. 그 예비 송신 안테나(135)는 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화할 때까지 통신 스트림 송신용으로 사용되지 않는다. 또한, 무선 통신 유닛(120A)은, 예비 송신 안테나(135)와 데이터 분배기(121) 사이에 접속되는 무선 신호 변환기(126)를 포함한다.
도 10(a) 및 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 예비 송신 안테나(135)와 예비 송신 안테나(135)에 인접하는 송신 안테나(134)(특정 송신 안테나) 사이의 간격 d4는 1λ 이하이다. 한편, 송신 안테나(131~135) 중 예비 송신 안테나(135)를 제외한 송신 안테나(송신 안테나(131~134))의 인접한 안테나들 사이의 각 간격(간격 d1, 간격 d2 및 간격 d3)은, 1λ보다 크고, 예를 들면 약 4λ이다.
제2 실시예에서는, 안테나 선택기(142)는, 단일의 통신 스트림 송신용(통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우), 예비 송신 안테나(135) 및 송신 안테나(134)를 선택한다. 그에 따라, 제1 실시예에서와 같이, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에도, 보다 고속이고 안정적인 통신을 지속할 수 있다.
안테나 선택기(142)는, 복수의 통신 스트림 송신용 예비 송신 안테나(135) 이외의 송신 안테나(송신 안테나(131~134))를 선택한다. 제2 실시예에서는 송신 안테나(131~134) 중 인접한 안테나들 사이의 각 간격이 약 4λ이기 때문에, 다이버시티 효과를 향상시킬 수 있다.
[제3 실시예]
도 11(a)는, 제3 실시예에 따르는 무선 통신 유닛(120B) 및 송신 안테나 유닛(130B)의 구성을 나타내는 블록도이다. 제어기(140)는 그 구성이 제1 실시예에서와 유사하기 때문에, 여기에서는 도시를 생략하고 있다.
송신 안테나 유닛(130B)은, 2개의 예비 송신 안테나(135 및 136)를 포함하고 있는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 예비 송신 안테나(135 및 136)는 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화할 때까지 통신 스트림의 송신용으로 사용되지 않는다. 또한, 무선 통신 유닛(120B)은, 예비 송신 안테나(135)와 데이터 분배기(121) 사이에 접속된 무선 신호 변환기(126) 및 예비 송신 안테나(136)와 데이터 분배기(121) 사이에 접속된 무선 신호 변환기(127)를 포함한다.
도 11(a) 및 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 예비 송신 안테나(135 및 136) 사이의 간격 d5는 1λ 이하이다. 송신 안테나(131~136) 중 예비 송신 안테나(135 및 136)를 제외한 인접하는 송신 안테나들(송신 안테나(131~134)) 사이의 각 간격(간격 d1, 간격 d2, 및 간격 d3), 및 송신 안테나(134)와 예비 송신 안테나(135) 사이의 간격 d4는 1λ보다 크고, 예를 들면, 약 4λ이다.
제3 실시예에서는, 안테나 선택기(142)는, 단일의 통신 스트림 송신용(통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우) 예비 송신 안테나(135 및 136)를 선택한다. 그에 따라, 제1 실시예에서와 같이, 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에도, 보다 고속이고 안정적인 통신을 지속할 수 있다.
안테나 선택기(142)는, 복수의 통신 스트림 송신용 예비 송신 안테나(135 및 136) 이외의 송신 안테나(송신 안테나(131~134))를 선택한다. 제2 실시예에서와 같이, 송신 안테나(131~134) 중 인접한 안테나들 사이의 각 간격이 약 4λ이기 때문에, 다이버시티 효과를 향상시킬 수 있다.
[기타 실시예]
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예를 이용하여 본 발명의 상세한 사항을 개시하고 있다. 그러나, 이 개시된 일부를 이루는 설명 및 도면은, 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터, 당업자에게는 여러 가지 대체 실시예가 쉽게 만들어진다.
예를 들면, 상술한 실시예에서는, 피드백을 이용하는 폐루프 MIMO 통신 방식에 대한 설명이 제공된다. 또한, 시분할 다중(TDD) 방식이 채용되는 경우에는, 전파 경로의 가역성으로 인해, 송신 측에서 통신 품질을 추정할 수 있다. 따라서, 피드백을 이용하지 않는 개루프 방식에 의한 MIMO 통신 방식에 본 발명을 적용 가능하다.
또한, 상술한 실시예들에서는, 다운링크 방향의 통신에 대한 설명이 주로 제공된다. 그러나, 업링크 방향의 통신에 대해서도 본 발명을 또한 적용 가능한 것은 물론이다.
더욱이, 상술한 실시예들에서는, 4×2 안테나 구성에 대한 설명이 주로 제공된다. 그러나, 안테나 구성은 그 구성에 한정하지 않고, 더 많은 수의 안테나를 설치해도 되거나, 수신 측에 단일의 안테나(수신 안테나)만을 설치해도 된다.
상술한 실시예들에서는, 각 송신 안테나는, 직선 형상으로 배치(리니어 배치)되어 있다. 그러나, 반원이나 링 형상으로 형성하도록 배치해도 된다. 다만, 복수 안테나 통신이 디폴트(default)로서 설치되어 있는 무선 통신 시스템에서는, 리니어 배치의 3개 이상 안테나를 갖는 구성이 권고되고 있다. 그러므로, 리니어 배치가 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 여기에서는 기재하고 있지 않은 여러 가지 실시예들을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는, 상술한 설명에 기초하여 적당한 것으로 간주되는 특허 청구의 범위에서 발명을 특정하는 사항에 의해서만 정해져야 하는 것이다. 일본국 특허 출원 제2008-169628호(2008년 6월 27일 출원)의 전체 내용이, 참고로 본원 명세서에 통합되어 있다.
산업상의 이용 가능성
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 의하면, 다중 입력 다중 출력형의 무선 통신 시스템에서 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우에도, 보다 고속이고 안정적인 통신이 지속될 수 있으며, 그에 따라, 이동 통신과 같은 무선 통신 분야에서 유용하다.

Claims (12)

  1. 복수의 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나 유닛을 통하여, 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치로 동시에 송신하는 무선 통신 유닛을 포함하는 무선 통신 장치로서:
    상기 무선 통신 장치와 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리하는 상기 수신 장치 사이에서의 무선 통신 채널의 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화하는 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화하기 전보다 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나들을 선택하여 행해지는, 안테나 선택 처리를 실행하도록 구성되는 안테나 선택기를 포함하며,
    상기 무선 통신 유닛은 상기 안테나 선택기에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여 상기 통신 데이터 계열을 송신하는, 무선 통신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 선택기는, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나의 상기 송신 안테나들 사이의 간격을, 상기 수신 장치의 위치에서 소정의 전계 강도가 얻어지는 영역을 넓히는 방식으로, 결정하고,
    상기 안테나 선택기는 상기 송신 안테나들 사이의 결정된 간격에 기초하여 상기 안테나 선택 처리를 실행하는, 무선 통신 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 안테나 선택기는, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 상기 주파수 대역에 대응하는 소정의 파장 이하가 되도록 상기 송신 안테나를 선택하는, 무선 통신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 안테나 선택기는, 상기 주파수 대역의 파장이 1λ로 정한 경우, 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 1λ 이하가 되는 상기 송신 안테나를 선택하는, 무선 통신 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 송신 안테나 유닛은, 상기 소정의 파장 이하의 간격을 두고 배치되는 복수의 송신 안테나를 포함하는 좁은 간격 안테나군을 포함하고,
    상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 좁은 간격 안테나군과 다른 송신 안테나들은, 그들 송신 안테나 사이의 간격이 상기 소정의 파장보다 크고, 각각 상기 좁은 간격 안테나군까지의 간격이 상기 소정의 파장보다 크며,
    상기 안테나 선택기는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 좁은 간격 안테나군을 선택하는, 무선 통신 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나는:
    상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화했다고 판정될 때까지 상기 통신 데이터 계열의 송신에 사용되지 않는 예비 송신 안테나; 및
    상기 예비 송신 안테나까지의 간격이 상기 소정의 파장 이하가 되는, 특정 송신 안테나를 포함하며,
    상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서 상기 예비 송신 안테나를 제외한 송신 안테나들은 그들 사이의 간격이 상기 소정의 파장보다 크고,
    상기 안테나 선택기는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 예비 송신 안테나 및 상기 특정 송신 안테나를 선택하는, 무선 통신 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화했다고 판정될 때까지 상기 통신 데이터 계열의 송신에 사용되지 않는 복수의 예비 송신 안테나를 포함하고,
    상기 복수의 예비 송신 안테나 사이의 간격은 상기 소정의 파장 이하이며,
    상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 예비 송신 안테나와 다른 송신 안테나들은, 그들 사이의 간격이 상기 소정의 파장보다 크고, 각각 상기 예비 송신 안테나의 각각까지의 간격이 상기 소정의 파장보다 크며,
    상기 안테나 선택기는, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 복수의 예비 송신 안테나를 선택하는, 무선 통신 장치.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 선택기는, 상기 무선 통신 유닛이 상기 통신 데이터 계열을 동시에 1개만 송신하고 있는 경우, 상기 안테나 선택 처리를 실행하는, 무선 통신 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 통신 데이터 계열에 할당하는 송신 안테나 가중치를 상기 복수의 송신 안테나의 각각에 대해 결정하도록 구성되는 가중치 결정 유닛을 더 포함하고,
    상기 가중치 결정 유닛은, 상기 통신 품질을 향상시키기 위해 상기 송신 안테나 가중치를 상기 복수의 송신 안테나의 각각에 대해 결정하는, 무선 통신 장치.
  10. 복수의 송신 안테나를 포함한 송신 안테나 유닛을 통하여, 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치로 동시에 송신할 수 있는 무선 통신 유닛을 포함하는 무선 통신 장치로서:
    상기 무선 통신 유닛으로부터, 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리 가능한 상기 수신 장치로 송신되는 상기 통신 데이터 계열의 수가 소정수 이하로 감소되는 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 통신 데이터 계열의 수가 상기 소정수 이하로 감소되기 전보다도 상기 송신 안테나들의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나들을 선택하여 행해지는, 안테나 선택 처리를 실행하도록 구성되는 안테나 선택기를 포함하며,
    상기 무선 통신 유닛은, 상기 안테나 선택기에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여 상기 통신 데이터 계열을 송신하는, 무선 통신 장치.
  11. 복수의 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나 유닛을 통하여 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치로 동시에 송신하는 무선 통신 유닛을 이용하는 무선 통신 방법으로서:
    상기 무선 통신 유닛과 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리하는 상기 수신 장치사이의 무선 통신 채널에서의 통신 품질이 소정의 임계값 아래로 열화한 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 통신 품질이 상기 소정의 임계값 아래로 열화하기 전보다 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나들을 선택하는 단계; 및
    상기 무선 통신 유닛으로부터, 상기 선택하는 단계에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여, 상기 통신 데이터 계열을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  12. 복수의 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나 유닛을 통하여, 동일한 주파수 대역을 이용하는 복수의 통신 데이터 계열을 수신 장치로 동시에 송신 가능한 무선 통신 유닛을 이용하는 무선 통신 방법으로서:
    상기 무선 통신 유닛으로부터, 상기 복수의 통신 데이터 계열을 동시에 수신하여 상기 복수의 통신 데이터 계열을 개별 통신 데이터 계열로 분리 가능한 상기 수신 장치로 송신되는 상기 통신 데이터 계열의 수가 소정수 이하로 감소되는 경우, 상기 송신 안테나 유닛을 형성하는 상기 복수의 송신 안테나 중에서, 상기 통신 데이터 계열의 수가 상기 소정수 이하로 감소되기 전보다 상기 송신 안테나들 사이의 간격이 좁아지는 상기 송신 안테나들을 선택하는 단계; 및
    상기 무선 통신 유닛으로부터, 상기 선택하는 단계에 의해 선택된 상기 송신 안테나를 통하여 상기 통신 데이터 계열을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
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