KR20030003757A - 다운링크 빔 형성을 제어하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 장치(AE)를 구비한 무선 통신 시스템에서 다운링크 빔을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 단계, 즉 a) 송신기로부터 송신되어 수신된 업링크 신호에 있어서 안테나 장치의 여러 안테나 엘리먼트로부터 수신된 업링크 신호(S1) 성분들간의 위상 상관에 대해 검사하는 단계, b) 위상 상관이 검출되면(S3) 다운링크 신호의 적어도 하나의 소오스 방향을 업링크 신호와 관련시키고, 다운링크 신호를 소오스 방향으로 전송하며, 위상 상관이 검출되지 않으면(S10) 다운링크 신호는 적어도 하나의 다이버시티 기술을 사용하여 제조된 다수의 컴포넌트 형태로 무지향성 방식으로 전송되는 단계를 포함한다.

Description

다운링크 빔 형성을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE FORMATION OF A DOWNLINK BEAM}
무선통신 시스템에서는 정보(언어, 이미지 정보 또는 기타 데이터)가 전자기파를 수단으로 하여(무선 인터페이스) 전송 채널을 통해 전송된다. 전송 프로세스는 기지국으로부터 가입자국으로의 다운링크 방향 및 가입자국으로부터 기지국으로의 업링크 방향으로 실시된다.
전자기파에 의해 전송되는 신호들은 전파 매체를 통해 전파되는 동안 특히 간섭에 의한 장애의 영향을 받는다. 잡음에 의한 장애는 특히 수신기의 입력단에서의 잡음에 의해 발생할 수 있다. 회절 및 반사에 의해 신호 성분들이 상이한 전파 경로를 통과하게 된다. 이는 첫째로, 수신기에서의 신호가 종종 다수의 기여신호(contributions)가 혼합된 것임을 의미한다. 기여신호(contributions)는 비록 동일한 전송 신호로부터 기인하기는 하지만, 각각 다른 방향으로부터 상이한 지연, 감쇠 및 위상 위치를 나타내며 수신기에 여러 번 도달할 수 있다. 둘째로는, 변화하는 위상 관계를 갖는 간섭성 수신 신호의 기여신호가 수신기에서 서로 간섭하고,거기서 짧은 시간 척도에 걸친 감쇠 효과(고속 페이딩)를 일으킨다.
고속 페이딩에 의해 야기되는 전송 장애 또는 전송 중단에 대해 다수의 엘리먼트를 구비한 안테나 장치를 사용하여 대처하기 위한 방법에는 2 가지 종류가 있다.
제 1 그룹은 다이버시티 기술을 기초로 하며, 이는 간단히 말해 다운링크 신호가 상이한 채널에 동시에 전송되고, 상기 채널들 중 적어도 하나는 가입자국에서 수신될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 코드-다이버시티(Code Division Transmission Diversity(CDTD, Orthogonal Transmit Diversity(OTD)라고도 함)), 시간 스위치 전송 다이버시티(Time Switch Transmission Diversity TSTD) 또는 선택 전송 다이버시티(Selection Transmission Diversity STD)와 같은 다양한 다이버시티 기술이 공지되어있다. 이러한 기술들은 예컨대 텍사스 휴스턴에서 열린 제 49회 IEEE Vehicular Technology Conference(VTC'99 - 봄)의 회보에 실린 "Transmission Diversity in Whiteband CDMA"(Raitola 외)에 기술되어 있다. 스페이스 타임 블록 코드를 기초로 하는 코드 다이버시티 및 TSTD를 사용한 전송은 제 3 세대 이동 무선 네트워크를 위한 제 3 세대 파트너쉽 프로젝트의 설명서에서도 이미 언급되었었다(3GTS 25.211 버전 3.1.1 참조 (Technical Specification Group Radio Access Network: Physical Channels and Mapping of Transport Channels onto Physical Channels(FDD), 버전 3.1.0, 1999년 12월).
코드 다이버시티란, 안테나 장치의 각각의 안테나 엘리먼트가 동일한 사용자 데이터 시퀀스를 송신하고, 물론 각각 다른 직교 코드를 사용하여 상기 사용자 데이터 시퀀스를 코딩하는 것을 의미한다. 이 경우, 특히 코딩을 위해 스페이스 타임 블록 코드를 사용하면 다운링크 신호를 위한 상이한 안테나 엘리먼트의 기여신호들이 수신기 위치에서 상호 감쇠될 수 없는 것이 보증된다. 그러나 개별 기여신호의 자체 감쇠(self-cancellation)는 막을 수 없다.
TSTD에서는 다운링크 신호가 안테나 장치의 상이한 안테나 엘리먼트들로부터 소정 패턴에 따라 각각 다른 시간에 전송된다.
이러한 다이버시티 기술들은, 수신기에서 개별 안테나 엘리먼트들의 기여신호 품질에 대한 피드백이 행해지지 않기 때문에 송신기에서 개별 안테나 엘리먼트들로의 송신 전력 분배가 사실상 "은밀하게(blind)" 이루어져야 한다는 공통점을 갖고 있다. 즉, 그러한 기술들은 어느 정도는 위험분산의 통계를 따른다. 송신기 측에서는 사용된 다수의 코드들 또는 안테나 엘리먼트들 중 어느 것이 정해진 시점에 최상의 전송을 가능하게 하는지 알지 못하기 때문에 다수의 코드들 또는 안테나 엘리먼트들이 동시에 또는 빠르게 교대로 사용되고, 이 때 그로 인해 평균적으로, 최적은 아니지만 유용한 전송 품질이 달성된다는 것이 예상된다.
선택 전송 다이버시티(STD)의 경우에는, 역시 위에서 인용한 Raitola의 문서에 기술되어있는 것처럼, 수신기로부터 송신기로의 수신 품질에 대한 피드백을 기초로 하여 송신 안테나 엘리먼트간의 양방향 스위칭이 수행된다. 이 기술은 정해진 한 시점에 만족스러운 전송이 수행되지 않도록 하는 안테나 엘리먼트가 사용되는 것을 보다 확실하게 방지하고, 송신기의 전체 평균 송신 전력을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
또한 전송 신호가 서서히 변동하는 경우에는 수신기가 가중치 벡터를 측정하는 것이 가능하며, 상기 가중치 벡터를 이용하여 개별 안테나 엘리먼트로부터 송신된 다운링크 신호의 기여신호들이 송신기 측에서 평균(averaged)됨으로써 최적의 신호 대 잡음비가 제공되고, 상기 가중치가 송신기에 전송될 수 있다.
이러한 모든 접근 방식은 최대 2 개의 안테나 엘리먼트를 구비한 안테나 장치의 경우에만 실행할 수 있다는 공통점을 갖고 있다. 즉, 가중치 벡터가 측정되어 송신기에 전송되어야 하는 경우, 그에 필요한 대역폭은 안테나 엘리먼트의 개수에 따라 증대된다. 그러나 실제로 그러한 전송에 사용될 수 있는 대역폭은 극히 제한되어 있다. 그러므로 역방향으로 전송된 가중치 벡터에 의한 제어는 관여되는 안테나 엘리먼트의 개수가 많을수록 더 많은 방해를 받게 된다. OTD, TSTD와 같은 다이버시티 기술에서는 추가의 안테나 엘리먼트가 사용됨으로써 다이버시티 이득을 얻게 된다. 그러나 그러한 다이버시티 이득은 안테나 엘리먼트 개수를 1 개에서 2 개로 바꿀 때보다 2 개서 4 개로 바꾸는 경우에 훨씬 더 적다. 즉, 안테나 엘리먼트의 개수가 증가함으로써 얻을 수 있는 이점은 개수 증가에 드는 비용에 비해 적다. 또한 전술한 접근 방식들은 무선 통신 시스템에서 다른 수신기를 위해 사용될 특정 다운링크 신호로 인해 개별 수신기의 장애가 발생하는 문제를 해결해주지 못한다.
그러한 문제를 해결하기 위한 한 방법으로 빔 형성 방법이 있다. 그 예로서 DE 198 03188 A1을 언급할 수 있다. 이 문서에는 기지국으로부터 가입자국으로의 링크를 위한 3차원 공분산 행렬이 정의되는 방법이 기술되어있다. 기지국에서 공분산 행렬로부터 고유 벡터가 산출되고, 이 고유 벡터는 상기 링크를 위해 빔형성 벡터로서 사용된다. 상기 링크용 송신 신호는 빔형성 벡터에 의해 가중되어, 전송용 안테나 엘리먼트에 공급된다.
분명히 말하건데, 상기 방법은 다중 경로 전파 환경에서 탁월한 전송 특성을 가진 전파 경로를 측정하고, 기지국의 송신 전력을 공간적으로 상기 전파 경로에 집중시킨다.
그러나 그러한 점이, 갑작스러운 신호 감쇠를 초래함에 따라 전송 중단을 야기할 수 있는, 상기 전송 경로에서의 간섭을 막을 수는 없다.
상기 방법에서는 다운링크 신호의 지향성 전송을 통해, 다른 수신기에 그를 위해 사용되는 것이 아닌 다운링크 신호에 의해 발생하는 장애가 현저히 감소될 수 있다. 그러나 갑작스러운 신호 감쇠 및 그에 따른 전송 중단을 초래하는, 지향성 전파 경로에서의 간섭을 막을 수는 없다. 또한 상기 방법은 다운링크 신호가 특별히 소오스 방향으로 전송될 수 있도록 하기 위해 업링크 신호에 상기 소오스 방향을 관련시킬 수 있다는 사실에 의존하고 있다. 그러나 그것이 항상 가능한 것은 아니다. 특히 예컨대 건물 내부의 마이크로 셀의 경우, 다중반사로 인해 업링크 신호에 소오스 방향을 관련시키는 것이 불가능하다. 이러한 환경에서는 빔형성 방법을 통해 무지향성 전송 방법보다 더 나은 전송 품질을 얻을 수 없다.
다수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 장치를 구비한 무선통신 시스템에서 다운링크 빔을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 이동 무선 네트워크의 블록회로도이다.
도 2는 기지국의 블록회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 다이어그램이다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 송신기가 각각 현재 송/수신 상황에 매칭되는 방식으로 다운링크 빔을 제어할 수 있게 하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1항의 특징을 갖는 방법을 통해 달성된다. 이 방법은 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 장치를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국에서 구현될 수 있다. 이 방법은 임의의 가입자국으로부터 방출되어 수신된 업링크 신호에 있어서 안테나 장치의 상이한 안테나 엘리먼트들에 의해 수신된 업링크 신호 성분들간의 위상 상관의 존재를 검사하는 단계 및 상기 검사 결과에 따라 다운링크 빔을 제어하는 단계를 포함한다. 위상 상관이 확인되면 업링크 신호에 적어도 하나의 소오스 방향을 관련시키며, 다운링크 신호는 상기 소오스 방향으로 지향성을 갖고 전송된다. 위상 상관이 존재하지 않는 것으로 확인되면, 다운링크 신호는 적어도 하나의 다이버시티 기술에 의해 발생되는 다수의 기여신호 형태로 무지향성으로 전송된다. 상기 다이버시티 기술은 예컨대 시간 다이버시티, 안테나 다이버시티, 코드 다이버시티, 주파수 다이버시티와 같은 다양한 종류의 기술 중에서 선택될 수 있다.
바람직한 실시예들은 종속 청구항에 제시되어있다.
위상 상관이 존재하는 경우 추가로 업링크 신호에 대한 직접 전송 경로의 존재가 측정되면, 바람직하게는 다운링크 신호가 업링크 신호의 방향으로만 전송된다. 이러한 경우에는 다운링크 신호용으로 단 1 개의 전송 경로만 사용된다. 그러나 이러한 점은 고속 페이딩을 위한 직접 경로의 낮은 감응성(susceptibility)때문에 허용될 수 있고, 사용 가능한 전송 채널이 기지국에 의해 효과적으로 활용될 수 있게 해 준다.
직접 전송 경로의 존재가 바람직하게는 기지국을 위해, 상기 기지국에 도달하는데 가장 짧은 지연 시간이 걸리는, 업링크 신호의 기여신호에 있어서 시간 불변성으로부터 식별될 수 있다.
그와 반대로 그러한 직접 전송 경로가 존재하지 않는 경우, 바람직하게는 업링크 신호의 다수의 소오스 방향이 결정되고 다운링크 신호가 그러한 다수의 방향으로 전송되기 때문에, 전송 경로에서 일어날 수 있는 감쇠로 인해 가입자국에 의한 수신 중단이 야기될 수는 없다.
위상 상관의 존재에 대해 업링크 신호를 검사할 때, 바람직하게는 업링크 신호 성분의 평균된 3차원 공분산 행렬이 발생하고, 평균된 공분산 행렬이 대각 행렬인 경우 위상 상관이 존재하지 않는다고 가정한다. 이 때, 대각 행렬은 특히 상기 행렬의 비대각선 계수가 공분산 행렬의 발생을 위해 사용된 방법의 측정 정확도와 동일한 크기의 차수인 경우에 발생한다.
하기에서는 일 실시예가 도면을 참고로 더 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 구조를 보여준다. 이 구조는 상호 네트워킹되거나 하나의 고정망(PSTN)으로의 액세스를 가능하게 하는 다수의 이동 전화 교환국(MSC)을 포함하고 있다. 또한 상기 이동전화 교환국(MSC)은 각각 적어도 하나의 기지국 제어기(BSC)와 연결되어 있다. 각각의 기지국 제어기(BSC)는 다시 적어도 하나의 기지국(BS)으로 연결을 가능하게 한다. 그러한 기지국(BS)은 무선 인테페이스를 통해 가입자국(MS)으로의 통신 연결을 구축할 수 있다. 이를 위해, 적어도 각각의 기지국(BS)에 다수의 안테나 엘리먼트(A1- AM)를 포함하는 안테나 장치(AE)가 장착된다.
예를 들어, 도 1에는 가입자국들(MS1, MS2, ..., MSk, ..., MSn)과 기지국(BS)간에 사용자 정보 및 시그널링 정보를 전송하기 위한 링크들(V1, V2, ..., Vk)이 도시되어 있다. 상기 링크(Vk)의 상이한 전송 경로들은 기지국(BS)과 가입자국(MSk) 사이에 화살표로 표시되어있다. 운용 보수 센터(OMC)가 이동 무선 네트워크 또는 그 부품을 위한 감시 및 보수 기능을 제공한다. 이러한 구조의 기능성은 본 발명이 도입될 수 있는 다른 무선 통신 시스템, 특히 무선 가입자 액세스를 사용하는 가입자 액세스 네트워크에 이전될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 기지국(BS) 수신부의 구성을 개략적으로 나타낸 도이다. 기지국(BS)은 가입자국(MSk)으로부터 전송된 업링크 신호를 수신하는 다수의 안테나 엘리먼트들(A1, A2, ..., AM)을 포함하는 안테나 장치(AE)를 구비하고 있다. 각 안테나 엘리먼트의, 기저 대역으로 변환된 수신 신호가 소위 레이크 검색기(Rake Searcher, RS)로 공급된다. 상기 레이크 검색기는 상이한 전파 경로 상에 있는 안테나 엘리먼트에 도달된 업링크 신호의 기여신호들간의 지연 시간차를 측정하는데 사용된다. 또한 수신 신호는 다수의 레이크 핑거를포함하는 레이크 증폭기(RA)에 적용된다. 상기 레이크 핑거들 중 3 개가 도면에 도시되어있으며, 이들은 각각 1 개의 지연 소자(DEL) 및 1 개의 디스프레더-디스크램블러(EE)를 포함한다. 지연 소자(DEL)는 각각 레이크 검색기(RS)로부터 공급된 지연값들() 중 하나만큼 수신 신호를 지연시킨다. 디스프레더-디스크램블러(EE)는 그의 출력부에서 각각 일련의 평가된 기호들을 공급하고, 이 때 개별 디스크램블러를 위한 평가 결과는 다운링크 신호의 위상각이 상이함에 따라 레이크 증폭기의 개별 핑거 내 디스크램블링 코드 및 스프레딩 코드와 다를 수 있다.
디스프레더-디스크램블러(EE)로부터 공급된 기호열은 다수의 기호열을 평가된 기호열에 합치는 결합자(C)의 입력 신호를 형성한다.
디스프레더-디스크램블러(EE)로부터 공급된 기호열에는, 가입자국(Ms1, MS2, ..., MSk, ..., MSn)으로부터 전송되고 개별 가입자국에 대해 준직교를 이루고(quasi-orthogonal) 개별 가입자국의 고유특성인 트레이닝 시퀀스(training sequence)도 포함되어 있다. 신호 프로세서(SP)는 상기 트레이닝 시퀀스의 평가 결과를 기지국에 알려진, 가입자국으로부터 실제로 전송된 트레이닝 시퀀스 기호와 비교하는데 사용된다. 이러한 비교는 각각의 경우 레이크 증폭기(RA)의 각 핑거에 대해, 즉 레이크 검색기(RS)에 의해 발견된 각각의 지연 또는 탭(tap)에 대해 개별적으로 수행되기 때문에, 기지국(BS)과 가입자국(MSk)간 전송 채널의 임펄스 응답이 각각의 안테나 엘리먼트(A1, A2, ..., AM) 및 각각의 탭에 대해 개별적으로 얻어질 수 있다. 신호 프로세서(SP)는 각각의 탭을 위해 예컨대 인용된 DE 198 03 188로부터 공지된 방식으로 모든 안테나 엘리먼트(A1, A2, ..., AM)의 임펄스 응답을 3차원 공분산 행렬(RXX)에 합친다.
그러한 방식으로 제어 유닛(SE)에 의해 얻어진 공분산 행렬(RXX)이 도 3의 다이어그램을 통해 더 자세히 설명된다. 제어 유닛(SE)은 채널에서의 고속 페이딩의 영향을 평균하기 위해, 우선 연속적으로 발생하는 수많은 공분산 행렬(RXX)의 평균값()을 형성한다. 또한 공분산 행렬의 계수들에 대한 변동폭이 측정된다(섹션 S1, 채널 평가). 상기 변동폭이 적절한 방식으로 설정된 임계치보다 작은 경우, 즉 전송 채널이 시간의 경과에 따라 변동되지 않는 경우, 이는 가입자국 및 상기 가입자국으로부터 전송된 업링크 신호가 그의 경로 상에서 기지국으로 반사되는 반사기가 이동되지 않는다는 것을 의미한다. 그러한 경우 고속 페이딩의 평균은 불가능하며, 공분산 행렬의 형태를 통해 업링크 신호의 소오스 방향, 평균 감쇠 등과 같은 채널 특성들을 추론하는 것도 불가능하다.
상기 결과는 다운링크 신호의 무지향성 전송을 개시하기 위해(S2 단계) 제어 유닛(SE)으로부터 기지국의 전송부(TX)(도 2)로 전달된다. 이 경우 전송 채널이 매우 서서히 변동되기 때문에 가입자국(MSk)은 자신에 의해 수신된 다운링크 신호 내에서 개별 안테나 엘리먼트들의 기여신호를 식별해낼 수 있고, 최적의 방식으로 신호가 수신될 수 있게 하는 안테나 엘리먼트에 대한 가중 벡터(w(k))를 산출할 수 있으며, 상기 가중 벡터를 기지국으로 전송하고 상기 기지국은 다운링크신호(Sk(t))를 안테나 엘리먼트를 통해 전송하기 전에 상기 안테나 엘리먼트(Ai)에 할당된 가중 벡터의 계수(w(k), i=1, ..., M)와 곱할 수 있다.
제어 유닛(SE)에 의한 공분산 행렬()의 계수 변동폭 검사 결과 전송 채널이 일정하지 않은 경우, 상기 제어 유닛은 수신된 업링크 신호에 소오스 방향이 관련될 수 있는지의 여부를 결정한다. 이는 기지국의 상이한 안테나 엘리먼트들에 의해 수신된 업링크 신호들간의 위상 관계가 존재하는 경우, 즉 공분산 행렬()이 대각선으로부터 사라지지 않는 성분을 갖는 경우에는 항상 가능하다. 업링크 신호의 소오스 방향에 대한 정보는 공분산 행렬()의 고유 벡터 내에 포함되어있다.; 공분산 행렬()의 계수들이 상대 위상각을 제공하고, 이 상대 위상각을 이용하여 간섭성 업링크 신호가 개별 안테나 엘리먼트에 도달된다.
개별 안테나 엘리먼트에 도달된 업링크 신호들간에 위상 관계가 존재하는 경우, 다시 말해 채널이 공간적으로 상관되고(S3 단계) 제어 유닛(SE)이 공분산 행렬()의 비대각선 원소에서 그 사실을 인지하는 경우, 상기 제어 유닛(SE)은 결과적으로 기지국과 가입자국간의 직접 전송 링크가 존재하는지의 여부를 검출한다. 이와 같은 직접 전송 경로는 항상 가장 짧은 가능 전송 경로이고, 그 결과 수신된 업링크 신호가 서로 시간차를 두고 도달하는 다수의 기여신호들을 가지며, 가장 먼저 도달하는 것만 직접 전송 링크에 부합할 수 있다. 또한 그러한 가장 빠른 기여신호가 일정한 진폭을 가지는 것으로 인해 구별되는 경우, 이를 이용하여 제어유닛(SE)이 직접 전송 경로가 존재하는지(S4 단계)에 대해 확인하고 다운링크 신호를 직접 전송 경로에 상응하는 소오스 방향으로 전송하는 것을 개시한다(S5 단계). 업링크 및 다운링크가 동일한 주파수를 사용하는 경우, 개별 안테나 엘리먼트들로부터 전송된 다운링크 신호의 기여신호들을 상기 전송 경로에 상응하는 고유 벡터(w(k))의 계수들로 가중시키는 것이 다운링크 빔의 그러한 빔형성에 적합하다. 업링크와 다운링크의 주파수가 다른 경우에는, 상기 고유 벡터 성분의 위상이 전문가에게 친숙한 방식으로 지연 시간차로 변환되고, 이 지연 시간차는 다시 다운링크 주파수를 기초로 하여 위상차로 변환됨으로써, 다운링크 빔의 빔형성을 위한 가중치 벡터(w(k))가 얻어진다.
기지국과 가입자국간의 직접 전송 링크가 확인되지 않는 경우(S6 단계), 즉 존재하는 전송 경로가 적어도 1 회의 반사를 포함하는 경우에는 상기 전송 경로 중 하나가 고속 페이딩에 의해 갑작스럽게 고장이 날 위험이 있다. 이러한 문제는, 상기와 같은 경우에 제어 유닛(SE)이 공분산 행렬의 고유 벡터(w(k))를 측정할 뿐만 아니라 공분산 행렬의 고유 벡터의 총합으로부터 최대 고유값을 갖는 벡터들을 선택함으로써 극복된다. 이러한 고유 벡터들은 감쇠가 가장 적은 전송 경로에 적합하다. 다운링크 신호를 상기 전송 경로 중 적어도 2 개의 소오스 방향으로 동시 전송함으로써(S7 단계) 전송 중단의 위험이 최소화된다.
본 발명의 또 다른 한 개선예에 따르면, 직접 전송 경로가 존재하지 않는 경우 제어 유닛(SE)은 기지국에 대한 가입자국의 상대 이동 속도를 기초로 하여 추가로 식별할 수 있다. 상기 속도가 매우 빠르면, 가입자국이 다운링크 신호의 파괴적 간섭이 일어나는 위치에 아주 잠깐동안 머무르게 됨으로써 야기되는 수신 중단이 에러 수정을 통해 보상될 수 있기 때문에, 고유의 시간 다이버시티가 초래된다. 제어 유닛은 평균된 3차원 공분산 행렬의 고유 벡터들이 변동하는 속도를 기초로 하여 가입자국의 이동 속도를 평가할 수 있다. 상기 속도가 소정 임계치 이하에 머무르면, 즉 가입자국이 천천히 움직이면(S8 단계) 다운링크 빔은 다수의 전송 경로에서 동시에 전송되고(S7 단계), 가입자국의 속도가 더 빠르면(S9 단계) 감쇠가 가장 적은 전송 경로의 방향으로만 전송된다(S5 단계).
채널이 공간적으로 상관되지 않는 것으로 확인되면(S10 단계), 평균된 3차원 공분산에 의해 지지되는 빔형성을 통한 전송 품질의 개선이 불가능하다. 그러한 경우 제어 유닛은, 더 간단한 한 방법 실시예에 따라, 예컨대 OTD, TSTD 또는 STD와 같은 하나 이상의 다이버시티 기술을 이용하여 다운링크 신호의 전송을 개시한다(S11 단계).
또 다른 한 방법 개선예에 따라 추가로 고속 이동 가입자국과 저속 이동 가입자국이 구별될 수 있는데, 이 때 고속 이동 가입자국(S13 단계)에서는 전술한 다이버시티 기술의 사용(S11 단계)이 여전히 제한된다. 전송 채널의 특성들도 서서히 변동하는 저속 이동 가입자국의 경우(S12 단계)에는 이미 앞에서 말한, 채널이 변동하지 않는 경우에서처럼 가입자국으로부터의 피드백에 의해 최적화된 가중치 벡터를 이용하여 다운링크 신호가 전송되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 업링크 신호가 항상 또는 적어도 대부분의 시간에 소오스 방향을 갖는 상황에서도 다운링크 신호의 지향성 전송이 가능하다. 그러나 이 경우 상기 소오스 방향은 평균된 공분산 행렬()에서 더 이상 식별될 수 없을 정도로 빠르게 변한다.

Claims (9)

  1. 다수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 장치(AE)를 구비한 무선 통신 시스템에서 다운링크 빔을 제어하기 위한 방법으로서,
    a) 송신기(MSk)로부터 송신되어 수신된 업링크 신호에 있어서 상기 안테나 장치(AE)의 여러 안테나 엘리먼트로부터 수신된 업링크 신호 성분들간의 위상 상관의 존재를 검사하는 단계,
    b) 위상 상관이 존재하면, 적어도 하나의 소오스 방향을 업링크 신호와 관련시켜, 다운링크 신호를 소오스 방향으로 지향성 방식으로 전송하며,
    위상 상관이 존재하지 않으면, 다운링크 신호를 적어도 하나의 다이버시티 기술을 사용하여 생성된 다수의 기여신호 형태로 무지향성 방식으로 전송하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    일정한 채널에서는 상기 다운링크 신호가 적어도 하나의 다이버시티기술을 사용하여 생성된 다수의 기여신호 형태로 무지향성 방식으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 다이버시티 기술은 시간 다이버시티, 안테나 다이버시티, 코드 다이버시티, 주파수 다이버시티 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    일정하게 및/또는 서서히 변동하는 채널에서는 정보가 상기 다운링크 신호에서 사용될, 기여신호의 상대 송신 전력을 통해 업링크 신호내에서 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    위상 상관이 존재하는 경우 및 업링크 신호에 대한 직접 전송 경로가 존재하는 경우 상기 업링크 신호의 소오스 방향이 결정되고, 상기 다운링크 신호는 상기 업링크 신호의 방향으로만 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    업링크 신호의 가장 빠른 기여신호의 진폭이 시간 경과에 따라 변동되지 않는 경우, 상기 직접 전송 경로의 존재가 확인되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    위상 상관이 존재하나 업링크 신호에 대한 직접 경로는 존재하지 않는 경우 상기 업링크 신호의 다수의 소오스 방향이 결정되고, 상기 다운링크 신호는 다수의 방향으로 각각 지향성을 갖고 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 소오스 방향의 변동 속도가 측정되고, 상기 속도가 임계치를 초과하면 상기 다운링크 신호는 업링크 신호에 대한 가장 강한 기여신호의 소오스 방향으로만 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 업링크 신호에 있어서 위상 상관의 존재에 대해 검사하는 경우, 업링크 신호 성분의 평균된 공분산 행렬이 발생하고, 상기 평균된 공분산 행렬이 대각 행렬이면 위상 상관이 존재하지 않는 것으로 가정되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 다운링크 빔 제어 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2237379C2 (ru) * 2002-02-08 2004-09-27 Самсунг Электроникс Способ формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки базовой станции и устройство для его реализации (варианты)
US7372911B1 (en) * 2002-06-28 2008-05-13 Arraycomm, Llc Beam forming and transmit diversity in a multiple array radio communications system
US20040008648A1 (en) * 2002-07-11 2004-01-15 Schmidl Timothy M. Diversity decisions for downlink antenna transmission
JP4289854B2 (ja) * 2002-09-20 2009-07-01 京セラ株式会社 無線基地装置、移動端末装置、参照信号制御方法および参照信号制御プログラム
US7057555B2 (en) * 2002-11-27 2006-06-06 Cisco Technology, Inc. Wireless LAN with distributed access points for space management
FI20030777A0 (fi) * 2003-05-22 2003-05-22 Nokia Corp Lähetysdiversiteetin kertaluvun ja lähetyshaarojen määritys
US7054664B2 (en) * 2003-10-30 2006-05-30 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for providing user specific downlink beamforming in a fixed beam network
US20080267142A1 (en) * 2004-06-18 2008-10-30 Stellaris Ltd. Distributed Antenna Wlan Access-Point System and Method
EP1760978A4 (en) * 2004-07-30 2012-01-04 Panasonic Corp Radio communication method and device
US20100284294A1 (en) * 2008-01-03 2010-11-11 France Telecom Communication by return pathway from a terminal to a transmitter for reducing in particular interference between beams from the transmitter
JP4730677B1 (ja) * 2011-01-27 2011-07-20 日本電気株式会社 情報処理装置及び情報処理方法並びに情報処理プログラム
US10587329B2 (en) * 2017-09-22 2020-03-10 Qualcomm Incorporated Transmit antenna diversity in radio front end architectures

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE514000C2 (sv) * 1992-04-29 2000-12-11 Telia Ab Förfarande och anordning för att minska fädningen mellan basstation och mobila enheter
JPH08195703A (ja) * 1995-01-17 1996-07-30 Toshiba Corp 無線通信装置
IT1285217B1 (it) 1996-07-04 1998-06-03 Italtel Spa Metodo per la selezione automatica di un fascio tra quelli formati da un'antenna multifascio,in particolare per sistemi radiomobili
US6122260A (en) * 1996-12-16 2000-09-19 Civil Telecommunications, Inc. Smart antenna CDMA wireless communication system
FI106669B (fi) * 1997-08-20 2001-03-15 Nokia Networks Oy Lähetysmenetelmä ja radiojärjestelmä
FI980035A (fi) * 1998-01-09 1999-07-10 Nokia Networks Oy Menetelmä antennikeilan suuntaamiseksi ja lähetinvastaanotin
DE19803188B4 (de) * 1998-01-28 2006-04-20 Siemens Ag Verfahren und Basisstation zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem
US6989797B2 (en) * 1998-09-21 2006-01-24 Ipr Licensing, Inc. Adaptive antenna for use in wireless communication systems
JP3641961B2 (ja) * 1999-02-01 2005-04-27 株式会社日立製作所 アダプティブアレイアンテナを使用した無線通信装置
US6489923B1 (en) * 1999-09-16 2002-12-03 Nortel Networks Limited Position location method and apparatus for a mobile telecommunications system
US7039441B1 (en) * 1999-10-19 2006-05-02 Kathrein-Werke Kg High speed fixed wireless voice/data systems and methods

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