KR20030034227A - 스마트 안테나 시스템을 구비한 기지국을 갖는 무선데이터 통신 시스템에서의 다운링크 송신 - Google Patents

스마트 안테나 시스템을 구비한 기지국을 갖는 무선데이터 통신 시스템에서의 다운링크 송신 Download PDF

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Abstract

스마트 안테나 시스템을 갖는 기지국으로부터 사용자 단말기에 통신을 하기 위한 방법, 장치, 및 매체 판독 기기에 관한 것이다. 상기 방법은 기지국으로부터 사용자 단말기에 다운링크 데이터를 송신하기 위한 다운링크 채널을 제공하는 단계, 및 다운링크 데이터에 응답하여 사용자 단말기로부터 업링크 응답 신호를 수신하도록 기지국에 대하여 연계 채널을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 연계 채널은 상기 다운링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는다. 상기 방법은 사용자 단말기로부터 업링크 데이터를 수신하도록 기지국에 대하여 상기 연계된 업링크 채널과는 별개인 업링크 데이터 채널을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 또한 기지국에서 업링크 응답 신호를 수신하는 단계, 수신된 업링크 응답 신호를 이용하여 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계, 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 기지국으로부터 사용자 단말기에 다운링크 데이터를 송신하는 단계, 및 업링크 데이터 채널 상에서 사용자 단말기로부터 업링크 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.

Description

스마트 안테나 시스템을 구비한 기지국을 갖는 무선 데이터 통신 시스템에서의 다운링크 송신 {DOWNLINK TRANSMISSION IN A WIRELESS DATA COMMUNICATION SYSTEM HAVING BASE STATION WITH A SMART ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 무선 통신, 특히 변하는 환경에서의 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기지국 송신기/수신기(트랜시버)와 복수의 원격 사용자 단말기 사이에서의 셀 방식 통신 또는 유사한 무선 통신 시스템의 무선 통신 방법에 관한것이다.
상기 통신 시스템에서는 통신 링크의 신호대 잡음비를 증가시키고 간섭을 감소시키기 위하여 스마트 안테나 시스템과 같은 지향성 안테나 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 스마트 안테나 시스템을 사용하게 되면 멀티패스 및 패이딩에 저항을 또한 제공할 수 있다.
스마트 안테나 시스템은 안테나 소자 어레이 및 신호대 잡음비를 증가 및/또는 간섭을 감소시키도록 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 기구를 포함한다. 스마트 안테나 시스템은 여러 개의 고정 빔을 형성하는 빔포머 및 하나 이상의 빔을 연계시키는 기구를 포함하는 "스위치드 빔(switched beam)" 시스템일 수 있다. 또한, 스마트 안테나 시스템은 특정의 수신 및 송신 상황에 대한 처리 방식에 따라 적합할 수 있는 무한 변수 안테나 방사 패턴을 달성할 수 있는 스마트 안테나 처리 방식 결정 기구를 포함하는 적응성 안테나 어레이 시스템일 수 있다.
스마트 안테나 시스템은 업링크(사용자 단말기로부터 기지국으로) 또는 다운링크(기지국으로부터 사용자 단말기로) 통신에 사용되거나, 또는 위상 양자 모두의 통신에 사용될 수 있다.
스마트 안테나 시스템은 또한 공간 분할 다원 접속(spatial division multiple access: SDMA)할 수 있다. SDMA를 통하여, 기지국의 하나 이상의 사용자 단말기는, 공동 채널 사용자 단말기가 공간적으로 떨어져 있는 경우, 동일한 "기존" 채널, 즉 동일한 주파수 및 시간 채널(FDMA 및 TDMA 시스템) 또는 코드 채널(CDMA 시스템) 상에서 기지국과 통신할 수 있다. 이 경우, 스마트 안테나 시스템은 동일한 기존 채널 내에 하나 이상의 "공간 채널"을 제공한다.
전송 RF 및 간섭 환경이 셀 방식 시스템에서는 비교적 신속하게 변할 수 있다. 패킷 방식 시스템에서, 이들 환경은 연속 패킷 전송 사이에서 현저하게 변할 수 있다. 예를 들어, 스마트 안테나 시스템 및 하나 이상의 원격 사용자 단말기를 갖는 기지국을 포함하는 셀 방식 시스템을 생각해 보자. 신속하게 변하는 환경에서, 전송 시간과 거의 같은 시간 간격 중에 이동 통신 사용자로부터 수신된 업링크 신호에 적응되도록 적절한 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 것이 필요하다. 이러한 적응에는 일반적으로 사용자 단말기로부터 기지국까지 무선 신호를 사용하고, 스마트 안테나 처리 방식은 상기 수신된 신호를 사용하여 결정된다.
당해 기술 분야에서 신속하게 변하는 RF 및 간섭 환경에 적응이 필요하다.
폴링(Polling)
하나 이상의 사용자 단말기를 각각 갖는 여러 개의 기지국을 포함하는 셀 방식 시스템을 생각해 보자. 당해 기술 분야에서는 동일 채널 내이지만 다른 기지국으로 신호를 전송할 수 있는 공동 채널 사용자 단말기로부터 간섭을 경감시키도록 특정 기지국의 스마트 안테나 시스템의 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 방법이 공지되어 있다. 이러한 간섭 경감은 특정 기지국에서, 간섭하는 공동 채널 사용자 단말기로부터 무선 신호를 수신하고 이 간섭 신호로부터 원하는 신호를 구별함으로써 달성될 수 있다.
특정의 기지국은 업링크 상에서 다른 기지국의 사용자 단말기로부터 간섭을 경감시킬 수 없거나, 또는 다운 링크 상에서 다른 기지국의 사용자 단말기를 향하여 간섭을 경감시킬 수 없다. 특정의 기지국은 다른 사용자 단말기로 적절한 무선 주파수 링크를 갖지 못하거나 또는 다른 기지국의 사용자 단말기를 폴링하는 방법에 대한 정보를 갖지 못할 수도 있다.
통신 개시
원격 사용자 단말기와 통신을 개시할 때, 원격 사용자 단말기는 시스템이 로그오프 상태이거나 또는 통신이 단절되었거나 또는 비교적 최근의 기지국과 사용자 단말기 사이에 위치되어 있거나, 또는 실질적인 침묵 시간으로 비교적 저속으로 통신되는 "아이들(idle)" 상태일 수 있다.
아이들 상태인 사용자 단말기와 기지국 사이에서 통신을 개시하는 것은 상대적으로 곤란할 수 있다. 사용자 단말기의 위치는, 예를 들면, 휴대용이기 때문에 알지 못할 수 있다. 또한, 간섭 패턴은 신속하게 변할 수 있으므로, 위치를 알 수 있는 경우에도, 기지국에서 개시(예를 들면, 무선 호출) 메시지의 성공적인 수신 가능성을 감소시킬 수 있는 상당한 간섭이 존재할 수 있다. 또한, 무선 호출용 채널을 다른 기지국의 사용자 단말기에서 많이 사용할 수 있다. 이 경우, 원하는 사용자 단말기의 간섭을 무시할 수 없다.
동일 기지국의 다른 원격 단말기에 의하여 상이한 공간 채널 상에서 많이 사용될 수 있는 기존 채널 상의 사용자 단말기를 무선 호출하는 것이 바람직한 경우가 종종 있다. 이 경우, 사용자 단말기의 간섭도 또한 무시할 수 없다.
사용자 단말기를 무선 호출하는 무선 호출 메시지는, 공지되지 않고 신속하게 변하는 간섭이 있는 환경으로 위치가 변할 수 있는 사용자 단말기가 자신과 연계된 기지국으로부터 상기 무선 호출(및 다른 제어 신호)을 성공적으로 수신할 수 있는 가능성을 증가시킬 수 있는 방식으로 송신되는 것이 일반적으로 이상적이다.
본 발명은, 본 발명의 양수인에게 각각 양도된 동일 출원인이 제출한 다음 세 개의 미합중국 특허출원에 관한 것으로서, 이들 내용을 참조하여 본 명세서에 연계시켰다.
(1) 참조번호 제015685.P031호; 유세프미르 등에 의해 출원된 발명의 명칭 "스마트 안테나 시스템을 구비한 기지국을 가진 무선 통신 시스템에서의 다운링크 전송"
(2) 참조번호 제015685.P027호; 발명자 바레트 등에 의해 출원된 발명의 명칭 "스마트 안테나 시스템을 가진 무선 데이터 기지국으로부터의 비지향성 전송"
(3) 참조번호 제015685.P026호; 발명자 트로트에 의해 출원된 발명의 명칭 "스마트 안테나 시스템을 가진 무선 데이터 기지국으로부터의 반복 무선 호출"
도 1은 적어도 하나의 기지국이 스마트 안테나 시스템을 갖는, 적어도 두 개의 기지국을 포함하는 통신 시스템의 도면이다.
도 2(A) 및 도 2(B)는 스마트 안테나 시스템을 사용하는 기지국의 두 가지 실시예의 도면으로서, 도 2(A)는 스마트 안테나 시스템이 적응성 안테나 어레이 시스템이며 베이스밴드로 적응되는 한 가지 구성의 도면이고, 도 2(B)는 빔포밍 네트워크를 포함하는 스위치드 빔 스마트 안테나 시스템을 구비한 다른 기지국의 도면이다.
도 3(A), 도 3(B), 도 3(C), 도 3(D), 도 3(E)는 본 발명의 하프 듀플렉스 실시예에 따른 신호 타이밍 배열의 도면이다.
도 4(A), 도 4(B), 및 도4(C)는 본 발명의 풀 듀플렉스 실시예에 따른 신호타이밍 배열의 도면이다.
도 5(A), 도 5(B), 및 도 5(C)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 타이밍 배열의 도면이다.
통신 시스템의 일 실시예는 스마트 안테나 시스템을 갖는 기지국으로부터 사용자 단말기에 다운링크 데이터를 송신하는 다운링크 채널을 제공하는 단계 및 다운링크 데이터에 응답한 사용자 단말기로부터 업링크 응답 신호를 수신하기 위해 기지국에 대하여 연관된 채널을 제공하는 단계를 포함하는 방법이다. 상기 연관된 채널은 다운링크 채널과 연관되고 다운링크 채널과 소정의 관계를 갖는다. 상기 방법은 사용자 단말기로부터 업링크 데이터를 수신하기 위해 기지국에 대하여 상기 연관된 업링크 채널과는 상이한 업링크 데이터 채널을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 또한 기지국에서 업링크 응답 신호를 수신하는 단계, 수신된 업링크 응답 신호를 이용하여 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계, 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 기지국으로부터 사용자 단말기에 다운링크 데이터를 송신하는 단계, 및 업링크 데이터 채널 상의 사용자 단말기로부터 업링크 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
일 실시예는 또한 스마트 안테나 시스템을 포함하는 기지국으로부터 사용자 단말기에 다운링크 데이터를 통신하는 방법이다. 상기 방법은 기지국에 대하여 일련의 순차 시간 간격을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 시간 간격의 각각은 다운링크 채널의 선택된 수 및 업링크 상의 연관된 채널의 선택된 수를 갖는다. 연관된 업링크 채널의 각각은 다운링크 채널 중 어느 하나와 연관되고 소정의 관계를갖는다. 상기 방법은 제1 시간 간격의 제1 다운링크 채널 상의 기지국으로부터 다운링크 폴링 신호를 송신하는 단계, 및 사용자 단말기의 다운링크 폴링 신호 수신에 응답하여 기지국에서 사용자 단말기로부터 업링크 응답 신호를 수신하는 단계를 추가로 포함한다. 업링크 응답 신호의 수신은 제1 시간 간격의 제1 다운링크 기존 채널과 연관되는 업링크 채널 상에서 일어난다. 상기 방법은 수신된 제1 업링크 응답 신호를 이용하여 사용자 단말기에 송신하기 위한 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계, 및 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 기지국으로부터 제1 다운링크 채널 상의 사용자 단말기에 다운링크 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.
셀 방식 시스템 및 스마트 안테나 기지국
도 1은 적어도 두 개의 기지국, 즉 제1 기지국(102) 및 적어도 하나의 제2 기지국(111)을 갖는 셀 방식 무선 통신 시스템(100)을 일반적으로 도시한 도면이며, 제1 기지국(102)은 안테나 소자(104) 어레이를 갖는 스마트 안테나 시스템을 포함한다.
시스템(100)은 제1 기지국(102)과 2 방향 패킷 통신을 위한 복수의 원격, 가능하게는 휴대용 사용자 단말기(105, 106, 107, 108), 및 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국과 2 방향 패킷 통신을 위한 복수의 원격, 가능하게는 휴대용 사용자 단말기(109, 110)를 또한 포함한다. 제1 기지국(102)은 사용자 단말기(105, 106, 107, 108)와 연계되는 한편, 제2 기지국(111)은 사용자 단말기(109, 110)와 연계된다.
제1 기지국(102)은 데이터 및/또는 음성 네트워크와 같은 네트워크에 연계된다. 하나 이상의 제2 기지국(111) 또한 동일 네트워크에 연계된다. 일 실시예에 있어서, 제1 기지국 및 다른 기지국(111)은 인터넷에 연계된다.
도 2(A)는 제1 기지국(102)의 일 실시예의 도면이다. 기지국은 적응성 안테나 어레이 시스템인 스마트 안테나 시스템(203)을 포함한다. 스마트 안테나 시스템(203)은 안테나 소자 어레이(104), 일 실시예에서 각각의 안테나 소자 어레이(104)마다 하나의 송신기 및 하나의 수신기가 구비된 송신기/수신기("트랜시버") 세트(206)로 구현된 송신기 세트 및 수신기 세트, 및 업링크 및 다운링크 스마트 안테나 처리를 실행하는 공간 처리기(208)를 갖는다.
업링크 스마트 안테나 처리는 개별 안테나 소자로부터 트랜시버 세트를 거쳐 수신된 신호를 연계하는 단계를 포함하고, 다운링크 스마트 안테나 처리는 개별 안테나 소자로부터 트랜시버 세트를 거쳐 전송하기 위한 신호의 다중 버전을 발생시키는 단계를 포함한다. 제어용 컴퓨터(210)가 스마트 안테나 처리를 제어한다. 공간 처리기(208) 및 제어용 컴퓨터(210)는 하나 이상의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 포함하고, 업링크 및 다운링크 스마트 안테나 처리 및 제어를 달성하는 임의의 다른 기구가 사용될 수 있다.
업링크 상에서, 스마트 안테나 처리는 제어용 컴퓨터(210)의 제어 하에, 수신된 신호의 진폭 및 위상을 수신된 신호가 바람직하게 연계되도록 업링크 가중치 파라미터 세트에 따라 가중시킴으로써 실행된다. 상기 연계를 업링크 공간 처리 및 업링크 스마트 안테나 처리라고 한다. 업링크 스마트 안테나 처리 방식은, 이 경우, 업링크 가중치 파라미터에 의하여 정해진다. 상기 연계 단계는 시간 등화를 위한 일시 필터링 단계를 더 포함하고, 공간 처리와 연계되었을 때는 상기 연계 단계를 업링크 공간-일시 처리 또는 업링크 스마트 안테나 처리라고 한다. 공간-일시 처리는 각각의 안테나 소자에 발생되는 신호에 대한 일시 처리 매개변수를 포함하는 업링크 가중치 파라미터에 의하여 정해진 업링크 스마트 안테나 처리 방식에따라 실행된다. 간략하게 하기 위하여, 업링크 공간 처리 및 업링크 스마트 안테나 처리라는 용어는 여기에서는 업링크 공간-일시 처리 또는 업링크 공간 처리를 의미한다.
업링크 처리 방식은 일반적으로 기지국(102)의 안테나 소자에 수신된 신호에 따라 결정되고, 일 실시예에 있어서, 다운링크법 또한 안테나 소자에 수신된 신호에 따라 결정된다.
따라서, 일 실시예에 있어서, 기지국(102)은 다운링크 채널 상의 다운링크 신호를 연계된 원격 사용자 단말기에 전송하도록 안테나 소자에 연계된 다운링크 전송 장치, 원격 사용자 단말기로부터 업링크 신호를 수신하도록 안테나 소자에 연계된 업링크 수신 장치, 및 다운링크 전송 장치에 연계되며 또한 업링크 수신 장치에도 연계되는 처리 장치를 포함하고, 상기 처리 장치는 업링크 응답 신호에 따라 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정한다.
일 실시예에 있어서, 안테나 소자(104) 및 제1 기지국(102)은 각각 전송 및 수신 양자 모두에 사용되는 한편, 다른 실시예에 있어서, 복수의 안테나 소자는 수신 및 전송용으로 별개의 안테나를 포함한다는 점에 유의해야 한다.
사용자 단말기(105, 106, 107, 108)는 일반적으로 안테나 시스템 및 트랜시버를 포함하고, 인터넷 또는 다른 데이터 통신 네트워크 상에서 음성 통신 및/또는 데이터 통신과 같은 각종 유형의 기능을 제공하도록 입력 및/또는 출력 장치 및/또는 처리 장치에 연계될 수 있다. 상기 사용자 단말기는 휴대용이거나 고정형일 수 있다. 일 실시예에서는 안테나 시스템은 하나의 안테나를 가질 수 있고, 다른 실시예에서는 복수의 안테나 소자를 포함하여 수신 및 전송을 용이하게 변경시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서는 안테나 시스템은 스마트 안테나 시스템을 포함할 수 있다. 사용자 단말기는, 일 실시예에 있어서, 음성 및/또는 데이터를 서로 통신할 수 있다. 사용자 단말기에는 랩톱 컴퓨터와 같은 하나 이상의 컴퓨터, 2 방향 페이저, 개인 휴대 통신 단말기(PDA), 비디오 모니터, 오디오 플레이어, 휴대폰, 또는 음성 또는 데이터를 기지국과 같은 다른 통신 장치 또는 통신국으로 무선 방식으로 통신할 수 있는 다른 장치가 연계되거나 또는 일부로 구성될 수 있다.
원격 송신기(105, 106, 107, 108) 중 하나로부터 신호를 수신할 때, 적응성 공간 처리기(208)는 각각의 안테나 소자 어레이(104)에 수신된 신호의 진폭 및 위상에 응답하고, 존재할 수 있는 멀티패스 상태의 보정 및 간섭 경감 단계를 포함하여 사용자 단말기로부터 기지국까지 신호 링크를 바람직하게 향상시키는 지향성 수신 패턴을 효과적으로 제공하도록 신호를 연계시키는 업링크 공간 처리를 실행한다.
가중치 파라미터에 의하여 정해진 업링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 각종 기술은 공지되어 있다. 일 실시예에 있어서, 공지된 부호 연습 시퀀스는 업링크 신호에 포함된다. 일 실시예는 방식 결정용 최소 제곱법을 사용한다. 다른 실시예에 있어서, "블라인드"법이 사용되며 이 방법에 따라 업링크 신호가, 예를 들면, 불변 계수 또는 특정 계수 포맷을 갖는 것으로 알려진 하나 이상의 속성을 갖는 기준 신호가 구성된다. 공지된 신호 또는 구성된 기준 신호 중 어느 하나를 사용하여 오차 신호를 형성하고, 업링크 스마트 안테나 방식 결정 단계가 오차에따라 일부 기준을 최적으로 하는 업링크 매개변수를 결정한다.
일 실시예는 공간 분할 다원 접속("SDMA")에 따라 동작할 수 있다. SDMA로 인하여, 제1 기지국(102)과 연계된 하나 이상의 사용자 단말기는, 공동 채널 원격 사용자가 공간적으로 분리되어 있는 한, 동일한 "기존" 채널, 즉 동일 주파수 및 시간 채널(FDMA 및 TDMA 시스템) 또는 코드 채널(CDMA 시스템) 상의 업링크 상에서 제1 기지국(102)과 통신할 수 있다. 이 경우, 스마트 안테나 시스템은 동일한 기존 채널 내에 하나 이상의 "공간 채널"을 제공하고, 적응성 공간 처리기(208)는 원하는 사용자 단말기와 기존 채널을 공유하는 제1 기지국(102)과 연계된 원격 단말기로부터 간섭을 경감시키도록 업링크 공간 처리를 실행한다.
제1 기지국(102)은 존재할 수 있는 멀티패스 상태의 보정 및 간섭 경감 단계를 포함하여 기지국으로부터 사용자 단말기까지 신호 링크를 바람직하게 향상시키는 지향성 수신 패턴을 효과적으로 제공하도록 하나 이상의 원격 장치(105, 106, 107, 108)에 신호를 송신하는데 또한 사용된다. SDMA 또한 다운링크 방향으로 가능하며, 기지국은 동일한 기존 채널 상의 하나 이상의 자신과 연계된 사용자 단말기에 송신할 수 있다. 즉, 동일한 기존 채널은 하나 이상의 공간 채널을 가질 수 있다.
다운링크 상에서, 공간 처리기(208)는, 제어용 컴퓨터(210)의 제어 하에, 신호의 진폭 및 위상을 다운링크 가중치 파라미터 세트에 따라 가중시킴으로써 원격 단말기에 송신될 각종 버전의 신호를 발생시킨다. 상기 처리를 일반적으로 다운링크 공간 처리 또는 다운링크 스마트 안테나 처리라고 한다. 다운링크 스마트 안테나 처리는, 이 경우, 다운링크 가중치 파라미터에 의하여 정해진다. 상기 처리는 시간 등화를 위한 일시 필터링을 더 포함하고, 가중치와 연계될 때, 상기 스마트 안테나 처리를 다운링크 공간-일시 처리라고 한다. 다운링크 공간-일시 처리는 각각의 안테나 소자에 의하여 송신될 신호에 대한 일시 처리 매개변수를 포함하는 다운링크 가중치 파라미터 세트에 의하여 정해진 다운링크 스마트 안테나 처리 방식에 따라 실행된다. 간략하게 하기 위하여, 다운링크 공간 처리 및 다운링크 스마트 안테나 처리라는 용어는 여기에서는 다운링크 공간-일시 처리 및 다운링크 공간 처리를 의미한다.
이 경우 다운링크 가중치 파라미터에 의하여 정해진 다운링크 스마트 안테나 처리 파워를 결정하는 각종의 메커니즘이 공지되어 있다. 일 실시예는 시간 도메인 듀플렉싱(time domain duplexing: TDD)을 사용하는 TDMA 시스템인 통신 시스템(100)에서 동작하고, 이로써 특정의 사용자 단말기와 자신과 연계된 기지국 사이의 업링크 주파수 및 다운링크 주파수가 동일하다. 다운링크 가중치 파라미터는 동일한 사용자 단말기에 대한 업링크 가중치 파라미터로부터 결정되는 것이 일반적이다. 다운링크 가중치 파라미터를 업링크 가중치 파라미터로부터 결정할 때 측정 함수가 포함되어 왜곡 차이, 예를 들면, 각각의 안테나 소자 어레이(104)에 연계된 상이한 수신 및 송신 체인을 통과할 때 신호에 발생하는 진폭 및 위상 변화의 차이를 보정한다. 상기 체인은 안테나 소자, 케이블, 필터, RF 수신기, RF 송신기, 물리적 연결부, 및 디지털로 처리되는 경우에는 아날로그-디지털 전환기를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제5,546,090호, 및 미합중국 특허출원 제08/948,772호 및 제09/295,434호에는 측정 방법 및 장치에 대한 설명이 포함되어 있다.
시간 도메인 듀플렉싱을 사용하지 않는 통신 시스템에서 동작하는 다른 실시예, 예를 들면, 특정의 사용자 단말기와 통신하기 위한 업링크 및 다운링크 주파수가 동일하지 않은 주파수 도메인 듀플렉싱(FDD)을 사용하는 시스템에서 동작하는 실시예에 있어서, 사용자 단말기를 위한 도착 방향(DOA)을 결정하는 단계가 한정적은 아니지만 포함되는, 사용자 단말기로부터 수신된 업링크 신호로부터 다운링크 가중치 파라미터를 결정하는 여러 가지 기술이 있다.
도 2(B)는 스위치드 빔 시스템인 스마트 안테나 시스템(223)을 포함하는 기지국(102)의 다른 실시예의 도면이다. 스마트 안테나 시스템(223)은 안테나 소자 어레이(104), 안테나 소자 어레이(104)용의 고정 빔 세트를 형성하는 빔포밍 네트워크(225), 빔포머(227)의 각각의 빔 단말기마다 하나의 송신기/수신기를 구비한 트랜시버 세트(227), 및 트랜시버(227)의 하나 이상의 빔을 연계시키는 조합기(229)를 갖는다. 스마트 안테나 시스템을 제어하는 제어용 컴퓨터(229)가 포함된다. 예시적인 빔포머는 한정적은 아니지만 버틀러 매트릭스를 포함한다. 조합기(229)는 업링크 또는 다운링크 상에 사용하도록 하나 이상의 고정 빔을 선택하고, 하나 이상의 빔을 선택하도록 스위칭 네트워크를 포함할 수 있다. 조합기(229)는 하나 이상의 빔을 연계시키는 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 도 2(A)의 적응성 스마트 안테나 시스템에 있어서, 다운링크 통신을 위하여 스위치드 빔 스마트 안테나 시스템을 제어하는 방법을 결정하는 단계를 업링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계라고 한다. 다운링크 통신 도중의 조합기(229)의 처리 단계를 다운링크 공간 처리 단계라고 한다. 업링크 상에서, 연계 단계는 선택된 빔을 수신된 신호를 바람직하게 연계시키도록 업링크 가중치 파라미터 세트에 따라 가중시킴으로써 동작한다. 도 2(A)의 적응성 스마트 안테나 시스템에 있어서, 상기 업링크 연계 단계는 업링크 공간 처리 단계라고 하며, 업링크 통신을 위하여 연계를 결정하는 단계는 업링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계라고 한다.
보다 구체적으로, 원격 장치(105, 106, 107, 108)에서 원격 송신기 중 하나로부터 신호를 수신할 때, 빔 조합기(229)는 각각의 안테나 소자 어레이(104)에 수신된 신호에 응답하고, 실재할 수 있는 멀티패스 상태의 보정, 및 본 발명의 양태에 따른 간섭 경감을 포함하는, 사용자 단말기로부터 기지국까지 신호 링크를 향상시키는 지향성 신호 패턴을 효과적으로 제공하도록 빔포머(225)로부터의 빔을 연계시키는 업링크 공간 처리를 실행한다.
도 2(B)를 참조하면, 다운링크 상에서, 조합기는 가중된 버전을 결정하는 신호를 하나 이상의 선택된 빔포머(225)를 거쳐 송신되도록 처리한다. 조합기는 실재할 수 있는 멀티패스 상태의 보정 및 본 발명의 양태에 따른 간섭 경감을 포함하는, 기지국으로부터 사용자 단말기까지의 송신이 개선되도록 처리한다.
도 2(A) 및 도 2(B)의 실시예 양자 모두에 있어서, 본 발명의 일 양태에 따라, 신호는 다른 기지국(111)의 원격 장치(109, 110)와 같은 공동 채널 간섭 장치로부터 또한 수신된다. 공간 처리 단계에서는 다른 기지국(1110의 원격 장치(109,110)와 같은 공동 채널 사용자로부터 간섭을 경감시키도록 상기 수신된 신호를 사용한다.
바람직한 스마트 안테나 방식, 특히 이동가능한 사용자 단말기 또는 멀티패스 환경 또는 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크에서의 데이터 통신, 또는 셀 방식 시스템에서와 같은 이들 요소의 연계에 대한 적응성 결정은, 변하는 RF 및 간섭 환경 때문에 데이터 통신 중 특정의 시간에 가장 잘 결정된다. 원격 사용자 단말기가 휴대용인 경우, 사용자 단말기를 이동하게 되면 후속의 데이터 전송 사이에서 바람직한 위치와 바람직하지 않은 위치 사이로 사용자 단말기가 이동할 수 있다. 데이터 전송, 예를 들어 통신 시스템(100)이 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크의 일부분일 때 사용자 단말기와 제1 기지국 사이에 전송된 데이터의 경우, 간섭 환경이 신속하게 변할 수 있다. 따라서, 제1 기지국에서, 원격 단말기(109, 110)와 같은 간섭 장치는 상이한 시간에 각각의 제2 기지국(111)으로 전송될 수 있고, 상기 간섭 패턴은 신속하게 변할 수 있다.
기지국으로부터 통신 개시
제1 기지국(102)으로부터 다운링크 상에서의 통신 개시에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 최적의 스마트 안테나 처리 방식을 신속하게 결정하기 위하여, 제1 기지국(102)은 상기 제1 기지국(102)이 통신 개시를 원한다고 표시하도록 초기 다운링크 무선 호출 메시지를 약속된 논리 제어 채널의 사용자 단말기에 송신한다.
사용자 단말기는 로그인되지 않거나, 또는 로그인 및 확인되지만 자신들의 연계된 기지국과 활성적으로 통신 교환되지 않는 아이들 상태일 수 있고, 또는 자신들의 연계된 기지국과 활성적으로 통신되는 활성 상태일 수도 있다. 사용자 단말기가 아이들 상태일 때, 기지국 및 사용자 단말기 양자 모두는 통신을 개시하도록 준비된다. 또한, 기지국 및 아이들 단말기는 기지국은 사용자 단말기를 무선 호출고, 사용자 단말기는 기지국과 통신을 개시하도록 가능한 채널 또는 채널 세트를 표시하는 정보를 갖는다.
사용자 단말기는 하나 이상의 채널 상에서 통신할 수 있는 능력을 가질 수 있으므로, 하나의 채널 상에서는 아이들 상태이고 다른 채널 상에서는 활성화 상태일 수 있다는 점에 유의해야 한다. 아이들 상태란 관심 채널 상에서 아이들 상태라는 의미이다. 아이들 상태의 사용자 단말기는 다른 채널 상에서는 아이들 상태가 아닐 수 있다는 점을 이해해야 한다.
사용자 단말기를 무선 호출하도록 무선 호출 메시지를, 공지되지 않고 가능하게는 비교적 신속하게 변하는 간섭을 가진 환경에서의 변하는 위치의 사용자 단말기가 자신의 연계된 기지국으로부터 상기 무선 호출(및/또는 다른 제어 신호)을 성공적으로 수신할 수 있는 가능성을 증가시키도록 송신하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태는 다운링크 신호를 비지향성 방식으로 전송하는 동시에, 기지국에 원하지 않는 사용자 단말기로 공지된 하나 이상의 사용자 단말기를 향하여 간섭을 경감시키고, 하나 이상의 사용자 단말기는 다운링크 신호를 송신하는 도중에 특정의 다운링크 채널 내의 하나 이상의 신호를 수신할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 비지향성 방식이란 에너지를 의도적으로 임의의 특정 사용자 또는 사용자들을 향하도록 하지 않는다는 의미이다. 섹터식 시스템에 있어서, 이것은 섹터 내의 비지향성을 의미한다. 또한, 실질적으로 비지향성이란 전체적인 전송이 상이한 방식이 가능한 반복된 전송 세트로 세분될 때 시간 평균 상에서의 비지향성을 또한 의미한다.
본 발명의 일 양태는 제1 기지국(102)과 같은 기지국으로부터 특정의 사용자 단말기까지 시스템(100)과 같은 무선 패킷 데이터 시스템으로 통신을 확실하게 개시하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 후술하는 스마트 안테나 시스템을 가진 기지국용으로 특히 유용하다.
상기 방법의 일 실시예는 사용자 단말기가 응답하도록 제1 기지국(102)에 의하여 비교적 높게 부호화되고, 비교적 저속 무선 호출 메시지를 송신하는 단계를 포함한다. 부호화는 사용자 단말기에서 비교적 높은 검출 가능성을 용이하게 하는 방법 중 한 가지이다. 그렇게 많지 않은 정보가 전송되기 때문에 저속 신호가 송신된다. 사용자 단말기가 무선 호출 메시지를 검출하여 이에 응답한다. 다음, 기지국에서 이 응답을 사용하여 후속 전송을 위한 통신 링크에 관한 정보를 얻는다. 통신 링크에 관한 정보는 기지국과 사용자 단말기 사이에 확실하고 비교적 고속(예를 들면, 트래픽 데이터) 통신을 제공한다. 다른 기지국의 사용자 단말기 또한 동일한 기존 채널 상의 각각의 기지국에 응답하고, 상기 응답 또한 제1 기지국(102)이 사용하여 후속의 다운링크 또는 업링크 전송 시 공동 채널 사용자 단말기의 간섭을 경감시킬 수 있다.
다중 사용자 단말기 사이의 다운링크 데이터 전송을 공유하는 다운링크 채널에서의 무선 호출
일 실시예에 있어서, 무선 호출 메시지는 트래픽 데이터가 제1 기지국(102)과 하나 이상의 사용자 단말기 사이에 통신되는 바와 같이 동일한 기존 채널을 다른 데이터로서 점유할 수 있는 논리 제어 채널로 송신될 수 있다.
또한, 무선 호출 메시지는 트래픽 데이터 또는 무선 호출 데이터가 다른 기지국과 다른 기지국과 같은 하나 이상의 사용자 단말기 사이에 통신되는 바와 같이 동일한 기존 채널을 다른 데이터로서 점유할 수 있는 논리 제어 채널로 제1 기지국(102)으로부터 송신될 수 있다.
또한, 무선 호출 메시지는 동일한 기존 채널을 제1 기지국(102)과 연계된 다른 사용자 단말기 및 하나 이상의 다른 기지국의 다른 사용자로서 점유할 수 있는 논리 제어 채널로 제1 기지국(102)으로부터 송신될 수 있다.
일 실시예는 각각의 사용자 단말기에 대하여 UT_Sequence라고 하는 독특한 무선 호출 시퀀스를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 시퀀스는 여러 가지 방식으로 발생될 수 있다. 예를 들면, 기지국 식별 번호 및 사용자 단말기 식별 번호가 PN 시퀀스 발생 장치에 입력으로 사용될 수 있다. 얻어진 비트가 변조되고, 얻어진 I/Q 대역폭 시퀀스가 UT_Sequence를 형성한다. 여러 가지 방식으로 UT_Sequence를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 사용자 단말기 식별 번호는 저속 오차 수정 코드를 사용하여 부호화될 수 있고, 부호화된 번호는 기지국 식별 번호 모두 또는 일부로 개시된 PN 시퀀스 발생 장치의 출력을 가진 XOR 동작에 의하여 스크램블된다. UT_Sequence는 동일한 무선 호출 시퀀스를 갖는 두 개의 사용자 단말기가 비교적 낮을 수 있고, 일 실시예에서는, UT_Sequence는 시스템의 각각의 사용자 단말기에 특정된다. 일 실시예에 있어서, UT_Sequence는 원하는 사용자 단말기에서 UT_Sequence를 성공적으로 수신할 수 있도록 매우 큰 용장도를 제공하는 코드를 포함한다.
각각의 사용자 단말기는 약속된 논리 제어 채널을 UT_Sequence의 검출을 시도하면서 청취한다. 상기 논리 제어 채널은 제어 채널일 수 있고, 본 발명의 양태에 있어서는 시스템 내의 다른 사용자 단말기에 의하여 트래픽용으로 사용될 기존 채널일 수 있다.
사용자 단말기는 UT_Sequence를 성공적으로 검출할 때까지 사용자 단말기 시퀀스 검출 기준을 사용한다. 한 가지 검출 방법은 상관 임계치를 포함하는 검출 기준으로 상관을 사용한다.
제1 기지국(102)은, 일부 약속된 방식으로, 원하는 사용자 단말기가 어느 채널을 청취하고 있는가를 나타내는 정보를 갖고, 기지국은 이 채널 상에 UT_Sequence를 송신한다. 청취하는 상기 채널은, 예를 들면, 사용자 단말기를 자신과 연계된 기지국에 등록(로그인)시키는 초기 교환 도중에 약속될 수 있거나, 또는 사전에 설정될 수 있다. 제1 기지국(102)은 스마트 안테나 시스템을 위한 스마트 안테나 처리 방식을 결정하여 통신을 방해할 수 있는 간섭을 감소시킴으로써 UT_Sequence의 성공적인 수신 가능성을 증가시킨다.
무선 호출하기 전에, 기지국(102)은 무선 호출할 사용자 단말기가 아이들 상태이고 따라서 전송되지 않는 것으로 알려진 시간 중에 자신과 연계된 하나 이상의 사용자 단말기로부터 신호("무선 호출 수신 신호 이전")를 수신할 수 있으며, 상기시간 중에는 제1 기지국(102)으로부터 동시에 그리고 동일한 기존 채널 상에서 무선 호출 메시지로서 수신할 수 있는 제1 기지국(102)과 연계된 임의의 사용자 단말기 또는 단말기들이 제1 기지국(102)으로 업링크 상에서 전송한다.
제1 기지국(102)은 무선 호출 전 수신 신호를 사용하여 스마트 안테나 시스템을 위한 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하여 공동 채널 사용자 단말기에는 데이터를 동일한 기존 채널의 상이한 공간 채널 상에는 페이지 메시지를 동시에 송신한다.
자신과 연계된 사용자 단말기로부터 신호를 수신하는 외에, 제1 기지국(102)은 간섭 장치로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(102)은 자신과 연계된 사용자 단말기로부터의 신호를 간섭 장치로부터의 신호와 구별한다. 일 실시예에 있어서, 구별하는데는 사용자 단말기 식별 장치를 사용한다.
다운링크 기존 채널을 무선 호출 메시지로 공유할 수 있는 제1 기지국(102)과 연계된 다른 사용자 단말기는 없다는 점에 또한 유의해야 한다.
하나 이상의 다른 기지국 또한 통신 시스템에 포함될 수 있고, 일 실시예에 있어서, 다른 기지국은 제1 기지국(102)과 협동함으로써 제1 기지국(102)이 무선 호출 전 수신 신호를 수신하는 외에, 제1 기지국(102)은 무선 호출하려는 사용자 단말기를 무선 호출하기 전에 다른 기지국과 연계된 하나 이상의 다른 사용자 단말기로부터 신호를 수신할 수 있고, 다른 사용자 단말기는 도중에 전송될 수 있는 동일한 기존 채널 상에 무선 호출 메시지로서 신호를 포함한다. 제1 기지국(102)은 자신과 연계된 사용자 단말기로부터의 신호를 다른 기지국과 연계된 다른 사용자단말기로부터의 신호와 구별한다. 다른 기지국과 연계된 다른 사용자 단말기는 데이터를 그들과 각각 연계된 기지국으로부터 동시에 동일한 기존 채널 상에서 제1 기지국(102)으로부터의 무선 호출로서 수신할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
각각의 기지국은 자신과 연계된 사용자 단말기와 통신하기 위하여 프로토콜을 사용하므로, 협동하는 두 개의 기지국은 기지국에서 사용되는 프로토콜이 협동한다.
제1 기지국(102)은 무선 호출 전 수신 신호 및 다른 사용자 단말기 수신 신호를 사용함으로써 자신의 스마트 안테나 시스템을 위한 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하여 자신과 연계된 사용자 단말기에는 데이터를 그리고 동일한 기존 채널 상의 상이한 공간 채널 상에는 무선 호출 메시지를 동시에 송신하는 한편, 제1 기지국과 연계된 사용자 단말기 및 다른 사용자 단말기 수신 신호를 수신한 다른 사용자 단말기로의 간섭을 경감시킨다.
일 실시예에 있어서, 다운링크 스마트 안테나 처리 방식 결정에는 교정을 사용하여 업링크 가중치 파라미터로부터 정해진 다운링크 가중치 파라미터를 사용한다. 업링크 가중치 파라미터는 무선 호출 전 수신 신호 및 다른 사용자 단말기 수신 신호에 대응하는 안테나 어레이의 안테나 소자에서 수신된 신호로부터 결정된다.
일 실시예에 있어서, 스마트 안테나 처리 방식 결정에는 무선 호출 전 수신 신호 및 다른 사용자 단말기 수신 신호에 대응하는 안테나 어레이의 안테나 소자에서 수신된 신호의 수신 공분산으로부터 교정을 사용하여 정해진 전송 공분산 매트릭스를 사용한다. 특히, 방식은 도착하는 신호가 원격 사용자를 간섭하지 않도록 간섭 공분산 매트릭스를 사용하여 간섭을 경감시키는 단계를 포함한다.
ZR을 기존 채널의 연계된 사용자 단말기로부터 기지국에서 수신된 모든 신호에 대하여 안테나 소자 상에 수신된 신호의 m 곱하기 n 매트릭스로 하고, 각각의 열은 m 안테나 중 하나에서 수신된 신호의 n 복소값(I 및 Q값)의 벡터이다. ZR을 m 안테나 중 각각에서 수신된 신호 및 소음 을 나타내는 복소 무작위 변수(I 및 Q값)의 1 벡터를 곱한다. 수신 공분산 매트릭스는 RR=E[ZRZR H]로 정의되고, 여기서 E[.]는 예상 동작이며 위첨자 H는 복소 결합된 트랜스포즈 동작, 즉 헤르미티안 트랜스포즈를 나타냄으로, m개의 안테나 소자에 대하여, 수신 공분산 매트릭스 RR은 m 곱하기 m 매트릭스이다. 임의의 원하는 업링크 신호가 없는 경우, 즉 원하는 사용자 단말기가 아이들 상태일 때 발생할 수 있는 간섭만 단지 존재하는 경우, 수신 공분산 매트릭스는 RRI=E[ZRIZRI H]로 정의된 수신 간섭 공분산 매트릭스이고, 여기서 ZRI는 전송 간섭 원격 단말기로부터 안테나 어레이의 m개의 안테나 소자 중 하나에 도착하는 신호의 복소값 (I 및 Q값) 무작위 변수의 벡터이다.
수신된 간섭 공분산 매트릭스는 간섭 원격 단말기의 평균 공간 성질에 관한 정보를 포함한다. 상기 매트릭스의 고유치는 간섭에 의하여 점유된 평균 공간 방향을 한정한다. 수신된 간섭 공분산 매트릭스의 고유치는 각각의 고유치 방향의 간섭에 의하여 점유된 평균 파워를 나타낸다. 따라서, 비교적 큰 고유치와 연계된고유치 방향은 비교적 다량의 평균 간섭 파워를 수신하는 공간 방향을 나타내는 한편, 비교적 작은 고유치와 연계된 고유치 방향은 비교적 소량의 평균 간섭 파워를 수신하는 공간 방향을 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 예상 동작은 신호 샘플을 평균화함으로써 실행된다. 즉, ZR=ZRZR H및 RRI=ZRIZRI H여기서 ZRI는 임의의 원하는 업링크 신호가 없는 기지국에서 수신된 신호에 대하여 안테나 소자 상의 수신된 신호 샘플의 m 곱하기 n 매트릭스이고, 각각의 열은 m개의 안테나 중 하나에 수신된 신호의 복소값(I 및 Q값) 샘플의 벡터이다.
일 실시예에 있어서, 수신 공분산 매트릭스를 사용하여 원하지 않는 공동 채널 사용자 단말기를 향한 간섭의 경감을 포함하는 바람직한 다운링크 처리 방식을 결정한다. 공동 채널 사용자 단말기 세트 중 일부가 수신 공동 변수 매트릭스의 계산 도중에 제1 기지국이 송신할 때 또한 수신하는 경우, 상기 방식은 간섭 경감을 달성하는데 비교적 효과적이다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 무선 호출 전에, 수신된 간섭 공분산 매트릭스는 무선 호출하려는 사용자에게 전송되지 않지만(예를 들면, 아이들 상태), 다운링크 상에서 동시에 그리고 동일한 기존 채널 상에서 무선 호출 메시지로서 수신할 수 있는 원하지 않는 사용자 단말기가 업링크 상에서 그들 각각의 기지국으로 송신할 수 있는 시간 도중에 샘플링함으로써 정해진다.
대안으로서, 간섭 공분산 매트릭스는 무선 호출하려는 사용자 단말기 및 다른 사용자 단말기-이들은 추후에 동일한 기존 채널 및 시간 상의 다운링크 상에서 무선 호출로서 수신할 수 있음-양자에게 전송될 수 있는 시간에 제1 기지국(102)에서 수신된 신호 상에 업링크 공간 처리를 실행하여 정해질 수 있다. 업링크 공간 처리는 무선 호출하려는 사용자 단말기로부터 신호를 결정하고, 뺄셈으로 간섭 신호를 결정한다.
수신 공분산 매트릭스는 많은 공동 채널 원격 단말기가 데이터를 전송할 수 있고 원하는 사용자 단말기가 아이들 상태일 때 제1 기지국(102)에 의하여 수신된 신호(예를 들면, 무선 호출 전 수신 신호 및 다른 사용자 단말기 수신 신호)로부터 결정된다. 상기 수신 공분산 매트릭스는 수신 간섭 공분산 매트릭스와 동일하고, 간섭 전송 장치로부터 간섭 경감을 포함하여 신호를 수신하는 스마트 안테나 처리 방식을 바람직하게 결정하는데 사용될 수 있다.
원하지 않는 사용자 단말기를 향한 간섭 경감을 포함하여 무선 호출을 위한 송신 공간 처리는, 상이한 안테나 소자와의 전자 장치 체인의 상이함을 고려하여 계산 또는 다른 동작이 실행되는 경우, 원하지 않는 사용자 단말기가 업링크 상에서 전송될 때 결정된 수신 간섭 공분산 매트릭스로부터 결정될 수 있다. 특히, 무선 호출을 전송하는 다운링크 공간 처리를 위한 다운링크 가중치 파라미터 세트는 가장 작은값이 필요하지는 않지만 비교적 작은값을 가진 수신 간섭 공분산 매트릭스의 고유치로부터 취한다.
후술하는 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 시스템(100)의 기지국과 연계된 사용자 단말기 사이의 활발한 트래픽 통신은 순차 시간 간격(프레임) 세트로 일어나고, 각각의 프레임은 선택된 개수의 다운링크 기존 채널(예를 들면, TDMA 시스템의 시간)로 분할된다는 점에 유의해야 한다. 각각의 다운링크 기존 채널에 대하여, 업링크 상에도 연계된 기존 채널(예를 들면, TDMA 시스템의 시간)이 있다. 후술하는 설명은 TDMA 시스템에 사용된 본 발명의 일 실시예에 관한 것이지만, 본 발명은 TDMA 시스템에만 한정되는 것은 아니다.
TDMA 시스템에 있어서, 각각의 프레임은 선택된 개수의 다운링크 데이터 전송 시간(타임슬롯)으로 분할되고, 각각의 다운링크 데이터 전송 시간에도 업링크 상에 전송 시간(타임슬롯)이 있다. 제1 기지국(102)과 원하는 사용자 단말기 사이에 통신이 개시된 후, 제1 기지국(102)으로부터 사용자 단말기로 전송된 다운링크 데이터를 이전의 연계된 통지 전송 시간, 바람직하지만 필연적은 아닌, 다운링크 데이터 전송의 다운링크 데이터 전송 시간과 연계된 업링크 상의 가장 최근의 통지 전송 시간 도중에 사용자 단말기로부터의 통지 신호가 앞서게 된다. 업링크 상에서 수신된 통지 신호를 사용하여 제1 기지국(102)의 스마트 안테나 시스템을 위한 처리 방식을 결정하여 앞으로 원하는 사용자 단말기-바람직하지만 필연적은 아닌, 다음 사용자 단말기-에 통지 전송 시간과 연계된 다운링크 데이터 전송 시간을 전송하는 것이 바람직하다. 또한, 기지국에서 사용된 연속 시간 세트는 동일하거나 또는 다른 기지국의 간섭 사용자 단말기로부터의 다른 통지를 제1 기지국(102)에서 수신하여 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는데 사용하도록 협동한다. 따라서, 업링크 상의 통지 기간 도중에 각각의 기지국으로 전송되는 통신 시스템(100)의 사용자 단말기 개수는 바람직하지만 필연적은 아닌 연계된 미래 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 전송될 수 있는 활성적인 원하는 사용자 단말기 세트의 슈퍼셋이다.
특정의 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 무선 호출 메시지를 아이들 사용자 단말기에 전송하는 일 실시예에 있어서, 다운링크 스마트 안테나 처리 방식은 교정을 사용하여 결정되고 공분산 매트릭스의 가장 작은 고유치는 업링크 상의 이전 연계된 통지 전송 기간 도중에 수신된 신호로부터 결정된다.
상기 무선 호출 방식의 사용에는 업링크 상에서 이전 연계된 통지 전송 기간 도중에 제1 기지국(102)에 의하여 신호(예를 들면, 무선 호출 전 수신 신호 및 다른 사용자 단말기 수신 신호)를 수신하는 사용자 단말기에 간섭을 경감하는 것을 포함한다. 사용자 단말기 전송 단계로부터 수신된 신호에 대응하는 수신 공분산 매트릭스의 고유치는 가장 작은 고유치보다 상당히 큰 고유치를 가질 수 있다. 따라서, 일 실시예에 있어서, 무선 호출 메시지는 공동 채널 사용자를 향한 간섭을 최소로 하기 위하여 업링크 상의 가장 파워가 적은 간섭 장치 방향으로 송신된다.
다른 실시예에 있어서, 제공된 임계값보다 적은 값을 갖는 전송(간섭) 공분산 매트릭스의 고유치는 다운링크 스마트 안테나 처리 방식(예를 들면, 다운링크 가중치 파라미터)을 무선 호출에 사용하도록 결정하는데 사용될 수 있다. 상기 고유치는 전송 간섭 공분산 매트릭스의 실질적으로 빈 공간에 있다.
본 명세서에서 비지향 방식의 전송이란 에너지를 공분산 매트릭스의 비교적 작은 고유치 방향으로 향하게 하는 빈 공간 전송을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 많은 공동 채널 원격 단말기가 데이터를 전송하고원하는 사용자 단말기가 아이들 상태일 때 결정된 수신 신호 공분산 매트릭스는 교정과 함께 사용되어 원하지 않는 공동 채널 사용자의 방향으로 빈 공간으로 향하게 하는 한편, 전방향성 방사 패턴에 따라 다른 방향으로 무선 호출 메시지를 전송한다. 전방향 패턴은 비지향성 방식으로 전송하는 특별한 경우이다. 섹터식 시스템에 있어서, 전방향이란 섹터 내의 실질적인 전방향을 의미한다. 또한, 실질적으로 전방향이란 전체적인 전송이 상이한 방식으로 반복 전송 세트로 해체될 때, 시간 평균 상에서 실질적으로 전방향이라는 의미이다.
1997년 12월 12일 골드버그에 의하여 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허출원 제08/988,519호에는 임의의 원하는 방사 패턴을 달성하도록 다운링크 공간 처리 가중치 파라미터를 결정하는 방법이 개시되어 있다. 골드버그의 방법에 있어서, 중량은 최적 기준을 최적화 함으로써 결정된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 골드버그 방법은 공분산 매트릭스로부터 결정된 유사한 간섭 장치를 향한 채널을 향하게 하는 것을 포함하도록 변형될 수 있다.
대안으로서, 도착 방향식 방법(DOA)을 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는데 사용할 수 있다.
원하지 않는 사용자 단말기를 향하여 간섭을 경감시키는 다른 방법은 약간 이른 시간에 원하지 않는 사용자 단말기로부터 제1 기지국(102)에서 수신된 신호로부터 원하지 않는 사용자 단말기에 관한 부수 정보를 형성하는 단계를 포함한다. 부수 정보는 제1 기지국(102)의 데이터베이스에 기억된다.
원하지 않는 사용자 단말기에 관한 부수 정보는 원하지 않는 사용자 단말기를 향하여 간섭을 경감시키는 단계를 포함하는 방식을 결정하는데 사용될 수 있는 사용자에 관한 정보이다. 사용자 단말기에 관한 상기 기억된 부수 정보의 예는 사용자 단말기의 공간 신호이다. 예를 들면, 바렛트 외에 허여된 미합중국 특허 제5,592,490호 발명의 명칭 "고성능 무선 통신 시스템" 및 오터스텐 외에 허여된 미합중국 특허 제5,828,658호 발명의 명칭 "공간-일시 처리를 구비한 고성능 무선 통신 시스템"에는 공간 신호를 사용하여 간섭을 경감시키는 기술이 개시되어 있다. 수신 공간 신호는 기지국 어레이가 임의의 간섭이 없는 특정의 사용자 단말기 또는 다른 사용자 단말기로부터 신호를 수신하는 방법을 특징으로 한다. 특정 사용자 단말기의 전송 공간 신호는 원격 사용자 단말기가 임의의 간섭이 없는 기지국으로부터 신호를 수신하는 방법을 특징으로 한다. 전송 공간 신호는 교정을 사용하여 수신 공간 신호로부터 결정된다.
부수 정보를 데이터베이스로부터 검색하고, 원하지 않는 사용자 단말기 중 적어도 하나를 향한 간섭 경감을 포함하도록 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는데 사용한다.
부수 정보는 동일한 제1 기지국(102)의 원하지 않는 사용자 단말기로부터 수신된 신호로부터 형성될 수 있다. 대안으로서, 통신 시스템은 적어도 하나의 제2 기지국 및 유선 및/또는 무선일 수 있는 기지국 내부 통신 기구를 포함한다. 하나 이상의 다른 기지국은 원하지 않는 사용자 단말기로부터 신호를 수신하고, 각각의 원하지 않는 사용자 단말기에 대한 부수 정보 형성 단계는 상기 각각의 원하지 않는 사용자 단말기로부터 신호를 수신하는 다른 기지국에서 일어난다. 부수 정보는기지국 내부 통신 시스템을 사용하여 제1 기지국(102)으로 송신된다. 상기 방법을 사용하는 경우, 상기 다른 기지국은 원하지 않는 사용자가 실질적으로 원하지 않는 제1 기지국(102)과 통신된다.
다른 형태의 부수 정보는 하나 이상의 원하지 않는 사용자 단말기의 DOA, 실제로는 원하지 않는 사용자 단말기로부터의 수신된 신호를 포함한다.
일 실시예는 TDD 시스템으로 동작하는 방법에 관한 것이지만, 본 발명은 FDD시스템으로 동작하는데도 적용될 수 있다. FDD 시스템에 있어서, 송신 및 수신 채널은 일반적으로 임의의 소정 순간에 서로 협동하지 않는다. DOA식 기술은 사용자 단말기 방향으로부터 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 송신 및 수신 공분산 매트릭스는 일반적으로 충분한 시간 평균이 수신 공분산 또는 간섭 공분산 매트릭스를 계산할 때 사용되는 경우, 특히 업링크 주파수가 다운링크 주파수에 상대적으로 근접한 경우, FDD 시스템에서는 실질적으로 동일하다. 상기의 경우, 교정을 포함하여 업링크 공간 처리 방식으로부터 결정된 다운링크 공간 처리 방식을 사용하여, 예를 들면, 1998년 3월 5일 클래리티 와이어리스 인코포레이티드의 발명자 랠리 등에게 허여된 발명의 명칭 "통신을 위한 공간-일시 처리"의 PCT 국제특허 출원번호 WO98/09385에 개시된 바와 같은 만족할만한 결과를 제공할 수 있다.
본 발명은 CDMA 시스템에도 또한 적용가능하다. CDMA 시스템은 주파수 채널의 실질적으로 모든 리소스를 소수의 사용자에게 제공한다. 따라서, 전송 사용자 단말기에 대응하는 수신 공분산 매트릭스의 고유벡터에 대한 고유치는 가장 작은(즉, 빈 공간) 고유치보다 상당히 크다.
따라서, 본 발명의 일 실시예서는 다른 사용자 단말기에 간섭이 동시에 경감되도록 기지국이 다운링크 메시지를 비지향성 방식(예를 들면, 원격 단말기 무선 호출)으로 원하는 사용자 단말기에 송신할 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 제1 기지국(102)은 다른 데이터를 하나 이상의 다른 사용자 단말기에 동시에 송신한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 동일한 기존 채널 상에서 방향 트래픽(진행 중인 트래픽 데이터) 및 방송 트래픽(무선 호출)을 연계시키는 단계를 제공한다.
반복 무선 호출
무선 호출 메시지의 성공적인 수신에 응답하여, 사용자 단말기가 신호를 제1 기지국(102)에 송신한다. 사용자 단말기는 랜덤 액세스 신호 요구를 약속된 채널의 기지국에 송신함으로써 응답한다. 제1 기지국(102)은 주파수 채널 및 트래픽 송신을 위한 다운링크 전송 시간의 지정을 포함하는 액세스 지정 메시지를 사용자 단말기에 전송한다. 액세스 지정 메시지는 사용자 단말기와 기지국 사이의 링크의 경로 손실 측정 및/또는 파워 컨트롤 실행을 포함하는 여러 가지 제어 기능을 실행하는데 또한 사용될 수 있다.
무선 호출 메시지는 필연적은 아니지만 바람직하기로는 비교적 많은 코드로 된다. 여러 가지 방법을 사용하여 사용자 단말기에서 수신된 신호로부터 상기 많은 코드로 된 UT_Sequence를 검출하는데 이용할 수 있다. 이러한 기술 한 가지는 상관 관계를 사용한다.
랜덤 액세스 요구 신호는 원하는 사용자 단말기가 UT_Sequence를 성공적으로 검출했다는 표시를 제1 기지국에 송신하는 것이다. 일 실시예에 있어서, 랜덤 액세스 요구 신호가 없으면 원하는 사용자 단말기가 페이지를 성공적으로 수신하지 못했다는 피드백을 제1 기지국에 제공한다. 성공 또는 실패에 대한 피드백을 제공하는 다른 방법은 본 발명의 다른 실시예에도 또한 사용될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 있어서, 제1 기지국(102)은 원하는 사용자 단말기가 페이지를 성공적으로 수신했는가의 여부를 나타내는 피드백을 수신한다.
본 발명의 다른 양태는 동일한 반복법, 즉 미래 프레임의 동일한 상대 시간의 동일한 다운링크 방식을 반복해서 사용하여 여러 차례 페이지 전송을 반복함으로써 성공적인 페이지 수신 가능성을 증가시키는 방법이다. 동일하지 않은 반복은 다운링크 방식 또는 미래 프레임의 상이한 상대 시간 중 하나 이상에 관한 것이다. 일 실시예에 있어서, 동일하지 않은 반복을 사용하여 간섭 환경을 반복이 상이하도록 촉진시키는데 사용하고, 이로써 원하는 사용자 단말기가 동일한 반복인 경우 가능성에 걸쳐 페이지를 수신하는 가능성을 더 증가시킨다. 예를 들면, 상이한 스마트 안테나 방식을 사용하거나, 또는 상이한 타이밍을 사용하여 간섭 환경이 상이할 수 있는 가능성을 증가시킬 수 있다. 다운링크 방식 다이버시티는 상이한 다운링크 스마트 안테나 방식을 사용함으로써 제공되고, 간섭 다이버시티는 상이한 환경에서 페이지를 반복함으로써 제공된다. 일 실시예에 있어서, 다운링크 방식 다이버시티 및 간섭 다이버시티 양자 모두가 사용된다.
일 실시예에 있어서, 무선 호출이 성공이냐 실패냐의 피드백이 사용된다.제1의 성공적이지 못한 무선 호출 후, 기지국은 일 실시예에 있어서 상이한 비지향성 방식을 사용하여 미래, 예를 들면, 다음 프레임에서 무선 호출을 반복한다.
제1 실시예에 있어서, 상이한 비지향성 방식은 다운링크 무선 호출을 위한 스마트 안테나 처리 방식을 결정하도록 실질적으로 간섭 공분산 매트릭스 빈 공간에 있는 다른 하나의 고유벡터를 향하여 전송한다. 연속되는 프레임 중 미래의 프레임이, 예를 들면, 상이한 세트의 사용자 단말기가 다음 프레임에 무선 호출될 수 있어서 간섭 환경이 신속하게 변할 수 있으므로 상이한 세트의 간섭이 있을 때 무선 호출이 반복된다. 빈 공간의 상이한 고유벡터를 사용하여 페이지를 상이한 방사 패턴으로 향하게 하여 다운링크 방식 다이버시티를 제공한다.
간섭 환경은 매우 신속하게 변하지 않을 수 있다. 따라서, 제2 실시예에 있어서, 연속 시간 세트의 상이한 다운링크 데이터 전송 기간에서 반복된다. TDMA의 경우, 예를 들면, 이것은 상이한 타임슬롯과 일치될 수 있다. 일반적으로, 반복 전송은 제1 전송의 특정 다운링크 트래픽 데이터 전송 기존 채널보다 상이한 다운링크 기존 채널 상에서 일어난다. FDMA 시스템에 있어서, 이것은 상이한 주파수일 수 있다.
따라서, 제2 실시예에 있어서, 수신 간섭 공분산 매트릭스는 상이한 다운링크 데이터 전송 기간과 연계된 통지 전송 기간에서 수신된 신호로부터 결정되고, 가장 작은 고유치를 가진 수신된 간섭 공분산 매트릭스의 고유벡터를 사용하여 무선 호출 전송 도중의 스마트 안테나 시스템에 대한 다운링크 공간 처리를 상이한 간섭 환경에서 무선 호출 반복을 촉진시키도록 상기 상이한 다운링크 데이터 전송기간 도중에 결정하는데 사용된다.
다른 실시예는 간섭 공분산 매트릭스로부터 결정된 필연적이 아닌 다운링크 방식으로 반복 무선 호출을 실행한다. 또 다른 실시예에 있어서, 특정의 사용자 단말기를 향한 무선 호출은 공지되지 않은 위치의 사용자 단말기가 무선 호출을 수신할 수 있는 가능성을 증가시키도록 설계된 스마트 안테나 시스템을 위한 연속 세트의 가중치 파라미터 중 상이한 하나를 사용하여 반복적으로 전송된다. 예를 들면, 1998년 2월 9일 바렛트에게 허여되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허출원 제09/020,619호에 상기 순서를 결정하는 기술이 개시되어 있다. 메시지를 연속적으로 송신하도록 스마트 안테나 처리 방식에 사용된 가중치 파라미터의 순서는, 일 실시예에 있어서, 별개의 푸리에 트랜스폼(DFT)에 따른 복소치 가중치 파라미터의 직교 순서이다. 무선 호출의 성공적인 수신을 더 증가시키기 위하여, 상이한 다운링크 전송 기간 도중에 무선 호출 전송을 반복하여 상이한 간섭 환경에서 무선 호출의 반복을 촉진시킨다.
무선 호출 반복을 사용하는 다른 실시예에 있어서, 무선 호출은 넓게, 즉 전방향 빔으로 전송되지만, 각각의 상이한 반복 도중에 무선 호출은 상이한 다운링크 데이터 전송 기간(예를 들면, 상이한 타임슬롯) 도중에 전송되어 상이한 간섭 환경에서 무선 호출의 반복이 확보된다. 전방향 패턴으로 전송하는 방법은, 예를 들면, 전술한 골드버그에 허여된 미합중국 특허출원 제08/988,519호에 기재되어 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 다운링크 데이터 전송 기간은 무선 호출을 위하여 두 개의 절반부로 분할된다. 페이지는 임의의 다운링크 데이터 전송 기간 중 전반부 또는 후반부 상으로 송신될 수 있다. 이로써 소정 개수의 다운링크 데이터 전송 기간 내에 상대적으로 더 많은 메시지가 송신될 수 있다. 또한, 페이지 반복 사이에 간섭 환경을 변경시키는 또 다른 방법이 제공된다. 다운링크 데이터 전송 기간 중 전반부에 무선 호출이 송신된 후, 다음 프레임의 다운링크 데이터 전송 기간, 일 실시예에 있어서는 상이한 다운링크 데이터 전송 기간의 후반부에 다음 반복이 송신된다. 따라서, 적어도 무선 호출 전송에 대한 간섭 환경은 제1 및 제2 전송 사이에서 변할 수 있다.
일 실시예는 다운링크 데이터 전송 기간을 두 개 이상의 무선 호출 기간으로 분할하는 단계를 포함한다.
도 3은 TDMA에 사용되는 본 발명의 실시예의 프레임 순서도이다. 도 3(A)는 세 개의 완전한 프레임의 도면이다. 도 3(B)는 하나(N번째)의 프레임의 도면이고, 도 3(C)는 다운링크 데이터 전송 기간, 이 경우 기간 D3가 무선 호출을 위하여 전반부 및 후반부로 분할되는 방법을 도시한 도면이다. 마찬가지로, 도 4는 다른 풀 듀플렉스 배열의 도면이다. 도 4(C)는 다운링크 데이터 전송 기간, 이 경우 기간 D3가 무선 호출을 위하여 전반부 및 후반부로 분할되는 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 반복 횟수는 무선 호출 기지국까지 원하는 사용자 단말기가 근접할 수 있는 추정치의 함수이다. 사용자 단말기의 근접성은 초기 등록(예를 들면, 로그인), 또는 이전의 성공적인 무선 호출 순서 도중에 추정된다. 필연적은 아니지만 일반적으로, 무선 호출 기지국에 근접하는 것으로 추정된 사용자 단말기는 상기 기지국으로부터 멀리 떨어진 사용자 단말기에서 보다 간섭을 덜 받는 것으로 생각된다. 일 실시예에 있어서, 추정된 근접성은 근접함, 멀리 떨어짐, 아주 멀리 떨어짐 중 하나이며, 근접한 사용자 단말기는 1회 무선 호출을 수신, 즉 반복이 없고, 멀리 떨어진 사용자 단말기는 2회 무선 호출을 수신, 한차례 반복되며, 아주 멀리 떨어진 사용자 단말기는 2회를 반복해서 수신한다.
그러나, 다른 실시예는 각종 횟수의 반복을 결정하도록 다른 기준을 사용할 수 있다. 각각의 반복이 상이한 간섭 환경에서 일어나도록 스마트 안테나 시스템을 가진 기지국으로부터 사용자 단말기까지 스마트 안테나 시스템을 사용하여 반복 전송하는 방법이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따라 개시되어 있다.
트래픽 통신
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기지국과 이에 연계된 사용자 단말기 사이에는 무선 프로토콜에 따라 트래픽 통신된다. 무선 프로토콜은 제1 기지국을 위한 제1 세트의 순차 시간 간격(프레임)을 제공하여 자신과 연계된 사용자 단말기와 통신한다. 또한, 무선 프로토콜은 무선 통신 시스템의 다른 기지국(111) 세트 각각을 위한 다른 세트의 순차 시간 간격(프레임)을 제공한다.
도 3은 하나의 TDMA 실시예의 경우 전송 시퀀스를 예시하는 전송 시간표 세트의 도면이다. 도 3(A)는 시간을 인접 프레임, 일 실시예에서 동일한 기간을 갖는 시퀀스로 전체가 분할된 것을 도시하는 도면이다. 3개의 완전한 연속 프레임이 도 3(A)에 도시되어 있다. 시스템 타이밍 제어를 위하여, 사용자 단말기가 필요에 따라 협동할 수 있는 동기화 채널이 제공된다. 다른 실시예에 있어서, 각각의 신호 구간은 기지국으로부터의 프레임 마커 신호로 개시하여 모든 원격 사용자 단말기를 기지국의 타이밍 순서로 동기화한다.
본 발명의 일 양태는 주로 각 프레임 내의 신호 배열에 관한 것으로서, 예시적인 프레임(프레임 N)이 이전 프레임(프레임 N-1)의 말단 및 다음 프레임(프레임 -+1)의 시작과 함께 도 3(B)에 상세하게 도시되어 있다.
본 발명의 하나의 TDMA 실시예에 따른 프레임은 선택된 개수의 다운링크 데이터 전송 기간(타임슬롯)(D1, D2, D3, 등) 및 선택된 개수의 업링크 데이터 전송 기간(타임슬롯)(U1, U2, 등)으로 세분된다. 또한, 업링크 상에는 다수의 통지 전송 기간(타임슬롯)(AKD1, AKD2, AKD3, 등)이 있고, 이것은 각각의 다운링크 데이터 전송 기간과 연계되며 기지국으로 알려진 연계된, 일 실시예에서는 고정된 다운링크 데이터 전송 기간과 미리 정해진 관계를 갖는다. 또한, 업링크 상에는 다수의 통지 전송 기간(타임슬롯)(AKU1, AKU2, 등)이 있고, 이것은 각각의 업링크 데이터 전송 기간과 연계되며 기지국으로 알려진 연계된, 일 실시예에서는 고정된 업링크 데이터 전송 기간과 미리 정해진 관계를 갖는다. 하나의 TDMA 실시예에 있어서, 데이터 전송 기간과 연계된 통지 전송 기간 간의 고정된 관계는 타임슬롯에 의하여 설명된다. 즉, 데이터 트래픽 기간에 대한 특정의 타임슬롯은 연계된 통지 전송 기간에 대한 타임슬롯을 반대방향으로 결정한다. 또한, 일 실시예에 있어서, 상기 관계는 시스템의 모든 기지국에 대한 연속 시간 기간 세트 모두에 동일하다.
TDMA 실시예에 있어서, 각각의 데이터 전송 기간은 기존의 채널에 해당한다는 점에 유의해야 한다.
도 3(B)에 예시된 예에 있어서, 4개의 다운링크 데이터 전송 기간, 즉 4개의 업링크 통지 전송 기간, 및 2개의 업링크 데이터 전송 기간, 즉 2개의 다운링크 통지 전송 기간이 있다. SDMA는 동일 타임슬롯 도중에 공간 채널이라고 하는 하나 이상의 통신 채널을 용이하게 하고, 도 3(B)의 예는 다운링크 상에서 통신하는 적어도 4개의 활성 사용자 단말기 및 업링크 상에서 통신하는 적어도 2개의 활성 사용자 단말기를 수용하는 것이다.
시간 간격 시퀀스의 한 가지 특징은 업링크 및 다운링크 상에서 상이한 개수의 데이터 전송 기간을 수용할 수 있다는 점이다. 데이터 통신에 있어서, 예를 들면 기지국이 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크에 연계된 경우, 업링크보다는 다운링크 상에서 더 통신되는 것이 일반적이다. 본 발명의 일 양태는 업링크와 다운링크 트래픽 데이터 통신 사이에 비대칭을 수용한다. 시스템은 특히 특정의 채널 내에 수용될 활성 사용자 단말기의 개수 및 각 방향으로의 데이터 전송 요구와 시스템의 성능에 따라 보다 많거나 또는 보다 적은 개수의 본 명세서에 도시된 각 유형의 기간을 포함할 수 있다. 고속 데이터 전송을 위하여, 본 발명의 각종 실시예에 의하여 임의의 방향으로 다량의 사용자가 수용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 동일한 개수의 업링크 및 다운링크 데이터 전송 기간이 각각의 순차 시간 간격에 존재하므로, 제공된 다운링크 트래픽 채널 세트의 전체 데이터 지지 성능은 제공된 업링크 트래픽 채널 세트의 전체 데이터 지지 성능과 동일하다.
다운링크 트래픽 통신
성공적인 무선 호출 후, 기지국(102)으로부터의 액세스 지정 메시지는 다운링크 전송 기간(즉, 다운링크 트래픽 채널) 및 연계된 통지 전송 기간(즉, 연계된 업링크 채널)을 제1 세트의 순차 시간 간격의 각각의 순차 시간 간격 내에 지정한다.
성공적으로 무선 호출된(예를 들면, 자신과 연계된 기지국으로부터 초기 다운링크 무선 호출에 따라 액세스 지정 메시지를 수신한) 각각의 사용자 단말기는 연계된 다운링크 트래픽 전송 기간에 대응하는 통지 전송 기간에 업링크 상의 무선 호출 순서(예를 들면, 액세스 지정 메시지)에 응답한다. 제1 및 다른 세트의 순차 시간 간격은 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국의 사용자 단말기로부터 응답을 포함하여 초기 다운링크 무선 호출 시퀀스(예를 들면 액세스 지정 메시지)에 업링크 상에서의 사용자 단말기의 응답이 제1 기지국(102)으로 알려진, 예를 들면, 전송 기간 및 주파수/코드 채널인 통지 기존 채널 상에서 일어난다. 특히, TDMA 실시예에 있어서, 기지국의 타이밍은 동기화되고, 임의의 원하는 사용자 단말기의 응답은 동일 주파수 채널 및 다운링크 데이터 전송 기간으로 발생될 수 있는 제1 기지국(102) 또는 다른 기지국(111)과 연계된 다른 공동 채널 사용자 단말기와 같은 임의의 간섭 사용자 단말기의 가능한 응답으로 때에 맞춰 정렬된다.
사용자 단말기로부터 자신과 연계된 기지국으로 송신된 통지 신호는 트레이닝 데이터 및 식별 정보 몇 가지를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 트레이닝 데이터는 식별 정보를 포함한다. 식별 정보는 제1 기지국(102)이 자신과 연계된 사용자 단말기로부터의 신호를 다른 기지국의 사용자 단말기로부터의 신호와의구별을 용이하게 한다. 식별 정보는 기지국 식별 장치를 포함할 수 있다. 제1 기지국(102)은 응답(즉, 통지)을 수신하고 트레이닝 데이터 및 식별 정보를 사용하여 사용자 단말기에 대한 미래, 일 실시예에서는 다음 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 데이터를 전송하도록 스마트 안테나 처리 방식을 결정한다.
다운링크 트래픽 데이터를 사용자 단말기에 전송하는 제1 기지국(102)의 원하는 스마트 안테나 처리 방식은 상기 다른 공동 채널 사용자 단말기를 향한 전송 기지국으로부터의 간섭이 경감되도록 공동 채널 간섭 장치를 향하여 간섭을 경감시키는 것을 포함하도록 결정된다. 또한, 사용자 단말기로부터 통지 신호를 수신하는 원하는 스마트 안테나 처리 방식은 일 실시예에서는 공동 채널 간섭 장치로부터 간섭을 경감시키는 것을 포함하도록 결정된다.
일 실시예에 있어서, 통지는 사용자 단말기에서 기지국으로부터의 신호를 성공적으로 수신했다는 피드백을 기지국에 제공하는 통지 메시지를 포함한다. 기지국에서 예상 ACK를 수신하지 않았거나, 또는 메시지가 성공적으로 수신되지 않았다는 정보가 피드백된 경우, 기지국은 데이터를 재송신한다.
제1 기지국(102)은 지정된 다운링크 데이터 전송 기간에 데이터(즉, 트래픽 데이터)를 사용자 단말기에 전송한다. 활성 사용자 단말기는 제1 기지국(102)으로부터 전송된 다운링크 트래픽 데이터를 수신한다. 일 실시예에 있어서, 트래픽 데이터를 통신하는 외에 사용자 단말기에 전송된 다운링크 신호가 다운링크 폴링 신호로 작용하여 추가 통신을 위한 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 응답을 업링크 상에서 얻는다. 따라서, 다운링크 트래픽 데이터에 응답하여, 지정된 다운링크데이터 전송 기간에 대한 업링크 상에서의 다음 통지 전송 기간 도중에, 사용자 단말기는 통지 신호를 기지국으로 다시 송신한다. 기지국은 상기 통지 신호, 및 동일 다운링크 데이터 전송 기간에 지정된 하나 이상의 공동 채널 간섭 사용자 단말기로부터의 통지 신호를 수신하고, 사용자 단말기로부터 수신한 이들 신호를 사용하여 사용자 단말기에 대한 다음 지정된 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 사용자 단말기에 데이터를 바람직하게 전송하도록 스마트 안테나 처리 방식을 결정한다. 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식은 다른 기지국(111)의 공동 채널 원격 단말기를 향한 간섭 경감을 포함한다. 또한, 제1 기지국(102)은 간섭 공동 채널 사용자로부터 간섭 경감을 포함하는 방식으로 원하는 간섭 공동 채널 원격 단말기로부터 통지 신호를 바람직하게 수신하도록 스마트 안테나 시스템을 위한 처리 방식을 또한 결정한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 시스템이 동일한 기존 채널, 예를 들면 TDMA 시스템의 동일 타임슬롯 내에 하나 이상의 공간 채널을 제공하는 경우, 결정된 스마트 안테나 처리 방식은 동일한 기존 채널의 다른 공간 채널 상의 동일한 기지국의 공동 채널 간섭 원격 단말기에 대한 간섭 경감을 포함한다.
사용자 단말기로부터 통지 신호를 수신하는 소정의 통지 전송 기간에, 제1 기지국(102)은 무선 호출 시퀀스(예를 들면, 액세스 지정 메시지) 또는 다운링크 트래픽 데이터에 대한 응답일 수 있는 통지 신호를 사용자 단말기로부터 수신한다.
다운링크 데이터 전송이 개시되면, 다운링크 트래픽 데이터 전송은 지정된 다운링크 데이터 전송 기간에 프레임 별로 계속한다. 각각의 다운링크 데이터 신호는 다운링크 폴링 신호로 또한 작용한다. 사용자 단말기는 지정된 다운링크 데이터 전송 기간에 자신과 연계된 기지국으로부터 다운링크 데이터를 수신하고, 다음 지정된 통지 전송 기간 도중에 통지 신호를 기지국에 송신한다. 통지 신호는 동일 기지국 또는 다른 기지국의 공동 채널 사용자 단말기로부터의 임의의 다른 통지 신호와 함께 기지국에서 수신되고, 기지국은 통지 신호를 최적으로 수신하고 다음 지정된 다운링크 데이터 전송 기간에 다음 다운링크 데이터 신호를 최적으로 전송하도록 스마트 안테나 시스템에 대한 처리 방식을 결정한다. 최적화란 간섭 사용자 단말기를 오가는 간섭을 경감시키는 다운링크 방식을 사용하여 제1 기지국(102)이 통지 신호를 수신하는 한편 하나 이상의 원하는 사용자 단말기와의 통신을 향상시킨다는 의미이다.
따라서, 스마트 안테나 처리 방식 결정이 특정의 통지 전송 기간 도중에 수신된 신호를 사용하고, 특정의 통지 전송 기간과 연계된 다음 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 데이터 전송을 위해 사용되는 경우, 상기 다음 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 전송될 활성 사용자 단말기 세트는 이전의 특정 통지 전송 기간 도중에 각각의 기지국으로 전송되는 사용자 단말기 세트의 서브세트이다. 일 실시예에 있어서, 이전의 특정 통지 전송 기간에 신호를 수신한 사용자 단말기만이 다음 연계된 다운링크 전송 기간에서 다운링크 상으로 전송된다. 따라서, 다운링크 데이터 전송 기간 중 특정한 한 기간에 기지국으로부터 전송될 활성(즉, 아이들 상태가 아님) 사용자 단말기는 동일한 특정 다운링크 데이터 전송 기간과 연계된 업링크 상의 이전 통지 전송 기간 상에서 데이터가 기지국으로 전송되는 것으로 알려져 있다.
사용자 단말기로부터 업링크 통신 개시
본 발명의 다른 양태에 있어서, 제1 기지국(102)과 연계된 사용자 단말기 중 하나로부터 업링크 상에서 통신을 개시하는 방법이 제공된다. 사용자 단말기가 제1 기지국(102)으로 데이터 통신을 개시하려고 하는 경우, 사용자 단말기는 먼저 약속된 논리 제어 채널 상으로 랜덤 액세스 요구를 전송하고, 상기 랜덤 액세스 요구는 제1 기지국(102)에서 수신된다. 응답 시, 제1 기지국(102)은 또한 사용자 단말기에 정보를 전송하여 랜덤 액세스 요구를 수신했음을 사용자 단말기에 나타내도록 정보를 전송하고, 또한 사용자 단말기로부터 업링크 상에서 데이터 전송을 수신하도록 업링크 데이터 전송 기간 및 주파수 채널을 지정하는 데이터를 포함하는 액세스 통지 메세지를 약속된 논리 제어 회로 상으로 사용자 단말기에 전송한다.
사용자 단말기는, 응답 시, 지정된 업링크 트래픽 기간 도중에 업링크 트래픽 데이터를 송신한다. 기지국은 업링크 데이터를 기지국으로부터 수신한다. 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국의 사용자 단말기는 업링크 트래픽 데이터를 각각의 기지국으로 또한 전송할 수 있고, 이들 신호는 제1 기지국(102)의 업링크 트래픽 신호를 간섭할 수 있다. 또한, 제1 기지국(102)이 SDMA용으로 또한 제공되는 경우, 기존 채널과 공유하는 연계된 다른 사용자 단말기도 또한 간섭할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 업링크 데이터는 기지국으로부터의 액세스 지정 메시지에 응답으로 작용하고, 제1 기지국이 상기 응답(즉, 업링크 트래픽 데이터)을 사용하여 사용자 단말기로부터 신호를 수신할 수 있도록 스마트 안테나 처리 방식을 결정하게 된다. 상기 일 실시예에 있어서, 제1 및 다른 추가 세트의 순차 시간간격은 업링크 트래픽 신호가 액세스 지정 메시지에 대한 응답으로 또는 계속되는 업링크 트래픽 데이터로서 제1 기지국(102)으로 알려진 업링크 기존 채널, 예를 들면 데이터 전송 기간 및 주파수/코드 채널로 송신되도록 설계된다. 제1 기지국(102)은 수신된 신호로부터 결정된 스마트 안테나 처리 방식을 사용하여 업링크 트래픽 신호를 수신한다. 스마트 안테나 처리 방식은 활성 연계된 사용자 단말기로부터 데이터 신호를 수신하는 것이다. 일 실시예에 있어서, 지정된 업링크 데이터 전송 기간 내의 각각의 업링크 트래픽 데이터 신호는 스마트 안테나 시스템용 처리 방식을 결정하도록 정보를 기지국에 제공하는 트레이닝 데이터를 포함한다. 트레이닝 데이터는 식별 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어용 컴퓨터는 스마트 안테나 처리 방식이 동일 업링크 데이터 전송 기간 내에 업링크 데이터를 바람직하게 수신하는데 적합하도록 제어한다. 제어용 컴퓨터가 업링크 스마트 안테나 처리 방식이 동일한 업링크 데이터 전송 기간 동안 데이터를 최적으로 신속하게 수신하기에 충분하도록 결정하는 연산력이 충분하지 못한 실시예의 경우, 하나의 업링크 데이터 전송 기간 내에 수신된 데이터로부터 결정되는 업링크 방식이 스마트 안테나 시스템에 의하여 사용되어 미래의 프레임 업링크 데이터 전송 기간, 즉 특정의 사용자 단말기에 대한 다음의 업링크 데이터 전송 기간에 데이터를 수신한다. TDMA 실시예에 있어서, 기지국의 타이밍은 동기화되고, 원하는 사용자 단말기 및 상기 사용자 단말기의 각각의 기지국으로 전송하기 위한 간섭 공동 채널 사용자 단말기의 업링크 데이터 전송 기간은 동일 타임슬롯 및 동일 주파수 채널에서 발생한다.
일 실시예에 있어서, 기지국이 업링크 트래픽 데이터를 활성 사용자 단말기로부터 성공적으로 수신했을 때, 업링크 데이터 전송 기간에 대한 다운링크 상의 지정 통지 전송 기간 도중에 통지 신호를 사용자 단말기에 전송한다. 이로써 업링크 트래픽 데이터 신호는 사용자 단말기로부터의 역방향 폴링 신호로 사용되어, 이에 응답하는 기지국으로부터 통지 신호로 되어 통신 개시 후 역 폴 통지 신호로 생각될 수 있다. 다른 역방향 폴 통지 신호에 대한 응답을 기지국이 사용하여 스마트 안테나 시스템의 처리 방식을 추가로 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 사용자 단말기에서 다운링크 상의 통지를 성공적으로 수신할 수 있는 가능성을 증가시키기 위하여, 제1 기지국(102)은 스마트 안테나 시스템이 처리 방식을 결정하도록 통지되는 업링크 트래픽 데이터를 사용하여 다운링크 상의 다음 지정된 통지 기간에서 사용자 단말기에 통지 신호를 바람직하게 전송한다. 결정된 방식은 다른 기지국 또는 업링트 트래픽 신호를 수신하는 제1 기지국(102) 중 하나 이상의 공동 채널 사용자 단말기를 향한 간섭 경감을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 제1 기지국(102)으로부터 사용자 단말기로 송신된 통지 신호도 또한 기지국의 성공적인 수신에 대한 피드백으로서 통지 메세지(ACK)가 사용자 단말기에 제공된다. 통지 메시지는 또한 통지 부정 메시지(NACK) 또는 다른 피드백일 수 있다. 사용자 단말기가 NACK를 수신하거나 또는 예상 ACK를 수신하지 못한 경우, 혹은 메시지가 수신되지 않았다는 정보를 피드백하는 경우, 사용자 단말기는 데이터를 재전송한다. 또한, 통지 신호는 사용자 단말기에서 성공적인 수신을 보조하는 트레인 데이터를 포함할 수 있다, 또한, 일 실시예에 있어서, 하나이상의 사용자 단말기는 스마트 안테나 시스템을 포함할 수 있고, 이 경우, 다운링크 상에서 업링크 트래픽으로의 통지가 또한 사용되어 사용자 단말기의 스마트 안테나 시스템의 스마트 안테나 처리 방식을 결정한다.
사용자 단말기로부터 제1 기지국(102)까지 업링크 통신은 지정된 업링크 데이터 전송 기간에 프레임 별로 계속될 수 있다. 기지국에 의하여 수신된 각각의 업링크 데이터는 다른 간섭 사용자 단말기로부터의 임의의 공동 채널 업링크 트래픽 데이터와 함께 사용되어 사용자 단말기로부터 데이터를 수신하도록 제1 기지국(102)에서 스마트 안테나 시스템의 처리 방식을 결정하고, 기지국은 또한 자신과 연계된 사용자 단말기에 통지 신호를 추가의 역방향 폴 통지 신호로서 전송하도록 안테나 시스템의 처리 방식을 결정한다.
본 발명의 일 실시예는 스마트 안테나 시스템을 가진 하나의 기지국에서만 사용되지만, 다른 실시예에 있어서, 통신 시스템(100)은 상기 안테나 시스템을 각각 포함하는 기지국을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 기지국(102) 및 하나 이상의 제2 기지국(111)은 동일하게 구성된 순차 시간 간격 세트를 사용함으로써, 제1 세트의 순차 시간 간격 및 다른 세트의 순차 시간 간격이 동일한 구조를 갖는다.
도 3(B)에 도시된 신호는 TDD를 포함하는 TDMA 시스템용으로서, 업링크 신호 및 다운링크 신호가 함께 그룹으로 되어 기지국의 스마트 안테나 시스템이 업링크로부터 다운링크로 전환시키는 횟수를 감소시킨다. 도 3(B)에 도시된 신호의 대안으로서, 예를 들면, 기지국이 주파수 도메인 듀플렉싱(FDD)을 사용할 때 대략 시간간격이 변할 수 있고, 여기서 다운링크 주파수 및 업링크 주파수는 동일한 사용자 단말기와 통신하는데는 상이하다. 상기 다른 대안이 도 3(D)에 도시되어 있다. 도 3(E)는 도 3(B)의 배열과 유사하지만 이동된 프레임 경계를 갖는 다른 대안의 도면이다. 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 도 3(B)의 배열을 여러 가지로 변경시킬 수 있다.
트래픽 통신을 위한 다른 실시예
도 3에 도시된 프레임 구조를 사용하는 일 실시예는 프레임 세트의 임의의 업링크 데이터 전송 기간이 동일한 사용자 단말기에 대한 다운링크 데이터 전송 기간과의 연계가 필요하지 않는 하프 듀플렉스 실시예이다.
하나의 다른 하프-듀플렉스 실시예에 있어서, 업링크 데이터 전송을 통지하는 프레임 시퀀스 중 프레임의 통지 전송 기간은 사용자 단말기에 대한 미래의, 예를 들면 다음 지정된 다운링크 데이터 전송 기간이다. 따라서, 다운링크 데이터 전송 기간 도중에 다운링크 상에 전송된 데이터는 통지 데이터를 포함할 수도 있고 또는 트레이닝 데이터를 포함할 수도 있다. 또한, 매 업링크 데이터 전송 기간마다 다운링크 데이터 전송 기간이 있다.
또한, 다른 대안인 하프-듀플렉스 실시예에 있어서, 다운링크 데이터 전송(또는 액세스 지정 메시지에 응답)을 통지하는 프레임의 통지 전송 기간은 사용자 단말기에 대한 미래, 즉 다음 지정된 업링크 데이터 전송 기간에 포함된다. 따라서, 업링크 데이터 전송 기간 도중에 전송된 데이터는 트레이닝 및/또는 식별 데이터 및/또는 통지 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 매 다운링크 데이터 전송 기간마다 업링크 데이터 전송 기간이 있다.
도 4는 풀 듀플렉스 시스템을 사용하는, 즉 본 명세서에서 풀 듀플렉스 다른 실시예라고 하는 또 다른 실시예의 경우 전송 시퀀스를 예시하는 전송 시간표 세트의 도면이다. 도 4(A)는 시간이 동일 기간의 연속 프레임 시퀀스로 전부 분할된 도면이다. 도 4(A)에는 세 개의 완전한 연속 프레임이 예시되어 있다.
도 3(B)에는 특정 채널의 예시적인 데이터 구간가 상세하게 도시되어 있다. 본 발명의 풀 듀플렉스 다른 실시예에 따른 프레임은 다수의 업링크 데이터 전송 기간(U1, U2, U3 등), 및 상기와 동일 개수의 다운링크 데이터 전송 기간(D1, D2, D3 등)으로 세분된다. 도 4(B)에 예시된 실시예에 있어서, 적어도 5개의 활성 사용자 단말기를 수용하는 5개의 다운링크 및 업링크 데이터 전송 기간이 있다. 각각의 활성 사용자 단말기는 본 명세서에 개시된 바와 같이 자신과 연계된 기지국으로부터의 액세스 지정 메시지를 사용하여 업링크 및 다운링크 데이터 전송 기간에 지정된다. 다른 실시예는 각 프레임에 더 많거나 더 적은 개수의 다운링크 및 업링크 데이터 전송 기간을 가질 수 있다. 예를 들면, 일 실시예는 각 프레임에 3개의 업링크 및 다운링크 데이터 전송 기간을 갖는 프레임 구조를 사용한다.
풀 듀플렉스 다른 실시예에 있어서, 업링크 데이터 기간을 통지하는 시간 간격 시퀀스 프레임 내의 통지 전송 기간은 사용자 단말기에 대한 미래의, 바람직하게는 다음 지정된 다운링크 데이터 전송 기간에 포함된다. 또한, 다운링크 데이터 전송(또는 액세스 지정 메시지에 대응)을 통지하는 기간 간격 시퀀스 프레임 내의 통지 전송 기간은 사용자 단말기에 대한 미래의, 바람직하게는 다음 지정된 업링크데이터 전송 기간에 포함된다.
본 명세서에 개시된 하나의 하프 듀플렉스 실시예에 대하여 전술한 바와 같이 기지국으로부터 데이터 통신이 실행된다. 기지국은 무선 호출 메시지를 먼저 송신한다. 사용자 단말기는 랜덤 액세스 요구로 응답한다. 기지국은 트래픽 통신에 사용하기 위한 업링크 및 다운링크 시간 지정을 포함하는 액세스 지정 메시지로 응답한다.
사용자 단말기가 액세스 지정 메시를 수신했을 때, 지정된 업링크 트래픽 채널 도중에 통지 신호를 송신한다. 신호는 사용자 단말기와 기지국 사이의 무선 링크를 위한 바람직한 스마트 안테나 처리 방식을 결정할 때 자신과 연계된 기지국에서 사용하기 위한 트레이닝 데이터 및/또는 식별 데이터를 포함할 수 있다. 제1 기지국(102)에 대한 연속 시간 기간 세트는 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국의 기지국에 대한 연속 시간 기간 세트와 협동함으로써, 사용자 단말기로부터의 지정 메시지에 액세스하는 응답은 기지국으로 알려진 시간/주파수 위치이고, 기지국, 예를 들어 제1 기지국(102)은 자신과 연계된 사용자 단말기로부터 간섭 신호를 포함하는 신호를 수신할 뿐만 아니라 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국과 연계된 공동 채널 사용자 단말기로부터 신호를 수신한다. 사용자 단말기와의 통신을 위한 바람직한 스마트 안테나 처리 방식은 공동 채널 간섭 장치(업링크 상의)로부터 공동 채널 간섭 장치(다운로드 상의)를 향한 간섭 경감을 포함하도록 결정된다.
또한, 기지국이 자신과 연계된 사용자 단말기 중 적어도 하나로부터 업링크 트래픽 데이터를 수신할 때, 기지국은 업링크 데이터를 수신한 업링크 데이터 전송기간에 대응하는 다운링크 데이터 전송 기간에 상기 사용자 단말기에 통지 신호를 전송한다.
따라서, 사용자 단말기는 자신과 연계된 기지국으로부터의 액세스 지정 메시지에 대한 응답으로 뿐만 아니라 자신과 연계된 기지국으로부터 수신된 다운링크 트래픽 데이터에 대한 인지로서 신호를 송신한다.
또한, 상기 풀 듀플렉스 실시예에 있어서, 업링크 트래픽 데이터는 트레이닝 데이터 및 식별 데이터를 포함하고, 기지국은 상기 데이터를 사용하여 스마트 안테나 시스템의 처리 방식을 결정한다.
따라서, 다운링크 데이터 전송 기간 동안 다운링크 상으로 전송된 데이터는 트레이닝 데이터를 포함할 수 있고, ACK 및/또는 NACK 데이터와 같은 통지 데이터, 또는 다른 통지 메커니즘을 포함할 수 있으며, 업링크 데이터 전송 기간 동안 전송된 데이터는 트레이닝 및/또는 식별 데이터 및/또는 ACK 및/또는 NACK 데이터와 같은 통지 데이터, 또는 다른 통지 데이터를 포함할 수 있다. 전송 실체가 NACK를 수신하거나 또는 예상 ACK를 수신하지 않은 경우 또는 수신이 성공적이지 않았음을 알게된 경우, 데이터를 재전송한다.
다음에, 본 발명의 또 다른 예를 설명한다. 상기 다른 실시예에 있어서, 기지국으로부터 통신을 개시하기 위하여, 기지국(102, 111) 각각은 상기 사용자 단말기로부터 데이터 전송을 수신하기 전에 자신과 연계된 각각의 활성 사용자 단말기에 다운링크 폴링 신호를 전송한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 특정의 패킷 데이터 통신을 위한 스마트 안테나 처리 방식의 결정을 용이하게 하기 위하여 상기폴링이 실행된다. 일 실시예에 있어서, 제1 기지국(102) 및 제1 기지국(102)을 위한 제공된 제1 세트의 순차 시간 간격 및 제2 기지국(111) 각각을 위한 제공된 다른 세트의 순차 시간 간격 내의 하나 이상의 제2 기지국(111)에 의하여 다운링크 폴링이 실행되며, 시간 간격 각각은 순방향 폴링 기간을 포함하는 선택된 개수의 다운링크 전송 기간, 및 순방향 폴링과 각각 연계된 다수의 연계 업링크 전송 기간, 및 다수의 트래픽 데이터 전송 기간을 갖는 데이터 전송 구간을 포함한다.
도 5는 상기 다른 예의 경우 전송 시퀀스를 예시하는 전송 시간 다이어그램이다. 도 5(A)는 시간이 동일 기간의 인접하는 프레임 시퀀스로 전체적으로 분할된 도면이다. 각각의 프레임은 셀방식 오버헤드와 같은 시스템 오버헤드 신호의 송신 및 수신을 위한 발신 구간, 및 데이터 전송 구간을 포함한다. 세 개의 완전한 순차 프레임이 도 5(A)에 예시되어 있다. 시스템 타이밍 제어를 위하여, 각각의 발신 구간은 기지국으로부터의 프레임 마커 신호로 개시하여 모든 원격 장치를 기지국의 타이밍 시퀀스에 동기화시킨다.
본 발명의 일 양태는 각 프레임의 데이터 전송 구간 내의 신호 배열에 관한 것이고, 따라서 특정 채널에 대한 예시적인 데이터 전송 구간 이 도 5(B)에 상세하게 도시되어 있다.
본 발명의 상기 다른 실시예에 따른 데이터 전송 구간은 다수의 순방향 폴링 기간(F1, F2, F3, 등), 다수의 역방향 폴링 기간(R1, R2, R3, 등), 및 다수의 트래픽 전송 기간(D1, D2, D3, 등)으로 세분된다. 도 5(B)에 예시된 예에 있어서, 적어도 5개의 활성 사용자 단말기에 대응하는 5개의 순방향 폴링 기간, 5개의 역방향폴링 기간 및 5개의 트래픽 데이터 전송 기간이 있다. 각각의 활성 사용자 단말기는 신호 채널 및 순방향 폴링 기간 및 역방향 폴링 기간에 지정된다.
제1 기지국(102) 및 다른 기지국(111)은 그들 각각의 순방향 폴링 기간 내에 다운링크 폴링 신호를 송신한다. 자신과 연계된 기지국으로부터 폴링 신호를 수신하는 각각의 사용자 단말기는 순방향 폴링 기간과 연계된 업링크 전송 기간에 폴링 신호에 응답한다. 상기 연계된 업링크 전송 기간은 자신과 연계된 기지국의 순차 시간 간격 세트의 트래픽 데이터 전송 기간 중 일부이다. 제1 및 다른 세트의 순차 시간 간격은 사용자 단말기가 다운링크 폴링에 대하여 연계된 업링크 전송 기간 및 제1 기지국(102)으로 알려진 주파수/코드 채널에서 응답하는 것이다.
기지국(102)은 응답 신호를 수신하고 이 응답 신호를 사용하여 스마트 안테나 시스템의 다운링크 처리 방식을 결정하며, 상기 결정된 다운링크 처리 방식을 사용하여 데이터 신호를 자신과 연계된 활성 사용자 단말기에 송신한다. TDMA 실시예에 있어서, 기지국의 타이밍은 동기화되고, 원하는 사용자 단말기(105, 106, 107, 108), 및 간섭 사용자 단말기(109, 110)는 상기 사용자 단말기 각각의 기지국으로부터의 다운링크 폴링으로 동일한 타임슬롯 및 동일 주파수 채널에서 응답한다. 상기 결정된 스마트 안테나 처리 방식은 상기 간섭 공동 채널 원격 단말기를 향한 간섭 경감을 포함한다.
제1 기지국(102)과 연계된 사용자 단말기 중 하나로부터 통신을 개시하기 위하여, 사용자 단말기가 제1 기지국(102)으로 데이터를 송신하고자 할 때, 사용자 단말기는 역방향 폴링 기간 도중에 제1 기지국(102)에 의하여 수신된 역방향 폴링신호를 송신한다. 제1 기지국(102)은 역방향 폴을 수신했음을 사용자 단말기에 나타내는 송신 정보 및 사용자 단말기로부터 업링크 상에서 데이터 전송을 수신하도록 트래픽 데이터 전송 기간 및 주파수 채널을 지정하는 데이터를 포함하는 역방향 폴 통지 신호를 사용자 단말기에 송신한다.
사용자 단말기는 지정된 업링크 트래픽 데이터 전송 기간 도중에 데이터 전송 신호를 송신한다. 데이터 전송 신호는, 도 5(D)에 도시된 바와 같이, 업링크 트래픽 데이터 전송 기간의 트레이닝 데이터 구간 내에 트레이닝 데이터를 포함할 수 있다. 기지국은 사용자 단말기로부터 신호를 수신한다. 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국은 그들 각각의 기지국으로부터의 역방향 폴링 통지에 응답하여 신호를 수신할 수 있고, 이들 신호는 제1 기지국(102)으로의 데이터 전송 신호를 간섭할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 다른 세트의 순차 시간 간격은 역방향 폴 통지 신호에 응답하여 데이터 전송 신호가 업링크 트래픽 데이터 전송 기간 및 제1 기지국(102)으로 알려진 주파수/코드 채널로 송신된다는 것이다. 제1 기지국(102)은 역방향 폴링 통지에 대한 응답을 수신하고 이 응답을 사용하여 자신과 연계된 사용자 단말기로부터 수신하도록 스마트 안테나 시스템의 처리 방식을 결정한다.
제1 기지국(102)은 상기 결정된 스마트 안테나 처리 방식을 사용하여 자신과 연계된 사용자 단말기로부터 데이터 신호를 수신한다. TDMA 실시예에 있어서, 기지국의 타이밍은 동기화되고, 원하는 사용자 단말기(105, 106, 107, 108) 및 가능하게는 간섭 사용자 단말기(109, 110)는 상기 각각의 사용자 단말기의 기지국으로부터의 역방향 폴 통지에 대하여 동일한 타임슬롯 및 동일한 주파수 채널에서 응답할 수 있다. 스마트 안테나 처리 방식은 상기와 같은 간섭 사용자로부터의 간섭 경감을 포함하도록 결정된다.
일 실시예에 있어서, 시스템(100)은 스마트 안테나 시스템을 각각 갖는 제1 기지국(102) 및 하나 이상의 다른 기지국(111)을 포함하고, 제1 기지국(102) 및 다른 기지국(111)은 동일하게 구성된 세트의 순차 시간 간격을 사용함으로써, 제1 세트의 순차 시간 간격 및 다른 세트의 순차 시간 간격이 동일한 구조를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 단지 제1 기지국(102)만이 스마트 안테나 시스템을 갖는다.
도 5(B)에 도시된 신호의 대안으로서, 도 5(C)에 도시된 바와 같은 역방향 폴링 기간 및 순방향 폴링 기간을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 기지국은 사용자 단말기로부터 역방향 폴링 신호에 대한 수신을 통지하고, 대응하는 순방향 폴링 기간 도중에 선택된 역방향 폴 통지 신호에 의하여 데이터 전송 구간을 지정할 수 있다. 전술한 바와 같이 순방향 폴링의 경우, 데이터 전송 기간의 개시 시에 사용자 단말기에 의한 트레이닝 신호의 송신에는 사용자 단말기가 순방향 폴링 신호를 수신하였음을 기지국에 통지하는 충분한 정보가 구성되어 있기 때문에 통지가 필요하지 않다.
다른 실시예는 기지국에 의하여 송신된 오버헤드 발신 및 폴링 신호가 원격 단말기에서 성공적으로 수신될 수 있는 가능성이 증가되도록 상이한 방식을 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 오버헤드 발신 및 폴링 신호는 어레이 소자(104)를 사용하여 광범위한 빔을 통하여 송신된다(예를 들면, 1997년 12월 12일 골드버그에허여되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허출원 제08/988,519호를 참조).
다른 실시예는 사용자 단말기의 응답 시 트레이닝 신호보다 파일럿 톤을 더 사용할 수 있다. 다른 실시예는 트레이닝 신호 또는 파일럿 톤을 포함하지 않을 수 있고, 이 경우, 공지된 "블라인드" 방법을 사용하여 제1 기지국(102)의 스마트 안테나 시스템의 가중치 파라미터를 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 기지국의 스마트 안테나 시스템의 가중치 파라미터를 얻을 수 있도록 다른 공지된 폴링 배열로 변형시킬 수 있다. 변형될 수 있는 상기 프로토콜은 Z.Zhang 및 A.S.Amapora에 의한 Proc. GLOBECOM'91,("Zhang"), A.S. Amapora 및 S.V. Krishnamurthy에서의 "Performance of a modified polling strategy for broadband wireless LANs in a harsh fading environment", Proc. ICUPC' 97, San Diego, CA, 1997("Amapora 및 Krishnamurthy")에서의 "New adaptive MAC layer protocol for wireless ATM networks in harsh fading and interference environments", 및 S.V. Krishnamurthy, A.S Amapora, 및 M. Zorzi에의한 Proc. ICUPC' 98 pp. 337-341, 1998("Krishnamurthy")에서의 "Polling based media access protocol for use with smart adaptive array antennas"에 제안되어 있다. Zhang은 기지국의 스마트 안테나 시스템이 순차 폴링하는 각각의 원격 단말기에 의하여 자신의 가중치 파라미터를 주기적으로 업데이트할 수 있도록 토큰식 프로토콜을 제안한다. 원격 단말기는 폴링 요구에 대하여 정보 요구 또는 비모듈 파일럿 톤으로 응답하고, 응답 모두는 가중치를 업데이트하는데 사용될 수 있다.Zhang 방법이 본 발명에 결합되도록 변형시키기 위하여, 사용자 단말기 및 하나 이상의 다른 기지국에 의하여 사용된 프로토콜이 협동하여 정보 요구 또는 비모듈 파일럿 신호가 제1 기지국(102)로 알려진 시간/주파수 위치에서 제2 기지국(111)과 같은 다른 기지국의 원격 사용자 단말기로부터 수신되고, 제1 기지국(102)의 스마트 안테나 시스템의 처리 방식을 결정하는데 사용되어 다른 기지국과 연계된 사용자 단말기에 대한 간섭 경감을 제공할 수 있다. Amapora 및 Krishnamurthy는 Zhang보다 더 빠르게 적응할 수 있는 미디어 액세스(MAC) 프로토콜을 제안한다. 양 방향으로의 각각의 송신은 원격 대 기지국 파일럿 신호가 바로 선행하여 어레이를 상기 원격 사용자 단말기에 즉시 적응시키는데 사용된다. Amapora 및 Krishnamurthy 방법에 대한 변형은 유사할 수 있다. Krishnamurthy 방법에 있어서, 임의의 원격 사용자 단말기는 자신의 정보 요구를 기지국과 자신 사이의 임의의 정보로 피드백할 수 있다. 따라서, 이전 프레임으로 정보가 전송되지 않은 원격 사용자 단말기만이 현재 프레임으로 폴링된다. 따라서, 프레임 사이즈는 일정하지 않고 적어도 포함된 폴 개수에 따라 변한다. 제1 변형예에 있어서, 기지국은 각각의 폴에서 원격 사용자 단말기는 한 가지 미해결 요구를 기지국으로 송신하는 제한된 폴링을 사용하고, 제2 변형예에 있어서, 기지국은 각각의 원격 사용자 단말기를 철저하게 폴링하고, 원격 사용자 단말기는 폴링되었을 때 모든 미해결 요구를 송신한다. 변형된 Krishnamurthy 방법은 본 발명의 다른 실시예에 포함될 수 있고, 이 방법은 특정의 기지국에 의하여 사용된 프로토콜이 다른 기지국에 의하여 사용된 프로토콜과 협동함으로써 원격 사용자 단말기가 특정의 기지국에 이용가능한 시간/주파수 위치에서 응답할 수 있다.
전술한 설명은 TDMA 시스템에 관한 것이지만, 본 발명은 FDMA 및 CDMA 시스템에도 또한 적용될 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 콤비네이션에 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 본 발명은 기기 판독식 매체 상에 기억된 정보에 의하여 적어도 부분적으로 실현되고, 이 정보는 기기(예를 들면, 기지국 또는 사용자 단말기와 같은 통신 장치에 의하여 사용된 데이터 처리 시스템)에 의하여 실행될 때, 본 발명에 따른 방법의 적어도 일부분을 실행할 수 있도록 하는 인스트럭션 세트를 나타낸다. 본 발명은 기억 소재(예를 들면, 자기 기억 디스크, 광 디스크 등) 및/또는 메모리 장치(예를 들면, ROM, RAM, DRAM, SRAM, 등)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리 장치(DSP)와 같은 하나 이상의 범용 및/또는 특정의 처리기를 기지국 또는 사용자 단말기에 의하여 본 발명의 실시예와 결합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 내용 중의 사용자 단말기는 각종 유형의 통신 장치를 지칭할 수 있고, 입력 및/또는 출력 장치 및/또는 처리기에 결합시켜 인터넷 또는 다른 데이터 통신 네트워크 상에 음성 통신, 데이터 통신과 같은 각종 유형의 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은 통신. 특히 스마트 안테나 시스템을 갖는 적어도 하나의 기지국을 이용하는 셀방식 통신 시스템에 관한 것이지만, 본 발명은 여기에만 한정되지 않고 여러 가지 무선 애플리케이션 및 시스템, 예를 들면, 스마트 안테나 시스템을 포함하는 통신국과 같은 통신 장치를 포함하는 시스템에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 임의의 유형의 구조 또는 공기 경계면에 한정되지 않으므로, TDMA, FDMA, 또는 CDMA, 및 TDD 또는 FDD, 혹은 다른 구조/프로토콜 중 하나 또는 이들을 결합시켜 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 기재하였으나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지로 변경 및 변형할 수 있고, 이들 변경 및 변형 모두는 본 발명의 특허청구범위에 포함된다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.

Claims (78)

  1. 스마트 안테나 시스템을 갖는 제1 통신 장치로부터 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 송신하기 위한 다운링크 채널을 제공하는 단계,
    상기 다운링크 데이터에 응답하여 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 응답 신호를 수신하도록 상기 제1 통신 장치에 대하여, 상기 다운링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는 연계 채널을 제공하는 단계,
    상기 원격 통신 장치로부터 업링크 데이터 신호를 수신하도록 상기 제1 통신 장치에 대하여, 상기 연계 채널과는 구분되는 업링크 데이터 채널을 제공하는 단계,
    상기 제1 통신 장치에서 상기 업링크 응답 신호를 수신하는 단계,
    상기 수신된 업링크 응답 신호를 이용하여 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계,
    상기 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 송신하는 단계, 및
    상기 업링크 데이터 채널 상에서 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 기지국을 포함하고, 상기 원격 통신 장치는 상기 기지국과 연계되고 상기 기지국과 업링크 및 다운링크 상에서 통신을 할 수 있는 사용자 단말기를 포함하며, 상기 스마트 안테나 시스템은 복수의 안테나 소자를 포함하고, 상기 다운링크 채널은 다운링크 트래픽 데이터를 통신하기 위한 다운링크 트래픽 채널이며, 상기 응답 신호의 송신 방법은 상기 사용자 단말기로부터 상기 기지국에 송신되는 임의의 업링크 트래픽 데이터와는 무관하고, 상기 다운링크 데이터 송신 단계의 다운링크 스마트 안테나 처리 방식은 최근에 수신된 업링크 응답 신호를 이용하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 TDMA 채널인 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 FDMA 채널인 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 CDMA 채널인 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 셀룰러 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 상기 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 제2 스마트 안테나 시스템을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 외부 데이터 및/또는 음성 네트워크와 연결되는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 원격 사용자 단말기를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 원격 사용자 단말기는 이동식인 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 음성을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 인터넷을 통해 교환되는 정보를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 안테나 시스템은 상기 안테나 소자에서 수신된 신호로부터 결정되는 수신 가중치 파라미터 세트에 따라 상기 안테나 소자에서 수신된 업링크 공간 처리 신호를 위한 복수의 안테나 소자 및 메커니즘, 및 송신 가중치 파라미터 세트에 따른 송신용 신호를 다운링크 공간 처리하기 위한 메커니즘을 포함하고, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 상기 업링크 응답 신호를 수신하는 단계에서 수신된 상기 업링크 응답 신호로부터 상기 업링크 가중치 파라미터 세트를 결정하는 단계 및 상기 업링크 가중치 파라미터 세트로부터 상기 다운링크 가중치 파라미터 세트를결정하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 다운링크 채널 및 연계 채널 상의 통신은 프레임 단위로 이루어지며, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 가장 최근의 프레임에서 수신된 상기 업링크 응답 신호를 이용하여 상기 방식을 결정하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 업링크 응답 신호는 상기 원격 통신 장치에 의해 수신된 제1 통신 장치로부터 각 프레임에 응답하여 상기 원격 통신 장치에 의해 송신되는 통지 데이터를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 다운링크 방식 결정 단계는 블라인드 방법(blind method) 및 가장 최근에 수신된 업링크 응답 신호를 이용하여 상기 송신 가중치 파라미터를 결정하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 업링크 응답 신호는 트레이닝 데이터를 포함하고, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 가장 최근에 수신된 업링크 응답 신호의 트레이닝 데이터를 이용하여상기 송신 가중치 파라미터를 결정하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 업링크와 다운링크 채널 및 상기 연계된 업링크 채널 상의 통신은 프레임 단위로 이루어지고, 상기 업링크 응답 신호는 상기 원격 통신 장치에 의해 수신되는 상기 제1 통신 장치로부터 송신된 각각의 프레임에 응답하여 상기 사용자 단말기에 의해 송신되는 통지 데이터를 포함하며,
    상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 상기 업링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는 연계 다운링크 채널을 제공하는 단계, 및
    상기 제1 통신 장치에 의해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 업링크 프레임 각각에 응답하여 상기 연계 다운링크 채널 상에서 상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 업링크 통지 신호를 송신하는 단계
    를 추가로 포함하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 상기 제1 통신 장치와 통신할 수 있는 1세트의 사용자 단말기로 이루어지는 사용자 단말기이고, 각각의 사용자 단말기는 1세트의 제공된 업링크 채널인 별개의 업링크 채널 및 1세트의 제공된 다운링크 채널인 별개의 다운링크 채널 상에서 통신할 수 있고, 상기 1세트의 제공된 다운링크 채널의 전체 데이터 전송 능력은 상기 1세트의 제공된 업링크 채널의 전체 데이터 전송 능력보다 커서, 상기 통신 방법이 업링크와 다운링크 트래픽 데이터 통신 사이에 비대칭을 이루도록 하는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법.
  21. 복수의 안테나 소자를 포함하고 스마트 안테나 처리 방식에 따라 최소한 하나의 원격 통신 장치와 통신을 하기 위한 스마트 안테나 시스템,
    다운링크 채널 상에서 상기 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 송신하도록 상기 복수의 안테나 소자와 연결되는 다운링크 송신 장치,
    상기 다운링크 데이터에 응답하여 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 응답 신호를 수신하도록 상기 다운링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는 연계 채널을 제공하기 위해 상기 복수의 안테나 소자와 연결되고, 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 데이터 신호를 수신하도록 상기 연계 채널과는 별개인 업링크 데이터 채널을 제공하기 위한 업링크 수신 장치, 및
    상기 다운링크 송신 장치와 연결되고 상기 업링크 수신 장치와도 추가로 연결되며, 상기 업링크 응답 신호에 따라 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하기 위한 처리기
    를 포함하는 통신 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 TDMA 채널인 통신 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 FDMA 채널인 통신 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 CDMA 채널인 통신 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 셀룰러 기지국을 포함하는 통신 장치.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 통신 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 상기 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 제2 스마트 안테나 시스템을 포함하는 통신 장치.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 외부 데이터 및/또는 음성 네트워크와 연결되는 통신 장치.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 원격 사용자 단말기를 포함하는 통신 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 원격 사용자 단말기는 이동식인 통신 장치.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 음성을 포함하는 통신 장치.
  32. 제21항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 인터넷을 통해 교환되는 정보를 포함하는 통신 장치.
  33. 기기를 작동시킬 수 있는 1세트의 인스트럭션을 나타내는 정보가 기억된 기기 판독식 매체로서,
    상기 인스트럭션은 상기 기기에 의해 작동되는 경우 상기 기기로 하여금
    스마트 안테나 시스템을 갖는 제1 통신 장치로부터 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 송신하기 위한 다운링크 채널을 제공하는 단계,
    상기 다운링크 데이터에 응답하여 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 응답 신호를 수신하도록 상기 제1 통신 장치에 대하여, 상기 다운링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는 연계 채널을 제공하는 단계,
    상기 원격 통신 장치로부터 업링크 데이터 신호를 수신하도록 상기 제1 통신 장치에 대하여, 상기 연계 채널과는 구분되는 업링크 데이터 채널을 제공하는 단계,
    상기 제1 통신 장치에서 상기 업링크 응답 신호를 수신하는 단계,
    상기 수신된 업링크 응답 신호를 이용하여 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계,
    상기 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 송신하는 단계, 및
    상기 업링크 데이터 채널 상에서 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 방법을 실행하도록 하는
    기기 판독식 매체.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 기지국을 포함하고, 상기 원격 통신 장치는 상기 기지국과 연계되고 상기 기지국과 업링크 및 다운링크 상의 통신을 할 수 있는 사용자 단말기를 포함하며, 상기 스마트 안테나 시스템은 복수의 안테나 소자를 포함하고 다양한 안테나 패턴을 제공하며, 상기 다운링크 채널은 다운링크 트래픽 데이터를 통신하기 위한 다운링크 트래픽 채널이며, 상기 응답 신호의 송신 방법은 상기 사용자 단말기로부터 상기 기지국에 송신되는 임의의 업링크 트래픽 데이터와는 무관하고, 상기 다운링크 데이터 송신 단계의 다운링크 스마트 안테나 처리 방식은 최근에 수신된 업링크 응답 신호를 이용하는 기기 판독식 매체.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 TDMA 채널인 기기 판독식 매체.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 FDMA 채널인 기기 판독식 매체.
  37. 제33항에 있어서,
    상기 업링크 데이터와 다운링크 및 업링크가 연계되는 채널은 기존 CDMA 채널인 기기 판독식 매체.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 셀룰러 기지국을 포함하는 기기 판독식 매체.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 기기 판독식 매체.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 상기 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 제2 스마트 안테나 시스템을 포함하는 기기 판독식 매체.
  41. 제33항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 외부 데이터 및/또는 음성 네트워크와 연결되는 기기 판독식 매체.
  42. 제33항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 원격 사용자 단말기를 포함하는 기기 판독식 매체.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 원격 사용자 단말기는 이동식인 기기 판독식 매체.
  44. 제33항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 음성을 포함하는 기기 판독식 매체.
  45. 제33항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 인터넷을 통해 교환되는 정보를 포함하는 기기 판독식 매체.
  46. 제33항에 있어서,
    상기 스마트 안테나 시스템은 상기 안테나 소자에서 수신된 신호로부터 결정되는 수신 가중치 파라미터 세트에 따라 상기 안테나 소자에서 수신된 업링크 공간 처리 신호를 위한 복수의 안테나 소자 및 메커니즘, 및 송신 가중치 파라미터 세트에 따른 송신용 신호를 다운링크 공간 처리하기 위한 메커니즘을 포함하고, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 상기 업링크 응답 신호를 수신하는 단계에서 수신된 상기 업링크 응답 신호로부터 상기 업링크 가중치 파라미터 세트를 결정하는 단계 및 상기 업링크 가중치 파라미터 세트로부터 상기 다운링크 가중치 파라미터 세트를 결정하는 단계를 포함하는 기기 판독식 매체.
  47. 제33항에 있어서,
    상기 다운링크 채널 및 연계 채널 상의 통신은 프레임 단위로 이루어지며, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 가장 최근의 프레임에서 수신된 상기 업링크 응답 신호를 이용하여 상기 방식을 결정하는 기기 판독식 매체.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 업링크 응답 신호는 상기 원격 통신 장치에 의해 수신된 제1 통신 장치로부터 각 프레임에 응답하여 상기 원격 통신 장치에 의해 송신되는 통지 데이터를 포함하는 기기 판독식 매체.
  49. 제46항에 있어서,
    상기 다운링크 방식 결정 단계는 블라인드 방법 및 가장 최근에 수신된 업링크 응답 신호를 이용하여 상기 송신 가중치 파라미터를 결정하는 기기 판독식 매체.
  50. 제46항에 있어서,
    상기 업링크 응답 신호는 트레이닝 데이터를 포함하고, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 가장 최근에 수신된 업링크 응답 신호의 트레이닝 데이터를 이용하여 상기 송신 가중치 파라미터를 결정하는 기기 판독식 매체.
  51. 제47항에 있어서,
    상기 업링크와 다운링크 채널 및 상기 연계된 업링크 채널 상의 통신은 프레임 단위로 이루어지고, 상기 업링크 응답 신호는 상기 원격 통신 장치에 의해 수신되는 상기 제1 통신 장치로부터 송신된 각각의 프레임에 응답하여 상기 원격 통신 장치에 의해 송신되는 통지 데이터를 포함하며,
    상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 상기 업링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는 연계 다운링크 채널을 제공하는 단계, 및
    상기 제1 통신 장치에 의해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 업링크 프레임 각각에 응답하여 상기 연계 다운링크 채널 상에서 상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 업링크 통지 신호를 송신하는 단계
    를 추가로 포함하는 기기 판독식 매체.
  52. 제33항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 상기 제1 통신 장치와 통신할 수 있는 1세트의 사용자 단말기로 이루어지는 사용자 단말기이고, 각각의 사용자 단말기는 1세트의 제공된 업링크 채널인 별개의 업링크 채널 및 1세트의 제공된 다운링크 채널인 별개의 다운링크 채널 상에서 통신할 수 있고, 상기 1세트의 제공된 다운링크 채널의 전체 데이터 전송 능력은 상기 1세트의 제공된 업링크 채널의 전체 데이터 전송 능력보다 커서, 업링크와 다운링크 트래픽 데이터 통신 사이에 비대칭을 이루도록 하는 기기 판독식 매체.
  53. 스마트 안테나 시스템을 포함하는 제1 통신 장치로부터 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 통신하는 방법에 있어서,
    상기 제1 통신 장치에 대하여, 선택된 개수의 다운링크 채널 및 상기 다운링크 채널과 연계되어 소정의 관계를 갖는 상기 업링크 상의 선택된 개수의 연계 채널을 갖는 1세트의 순차 시간 간격을 제공하는 단계,
    제1 시간 간격의 제1 다운링크 채널 상에서 상기 제1 통신 장치로부터 다운링크 폴링 신호를 송신하는 단계,
    상기 제1 시간 간격의 제1 다운링크 기존 채널과 연계되는 연계 업링크 채널 상에서, 상기 제1 통신 장치에서 상기 다운링크 폴링 신호를 수신하는 상기 원격 통신 장치에 응답하여 상기 원격 통신 장치로부터 업링크 응답 신호를 수신하는 단계,
    상기 수신된 제1 업링크 응답 신호를 이용하여 상기 원격 통신 장치에 송신하기 위한 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하는 단계, 및
    상기 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 상기 제1 다운링크 채널 상에서 상기 제1 통신 장치로부터 상기 원격 통신 장치에 다운링크 데이터를 송신하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 기지국을 포함하고, 상기 원격 통신 장치는 상기 기지국과 연계되는 사용자 단말기를 포함하며, 상기 스마트 안테나 시스템은 복수의 안테나 소자를 포함하고, 상기 다운링크 채널은 다운링크 트래픽 데이터를 통신하기 위한 다운링크 트래픽 채널이며, 상기 응답 신호의 송신 방법은 상기 원격 단말기로부터 상기 기지국에 송신되는 임의의 업링크 트래픽 데이터와는 무관하고, 상기 다운링크 데이터 송신 단계의 다운링크 스마트 안테나 처리 방식은 최근에 수신된 업링크 응답 신호를 이용하는 통신 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 다운링크 채널 및 연계되는 업링크 채널은 기존 TDMA 채널인 통신 방법.
  56. 제53항에 있어서,
    상기 다운링크 채널 및 연계되는 업링크 채널은 기존 FDMA 채널인 통신 방법.
  57. 제53항에 있어서,
    상기 다운링크 채널 및 연계되는 업링크 채널은 기존 CDMA 채널인 통신 방법.
  58. 제53항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 셀룰러 기지국을 포함하는 통신 방법.
  59. 제53항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 통신 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 상기 제2의 복수 안테나 소자를 포함하는 제2 스마트 안테나 시스템을 포함하는 통신 방법.
  61. 제53항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는 외부 데이터 및/또는 음성 네트워크와 연결되는 통신 방법.
  62. 제53항에 있어서,
    상기 원격 통신 장치는 원격 사용자 단말기를 포함하는 통신 방법.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 원격 사용자 단말기는 이동식인 통신 방법.
  64. 제53항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 음성을 포함하는 통신 방법.
  65. 제53항에 있어서,
    상기 업링크 데이터 및 상기 다운링크 데이터 중 최소한 하나는 인터넷을 통해 교환되는 정보를 포함하는 통신 방법.
  66. 제53항에 있어서,
    상기 다운링크 폴링 신호는 상기 시간 간격 세트 중 제1 시간 간격 동안에 송신되고 상기 다운링크 트래픽 데이터 신호는 상기 시간 간격 세트 중 나중 시간 간격 동안에 송신되며,
    상기 다운링크 데이터는 또한 나중 시간 간격에서 다운링크 폴링 신호를 추가로 포함하고,
    상기 제1 업링크 응답 신호의 송신을 반복하는 단계, 수신 및 다운링크 방식을 결정하는 단계, 및 다운링크 데이터 송신 단계를 추가로 포함하여, 상기 제1 통신 장치와 상기 원격 통신 장치 사이의 다운링크 통신이 추가의 다운링크 폴링 신호 역할을 하는 후속 다운링크 데이터 신호에 의해 지속되는
    통신 방법.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 스마트 안테나 시스템은 상기 안테나 소자에서 수신된 신호로부터 결정되는 수신 가중치 파라미터 세트에 따라 상기 안테나 소자에서 수신된 업링크 공간 처리 신호를 위한 복수의 안테나 소자 및 메커니즘, 및 송신 가중치 파라미터 세트에 따른 송신용 신호를 다운링크 공간 처리하기 위한 메커니즘을 포함하고, 상기 다운링크 방식 결정 단계는 상기 수신된 제1 업링크 응답 신호로부터 상기 업링크 가중치 파라미터 세트를 결정하는 단계 및 상기 업링크 가중치 파라미터 세트로부터 상기 다운링크 가중치 파라미터 세트를 결정하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  68. 제66항에 있어서,
    각각의 다운링크 기존 채널은 각각의 시간 간격에서 별개의 다운링크 데이터 전송 기간이고, 상기 업링크 상의 연계된 기존 채널 각각은 상기 다운링크 데이터 전송 기간 중 하나와 연계되는 각각의 시간 간격에서 업링크 통신을 하기 위한 별개의 데이터 전송 기간인 통신 방법.
  69. 제66항에 있어서,
    상기 제1 통신 장치 다운링크 폴링 신호는 다운링크 데이터를 포함하는 상기 제1 시간 간격 동안에 송신되고,
    상기 제1 업링크 응답 신호 수신 단계에서 수신된 신호는 상기 제1 시간 간격 동안에 송신된 상기 다운링크 데이터의 성공적인 수신을 상기 제1 통신 장치에 피드백하기 위한 통지를 포함하는
    통신 방법.
  70. 제66항에 있어서,
    상기 다운링크 데이터 송신 단계에서의 송신은 상기 제1 업링크 응답 신호 송신 단계에 대한 업링크 상의 연계된 기존 채널과 연계되는 다음 번 다운링크 기존 채널 세트 동안에 이루어지는 통신 방법.
  71. 복수의 안테나 소자를 포함하고 스마트 안테나 처리 방식에 따라 하나 이상의 원격 통신 장치와 통신을 하기 위한 스마트 안테나 시스템,
    상기 복수의 안테나 소자와 연결되며, 1세트의 다운링크 채널을 제공하며 상기 제공된 1세트의 다운링크 채널 중 제1 다운링크 채널 상에서 상기 하나 이상의 원격 통신 장치 중 제1 원격 통신 장치에 프레임 단위로 다운링크 데이터를 송신하도록 하는 다운링크 송신 장치,
    복수의 안테나 소자와 연결되며, 상기 다운링크 데이터에 응답하고 제1 업링크 스마트 안테나 방식에 따라 상기 제1 원격 사용자 단말기로부터 하나 이상의 업링크 응답 신호를 수신하기 위한 제1 연계 채널을 포함하고, 다운링크 채널 세트 중 어느 하나와 업링크 상에서 각각이 연계되어 소정의 관계를 갖는 업링크 상의 하나 이상의 연계 채널 세트를 제공하고, 상기 하나 이상의 원격 통신 장치로부터 프레임 단위로 업링크 데이터를 수신하기 위한, 상기 연계 채널과는 별개인 하나 이상의 업링크 데이터 채널 세트를 또한 제공하는 업링크 수신 장치, 및
    상기 다운링크 송신 장치와 연결되고 상기 업링크 수신 장치와도 추가로 연결되며, 상기 수신된 제1 업링크 응답 신호에 따라 제1 업링크 스마트 안테나 처리 방식 및 다운링크 스마트 안테나 처리 방식을 결정하기 위한 처리기
    를 포함하는 통신 시스템에서의 통신 장치.
  72. 제71항에 있어서,
    상기 송신 장치는 가장 최근의 앞쪽 프레임에서 수신된 업링크 응답 신호를 이용하는 처리기에 의해 결정된 스마트 안테나 처리 방식을 이용하여 임의의 다운링크 트래픽 데이터 프레임을 송신하는 통신 시스템에서의 통신 장치.
  73. 제71항에 있어서,
    상기 업링크 스마트 안테나 처리 방식은 상기 안테나 소자에서 수신된 신호로부터 결정된 수신 가중치 파라미터 세트에 따라 상기 안테나 소자에서 수신된 신호의 업링크 공간 처리를 포함하고, 상기 다운링크 스마트 안테나 처리 방식은 1세트의 송신 가중치 파라미터에 따른 송신용 신호의 다운링크 공간 처리를 포함하며, 상기 처리기는 상기 수신된 제1 업링크 응답 신호로부터 상기 1세트의 업링크 가중치 파라미터를 결정하고 상기 1세트의 업링크 가중치 파라미터로부터 상기 다운링크 가중치 파라미터 세트를 결정하는 통신 시스템에서의 통신 장치.
  74. 제71항에 있어서,
    상기 1세트의 제공된 다운링크 트래픽 채널의 전체 데이터 전송 능력은 상기 1세트의 제공된 업링크 트래픽 채널의 전체 데이터 전송 능력보다 큰 통신 시스템에서의 통신 장치.
  75. 제71항에 있어서,
    상기 1세트의 제공된 다운링크 트래픽 채널의 전체 데이터 전송 능력은 상기 1세트의 제공된 업링크 트래픽 채널의 전체 데이터 전송 능력과 동일한 통신 시스템에서의 통신 장치.
  76. 제71항에 있어서,
    상기 송신 장치는 상기 다운링크 채널과 소정의 관계를 갖는 각각의 업링크 데이터 채널에 대해 상기 다운링크 상에 연계 채널을 추가로 제공하고, 상기 송신 장치는 또한 상기 제1 업링크 트래픽 채널 상에서의 업링크 데이터 수신에 응답하여 상기 제1 사용자 단말기에 통지를 송신하며, 상기 통지는 상기 제1 업링크 트래픽 채널과 연계된 다운링크 상의 연계 채널 상에서 송신되는 통신 시스템에서의 통신 장치.
  77. 제73항에 있어서,
    상기 처리기는 동일 채널 상의 하나 이상의 다른 원격 통신 장치로부터 수신된 하나 이상의 업링크 응답 신호를 추가적으로 이용하여 상기 제1 원격 통신 장치로의 송신을 위한 다운링크 가중치 파라미터를 결정하도록 하고, 상기 결정된 다운링크 스마트 안테나 처리 방식이 동일 채널 상의 다른 원격 통신 장치에 대한 간섭 완화를 포함하도록 하는 통신 시스템에서의 통신 장치.
  78. 제71항에 있어서,
    상기 제1 다운링크 채널 상의 제1 프레임 동안의 송신에 의해 송신되는 상기 1세트의 원격 통신 장치는 상기 제1 프레임에 대하여 가장 최근에 발생하는 프레임 동안에 상기 제1 다운링크 채널과 연계되는 업링크 상에서 연계되는 채널 상에서 송신된 업링크 응답 신호인 상기 1세트의 원격 통신 장치의 서브세트(subset)인 통신 시스템에서의 통신 장치.
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