KR20040014326A - 지점 대 다지점 물리 채널의 폐루프 송신 다이버시티 - Google Patents

지점 대 다지점 물리 채널의 폐루프 송신 다이버시티 Download PDF

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Abstract

데이터는 무선 통신 시스템에서 하나의 송신점으로부터 다수의 수신점으로 전송된다. 송신 안테나 어레이는 하나의 송신점에서 다수의 안테나 소자를 구비한다. 채널 정보는 각 수신점에서 각 안테나 소자에 대하여 측정된다. 안테나 조정은 측정된 채널 정보를 이용하여 결정된다. 모든 사용자로부터 측정된 채널 정보를 상과시켜서 각 안테나 소자에 대한 가중 계수를 결정한다. 지점 대 다지점 전송에 대한 가중 계수는 각 안테나 소자에 의한 방사(radiation)에 앞서 적용된다.

Description

지점 대 다지점 물리 채널의 폐루프 송신 다이버시티{CLOSED LOOP TRANSMIT DIVERSITY OF POINT TO MULTIPOINT PHYSICAL CHANNELS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 무선 통신 시스템에서 지점 대 다지점 채널을 지원하기 위한 송신 다이버시티의 이용에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 지점 대 다지점(point to multi-point, 이하 'PtM'이라 함) 서비스를 이용하고자 하는 요구가 증대되고 있다. 지점 대 다지점 서비스에서, 하나의 송신점은 서비스 데이터를 다수의 수신점으로 동시에 전송한다. 지점 대 다지점 서비스의 예로는 멀티미디어 브로드캐스트 및 멀티캐스트 서비스가 있다.
무선 시스템에서 통상적으로 채용되는 한가지 개념으로 송신 다이버시티(diversity)가 있다. 송신 다이버시티에서, 다수의 안테나 소자를 이용하여 동일한 서비스 신호를 전송한다. 각 안테나에 의한 전송 신호의 위상 및 진폭은 총 전송이 원하는 수신기에 초점이 맞추어지도록 조정된다. 상기 시스템의 나머지 수신기들은 상기 서비스 전송으로부터 보다 적은 양의 전송 에너지를 수신하거나, 전송 에너지를 전혀 수신하지 못한다. 지점 대 다지점 서비스의 경우에, 송신 다이버시티는 사용자들을 분리하며, 따라서 총 무선 자원 효율을 증가시키기 위해 이용될 수 있다.
송신 다이버시티를 이용하여 무선 자원을 보다 효율적으로 이용할 수 있지만, 지점 대 다지점 통신에 송신 다이버시티를 적용함에는 문제점이 존재한다. 지점 대 다지점 통신을 수신하는 사용자들은 지리적으로 분산되어 있어서, 송신 다이버시티가 일부 사용자의 수신 신호 품질을 저하시킬 수 있다. 또한, 다수의 사용자로부터의 위상 및 진폭 정보를 처리하여야 한다. 다수의 사용자로부터의 정보는 상충되고 조화되기 어려울 수 있다. 그러나, 소정의 상황에서는 송신 다이버시티 기술이 보다 양호한 무선 자원 이용을 제공할 수 있다.
따라서, 송신 다이버시티를 지점 대 다지점 서비스에서 이용하는 방법을 구비하는 것이 바람직하다.
도 1은 송신 다이버시티를 채용한 지점 대 다지점 기지국 및 무선 송수신 유닛(WTRU)의 간략도.
도 2는 선택적 송신 다이버시티의 흐름도.
도 3은 지점 대 다지점 송신 다이버시티를 구현하는 처리 흐름도.
데이터는 무선 통신 시스템에서 하나의 송신점으로부터 다수의 수신점으로전송된다. 송신 안테나 어레이는 상기 하나의 송신점에서 다수의 안테나 소자를 구비한다. 채널 정보는 각 수신점에서 각 안테나 소자에 대하여 측정된다. 안테나 조정은 측정된 채널 정보를 이용하여 결정된다. 모든 사용자로부터 측정된 채널 정보를 상관시켜서 각 안테나 소자에 대한 가중 계수를 결정한다. 지점 대 다지점 전송에 대한 가중 계수는 각 안테나 소자에 의해 방사(radiation)되기 이전에 적용된다.
바람직한 실시예는 3세대 협력 프로그램(3GPP; third generation partnership program) 광대역 코드 부할 다중 접속(W-CDMA; wideband code division multiple access) 시스템과 관련하여 설명하지만, 본 실시예는 지점 대 다지점 전송을 이용하는 임의의 무선 시스템에 적용할 수 있다. 이후로부터, 무선 송수신 유닛(WTRU; wireless transmit/receive unit, 이하 'WTRU'라 함)은 사용자 장치, 이동국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 호출기, 또는 무선 환경에서 동작 가능한 여타 유형의 장치를 포함하며, 이에 한정되지 않는다.
도 1은 기지국(20)과, 송신 다이버시티 또는 선택적 송신 다이버시티를 이용하여 지점 대 다지점(PtM) 서비스를 수신하는 일 그룹의 WTRU(221-22M)의 간략도이다. PtM 채널은 예컨대 PtM 채널 생성기 장치(24)에 의해 생성된다. 송신 다이버시티가 PtM 채널에 적용되고 있을 때, 송신(XMIT; transmit) 다이버시티 가중 장치(28)는 기지국 송신 어레이의 각 안테나 소자(381-38N)에 의해 방사될 PtM 채널 신호의 버전(version)에 가중치를 준다.
PtM 채널 신호가 무선 인터페이스를 통과한 후, 각 WTRU(22)는 예컨대 하나의 안테나(371-37M)를 이용하여 복합 PtM 채널 신호를 수신한다. PtM 채널 추정 장치(321-32M)는 PtM 채널 신호의 각 전송 버전의 채널 응답을 추정한다. 채널 응답 정보는 송신(XMIT) 다이버시티 위상/진폭 신호 장치(341-34M)로 제공된다. 송신 다이버시티 위상/진폭 신호 장치(34)는 송신 어레이(23)에 대하여 원하는 위상/진폭 조정을 결정하여 WTRU(22)에 의해 PtM 신호가 보다 양호하게 수신될 수 있게 한다. 송신 다이버시티 위상/진폭 장치(34)는 예컨대 전용의 상향 링크 물리 채널을 이용한 레이어-1 신호 또는 레이어-2/3 메시지에 의해 상기 정보를 기지국(20)으로 신호한다. 통상적으로, WTRU(22)에서의 채널 추정 측정과 기지국에서의 신호 정보 수신 사이의 기간은 WTRU(22)와 기지국(20) 사이에서 알려져 있다.
기지국(20)에서, WTRU 위상/진폭 수집 장치(30)는 각 PtM 서비스와 관련된 모든 WTRU로부터 신호된 위상/진폭 정보를 수신한다. 통상적으로, 각 PtM 서비스는 송신 다이버시티 분석을 위해 개별적으로 처리된다. PtM 채널 가중 장치(26)는 누적된 위상/진폭 정보를 이용하여 송신 다이버시티 가중 장치(28)의 가중치를 조정한다. 또한 PtM 채널 가중 장치(28)는 무선 프레임 또는 TTI 기준으로 송신 다이버시티의 턴-온(turn on) 또는 턴-오프(turn off)를 결정할 수 있다.
PtM 채널 가중 장치(28)는 안테나 소자(38)에 적용할 복합 가중 벡터를 결정하는 것이 바람직하다. PtM 서비스의 각 WTRU(22)에 대한 링크 성능이 송신 다이버시티가 사용되지 않을 때의 성능보다 열악하지 않으면, 가중 벡터는 PtM에 적용된다. 어느 사용자가 가중 벡터를 이용하여 링크 성능의 저하를 겪으면, 송신 다이버시티는 적용되지 않는다.
바람직한 실시예에서, 지점 대 다지점(PtM) 전송에 대한 송신 다이버시티는 선택적으로 적용되며, 기타 방법도 적용될 수 있다. 일반적으로, 수신된 WTRU 위상/진폭 정보 사이에 높은 상관도(측정치 사이의 유사성)가 존재하면, 송신 다이버시티 가중 벡터에 대한 조정이 이루어진다. 보다 낮은 상관도가 존재하면, 송신 다이버시티를 턴-오프하거나, 가중 벡터를 전혀 변경시키지 않는다.
도 2는 송신 다이버시티를 선택적으로 적용하는 흐름도이다. PtM 서비스를 수신하는 각 WTRU(22)는 예컨대 PtM 서비스에 대하여 채널 추정을 수행함으로써 PtM 정보를 수집한다(단계 40). WTRU(22)는 수집된 PtM 정보를 이용하여, 자신의 PtM 수신을 개선하기 위해 원하는 위상 및/또는 진폭 조정을 결정한다(단계 42). WTRU(22)는 예컨대 전용의 상향 링크 물리 제어 채널 상의 레이어-1 신호에 의하거나 또는 레이어-2/3 신호에 의해 상기 정보를 기지국으로 업로드(upload)한다(단계 44). 바림직한 실시예에서 예컨대 피드백 정보(FBI; feedback information)와 같은 업로드된 정보는 WTRU(22)에 의해 결정된 안테나 가중치이며, 기타 형태의 업로드된 정보를 이용할 수도 있다. 기지국은 모든 WTRU로부터 업로드된 정보를 상관시킨다.
상관된 업로드 정보를 분석하여 송신 다이버시티 방식을 채용할 것인지를 결정한다(단계 46). 송신 다이버시티 방식을 채용하지 않는다면, 송신 다이버시티를 턴-오프한다(단계 48). 송신 다이버시티 방식을 채용한다면, 송신 안테나 소자에대한 가중치 조정이 바람직한지를 결정한다(단계 50). 가중치를 조정한다면, 신규 가중치가 안테나 어레이(38)에 적용된다(단계 54). 가중치를 조정하지 않는다면, 이전의 가중치가 유지된다(단계 52).
업로드 정보를 분석하기 위한 하나의 방법으로 한계 범위(threshold test) 테스트가 있다. 상관된 가중치를 한계 범위와 비교한다. 상관된 가중치가 한계 범위 미만이면, 송신 다이버시티가 기능하지 않도록 한다. 상관된 가중치가 한계 범위 이내이면, 조정하지 않는다. 상관된 가중치가 한계 범위를 초과하면, 평균 가중치 조정이 적용된다.
도 3은 PtM 송신 다이버시티에 대하여 수행되는 처리의 구현을 예시한 것이다. PtM 서비스 그룹의 각 WTRU(22)는 기지국 송신 어레이에 대해 이루어지길 원하는 위상/진폭 조정을 결정한다(561-56M). WTRU(22)는 기지국 송신 어레이의 각 안테나 소자(701-70N)에 대한 가중 계수를 결정한다(581-58M). 기지국(20)은 모든 WTRU의 가중 계수를 수신하고 처리하며, 각 안테나 소자(70)에 대한 채널 가중치를 생성한다(60). PtM 변조기/송신 회로의 경우에, PtM 서비스 데이터는 PtM 채널 생성기(62)에 의해 생성된다. 바람직한 3GPP W-CDMA 시스템의 경우에, PtM 채널 데이터는 믹서(64)를 이용하여 확산 및 스크램블링 코드와 믹싱된다.
확산 및 스크램블된 PtM 채널은 각 안테나 소자(70)에 대하여 가중 장치(661-66N)에 의해 처리된다. 각 안테나에 대하여 결정된 채널 가중치는 가중 장치(66)에 의해, 확산 및 스크램블된 PtM 채널에 적용된다. 각각의 가중된 안테나신호는 콤바이너(combiner)(681-68N)에 의해 기준 채널 신호와 결합되어 WTRU에서의 채널 추정을 촉진하는 것이 바람직하다. 각 WTRU(22)는 안테나(70)로부터 전송되는 기준 채널 신호를 이용하여, 그 안테나(70)와 관련된 채널 응답을 추정할 수 있다. 각각의 결합된 채널 신호는 대응하는 안테나 소자(70)를 이용하여 WTRU(22)로 방사된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 지점 대 다지점 전송에서 송신 다이버시티 기술을 이용하여 송신 다이버시티의 적용 여부를 선택적으로 결정할 수 있으며, 또한 송신 안테나 소자에 대한 가중치 조정이 바람직한지를 결정할 수 있게 되어, 보다 양호한 무선 자원 이용을 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 무선 통신 시스템에서 하나의 송신점으로부터 다수의 수신점으로 데이터를 전송하는 방법으로서,
    상기 하나의 송신점에서 다수의 안테나 소자를 구비한 송신 안테나 어레이를 제공하고,
    상기 각 수신점에서 상기 각 안테나 소자에 대한 채널 정보를 측정하며,
    상기 측정 채널 정보를 이용하여 안테나 조정을 결정하고,
    모든 사용자로부터의 상기 측정 채널 정보를 상관시켜서 상기 각 안테나 소자에 대한 가중 계수를 결정하며,
    상기 각 안테나 소자에 의해 방사되기 이전에 상기 가중 계수를 지점 대 다지점 전송에 적용하는 것
    을 포함하는 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가중 계수를 상기 다수의 안테나 소자에 적용할 것인지, 그리고 상기 가중 계수를 상기 다수의 안테나 소자에 적용하지 않을 것인지를 결정하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가중 계수를 상기 다수의 안테나 소자에 적용하지 않는다면, 송신 다이버시티를 턴-오프(turn-off)할 것인지, 또는 이전 가중치를 적용할 것인지를 결정하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상관된 측정 채널 정보를 한계(threshold) 범위와 비교하여, 송신 다이버시티를 턴-오프할 것인지, 신규 가중치를 상기 다수의 안테나 소자에 적용할 것인지, 또는 상기 다수의 안테나 소자에서 이전 가중치를 유지할 것인지를 결정하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상관된 측정 채널 정보가 상기 한계 범위를 초과하면 상기 신규 가중치를 적용하고,
    상기 상관된 측정 채널 정보가 상기 한계 범위 이내이면 상기 이전 가중치를 유지하고,
    상기 상관된 측정 채널 정보가 상기 한계 범위 미만이면 송신 다이버시티를 턴-오프하는 것인 데이터 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서, 각 무선 송수신 유닛(WTRU)이 상기 각 안테나 소자에 적용할 가중치를 결정하는 것인 데이터 전송 방법
  7. 무선 통신 시스템에서 하나의 송신점으로부터 다수의 수신점으로 데이터를 전송하는 방법으로서,
    상기 하나의 송신점에서 다수의 안테나 소자를 구비한 송신 안테나 어레이를 제공하고,
    상기 각 수신점에서 상기 각 안테나 소자에 대한 채널 정보를 측정하며,
    상기 측정 채널 정보를 이용하여 안테나 조정을 결정하고,
    모든 사용자로부터의 상기 측정 채널 정보를 상관시키며,
    상기 측정 채널 정보가 송신 다이버시티를 이용할 만큼 충분히 높은 상관성을 갖는지를 결정하고,
    상기 송신 다이버시티 이용 결정에 응답하여 송신 다이버시티를 선택적으로 이용하는 것
    을 포함하는 데이터 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 송신 다이버시티의 이용을 결정하는 단계는,
    상기 각 수신점에 대하여 송신 다이버시티가 적용될 때의 링크 품질이 송신 다이버시티가 적용되지 않을 때의 링크 품질과 동일하거나 그보다 더 양호한지를 결정하고,
    임의의 수신점의 링크 품질이 송신 다이버시티가 적용되지 않을 때의 링크 품질과 동일하거나 그 보다 더 양호한 것이 아닐 때에는 송신 다이버시티를 적용하지 않는 것을 포함하는 것인 데이터 전송 방법.
  9. 다수의 수신점으로 채널을 전송하는 복수의 안테나 소자와;
    상기 각 수신점으로부터 상기 각 안테나 소자에 대한 위상/진폭 정보에 관한 정보를 수집하는 수집 장치와;
    상기 각 안테나 소자에 대한 채널 가중치를 결정하는 가중 처리 장치와;
    상기 복수의 안테나 소자에 의한 전송 이전에, 상기 결정된 채널 가중치를 상기 채널에 적용하는 가중 장치
    를 포함하는 기지국.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수집된 정보에는 상기 각 수신점으로부터 신호된 위상/진폭 가중치가 있는 것인 기지국.
  11. 제9항에 있어서, 상기 가중 처리 장치는 상기 각 수신점으로부터 수집된 정보를 이용하여 송신 다이버시티를 적용할 것인지를 결정하며, 송신 다이버시티를 적용하지 않는다면 송신 다이버시티를 턴-오프하는 것인 기지국.
  12. 다수의 수신점으로 채널을 전송하는 복수의 안테나 소자와;
    상기 각 수신점부터 상기 각 안테나 소자에 대한 위상/진폭 정보에 관한 정보를 수집하는 수단과;
    상기 각 안테나 소자에 대한 채널 가중치를 결정하는 수단과;
    상기 복수의 안테나 소자에 의한 전송 이전에, 상기 결정된 채널 가중치를 상기 채널에 적용하는 수단
    을 포함하는 기지국.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수집된 정보에는 상기 각 수신점으로부터 신호된 위상/진폭 가중치가 있는 것인 기지국.
  14. 제12항에 있어서, 상기 채널 가중치를 결정하는 수단은 상기 각 수신점으로부터 수집된 정보를 이용하여 송신 다이버시티를 적용할 것인지를 결정하며, 송신 다이버시티를 적용하지 않는다면 송신 다이버시티를 턴-오프하는 것인 기지국.
  15. 지점 대 다지점 전송의 각 전송된 버전에 대한 채널 응답을 결정하는 지점 대 다지점 채널 추정 장치로서, 상기 각 전송된 버전은 상이한 송신 안테나 소자로부터 발생하며, 상기 지점 대 다지점 채널은 다수의 무선 송수신 유닛(WTRU)으로 동시에 전송되며, 상기 지점 대 다지점 전송은 상기 다수의 무선 송수신 유닛으로부터의 가중치를 이용한 송신 다이버시티를 이용하여 전송되는 것인 지점 대 다지점 채널 추정 장치와;
    각 송신 안테나에 대한 위상/진폭 값을 나타내는 가중치를 결정하고, 상기 결정된 가중치를 신호하는 송신 다이버시티 위상/진폭 신호 장치
    를 포함하는 무선 송수신 유닛.
  16. 지점 대 다지점 전송의 각 전송 버전에 대한 채널 응답을 결정하는 수단으로서, 상기 각 전송 버전은 상이한 송신 안테나 소자로부터 발생하며, 상기 지점 대 다지점 채널은 다수의 무선 송수신 유닛(WTRU)으로 동시에 전송되며, 상기 지점 대 다지점 전송은 상기 다수의 무선 송수신 유닛으로부터의 가중치를 이용한 송신 다이버시티를 이용하여 전송되는 것인 채널 응답 결정 수단과;
    각 송신 안테나에 대한 위상/진폭 값을 나타내는 가중치를 결정하고, 상기 결정된 가중치를 신호하는 수단
    을 포함하는 무선 송수신 유닛.
  17. 복수의 수신점으로 채널 신호를 전송하는 복수의 안테나 소자와;
    상기 복수의 안테나 소자에 결합되어, 상기 각 수신점으로부터 상기 각 안테나 소자에 대한 위상/진폭 정보에 관한 정보를 수집하는 수집 장치와;
    상기 수집 장치에 결합되어, 상기 각 안테나 소자에 대한 채널 가중치를 결정하는 가중 처리 장치와;
    상기 채널의 데이터를 생성하는 채널 생성기와;
    상기 채널 데이터를 확산 채널로서의 상기 채널의 확산 및 스크램블 코드와 믹싱하는 믹서와;
    상기 믹서에 결합되어, 상기 각 안테나 소자에 의해 확산 채널 신호로서 전송되기 이전에 상기 각 안테나에 대하여 결정된 채널 가중치를 상기 확산 채널 신호에 적용하는 각 안테나별 가중 장치
    를 포함하는 기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 확산 채널 신호를 전송에 앞서 기준 신호와 합성하는 각 안테나별 콤바이너를 더 포함하는 기지국.
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