KR20080106475A - 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법,및 송신 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 안테나(110-1~110-K)를 갖는 OFDM 무선 수신 장치(100)는, 수신 신호로부터 가드 인터벌 CP을 제거하고, 수신 신호의 S/P 변환, FFT 및 채널 추정을 실행한다. OFDM 무선 수신 장치(100)는 채널 추정에 의해 구한 채널 응답값을 FFT 후의 각 신호에 곱함으로써 채널 균등화를 실행한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 각 버스트의 공분산 행렬을 구하고, 각 공분산 행렬에 근거하여 수신 가중치 계수를 계산한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는 대응하는 버스트에 맵핑된 신호에 대응하는 수신 가중치 계수를 곱하여 수신 신호를 결합한다.

Description

무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법{RADIO RECEPTION DEVICE, RADIO TRANSMISSION DEVICE, RADIO BASE STATION, RECEPTION METHOD, AND TRANSMISSION METHOD}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중(OFDM:Orthogonal Frequency Division multiplex)을 이용한 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법 및 송신 방법에 관한 것이다.
이른바 어댑티브 안테나 시스템(AAS)에 의해 실행된 어댑티브 어레이 처리(이하, AAS 처리)가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1). OFDM 무선 송수신 장치에서, AAS 처리는 지연파나 간섭파를 억제하여 원하는 파형으로의 지향성을 제공하기 위해 사용되는 가중치 계수를 구하기 위해 실행된다.
AAS 처리에서는, OFDM 무선 송수신 장치가 무선 신호를 수신하는 경우에는, 지연파 및 간섭파를 억제함으로써, 원하는 신호에 대해서만 복수 안테나에 의한 다이버시티 이득이 얻어진다.
OFDM 무선 송수신 장치가 무선 신호를 송신하는 경우에는, 안테나 개수에 대 응하는 이득과 빔포밍 이득(beamforming gain)을 합산함으로써 생성된 무선 신호가 원하는 단말에 송신된다. 따라서, 원하는 단말 이외의 단말에 간섭파가 도달하는 것을 억제할 수 있다.
그러나 OFDM에서는, 인접하는 서브캐리어가 서로 직교하지 않는 경우, 수신 신호의 복호에서 오류가 증대한다. 이 때문에, OFDM에서는, 각각의 서브캐리어에 대한 채널 추정이 요구된다.
특허문헌 1에 기재되어 있는 무선 통신 장치는, 수신 신호 중 직접파 또는 수신 레벨이 높은 지연파를 최적화하기 위해, 채널 추정 후에 OFDM에서의 AAS 처리를 실행한다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-264526호 공보
특허문헌 1에 기재된 무선 통신 장치에서는, 직접파 또는 수신 레벨이 높은 지연파가 수신되는 경우, 채널 추정의 정밀도, 즉, AAS 처리의 정밀도는 높다. 그러나 예컨대 직접파가 수신되지 않고 지연파가 복수 수신되는 경우와 같이, 원하는 파형의 선택이 어려운 전파로(propagation path) 환경에서는, AAS 처리의 정밀도는 줄어든다.
또한, 채널 추정에서, IFFT나 FFT를 반복하는 것은 프로세서에 대해 과도한 처리 부하를 걸 가능성이 있다.
본 발명은 이러한 상황에 비추어 이루어진 것이며, 정밀도가 높은 AAS 처리를 가능하게 하고, 처리 부하를 경감할 수 있는 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법을 제공하는 목적을 갖는다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 도시 지역에서의 통신 또는 이동하는 단말간의 통신으로 생기는 멀티패스 전파 환경에서, AAS 처리의 정밀도를 향상시킬 수 있는 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법을 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에 따른 무선 수신 장치는, 복수의 안테나와, 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과, 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화(equalization)를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기를 구비한다. 여기서, 버스트 분배기는, 각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하도록 구성된 계산기와, 대응하는 수신 가중치 계수를 각 수신 신호에 곱하도록 구성된 곱셈기와, 곱셈기에 의해 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기를 포함한다.
본 발명의 제 2 관점에 따른 무선 수신 장치는, 복수의 안테나와, 각 안테나의 송신 신호 성분에 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과, 가중치 부여된 송신 신호를 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 채널 균등화가 실행된 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기를 갖는다.
본 발명의 제 3 관점에 따른 무선 기지국은, 복수의 안테나와, 무선 신호를 수신하도록 구성된 무선 수신 장치와, 무선 신호를 미리 결정된 포맷으로 각 안테나를 통해 송신하도록 구성된 무선 송신 장치를 구비한다. 여기서, 무선 수신 장치는, 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과, 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기를 포함한다. 버스트 분배기는, 각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하도록 구성된 계산기와, 대응하는 수신 가중치 계수를 수신 신호의 각각에 곱하도록 구성된 곱셈기와, 곱셈기에 의해 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기를 포함한다. 무선 송신 장치는, 각 안테나의 송신 신호 성분에 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과, 가중치 부여된 송신 신호를 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 채널 균등화가 실행된 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷에 의해 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기를 포함한다.
바람직하게는, 버스트 분배기는, 수신 신호를 버스트에 분배한 후에, 각 버스트의 공분산 행렬(covariance matrix)을 구하고, 각각의 공분산 행렬에 근거하여 송신 가중치 계수를 계산하고, 그 후, 각 버스트의 송신 가중치 계수를 저장한다. 또한 바람직하게는, 무선 송신 장치의 가중치 부여 유닛은 저장된 송신 가중치 계수에 근거하여 가중치 부여를 실행한다.
바람직하게는, 무선 수신 장치의 채널 추정 유닛은, 각각의 수신 신호의, 특정 주파수 대역의 서브채널마다 정해진 원하는 신호에 대한 비를 채널 응답값으로서 구하고, 채널 균등화 유닛은 서브채널마다 채널 균등화를 실행한다.
바람직하게는, 채널 추정 유닛은 각 수신 신호를 주파수 영역으로 변환한 후에 채널 응답값을 추정한다.
바람직하게는, 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고, 곱셈기는, 콜레스키 분해(Cholesky decomposition)를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정한다.
바람직하게는, 무선 수신 장치의 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고, 무선 수신 장치의 가중치 부여 유닛은 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 송신 가중치 계수를 추정한다.
바람직하게는, 무선 송신 장치의 채널 균등화 유닛은, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 캘리브레이션 벡터와 각 채널의 채널 응답값을 곱하여 계수를 얻고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행한다. 본 발명의 제 4 관점은 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용하는 수신 방법을 제공한다. 수신 방법은, 복수의 안테나의 각 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하는 제 1 단계와, 제 1 단계에서 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하는 제 2 단계와, 서브채널과 복수의 버스트의 관계에 근거하여 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하는 제 3 단계를 포함한다. 여기서, 제 3 단계는, 공분산 행렬을 구하고, 공분산 행렬에 근거하여 각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하는 제 4 단계와, 대응하는 수신 가중치 계수를 수신 신호에 각각 곱하는 제 5 단계와, 대응하는 수신 가중치 계수가 곱해진 각 수신 신호를 결합하는 제 6 단계를 포함한다.
본 발명의 제 5 관점은, 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용한 송신 방법을 제공한다. 여기서, 송신 방법은, 각 안테나의 송신 신호 성분에 미리 결정된 가중치 부여를 실행하는 제 1 단계와, 가중치 부여된 상기 송신 신호를 각 안테나에 분배하는 제 2 단계와, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 설정하는 제 3 단계와, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 서브캐리어의 캘리브레이션 벡터와 각 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 채널 균등화를 실행하는 제 4 단계와, 채널 균등화가 실행된 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 안테나로부터 송신하는 제 5 단계를 포함한다.
본 발명의 관점에 따르면, 정밀도가 높은 AAS 처리를 가능하게 하고 처리 부하를 경감할 수 있는 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도시 지역에서의 통신 및 이동하는 단말과의 통신으로 생기는 멀티패스 전파 환경 하에서, AAS 처리의 정밀도를 향상시킬 수 있는 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 무선 수신 장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 무선 송신 장치의 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에서의 다운링크 및 업링크의 OFDM 맵핑 프레임의 구성예를 나타내는 도면,
도 4는 주파수 영역에서의 채널 추정, 채널 균등화 및 AAS 처리를 실행하는 수신 처리의 흐름,
도 5는 주파수 영역에서의 채널 추정, 채널 균등화 및 AAS 처리를 실행하는 송신 처리의 흐름이다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1을 첨부 도면과 관련지어 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 OFDM 무선 수신 장치의 블록도이다. 도 2는 본 실시예에 따른 OFDM 무선 송신 장치의 블록도이다.
OFDM 무선 수신 장치(100)는 AAS(adaptive antenna system)을 포함한다. 구 체적으로는, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수(본 실시예에서는 K개)의 안테나(110-1~110-K)와, 안테나(110-1~110-K)의 각각 대응하도록 마련되고, 수신 신호에 대한 채널 추정 처리, 채널 균등화 처리 등을 실행하는 수신 프로세서(120-1~120-K)와, 복수(본 실시예에서는 N개)의 버스트 유닛(130-1~130-N)과, 수신 프로세서(120-1~120-K)에 의해 처리된 수신 신호를 버스트 유닛(130-1~130-N)에 분배하는 분배기(140)를 갖는다. 본 실시예에서는, 버스트 유닛(130-1~130-N) 및 분배기(140)가 버스트 분배기를 구성한다.
수신 프로세서(120-1~120-K)는, 디지털화된 수신 신호로부터 가드 인터벌 CP을 제거하는 가드 인터벌 제거기(121)와, 가드 인터벌 CP이 제거된 직렬 신호를 병렬 신호로 변환하는 직렬/병렬 컨버터(S/P)(122)와, 직렬/병렬 컨버터(122)로부터 출력된 병렬 신호에 대하여 고속 푸리에 변환을 실행하는 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform) 유닛(123)과, FFT 유닛(123)으로부터 출력된 신호에 근거하여 채널 추정을 실행하는 채널 추정 유닛(124)과, 채널 추정 유닛(124)에 의해 구해진 채널 응답값을 FFT 유닛(123)의 고속 푸리에 변환 후의 신호에 곱하여 채널 균등화 처리를 실행하는 채널 균등화 유닛(125)과, 채널 균등화 유닛(125)에 의해 채널 균등화 처리가 실행된 수신 신호를 병렬 신호로부터 직렬 신호로 변환하는 병렬/직렬 컨버터(126)를 갖는다.
분배기(140)는 버스트 유닛(130-1~130-N)의 각각에 수신 신호 xk,n를 분배한다. 즉, 분배기(140)는, 미리 결정된 주파수 영역의 심볼에 대응하는 데이터를 각 버스트의 수신 신호로서 맵핑(물리→논리 맵핑)한다.
버스트 유닛(130-1~130-N)은, 분배된 수신 신호로부터 다수의 사용자에 대한 공통의 공분산 행렬(Ln)을 구하고, 구해진 공분산 행렬에 근거하여 원하는 사용자에 대한 안테나(110-1~110-K)의 수신 가중치 계수 Wn를 계산하는 계산기(131)와, 계산기(131)로부터 공급된 가중치 계수 Wn를 수신 신호에 곱하는 곱셈기(132)와, 곱셈기(132)에 의해 곱해진 가중치 계수에 근거하여, 분배기(140)에 의해 분배된 수신 신호를 결합(합성)하는 결합기(133)와, 결합기(133)로부터 출력되고, 원하는 사용자에 대해 각각 분리된 신호의 복호 처리를 실행하는 디코더(134)를 갖는다. 여기서, 결합기(133)는 SDMA 사용자마다 원하는 신호를 추출할 수도 있다.
OFDM 무선 송신 장치(200)는 AAS(adaptive antenna system)을 포함한다. 구체적으로는, OFDM 무선 송신 장치(200)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수(본 실시예에서는 K개)의 안테나(210-1~210-K)(110-1~110-K)와, 안테나(210-1~210-K)에 각각 대응하도록 마련되고, 안테나로부터 송신된 무선 신호에 대한 채널 추정 처리, 채널 균등화 처리 등을 실행하는 송신 프로세서(데이터 생성기)(220-1~220-K)와, 복수(본 실시예에서는 N개)의 버스트 유닛(230-1~230-N)과, 버스트 유닛(230-1~230-N)에서 얻어진 각 안테나에 송신하는 신호 성분을 각 송신 프로세서(220-1~220-K)에 맵핑(분배)하는 분배기(240)를 갖는다.
버스트 유닛(230-1~230-N)은, 전체 대역에 송신되는 신호의 모든 버스트를 부호화, 변조하여 얻어진 신호 xn를 출력하는 인코더(231)와, 미리 계산된 송신 가 중치 계수를 이용하여 가중치 계수 Wn DL을 계산하는 곱셈기(232)와, 인코더(231)에 의해 얻어진 신호 xn에 곱셈기(232)에 의해 계산된 송신 가중치 계수 Wn DL을 곱하고, 안테나마다 구해진 값에 다중된 신호를 가산하는 빔포밍 유닛(233)을 갖는다. 빔포밍 유닛(233)은 각 안테나에 송신될 신호 성분을 생성하여 분배기(240)에 공급한다.
분배기(240)는, 버스트 유닛(230-1~230-N)의 빔포밍 유닛(233)에서 얻어지고 각 안테나에 송신될 신호 성분을 송신 프로세서(220-1~220-K)에 분배한다. 즉, 분배기(240)는, 가중치 부여된 각 버스트의 송신 신호를 미리 결정된 주파수 영역(심볼)에 맵핑(논리→물리 맵핑)한다.
송신 프로세서(220-1~220-K)는, 분배기(240)에 의해 분배된 송신 신호를 직렬 신호로부터 병렬 신호로 변환하는 직렬/병렬 컨버터(S/P)(221)와, 대응하는 안테나에서의 서브채널의 채널 응답값 Cm을 계산하는 채널 응답값 계산기(222)와, 특정 주파수 대역에서 미리 구해진 대향 장치와의 경로차, 즉, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하는 캘리브레이션 벡터에 채널 응답값을 곱해서 얻어진 계수를 이용하여 채널 균등화를 실행하는 채널 균등화 유닛(223)과, 채널 균등화 유닛(223)에 의해 채널 균등화 처리가 실시된 신호의 역푸리에 변환을 실행하고, 송신 신호를 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환하는 역푸리에 변환(IFFT) 유닛(224)과, 역푸리에 변환이 이루어진 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하는 병렬/직렬 컨버 터(P/S)(225)와, 직렬 신호로 변환된 송신 신호에 가드 인터벌 CP을 부가하는 가드 인터벌 덧셈기(226)를 갖는다.
각 송신 프로세서(220-1~220-K)는, 송신 신호에 가드 인터벌 CP을 부가하여 대응하는 안테나(210-1~210-K)로부터 AAS 처리에 의해 가중치 부여가 실시된 송신 신호를 송신한다.
여기서, 도 1에서의 OFDM 무선 수신 장치(100)의 안테나(110-1~110-K)와, 도 2에서의 OFDM 무선 송신 장치(200)의 안테나(210-1~210-K)는, 각각 안테나 전환기(Duplexer)를 이용하여 동일한 안테나로서 구현할 수 있다.
또는, OFDM 무선 수신 장치(100)와 OFDM 무선 송신 장치(200)를 구비한 무선 기지국을 구성하는 것도 물론 가능하다.
도 3은 본 실시예에 따른 다운링크 및 업링크의 OFDM 맵핑 프레임의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, OFDM 맵핑 프레임(300)은 업링크 서브프레임(310)을 포함한다. 각각의 업링크 서브프레임(310)에는, 레인징(311), AAS 다운링크 프리앰블(312), AAS 업링크 프리앰블(313), 및 업링크 데이터 버스트(314)가 포함된다.
도 3은, N번째의 업링크 서브프레임(310)을 나타내고, OFDM 무선 수신 장치(100)의 분배기(140)에 의해, 수신 프로세서(120-N)에 의해 추출된 업링크 서브프레임에 대해 물리→논리 맵핑을 실행하는 예를 나타내고 있다.
다운링크(도시하지 않음)는 프리앰블, FCH/MA, 전체 대역에 대한 다운링크 데이터 버스트를 구비한다.
AAS 다운링크 프리앰블(312)은 다운링크 데이터 버스트의 주파수에 각각 대응하고, AAS 업링크 프리앰블(313)은 업링크 데이터 버스트(314)의 주파수에 대응한다.
여기서, 업링크의 레인징(311)은 생략될 수도 있다. 이 경우, 채널 추정은 업링크 데이터 버스트(314)에 포함된 파일럿 서브캐리어를 이용하여 실행할 수 있다. 또는, 채널 추정을 생략할 수도 있다.
레인징, 프리앰블, AAS 다운링크 프리앰블, AAS 업링크 프리앰블 및 파일럿 서브캐리어에 대해서는, OFDM 무선 수신 장치(100)에서 생성 가능하고 상관성이 낮은 계열의 기지 신호(known signal)가 사용된다.
다음에, 본 실시예에 따른 OFDM 무선 수신 장치(100)에서의 채널 추정, 채널 균등화 및 AAS 처리에 대하여 설명한다.
채널 추정에서는, 채널 응답값 hk m이 구해진다. 구체적으로는, 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 특정 주파수 대역에서의 서브채널마다, 수신 신호와 원하는 신호의 비가 구해진다.
Figure 112008072691186-PCT00001
여기서, dm(t), vk m(t)는, 시간 T에서의 서브채널에 대응하는 참조 신호, 안 테나(110-K)를 거쳐 수신한 서브채널의 시간 t에서의 수신 신호를 각각 나타낸다.
채널 추정을 실행하기 위해서는, OFDM 무선 수신 장치(100)에서 기지의 참조 신호를 생성할 수 있는 구간이 필요하게 된다. 본 실시예에서는, 레인징, 프리앰블 및 파일럿 서브캐리어 등에서 생성될 수 있다.
수학식 1에서, E[]는 전체 평균을 나타내고, 샘플수 Nsamp의 범위에서 평균이 구해진다. 채널 응답 hk m은 송신시에 사용되기 때문에 도시하지 않는 메모리에 저장된다.
채널 균등화에 있어서, 수학식 2는 수신 신호의 서브채널마다 연산된다.
Figure 112008072691186-PCT00002
여기서, xk m(t)는 채널 균등화의 출력 신호를 나타낸다. 또한, *는 복소 공역을 나타낸다.
AAS의 가중치 계수는 수학식 3에 의해 구해진다.
Figure 112008072691186-PCT00003
여기서, -1은 역행열을 나타낸다. 또한, Rxx,n는 버스트 유닛(130-n)에서의 수신 신호의 공분산 행렬이며, 수학식 4에 의해 구해진다.
Figure 112008072691186-PCT00004
여기서, H는 복소 공역 전치를 나타낸다. 또한, xk,n(t)는, 안테나(110-K)의 채널 균등화 후의 신호 xk m(t)를 병렬/직렬(P/S) 변환을 실행하고, 그 신호에서 버스트-n 성분을 추출한 시간 t에서 얻어지는 샘플 신호이다. 여기서의 샘플수 NAAS은, 각 버스트가 차지하는 주파수폭이 일정하지 않기 때문에, AAS 다운링크 프리앰블, AAS 업링크 프리앰블의 주파수 영역에서의 심볼수는 일정하지 않다.
그러나, 각 조건에 대하여 균일하게 AAS 처리를 실시할 수 있도록, 가중치 추정에 이용하는 샘플수는 고정된다. 도 3에서는, 서브채널 번호가 작은 것부터 순서대로 샘플링될 신호로서 선택된다. 그러나, 프리앰블 내이면, 샘플링될 신호를 선택하는 방법은 다르게 할 수 있다.
수학식 3의 rxr,n는 수신 신호와 참조 신호의 상호 상관 벡터(cross-correlation vector)이며, 수학식 5에 의해 구해진다.
Figure 112008072691186-PCT00005
여기서, T는 전치(transpose)를 나타낸다. 또한, rn(t)는 버스트 n의 시간 t에서의 참조 신호이다. AAS 다운링크 프리앰블, AAS 업링크 프리앰블이 참조 신호에 해당한다.
공분산 행렬 Rxx,n의 역행열을 구할 때는, 단순히 역행열을 계산한 경우 연산 정밀도 오차가 생기기 쉽다. 또한, 연산수도 매우 많아진다. 이 때문에, 콜레스키 분해를 이용한 연립 일차 방정식의 해법도 사용된다.
공분산 행렬 Rxx,n는 수학식 6과 같이 콜레스키 분해가 실행된다.
Figure 112008072691186-PCT00006
여기서, Ln은 하삼각 행렬(lower triangular matrix)을 나타낸다.
가중치 계수의 추정에서는, 수학식 3은 다음과 같이 변형된다.
Figure 112008072691186-PCT00007
수학식 7에 수학식 6을 대입하여, 수학식 8을 얻는다.
Figure 112008072691186-PCT00008
다음으로 수학식 9와 같이, 대입 행렬 X가 가정된다.
Figure 112008072691186-PCT00009
수학식 9를 수학식 8에 대입하여, 수학식 10을 얻는다.
Figure 112008072691186-PCT00010
수학식 10으로부터 X가 구해진다. 또한, 수학식 9에 X를 대입함으로써, 가중치 계수 W가 구해진다.
Ln은 하삼각 행렬이기 때문에, 역행열을 구하는 경우와 비교하여, 연산수를 절반으로 줄일 수 있다.
수학식 3 내지 수학식 10은, 수신 가중치 계수 및 송신 가중치 계수의 추정에서 마찬가지로 사용된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 송신 가중치 계수는 업링크에 포함되는 AAS 다운링크 프리앰블 구간에서 계산된다. 구해진 송신 가중치 계수는 송신시까지 도시하지 않는 메모리에 유지된다.
도시하지 않는 가중치 계수 합성 회로는 수학식 11을 이용하여 연산을 실행한다.
Figure 112008072691186-PCT00011
가중치 계수 합성 회로의 출력 신호 yn(t)에는, 복조 처리 및 복호 처리가 실시된다. 복호된 출력 신호는 상위 레벨의 처리에 보내진다.
다음으로 OFDM 무선 송신 장치(200)에서의 송신 처리에 대하여 설명한다.
송신 처리에서는, 송신되는 데이터에 버스트마다 부호화 처리 및 변조 처리가 실시된다. 이에 따라, 수학식 12에 나타낸 바와 같이, 각 안테나의 성분에 대하여 가중치 부여가 실시된다.
Figure 112008072691186-PCT00012
가중치 부여된 신호는 OFDM 신호로서 특정 주파수 대역에 맵핑되고, 각각의 신호에 대해 직렬/병렬(S/P) 변환이 실시된다. S/P 변환 후의 신호는 서로 다른 주파수 성분에 따라 분리된다. 따라서, 수학식 13과 같이, 서브채널마다 채널 응답 벡터와 곱해진다.
Figure 112008072691186-PCT00013
수학식 13에서, ck m은, 각 안테나에서의 서브채널의 채널 응답값을 나타낸다. 채널 응답값은 수학식 14를 이용하여 구해진다.
Figure 112008072691186-PCT00014
여기서, Hm은 채널 추정에 의해 구한 채널 응답을 대응하는 안테나의 성분으 로서 모아놓은 벡터이다. Hm은 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008072691186-PCT00015
또한, (VCAL)m은 캘리브레이션 벡터를 나타내고, 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008072691186-PCT00016
캘리브레이션 벡터 (VCAL)m은 대응하는 서브채널에서의 송신측과 수신측의 하드웨어 경로차다. 채널 추정 및 채널 균등화를 실행하지 않는 처리를 채용하는 경우, 수학식 14는 캘리브레이션 벡터만 의미있는 벡터이기 때문에, 수학식 14 대신에 수학식 17이 사용된다.
Figure 112008072691186-PCT00017
다음으로 상술한 본 실시예에 따른 OFDM 무선 수신 장치(100)의 수신 처리, 및 OFDM 무선 송신 장치(200)의 송신 처리의 개요를 설명한다.
도 4는 주파수 영역에서의 채널 추정, 채널 균등화 및 AAS 처리를 포함하는 수신 처리의 흐름을 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 단계 ST1에서, AAS(adaptive antenna system)을 포함하는 OFDM 무선 수신 장치(100)(가드 인터벌 제거기(121))는 디지털화된 각 안테나 수신 신호로부터 가드 인터벌 CP을 제거한다.
단계 ST2에서, OFDM 무선 수신 장치(100)는 직렬/병렬(S/P) 변환 후, 고속 푸리에 변환을 실행한다.
단계 ST3에서, OFDM 무선 수신 장치(100)(채널 추정 유닛(124))에서 채널 추정을 실행한다.
단계 ST4에서, OFDM 무선 수신 장치(100)(채널 균등화 유닛(125))는, 채널 추정에서 구한 대응하는 채널 응답값을 고속 푸리에 변환 후의 신호에 곱하여, 채널 균등화를 실행한다.
서브채널의 수에 따라 단계 ST3 및 ST4의 처리를 실행한 후(단계 ST5의 "예"), 단계 ST6에서, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 채널 균등화 후의 병렬 신호를 병렬/직렬 컨버터(126)에서 직렬 신호로 변환한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는 상기 직렬 신호를 각 버스트 유닛(130-1~130-N)에 맵핑한다.
안테나의 개수 K에 대하여, 단계 ST1 내지 ST6의 처리를 반복한 후(단계 ST7의 "예"), 단계 ST8에서, OFDM 무선 수신 장치(100)(계산기(131))는 공분산 행렬을 구한다.
단계 ST9에서, OFDM 무선 수신 장치(100)(곱셈기(132))는 공분산 행렬에 근거하여 수신 가중치 계수를 계산하여, 가중치 계수를 추정한다. 단계 ST10에서, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 각 버스트에 맵핑된 신호에 대응하는 추정된 수신 가중치 계수를 곱하여 안테나 신호를 결합(합성)한다. 단계 ST11에서, OFDM 무선 수 신 장치(100)(디코더(133))는 각각의 결합된 신호를 변조 및 복호한다.
여기서, ST8에서, SDMA 사용자에 대한 공통의 공분산 행렬을 구할 수 있고, 또는 ST9에서, SDMA 사용자마다 수신 가중치 계수를 계산할 수도 있다. 또한, ST11에서, 결합된 SDMA 사용자마다의 원하는 신호를 변조 및 복호할 수도 있다.
OFDM 무선 수신 장치(100)는 단계 ST8 내지 ST11의 처리를 버스트의 수만큼 실행한다.
도 5는 주파수 영역에서의 채널 추정, 채널 균등화 및 AAS 처리를 포함하는 송신 처리의 흐름을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 수신 처리에서는, 각 버스트의 공분산 행렬에 근거하여 송신 가중치 계수가 계산되고, 얻어진 각 버스트의 송신 가중치 계수가 저장된다. 송신 처리에서는, 저장된 송신 가중치 계수가 사용된다.
여기서, 대신 각 버스트의 SDMA 사용자에 대한 공통의 공분산 행렬을 구하고, SDMA 사용자마다 송신 가중치 계수를 계산할 수도 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 단계 ST21에서, OFDM 무선 송신 장치(200)(인코더(231))는, 신호의 송신 타이밍에서 송신되는 데이터에 대하여, 버스트마다 부호화 처리 및 변조 처리를 실시한다.
단계 ST22에서, OFDM 무선 송신 장치(200)는 각 버스트의 송신 신호에, 각 버스트에서 미리 구해진 송신 가중치 계수를 곱한다. 여기서, ST22에서, 빔포밍 유닛(233)은, 대응하는 인코더(231)에서 얻어진 신호 xn를 대응하는 가중치 곱셈 기(232)에 의한 송신 가중치 계수 Wn DL을 곱하여 안테나마다 각 SDMA 사용자에 대한 신호를 더할 수도 있다.
버스트의 수에 따라 단계 ST21 및 ST22의 처리를 실행한 후(단계 ST23의 "예"), 단계 ST24에서, OFDM 무선 송신 장치(200)는, 안테나에 송신하는 신호 성분을 대응하는 송신 프로세서(220-1~220-K)에 분배, 즉, 안테나에서 버스트에 대한 전체 주파수 영역에 신호 성분을 맵핑(OFDM 맵핑)한다.
단계 ST25에서, OFDM 무선 송신 장치(200)는 채널 균등화를 실행한다. 구체적으로는, 직렬/병렬 컨버터(221)는 분배된 신호를 직렬 신호로부터 병렬 신호로 변환한다. 또한, 채널 균등화 유닛(223)은 캘리브레이션 벡터, 및 대응하는 채널 응답값을 곱한 계수를 S/P 변환된 신호에 곱하여 채널 균등화를 실행한다. 캘리브레이션 벡터는 특정 주파수 대역에서 미리 구해진 OFDM 무선 송신 장치(200)와 OFDM 무선 수신 장치(100)와의 경로차를 보상한다.
서브채널의 수에 따라 단계 ST25의 처리를 실행한 후(단계 ST26의 "예"), 단계 ST27에서, OFDM 무선 송신 장치(200)(IFFT 유닛(224))는 채널 균등화 처리를 실행한 각 신호의 역푸리에 변환을 실행한다.
단계 ST28에서, OFDM 무선 송신 장치(200)는, 역푸리에 변환이 일어난 신호를 직렬 신호로 변환하고, 변환된 신호 각각에 가드 인터벌 CP을 부가한다.
OFDM 무선 송신 장치(200)는 단계 ST24 내지 ST28의 처리를 안테나의 개수 K만큼 실행한다.
또, AAS 처리에 의해 가중치 부여되고, 가드 인터벌 CP가 부가된 송신 신호는 대응하는 안테나(210-1~210-K)로부터 송신된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 복수의 안테나(110-1~110-K)를 갖는 OFDM 무선 수신 장치(100)는 AAS(adaptive antenna system)을 포함하고, 각 수신 신호로부터 가드 인터벌 CP을 제거한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는 각 수신 신호에 대해 S/P 변환, FFT 및 채널 추정을 실행한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 채널 추정에 의해 구한 대응하는 채널 응답값을 FFT 후의 각 신호에 곱함으로써 채널 균등화를 실행한다.
이어서, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 각 수신 신호의 P/S 변환을 실행하여, 그 신호를 버스트에 맵핑한 후에, 각 버스트의 공분산 행렬을 구한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 공분산 행렬에 근거하여 수신 가중치 계수를 계산하고, 대응하는 버스트에 맵핑된 각 신호에 수신 가중치 계수를 곱하여 각 수신 신호를 결합한다. OFDM 무선 수신 장치(100)는 결합한 수신 신호의 변조 및 복호를 실행한다.
여기서, 신호를 버스트에 맵핑한 후에, OFDM 무선 수신 장치(100)는 SDMA 사용자에 대한 공통의 공분산 행렬을 구하고, 공분산 행렬에 근거하여 SDMA 사용자마다 수신 가중치 계수를 계산할 수도 있다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 버스트에 맵핑된 각 신호에 대응하는 수신 가중치 계수를 곱하고 각 수신 신호를 결합할 수도 있다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는 각 SDMA 신호에 대해 원하는 신호를 추출하고, 각각의 추출된 원하는 신호의 복조 및 복호를 행하더라도 좋다.
또한, OFDM의 신호 처리에서, OFDM 무선 수신 장치(100)는 수신측에서 생성 가능한 프리앰블 신호를 대응하는 주파수 영역에 포함하는 신호를 각 안테나 통해 수신한다. OFDM 무선 수신 장치(100)는 각 수신 신호의 FFT를 실행하여, 채널 응답값을 추정한다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는 채널 균등화를 실행한다.
채널 균등화된 출력 신호에는 AAS 프리앰블이 더 포함된다. OFDM 무선 수신 장치(100)는, 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정하는 AAS 수신 처리를 실행한다.
여기서, 대신, OFDM의 신호 처리에서, OFDM 무선 수신 장치(100)는 다중화된 SDMA 프리앰블을 포함할 수도 있다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는, 수신측에서 원하는 SDMA 사용자에 대한 기지 신호를 생성하여, 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정할 수도 있다. 또한, OFDM 무선 수신 장치(100)는, SDMA 사용자에 대하여 각각 알맞은 수신 가중치 계수를 추정하고, AAS 수신 처리를 이용하여 공간 다중화된 신호로부터 사용자 정보를 분리할 수도 있다.
복수의 안테나(210-1~210-K)를 갖는 OFDM 무선 송신 장치(200)는 AAS를 포함하고, 버스트의 송신 가중치 계수를 저장하여, 신호 송신의 타이밍에서, 부호화 처리 및 변조 처리가 실시된 각 버스트의 송신 신호에 대응하는 송신 가중치 계수를 곱한다.
또한, OFDM 무선 송신 장치(200)는, 각 안테나에 분배되는 송신 신호의 OFDM 맵핑을 실행한다. OFDM 무선 송신 장치(200)는, 각 송신 신호의 S/P 변환을 실행 하고, 그 신호에 각 채널에 대하여 캘리브레이션 벡터와 대응하는 채널 응답값을 곱한다. 또한, OFDM 무선 송신 장치(200)는, 각 송신 신호에 IFFT 및 P/S 변환을 실행하고 CP를 부가한다. OFDM 무선 송신 장치(200)는 CP이 부가된 각 송신 신호를 대응하는 안테나를 통해 송신한다.
또한, OFDM의 신호 처리에서, OFDM 무선 송신 장치(200)는 송신 신호에 대응하는 송신 가중치 계수를 곱하여 안테나에 송신 신호를 분배하여 신호를 송신한다.
여기서, 대신 OFDM의 신호 처리에서, OFDM 무선 송신 장치(200)는 다중화된 SDMA 프리앰블을 포함할 수도 있다. 또한, OFDM 무선 송신 장치(200)는, 수신측에서 원하는 SDMA 사용자에 대한 기지 신호를 생성하고, 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 송신 가중치 계수를 추정할 수도 있다. 또한, OFDM 무선 송신 장치(200)는, SDMA 사용자에 대하여 각각 알맞은 송신 가중치 계수를 추정하고, 송신시에 송신 신호에 대응하는 송신 가중치 계수를 곱하고, 그 후 각 SDMA 사용자에 대한 신호를 더하고, 안테나에 다중화된 송신 신호를 분배할 수도 있다.
OFDM 무선 수신 장치(100) 및 OFDM 무선 송신 장치(200)는 이러한 구성을 갖고, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 채널 추정은 주파수 영역에서 실시되고, AAS 처리에서는 주파수축 상에서 프리앰블을 이용할 수 있다. 그 때문에, 시간축상에 복수의 프리앰블이 필요하지 않아, 송신할 수 있는 데이터 심볼수를 늘릴 수 있다. 즉, 데이터의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 도시 지역 등의 통신으로 생기는 멀티패스 전파 환경 하에서도, SDMA 가 사용된 수신 처리에서 원하는 단말의 정보만을 유효하게 분리할 수 있다. 또한, 송신 처리에서 원하는 단말에 대하여 빔을 형성하고, 그 이외의 단말에 대하여는 널 포인트(null point)를 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 주파수축 상에 배치된 프리앰블에 대하여 적은 연산량으로 추정 정밀도가 높은 콜레스키 분해가 사용된다. 즉, 연립 일차방정식의 해법을 이용하여 가중치 계수가 추정되기 때문에, 우수한 AAS 특성과, 연산 처리 장치의 저비용화를 도모할 수 있다.
채널 추정에서도, FFT 후에 주파수 영역에서 처리가 행하여지기 때문에, 연산량도 적게 할 수 있다. 그 때문에, 예컨대 프로세서의 개수를 줄이는 것에 의해 장치의 개발 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, OFDM 무선 송수신 장치에서, 도시 지역에서의 통신 및 이동하는 단말간의 통신으로 생기는 멀티패스의 전파 환경 하에서, 우수한 AAS 특성을 달성할 수 있어, 다른 단말에 대한 간섭을 억제할 수 있다. 또한, 원하는 단말로의 지향성을 제공할 수 있다. 즉, 주파수의 이용 효율을 높일 수 있다. 또, 간소화된 AAS 처리에 의해, AAS 처리의 연산량이 감소된다. 따라서, 장치의 개발 및 제조의 비용을 줄일 수 있다.
(실시예 2)
다음으로 본 발명의 실시예 2에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 본 발명은 이하의 배경 기술에서의 과제를 해결한다. 또한, 본 실시예에 따른 OFDM 무 선 수신 장치의 구성예, OFDM 무선 송신 장치의 구성예, 및 OFDM 무선 수신 장치에 의한 OFDM 신호의 수신 처리는, 상술한 실시예 1과 마찬가지다.
(1) 배경기술
SDMA에서 복수의 안테나를 갖는 무선 기지국 장치를 이용함으로써, 기지국이 동시간에 처리할 수 있는 단말수를 증대시킬 수 있어, 주파수 이용 효율을 향상시킬 수 있다. SDMA에서는, 동일 시간, 동일 주파수 상에 복수의 사용자 신호가 다중화된다. 따라서, 원하는 사용자 단말에 대해서는 지향성을 제공하면서, 그 이외의 사용자 단말에는 널 포인트를 형성할 필요가 있다.
일반적으로, SDMA는 어댑티브 안테나 시스템(AAS)에 의해 실현된다. 또한, AAS의 알고리즘으로 MMSE가 종종 사용된다. MMSE에서는, 각 사용자의 단말에 송신되는 송신 신호에 대하여, 단말마다 개별적으로 기지 신호가 부가된다. 기지국은, 원하는 단말로부터 송신된 기지 신호와, 기지 신호의 레플리카(replica)의 차이를 최소화할 수 있도록 가중치 계수를 결정한다.
예컨대, 일본 특허 공개 2003-152676호 공보에 기재되어 있는 방법에서는, 지연파 등에 의해 서브캐리어간에 직교성이 유지되지 않아, AAS 성능의 열화, 즉, SDMA 처리 능력의 열화에 대한 대책이 마련된다. 구체적으로는, 기지 신호로서, 미리 단말 개별의 주파수가 할당된다. 그 후, 서브캐리어마다 채널 추정이 실행되고, 단말마다 가중치 계수가 구해진다.
또한, 상기 특허문헌에는, 서브채널 성분과 안테나 성분의 행렬에 의해 가중치 계수를 추정하는 것이 기재되어 있다.
(2) 발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 상술한 특허문헌에 기재되어 있는 방법에서는, 데이터 신호는 공간상에 다중화되어 있는 반면, 기지 신호는 각각 독립된 주파수 대역에 할당된다. 이 때문에, 원하는 단말에 대하여 빔이 형성되었다고 해도, 다른 신호와의 간섭을 억제하는 것이 곤란하거나, 원하는 단말 이외의 각 단말에 널 포인트를 형성하는 능력이 충분히 얻어지지 않을 수도 있다. 본 발명은, 다른 신호와의 간섭을 억제하는 것 및, 다른 단말에 널 포인트를 형성하는 능력이 충분히 얻어질 수 있는 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(3) 과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에 따른 무선 수신 장치는, 복수의 안테나와, 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과, 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기를 구비한다. 버스트 분배기는, 각 안테나의 수신 가중치 계수를 사용자마다 계산하도록 구성된 계산기와, 대응하는 수신 가중치 계수를 수신 신호에 각각 곱하도록 구성된 곱셈기와, 곱셈기에 의해 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기를 포함한다.
본 발명의 제 2 관점에 따른 무선 송신 장치는, 복수의 안테나와, 각 안테나의 송신 신호 성분에 사용자마다 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가 중치 부여 유닛과, 사용자마다 가중치 부여된 송신 신호를 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 채널 균등화가 실행된 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기를 구비한다.
본 발명의 제 3 관점에 따른 무선 기지국은, 복수의 안테나와, 무선 신호를 수신하도록 구성된 무선 수신 장치와, 무선 신호를 미리 결정된 포맷으로 각 안테나를 통해 송신하도록 구성된 무선 송신 장치를 구비한다. 여기서, 무선 수신 장치는, 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과, 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기를 포함한다. 버스트 분배기는, 각 안테나의 수신 가중치 계수를 사용자마다 계산하도록 구성된 계산기와, 대응하는 수신 가중치 계수를 수신 신호에 곱하도록 구성된 곱셈기와, 곱셈기에 의해 대응하는 수신 가중치 계수가 곱해진 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기를 포함한다. 무선 송신 장치는, 각 안테나의 송신 신호 성분에 사용자마다 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과, 가중치 부여된 송신 신호를 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과, 채널 균등화가 실행된 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 안테나 로부터 송신하도록 구성된 송신기를 포함한다.
바람직하게는, 버스트 분배기는, 수신 신호를 각 버스트에 분배한 후에, 사용자의 공통의 공분산 행렬을 구하고, 공분산 행렬에 근거하여 사용자마다 송신 가중치 계수를 계산하며, 그 후, 각 버스트의 송신 가중치 계수를 저장한다. 또한, 바람직하게는, 무선 송신 장치의 가중치 부여 유닛은 저장된 송신 가중치 계수에 근거하여 가중치 부여를 실행한다.
바람직하게는, 무선 수신 장치의 채널 추정 유닛은, 수신 신호와, 특정 주파수 대역의 서브채널마다 결정된 원하는 신호의 비를 채널 응답값으로서 구하고, 채널 균등화 유닛은 서브채널마다 채널 균등화를 실행한다.
바람직하게는, 채널 추정 유닛은 각 수신 신호를 주파수 영역으로 변환한 후에 채널 응답값을 추정한다.
바람직하게는, 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고, 곱셈기는 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정한다.
바람직하게는, 무선 수신 장치의 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고, 무선 수신 장치의 가중치 부여 유닛은, 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 송신 가중치 계수를 추정한다.
바람직하게는, 무선 송신 장치의 채널 균등화 유닛은 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 캘리브레이션 벡터와, 각 채널의 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호를 곱하는 것에 의해 채널 균등화를 실행한다.
본 발명의 제 4 관점은 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용하는 수신 방법을 제공한다. 수신 방법은, 복수의 안테나의 각 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하는 제 1 단계와, 제 1 단계에서 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하는 제 2 단계와, 서브채널과 복수의 버스트의 관계에 근거하여, 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하는 제 3 단계를 포함한다. 제 3 단계는, 사용자의 공통의 공분산 행렬을 구하고, 공분산 행렬에 근거하여 각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하는 제 4 단계와, 대응하는 수신 가중치 계수를 수신 신호에 각각 곱하는 제 5 단계와, 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 수신 신호를 결합하는 제 6 단계를 포함한다.
본 발명의 제 5 관점은, 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용하는 송신 방법을 제공한다. 송신 방법은, 각 안테나의 송신 신호 성분에, 사용자마다 미리 결정된 가중치 부여를 실행하는 제 1 단계와, 가중치 부여된 송신 신호를 각 안테나에 분배하는 제 2 단계와, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 설정하는 제 3 단계와, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 서브캐리어의 캘리브레이션 벡터와, 각 채널의 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 채널 균등화를 실행하는 제 4 단계와, 채널 균등화가 실행된 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 안테나로부터 송신하는 제 5 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 기지국이 동시에 단말을 관리하는 능력 및, 전체적인 주파수 이용 효율도 향상시키는 것이 가능해지는 이점이 있다.
(기타)
일본 특허출원 제2006-092429호(2006년 3월 29일 출원), 및 일본 특허출원 제2006-092430호(2006년 3월 29일 출원)의 전체 내용이 참조에 의해 본원명세서에 포함되어 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법은, 정밀도가 높은 AAS 처리를 제공하고, 처리 부하를 경감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법, 및 송신 방법은, 기지국이 동시에 단말을 관리하는 능력을 향상할 수 있어, 주파수 이용 효율도 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 본 발명은 이동 통신 등의 무선 통신에서 유용하다.

Claims (30)

  1. 복수의 안테나와,
    상기 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과,
    상기 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기
    를 구비하고,
    상기 버스트 분배기는,
    상기 각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하도록 구성된 계산기와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수를 상기 수신 신호에 각각 곱하도록 구성된 곱셈기와,
    상기 곱셈기에 의해 상기 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 상기 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기
    를 포함하는 무선 수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 추정 유닛은, 상기 각 수신 신호의, 특정 주파수 대역의 각 서브 채널마다 원하는 신호에 대한 비를 채널 응답값으로서 구하고,
    상기 채널 균등화 유닛은 서브채널마다 채널 균등화를 실행하는
    무선 수신 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 추정 유닛은 상기 대응하는 수신 신호를 주파수 영역으로 변환한 후에 상기 채널 응답값을 추정하는 무선 수신 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고,
    상기 곱셈기는 콜레스키 분해(Cholesky decomposition)를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정하는
    무선 수신 장치.
  5. 복수의 안테나와,
    상기 각 안테나의 송신 신호 성분에 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과,
    상기 가중치 부여된 송신 신호를 상기 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와,
    상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    채널 균등화가 실행된 상기 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 상기 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기
    를 갖는 무선 송신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 채널 균등화 유닛은, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 캘리브레이션 벡터와, 각 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 상기 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행하는 무선 송신 장치.
  7. 복수의 안테나와,
    무선 신호를 수신하도록 구성된 무선 수신 장치와,
    무선 신호를 미리 결정된 포맷으로 각 안테나를 통해 송신하도록 구성된 무 선 송신 장치
    를 구비하고,
    상기 무선 수신 장치는,
    상기 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과,
    상기 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기
    를 구비하고,
    상기 버스트 분배기는,
    각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하도록 구성된 계산기와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수를 상기 수신 신호에 곱하도록 구성된 곱셈기와,
    상기 곱셈기에 의해 상기 대응하는 수신 가중치 계수가 곱해진 상기 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기를 포함하고,
    상기 무선 송신 장치는,
    상기 각 안테나의 송신 신호 성분에 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과,
    상기 가중치 부여된 송신 신호를 상기 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와,
    상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    채널 균등화가 실행된 상기 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 상기 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기
    를 포함하는 무선 기지국.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버스트 분배기는,
    상기 수신 신호를 버스트에 분배한 후에, 각 버스트의 공분산 행렬을 구하고,
    각각의 상기 공분산 행렬에 근거하여 송신 가중치 계수를 계산하고, 각 버스트의 송신 가중치 계수를 저장하고,
    상기 무선 송신 장치의 가중치 부여 유닛은 저장된 상기 송신 가중치 계수에 근거하여 가중치 부여를 실행하는
    무선 기지국.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 수신 장치의 상기 채널 추정 유닛은 각각의 상기 수신 신호와 특 정 주파수 대역의 서브채널마다 원하는 신호의 비를 채널 응답값으로서 구하고,
    상기 채널 균등화 유닛은 서브채널마다 채널 균등화를 실행하는
    무선 기지국.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 추정 유닛은, 상기 수신 신호 각각을 주파수 영역으로의 변환한 후에 상기 채널 응답값을 추정하는 무선 기지국.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고,
    상기 곱셈기는 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정하는
    무선 기지국.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 수신 장치의 상기 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고,
    상기 무선 송신 장치의 상기 가중치 부여 유닛은 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 송신 가중치 계수를 추정하는
    무선 기지국.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 송신 장치의 상기 채널 균등화 유닛은, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 캘리브레이션 벡터와, 각 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 상기 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 각 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행하는 무선 기지국.
  14. 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용하는 수신 방법으로서,
    복수의 안테나의 각 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하는 제 1 단계와,
    상기 제 1 단계에서 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하는 제 2 단계와,
    서브채널과 복수의 버스트의 관계에 근거하여, 상기 복수의 버스트에 상기 수신 신호를 분배하는 제 3 단계
    를 포함하고,
    상기 제 3 단계는,
    공분산 행렬을 구하고, 상기 공분산 행렬에 근거하여 상기 각 안테나의 수신 가중치 계수를 계산하는 제 4 단계와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수를 상기 수신 신호에 각각 곱하는 제 5 단계와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 상기 수신 신호를 결합하는 제 6 단계를 포함하는
    수신 방법.
  15. 복수의 안테나를 갖고, 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용하는 송신 방법으로서,
    상기 각 안테나의 송신 신호 성분에 미리 결정된 가중치 부여를 실행하는 제 1 단계와,
    상기 가중치 부여된 송신 신호를 상기 각 안테나에 분배하는 제 2 단계와,
    분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 설정하는 제 3 단계와,
    송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 서브캐리어의 캘리브레이션 벡터 와, 각 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 각 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행하는 제 4 단계와,
    채널 균등화가 실행된 상기 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 상기 안테나로부터 송신하는 제 5 단계
    를 포함하는 송신 방법.
  16. 복수의 안테나와,
    상기 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과,
    상기 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    복수의 버스트에 상기 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기
    를 구비하고,
    상기 버스트 분배기는,
    상기 각 안테나의 수신 가중치 계수를 사용자마다 계산하도록 구성된 계산기와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수를 상기 수신 신호에 각각 곱하도록 구성된 곱셈기와,
    상기 곱셈기에 의해 상기 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 상기 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기
    를 포함하는 무선 수신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 채널 추정 유닛은 상기 수신 신호와 특정 주파수 대역의 서브채널마다의 원하는 신호의 비를 채널 응답값으로서 구하고,
    상기 채널 균등화 유닛은 서브채널마다 채널 균등화를 실행하는
    무선 수신 장치.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 채널 추정 유닛은 상기 대응하는 수신 신호를 주파수 영역으로 변환한 후에 상기 채널 응답값을 추정하는 무선 수신 장치.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고,
    상기 곱셈기는 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정하는
    무선 수신 장치.
  20. 복수의 안테나와,
    상기 각 안테나의 송신 신호 성분에, 사용자마다 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과,
    상기 사용자마다 상기 가중치 부여된 송신 신호를 상기 각 안테나에 분배하도록 구성된 분배기와,
    상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    채널 균등화가 실행된 상기 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 상기 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기
    를 구비하는 무선 송신 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 채널 균등화 유닛은, 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 캘리브레이션 벡터와, 각 상기 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행하는 무선 송신 장치.
  22. 복수의 안테나와,
    무선 신호를 수신하도록 구성된 무선 수신 장치와,
    무선 신호를 미리 결정된 포맷으로 각 안테나를 통해 송신하도록 구성된 무선 송신 장치
    를 구비하고,
    상기 무선 수신 장치는,
    상기 각 안테나의 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하도록 구성된 채널 추정 유닛과,
    상기 채널 추정 유닛에 의해 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    복수의 버스트에 수신 신호를 분배하도록 구성된 버스트 분배기
    를 구비하고,
    상기 버스트 분배기는,
    각 안테나의 수신 가중치 계수를 사용자마다 계산하도록 구성된 계산기와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수를 상기 수신 신호에 각각 곱하도록 구성된 곱셈기와,
    상기 곱셈기에 의해 상기 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 상기 수신 신호를 결합하도록 구성된 결합기
    를 포함하고,
    상기 무선 송신 장치는,
    상기 각 안테나의 송신 신호 성분에 사용자마다 미리 결정된 가중치 부여를 실행하도록 구성된 가중치 부여 유닛과,
    상기 가중치 부여된 송신 신호를 각 안테나에 분배하는 분배기와,
    상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 이용하여, 적어도 채널의 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하도록 구성된 채널 균등화 유닛과,
    채널 균등화가 실행된 상기 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 상기 안테나로부터 송신하도록 구성된 송신기
    를 포함하는 무선 기지국.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 버스트 분배기는,
    상기 수신 신호를 버스트에 분배한 후에, 상기 사용자의 공통의 공분산 행렬을 구하고,
    상기 공분산 행렬에 근거하여, 사용자마다 송신 가중치 계수를 계산하고, 각 상기 버스트의 상기 송신 가중치 계수를 저장하고,
    상기 무선 송신 장치의 상기 가중치 부여 유닛은 저장된 상기 송신 가중치 계수에 근거하여 가중치 부여를 실행하는
    무선 기지국.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 무선 수신 장치의 상기 채널 추정 유닛은, 각각의 상기 수신 신호와, 특정 주파수 대역의 서브채널마다 원하는 신호의 비를 채널 응답값으로서 구하고,
    상기 채널 균등화 유닛은 서브채널마다 채널 균등화를 실행하는
    무선 기지국.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 추정 유닛은 상기 수신 신호를 주파수 영역으로 변환한 후에 상기 채널 응답값을 추정하는 무선 기지국.
  26. 제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고,
    상기 곱셈기는 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 수신 가중치 계수를 추정하는
    무선 기지국.
  27. 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 수신 장치의 상기 채널 균등화 유닛의 출력 신호는 미리 결정된 프리앰블 신호를 포함하고,
    상기 무선 수신 장치의 가중치 부여 유닛은 콜레스키 분해를 이용하는 행렬 조작을 통해 송신 가중치 계수를 추정하는
    무선 기지국.
  28. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 송신 장치의 상기 채널 균등화 유닛은 송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 캘리브레이션 벡터와, 각 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행하는 무선 기지국.
  29. 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방식을 채용하는 수신 방법으로서,
    복수의 안테나의 각 수신 신호에 대하여 채널 추정을 실행하는 제 1 단계와,
    상기 제 1 단계에서 추정된 채널 응답값의 채널 균등화를 실행하는 제 2 단계와,
    서브채널과 복수의 버스트의 관계에 근거하여, 복수의 버스트에 수신 신호를 분배하는 제 3 단계
    를 포함하고,
    상기 제 3 단계는,
    사용자의 공통의 공분산 행렬을 구하고, 상기 공분산 행렬에 근거하여, 각 사용자의 수신 가중치 계수를 계산하는 제 4 단계와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수를 상기 수신 신호에 각각 곱하는 제 5 단계와,
    상기 대응하는 수신 가중치 계수가 각각 곱해진 상기 수신 신호를 결합하는 제 6 단계를 포함하는
    수신 방법.
  30. 복수의 안테나를 갖고, 복수의 서브채널을 이용한 직교 주파수 분할 다중 방 식을 채용하는 송신 방법으로서,
    상기 각 안테나의 송신 신호 성분에 사용자마다 미리 결정된 가중치 부여를 실행하는 제 1 단계와,
    상기 가중치 부여된 송신 신호를 상기 각 안테나에 분배하는 제 2 단계와,
    상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분으로 설정하는 제 3 단계와,
    송신측과 수신측의 경로차를 보상하기 위한 서브캐리어의 캘리브레이션 벡터와, 각각의 상기 채널의 상기 채널 응답값을 곱하여 계수를 구하고, 그 계수를, 상기 분배된 가중치 부여 후의 송신 신호를 주파수 성분에 따라 나누어 구해진 신호에 곱하는 것에 의해 상기 채널 균등화를 실행하는 제 4 단계와,
    채널 균등화가 실행된 상기 송신 신호를 시간 영역으로 변환한 후 미리 결정된 포맷으로 상기 안테나로부터 송신하는 제 5 단계
    를 포함하는 송신 방법.
KR1020087025615A 2006-03-29 2007-03-28 무선 수신 장치, 무선 송신 장치, 무선 기지국, 수신 방법,및 송신 방법 KR100976278B1 (ko)

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