KR20090037982A

KR20090037982A - 무선통신 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20090037982A
Application number: KR1020097006717A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 하라; 아키노리 타이라; 토모아키 오츠키; 켄지 스토
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2009-04-16
Also published as: US8385295B2; EP2194660B1; KR100951330B1; EP2194660A3; KR20090037981A; KR100926289B1; US20120134437A1; WO2005013528A1; US20090196368A1; EP1662686A1; KR20060054417A; US8125963B2; US20080056217A1; CN101657011A; CN101697496A; CN1830168B; CN101657011B; KR100951332B1; CN1830168A; JP2005057497A

Abstract

종래는 송신 안테나 수가 수신 안테나 수보다도 많으면, 각 송신 안테나로부터 동시에 송신된 서로 다른 신호를 수신측에서는 분리할 수 없고, 수신 신호품질이 크게 열화한다. 송신기와 수신기는 각각 복수의 안테나를 구비하여, 송신기가 파일럿 신호를 송신하고, 수신기는 파일럿 신호를 수신하며, 이 파일럿 신호에 대응하는 전송 관련 정보를 산출하고, 이 산출 정보에 근거하여, 송신기에서 이용하는 송신 신호를 선정하여 송신기에 통지하고, 송신기는 이용하는 송신 신호로부터 송신 안테나를 선정하여 그 송신 안테나에서 정보신호를 송신하는 것으로 수신측에서의 신호분리가 용이하게 된다.

단말, 신호송신부, 정보신호 수신부

Description

무선통신 방법 및 시스템{RADIO COMMUNICATION METHOD AND RADIO COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은, 무선수신장치와 무선송신장치가 각각 복수의 안테나를 이용하여 SDM전송을 행하는 MIMO시스템에 있어서의 무선전송 제어방법 및 무선수신장치 및 무선송신장치에 관한 것이다.

최근, 무선통신은 그 편리성에 의해 놀랍도록 보급되고 있다. 이 때문에, 이용 주파수의 부족 대책이 촉구되고 있다. 이 주파수를 유효하게 이용하는 기술의 하나로서, 최근 송수신기에서 복수의 안테나를 이용하여 고속신호전송을 행하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 시스템의 연구가 한창 행해지고 있다. MIMO 시스템에서는, 송수신기에서 복수의 안테나를 사용함으로써, 송수신기가 1개의 안테나인 경우보다 고용량을 이룰 수 있는 것이 알려져 있다.

MIMO시스템에서는, 복수의 송신 안테나로부터 각각 개별적으로 신호를 송신하고, 수신측에서는 신호처리를 이용하여 각 신호를 추출하는 SDM(Space Division Multiplexing)전송이 많이 연구되고 있다. 그래서, 이하에서는 SDM전송의 대표적 인 문헌에 근거하여 종래기술의 설명을 행한다(예를 들면 비특허문헌 1 및 2 참조).

도 32 및 도 33에 SDM전송을 행하는 송수신기의 구성을 나타낸다. SDM전송에서는, 송신기의 각 안테나로부터 개별적으로 시계열의 신호를 송신하고, 도 33과 같이, 수신기에서는 개개의 송신 신호에 대응하는 빔 형성을 이용하여 신호를 수신한다. 이 신호처리구성에 대해서, 이하에 설명을 행한다. 또, 송신 안테나를 N개, 수신 안테나를 M개, 송신 안테나 n으로부터 수신 안테나 m로의 전파 계수를 h_mm, 송수신기 간의 전파특성을 행렬 H = [h_mm]로서 설명을 한다.

도 32에 나타나 있는 바와 같이 송신기의 단말 A1에서는 N개의 송신 안테나(3)로부터 시계열의 송신 신호 s_n(p)(n=1, …, N)을 송신한다. 송신 신호는 전파로(5)를 지나, M개의 수신 안테나(4)로 수신된다. 수신기의 단말 B2에서는, 수신 신호에 대하여, 수신 웨이트 승산부(131, 132 , 133)에서 웨이트 v_n1을 곱하여 신호합성을 행한다.

이하에서는, 이 일련의 과정을 수식를 이용하여 나타낸다. 수신 안테나(4)에서의 수신 신호를 x_m(p)로 하면, 수신 벡터 x(p)= [x₁(p), …, X_M(p)]^T(T는 전치)는 다음식에서 부여된다.

x(p)=∑_n=1 ^Nh_ns_n(p)+z(p）

여기에서, S₁(p), …, S_N(p)은 송신 신호, h_n= [h_1n, …, h_Mn]^T는 송신 안테나(3)로부터 M개의 수신 안테나(4)로의 전파 벡터, z(p)= [z₁(p), …,Z_M(p)]^T는 잡음 벡터, Z_m(p)는 안테나(4)에서의 잡음성분을 나타낸다.

또한 수신측의 단말 B2에서는 송신 안테나(3)로부터의 신호 s_n(p)를 수신하기 위해서 적절한 웨이트 v_n= [v_n1, …, V_nM]^T를 결정한다. 신호합성 후의 출력 y_n(p)은 다음식에서 부여된다.

y_n(p)=V_n ^Tx(p）

＝∑_n0 ₌₁ ^N(v_n ^Th_n0)s_n0(p)+v_n ^Tz(p)

수신 웨이트 v_n에는 다양한 결정 방법이 있지만, 출력 y_n(p)이 신호 s_n(p)에 가깝도록 각 수신 웨이트 v_n를 결정한다. 예를 들면, ZF(Zero Forcing)기준에 근거하는 웨이트 결정에서는, 다음 식이 충족되도록 웨이트 v_n를 결정한다.

v_n ^Th_n0 = 1 nO=n인 경우

v_n ^Th_n0 = O nO이 n이외인 경우 (식 1）

(식 1)은, 희망 신호 s_n(p)이 강하게 수신되어, 다른 신호 s_n0(p) (nO은 n이외의 정수)가 억압되는 조건을 나타내고 있다. 따라서, 희망 신호만을 양호하게 수신할 수 있다. 또한 서로 다른 n에 대하여 서로 다른 웨이트 v_n을 이용하여 신호를 수신하는 것으로 복수의 신호를 분리하여 추출할 수 있고, 공간적으로 다중전송 할 수 있다. 또, 여기에서는 일례로서 ZF기준에 근거하는 웨이트 결정법을 설명했지만, 이 외에 MMSE합성법등의 유사한 웨이트 연산법이 있다. 어느 웨이트 연산법도 기본적으로는 (식 1)과 마찬가지로, 희망 신호 이외의 신호를 억압하는 것을 목적으로 하고 있다.

이와 같이 수신측의 단말 B2에서는 복수의 신호 중에서 희망 신호 이외의 신호를 억압하는 것으로 공간 다중 전송 방식(SDM; Space Division Multiplexing)을 실현할 수 있다. SDM 전송에서는, 동시에 복수의 신호를 전송하므로, 송수신기가 단일 안테나를 사용하는 종래의 전송 방식과 비교하여, 고속의 신호전송이 가능하게 되는 이점이 있다.

그러나, 현실에는 (식 1)은, 신호다중수 N이 수신 안테나 수 M이하인 경우(N≤M)에 실현가능하지만, N>M인 경우에는 실현불가능하게 된다. 이 내용을 이해하기 위해 보다 상세한 설명을 행한다. (식 1)에 있어서, 벡터 v_n 및 h_n0은 각각 M차원 공간상의 하나의 벡터로서 나타낼 수 있다. 또한 V_n ^Th_n0는 벡터의 내적(內積)이며 v_n ^Th_nO ＝0이 되는 것은, V_n과 h_n0이 M차원 공간상에서 직교 관계에 있는 상태에 상당 한다. 한편, n M차원 공간상에서 M-1개의 독립하는 벡터 h_n0과 직교하는 하나의 벡터 v_n을 설정하는 것은 가능하지만, M개 이상의 독립하는 벡터 h_n0과 직교하는 벡터 v_n을 설정하는 것은 불가능하다. 따라서, 이론상 M개 이상의 독립하는 벡터 h_n0에 대하여 v_n ^Th_n0=0의 관계를 만족하는 것은 불가능하여, N > M의 경우에 (식 1)은 실현불가능하게 된다.

그 결과, 신호다중수 N이 수신 안테나 수 M보다도 클 경우, 수신측에서는 어떠한 웨이트 v_n을 이용해도, 다른 신호의 억압을 충분히 행할 수 없다. 그 때문에 수신 신호품질은 급속하게 열화한다. 이 상황을 피하기 위해서는, 송신 안테나 수가 수신 안테나 수보다도 많은 환경에 있어서, 공간 다중 전송을 원활하게 행하는 방법이 필요하지만, 현재까지 그 해결책은 나타나 있지 않다.

비특허문헌 1 : A.V.Zelst R.V.Nee, and G.A.Awater,「Space Division Multiplexing(SDM) for OFDM systems」IEEE Proc.of VTC2000 Spring,PP.1070--1074, 2000

비특허문헌 2 : 구로사키, 아사이, 스기야마, 우메히라, 「MINO 채널에 의해 100Mbit/s를 실현하는 광대역 이동통신용SDM-COFDM방식의 제안」신학 기보, RCS2001-135，Oct.2001

종래 방법의 빔 형성법에서는 송신 안테나 수가 수신 안테나 수 보다도 적을 경우에 원활하게 공간 다중 전송을 행할 수 있다. 그러나, 현실의 무선통신에서는, 송신 안테나 수가 수신 안테나 수보다 많아지는 환경이 다수 존재한다. 이 경우, 종래의 전송 방법을 이용하여, 각 송신 안테나로부터 다른 신호를 동시에 송신하면, 수신측에서는 서로의 신호를 분리할 수 없어, 수신 신호품질이 크게 열화한다. 따라서, 송신 안테나 수가 수신 안테나 수보다도 많은 환경에 있어서, 서로 신호를 분리할 수 있어, 고품질의 신호전송을 행하는 방법이 필요하게 된다.

또한 송신 안테나 수가 수신 안테나 수보다 적은 경우라도, 모든 송신 안테나를 사용하여 신호를 송신하는 방법이 반드시 전송효율이 좋다고는 할 수 없다. 예를 들면, 2개의 전파 벡터h_n0과 h_n1이 서로 유사한 경우에는, 한쪽의 신호h_n1을 억압함으로써, 희망 신호h_n0도 억압되는 경우도 있다. 이러한 경우에는, 2개의 신호를 송신하는 것 보다도, 한쪽의 신호를 정지하는 편이 양호한 신호전송을 행할 수 있는 경우도 생각할 수 있다.

이와 같이, 신호의 송신 방법을 제어함으로써, 보다 효율적인 신호전송이 가능하게 될 가능성이 있다. MIMO 시스템에 있어서 보다 효율적인 신호전송을 가능하게 하는 송수신 간의 제어 방법 및 통신방식이 필요하게 된다.

본 발명에 관한 무선전송 제어방법은, 복수의 안테나를 가지는 무선송신장치와, 복수의 안테나를 가지는 무선수신장치를 구비하고, 복수의 신호를 서로 SDM으 로 전송하는 MIMO시스템에 있어서, 상기 무선송신장치가 파일럿 신호를 송신하는 스텝과, 상기 무선수신장치는 상기 파일럿 신호를 수신하고, 상기 파일럿 신호에 대응하는 전송 관련 정보를 추정하는 스텝과, 추정된 상기 전송 관련 정보에 의거하여 상기 무선송신장치에 있어서 이용하는 송신 신호를 선정하는 스텝과, 상기 이용하는 송신신호를 기술한 제어신호를 상기 무선송신장치에 통지하는 스텝과, 상기 무선송신장치는 통지된 상기 제어신호에 의거하여 이용하는 안테나를 선정하고, 선정된 안테나로부터 상기 무선수신장치에 정보신호를 송신하는 스텝을 포함하는 것이다.

또한 본 발명에 관한 무선수신장치는, 무선송신장치와의 사이에서 SDM에 의해 신호를 전송하는 무선수신장치이며, 상기 무선송신장치로부터 송신된 파일럿 신호를 수신하는 복수의 안테나와, 상기 복수의 안테나에서 수신된 상기 파일럿 신호에 대응하는 전송 관련 정보를 추정하는 파일럿 신호 검출부와, 상기 파일럿 신호 검출부에서 추정된 상기 전송 관련 정보에 의거하여 상기 무선송신장치에 있어서 이용하는 송신 신호를 선정하는 송신 신호 판정부와, 상기 송신 신호 판정부에서 선정된 상기 이용하는 송신 신호를 기술한 제어신호를 상기 무선송신장치에 통지하는 제어 정보 전송부를 설치한 것이다.

또한, 본 발명에 관한 무선송신장치는, 무선수신장치와의 사이에서 SDM에 의해 신호를 전송하는 무선송신장치이며, 복수의 안테나로부터 파일럿 신호를 상기 무선수신장치에 송신하는 신호송신부와, 상기 파일럿 신호에 대응하는 전송 관련 정보에 근거하여 상기 무선수신장치에서 선정된 이용하는 송신 신호를 기술한 제어 신호를, 상기 무선수신장치로부터 수신하는 제어 정보 수신부와, 상기 제어 정보 수신부에서 수신된 상기 제어신호에 의거하여 이용하는 안테나를 선정하는 송신 신호 결정부를 설치하고, 상기 신호송신부는, 상기 송신 신호 결정부에서 선정된 안테나로부터 상기 무선수신장치에 정보신호를 송신하는 것이다.

본 발명에 관한 무선전송 제어방법은, 무선송신장치로부터의 파일럿 신호에 의해, 무선수신장치는 이용하는 송신 신호를 선정하여 무선송신장치에 통지하고, 무선송신장치는 이 이용하는 송신 신호에 근거하여 정보신호를 무선수신장치에 송신하므로, 무선수신장치에서는 신호의 분리를 원활하게 행할 수 있는 정보신호를 수신할 수 있고, 전송효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 관한 무선수신장치는, 무선송신장치로부터 송신된 파일럿 신호에 대응하는 전송 관련 정보를 검출하고, 이 검출 정보에 의거하여 이용하는 송신 신호를 선정하여 무선송신장치에 통지하므로, 전파 환경, 송수신 안테나 수 등의 상황에 따라 신호의 분리를 원활하게 행할 수 있는 정보신호를 수신할 수 있고, 전송효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 무선송신장치는, 복수의 안테나로부터 파일럿 신호를 송신하고, 이 파일럿 신호에 대응하는 전송 관련 정보에 근거하여 수신기에서 선정된 이용하는 송신 신호를 수신하고, 이 이용하는 송신 신호에서 정보신호를 송신하므로, 무선수신장치측에서, 전파 환경, 송수신 안테나 수 등의 상황에 따라 신호의 분리를 원활하게 행할 수 있는 정보신호를 송신할 수 있고, 전송효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 각 실시예에 대해서 도면에 의거하여 설명한다.

실시예 1

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM)전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 신호전송법 및 통신방식에 관한 것이다. 이하, 설명에 있어, 정보신호의 송신측을 단말 A, 수신측을 단말 B라고 부른다.

도 1은 본 실시예를 나타내는 가장 기본적인 송수신 구성도이다. 도 2는 본 실시예의 제어순서를 나타내는 흐름도이다. 도 3은 단말 B로부터 단말 A로 제어신호(제어 정보)를 통지하는 모양을 나타낸다. 도 4는 단말 A로부터 단말 B에 대하여 정보신호를 전송할 때의 모양을 나타내고 있다. 도 5(a)는 단말 A로부터 송신하는 파일럿 신호를, 도 5(b)가 단말 B로부터 단말 A에 전송하는 제어신호를 나타내고 있다. 도 6은 단말 B에 있어서의 파일럿 신호 검출부의 구성을 나타낸다. 이하, 도 1∼6을 이용하여 본 실시예를 설명한다.

본 실시예는, 어떠한 송수신 안테나 수를 가지는 MIMO시스템에 대해서도 적용 가능한, 고효율적인 신호전송법이다.

도 2에 따라 본 실시예의 기본적인 제어순서를 설명한다. 우선, 본 실시예에서는, 단말 A는 정보신호를 송신하기 전에, 각 안테나(3)로부터 파일럿 신호를 송신한다(S101). 단말 B는 파일럿 신호를 수신하면, 전송 관련 정보로서 각 파일럿 신호의 전파 벡터를 추정한다(S1O2). 구체적인 전파 벡터의 추정 방법에는 다 양한 방법이 있지만, 그 구체적인 예는 후술한다. 단말 B는 추정 전파 벡터에 근거하여, 정보신호의 송신에 이용하는 송신 신호(송신 채널)를 결정하고(S1O3), 이용하는 송신 신호를 제어 신호에 의해 단말 A에 통지한다(S1O4). 제어신호를 받은 단말 A는, 이용하는 송신 신호로부터 이용하는 안테나(3)를 선택하여 단말 B에 정보신호를 송신한다(S1O5).

이러한 순서에 의거하여 제어를 함으로써, 전파 환경에 따라 송신 안테나를 선택할 수 있고, 효율적인 신호전송을 행하는 것이 가능하게 된다. 본 실시예는 어떠한 송수신 안테나 수에 대해서도 적용가능하지만, 특히 송신 안테나 수 N이 수신 안테나 수 M 보다 많을 경우에는, 송신에 사용하는 송신 안테나 수를 줄이는 것으로 단말 B에서의 정보신호의 분리 수신을 원활하게 행하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 제어에 있어서의 송수신기 구성을 나타내고 있다. 도면 중, 단말 A1(무선송신장치)은, 신호송신부(6)와, 제어 정보 수신부(7)와, 송신 신호 결정부(8)를 구비한다. 한편, 단말 B2(무선수신장치)는, 파일럿 신호 검출부(9)와, 송신 신호 판정부(10)와, 제어 정보 전송부(11)와, 정보신호 수신부(12)를 구비한다.

또한 단말 A1은 N개의 안테나(3)를 구비하고, 단말 B2는 M개의 안테나(4)를 구비하며, 송수신 간의 전파로(5)는 전파특성을 행렬 H= [h_mm]로 나타낸다.

도 1, 도 2에 근거하여 본 실시예의 동작에 대해서 더 상세하게 설명한다. 단말 A1의 신호송신부(6)는, 정보신호를 송신하기 전에, 각 안테나(3)로부터 파일럿 신호를 송신한다(S1O1). 단말 B의 파일럿 신호 검출부(9)에서는, 안테나(4)에 의해 단말 A로부터의 파일럿 신호를 검출하고, 즉 수신하고, 각 파일럿 신호의 전파 벡터를 추정한다(S1O2). 구체적인 전파 벡터의 추정 방법에는 다양한 방법이 있지만, 그 구체적인 예는 후술한다. 송신 신호 판정부(10)에서는, 추정 전파 벡터에 근거하고, 정보신호의 송신에 이용하는 송신 신호를 판정, 즉 결정한다. 본 실시예에서는 정보신호의 전송에 사용하는 송신 신호의 조합을 결정한다(S1O3). 제어 정보 전송부(11)에서는, 결정된 송신 신호의 조합을 제어신호에 의해 안테나(4)로부터 단말 A에 통지한다(S1O4). 도 3은 단말 B2로부터 단말 A1로의 제어신호의 송신을 나타내고 있다. 단말 A1은 제어 정보 수신부(7)에 있어서, 안테나(3)에 의해 단말 B2로부터 제어신호를 수신하고, 송신 신호 결정부(8)에서는 그 제어신호에 근거하여 이용하는 송신 신호를 결정, 즉 이용하는 안테나(3)를 선정한다. 그 후 도 4에 나타나 있는 바와 같이 단말 A1의 신호송신부(6)는, 선정된 안테나(3)로부터 정보신호를 송신하고(S1O5), 단말 B는 정보신호 수신부(12)에 있어서, 정보신호를 수신한다.

도 5는 (a)가 본 제어의 파일럿 신호(20), (b)가 제어신호(21)의 각각의 포맷의 일례이다. 단말 A는 각 안테나(3)로부터 각각 개별의 서로 다른 파일럿 신호 s_n(p)를 송신한다. 또한 단말 B로부터 단말 A로의 제어신호에서는, 안테나 번호(＃1∼＃N)에 대하여 송신을 행하는 경우에는 「1」, 행하지 않는 경우에는 「0」을 통지한다. 또, 신호 포맷에는 다양한 형식을 생각할 수 있고, 본 포맷은 그 일례에 지나지 않는다. 전파 벡터의 추정에 사용할 수 있는 파일럿 신호나, 이용하는 송신 신호를 통지할 수 있는 제어신호이면, 어떠한 신호 포맷이라도 상관없다.

도 6에 단말 B의 파일럿 신호 검출부(9)에 있어서 전파 벡터의 추정을 행하는 구성을 나타낸다. 전파 벡터의 추정은, 수신한 파일럿 신호와 파일럿 신호 검출부(9)에 미리 보존되어 있는 기존에 알려진 파일럿 신호 s_n(p)와의 상관을 안테나마다 구하는 것으로 얻을 수 있다.

즉, 수신 벡터 x(p)= [x₁(p), …, x_M(p)]^T에 대하여, 다음 식에 의해 전파 벡터h_n＝［h₁₁, h₂₁, …, h_M1]^T를 추정할 수 있다.

h_n=∑_n=1 ^N x(p)s_n(p)*

여기에서, ＊은 복소 공액이다. 보통, 이 조작은 정합필터(MF:Matched Filter)를 이용하여 실현된다. 도 6에서는 전파 벡터의 추정을 행하는 일례를 게시했지만, 이외에도 수신 신호로부터 파일럿 신호에 관한 전송 관련 정보인 전파 정보를 검출하는 것이면, 어떠한 구성이라도 상관없다. 또한 전파 벡터 이외에도 파일럿 신호에 관한 유효한 전파 정보이면 어떠한 파라미터라도 상관없다.

파일럿 신호 검출부(9)에서 전파 정보(전파 벡터의 추정)가 산출되면, 송신 신호 판정부(10)에서는 그 정보를 이용하여 송신 신호의 선정을 행한다. 송신 신호의 선정법으로서는 다양한 방법을 생각할 수 있다. 이후, 실시예 2∼실시예 5에서는, 이 송신 신호의 선정 방법에 관해서 몇 가지 실시예를 나타낸다. 단, 본 발명은 실시예 2∼실시예 5에서 설명하는 선정법의 예에 한정되는 것은 아니고, 전송 관련 정보인 전파 정보를 이용하여 정보신호의 송신을 제어하고, 전송의 효율화를 행하는 어떠한 선정법이라도 상관없다.

실시예 2

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM)전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 전송 제어법 및 통신방식에 관한 것이다. 특히, 실시예 1에 있어서의 단말 B에서의 송신 신호의 선정 방법에 관한 구체적인 하나의 방법을 나타낸다.

도 7은 본 실시예에 있어서의 송신 신호 판정부(10)를 나타내고, 도 8은 송신 신호 판정부(10)에 있어서의 제어순서를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 7, 도 8을 이용하여 본 실시예에 있어서의 송신 신호의 선정 방법에 관하여 설명한다.

도 7에 나타나 있는 바와 같이 송신 신호 판정부(10)는, 복수의 송신 신호 중에서 될 수 있으면 전력이 큰 신호를 R개 선정한다. 구체적으로는, 단말 B의 송신 신호 판정부(10)는 파일럿 신호 검출부(9)로부터 전파 벡터h_n을 받으면, 놈(norm)∥h_n∥이 큰 순서로 R개의 신호를 선택한다(S201). 다음에 선정한 신호의 번호 n을 제어 정보 전송부(11)에 통지한다(S202).

이 선정에 의해 전파 환경이 좋은 채널을 선택하여 이용할 수 있다. 또한 선정하는 신호수 R을 수신 안테나 수 M보다도 작게 함으로써, 단말 B에서는 각 정보신호를 분리 수신하는 것도 가능하게 된다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 전파 환경이 좋은 송신 신호(송신 채널)를 선정하여 신호전송을 행할 수 있다. 또한 수신기에서의 각 정보신호의 분리 수신도 원활하게 행해진다.

실시예 3

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM) 전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 전송 제어법 및 통신방식에 관한 것이다. 특히, 실시예 1에 있어서의 단말 B에서의 송신 신호의 선정 방법에 관한 방법이며, 실시예 2와는 다른 하나의 방법을 나타낸다.

도 9는 본 실시예에 있어서의 송신 신호 판정부(10)를 나타내고, 도 10은 송신 신호 판정부(10)에 있어서의 제어순서를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 9, 도 10을 이용하여 본 실시예의 송신 신호의 선정 방법에 관하여 설명한다.

도 9에 나타나 있는 바와 같이 송신 신호 판정부(10)는, 복수의 송신 신호 중에서 상호의 공간 상관이 될 수 있으면 작아지도록 R개의 신호를 선정한다. 여기에서, 공간 상관이라 함은,

|h_n1 ^Hh_n2|/(∥h_n1∥∥h_n2∥) 혹은 |h_n1 ^Hh_h2|

으로 정의되는 파라미터이며, 이 파라미터가 작은 만큼, 신호 n1, n2는 공간적으로 직교 관계에 가까운 상태라고 할 수 있다. 상호의 신호가 직교 관계에 가까운 만큼, 단말 B에서는 2개의 신호 분리는 용이하게 된다. 따라서, 이 선정에 의해 서로 신호를 억압하기 쉬운 환경에서 신호전송을 행할 수 있다. 그 결과, 단말 B에서는 각 정보신호의 분리가 용이하게 된다.

구체적인 제어순서로서, 단말 B의 파일럿 신호 검출부(9)에서 전파 벡터h_n이 추정되면, 우선 송신 신호 판정부(10)는 놈∥h_n∥이 최대가 되는 신호 n을 선정한다 (S301). 다음에 선정한 신호 n을 변수 n1의 그룹에 추가한다(S302). 또, 초기 상태에서는 n1의 그룹은 요소를 갖지 않는다. 변수 n1의 요소가 R개 보다 적을 경우(S303)에는, 그룹 n1에 속하는 신호와 신호 n과의 공간 상관의 합

∑_n1|h_n ^Hh_n1|/(∥h_n∥∥h_n1∥)

이 최소가 되는 신호 n을 변수 n1의 그룹 이외부터 새로이 선정하고(S305), 그룹 n1에 요소로서 추가한다(S302). 또한 스텝S302의 종료 시에 n1의 요소가 R개 이상인 경우(S303)에는, 그룹 n1로서 선정한 번호를 제어 정보 전송부(11)에 통지하여 (S304), 처리를 종료한다.

이러한 일련의 처리에 의해, 서로 공간 상관이 작은 신호의 조합을 선정할 수 있고, 단말 B에서는 각 정보신호의 분리 수신을 원활하게 행할 수 있다. 그 결과, 고효율 신호전송이 가능하게 된다. 또한 송신 안테나 수 N이 수신 안테나 수 M보다 많을 경우에도, 선정하는 신호수 R을 수신 안테나 수 M보다도 작게 함으로써, 단말 B에서는 각 정보신호를 분리수신 하는 것도 가능하게 된다.

실시예 4

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM) 전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 전송 제어법 및 통신방식에 관한 것이다. 특히, 실시예 1에 있어서의 단말 B에서의 송신 신호의 선정 방법에 관한 방법이며, 실시예 2, 실시예 3과는 다른 방법의 하나를 나타낸다.

도 11은 본 실시예에 있어서의 송신 신호 판정부(10)의 구성을 나타내고 있고, 도 12는 송신 신호 판정부(10)에 있어서의 제어순서를 나타내는 흐름도이다. 도 13은 본 실시예에서 사용하는 SINR 예측법의 일례이며, 도 14는 송신 신호 판정부(10)에 있어서 평가값을 결정하기 위한 SINR과 평가값의 대응표이다. 도 15는 다양한 신호의 조합에 대하여 평가값을 산출한 결과를 나타내고 있다. 이하, 도 11∼15를 이용하여 본 실시예의 송신 신호의 선정 방법에 관하여 설명한다.

도 11에 나타나 있는 바와 같이 송신 신호 판정부(10)는, 신호후보 선정부(31)와, 출력 신호대 간섭잡음전력비(SINR:Signal to interference-plus-noise)산출부(이하, 출력 SINR 산출부라고 한다)(32)와, 전송 평가부(33)와, 이용신호 결정부(34)로 구성된다.

송신 신호 판정부(10)에서는, 우선 신호후보 선정부(31)가 송신 신호 조합의 후보를 선정한다(S401). 출력 SINR 산출부(32)에서는 그 송신 신호의 조합을 송신했을 경우에 얻어지는 단말 B에서의 출력 SINR을 예측한다(S402). 구체적인 예측 방법의 일례에 관해서는 후술한다. 전송 평가부(33)에서는, 예측된 출력 SINR 결과로부터, 송신 신호의 조합의 후보에 대한 평가값을 결정한다(S403). 이 평가는, 송신 신호의 다양한 조합의 후보 전부에 대하여 행해지고(S404), 최종적으로 평가값이 가장 높았던 송신 신호의 조합을 이용신호 결정부(34)로 선정하고, 제어 정보 전송부(11)에 통지한다 (S405).

도 13은, 출력 SINR 산출부(32)에 있어서 스텝S402에서 행하는 각 신호의 출력 SINR의 예측 방법을 나타내고 있다.

예측 SINR의 산출에 있어서는, 추정 전파 벡터h_n를 이용하여 우선 수신 웨이트 v_n의 계산이 행해진다.

예를 들면 ZF기준 및 MMSE합성 기준의 경우, 수신 웨이트 v_n은 다음 식에서 부여된다.

v_n = (∑_n0h_n0h_n0 ^H)^-1h_n0 (ZF기준의 경우)

v_n = (∑_n0h_n0h_n0 ^H + P_NI)^-1h_n0 (MMSE합성 기준의 경우）

연산된 수신 웨이트에 대하여, 희망 신호 및 간섭잡음성분의 전력을 계산함으로써, 출력 SINR을 다음 (식 2)에서 구할 수 있다.

Γn=|h_n ^Hv_n(p)|²/{v_n ^H(∑_n0h_n0h_n0 ^H + P_NI)v_n-|h_n ^Hv_n(p)|²} (식 2)

여기에서, P_N은 잡음전력이며, 미리 추정된 값이다.

또, 수신 웨이트 v_n은 ZF기준, MMSE합성 기준 이외의 웨이트 연산이라도 상관없다. 어떠한 웨이트 v_n에 대하여도 (식 2)의 SINR 예측식을 적용할 수 있다.

이와 같이 출력 SINR이 구해지면, 전송 평가부(33)에서는 SINR에 의거하여 전송 평가값을 결정한다. 여기에서는, 구체적인 일례로서, SINR에 따라 평가값을 0과 1로 하는 방법을 설명한다. 단, 본 실시예는 SINR에 근거하는 전송 평가법에 한정되는 것은 아니고, 다양한 평가기준에 근거하여 신호의 조합을 선정할 수 있 다.

또한 본 발명은, 신호의 조합 후보를 상정하여 전송 평가를 행하고, 그 결과를 이용하여 전송 제어를 행하는 어떠한 MIMO시스템에도 적용할 수 있다.

전송 평가부(33)는, 도 14에 나타나 있는 바와 같은 SINR에 대하여 평가값을 결정하는 테이블을 가지고 있다. 여기에서는, SINR이 4dB이상인 경우에 평가값을 1로 하고, 그 이외는 0으로 하고 있다. 이 평가를 각 신호의 출력 SINR에 대하여 각각 실행한다.

도 15는 이 평가를 다양한 신호의 조합(51)에 대해 행한 결과를 나타내고 있다. 본 실시예에서는 3개의 안테나에 의해 송신을 행하는 여러 가지의 조합을 신호의 조합으로 하고 있다. 여기에서는, 출력 SINR(52)의 예측, 각 신호의 평가값(53)의 산출, 평가값의 합계(54)(종합 평가치)의 산출을 행한 결과를 정리하고 있다. 이와 같이, 각 신호의 조합에 대하여 평가값의 합계(54)를 산출하고, 이용신호 결정부(34)에 있어서 평가값의 합계(54)가 최대가 되는 신호의 조합(55)을 선정한다.

도 15의 예에서는 ＃1、＃2의 안테나를 사용하여, ＃3의 안테나를 사용하지 않을 경우에, 평가값의 합계가 최대가 되고, 이 조합(55)이 선정된다. 또, 최대 평가값을 달성하는 조합이 복수 존재할 경우에는, 그 중 임의의 하나를 선택한다. 선정된 신호의 조합은, 제어 정보 전송부(11)를 거쳐, 단말 A에 통지된다.

이러한 제어 방법에 근거하면, 다양한 송신 환경으로부터 전송효율을 평가하여, 그 중에서 가장 뛰어난 전송효율을 가지는 신호의 조합을 선정할 수 있다. 그 결과, 전송 제어를 행하지 않는 종래의 MIMO시스템과 비교하여, 전송효율이 높은 통신시스템을 구축할 수 있다.

본 실시예는 어떠한 송수신 안테나 수에 대해서도 전송효율의 향상에 이용할 수 있다. 특히, 송신 안테나 수 N이 수신 안테나 수 M보다도 많을 경우에는, 단말 B에서 신호분리가 가능한 상태를 달성하면서 전송속도의 개선을 동시에 행할 수 있기 때문에, 적용 효과는 크다.

실시예 5

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM) 전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 전송 제어법 및 통신방식에 관한 것이다. 본 실시예는 실시예 1과 같은 송수신기의 구성을 갖지만, 단말 B로부터 단말 A로 통지하는 제어신호가 다르고, 본 실시예에서는, 각 송신 신호의 전송 포맷 번호를 통지한다.

도 16은 본 실시예에 있어서의 송신 신호 판정부(10)에서의 제어순서의 흐름도를 나타내고 있다. 도 17은 송신 신호 판정부(10)에 있어서 평가값을 결정하기 위한 출력 SINR과 평가값의 대응표이다. 도 18은 다양한 신호의 조합에 대하여 평가값을 산출한 결과를 나타내고 있다. 도 19는 단말 B로부터 단말 A로 전송되는 제어 신호의프레임 포맷의 일례이다. 이하, 도 16∼도 19를 이용하여, 본 실시예의 설명을 행한다.

본 실시예의 송신 신호 판정부(10)는 실시예 4와 같이, 도 11의 구성을 가지고 있고, 신호후보 선정부(31)와, 출력 SINR 산출부(32)와, 전송 평가부(33)와, 이용신호 결정부(34)로 구성된다. 제어순서로서, 우선 신호후보 선정부(31)가 송신 신호의 조합의 후보를 선정하고(S501), 출력 SINR 산출부(32)에서는 그 조합에 대한 신호의 출력 SINR을 예측한다(S502). 전송 평가부(33)에서는, 그 출력 SINR의 결과에 근거하여 평가값을 결정한다(S503). 이 평가값은, 신호의 다양한 조합의 후보 모두에 대하여 산출되고(S504), 최종적으로 평가값이 가장 높았던 송신 신호의 조합을 이용신호 결정부(34)에서 선정한다. 이때, 이용신호 결정부(34)는 그 신호의 조합을 송신하는 데 적합한 전송 포맷을 결정하고, 그 전송 포맷 번호를 제어 정보 전송부(11)에 통지한다 (S505).

도 17은 출력 SINR 예측값에 대하여 평가값을 결정하기 위한 테이블이다. 본 테이블은, 출력 SINR 예측값에 대하여 소정의 통신 품질을 실현하는 전송 포맷 및 전송속도를 나타낸다. 여기에서, 소정의 통신 품질이라 함은, 비트 오류율(BER : Bit Error Rate) 또는 패킷 오류율(PER : Packet Error Rate) 등에 관한 요구 기준이다. 즉, 요구 기준의 BER 혹은 PER을 만족시키는 범위에서 되도록 이면 전송속도가 높아지도록, 부호화 방법(부호화율, 구속길이 등), 변조 방식 등의 포맷을 설정한다.

도 17에서는, 어떤 SINR(62)을 기초로 사용해야 할 변조 방식(63), 부호화율(64) 등이 기재되어 있다. 일반적으로, SINR이 향상하는 만큼, 비트오류가 낮아지므로, 부호화율을 크게 설정할 수 있다. 또한 다치 변조를 사용할 수도 있다. 그 결과, 전송속도(65)는 SINR의 향상과 함께 증가한다.

본 테이블을 사용하면, 어떤 SINR을 기초로 소정의 요구 품질을 달성하기 위한 전송 포맷과 그 전송속도를 결정할 수 있다. 또한 전송속도를 평가값으로 취급 하면, 다양한 신호의 조합에 대하여, 평가값을 산출할 수도 있다.

도 18은 다양한 신호의 조합(71)에 대하여 각 신호의 평가값(73)으로서 전송속도를 사용하고, 그 평가값의 합계(74)를 산출한 결과이다. 이용신호 결정부(34)에서는, 도 18 안에서 평가값의 합계(74)가 최대가 되는 신호의 조합을 선정한다. 본 실시예에서는 평가값의 합계가 10.5가 되는 신호의 조합(1, 1, 0)이 선정된다.

평가값의 합계가 최대가 되는 조합을 선정하는 것으로 MIMO시스템에 있어서 요구 품질기준을 만족시키면서 전송속도의 향상을 도모할 수 있다.

이와 같이 신호의 조합이 선정되면, 그 전송 포맷 번호가 도 17을 참조하여 결정되고, 제어 정보 전송부(11)를 통해 단말 A에 통지된다. 도 19는 그 제어신호(81)의 구성을 나타내는 일례이며, 각 신호마다 전송 포맷 번호가 지정되어 있다. 본 도면에 있어서 「0」은 송신 신호로서 사용하지 않음을 나타낸다. 또한 「8」, 「15」, 「6」은 송신 신호로서 사용할 때의 전송 포맷 번호를 나타내고, 이것은 도 17에 도시하는 바와 같이 본 실시예에서는, 선정된 조합의 각 신호의 SINR에 따라 전송 규격번호 「1」∼ 「31」이 선정된다.

이상과 같이, 단말 B는, 송신 신호의 조합에 대응하는 전송 포맷 번호를 선정하고, 단말 A에 통지한다.통지를 받은 단말 A는 통지된 전송 포맷 번호에 대응하는 전송 포맷이나 전송속도에 따라, 정보신호의 전송을 행한다.

본 방법에 따르면, 종래의 전송 제어를 행하지 않는 MIMO시스템 및 전술의 실시예 1∼4와 비교하여, 요구 통신 품질을 만족시키면서, 보다 전송속도가 높은 통신을 실현할 수 있다. 이와 같이, 전송 포맷에 자유도를 가함으로써, 보다 면밀 한 시스템 설계가 가능하고, 전송속도를 향상할 수 있다.

또, 이상의 설명에서는 전송속도를 평가값으로서 이용했지만, 전송속도 이외의 파라미터를 평가값으로 해도 상관없다.

실시예 6

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM) 전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 전송 제어법 및 통신방식에 관한 것이다. 특히, 멀티 캐리어 전송을 행하는 SDM전송에 대해서 나타낸 것이다.

도 20은 일반적인 멀티 캐리어 전송을 설명하기 위한 기본 구성도이다. 도 21은 멀티 캐리어 전송에 MIMO시스템을 적용할 경우의 송수신의 구성도이다. 이하, 도 20, 도 21을 이용하여, 본 실시예의 설명을 행한다.

최근, 무선통신에서는, 보다 고속전송, 고속이동이 가능한 시스템으로의 요구가 높고, 광대역인 무선전송을 행할 필요가 있다. 광대역 신호의 전송에 관해서는, 복수의 캐리어를 동시에 사용하여 신호의 병렬전송을 행하는 멀티 캐리어 방식이 특히 주목을 받고 있다. 멀티 캐리어 전송 방식에서는, 저속 데이터를 주파수 상에서 병렬로 배치하고, 다른 캐리어를 이용하여 동시에 송신한다. 신호의 병렬전송을 행함으로써 전송속도의 향상을 도모하고 있다.

도 20에 멀티 캐리어 통신시스템의 기본 구성도를 나타낸다. 도면에 나타나 있는 바와 같이 멀티 캐리어 신호 송신부(91)에서는 복수의 신호를 서로 다른 복수의 주파수로 다중(93∼96)하고, 신호전송 한다. 또한 수신측의 멀티 캐리어 신호 수신부(92)에서는 서로 다른 복수의 주파수로 다중(93∼96) 한 신호를 분리하고, 각 캐리어의 수신 신호로 한다. 본 도면에 나타나 있는 바와 같이 멀티 캐리어 신호 송신부(91)에서 다중된 신호는 복수의 주파수로 다중(93∼96) 되어 전송된다. 이때, 각 캐리어에서 전송되는 신호는 독립하여 취급할 수 있다. 즉, 싱글 캐리어 전송의 경우와 같이, 각 캐리어마다 개별적으로 신호처리를 행할 수 있다. 따라서, 실시예 1∼5에서는 싱글 캐리어 전송의 경우를 대상으로 설명했지만, 동일한 액세스 제어법은 멀티 캐리어 전송 방식에서도 적용할 수 있다.

도 21에 멀티 캐리어 전송시스템에 본 발명의 MIMO시스템을 적용한 신호처리의 구성을 나타낸다. 본 도면에 나타나 있는 바와 같이 각 캐리어 마다 실시예 1∼5에 나타내는 MIMO시스템을 구성함으로써, 멀티 캐리어 전송 방식에 대해서도 본 발명의 MIMO시스템을 적용할 수 있다. 즉, 단말 A1은 멀티 캐리어 신호송신부(101∼103)를 구비하고, 단말 B2는 멀티 캐리어 신호수신부(104∼106)를 구비한다.

실시예 7

본 실시예는, 특히 멀티 캐리어 전송을 행하는 SDM전송에 대해서, 실시예 6과는 다른 전송 제어법 및 통신방식을 나타낸 것이다.

실시예 6에서 나타내는 바와 같이 각 서브 캐리어(각 캐리어)에 대하여 독립하여 전송 제어를 행하는 것으로, 싱글 캐리어의 경우와 동일한 제어를 행할 수 있다. 그러나, 모든 서브 캐리어에 대하여 독립 제어를 행하면, 제어량이 커진다는 문제가 있다. 거기에서, 본 실시예에서는, 제어량을 저감하면서, MIMO시스템에 있어서의 효율적인 신호전송을 가능하게 하는 방법에 대해서 설명한다.

도 22는 송신 신호 판정부(10)의 구성도이며, 도 23은 송신 신호 판정부(10) 에서 행해지는 제어를 나타내는 흐름도이다. 도 24는 송신 신호 판정부(10)에서 이용되는 평균SINR산출법을 나타내고 있다. 이하, 도 22∼도 24를 이용하여, 본 실시예의 설명을 행한다.

실시예 6에서는, 서브 캐리어마다 평가 및 신호의 선정을 행했지만, 본 실시예에서는 전 서브 캐리어에 대하여 하나의 전송 평가 및 신호의 선정을 행한다. 즉, 전 서브 캐리어에 대한 평가값을 설정하고, 그 평가값을 따라 전 서브 캐리어의 송신 신호의 선정을 행한다. 평가값으로서는, 평균신호전력, 평균공간상관, 평균SINR 등 다양한 파라미터를 사용할 수 있다. 여기에서는, 그 하나로서 평균SINR을 사용하는 경우에 대하여 설명을 한다.

도 22는 전 서브 캐리어에 대하여 하나의 전송 평가 및 신호선정을 행할 경우의 송신 신호 판정부(10)의 구성이다. 본 방법에서는, 우선 신호후보 선정부(31)가 송신 신호 조합의 후보를 선정하고(S601), 평균 출력 SINR 산출부(35)에서는 평균 출력 SINR을 예측한다(S602). 평균 출력 SINR의 예측 산출 방법에 관해서는 후술한다. 전송 평가부(33)에서는, 평균 출력 SINR의 예측 결과로부터, 송신 신호 조합의 후보에 대한 평가값을 결정한다(S603). 이 평가는, 송신 신호의 다양한 조합 전부에 대하여 행해지고(S604), 최종적으로 평가값이 가장 높았던 송신 신호의 조합을 이용신호 결정부(34)에서 선정하고, 제어 정보 전송부(11)에 통지한다(S605).

본 방법은 출력 SINR 대신에 평균 출력 SINR을 사용하는 이외는 실시예 4와 동일한 구성이다. 또한 실시예 2, 3, 5에 관해서도 평균신호전력, 평균공간상관, 평균SI NR을 사용함으로써, 멀티 캐리어 전송시의 본 실시예의 제어법으로 확장할 수 있다.

도 24는 평균SINR의 산출법을 나타내고 있다. 여기에서는, 신호의 후보에 대하여, 실시예 4와 같이 각 서브 캐리어의 SINR인 Γ_n,l(n:송신 안테나 번호, l:서브 캐리어 번호)를 산출한다. 그 후에 서브 캐리어 사이에서 SINR을 평균화함으로써, 전 서브 캐리어에 대한 평균SINR인 Γ_n을 다음 식에서 계산한다.

Γ_n= E_l[Γ_n,l]

여기에서, E_l[·]은 l에 관한 평균을 행하는 것을 나타낸다.

멀티 캐리어 전송에서는 통상 복수 서브 캐리어에 걸쳐서 부호화·복호를 행하는 경우가 많다. 이 경우, 멀티 캐리어 수신 특성은 평균SINR에 크게 의존하고, 평균SINR에 의해 전송특성을 거의 파악할 수 있다. 따라서, 멀티 캐리어 전송에서는 전 서브 캐리어에 대한 평균화 파라미터를 사용함으로써, 적은 제어량으로 효율적인 신호선정을 행할 수 있다.

본 실시예에서는 평균SINR을 이용하여 이용하는 신호의 조합을 선정하고, 그 조합을 제어신호에 의해 단말 A에 통지한다. 이때, 제어신호는 전 서브 캐리어에 대하여 공통되며, 서브 캐리어 마다 제어 방법을 필요로 하는 실시예 6보다도 제어량을 대폭적으로 경감할 수 있다.

실시예 8

본 실시예는, SDM전송에 있어서 실시예 1∼실시예 7과는 다른 단말 A에서의 신호 전송법을 나타낸 것이다.

실시예 1∼7의 SDM전송에서는, 단말 A는 각 안테나(3)로부터 파일럿 신호 및 정보신호를 송신하였다. 그러나, 반드시 각 안테나(3)로부터 개별적으로 신호를 송신하는 구성이 아니어도 상관없다. 본 실시예에서는, 단말 A가 송신 빔을 이용하여 파일럿 신호 및 정보신호의 전송을 행할 경우에 대해서 설명한다.

도 25는 본 실시예에 있어서의 송수신기의 구성도이며, 단말 A1은 송신 웨이트 승산기(111, 112, 113)를 구비하고, 단말 B2는 수신 웨이트 승산기(114, 115, 116)를 구비하며, 송신 빔(117, 118, 119)을 형성한다. 도 26은 본 실시예에 있어서의 제어순서를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 25, 도 26을 이용하여 본 실시예의 설명을 행한다.

본 실시예에서는, 단말 A는 송신 신호 s_n(p)에 대하여 웨이트w_n＝［w_n1, w_n2 …，W_nN ] ^T를 곱하여 각 안테나(3)의 신호로 한다. 복수의 송신 신호가 있을 경우에는, 각각 다른 웨이트w_n를 곱하여 개별적으로 각 안테나(3)의 신호를 생성하고, 복수의 신호를 동시에 송신한다. 이 경우, 단말 A의 송신 신호는 지향성을 가지고, 송신 빔(117∼119)이 형성된다. 이와 같이, 단말 A는 신호를 각 안테나(3)로부터가 아닌, 각 송신 빔(117∼119)으로부터 송신하는 것도 가능하다.

송신 빔 형성을 사용하는 MIMO시스템의 전송 제어의 순서에 대해서 도 26을 참조하여 이하에 설명한다. 단말 A는 우선, 각 송신 빔(117∼119)으로부터 파일럿 신호를 송신한다(S701). 단말 B는 파일럿 신호를 수신하면, 각 신호의 전파 벡터 를 추정한다(S702). 또한 단말 B는 추정 전파 벡터에 근거하여, 이용하는 송신 빔을 결정하고(S703), 이용하는 송신 빔을 제어신호에 의해 단말 A에 통지한다(S704). 제어신호를 받은 단말 A는, 이용하는 송신 빔을 선택하여 단말 B에 정보신호를 송신한다(S705).

이와 같이 단말 A가 송신 빔을 이용하여 신호송신할 경우에도, 단말 A, 단말 B사이에서의 전송 제어에 의해, 효율적인 SDM전송이 가능하게 된다. 마찬가지로, 실시예 1∼7의 방법 모두가 송신 빔을 사용할 경우에 확장할 수 있다.

또, 송신 빔의 수는 송신 안테나 수와 동일할 필요는 없다. 송신 빔수는 웨이트 승산기의 수로 결정되고, 송신 안테나 수 보다 많게 하거나 또는 적게 할 수도 있다. 예를 들면 2개의 안테나(3)를 가지는 단말 A가, 4개의 송신 빔을 이용하여 4개의 신호를 송신하는 것도 가능하다.

실시예 9

본 실시예는, SDM전송에 대해서 실시예 1 및 8의 전송 제어 방법의 적용 범위를 더욱 확장하는 것이다.

실시예 8 및 실시예 1에서는, 각각

(1)단말 A가 각 송신 빔으로부터 파일럿 신호를 전송하는 것,

(2)단말 A가 각 안테나(3)로부터 파일럿 신호를 전송하는 것

을 전제로 하여 전송 제어법을 설명했다. 그러나, 실제로는, 단말 B는 (1) 또는 (2)의 상태 중 어느 것인지를 인식하지 않아도, 전송 제어를 행할 수 있다.

도 27은 본 전송 제어법의 개념을 나타내고 있고, 도 28은 본 실시예의 흐름 도의 일례를 나타내고 있다. 단말 A1은 (1) 또는 (2)의 어느 상태에서 파일럿 신호(121,122)를 송신한다(S801). 이때, 단말 B2는 (1) 또는 (2)의 어느 것을 인식하지 않아도 파일럿 신호에 대한 전파 벡터를 추정할 수 있다(S802). 또한 신호전력, 공간 상관, 출력 SINR 모두 파일럿 신호의 계열만을 알면, 단말 B는 추정할 수 있다. 또한, 그 결과에 의거하여 파일럿 신호에 대응하는 적절한 신호의 선정을 행할 수도 있다 (S803). 또한 단말 B는, 이용하는 송신 신호의 번호를 단말 A에 통지(S804)함으로써, 이용하는 신호를 통지할 수도 있다. 제어신호를 받은 단말 A는, 정보신호를 안테나 또는 송신 빔으로부터 단말 B에 송신한다(S805).

따라서, 단말 B는 파일럿 신호의 계열만을 알면, 단말 A가 (1) 또는 (2)의 어느 상태인지를 인식하지 않아도, 모든 전송 제어를 원활하게 행할 수 있다. 그 결과, 단말 A는 단말 B와는 무관하게, 임의의 송신 빔 등을 이용해도 전송 제어에 있어서 문제가 되지 않는다.

이상의 결과로부터, 파일럿 신호의 계열만을 규격으로서 미리 단말 간에 결정하고, 송신 빔의 이용은 각 단말의 자유로운 판단에 맡길 수 있다. 그 결과, 빔의 유무에 관한 인지 및 통지를 단말 간에서 행할 필요는 없고, 단말 A는 적은 제어량으로 송신 빔 형성을 이용할 수 있다.

실시예 10

본 실시예는, 복수의 신호를 공간다중(SDM)전송하는 MIMO시스템에 있어서의 효율적인 신호전송법 및 통신방식에 관한 것이다.

본 실시예는, 실시예 5에서 단말 B로부터 단말 A로 송신하는 제어신호와 다 르며, 특히, 단말 B가 각 신호의 송신 전력을 결정하고, 전송 포맷 번호에 가하여 송신 전력도 단말 A에 통지하는 것을 특징으로 한다.

도 29는 송신 신호 판정부(10)에 있어서 다양한 신호의 조합에 대하여 평가값을 산출한 결과를 나타내고 있다. 도 30은 송신 신호 판정부(10)에서 사용하는 본 실시예의 흐름도의 일례를 나타내고 있다. 도 31은 단말 B로부터 단말 A로 전송되는 제어신호(82)의 프레임 포맷의 일례이다. 이하, 도 29∼도 31을 이용하여, 본 실시예의 설명을 행한다.

본 실시예의 송신 신호 판정부(10)는 도 11과 동일한 구성을 가지고 있고, 신호후보 선정부(31)와, 출력 SINR 산출부(32)와, 전송 평가부(33)와, 이용신호 결정부(34)로 구성된다. 그러나, 전송 포맷 번호에 가하여 송신 전력도 단말 B로부터 단말 A로 전송되는 점이 전술한 실시예 5와는 다르다.

제어순서로서, 우선 신호후보 선정부(31)가 각 신호의 송신 전력 크기의 조합(7)을 선정하고(S901), 출력 SINR 산출부(32)에서는 단말 B에서의 출력 SINR(72)을 예측한다(S902). 전송 평가부(33)에서는, 각 출력 SINR(72)의 예측 결과로부터, 각 신호에 대한 평가값(전송속도)(73)을 산출하고, 각 신호에 대한 평가값을 합계하여 전송 평가값의 합계(74)를 결정한다(S903). 이 평가는, 신호의 송신 전력 크기의 다양한 조합 모두에 대하여 행해지고(S904), 최종적으로 평가값의 합계가 가장 높았던 송신 전력의 조합을 이용신호 결정부(34)에서 선정하여, 제어 정보 전송부(11)에 통지한다(S905).

도 29는 다양한 신호전력 크기의 조합(75)에 대하여 출력 SINR(72)을 예측하 고, 평가값을 산출한 결과이다. 여기에서는, 파일럿 신호의 전력에 대하여 정보신호의 전력을 변경했다고 상정하고, 출력 SINR(72)을 예측한다. 이 SINR 예측은 (식 2)와 동일한 연산법을 이용하여 행할 수 있다. 또한 예측한 SINR을 이용하여 평가값을 결정한다. 이와 같이, 다양한 전력 크기의 조합에 대하여 평가값을 산출하고, 평가값의 합계가 가장 높은 조합을 선정함으로써, 송신 전력의 최적화를 행할 수 있다. 단, 전력 크기의 조합을 작성하는 데 있어서, 송신 신호의 총 전력이 소정의 범위 내에 들어가도록 전력의 조합을 작성하는 것으로 한다.

이와 같이 각 신호의 전력 크기의 조합이 선정되면, 그 조합의 전송 포맷 번호가 실시예 5와 같이 도 17을 참조하여 결정되어 송신 전력과 함께 제어 정보 전송부(11)를 거쳐, 단말 A에 통지된다. 도 31은 그 제어신호(82)의 구성을 나타내는 일례이며, 각 신호에 대응한 송신 전력이 현재의 파일럿 신호와의 비로서 왼쪽 란에 기술되고, 오른쪽 란의 숫자는 전송 포맷 번호를 나타내고 있다. 또, 본 제어신호의 전력항에 있어서, 송신 신호에 사용할 때의 송신 전력의 규모로서 「0」∼ 「3」을 규정하고, 「0」은 송신 신호로서 사용하지 않을 경우를 나타내고 있다. 또한 전송 포맷 번호는 「0」이 송신 신호로서 사용하지 않는 것을 나타내고, 송신 신호로서 사용하는 번호는, 실시예 5와 같이 전송 규격번호 「1」∼ 「31」가 선정된다.

이상과 같이, 단말 B는 송신 전력의 조합을 선정하고, 단말 A에 통지한다. 통지를 받은 단말 A는 통지된 송신 전력과 전송 포맷 번호에 따라, 정보신호의 전송을 행한다.

실시예 1∼9에서는 신호의 송신 전력의 변경은 고려하지 않았지만, 본 실시예에서는, 각 송신 신호의 전력의 최적화를 행할 수 있다. 그 결과, 송신 전력도 고려한 후에 보다 효율적으로 MIMO시스템으로 신호전송을 행할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 실시예 5에 대하여 전력의 조합을 적용했을 경우를 설명했지만, 마찬가지로 실시예 1∼9에 대해서도 같은 방법을 적용할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 설명한 SINR을 사용하는 전력 선정법은, 발명의 하나의 구체적인 예에 지나지 않으며, 단말 B가 전파 정보를 바탕으로 전력을 결정하고, 전송 제어를 행하는 다양한 MIMO시스템의 구성이 가능하다.

실시예 11

본 실시예는 MIMO시스템과 CDMA시스템을 조합하여 사용할 경우에 대해서 나타낸 것이다.

DS-CDMA 방식 및 멀티 캐리어CDMA방식과 MIMO시스템을 조합하여 이용하는 경우에는, 부호확산된 파일럿 신호를 단말 B에서 역 확산한 후에, 실시예 1∼10과 같은 방법을 적용할 수 있다. 따라서, 실시예 1∼10의 전송 제어법은 DS-CDMA 방식, 멀티 캐리어CDMA방식등의 CDMA방식과 조합하여 이용할 수 있다.

수신기는, 송신기로부터의 파일럿 신호에 의해 상기 송신기로부터의 신호의 송신 방법을 선정하여 송신기에 통지하고, 송신기는 이 신호송신 방법에 근거하여 정보신호를 상기 수신기에 송신하므로, 수신기에서는 신호의 분리를 원활하게 행할 수 있고, 전송효율의 향상을 도모하는 무선통신장치에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 MIMO시스템용 송수신기의 기본 구성도,

도 2는 실시예 1에 있어서의 전송 제어 방법을 나타내는 흐름도,

도 3은 실시예 1에 있어서 단말 B로부터 단말 A로 제어신호를 전송하는 상황을 나타내는 도면,

도 4는 실시예 1에 있어서 단말 A로부터 단말 B로 정보신호를 전송하는 상황을 나타내는 도면,

도 5는 실시예 1에 있어서 사용하는 파일럿 신호 및 제어신호의 포맷도,

도 6은 실시예 1에 있어서의 단말 B의 파일럿 신호 검출부의 구성도,

도 7은 실시예 2에 있어서의 송신 신호 판정부의 개략을 나타내는 도면,

도 8은 실시예 2에 있어서의 송신 신호 판정부에서의 처리 순서를 나타내는 흐름도,

도 9는 실시예 3에 있어서의 송신 신호 판정부의 개략을 나타내는 도면,

도 10은 실시예 3에 있어서의 송신 신호 판정부에서의 처리 순서를 나타내는 흐름도,

도 11은 실시예 4에 있어서의 송신 신호 판정부의 구성을 나타내는 도면,

도 12는 실시예 4에 있어서의 송신 신호 판정부에서의 처리 순서를 나타내는 흐름도,

도 13은 실시예 4에 있어서의 SINR 예측법을 나타내는 도면,

도 14는 실시예 4에 있어서의 출력 SINR과 평가값의 관계를 나타내는 테이블의 도면,

도 15는 실시예 4에 있어서의 신호의 조합과 평가값과의 대응을 나타내는 테이블의 도면,

도 16은 실시예 4에 있어서의 송신 신호 판정부에서의 제어순서를 나타내는 흐름도,

도 17은 실시예 5에 있어서의 출력 SINR과 전송 포맷 및 평가값의 관계를 나타내는 테이블의 도면,

도 18은 실시예 5에 있어서의 출력 SINR과 평가값의 관계를 나타내는 테이블의 도면,

도 19는 실시예 5에 있어서 사용하는 제어신호의 포맷의 일례를 나타내는 도면,

도 20은 멀티 캐리어 통신시스템의 기본 구성도,

도 21은 실시예 6에 있어서의 멀티 캐리어 SDM전송의 송수신기의 구성도,

도 22는 실시예 7에 있어서의 송신신호 판정부의 구성을 나타내는 도면,

도 23은 실시예 7에 있어서의 송신 신호 판정부에서의 처리 순서를 나타내는 흐름도,

도 24는 실시예 7에 있어서의 평균 출력 SINR의 산출법을 나타내는 도면,

도 25는 실시예 8에 있어서의 MIMO 시스템용 송수신기의 기본 구성도,

도 26은 실시예 8에 있어서의 전송 제어법을 나타내는 흐름도,

도 27은 실시예 9에 있어서의 MIMO시스템용 송수신기의 개념도,

도 28은 실시예 9에 있어서의 전송 제어법을 나타내는 흐름도,

도 29는 실시예 10에 있어서의 신호전력의 조합과 평가값과의 대응을 나타내는 테이블의 도면,

도 30은 실시예 10에 있어서의 송신 신호 판정부에서의 처리 순서를 나타내는 흐름도,

도 31은 실시예 10에 있어서 사용하는 제어신호의 포맷의 일례를 나타내는 도면,

도 32는 종래기술에 있어서의 SDMA전송시의 송수신기 구성도,

도 33은 종래기술에 있어서의 SDMA전송시의 송수신기 구성과 수신 빔 형성을 나타내는 개념도이다.

Claims

복수의 정보신호로부터 출력 신호를 생성하고, 이 출력 신호를 복수의 안테나로부터 통신 상대측 시스템에 대해서 송신하는 무선통신 시스템에 있어서의 무선통신 방법으로서,

하나의 정보 신호에 관한 상기 복수의 안테나에 대응하는 제1의 웨이트 및 다른 정보 신호에 관한 상기 복수의 안테나에 대응하는 제2의 웨이트를 상기 통신 상대측 시스템에 통지하는 웨이트 통지 스텝과,

상기 제1의 웨이트를 상기 하나의 정보 신호에 승산해서 제1의 연산 결과를 생성하고, 상기 제2의 웨이트를 상기 다른 정보 신호에 승산해서 제2의 연산 결과를 생성하는 연산 스텝과,

상기 제1의 연산 결과와 상기 제2의 연산 결과로부터, 상기 복수의 안테나 각각에 대응하는 복수의 출력 신호를 생성하고, 상기 통신 상대측 시스템에 송신하는 송신 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
제1항에 있어서,

상기 송신 스텝에 있어서, 상기 제1의 연산 결과 및 제2의 연산 결과에 대해서 다른 변조 방식 또는 부호화 방식을 적용해서 상기 복수의 출력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 방법.
복수의 정보신호로부터 출력 신호를 생성하고, 이 출력 신호를 복수의 안테나로부터 통신 상대측 시스템에 대해서 송신하는 무선통신 시스템으로서,

하나의 정보 신호에 관한 상기 복수의 안테나에 대응하는 제1의 웨이트 및 다른 정보 신호에 관한 상기 복수의 안테나에 대응하는 제2의 웨이트를 상기 통신 상대측 시스템에 통지하는 웨이트 통지 수단과,

상기 제1의 웨이트를 상기 하나의 정보 신호에 승산해서 제1의 연산 결과를 생성하고, 상기 제2의 웨이트를 상기 다른 정보 신호에 승산해서 제2의 연산 결과를 생성하는 연산 수단과,

상기 제1의 연산 결과와 상기 제2의 연산 결과로부터, 상기 복수의 안테나 각각에 대응하는 복수의 출력 신호를 생성하고, 상기 통신 상대측 시스템에 송신하는 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
제3항에 있어서,

상기 송신 수단은, 상기 제1의 연산 결과 및 제2의 연산 결과에 대해서 다른 변조 방식 또는 부호화 방식을 적용해서 상기 복수의 출력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.