KR20100086027A

KR20100086027A - 송신 장치, 송신 제어 방법 및 통신 장치

Info

Publication number: KR20100086027A
Application number: KR1020107012074A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 와따나베
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2010-07-29
Also published as: JPWO2009072193A1; CN101884175A; JP5146464B2; US20100232538A1; US8588053B2; KR101126387B1; EP2219309B1; EP2219309A4; CN101884175B; EP2219309A1; WO2009072193A1

Abstract

복수의 수신 장치 앞으로의 송신 신호를 복수의 안테나를 이용하여 다중 송신하는 경우에, 각 수신 장치에의 웨이트 벡터의 할당을 결정하는 처리 부담을 경감한다. 송신 장치(10)는, 수신 장치(20, 30, 40) 앞으로의 송신 신호를 웨이트 벡터에 따라서 다중화하여, 안테나(11a, 11b, 11c)를 이용하여 무선 송신한다. 여기서, 송신 장치(10)의 제어부(12)는, 우선 제1 수신 장치를 선택하여 웨이트 벡터를 할당한다. 다음으로, 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보를 제2 수신 장치 앞으로 출력한다. 그리고, 제2 수신 장치로부터의 피드백 정보에 기초하여 제2 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당한다.

Description

송신 장치, 송신 제어 방법 및 통신 장치{TRANSMITTER, METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION, AND COMMUNICATION DEVICE}

본 발명은 송신 장치, 송신 제어 방법 및 통신 장치에 관한 것으로, 특히 송신 신호를 복수의 안테나를 이용하여 무선 송신하는 송신 장치, 송신 제어 방법 및 그 송신 신호를 수신하는 통신 장치에 관한 것이다.

현재, 휴대 전화 시스템이나 무선 LAN(Local Area Network) 등의 무선 통신 시스템이 널리 이용되고 있다. 그리고, 휴대 전화기 등의 무선 통신 단말기에 의한 인터넷에의 액세스나 음악ㆍ영상 배신 서비스의 이용의 증가에 대응하기 위해, 더욱 고속ㆍ대용량의 무선 통신 시스템의 개발이 진행되고 있다. 예를 들면, 휴대 전화 시스템의 표준화 작업을 행하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는, LTE(Long Term Evolution) 등의 차세대 휴대 전화 시스템의 사양 검토가 행해지고 있다.

여기서, 고속ㆍ대용량의 이동 통신 시스템을 실현하는 기술 중 하나로서, 복수의 안테나를 이용하여 송신 신호를 무선 송신하는 멀티 안테나 송신 기술이 있다. 멀티 안테나 송신 기술로서는, 복수의 안테나를 어떻게 이용할지에 따라서 다양한 방식이 생각된다. 예를 들면, 복수의 안테나로부터 동일 내용의 신호를 송신하여 무선 통신 품질을 향상시키는 다이버시티 방식, 각 안테나로부터 다른 내용의 신호를 송신하여 전송 레이트를 향상시키는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 다중 방식, 각 안테나로부터 수신 장치가 존재하는 방향을 향하여 지향성 빔을 출력하여 안테나 이득을 향상시키는 빔 포밍 방식 등이 생각된다.

복수의 안테나를 이용하여 복수의 수신 장치 앞으로의 송신 신호를 다중 송신하는 경우에는, 송신 장치는, 각 수신 장치 앞으로의 송신 신호를, 위상이나 진폭을 조정하기 위한 계수의 열(웨이트 벡터)로 가중치 부여함으로써, 복수의 안테나의 일부 또는 전부를 이용하여 다중 송신할 수 있다. 이 경우, 송신 장치는, 통신 품질이 양호하게 되도록, 송신할 때에, 동적으로 웨이트 벡터를 수신 장치에 할당하는 것이 바람직하다. 복수의 수신 장치의 통신 상황을 고려하여 웨이트 벡터의 할당을 행하는 것은, 무선 통신 시스템 전체의 스루풋 향상에 기여한다.

송신 장치에 의한 할당 제어의 방법으로서는, 송신 장치가, 각 수신 장치로부터 송신 장치로의 링크(리버스(역방향) 링크)의 통신 품질을 추정하여 자립적으로 할당을 결정하는, 개루프 제어 방법이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또한, 각 수신 장치가 송신 장치로부터 수신 장치로의 링크(포워드(순방향) 링크)의 통신 품질을 추정하여, 수신 장치로부터 피드백 정보를 송신 장치에 송신하고, 송신 장치가 피드백 정보에 기초하여 할당을 결정하는, 폐루프 제어 방법도 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-235072호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제2006-81162호 공보

송신 장치에 의한 웨이트 벡터의 할당 제어 방법으로서는, 보다 양호한 통신 품질을 유지할 수 있는 점에서, 각 수신 장치로부터의 피드백 정보에 기초하여 할당을 결정하는 방법이 우수하다. 순방향 링크의 통신 품질과 역방향 링크의 통신 품질은 반드시 일치하지 않기 때문이다.

그러나, 상기 특허 문헌 2에 기재와 같은 종래 기술에서는, 할당 결정 시의 처리 부담이 크다고 하는 문제가 있다. 송신 장치는, 다수의 웨이트 벡터의 후보 중에서, 송신 신호간의 간섭을 억제할 수 있는 최적의 웨이트 벡터의 조합을 선택하여, 수신 장치에의 할당을 행하는 것이 바람직하다. 따라서, 각 수신 장치에서는, 송신 장치가 적절한 할당 결정을 행할 수 있도록, 다수의 웨이트 벡터의 후보에 관하여 통신 품질의 추정 처리를 행할 필요가 있었다. 그 때문에, 수신 장치의 처리 부하ㆍ회로 규모ㆍ소비 전력의 증대가 문제이었다. 또한, 수신 장치로부터 송신 장치로의 피드백 정보의 정보량도 커져, 역방향 링크의 통신 대역의 압박 요인으로도 되어 있었다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이트 벡터의 할당을 결정할 때의 처리 부담을 경감할 수 있는 송신 장치, 송신 제어 방법 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 복수의 수신 장치 앞으로의 송신 신호를, 각 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터에 따라서 다중화하여, 복수의 안테나를 이용하여 무선 송신하는 송신 장치가 제공된다. 이 송신 장치는, 복수의 수신 장치로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치를 선택하고, 제1 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당하고, 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보를 복수의 수신 장치 중 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력하고, 제2 수신 장치로부터의 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보를 취득하고, 피드백 정보에 기초하여 제2 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당하는 제어부를 갖는다.

이와 같은 송신 장치에 따르면, 우선, 제어부에 의해, 복수의 수신 장치로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치가 선택되고, 제1 수신 장치에 웨이트 벡터가 할당된다. 다음으로, 제어부에 의해, 제1 수신 장치에 할당된 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보가 복수의 수신 장치 중 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력된다. 그리고, 제어부에 의해, 제2 수신 장치로부터의 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보가 취득되고, 이 피드백 정보에 기초하여 제2 수신 장치에 웨이트 벡터가 할당된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 복수의 수신 장치 앞으로의 송신 신호를, 각 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터에 따라서 다중화하여, 복수의 안테나를 이용하여 무선 송신하기 위한 송신 제어 방법이 제공된다. 이 송신 제어 방법에서는, 우선, 복수의 수신 장치로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치를 선택하고, 제1 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당한다. 다음으로, 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보를 복수의 수신 장치 중 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력한다. 그리고, 제2 수신 장치로부터의 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보를 취득하고, 피드백 정보에 기초하여 제2 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당한다.

이와 같은 송신 제어 방법에 따르면, 우선, 복수의 수신 장치로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치가 선택되고, 제1 수신 장치에 웨이트 벡터가 할당된다. 다음으로, 제1 수신 장치에 할당된 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보가 복수의 수신 장치 중 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력된다. 그리고, 제2 수신 장치로부터의 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보가 취득되고, 이 피드백 정보에 기초하여 제2 수신 장치에 웨이트 벡터가 할당된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 수신부, 제어부 및 송신부를 갖는 통신 장치가 제공된다. 수신부는, 송신 장치로부터 송신된 신호를 수신한다. 제어부는, 송신 장치로부터 복수의 안테나를 통하여 송신되고 수신부에 의해 수신된 신호에 기초하여, 송신 장치로부터 통지된 웨이트 벡터의 후보 내에서, 어느 하나의 웨이트 벡터를 선택한다. 송신부는, 제어부에서 선택된 웨이트 벡터를 특정하는 정보를 송신 장치에 송신한다.

이와 같은 통신 장치에 따르면, 수신부에 의해, 송신 장치로부터 송신된 신호가 수신된다. 제어부에 의해, 송신 장치로부터 복수의 안테나를 통하여 송신되고 수신부에 의해 수신된 신호에 기초하여, 송신 장치로부터 통지된 웨이트 벡터의 후보 내에서, 어느 하나의 웨이트 벡터가 선택된다. 송신부에 의해, 제어부에서 선택된 웨이트 벡터를 특정하는 정보가 송신 장치에 송신된다.

상기 송신 장치, 상기 송신 제어 방법 또는 상기 통신 장치에 따르면, 웨이트 벡터의 할당을 결정할 때의 처리 부담이 경감된다. 본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예로서 바람직한 실시 형태를 나타내는 첨부한 도면과 관련된 이하의 설명에 의해 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 실시 형태를 도시하는 도면.
도 2는 제1 실시 형태의 시스템 구성을 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시 형태의 무선 기지국의 기능을 도시하는 블록도.
도 4는 제1 실시 형태의 이동국의 기능을 도시하는 블록도.
도 5는 송신 신호와 웨이트 벡터와의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 코드북의 구성예를 도시하는 도면.
도 7은 제1 멀티 안테나 통신 제어의 수순을 나타내는 플로우차트.
도 8은 제2 멀티 안테나 통신 제어의 수순을 나타내는 플로우차트.
도 9는 제1 실시 형태의 무선 기지국과 이동국과의 사이의 통신예를 도시하는 도면.
도 10은 제2 실시 형태의 시스템 구성을 도시하는 도면.
도 11은 제2 실시 형태의 무선 기지국의 기능을 도시하는 도면.
도 12는 제2 실시 형태의 이동국의 기능을 도시하는 도면.
도 13은 제2 실시 형태의 무선 기지국과 이동국과의 사이의 통신예를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 무선 통신 시스템에서는, 송신 장치(10)는, 수신 장치(20, 30, 40) 앞으로의 송신 신호를 안테나(11a, 11b, 11c)를 이용하여 멀티 안테나 송신한다.

송신 장치(10)는, 안테나(11a, 11b, 11c) 및 제어부(12)를 갖는다. 안테나(11a, 11b, 11c)는, 제어부(12)에 의한 제어에 따라서, 수신 장치(20, 30, 40) 앞으로의 송신 신호를 무선 송신한다. 제어부(12)는, 멀티 안테나 송신에 적용하는 웨이트 벡터를 수신 장치(20, 30, 40)에 할당하여, 안테나(11a, 11b, 11c)에 의한 무선 신호의 출력을 제어한다.

구체적으로는, 우선 제어부(12)는, 수신 장치(20, 30, 40)로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치를 선택하고, 제1 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당한다. 제1 수신 장치는, 무선 송신하는 패킷 데이터의 우선도나 통신 품질에 기초하여 선택되어도 된다. 예를 들면, 제어부(12)는, 우선도가 높은 패킷 데이터를 수신하는 수신 장치 또는 통신 품질이 양호한 수신 장치에, 그 수신 장치에 있어서 최적의 웨이트 벡터를 앞서 할당한다. 여기서, 제1 수신 장치에 할당하는 웨이트 벡터는, 제1 수신 장치로부터의 피드백 정보에 기초하여 결정할 수 있다.

다음으로, 제어부(12)는, 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보를, 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력한다. 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와의 간섭의 정도가 낮은 웨이트 벡터가, 웨이트 벡터의 후보로서 선택된다. 또한, 웨이트 벡터의 후보의 정보는, 송신 장치(10)가 순방향 링크를 이용하여 제2 수신 장치에 무선 송신하여도 되고, 다른 무선 장치 경유로 송신하도록 하여도 된다.

그리고 제어부(12)는, 제2 수신 장치로부터의 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보를 취득하고, 이 피드백 정보에 기초하여 제2 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당한다. 이 때, 피드백 정보에는, 제어부(12)가 통지한 웨이트 벡터의 후보에 대한 수신 품질의 추정 결과가 포함되어 있다.

여기서, 안테나(11a, 11b, 11c)와 수신 장치(20, 30, 40)는, 수신 장치(20) 앞으로의 신호를 안테나(11a)가 출력하고, 수신 장치(40) 앞으로의 신호를 안테나(11c)가 출력한다고 하는 식으로, 일대일로 대응시켜도 된다. 또한, 위상이나 진폭을 조정하여, 수신 장치(20) 앞으로의 신호를 안테나(11a)와 안테나(11b)가 출력하고, 수신 장치(40) 앞으로의 신호를 안테나(11b)와 안테나(11c)가 출력한다고 하는 식으로, 다(多)대다(多)로 대응시켜도 된다. 이와 같은 대응화는, 웨이트 벡터에 의해 정의된다.

수신 장치(20, 30, 40)는, 각각 안테나(21, 31, 41) 및 품질 추정부(22, 32, 42)를 갖는다. 안테나(21, 31, 41)는, 송신 장치(10)의 안테나(11a, 11b, 11c)의 적어도 일부로부터 출력된 무선 신호를 수신한다. 품질 추정부(22, 32, 42)는, 송신 장치(10)로부터의 지시에 따라서, 순방향 링크의 무선 통신 품질을 추정하고, 추정 결과를 나타내는 피드백 정보를 출력한다.

구체적으로는, 품질 추정부(22, 32, 42)는, 송신 장치(10)로부터 웨이트 벡터의 후보가 지정되지 않았던 경우에는, 전체 웨이트 벡터 중에서 최적의 웨이트 벡터를 선택할 수 있도록 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 한편, 송신 장치(10)로부터 웨이트 벡터의 후보가 지정된 경우에는, 지정된 웨이트 벡터 중에서 적절한 웨이트 벡터를 선택하기 위해 필요한 범위에서 통신 품질의 추정 처리를 행하는 것으로 하여도 된다. 그리고, 품질 추정부(22, 32, 42)는, 추정 결과를 나타내는 피드백 정보를 출력한다. 또한, 피드백 정보는, 수신 장치(20, 30, 40)가 역방향 링크를 이용하여 송신 장치에 무선 송신하여도 되고, 다른 무선 장치 경유로 송신하도록 하여도 된다.

여기서, 구체예로서, 수신 장치(20)가 제1 수신 장치로서 선택된 경우에 대해서 생각한다. 이 경우, 우선 송신 장치(10)는, 수신 장치(20)에 웨이트 벡터를 한정하지 않고 통신 품질의 추정 처리를 지시한다. 이 지시에 응답하여, 수신 장치(20)는 복수의 웨이트 벡터 후보(예를 들면, M개의 후보)에 포함되는 전체 웨이트 벡터에 대한 통신 품질의 추정 처리를 행하고, 추정 결과를 나타내는 피드백 정보를 송신 장치(10)에 송신한다. 그러면, 송신 장치(10)는, 수신 장치(20)로부터의 피드백 정보에 기초하여, 수신 장치(20)에 최적의 웨이트 벡터를 할당한다.

다음으로, 송신 장치(10)는, 수신 장치(20)에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보(예를 들면, N(N<M)개의 후보)를 특정하고, 수신 장치(30, 40)에 웨이트 벡터의 후보를 지정하여 통신 품질의 추정 처리를 지시한다. 이 지시에 응답하여, 수신 장치(30, 40)는 지정된 웨이트 벡터의 후보의 범위 내에서 통신 품질의 추정 처리를 행하고, 추정 결과를 나타내는 피드백 정보를 송신 장치(10)에 송신한다. 그러면, 송신 장치(10)는, 수신 장치(30, 40)로부터의 피드백 정보에 기초하여, 수신 장치(30, 40)에 적절한 웨이트 벡터를 할당한다.

또한, 송신 장치(10)는, 제2 수신 장치로서의 수신 장치(30, 40)에 동시에 추정 처리의 지시를 송신하여 웨이트 벡터를 할당하여도 되고, 1개씩 순서대로 추정 처리의 지시를 송신하여 웨이트 벡터를 할당하여도 된다.

이와 같은 무선 통신 시스템에 따르면, 우선, 송신 장치(10)에 의해, 수신 장치(20, 30, 40)로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치가 선택되고, 제1 수신 장치에 웨이트 벡터가 할당된다. 다음으로, 제1 수신 장치에 할당된 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보가, 수신 장치(20, 30, 40) 중 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 송신된다. 그리고, 제2 수신 장치에 의해, 지정된 웨이트 벡터의 후보의 범위 내에서 통신 품질의 추정 처리가 실행되어, 피드백 정보가 송신 장치(10)에 회신된다. 그 후, 송신 장치(10)에 의해, 제2 수신 장치로부터의 피드백 정보에 기초하여, 제2 수신 장치에 웨이트 벡터가 할당된다.

이에 의해, 수신 장치(20, 30, 40) 중 제1 수신 장치로서 선택한 수신 장치에 대해서는, 통신 상황에 따른 최적의 웨이트 벡터를 할당할 수 있다. 그 한편, 제2 수신 장치로서 선택한 수신 장치에 대해서는, 통신 품질의 추정 처리의 범위를 한정할 수 있어, 처리 부하ㆍ회로 규모ㆍ소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 수신 장치(20, 30, 40)로부터 송신 장치(10)에의 피드백 정보의 정보량을 억제할 수 있어, 역방향 링크의 통신 대역 전체에서 차지하는 피드백 정보를 위한 대역을 억제할 수 있다.

또한, 송신 장치(10)는, 수신 장치에서 수신이 양호하게 이루어질 수 있도록 한 웨이트를 송신 신호에 부여하기 때문에, 수신 장치(20, 30, 40)에서는, 기본적으로 수신 신호를 복조하면 원하는 수신 신호를 얻을 수 있다.

또한, 송신 장치(10)는, 안테나마다 다른 서브 캐리어나, 코드를 사용하여 소정의 기지 신호(파일럿 신호) 등을 송신함으로써, 수신 장치(20, 30, 40)는, 안테나마다 전송로 정보를 얻을 수 있으므로, 취득한 안테나마다의 전송로 정보에 기초하여 최적의 웨이트(예를 들면, 수신 품질이 가장 양호해지는 웨이트)를 웨이트 후보로부터 특정할 수 있다.

<제1 실시 형태>

이하, 제1 실시 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는, 제1 실시 형태의 시스템 구성을 도시하는 도면이다. 제1 실시 형태에 따른 이동 통신 시스템은, 무선 기지국과 복수의 이동국이 무선 통신을 행하는 무선 통신 시스템이다. 이 이동 통신 시스템은, 무선 기지국(100) 및 이동국(200, 200a, 200b, 200c)을 갖는다.

무선 기지국(100)은, 전파 도달 범위(셀) 내에 존재하는 이동국(200, 200a, 200b, 200c)과 그 통신 상대의 이동국과의 사이에서 패킷 데이터를 중계하는 통신 장치이다. 무선 기지국(100)은, 4개의 송수신 안테나를 갖고 있다. 무선 기지국(100)은, 이 4개의 송수신 안테나를 이용하여, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)과의 사이에서, 프리 코딩 MIMO 방식에 의한 멀티 안테나 통신을 행한다.

이동국(200, 200a, 200b, 200c)은, 무선 기지국(100) 경유로 다른 이동국이나 컴퓨터와 통신을 행하는 휴대 단말 장치이며, 예를 들면, 휴대 전화기이다. 이동국(200, 200a, 200b, 200c)은, 패킷 데이터나 제어 정보를 무선 신호로서 무선 기지국(100)에 송신한다. 또한, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)은, 무선 기지국(100)이 무선 신호로서 송신하는 자국 앞으로의 패킷 데이터나 제어 정보를 수신한다. 여기서, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)은, 무선 기지국(100)의 4개의 안테나로부터 출력되는 무선 신호의 일부 또는 전부를 수신하여, 필요에 따라서, 신호의 선택ㆍ합성을 행할 수 있다.

도 3은, 제1 실시 형태의 무선 기지국의 기능을 도시하는 블록도이다. 무선 기지국(100)은, 송수신 안테나(111, 112, 113, 114), 안테나 공용기(121, 122, 123, 124), 수신부(131, 132, 133, 134), 복조부(141), 채널 디코드부(142), 제어 정보 추출부(151), 유저 데이터 추출부(152), 수신 품질 추정부(153), 통신 제어부(161), 코드북 유지부(162), 스케줄러(163), 제어 정보 생성부(171), 유저 데이터 생성부(172), 파일럿 신호 생성부(173), 채널 인코드부(181), 변조부(182), 멀티 안테나 제어부(183) 및 송신부(191, 192, 193, 194)를 갖는다.

송수신 안테나(111, 112, 113, 114)는, 송신ㆍ수신 공용 안테나이다. 4개의 송수신 안테나(111, 112, 113, 114)는, 안테나간의 공간 상관이 낮아지도록 설치되어 있다. 예를 들면, 안테나의 설치 간격을 반송파의 파장보다도 충분히 넓게 취하는, 수평ㆍ수직 편파를 이용하는 등의 조치가 취해진다.

송수신 안테나(111)는, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)으로부터의 수신 신호를 안테나 공용기(121)에 출력함과 함께, 안테나 공용기(121)로부터 취득하는 송신 신호를 무선 송신한다. 마찬가지로, 송수신 안테나(112, 113, 114)는, 수신 신호를 각각 안테나 공용기(122, 123, 124)에 출력함과 함께, 안테나 공용기(122, 123, 124)로부터 취득하는 송신 신호를 각각 무선 송신한다.

안테나 공용기(121, 122, 123, 124)는, 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 장치이다. 안테나 공용기(121)는, 송수신 안테나(111)로부터 취득하는 수신 신호를 수신부(131)에 출력함과 함께, 송신부(191)로부터 취득하는 송신 신호를 송수신 안테나(111)에 출력한다. 마찬가지로, 안테나 공용기(122, 123, 124)는, 송수신 안테나(112, 113, 114)로부터 취득하는 수신 신호를 각각 수신부(132, 133, 134)에 출력함과 함께, 송신부(192, 193, 194)로부터 취득하는 송신 신호를 각각 송수신 안테나(112, 113, 114)에 출력한다.

수신부(131, 132, 133, 134)는, 안테나 공용기(121, 122, 123, 124)로부터 취득하는 수신 신호를 각각 베이스밴드 신호로 변환하여, 복조부(141)에 출력한다. 이 변환 처리를 위해, 예를 들면, 수신부(131, 132, 133, 134)는, 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier), 주파수 변환기, 대역 제한 필터, AD(Analog to Digital) 변환기, 직교 복조기 등을 갖고 있다.

복조부(141)는, 수신부(131, 132, 133, 134)로부터 취득하는 베이스밴드 신호에 대해, 통신 제어부(161)의 제어 하에, 상향 링크 통신에 대응하는 복조 방식에 따라서 복조 처리를 행한다. 그리고, 복조부(141)는, 복조 신호를 채널 디코드부(142)에 출력한다.

채널 디코드부(142)는, 복조부(141)로부터 취득하는 복조 신호에 대해, 통신 제어부(161)의 제어 하에, 상향 링크 통신에 대응하는 복호 방식에 따라서 복호 처리를 행한다. 예를 들면, 채널 디코드부(142)는, 디인터리브 처리나 오류 정정 처리를 행한다. 그리고, 채널 디코드부(142)는, 얻어진 복호 데이터를 제어 정보 추출부(151) 및 유저 데이터 추출부(152)에 출력한다.

제어 정보 추출부(151)는, 채널 디코드부(142)로부터 취득하는 복호 데이터로부터, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에서 생성된 제어 정보를 추출하고, 통신 제어부(161)에 출력한다. 여기서 추출되는 제어 정보로서는, 웨이트 벡터의 할당에 관한 피드백 정보, 하향 링크의 통신 품질의 측정 결과를 나타내는 정보 등이 있다.

유저 데이터 추출부(152)는, 채널 디코드부(142)로부터 취득하는 복호 데이터로부터 유저 데이터를 추출하여 내부에 저장한다. 저장된 유저 데이터는, 그 수신처에 따라서 패킷 데이터로서 전송된다.

수신 품질 추정부(153)는, 복조부(141)로부터 취득하는 복조 신호에 기초하여, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)으로부터 무선 기지국(100)에의 각 상향 링크의 통신 품질의 추정을 계속적으로 행한다. 통신 품질의 추정은, 예를 들면, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)이 간헐적으로 송신하는 파일럿 신호에 기초하여 행한다. 그리고, 수신 품질 추정부(153)는, 추정 결과를 통신 제어부(161)에 출력한다.

통신 제어부(161)는, 제어 정보 추출부(151)로부터 취득하는 제어 정보, 수신 품질 추정부(153)로부터 취득하는 통신 품질의 추정 결과 및 스케줄러(163)로부터의 지시에 기초하여, 무선 기지국(100) 내의 동작을 제어한다.

예를 들면, 통신 제어부(161)는, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에 적용하는 변조 방식이나 부호화 방식 등의 통신 방식을 결정하고, 복조부(141), 채널 디코드부(142), 채널 인코드부(181) 및 변조부(182)를 제어한다. 또한, 통신 제어부(161)는, 코드북 유지부(162)를 참조하여 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에 할당하는 웨이트 벡터를 결정하고, 멀티 안테나 제어부(183)를 제어한다. 또한, 통신 제어부(161)는, 필요에 따라서, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에의 제어 정보의 송신을 제어 정보 생성부(171)에 지시한다.

코드북 유지부(162)는, 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 조합을 정의한 코드북을 유지하고 있다. 코드북 유지부(162)는, 통신 제어부(161)의 제어 하에, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에 할당된 웨이트 벡터를 멀티 안테나 제어부(183)에 통지한다.

스케줄러(163)는, 제어 정보 추출부(151)에서 추출된 제어 정보 및 수신 품질 추정부(153)의 추정 결과를 통신 제어부(161) 경유로 취득하고, 이들의 정보에 기초하여 무선 리소스(시간대나 주파수대에 의해 특정되는 리소스)의 할당을 관리한다. 그리고, 스케줄러(163)는, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에의 무선 리소스의 할당 결과를 계속적으로 통신 제어부(161)에 통지한다.

제어 정보 생성부(171)는, 통신 제어부(161)로부터의 지시에 따라서, 통신 제어에 이용되는 이동국(200, 200a, 200b, 200c) 앞으로의 제어 정보를 생성하고, 채널 인코드부(181)에 출력한다. 여기서, 하향 링크에서 송신되는 제어 정보로서는, 멀티 안테나 통신 방식을 나타내는 정보, 웨이트 벡터의 할당을 위한 피드백 정보 요구를 나타내는 정보, 유저 데이터의 부호화 방식을 나타내는 정보, 상향 링크의 무선 리소스의 할당 정보 등이 있다.

유저 데이터 생성부(172)는, 이동국(200, 200a, 200, 200c) 앞으로의 유저 데이터를 생성하고, 채널 인코드부(181)에 출력한다.

파일럿 신호 생성부(173)는, 소정의 신호 계열의 파일럿 신호를 생성하고, 변조부(182)에 출력한다. 파일럿 신호는, 예를 들면, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)이 하향 링크의 통신 품질을 추정하기 위해 이용된다.

채널 인코드부(181)는, 제어 정보 생성부(171)로부터 취득하는 제어 정보 및 유저 데이터 생성부(172)로부터 취득하는 유저 데이터에 대해, 통신 제어부(161)의 제어 하에, 하향 링크 통신에 대응하는 부호화 방식에 따라서 부호화 처리를 행한다. 예를 들면, 채널 인코드부(181)는, 인터리브 처리나 오류 정정 부호화 처리를 행한다. 그리고, 채널 인코드부(181)는, 부호화 데이터를 변조부(182)에 출력한다.

변조부(182)는, 채널 인코드부(181)로부터 취득하는 부호화 데이터에 대해, 통신 제어부(161)의 제어 하에, 하향 링크 통신에 대응하는 변조 방식에 따라서 처리를 행한다. 예를 들면, 변조부(182)는, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)나 QAM(Quadrature amplitude modulation) 등의 변조 처리 및 비트 반복 처리를 행한다. 또한, 변조부(182)는, 파일럿 신호 생성부(173)로부터 취득하는 파일럿 신호를 삽입한다. 그리고, 변조부(182)는, 변조 신호를 멀티 안테나 제어부(183)에 출력한다.

멀티 안테나 제어부(183)는, 변조부(182)로부터 취득하는 변조 신호에 대해, 통신 제어부(161)의 제어 하에, 웨이팅 처리를 행한다. 즉, 멀티 안테나 제어부(183)는, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에 할당된 웨이트 벡터를 코드북 유지부(162)로부터 취득하고, 변조 신호에 웨이트 벡터를 적용하여, 송수신 안테나마다의 베이스밴드 신호를 생성한다.

그리고, 멀티 안테나 제어부(183)는, 송수신 안테나(111)에 대응하는 베이스밴드 신호를, 송신부(191)에 출력한다. 마찬가지로, 멀티 안테나 제어부(183)는, 송수신 안테나(112, 113, 114)에 대응하는 베이스밴드 신호를, 각각 송신부(192, 193, 194)에 출력한다.

송신부(191, 192, 193, 194)는, 멀티 안테나 제어부(183)로부터 취득하는 베이스밴드 신호를 무선 송신하기 위한 송신 신호로 변환하고, 각각 안테나 공용기(121, 122, 123, 124)에 출력한다. 이 변환 처리를 위해, 예를 들면, 송신부(191, 192, 193, 194)는, 직교 변조기, DA(Digital to Analog) 변환기, 주파수 변환기, 대역 제한 필터, 전력 증폭기 등을 갖고 있다.

또한, 변조부(182)에 삽입되는 파일럿 신호는, 송수신 안테나마다 직교하도록 배치된다. 이에 의해, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)은, 송수신 안테나(111, 112, 113, 114)로부터 출력되는 무선 신호를 구별하여, 통신 품질의 추정을 행할 수 있다.

도 4는, 제1 실시 형태의 이동국의 기능을 도시하는 블록도이다. 이동국(200)은, 송수신 안테나(211), 수신 안테나(212), 안테나 공용기(221), 수신부(231, 232), 복조부(241), 채널 디코드부(242), 제어 정보 추출부(251), 유저 데이터 추출부(252), 수신 품질 추정부(253), 피드백 정보 생성부(254), 통신 제어부(261), 코드북 유지부(262), 제어 정보 생성부(271), 유저 데이터 생성부(272), 파일럿 신호 생성부(273), 채널 인코드부(281), 변조부(282) 및 송신부(291)를 갖는다. 또한, 이동국(200a, 200b, 200c)도 이동국(200)과 마찬가지의 모듈 구성에 의해 실현할 수 있다.

송수신 안테나(211)는, 송신ㆍ수신 공용 안테나이다. 송수신 안테나(211)는, 무선 기지국(100)으로부터의 수신 신호를 안테나 공용기(221)에 출력함과 함께, 안테나 공용기(221)로부터 취득하는 송신 신호를 무선 송신한다. 한편, 수신 안테나(212)는, 수신 전용 안테나이다. 수신 안테나(212)는, 무선 기지국(100)으로부터의 수신 신호를 수신부(232)에 출력한다.

안테나 공용기(221)는, 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 장치이다. 안테나 공용기(221)는, 송수신 안테나(211)로부터 취득하는 수신 신호를 수신부(231)에 출력함과 함께, 송신부(291)로부터 취득하는 송신 신호를 송수신 안테나(211)에 출력한다.

수신부(231)는, 안테나 공용기(221)로부터 취득하는 수신 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, 복조부(241)에 출력한다. 마찬가지로, 수신부(232)는, 수신 안테나(212)로부터 취득하는 수신 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, 복조부(241)에 출력한다. 이 변환 처리를 위해, 예를 들면, 수신부(231, 232)는, 저잡음 증폭기, 주파수 변환기, 대역 제한 필터, AD 변환기, 직교 복조기 등을 갖고 있다.

복조부(241)는, 수신부(231, 232)로부터 취득하는 2개의 베이스밴드 신호를 다이버시티 합성하고, 통신 제어부(261)의 제어 하에, 하향 링크 통신에 대응하는 복조 방식에 따라서 복조 처리를 행한다. 그리고, 복조부(241)는, 복조 신호를 채널 디코드부(242)에 출력한다.

여기서, 이동국(200)이 수신 신호에 대해 웨이트 벡터를 승산하는 식의 처리를 행하고 있지 않은 것은, 무선 기지국(100) 측에서 미리 웨이트를 승산하는 처리를 행하고 있기 때문이다. 물론, 무선 기지국(100) 측에서 승산되는 웨이트는, 전파로의 특성도 반영시킨 웨이트로 할 수 있다.

다이버시티 합성을 행하지 않는 경우에는, 안테나는 1개이어도 되고, 또한, 무선 기지국(100)의 복수의 안테나로부터 각각 서로 다른 신호가 송신되는 경우에, 이들의 신호를 이동국(200)의 제1 안테나, 제2 안테나의 각각에서 수신하고, 별개로 복조함으로써 MIMO 수신을 행할 수도 있다.

채널 디코드부(242)는, 복조부(241)로부터 취득하는 복조 신호에 대해, 통신 제어부(261)의 제어 하에, 하향 링크 통신에 대응하는 복호 방식에 따라서 복호 처리를 행한다. 예를 들면, 채널 디코드부(242)는, 디인터리브 처리나 오류 정정 처리를 행한다. 그리고, 채널 디코드부(242)는, 얻어진 복호 데이터를 제어 정보 추출부(251) 및 유저 데이터 추출부(252)에 출력한다.

제어 정보 추출부(251)는, 채널 디코드부(242)로부터 취득하는 복호 데이터로부터, 무선 기지국(100)에서 생성된 제어 정보를 추출하고, 통신 제어부(261)에 출력한다. 여기서 추출되는 제어 정보로서는, 멀티 안테나 통신 방식을 나타내는 정보, 웨이트 벡터의 할당을 위한 피드백 정보 요구를 나타내는 정보, 유저 데이터의 부호화 방식을 나타내는 정보, 상향 링크의 무선 리소스의 할당 정보 등이 있다.

유저 데이터 추출부(252)는, 채널 디코드부(242)로부터 취득하는 복호 데이터로부터 유저 데이터를 추출하여 내부에 저장한다. 저장된 유저 데이터는, 데이터 종별에 따라서 이동국(200)에서 재생된다. 예를 들면, 음성 데이터의 경우는 음성 재생되고, 텍스트 데이터나 화상 데이터의 경우는 화면 표시된다.

수신 품질 추정부(253)는, 복조부(241)로부터 취득하는 복조 신호 및 채널 디코드부(242)로부터 취득하는 복호 데이터에 기초하여, 무선 기지국(100)으로부터 이동국(200)에의 하향 링크의 통신 품질의 추정을 계속적으로 행한다. 그리고, 수신 품질 추정부(253)는, 추정 결과를 제어 정보 생성부(271)에 출력한다.

또한, 수신 품질 추정부(253)는, 통신 제어부(261)로부터 웨이트 벡터의 할당을 위한 추정 처리의 지시가 있으면, 코드북 유지부(262)가 유지하는 각 웨이트 벡터를 적용한 경우의 통신 품질의 추정을 행한다. 단, 통신 제어부(261)로부터 웨이트 벡터의 후보가 지정된 경우에는, 수신 품질 추정부(253)는, 지정된 웨이트 벡터에 한정하여 통신 품질의 추정을 행한다. 그리고, 수신 품질 추정부(253)는, 추정 결과를 피드백 정보 생성부(254)에 출력한다.

피드백 정보 생성부(254)는, 수신 품질 추정부(253)로부터 취득하는 추정 결과에 기초하여, 최적의 1개 또는 복수의 웨이트 벡터를 판정한다. 그리고, 피드백 정보 생성부(254)는, 판정 결과를 나타내는 피드백 정보를 생성하여, 제어 정보 생성부(271)에 출력한다. 여기서, 피드백 정보에서는, 최적의 웨이트 벡터를 특정하기 위해, 각 웨이트 벡터를 식별하기 위한 번호가 이용된다.

통신 제어부(261)는, 제어 정보 추출부(251)로부터 취득하는 제어 정보에 기초하여, 이동국(200)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 통신 제어부(261)는, 제어 정보에 기초하여 무선 기지국(100)이 채용하는 변조 방식이나 부호화 방식 등의 통신 방식을 판단하고, 복조부(241) 및 채널 디코드부(242)를 제어한다. 또한, 통신 제어부(261)는, 웨이트 벡터의 할당을 위한 피드백 정보 요구를 나타내는 제어 정보를 취득하면, 수신 품질 추정부(253)에 추정 처리를 지시한다. 또한, 통신 제어부(261)는, 필요에 따라서, 무선 기지국(100)에의 제어 정보의 송신을 제어 정보 생성부(271)에 지시한다.

코드북 유지부(262)는, 코드북을 유지하고 있다. 코드북 유지부(262)가 유지하는 코드북은, 무선 기지국(100)이 유지하는 코드북과 동일하다. 코드북 유지부(262)는, 통신 제어부(261)의 제어 하에, 필요한 웨이트 벡터를 수신 품질 추정부(253)에 통지한다.

제어 정보 생성부(271)는, 통신 제어부(261)로부터의 지시에 따라서, 통신 제어에 이용되는 무선 기지국(100)에의 제어 정보를 생성하고, 채널 인코드부(281)에 출력한다. 여기서, 상향 링크에서 송신되는 제어 정보로서는, 수신 품질 추정부(253)로부터 취득하는 통신 품질의 추정 결과의 정보, 피드백 정보 생성부(254)로부터 취득하는 피드백 정보, 유저 데이터의 수신에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 등이 있다.

유저 데이터 생성부(272)는, 다른 이동국이나 컴퓨터 앞으로의 유저 데이터를 생성하고, 채널 인코드부(281)에 출력한다. 유저 데이터로서는, 예를 들면, 음성 데이터, 전자 메일 데이터와 같은 텍스트 데이터, 화상 데이터 등이 있다.

파일럿 신호 생성부(273)는, 소정의 신호 계열의 파일럿 신호를 생성하고, 변조부(282)에 출력한다. 파일럿 신호는, 예를 들면, 무선 기지국(100)이 상향 링크의 통신 품질을 추정하기 위해 이용된다.

채널 인코드부(281)는, 제어 정보 생성부(271)로부터 취득하는 제어 정보 및 유저 데이터 생성부(272)로부터 취득하는 유저 데이터에 대해, 통신 제어부(261)의 제어 하에, 상향 링크 통신에 대응하는 부호화 방식에 따라서 부호화 처리를 행한다. 예를 들면, 채널 인코드부(281)는, 인터리브 처리나 오류 정정 부호화 처리를 행한다. 그리고, 채널 인코드부(281)는, 부호화 데이터를 변조부(282)에 출력한다.

변조부(282)는, 채널 인코드부(281)로부터 취득하는 부호화 데이터에 대해, 통신 제어부(261)의 제어 하에, 상향 링크 통신에 대응하는 변조 방식에 따라서 처리를 행한다. 예를 들면, 변조부(282)는, QPSK나 QAM 등의 변조 처리 및 비트 반복 처리를 행한다. 또한, 변조부(282)는, 파일럿 신호 생성부(273)로부터 취득하는 파일럿 신호를 삽입한다. 그리고, 변조부(282)는, 변조 신호를 송신부(291)에 출력한다.

송신부(291)는, 변조부(282)로부터 취득하는 변조 신호를 무선 송신하기 위한 송신 신호로 변환하고, 안테나 공용기(221)에 출력한다. 이 변환 처리를 위해, 예를 들면, 송신부(291)는, 직교 변조기, DA 변환기, 주파수 변환기, 대역 제한 필터, 전력 증폭기 등을 갖고 있다.

도 5는, 송신 신호와 웨이트 벡터와의 관계를 도시하는 도면이다. 무선 기지국(100)의 멀티 안테나 제어부(183)에서는, 도 5에 도시한 바와 같은 웨이팅 처리가 행해진다. 즉, 송신해야 할 변조 신호 계열인 송신 스트림을 나타내는 벡터 x 및 이동국(200, 200a, 200b, 200c)에 할당한 웨이트 벡터를 나타내는 행렬 W에 대해, 송신 신호를 나타내는 벡터 y가 y=Wㆍx로 계산된다.

여기서, 벡터 x의 크기는 n(n≥1), 행렬 W의 크기는 m×n(m≥1), 벡터 y의 크기는 m이다. m은 송신에 이용하는 안테나의 수이며, n은 동시 송신하는 송신 스트림의 수이다. 행렬 W의 각 열이, 1개의 웨이트 벡터에 상당한다. 행렬 W 내에서는, 송신 스트림간의 간섭이 억제되도록 웨이트 벡터가 조합되어 있다. 그리고, 웨이트 벡터 내의 각 웨이트는, 송신 스트림을 무선 송신할 때의 위상 및 진폭을 조정하는 계수이며, 복소수로 표현할 수 있다.

웨이팅 처리에서는, 벡터 x 내의 j번째(1≤j≤n)의 송신 스트림과 행렬 W 내의 j열째의 웨이트 벡터가 대응지어진다. 즉, j번째의 송신 스트림과 j열째의 웨이트 벡터를 승산함으로써, j번째의 송신 스트림의 복수의 안테나에의 분배가 결정된다. 또한, 1개의 이동국에 1개의 송신 스트림을 대응시켜도 되고, 1개의 이동국에 복수의 송신 스트림을 대응시켜도 된다. 후자는, 동일한 이동국에 대해 다른 내용의 데이터를 동시 병행으로 송신하는 것을 의미한다. 이 경우는, 1개의 이동국에 대해 복수의 웨이트 벡터가 할당된다.

도 6은, 코드북의 구성예를 도시하는 도면이다. 무선 기지국(100)의 코드북 유지부(162)가, 도 6에 도시한 바와 같은 코드북의 집합을 유지하고 있다. 또한, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)도, 무선 기지국(100)과 동일한 코드북의 집합을 유지하고 있다. 이 예는, 송신 스트림수를 4, 각 코드북의 웨이트 벡터수를 4, 코드북수를 8로 한 경우이다.

각 코드북에는, 코드북 번호가 부여되어 있다. 구체적으로는, 8개의 코드북 각각에, 0(2 진수로 000)에서 7(2 진수로 111)까지의 코드 번호가 부여되어 있다. 여기서, 동일 코드북에 속하는 임의의 2개의 웨이트 벡터는, 병렬하여 사용하여도, 송신 스트림간의 간섭이 작아지게 되어 있다. 한편, 다른 코드북에 속하는 임의의 2개의 웨이트 벡터는, 병렬하여 사용하면, 송신 스트림간의 간섭이 커질 가능성이 있다.

이와 같은 코드북의 집합에서는, 각 웨이트 벡터는, 코드북 번호와 열 번호와의 조에 의해 식별할 수 있다. 예를 들면, (0.3780, -0.2698-j0.1578, 0.5957+j0.1578, 0.1587-j0.2411)이라고 하는 웨이트 벡터는, 코드북 번호 001+열 번호 1이라고 하는 정보로 특정할 수 있다.

다음으로, 이상과 같은 구성 및 데이터 구조를 구비하는 무선 통신 시스템에서 실행되는 통신 제어의 상세를 설명한다.

도 7은, 제1 멀티 안테나 통신 제어의 수순을 나타내는 플로우차트이다. 이하, 도 7에 도시한 처리를 스텝 번호를 따라서 설명한다.

[스텝 S11]

무선 기지국(100)의 스케줄러(163)는, 이동국(200, 200a, 200b, 200c)의 우선도를 판정하고, 우선적으로 최적의 웨이트 벡터를 할당하는 1개의 제1 이동국과 그 이외의 제2 이동국으로 나눈다. 여기서, 이동국의 우선도는, 송신 스트림의 QoS(Quality of Service)나 이동국의 이용자 등의 데이터의 우선도와, 통신 품질이나 이동국의 이동 속도 등의 현재의 통신 상태에 기초하여 판정한다. 그리고, 스케줄러(163)는, 우선도의 정보를 통신 제어부(161)에 출력한다.

또한, 이하의 설명에서는 이동국(200)이 제1 이동국으로 판정되고, 이동국(200a, 200b, 200c)이 제2 이동국으로 판정된 것으로 가정한다. 또한, 제2 이동국에 대해서는, 대표하여 이동국(200a)만에 대해서 생각한다.

[스텝 S12]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 스텝 S11에서 제1 이동국으로 판정된 이동국(200)에 대해 피드백 정보를 요구하도록 제어 정보 생성부(171)에 지시한다. 이 때, 통신 제어부(161)는, 통신 품질의 추정 대상으로 하는 웨이트 벡터를 한정하지 않다. 제어 정보 생성부(171)는, 통신 제어부(161)로부터의 지시에 대응하는 제어 정보를 생성한다. 이 제어 정보는 이동국(200)에 무선 송신된다.

[스텝 S13]

이동국의 통신 제어부(261)는, 스텝 S12에서 무선 기지국(100)이 생성한 제어 정보를 취득하고, 수신 품질 추정부(253)에 통신 품질의 추정을 지시한다. 이 때, 통신 제어부(261)는, 추정 대상으로 하는 웨이트 벡터를 지정하지 않는다. 수신 품질 추정부(253)는, 코드북 유지부(262)가 유지하는 전체 웨이트 벡터를 대상으로 하여, 각 웨이트 벡터를 적용한 경우의 통신 품질을 추정한다. 그리고, 수신 품질 추정부(253)는, 추정 결과를 피드백 정보 생성부(254)에 출력한다.

또한, 무선 기지국(100)으로부터는, 각 안테나로부터 송신되는 신호는, 안테나마다 분리 가능(주파수, 확산 코드 등)하기 때문에, 안테나마다 전파로 추정을 행할 수 있어, 통신 품질이 최량으로 되는 웨이트 벡터를 특정하는 것도 가능하다.

[스텝 S14]

이동국(200)의 피드백 정보 생성부(254)는, 스텝 S13에서 수신 품질 추정부(253)가 출력한 추정 결과에 기초하여, 피드백 정보를 생성한다. 이 피드백 정보에는, 추정 결과에 의해 최적으로 판단되는 웨이트 벡터에 대응하는 코드북 번호와 코드북 내에서의 열 번호(웨이트 벡터를 특정 가능한 정보)가 포함된다. 그리고, 피드백 정보 생성부(254)는, 피드백 정보를 제어 정보 생성부(271)에 출력한다. 이 피드백 정보는, 제어 정보로서 무선 기지국(100)에 무선 송신된다.

[스텝 S15]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 스텝 S14에서 이동국(200)이 생성한 피드백 정보를 취득한다. 그리고, 통신 제어부(161)는, 이 피드백 정보에 기초하여, 이동국(200)에 할당하는 웨이트 벡터를 결정한다. 그 후, 이동국(200)에의 멀티 안테나 송신이 개시된다.

[스텝 S16]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 스텝 S11에서 제2 이동국으로 판정된 이동국(200a)에 대해 피드백 정보를 요구하도록 제어 정보 생성부(171)에 지시한다. 이 때, 통신 제어부(161)는, 통신 품질의 추정 대상으로 하는 웨이트 벡터를, 스텝 S15에서 제1 이동국에 할당한 웨이트 벡터와 동일한 코드북에 속하는 웨이트 벡터에 한정한다.

제어 정보 생성부(171)는, 통신 제어부(161)로부터의 지시에 대응하는 제어 정보를 생성한다. 이 제어 정보에는, 추정 대상으로 하는 웨이트 벡터를 나타내는 정보로서, 코드북 번호가 포함되어 있다. 제어 정보는 이동국(200a)에 무선 송신된다. 또한, 제어 정보에는, 지정한 코드북 내에, 다른 이동국에 할당된 웨이트 벡터(또는, 다른 이동국에 할당되어 있지 않은 웨이트 벡터)를 나타내는 열 번호를 더 포함하도록 하여도 된다. 이 경우, 이동국(200a)에 의한 품질 추정 처리의 범위를 더 한정하는 것도 가능하게 된다.

[스텝 S17]

이동국(200a)은, 스텝 S13에서 이동국(200)이 행한 처리와 마찬가지의 처리를 행한다. 단, 이동국(200a)은, 스텝 S16에서 무선 기지국(100)이 생성한 제어 정보로 지정되어 있는 코드북 내의 웨이트 벡터(제어 정보의 내용에 따라서, 그 코드북 내의 전부 또는 일부의 웨이트 벡터)에 한정하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다.

[스텝 S18]

이동국(200a)은, 스텝 S14에서 이동국(200)이 행한 처리와 마찬가지로, 스텝 S17의 추정 처리의 결과를 나타내는 피드백 정보를, 제어 정보로서 무선 기지국(100)에 무선 송신한다. 이 피드백 정보에는, 추정 결과에 의해 최적으로 판단되는 웨이트 벡터에 대응하는 열 번호(웨이트 벡터를 특정 가능한 정보)가 포함된다. 또한, 코드북 번호는 무선 기지국(100)으로부터의 제어 정보에 의해 지정되어 있기 때문에, 피드백 정보에 코드북 번호를 포함하지 않아도 되지만, 확인를 위해 코드북 번호를 포함하도록 하여도 된다.

[스텝 S19]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 스텝 S18에서 이동국(200a)이 생성한 피드백 정보를 취득한다. 그리고, 통신 제어부(161)는, 이동국(200a)에 있어서 최적의 웨이트 벡터와 다른 이동국에 할당된 웨이트 벡터를 대조하여, 이동국(200a)에 할당 가능한 웨이트 벡터가 있을지 판단한다. 할당 가능한 웨이트 벡터가 있는 경우에는, 처리가 스텝 S20으로 진행된다. 할당 가능한 웨이트 벡터가 없는 경우에는, 처리가 스텝 S16으로 진행되고, 통신 품질의 추정 처리가 재실행된다. 또한, 처리량의 삭감을 위해 추정 처리의 재실행까지 전파로의 상태 등에 따라서 대기 시간을 설정할 수도 있다.

[스텝 S20]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 이동국(200a)에 할당하는 웨이트 벡터를 결정한다. 그 후, 이동국(200)과 다중화하여, 이동국(200a)에의 멀티 안테나 송신이 개시된다.

[스텝 S21]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 이동국(200a)에 대한 데이터 송신이 종료되었는지 판단한다. 종료된 경우에는, 처리가 스텝 S16으로 진행되고, 제2 이동국에의 웨이트 벡터의 재할당이 행해진다. 종료되어 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 S22로 진행된다.

[스텝 S22]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 이동국(200)에 대한 데이터 송신이 종료되었는지 판단한다. 종료된 경우에는, 처리가 스텝 S12로 진행되고, 제1 이동국의 선택 처리가 행해진다. 또한, 종료된 경우에는, 처리 스텝을 스텝 S11로 진행하고, 우선도의 판정부터 다시 할 수도 있다. 종료되어 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 S21로 진행된다.

이와 같이 하여, 무선 기지국(100)은, 우선 이동국(200, 200a, 200b, 200c)의 우선도를 판정하고, 제1 이동국을 선택한다. 다음으로, 무선 기지국(100)은, 제1 이동국에 대해, 코드북 전체 중으로부터 최적의 웨이트 벡터를 추정시켜, 웨이트 벡터의 할당을 행한다. 그 후, 무선 기지국(100)은, 제1 이동국 이외의 이동국에 대해, 제1 이동국에 할당한 웨이트 벡터와 동일한 코드북에 속하는 웨이트 벡터에 한정하여 최적의 웨이트 벡터를 추정시켜, 웨이트 벡터의 할당을 행한다.

또한, 제2 이동국이 복수인 경우, 상기 스텝 S16∼S20의 처리는, 이동국마다 1개씩 순번으로 행하여도 되고, 복수의 이동국에 대해서 병렬로 행하여도 된다. 또한, 상기 스텝 S11에서 제2 이동국에 대해서도 우선도에 따라서 순서 부여를 행하고, 그 순번으로 웨이트 벡터를 할당하도록 하여도 된다.

또한, 도 7에 도시한 제어 방법에서는, 제1 이동국에의 웨이트 벡터의 할당은, 제1 이동국에 대한 데이터 송신이 종료될 때까지 고정하는 것으로 하였지만, 할당 시간을 설정하여, 할당 시간이 경과되면 재할당 처리를 행하도록 하여도 된다.

도 8은, 제2 멀티 안테나 통신 제어의 수순을 나타내는 플로우차트이다. 여기서, 도 8에 나타낸 스텝 S31∼S44 중, 스텝 S31∼S35의 처리는 상기 스텝 S11∼S15의 처리와 마찬가지이며, 스텝 S37∼S41의 처리는 상기 스텝 S16∼S20의 처리와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

[스텝 S36]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 제1 이동국인 이동국(200)에 대해, 할당 시간 및 할당 주파수 대역을 설정한다.

[스텝 S42]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 제2 이동국인 이동국(200a)에 대한 데이터 송신이 종료되었는지 판단한다. 종료된 경우에는, 처리가 스텝 S37로 진행되고, 제2 이동국에의 웨이트 벡터의 재할당이 행해진다. 종료되어 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 S43으로 진행된다.

[스텝 S43]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 스텝 S36에서 이동국(200)에 대해 설정한 할당 시간을 경과하였는지 판단한다. 경과된 경우에는, 처리가 스텝 S31로 진행되고, 이동국의 우선도가 재판정된다. 경과되어 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 S44로 진행된다.

[스텝 S44]

무선 기지국(100)의 통신 제어부(161)는, 이동국(200)에 대한 데이터 송신이 종료되었는지 판단한다. 종료된 경우에는, 처리가 스텝 S32로 진행되고, 이동국(200)에의 웨이트 벡터의 재할당이 행해진다. 종료되어 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 S42로 진행된다.

이와 같이 하여, 무선 기지국(100)은, 우선 이동국(200, 200a, 200b, 200c)의 우선도를 판정하여, 제1 이동국을 선택한다. 다음으로, 무선 기지국(100)은, 제1 이동국에 대해, 웨이트 벡터의 할당을 행함과 함께, 할당 시간을 설정한다. 그 후, 무선 기지국(100)은, 제1 이동국 이외의 이동국에 대해, 웨이트 벡터의 할당을 행한다. 여기서, 제1 이동국에의 할당 시간이 경과되면, 무선 기지국(100)은, 제1 이동국에의 데이터 송신이 계속 중이어도, 이동국의 우선도를 재판정하여 웨이트 벡터의 재할당을 행한다. 또한, 제2 이동국에 대해서도, 웨이트 벡터의 할당 시간을 설정하도록 하여도 된다.

다음으로, 도 8에 도시한 방법으로 웨이트 벡터의 할당 제어를 행하였을 때의, 무선 기지국(100)과 이동국(200, 200a, 200b, 200c)과의 사이에서 행해지는 통신의 흐름에 대해서 설명한다.

도 9는, 제1 실시 형태의 무선 기지국과 이동국과의 사이의 통신예를 도시하는 도면이다. 이 예는, 동시 송수신 방식으로서 시분할 복신(TDD : Time Division Duplex) 방식을 이용한 경우이다. 여기서, 이동국 #1은 제1 이동국으로 판정된 이동국이며, 구체적으로는 이동국(200)이다. 이동국 #2, #3은 제2 이동국으로 판정된 이동국이며, 구체적으로는 이동국(200a, 200b)이다. 또한, 프레임 #0∼#n+1은, 임의의 시점을 기준으로 하였을 때의 프레임 시간을 나타내고 있다.

프레임 #0에서, 무선 기지국(100)은, 이동국(200)에 대해 통신 품질의 추정을 지시하는 정보를 송신한다. 여기서는, 추정 처리 대상의 웨이트 벡터는 한정되지 않는다. 그러면, 이동국(200)은, 전체 코드북의 웨이트 벡터를 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(200)은, 피드백 정보를 무선 기지국(100)에 송신한다. 그 결과, 이동국(200)에의 웨이트 벡터의 할당이 결정된다. 또한, 할당 시간이 n 프레임 시간(프레임 #1∼#n)으로 설정된다. 또한, 할당 시간은, 통신 품질이나 이동국의 이동 속도 등의 통신 상태에 따라서 적응적으로 정할 수 있다.

프레임 #1에서, 무선 기지국(100)은, 이동국(200)에의 멀티 안테나 송신을 개시한다. 또한, 무선 기지국(100)은, 이동국(200a, 200b)에 대해 통신 품질의 추정을 지시하는 정보를 송신한다. 여기서는, 이동국(200)에 할당한 웨이트 벡터가 속하는 코드북의 번호가 지정된다. 그러면, 이동국(200a, 200b)은, 지정된 코드북에 속하는 웨이트 벡터를 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(200a, 200b)은, 피드백 정보를 무선 기지국(100)에 송신한다. 그 결과, 이동국(200, 200a, 200b)에의 동시 송신이 가능한 경우, 이동국(200a, 200b)에의 웨이트 벡터의 할당이 결정된다.

프레임 #2∼#n 동안, 무선 기지국(100)은, 이동국(200, 200a, 200b)에 할당한 웨이트 벡터를 적용하여, 프리 코딩 MIMO 통신을 행한다. 이동국(200, 200a, 200b)은, 무선 기지국(100)이 출력하는 무선 신호를 수신하고, 각각 자국 앞으로 송신된 유저 데이터를 취득한다.

프레임 #n에서, 무선 기지국(100)은, 계속해서 이동국(200)이 가장 우선도가 높은 이동국으로 판정하면, 이동국(200)에 웨이트 벡터의 갱신이 필요한 것을 나타내는 제어 정보를 송신한다. 그러면, 이동국(200)은, 유저 데이터의 취득과 병행하여, 전체 코드북의 웨이트 벡터를 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(200)은, 피드백 정보를 무선 기지국(100)에 송신한다. 그 결과, 이동국(200)에의 웨이트 벡터의 할당이 갱신된다. 또한, 할당 시간이 n 프레임 시간(프레임 #n+1∼#2n)으로 설정된다.

프레임 #n+1에서, 무선 기지국(100)은, 이동국(200)에의 멀티 안테나 송신을 재개한다. 또한, 무선 기지국(100)은, 이동국(200a, 200b)에 대해 통신 품질의 추정을 지시하는 정보를 송신한다. 그러면, 이동국(200a, 200b)은, 무선 기지국(100)으로부터 지정된 코드북에 속하는 웨이트 벡터를 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(200a, 200b)은, 피드백 정보를 무선 기지국(100)에 송신한다. 그 결과, 이동국(200a, 200b)에의 웨이트 벡터의 할당이 갱신된다.

또한, 이동국(200)의 할당의 갱신 전후에서 웨이트 벡터가 변화하지 않고, 또한, 이동국(200a, 200b)에의 데이터 송신이 계속되고 있는 경우에는, 프레임 #n+1에서 이동국(200a, 200b)에 품질 추정 처리를 행하게 하는 일 없이, 자동적으로 이동국(200a, 200b)의 할당도 갱신하여도 된다.

이와 같은 이동 통신 시스템을 이용함으로써, 우선도가 가장 높은 제1 이동국에 대해서는, 최적의 웨이트 벡터를 할당할 수 있다. 또한, 다른 이동국에 대해서는, 품질 추정 처리의 대상 범위를 제1 이동국이 선택한 코드북에 속하는 웨이트 벡터에 한정할 수 있어, 처리 부하ㆍ회로 규모ㆍ소비 전력을 크게 저감할 수 있다. 또한, 피드백 정보의 정보량도 삭감할 수 있어, 상향 링크의 무선 리소스 전체에서 차지하는 피드백 정보를 위한 무선 리소스의 비율이 저하된다.

특히, 상기 효과는 미리 정의된 코드북의 수가 많을수록 현저하게 된다. 구체적으로는, n개의 웨이트 벡터를 갖는 c개의 코드북이 정의되어 있는 경우, 제1 이동국은 n×c개의 웨이트 벡터로부터 최적의 것을 선택할 수 있는 한편, 다른 이동국은 그 1/c(또는, 그 이하)의 수의 웨이트 벡터로부터 적절한 것을 선택하면 된다. 또한, 제1 이동국으로부터의 피드백 정보에서는 n×c개의 웨이트 벡터를 개개로 식별하기 위한 정보량을 요하지만, 다른 이동국으로부터의 피드백 정보에서는 n개의 웨이트 벡터를 개개로 식별하기 위한 정보량으로 족하다.

<제2 실시 형태>

다음으로, 제2 실시 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 전술한 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 설명을 생략한다.

도 10은, 제2 실시 형태의 시스템 구성을 도시하는 도면이다. 제2 실시 형태에 따른 이동 통신 시스템은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 무선 기지국과 복수의 이동국이 무선 통신을 행하는 무선 통신 시스템이다. 이 이동 통신 시스템은, 무선 기지국(300) 및 이동국(400, 400a, 400b, 400c)을 갖는다.

무선 기지국(300) 및 이동국(400, 400a, 400b, 400c)의 기능은, 기본적으로 제1 실시 형태에 따른 무선 기지국(100) 및 이동국(200, 200a, 200b, 200c)과 마찬가지이다. 단, 무선 기지국(300)은, 4개의 송수신 안테나를 이용하여, 4개의 직교하는 지향성 빔을 형성할 수 있다. 무선 기지국(300)은, 빔 지향성을 적응적으로 제어하여, 원하는 이동국에 대해 빔을 출력한다. 무선 기지국(300)이 갖는 4개의 송수신 안테나는, 송신 신호간의 공간 상관이 높아지도록 설치되어 있다.

도 11은, 제2 실시 형태의 무선 기지국의 기능을 도시하는 도면이다. 무선 기지국(300)은, 송수신 안테나(311, 312, 313, 314), 안테나 공용기(321, 322, 323, 324), 수신부(331, 332, 333, 334), 복조부(341), 채널 디코드부(342), 제어 정보 추출부(351), 유저 데이터 추출부(352), 수신 품질 추정부(353), 통신 제어부(361), 웨이트 생성부(362), 스케줄러(363), 캘리브레이션 처리부(364), 제어 정보 생성부(371), 유저 데이터 생성부(372), 파일럿 신호 생성부(373), 채널 인코드부(381), 변조부(382), 멀티 안테나 제어부(383) 및 송신부(391, 392, 393, 394)를 갖는다.

송수신 안테나(311, 312, 313, 314), 안테나 공용기(321, 322, 323, 324), 복조부(341), 채널 디코드부(342), 제어 정보 추출부(351), 유저 데이터 추출부(352), 수신 품질 추정부(353), 스케줄러(363), 제어 정보 생성부(371), 유저 데이터 생성부(372), 파일럿 신호 생성부(373), 채널 인코드부(381), 변조부(382), 멀티 안테나 제어부(383)의 기능은, 각각, 도 3에 도시한 제1 실시 형태의 무선 기지국(100)에서의 동일명의 모듈과 마찬가지이다.

수신부(331, 332, 333, 334)는, 안테나 공용기(321, 322, 323, 324)로부터 취득하는 수신 신호를 각각 베이스밴드 신호로 변환하여, 복조부(341)에 출력한다. 이 때, 수신부(331, 332, 333, 334)는, 캘리브레이션 처리부(364)로부터의 지시에 따라서, 송수신 안테나(311, 312, 313, 314) 사이에서 생기는 수신 신호의 위상차를 보정하는 처리를 행한다.

통신 제어부(361)는, 제어 정보 추출부(351)로부터 취득하는 제어 정보, 수신 품질 추정부(353)로부터 취득하는 통신 품질의 추정 결과 및 스케줄러(363)로부터의 지시에 기초하여, 무선 기지국(300) 내의 동작을 제어한다.

예를 들면, 통신 제어부(361)는, 이동국(400, 400a, 400b, 400c)에 적용하는 통신 방식을 결정하고, 복조부(341), 채널 디코드부(342), 채널 인코드부(381) 및 변조부(382)를 제어한다. 또한, 통신 제어부(361)는, 이동국(400, 400a, 400b, 400c)에 할당하는 웨이트 벡터를 결정하고, 멀티 안테나 제어부(383)를 제어함과 함께, 웨이트 생성부(362)에 의한 웨이트 벡터의 생성을 제어한다.

또한, 통신 제어부(361)는, 송수신 안테나(311, 312, 313, 314) 사이에서 생기는 신호의 위상차가 보정되도록, 캘리브레이션 처리부(364)를 제어한다. 또한, 통신 제어부(361)는, 필요에 따라서, 이동국(400, 400a, 400b, 400c)에의 제어 정보의 송신을 제어 정보 생성부(371)에 지시한다.

웨이트 생성부(362)는, 이동국(400, 400a, 400b, 400c)에 할당하는 웨이트 벡터를 관리한다. 구체적으로는, 웨이트 생성부(362)는, 통신 제어부(361)의 제어 하에, 4개의 직교하는 지향성 빔이 형성되도록 복수의 웨이트 벡터를 생성한다. 이 웨이트 벡터는, 직교 멀티 빔의 웨이트를 의미한다. 그리고, 웨이트 생성부(362)는, 생성한 웨이트 벡터를 멀티 안테나 제어부(383)에 통지한다.

캘리브레이션 처리부(364)는, 통신 제어부(361)의 제어 하에, 송수신 안테나(311, 312, 313, 314) 사이에서 생기는 신호의 위상차를 특정한다. 그리고, 캘리브레이션 처리부(364)는, 수신부(331, 332, 333, 334) 및 송신부(391, 392, 393, 394)에, 위상의 보정을 지시한다.

송신부(391, 392, 393, 394)는, 멀티 안테나 제어부(383)로부터 취득하는 베이스밴드 신호를 무선 송신하기 위한 송신 신호로 변환하고, 각각 안테나 공용기(321, 322, 323, 324)에 출력한다. 이 때, 송신부(391, 392, 393, 394)는, 캘리브레이션 처리부(364)로부터의 지시에 따라서, 송수신 안테나(311, 312, 313, 314) 사이에서 생기는 송신 신호의 위상차를 보정하는 처리를 행한다.

도 12는, 제2 실시 형태의 이동국의 기능을 도시하는 도면이다. 이동국(400)은, 송수신 안테나(411), 수신 안테나(412), 안테나 공용기(421), 수신부(431, 432), 복조부(441), 채널 디코드부(442), 제어 정보 추출부(451), 유저 데이터 추출부(452), 수신 품질 추정부(453), 피드백 정보 생성부(454), 통신 제어부(461), 제어 정보 생성부(471), 유저 데이터 생성부(472), 파일럿 신호 생성부(473), 채널 인코드부(481), 변조부(482) 및 송신부(491)를 갖는다. 또한, 이동국(400a, 400b, 400c)도 이동국(400)과 마찬가지의 모듈 구성에 의해 실현할 수 있다.

송수신 안테나(411), 수신 안테나(412), 안테나 공용기(421), 수신부(431, 432), 복조부(441), 채널 디코드부(442), 제어 정보 추출부(451), 유저 데이터 추출부(452), 제어 정보 생성부(471), 유저 데이터 생성부(472), 파일럿 신호 생성부(473), 채널 인코드부(481), 변조부(482) 및 송신부(491)의 기능은, 각각, 도 4에 도시한 제1 실시 형태의 이동국(200)에서의 동일명의 모듈과 마찬가지이다.

수신 품질 추정부(453)는, 복조부(441)로부터 취득하는 복조 신호 및 채널 디코드부(442)로부터 취득하는 복호 데이터에 기초하여, 하향 링크의 통신 품질의 추정을 계속적으로 행한다. 그리고, 수신 품질 추정부(453)는, 추정 결과를 제어 정보 생성부(471)에 출력한다.

또한, 수신 품질 추정부(453)는, 통신 제어부(461)로부터 웨이트 벡터의 할당을 위한 추정 처리의 지시가 있으면, 무선 기지국(300)이 출력하는 각 지향성 빔에 포함되는 소정의 기준 신호를 인식하고, 이 기준 신호에 기초하여 통신 품질의 추정을 행한다. 단, 통신 제어부(461)로부터 지향성 빔의 후보가 지정된 경우에는, 수신 품질 추정부(453)는, 지정된 지향성 빔에 한정하여 통신 품질의 추정을 행한다. 그리고, 수신 품질 추정부(453)는, 추정 결과를 피드백 정보 생성부(454)에 출력한다.

피드백 정보 생성부(454)는, 수신 품질 추정부(453)로부터 취득하는 추정 결과에 기초하여, 최적의 1개 또는 복수의 지향성 빔을 판정한다. 그리고, 피드백 정보 생성부(454)는, 판정 결과를 나타내는 피드백 정보를 생성하여, 제어 정보 생성부(471)에 출력한다. 여기서, 피드백 정보로는, 최적의 지향성 빔을 특정하기 위해, 각 지향성 빔을 식별하기 위한 빔 번호가 이용된다.

통신 제어부(461)는, 제어 정보 추출부(451)로부터 취득하는 제어 정보에 기초하여, 이동국(400)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 통신 제어부(461)는, 제어 정보에 기초하여 무선 기지국(300)이 채용하는 통신 방식을 판단하고, 복조부(441) 및 채널 디코드부(442)를 제어한다. 또한, 통신 제어부(461)는, 웨이트 벡터의 할당을 위한 피드백 정보 요구를 나타내는 제어 정보를 취득하면, 수신 품질 추정부(453)에 추정 처리를 지시한다. 여기서, 피드백 정보 요구에 빔 번호가 포함되어 있는 경우, 그 빔 번호의 지향성 빔에 한정하여 추정 처리를 행하도록 지시한다. 또한, 통신 제어부(461)는, 필요에 따라서, 무선 기지국(300)에의 제어 정보의 송신을 제어 정보 생성부(471)에 지시한다.

도 13은, 제2 실시 형태의 무선 기지국과 이동국과의 사이의 통신예를 도시하는 도면이다. 이 예는, 동시 송수신 방식으로서 시분할 복신 방식을 이용한 경우이다. 여기서, 이동국 #1은 제1 이동국으로 판정된 이동국이며, 구체적으로는 이동국(400)이다. 이동국 #2, #3은 제2 이동국으로 판정된 이동국이며, 구체적으로는 이동국(400a, 400b)이다. 또한, 프레임 #0∼#n+1은, 임의의 시점을 기준으로 하였을 때의 프레임 시간을 나타내고 있다.

프레임 #0에서, 무선 기지국(300)은, 이동국(400)에 대해 통신 품질의 추정을 지시하는 정보를 송신한다. 여기서는, 추정 처리 대상의 지향성 빔은 한정되지 않는다. 또한, 무선 기지국(300)은, 4개의 지향성 빔(빔 #1∼#4) 각각에 대해서, 기준 신호를 출력한다. 그러면, 이동국(400)은, 전체 지향성 빔을 대상으로 하여, 기준 신호에 기초하여 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(400)은, 피드백 정보를 무선 기지국(300)에 송신한다. 그 결과, 이동국(400)에의 웨이트 벡터의 할당이 결정된다. 또한, 할당 시간이 n 프레임 시간(프레임 #1∼#n)으로 설정된다. 또한, 할당 시간은, 지향성 빔의 빔 폭이나 이동국의 이동 속도 등의 통신 상태에 따라서 적응적으로 정할 수도 있다.

프레임 #1에서, 무선 기지국(300)은, 이동국(400)에의 직교 멀티 빔 송신을 개시한다. 또한, 무선 기지국(300)은, 이동국(400a, 400b)에 대해 통신 품질의 추정을 지시하는 정보를 송신한다. 여기서는, 이동국(400)에 할당한 웨이트 벡터에 대응하는 지향성 빔 이외의 지향성 빔(빔 #1, #2, #4)의 번호가 지정된다. 또한, 무선 기지국(300)은, 지정된 지향성 빔 각각에 대해서, 기준 신호를 출력한다. 그러면, 이동국(400a, 400b)은, 지정된 지향성 빔을 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(400a, 400b)은, 피드백 정보를 무선 기지국(300)에 송신한다. 도 13의 예에서는, 이동국(400, 400a)에의 동시 송신이 가능한 것으로 가정하고, 이동국(400a)에의 웨이트 벡터의 할당이 결정된다.

프레임 #2에서, 무선 기지국(300)은, 이동국(400a)에의 직교 멀티 빔 송신을 개시한다. 또한, 무선 기지국(300)은, 할당이 미결정인 이동국(400b)에 대해 통신 품질의 추정을 다시 지시하는 정보를 송신한다. 여기서는, 이동국(400, 400a)에 할당한 웨이트 벡터에 대응하는 지향성 빔 이외의 지향성 빔(빔 #2, #4)의 번호가 지정된다. 또한, 무선 기지국(300)은, 지정된 지향성 빔 각각에 대해서, 기준 신호를 출력한다. 그러면, 이동국(400b)은, 지정된 지향성 빔을 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(400b)은, 피드백 정보를 무선 기지국(300)에 송신한다. 이 결과, 이동국(400b)에의 웨이트 벡터의 할당이 결정된다.

프레임 #3∼#n 동안, 무선 기지국(300)은, 이동국(400, 400a, 400b)에 할당하는 웨이트 벡터를 적용하여, 직교 멀티 빔에 의한 공간 분할 다중(SDM : Space Division Multiplexing) 송신을 행한다. 이동국(400, 400a, 400b)은, 무선 기지국(300)이 출력하는 무선 신호를 수신하고, 각각 자국 앞으로 송신된 유저 데이터를 취득한다.

프레임 #n에서, 무선 기지국(300)은, 계속해서 이동국(400)이 가장 우선도가 높은 이동국인 것으로 판정하면, 이동국(400)에 웨이트 벡터의 갱신이 필요한 것을 나타내는 제어 정보를 송신한다. 또한, 무선 기지국(300)은, 빔 #1∼#4 각각에 대해서 기준 신호를 출력한다. 그러면, 이동국(400)은, 전체 지향성 빔을 대상으로 하여, 기준 신호에 기초하여 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(400)은, 피드백 정보를 무선 기지국(300)에 송신한다. 그 결과, 이동국(400)에의 웨이트 벡터의 할당이 갱신된다. 또한, 할당 시간이 n 프레임 시간(프레임 #n+1∼#2n)으로 설정된다.

프레임 #n+1에서, 무선 기지국(300)은, 이동국(400)에의 직교 멀티 빔 송신을 재개한다. 또한, 무선 기지국(300)은, 이동국(400a, 400b)에 대해 통신 품질의 추정을 지시하는 정보를 송신함과 함께, 빔 #1, #2, #4 각각에 대해서, 기준 신호를 출력한다. 그러면, 이동국(400a, 400b)은, 무선 기지국(300)으로부터 지정된 지향성 빔을 대상으로 하여, 통신 품질의 추정 처리를 행한다. 그리고, 이동국(400a, 400b)은, 피드백 정보를 무선 기지국(300)에 송신한다. 그 결과, 이동국(400a, 400b)에의 웨이트 벡터의 할당이 갱신된다.

또한, 이동국(400)의 할당의 갱신 전후에서 웨이트 벡터가 변화하지 않고, 또한, 이동국(400a, 400b)에의 데이터 송신을 계속하고 있는 경우에는, 프레임 #n+1에서 이동국(400a, 400b)에 품질 추정 처리를 행하게 하는 일 없이, 자동적으로 이동국(400a, 400b)의 할당도 갱신하여도 된다.

이와 같은 이동 통신 시스템을 이용함으로써, 우선도가 가장 높은 제1 이동국에 대해서는, 최적의 지향성 빔을 형성하도록 웨이트 벡터를 할당할 수 있다. 또한, 다른 이동국에 대해서는, 품질 추정 처리의 대상 범위를 제1 이동국이 선택한 빔과 다른 지향성의 빔으로 한정할 수 있어, 처리 부하ㆍ회로 규모ㆍ소비 전력을 크게 저감할 수 있다. 또한, 기준 신호를 송신하는 지향성 빔의 수를 한정할 수 있어, 하향 링크의 무선 리소스 전체에서 차지하는 기준 신호를 위한 무선 리소스의 비율이 저하된다. 또한, 피드백 정보의 정보량도 삭감할 수 있어, 상향 링크의 무선 리소스 전체에서 차지하는 피드백 정보를 위한 무선 리소스의 비율이 저하된다.

또한, 본 실시 형태(제1 실시 형태 및 제2 실시 형태)에서는 셀룰러 방식의 이동 통신 시스템에 대해서 설명하였지만, 다른 종류의 무선 통신 시스템에 응용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서 설명한 멀티 안테나 송신 제어를 무선 기지국 이외의 무선 통신 단말기에 실행시키는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는 멀티 안테나 MIMO 방식 및 빔 포밍 방식의 멀티 안테나 송신에 대해서 설명하였지만, 다른 송신 방식에 응용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서 설명한 안테나 구성을, 무선 전파로나 통신 기기의 설치 환경 등에 따라서 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태의 무선 기지국이 갖는 통신 제어 기능이나 스케줄링의 기능의 일부 또는 전부를, 무선 기지국 이외의 무선 제어 장치에 실장하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 임의의 변조 방식이나 부호화 방식을 채용할 수 있고, 또한, 주파수 분할 다중(FDM : Frequency Division Multiplexing)ㆍ시분할 다중(TDM : Time Division Multiplexing)ㆍ부호 분할 다중(CDM : Code Division Multiplexing)ㆍ직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 등의 임의의 다중화 방식을 채용할 수 있다. 여기서, CDM을 채용하는 경우는 확산 처리나 역확산 처리 등을 행하는 모듈을 적절하게 설치할 수 있고, OFDM을 채용하는 경우는 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)이나 역고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform) 등을 행하는 모듈을 적절하게 설치할 수 있다.

상기에 대해서는 간단히 본 발명의 원리를 나타낸 것이다. 또한, 다수의 변형, 변경이 당업자에게 있어서 가능하며, 본 발명은 상기에 기재하여, 설명한 정확한 구성 및 응용예에 한정되는 것이 아니라, 대응하는 모든 변형예 및 균등물은, 첨부한 청구항 및 그 균등물에 의한 본 발명의 범위로 간주된다.

10 : 송신 장치
11a, 11b, 11c : 안테나
12 : 제어부
20, 30, 40 : 수신 장치
21, 31, 41 : 안테나
22, 32, 42 : 품질 추정부

Claims

복수의 수신 장치 앞으로의 송신 신호를, 각 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터에 따라서 다중화하여, 복수의 안테나를 이용하여 무선 송신하는 송신 장치에 있어서,
상기 복수의 수신 장치로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치를 선택하고, 상기 제1 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당하고, 상기 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보를 상기 복수의 수신 장치 중 상기 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력하고, 상기 제2 수신 장치로부터의 상기 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보를 취득하고, 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 제2 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당하는 제어부
를 갖는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 수신 장치와의 사이에서, 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 조합을 나타내는 코드북의 집합을 공통으로 유지하고 있고,
상기 제어부는, 상기 제2 수신 장치 앞으로 출력하는 정보에서는, 상기 웨이트 벡터의 후보를 지정하기 위해 상기 코드북의 식별 번호를 이용하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 안테나를 이용하여 상기 복수의 수신 장치를 향한 복수의 지향성 빔을 형성하고 있고,
상기 제어부는, 상기 제2 수신 장치 앞으로 출력하는 정보에서는, 상기 웨이트 벡터의 후보를 지정하기 위해 상기 지향성 빔의 식별 번호를 이용하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 수신 장치에 웨이트 벡터의 할당 시간을 설정하고, 상기 할당 시간을 경과하면 상기 제1 수신 장치의 웨이트 벡터의 할당을 갱신하고, 상기 제1 수신 장치의 갱신 결과에 따라서 상기 제2 수신 장치의 웨이트 벡터의 할당을 갱신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 각 수신 장치에 무선 송신하는 패킷 데이터의 우선도 및 각 수신 장치와의 사이의 무선 통신 품질 중 적어도 한쪽에 기초하여, 상기 복수의 수신 장치로부터 상기 제1 수신 장치를 선택하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
복수의 수신 장치 앞으로의 송신 신호를, 각 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터에 따라서 다중화하여, 복수의 안테나를 이용하여 무선 송신하기 위한 송신 제어 방법에 있어서,
상기 복수의 수신 장치로부터 소정의 기준에 의해 제1 수신 장치를 선택하고, 상기 제1 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당하고,
상기 제1 수신 장치에 할당한 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 웨이트 벡터의 후보의 정보를 상기 복수의 수신 장치 중 상기 제1 수신 장치와 상이한 제2 수신 장치 앞으로 출력하고,
상기 제2 수신 장치로부터의 상기 웨이트 벡터의 후보에 대한 피드백 정보를 취득하고, 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 제2 수신 장치에 웨이트 벡터를 할당하는
것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
송신 장치로부터 송신된 신호를 수신하는 수신부와,
상기 송신 장치로부터 복수의 안테나를 통하여 송신되고 상기 수신부에 의해 수신된 신호에 기초하여, 상기 송신 장치로부터 통지된 웨이트 벡터의 후보 내에서, 어느 하나의 웨이트 벡터를 선택하는 제어부와,
상기 제어부에서 선택된 웨이트 벡터를 특정하는 정보를 상기 송신 장치에 송신하는 송신부
를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제7항에 있어서,
상기 웨이트 벡터의 후보는, 다른 통신 장치에 할당된 웨이트 벡터와 병렬하여 사용 가능한 복수의 웨이트 벡터인 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제7항에 있어서,
상기 웨이트 벡터의 후보는, 상기 송신 장치가 적용 가능한 복수의 웨이트 벡터 중, 다른 통신 장치에 할당한 웨이트 벡터를 포함하는 복수의 웨이트 벡터를 제외하고 얻어지는 1개 또는 그 이상의 웨이트 벡터인 것을 특징으로 하는 통신 장치.