KR20100135232A

KR20100135232A - 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상

Info

Publication number: KR20100135232A
Application number: KR1020107019939A
Authority: KR
Inventors: 다비드 햄맬윌; 제올제 존그렌
Original assignee: 텔레포나크티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘)
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-12-24
Also published as: EP2112775A1; TW201010307A; WO2009131521A1; US9614593B2; CL2009000944A1; CN102017476A; MX2010009618A; EP2112775B1; US20110039497A1

Abstract

본 발명의 첫 번째 형태는 무선통신 시스템에서의 전파지연을 보상하는 방법에 관한 것이다. 제1 기지국은 제1 터미널과 무선통신하도록 구성된 제1 복수의 안테나 장치와 통신한다. 이 제1 터미널은 터미널 안테나를 포함한다. 이 제1 복수의 안테나 장치는 공간적으로 이격되어 있다. 이 제1 형태에 따른 방법은 각각의 제1 복수의 안테나 장치에서 터미널 안테나까지의 상대적 전파지연을 결정하고, 이렇게 결정된 전파지연을 이용하여 각각의 안테나 장치에서 제1 터미널까지의 전파지연을 보상하도록 지연 프로파일을 수립하고, 이 지연 프로파일을 기지국과 터미널 사이의 전송에 적용하는 단계들을 포함한다. 본 발명의 두 번째 형태는 제1 형태에 따른 방법을 구현하는 시스템에 관한 것이다.

Description

무선통신 시스템에서의 전파지연 보상{Compensation for Propagation Delay in a Wireless Communication System}

본 발명은 무선통신 시스템에서의 전파지연을 보상하기 위한 방법에 관한 것이고, 또한 전파지연이 보상되는 무선통신 시스템에 관한 것이다.

송신기 및/또는 수신기에 복수의 안테나를 사용하여 무선 시스템의 성능을 대폭 향상시킬 수 있다는 것이 알려져 있다. 이러한 다중입력다중출력(MIMO, Multiple-input-multiple-output) 안테나 구성은 데이터 속도의 개선 및 다이버시티(diversity) 증가 모두에 대한 가능성을 가진다.

프리코딩(precoding)은 정보를 운반하는 전송벡터를 변환하여 채널 조건과 더 잘 맞도록 함으로써 MIMO 시스템의 성능을 개선하기 위한 대중적인 다중-안테나 기술이다. 이러한 기술은 순시적 채널 정보를 기초로, 또는 채널 정보 없이도 완전하게 또는 이들의 조합으로 수행된다. 종종, 프리코딩은 전송 전에 정보 운반 벡터 상에 선형 변환을 수행함으로써 구현된다. 이러한 선형 변환은 보통 행렬로 표현된다. 프리코딩은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 같이 LTE(Long Term Evolution)의 통합부이다.

프리코딩(precoding)에는 두 기본 경향 내지 형태가 있는데, 코드북(codebook) 기반 프리코딩 및 비코드북(non-codebook) 기반 프리코딩이다. 코드북 기반 프리코딩은 선형 변환을 구현하는 프리코딩 행렬이 가산 집합(countable set)이자 통상 유한 집합(finite set)의 후보군 행렬에서 선택된다. 이러한 집합이 코드북을 구성한다. 통상적으로 채널 구현 집합이 특정의 프리코딩 요소로 매핑되기 때문에 프리코딩에 기반하는 채널 의존 코드북은 채널 양자화의 형태로 보일 수 있다. 반면에, 비코드북 기반 프리코딩은 어떤 양자화도 포함하지 않는다. 따라서 프리코딩 요소는 일례로 채널 행렬의 연속 함수로 될 수 있다.

빔포밍(Beamforming)은 더 일반적인 개념의 프리코딩에 대한 특수한 경우인데, 심벌 스트림을 운송하는 단일 정보는 각 전송 안테나 상에 있는 신호의 위상을 조절하는 채널 의존 벡터가 곱해져 수신측에서 전송신호의 코히어런트한 부가(coherent addition)가 이루어진다. 이는 신호대잡음비(signal-to-noise-ration, SNR)의 증가 뿐만 아니라 다이버시티도 제공한다.

사용하는 프리코더 요소(precoder element)는 피드백 신호 및/또는 선택된 프리코더 요소의 전방향 링크에서의 신호를 수단으로 신호될 필요가 있다. 이러한 피드백 신호는 수신기가 채널 정보를 전송기에 제공하도록 하는 한 방법으로 보일 수 있다.

전방향 링크 신호에 대한 일반적인 몇 가지 다른 접근방법들이 있다. 전방향 링크에서 프리코더 요소 인덱스를 명시적으로 신호하는 것이 가능하다. 또한, 비프리코딩된 기준 신호와 함께 수신기에서 사용된 프리코더 요소를 결정하기 위하여 사용될 수 있는 프리코딩된 파일럿/기준 심벌(RS, Reference Symbol)을 사용하여 이를 묵시적으로 신호하는 것도 가능하다. 또 다른 가능성은 데이터, 즉 전용 RS(dedicated RS)의 시연(demonstration)을 위한 프리코딩된 기준 심벌을 사용하는 것이고, 수신기의 견지에서 이는 프리코더 요소를 유효 채널로 흡수할 것이다.

프리코딩 요소는 전송 및 수신 필터, 안테나 케이블의 채널 응답 및 실제 전파 채널를 포함하는 유효 채널에 맞도록 선택되어야 한다. 만약 유효채널이 통신에 할당된 대역폭을 초과하여 변한다면, 주파수 선택적 채널과 최적으로 일치시켜야 할 뿐만 아니라 주파수를 초과한 프리코딩을 적응시킬 필요가 있다. 본래, 이는 프리코더 요소들의 신호에 영향을 주어 피드백과 전방향 링크 신호의 더 세밀한 주파수 조밀도를 필요로 할 수 있다. 전용 RS가 사용된다면, 이는 유효채널의 코히어런트 대역폭을 감소시키는데, 이는 수신측에서의 채널 예측 절차가 평균 이하의 데이터를 갖게 되고 따라서 예측 정밀도에 부정적 영향을 줄 것이다.

본 명세서는 하나 또는 복수의 안테나를 포함하는 안테나 장치로서 소규모 영역에 국한된 고정 안테나 설치에 관한 것이다. 수개의 안테나 장치가 적은 지연으로 고용량 링크를 사용한 JPU(Joint Processing Unit)에 연결될 수 있다. JPU는 함께 연결된 모든 안테나 장치에 대한 기저대역 처리를 수행하여, 잠정적으로 수개의 연결된 안테나 장치들이 신호를 일관성 있게(coherently) 수신하고 전송하기 위하여 동시에 사용된다.

예를 들면, 하나 또는 수개가 연결된 안테나 장치가 있는 JPU는 다음의 방식으로 구현될 수 있다.

- 단일 셀을 제공하는 단일 NodeB

- 복수 셀을 제공하는 단일 NodeB

- 복수 셀을 제공하는 복수 연결된 NodeB들

여기에서 다운링크는 송신기가 되는 JPU/안테나 장치 그리고 수신기가 되는 터미널로 이해된다.

앞서 언급한 바와 같이, 프리코딩에 의존하는 채널은 아주 큰 성능 이득을 제공할 가능성이 있다. 그러나 이러한 이득의 달성은 프리코더 요소가 채널에 충분히 가까이 매칭될 수 있는 능력에 따른다. 이 점에서 주파수 선택적인 유효채널은 사용된 프리코더 요소가 주파수에 따라 변하면서 채널을 추적할 필요가 있기 때문에 문제를 제시한다. 프리코딩에 기반한 코드북에 대하여 이런 점은 전형적으로 훨씬 더 큰 신호의 오버헤드(overhead)를 의미한다. 왜냐하면 적절한 프리코더 요소가 수신기로부터 신호될 필요 및/또는 송신기에서 수신기로 신호될 필요가 있기 때문이다. 전용 기준 심벌(RS, reference symbol)의 필요한 양은 증가할 것이고, 따라서 더 큰 신호 오버헤드를 유발할 수도 있다. 신호 오버헤드가 일정하게 유지되면 대체적 안도 가능할 수 있고, 이때 프리코딩의 효과적인 지원이 이루어지는 이동성의 정도는 더 제한된다. 결과적으로 프리코딩은 동일한 성능을 달성하기 위하여 더 큰 오버헤드를 초래하는 더 작은 주파수 조밀도를 가지고 수행되거나, 또는 더 낮은 터미널 속도에서 프리코딩을 지원할 수 있는 고정된 오버헤드를 가지고 수행될 필요가 있다. 비코드북 기반 프리코딩에 대하여도 증가된 주파수 선택성은 부가적 오버헤드를 초래할 수 있음에 주목하라.

고주파 선택성은 또한 채널 예측 악화를 초래한다. 이 예측이 주파수에 제한되도록 강제되어 채널 예측에서 주파수 보간(frequency interpolation) 가능성을 감소시키기 때문이다.

유효채널의 특성은 다소 독립적인 3 부분으로 분리될 수 있다.

1. 미시적 전파채널특성: 이 부분은 무선 환경에서 소규모/국부 교란(small/localized perturbation)으로 야기된 변화로 이루어진다. 이러한 교란은 전파채널에서의 급격한 변화를 초래한다.

2. 거시적 전파채널특성: 이 부분은 전파채널에서 전파지연, 도달 각, 경로손실 등의 대규모 파라미터로 이루어진다. 일반적으로 이들 파라미터는 전파채널의 통계적 분포에 영향을 주고 상대적으로 천천히 변한다.

3. 하드웨어에 기인하는 특성: 이 부분은 송신 필터와 안테나를 JPU에 연결하는 케이블를 포함하는 안테나 장치에서의 무선 체인과 같은 하드웨어에 의하여 도입되는 효과들을 포함한다.

유효채널의 미시적 전파채널은 고속 시간변화를 가지고 부가적인 심각한 신호 오버헤드를 초래하지 않고 보상을 시도할 수 있다.

그러나, 유효채널의 다른 부분들은 시간에 대하여 상대적으로 일정하고 취급하기가 더 용이할 수 있다. 안테나 장치와 JPU와의 링크에 의하여 부가된 하드웨어가 도입된 유효채널의 특성은 모든 터미널에 대하여 상호적이고, 하드웨어가 도입된 특정의 안테나 장치의 서로 다른 안테나들의 시간 오정렬(misalignment) 상에서 측정을 수행하기 위하여 그리고 이에 따라 측정 보고서를 다시 JPU로 신호하기 위하여 예를 들면 터미널을 사용하는 접근 방법을 이용하여 보상될 수 있다.

전통적으로 JPU에 연결된 안테나들은, NodeB 형태에서, 단일 사이트에 국한되었고 거시적 시간 지연에 의하여 도입된 주파수 선택성은 NodeB 안테나에서 터미널까지의 전파지연 차가 작았기 때문에 문제되지 않았다. 그러나, 멀리 이격되어 배치될 수 있는 예상의 원격 안테나 장치가 있는 분산 안테나 시스템(DAS, Distributed Antenna System)에서는, 서로 다른 안테나 장치에서 특정의 터미널까지의 전파지연이 매우 심각하게 변할 수 있고, 이는 유효채널에 강한 주파수 선택성을 야기한다. 거시적 전파지연이 이러한 시나리오에서 보상되지 않는다면, 코드북 기반의 프리코딩은 채널에 잘못 매칭된 개개의 프리코더에 기인하는 부가적 손실을 제공한다.

상기의 문제들과 단점들은 본 발명의 제1 형태에서 무선 통신 시스템에서의 전파지연을 보상하는 방법에 의하여 극복된다. 제1 처리장치는 제1 터미널과 무선 통신하는 제1 복수의 안테나 장치와 통신한다. 제1 터미널은 터미널 안테나를 포함한다. 제1 복수의 안테나 장치는 공간적으로 이격되어 있다. 제1 형태에 따른 방법은 각각의 제1 복수의 안테나 장치에서 터미널 안테나까지의 상대적 전파지연을 결정하고, 이렇게 결정된 전파지연을 이용하여 각각의 안테나 장치에서 제1 터미널까지의 전파지연을 보상하기 위한 지연 프로파일을 수립하고, 이 지연 프로파일을 처리장치와 터미널 사이의 전송에 적용시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법은 분산 안테나 시스템에서 초래되는 전파지연 차의 보상을 제공한다. 이의 중요한 이점은 전체 대역폭 상에서 채널을 효과적으로 매칭하기 위하여 훨씬 더 작은 프리코딩 요소들이 필요할 수 있다는 것이다. 이는 신호 오버헤드의 실질적 감축으로 이해될 수 있다. 어떤 경우에 있어서는 적절한 보상없이는 프리코딩이 가능하지 않을 수조차 있다. 이전의 보상 방법과 반대로, 본 발명에 따른 방법은 각 목적 터미널에 특유한 보상 프로파일을 도입한다. 터미널 특유 프로파일은 DAS의 터미널에 특유한 거시적 전파채널 특성에 의하여 도입된 가상의 주파수 선택성을 보상하도록 강구된다. 이러한 구상은 터미널에 대하여 명백하고 일부 구현예에서는 터미널에 의한 어떤 처리조차 필요하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 처리장치에서 터미널까지의 전송 또는 터미널에서 처리장치까지의 전송을 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예들에서 처리장치는 기지국 또는 NodeB일 수 있다. 여기에서의 처리장치는 다수의 안테나 장치 및 유선망, 예를 들면, SDH/SONET망 기타 다른 유형의 통신망 등의 통신망에 연결된 장치이다. 처리장치는 통신망에서 하나 또는 그 이상의 무선 터미널, 예를 들면, 휴대폰까지의 통신을 수립한다. 실제로 처리장치의 선택은 수립된 무선망의 유형에 의존한다.

여기에서 "터미널"이라는 용어는 처리장치와 무선통신을 수립할 수 있는 모든 종류의 장치를 위하여 사용된다. 이러한 터미널의 예로 휴대폰, 컴퓨터 모뎀장치, PDA 및 기타 전자장치, 예를 들면, 미디어 센터 및 이와 유사한 것들을 포함한다.

본 발명의 하나의 구현예에서 제1 복수의 안테나 장치 하나는 복수의 안테나를 포함한다. 본 발명의 다른 구현예들은 복수의 안테나를 포함하는 하나 이상의 제1 복수의 안테나 장치를 포함할 수 있다. 이 복수의 안테나는 예를 들면 안테나 장치에서 온 신호의 빔포밍을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 이 복수의 안테나는 더 많은 터미널과의 통신을 지원하기 위하여 사용될 수 있다.

특정의 구현예들에서 적어도 두 개의 제1 복수의 안테나 장치는 동일한 수의 안테나를 포함할 수 있고, 이 대신에, 각각의 제1 복수의 안테나 장치는 서로 다른 수의 안테나를 포함할 수 있다.

터미널은 제2 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 터미널은 예를 들면, 더 높은 데이터 전송률을 수립하기 위하여 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.

바람직하게는 제1 처리장치는 제3 복수의 터미널과 통신할 수 있다. 주어진 처리장치가 더 많은 터미널을 지원할수록 처리장치 능력을 더 잘 활용할 수 있다는 점이 이해될 것이다.

본 발명에 따른 방법은 주파수 영역에서 수행될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 각각의 제1 복수의 안테나 장치와 터미널 또는 각각의 제2 복수의 터미널 사이의 상대적 전파지연이 주파수 영역에서 결정되는 단계, 및 두 개의 서로 다른 주파수에 대하여 터미널과 복수의 안테나 장치 사이의 전파채널 간 위상차를 평가하고 이렇게 평가된 위상차에 고정된 하나의 선의 기울기로부터 전파 시간 차를 더 예측하는 단계를 더 포함한다. 또한, 바람직하게는 위상차는 제4 복수의 주파수에 대하여 평가될 수 있다.

본 발명의 하나의 구현예에서 각 전파시간 차는 하나 또는 제6 복수의 기울기를 가지는 제5 복수의 고정 선으로부터 예측될 수 있다. 바람직하게는 이러한 계산은 처리장치에서 수행된다.

이러한 계산의 결과, 예를 들면, 지연 프로파일이 터미널에 전송될 수 있고, 이 지연 프로파일은 안테나 장치를 경유하여 터미널에서 처리장치까지의 송신에 적용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특별한 구현예에서 제1 복수의 안테나 장치와 터미널 또는 각각의 제2 복수의 터미널 사이의 전파지연은 다음의 방정식을 사용하여 결정될 수 있다.

여기에서,

는 제1 복수의 안테나 장치의 안테나 장치 m과 m'에 도달한 n'번째 터미널에서 온 신호들 사이의 시간 차의 예측값이고,

는 처리장치와 터미널 n의 제2 복수의 안테나 사이의 전파채널에 의하여 야기된 시간 차이고,

는 두 채널의 위상 차의 예측값이고,

는 미시적 위상 차이다.

Δ는 다음과 같이 더 근사화될 수 있다:

이는 정확도를 과다하게 잃지 않고 계산의 복잡성을 줄이기 위하여 강구된 것이다.

본 발명의 다른 구현예들은 안테나 장치에서 온 전송신호의 위상의 역회전(de-rotating)에 의한 주파수 영역에서의 지연 프로파일을 적용하는 단계를 포함한다. 이 대신에 이 지연 프로파일은 시간 영역에도 적용될 수 있다. 본 방법의 특정의 구현은 본 방법이 구현된 시스템의 성질에 기반할 수 있다. 한 예로서 OFDM 시스템에서는 주파수 영역 해결방법이 선호된다.

여기 본 발명의 바람직한 구현예들에서 터미널은 지연 프로파일에 관한 측정, 신호 또는 계산을 수행할 필요가 없다.

또 다른 구현예들에서 지연 프로파일은 순 시간 천이 또는 이 대신에 사이클 시간 천이로 적용될 수 있다.

본 발명의 두 번째 형태는 복수의 안테나 장치로의 통신을 수립하기 위한 통신 링크에 연결되도록 구성된 장치에 관한 것이다. 이 장치는 제어기 장치 및 무선 통신 시스템에서의 전파지연을 보상하는 방법에 대한 소프트웨어 구현을 포함하는 저장장치를 더 포함한다. 복수의 안테나 장치는 터미널 안테나가 있는 제1 터미널과 무선 통신하도록 구성된다. 제1 복수의 안테나 장치는 공간적으로 이격되어 있다. 본 방법은 각각의 제1 복수의 안테나 장치에서 터미널 안테나까지의 전파지연을 결정하고, 이 결정된 전파지연을 이용하여 각각의 안테나 장치에서 제1 터미널까지의 전파지연을 보상하기 위한 지연 프로파일을 수립하고, 이 지연 프로파일을 처리장치와 터미널 사이의 전송에 적용시키는 단계를 포함한다.

제2 형태에 따른 장치는 본 발명의 제1 형태와 관련하여 언급한 모든 특징들을 포함하는 소프트웨어 구현을 포함할 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템의 개략도이다,
도 2는 안테나 장치의 개략도이다,
도 3은 대체적 무선 통신 시스템의 개략도이다,
도 4는 또 다른 대체적 무선 통신 시스템의 개략도이다,
도 5는 처리장치의 개략도이다, 그리고
도 6은 본 발명에 따른 3단계의 방법의 개략도이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더 자세하게 설명될 것이다.

도 1은 통신 시스템(10)의 개략도이다. 시스템(10)에서 기지국(12)은 안테나 장치(14 및 16)를 경유하여 터미널(18)과 통신한다. 터미널(18)은 휴대폰으로 도시되어 있지만, 예를 들면 컴퓨터(예를 들면, 랩탑)용 모뎀과 같은 다른 몇 가지 유형을 포함할 수 있고, 또는 PDA(personal data assistant)내의 통신장치일 수도 있다. 터미널 장치의 다른 구현예들 또한 그려 볼 수 있다. 터미널(18)은 터미널 안테나(20)를 포함한다.

안테나 장치(14 및 16)는 서로 다른 위치에 배치되는데, 이들이 공간적으로 이격되어 있음을 의미한다.

기지국(12)은 선(22 및 24)로 도시된 고속 데이터 링크를 경유하여 안테나 장치(14 및 16)에 연결된다. 데이터 링크는 광섬유 케이블을 사용하여 구축된다. 대체적 구현예들에서는 데이터 링크(22 및 24)가 고속 무선 마이크로웨이브 또는 고속 유선 링크와 같은 다른 기술을 사용하여 구축될 수도 있다.

터미널(18)과 안테나 장치(14 및 16) 사이의 전자기파 전송이 자연법칙에 의하여 제한되기 때문에, 안테나 장치(14)에서 온 신호는 안테나 장치(16)에서 온 신호와는 다른 시간에 도달할 것이 예상될 것이다. 따라서 이러한 지연을 보상해야 할 필요가 있는 것이다.

본 발명에 따른 전파지연 보상방법은 각 안테나 장치(14)에서 터미널 안테나(20)까지의 상대적 전파지연을 결정하는 단계를 포함한다. 그 다음에, 결정된 전파지연은 각 안테나 장치(14 및 16)에서 터미널(18) 또는 터미널 안테나(20)까지의 전파지연을 보상하기 위한 지연 프로파일을 구축하는데 사용된다. 지연 프로파일은 기지국(12)과 터미널(18) 사이의 하나 또는 그 이상의 전송에 적용된다. 측정을 수행하는 빈도에 의존하여, 동일한 지연 프로파일을 복수 회 사용될 수 있다. 만약 터미널(18)이 예를 들면, 자동차, 버스, 또는 기차에서처럼 상대적으로 빠르게 움직인다면, 측정이 더 자주 수행될 수 있다. 지연 프로파일은 기지국(12)에서 터미널(18)까지의 전송뿐만 아니라 터미널(18)에서 기지국(12)까지의 전송에도 적용될 수 있다.

본 발명은 서로 다른 안테나의 무선전파 전송경로의 길이가 서로 다를 때 도입되는 가상 주파수 선택성을 보상하기 위한 수단을 제공한다.

이러한 절차는 두 부분, 즉 전파지연 예측부와 채널 보상부로 나누어질 수 있다.

전파지연을 예측하기 위하여 거시적 전파 채널특성의 상호성(reciprocity)을 이용한다. JPU는 역방향 링크, 예를 들면, 업링크(uplink) 상의 측정을 수행한다. 사용자 n이 경험하는 시간차를 고려해 보자. JPU가 안테나 장치 m과 m'에 대한 전파 시간차를 예측하는 가능한 한 방법은 다음과 같다. JPU는 처음에 유효채널을 일정한 대역폭에 대한 주파수의 함수로 예측한다. n번째 터미널 안테나 1에서 m번째 안테나 장치인 안테나 k까지의 채널 예측의 위상을

로 둔다.

이값은

로 표현될 수 있고,

여기에서, 첫 번째 항은 미시적 전파 채널 특성에 기인하는 위상 변위를 설명하고, 두 번째 항은 주로

으로 설명되는 거시적 전파지연을 취급하는데, 안테나 장치 m과 터미널 n 사이의 전파채널에 의하여 도입되는 시간차를 나타낸다.

JPU는 먼저 차이

를 형성하고 다음에 이 데이터에 선을 고정시켜 모듈로 2π 연산을 취함으로써 안테나 m과 m'에 도달하는 신호의 시간차

를 예측한다.

그러나

와

는 서로 다른 안테나 장치에 속하기 때문에 일반적으로 주파수 밴드상에서 독립하여 변한다. 따라서 종래의 선 고정은 미시적 위상 차이,

가 본질적으로 상수가 될 때의 주파수 구간 상에만 적용될 수 있다. 전체 주파수 밴드에 의하여 제공되는 정보를 이용하는 한 방법은 밴드를

가 상수 값이 되도록 각각 충분히 좁은 M 주파수 구간으로 나누는 것이다.

이 m번째 구간에 할당된 주파수 빈의 집합을 나타낸다고 하면, 이 구간에서, Δ와 반대로 이 구간에 특유한 어떤 상수 값

에 대하여 위상 차는

를 만족한다. 따라서

를 구분적 어파인(piecewise affine)(여기에서는 모든 선들이 동일한 기울기를 가진다)으로 근사시켜 이들 구간으로부터 공동으로 Δ를 예측하는 것이 가능하다. 다중 선들을

에 동일한 기울기에 고정함으로써 시간 차가 다음과 같이 예측될 수 있다.

여기에서

는 구간[-π, π]에 대하여 매핑하는 모듈로 2π 연산자를 나타낸다.

이러한 과정은 터미널 안테나 l과 안테나 장치인 안테나 k, k'의 임의의 조합에 대하여 또한 복수의 샘플들 상에서 시간 내에 반복 수행될 수 있고 그 결과는 최종적으로 예측을 개선하기 위하여 평균할 수 있다. 업 링크와 다운 링크 지연 프로파일이 매우 관련되어 있다는 점을 이용함으로써 JPU는 다운 링크 전송 또는 전송들을 보상하기 위하여 업 링크 측정을 사용할 수 있다.

상기 최적화에 대한 대체적 방법은 더 명시적인 위상 연속화(unwrapping)을 수행하고 다음에 단일 선을 전체 시스템 대역폭 상에 보이는 바와 같이 연속화 위상의 끝점에 고정하는 것이다.

상기 예시한 예측 절차는 시간 영역 상관에 기반한 방법을 포함하여, 다른 더 거친 예측 계획과도 결합할 수 있다.

예측 시간 차,

,

에 기반하여, JPU가 주파수 영역에서 위상을 역회전함으로써 사용자에 대한 다운 링크 전송에서 이에 대하여 보상하는 것은 straightforward하다. 즉, 첫 번째 사용자의 신호는

에 기반하여 보상되고, 두 번째 사용자는

에 기반하는 등으로 계속된다. 시간 영역에서의 천이 또한 가능한데, 순 시간 천이 또는 사이클 시간 천이가 가능하다. 이상적으로는 분포된 안테나 시스템의 터미널에 대하여 유효채널을 보상하는 것으로 종래의 단일 사이트 NodeB에서와 유사한 주파수 선택성을 갖는 동작을 할 것이다.

도 2는 4개의 안테나(28, 30, 32, 및 34)를 포함하는 안테나 장치의 개략도이다. 복수의 안테나(28, 30, 32, 34)는 터미널 지원 및/또는 안테나 장치에서 온 신호의 빔포밍을 위하여 사용될 수 있다. 안테나 장치(26)는 통신 링크(36)를 통한 처리장치와의 통신을 수립할 수 있다.

도 3은 기지국(38)이 통신 링크(60 및 62)를 통하여 안테나 장치(40 및 44)와 통신하는 대체적 무선 통신 시스템의 개략도이다. 안테나 장치(40 및 44)는 각각 4개의 안테나(42 및 46)를 포함한다.

무선 통신은 3개의 터미널(48, 52 및 56)에 대하여 수립된다. 각 터미널은 터미널 안테나(50, 54 및 58)를 포함한다. 터미널 안테나(50, 54 및 58)는 하나 또는 그 이상의 안테나를 포함하는 터미널 안테나로 구성될 수 있다.

도 4는 안테나 장치(72, 74 및 76)을 통하여 처리장치 또는 기지국(64)이 터미널(78, 80 및 82)에 대한 무선 통신을 수립한 또 하나의 대체적 무선 통신 시스템의 개략도이다.

도 4에 보이는 구현예에서, 안테나 장치(72, 74 및 76)는 서로 다른 수의 안테나를 포함한다.

기지국(64)은 통신 링크(66, 68 및 70)을 통하여 안테나 장치(72, 74 및 76)에 연결된다. 상기 구현예에서와 같이 링크(66, 68 및 70)는 고속 광 또는 전기 링크로 구성될 수 있다. 대체적 구현예에서 링크(66, 68 및 70)는 마이크로웨이브 링크 또는 기타 유사한 링크로 구성될 수 있다.

도 5는 처리장치(84)를 개략적으로 도시한다. 처리장치(84)는 도 5의 12, 38 또는 64 중 임의의 처리장치로 구성될 수 있다. 처리장치는 기지국 또는 NodeB로 병합되거나 구성될 수 있다. 처리장치(84)는 제어기(86) 및 메모리장치(88)를 포함할 수 있다. 메모리장치는 본 발명에 따른 방법의 컴퓨터 구현을 저장하도록 구성된다. 처리기는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 구성된다. 처리장치(84)는 안테나 장치와 같은 외부 장치 및 기구와 통신하기 위한 연결부(90 및 92)를 포함한다.

도 6은 본 발명에 따른 방법의 단계들을 개략적으로 도시한다. 본 발명에 따른 전파지연 보상방법은 각 안테나 장치(14 및 16)에서 터미널 안테나(20)까지의 상대적 전파지연을 결정하는 단계(94)를 포함한다. 다음에 결정된 전파지연은 각 안테나 장치(14 및 16)에서 터미널(18) 또는 터미널 안테나(20)까지의 전파지연을 보상하도록 지연 프로파일(96)을 수립하는데 이용된다. 지연 프로파일은 기지국(12)과 터미널(18) 사이의 하나 또는 그 이상의 전송에 적용(98)된다. 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 측정이 수행되는 빈도 수에 의존하여, 동일한 지연 프로파일이 복수 회 사용될 수 있다.

상술한 특정의 구현예들은 단지 예시로서 주어진 것이고, 본 발명이 여기에 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 된다. 여기에 개시되고 청구된 내재하는 원리를 포함하는 더 많은 수정, 변경 및 개량이 본 발명의 범위 내에서 고려되어야 한다.

Claims

제1 처리장치(12, 38, 64)는 터미널 안테나(20, 50, 54, 58)가 있는 제1 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)과 무선 통신하는 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)와 통신하고, 상기 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)는 공간적으로 이격되어 있는 무선 통신 시스템(10)에서,
상기 각각의 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)에서 상기 터미널 안테나(20, 50, 54, 58)까지의 상대적 전파지연을 결정하고;
상기 각각의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)에서 상기 제1 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)까지의 전파지연을 보상하기 위한 지연 프로파일을 수립하도록 상기 결정된 전파지연을 이용하고; 그리고
상기 처리장치(12, 38, 64)와 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82) 사이의 전송에 대한 상기 지연 프로파일을 적용하는;
단계를 포함하는 무선 통신 시스템(10)에서의 전파지연 보상방법.
제1항에 있어서, 상기 전송은 상기 처리장치(12, 38, 64)에서 상기 터미널18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)까지 또는 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)에서 상기 처리장치(12, 38, 64)까지인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76) 중 하나는 복수의 안테나(28, 30, 32, 34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리장치는 기지국 또는 NodeB인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)은 제2 복수의 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 처리장치(12, 38, 64)는 제3 복수의 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)과 통신하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)와 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82) 사이 또는 상기 각각의 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)와 상기 각각의 제2 복수의 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82) 사이의 상기 상대적 전파지연은 상기 주파수 영역에서 결정되고,
두 개의 서로 다른 주파수에 대하여 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)과 다중 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76) 사이의 전파 채널들 간 위상 차를 평가하고; 그리고
주파수에 대한 상기 평가된 위상 차에 고정된 하나의 선의 상기 기울기로부터 전파 시간 차를 예측하는;
단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제7항에 있어서, 상기 위상 차는 제4 복수의 주파수에 대하여 평가되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제7항에 있어서, 각각의 전파 시간 차는 하나 또는 제6 복수의 기울기를 가지는 제5 복수의 고정 선으로부터 예측되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)와 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82) 또는 상기 각각의 제2 복수의 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82) 사이의 전파지연은 하기의 방정식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법:

여기에서,
는 상기 제1 복수의 안테나 장치의 안테나 장치 m 및 m'에 도달한 n'번째 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)에서 온 신호들 간 시간 차의 예측 값이고,
는 상기 처리장치(12, 38, 64)와 터미널 n(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)의 상기 제2 복수의 안테나 사이의 전파 채널에 기인하는 상기 시간 차이고,
는 두 채널의 위상 차의 예측 값이고,
는 상기 미시적 위상 차임.
제10항에 있어서,
는 하기의 식으로 근사화되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)에서 온 상기 전송 신호의 역회전 위상(de-rotating phase)에 의한 주파수 영역에서 상기 지연 프로파일을 적용하는 것을 더 포함하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지연 프로파일을 시간 영역에 적용하는 것을 더 포함하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
제12항에 있어서, 상기 지연 프로파일은 순 시간 천이(pure time shift) 또는 이를 대신하여 사이클 시간 천이(cyclic time shift)로 적용되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 전파지연 보상방법.
복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)로의 통신을 수립하기 위한 통신 링크(22, 24, 36, 60, 62, 66, 68, 70)에 연결되도록 구성된 장치(12, 38, 64)로서, 상기 장치는 제어기 장치 및 상기 무선통신 시스템에서 전파지연 보상방법의 소프트웨어 구현을 포함하는 저장장치를 포함하고, 상기 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)는 터미널 안테나(20, 50, 54, 58)가 있는 제1 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)과 무선 통신하도록 구성되고, 상기 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)는 공간적으로 이격되어 있고, 상기 방법은
상기 각각의 제1 복수의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)에서 상기 터미널 안테나(20, 50, 54, 58)까지의 전파지연을 결정하고,
상기 결정된 전파지연을 이용하여 상기 각각의 안테나 장치(14, 16, 26, 40, 44, 72, 74, 76)에서 상기 제1 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82)까지의 전파지연을 보상하도록 지연 프로파일을 수립하고,
상기 지연 프로파일을 상기 처리장치(12, 38, 64)와 상기 터미널(18, 48, 52, 56, 78, 80, 82) 사이의 전송에 적용하는
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(12, 38, 64).
제15항에 있어서, 상기 소프트웨어 구현은 제2항 내지 제13항의 상기 방법의 단계들 중 임의의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.