KR101298518B1

KR101298518B1 - 베이스 트랜시버 스테이션, 및 베이스 트랜시버 스테이션과 사용자 장비들간 통신을 위한 연관된 방법

Info

Publication number: KR101298518B1
Application number: KR1020117029894A
Authority: KR
Inventors: 루크 다르뜨와; 사무엘 비트렌코트
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2013-08-22
Also published as: JP2012530436A; KR20120016649A; JP5319840B2; CN102428659A; US20120264469A1; EP2264913B1; US9083398B2; EP2264913A1; WO2010145929A1; CN102428659B; BRPI1013285A2

Abstract

발명은 적어도 두 그룹들로 분할된 복수의 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)과 통신하기 위한 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)에 관한 것으로, 상기 기지국은 - 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)에 도달하기 위해 각각의 다운 틸트들을 가진 적어도 2개의 시프트된 정적 빔들(Bi, Bo)을 발생하는 안테나 요소 배열, 트랜시버 체인들(9)에 접속되고 업링크 디지털 신호들의 적어도 2개의 선형 복합 조합들을 수행하는 수단을 포함하는 처리 유닛(25), - 업링크 신호들을 수신하며 빔 흐름들(Fi, F0)에서 업링크 신호들의 퀄리티에 기초하여 사용자 장비마다 적합한 빔을 선택하는 수단을 포함한다.

Description

베이스 트랜시버 스테이션, 및 베이스 트랜시버 스테이션과 사용자 장비들간 통신을 위한 연관된 방법{BASE TRANSCEIVER STATION AND ASSOCIATED METHOD FOR COMMUNICATION BETWEEN BASE TRANSCEIVER STATION AND USER EQUIPMENTS}

본 발명은 안테나 요소 배열을 포함하는 베이스 트랜시버 스테이션에 관한 것이다. 또한, 발명은 이러한 복수의 안테나 배열에 의해 제공되는 능력들을 최적화하는 방법에 관한 것이다. 목적은 동일 논리적 셀 내의 트래픽을 관리하기 위해 사용되는 서로 다른 빔들 내에서 추출된 정보의 실시간 분석을 사용하여 스펙트럼 효율을 최적화하는 것이다.

무선 통신 네트워크들은 네트워크의 미리규정된 셀을 커버하도록 구성된 안테나들을 포함하며 이 셀 내 사용자 장비들과 통신하는 베이스 트랜시버 스테이션들 이 장치되어 있다. 주어진 커버리지 요건에 대해서, 무선 자원들이 부족하다고 가정한 치밀화 요건들을 감소시키기 위해서, 주어진 스펙트럼 자원들에 대해 서로 다른 빔들이 최적화될 수 있다.

기지국들에 대한 위치에 대한 제약들에 기인하여, 셀 내 위치된 사용자당 요청된 QoS를 제공하기 위해 무선 셀 기하형태(Ii/(Ie+Ii), Ii는 내부 셀 간섭이며, Ie는 다른 셀들로부터 오는 간섭)를 최적화할 필요가 있다.

기존 안테나 시스템에 있어서는 적합한 커버리지를 제공하기 위해서 고도 방향(elevation direction)으로 안테나의 경사를 나타내는 고유 다운틸트가 계산된다. 이 다운틸트는 사이트 상에 고정되거나 기계적으로 사전에 설정되며, 혹은 안테나를 고도 방향으로 이동시킬 수 있는 원격 제어 모터를 사용하여 원격으로 수정될 수 있다.

새로운 무선 통신 네트워크들은 비트 레이트 면에서 그리고 용량 면에서 더 효율적인 서비스들을 제공하기 위한 요건을 갖고 있다. 기존 안테나 시스템을 사용하는 커버리지 요건에 관련된 제약들은 사이트의 수를 감소시키는 커버리지가 항시 우선되기 때문에 커버리지/용량 절충을 최적화하는 융통성을 제공하지 못한다.

용량/커버리지 요건을 최적화하기 위해서 간섭을 제한시키면서도(고 용량을 보증하기 위해서) 데이터 송신을 병렬화할 수 있게 하는(고 비트 레이트에 다가가기 위해서), 기지국 사이트에서 복수의 안테나들에 기초한 몇몇 새로운 방법들이 제안되었다. 다입력 다출력(MIMO) 및 빔포밍이 이러한 방법들이다.

또한, 셀 및 모든 연관된 하드웨어를 수평으로(셀당 몇개의 섹터들) 혹은 수직으로(동심원 셀들) 분할함으로써, 더 많은 사용자 장비들이 기지국과 통신할 수 있다.

그러나, 이러한 해결책에서, 추가의 안테나 배열 및 하드웨어가 요구되며, 따라서 이 해결책은 비교적 고가일 수 있다.

발명의 한 목적은 하드웨어 및 소프트웨어를 증가시키지 않고 복수의 사용자 장비들과 기지국 간의 통신들을 개선함으로써 최신 기술의 결점을 극복하는 것이다.

이 목적은 적어도 두 그룹들로 분할된 복수의 사용자 장비들과 통신하기 위한 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)에 의해 달성되며, 상기 기지국은:

- 사용자 장비들에 도달하기 위해 각각의 다운 틸트들을 가진 적어도 2개의 시프트된 정적 빔들을 발생하는 안테나 요소 배열로서, 베이스 트랜시버 스테이션과 사용자 장비들 간에 통신 신호들을 교환하기 위해 각각 트랜시버 처리 체인들에 접속된 복수의 안테나 요소들, 및 트랜시버 체인들에 접속되고 동일 스펙트럼 자원들에 대해 안테나 요소들과 베이스 트랜시버 스테이션 간에서 수신된 디지털 신호들의 적어도 2개의 선형 복합 조합들을 수행하며, 생성된 빔들에 각각 연관된 빔 흐름들을 사용자 장비들로부터 수신된 업링크 신호들과 함께 처리하는 수단을 포함하는 처리 유닛을 포함하는, 상기 안테나 요소 배열,

- 업링크 신호들을 수신하며 빔 흐름들에서 업링크 신호들의 퀄리티에 기초하여 사용자 장비마다 적합한 빔을 선택하는 수단을 포함한다.

이러한 배열로, 안테나 요소 배열에 연관된 하드웨어 및 소프트웨어를 증가시키지 않고, 각 그룹의 사용자들의 성능들을 최대화하기 위해 빔마다 간섭들을 감소시키면서도 셀 커버리지가 유지된다.

사용자당 빔 확인을 시도하는 빔 포밍 특징들에 비해, 사용자들의 그룹에 동일한 정적이고 미리규정된 빔이 할당된다.

또한 2개의 통계적 빔들을 사용할 때, 공간 다이버시티가 페이딩들을 역상관하기 때문에 사용자 장비가 두 빔들 내에서 수신된다면 업링크 성능들이 개선된다.

발명의 다른 실시예들에 따라서,

- 상기 안테나 요소 배열은 내측 빔 및 외측 빔을 발생하도록 구성된 것으로, 내측 빔은 안테나 요소 배열에 가까이 위치된 사용자 장비들에 도달하며, 외측 빔은 안테나 요소 배열로부터 멀리 위치된 사용자 장비들에 도달하며,

- 처리 유닛은 안테나 요소 배열이 미리규정된 고도 방향으로 빔들을 발생하도록, 안테나 요소들에 복합 안테나 가중치들을 적용하는 수단을 포함하며,

- 베이스 트랜시버 스테이션은 동일 스펙트럼 자원들에 대해서 빔마다 수신된 업링크 신호들 간에 캐리어 대 간섭 비(C/I)를 미리결정된 문턱값과 비교하여, 사용될 적합한 빔을 결정하는 수단을 포함하며,

- 베이스 트랜시버 스테이션은 빔마다 수신된 업링크 신호들을 분리하는 수단을 포함하며,

- 베이스 트랜시버 스테이션은 업링크 송신을 위해 결정된 적합한 빔에 기초하여 다운링크 송신을 위해 적합한 빔을 식별하도록 구성되며,

- 베이스 트랜시버 스테이션은 다운링크 송신을 위해 선택된 빔을 승인하기 위해 다운링크 신호의 퀄리티를 모니터하는 피드백 채널을 포함하며,

- 베이스 트랜시버 스테이션은 사용될 빔마다 사용되고 각 빔에서 재사용되는 적합한 다운링크 자원들을 식별하는 수단을 포함하며,

- 처리 유닛은 다운링크 신호들을 가진 빔 흐름들을 각각의 빔들을 사용하여 사용자 장비들로 보내질 각각의 빔들로 보내는(directing) 수단을 포함한다.

또한, 발명은 베이스 트랜시버 스테이션과 적어도 두 그룹들로 분할된 복수의 사용자 장비들 간의 통신을 위한 방법에 관한 것으로, 상기 기지국은:

사용자 장비들에 도달하기 위해 각각의 다운 틸트들을 가진 적어도 2개의 시프트된 정적 빔들을 발생하는 안테나 요소 배열로서, 베이스 트랜시버 스테이션과 사용자 장비들 간에 통신 신호들을 교환하기 위해 각각 트랜시버 처리 체인들에 접속된 복수의 안테나 요소들, 및 트랜시버 체인들에 접속되고 동일 스펙트럼 자원들에 대해 안테나 요소들과 베이스 트랜시버 스테이션 간의 디지털 신호들의 적어도 두 선형 복합 조합들을 수행하는 수단을 포함하는 처리 유닛을 포함하는, 안테나 요소 배열을 포함하며, 상기 방법은:

- 생성된 빔들에 각각 연관된 빔 흐름들을 사용자 장비들로부터 수신된 업링크 신호들과 함께 처리하는 단계,

- 업링크 신호들을 수신하고, 사용자 장비마다 빔 흐름들에서 업링크 신호들의 퀄리티에 기초하여 적합한 빔을 선택하는 단계를 포함한다.

발명의 또 다른 실시예들에 따라서,

- 상기 방법은,

ㆍ각각의 빔 흐름에 대해서, 동일 스펙트럼 자원들에 대해 빔마다 수신된 업링크 신호들 간에 캐리어 대 간섭 비를 미리결정된 문턱값과 비교하는 단계,

ㆍ상기 비가 상기 문턱값을 충족하거나 초과한다면, 사용자 장비 위치에서 가장 큰 파워 레벨을 가진 빔을 선택하고 선택된 빔에 사용자 장비를 할당하는 단계,

ㆍ 그렇지 않다면 최대 비 결합(MRC)을 사용하여 상기 빔 흐름들을 결합하는 단계를 더 포함하며,

- 상기 방법은 복수-사용자 검출(MUD), 간섭 상쇄(IC) 또는 다이렉트 16QAM 복조/변조와 같은 처리 단계를 포함하고,

- 상기 방법은,

ㆍ 업링크 송신을 위해 결정된 적합한 빔에 기초하여 다운링크 송신을 위해 적합한 빔을 식별하고,

ㆍ 다운링크 송신을 위해 선택된 빔을 승인하기 위해 다운링크 신호의 퀄리티를 모니터하는 추가의 처리 단계를 포함한다.

빔마다 사용자들의 수가 통계적으로 감소되기 때문에 알고리즘들의 복잡성이 감소된다. 업링크 상에서, 주파수의 감소는 팩터(Ie/Ii)를 재사용하며 빔마다 셀셀 간 간섭 감소는 추가되는 처리 단계의 효율을 개선한다.

발명의 더 상세한 것 및 잇점들은 도면들에 관련하여 이하 설명되는 실시예들로부터 명백해질 것이다.

도 1은 발명에 따른 통신 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 통신 네트워크의 안테나 요소 배열을 도시한 도면.
도 3은 안테나 요소 배열의 트랜시버 체인의 예를 도시한 도면.
도 4는 빔 흐름들의 처리 예들을 도시한 도면.
도 5는 셀 반경 상에 투사되는 2개의 빔들의 파워 레벨의 변동을 예시한 그래프.
도 6은 복수 사용자 검출의 예를 도시한 도면.

WCDMA(Widebande Code Division Multiple Aceess)와 같은 복수-사용자 시스템에서, 복수의 사용자들에게는 셀룰라 전화 또는 컴퓨터와 같은 사용자 장비들로부터 유선 네트워크에 접속된 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)으로의 통신 링크가 제공된다.

도 1은 본 발명의 예를 도시한 것이다. 복수의 빔이 빌딩이 있는 밀집된 도시 상황의 경우에 실내 및 실외 사용자들에 도달하기 위해 사용될 수 있다. 기술된 실시예에서, 사용자 장비들(UE1 내지 UE5)은 기지국(BTS)에 가까이 있고 내측 셀 1 내에 위치된 실내 사용자들의 제 1 그룹과 외측 셀 3 내 위치된 제 2 그룹 실외 사용자들인 두 그룹들로 분리된다.

더 상세히, 모든 사용자들은 2개의 공간적 볼륨들로서 내측 셀 1 및 외측 셀 3으로 국부적으로 분할된 네트워크 내 동일 논리적 셀 객체에 의해 관리되며,

- 2개의 제 1 사용자 장비들(UE1, UE2)은 내측 셀 1 내 기지국(BTS) 가까이에 위치하여 있고,

- 모바일 전화와 같은 또 다른 사용자 장비(UE3)는 셀 1과 셀 3 사이의 기지국(BTS)까지 더 먼 거리로 위치하여 있으며,

- 두 개의 말단 사용자 장비들(UE4, UE5)(컴퓨터와 같은)은 외측 셀 3 내 동일한 논리적 셀에 의해 커버되는 빌딩 내에 위치하여 있다.

도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 기지국(BTS)은 네트워크 내 미리규정된 영역을 커버하도록 구성된, 능동 안테나 어레이 또는 스마트 안테나들과 같은 안테나 요소 배열(5)을 포함한다.

안테나 배열은 몇개의 방사 요소들(7)의 어레이를 포함하는데, 도 2의 단순화한 예에서, 안테나 배열은 4개의 방사 요소들(7)을 포함한다.

방사 요소들(7)은 여기에서는 패치 요소들이다. 대안적으로, 다이폴들이 사용될 수도 있다.

각각의 방사 요소(7)는 다운링크/업링크 통신 신호들을 사용자 장비들(UE1 내지 UE5)로 송신하고 이들로부터 수신하기 위한 각각의 트랜시버 처리 체인(9)에 접속된다.

각각의 트랜시버 체인(9)은 각각의 송신기 및 수신기를 포함한다.

트랜시버 처리 체인(9)의 변형예가 도 3에 상세히 도시되었다.

처리 체인(9)은 기저대 신호 성분들의 합을 입력으로서 수신한다. 디지털 기저대 신호는, 처리 체인에서, 모듈(11)에서 아날로그 신호로 변환되고, 모듈(13)에서 업-변환되고, 모듈(15)에서 필터링되고, 모듈(17)에서 사전 증폭되고, 모듈(19) 에서 파워가 제어되고, 증폭기(21)에서 증폭된다. 증폭기(21)의 출력에서 신호의 일부는 역 루프 목적을 위해 피드백되고, 신호의 주 부분은 안테나 요소 배열에 제출되고, 업링크 신호들에 대해선 반대로 행해진다. 매칭 모듈들(23)은 서로 다른 안테나 요소들(7)에 걸쳐 입력 파워를 분배한다.

처리 체인(9)의 부분으로서 기술된 모든 모듈들이 이 결과에 이르기 위해 필요한 것은 아니므로 이들 모듈들 중 일부는 생략될 수도 있다.

또한, 안테나 배열(5)(도 2)은 모든 트랜시버 체인들(9)에 접속된 처리 유닛(25)을 구비한다.

이 처리 유닛(25)은 트랜시버 체인들(9)에 각각 결합된 신호 포트들, 및 각각의 다운 틸트들을 가진 몇개의 위상 시프트된 빔들, 예를 들면, 내측 빔(Bi) 및 외측 빔(Bo)을 형성하기 위해서, 몇개의 선형 복합 조합들 간의 위상차를 변경하기 위한 위상 시프터와 더불어, 트랜시버 체인들(9)로부터 수신된 디지털 신호들의 선형 복합 조합 수단(도시되지 않음)을 포함한다. 위상 시프터는 빔들(Bi, Bo)의 다운틸트를 변경시키기 위해 조정될 수 있다.

이 아키텍처를 사용하여, 2 이상의 빔들(Bi, Bo)은 추가의 안테나 요소도 안테나 배열도 요구하지 않고 동일 무선 자원들을 재사용하지 않고, 서로 다른 사용자 장비들(UE1 내지 UE5)에 도달하기 위해 생성될 수 있다.

또한, 두 빔들(Bi, Bo)를 통해 두 그룹들에 보여진 사용자들 신호들의 분리 및 공통 공공 무선 인터페이스(CPRI)를 통해 이들의 연관된 빔 흐름들(Fi, Fo)의 콘테이너들의 분리를 개선하면서 셀셀 간 간섭의 영향이 감소한다. 단 대 단 분리 없이 이득이 다운링크 경로로만 얻어질 수 있다.

또한, 각각의 빔(Bi, Bo)은 최상의 정확도로 각 그룹의 사용자 장비에 도달할 수 있기 위해서 미리규정된 고도 방향들로 발생될 수 있다. 이러한 해결책은 안테나 배열 이득을 최대화하며 수신된 신호 퀄리티를 증가시키고 바람직하게는 셀 내 및 셀 간 간섭을 감소시킬 수 있게 한다.

또한, 처리 유닛(25)은 내측(Bi) 및 외측(Bo) 빔들에 연관된 내측(Fi) 및 외측(Fo) 흐름들을 업링크 송신에서 기지국 모뎀(NodeB)으로 보내고, 고속 패킷 액세스(HSPA)와 같은 적합한 복수의 액세스 방법을 사용하여 공통 공공 무선 인터페이스(CPRI)를 통해, 다운링크 송신으로 사용자 장비들(UE1 내지 UE5)로 송신될 상기 모뎀 신호들을 수신하도록 구성된다.

모뎀(NodeB)은 빔들 흐름들(Fi, Fo) 둘 다의 전용 물리 제어 채널(DPCCH)로 업링크 신호들의 신호 강도에 기초하여 내측 또는 외측 셀에 사용자 장비들을 할당할 수 있다.

이 목적을 위해서, 모뎀은 각각의 빔 흐름(Fi, Fo)에 대해 캐리어 대 간섭 비(C/I)를 미리결정된 문턱값과 비교하기 위한 비교기(도시되지 않음)를 포함한다(도 4).

이에 따라, 기술된 실시예에서, 복수의 안테나 요소들을 처리하기 위한 방법은 다음 단계들을 포함한다.

처리 유닛(25)(도 2)은 트랜시버 체인들(9)로부터 수신된 모든 디지털 신호들의 제 1 및 제 2 선형 복합 조합들을 수행한다. 그러나, 처리 유닛(25)은 2이상의 선형 복합 조합들을 수행할 수도 있다.

이어서, 처리 유닛(25)은, -8°또는 -10°와 같은 주어진 다운 틸트를 가지며 내측 셀 1을 커버하는 주 로브(lobe)를 갖는 내측 빔(Bi)으로 제 1 다운링크 신호들이 송신되도록 제 1 조합에 제 1 위상을 적용한다. 반대로, 업링크 신호들은 주 로브(도 1 및 도 2)에 의해 규정된 수신 구역으로부터 수신된다.

유사하게, 처리 유닛(25)은 -2°와 같은 주어진 다운 틸트를 가지며 외측 셀 3를 커버하는 주 로브를 갖는 외측 빔(Bo)으로 제 2 다운링크 신호들이 송신되도록 하고 위상 시프트를 제 1 조합에 제공하는 제 2 조합에 제 2 위상을 적용한다. 반대로, 업링크 신호들은 주 로브에 의해 규정된 수신 구역으로부터 수신된다.

또한, 처리 유닛(25)은 각각의 트랜시버 체인에 입력되는 각각의 기저대 신호에, 방위각 방향에 도달하기 위한 제 1 복합 가중치들 및 고도 방향에 도달하기 위한 제 2 복합 가중치들을 적용할 수 있다. 이것은 트랜시버 체인들(9)이 독립적으로 서로 다른 안테나 요소들(7)을 제어하며 각각의 안테나 요소(7)에 대해 서로 다른 안테나 요소 가중치들을 사용할 수 있게 한다. 기지국(BTS)에 대한 사용자 장비의 위치(기지국까지의 거리, 방위각 각도, 고도 각도)는 서로 다른 안테나 요소들(7)에 적용할 적합한 복합 안테나 가중치들을 계산할 수 있도록 기지국(BTS)에 보고될 수 있다.

업링크 송신

복수의 사용자들에 의해 공유되는 링크로 사용자 장비로부터 기지국으로 동일주파수(F1)(도 1)의 업링크 신호들이 송신되는 업링크 송신을 참조한다.

각각의 사용자 장비 송신에 있어서, 모뎀(NodeB)은 CPRI를 통해 빔 흐름들(Fi, Fo) 둘 다를 수신한다. 수신된 디지털 신호들은 CPRI를 통해 분리된다. nodeB는 사용자당 동일 스펙트럼 자원들에 대한 각각의 빔 흐름(Fi, Fo)에 대해서 캐리어 대 간섭 비(C/I)를 미리결정된 문턱값과 비교한다(도 4).

C/I 비가 미리결정된 문턱값을 충족하거나 이를 초과한다면, 사용자 장비는 단지 한 빔 하에서만 명확히 집중되고, 최상의 빔의 선택은 모뎀의 선택기에 의해 수행된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 내측 빔(Bi)의 파워 레벨(Pi)은 안테나 배열(5)에 가까운 외측 빔(Bo)의 파워 레벨(Po)보다 높다. 반대로, 외측 빔(Bo)의 파워 레벨(Po)은 안테나 배열(5)에서 먼 내측 빔(Bi)의 파워 레벨(Pi)보다 높다. 상황은 교차점(27)에서 자체가 역전한다.

모뎀(NodeB)은 사용자 장비를 다음에 할당한다:

- 내측 빔(Bi)의 파워 레벨(Pi)이 외측 빔(Bo)의 파워 레벨(Po)보다 클 때 (도 5에서 교차점(27)의 좌측), 제 1 사용자 장비들(UE1, UE2)에 의해서, 내측 셀 1에 할당하며,

- 외측 빔(Bo)의 파워 레벨(Po)이 내측 빔(Bi)의 파워 레벨(Pi)보다 클 때 (도 5에서 교차점(27)의 우측), 말단 사용자 장비들(UE4, UE5)에 의해, 외측 셀 3에 할당한다.

다시 도 4를 참조하면, C/I 비가 문턱값을 충족하지 않거나 초과하지 않는다면, 이것은 사용자 장비가 빔들(Bi, Bo)(도 1에서 사용자 장비(UE3)와 같은) 둘 다의 사이에 위치된 것을 의미한다.

결국, 최대 비 결합(MRC)은 모뎀의 MRC 모듈에 의해 수행된다. MRC에서, 수신된 신호들은 간섭이 백색 가우스 잡음에 가깝게 근사하다는 가정에 기초하여 결합되고: 각각의 수신된 신호는 선택된 가중율에 의해 가중되며 수신된 신호들이 결합된다. 복수 빔이 신호 수신 간에 역상관을 보증하기 때문에 이러한 상황에 대해서 공간 다이버시티가 개선된다. 빔마다 2 웨이(way) 공간 다이버시티가 가용하다고 할 때, 성능들은 업링크에서 4 웨이 공간 다이버시티 시스템과 동등하다.

대안적으로, MRC만이 수행될 수 있다.

또한, 이어서 더 큰 신호 대 잡음비(SNR) 또는 캐리어 대 간섭비(C/I)를 갖고 최상의 빔 흐름 또는 결합된 흐름의 처리가 수행되며 각각의 사용자 장비 송신으로부터 정보 내용을 추출할 수 있게 된다.

추가의 처리는 복수 사용자 검출(MUD), 각각의 접속된 사용자가 한 빔에 연관된 후에 간섭 상쇄(IC)일 수 있다. 도 6에 도시된 예에서, MUD 모듈은 내측 빔 흐름(Fi), 외측 빔 흐름(Fo) 및 MRC 결합된 흐름(F')을 수신하며, 몇몇 신호들, 여기에서는 5 신호들(S1 내지 S5)을 출력하며, 이들 각각은 각각의 사용자 장비(UE1 내지 UE5)에 연관된다.

또한, 여러 IC 알고리즘들은 연속 IC, 반복적 병렬 IC와 같은 유효한 간섭을 감소시킬 수 있다. 공간 간섭 알고리즘은 Bi에서 Bo로 및 Bo에서 Bi로의 간섭 기여를 제거하기 위해 사용될 수도 있을 것이다.

연속 IC에서, 사용자들은 이들이 성공적으로 디코딩할 기회에 의해 정렬되며, 가장 강한 사용자의 패킷이 먼저 디코딩된다. 패킷이 디코딩된 후에, 신호가 재구성되고 수신된 신호에서 감해진다. 나머지 사용자들은 다음 번의 디코딩을 위해 다시 정렬된다. 절차는 모든 사용자들에 대해 반복하여 수행된다. 일반적으로, 나중에 디코딩된 사용자는 이전 사용자들의 상쇄로부터 혜택을 보며 개선된 신호 대 간섭 및 잡음 비를 얻게 된다.

반복적 병렬 IC에서, 복수의 사용자들은 디코딩되고 동시에, 수신된 신호로부터 상쇄된다.

또한, 사용자들은 그룹들로 분할되고 이어서 병렬 IC는 고 우선도 그룹들에서 저 우선도 그룹들로 연속적으로 이들에 수행된다.

다운링크 송신

다운링크 신호들은 빔들 하에 위치된 사용자 장비들에 보내질 빔들로의 송신을 위해 다운링크 신호들이 변조되는 다운링크 송신을 참조한다.

주 목적은 다운링크에서 빔마다 자원들을 분할하고 이들 자원들이 재사용될 수 있는지를 확인하는 것이다.

사용자 장비와의 링크를 확립할 때, 기지국은 사용자 장비로부터 수신된 신호를 사용하여 최상의 빔을 추정한다. 더 정확하게는, 기지국은 다운링크에 대해 최상의 후보 빔을 식별하기 위해 업링크에서 자체 습득된 정보를 사용한다.

위에 기술된 바와 같이, 이 추정은 C/I 비를 미리결정된 문턱값과의 비교에 혹은 MRC 가중율 분석에 기초한다. 이어서, 기지국(BTS)은 가장 큰 파워 레벨을 가진 최상의 빔으로 다운링크 흐름을 리다이렉트한다.

외측 루프 및 사용자 피드백 장비 분석은 사용자 장비 및 트랜시버 모듈이 동일 안테나 이득들을 갖지 않기 때문에 다운링크 빔 선택을 인정하기 위해 처리 유닛에 의해 행해진다. 피드백 채널 모니터링 루프는 업링크 신호 분석에 기초한 선택이 다운링크 성능들이 저하되게 하지 않음을 보장한다.

또한, 기지국은 각각의 미리규정된 빔들에서 사용될 빔마다 사용되는 최상의 후보 다운링크 자원들(예를 들면 UMTS에서 OVSF 코드들)을 실시간으로 확인할 수 있다.

2 이상의 그룹들의 사용자들이 기지국 주위에 생성될 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다. 그룹들을 생성하기 위한 주 기준은 두 동심원들 사이에 위치된 사용자에 도달하기 위해 서로 다른 고도각들이 사용되는 기지국 주위에 동심원들에 대응하는 몇개의 각도값들을 규정하는 것이 될 것이다.

따라서, 각각의 다운 틸트들을 가진 2 이상의 빔들은 동시에 사용될 수 있고, 빔들의 다운 틸트들을 조절함으로써, 셀의 커버리지는 개선되며 셀들 간에 간섭들이 감소된다.

사실 이러한 해결책으로, 기지국 모뎀의 베어러들의 간섭 보호의 개선(즉, 약 3 내지 5dB)은 셀 커버리지에 대해 이들 베어러들에 액세스할 수 있는 한 셀의 사용자들의 수를 증가시키게 되는 것에(즉, 50 내지 70% 만큼) 유의한다.

또한, 전체 필요로 되는 하드웨어의 증가가 없으며, 두 빔들을 처리하기 위해 단지 몇몇 모뎀 소프트웨어 개선만이 필요하고 그러나 더 많은 처리 노력을 요구하지 않는다.

Claims

적어도 두 그룹들로 분할된 복수의 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)과 통신하기 위한 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)에 있어서,
- 상기 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)에 도달하기 위해 각각의 다운 틸트들을 가진 적어도 2개의 시프트된 정적 빔들(Bi, Bo)을 발생하는 안테나 요소 배열로서,
ㆍ상기 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)과 상기 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5) 간에 통신 신호들을 교환하기 위해 각각 트랜시버 처리 체인들(9)에 접속된 복수의 안테나 요소들(7),
ㆍ 상기 트랜시버 체인들(9)에 접속되고 동일 스펙트럼 자원들에 대해 상기 안테나 요소들(7)과 상기 베이스 트랜시버 스테이션 간에 디지털 신호들의 적어도 2개의 선형 복합 조합들을 수행하며, 상기 생성된 빔들(Bi, Bo)에 각각 연관된 빔 흐름들(Fi, Fo)을 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)로부터 수신된 업링크 신호들과 함께 처리하는 수단을 포함하는 처리 유닛(25)을 포함하는, 상기 안테나 요소 배열,
- 상기 업링크 신호들을 수신하며 상기 빔 흐름들(Fi, Fo)에서 상기 업링크 신호들의 퀄리티에 기초하여 사용자 장비마다 빔을 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 1 항에 있어서, 상기 안테나 요소 배열은 내측 빔(Bi) 및 외측 빔(Bo)을 발생하도록 구성된 것으로, 상기 내측 빔(Bi)은 상기 안테나 요소 배열에 가까이 위치된 사용자 장비들에 도달하며, 상기 외측 빔(Bo)은 상기 안테나 요소 배열로부터 멀리 위치된 사용자 장비들에 도달하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 처리 유닛(25)은 상기 안테나 요소 배열이 미리규정된 고도 방향(elevation direction)으로 빔들을 발생하도록, 상기 안테나 요소들에 복합 안테나 가중치들을 적용하는 수단을 포함하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 동일 스펙트럼 자원들에 대해서 빔마다 수신된 업링크 신호들 간에 캐리어 대 간섭 비(C/I)를 미리결정된 문턱값과 비교하여, 사용될 빔을 결정하는 수단을 포함하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 빔마다 수신된 상기 업링크 신호들을 분리하는 수단을 포함하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 업링크 송신을 위해 결정된 빔에 기초하여 다운링크 송신을 위해 빔을 식별하도록 구성된, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 6 항에 있어서, 다운링크 송신을 위해 선택된 빔을 승인하기 위해 상기 다운링크 신호의 퀄리티를 모니터하는 피드백 채널을 포함하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 6 항에 있어서, 사용될 빔마다 사용되고 각 빔에서 재사용되는 다운링크 자원들을 식별하는 수단을 포함하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 처리 유닛(25)은 다운링크 신호들을 가진 빔 흐름들(Fi, Fo)을 각각의 빔들을 사용하여 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)로 보내질 각각의 빔들로 보내는(directing) 수단을 포함하는, 베이스 트랜시버 스테이션.
베이스 트랜시버 스테이션과 적어도 두 그룹들로 분할된 복수의 사용자 장비들 간의 통신을 위한 방법에 있어서, 상기 베이스 트랜시버 스테이션은:
- 상기 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)에 도달하기 위해 각각의 다운 틸트들을 가진 적어도 2개의 시프트된 정적 빔들(Bi, Bo)을 발생하는 안테나 요소 배열로서,
ㆍ상기 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)과 상기 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5) 간에 통신 신호들을 교환하기 위해 각각 트랜시버 처리 체인들(9)에 접속된 복수의 안테나 요소들(7),
ㆍ 상기 트랜시버 체인들(9)에 접속되고 동일 스펙트럼 자원들에 대해 상기 안테나 요소들(7)과 상기 베이스 트랜시버 스테이션 간에 디지털 신호들의 적어도 2개의 선형 복합 조합들을 수행하는 수단을 포함하는 처리 유닛(25)을 포함하는, 상기 안테나 요소 배열을 포함하며, 상기 방법은:
- 상기 생성된 빔들(Bi, Bo)에 각각 연관된 빔 흐름들(Fi, Fo)을 사용자 장비들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)로부터 수신된 업링크 신호들과 함께 처리하는 단계,
- 상기 업링크 신호들을 수신하는 단계, 및
- 상기 빔 흐름들(Fi, Fo)에서 상기 업링크 신호들의 퀄리티에 기초하여 사용자 장비마다 빔을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제 10 항에 있어서,
- 사용자에 대한 각각의 빔 흐름(Fi, Fo)에 대해서, 상기 동일 스펙트럼 자원들에 대해 빔마다 수신된 업링크 신호들 간에 캐리어 대 간섭 비(C/I)를 미리결정된 문턱값과 비교하는 단계,
- 상기 비(C/I)가 상기 문턱값을 충족하거나 초과한다면, 사용자 장비 위치에서 가장 큰 파워 레벨을 가진 빔을 선택하고 상기 선택된 빔에 상기 사용자 장비를 할당하는 단계,
- 그렇지 않다면 최대 비 결합(MRC)을 사용하여 상기 빔 흐름들을 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 복수-사용자 검출(MUD), 간섭 상쇄(IC) 또는 다이렉트 16QAM 복조/변조와 같은 처리 단계를 포함하는, 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
- 업링크 송신을 위해 결정된 빔에 기초하여 상기 다운링크 송신을 위해 빔을 식별하고,
- 다운링크 송신을 위해 선택된 빔을 승인하기 위해 상기 다운링크 신호의 퀄리티를 모니터하는 추가의 처리 단계를 포함하는, 방법.