KR20060132918A - 이동국 장치 및 이동국 장치에 있어서의 송신 안테나 선택방법 - Google Patents

이동국 장치 및 이동국 장치에 있어서의 송신 안테나 선택방법 Download PDF

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KR20060132918A
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아키히코 니시오
켄이치 미요시
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마쓰시다 일렉트릭 인더스트리얼 컴패니 리미티드
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Abstract

상향 회선의 고속 패킷 전송을 행하는 경우 등에 통신 시스템 용량을 증대시킬 수 있는 이동국 장치. 안테나 1과 안테나 2의 복수의 안테나를 가지는 이동국이 인접 셀의 기지국 2로부터 송신된 신호 중, 안테나 1로 수신되는 신호 r21의 수신 전력과 안테나 2로 수신되는 신호 r22의 수신 전력을 비교하여, “r21의 수신 전력 ＜ r22의 수신 전력”일 때에는 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, “r21의 수신 전력 ≥ r22의 수신 전력”일 때에는 안테나 2를 송신 안테나로 선택하여, 선택한 안테나로부터 기지국 1로 상향 회선 신호를 송신함으로써 인접 셀의 기지국 2에 미치는 간섭을 감소시킨다.

Description

이동국 장치 및 이동국 장치에 있어서의 송신 안테나 선택 방법{MOBILE STATION DEVICE AND TRANSMISSION ANTENNA SELECTION METHOD IN THE MOBILE STATION DEVICE}
본 발명은 이동국 장치 및 이동국 장치에 있어서의 송신 안테나 선택 방법에 관한 것이다.
이동체 통신 시스템에 있어서 TDD 방식에서는 각 프레임이 상향 프레임(이동국의 송신 프레임, 기지국의 수신 프레임)과 하향 프레임(이동국의 수신 프레임, 기지국의 송신 프레임)으로 구별된다. 또한, TDD 방식에서는 동일한 주파수대에서 상향 회선 신호와 하향 회선 신호가 통신되기 때문에 상향 회선 신호와 하향 회선 신호의 전송로가 동일하다. 이 TDD 방식의 성질을 이용하여 2개의 안테나를 가지는 기지국에서 상향 회선 신호의 수신 전력이 큰 쪽의 안테나(즉, 전송로 상태가 보다 양호한 안테나)로부터 하향 회선 신호를 송신하는 안테나 선택형 송신 다이버시티(diversity)를 행하는 기술이 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제 2000-353994호 공보 참조). 이동국에 복수의 안테나를 갖도록 하면 기지국과 마찬가지로 이동국에서도 이와 같은 안테나 선택형 송신 다이버시티를 행하는 것도 가능하다.
또한, 차세대 이동 통신 방식으로서 셀룰러 환경에서 한층 더한 고속 패킷 전송을 실현하기 위한 여러 기술의 검토가 행해지고 있다. 현재 활발히 검토되고 있는 것은 주로 하향 회선의 고속 패킷 전송에 대해서이지만, 통신 시스템 전체의 전송 효율을 향상시키기 위해서는 하향 회선의 고속 패킷 전송뿐만 아니라 상향 회선의 고속·대용량화도 필수이다. 이와 같은 상향 회선의 고속 패킷 전송에 있어서는 셀의 경계 부근에 위치하는 이동국으로부터 송신되는 고속 패킷이 인접 셀에 대해 간섭을 미치는 원인이 된다. 특히, 상향 회선에서 송신 전력 제어를 하고 있는 경우에는 이동국으로부터 송신되는 고속 패킷의 송신 전력이 커져 인접 셀에 대해 미치는 간섭도 매우 커지기 때문에 통신 시스템 전체의 용량이 저하된다. 따라서, 셀룰러 시스템에서 상향 회선의 고속 패킷 전송을 실현함에 있어 시스템 용량의 증대를 위해서는 셀 경계 부근의 이동국이 인접 셀에 미치는 간섭을 저감시킬 필요가 있다.
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 종래의 안테나 선택형 송신 다이버시티를 그대로 이동국에 적용하면 이동국이 가지는 복수의 안테나와 이 이동국이 위치하는 셀의 기지국(즉, 이 이동국과 통신 중에 있는 기지국) 사이의 전송로 상태에 근거하여 송신 안테나의 선택이 행해지기 때문에, 선택된 안테나와 인접 셀의 기지국 사이의 전송로 상태도 양호한 경우에는 인접 셀에 대해 미치는 간섭이 커진다. 이 상태로는 상향 회선의 고속 패킷 전송을 실현하는 데 있어 시스템 용량의 증대는 기대할 수 없다.
본 발명의 목적은 상향 회선의 고속 패킷 전송을 행하는 경우 등에 통신 시스템 용량을 증대시킬 수 있는 이동국 장치 및 이동국 장치에 있어서의 송신 안테나 선택 방법을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 이동국 장치는 제 1 기지국으로부터 송신된 신호 및 상기 제 1 기지국의 셀에 인접한 셀의 제 2 기지국으로부터 송신된 신호의 쌍방을 수신하는 복수의 안테나와, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 선택하는 선택 수단과, 선택된 안테나로부터 상기 제 1 기지국에 대해 신호를 송신하는 송신 수단을 구비하는 구성을 취한다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 상향 회선의 고속 패킷 전송을 행하는 경우 등에 인접 셀에 미치는 간섭을 저감시켜 통신 시스템 용량을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이동체 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 2에 따른 간섭 전력 대 누적 확률 분포의 시뮬레이션 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 3에 따른 이동체 통신 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 4에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 5에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 5에 따른 MCS 레벨과 수신 전력의 대응 관계를 나타낸 테이블이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 5에 따른 이동국의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 6에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 6에 따른 이동국의 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이동체 통신 시스템의 구성도이다. 이 이동체 통신 시스템에는 이동국과, 기지국 1과, 기지국 2가 포함되고, 이동국과 각 기지국간의 통신은 TDD 방식으로 행해진다. 이동국 1은 2개의 안테나를 가지고, 기지국 1과 기지국 2는 1개의 안테나를 가진다. 지금, 이동국은 안테나 1 및 안테나 2의 쌍방에서 하향 회선 신호를 수신하고, 안테나 1 또는 안테나 2 중 어느 한 쪽으로부터 상향 회선 신호를 송신한다. 또한, 이동국은 현재 기지국 1의 셀에 수용되어 있으며, 이동국이 현재 통신 중에 있어 이동국으로부터의 상향 회선 신호의 송신지가 되는 것은 기지국 1이다. 또한, 기지국 2는 기지국 1의 셀에 인접한 셀의 기지국이다. 본 실시형태에서는, 이동국은 안테나 1 및 안테나 2 중 기지국 2의 셀(인접 셀)에 미치는 간섭이 작은 쪽의 안테나를 송신 안테나로 선택하고, 선택한 안테나로부터 기지국 1에 대해 상향 회선 신호를 송신한다. 여기서 기지국 1에 송신하는 상향 회선 신호는, 예를 들어, 고속 패킷 데이터이다. 한편, 도 1에 있어서, r11은 기지국 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 하향 회선 신호를 나타내고, r12는 기지국 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 하향 회선 신호를 나타내며, r21은 기지국 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 하향 회선 신호를 나타내고, r22는 기지국 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 하향 회선 신호를 나타낸다. 또한, 인접 셀은 기지국 1의 셀 주변에 복수 개 존재하지만, 여기에서의 인접 셀은 기지국 1의 셀 이외에 가장 수신 전력이 큰 셀이며, 이 인접 셀은 셀 서치에 의해 검출된다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 안테나 1 및 안테나 2의 각각은 기지국 1로부터 송신된 하향 회선 신호 및 기지국 2로부터 송신된 하향 회선 신호의 쌍방을 수신한다. 송수신 절환부(101), 수신 무선 처리부(102), 인접 셀 파일럿 추출부(103), 수신 전력 측정부(104), 파일럿 추출부(105), 채널 추정부(106), 복조부(107)는 안테나 1에 대응하여 구비되어 있다. 한편, 송수신 절환부(201), 수신 무선 처리부(202), 인접 셀 파일럿 추출부(203), 수신 전력 측정부(204), 파일럿 추출부(205), 채널 추정부(206), 복조부(207)는 안테나 2에 대응하여 구비되어 있다.
송수신 절환부(101)는, 안테나 1의 송수신의 절환을 행하여 수신 프레임에서는 안테나 1로 수신된 하향 회선 신호를 수신 무선 처리부(102)에 입력하며, 송신 프레임에서는 송신 무선 처리부(403)로부터 입력되는 상향 회선 신호를 안테나 1로부터 기지국 1로 송신한다. 수신 무선 처리부(102)는, 수신 신호 r11 및 r21에 대하여 다운 컨버젼 등의 소정의 무선 처리를 행하고, 인접 셀 파일럿 추출부(103), 파일럿 추출부(105), 복조부(107)에 입력한다. 인접 셀 파일럿 추출부(103)는, 수신 신호 r21에 포함되는 파일럿 신호 p21(즉, 인접 셀의 기지국 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 파일럿 신호)을 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p21을 수신 전력 측정부(104)에 입력한다. 이 추출은 CDMA 방식의 경우에는 파일럿 신호 p21에 할당된 확산 코드로 r21을 역확산함으로써 행하고, OFDM 방식의 경우에는 파일럿 신호 p21에 할당되어 있는 서브 캐리어를 취출함으로써 행한다. 수신 전력 측정부(104)는 파일럿 신호 p21의 수신 전력 │p21│을 측정하고, 그 측정 결과를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
파일럿 추출부(105)는, 수신 신호 r11에 포함되는 파일럿 신호 p11(즉, 기지국 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 파일럿 신호)을 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p11을 채널 추정부(106)에 입력한다. 채널 추정부(106)는, 파일럿 신호 p11을 이용하여 안테나 1과 기지국 1 사이의 채널 추정 값을 구하고 복조 부(107)에 입력한다. 복조부(107)는, 입력된 채널 추정 값에 근거하여 위상 회전의 보상 등을 행하면서 수신 신호 r11을 복조한다. 복조부(107)에서는, CDMA 방식의 경우에는 수신 신호 r11에 대해 역확산을 행한 후 QPSK 등으로 복조가 이루어져 수신 심볼이 생성되고, OFDM 방식의 경우에는 수신 신호 r11이 FFT에 의해 주파수 영역 신호로 변환되어 서브 캐리어별 수신 심볼이 생성된다. 생성된 수신 심볼은 합성부(301)에 입력된다.
한편, 송수신 절환부(201)는, 안테나 2의 송수신의 절환을 행하여 수신 프레임에서는 안테나 2로 수신된 하향 회선 신호를 수신 무선 처리부(202)에 입력하며, 송신 프레임에서는 송신 무선 처리부(403)로부터 입력되는 상향 회선 신호를 안테나 2에서 기지국 1로 송신한다. 수신 무선 처리부(202)는, 수신 신호 r12 및 r22에 대해 다운 컨버젼 등의 소정의 무선 처리를 행하고, 인접 셀 파일럿 추출부(203), 파일럿 추출부(205), 복조부(207)에 입력한다. 인접 셀 파일럿 추출부(203)는, 수신 신호 r22에 포함되는 파일럿 신호 p22(즉, 인접 셀의 기지국 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p22를 수신 전력 측정부(204)에 입력한다. 이 추출은 CDMA 방식의 경우에는 파일럿 신호 p22에 할당된 확산 코드로 r22를 역확산함으로써 행하고, OFDM 방식의 경우에는 파일럿 신호 p22에 할당되어 있는 서브 캐리어를 취출함으로써 행한다. 수신 전력 측정 부(204)는 파일럿 신호 p22의 수신 전력 │p22│를 측정하고, 그 측정 결과를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
파일럿 추출부(205)는, 수신 신호 r12에 포함되는 파일럿 신호 p12(즉, 기지국 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p12를 채널 추정부(206)에 입력한다. 채널 추정부(206)는, 파일럿 신호 p12를 이용하여 안테나 2와 기지국 1 사이의 채널 추정 값을 구하고 복조부(207)에 입력한다. 복조부(207)는, 입력된 채널 추정 값에 근거하여 위상 회전의 보상 등을 행하면서 수신 신호 r12를 복조한다. 복조부(207)에서는, CDMA 방식의 경우에는 수신 신호 r12에 대해 역확산을 행한 후 QPSK 등으로 복조가 이루어져 수신 심볼이 생성되고, OFDM 방식의 경우에는 수신 신호 r12가 FFT에 의해 주파수 영역 신호로 변환되어 서브 캐리어별 수신 심볼이 생성된다. 생성된 수신 심볼은 합성부(301)에 입력된다.
합성부(301)에서는, 복조부(107)로부터 입력되는 수신 심볼과 복조부(207)로부터 입력되는 수신 심볼이 합성되고, 합성 후의 심볼이 복호부(302)에서 복호된다. 이에 의해 수신 데이터가 얻어진다.
한편, 송신 데이터는 부호화부(401)에서 부호화되고 변조부(402)에서 변조되며 송신 무선 처리부(403)에서 업 컨버젼 등의 소정의 무선 처리가 행해진 후 상향 회선 신호로서 송신 안테나 선택부(404)에 입력된다.
송신 안테나 선택부(404)는, 기지국 1로 상향 회선 신호를 송신하기 위한 송신 안테나로서 안테나 1 또는 안테나 2 중 어느 한쪽을 선택한다. 송신 안테나 선택부(404)는 │p21│ ＜ │p22│인 경우에는 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(101)에 입력한다. 따라서, │p21│ ＜ │p22│인 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 1로부터 기지국 1로 송신된다. 반대로, │p21│ ≥ │p22│인 경우에는 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 2를 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(201)에 입력한다. 따라서, │p21│ ≥ │p22│인 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 2에서 기지국 1로 송신된다.
즉, 이 선택에서는 기지국 2로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력이 보다 작은 쪽의 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에서는 TDD 방식으로 통신을 행하므로 송신 안테나 선택부(404)는 인접 셀의 기지국 2에 대한 전송로 상태가 보다 나쁜 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로서 선택하게 된다. 따라서, 이와 같이 하여 선택된 안테나로부터 송신된 상향 회선 신호는 인접 셀의 기지국 2에 대해 보다 도달하기 어려운 것, 즉, 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 것이 된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다.
한편, 본 실시형태에서는, 설명의 편의상, 이동국이 가지는 안테나의 수를 2개로 하였으나 3개 이상이라도 무방하다. 이 경우 송신 안테나 선택부(404)는 상기와 마찬가지로 하여 이동국이 가지는 복수의 안테나 중, 기지국 2로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력이 가장 작은 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 즉, 송신 안테나 선택부(404)는 복수의 안테나 중 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 이동국이 가지는 복수의 안테나 중 인접 셀의 기지국 사이의 전송로 상태가 가장 나쁜 안테나로부터 상향 회선 신호를 송신하기 때문에 인접 셀에 미치는 간섭을 감소시킬 수 있으며 그 결과 통신 시스템 용량의 증대를 도모할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 이동국이 상향 회선 신호에 대하여 송신 전력 제어를 행하는 경우에 대해 설명한다.
상기 실시형태 1에서는 인접 셀의 기지국 2로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력이 가장 작은 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택하였다. 이와 같은 선택에서는 확실히 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 송신 안테나로 선택할 수는 있으나, 안테나의 선택에 있어서 기지국 1과의 사이의 전송로 상태는 고려되어 있지 않았기 때문에, 그 전송로 상태에 따라서는 상향 회선 신호의 기지국 1에서의 소요 수신 품질을 만족시킬 수 없게 되는 경우도 상정할 수 있다. 따 라서, 본 실시형태에서는, 상향 회선 신호에 대해 송신 전력 제어를 행하여 상향 회선 신호의 기지국 1에 있어서의 소요 수신 품질을 만족시킴과 함께, 각 안테나와 기지국 1 사이의 전송로 상태도 고려하여 송신 안테나의 선택을 행하도록 하였다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 실시형태 1(도 2)과 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 3에 있어서, 수신 전력 측정부(108) 및 전력비 산출부(109)는 안테나 1에 대응시켜 구비된다. 수신 전력 측정부(108)에는 파일럿 추출부(105)에서 추출된 파일럿 신호 p11이 입력된다. 수신 전력 측정부(108)는, 파일럿 신호 p11의 수신 전력 │p11│을 측정하고, 측정 결과를 전력비 산출부(109) 및 송신 전력 제어부(405)에 입력한다. 또한, 전력비 산출부(109)에는 수신 전력 측정부(104)에서 측정된 수신 전력 │p21│이 입력된다. 그리고, 전력비 산출부(109)는 수신 전력 │p21│의 수신 전력 │p11│에 대한 비(│p21│/│p11│)를 산출하고, 산출 결과를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
한편, 수신 전력 측정부(208) 및 전력비 산출부(209)는 안테나 2에 대응시켜 구비된다. 수신 전력 측정부(208)에는 파일럿 추출부(205)에서 추출된 파일럿 신호 p12가 입력된다. 수신 전력 측정부(208)는 파일럿 신호 p12의 수신 전력 │p12│를 측정하고, 측정 결과를 전력비 산출부(209) 및 송신 전력 제어부(405)에 입력한다. 또한, 전력비 산출부(209)에는 수신 전력 측정부(204)에서 측정된 수신 전력 │p22 │가 입력된다. 그리고 전력비 산출부(109)는 수신 전력 │p22│의 수신 전력 │p12│에 대한 비(│p22│/│p12│)를 산출하고, 산출 결과를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
송신 안테나 선택부(404)는 기지국 1로 상향 회선 신호를 송신하기 위한 송신 안테나로서 안테나 1 또는 안테나 2 중 어느 한쪽을 선택한다. 송신 안테나 선택부(404)는 │p21│/│p11│＜│p22│/│p12│일 때에는 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(101)에 입력한다. 따라서, │p21│/│p11│＜│p22│/│p12│인 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 1로부터 기지국 1로 송신된다. 반대로, │p21│/│p11│≥│p22│/│p12│일 때에는 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 2를 송신 안테나로 선택하고 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(201)에 입력한다. 따라서, │p21│/│p11│≥│p22│/│p12│인 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 2에서 기지국 1로 송신된다. 즉, 이 선택에서는, 기지국 2로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력의 기지국 1로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력에 대한 비가 보다 작은 쪽의 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 선택 결과는 송신 전력 제어부(405)에 입력된다. 한편, 이와 같이 하여 선택하는 이유에 대해서는 후술한다.
또한, 송신 전력 제어부(405)는 송신 안테나 선택부(404)에서 안테나 1이 선택된 경우에는, 상향 회선 신호의 기지국 1에서의 소요 수신 품질을 만족시킬 수 있도록 이하의 식 (1)에 따라 상향 회선 신호의 송신 전력 Pt1을 결정한다.
Pt1 = α11 × targetSIR × IBTS … (1)
여기서, α11은 안테나 1과 기지국 1 사이의 전송로 감쇠량이고, IBTS는 기지국 1이 받는 간섭량이며, targetSIR은 기지국 1에서의 목표 SIR이다. 한편, IBTS 및 targetSIR은 제어 정보로서 기지국 1로부터 이동국으로 통지된다. 또한, 파일럿 신호 p11의 기지국에서의 송신 전력 값도 제어 정보로서 기지국 1로부터 이동국에 통지되므로, 송신 전력 제어부(405)는 통지된 송신 전력 값을 수신 전력 │p11│로 나눔으로써 α11을 구할 수 있다.
한편, 송신 안테나 선택부(404)에서 안테나 2가 선택되었을 경우에는, 송신 전력 제어부(405)는 상향 회선 신호의 기지국 1에서의 소요 수신 품질을 만족시킬 수 있도록 이하의 식 (2)에 따라 상향 회선 신호의 송신 전력 Pt2를 결정한다.
Pt2 = α12 × targetSIR × IBTS … (2)
여기서, α12는 안테나 2와 기지국 1 사이의 전송로 감쇠량이다. 파일럿 신호 p12의 기지국에서의 송신 전력 값도 제어 정보로서 기지국 1로부터 이동국에 통 지되므로, 송신 전력 제어부(405)는 통지된 송신 전력 값을 수신 전력 │p12│로 나눔으로써α12를 구할 수 있다.
송신 전력 제어부(405)는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리가 행해지는 상향 회선 신호의 송신 전력을 상기 식 (1) 또는 (2)로 구한 송신 전력 값으로 제어한다. 이와 같은 송신 전력 제어는 일반적으로 오픈 루프형 송신 전력 제어로 불린다.
이어서, 송신 안테나 선택부(404)가 상기와 같이 하여 안테나 선택을 행하는 이유에 대하여 설명한다.
먼저, 이동국의 안테나 1로부터 상향 회선 신호를 송신할 때의 소요 송신 전력 Pt1은 상기 식 (1)과 같이 되고, 안테나 2로부터 상향 회선 신호를 송신할 때의 소요 송신 전력 Pt2는 상기 식 (2)와 같이 된다.
또한, 안테나 1로부터 상기 식 (1)의 송신 전력 Pt1로 상향 회선 신호를 송신했을 때, 인접 셀의 기지국 2에 미치는 간섭 It1은 식 (3)과 같이 된다. 여기서, α21은 안테나 1과 기지국 2 사이의 전송로 감쇠량을 나타낸다.
It1 = Pt1/α21 … (3)
상기 식 (1)에 의해 상기 식 (3)은 식 (4)가 된다.
It1 = (α11/α21) × targetSIR × IBTS … (4)
한편, 안테나 2에서 상기 식 (2)의 송신 전력 Pt2로 상향 회선 신호를 송신했을 때, 인접 셀의 기지국 2에 미치는 간섭 It2는 식 (5)와 같이 된다. 여기서, α22는 안테나 2와 기지국 2 사이의 전송로 감쇠량을 나타낸다.
It2 = Pt2/α22 … (5)
상기 식 (2)에 의해 상기 식 (5)는 식 (6)이 된다.
It2 = (α12/α22) × targetSIR × IBTS … (6)
여기서, 본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 즉, It1 ＜ It2일 때 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 반대로 It1 ≥ It2일 때 안테나 2를 송신 안테나로 선택한다. 바꾸어 말하면, (α11/α21) ＜ (α12 /α22)일 때 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 반대로 (α11/α21) ≥ (α12 /α22)일 때 안테나 2를 송신 안테나로 선택한다.
또한, 전송로 감쇠량과 수신 전력은 반비례 관계에 있기 때문에, 송신 안테나 선택부(404)는 결국 │p21│/│p11│ ＜ │p22│/│p12│일 때에는 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 반대로 │p21│/│p11│ ≥ │p22│/│p12│일 때에는 안테나 2를 송신 안테나로 선택하면, 상기 실시형태 1과 마찬가지로 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택하게 된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 기지국 1에 있어서 targetSIR로 수신되는 소요 송신 전력 Pt1 또는 Pt2로 상향 회선 신호를 이동국으로부터 기지국 1로 송신했을 때에 인접 셀의 기지국 2에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나가 선택된다.
여기서, 본 실시형태의 성능 평가를 위해 행한 계산기 시뮬레이션 결과를 제시한다. 도 4에 인접 셀의 기지국 2에 있어서의 간섭 전력의 누적 확률 분포(CDF)를 나타낸다. 가로축의 평균 간섭 전력은 최대값으로 정규화되어 있다. 이 시뮬레이션 결과로부터 본 실시형태에 따른 송신 안테나의 선택 방법에서는, 종래의 선택 방법(│p11│ ≥ │p12│일 때 안테나 1을 선택하고, │p11│ ＜ │p12│일 때 안테나 2를 선택하는 방법)에 비해 간섭 전력을 1dB 저감할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 설명의 편의상, 이동국이 가지는 안테나의 수를 2개로 하였으나 3개 이상이라도 무방하다. 이 경우에는 송신 안테나 선택부(404)는 상기와 같이 하여, 이동국이 가지는 복수의 안테나 중 기지국 2로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력의 기지국 1로부터 송신된 파일럿 신호의 수신 전력에 대한 비가 가장 작은 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 즉, 송신 안테나 선택부(404)는 복수의 안테나 중 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 상향 회선 신호에 송신 전력 제어가 행해지 는 경우에 상기와 같이 파일럿 신호의 수신 전력비에 근거하여 상향 회선 신호의 송신 안테나를 선택하기 때문에, 상향 회선 신호를 수신하는 기지국에 있어서의 소요 수신 품질을 만족시키고 인접 셀에 미치는 간섭을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 상향 회선 신호에 송신 전력 제어를 행하는 경우에도 통신 시스템 용량의 증대를 도모할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 기지국 1 및 기지국 2가 복수의 안테나를 가지는 경우에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시형태 3에 따른 이동체 통신 시스템의 구성도이다. 이 이동체 통신 시스템은 하기의 점이 실시형태 1과 다르다. 즉, 기지국 1 및 기지국 2의 각각은 2개의 안테나를 가지고, 기지국 1 및 기지국 2는 안테나 1 및 안테나 2의 쌍방으로부터 하향 회선 신호를 이동국에 송신한다. 도 5에 있어서, rijk는 기지국 i의 안테나 j로부터 송신되고 이동국의 안테나 k로 수신되는 하향 회선 신호를 나타낸다. 예를 들어, r121은 기지국 1의 안테나 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신되는 하향 회선 신호를 나타낸다.
이와 같이, 기지국이 복수의 안테나를 가지는 경우, 상향 회선 신호가 기지국에서 안테나 간에 최대비로 합성되는 것을 고려할 필요가 있다. 즉, 상기 실시형태 1에 있어서의 수신 전력 │p21│, │p22│를 각각, √(│p211│2 + │p221│2), √ (│p212│2 + │p222│2)으로 바꾼다. 여기서, pijk는 수신 신호 rijk에 포함되는 파일럿 신호이며, │pijk│는 파일럿 신호 pijk의 수신 전력이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 실시형태 1(도 2)과 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 6에 있어서, 인접 셀 파일럿 추출부(103), 수신 전력 측정부(104), 파일럿 추출부(105), 채널 추정부(106) 및 복조부(107)를 조합한 구성 10은 기지국이 가지는 안테나의 수와 동수의 N개만큼 구비된다. 마찬가지로, 인접 셀 파일럿 추출부(203), 수신 전력 측정부(204), 파일럿 추출부(205), 채널 추정부(206) 및 복조부(207)를 조합한 구성 20은 기지국이 가지는 안테나의 수와 동수의 N개만큼 구비된다. 지금, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기지국 1 및 기지국 2는 2개의 안테나를 가지므로 이동국의 N은 2개이다.
N = l의 인접 셀 파일럿 추출부(103)는 수신 신호 r211에 포함되는 파일럿 신호 p211(즉, 인접 셀의 기지국 2의 안테나 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 파일럿 신호)을 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p211을 N = l의 수신 전력 측정부(104)에 입력한다. N = l의 수신 전력 측정부(104)는 파일럿 신호 p211의 수신 전력 │p211│을 측정하고, 측정 결과를 합성부(110)에 입력한다. 또한, N = 2의 인접 셀 파일럿 추출부(103)는 수신 신호 r221에 포함되는 파일럿 신호 p221(즉, 인접 셀의 기지국 2의 안테나 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 파일럿 신호)을 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p221을 N = 2의 수신 전력 측정부(104)에 입력한다. N = 2의 수신 전력 측정부(104)는 파일럿 신호 p221의 수신 전력 │p221│을 측정하고, 측정 결과를 합성부(110)에 입력한다. 합성부(110)는 이동국의 안테나 1에 대한 합성 수신 전력 √(│p221│2 + │p221│2)을 구하여 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
한편, N = l의 인접 셀 파일럿 추출부(203)는 수신 신호 r212에 포함되는 파일럿 신호 p212(즉, 인접 셀의 기지국 2의 안테나 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p212를 N = l의 수신 전력 측정부(204)에 입력한다. N = l의 수신 전력 측정부(204)는 파일럿 신호 p212의 수신 전력 │p212│를 측정하고, 측정 결과를 합성부(210)에 입력한다. 또한, N = 2의 인접 셀 파일럿 추출부(203)는 수신 신호 r222에 포함되는 파일럿 신호 p222(즉, 인접 셀의 기지국 2의 안테나 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p222를 N = 2의 수신 전력 측정부(204)에 입력한다. N = 2의 수신 전력 측정부(204)는 파일럿 신호 p222의 수신 전력 p222를 측정하고, 측정 결과를 합성부(210)에 입력한다. 합성부(210)는 이동국의 안테나 1에 대한 합성 수신 전력 √(│p212│2 + │p222 │2)를 구하여 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
송신 안테나 선택부(404)는 기지국 1로 상향 회선 신호를 송신하기 위한 송신 안테나로서 안테나 1 또는 안테나 2 중 어느 한쪽을 선택한다. 송신 안테나 선택부(404)는 √(│p211│2 + │p221│2) ＜ √(│p212│2 + │p222│2)일 때에는 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(101)에 입력한다. 따라서, √(│p211│2 + │p221│2) ＜ √(│p212│2 + │p222│2)일 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 1로부터 기지국 1로 송신된다. 반대로, √(│p211│2 + │p221│2) ≥ √(│p212│2 + │p222│2)일 때에는 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 2를 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(201)에 입력한다. 따라서, √(│p211│2 + │p221│2) ≥ √(│p212│2 + │p222│2)일 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 2에서 기지국 1로 송신된다.
즉, 이 선택에서는 기지국 2의 복수의 안테나로부터 송신된 파일럿 신호의 합성 수신 전력이 보다 작은 쪽의 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 이와 같이 하여 선택된 안테나로부터 송신된 상향 회선 신호는 상기 실시형태 1과 마찬가지로 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 것이 된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 송신 안테나 선택부(404)가 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다.
한편, 이동국에서의 계산을 간단하게 하기 위하여 근사적으로 √(│p211│2 + │p221│2)를 │p211│ + │p221│, √(│p212│2 + │p222│2)을 │p212│ + │p222│로 계산해도 무방하다.
또한, 본 실시형태에서는, 설명의 편의상, 이동국이 가지는 안테나의 수를 2개로 하였으나 3개 이상이라도 무방하다. 이 경우에는 송신 안테나 선택부(404)는 상기와 같이 하여 이동국이 가지는 복수의 안테나 중 기지국 2의 복수의 안테나로부터 송신된 파일럿 신호의 합성 수신 전력이 가장 작은 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 즉, 송신 안테나 선택부(404)는 복수의 안테나 중 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는 이동국의 각 안테나에서의 합성 수신 전력에 근거하여 송신 안테나를 선택하기 때문에, 기지국이 복수의 안테나를 가지고 상향 회선 신호가 기지국에서 안테나 간에 최대비로 합성되는 경우에도 인접 셀에 미치는 간섭을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 통신 시스템 용량의 증대를 도모할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 실시형태 3과 마찬가지로, 기지국 1 및 기지국 2가 복수의 안테나를 가지고, 또한 실시형태 2와 마찬가지로 상향 회선 신호에 대해 송신 전력 제어를 하는 경우에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 이동체 통신 시스템의 구성은 상기 도 5와 동일하다. 따라서, 본 실시형태에서도 상향 회선 신호가 기지국에 있어서 안테나 간에 최대비로 합성되는 것을 고려할 필요가 있다. 즉, 상기 실시형태 2 에 있어서의 수신 전력 │p21│, │p22│, │p11│, │p12│를 각각 √(│p211│2 + │p221│2), √(│p212│2 + │p222│2), √(│p111│2 + │p121│2), √(│p112│2 + │p122│2)로 바꾼다.
도 7은 본 발명의 실시형태 4에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 실시형태 2(도 3) 또는 실시형태 3(도 6)과 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 7에 있어서, 인접 셀 파일럿 추출부(103), 수신 전력 측정부(104), 파일럿 추출부(105), 채널 추정부(106), 복조부(107) 및 수신 전력 측정부(108)를 조합한 구성 30은 기지국이 가지는 안테나의 수와 동수의 N개만큼 구비된다. 마찬가지 로, 인접 셀 파일럿 추출부(203), 수신 전력 측정부(204), 파일럿 추출부(205), 채널 추정부(206), 복조부(207) 및 수신 전력 측정부(208)를 조합한 구성 40은 기지국이 가지는 안테나의 수와 동수의 N개만큼 구비된다. 지금, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기지국 1 및 기지국 2는 2개의 안테나를 가지므로 이동국의 N은 2개이다.
N = l의 파일럿 추출부(105)는 수신 신호 r111에 포함되는 파일럿 신호 p111(즉, 기지국 1의 안테나 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p111를 N = l의 수신 전력 측정부(108)에 입력한다. N = l의 수신 전력 측정부(108)는 파일럿 신호 p111의 수신 전력 │p111│을 측정하고, 측정 결과를 합성부(111) 및 송신 전력 제어부(405)에 입력한다. 또한, N = 2의 파일럿 추출부(105)는 수신 신호 r121에 포함되는 파일럿 신호 p121(즉, 기지국 1의 안테나 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 1로 수신된 파일럿 신호)을 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p121를 N = 2의 수신 전력 측정부(108)에 입력한다. N = 2의 수신 전력 측정부(108)는 파일럿 신호 p121의 수신 전력 │p121│을 측정하고, 측정 결과를 합성부(111) 및 송신 전력 제어부(405)에 입력한다. 합성부(111)는 이동국의 안테나 1에 대한 합성 수신 전력 √(│p111│2 + │p121│2)를 구하여 전력비 산출부(109)에 입력한다. 또한, 합성부(110)에서 구한 √(│p211│2 + │p221│2)도 전 력비 산출부(109)에 입력된다. 전력비 산출부(109)는 합성 수신 전력 √(│p211│2 + │p221│2)의 합성 수신 전력 √(│p111│2 + │p121│2)에 대한 비(√(│p211│2 + │p221│2)/√(│p111│2 + │p121│2))를 산출하고, 산출 결과를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
한편, N = l의 파일럿 추출부(205)는 수신 신호 r112에 포함되는 파일럿 신호 p112(즉, 기지국 1의 안테나 1로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p112를 N = l의 수신 전력 측정부(208)에 입력한다. N = l의 수신 전력 측정부(208)는 파일럿 신호 p112의 수신 전력 │p112│를 측정하고, 측정 결과를 합성부(211) 및 송신 전력 제어부(405)에 입력한다. 또한, N = 2의 파일럿 추출부(205)는 수신 신호 r122에 포함되는 파일럿 신호 p122(즉, 기지국 1의 안테나 2로부터 송신되고 이동국의 안테나 2로 수신된 파일럿 신호)를 추출하고, 추출한 파일럿 신호 p122를 N = 2의 수신 전력 측정부(208)에 입력한다. N = 2의 수신 전력 측정부(208)는 파일럿 신호 p122의 수신 전력 │p122│를 측정하고, 측정 결과를 합성부(211) 및 송신 전력 제어부(405)에 입력한다. 합성부(211)는 이동국의 안테나 1에 대한 합성 수신 전력 √(│p112│2 + │p122│2)을 구하여 전력비 산 출부(209)에 입력한다. 또한, 합성부(210)에서 구한 √(│p212│2 + │p222│2)도 전력비 산출부(209)에 입력된다. 전력비 산출부(109)는 합성 수신 전력 √(│p212│2 + │p222│2)의 합성 수신 전력 √(│p112│2 + │p122│2)에 대한 비(√(│p212│2 + │p222│2)/√(│p112│2 + │p122│2))를 산출하고, 산출 결과를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다.
송신 안테나 선택부(404)는 기지국 1로 상향 회선 신호를 송신하기 위한 송신 안테나로서 안테나 1 또는 안테나 2 중 어느 한쪽을 선택한다. 송신 안테나 선택부(404)는 √(│p211│2 + │p221│2)/√(│p111│2 + │p121│2) ＜ √(│p212│2 + │p222│2)/√(│p112│2 + │p122│2)일 때에는 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(101)에 입력한다. 따라서, √(│p211│2 + │p221│2)/√(│p111│2 + │p121│2) ＜ √(│p212│2+ │p222│2)/√(│p112│2 + │p122│2)인 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 1에서 기지국 1로 송신된다. 반대로, √(│p211│2 + │ p221│2)/√(│p111│2 + │p121│2) ≥ √(│p212│2 + │p222│2)/√(│p112│2 + │p122│2)일 때에는 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 2를 송신 안테나로 선택하고, 송신 무선 처리부(403)로부터 입력된 상향 회선 신호를 송수신 절환부(201)에 입력한다. 따라서, √(│p211│ 2 + │p221│2)/√(│p111│2 + │p121│2) ≥ √(│p212│2 + │p222│2)/√(│p112│2 + │p122│2)일 경우에는 송신 무선 처리부(403)에서 무선 처리된 상향 회선 신호는 안테나 2에서 기지국 1로 송신된다. 선택 결과는 송신 전력 제어부(405)에 입력된다.
송신 전력 제어부(405)는 송신 안테나 선택부(404)에서 안테나 1이 선택되었을 경우에는, 상향 회선 신호의 기지국 1에서의 소요 수신 품질을 만족시킬 수 있도록 하기식 (7)에 따라 상향 회선 신호의 송신 전력 Pt1을 결정한다. 여기에서는 상향 회선 신호가 기지국 1에서 2개의 안테나 사이에서 합성되는 것을 고려하고 있다.
Pt1 = 1/{(1/α111) + (1/α121)} × targetSIR × IBTS … (7)
여기서, α111은 이동국의 안테나 1과 기지국 1의 안테나 1 사이의 전송로 감쇠량이고, α121은 이동국의 안테나 1과 기지국 1의 안테나 2 사이의 전송로 감쇠량이며, IBTS는 기지국 1이 받는 간섭량이고, targetSIR은 기지국 1에서의 목표 SIR이 다. 한편, IBTS 및 targetSIR은 제어 정보로서 기지국 1로부터 이동국으로 통지된다. 또한, 파일럿 신호 p111 및 p121의 기지국에서의 송신 전력 값도 제어 정보로서 기지국 1로부터 이동국으로 통지되므로, 송신 전력 제어부(405)는 통지된 송신 전력 값을 수신 전력 │p111│ 또는 │p121│로 나눔으로써α111 및 α121을 구할 수 있다.
한편, 송신 안테나 선택부(404)에서 안테나 2가 선택되었을 경우에는, 송신 전력 제어부(405)는 상향 회선 신호의 기지국 1에서의 소요 수신 품질을 만족시킬 수 있도록 하기식 (8)에 따라 상향 회선 신호의 송신 전력 Pt2를 결정한다. 여기에서는 상향 회선 신호가 기지국 1에서 2개의 안테나 사이에서 합성되는 것을 고려하고 있다.
Pt2 = 1/{(1/α112) + (1/α122)} × targetSIR × IBTS … (8)
여기서, α112는 이동국의 안테나 2와 기지국 1의 안테나 1 사이의 전송로 감쇠량이고, α122는 이동국의 안테나 2와 기지국 1의 안테나 2 사이의 전송로 감쇠량이다. 파일럿 신호 p112 및 p122의 기지국에서의 송신 전력 값도 제어 정보로서 기지국 1로부터 이동국에 통지되기 때문에, 송신 전력 제어부(405)는 통지된 송신 전력 값을 수신 전력 │p112│ 또는 │p122│로 나눔으로써 α112 및α122를 구할 수 있다.
한편, 이동국에서의 계산을 간단하게 하기 위하여 근사적으로, √(│p211│2 + │p221│2)을 │p211│ + │p221│, √(│p212│2 + │p222│2)을 │p212│ + │p222│, √(│p111│2 + │p121│2)을 │p111│ + │p121│, √(│p112│2 + │p122│2)을 │p112│ + │p122│로 계산해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 설명의 편의상, 이동국이 가지는 안테나의 수를 2개로 하였으나 3개 이상이라도 무방하다. 이 경우에는 송신 안테나 선택부(404)는 상기와 마찬가지로 하여 이동국이 가지는 복수의 안테나 중 파일럿 신호의 합성 수신 전력의 비가 가장 작은 안테나를 기지국 1에 대한 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 즉, 송신 안테나 선택부(404)는 복수의 안테나 중 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 상향 회선 신호에 송신 전력 제어가 행해지는 경우에 이동국의 각 안테나에서의 합성 수신 전력의 비에 근거하여 송신 안테나를 선택하기 때문에, 기지국이 복수인 안테나를 가지고 상향 회선 신호가 기지국에 있어서 안테나 사이에서 최대비로 합성되는 경우에도, 상향 회선 신호를 수신하는 기지국에 있어서의 소요 수신 품질을 만족시키면서 인접 셀에 미치는 간섭을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 상향 회선 신호에 송신 전력 제어가 행해지는 경우에도 통신 시스템 용량의 증대를 도모할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 이동국이 적응 변조·부호화를 행하는 경우에 대하여 설 명한다.
도 8은 본 발명의 실시형태 5에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 실시형태 1(도 2) 또는 실시형태 2(도 3)와 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 그 설명을 생략한다.
수신 전력 측정부(108)에서 측정된 수신 전력 │p11│은 MCS 판정부(112)에 입력된다. 또한, 수신 전력 측정부(208)에서 측정된 수신 전력 │p12│는 MCS 판정부(212)에 입력된다.
MCS 판정부(112)는 수신 전력 │p11│에 근거하여 안테나 1로부터 상향 회선 신호를 송신하는 경우에 사용가능한 MCS(Modulation Coding Scheme) 레벨을 판정한다. 또한, MCS 판정부(212)는 수신 전력 │p12│에 근거하여 안테나 2로부터 상향 회선 신호를 송신하는 경우에 사용가능한 MCS 레벨을 판정한다. MCS 레벨의 판정은 이하와 같이 하여 행한다.
도 9는 MCS 레벨과 수신 전력의 대응 관계를 나타내는 테이블이다. 이 테이블에는 복수의 MCS 레벨에서 나타나는 복수의 변조 부호화 방식이 수신 전력에 대응하여 미리 준비되어 있다. 또한, 이 테이블에서는 MCS 레벨이 높아질수록 보다 전송 레이트가 높은 변조 부호화 방식으로 되어 있다. MCS 판정부(112 및 212)는 이 테이블을 참조하여 안테나별로 사용가능한 MCS 레벨을 판정한다. 통상적으로, 이동국에서의 MCS 판정에는 기지국에 있어서의 SNR 레벨을 이용하여 행하나, TDD 방식에서는 상향 회선 신호와 하향 회선 신호의 전송로가 동일하여 전송로 특성이 거의 동일하므로 본 실시형태에서는 이동국에서의 수신 전력 │p11│ 및 │p12│를 이용하여 행한다. 즉, 본 실시형태에서는, TDD 방식에서는 기지국에서의 수신 SNR 레벨과 이동국에서의 수신 전력 레벨이 비례 관계에 있는 것을 이용하고 있다. 구체적으로는, MCS 판정부(112)는 수신 전력 │p11│이 -100dBm 미만인 경우에는 MCS 레벨 = 1(변조 방식: QPSK, 부호화율 R = 1/3)을 사용가능한 MCS 레벨로 판정하고, 수신 전력 │p11│이 -100dBm 이상 -96dBm 미만인 경우에는 MCS 레벨 = 2(변조 방식: QPSK, 부호화율 R = 1/2)를 사용가능한 MCS 레벨로 판정하며, 수신 전력 │p11│이 -96dBm 이상 -90dBm 미만인 경우에는 MCS 레벨 = 3(변조 방식: 16QAM, 부호화율 R = 1/2)을 사용가능한 MCS 레벨로 판정하고, 수신 전력 │p11│이 -90dBm 이상 -84dBm 미만인 경우에는 MCS 레벨 = 4(변조 방식: 16QAM, 부호화율 R = 3/4)를 사용가능한 MCS 레벨로 판정한다. MCS 판정부(212)에서의 판정도 수신 전력 │p12│에 근거하여 MCS 판정부(112)와 마찬가지로 행해진다. MCS 판정부(112)에서의 판정 결과 및 MCS 판정부(212)에서의 판정 결과는 모두 MCS 비교부(406)에 입력된다.
MCS 비교부(406)는 MCS 판정부(112)에서 판정된 MCS 레벨(안테나 1에서 사용가능한 MCS 레벨)과 MCS 판정부(212)에서 판정된 MCS 레벨(안테나 2에서 사용가능한 MCS 레벨)을 비교한다. 즉, 안테나 사이의 MCS 레벨을 비교한다.
그리고 안테나 1에서 사용가능한 MCS 레벨과 안테나 2에서 사용가능한 MCS 레벨이 다른 경우에는, 최대의 쓰루풋(throughput)을 얻기 위하여 MCS 비교부(406) 는 보다 높은 MCS 레벨을 선택함과 함께, 송신 안테나 선택부(404)에 대하여 MCS 레벨이 보다 높은 안테나를 선택하도록 지시한다. 예를 들어, MCS 비교부(406)는 안테나 1을 선택하도록 지시하는 경우에는 ‘1’을, 안테나 2를 선택하도록 지시하는 경우에는 ‘2’를 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다. 이 지시에 따라 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 1 및 안테나 2 중 MCS 레벨이 보다 높은 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 또한, MCS 비교부(406)는 선택한 MCS 레벨을 부호화부(401) 및 변조부(402)에 보낸다. 부호화부(401) 및 변조부(402)는 MCS 비교부(406)로부터 보내진 MCS 레벨에 대응하는 부호화율 및 변조 방식으로 부호화 및 변조를 행한다.
한편, 안테나 1에서 사용가능한 MCS 레벨과 안테나 2에서 사용가능한 MCS 레벨이 동일한 경우에는, 어느 쪽의 안테나로부터 상향 회선 신호를 송신하더라도 동일한 쓰루풋을 얻을 수 있게 되므로, MCS 비교부(406)는 송신 안테나 선택부(404)에 대하여 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택하도록 지시한다. 예를 들어, MCS 비교부(406)는 MCS 레벨이 동일한 경우에는 ‘O’을 송신 안테나 선택부(404)에 입력한다. 이 지시에 따라 송신 안테나 선택부(404)는 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 이 경우의 송신 안테나의 선택 방법은 상기 실시형태 1에서 설명한 바와 같다. 또한, MCS 비교부(406)는 MCS 레벨을 부호화부(401) 및 변조부(402)에 보낸다. 부호화부(401) 및 변조부(402)는 MCS 비교부(406)로부터 보내진 MCS 레벨에 대응하는 부호화율 및 변조 방식으로 부호화 및 변조를 행한다.
이상의 동작을 플로우 차트를 이용하여 설명하면 하기와 같다. 도 10은 본 발명의 실시형태 5에 따른 이동국의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 10에 있어서, ST(단계) 10에서 수신 전력 │p11│ 및 │p12│를 측정한다. 이어서, ST 20에서 수신 전력 │p11│에 따라 MCS 레벨 L1을 측정하고 수신 전력 │p12│에 따라 MCS 레벨 L2를 판정하며, ST 30에서 MCS 레벨 L1과 MCS 레벨 L2를 비교한다. 그리고 L1≠L2인 경우(ST 30: NO인 경우)에는 ST 40에서 MCS 레벨이 보다 높은 쪽의 안테나를 송신 안테나로 선택한다. 한편, L1 = L2인 경우(ST 30: YES인 경우)에는 ST 50에서 수신 전력 │p21│ 및 │p22│를 측정하고, ST 60에서 수신 전력 │p21│과 수신 전력 │p22│를 비교한다. 그리고 │p21│ ＜ │p22│인 경우(ST 60: YES인 경우)에는 ST 70에서 안테나 1을 송신 안테나로 선택하고, │p21│ ≥ │p22│인 경우(ST 60: NO인 경우)에는 ST 80에서 안테나 2를 송신 안테나로 선택한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는 복수의 안테나에서 사용가능한 MCS 레벨(변조 부호화 방식)이 다른 경우에는 MCS 레벨이 가장 높은 안테나를 송신 안테나로 선택하는 한편, 복수의 안테나에서 사용가능한 변조 부호화 방식이 동일한 경우에는 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 선택하기 때문에, 쓰루풋을 저하시키는 일 없이 인접 셀에 미치는 간섭을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 통신 시스템 용량의 증대를 도모할 수 있다.
(실시형태 6)
이동국이 기지국 1의 근방(기지국 1의 셀의 중심 부근)에 위치하는 경우에는 인접 셀에 미치는 간섭이 원래 작다. 반대로, 이동국이 셀 경계 부근에 위치하는 경우에는 인접 셀에 미치는 간섭이 커진다. 따라서, 본 실시형태에서는 이동국이 기지국 1의 근방에 위치하는 경우에는 기지국 1과의 사이의 전송로 상태가 가장 좋은 안테나를 송신 안테나로 선택하고, 이동국이 셀 경계 부근에 위치하는 경우에는 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 송신 안테나로 선택한다.
도 11은 본 발명의 실시형태 6에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 실시형태 1(도 2) 또는 실시형태 2(도 3)와 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 설명을 그 생략한다.
수신 전력 측정부(108)에서 측정된 수신 전력 │p11│ 및 수신 전력 측정부(208)에서 측정된 수신 전력 │p12│는 평균화부(407) 및 송신 안테나 선택부(404)에 입력된다. 평균화부(407)는 수신 전력 │p11│과 수신 전력 │p12│의 평균값을 구하고, 또한 이 평균값의 장구간의 평균값을 구한다. 즉, 파일럿 신호의 수신 전력의 장구간 평균을 구한다. 구해진 장구간 평균은 송신 안테나 선택부(404)에 입력된다. p11 및 p12는 모두 기지국 1로부터 송신된 파일럿 신호이기 때문에 그 수신 전력으로부터 기지국 1과 이동국 사이의 거리를 추정하는 것이 가능하다. 즉, 거리가 멀수록 전송로 감쇠가 크기 때문에 수신 전력이 작아진다.
따라서, 송신 안테나 선택부(404)는 수신 전력의 장구간 평균과 문턱값을 비 교한다. 그리고 수신 전력의 장구간 평균이 문턱값 이상인 경우(즉, 기지국 1과 이동국 사이의 거리가 문턱값 미만인 경우)에는 이동국이 기지국 1의 셀 중심 부근에 위치하여 인접 셀에 미치는 간섭이 작은 것으로 판단하고, 안테나 1 및 안테나 2 중 기지국 1과의 사이의 전송로 상태가 보다 양호한 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 구체적으로는, 송신 안테나 선택부(404)는 │p11│ ≥ │p12│일 때 안테나 1을 선택하고 │p11│ ＜ │p12│일 때 안테나 2를 선택한다.
한편, 수신 전력의 장구간 평균이 문턱값 미만인 경우(즉, 기지국 1과 이동국 사이의 거리가 문턱값 이상인 경우)에는, 송신 안테나 선택부(404)는 이동국이 기지국 1의 셀 경계 부근에 위치하여 인접 셀에 미치는 간섭이 크다고 판단하고, 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀의 기지국 2에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 구체적인 선택 방법은 실시형태 1에서 설명한 바와 같다.
여기서, 송신 안테나 선택부(404)에서 사용되는 문턱값은 기지국 1로부터 수신 데이터의 일부로서 통지되고 송신 안테나 선택부(404)에 입력된다. 기지국 1은 이 문턱값을 결정함에 있어서, 예를 들어, 인접 셀에 대한 허용 간섭량이나 인접 셀에 수용되어 있는 이동국의 수 등을 고려한다. 구체적으로는, 기지국은 인접 셀에 대한 허용 간섭량이 적을수록 수신 전력의 문턱값을 크게 하고, 또한 인접 셀에 수용되어 있는 이동국의 수가 많을수록 수신 전력의 문턱값을 크게 한다.
한편, 이동국이 상향 회선 신호에 대하여 송신 전력 제어를 행하는 경우에는 하기와 같은 구성이 된다. 도 12는 본 발명의 실시형태 6에 따른 이동국의 다른 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 실시형태 1(도 2) 또는 실시형태 2(도 3)와 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 도 12에 있어서의 평균화부(407)의 동작은 도 11의 것과 동일하다.
도 12에 있어서의 송신 안테나 선택부(404)는 수신 전력의 장구간 평균이 문턱값 이상인 경우(즉, 기지국 1과 이동국 사이의 거리가 문턱값 미만인 경우)에는 안테나 1 및 안테나 2 중 기지국 1 사이의 전송로 상태가 보다 양호한 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 구체적으로는, 송신 안테나 선택부(404)는 │p11│ ≥ │p12│일 때 안테나 1을 선택하고, │p11│ ＜ │p12│일 때 안테나 2를 선택한다.
한편, 수신 전력의 장구간 평균이 문턱값 미만인 경우(즉, 기지국 1과 이동국 사이의 거리가 문턱값 이상인 경우)에는, 송신 안테나 선택부(404)가 안테나 1 및 안테나 2 중 인접 셀의 기지국 2에 미치는 간섭이 보다 작은 쪽의 안테나를 상향 회선 신호의 송신 안테나로 선택한다. 구체적인 선택 방법은 실시형태 2에서 설명한 바와 같다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 이동국과 기지국 사이의 거리에 따라 안테나의 선택 방법을 바꾸기 때문에, 인접 셀에 미치는 간섭이 크다고 판단되는 이동국은 인접 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 송신 안테나로 선택하고, 인접 셀에 미치는 간섭이 작다고 판단되는 이동국은 전송로 상태가 가장 좋은 안테나 를 송신하는 안테나로 선택할 수 있기 때문에 통신 시스템 전체적으로 효율적인 안테나 선택 다이버시티를 행할 수 있다.
한편, 상기 실시형태에서는 기지국 1 및 기지국 2의 2개의 기지국을 포함하는 이동체 통신 시스템을 일례로 들어 설명하였으나, 3개 이상의 기지국을 포함하는 이동체 통신 시스템에 대해서도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다. 3개 이상의 기지국이 포함되는 경우, 타 셀의 기지국 중 하나를 간섭 저감 대상의 기지국으로 선택하고, 그 기지국을 상기 실시형태에 있어서의 기지국 2로 간주하여 상기와 마찬가지의 처리를 하면 된다. 기지국의 선택 방법으로서는, 예를 들어, (1) 이동국이 가장 큰 간섭을 미치는 기지국, 즉 TDD 방식에서는 이동국의 수신 전력이 가장 큰 기지국을 선택하는 방법, (2) 받고 있는 간섭이 가장 큰 기지국을 선택하는 방법, (3) 수용률(수용 유저 수/수용 가능 최대 유저 수)이 가장 큰 기지국을 선택하는 방법 등을 생각할 수 있다. 이때 통신 중인 기지국(기지국 1)이 인접 기지국으로부터 간섭 상황이나 수용률의 정보를 보고받아 그 정보에 근거하여 간섭 저감 대상의 기지국을 선택한다. 또한, 통신 중인 기지국은 선택한 간섭 저감 대상의 기지국을 이동국에 통지한다.
한편，상기 각 실시형태의 설명에 사용한 각 기능 블록은 전형적으로는 집적 회로인 LSI로서 실현된다. 이것들은 개별적으로 원칩화되어도 되고 일부 또는 전부를 포함하도록 원칩화되어도 된다.
여기에서는 LSI라고 하였으나 집적도의 차이에 따라 IC，시스템 LSI，슈퍼 LSI，울트라 LSI라고 호칭되는 경우도 있다.
또한，집적 회로화의 방법은 LSI에 한정되는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현해도 된다. LSI 제조 후에 프로그램가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나 LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성가능한 프로세서(re-configurable processor)를 이용해도 된다.
나아가서는，반도체 기술의 진보 또는 파생되는 다른 기술에 의해 LSI를 대신할 집적회로화의 기술이 등장하면，당연히 그 기술을 이용하여 기능 블록의 집적화를 행하여도 된다. 바이오 기술의 적용 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
본 명세서는 2004년 2월 26일에 출원한 일본 특허 출원 제 2004-051587호에 근거한 것이다. 이 내용은 모두 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 이동체 통신 시스템에서 사용되는 무선 통신 이동국 장치 등에 적합하다.

Claims (8)

  1. 제 1 기지국으로부터 송신된 신호 및 상기 제 1 기지국의 셀에 인접한 셀의 제 2 기지국으로부터 송신된 신호의 쌍방을 수신하는 복수의 안테나와,
    상기 복수의 안테나 중 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 선택하는 선택 수단과,
    선택된 안테나로부터 상기 제 1 기지국에 대하여 신호를 송신하는 송신 수단을 구비하는 이동국 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선택 수단은 자국과 상기 제 1 기지국 사이의 거리가 문턱값 이상인 경우에 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 선택하는 이동국 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기지국으로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 측정하는 측정 수단과,
    측정된 수신 전력에 따라 미리 준비된 복수의 변조 부호화 방식 중에서 사용가능한 변조 부호화 방식을, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 판정하는 판정 수단을 더 구비하고,
    상기 선택 수단은 자국이 가지는 상기 복수의 안테나에서 사용가능한 변조부 호화 방식이 동일한 경우에, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 선택하는 이동국 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기지국으로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 측정하는 측정 수단을 더 구비하고,
    상기 선택 수단은 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나로서, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 측정 수단에서 측정된 수신 전력이 가장 작은 안테나를 선택하는 이동국 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기지국이 가지는 복수의 안테나로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별 및 상기 제 2 기지국이 가지는 복수의 안테나별로 측정하는 측정 수단과,
    측정된 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 합성하여 합성 수신 전력을 얻는 합성 수단을 더 구비하고,
    상기 선택 수단은 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나로서, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 합성 수신 전력이 가장 작은 안테나를 선택하는 이동국 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기지국으로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 측정하는 제 1 측정 수단과,
    상기 제 2 기지국으로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 측정하는 제 2 측정 수단과,
    상기 제 2 측정 수단에서 측정된 수신 전력의 상기 제 1 측정 수단에서 측정된 수신 전력에 대한 비를, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 산출하는 산출 수단을 더 구비하고,
    상기 선택 수단은 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나로서, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 산출 수단에서 산출된 비가 가장 작은 안테나를 선택하는 이동국 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기지국이 가지는 복수의 안테나로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별 및 상기 제 1 기지국이 가지는 복수의 안테나별로 측정하는 제 1 측정 수단과,
    상기 제 2 기지국이 가지는 복수의 안테나로부터 송신된 신호의 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별 및 상기 제 2 기지국이 가지는 복수의 안테나별로 측정하는 제 2 측정 수단과,
    상기 제 1 측정 수단 및 상기 제 2 측정 수단에서 측정된 수신 전력을 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별 및 기지국별로 합성하여 합성 수신 전력을 얻는 합성 수단과,
    상기 제 2 기지국에 대한 상기 합성 수신 전력의 상기 제 1 기지국에 대한 상기 합성 수신 전력에 대한 비를, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나별로 산출하는 산출 수단을 더 구비하고,
    상기 선택 수단은 상기 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나로서, 자국이 가지는 상기 복수의 안테나 중 상기 산출 수단에서 산출된 비가 가장 작은 안테나를 선택하는 이동국 장치.
  8. 복수의 안테나를 가지는 이동국 장치에 있어서의 송신 안테나의 선택 방법으로서,
    상기 복수의 안테나 중 상기 이동국 장치가 신호를 송신하는 기지국의 셀에 인접한 셀에 미치는 간섭이 가장 작은 안테나를 송신 안테나로 선택하는 송신 안테나의 선택 방법.
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