KR20180009776A - 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치 - Google Patents

무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치 Download PDF

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다까시 다떼끼
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Abstract

개시된 기술은, 복수의 송신 안테나를 사용하는 멀티패스 통신을 행하는 경우에, 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 충분히 파악할 수 있는 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 개시된 무선 통신 제어 방법은, 복수 송신 안테나를 구비하는 송신 장치와 적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 수신 장치를 구비하는 무선 통신 시스템에 있어서의 제어 방법으로서, 상기 수신 장치가, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에 의해, 상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하고, 상기 수신 장치가, 상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 상기 참조 신호에 기초하여 결정하고, 상기 수신 장치가, 상기 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 상기 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 송신 장치에 대해 송신한다.

Description

무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치
본 발명은, 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치에 관한 것이다.
근년, 휴대 전화 시스템(셀룰러 시스템) 등의 무선 통신 시스템에 있어서, 무선 통신의 가일층의 고속화·대용량화 등을 도모하기 위해, 차세대 무선 통신 기술에 대해 논의가 행해지고 있다. 예를 들어, 표준화 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는, LTE(Long Term Evolution)라고 불리는 통신 규격이나, LTE의 무선 통신 기술을 베이스로 한 LTE-A(LTE-Advanced)라고 불리는 통신 규격이 제안되어 있다. 이하에서는, 특별히 언급이 없는 한, 「LTE」는 LTE 및 LTE-A 외에도, 이들을 확장한 그 밖의 무선 통신 시스템을 포함하는 것으로 한다.
LTE에 기초하는 무선 통신 시스템에 있어서는, 멀티 안테나를 사용한 전송 방식이 규정되어 있다. 이러한 전송 방식은, 일반적으로, MIMO(Multiple Input Multiple Output), MISO(Multiple Input Single output), SIMO(Single Input Multiple output)의 3개로 분류된다. MIMO는, 송신 장치와 수신 장치가 모두 복수의 안테나를 사용하는 경우에 상당한다. MIMO의 일례로서, 송신 장치가 구비하는 송신 안테나가 4개, 수신 장치가 구비하는 수신 안테나가 2개인 경우, 일반적으로 「4×2 MIMO」라고 표기된다. 한편, MISO는 송신 장치만이 복수 안테나를 사용하는 경우에 상당하고, SIMO는 수신 장치만이 복수 안테나를 사용하는 경우에 상당한다.
이들 멀티 안테나 기술은, 안테나의 위치를 조금 다르게 한 것 만으로, 무선 신호의 송수신 상황이 크게 변화되는 성질을 이용하고 있다. 그 때문에, 멀티 안테나 기술에 의하면, 송신 장치와 수신 장치 사이에 복수의 통신로(일반적으로 멀티패스라고 불림)가 형성되게 된다. 일례로서, 4×2 MIMO의 경우에는, 4×2＝8개의 통신로가 형성되고, 이들 8개의 통신로에 의한 멀티패스 통신을 실현할 수 있다. 이러한 멀티패스 통신에 있어서는, 복수의 통신로를 활용하여, 동일한 주파수 대역을 사용하여 동시에(병렬로) 무선 통신이 실행된다. 이에 의해, 멀티 안테나 기술에 의하면, 단일의 송수신 안테나에 의한 무선 통신에서는 얻지 못하는 다양한 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 제한된 무선 리소스를 사용하여 무선 통신의 용량(스루풋)을 향상시키거나, 커버리지를 확대시키거나 할 수 있다.
그 때문에, 3GPP에 있어서도, 멀티 안테나 기술과 관련된 연구 개발이 활발하게 행해지고 있다. LTE의 최신의 사양에 따르면, 무선 기지국(eNB: Evolved Node B)의 안테나 수는 최대 8개, 무선 단말기(UE: User Equipment)의 안테나 수는 최대 4개가 서포트되어 있다. 장래에는, 더 한층의 스루풋의 개선 등을 도모하기 위해, 이용 가능한 안테나 수가 더욱 증가하는 것도 예상된다.
그런데, LTE에 있어서는, 원칙적으로 무선 통신의 스케줄링은 무선 기지국이 행한다. 여기서, 무선 통신의 스케줄링이라 함은, 좁은 의미로는 무선 통신을 행하기 위한 무선 리소스(주파수 및 시간)의 할당을 말하지만, 넓은 의미로는 무선 통신을 행하기 위한 다양한 설정이나 파라미터의 지정을 포함한다. 예를 들어, 무선 통신에 사용하는 변조·부호화 방식의 선택이나, MIMO를 행할지 여부의 선택 등도 스케줄링의 일부이며, LTE에 있어서 이들은 무선 기지국에 의해 행해진다.
효율적인 무선 통신을 스케줄링하기 위해서는, 무선 기지국은 자신과 무선 단말기 사이에 형성되는 무선 통신로(채널)의 상태를 파악할 필요가 있다. 예를 들어, 채널 상태가 비교적 좋은 경우에는, 고레이트의 변조·부호화 방식을 선택함으로써 무선 통신의 스루풋을 높일 수 있다. 한편, 채널 상태가 비교적 나쁜 경우에는, 저레이트의 변조·부호화 방식을 선택함으로써, 무선 통신의 정밀도를 확보할 수 있다. 이와 같이, 효율적인 무선 통신에 있어서는, 무선 기지국이 채널 상태를 파악하는 것이 전제로 되어 있다고 할 수 있다.
그런데, 일반적으로 무선 통신은 무선 기지국과 무선 단말기 사이에서 쌍방향으로 행해진다. 무선 단말기로부터 무선 기지국으로의 방향은 상향(uplink)이라고 불리고, 무선 기지국으로부터 무선 단말기로의 방향은 하향(downlink)이라고 불린다.
여기서, 상향의 무선 통신에 있어서는 무선 기지국이 수신 장치가 되기 때문에, 무선 기지국은 수신 신호에 기초하여 상향의 채널 상태를 스스로 측정할 수 있다. 그러나, 하향의 무선 통신에 있어서는 무선 기지국이 송신 장치가 되기 때문에, 무선 기지국은 하향의 채널 상태를 스스로 측정할 수 없다.
그래서, LTE에 있어서는, 무선 단말기가 측정한 하향의 채널 상태에 기초하는, 무선 기지국으로의 상향의 피드백 정보가 정해져 있다. 이들 피드백 정보는 CSI(Channel State Information)라고 불린다. CSI에 의해, 무선 기지국은 하향의 채널 상태를 어느 정도 파악할 수 있고, 하향의 무선 통신에 있어서도 타당한 스케줄링을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, CSI에는, 하향의 채널 품질에 기초하여 결정되는 정보를 통지하는 것과, 하향의 채널 특성에 기초하여 결정되는 정보를 통지하는 것이 있다. 여기서, 채널 품질을 나타내는 지표는 몇 개 있지만, 대표적인 것으로서는 SINR(Signal Interference Noise Ratio) 등이 있다. 이에 비해, 채널 특성은 채널의 특성 자체이며, 구체적으로는 채널에 의해 초래되는 무선 신호에 있어서의 위상과 진폭의 변화이다. 일반적으로, M×N MIMO의 경우, 채널 특성은 M×N의 복소 행렬(채널 행렬)로 표현된다.
일본 특허 공표 제2012-531129호 공보 일본 특허 공표 제2013-514703호 공보
상술한 바와 같이, LTE에 있어서의 미리 정해진 상향의 피드백 정보인 CSI에 의하면, 무선 기지국은 하향의 채널 상태를 어느 정도 파악할 수 있다. 그러나, 본원 발명자는, CSI의 충분성에 대해 논의의 여지가 있다고 생각하였다.
즉, 상술한 바와 같이, CSI에는, 하향의 채널 품질에 기초하여 결정되는 정보를 통지하는 것과, 하향의 채널 특성에 기초하여 결정되는 정보를 통지하는 것이 있다. 그러나, CSI는 모두 하향의 채널 특성 자체를 전달하는 것은 아니다. 그 때문에, 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악하고자 하는 상황에 있어서는, CSI는 반드시 충분하지는 않을 가능성이 있다고 생각된다. 그 결과, CSI만으로는, 소정의 상황에 있어서 효율적인 무선 통신의 실현에 지장이 발생하는 경우도 생각된다.
특히, 본원 발명자에 의한 검토 결과, 후술하는 바와 같이, 복수의 송신 안테나를 사용하는 멀티패스 통신을 행하는 경우(MIMO 또는 MISO)에 있어서, CSI는 충분하지 않음을 알아냈다.
또한, 상기한 설명은 LTE에 기초하여 행해 왔지만, 소정의 조건이 갖추어지면, 다른 무선 통신 시스템에도 적용되는 것인 것에 유의해야 한다.
개시된 기술은, 상기에 비추어 이루어진 것이며, 복수의 송신 안테나를 사용하는 멀티패스 통신을 행하는 경우에, 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 충분히 파악할 수 있는 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 개시된 무선 통신 제어 방법은, 복수 송신 안테나를 구비하는 송신 장치와 적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 수신 장치를 구비하는 무선 통신 시스템에 있어서의 제어 방법으로서, 상기 수신 장치가, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에 의해, 상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하고, 상기 수신 장치가, 상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 상기 참조 신호에 기초하여 결정하고, 상기 수신 장치가, 상기 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 상기 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 송신 장치에 대해 송신한다.
본건이 개시하는 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치의 하나의 양태에 의하면, 복수의 송신 안테나를 사용하는 멀티패스 통신을 행하는 경우에, 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 충분히 파악할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본원에 있어서의 문제의 소재를 설명하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태를 설명하는 도면이다.
도 3은 제2 실시 형태에 관한 무선 통신 시스템의 처리 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 4는 제3 실시 형태에 관한 무선 통신 시스템의 처리 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 5는 각 실시 형태의 무선 통신 시스템의 네트워크 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 무선 기지국의 기능 구성도의 일례이다.
도 7은 각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 휴대 전화 무선 단말기의 기능 구성도의 일례이다.
도 8은 각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 무선 기지국의 하드웨어 구성도의 일례이다.
도 9는 각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 휴대 전화 무선 단말기의 하드웨어 구성도의 일례이다.
이하, 도면을 사용하면서, 개시된 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 송신 장치의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 편의상 별개의 실시 형태로서 설명하지만, 각 실시 형태를 조합함으로써 조합의 효과를 얻고, 또한 유용성을 높일 수도 있는 것은 물론이다.
[문제의 소재]
먼저, 각 실시 형태를 설명하기 전에, 종래 기술에 있어서의 문제의 소재를 설명한다. 이 문제는, 발명자가 종래 기술을 자세하게 검토한 결과로서 새롭게 발견한 것이며, 종래는 알려져 있지 않았던 것인 것에 주의해야 한다.
상술한 바와 같이, LTE에 있어서의 미리 정해진 상향의 피드백 정보인 CSI는 모두 하향의 채널 특성 자체를 전달하는 것은 아니다. 그 때문에, 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악하고자 하는 상황에 있어서는, CSI는 반드시 충분하지는 않을 가능성이 있다고 생각된다.
그래서, 여기서는 먼저, LTE에 있어서의 미리 정해진 상향의 피드백 정보인 CSI의 개요를 확인한다. LTE에 있어서는, CSI로서, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indicator) 등의 피드백 정보가 정해져 있다.
CQI는, 하향의 채널 품질을 나타내는 피드백 정보이다. 무선 단말기는, 무선 기지국으로부터 송신된 참조 신호 등에 기초하여 하향의 채널 품질(SINR 등)을 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 CQI를 결정하여, 무선 기지국으로 피드백한다. CQI는 6비트의 피드백 정보이며, 광대역(wideband)을 대상으로 하는 것과, 부분 대역(subband)을 대상으로 하는 것이 있다. 무선 기지국은, 무선 단말기로부터 피드백된 CQI를 사용하여, 하향의 데이터 송신에 사용하는 부호화의 레이트나 변조 방식의 결정 등을 행한다. 그 때문에, CQI의 피드백은, 무선 기지국측의 송신 안테나의 수가 단수인지 복수인지에 관계없이, 마찬가지로 행해진다.
PMI는, 복수의 송신 안테나에 기초하는 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 송신 안테나 가중치를 나타내는 피드백 정보이다. 무선 단말기는, 무선 기지국으로부터 송신된 참조 신호 등에 기초하여 하향의 채널 특성을 추정하고, 그 추정 결과에 기초하여 타당한 송신 안테나 가중치(및 수신 안테나 가중치)를 산출한다. 그리고, 무선 단말기는, 산출한 송신 안테나 가중치에 기초하여 PMI를 결정하여, 무선 기지국에 피드백한다. 무선 기지국은, 피드백된 송신 안테나 가중치에 기초하여, 안테나마다의 송신 신호에 상이한 가중치를 곱하고 나서 송신을 행한다(일반적으로 프리코딩이라고 불림). 송신 안테나 가중치를 사용함으로써, 수신 신호의 이득이 높아지는 등의 효과를 얻을 수 있다. 송신 안테나 가중치는, 일반적으로는 송신 안테나 수×스트림 수(후술)의 행렬로 표현 가능하므로, 프리코딩 행렬(프리코딩 매트릭스)이라고 불리는 경우가 있다.
LTE에 있어서는, 송신 안테나 가중치를 그대로 피드백하는 것이 아니라, 송신 안테나 가중치의 인덱스 값인 PMI를 코드북에 기초하여 피드백한다. PMI는, 랭크(후술)에 따라 다르지만, 2 또는 4비트의 피드백 정보이다. PMI는, 송신 안테나 가중치의 설정을 폐루프 방식에 기초하여 설정하는 경우의 피드백 정보에 상당한다. 여기서, 폐루프 방식이라 함은, 무선 단말기로부터 무선 기지국으로의 피드백 정보를 전제로 하는 방식이다. 또한, LTE에 있어서는, 무선 단말기로부터 무선 기지국으로의 피드백 정보를 전제로 하지 않는 개루프 방식에 기초하여, 송신 안테나 가중치의 설정을 행하는 것도 가능하다.
RI는, 복수의 송신 안테나에 기초하는 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 랭크를 나타내는 피드백 정보이다. 여기서, 랭크라 함은, LTE에 있어서의 용어이며, 복수의 송신 안테나를 사용한 멀티패스 통신에 있어서의 레이어의 수에 상당한다. 또한, 여기서의 레이어도 LTE에 있어서의 용어이며, 일반적으로는 스트림이라고 불리는 개념을 가리킨다. 여기서, 스트림이라 함은, 송수신되는 정보 계열(신호 계열)의 단위와 같은 의미를 갖는 개념이다.
무선 단말기는, 무선 기지국으로부터 송신된 참조 신호 등에 기초하여 하향의 채널 품질을 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 RI를 결정하고, 무선 기지국에 피드백한다. RI는, 최대 3비트의 피드백 정보이다. 예를 들어 2×2 MIMO에 있어서 랭크가 2인 무선 통신을 행하는 경우, 2개의 레이어(스트림)가, 2개씩의 송수신 안테나를 통해 송수신된다. 이것은, 일반적으로 공간 다중이라고 불리며, 채널 품질이 좋은 경우 등에 스루풋을 높이기 위해 행해진다. 이에 비해, 랭크가 1인 경우, 1개의 레이어(스트림)가 2개씩의 송수신 안테나를 통해 송수신된다. 이것은, 일반적으로 공간 다이버시티라고 불리며, 채널 품질이 나쁜 경우 등에 확실성을 상승시키거나, 송신 신호에 지향성을 갖게 하기 위해(빔 포밍) 행해진다. 또한, LTE의 최신의 사양에 따르면, 랭크의 최댓값은 8로 되어 있다.
이상에서 확인한 대로, LTE에 있어서의 미리 정해진 피드백 정보인 CSI는 모두 하향의 채널 특성 자체를 전달하는 것은 아니다. 그 때문에, LTE에 있어서는, 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악하는 것은, 단순하지는 않은 것을 알 수 있다. 그러나, 종래는, 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악할 수 없어도, 특별한 문제는 발생하지 않았다.
그러나, 금후는 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악하고자 하는 상황이 발생하는 것이 상정된다. 이하에서는, 일례로서, 다지점 협조(CoMP: Coordinated Multipoint)의 한 유형인 협조 빔 포밍을 행하는 경우를 생각한다. 또한, 예를 들어 멀티 유저 MIMO를 행하는 경우에도 마찬가지의 문제가 발생할 수 있는 것에 유의해야 한다.
어느 무선 기지국이, LTE의 미리 정해진 사양을 따라, 랭크 2를 나타내는 RI와, 그것에 대응하는 PMI의 피드백을 어느 무선 단말기로부터 받았다고 하자. 한편, 이것과 전후하여, 당해 무선 기지국은, 협조국인 다른 무선 기지국으로부터 협조 빔 포밍의 의뢰를 받았다고 하자. 그리고, 당해 무선 기지국은, 협조국으로부터의 의뢰를 존중하고, 협조국의 관리하의 무선 단말기에 부여하는 간섭을 억제하기 위해, 당해 무선 단말기에 대해 랭크 2의 멀티패스 통신을 행하는 대신, 랭크 1의 빔 포밍(지향성 통신)을 행하고자 하는 것으로 하자.
여기서, 송신 안테나 가중치를 나타내는 PMI는, 일반적으로, 랭크에 따라서 완전히 상이한 값으로 된다. 그 때문에, 상기한 상황에 있어서 무선 기지국은, 랭크 2의 PMI는 파악하고 있지만, 랭크 1의 PMI를 파악할 수는 없다. 따라서, 무선 기지국이 랭크 1의 빔 포밍을 행하기 위해서는, 랭크 1에 대응하는 PMI를 무선 단말기로 다시 송신하게 된다. 그러나, 이 경우, 재차 피드백을 행함으로써 발생하는 지연에 의해, 무선 통신을 적절한 타이밍에 행하는 것이 어려워진다고 하는 문제가 있다. 또한, 1회째의 피드백 신호가 실질적으로 낭비가 되기 때문에, 무선 리소스의 낭비라고 하는 문제도 있다. 따라서, LTE의 미리 정해진 CSI만으로는, 상술한 바와 같은 상황에 적절하게 대응하는 것이 어렵다고 생각된다.
이에 비해, 가령, 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악할 수 있다고 하자. 이 경우, 무선 기지국은, 파악하고 있는 채널 특성에 기초하여, 모든 랭크의 PMI를 자력으로 구할 수 있다. 그 때문에, 앞서 설명한 LTE의 미리 정해진 CSI에 기초하는 방법과 같이, 재차의 피드백에 수반되는 지연이나 무선 리소스의 낭비 등의 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 무선 기지국이 채널 특성을 파악할 수 있음으로써, 상술한 바와 같은 상황에 적절하게 대응할 수 있다고 생각된다.
이와 같이, 금후는, 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악하고자 하는 상황이 발생하는 것이 상정된다. 이러한 상황은, 무선 단말기나 무선 기지국의 증가에 수반하여, 장래적으로 점점 증가해 갈 것이라고 생각된다.
그런데, LTE에 있어서는, 주파수 분할 복신(FDD: Frequency Division Duplex) 방식과 시간 분할 복신(TDD: Time Division Duplex) 방식이 정해져 있다. 이 중, FDD 방식에 있어서는, 상향과 하향에서 상이한 주파수대를 사용함으로써, 상향과 하향의 채널 특성이 완전히 상이한 것이 되기 때문에, 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 자력으로 추정하는 것은 본래적으로 곤란하다.
이에 비해, TDD 방식에 있어서는, 무선 기지국은 하향의 채널 특성을 본래적으로는 자력으로 추정할 수 있다. 구체적으로는, 먼저 무선 기지국은 스스로가 수신한 신호에 기초하여, 상향의 채널 특성을 자력으로 추정할 수 있다. 그리고, TDD 방식에 있어서는, 상향과 하향에서 동일한 주파수대를 사용하기 때문에, 하향의 채널 특성은 상향의 채널 특성과 동등해진다. 그 때문에, TDD 방식의 경우, 무선 기지국은, 자신이 송신 장치인 하향의 채널 특성도 자력으로 추정할 수 있게 된다.
단, LTE에 있어서는, 그 사양상, 상향에 있어서의 무선 단말기측의 송신 안테나 수가 제한되어 있는 경우가 있다. 예를 들어, LTE의 사양에 있어서는, 가령 무선 단말기가 4개의 안테나를 구비하고 있는 경우라도, 송신 안테나로서는 1개 또는 2개밖에 사용할 수 없는 경우가 있다(수신 안테나로서는 4개를 사용할 수 있음). 그 때문에, 가령 TDD 방식의 경우라도, 무선 기지국이 파악할 수 있는 하향의 채널 특성은 일부이며, 모든 하향 채널의 특성을 파악하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.
따라서, LTE에 있어서는, FDD 방식뿐만 아니라 TDD 방식이라도, 무선 기지국은 하향의 채널 특성을 자력으로는 충분히 파악할 수는 없게 된다. 즉, 본원 발명의 과제는, LTE의 FDD 방식뿐만 아니라 TDD 방식도 안고 있는 것인 것에 유의해야 한다.
그런데, 이상에서 고찰한 무선 기지국에 의한 하향 채널 특성 자체의 파악의 필요성을 근거로 하여, 계속해서 무선 기지국이 하향의 채널 특성 자체를 파악하기 위한 구체적 방법에 대해 검토한다.
먼저, 가장 단순한 방법으로서, 무선 단말기가 추정한 하향의 채널 특성 자체를 무선 기지국에 그대로 피드백해 버리는 것이 생각된다. 이에 의해, 당연하지만, 무선 기지국은 하향의 채널 특성을 파악하는 것이 가능해진다.
그러나, 이 피드백 방법에는 2개의 문제가 있다고 생각된다.
먼저, 이 피드백 방법에는, 미리 정해진 사양으로부터의 변경이 크다고 하는 문제가 있다. 애당초 LTE의 미리 정해진 사양에 있어서는, 하향의 채널 특성을 피드백하는 취지의 내용은 전혀 존재하지 않는다. 그 때문에, 이 피드백 방법의 실현화에 있어서, 미리 정해진 사양을 유용하는 것은 어렵고, 피드백 방법 자체를 새롭게 처음부터 사양화할 필요가 있다. 또한, 채널 특성 자체의 피드백을 실현하는 경우, PMI와 같이 코드북 방식을 채용하는 것이 현실적이지만, 이 코드북도 처음부터 사양화해야 한다. 확실히, 일반적으로, 새로운 기능을 추가할 때에는 사양의 변경을 피할 수는 없다. 그렇다고는 해도, 그 변경량이 많은 경우, 당해 기능의 도입에 대한 장벽이 될 수 있다. 상술한 피드백 방법은, 사양의 변경량이 지나치게 크기 때문에, 도입이 곤란한 것이라고 생각된다.
또한, 하향의 채널 특성 자체를 피드백하는 방법의 또 하나의 문제로서, 피드백 정보의 사이즈가 커지는 것을 들 수 있다. 예를 들어 8×4 MIMO의 경우, 32개의 채널의 특성(위상 및 진폭의 변화) 자체를 보내려고 하면, 1개의 채널 특성을 13비트로 양자화(진폭 6비트, 위상 7비트)한다고 해도, 피드백 정보의 사이즈는 32×13＝416비트에 달한다. 한편, 채널 1개당 비트 수를 저감시키거나, PMI와 같은 코드북 방식을 채용하는 수단도 생각할 수 있지만, 양자화가 지나치면, 무선 기지국이 얻을 수 있는 채널 특성의 정밀도가 열화되어, 본말전도가 될 수도 있다.
이들 문제를 근거로 하면, 하향의 채널 특성 자체를 피드백하는 방법은 현실적이지 않은 것이라고 생각된다.
이에 비해, 가령, 전술한 PMI를 이용하여, 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 얻을 수 있으면, 이들 문제는 해소될 것이라고 생각된다.
즉, PMI는 LTE에 있어서의 미리 정해진 피드백 신호이므로, 가령 무선 기지국이 이것을 사용하여 하향의 채널 특성을 파악하는 경우, 미리 정해진 사양으로부터의 변경이 전혀 필요없다. 또한, PMI는 2 또는 4비트의 정보이기 때문에, 피드백 정보의 사이즈의 문제도 없다고 생각된다.
그래서, PMI에 기초하여 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 얻는 것이 가능한지에 대해 검토한다. 만일 이것이 가능하면, 무선 기지국이 하향의 채널 특성을 파악하기 위한 피드백 정보로서, 기존의 PMI를 유용하는 것이 바람직하다고 하는 결론이 될 수 있다.
여기서, PMI에 대해 다시 설명한다. 전술한 바와 같이, PMI는, 복수의 송신 안테나에 기초하는 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 송신 안테나 가중치(프리코딩)를 나타내는 피드백 정보이다. 무선 단말기는, 무선 기지국으로부터 송신된 참조 신호 등에 기초하여 하향의 채널 특성을 추정하고, 그 추정 결과에 기초하여 타당한 송신 안테나 가중치 및 수신 안테나 가중치를 산출한다. 그리고, 무선 단말기는, 산출한 송신 안테나 가중치에 기초하여 PMI를 결정하고, 무선 기지국에 피드백한다.
여기서, PMI에 대해 더 설명을 행하기 위해, 멀티패스 통신에 있어서의 송신 장치와 수신 장치의 처리의 개략을 설명한다.
도 1a에, 일례로서, 4×2 MIMO이며, 랭크(스트림 수)가 1인 경우의 멀티패스 통신을 모식화한 도면을 나타낸다. 여기서는, 송신 장치는 무선 기지국(10)이고, 수신 장치는 무선 단말기(20)로 되어 있다. 또한, s는 송신 신호, gi는 송신 안테나 가중치, hi,j는 채널 행렬 H의 각 성분, nj는 수신 안테나마다의 열 잡음 및 간섭, wj는 수신 안테나 가중치, y는 수신 장치 내에 있어서의 합성 신호를 각각 나타낸다(단, 1≤i≤4, 1≤j≤2).
도 1a에 나타내어진 바와 같이, 무선 기지국(10)에 있어서, 1개의 스트림(s)에 기초하여 생성된 1개의 송신 신호에 대해 4개의 송신 안테나 가중치 gm이 각각 곱해져 4개의 신호(편의상, 가중 송신 신호라고 칭함)가 생성되고, 그것들은 4개의 송신 안테나로부터 각각 송신된다. 이 4개의 가중 송신 신호는, 4×2의 멀티패스를 형성하는 채널 특성의 각 성분 hi,j가 더 곱해진 후에 공간상에서 합성되고, 2개의 수신 안테나에서 수신 신호로서 수신된다. 또한, 무선 단말기(20)에 있어서, 2개의 수신 신호의 각각에 열 잡음 및 간섭 nj가 더해짐과 함께 상이한 수신 안테나 가중치 wj가 곱해져 2개의 신호(편의상, 가중 수신 신호라고 칭함)가 생성된다. 마지막으로 2개의 가중 수신 신호가 합성되고, 스트림을 복조·복호하기 전의 최종적인 합성 신호인 y가 얻어진다.
도 1a에 있어서, 무선 단말기(20)가 채널 특성으로부터 송신 안테나 가중치 gi와 수신 안테나 가중치 wj를 결정하는 데 있어서는, 멀티패스 통신에 있어서의 대표적인 복조법인 MMSE(Minimum Mean Square Error)법 등을 전제로 하면, 합성 신호 y의 이득이 최대가 되도록 결정된다. 이것은, 위상 성분에 착안하면, 합성의 직전의 신호인 가중 수신 신호의 위상이 정렬되어 있는 것에 대응한다. 위상이 정렬됨으로써 각 가중 수신 신호가 서로 강화되는 결과, 합성 신호 y의 이득이 최대화되기 때문이다.
도 1a에 기초하여, 무선 기지국(10)이 PMI에 기초하여 채널 특성 H를 얻을 수 있는지를 고찰한다. 또한, 여기서는 채널 특성 H의 각 성분 hi,j의 위상에 착안하여 고찰을 행하지만, H의 각 성분의 진폭에 대해서도 마찬가지로 생각할 수 있는 것에 유의해야 한다.
먼저, PMI는, 도 1a에 있어서의 송신 안테나 가중치 gi 자체는 아니지만, 송신 안테나 가중치를 나타내는 인덱스 값이다. 그 때문에, 이상적으로는, 무선 기지국(10)이 PMI를 얻는 것과 송신 안테나 가중치를 얻는 것은 동등하다고 간주할 수 있다(물론, PMI는 송신 안테나 가중치가 양자화된 것인 점에서, 정밀도의 저하는 상당히 발생할 수 있음).
이때, 무선 기지국(10)이 PMI(송신 안테나 가중치 gi)의 피드백을 받은 경우, 도 1a에 있어서의 2개의 가중 수신 신호의 위상이 정렬되고 있다고 하는 전제를 가령 고려해도, 도 1a에 나타내는 채널 특성 H의 각 성분 hi,j의 위상은 PMI에 기초하여 추정할 수 없는 것을 알 수 있다. 이것은, 도 1a에 나타내어진 바와 같이, H를 구하기 위해서는 어떻게든 수신 안테나 가중치 wj도 고려할 수 밖에 없는 것에 기인한다.
이에 비해, 참고로, 도 1b에 있어서, 도 1a에 대응하는 케이스를 등가 채널로 표현한 모식도를 나타낸다. 도 1b에서는, 채널 H의 각 성분 hi,j, 열 잡음 및 간섭 nj 및 수신 안테나 가중치 wj가, 가상적인 등가 채널(MMSE 등가 채널) H'에 대응되어 있다(각 성분은 h'i,j). 도 1b에 있어서는, 무선 기지국(10)이 PMI(송신 안테나 가중치 gi)의 피드백을 받은 경우, 4개의 수신 신호의 위상이 정렬되어 있다(그 경우에 수신측의 이득이 최대가 된다)고 하는 전제를 고려하면, 도 1에 나타내는 등가 채널의 특성 H'의 위상 성분은 PMI에 기초하여 추정할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 무선 기지국(10)은, 등가 채널의 특성 H'의 위상 성분을, PMI가 나타내는 송신 안테나 가중치의 위상의 역위상으로서 구할 수 있다(또한, 열 잡음 및 간섭 nj는 난수 값이므로, 간단화를 위해, 여기서는 고려하지 않음). 이에 비해, 원래 구하고자 한 도 1a에 있어서의 채널 특성 H를 이와 같이 단순하게 구할 수 없는 것은, 앞서 설명한 바와 같다.
이상의 고찰에 의해, PMI에만 기초하여 무선 기지국(10)이 하향의 채널 특성을 얻을 수는 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 무선 기지국(10)이 하향의 채널 특성을 얻기 위한 새로운 피드백 정보가 필요하게 된다.
이상을 정리하면, 무선 기지국(10)이 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 채널 특성을 파악하고자 하는 상황이 장래적으로 증가할 것이라고 예상된다. 그러나, LTE에 있어서는, FDD 방식과 TDD 방식의 어느 경우라도, 무선 기지국(10)이 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 채널 특성 자체를 자력으로는 충분히 파악할 수 없다고 하는 현실이 있다. 이에 비해, 무선 단말기(20)가 추정한 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 채널 특성 자체를 무선 기지국(10)에 피드백하는 것도 생각할 수 있지만, 사양에 있어서 필요한 변경의 크기나 피드백 정보의 사이즈를 고려하면 현실적이지 않다. 한편, LTE에 있어서의 미리 정해진 피드백 정보인 PMI만으로는, 무선 기지국(10)은 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 채널 특성을 충분히 파악할 수 없다.
또한, 상기한 설명은 LTE에 기초하여 행해 왔지만, 소정의 조건이 갖추어지면, 다른 무선 통신 시스템에도 적용되는 것인 것에 유의해야 한다.
이하에서는, 이 문제를 해결하는 각 실시 형태를 차례로 설명한다.
[제1 실시 형태]
이하에서는 도 1에 기초하여 제1 실시 형태를 설명한다. 도 1에 나타내어진 바와 같이, 제1 실시 형태는, 복수 송신 안테나를 구비하는 송신 장치와 적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 수신 장치를 구비하는 무선 통신 시스템에 있어서의 제어 방법이며, 상기 수신 장치가, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에 의해, 상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하고, 상기 수신 장치가, 상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 상기 참조 신호에 기초하여 결정하고, 상기 수신 장치가, 상기 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 상기 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 송신 장치에 대해 송신한다.
제1 실시 형태의 기술적 의의를 설명한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 LTE에 있어서의 미리 정해진 피드백 정보인 PMI 등을 그대로 이용해도, 무선 기지국(10)은 하향 링크에 있어서의 멀티패스의 채널 특성을 파악할 수는 없다. 이것은, 이미 설명한 대로, PMI가 하향 링크의 멀티패스 통신에 있어서의 송신측의 가중치에 불과한 것에 기인한다.
그래서, 본원 발명자는, 가령 무선 기지국(10)이 송신 안테나 가중치(예를 들어, PMI)와 그것에 대응하는 수신 안테나 가중치의 양쪽을 얻을 수 있으면, 그들에 기초하여 하향 링크에 있어서의 멀티패스의 채널 특성을 추정할 수 있을 가능성이 있다고 생각하였다. 확실히, 현 상황의 LTE에 있어서는 무선 기지국(10)이 수신 안테나 가중치를 얻을 수단이 없기 때문에, 이러한 추정은 실현할 수 없다. 그러나, 가령 무선 기지국(10)이 미리 정해진 송신 안테나 가중치(예를 들어, PMI)에 부가하여, 그것에 대응하는 수신 안테나 가중치에 관한 무언가의 정보의 피드백을 받을 수 있으면, 무선 기지국(10)에 의한 하향 링크의 채널 추정이 현실성을 갖게 될 것이라고 생각된다. 이 점이, 본원 발명자의 최초의 착안점이다.
단, 수신 안테나 가중치에 관한 정보를 피드백하는 것으로 해도, 많은 구체적인 방식이 존재하기 때문에, 그 중에서 바람직한 방식을 검토할 필요가 있다. 여기서, 피드백 방식의 평가에 있어서는, 앞서 설명한 3개의 관점을 종합적으로 고려하는 것이 바람직하다고 생각된다. 즉, 첫 번째로, 피드백 정보에 기초하여 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성을 추정할 수 있고, 두 번째로, 미리 정해진 사양으로의 변경이 적고, 세 번째로, 피드백 정보의 사이즈가 작은 피드백 방식이 바람직한 것이라고 생각된다.
이상을 근거로 하여, 제1 실시 형태에 있어서는, 다음과 같이 하여 수신 안테나 가중치에 관한 정보의 피드백을 행한다.
먼저, 무선 단말기(20)는, 무선 단말기(20)에 있어서의 적어도 1개의 수신 안테나로부터 선택한 1개의 수신 안테나(편의상, 특정 안테나라고 칭함)를 사용하는 경우이며, 무선 기지국(10)에 있어서의 복수의 송신 안테나 전부로부터 동일한 송신 데이터를 송신하는 경우에 있어서의 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 구한다. 바꾸어 말하면, 무선 단말기(20)는, M×1(이른바 MISO)의 하향의 멀티패스 통신이며 스트림 수(랭크)가 1인 경우에 있어서의 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 구한다. 무선 단말기(20)는, 이러한 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 무선 기지국(10)에 있어서의 복수의 안테나로부터 송신된 송신 신호가 공간상에서 합성되어 특정 안테나에 의해 수신된 수신 신호에 포함되는 소정의 기준 신호(참조 신호, 파일럿 신호 등)에 기초하여 구할 수 있다.
그리고 무선 단말기(20)는, 구한 가중치에 기초하여 무선 기지국(10)에 피드백 정보를 송신한다. 여기서, 본 실시 형태에 관한 무선 단말기(20)는, 송신 안테나 가중치에 관한 정보 외에도, 수신 안테나 가중치에 관한 정보도 무선 기지국(10)에 피드백한다.
여기서, 송신 안테나 가중치에 관한 정보로서는, 예를 들어 송신 안테나 가중치를 양자화한 정보로 할 수 있다. 송신 안테나 가중치에 관한 정보의 구체예로서는, 예를 들어 LTE의 규정된 피드백 정보인 PMI를 들 수 있다.
한편, 수신 안테나 가중치에 관한 정보로서는, 예를 들어 수신 안테나 가중치를 양자화한 정보로 할 수 있다. 여기서, 수신 안테나의 양자화는, 위상 성분과 진폭 성분을 나누어 행해도 되고, 이들을 통합하여 행할 수도 있다. 또한, 수신 안테나 가중치에 관한 정보로서는, 코드북에 기초하는 인덱스 값으로 하는 것도 가능하다. 어쨌든, 피드백 정보의 사이즈의 관점에서, 수신 안테나 가중치에 관한 정보로서는, 수신 안테나 가중치 자체가 아닌, 양자화 등에 의해 사이즈를 축소한 정보로 하는 것이 바람직하다.
그런데, 본원 실시 형태에 있어서의 무선 단말기(20)는, 무선 단말기(20)에 있어서의 수신 안테나가 복수인 경우에, 필요에 따라서, 그들 복수의 수신 안테나로부터 선택하는 특정 안테나를 적절하게 전환하여, 마찬가지의 피드백을 행한다. 일례로서, 여기서는 4×4 MIMO인 경우를 생각한다(무선 단말기(20)측의 수신 안테나를 제1 내지 제4 수신 안테나로 함). 이때, 먼저 무선 단말기(20)는, 예를 들어 제1 안테나를 특정 안테나로서 선택하고, 4×1의 하향 송신의 경우의 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 구하여, 이들을 무선 기지국(10)에 피드백한다. 다음으로, 무선 단말기(20)는, 예를 들어 제2 안테나를 특정 안테나로서 선택하고, 4×1의 하향 송신의 경우의 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 구하여, 이들을 무선 기지국(10)에 피드백한다. 나머지 2개의 수신 안테나에 대해서도 마찬가지의 처리를 행한다.
또한, 이 예에서는 모든 수신 안테나를 특정 안테나로서 선택하고 있지만, 특정 안테나로서 선택하지 않는 수신 안테나가 있어도 상관없다. 예를 들어, TDD의 경우이며, 무선 단말기(20)에 있어서 송신 안테나로서 사용 가능한 안테나에 대해서는, 무선 기지국(10)이 자력으로 하향의 채널 특성을 추정할 수 있으므로, 특정 안테나로서 선택하지 않을 수 있다. 또한, 이 예에서는 피드백을 특정 안테나마다 개별로(4회로 나누어) 행하고 있지만, 이들을 적절하게 통합하여 피드백하는 것도 가능한 것은 물론이다.
이상이 제1 실시 형태에 있어서의 피드백 방식의 순서이지만, 이하에서는 계속해서, 이 방식을 전술한 3개의 관점에 기초하여 검토한다.
먼저, 피드백 정보에 기초하여, 무선 기지국(10)이 하향 링크에 있어서의 멀티패스의 채널 추정을 행할 수 있는 것을 확인한다. 상술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 피드백 정보는, M×1의 하향의 멀티패스 통신이며 스트림 수가 1인 경우에 있어서의 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치에 관한 정보이다.
도 2a 내지 도 2b는, 일례로서, 4×1 또한 스트림 수가 1인 하향 멀티패스 통신을 모식화한 도면이다. 도 2a 내지 도 2b에 있어서의 각 기호는, 편의상의 식별을 위한 윗 첨자 숫자를 제외하면 도 1a와 마찬가지이므로, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 도 2a 내지 도 2b는, 4×2 MIMO의 멀티패스 통신(채널 특성 H)을 2개의 수신 안테나마다, 4×1의 멀티패스 통신으로 분할한 것을 나타내고 있다. 도 2a는 특정 수신 안테나가 제1 수신 안테나인 경우에 대응하는 4×1의 멀티패스 통신(채널 특성 H(1))이고, 도 2b는 특정 수신 안테나가 제2 수신 안테나인 경우에 대응하는 4×1의 멀티패스 통신(채널 특성 H(2))을 각각 나타내고 있다. 일반적으로, M×N MIMO인 경우의 하향의 채널 특성은, N개의 M×1(MISO)의 채널 특성으로 분해할 수 있다.
그런데, 도 2a에 기초하여, 무선 기지국(10)이 PMI에 기초하여 채널 특성 H(1)을 얻을 수 있는지를 고찰한다. 또한, 여기서는 채널 특성 H(1)의 각 성분의 위상에 착안하여 고찰을 행하지만, H(1)의 각 성분의 진폭에 대해서도 마찬가지로 생각할 수 있는 것에 유의해야 한다.
먼저, 도 2a에 있어서 무선 단말기(20)가 채널 특성으로부터 송신 안테나 가중치 g(1) i와 수신 안테나 가중치 w(1) j를 결정하는 데 있어서는, 도 1a와 마찬가지로 MMSE법 등을 전제로 하면, 합성 신호 y의 이득이 최대가 되도록 결정된다. 이것은, 위상 성분에 착안하면, 합성의 직전의 신호인 가중 수신 신호의 위상이 정렬되어 있는 것에 대응한다. 또한, 도 2a에 있어서는, 이것은, 무선 단말기(20)에 도달한 각 수신 신호의 위상이 정렬되어 있는 것과 등가이다.
또한, 피드백되는 송신 안테나 가중치에 관한 정보는, 도 2a에 있어서의 송신 안테나 가중치 g(1) i 자체는 아니지만, 송신 안테나 가중치의 양자화 등에 의해 얻어진 정보이다. 그 때문에, 이상적으로는, 무선 기지국(10)이 송신 안테나 가중치에 관한 정보를 얻는 것과 송신 안테나 가중치를 얻는 것은 동등하다고 간주할 수 있다(물론, 정밀도의 저하는 상당히 발생할 수 있음). 이 점에 대해서는, 수신 안테나 가중치에 관한 정보에 있어서도 마찬가지이다.
그런데, 무선 기지국(10)이, 특정 안테나가 제1 수신 안테나인 경우의 송신 안테나 가중치에 관한 정보와 수신 안테나 가중치에 관한 정보의 피드백을 받았다고 하자. 이때, 이들 정보에 기초하여, 도 2a에 나타낸 채널 특성 H(1)의 각 성분의 위상을 추정할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 도 2a에 있어서는, 무선 단말기(20)에 도달한 각 수신 신호의 위상이 정렬되어 있다고 하는 전제가 있다. 이 전제를 근거로 하면, 무선 기지국(10)은, 채널 특성 H(1)의 각 성분의 위상을, 송신 안테나 가중치 g(1) i와 수신 안테나 가중치 w(1) j의 위상의 합의 역위상으로서 구할 수 있는 것을 알 수 있다(또한, 열 잡음 및 간섭 n(1) j는 난수 값이므로, 간단하게 하기 위해 여기서는 고려하지 않음).
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 무선 기지국(10)은, 도 2a에 나타내어지는 특정 수신 안테나가 제1 수신 안테나인 경우에 대응하는 4×1의 멀티패스 통신에 있어서의 채널 특성 H(1)을 추정할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 무선 단말기(20)에 있어서의 수신 안테나가 복수인 경우에는, 필요에 따라서, 그들 복수의 수신 안테나로부터 선택하는 특정 안테나를 적절하게 전환하여, 마찬가지의 피드백을 행한다. 그 때문에, 무선 기지국(10)은, 특정 안테나가 제2 수신 안테나인 경우의 송신 안테나 가중치에 관한 정보와 수신 안테나 가중치에 관한 정보의 피드백을 받게 된다. 따라서, 도 2b에 있어서의 채널 특성 H(2)에 대해서도, 도 2a에 있어서의 채널 특성 H(1)과 마찬가지로 하여 구할 수 있다.
결국, 개별로 구한 채널 특성 H(1)과 H(2)를 결합함으로써, 본 실시 형태에 관한 무선 기지국(10)은, 원하는 채널 특성 H를 구할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 무선 단말기(20)가 송신 안테나 가중치에 관한 정보 외에도 수신 안테나 가중치에 관한 정보의 피드백을 행하기 때문에, 무선 기지국(10)은 이들에 기초하여 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성을 추정하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 피드백 방법은, 전술한 제1 관점에 있어서 문제가 없는 것을 알 수 있다.
또한, 상기한 설명을 수식에 기초하여 행하면 다음과 같아진다. 예를 들어 상술한 도 1a에 있어서, 신호 y는 이하의 식(1)에 의해 나타낼 수 있다.
Figure pct00001
이때, 신호 y의 SINR은 이하의 식(2)에 의해 나타낼 수 있다. 여기서, PS는 송신 전력이고, σ2는 간섭 잡음 전력이다.
Figure pct00002
또한, 무선 단말기(20)에 있어서 최적의 송신 가중치 Gopt는 이하의 식(3)에 의해 나타낼 수 있다.
Figure pct00003
여기서, 최적의 송신 가중치 Gopt는, 이상적으로는 PMI에 기초하는 프리코딩 벡터 GPMI에 근사된다. 그 때문에, 식(3)으로부터 이하의 식(4)가 도출된다.
Figure pct00004
한편, 예를 들어 무선 단말기(20)에 있어서의 적어도 하나의 수신 안테나 중 제1 안테나를 상기한 특정 안테나로 하는 경우, 랭크를 1로 고정(도 2a에 대응하는 4×1의 멀티패스 통신에 상당)하는 전제를 근거로 하면, 이하의 식(5)가 성립된다.
Figure pct00005
이때, 도 2a에 대응하는 4×1의 멀티패스의 채널 특성은 이하의 식(6)으로 나타낼 수 있다. 또한, |WH·H|/w1의 진폭 성분과 위상 성분을 각각 Aamp, Aphase로 표기하고 있다.
Figure pct00006
식(6)에 의하면, 가령 무선 단말기(20)가 GPMI＝[g1 g2 g3 g4] 외에도 Aamp 및 Aphase를 무선 기지국(10)에 피드백하는 것으로 하면, 무선 기지국(10)은 4×1의 멀티패스의 채널 특성을 구할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 일례로서, Aamp와 Aphase의 조합을, 전술한 「수신 안테나 가중치에 관한 정보」로서 채용할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 피드백 방법을 전술한 제2 관점, 즉, 미리 정해진 사양으로의 변경이 작은가라고 하는 관점에서 고찰한다. 전술한 바와 같이, 가령 채널 특성 자체를 피드백하는 방법을 채용하는 경우, 채널 특성 자체를 새로운 피드백 정보로서 규정할 필요가 있다. 이것은 사양의 변경이 크기 때문에, 그다지 바람직하다고는 할 수 없다. 이에 비해, 본 실시 형태와 같이 수신 안테나 가중치와 송신 안테나 가중치를 피드백하는 방법에 의하면, 송신 안테나 가중치(예를 들어, LTE에 있어서의 PMI)는 미리 정해진 피드백 정보를 그대로 유용할 수 있으므로, 새롭게 추가가 필요한 피드백 정보는 수신 안테나 가중치에 관한 정보만으로 되게 된다. 따라서, 이 방법은, 기존의 사양으로의 변경이 적어지게 되어, 도입이 용이하다고 하는 이점이 있는 것이라고 생각된다.
마지막으로, 본 실시 형태에 관한 피드백 방법을 전술한 제3 관점, 즉, 피드백 정보의 사이즈가 작은가라고 하는 관점에서 고찰한다. 앞서 설명한 바와 같이, 가령 채널 특성 자체를 피드백하는 방법을 채용하는 경우, 새로운 피드백 정보로서 채널 특성 자체를 송신할 필요가 있다. 이에 비해, 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 피드백하는 방법에 의하면, 송신 안테나 가중치는 미리 정해진 피드백 정보를 그대로 유용할 수 있으므로, 추가되는 피드백 정보는 수신 안테나 가중치에 관한 정보만으로 충분하다. 그 때문에, 양자를 비교하면, 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 피드백하는 방법의 쪽이, 기존의 사양으로부터의 피드백 정보의 증가의 정도가 적은 것이라고 생각된다.
보다 구체적으로는, 전술한 바와 같이, 채널 특성 자체를 보내려고 하면, 예를 들어 8×4 MIMO의 경우, 1개의 채널 특성을 13비트(진폭 6비트, 위상 7비트)로 양자화한다고 해도, 피드백 정보의 사이즈는 8×4×13＝416비트에 달한다. 또한, 어쨌든 송신 안테나 가중치에 관한 정보의 피드백은 빼놓을 수 없는 것도 고려하면, 송신 안테나 가중치에 관한 정보(PMI로 하면 4비트)분을 더하여, 합계 416＋4＝420비트가 된다. 이에 비해, 본 실시 형태에 관한 피드백 방법에 의하면, 예를 들어 8×4 MIMO의 경우, 일례로서 1개의 수신 안테나 가중치에 관한 정보를 13비트로 양자화하는 것으로 하면, 송신 안테나 가중치에 관한 정보(PMI로 하면, 각 4비트)분을 고려해도, 합계 (13＋4)×4＝68비트로 되게 된다.
또한, 예를 들어 TDD 방식으로 8×4 MIMO를 행하는 경우이며, 무선 단말기(20)에 있어서의 4개의 안테나 중 1개만이 송신 안테나로서 사용 가능한 경우에 대해서도 생각해 보자. 이 경우, 채널 특성 자체를 보내려고 하면, 합계 8×3×13＋4＝316비트를 요한다. 이에 비해, 본 실시 형태에 관한 피드백 방법에 의하면, 합계 (13＋4)×3＝51비트로 되게 된다.
또한, 2개의 방법에 기초하는 피드백 정보의 사이즈의 차는, 송신 안테나나 수신 안테나의 수가 증가할수록 커진다고 생각된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 피드백 정보량의 사이즈가 충분히 작아, 전술한 제3 관점에 있어서 문제가 없는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 제1 실시 형태에 의하면, 하향의 멀티패스 통신을 행할 때, 무선 단말기(20)가 무선 기지국(10)에 대해, 송신 안테나 가중치에 관한 정보와 수신 안테나 가중치에 관한 정보를 피드백한다. 이에 의해, 무선 기지국(10)은, 피드백된 송신 안테나 가중치에 관한 정보와 수신 안테나 가중치에 관한 정보에 기초하여, 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 채널 특성을 추정하는 것이 가능해진다. 또한, 제1 실시 형태에 관한 피드백 방법은, 미리 정해진 사양에 대한 변경이 작은 동시에, 피드백 정보의 사이즈도 작다고 하는 이점을 갖는다. 따라서, 제1 실시 형태에 의하면, 기능의 향상과 도입의 용이성을 겸비한 피드백 방법을 실현하는 것이 가능해진다.
[제2 실시 형태]
이하에서는 도 3에 기초하여 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태는, 본원 발명을 LTE에 기초하는 무선 통신 시스템에 구체적으로 적용한 경우에 상당한다. 그러나, 본원 발명은 LTE에 한정되는 것은 아니며, 다른 무선 통신 프로토콜에 기초하는 무선 통신 시스템에 대해서도 마찬가지로 적용 가능한 것에 유의해야 한다.
제2 실시 형태는, LTE에 있어서의 FDD와 TDD 중 어느 쪽에 있어서도 적용 가능한 것이기는 하지만, 특히 FDD에 대해 적합하다.
도 3은, 제2 실시 형태에 관한 무선 통신 시스템에 있어서의 처리 시퀀스를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 무선 기지국(10)의 송신 안테나가 4개이고, 무선 단말기(20)의 수신 안테나가 2개인 경우의 처리 시퀀스를 나타내고 있지만, 이들 수치는 일례에 불과한 것은 물론이다.
도 3의 S101에서 무선 단말기(20)는, 안테나 구성 정보를 무선 기지국(10)으로 송신한다. 여기서, 안테나 구성 정보라 함은, 무선 단말기(20) 자신이 수신 안테나(즉, 무선 단말기(20)가 하향의 무선 통신에 사용하는 안테나)의 수로 각각 나타내는 정보이다. 도 3에 있어서의 안테나 구성 정보는, 일례로서, 수신 안테나 수가 2개인 것을 나타내는 정보가 된다. 안테나 구성 정보는, 예를 들어 무선 단말기(20)가 무선 기지국(10)에 접속할 때(RRC_CONNECTED 상태로 천이할 때) 송신되지만, 또한 정기적 또는 소정의 이벤트의 발생 시에 송신되도록 해도 된다. 안테나 구성 정보는, 예를 들어 상향의 RRC(Radio Resource Control) 신호를 사용하여 송신할 수 있다.
도 3의 S102에서 무선 기지국(10)은, CSI 보고 모드를 무선 단말기(20)로 송신한다. CSI 보고 모드라 함은, CSI의 보고에 있어서의 모드(타입)가 제1 모드인지 제2 모드인지를 나타내는 정보이다. 여기서, 제1 모드라 함은, LTE에 있어서의 종래 형의 CSI 보고 방법(통상의 보고 방법)에 상당하고 있고, 무선 단말기(20)는 하향의 멀티패스 통신에 있어서의 랭크와 그것에 대응하는 PMI를 송신하는 것이다. 이에 비해, 제2 모드라 함은, 본원 실시 형태에 특유의 CSI 보고 방법에 상당하고 있고, 랭크를 1로 고정하여, PMI와 수신 안테나 가중치에 관한 정보를 수신 안테나마다 보고하는 것이다. CSI 보고 모드는, 예를 들어 무선 단말기(20)가 무선 기지국(10)에 접속할 때에 송신되지만, 또한 정기적으로 또는 소정의 이벤트의 발생 시에 송신되도록 해도 된다. 안테나 구성 정보는, 예를 들어 하향의 RRC 신호를 사용하여 송신할 수 있다.
도 3의 S102에 있어서는, 예를 들어 무선 기지국(10)은 제2 모드를 지정한 CSI 보고 모드를 무선 단말기(20)에 송신한 것으로 한다.
도 3의 S103에서 무선 기지국(10)은, CSI-RS(Channel State Information Reference Signal)를 무선 단말기(20)에 송신한다. CSI-RS는, 무선 단말기(20)가 CSI를 결정하기 위한 미리 정해진 참조 신호이며, 송신 안테나마다 서로 간섭하지 않도록 상이한 패턴으로 송신된다. CSI-RS는 비교적 짧은 소정의 주기로 정기적으로 송신된다.
도 3의 S104에서 무선 단말기(20)는, S103에서 수신한 CSI-RS에 기초하여 CSI를 결정(산출)한다. 도 3에 있어서는, S102에 있어서 제2 모드가 지정되어 있기 때문에, 여기서는 랭크를 1로 고정하고, PMI와 수신 안테나 가중치에 관한 정보(수신 안테나 가중치 정보라고 칭함)를 수신 안테나마다 결정한다. 보다 구체적으로는, S103에서 수신한 CSI-RS에 기초하여, 2개의 수신 안테나 중 제1 단말기 안테나에 대해 랭크가 1인 경우의 4×1의 멀티패스의 채널 특성을 추정하고, 당해 채널 특성에 기초하여 제1 단말기 안테나에 대한 PMI와 수신 안테나의 가중치 정보를 결정한다. 또한, 이것과 동일한 CSI-RS에 기초하여, 2개의 수신 안테나 중 제2 단말기 안테나에 대해 랭크가 1인 경우의 4×1의 멀티패스의 채널 특성을 추정하고, 당해 채널 특성에 기초하여 제2 단말기 안테나에 대한 PMI와 수신 안테나의 가중치 정보를 결정한다.
또한, 여기서 수신 안테나 가중치 정보로서는, 예를 들어 수신 안테나 가중치(벡터)의 진폭과 위상으로 할 수 있다. 이때, 진폭이나 위상은 적절하게 양자화하는 것이 바람직하다.
도 3의 S105에서 무선 단말기(20)는, 제1 단말기 안테나에 대한 PMI와 수신 안테나 가중치 정보를 무선 기지국(10)에 피드백(보고)한다. PMI 및 수신 안테나 가중치 정보는, 물리 상향 제어 채널(PUCCH: Physical Uplink Control Channel)을 통해 주기적으로, 혹은 물리 상향 공유 채널(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)을 통해 비주기적으로 송신된다.
도 3의 S106에서 무선 기지국(10)은, S105에서 수신한 제1 단말기 안테나에 대한 PMI와 수신 안테나 가중치 정보에 기초하여, 제1 단말기 안테나에 대한 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성(4×1)을 추정한다. 이 추정은 제1 실시 형태와 마찬가지로 행하면 되므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 3의 S107에서 무선 단말기(20)는, 제2 단말기 안테나에 대한 PMI와 수신 안테나 가중치 정보를 무선 기지국(10)에 송신(보고)한다. 또한, S108에서 무선 기지국(10)은, S107에서 수신한 제2 단말기 안테나에 대한 PMI와 수신 안테나 가중치 정보에 기초하여, 제2 수신 안테나에 대한 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성(4×1)을 추정한다. 이들은 S105 내지 S106과 마찬가지로 하여 행하면 되므로, 설명은 생략한다.
도 3의 S109에서 무선 기지국(10)은, 랭크 및 단말기 안테나 전체에 대한 송신 안테나 가중치(프리코딩 매트릭스)를 결정한다. 무선 기지국(10)은, S106 및 S108에 있어서, 제1 단말기 안테나와 제2 단말기 안테나의 각각에 대한 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성(4×1)을 추정하고 있다. 이에 의해, 무선 기지국(10)은, 단말기 안테나 전체에 대한 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성(4×2)을 파악할 수 있다. 바꾸어 말하면, 무선 기지국(10)은, 하향의 멀티패스 전체의 채널 특성(4×2)을 파악할 수 있다. 그 결과, 무선 기지국(10)은, 이 하향의 멀티패스 전체의 채널 특성(4×2)에 기초하여, 랭크를 자유롭게 결정할 수 있음과 함께, 결정한 랭크에 대응하는 송신 안테나 가중치를 자력으로 결정(산출)할 수 있는 것이다.
도 3의 S110에서 무선 기지국(10)은, S109에서 결정한 랭크와 송신 안테나 가중치에 기초하는 하향의 멀티패스 통신에 의해, 하향 데이터와 하향 제어 정보를 무선 단말기(20)에 송신한다. 여기서 하향 데이터는, 물리 하향 공유 채널(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)을 통해 송신된다. 또한, LTE에 있어서의 하향 제어 정보는 DCI(DCI: Downlink Control Information)라고 불리고, 물리 하향 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 하향 데이터에 부수되어 송신된다. S109에서 무선 기지국(10)에 의해 결정된 랭크나 송신 안테나 가중치는, DCI에 있어서의 소정의 영역에 저장되어, 무선 단말기(20)에 통지된다. 여기서의 랭크나 송신 안테나 가중치의 통지는, 미리 정해진 RI나 PMI를 유용하여 행하는 것으로 해도 된다.
S111에서 무선 단말기(20)는, S110에서 수신한 하향 제어 정보에 기초하여 S110에서 수신한 하향 데이터를 복조한다.
이상에서 설명한 제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[제3 실시 형태]
이하에서는 도 4에 기초하여 제3 실시 형태를 설명한다. 제3 실시 형태는, 제2 실시 형태의 변형예에 상당하고, 본원 발명을 LTE에 기초하는 무선 통신 시스템에 구체적으로 적용한 경우에 상당한다. 그러나, 본원 발명은 LTE에 한정되는 것은 아니며, 다른 무선 통신 프로토콜에 기초하는 무선 통신 시스템에 대해서도 마찬가지로 적용 가능한 것에 유의해야 한다.
제3 실시 형태는, LTE의 TDD에 있어서 적용 가능한 것으로 되어 있고, LTE의 FDD에 있어서는 적용할 수 없는 것에 유의해야 한다.
도 4는 제3 실시 형태에 관한 무선 통신 시스템에 있어서의 처리 시퀀스를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 무선 기지국(10)의 송신 안테나가 4개이고, 무선 단말기(20)의 수신 안테나가 2개이고, 또한 무선 단말기(20)의 송신 안테나가 1개인 경우의 처리 시퀀스를 나타내고 있지만, 이들 수치는 일례에 불과한 것은 물론이다.
도 4에 나타내어진 제3 실시 형태의 처리는, 도 3에 나타내어진 제2 실시 형태의 처리와 많이 공통된다. 그 때문에, 여기서는, 도 4에 있어서, 도 3과는 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
도 4의 S201에서 무선 단말기(20)는, 안테나 구성 정보를 무선 기지국(10)에 송신한다. 여기서, 제3 실시 형태의 안테나 구성 정보는, 무선 단말기(20)의 수신 안테나 수 외에도, 무선 단말기(20)의 송신 안테나(즉, 무선 단말기(20)가 상향의 무선 통신에 사용하는 안테나)의 수도 포함하는 것으로 한다. 도 4에 있어서의 안테나 구성 정보는, 일례로서, 수신 안테나 수가 2개이고, 송신 안테나가 1개인 것을 나타내는 정보가 된다.
도 4의 S202는, 도 3의 S102와 마찬가지로 행하면 된다.
도 4의 S203에서, 무선 단말기(20)는, 송신 안테나로부터 SRS(Sounding Reference Signal)를 무선 기지국(10)으로 송신한다. SRS는, 무선 기지국(10)이 상향의 채널 품질이나 채널 특성을 측정/추측하기 위해 사용되는 상향의 참조 신호이다. SRS는, 무선 단말기(20)가 구비하는 안테나 중에서 송신 안테나로서 사용할 수 있는 것으로부터 송신된다. 도 4의 예에서는, 무선 단말기(20)가 구비하는 2개의 안테나 중에서 송신 안테나로서 사용할 수 있는 1개의 안테나(제1 단말기 안테나로 함)로부터 SRS는 송신된다. 또한, 가령 무선 단말기(20)에 있어서의 송신 안테나가 복수인 경우, SRS의 송신은 그들 복수의 송신 안테나로부터 행해지는 것은 물론이다.
도 4의 S204에서 무선 기지국(10)은, S203에서 수신한 SRS에 기초하여, 제1 단말기 안테나에 대한 하향의 멀티패스에 있어서의 채널 특성(4×1)을 추정한다. 제3 실시 형태는 TDD를 전제로 하고 있기 때문에, 상향의 채널 특성과 하향의 채널 특성은 동등하다. 그 때문에, 무선 기지국(10)은, 상향의 참조 신호인 SRS에 기초하여, 하향의 채널 특성을 추정할 수 있는 것이다. 또한, 가령 무선 단말기(20)에 있어서의 송신 안테나가 복수인 경우, S204의 추정은 그들 복수의 송신 안테나마다 행해지는 것은 물론이다.
도 4의 S205는, 도 3의 S103과 마찬가지로 행하면 된다.
도 4의 S206은, 도 3의 S104와 마찬가지로 행하면 된다. 단, S206에 있어서의 PMI와 수신 안테나 가중치 정보의 산출은, 제2 단말기 안테나에 대해서만 행하면 되는 것에 유의한다. 제1 단말기 안테나에 대해서는, 이미 무선 기지국(10)은 S204에서 하향의 채널 특성을 얻었다는 점에서, PMI나 수신 안테나 가중치 정보의 피드백이 필요 없기 때문이다. 물론, 가령 무선 단말기(20)에 있어서 송신 안테나로서 사용할 수 없는 안테나가 복수 있는 경우, S206의 추정은 그들 복수의 송신 안테나마다 행해지는 것은 물론이다.
도 4의 S207 내지 S211은, 도 3의 S107 내지 S111과 마찬가지로 행하면 되므로 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 제3 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다. 또한, 제3 실시 형태에 따르면, 상향의 참조 신호를 활용함으로써, 무선 단말기(20)로부터 무선 기지국(10)으로의 피드백 정보의 사이즈를 삭감할 수 있는 효과를 발휘한다.
[각 실시 형태의 무선 통신 시스템의 네트워크 구성]
다음으로 도 5에 기초하여, 각 실시 형태의 무선 통신 시스템(1)의 네트워크 구성을 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 무선 통신 시스템(1)은, 무선 기지국(10)과, 무선 단말기(20)를 갖는다. 무선 기지국(10)은, 셀(C10)을 형성하고 있다. 무선 단말기(20)는 셀(C10)에 존재하고 있다. 또한, 본원에 있어서는 무선 기지국(10)을 「송신국」, 무선 단말기(20)를 「수신국」이라고 칭하는 경우가 있는 것에 주의해야 한다.
무선 기지국(10)은, 유선 접속을 통해 네트워크 장치(3)와 접속되어 있고, 네트워크 장치(3)는 유선 접속을 통해 네트워크(2)에 접속되어 있다. 무선 기지국(10)은, 네트워크 장치(3) 및 네트워크(2)를 통해, 다른 무선 기지국과 데이터나 제어 정보를 송수신 가능하게 설치되어 있다.
무선 기지국(10)은, 무선 단말기(20)와의 무선 통신 기능과 디지털 신호 처리 및 제어 기능을 분리하여 별도의 장치로 해도 된다. 이 경우, 무선 통신 기능을 구비하는 장치를 RRH(Remote Radio Head), 디지털 신호 처리 및 제어 기능을 구비하는 장치를 BBU(Base Band Unit)라고 칭한다. RRH는 BBU로부터 돌출되어 설치되고, 그들 사이는 광 파이버 등에 의해 유선 접속되어도 된다. 또한, 무선 기지국(10)은, 매크로 무선 기지국, 피코 무선 기지국 등의 소형 무선 기지국(마이크로 무선 기지국, 펨토 무선 기지국 등을 포함함) 외에, 다양한 규모의 무선 기지국이면 된다. 또한, 무선 기지국(10)과 무선 단말기(20)의 무선 통신을 중계하는 중계국이 사용되는 경우, 당해 중계국(무선 단말기(20)와의 송수신 및 그 제어)도 본원의 무선 기지국(10)에 포함되는 것으로 해도 된다.
한편, 무선 단말기(20)는, 무선 통신에 의해 무선 기지국(10)과 통신을 행한다.
무선 단말기(20)는, 휴대 전화기, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer), 무선 통신 기능을 갖는 각종 장치나 기기(센서 장치 등) 등의 무선 단말기이면 된다. 또한, 무선 기지국(10)과 무선 단말기의 무선 통신을 중계하는 중계국이 사용되는 경우, 당해 중계국(무선 기지국(10)과의 송수신 및 그 제어)도 본 명세서의 무선 단말기(20)에 포함되는 것으로 해도 된다.
네트워크 장치(3)는, 예를 들어 통신부와 제어부를 구비하고, 이들 각 구성 부분이, 일방향 또는 쌍방향으로, 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다. 네트워크 장치(3)는, 예를 들어 게이트웨이에 의해 실현된다. 네트워크 장치(3)의 하드웨어 구성으로서는, 예를 들어 통신부는 인터페이스 회로, 제어부는 프로세서와 메모리로 실현된다.
또한, 무선 기지국, 무선 단말기의 각 구성 요소의 분산·통합의 구체적 양태는, 제1 실시 형태의 양태에 한정되지 않고, 그 전부 또는 일부를, 각종 부하나 사용 상황 등에 따라서 임의의 단위로 기능적 또는 물리적으로 분산·통합하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 메모리를, 무선 기지국, 무선 단말기의 외부 장치로 하여 네트워크나 케이블 경유로 접속하도록 해도 된다.
[각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 각 장치의 기능 구성]
다음으로, 도 6 내지 도 7에 기초하여, 각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 각 장치의 기능 구성을 설명한다.
도 6은, 무선 기지국(10)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 무선 기지국(10)은, 송신부(11)와, 수신부(12)와, 제어부(13)를 구비한다. 이들 각 구성 부분은, 일방향 또는 쌍방향으로, 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다. 또한, 송신부(11)와 수신부(12)를 통합하여 통신부(14)라고 칭한다.
송신부(11)는, 데이터 신호나 제어 신호를, 안테나를 통해 무선 통신에 의해 송신한다. 또한, 안테나는 송신과 수신에서 공통이어도 된다. 송신부(11)는, 예를 들어 하향의 데이터 채널이나 제어 채널을 통해 하향 신호를 송신한다. 하향의 데이터 채널은, 예를 들어 물리 하향 공유 채널 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 포함한다. 또한, 하향의 제어 채널은, 예를 들어 물리 하향 제어 채널 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 포함한다. 송신하는 신호는, 예를 들어 접속 상태의 무선 단말기(20)에 제어 채널상에서 전송되는 L1/L2 제어 신호나, 접속 상태의 무선 단말기(20)에 데이터 채널상에서 전송되는 유저 데이터 신호나 RRC(Radio Resource Control) 제어 신호를 포함한다. 또한, 송신하는 신호는, 예를 들어 채널 추정이나 복조를 위해 사용되는 레퍼런스 신호를 포함한다.
송신부(11)가 송신하는 신호의 구체예로서는, 도 1 내지 도 4에 나타내어져 있는 무선 기지국(10)에 의해 송신되고 있는 각 신호를 들 수 있다. 송신부(11)가 송신하는 신호는, 이들에 한정되지 않고, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에서 무선 기지국(10)이 송신하는 모든 신호를 포함한다.
수신부(12)는, 무선 단말기(20)로부터 송신된 데이터 신호나 제어 신호를, 안테나를 통해 제1 무선 통신으로 수신한다. 수신부(12)는, 예를 들어 상향의 데이터 채널이나 제어 채널을 통해 상향 신호를 수신한다. 상향의 데이터 채널은, 예를 들어 물리 상향 공유 채널 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 포함한다. 또한, 상향의 제어 채널은, 예를 들어 물리 상향 제어 채널 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 포함한다. 수신하는 신호는, 예를 들어 접속 상태의 무선 단말기(20)로부터 제어 채널상에서 전송되는 L1/L2 제어 신호나, 접속 상태의 무선 단말기(20)로부터 데이터 채널상에서 전송되는 유저 데이터 신호나 RRC(Radio Resource Control) 제어 신호를 포함한다. 또한, 수신하는 신호는, 예를 들어 채널 추정이나 복조를 위해 사용되는 레퍼런스 신호를 포함한다.
수신부(12)가 수신하는 신호의 구체예로서는, 도 1 내지 도 4에 나타내어져 있는 무선 기지국(10)에 의해 수신되고 있는 각 신호를 들 수 있다. 수신부(12)가 수신하는 신호는, 이들에 한정되지 않고, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에서 무선 기지국(10)이 수신하는 모든 신호를 포함한다.
제어부(13)는, 송신하는 데이터나 제어 정보를 송신부(11)에 출력한다. 제어부(13)는, 수신되는 데이터나 제어 정보를 수신부(12)로부터 입력한다. 제어부(13)는, 유선 접속 혹은 무선 접속을 통해 네트워크 장치(3)나 다른 무선 기지국으로부터 데이터나 제어 정보를 취득한다. 제어부는 이들 이외에도 송신부(11)가 송신하는 각종 송신 신호나 수신부(12)가 수신하는 각종 수신 신호와 관련된 다양한 제어를 행한다.
제어부(13)가 제어하는 처리의 구체예로서는, 도 1 내지 도 4에 나타내어져 있는 무선 기지국(10)에 의해 실행되는 각 처리를 들 수 있다. 제어부(13)가 제어하는 처리는, 이들에 한정되지 않고, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에서 무선 기지국(10)이 실행하는 모든 처리를 포함한다.
도 7은, 무선 단말기(20)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 무선 단말기(20)는, 송신부(21), 수신부(22)와, 제어부(23)를 구비한다. 이들 각 구성 부분은, 일방향 또는 쌍방향으로, 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다. 또한, 송신부(21)와 수신부(22)를 통합하여 통신부(24)라고 칭한다.
송신부(21)는, 데이터 신호나 제어 신호를, 안테나를 통해 무선 통신에 의해 송신한다. 또한, 안테나는 송신과 수신에서 공통이어도 된다. 송신부(21)는, 예를 들어 상향의 데이터 채널이나 제어 채널을 통해 상향 신호를 송신한다. 상향의 데이터 채널은, 예를 들어 물리 상향 공유 채널 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 포함한다. 또한, 상향의 제어 채널은, 예를 들어 물리 상향 제어 채널 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 포함한다. 송신하는 신호는, 예를 들어 접속하는 무선 기지국(10)에 제어 채널상에서 전송되는 L1/L2 제어 신호나, 접속하는 무선 기지국(10)에 데이터 채널상에서 전송되는 유저 데이터 신호나 RRC(Radio Resource Control) 제어 신호를 포함한다. 또한, 송신하는 신호는, 예를 들어 채널 추정이나 복조를 위해 사용되는 레퍼런스 신호를 포함한다.
송신부(21)가 송신하는 신호의 구체예로서는, 도 1 내지 도 4에 나타내어져 있는 무선 단말기(20)에 의해 송신되고 있는 각 신호를 들 수 있다. 송신부(21)가 송신하는 신호는, 이들에 한정되지 않고, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에서 무선 단말기(20)가 송신하는 모든 신호를 포함한다.
수신부(22)는, 무선 기지국(10)으로부터 송신된 데이터 신호나 제어 신호를, 안테나를 통해 무선 통신에 의해 수신한다. 수신부(22)는, 예를 들어 하향의 데이터 채널이나 제어 채널을 통해 하향의 신호를 수신한다. 하향의 데이터 채널은, 예를 들어 물리 하향 공유 채널 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 포함한다. 또한, 하향의 제어 채널은, 예를 들어 물리 하향 제어 채널 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 포함한다. 수신하는 신호는, 예를 들어 접속하는 무선 기지국(10)으로부터 제어 채널상에서 전송되는 L1/L2 제어 신호나, 접속하는 무선 기지국(10)으로부터 데이터 채널상에서 전송되는 유저 데이터 신호나 RRC(Radio Resource Control) 제어 신호를 포함한다. 또한, 수신하는 신호는, 예를 들어 채널 추정이나 복조를 위해 사용되는 레퍼런스 신호를 포함한다.
수신부(22)가 수신하는 신호의 구체예로서는, 도 1 내지 도 4에 나타내어져 있는 무선 단말기(20)에 의해 수신되어 있는 각 신호를 들 수 있다. 수신부(22)가 수신하는 신호는, 이들에 한정되지 않고, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에서 무선 단말기(20)가 수신하는 모든 신호를 포함한다.
제어부(23)는, 송신하는 데이터나 제어 정보를 송신부(21)에 출력한다. 제어부(23)는, 수신되는 데이터나 제어 정보를 수신부(22)로부터 입력한다. 제어부(23)는, 유선 접속 혹은 무선 접속을 통해, 네트워크 장치(3)나 다른 무선 기지국으로부터 데이터나 제어 정보를 취득한다. 제어부는 이들 이외에도 송신부(21)가 송신하는 각종 송신 신호나 수신부(22)가 수신하는 각종 수신 신호와 관련된 다양한 제어를 행한다.
제어부(23)가 제어하는 처리의 구체예로서는, 도 1 내지 도 4에 나타내어져 있는 무선 단말기(20)에 의해 실행되는 각 처리를 들 수 있다. 제어부(23)가 제어하는 처리는, 이들에 한정되지 않고, 상기한 각 실시 형태 및 변형예에서 무선 단말기(20)가 실행하는 모든 처리를 포함한다.
[각 실시 형태의 무선 통신 시스템에 있어서의 각 장치의 하드웨어 구성]
도 8 내지 도 9에 기초하여, 각 실시 형태 및 각 변형예의 무선 통신 시스템에 있어서의 각 장치의 하드웨어 구성을 설명한다.
도 8은, 무선 기지국(10)의 하드웨어 구성을 도시하는 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 무선 기지국(10)은 하드웨어의 구성 요소로서, 예를 들어 안테나(31)를 구비하는 RF(Radio Frequency) 회로(32)와, CPU(Central Processing Unit)(33)와, DSP(Digital Signal Processor)(34)와, 메모리(35)와, 네트워크 IF(Interface)(36)를 갖는다. CPU는, 버스를 통해 각종 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다. 메모리(35)는, 예를 들어 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory) 등의 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 플래시 메모리 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 프로그램이나 제어 정보나 데이터를 저장한다.
도 6에 나타낸 무선 기지국(10)의 기능 구성과 도 8에 나타낸 무선 기지국(10)의 하드웨어 구성의 대응을 설명한다. 송신부(11) 및 수신부(12)(혹은 통신부(14))는, 예를 들어 RF 회로(32), 혹은 안테나(31) 및 RF 회로(32)에 의해 실현된다. 제어부(21)는, 예를 들어 CPU(33), DSP(34), 메모리(35), 도시하지 않은 디지털 전자 회로 등에 의해 실현된다. 디지털 전자 회로로서는, 예를 들어 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field-Programming Gate Array), LSI(Large Scale Integration) 등을 들 수 있다.
도 9는, 무선 단말기(20)의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 무선 단말기(20)는, 하드웨어의 구성 요소로서, 예를 들어 안테나(41)를 구비하는 RF 회로(42)와, CPU(43)와, 메모리(44)를 갖는다. 또한, 무선 단말기(20)는, CPU(43)에 접속되는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시 장치를 가져도 된다. 메모리(44)는, 예를 들어 SDRAM 등의 RAM, ROM 및 플래시 메모리 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 프로그램이나 제어 정보나 데이터를 저장한다.
도 7에 나타낸 무선 단말기(20)의 기능 구성과 도 9에 나타낸 무선 단말기(20)의 하드웨어 구성의 대응을 설명한다. 송신부(21) 및 수신부(22)(혹은 통신부(24))는, 예를 들어 RF 회로(42), 혹은 안테나(41) 및 RF 회로(42)에 의해 실현된다. 제어부(23)는, 예를 들어 CPU(43), 메모리(44), 도시하지 않은 디지털 전자 회로 등에 의해 실현된다. 디지털 전자 회로로서는, 예를 들어 ASIC, FPGA, LSI 등을 들 수 있다.
1 : 무선 통신 시스템
2 : 네트워크
3 : 네트워크 장치
10 : 무선 기지국
C10 : 셀
20 : 무선 단말기

Claims (16)

  1. 복수 송신 안테나를 구비하는 송신 장치와 적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 수신 장치를 구비하는 무선 통신 시스템에 있어서의 제어 방법으로서,
    상기 수신 장치가, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에 의해, 상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하고,
    상기 수신 장치가, 상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 상기 참조 신호에 기초하여 결정하고,
    상기 수신 장치가, 상기 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 상기 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 송신 장치에 대해 송신하는,
    무선 통신 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 사용하여, 상기 복수 송신 안테나와 상기 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 통신로 특성을 추정하는,
    무선 통신 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 특정 송신 안테나 가중치와 상기 특정 수신 안테나를 결정하는,
    무선 통신 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중에서 송신 안테나로서 사용하지 않는 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 송신 안테나 가중치와 상기 수신 안테나 가중치를 결정하는,
    무선 통신 제어 방법.
  5. 복수 송신 안테나를 구비하는 송신 장치와
    적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 수신 장치로서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에 의해, 상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하고,
    상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 상기 참조 신호에 기초하여 결정하고,
    상기 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 상기 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 송신 장치에 대해 송신하는 수신 장치
    를 구비하는, 무선 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 사용하여, 상기 복수 송신 안테나와 상기 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 통신로 특성을 추정하는,
    무선 통신 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 특정 송신 안테나 가중치와 상기 특정 수신 안테나를 결정하는,
    무선 통신 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중에서 송신 안테나로서 사용하지 않는 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 송신 안테나 가중치와 상기 수신 안테나 가중치를 결정하는,
    무선 통신 시스템.
  9. 복수 송신 안테나를 구비하는 송신 장치와 무선 통신을 행하는 수신 장치로서,
    적어도 하나의 수신 안테나와,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에 의해, 상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하고,
    상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 상기 참조 신호에 기초하여 결정하고,
    상기 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 상기 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 송신 장치에 대해 송신하는 제어부
    를 구비하는, 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 사용하여, 상기 복수 송신 안테나와 상기 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 통신로 특성을 추정하는,
    수신 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 특정 송신 안테나 가중치와 상기 특정 수신 안테나를 결정하는,
    수신 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중에서 송신 안테나로서 사용하지 않는 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 송신 안테나 가중치와 상기 수신 안테나 가중치를 결정하는,
    수신 장치.
  13. 적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 수신 장치와 무선 통신을 행하는 송신 장치로서,
    복수 송신 안테나와,
    상기 복수 송신 안테나 각각으로부터 참조 신호를 송신하고, 송신 안테나 가중치에 관한 제1 정보와 수신 안테나 가중치에 관한 제2 정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 제어부를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나 중 하나인 특정 수신 안테나에서 상기 참조 신호를 수신한 상기 수신 장치가, 상기 복수 송신 안테나 각각이 동일한 송신 데이터에 기초하여 송신한 신호를 상기 특정 수신 안테나만이 수신하는 경우에 적용되는 송신 안테나 가중치와 수신 안테나 가중치를 당해 참조 신호에 기초하여 결정하는,
    송신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 사용하여, 상기 복수 송신 안테나와 상기 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 통신로 특성을 추정하는,
    송신 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 특정 송신 안테나 가중치와 상기 특정 수신 안테나를 결정하는,
    송신 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 수신 안테나 중에서 송신 안테나로서 사용하지 않는 수신 안테나 각각을 특정 수신 안테나로 하여 상기 송신 안테나 가중치와 상기 수신 안테나 가중치를 결정하는,
    송신 장치.
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