KR100841297B1 - Method of using beamforming with diversity in mobile communication system having a plurality of antennas and device for the same - Google Patents

Method of using beamforming with diversity in mobile communication system having a plurality of antennas and device for the same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 신호의 송신 및 수신시 각각 상향 링크의 채널 정보로부터 구한 상관값 및 복수의 안테나들을 통하여 수신된 신호의 상관값을 이용하여, 빔형성 모드와 다이버시티 모드 중 어느 하나의 통신 모드를 결정하는 단계; 상기 결정에 따라, 상기 빔형성 모드가 결정된 경우 송수신 신호에 가중치를 적용하여 신호를 처리하고, 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우 상기 복수의 안테나들 중 적어도 두 개의 안테나를 선택하여 다이버시티용 신호로 부/복호화하여 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리된 송수신 신호를 송수신하는 단계를 포함하는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention uses a correlation value obtained from uplink channel information and a correlation value of a signal received through a plurality of antennas, respectively, to transmit and receive a signal. Determining; According to the determination, when the beamforming mode is determined, a signal is processed by applying a weight to a transmitted / received signal, and when the diversity mode is determined, at least two antennas of the plurality of antennas are selected and added as a diversity signal. / Decoding to process the signal; And a method and apparatus for using the same in a beamforming and diversity scheme in a mobile communication system having a plurality of antennas including transmitting and receiving the processed transmit / receive signal.

다이버시티 모드, 빔형성 모드Diversity Mode, Beamforming Mode

Description

복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법 및 이를 위한 장치{Method of using beamforming with diversity in mobile communication system having a plurality of antennas and device for the same}Method of using beamforming and diversity in mobile communication system having a plurality of antennas and device for the same}

도 1은 종래 기술에 따른 스마트 안테나 시스템의 송신 장치의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a transmission apparatus of a smart antenna system according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 스마트 안테나 시스템의 수신 장치의 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing the configuration of a receiving device of a smart antenna system according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 스마트 안테나 시스템의 송신 장치의 구성을 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a transmission device of a smart antenna system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 스마트 안테나 시스템의 수신 장치의 구성을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device of a smart antenna system according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 다이버시티를 위한 안테나 선택의 일 예를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating an example of antenna selection for diversity according to the present invention;

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

301 : 듀플렉서 307 : 웨이트 벡터 계산부301: duplexer 307: weight vector calculation unit

302 : 증폭기 308 : 웨이트 벡터 적용부302: amplifier 308: weight vector application unit

303 : 업 컨버터 309 : 송신 처리부 303: up converter 309: transmission processing unit                 

304, 310 : 스위칭 시스템 311 : 상향링크 정보 블락304, 310: switching system 311: uplink information block

305 : 가산기 312 : 비교기305: adder 312: comparator

306 : 다이버시티 부호화 블록 313 : 전송 모드 선택기306: diversity coding block 313: transmission mode selector

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 스마트 안테나 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a method of mixing beamforming and diversity techniques in a smart antenna system and an apparatus therefor.

일반적으로 배열 안테나를 이용하여 원하는 사용자에게 최적의 빔을 제공함으로써 무선통신의 성능을 향상시키는 안테나 시스템을 스마트 안테나 시스템 또는 적응 안테나 시스템이라 칭한다.In general, an antenna system that improves the performance of wireless communication by providing an optimal beam to a desired user using an array antenna is called a smart antenna system or an adaptive antenna system.

이러한 스마트 안테나 시스템의 송신 장치의 구성을 도 1에 도시하였다. The configuration of the transmitter of such a smart antenna system is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 복수개의 전송 신호들에 각각의 가중치(또는 웨이트 벡터)를 적용하여 합성하는 가중치 처리부(104)와, 이 합성된 신호를 고주파 신호로 변환하는 업 컨버터(103)와, 이 고주파 신호를 저전력으로 증폭하는 증폭기(102)와, 이 증폭된 신호를 대역 제한하는 듀플렉서(101)로 구성된다. Referring to FIG. 1, a weight processor 104 which synthesizes a plurality of transmission signals by applying respective weights (or weight vectors), an up converter 103 which converts the synthesized signal into a high frequency signal, An amplifier 102 for amplifying a high frequency signal at low power, and a duplexer 101 for band limiting the amplified signal.

상기 가중치 처리부(104)는 상기 전송 신호들에 가중치를 적용하는 데 있어, 상향링크 정보를 이용하여 가중치를 산출하거나, 상향링크에서 계산되어 제공된 가중치를 그대로 이용한다. In applying the weight to the transmission signals, the weight processing unit 104 calculates a weight using uplink information, or uses the weight calculated in the uplink as it is.

상기 듀플렉서(101)는 대역통과 필터로써 증폭된 고주파 신호를 대역 제한한 다. The duplexer 101 band-limits the high frequency signal amplified by the bandpass filter.

도 2는 종래 기술에 따른 스마트 안테나 시스템의 수신 장치의 구성 나타낸 도면이다.2 is a view showing the configuration of a receiving device of a smart antenna system according to the prior art.

도 2를 참조하면, 수신된 신호를 대역 제한하여 통과시키고, 이 통과된 신호를 저잡음으로 증폭하는 고주파 처리부(201)와, 상기 증폭된 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하는 다운 컨버터(202)와, 상기 디지털 신호에 가중치를 적용하고, 이 가중치가 적용된 신호들을 복조하는 복조부(203)로 구성된다. Referring to FIG. 2, a high frequency processor 201 for band-passing a received signal, amplifying the passed signal with low noise, and a down converter 202 for converting the amplified signal into a baseband digital signal are provided. And a demodulator 203 for applying a weight to the digital signal and demodulating the signals to which the weight is applied.

상기 스마트 안테나 시스템의 수신 장치는 상기 도 1에 도시된 송신 장치와 반대의 역할을 하는 장치로, 송신 장치 및 수신 장치 모두 적응 알고리즘을 이용하여 가중치를 갱신한다. The receiving device of the smart antenna system plays a role opposite to that of the transmitting device shown in FIG. 1, and both the transmitting device and the receiving device update weights using an adaptive algorithm.

이와 같은 종래 기술에서, 스마트 안테나 시스템은 안테나 소자간의 상관(Correlation) 특성이 커야 좋은 성능을 갖는다. In such a prior art, the smart antenna system has a good performance when the correlation property between antenna elements is large.

한편, 다이버시티는 안테나 사이의 상관 특성이 적을수록 성능이 좋아지므로, 일반적인 스마트 안테나 시스템에서는 다이버시티 전송 기법을 이용하지 않는 것이 일반적이다. On the other hand, since diversity has better performance as the correlation between antennas decreases, it is common to not use a diversity transmission scheme in a general smart antenna system.

그러나, 상기와 같은 스마트 안테나 시스템은 직접파(Line of Sight)가 없고, 실내 환경에서 또는 앵글 확산(angle spread)이 커질 때, 성능의 열화가 발생하기 쉬우므로 이러한 열화를 극복할 수 있는 방안들이 고려중이며, 그 대안 중의 하나가 상기 스마트 안테나 시스템에서 빔형성 방법 및 상기 다이버시티 전송 기법을 병행하여 이용하는 방법이다. However, such a smart antenna system does not have a line of sight, and performance degradation tends to occur in an indoor environment or when an angle spread is large, and thus methods for overcoming such degradation may be provided. Under consideration, one of the alternatives is a method of using the beamforming method and the diversity transmission scheme in parallel in the smart antenna system.

따라서, 본 발명은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서 빔형성과 다이버시티 기법을 혼용할 수 있는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a method and apparatus for using the same for beamforming and diversity in a mobile communication system having a plurality of antennas. will be.

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상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법은, 신호의 송신 및 수신시 각각 상향 링크의 채널 정보로부터 구한 상관값 및 복수의 안테나들을 통하여 수신된 신호의 상관값을 이용하여, 빔형성 모드와 다이버시티 모드 중 어느 하나의 통신 모드를 결정하는 단계; 상기 결정에 따라, 상기 빔형성 모드가 결정된 경우 송수신 신호에 가중치를 적용하여 신호를 처리하고, 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우 상기 복수의 안테나들 중 적어도 두 개의 안테나를 선택하여 다이버시티용 신호로 부/복호화하여 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리된 송수신 신호를 송수신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법은, 상기 결정 단계에서 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우에, 상기 복수의 안테나들 중 선택된 적어도 두 개의 안테나 간 거리를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 안테나 간 거리는, 상기 복수의 안테나들의 수 및 상기 복수의 안테나들 간 거리 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
상기 가중치는, 신호 송신시 상향링크의 채널 정보 또는 상향링크를 통하여 송신된 가중치 정보로부터 갱신되고, 신호 수신시 수신 신호의 수신 상태 파라미터로부터 갱신될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 장치는, 일정한 간격을 갖도록 구비된 복수의 안테나들; 신호의 송신 및 수신시 각각 상향 링크의 채널 정보로부터 구한 상관값 및 복수의 안테나들을 통하여 수신된 신호의 상관값을 이용하여, 빔형성 모드와 다이버시티 모드 중 어느 하나의 통신 모드를 결정하는 모드 선택기; 상기 결정된 통신 모드에 따라, 송수신 신호를 상기 복수의 안테나들 각각에 선택적으로 연결하는 스위치들; 및 상기 모드 선택기에 의해 빔형성 모드가 결정된 경우 송수신 신호에 가중치를 적용하여 처리하고, 상기 모드 선택기에 의해 다이버시티 모드가 결정된 경우 송수신 신호를 다이버시티용 신호로 부/복호화하는 신호처리부를 포함한다.
예를 들어, 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우, 상기 복수의 안테나들 중 선택된 적어도 두 개의 안테나 간 거리는, 상기 복수의 안테나들의 수 및 상기 복수의 안테나들 간 거리 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 장치는, 신호 송신시 상기 결정된 통신 모드에 따라, 송신 신호를 상기 빔형성 모드 및 다이버시티 모드 중 어느 하나의 모드에 해당하는 신호 처리 블록으로 스위칭하는 제 1 스위치 및 상기 결정된 통신 모드에 따라, 상기 처리된 송수신 신호를 상기 빔형성 모드 및 다이버시티 모드 중 어느 하나의 모드의 안테나로 스위칭하는 제 2 스위치를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 안테나 시스템의 송신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.In order to achieve the above object, the mixed method of beamforming and diversity scheme in a mobile communication system having a plurality of antennas according to the present invention, the correlation value obtained from the channel information of the uplink at the time of transmission and reception of the signal, respectively Determining a communication mode of one of a beamforming mode and a diversity mode by using a correlation value of a signal received through the plurality of antennas; According to the determination, when the beamforming mode is determined, a signal is processed by applying a weight to a transmitted / received signal, and when the diversity mode is determined, at least two antennas of the plurality of antennas are selected and added as a diversity signal. / Decoding to process the signal; And transmitting and receiving the processed transmit / receive signal.
In a mixed method of beamforming and diversity scheme in a mobile communication system having a plurality of antennas according to the present invention, when the diversity mode is determined in the determining step, at least two antennas selected from the plurality of antennas are selected. The method may further include determining a distance between the two.
For example, the distance between the antennas may be determined by at least one of the number of the plurality of antennas and the distance between the plurality of antennas.
The weight may be updated from uplink channel information or weight information transmitted through the uplink at the time of signal transmission, and may be updated from a reception state parameter of the received signal at the time of signal reception.
In addition, in order to achieve the above object, in the mobile communication system having a plurality of antennas according to the present invention, a mixed device of the beam forming and diversity technique, the plurality of antennas provided to have a predetermined interval; Mode selector for determining one of the beamforming mode and the diversity mode using the correlation values obtained from uplink channel information and the signals received through the plurality of antennas, respectively, when transmitting and receiving signals. ; Switches for selectively transmitting and receiving signals to and from each of the plurality of antennas according to the determined communication mode; And a signal processing unit for applying a weight to a transmission / reception signal when the beamforming mode is determined by the mode selector, and encoding / decoding the transmission / reception signal as a diversity signal when the diversity mode is determined by the mode selector. .
For example, when the diversity mode is determined, a distance between at least two antennas selected from the plurality of antennas may be determined by at least one of the number of the plurality of antennas and the distance between the plurality of antennas.
In a mixed device of beamforming and diversity schemes in a mobile communication system having a plurality of antennas according to the present invention, a transmission signal may be transmitted to any one of the beamforming mode and the diversity mode according to the determined communication mode. A first switch for switching to a signal processing block corresponding to a mode and a second switch for switching the processed transmit / receive signal to an antenna of any one of the beamforming mode and diversity mode according to the determined communication mode; It may further include.
The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
3 is a diagram illustrating a configuration of a transmission apparatus of a smart antenna system according to the present invention.

도 3을 참조하면, 수신기로부터 제공받은 상향 링크의 채널 정보를 가지고 상관값을 생성하는 상향링크 정보 블락(311)과, 상기 상관값과 임계치를 비교하는 비교기(312)와, 상기 비교 결과에 따라 전송 모드를 선택하는 전송 모드 선택기(313)와, 상기 선택된 전송 모드에 따라 스위칭 제어 신호 또는 웨이트 벡터 계산을 위한 제어 신호를 발생하는 제어기(314)와, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 전송할 신호를 스위칭하는 제1 스위칭 시스템(310)과, 상기 웨이트 벡터 계산을 위한 제어 신호에 따라 웨이트 벡터를 계산하는 웨이트 벡터 계산부(307)와, 상기 계산된 웨이트 벡터를 상기 전송할 신호에 적용하는 웨이트 벡터 적용부(308a~308n)와, 상기 웨이트 벡터 적용부(308a~308n)의 신호들을 가산하는 가산기(305a~305n)와, 상기에서 다이버시티 모드가 선택된 경우에 상기 전송할 신호를 다이버시티용 신호로 부호화하는 다이버시티 부호화 블록(306a~306l)과, 상기 전송 모드 선택에 따른 제어 신호를 인가받아 상기 웨이트 벡터가 적용된 신호 또는 다이버시티 용 신호로 부호화된 신호를 스위칭하는 제2 스위칭 시스템(304)과, 상기 제2 스위칭 시스템(304)으로부터 스위칭되어 제공되는 신호를 고주파 신호로 변환하는 업 컨버터(303)와, 상기 고주파 신호를 저전력으로 증폭하는 증폭기(302)와, 상기 증폭된 신호를 대역 제한하는 듀플렉서(301)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 3, an uplink information block 311 for generating a correlation value with uplink channel information provided from a receiver, a comparator 312 for comparing the correlation value with a threshold, and the comparison result A transmission mode selector 313 for selecting a transmission mode, a controller 314 for generating a switching control signal or a control signal for weight vector calculation according to the selected transmission mode, and switching a signal to be transmitted according to the switching control signal A weight vector calculator 307 for calculating a weight vector according to a first switching system 310, a control signal for calculating the weight vector, and a weight vector applying unit for applying the calculated weight vector to the transmitted signal ( 308a to 308n, adders 305a to 305n for adding signals of the weight vector applying units 308a to 308n, and the diversity mode selected above. A diversity encoding block 306a to 306l for encoding a signal to be transmitted as a diversity signal and a control signal according to the transmission mode selection, and switching a signal encoded with the weight vector or a diversity signal A second switching system 304, an up converter 303 for converting a signal provided from the second switching system 304 into a high frequency signal, an amplifier 302 for amplifying the high frequency signal at low power, and And a duplexer 301 for band-limiting the amplified signal.

이와 같은 구성에 따른 스마트 안테나 시스템의 신호 전송은 다음에서와 같이 구체적으로 동작된다. Signal transmission of the smart antenna system according to such a configuration is specifically operated as follows.

먼저, 상향링크 정보 블락은(311)은 수신기로부터 제공받은 상향 링크의 채널 정보를 가지고 수신된 신호의 안테나간 상관값을 생성한다. 이 상관값은 본 발명에 따른 스마트 안테나 시스템의 전송 모드 즉, 빔형성 모드와 다이버시티 모드를 결정하는 데 있어, 중요한 기준이 된다. 전술한 바와 같이, 빔형성 모드는 상관 특성이 좋을수록(클수록) 좋은 성능을 나타내고, 다이버시티 모드는 상관 특성이 작을수록 좋은 성능을 나타내므로, 상기 상관값에 따라 전송 모드를 결정하는 것이다. First, the uplink information block 311 generates an inter-antenna correlation value of a received signal with uplink channel information provided from a receiver. This correlation value is an important criterion in determining the transmission mode, that is, the beamforming mode and the diversity mode, of the smart antenna system according to the present invention. As described above, the beamforming mode shows better performance as the correlation characteristic is better (larger), and the diversity mode shows better performance as the correlation characteristic is smaller, so that the transmission mode is determined according to the correlation value.

그리고, 상기 두 가지 전송 모드를 이용하기 위해서는 먼저 배열 안테나의 개수와 송신 다이버시티로 이용할 안테나 개수가 결정되어야 한다. In order to use the two transmission modes, first, the number of array antennas and the number of antennas to be used for transmission diversity must be determined.

이때, 다이버시티로 이용될 안테나들은 충분한 거리를 두고 있어야만, 상관도가 작게 되어 시스템의 성능이 좋다. At this time, the antennas to be used for diversity should have a sufficient distance, the correlation is small, the performance of the system is good.

예를 들어, 도 5에서 각 안테나 소자간 거리가 d=lambda/2이고, 송신 다이버시티용 안테나로 m번째 소자를 선택하였다면, 송신 다이버시티용 안테나간 거리는 d'=(m-1)lambda/2가 된다. 이때, d'은 안테나 소자간의 거리 d와 안테나 소자수에 의존하게 되며, 다이버시티 안테나용 이외의 안테나는 신호를 전송하지 않는다. For example, in FIG. 5, when the distance between each antenna element is d = lambda / 2 and the mth element is selected as the antenna for transmit diversity, the distance between the antennas for transmit diversity is d '= (m-1) lambda / Becomes two. At this time, d 'depends on the distance d between the antenna elements and the number of antenna elements, and an antenna other than the diversity antenna does not transmit a signal.

결과적으로, 배열 안테나 소자수가 많고, 다이버시티 안테나간 거리를 짧게 한다면, 더 많은(2개 이상) 송신 다이버시티용 안테나를 사용할 수 있다. As a result, if the number of array antenna elements is large and the distance between the diversity antennas is shortened, more (two or more) antennas for transmit diversity can be used.

상기 생성된 상관값은 비교기(311)에 제공되어 기 설정된 임계치와 비교된다. The generated correlation value is provided to the comparator 311 and compared with a preset threshold.

상기 비교 결과에 따라, 전송 모드 선택기(313)는 빔형성 모드와, 다이버시티 모드 중 어느 하나를 결정한다. According to the comparison result, the transmission mode selector 313 determines one of the beamforming mode and the diversity mode.

상기 제어기(314)는 상기 선택된 전송 모드에 따라 스위칭 제어 신호 또는 웨이트 벡터 계산을 위한 제어 신호를 발생한다. The controller 314 generates a switching control signal or a control signal for weight vector calculation according to the selected transmission mode.

상기 제1 스위칭 시스템(310)은 상기 스위칭 제어 신호에 따라 전송할 신호 를 웨이트 벡터 적용부(307) 또는 다이버시티 부호화 블록(306a~306l)으로 스위칭한다. 상기에서 빔형성 모드가 선택된 경우, 상기 전송할 신호는 웨이트 벡터 적용부(307)에 스위칭된다. 반대의 경우, 상기 전송할 신호는 다이버시티 부호화 블록(306a~306l)으로 스위칭된다. The first switching system 310 switches the signal to be transmitted to the weight vector applying unit 307 or the diversity coding blocks 306a to 306l according to the switching control signal. When the beamforming mode is selected, the signal to be transmitted is switched to the weight vector applying unit 307. In the opposite case, the signal to be transmitted is switched to the diversity coding blocks 306a to 306l.

즉, 상기 스위칭 제어 신호에 따라, 상기 제1 스위칭 시스템(310)은 다이버시티를 위한 각 경로의 다이버시티 부호화 블록(306a~306l)을 모두 차단하고, 빔형성 모드를 위한 모든 경로의 가산기(305a~305n)를 연결한다. 반대의 경우로, 빔형성 모드를 위한 모든 경로의 가산기(305a~305n)를 차단하고, 다이버시티를 위한 각 경로의 다이버시티 부호화 블록(306a~306l)을 모두 연결한다. 여기서, n은 N-1과, l은 L과 동일한 인덱스를 갖는다. That is, according to the switching control signal, the first switching system 310 blocks all of the diversity coding blocks 306a to 306l of each path for diversity and adds all the paths 305a for the beamforming mode. ~ 305n). In the opposite case, the adders 305a to 305n of all paths for the beamforming mode are blocked, and the diversity coding blocks 306a to 306l of each path for diversity are connected. Where n has the same index as N-1 and l is equal to L.

상기 웨이트 벡터 계산을 위한 제어 신호는 상기에서 빔형성 모드가 선택된 경우, 상향링크 정보 블락(311)에 제공되며, 이 상향링크 정보 블락(311)은 이 제어 신호에 따라 웨이트 벡터 계산을 위한 상향링크의 채널 환경 정보 또는 상향링크를 통하여 제공된 웨이트 벡터를 상기 웨이트 벡터 계산부(307)에 제공한다. The control signal for calculating the weight vector is provided to the uplink information block 311 when the beamforming mode is selected, and the uplink information block 311 is an uplink for calculating the weight vector according to the control signal. The weight vector provided through the channel environment information or the uplink is provided to the weight vector calculator 307.

상기 웨이트 벡터 계산부(307)는 상기 상향링크의 채널 환경 정보 또는 제공된 웨이트 벡터에 따라 기존의 웨이트 벡터를 갱신하여 상기 웨이트 벡터 적용부(308a~308n)에 제공한다. The weight vector calculator 307 updates the existing weight vector according to the uplink channel environment information or the provided weight vector and provides the weight vector to the weight vector application units 308a to 308n.

상기 웨이트 벡터 적용부(308a~308n)는 상기 갱신된 웨이트 벡터를 상기 전송할 신호에 적용하고, 상기 가산기(305a~305b)는 이 웨이트 벡터가 적용된 신호들을 가산한다. The weight vector applying units 308a to 308n apply the updated weight vector to the transmitted signal, and the adders 305a to 305b add signals to which the weight vector is applied.                     

상기에서 다이버시티 전송 모드가 선택된 경우, 상기 다이버시티 부호화 블록(306a~306l)은 상기 제1 스위칭 시스템(310)으로부터 스위칭되어 제공되는 전송할 신호들을 다이버시티용 신호로 부호화한다. When the diversity transmission mode is selected, the diversity coding blocks 306a to 306l encode signals to be transmitted which are switched and provided from the first switching system 310 into diversity signals.

상기 스위칭 신호에 따라, 상기 제2 스위칭 시스템(304)은 상기 다이버시티 부호화 블록(306a~306l) 또는 상기 가산기(305a~305n)로부터 제공되는 신호들을 업 컨버터(303)로 스위칭한다. According to the switching signal, the second switching system 304 switches the signals provided from the diversity coding blocks 306a-306l or the adders 305a-305n to the up converter 303.

상기 업 컨버터(303)는 상기 제2 스위칭 시스템(304)으로부터 스위칭되어 제공되는 신호를 아날로그인 고주파 신호로 변환한다. The up converter 303 converts a signal provided by being switched from the second switching system 304 into an analog high frequency signal.

상기 증폭기(302)는 상기 고주파 신호를 저전력으로 증폭하고, 상기 듀플렉서(301)는 이 증폭된 신호를 대역 제한하여, 상기에서 결정된 빔형성 모드를 위한 안테나 또는 다이버시티 모드를 위한 안테나에 인가한다. The amplifier 302 amplifies the high frequency signal at low power, and the duplexer 301 band-limits the amplified signal and applies it to the antenna for the beamforming mode or the antenna for the diversity mode.

다이버시티 전송 모드에서 선택된 안테나들은 개방 루프와 폐쇄 루프 다이버시티를 모두 지원한다. 상기 개방 루프 다이버시티는 상기 결정된 안테나 수에 맞게 부호화하여 데이터를 전송하는 것이고, 상기 폐쇄 루프 다이버시티는 수신된 신호의 피드백 정보(상향링크의 채널 환경 정보 또는 이에 상응하는 외부 정보)를 이용하여 적절한 가중치를 곱하여 전송하는 것이다. Antennas selected in the diversity transmission mode support both open loop and closed loop diversity. The open loop diversity is to transmit data by encoding according to the determined number of antennas, and the closed loop diversity is appropriate by using feedback information (uplink channel environment information or uplink external information) of the received signal. Multiply by the weight to send.

여기서, 상기 스마트 안테나 시스템의 송신 장치가 코드 분할 다중 시스템에 이용될 경우, 상기 송신 장치는 확산기(spreading unit)(미도시)를 추가로 포함한다. Here, when the transmitting device of the smart antenna system is used in the code division multiplexing system, the transmitting device further includes a spreading unit (not shown).

도 4는 본 발명에 따른 스마트 안테나 시스템의 수신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a receiver of a smart antenna system according to the present invention.

도 4를 참조하면, 수신된 신호를 대역 제한하여 통과시키고, 이 통과된 신호를 저잡음으로 증폭하는 고주파 처리부(401)와, 상기 증폭된 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하는 다운 컨버터(402)와, 상기 수신된 신호의 상관값을 생성하는 상관기(409)와, 상기 상관값과 임계치를 비교하는 비교기(410)와, 상기 비교 결과에 따라 수신 모드를 선택하는 수신 모드 선택기(411)와, 상기 선택된 수신 모드에 따라 스위칭 제어 신호를 발생하는 제어기(412)와, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 디지털 신호를 다이버시티 복호화 블록(404a~404l) 또는 웨이트 벡터 적용부(406a~406n)로 스위칭하는 제1 스위칭 시스템(403)과, 외부 정보를 이용하여 웨이트 벡터를 계산하는 웨이트 벡터 계산부(405)와, 상기 갱신된 웨이트 벡터를 상기 디지털 신호에 적용하는 웨이트 벡터 적용부(406a~406n)와, 상기에서 다이버시티 모드가 선택된 경우에, 상기 수신된 신호를 다이버시티용 신호로 복호화하는 다이버시티 복호화 블록(404a~404l)과, 상기 스위칭 제어 신호에 따라, 상기 가중치가 적용된 신호 또는 상기 다이버시티용 신호로 복호된 신호를 복조부(408a~408n)로 스위칭하는 제2 스위칭 시스템(407), 상기 가중치가 적용된 신호 또는 상기 다이버시티용 신호를 복조하는 복조부(408a~408n)로 구성된다. Referring to FIG. 4, a high-frequency processor 401 for band-passing a received signal, amplifying the passed signal with low noise, and a down converter 402 for converting the amplified signal into a baseband digital signal A correlator 409 for generating a correlation value of the received signal, a comparator 410 for comparing the correlation value with a threshold value, a reception mode selector 411 for selecting a reception mode according to the comparison result, A controller 412 for generating a switching control signal according to the selected reception mode, and switching the digital signal to a diversity decoding block 404a to 404l or a weight vector applying unit 406a to 406n according to the switching control signal. A first switching system 403, a weight vector calculator 405 that calculates a weight vector using external information, and a weight vector that applies the updated weight vector to the digital signal. The weights 406a to 406n, a diversity decoding block 404a to 404l for decoding the received signal into a diversity signal when the diversity mode is selected above, and the weight according to the switching control signal. A second switching system 407 for switching the applied signal or the signal decoded with the diversity signal to the demodulators 408a to 408n, and the demodulator 408a for demodulating the signal to which the weight is applied or the diversity signal. 408n).

이와 같은 구성에 따른 스마트 안테나 시스템의 신호 수신은 다음에서와 같이 구체적으로 동작된다. Signal reception of the smart antenna system according to this configuration is specifically operated as follows.

상기 송신 장치와 마찬가지로, 상기 두 가지 수신 모드를 이용하기 위해서는 먼저 배열 안테나의 개수와 송신 다이버시티로 이용할 안테나 개수가 결정되어야 하며, 다이버시티로 이용될 안테나간 거리가 결정되어야 한다. Like the transmission apparatus, in order to use the two reception modes, the number of array antennas and the number of antennas to be used for transmission diversity must be determined first, and the distance between antennas to be used for diversity must be determined.

상기 고주파 처리부(401)는 수신된 신호를 대역 제한하여 통과시키고, 이 통과된 신호를 저잡음으로 증폭한다. The high frequency processor 401 band-receives the received signal and amplifies the passed signal with low noise.

상기 다운 컨버터(402)는 상기 증폭된 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환한다. The down converter 402 converts the amplified signal into a baseband digital signal.

상기 상관기(409)는 상기 수신된 신호의 상관값을 생성하고, 상기 비교기(410)는 상기 상관값과 임계치를 비교한다. The correlator 409 generates a correlation value of the received signal, and the comparator 410 compares the correlation value with a threshold.

상기 비교 결과에 따라, 상기 수신 모드 선택기(411)는 빔형성 모드와, 다이버시티 모드 중 어느 하나를 결정한다.According to the comparison result, the reception mode selector 411 determines one of a beamforming mode and a diversity mode.

상기 제어기(412)는 상기 선택된 수신 모드에 따라 스위칭 제어 신호 또는 웨이트 벡터 계산을 위한 제어 신호를 발생한다. The controller 412 generates a switching control signal or a control signal for weight vector calculation according to the selected reception mode.

상기 스위칭 제어 신호에 따라, 상기 제1 스위칭 시스템(403)은 상기 디지털 신호를 다이버시티 복호화 블록(404a~404l) 또는 웨이트 벡터 적용부(406a~406n)로 스위칭한다. 상기에서 빔형성 모드가 선택된 경우, 상기 디지털 신호는 웨이트 벡터 적용부(406a~406n)로 스위칭된다. 반대의 경우, 상기 디지털 신호는 다이버시티 복호화 블록(404a~404l)으로 스위칭된다. According to the switching control signal, the first switching system 403 switches the digital signal to the diversity decoding blocks 404a to 404l or the weight vector applying units 406a to 406n. When the beamforming mode is selected, the digital signal is switched to the weight vector applying units 406a to 406n. In the opposite case, the digital signal is switched to the diversity decoding blocks 404a to 404l.

즉, 상기 스위칭 제어 신호에 따라, 상기 제1 스위칭 시스템(403)은 다이버시티를 위한 각 경로의 다이버시티 부호화 블록(404a~404l)을 모두 차단하고, 빔형성 모드를 위한 모든 경로의 웨이트 벡터 적용부(406a~406n)를 모두 연결한다. 반대의 경우도 마찬가지이다. 여기서, n은 N-1과, l은 L과 동일한 인덱스를 갖는다. That is, according to the switching control signal, the first switching system 403 blocks all of the diversity coding blocks 404a to 404l of each path for diversity, and applies weight vectors of all paths for the beamforming mode. Connect all the parts 406a to 406n. The opposite is also true. Where n has the same index as N-1 and l is equal to L.                     

상기 웨이트 벡터 계산부(405)는 외부 정보를 이용하여 웨이트 벡터를 갱신한다. 이 외부 정보르는 신호 대 잡음비와 같은 수신 상태 파라미터들을 이용한다. The weight vector calculator 405 updates the weight vector using external information. This external information uses reception state parameters such as signal to noise ratio.

상기 웨이트 벡터 적용부(406a~406n)는 상기 계산된 웨이트 벡터를 상기 디지털 신호에 적용한다. The weight vector applying units 406a to 406n apply the calculated weight vector to the digital signal.

상기에서 다이버시티 모드가 선택된 경우에, 상기 다이버시티 복호화 블록(406a~404l)은 상기 수신된 신호를 다이버시티용 신호로 복호화한다. When the diversity mode is selected, the diversity decoding blocks 406a to 404l decode the received signal into a diversity signal.

상기 스위칭 제어 신호에 따라, 상기 제2 스위칭 시스템(407)은 상기 가중치가 적용된 신호 또는 상기 다이버시티용 신호로 복호된 신호를 복조부(408a~408n)로 스위칭하고, 복조부(408a~408n)는 이 스위칭된 신호를 복조한다. In response to the switching control signal, the second switching system 407 switches the demodulated parts 408a to 408n to the demodulated parts 408a to 408n by switching the signal to which the weight is applied or the diversity signal. Demodulates this switched signal.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 배열 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서 빔형성과 동시에 사용된 배열 안테나 소자들 중에서 적당한 안테나간 거리를 갖는 안테나 소자를 선택하여 빔형성이 아닌 송/수신 다이버시티로 동작하게 함으로서 직접파(Line of Sight)가 없고, 앵글 확산이 커져 스마트 안테나 성능이 저하될 때 즉, 빔 형성이 어려운 채널 환경 상황에서 송수신 다이버시티를 지원함으로써 시스템 전체의 성능 향상을 얻는다. As described above, the present invention operates in transmit / receive diversity rather than beamforming by selecting an antenna element having an appropriate distance between antennas among array antenna elements used simultaneously with beamforming in a mobile communication system having array antennas. This improves the performance of the entire system by supporting transmit / receive diversity when there is no direct wave (Line of Sight) and the angle spread is increased to reduce the smart antenna performance, that is, in a channel environment where beam formation is difficult.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.

Claims (10)

신호의 송신 및 수신시 각각 상향 링크의 채널 정보로부터 구한 상관값 및 복수의 안테나들을 통하여 수신된 신호의 상관값을 이용하여, 빔형성 모드와 다이버시티 모드 중 어느 하나의 통신 모드를 결정하는 단계;Determining a communication mode of one of a beamforming mode and a diversity mode by using a correlation value obtained from uplink channel information and a correlation value of a signal received through a plurality of antennas, respectively, when transmitting and receiving a signal; 상기 결정에 따라, 상기 빔형성 모드가 결정된 경우 송수신 신호에 가중치를 적용하여 신호를 처리하고, 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우 상기 복수의 안테나들 중 적어도 두 개의 안테나를 선택하여 다이버시티용 신호로 부/복호화하여 신호를 처리하는 단계; 및According to the determination, when the beamforming mode is determined, a signal is processed by applying a weight to a transmitted / received signal, and when the diversity mode is determined, at least two antennas of the plurality of antennas are selected and added as a diversity signal. / Decoding to process the signal; And 상기 처리된 송수신 신호를 송수신하는 단계Transmitting / receiving the processed transmit / receive signal 를 포함하는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법.Mixing method of beamforming and diversity scheme in a mobile communication system having a plurality of antennas comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 결정 단계에서 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우에, 상기 복수의 안테나들 중 선택된 적어도 두 개의 안테나 간 거리를 결정하는 단계When the diversity mode is determined in the determining step, determining a distance between at least two antennas selected from the plurality of antennas 를 더 포함하는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법.Mixing method of beamforming and diversity technique in a mobile communication system having a plurality of antennas further comprising. 제 2 항에 있어서, 상기 안테나 간 거리는,The method of claim 2, wherein the distance between the antennas, 상기 복수의 안테나들의 수 및 상기 복수의 안테나들 간 거리 중 적어도 하나에 의해 결정되는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법.And a beamforming and diversity scheme in a mobile communication system having a plurality of antennas determined by at least one of the number of the plurality of antennas and the distance between the plurality of antennas. 제 1 항에 있어서, 상기 가중치는,The method of claim 1, wherein the weight is, 신호 송신시, 상향링크의 채널 정보 또는 상향링크를 통하여 송신된 가중치 정보로부터 갱신되는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법.A method of mixing beamforming and diversity techniques in a mobile communication system having a plurality of antennas updated from uplink channel information or weight information transmitted through uplink in signal transmission. 제 1 항에 있어서, 상기 가중치는,The method of claim 1, wherein the weight is, 신호 수신시, 수신 신호의 수신 상태 파라미터로부터 갱신되는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 방법.A method of mixing beamforming and diversity techniques in a mobile communication system having a plurality of antennas updated from a reception state parameter of a received signal upon signal reception. 삭제delete 삭제delete 일정한 간격을 갖도록 구비된 복수의 안테나들; A plurality of antennas provided to have a predetermined distance; 신호의 송신 및 수신시 각각 상향 링크의 채널 정보로부터 구한 상관값 및 복수의 안테나들을 통하여 수신된 신호의 상관값을 이용하여, 빔형성 모드와 다이버시티 모드 중 어느 하나의 통신 모드를 결정하는 모드 선택기; Mode selector for determining one of the beamforming mode and the diversity mode using the correlation values obtained from uplink channel information and the signals received through the plurality of antennas, respectively, when transmitting and receiving signals. ; 상기 결정된 통신 모드에 따라, 송수신 신호를 상기 복수의 안테나들 각각에 선택적으로 연결하는 스위치들; 및Switches for selectively transmitting and receiving signals to and from each of the plurality of antennas according to the determined communication mode; And 상기 모드 선택기에 의해 빔형성 모드가 결정된 경우 송수신 신호에 가중치를 적용하여 처리하고, 상기 모드 선택기에 의해 다이버시티 모드가 결정된 경우 송수신 신호를 다이버시티용 신호로 부/복호화하는 신호처리부When the beamforming mode is determined by the mode selector, the signal is processed by applying a weight to the transmitted / received signal, and encoding / decoding the transmitted / received signal as a diversity signal when the diversity mode is determined by the mode selector. 를 포함하는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 장치.Mixed apparatus of the beamforming and diversity technique in a mobile communication system having a plurality of antennas including a. 제 8 항에 있어서, 상기 다이버시티 모드가 결정된 경우, 상기 복수의 안테나들 중 선택된 적어도 두 개의 안테나 간 거리는,The method of claim 8, wherein when the diversity mode is determined, a distance between at least two antennas selected from the plurality of antennas is: 상기 복수의 안테나들의 수 및 상기 복수의 안테나들 간 거리 중 적어도 하나에 의해 결정되는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 장치.And a beamforming and diversity scheme in a mobile communication system having a plurality of antennas determined by at least one of the number of the plurality of antennas and the distance between the plurality of antennas. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 신호 송신시 상기 결정된 통신 모드에 따라, 송신 신호를 상기 빔형성 모드 및 다이버시티 모드 중 어느 하나의 모드에 해당하는 신호 처리 블록으로 스위칭하는 제 1 스위치; 및A first switch for switching a transmission signal to a signal processing block corresponding to any one of the beamforming mode and the diversity mode according to the determined communication mode at the time of signal transmission; And 상기 결정된 통신 모드에 따라, 상기 처리된 송수신 신호를 상기 빔형성 모드 및 다이버시티 모드 중 어느 하나의 모드의 안테나로 스위칭하는 제 2 스위치A second switch for switching the processed transmit / receive signal to an antenna of any one of the beamforming mode and the diversity mode according to the determined communication mode 를 더 포함하는 복수의 안테나들을 구비한 이동통신 시스템에서의 빔형성 및 다이버시티 기법의 혼용 장치.Mixed apparatus of the beamforming and diversity technique in a mobile communication system having a plurality of antennas further comprising.
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