KR20050062330A - A transmitting and receiving apparatus for base station with smart antenna, and a beam forming method in downlink - Google Patents

A transmitting and receiving apparatus for base station with smart antenna, and a beam forming method in downlink Download PDF

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Abstract

본 발명은 배열 안테나 또는 스마트 안테나를 사용하는 무선통신 시스템에 있어서, 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스마트 안테나 송수신 빔 형성 장치는, 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대한 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색 수단; 다중경로 지연 정보를 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 출력하는 복조 수단; 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 복조 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 제어수단; 및 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 변조 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 변조 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 배열 안테나를 사용하는 무선통신 시스템에 있어서, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 고정빔을 용이하게 형성할 수 있다.The present invention relates to a smart antenna base transceiver station for transmitting a signal from a base station to a mobile station in a wireless communication system using an array antenna or a smart antenna, and a fixed beam forming method of a forward link. An apparatus for forming and transmitting a smart antenna according to the present invention includes: multipath searching means for detecting and outputting multipath delay information for each demodulation channel for a signal received through a plurality of antennas; Demodulation means for demodulating the multipath delay information by forming an adaptive beam for each demodulation channel, and outputting an adaptive beam weight vector generated during demodulation; Control means for selecting at least one forward beam index for each demodulation channel by using a correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of predetermined fixed beam weight vectors; And modulation means for selecting a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index and forming a switching beam for a modulation signal for each modulation channel, and outputting the switching beam to the forward link. According to the present invention, in the wireless communication system using the array antenna, it is possible to easily form a fixed beam of the forward link without increasing the complexity of the terminal or the complexity of the base station receiver.

Description

스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법 {A TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS FOR BASE STATION WITH SMART ANTENNA, AND A BEAM FORMING METHOD IN DOWNLINK}Smart Antenna Base Station Transceiver and Fixed Beam Formation Method of Forward Link {A TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS FOR BASE STATION WITH SMART ANTENNA, AND A BEAM FORMING METHOD IN DOWNLINK}

본 발명은 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 배열 안테나(Antenna Array) 또는 스마트 안테나(Smart Antenna)를 사용하는 무선통신 시스템에 있어서, 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크(Downlink)의 고정빔 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a smart antenna base station transceiver and a fixed beam forming method of the forward link, and more particularly, in a wireless communication system using an antenna array or a smart antenna, from a base station to a mobile station The present invention relates to a smart antenna base station transceiver and signal for transmitting a signal and a fixed beam forming method of a downlink.

언제, 어디서나, 어떤 종류의 데이터라도 원하는 상대방과의 송수신을 가능하게 해주는 이동통신 시스템을 완벽하게 구현하기 위해서, 전세계적으로 통일된 단일 표준안으로 동작하고, 현재의 이동 통신 시스템보다 훨씬 높은 수준의 서비스를 제공하는 차세대(3rd Generation) 이동통신 시스템이 상용화되고 있다.To fully implement a mobile communication system that allows any type of data to send and receive with the desired party anytime, anywhere, operates under a single, globally standardized standard, and is a much higher level of service than current mobile communication systems. Next generation (3rd Generation) mobile communication systems that provide a commercially available.

이러한 차세대 이동통신 시스템은 현재 서비스 중인 음성신호뿐 아니라, 영상 및 기타 데이터를 높은 신뢰도로 송수신하게 된다. 또한, 서비스가 다양해짐에 따라 송수신 데이터의 대역폭은 현재보다 훨씬 넓은 밴드를 차지하게 되며, 또한 이동 통신망 자체의 수요도 더욱 증가할 것으로 예상된다.The next generation mobile communication system transmits and receives images and other data with high reliability as well as voice signals currently in service. In addition, as services are diversified, the bandwidth of transmission and reception data occupies a much wider band than the present, and the demand of the mobile communication network itself is expected to increase further.

따라서 차세대 이동통신 시스템의 가장 중요한 기술적 과제는 가능한 좁은 대역폭을 사용하여 보다 많은 데이터를 신뢰성 있게 전송하는 기술을 제시할 수 있어야 한다.Therefore, the most important technical challenge of the next generation mobile communication system should be to present a technique for transmitting more data reliably using the narrowest bandwidth possible.

그렇지만, 사용 대역폭의 축소와 신뢰도의 증대는 동시에 달성할 수 없으므로 지금까지 제시된 기존의 기술로는 차세대 이동통신에서 대두될 용량 및 신뢰도 문제를 해결할 수 없었다.However, the reduction of bandwidth used and the increase of reliability cannot be achieved at the same time, so the existing technologies proposed to date cannot solve the capacity and reliability problems that will arise in the next generation of mobile communication.

최근 수년간 안테나의 빔 패턴을 조정하여 간섭과 잡음을 억제함으로써, 통신 시스템에서의 용량 증대와 신뢰도 향상을 동시에 달성하는 새로운 기술이 활발히 연구 중이다. 소위, 스마트 안테나 기술이라고 불려지는 이 기술은 차세대 이동통신 시스템의 핵심 기술로 부각되고 있다.In recent years, new technologies are being actively researched to adjust the beam pattern of the antenna to suppress interference and noise, thereby simultaneously increasing capacity and improving reliability in a communication system. The so-called smart antenna technology is emerging as the core technology of the next generation mobile communication system.

이러한 스마트 안테나 기술은 기지국이 무선통신 단말기 가입자에게 최적의 빔을 설정해줌으로써, 전파 간섭을 줄여 통신 용량을 증대시키고, 통신 품질을 향상시켜주는 기술이라고 할 수 있다.Such a smart antenna technology can be said that the base station sets the optimal beam to the subscribers of the wireless communication terminal, thereby reducing the radio interference to increase the communication capacity and improve the communication quality.

예를 들어, 기지국에 설치된 스마트 안테나 시스템은 1) 사무실과 같은 고정된 목표, 2) 개인 및 인공위성과 같은 저속 이동 중인 목표, 및 3) 차량 및 열차 등과 같은 고속 이동 중인 목표들의 각각의 스피드에 적응적으로 대처하여 최적의 빔 패턴을 계속적으로 제공하여, 상기 목표물 방향으로는 최대의 이득을 제공하고, 여타의 방향으로는 상대적으로 훨씬 작은 이득을 줌으로써, 그만큼 간섭을 억제하는 효과를 내게 된다. 즉, 이러한 스마트 안테나 시스템은 이동통신 시스템의 용량을 증대시키고 및 통신의 신뢰도를 향상시키게 된다.For example, a smart antenna system installed in a base station may adapt to the speed of each of 1) fixed targets such as offices, 2) slow moving targets such as personal and satellite, and 3) fast moving targets such as vehicles and trains. In this way, the optimum beam pattern is continuously provided to provide maximum gain in the direction of the target, and relatively much smaller gain in the other direction, thereby suppressing interference. That is, such a smart antenna system increases the capacity of the mobile communication system and improves the reliability of communication.

따라서 이러한 스마트 안테나 기술은 많은 데이터를 신뢰성 있게 보내야 하는 차세대 통신 방식인 W-CDMA 및 CDMA2000 등에 적용되어야 할 최신 기술이라 할 수 있다.Therefore, such smart antenna technology is the latest technology to be applied to W-CDMA and CDMA2000, which is a next-generation communication method that must reliably transmit a lot of data.

한편, 이동통신 환경에서 기지국 단에 스마트 안테나 기술이 도입되는 경우, 순방향 및 역방향에 적용될 수 있는 기술은 적응빔 형성 방법과 고정빔 형성 방법이 있다.On the other hand, when the smart antenna technology is introduced to the base station in the mobile communication environment, there are two methods that can be applied to the forward and reverse direction is the adaptive beam forming method and the fixed beam forming method.

상기 적응빔 형성 방법은 채널이 변화하는 환경에 따라 적응적으로 빔 가중치 벡터를 연속적으로 바꾸며 빔 형성을 수행하는 방법이다.The adaptive beamforming method is a method of beamforming by continuously changing a beam weight vector adaptively according to a changing environment of a channel.

반면에, 상기 고정빔 형성 방법은 정해진 수의 고정빔에 대해 각각의 고정빔 가중치 벡터를 미리 정해 놓고, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동국의 배열 안테나(110) 방향에 따라 고정빔 인덱스(120)를 바꿔가면서 빔 형성을 수행하는 방법이다. 도 1은 종래의 기술에 따른 순방향 링크의 고정빔 패턴을 예시하는 도면이다.On the other hand, in the fixed beam forming method, each fixed beam weight vector is predetermined for a fixed number of fixed beams, and as shown in FIG. 1, the fixed beam index 120 depends on the direction of the array antenna 110 of the mobile station. This is a method of performing beam forming by changing). 1 is a diagram illustrating a fixed beam pattern of a forward link according to the prior art.

일반적으로, 역방향 링크의 기지국 수신단의 경우, 적응빔 형성 방법을 많이 사용하고 있다. 반면에, 순방향 링크의 기지국 송신단의 경우, 시분할 다중화(TDD) 방식 및 주파수 분할 다중화(FDD) 방식에 따라 달라지는데, 여기서, 역방향 및 순방향 링크의 주파수가 동일한 시분할 다중화(TDD) 방식인 경우, 역방향 링크의 적응빔 가중치 벡터를 그대로 순방향 링크에 사용하는 적응빔 형성 방법을 많이 사용하고 있다.In general, in the case of the base station receiving end of the reverse link, adaptive beamforming methods are frequently used. On the other hand, in the case of the base station transmitting end of the forward link, it depends on the time division multiplexing (TDD) method and the frequency division multiplexing (FDD) method. The adaptive beamforming method which uses the adaptive beam weight vector of N for the forward link is used a lot.

그런데, 주파수 분할 다중화(FDD) 방식에서는 역방향 및 순방향의 주파수가 다르기 때문에 역방향 링크의 적응빔 가중치 벡터를 그대로 순방향 링크에 사용할 수 없다. 따라서 이동국이 순방향 링크의 채널을 측정하여서 채널 정보를 기지국으로 피드백함으로써, 순방향 링크에 적응빔 또는 고정빔 형성을 수행하는 방법을 사용하고 있다.However, in the frequency division multiplexing (FDD) scheme, since the frequencies in the reverse and forward directions are different, the adaptive beam weight vector of the reverse link cannot be used for the forward link as it is. Therefore, the mobile station measures a channel of the forward link and feeds back channel information to the base station, thereby using a method of performing adaptive beam or fixed beam formation on the forward link.

즉, 종래의 방법은 단말기로부터 피드백 정보를 받아서 순방향 링크의 빔 형성을 수행하거나, 수신단에서 복조기와는 별도로 수신신호의 입사각(DOA)을 추정해서 순방향 링크의 빔 형성에 사용하고 있다.That is, in the conventional method, the feedback information is received from the terminal to perform beamforming of the forward link, or the receiving end estimates the incidence angle (DOA) of the received signal separately from the demodulator and uses the beamforming of the forward link.

전술한 바와 같이, 이동국이 순방향 링크의 채널 정보를 측정하여 기지국으로 피드백시켜 상기 순방향 링크의 빔 형성에 적용하는 방법은 채널 특성이 좋거나, 또는 이동국의 속도가 낮을 경우에는 효과적일 수 있다. 하지만, 채널 특성이 좋지 않거나 이동국의 속도가 높을 경우에는, 채널 정보의 피드백 시에 채널에서 생기는 에러 또는 피드백 지연 등으로 인해 성능이 매우 저하될 수 있다는 문제점이 있다.As described above, the method in which the mobile station measures the channel information of the forward link, feeds it back to the base station, and applies it to beamforming of the forward link may be effective when the channel characteristics are good or the speed of the mobile station is low. However, when the channel characteristics are poor or the speed of the mobile station is high, there is a problem that performance may be very degraded due to an error or feedback delay occurring in the channel during feedback of the channel information.

또한, 이동국이 연속해서 순방향 링크의 채널 특성을 측정에서 기지국에 보고해야 하기 때문에, 이동국이 매우 복잡해지고, 또한, 피드백 정보를 역방향 링크에 실어서 보내야 하기 때문에, 역방향 링크의 용량이 감소하는 문제점이 있다.In addition, since the mobile station must continuously report the channel characteristics of the forward link to the base station in the measurement, the mobile station becomes very complicated and also needs to send feedback information on the reverse link, thereby reducing the capacity of the reverse link. have.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 순방향 링크에 고정빔 형성을 수행하는 또 다른 방법이 있다. 도 2는 종래 기술에 따른 역방향 링크의 스위칭빔 형성 탐색기의 탐색 결과를 이용하여 순방향 링크의 고정빔 인덱스를 결정하는 송수신기 구조를 예시하는 도면이다. 여기서, 각 블록의 구체적인 동작은 본 발명의 상세한 설명 부분에서 도 3을 참조하여, 후술하기로 한다.On the other hand, as shown in Figure 2, there is another method for performing fixed beam formation in the forward link. FIG. 2 is a diagram illustrating a transceiver structure for determining a fixed beam index of a forward link by using a search result of a switching beamforming searcher of a reverse link according to the related art. Here, the specific operation of each block will be described later with reference to FIG. 3 in the detailed description of the present invention.

도 2에 도시된 기지국 송수신기는 스위칭빔 형성 다채널 탐색기(260)를 두어 수신되는 신호의 에너지가 가장 큰 빔 인덱스를 선택하여 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하게 된다. 상기 기지국 송수신기에서, 스위칭빔 형성다채널 탐색기(260)가 고정빔 패턴에 대해 모두 탐색을 수행해야 하므로, 상기 스위칭빔 형성 다채널 탐색기(260)의 복잡도가 고정빔 수만큼 증대되는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, WCDMA 방식의 이동통신 시스템에서, 탐색 구간이 64 칩(Chip)이고, 1/2 칩의 분해도(Resolution)를 갖는다고 가정하면, 일반적인 탐색기의 경우 128개의 상관기가 필요하지만, 이러한 방법에 따른 12개의 빔을 형성하는 스위칭빔 형성 다채널 탐색기(260)의 경우, 128×12개의 상관기가 필요하게 된다.The base station transceiver shown in FIG. 2 has a switching beamforming multi-channel searcher 260 to select a beam index having the largest energy of the received signal and use the fixed beam index of the forward link. In the base station transceiver, since the switching beamforming multi-channel searcher 260 must search for all of the fixed beam patterns, the complexity of the switching beamforming multichannel searcher 260 has a problem of increasing by the number of fixed beams. . For example, in a WCDMA mobile communication system, assuming that a search interval is 64 chips and a resolution of 1/2 chip, 128 correlators are required for a typical searcher. For the switching beamforming multi-channel searcher 260 forming 12 beams according to this, 128 x 12 correlators are required.

한편, 종래 기술로서, 미합중국 특허번호 US5,634,199호(1995년 4월 17일 출원)에는 "Method of Subspace Beamforming using Adaptive Transmitting Antennas with Feedback"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 이 발명은 CDMA 이동통신 시스템에서 기지국이 순방향 링크의 채널 정보를 구하는 방법과 이를 이용하여 순방향 빔 형성 가중치를 구하는 방법에 관한 것이다. Meanwhile, as a prior art, US Patent No. US 5,634,199 (filed April 17, 1995) discloses an invention named "Method of Subspace Beamforming using Adaptive Transmitting Antennas with Feedback", which is a CDMA mobile communication. The present invention relates to a method for obtaining channel information of a forward link in a system and a method for obtaining a forward beamforming weight using the same.

구체적으로, 미합중국 특허번호 US5,634,199호의 발명에 따르면, 이동국이 기지국으로 보내는 피드백 데이터량을 줄이기 위해, 기지국은 여러 개의 프로우브 신호를 전송하고, 단말기는 프로우브 신호에 관한 상관행렬을 구하여 기지국에 피드백하게 된다. 이때, 기지국은 각 단말기별로 피드백받은 상관행렬을 이용하여 순방향 빔 형성 가중치를 구하게 된다. 하지만, 이 발명은 순방향 링크에서 이동국의 피드백 정보를 이용한 적응빔 형성 방법을 사용하기 때문에, 채널 환경이 좋을 때에는 성능이 우수하지만, 채널 환경이 나쁜 경우에는 성능이 나빠지는 문제점이 있다.Specifically, according to the invention of US Pat. No. 5,634,199, in order to reduce the amount of feedback data sent by the mobile station to the base station, the base station transmits several probe signals, and the terminal obtains a correlation matrix for the probe signals to the base station. Feedback. At this time, the base station calculates the forward beamforming weight using the correlation matrix fed back to each terminal. However, since the present invention uses the adaptive beamforming method using the feedback information of the mobile station in the forward link, the performance is excellent when the channel environment is good, but the performance is poor when the channel environment is bad.

한편, 종래 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제2000-67975호(2000년 11월 16 일 출원)에는 "역방향 배열 응답벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법"이 개시되어 있는데, 이 발명은 원하는 사용자가 위치한 방향으로 최대 이득을 가지는 안테나 빔을 형성하는 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법을 제공한다.Meanwhile, as a related art, Korean Patent Application No. 2000-67975 (filed Nov. 16, 2000) discloses a "forward beam forming system and method using a reverse array response vector". Provided is a forward beamforming system and method for forming an antenna beam having a maximum gain in a direction in which is located.

구체적으로, 대한민국 특허출원번호 제2000-67975호의 발명에 따르면, 역방향에서 추정한 수신배열 응답벡터를 이용하여 순방향 빔 형성을 수행하는 두 가지 방법을 제시하고 있는데, 첫째는, 신호 도래각을 추정하여 원하는 사용자 방향으로 최대 안테나 이득을 형성하는 알고리즘으로서, 도래각 추정 속도를 증가시키는 방법이고, 둘째는, 수신배열 응답 벡터를 이용하여 추정한 수신 안테나 응답벡터에 응답변환 행렬을 곱하여 송신 빔 형성 가중치 벡터를 직접 구하는 방법을 제시함으로써, 원하는 사용자가 위치한 방향으로 최대 이득을 가지는 안테나 빔 형성이 가능하다. 하지만, 이 발명은 단지 최대 이득 성능만을 주로 고려하고 있고, 기지국의 복잡도는 고려하고 있지 않다는 문제점이 있다.Specifically, according to the invention of Korean Patent Application No. 2000-67975, two methods for performing forward beamforming using a received array response vector estimated in the reverse direction are proposed. First, by estimating the angle of signal arrival An algorithm for forming a maximum antenna gain in a desired user direction, the method of increasing the angle of arrival estimation, and secondly, a transmission beamforming weight vector by multiplying a response transform matrix by a reception antenna response vector estimated using the reception array response vector. By presenting a method of directly obtaining the antenna beam forming having the maximum gain in the direction in which the desired user is located is possible. However, there is a problem that the present invention mainly considers only the maximum gain performance and does not consider the complexity of the base station.

한편, 종래 기술로서, 2000년 가을에 간행된VTC2000지의 제1권, 189 내지 194 페이지에는 "Semi-Blind Method for Transmit Antenna Array in CDMA System"이라는 명칭의 논문이 게재되어 있는데, 이 선행논문은 FDD 방식을 이용하는 CDMA 이동통신 시스템에서, 기지국이 단말기 피드백을 이용하여 순방향 채널 정보를 구하는 방법과 이를 이용하여 순방향 빔 형성 가중치를 구하는 방법을 개시하고 있다.On the other hand, as a prior art, a volume of paper entitled "Semi-Blind Method for Transmit Antenna Array in CDMA System" is published in Volume 1, pages 189-194 of VTC2000, published in the fall of 2000. In a CDMA mobile communication system using the method, a method of obtaining a forward channel information by a base station using terminal feedback and a method of obtaining a forward beamforming weight using the same are disclosed.

구체적으로, 상기 선행논문은 역방향 데이터만을 획득하여 배열 응답벡터를 추정하고, 빠른 페이딩 성분만 단말기로부터 피드백받아 순방향 빔 형성 가중치를 연산하는데 활용하는 방법을 제시함으로써, 역방향 방향 정보만으로 순방향 빔 형성을 하는 개방 루프 빔 형성 방식의 문제점을 해결할 수 있다. 하지만, 이 선행논문은 순방향에서 적응빔 형성 방식을 사용함으로써, 개방루프 빔 형성 방식의 문제점을 어느 정도 해결할 수 있지만, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시킬 수 있다는 문제점이 있다.Specifically, the preceding paper estimates an array response vector by acquiring only backward data, and proposes a method of using only fast fading components to be fed back from the terminal to calculate the forward beamforming weight. The problem of the open loop beam forming method can be solved. However, the preceding paper can solve the problem of the open loop beam forming method to some extent by using the adaptive beam forming method in the forward direction, but there is a problem that the complexity of the terminal or the complexity of the base station receiver can be increased.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 역방향 적응빔 가중치 벡터와 고정빔 가중치 벡터의 내적을 이용하여 순방향 링크의 빔을 용이하게 형성할 수 있는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is a smart antenna base station transceiver and a forward link fixed beam forming method that can easily form a beam of the forward link using the inner product of the reverse adaptive beam weight vector and the fixed beam weight vector. It is to provide.

또한, 본 발명의 다른 목적은 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 성능을 향상시킬 수 있는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a smart antenna base station transceiver and a fixed beam forming method of the forward link that can improve the performance of the forward link without increasing the complexity of the terminal or the complexity of the base station receiver.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 스마트 안테나 기지국 송수신 장치는,As a means for achieving the above object, the smart antenna base station transceiver according to the present invention,

상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연(multipath delay) 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색 수단;Multipath searching means for detecting and outputting multipath delay information for each demodulation channel for signals received through the plurality of antennas;

상기 복조 채널별 다중경로지연 정보를 이용하여 상기 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 1개 이상 출력하는 복조 수단;Demodulation means for performing demodulation by forming adaptive beams for each demodulation channel for the received signal using the multipath delay information for each demodulation channel, and outputting one or more adaptive beam weight vectors generated during the demodulation for each demodulation channel. ;

상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 복조 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 제어 수단; 및Control means for selecting at least one forward beam index for each demodulation channel by using a correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors; And

상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 변조 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 변조 수단 Modulation means for selecting a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index and forming a switching beam for a modulation signal for each modulation channel and outputting the forwarding beam to a forward link;

을 포함하여 구성되는 특징이 있다.There is a feature configured to include.

여기서, 상기 복조 수단은 복수의 복조기를 포함하며, 각각의 복조기는, 복수개의 적응빔 형성 핑거 블록; 및 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록의 출력을 결합하여 채널 디코더로 출력하는 컴바이너를 포함할 수 있다.Here, the demodulation means includes a plurality of demodulators, each demodulator comprising: a plurality of adaptive beam forming finger blocks; And a combiner configured to combine the outputs of the plurality of adaptive beamforming finger blocks and output the combined signal to the channel decoder.

여기서, 상기 적응빔 형성 핑거 블록은, 다중경로 지연 정보를 이용하여 수신신호로부터 적응빔 가중치 벡터를 실시간으로 추출하는 적응빔 가중치 벡터 연산기; 상기 적응빔 가중치 벡터 연산기 출력을 수신신호에 실시간으로 곱하는 곱셈기; 및 상기 곱셈기 출력을 입력으로 받아 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 DS-CDMA 신호의 재확산(dispreading)을 수행하고 타임 트래킹, 채널추정 및 코히런트 복조를 수행하여 복조된 심볼값을 컴바이너의 입력으로 하며 복조 심볼 에너지의 시간평균값을 제어기로 연속적으로 출력하는 핑거를 포함할 수 있다.The adaptive beamforming finger block may include: an adaptive beam weight vector vector operator configured to extract an adaptive beam weight vector from a received signal in real time using multipath delay information; A multiplier for multiplying the adaptive beam weight vector operator output to a received signal in real time; And receiving the multiplier output as input, performing respreading of the DS-CDMA signal using the multipath delay information, and performing time tracking, channel estimation, and coherent demodulation, and demodulating the demodulated symbol values. It may include a finger that continuously outputs the time average value of the demodulation symbol energy to the controller.

여기서, 상기 적응빔 형성 핑거 블록은 적응빔 가중치 벡터 연산기로부터 실시간으로 출력되는 적응빔 가중치 벡터와 핑거로부터 실시간으로 출력되는 심볼 에너지값을 실시간으로 제어 수단으로 보내는 것을 특징으로 한다.In this case, the adaptive beamforming finger block may be configured to send the adaptive beam weight vector and the symbol energy value output from the finger in real time to the control means in real time.

여기서, 상기 제어 수단은, 역방향 주파수에 맞춘 고정빔 가중치 벡터가 기설정되어 있는 가중치 벡터 테이블; 상기 복조 수단으로부터 채널별로 적응빔 형성핑거의 개수만큼 출력되는 상기 적응빔 가중치 벡터중 핑거 에너지가 큰 것에서부터 시작하여 1개 이상을 선택하는 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기; 상기 선택된 적응빔 가중치 벡터와 상기 가중치 벡터 테이블의 고정빔 벡터를 각각 내적하고, 그 제곱값을 출력하는 채널별 벡터 내적 및 제곱기; 및 상기 벡터 내적 및 제곱기의 출력으로부터 빔 인덱스를 선택하여 순방향 빔 인덱스를 출력하는 채널별 빔 인덱스 선택기를 포함할 수 있다.The control means may include: a weight vector table in which a fixed beam weight vector adapted to a reverse frequency is preset; An adaptive beam weight vector selector for each channel for selecting one or more of the adaptive beam weight vectors outputted from the demodulation means for each channel starting from a larger finger energy; A product dot product and a squarer for each channel, which output an inner product of the selected adaptive beam weight vector and the fixed beam vector of the weight vector table, respectively and output a square value thereof; And a beam index selector for selecting a beam index from the output of the vector dot product and the squarer to output a forward beam index.

여기서, 상기 빔 인덱스 선택기는, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 1개 이상의 적응빔 형성 가중치 벡터와 미리 저장된 순방향 링크의 고정빔 개수만큼의 고정빔 형성 가중치 벡터를 수학식과 같은 벡터 내적의 제곱-여기서, H는 허미션(Hermitian) 연산자임-을 이용하여 순방향 빔 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 한다.The beam index selector may include one or more adaptive beamforming weight vectors selected by the adaptive beam weight vector selector for each channel. Beamforming weight vector equal to the number of fixed beams of the pre-stored forward link with To the equation A squared vector dot product, wherein H is a Hermitian operator, selects a forward beam index.

여기서, 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다른 주파수 분할 다중화(FDD)방식일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 패턴과 동일한 패턴을 형성하되, 상기 고정빔 형성 가중치 벡터로 상기 역방향 링크의 주파수에 맞춘 역방향 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것을 특징으로 한다.Here, when the frequency of the forward link and the reverse link is different frequency division multiplexing (FDD) method, the same pattern as the fixed beam pattern of the forward link is formed, but is adjusted to the frequency of the reverse link by the fixed beamforming weight vector A reverse fixed beam weight vector is used.

여기서, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 적응빔 가중치 벡터의 수가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 상기 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 한다.Here, when the number of adaptive beam weight vectors selected by the adaptive beam weight vector selector for each channel is 1, at least one or more beam indexes based on having the largest value among squared values of the vector dot product of the fixed beam number of the forward link Is selected and used as the fixed beam index of the forward link.

여기서, 상기 순방향 링크의 고정빔이 형성되는 모든 채널(변조기 수와 동일)에 대해 상기 순방향 링크의 고정빔 개수만큼 상기 고정빔 가중치 벡터를 공통으로 사용하는 것을 특징으로 한다.Here, the fixed beam weight vector is used in common for all channels (the same as the number of modulators) in which the fixed beam of the forward link is formed, as much as the fixed beam number of the forward link.

여기서, 상기 순방향 빔 인덱스는 고정빔별 총 수신 에너지를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 한다.Here, the forward beam index is selected based on the total received energy of each fixed beam.

여기서, 상기 변조 수단은, 순방향 링크로 송신하기 위한 기지국의 인코딩된 데이터를 각각 변조하는 복수의 변조기 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 이용해서 채널별로 1개 이상의 순방향고정빔을 선택하여 상기 복수의 변조기로부터 출력되는 신호를 선택된 순방향 고정빔으로 출력하는 복수의 순방향 빔 선택기 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각의 출력을 빔별로 모두 더하는 복수의 빔별 덧셈기 상기 복수의 빔별 덧셈기 출력을 각각 빔별로 미리 정해진 순방향 고정빔 가중치 벡터를 이용하여 각각 고정빔을 형성하는 복수의 순방향 고정빔 형성기 및 상기 복수의 순방향 고정빔 형성기각각의 출력을 안테나별로 모두 더하여 출력하는 복수의 안테나별 덧셈기를 포함할 수 있다.Here, the modulation means, a plurality of modulators for respectively modulating the encoded data of the base station for transmission on the forward link using the at least one or more forward beam index to select one or more forward fixed beam for each channel to the plurality of A plurality of forward beam selectors for outputting a signal output from a modulator to a selected forward fixed beam A plurality of forward fixed beam formers and a plurality of forward fixed beam formers respectively forming a fixed beam by using a beam weight vector may include a plurality of antenna adders for outputting by adding all the outputs for each antenna.

여기서, 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각은 전체 고정빔 중에서 선택된 1개 이상의 고정빔만을 출력하고, 선택되지 않은 나머지 빔은 출력하지 않는 것을 특징으로 한다.Here, each of the plurality of forward beam selectors outputs only one or more fixed beams selected from all the fixed beams, and does not output the remaining non-selected beams.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 스마트 안테나 송수신 빔 형성 장치는,On the other hand, as another means for achieving the above object, the smart antenna transmitting and receiving beam forming apparatus according to the present invention,

순방향 링크 또는 역방향 링크 시에 단말기 사용자에게 빔 패턴을 제공하는 복수의 배열 안테나;A plurality of array antennas for providing a beam pattern to a terminal user in a forward link or a reverse link;

상기 배열 안테나를 통해 송수신되는 신호를 무선주파수 대역으로부터 중간주파수 대역 또는 기저 대역으로부터 변환하는 RF/IF 변환기;An RF / IF converter for converting a signal transmitted and received through the array antenna from a radio frequency band to an intermediate frequency band or a base band;

상기 복수의 배열 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색기;A multipath searcher for detecting and outputting multipath delay information for each demodulation channel with respect to signals received through the plurality of array antennas;

상기 다중경로 지연 정보와 상기 수신 신호에 대응하는 적응빔을 형성하는 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 적응빔 형성 복조기;An adaptive beamforming demodulator configured to demodulate an adaptive beam corresponding to the multipath delay information and the received signal, and output an adaptive beam weight vector generated in the demodulation for each channel;

상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 순방향 빔 제어기; 및A forward beam controller for selecting at least one forward beam index for each channel by using the correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors; And

상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 스위칭빔 형성 변조기A switching beamforming modulator for selecting a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index and forming a switching beam for a modulated signal for each channel, and outputting the switching beam to a forward link

를 포함하여 구성되는 특징이 있다.There is a feature configured to include.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 방법은,On the other hand, as another means for achieving the above object, a forward link fixed beam forming method of a base station having a plurality of antennas according to the present invention,

a) 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 탐색하는 단계;a) searching for multipath delay information for each demodulation channel for signals received through the plurality of antennas;

b) 상기 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 이용해 수신되는 신호에 대응하는 적응빔을 형성하여 복조를 수행하는 단계;b) performing demodulation by forming an adaptive beam corresponding to a received signal using the multipath delay information for each demodulation channel;

c) 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 단계;c) outputting an adaptive beam weight vector generated for each demodulation for each channel;

d) 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 단계; 및d) selecting at least one forward beam index for each channel by using the correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors; And

e) 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 단계e) selecting a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index, and forming a switching beam for a modulation signal for each channel and outputting the forwarding beam to a forward link;

를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.There is a feature consisting of.

따라서 본 발명에 따른 순방향 링크 고정빔 형성 방법은 고정빔 형성 방법을 사용하되, 이동국으로 수신한 신호를 적응빔 형성 방법으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터와 미리 정해놓은 복수개의 고정빔 가중치 벡터의 상관값을 취하고 이 상관값의 크기가 가장 큰 1개 이상의 고정빔으로 순방향 링크 신호를 송신하는 방법으로서, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 성능을 최대로 하여 빔을 형성할 수 있다.Therefore, in the forward link fixed beam forming method according to the present invention, the fixed beam forming method is used, but an adaptive beam weight vector generated in the process of demodulating the signal received by the mobile station by the adaptive beam forming method and a plurality of predetermined fixed beam weights A method of taking a correlation value of a vector and transmitting a forward link signal to one or more fixed beams having the largest magnitude of the correlation value, wherein the maximum link performance is maximized without increasing the complexity of the terminal or the complexity of the base station receiver. Can be formed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a smart antenna base station transceiver and a fixed beam forming method of a forward link according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역방향 링크를 적응빔 형성으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 이용해 순방향 링크의 고정빔 형성에 사용하는 다채널 기지국 송수신기 구조를 예시하는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)을 변조기 블록(600)과 복조기 블록(400) 사이에 둠으로써 가능해진다.3 is a diagram illustrating a multi-channel base station transceiver structure used for forming a fixed beam of a forward link by using an adaptive beam weight vector generated in a process of demodulating a reverse link into adaptive beam shaping according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, this is enabled by placing the multi-channel forward beam controller block 500 between the modulator block 600 and the demodulator block 400.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 장치를 구비한 기지국 송수신기는, 다채널 인코더 블록(310), 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600), 무선주파수/ 중간주파수(RF/IF) 변환 블록(330), N개의 배열 안테나(340), 다채널 다경로 탐색기블록(360), 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400), 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500) 및 다채널 디코더 블록(370)으로 구성되는데, 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 장치는 다채널 다경로 탐색기 블록(360), 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400), 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500) 및 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3, a base station transceiver having a forward link fixed beam forming apparatus of a base station having a plurality of antennas according to an embodiment of the present invention includes a multichannel encoder block 310 and a switching beam multichannel modulator block. (600), radio frequency / intermediate frequency (RF / IF) conversion block 330, N array antennas 340, multichannel multipath searcher block 360, adaptive beamforming multichannel demodulator block 400, Channel forward beam controller block 500 and a multi-channel decoder block 370, where a forward link fixed beam forming apparatus of a base station having a plurality of antennas according to an embodiment of the present invention is a multi-channel multipath searcher block 360, the adaptive beamforming multichannel demodulator block 400, the multichannel forward beam controller block 500, and the switching beam multichannel modulator block 600.

도 3을 참조하면, 다채널 다경로 탐색기 블록(360)은 상기 N개의 배열 안테나(340)를 통해 수신되는 N개의 신호중 1개 이상의 신호를 선택하여 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하게 된다. 여기서, 채널은 무선(wireless) 채널이 아니고, 하나의 변조기/복조기 쌍을 말하며, 첨부된 도면에서는 M개의 채널이 있다.Referring to FIG. 3, the multi-channel multipath searcher block 360 selects one or more signals among N signals received through the N array antennas 340 to detect and output multipath delay information for each demodulation channel. do. Here, the channel is not a wireless channel, but refers to one modulator / demodulator pair, and there are M channels in the accompanying drawings.

상기 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400)은 상기 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 1개 이상 출력하게 된다.The adaptive beamforming multi-channel demodulator block 400 demodulates an adaptive beam for each demodulated channel with respect to the received signal by using the multipath delay information for each demodulated channel, and demodulates the adaptive beam weight generated during the demodulation. More than one vector is output for each demodulation channel.

또한, 상기 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)은 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하여 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)에 제공하게 된다.In addition, the multi-channel forward beam controller block 500 selects at least one forward beam index for each channel by using a correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors, thereby switching beams. To the multi-channel modulator block 600.

상기 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)은 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하게 된다.The switching beam multi-channel modulator block 600 selects a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index, forms a switching beam for the modulation signal for each channel, and outputs it to the forward link.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적응빔 형성 방식을 사용하는 DS-CDMA의 적응빔 형성 다채널 복조기블록을 나타내는 도면으로서, 수신되는 신호를 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하면서, 이때 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 출력하는 것을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating an adaptive beamforming multi-channel demodulator block of DS-CDMA using an adaptive beamforming method according to an embodiment of the present invention, and demodulating a received signal by forming an adaptive beam for each demodulation channel. In this case, the adaptive beam weight vector generated at this time is output for each demodulation channel.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400)은, 복수의 복조기(400-1, …, 400-M)를 포함하며, 각각의 복조기는, 복수개의 적응빔 형성 핑거 블록(420-1, 420-2, …, 420-F) 및 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록의 출력을 결합하여 채널 디코더로 출력하는 컴바이너(410)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the adaptive beamforming multi-channel demodulator block 400 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of demodulators 400-1,..., 400 -M, and each demodulator includes: A plurality of adaptive beamforming finger blocks 420-1, 420-2, ..., 420-F and a combiner 410 for combining the outputs of the plurality of adaptive beamforming finger blocks and outputting them to a channel decoder; .

여기서, 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록(420-1, 420-2, …, 420-F) 각각은 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 수신신호로부터 적응빔 가중치 벡터를 실시간으로 추출하는 적응빔 가중치 벡터 연산기(421-1, 421-2, …, 421-F); 상기 적응빔 가중치 벡터 연산기 출력을 수신신호에 실시간으로 곱하는 곱셈기(422-1, 422-2, …, 422-F); 및 상기 곱셈기 출력을 입력으로 받아 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 DS-CDMA 신호의 재확산(dispreading)을 수행하고 타임 트래킹, 채널추정 및 코히런트 복조를 수행하여 복조된 심볼값을 컴바이너의 입력으로 하며 복조 심볼 에너지의 시간평균값을 제어기로 연속적으로 출력하는 핑거(423-1, 423-2, …, 423-F)를 포함한다.Here, each of the plurality of adaptive beamforming finger blocks 420-1, 420-2, ..., 420-F uses an adaptive beam weighting vector for extracting an adaptive beam weight vector from a received signal in real time using the multipath delay information. Vector operators 421-1, 421-2, ..., 421-F; Multipliers (422-1, 422-2, ..., 422-F) that multiply the received beam weight vector operator output to a received signal in real time; And receiving the multiplier output as input, performing respreading of the DS-CDMA signal using the multipath delay information, and performing time tracking, channel estimation, and coherent demodulation, and demodulating the demodulated symbol values. And fingers 423-1, 423-2, ..., 423-F which continuously output the time average value of the demodulated symbol energy to the controller.

여기서, 상기 적응빔 형성 핑거 블록은 적응빔 가중치 벡터 연산기로부터 실시간으로 출력되는 적응빔 가중치 벡터와 핑거로부터 실시간으로 출력되는 심볼에너지값을 실시간으로 제어 수단으로 보낸다.Here, the adaptive beamforming finger block sends the adaptive beam weight vector output in real time from the adaptive beam weight vector calculator and the symbol energy value output in real time from the finger to the control means in real time.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 순방향 빔 제어기 블록을 나타내는 도면으로서, 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)은 총 M개의 채널(520-1, …, 520-M)을 동시에 독립적으로 제어할 수 있으며, 역방향 고정빔 형성 가중치 벡터 테이블(510), 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기(521), 채널별 벡터 내적 및 제곱기(522) 및 채널별 빔 인덱스 선택기(523)를 포함한다.FIG. 5 is a diagram illustrating a multi-channel forward beam controller block according to an embodiment of the present invention, wherein the multi-channel forward beam controller block 500 independently and simultaneously independently records a total of M channels 520-1,..., 520 -M. It may be controlled, and includes a reverse fixed beamforming weight vector table 510, an adaptive beam weight vector selector 521 for each channel, a vector dot product and squarer 522 for each channel, and a beam index selector 523 for each channel.

상기 가중치 벡터 테이블(510)은 역방향 주파수에 맞춘 고정빔 형성에 대응하는 가중치 벡터가 기설정되어 있고, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기(521)는 복조기 블록(400)으로부터 출력되는 해당 채널의 복수개의 적응빔 가중치 벡터중 크기가 큰 것에서부터 시작하여 1개 이상의 적응빔 가중치 벡터를 선택하게 된다.The weight vector table 510 is preset with a weight vector corresponding to fixed beam formation according to the reverse frequency, and the adaptive beam weight vector selector 521 for each channel includes a plurality of corresponding channels output from the demodulator block 400. One or more adaptive beam weight vectors are selected starting from the larger one among the three adaptive beam weight vectors.

또한, 상기 채널별 벡터 내적 및 제곱기(522)는 상기 선택된 적응빔 가중치 벡터와 상기 가중치 벡터 테이블의 고정빔 벡터를 각각 내적하고, 그 제곱값을 출력하며, 상기 빔 인덱스 선택기(523)는 상기 벡터 내적 및 제곱기의 출력으로부터 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여 순방향 빔 인덱스를 출력하게 된다.In addition, the channel-specific vector dot product and the squarer 522 internalize the selected adaptive beam weight vector and the fixed beam vector of the weight vector table, respectively, and output the squared value, and the beam index selector 523 is configured to perform the One or more beam indices are selected from the output of the vector dot product and the squarer to output the forward beam indices.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭빔 형성 다채널(M개의 채널) 변조기 블록을 나타내는 도면으로서, 상기 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)은 순방향 링크로 송신하기 위한 기지국의 채널별 인코딩된 데이터를 각각 WCDMA 규격에 에 따라 변조하고 확산하는 기능을 하는 복수의 변조기(610-1, …, 610-M); 채널별 1개 이상의 상기 순방향 빔 인덱스를 이용해서 1개 이상의 순방향 고정빔을 선택하여 상기 변조기로부터 출력되는 신호를 선택된 순방향 고정빔으로 출력하는 채널별 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M); 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각의 출력을 빔별로 모두 더하는 복수(L개)의 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L); 상기 복수의 빔별 덧셈기 출력을 각각 빔별로 미리 정해진 순방향 고정빔 가중치 벡터를 이용하여 각각 고정빔을 형성하는 복수의 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L); 및 상기 복수의 순방향 고정빔 형성기 각각의 출력을 안테나별로 모두 더하여 출력하는 복수의 안테나별 덧셈기(650-1, …, 650-N)를 포함한다.6 is a diagram illustrating a switching beam forming multichannel (M channel) modulator block according to an embodiment of the present invention, wherein the switching beam multichannel modulator block 600 is for each channel of a base station for transmitting on a forward link. A plurality of modulators 610-1, ..., 610-M each functioning to modulate and spread the encoded data according to the WCDMA standard; A channel-specific forward beam selector 620-1, ..., 620-M that selects one or more forward fixed beams by using the one or more forward beam indexes for each channel and outputs a signal output from the modulator to the selected forward fixed beam. ); A plurality of (L) beam adders (630-1, ..., 630-L) for adding the outputs of each of the plurality of forward beam selectors to each beam; A plurality of forward fixed beam formers 640-1,..., 640 -L for forming the fixed beams by using the predetermined forward fixed beam weight vector for each beam; And a plurality of antenna adders 650-1,..., 650 -N for adding and outputting the outputs of the plurality of forward fixed beam formers for each antenna.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming a fixed beam of a forward link according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 순방향 빔 제어기 블록(500)은 적응빔 형성 복조기 블록(400)으로부터 현재 통화중인 각 채널 당 1개 이상의 역방향 링크 적응빔 가중치 벡터 를 주기적으로 제공받는다. 여기서, P는 1보다 크거나 같으며, 만약 본 발명의 실시예가 DS-CDMA 방식에 적용되는 경우에는, 핑거의 개수와 같을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예가 DS-CDMA 방식에 적용되는 경우, 각 핑거의 에너지 추정치도 제공받는다.First, as shown in FIG. 3, the forward beam controller block 500 includes one or more reverse link adaptive beam weight vectors for each channel currently in talks from the adaptive beamforming demodulator block 400. It is provided periodically. Here, P is greater than or equal to 1, and if the embodiment of the present invention is applied to the DS-CDMA scheme, it may be equal to the number of fingers. In addition, when an embodiment of the present invention is applied to the DS-CDMA scheme, an energy estimate of each finger is also provided.

통상적으로, DS-CDMA 이동통신 시스템의 기지국은 상기 기지국이 제공한 다수의 단말기들로부터 신호를 수신할 수 있도록 다수의 복조기를 구비하는데, 각 복조기는 채널의 다중 경로에 따라 다이버시티 이득을 얻기 위해 다수의 핑거(finger)를 포함한다.Typically, a base station of a DS-CDMA mobile communication system has a plurality of demodulators for receiving signals from a plurality of terminals provided by the base station, each demodulator for obtaining diversity gain according to a multipath of a channel. It includes a plurality of fingers.

이때, 상기 다수의 핑거들의 결과를 결합함으로써, 상기 수신기는 이동도 및 무선 네트워크 환경에 따른 페이딩 효과를 경감하도록 다이버시티 이득(diversity gain)을 달성한다. 예를 들어, 기지국 안테나가 단말기로부터 송신된 동일 RF 신호의 각각이 다중경로를 통해 상이한 전달 지연을 갖는 여러 신호를 수신하므로, 상기 수신기의 제어기는 각 핑거가 상이한 다중경로를 처리하고 복조하도록 할당하고, 다수의 핑거로부터의 그 결과를 결합하여, 수신기 성능을 개선하도록 경로 다이버시티를 달성하게 된다.At this time, by combining the results of the plurality of fingers, the receiver achieves a diversity gain to mitigate fading effects according to mobility and wireless network environment. For example, because the base station antenna receives multiple signals with different propagation delays over each of the same RF signals transmitted from the terminal, the controller of the receiver assigns each finger to process and demodulate different multipaths. By combining the results from multiple fingers, path diversity is achieved to improve receiver performance.

또한, CDMA 이동통신 시스템의 기지국 내의 수신기는 각 핑거에 대한 에너지 추정기를 포함하고 있으며, 그에 따라 핑거 에너지를 추정한다. 통상의 핑거 에너지 추정기는 대응하는 핑거가 포착한 신호 에너지를 계산하고, 다수의 신호 에너지값을 평균하며, 에너지값을 추정치에 매핑(mapping)시키는 테이블을 이용하여 각 평균 신호 에너지값으로부터 상기 추정치를 구하게 된다.In addition, the receiver in the base station of the CDMA mobile communication system includes an energy estimator for each finger, and estimates the finger energy accordingly. A typical finger energy estimator calculates the signal energy captured by a corresponding finger, averages a number of signal energy values, and maps the estimates from each average signal energy value using a table that maps the energy values to the estimates. You will get it.

상기 적응빔 가중치 벡터는 현재 복조기가 수신신호를 복조할 때 핑거별로 실시간으로 적응빔 형성에 이용되고 있는 정규화(Normalize)된 가중치 벡터이다.The adaptive beam weight vector Is a normalized weight vector that is used to form an adaptive beam in real time for each finger when the demodulator demodulates the received signal.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복조기 블록(400)은 각 채널별로 현재 복조에 사용되고 있는 각 핑거의 적응빔 가중치 벡터 및 핑거 에너지를 순방향 빔 제어기 블록(500)에 출력한다.First, as shown in FIG. 4, the demodulator block 400 outputs an adaptive beam weight vector and finger energy of each finger currently being used for demodulation for each channel to the forward beam controller block 500.

다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 순방향 빔 제어기 블록(500)은 상기 복조기 블록(400)으로부터 현재 통화중인 각 채널별로 1개 이상의 적응빔 가중치 벡터 및 핑거 에너지를 제공받아서 도 5에 도시된 적응빔 가중치 벡터 선택기(521)에서 핑거 에너지가 큰 것에서부터 시작해서 1개 이상의 적응빔 가중치 벡터 를 선택한다. 여기서, 이다.Next, referring to FIG. 5, the forward beam controller block 500 is provided with at least one adaptive beam weight vector and finger energy for each channel that is currently being talked to from the demodulator block 400 to adapt the illustrated in FIG. 5. One or more adaptive beam weight vectors, starting with the largest finger energy in beam weight vector selector 521. Select. here, to be.

상기 선택된 K개의 적응빔 가중치 벡터 와 역방향 고정빔 형성 가중치 벡터 테이블(510)에 있는 정규화된 역방향 고정빔 가중치 벡터 각각에 대해 벡터 내적기(522)에서 벡터 내적의 제곱값을 구한 후, 빔 인덱스 선택기(523)에서 L×K개의 벡터 내적의 제곱값을 이용하여 순방향 고정빔 인덱스를 1개 이상 선택하여 해당 채널(520-1, …, 520-M)과 대응되는 변조기 블록(600)으로 보낸다.The selected K adaptive beam weight vectors Normalized Reverse Fixed Beam Weight Vectors in Table 1 and Reverse Fixed Beam Formation Weight Vector Table 510. After obtaining the squared value of the vector dot product in the vector dot product 522, the beam index selector 523 selects one or more forward fixed beam indices by using the square value of L × K vector dot products in the corresponding channel. 520-1,..., 520 -M to the modulator block 600.

한편, 다음과 같은 수학식 1은 번째 역방향 고정빔 가중치 벡터와 번째 역방향 적응빔 가중치 벡터의 벡터 내적의 제곱을 나타내며, H는 허미션(Hermitian) 연산자를 나타낸다.Meanwhile, Equation 1 as follows First reverse fixed beam weight vector H represents the square of the vector dot product of the first backward adaptive beam weight vector, and H represents the Hermitian operator.

또한, 상기 적응빔 가중치 벡터의 수(K)가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용할 수 있다.In addition, when the number K of the adaptive beam weight vectors is 1, at least one beam index is selected based on the largest value among squared values of the vector dot product of the fixed beam number of the forward link, and thus the forward direction is selected. Can be used as a fixed beam index of the link.

또한, 상기 순방향 링크의 고정빔이 형성되는 모든 변조 채널에 대해 상기 순방향 링크의 고정빔 개수만큼 고정빔 가중치 벡터를 공통으로 사용하게 된다.In addition, the fixed beam weight vector is used in common for all modulation channels in which the fixed beam of the forward link is formed by the number of the fixed beams of the forward link.

여기서, 상기 L개의 역방향 고정빔 가중치 벡터를 정의하는 이유는 비록 고정빔 패턴이 실제로 사용되는 곳은 순방향 링크지만, 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다를 경우, 예를 들어, FDD 방식일 경우, 지향하는 고정빔의 개수와 빔 패턴이 동일하다 하더라도 그 주파수에 따라 빔 가중치 벡터가 다를 수 있기 때문이다.Here, the reason for defining the L reverse fixed beam weight vector is the forward link where the fixed beam pattern is actually used, but if the frequency of the forward link and the reverse link is different, for example, in the FDD scheme, This is because the beam weight vector may be different according to the frequency even if the number of the fixed beams and the beam pattern are the same.

즉, 도 1에서와 같은 고정빔 패턴을 이용하여 순방향 링크에서 스위칭빔 형성을 수행하는 본 발명의 실시예가 FDD 방식으로 사용되는 경우, 상기 역방향 링크의 적응빔 가중치 벡터를 상기 순방향 링크의 고정빔 가중치 벡터와 직접 벡터 내적하는 것보다는 상기 순방향 링크의 빔 패턴과 동일한 패턴을 발생하는 역방향 주파수에 맞춘 역방향 링크 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것이 보다 효율적이다.That is, when the embodiment of the present invention in which the switching beam is formed in the forward link using the fixed beam pattern as shown in FIG. It is more efficient to use a reverse link fixed beam weight vector tailored to the reverse frequency that produces the same pattern as the beam pattern of the forward link, rather than direct vector dot product with the vector.

전술한 수학식 1에서, L×K개의 벡터 내적 제곱값 을 이용하여 순방향 고정빔 인덱스를 선택하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 이하, 하나의 예만 설명하기로 한다.In Equation 1, L × K vector dot product squared values There are a number of ways to select the forward fixed beam index by using the following, only one example will be described below.

먼저, 다음과 같은 수학식 2에서처럼 상기고정빔별 총 수신 에너지를 나타내는 를 정의한다.First, representing the total received energy for each fixed beam, as shown in Equation 2 below. Define.

여기서, 상기 는 k번째 핑거의 복조 에너지이고, 는 전술한 수학식 1에서 정의한 번째 역방향 고정빔 가중치 벡터와 번째 역방향 적응빔 가중치 벡터의 벡터 내적의 제곱을 의미하며, 상기 수학식 2는 i번째 고정빔 빔 방향으로의 K개의 핑거의 총 에너지를 의미한다.Where Is the demodulation energy of the kth finger, Denotes the square of the vector dot product of the first reverse fixed beam weight vector and the second reverse adaptive beam weight vector defined in Equation 1, and Equation 2 denotes the total energy of K fingers in the i th fixed beam beam direction. it means.

본 발명의 실시예에 따른 빔 인덱스 선택기는 상기 수학식 2에서의 를 계산한 후, L개 중에서 가장 큰 값을 갖는 것에서부터 시작해서 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여 해당 채널과 대응되는 변조기로 보내게 된다.The beam index selector according to the embodiment of the present invention After calculating, we select one or more beam indices starting with the largest value among L and send it to the modulator corresponding to the channel.

도 6을 참조하면, 상기 스위칭빔 형성다채널 변조기 블록(600)은 상기 순방향 빔 제어기 블록(500)에서 선택된 채널별 1개 이상의 고정빔 인덱스를 받아서, 이 인덱스 값을 이용하여 상기 다채널 변조기 블록(600) 내의 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M)에서 채널별로 1개 이상의 순방향 고정빔을 선택한다.Referring to FIG. 6, the switching beamforming multichannel modulator block 600 receives one or more fixed beam indices for each channel selected by the forward beam controller block 500, and uses the index value to determine the multichannel modulator block. The forward beam selectors 620-1,..., 620 -M in 600 select one or more forward fixed beams per channel.

또한, 상기 각 채널별 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M)는 각각 출력포트가 순방향 빔 개수와 동일한 L개지만 총 L개의 고정빔 중 선택된 1개 이상의 고정빔에 대해서만 출력을 내보내고, 선택되지 않은 나머지 빔에 대해서는 출력을 하지 않는다(즉, 선택되지 않은 나머지 빔에 대해서는 출력이 0 이다).In addition, the forward beam selectors 620-1, ..., 620-M for each channel output an output for only one or more fixed beams selected from a total of L fixed beams, although L output ports each have the same number of forward beams. No output is made for the remaining unselected beams (ie output is zero for the remaining unselected beams).

상기 각 채널별 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M)의 L개의 출력포트는 각각 해당 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L)의 입력포트와 연결된다. 각각의 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L)는 M개의 순방향 빔 선택기로부터 1개씩 모두 M개의 입력을 받아 이를 빔별로 더하는 기능을 수행한다.The L output ports of the forward beam selectors 620-1,..., 620 -M for each channel are connected to the input ports of the adders 630-1,. Each beam adder 630-1,..., 630 -L receives M inputs from M forward beam selectors one by one and adds them to each beam.

상기 L개의 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L) 출력은 각각 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L)의 입력으로 들어가서 빔별로 미리 정해진 순방향 고정빔 가중치 벡터가 곱해진다.The L beam adders 630-1,..., 630-L outputs are respectively input to the inputs of the forward fixed beam formers 640-1,. .

상기 L개의 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L)에서 순방향 빔 형성을 수행할 때, 입력 신호에 길이가 N(즉, 안테나 개수)인 빔별 고정빔 가중치 벡터가 곱해져서 각각 출력이 N개가 된다.When performing forward beamforming in the L forward fixed beam formers 640-1,..., 640 -L, the input signal is multiplied by a fixed beam weight vector for each beam having a length of N (that is, the number of antennas), and then outputs each. This is N.

상기 L개의 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L) 각각의 N개의 출력은 안테나별 덧셈기(650-1, …, 650-N)에서 안테나별로 더해져서 도 3에 도시된 RF/IF 변환부(330)로 출력된다.The N outputs of each of the L forward fixed beam formers 640-1,..., 640 -L are added for each antenna in the antenna-based adders 650-1,. It is output to the IF converter 330.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)은 스위칭빔 형성 다채널 변조기 블록(600)에 위치할 수도 있고, 상기 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400)에 위치할 수도 있다.Meanwhile, the multi-channel forward beam controller block 500 according to the embodiment of the present invention may be located in the switching beamforming multichannel modulator block 600 or in the adaptive beamforming multichannel demodulator block 400. have.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 순방향 링크의 빔 형성 방법은 고정빔 형성 방법을 사용하되, 이동국으로 수신한 신호를 적응빔 형성 방법으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터와 미리 정해놓은 복수개의 고정빔 가중치 벡터의 상관값을 취하고, 상기 상관값의 크기가 가장 큰 1개 이상의 고정빔으로 순방향 링크 신호를 송신하게 된다.As a result, the beamforming method of the forward link according to the embodiment of the present invention uses a fixed beamforming method, and an adaptive beam weight vector generated in the process of demodulating the signal received by the mobile station using the adaptive beamforming method and a plurality of predetermined predetermined beams. A correlation value of the two fixed beam weight vectors is taken, and the forward link signal is transmitted to the one or more fixed beams having the largest magnitude.

따라서 단말기로부터 피드백 정보를 받아서 순방향 링크의 빔 형성을 수행하거나, 수신단에서 복조기와는 별도로 수신신호의 입사각을 추정해서 순방향 링크의 빔 형성에 사용하는 기존의 기술에 비해서, 본 발명의 실시예는 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고 순방향 링크의 빔을 형성할 수 있게 된다.Therefore, compared to the conventional technology of receiving the feedback information from the terminal and performing beamforming of the forward link, or estimating the incident angle of the received signal separately from the demodulator at the receiving end and using the beamforming of the forward link, the embodiment of the present invention provides the terminal. It is possible to form a beam of the forward link without increasing the complexity of the base station receiver or the complexity of the base station receiver.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it will be appreciated that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.

본 발명에 따르면, 배열 안테나 또는 스마트 안테나를 사용하는 무선시스템에 있어서, 역방향 적응빔 가중치 벡터와 고정빔 가중치 벡터의 내적을 이용하여 순방향 링크의 빔을 용이하게 형성할 수 있다.According to the present invention, in a wireless system using an array antenna or a smart antenna, it is possible to easily form a beam of the forward link by using the inner product of the reverse adaptive beam weight vector and the fixed beam weight vector.

또한, 본 발명에 따르면, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to improve the performance of the forward link without increasing the complexity of the terminal or the complexity of the base station receiver.

도 1은 종래의 기술에 따른 순방향 링크의 고정빔 패턴을 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a fixed beam pattern of a forward link according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 역방향 링크의 스위칭빔 형성 탐색기의 탐색 결과를 이용하여 순방향 링크의 고정빔 인덱스를 결정하는 것을 설명하기 위한 기지국 송수신기 구조를 예시하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a base station transceiver structure for explaining determining a fixed beam index of a forward link by using a search result of a switching beamforming searcher of a reverse link according to the related art.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역방향 링크를 적응빔 형성으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 이용하여 순방향 링크의 고정빔 형성에 사용하는 것을 설명하기 위한 다채널 기지국 송수신기 구조를 예시하는 도면이다.3 illustrates a structure of a multi-channel base station transceiver for explaining the use of fixed beam shaping of a forward link by using an adaptive beam weight vector generated in a process of demodulating a reverse link into adaptive beam shaping according to an embodiment of the present invention. It is a figure.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적응빔 형성 다채널 복조기 블록을 나타내는 도면이다.4 illustrates an adaptive beamforming multichannel demodulator block according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 순방향 빔 제어기 블록을 나타내는 도면이다.5 illustrates a multi-channel forward beam controller block according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭빔 형성 다채널 변조기 블록을 나타내는 도면이다.6 illustrates a switching beamforming multichannel modulator block according to an embodiment of the present invention.

Claims (17)

복수의 안테나를 구비한 스마트 안테나 기지국의 송수신 장치에 있어서,In the transceiver of the smart antenna base station having a plurality of antennas, 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색 수단;Multipath searching means for detecting and outputting multipath delay information for each demodulation channel for signals received through the plurality of antennas; 상기 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신 신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 1개 이상 출력하는 복조 수단;Demodulation means for performing demodulation by forming adaptive beams for each demodulation channel for the received signal using the multipath delay information for each demodulation channel, and outputting one or more adaptive beam weight vectors generated during the demodulation for each demodulation channel. ; 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 제어수단; 및Control means for selecting at least one forward beam index for each channel by using a correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors; And 상기 채널별 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 변조수단 Modulating means for selecting a forward fixed beam corresponding to at least one forward beam index for each channel to form a switching beam for a modulated signal for each channel and outputting the forwarding beam to a forward link; 을 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Smart antenna base station transceiver device comprising a. 제1항에 있어서, 상기 복조 수단은 복수의 복조기를 포함하며, 각각의 복조기는,The method of claim 1, wherein the demodulation means comprises a plurality of demodulators, each demodulator comprising: 복수개의 적응빔 형성 핑거 블록; 및 A plurality of adaptive beamforming finger blocks; And 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록의 출력을 결합하여 채널 디코더로 출력하는 컴바이너A combiner for combining the outputs of the plurality of adaptive beamforming finger blocks and outputting them to a channel decoder 를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Smart antenna base station transceiver device comprising a. 제2항에 있어서, 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록은,The method of claim 2, wherein the plurality of adaptive beam forming finger blocks, 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신신호로부터 적응빔 가중치 벡터를 실시간으로 추출하는 적응빔 가중치 벡터 연산기;An adaptive beam weight vector vector operator for extracting an adaptive beam weight vector from the received signal in real time using the multipath delay information; 상기 적응빔 가중치 벡터 연산기 출력을 수신신호에 실시간으로 곱하는 곱셈기; 및A multiplier for multiplying the adaptive beam weight vector operator output to a received signal in real time; And 상기 곱셈기 출력을 입력으로 받아 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 DS-CDMA 신호의 재확산(dispreading)을 수행하고, 타임 트래킹, 채널추정 및 코히런트 복조를 수행하여 복조된 심볼값을 컴바이너의 입력으로 하며 복조 심볼 에너지의 시간평균값을 연속적으로 출력하는 핑거를 포함하며, 적응빔 가중치 벡터 연산기로부터 실시간으로 출력되는 적응빔 가중치 벡터와 핑거로부터 실시간으로 출력되는 심볼 에너지값을 실시간으로 제어 수단으로 보내는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Receives the multiplier output as input and performs respreading of DS-CDMA signal using the multipath delay information, performs time tracking, channel estimation and coherent demodulation, and inputs the demodulated symbol value to the combiner. And a finger for continuously outputting a time average value of the demodulated symbol energy, and sending the adaptive beam weight vector output in real time from the adaptive beam weight vector operator and the symbol energy value output in real time from the finger to the control means in real time. Smart antenna base station transceiver device. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은,The method of claim 1, wherein the control means, 역방향 주파수에 맞춘 고정빔 가중치 벡터가 기설정되어 있는 가중치 벡터 테이블;A weight vector table in which a fixed beam weight vector adapted to a reverse frequency is preset; 상기 복조 수단으로부터 채널별로 적응빔 형성핑거의 개수만큼 출력되는 상기 적응빔 가중치 벡터중 핑거 에너지가 큰 것에서부터 시작하여 1개 이상을 선택하는 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기;An adaptive beam weight vector selector for each channel for selecting one or more of the adaptive beam weight vectors outputted from the demodulation means for each channel starting from a larger finger energy; 상기 선택된 적응빔 가중치 벡터와 상기 가중치 벡터 테이블의 고정빔 벡터를 각각 내적하고, 그 제곱값을 출력하는 채널별 벡터 내적 및 제곱기; 및A product dot product and a squarer for each channel, which output an inner product of the selected adaptive beam weight vector and the fixed beam vector of the weight vector table, respectively and output a square value thereof; And 상기 벡터 내적 및 제곱기의 출력으로부터 빔 인덱스를 선택하여 순방향 빔 인덱스를 출력하는 채널별 빔 인덱스 선택기Beam index selector for each channel for outputting a forward beam index by selecting the beam index from the output of the vector dot product and the squarer 를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Smart antenna base station transceiver device comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 빔 인덱스 선택기는, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 1개 이상의 적응빔 형성 가중치 벡터와 미리 저장된 순방향 링크의 고정빔 개수만큼의 고정빔 형성 가중치 벡터를 수학식 과 같은 벡터 내적의 제곱-여기서, H는 허미션(Hermitian) 연산자임-을 이용하여 순방향 빔 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.The beam index selector may include one or more adaptive beamforming weight vectors selected by the adaptive beam weight vector selector for each channel. Beamforming weight vector equal to the number of fixed beams of the pre-stored forward link with To the equation A smart antenna base station transceiver, characterized in that for selecting the forward beam index using a squared vector dot product, wherein H is a Hermitian operator. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다른 주파수 분할 다중화(FDD)방식일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 패턴과 동일한 패턴을 형성하되, 상기 고정빔 형성 가중치 벡터로 상기 역방향 링크의 주파수에 맞춘 역방향 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.In the case of the frequency division multiplexing (FDD) method in which the frequencies of the forward link and the reverse link are different, the same pattern as that of the fixed beam pattern of the forward link is formed, but is fixed to the frequency of the reverse link by the fixed beamforming weight vector. Smart antenna base station transceiver device using a beam weight vector. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 적응빔 가중치 벡터의수가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 상기 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.When the number of adaptive beam weight vectors selected by the adaptive beam weight vector selector for each channel is 1, at least one or more beam indexes are selected based on the largest value among squares of the vector dot product of the fixed beam number of the forward link. And using as the fixed beam index of the forward link. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 순방향 링크의 고정빔이 형성되는 모든 채널에 대해 상기 고정빔 가중치 벡터 테이블을 공통으로 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.And the fixed beam weight vector table is commonly used for all channels in which the fixed beam of the forward link is formed. 제4항에 있어서The method of claim 4 상기 임의의 한 채널에 대한 순방향 빔 인덱스는 그 채널에 대한 고정빔별 총 수신 에너지를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.And a forward beam index for the one channel is selected based on the total received energy for each fixed beam for the channel. 제1항에 있어서, 상기 변조 수단은,The method of claim 1, wherein the modulation means, 순방향 링크로 송신하기 위한 기지국의 채널별 인코딩된 데이터를 각각 WCDMA 규격에 에 따라 변조하고 확산하는 기능을 하는 복수의 변조기;A plurality of modulators each of which modulates and spreads channel-encoded data of a base station for transmission on a forward link according to WCDMA standards; 채널별 1개 이상의 상기 순방향 빔 인덱스를 이용해서 1개 이상의 순방향 고정빔을 선택하여 상기 변조기로부터 출력되는 신호를 선택된 순방향 고정빔으로 출력하는 채널별 순방향 빔 선택기;A channel-specific forward beam selector for outputting a signal output from the modulator to a selected forward fixed beam by selecting one or more forward fixed beams using the one or more forward beam indexes for each channel; 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각의 출력을 빔별로 모두 더하는 복수의 빔별 덧셈기;A plurality of beam adders for adding all of the outputs of each of the plurality of forward beam selectors beam by beam; 상기 복수의 빔별 덧셈기 출력을 각각 빔별로 미리 정해진 순방향고정빔 가중치 벡터를 이용하여 각각 고정빔을 형성하는 복수의 순방향 고정빔 형성기; 및A plurality of forward fixed beam formers respectively configured to form the fixed beams by using the forward fixed beam weight vectors predetermined for each beam by the adder output for each beam; And 및 상기 복수의 순방향고정빔 형성기 각각의 출력을 안테나별로 모두 더하여 출력하는 복수의 안테나별 덧셈기And a plurality of antenna adders for adding and outputting the outputs of each of the plurality of forward fixed beam formers for each antenna. 를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Smart antenna base station transceiver device comprising a. 제10항에 있어서 The method of claim 10 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각은 전체 고정빔 중에서 선택된 1개 이상의 고정빔만을 출력하고, 선택되지 않은 나머지 빔은 출력하지 않는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Each of the plurality of forward beam selectors outputs only one or more fixed beams selected from all the fixed beams, and does not output the remaining unselected beams. 무선통신 시스템에서 순방향 링크 고정빔을 형성하는 기지국 송수신기에 있어서,A base station transceiver for forming a forward link fixed beam in a wireless communication system, 순방향 링크 또는 역방향 링크 시에 단말기 사용자에게 빔 패턴을 제공하는 복수의 배열 안테나;A plurality of array antennas for providing a beam pattern to a terminal user in a forward link or a reverse link; 상기 배열 안테나를 통해 송수신되는 신호를 무선주파수 대역으로부터 중간주파수 대역 또는 기저 대역으로부터 변환하는 RF/IF 변환기;An RF / IF converter for converting a signal transmitted and received through the array antenna from a radio frequency band to an intermediate frequency band or a base band; 상기 복수의 배열 안테나를 통해 채널별로 수신되는 신호에 대한 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색기;A multipath searcher for detecting and outputting multipath delay information on a signal received for each channel through the array antennas; 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 적응빔 형성 복조기;An adaptive beamforming demodulator for performing demodulation by forming an adaptive beam for each demodulated channel with respect to the received signal using the multipath delay information, and outputting an adaptive beam weight vector generated by the demodulation for each channel; 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 순방향 빔 제어기; 및A forward beam controller for selecting at least one forward beam index for each channel by using the correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors; And 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 스위칭빔 형성변조기A switching beamforming modulator for selecting a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index and forming a switching beam for a modulated signal for each channel and outputting the switching beam to a forward link 를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.Smart antenna base station transceiver device comprising a. 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 방법에 있어서,In the forward link fixed beam forming method of a base station having a plurality of antennas, a) 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별로 다중경로 지연 정보를 탐색하는 단계;a) searching for multipath delay information for each demodulation channel for signals received through the plurality of antennas; b) 상기 다중경로 지연 정보를 이용해서 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하는 단계;b) performing demodulation by forming an adaptive beam for each demodulation channel for the received signal using the multipath delay information; c) 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 단계;c) outputting an adaptive beam weight vector generated for each demodulation for each channel; d) 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 단계; 및d) selecting at least one forward beam index for each channel by using the correlation between the adaptive beam weight vector and a plurality of preset fixed beam weight vectors; And e) 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 단계e) selecting a forward fixed beam corresponding to each of the at least one forward beam index, and forming a switching beam for a modulation signal for each channel and outputting the forwarding beam to a forward link; 를 포함하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.Fixed beam forming method of the forward link comprising a. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 d) 단계는, 역방향 링크의 1개 이상의 적응빔 형성 가중치 벡터와 미리 저장된 순방향 링크의 고정빔 개수만큼의 고정빔 형성 가중치 벡터 를 수학식 과 같은 벡터 내적의 제곱-여기서, H는 허미션(Hermitian) 연산자임-을 이용하여 순방향 빔 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.Step d) includes one or more adaptive beamforming weight vectors of the reverse link. Beamforming weight vector equal to the number of fixed beams of the pre-stored forward link with To the equation A method for forming a fixed beam of a forward link, characterized in that it selects the forward beam index using a squared vector dot product, where H is a Hermitian operator. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 d) 단계는, 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다를 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 패턴과 동일한 패턴을 형성하되, 상기 고정빔 형성 가중치 벡터로 상기 역방향 링크의 주파수에 맞춘 역방향 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.In step d), when the frequencies of the forward link and the reverse link are different, the same pattern as the fixed beam pattern of the forward link is formed, but the fixed beamforming weight vector is used to adjust the reverse fixed beam weight according to the frequency of the reverse link. A fixed beam forming method of a forward link, characterized in that it uses a vector. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 d) 단계는, 상기 적응빔 가중치 벡터의 수가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 상기 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.In step d), when the number of adaptive beam weight vectors is 1, at least one or more beam indexes are selected based on the largest value among squared values of a vector dot product of the fixed beam number of the forward link. A fixed beam forming method of a forward link, characterized in that it is used as a fixed beam index of the forward link. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 d) 단계의 순방향 빔 인덱스는 고정빔별 총 수신 에너지를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.The forward beam index of step d) is selected based on the total received energy for each fixed beam fixed beam forming method of the forward link.
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