KR100213691B1 - 통신 신호를 수신하기 위한 2개의 안테나를 선택하는 방법 및 장치 - Google Patents

통신 신호를 수신하기 위한 2개의 안테나를 선택하는 방법 및 장치 Download PDF

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데니스 레이 쉐이퍼
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안쏘니 제이. 살리, 주니어.
모토롤라, 인크.
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Abstract

본 발명의 기지국(100)은 다수의 안테나(101-106)중 통신 신호를 수신하는 2개의 안테나를 선택하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 제1신호 품질 규준은 제1안테나(102)로부터 수신된 통신 신호에서 측정되며, 제2신호 품질 규준은 제2안테나(103)로부터 수신된 통신 신호에서 측정된다. 상기 제1신호 품질 규준이 상기 제2신호 품질 규준과 문턱치만큼 다르면, 신호 수신기(113)가 제3안테나(예를 들면, 101)에 결합되어 제3안테나(101)로부터 수신된 통신 신호에 대하여 제3신호 품질 규준이 측정된다. 상기 3개의 신호 품질 규준에 기초하여 통신 신호를 수신할 1차 안테나 및 2차 안테나가 선택된다.

Description

[발명의 명칭]
통신 신호를 수신하기 위한 2개의 안테나를 선택하는 방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 일반적으로 다이버시티 수신기(diversity receiver)들을 포함하는 기지국에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기지국에 있는 통신 신호를 수신하는 다수의 안테나 중에 2개를 선택하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
셀 방식 통신 시스템은 다수의 수신 안테나를 갖는 기지국을 포함한다고 알려져있다. 각 기지국은 보편적으로 다수의 영역, 혹은 섹터로 분할된 대응하는 관할 영역, 또는 셀을 서비스한다. 보편적으로 각각의 섹터는 한 개 이상의 기지국 수신 안테나에 의해 서빙된다. 예를 들면, 6개 섹터 셀(six sector cell)에서, 보편적으로 각 섹터는 기지국에 있는 1개의 지향성 수신 안테나에 의해 서빙된다. 그러나, 양방향 통신 환경에서는 다경로 페이딩이 두드러진 현상이기 때문에, 입중계 통신 신호의 다경로 페이딩을 고려하여 보편적으로 기지국은 선택 다이버시티(selection diversity) 등의 다이버시티 기법을 채용한다. 선택 다이버시티를 사용할 경우에, 각 섹터를 서빙하기 위한 2차 수신 안테나가 선택된다. 상기의 6개 섹터셀에서, 보편적으로 특정 섹터의 2차 안테나는 인접 섹터의 지향성 안테나이다. 따라서, 특정 섹터를 서빙하는 이 2개의 안테나는 특정 섹터로 지향되는 안테나 및 특정 섹터에 인접한 섹터 내로 지향되는 안테나를 포함한다. 일반적으로 특정 섹터를 서빙하는 이 2개의 안테나를 1차 안테나 및 2차 안테나로 칭하며, 1차 안테나가 보다 양호한 신호 품질(예를 들어, 높은 신호 수신 강도)을 갖는 신호를 수신하는 안테나이다.
또한 알려진 바와 같이, 선택 다이버시티는 2개 이상의 신호 수신기 브랜치(branch)가 있는 다이버시티 수신기를 필요로 한다. 2개의 신호 수신기 브랜치의 경우에, 각 신호 수신기 브랜치는 2개의 서빙 안테나 중에 대응하는 하나에 결합된다. 따라서, 1차 안테나는 한 신호 수신기 브랜치에 결합되고, 2차 안테나는 다른 신호 수신기 브랜치에 결합된다. 표준 구성에서, 다이버시티 수신기는 음성 신호 처리를 위해 1차 안테나에 의해 수신된 신호를 사용하고, 2차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질을 모니터한다. 2차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 1차 안테나에 의해 수신된 신호 품질보다 좋아질 경우, 다이버시티 수신기는 음성 신호 처리를 위해 2차 안테나에 의해 수신된 신호를 선택하고 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질을 모니터한다(즉, 상기 2차 안테나가 새로운 1차 안테나가 되고 그 역도 성립한다).
통신 중에, 보편적으로 이동 통신 유닛(예를 들면, 셀방식 전화기)은 특정 기지국에 의해 서비스되는 셀을 배회한다. 이에 따라, 통신을 서빙하는 1차 및 2차 안테나는 셀 내에서 통신 유닛의 위치가 변화함에 따라 변환된다. 특정 시간에 다이버시티를 제공하기 위해 어떤 안테나가 사용되어져야 하는지를 결정하기 위해, 보편적으로 기지국은 현재 통신을 서빙하고 있지 않은 안테나들에 의해 수신된 통신신호의 신호 품질을 측정하기 위해 사용되는 다수의 전용 스캐닝 수신기(dedicated scanning receiver)를 포함한다. 비록 전용 스캐닝 수신기가 새로운 1차 및 2차 안테나의 정확한 선택을 제공하지만, 그것들이 기지국 구성 내에 존재함으로써 기지국의 복잡성과 비용을 증가시킨다.
스캐닝 수신기를 사용하는 것에 대한 대안적인 접근 방법은 기지국에 있는 대체 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질을 모니터하기 위해 현재 2차 안테나에 결합된 신호 수신기 브랜치를 주기적으로 사용하는 것이다. 이러한 접근 방법이 1991년 10월 30일 유럽 특허청에 의해 공개 번호 0454368A2 로서 공개된 유럽 특허출원 제91303508.5호에 상세히 설명되어 있으며, 본 명세서에 참조로서 고려된다.
비록 이러한 기법들이 기지국에 있는 전용 스캐닝 수신기의 필요성을 제거하지만, 이 기법들은 현재 1차 안테나에 결합된 신호 수신기 브랜치에 의해 수신된 통신 신호의 신호 품질에 상관없이 주기적 신호 간격마다 상기 언급된 신호 수신기 브랜치를 사용한다. 따라서, 이러한 접근 방법은 제1 안테나에 의해 수신된 신호 품질의 방향과 변화율을 무시함으로 인해, 특히 선택된 신호 수신기 브랜치를 대체 안테나에 결합시키기 이전에 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 급속하게 감소할 경우, 다이버시티 수신기에 의해 수신된 신호가 다이버시티 열화되기 쉽다.
따라서, 기지국에 전용 스캐닝 수신기가 필요로 하지 않게 하면서, 대체 안테나 스캐닝 공정 동안 다이버시티 수신기의 다이버시티 열화를 최소화하는 통신 신호를 수신하기 위한 기지국에 있는 다수의 안테나 중 2개를 선택하기 위해 방법 및 장치가 필요하다.
또한, 대체 안테나들을 모니터하는 시간을 최대화하는 이러한 방법 및 장치는 종래 기술을 현저하게 개선시킬 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 기지국의 도면.
제2도는 제1도의 기지국에 의해 서비스된 다섹터 통신 가능 구역의 도면.
제3도는 본 발명에 따른 다이버시티 수신기에 의해 실행된 단계들의 예시적 논리 흐름도.
[바람직한 실시예의 설명]
일반적으로, 본 발명은 기지국에 있는 통신 신호를 수신하기 위한 다수의 안테나 중에 2개를 선택하는 방법 및 장치를 포함한다. 기지국에 포함된 다이버시티 수신기는 제1신호 수신기 및 제2신호 수신기를 포함한다. 제1신호 수신기는 1차 안테나로부터 통신 신호를 수신하며, 제2신호 수신기는 2차 안테나로부터 통신 신호를 수신한다. 이어서 다이버시티 수신기는 1차 안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제1신호 품질 규준(a first signal quality metric)을 측정하고 2차 안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제2신호 품질 규준을 측정한다. 제1신호 품질 규준이 제2품질 규준과 문턱치만큼 다른 경우, 제2신호 수신기는 3차 안테나에 결합되고 다이버시티 수신기는 제3안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제3신호 품질 규준을 측정한다. 3가지의 신호 품질 규준에 따라, 다이버시티 수신기는 통신 신호를 수신하기 위한 1차 안테나 및 2차 안테나를 선택한다. 이러한 방법으로 1차 안테나 및 2차 안테나를 선택함으로써, 본 발명은 제2신호 수신기가 다이버시티 수신기의 다이버시티 성능을 심각하게 열화시키지 않고 부가적인 안테나로부터 수신된 통신 신호의 신호 품질을 측정하는 데 사용될 수 있는 시간의 양을 최대화한다.
본 발명은 제1도 내지 제3도를 참조하여 보다 상세히 설명될 수 있다. 제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 다수의 안테나(101-106), 스위치 매트릭스(108), 및 다이버시티 수신기(110)를 포함하는 기지국(100)을 도시한다. 다이버시티 수신기(110)는 2개의 신호 수신기(112, 113), 신호 품질 규준(SQM) 검출기(115), 안테나 선택기(117), 및 2개의 스위치(122, 124)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 스위치 매트릭스(108)는 안테나들(예를 들어, 102, 103)을 신호 수신기(112, 113)로 결합하는 전자적으로 제어 가능한 스위치(119, 120)를 포함한다.
양호하게는 안테나들(101-106) 각각은 반전력값 빔폭(half-power beamwidth)이 거의 60°인 안테나 패턴을 가지는 지향성 안테나를 포함한다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 각 안테나(101-106)는 반전력값 빔폭이 0° 내지 120° 범위내의 임의의 각도인 안테나 패턴을 가질 수 있다. 기지국(100)에서 사용된 안테나(101-106)의 개수는 특정 안테나들(101-106)의 안테나 패턴에 따른다는 것을 알아야 한다. 따라서, 제1도에 도시된 안테나(101-106)의 개수는 원하는 안테나 구성에 따라 증가되거나 감소될 수 있다.
양호한 실시예에서, 스위치 매트릭스(108)는 6개의 안테나(101-106) 모두와 각각의 신호 수신기(112, 113)와의 접속을 돕는 단일 수신 안테나 스위치 매트릭스를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 스위치 매트릭스(108)는 2개의 수신 안테나 스위치 매트릭스를 포함할 수 있는데, 각 안테나 스위치 매트릭스는 각 신호 수신기(112, 113)와 6개의 안테나(101-106) 중에 3개와의 접속을 돕는다. 예를 들면, 1차 수신 안테나 스위치 매트릭스는 안테나들(101, 103, 및 105)과 신호 수신기(112)를 결합시키는 데 사용될 수 있고, 2차 수신 안테나 스위치 매트릭스는 안테나들(102, 104, 및 106)과 신호 수신기(113)를 결합시키는 데 사용될 수 있다. 스위치 매트릭스(108) 내에 포함된 스위치들(119, 120)은 양호하게는 공지된 PIN 다이오드 스위칭 회로를 포함한다.
각각의 신호 수신기(112, 113)는 필터와 같은 공지된 프론트-엔드 회로 및 백-엔드 회로, 주파수 다운-컨버터, 아날로그-디지털 컨버터 및 신호 처리 회로(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서)를 포함한다. (마이크로프로세서와 결합한 아날로그 디지털 컨버터 등의) 다른 유형의 신호 처리 장치들이 대체되어 사용될 수 있지만, SQM 검출기(115) 및 선택기(117)는 디지털 신호 프로세서를 이용하여 구현되는 것이 바람직하다.
기지국(100)의 일반적인 동작은 다음과 같은 방법으로 발생될 수 있다.
이 논의를 위해서, 신호 수신기(112)는 초기에는 안테나(102)로부터 통신 신호를 수신하며, 신호 수신기(113)는 초기에는 안테나(103)로부터 통신 신호를 수신한다고 가정했다. 양호하게는, 통신 신호는 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 신호를 포함한다. 한 대안적인 실시예에서, 통신 신호는, 그룹 스페셜 모빌(GSM) 범유럽 셀룰러 시스템, 미합중국 디지털 셀룰러(USDC) 시스템(즉, IS-54) 및 퍼스널 디지털 셀룰러(PDC)시스템 등의 규격에 공개된 것과 같은 타입의 신호인, 디지털 변조된 시분할 다중접속(TDMA) 신호를 포함할 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 통신 신호는, IS-95 셀룰러 규격에 공개된 것과 같은 타입의 신호인, 코드 분할 다중 접속(CDMA) 신호를 포함할 수 있다.
각각의 통신 신호 수신시, 신호 수신기(112, 113)는 SQM 검출기(115)로 신호의 복조된 샘플을 제공한다. SQM 검출기(115)는, 각 신호 수신기(112, 113)에 의해 수신된 통신 신호에 대해, 수신 신호 강도 표시(Received Signal Strength Indication; RSSI), 비트 오류율, 또는 반송파 대 간섭 및 잡음비(carrier-to-interference plus noise ratio) 등의 품질 규준을 측정한다. 측정된 신호 품질 규준에 기초하여, SQM검출기(115)는 공지된 선택 다이버시티 기법에 따라, 스위치(124)가 기지국(100)에서의 음성 신호 처리에 대한 보다 양호한 신호 품질을 갖는 통신 신호(예를 들어, 안테나(102)로부터의 신호)를 선택하게 한다. 보다 양호한 신호 품질을 제공하는 안테나(102)를 1차 안테나로 칭하고, 다이버시티에 사용되는 안테나(103)는 2차 안테나로 칭한다.
1차 안테나(102)로부터 수신된 통신 신호에 대한 신호 품질 규준(예를 들어, RSSI)이 2차 안테나(103)로부터 수신된 통신 신호에 대한 신호 품질 규준을 문턱치(예를 들어 IdB)만큼 초과하거나 다른 경우, SQM 검출기(115)는 제어 라인(118) 중 하나를 통해, 스위치(119)가 다른 안테나(101, 104-106)를 신호 수신기(113)에 결합시키게 한다. 신호 품질 규준에서의 차이는, 2차 안테나(103)에 입사한 통신 신호가 1차 안테나(102)에 입사된 통신 신호에 비해서 희미하다는 것을 나타낸다. 따라서, 1차 안테나(102)로부터 수신된 통신 신호가 계속해서 음성 처리에 사용되고, 신호 수신기(113)는 다른 안테나들(101, 104-106)에 의해 수신된 신호들에 대한 신호 품질 정보를 획득하는 데 사용된다. 대안적인 실시예에서, 다이버시티 수신기(110)는 문턱치에 도달할 때 활성화되는 제3신호 수신기(도시 생략)를 더 포함할 수 있음에 유의한다. 신호 수신기(113)를 사용하는 대신에, 제3신호 수신기가 대체 안테나(101, 104-106)에 의해 수신된 통신 신호에 대한 신호 품질 규준을 측정하기 위해 사용된다.
스위치(119)를 제어하기 위해서, 양호하게는 SQM 검출기(115)가, 신호 수신기(113)가 통신 신호를 수신하도록 하는 안테나에 대응하는 직류 전류 제어 전압(118)을 제공한다.
예를 들면, 신호 수신기(113)가 안테나(101)로부터 통신 신호를 수신할 경우에, 안테나(102)를 신호 수신기(113)에 결합시키는 PIN 다이오드에 인가된 전압은 안테나(102)를 분리시키기 위해 제거되거나 감소될 수 있는 반면, 양전압은 안테나(101)와 신호 수신기(113)를 결합시키기 위해 안테나와 연결된 PIN 다이오드에 인가될 수 있다. 이러한 방법으로, 스위치(119)는 어떤 안테나가 신호 수신기(113)에 결합될 것인가를 효율적으로 스위칭한다. 이와 유사한 방법으로, 스위치(120)로 다른 안테나를 신호 수신기(112)조 결합하도록 제어될 수 있다.
신호 수신기(113)가 다른 안테나들(101, 104-106)을 모니터하는 데 사용되는 시간의 양은, 1차 안테나(102)로부터 수신된 신호 및 2차 안테나(103)로부터 수신된 신호에 관련된 신호 품질 규준 간의 차이에 의존하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 1차 안테나(102)로부터 수신된 통신 신호에 대한 RSSI가 2차 안테나(103)로부터 수신된 통신 신호에 대한 RSSI보다 평균적으로 3dB 나은 경우, 유용한 신호 수신기(113)는 다른 안테나들(101, 104-106)로부터 수신된 신호를 적어도 15밀리초(ms)의 기간 동안 다이버시티 수신기(110)의 다이버시티 성능을 심각하게 열화시키지 않고 모니터할 수 있다. 한 안테나로부터 다른 안테나로 스위칭하여 RSSI 측정값을 얻는 데 요구되는 시간이 거의 2 ms이기 때문에, 유용 시간 15ms는 4개의 대체 안테나(101, 104-106) 모두에서 수신된 통신 신호 상에서 RSSI를 이행하기에 충분한 시간이다.
그러나, 1차 안테나(102)로부터 수신된 통신 신호에 대한 RSSI와 2차 안테나(103)에 의해 수신된 통신 신호에 대한 RSSI 간의 평균적인 차가 큰 경우(예를들어, 3dB 이상인 경우), 대체 안테나(101, 104-106)를 모니터하기 위해서 더 긴 시간 간격이 가능한 반면에, 평균차가 더 작은 경우(예를 들어, 3dB이하인 경우)는 모든 대체 안테나(101, 104-106)보다 작은 모니터링에 대응한다. 대안적으로, 시간의 양은 후술되는 바와 같이 1차 안테나(102)로부터 수신된 통신 신호의 레벨 교차율(level crossing rate)에 의존할 수 있다.
스위치(119)가 다른 안테나들(101, 104-106)을 신호 수신기(113)에 결합시키면, SQM 검출기(115)는 안테나들(101, 104-106)로부터 수신된 통신 신호와 관련된 신호 품질 규준을 측정하고 저장한다. 대체 안테나들(101, 104-106)을 모니터하는 시간이 만료되면, SQM 검출기(115)는 측정된 신호 품질 규준을 선택기(117)에 제공한다. 양호한 실시예에서, 선택기(117)는 신호 품질 규준을 비교하고, 최고의 신호품질 규준을 갖는 통신 신호를 수신하는 안테나를 새로운 1차 안테나로서 선택하고, 더 나은 신호 품질 규준을 갖는 1차 안테나에 의해 서빙되는 섹터에 인접하는 섹터들 중에 하나를 서빙하는 안테나를 새로운 2차 안테나로서 선택한다.
신호 소스(예를 들어, 모빌 또는 휴대용 무선 전화기)의 이동에 따라, 새로운 1차 및 2차 안테나는 원래의 1차 및 2차 안테나(즉, 102, 103)로 남는다.
대안적인 실시예에서, 선택기(117)는 새로운 1차 및 2차 안테나를 선택하기 이전에 몇 번의 연이은 측정 사이클을 거쳐서 SQM 검출기(115)로부터 수신된 신호 품질 규준을 평균할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 선택기(117)는 새로운 2차 안테나가 새로운 1차 안테나에 의해 서빙되는 섹터에 인접하는 섹터를 서빙하는 안테나가 될 것을 요구하는 대신에, 새로운 2차 안테나로서 제2의 최상 신호 품질 규준을 갖는 통신 신호를 수신하는 안테나를 선택할 수 있다.
새로운 1차 및 2차 안테나의 선택시, 스위치(122)는 선택기(117)를 제어 라인(118)에 결합시킨다. 이어서 선택기(117)는 적절한 제어 신호(본 실시예에서는 DC전압)를 제공하여, 계속되는 통신 신호의 수신을 위해 스위치가 새로운 1차 및 2차 안테나를 신호 수신기(112, 113)에 결합시키게 한다.
제2도는 제1도의 기지국에 의해 서비스되는 양호한 통신 가능 구역(200)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 통신 가능 구역(200)은 육각형 구조를 가지며 6개의 섹터들(1-6)로 분할된다. 각 섹터는 전체 통신 가능 구역(200)의 약 60°를 점유하며, 1차 안테나 및 2차 안테나에 의해 서비스된다.
예를 들면, 섹터 1에 주재하는 통신 유닛(201)(예를 들면, 이동 무선 전화기)은 화살표 방향으로 이동하기 이전에는 1차 안테나(102) 및 2차 안테나(103)에 의해 서비스될 수 있다.
본 발명의 방법론을 더 설명하기 이전에, 통신 유닛(201)이 화살표 방향으로 이동하고 있고 현재 1차 안테나(102) 및 2차 안테나(103)에 의해 서비스되고 있는 것으로 가정한다. 상기 논의된 바와 같이, 2차 안테나(103)로부터 수신된 통신 신호가 1차 안테나(102)로부터 수신된 통신 신호의 신호 품질 규준에 비해 문턱치만큼 열악한 통신 신호의 품질 규준을 갖는 경우, 초기에 2차 안테나(103)를 사용하는 신호 수신기는 신호 품질 규준차에 따라 일정한 시간 동안 안테나들(101, 104-106)에 결합된다. 대체 안테나들(101, 104-106)로부터 수신된 통신 신호에 대한 신호 품질 규준을 획득한 후에, 최상의 신호 품질 규준을 제공하는 2개의 안테나가 선택되고 신호 수신기에 결합된다. 예를 들면, 통신 유닛(201)이 측정 시간 동안 섹터(1)와 섹터(6)의 경계 근처를 배회했고, 안테나(102)로부터 수신된 신호가 최상의 신호 품질을 가지며, 안테나(101)로부터 수신된 신호는 제2의 최상 신호 품질을 갖는 경우, 그때부터 안테나(101)가 새로운 2차 안테나가 되고, 안테나(102)는 여전히 1차 안테나가 된다.
그러나, 일련의 안테나 스캐닝 과정 중에 통신 유닛(201)이 섹터(6)로 들어가고, 안테나(101)로부터 수신된 신호가 최상의 신호 품질을 가지며, 안테나(102)로부터 수신된 신호는 제2의 최상이 신호 품질들 갖는 경우, 안테나(101)가 새로운 1차 안테나가 되고 안테나(102)가 새로운 2차 안테나가 된다.
비록 상기 논의가 6개 섹터 셀에 본 발명을 적용하는 것에 초점이 맞추어져 있지만 본 명세서에 설명된 방법론은 3개 섹터 셀에도 적용 가능함에 유의한다. 3개 섹터 셀에서, 각 섹터는 전체 통신 가능 구역(200)의 120°를 점유하며, 양호하게는 섹터당 2개의 각각의 특정 섹터로 지향된 다이버시티 안테나(즉, 제1 및 2차 안테나)에 의해 서빙된다. 이 경우에, 2차 안테나로부터 수신된 통신 신호가 1차 안테나로부터 수신된 통신 신호의 신호 품질 규준에 비해 문턱치만큼 열악한 신호 품질 규준을 가지는 경우, 초기에 2차 안테나를 사용하는 신호 수신기는 상기 논의된 바와 같이 신호 품질 규준차에 따라 일정 기간 동안 대체 안테나(즉, 다른 2개의 120°섹터를 향하고 그 섹터를 서빙하는 안테나)에 결합된다. 대체 안테나들 중에 특정의 하나에 대한 신호 품질 규준이 1차 안테나의 신호 품질 규준보다 우월한 경우, 특정 대체 안테나가 새로운 1차 안테나가 되며 새로운 1차 안테나와 동일한 섹터를 서빙하는 다이버시티 안테나가 새로운 2차 안테나가 된다.
본 발명은 다이버시티 수신기 내의 제2신호 수신기가 대체 안테나들로부터 수신된 통신 신호의 신호 품질을 모니터하는 데 사용될 수 있는 안테나 스캐닝 기법을 제공한다.
제1신호 수신기에서 수신된 신호와 제2신호 수신기에서 수신된 신호 간의 신호 품질차에 무관하체 대체 안테나를 모니터하기 위해 주기적으로 제2신호 수신기를 사용하는 종래 기술과는 대조적으로, 본 발명은 제1신호 수신기에서 수신된 통신 신호와 제2신호 수신기에서 수신된 통신 신호 간의 신호 품질차가 충분할 경우에만 제2신호 수신기를 사용한다.
이러한 방법으로, 본 발명은 제1신호 수신기에서 수신된 신호의 열화된 신호 품질에 대한, 대체 안테나를 모니터하는 시간 기간 중에 신호의 페이딩의 결과로서 발생할 수 있는 전위를 감소시킨다.
제3도는 본 발명에 따라 다이버시티 수신기에 의해 실행된 단계의 예시적 논리 흐름도를 도시한다. 상기 논의된 것과 유사하게, 기지국은 다수의 안테나들 및 다이버시티 수신기를 포함하며, 다이버시티 수신기는 2개의 신호 수신기를 갖는다. 통신 신호는 제1신호 수신기에서 1차 안테나로부터 수신되고 제2신호 수신기에서 2차 안테나로부터 수신된다(301). 본 논의의 목적상, 제1안테나는 1차 안테나는 현재의 1차 안테나, 그리고 제2안테나는 현재의 2차 안테나로 가정했다. 이어서, 다이버시티 수신기는 제1신호 수신기에서 수신된 통신 신호의 레벨 교차율을 측정한다(303). 당분야에서 알려진 바와 같이, 레벨 교차율은 수신된 통신 신호의 진폭이 문턱치(예를 들어, 신호의 예상 제곱 평균 레벨)를 단위 시간당(예를 들어, 초당) 양의 상승 방향으로 통과한 회수이다. 레벨 교차율은, 기지국의 통신 가능 구역 내를 배회하는 통신 유닛의 속력을 근사시키는 수단을 제공한다.
제1신호 수신기에서 수신된 신호의 레벨 교차율을 측정하는 것에 부가적으로, 다이버시티 수신기는 제1시간 기간 동안 제1 및 제2신호 수신기에서 수신된 신호에 대한 제1신호 품질 규준(예를 들어, RSSI)을 측정한다(305). 따라서, 다이버시티 수신기는, 각각의 신호 수신기에서 수신된 각각의 신호에 대해 2개의 신호 품질 규준(SQM)을 측정한다. 양호한 실시예에서, 측정 시간 기간은 약 500 마이크로초이다. 유사한 방법으로, 이어서 다이버시티 수신기는 제2시간 기간 동안 제1 및 제2신호 수신기에서 수신된 신호에 대한 제2신호 품질 규준을 측정한다(307). 양호한 실시예에서, 제2시간 기간은 제1 간 기간에 연이은 500 마이크로초 기간을 포함한다.
제2시간 기간 동안 신호 수신기에서 수신된 신호에 대한 신호 품질 규준을 획득하면, 다이버시티 수신기는 각 신호 수신기에 대한 품질 규준 기울기를 측정한다(309).
품질 규준(QM) 기울기는 제2시간 기간 중에 측정된 각 신호 품질 규준으로부터 제1시간 기간 중에 측정된 신호 품질 규준을 감산함으로써 결정될 수 있다. 즉, QM 기울기1= SQM1(제2기간) - SQM1(제1기간) 및 QM 기울기2= SQM2(제2기간) - SQM2(제1기간)인데, 첨자는 특정 신호 수신기에 대응한다. 이 기울기들은 각 신호 수신기에서 수신된 신호들의 신호 품질이 개선되는지 또는 열화되는지를 나타낸다. 따라서, 품질 규준 기울기가 커질수록, 수신된 신호의 예상 신호 품질이 좋아진다.
QM 기울기를 측정한 후에, 다이버시티 수신기는, 제2시간 기간 동안 측정된 신호 품질 규준이 문턱치만큼 다른지의 여부를 판정한다(311).
상술된 바와 같이, 양호한 실시예에서, 이러한 측정은 제2시간 기간 중에 측정된 각 신호에 대해서 측정된 RSSI를 비교하는 단계, 및 현재의 1차 안테나로부터 수신된 신호에 대한 RSSI가 현재의 2차 안테나로부터 수신된 신호에 대한 RSSI 보다 문턱치만큼 큰지의 여부를 판정하는 단계로 구성된다. 이러한 조건이 만족되는 경우, 다이버시티 수신기는 제1품질 규준 기울기가 제2품질 규준 기울기보다 큰 지의 여부를 판정한다(313). 수치적으로 큰 제1신호 품질 규준 기울기는, 현재의 2차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 현재의 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질에 대해서 상대적으로 열화하거나, 보다 작은 정도로 열화하는 것을 나타내거나, 또는 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질보다 작은 정도로 향상된다는 것을 나타낸다.
예를 들어, QM 기울기1= -3이고 QM 기울기2= -7인 경우, 현재의 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질은 현재의 2차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 열화하는 정도보다 더 작은 정도로 열화한다.
유사한 방법으로, QM 기울기1= 5이고 QM 기울기2= 3인 경우, 현재의 2차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질은 현재의 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 향상되는 경우보다 더 작은 정도로 향상된다.
제1품질 규준 기울기가 제2품질 규준 기울기보다 큰 경우에, 다이버시티 수신기는 제1품질 규준 기울기가 양인가를 측정한다(315).
양의 기울기는 현재의 1차 안테나에 수신된 신호의 신호 품질이 향상된다는 것을 나타내며, 이에 의해 안테나 스캐닝 목적으로 제2신호 수신기를 사용하기에 적합한 시간을 나타낸다.
양호한 실시예에서, 제2신호 수신기가 대체 안테나들로 결합되기(317) 이전에 판정블록(311, 313, 315)으로의 긍정적 응답이 요구된다.
긍정적 응답은 현재의 2차 안테나에 의해 수신되는 신호가 현재의 1차 안테나에 의해 수신되는 신호에 비해서 페이딩된 상태로 들어감을 나타낸다.
2차 안테나에 의해 수신된 신호들이 페이딩된 상태에 돌입할 때에 제2신호 수신기를 대체 안테나에 결합시킴으로써, 본 발명은 다이버시티 수신기의 다이버시티 성능을 심각하게 열화시키지 않고 다른 안테나들에 의해 수신된 신호들의 신호 품질을 측정하는 최대의 시간양을 충당할 수 있다.
양호한 실시예에서, 판정 블록(311, 313, 315) 중에 어떤 하나가 반응이 부정적일 경우, 논리 흐름은 종결된다(325).
그러나, 제1도를 참조하여 상술한 바와 같이, 또한 본 발명은 보다 덜 엄격한 상황(예를 들면, 현재의 1차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 현재의 2차 안테나에 의해 수신된 신호의 신호 품질보다 문턱치만큼 양호한 경우 및/또는 현재의 1차 안테나에 의해 수신된 신호와 연관된 품질 규준 기울기가 현재의 2차 안테나에 의해 수신된 신호와 연관된 품질 규준 기울기보다 큰 경우) 하에서 종래 기술에 대한 향상을 제공한다.
3가지 조건(311, 313, 315)이 부합하는 경우, 제2신호 수신기는 현재의 2차 안테나로부터 분리되고 연이어서 기지국에 있는 대체 수신 안테나에 결합된다(317).
제1도를 참조로 하여 논의된 바와 같이 제2신호 수신기가 대체 안테나들과의 결합을 유지하는 시간의 길이는 신호 품질 규준차에 의존하거나, 또는 제1신호 수신기에서 수신된 신호의 레벨 교차율에 의존한다.
후자의 경우, 레벨 고차율이 높아질수록 대체 안테나들을 모니터하는 시간의 양이 더욱 짧아지게 된다.
제2신호 수신기를 대체 안테나에 결합시키면, 다이버시티 수신기는 대체 안테나들에 의해 수신된 신호들에 대한 신호 품질 규준(예를 들면, RSSI)을 측정한다(319).
대체 안테나 측정 기간이 만기된 후에, 이어서 다이버시티 수신기는 측정된 모든 안테나들로부터 신호 품질 규준을 비교하여(321), 최상의 신호 품질 규준을 갖는 신호를 제공하는 안테나를 새로운 1차 안테나로 선택하고, 제2의 최상 신호 품질 규준을 갖는 신호를 제공하는 안테나를 새로운 2차 안테나로서 선택한다(321).
특정 환경(예를 들어, 통신 유닛의 속력)에 따라, 이러한 선택은 1차 및 2차 안테나를 변환시키는 않는다.
일단 1차 및 2차 안테나가 선택되면, 제1신호 수신기는 새로운 1차 안테나로 결합되고(323), 제2신호 수신기는 새로운 2차 안테나로 결합된다(323). 그러나, 대안적인 실시예에서는, 제2신호 수신기가 새로운 1차 안테나로 결합될 수 있는 반면에, 제1신호 수신기는 새로운 2차 안테나로 결합된다. 이어서, 다이버시티 수신기는 새로운 제1 및 제2 안테나를 사용하여 통신 신호를 계속적으로 수신하고 논리 흐름은 종결된다(325).
본 발명은 다수의 안테나 중에 통신 신호를 수신하기 위한 2개의 안테나를 선택하는 방법 및 장치를 포함한다. 본 발명에 의해, 2개의 분기 다이버시티 수신기 중에 하나의 신호 수신기 브랜치가 1차 안테나로부터 통신 신호를 수신하기 위해 사용될 수 있는 반면에, 다른 신호 수신기 브랜치가 다이버시티 수신기의 다이버시티 성능에 심각한 열화를 일으키지 않고 다른 안테나들에 의해 수신된 신호들의 신호 품질을 모니터하는 데 효율적으로 사용될 수 있다.
종래 기술의 주기적 스캐닝 기법과는 대조적으로, 본 발명은 스캐닝 동작이 이행되기 이전에 하나의 신호 수신기에 의해 수신된 신호의 신호 품질이 다른 신호 수신기에 의해 수신된 신호의 신호 품질과 문턱치만큼 다를 것을 요구한다.
이러한 방법으로, 본 발명은 선택된 신호 수신기가 통신 신호를 계속적으로 수신할 2개의 최적의 안테나를 식별하기 위해 다른 안테나들을 모니터하는 동안, 다이버시티 수신기에 의해 수신되어 처리에 사용되는 신호가 충분한 신호 품질 레벨을 유지할 가능성이 높아지게 된다.
또한, 상대적 신호 품질의 차에 따라 선택된 신호 수신기와 다른 안테나들을 결합시킬 것을 판정함으로써, 본 발명은 다이버시티 성능을 유지하면서 다른 안테나를 모니터하는 최대한의 시간의 양을 제공한다.

Claims (10)

  1. 적어도 2개의 신호 수신기와 다수의 안테나를 포함하는 기지국(base site)에서 상기 다수의 안테나 중 통신 신호를 수신하는 2개의 안테나를 선택하는 방법에 있어서, (a)상기 다수의 안테나 중 제1안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제1신호 품질 규준(a first siganl quality metric)과 상기 다수의 안테나 중 제2안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제2신호 품질 규준을 측정하는 단계; (b) 상기 제1신호 품질 규준이 상기 제2신호 품질 규준과 문턱치만큼 다른 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신기 중 하나의 신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 제3안테나에 결합시키는 단계; (c) 상기 제3안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제3신호 품질 규준을 측정하는 단계; (d) 상기 제1신호 품질 규준, 상기 제2신호 품질 규준, 및 상기 제3신호 품질 규준에 기초하여, 수신할 1차 안테나 및 2차 안테나를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계(b)는, 상기 제1신호 품질 규정과 상기 제2신호 품질 규준 간의 차에 기초하여 선정된 시간 주기동안 상기 신호 수신기를 상기 제3안테나에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  3. 제1항에 있어서, (g) 상기 1차 안테나를 제1신호 수신기에 결합시키는 단계; 및 (h) 상기 2차 안테나를 제2신호 수신기에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)는 (c1) 제1시간 간격 동안, 상기 제1신호 품질 규준 및 상기 제2신호 품질 규준을 측정하는 단계; (c2) 제2시간 간격 동안, 상기 제1안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제3신호 품질 규준 및 상기 제2안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제4신호 품질 규준을 측정하는 단계; (c3) 제1품질 규준 기울기(slope)를 얻기 위해 상기 제3신호 품질 규준에서 상기 제1신호 품질 규준을 감산하는 단계; 및(c4) 제2품질 규준 기울기를 얻기 위해 상기 제4 신호 품질 규준에서 상기 제2 신호 품질 규준을 감산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1안테나로부터 수신된 통신 신호의 레벨 교차율(level crossing rate)을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 단계 (b)는 상기 레벨 교차율에 기초하여 선정된 시간 주기 동안 상기 신호 수신기를 상기 제3안테나에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  7. 제1신호 수신기와 제2신호 수신기를 포함하는 다이버시티 수신기(diversity receiver) 및 다수의 안테나를 포함하는 기지국에서, 상기 다수의 안테나중 통신 신호를 수신하는 2개의 안테나를 선택하는 방법에 있어서, (a) 상기 제1신호 수신기에서, 상기 다수의 안테나 중 제1안테나로부터 상기 통신 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 제2신호 수신기에서, 상기 다수의 안테나 중 제2안테나로부터 상기 통신 신호를 수신하는 단계; (c) 제1시간 간격 동안, 상기 제1안테나로부터 수신된 상기 통신 신호에 대한 제1신호 품질 규준 및 상기 제2안테나로부터 수신된 통신 신호에 대한 제2신호 품질 규준을 측정하는 단계; (d) 제2시간 간격 동안, 상기 제1안테나로부터 수신된 상기 통신 신호에 대한 제3신호 품질 규준 및 상기 제2안테나로부터 수신된 상기 통신 신호에 대한 제4신호 품질 규준을 측정하는 단계; (e) 제1품질 규준 기울기를 얻기 위해 상기 제3신호 품질 규준에서 상기 제1신호 품질 규준을 감산하는 단계; (f)제2품질 규준 기울기를 얻기 위해 상기 제4신호 품질 규준에서 상기 제2신호 품질 규준을 감산하는 단계; (g) 상기 제3신호 품질 규준이 상기 제4신호 품질 규준과 문턱치만큼 다르고, 상기 제1품질 규준 기울기가 상기 제2품질 규준 기울기보다 큰 경우, 상기 제2신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 제3안테나에 결합시키는 단계; (h) 상기 제3안테나로부터 수신된 상기 통신 신호에 대해 제3신호 품질 규준을 측정하는 단계; 및 (i) 상기 제1신호 품질 규준, 상기 제2신호 품질 규준, 및 제3상기 신호 품질 규준에 기초하여, 수신할 1차 안테나 및 2차 안테나를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 선택 방법.
  8. 다수의 안테나; 상기 다수의 안테나 중 제1안테나에 결합되며 통신 신호를 수신하는 제1신호 수신기; 상기 다수의 안테나 중 제2안테나에 결합되며 상기 통신 신호를 수신하는 제2신호 수신기; 상기 제1신호 수신기 및 상기 제2신호 수신기에 결합되며, 상기 제1신호 수신기에서 수신된 상기 통신 신호에 대한 제1신호 품질 규준과 상기 제2신호 수신기에서 수신된 상기 통신 신호에 대한 제2신호 품질 규준을 측정하는 검출기 수단; 및 상기 다수의 안테나, 상기 제2신호 수신기 및 상기 검출기 수단에 결합되며 상기 제1신호 품질 규준이 상기 제2신호 품질 규준과 문턱치만큼 다른 경우, 상기 제2신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 제3안테나에 결합시키는 스위칭 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 상기 제1신호 수신기에 더 결합되고, 상기 기지국은 상기 검출기 수단 및 상기 스위칭 수단에 결합되어 측정된 신호 품질 규준에 기초하여 상기 제1신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 1차 안테나 결합시키고 상기 제2신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 2차 안테나에 결합시키도록 상기 스위칭 수단을 지향시키는 선택 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 다수의 안테나; 상기 다수의 안테나 중 제1안테나에 결합되며 통신 신호를 수신하는 제1신호 수신기; 상기 다수의 안테나 중 제2안테나에 결합되며 상기 통신 신호를 수신하는 제2신호 수신기; 상기 제1신호 수신기 및 상기 제2신호 수신기에 결합되며, 상기 제1신호 수신기에서 수신된 상기 통신 신호의 제1신호 품질 규준과 상기 제2신호 수신기에서 수신된 상기 통신 신호에 대한 제2신호 품질 규준을 측정하는 신호 품질 규준 검출기; 상기 다수의 안테나, 상기 제1신호 수신기, 상기 제2신호 수신기, 및 상기 신호 품질 규준 검출기에 결합되며, 상기 제1신호 품질 규준이 상기 제2신호 품질 규준과 문턱치만큼 다른 경우, 상기 제2신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 제3안테나에 결합시키는 스위치 매트릭스; 상기 신호 품질 규준 검출기 및 상기 스위칭 매트릭스에 결합되며 측정된 신호 품질 규준에 기초하여 상기 제1신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 1차 안테나에 결합시키고 상기 제2신호 수신기를 상기 다수의 안테나 중 2차 안테나에 결합시키도록 상기 스위칭 매트릭스를 지향시키는 안테나 선택기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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