KR100345421B1 - 무선 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100345421B1
KR100345421B1 KR1020000009584A KR20000009584A KR100345421B1 KR 100345421 B1 KR100345421 B1 KR 100345421B1 KR 1020000009584 A KR1020000009584 A KR 1020000009584A KR 20000009584 A KR20000009584 A KR 20000009584A KR 100345421 B1 KR100345421 B1 KR 100345421B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array
elements
wavelength
signal
uplink
Prior art date
Application number
KR1020000009584A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000062654A (ko
Inventor
호치왈드버트란드엠
마제타토마스루이스
Original Assignee
루센트 테크놀러지스 인크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루센트 테크놀러지스 인크 filed Critical 루센트 테크놀러지스 인크
Publication of KR20000062654A publication Critical patent/KR20000062654A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100345421B1 publication Critical patent/KR100345421B1/ko

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G17/00—Coffins; Funeral wrappings; Funeral urns
    • A61G17/007—Coffins; Funeral wrappings; Funeral urns characterised by the construction material used, e.g. biodegradable material; Use of several materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G17/00—Coffins; Funeral wrappings; Funeral urns
    • A61G17/004—Coffins; Funeral wrappings; Funeral urns specially adapted to be cremated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/22—Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

적어도 하나의 다운링크 파장 상의 무선 통신 신호를 전송하며, 적어도 하나의 업링크 파장 상의 무선 통신 신호를 수신하는 시스템을 개시하며, 여기에서 비율(r)은 이들 파장들 중 큰 파장을 작은 파장으로 나눈 것이다. 이 시스템은 업링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과된 신호를 수신하도록 동작하는 수신기와, 다운링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과된 신호를 전송하도록 동작되는 송신기와, 독립적인 안테나 소자들로 이루어진 배열을 포함한다.
배열은 제1 및 제2 서브 배열을 포함한다. 하나의 서브 배열이 송신기에 전기적으로 연결되어, 송신된 신호가 송신기로부터 방사될 수 있게하고, 그리고 다른 서브 배열이 수신기에 전기적으로 연결되어, 수신될 신호가 수신기로부터 추출될 수 있게 한다.
서브 배열들은 파장 비율(r)과 같은 상대적인 스케일링 인자를 가지기 때문에 기하학적으로 서로 유사하다.
서브 배열들은 적어도 하나의 공통 안테나 소자를 갖는다.

Description

무선 통신 시스템 및 방법{ANTENNA ARRAY HAVING REDUCED SENSITIVITY TO FREQUENCY-SHIFT EFFECTS}
본 발명은 안테나 배열에 관한 것이며, 특히 셀룰러 및 다른 무선 통신 시스템에서 업링크(uplink) 및 다운링크(downlink)를 위해 이용되는 안테나 배열에 관한 것이다.
모든 안테나는 방향에 의존하는 응답 함수를 가지며, 이 함수는 종종 전송시 "방사 패턴"으로 수신시 "감도 패턴"으로 불린다. 다수의 안테나 소자들이 안테나 배열로 조립될 시, 이것의 응답 함수 형태는 적당한 복소 값 가중치(이 가중치는 특정 위상 지연을 특정 감쇠 계수와 결합한다)를 각 소자들에 인가함으로써 만들어 질 수 있다. 이러한 배열의 하나의 특정한 공지된 이점은 가중치 계수를 능동적으로 변경함으로써 송신 또는 수신 전력을 특정 방향으로 최대화하는 것이 가능하다는 것이다. 이러한 목적에 효과적인 안테나 배열은 적응형 안테나 배열의 일 예다.
셀룰러 통신 분야에서, 각 기지국이 지정된 수신 영역 내의 이동국들에게만 전력을 전송하여, 이들 이동국들로부터의 전송에만 반응하게 하는 것은 이상적인 것이지만, 일반적으로 도달하기 어려운 목표다. 이 목표에 대한 한가지 제안된 접근법은 기지국이 자신의 수신 영역 내 이동국들에서의 자신의 응답 함수를 최대화하려는 적응형 배열을 이용하여 전송 및 수신하게 하는 것이다.
예를 들면, 주어진 이동국으로부터의 업링크 전송 동안, 배열의 각 소자가 자신과 이동국 간의 물리적인 채널을 특징짓는 각각의 전파 계수를 측정하는 것이 가능하다. 이 계수는 바람직하게도 시간에 대해 샘플링된다. 예컨대 TDMA 시스템에서, 각 이동국으로부터의 전파 계수는 이동국의 타임 슬롯(time slot)을 점유하는 162개의 기호 주기들 각각에서 차례로 샘플링될 수 있다. 시간에 대해 평균된 샘플들은 각 이동국용 공분산 매트릭스 내로 조립될 수 있다. 최근에, 이들 공분산 매트릭스들 각각으로부터, 응답 함수를 적당한 이동국 방향으로 집중시키는 일련의 가중치 계수들을 획득하는 기술이 개시되었다. 이 기술은 예컨대 G.G.Raleigh 등, "주파수 2중 디지탈 무선 통신용 적응형 안테나 전송"Proc. Int. Conf. Comm., Montreal, Canada (1997년 6월)에 개시된다.
그러나, 이 구성을 성공적으로 실행하는데는 어떤 장애물들이 존재한다. 업링크와 다운링크 신호들 간의 간섭을 방지하기 위한 대책이 필요하다. 가장 일반적인 대책은 적어도 TDMA 시스템에서는 주파수 분할 2중 전송(FDD)으로 불린다. FDD에서, 업링크와 다운링크 캐리어 주파수 간에 (또는 등가적으로 대응 파장들 간에) 통상 5% - 10%의 이동이 존재한다. 이러한 이동으로인해 기지국 및 이동국의 수신기들이 업링크 및 다운링크 신호들 간을 쉽게 구별하게 된다. 따라서, 업링크 및 다운링크 전송이 시간적으로 중복할 수 있다. (그러한 중복이 금지되는 시간 분할 2중 시스템이 존재하지만, 이들 시스템을 이용하는 것을 덜 선호한다.)
안테나 배열의 응답 함수는 전송 또는 수신 주파수에 의존한다. 따라서, FDD 시스템에서, 업링크 감도 패턴은 다운링크 방사 패턴과 다르다. 특정 방향성을 지니도록 업링크 상에 적절히 유도된 일련의 가중 계수들은 일반적으로 다운링크 상에 동일한 방향성을 제공하지 않을 것이다.
업링크 가중 계수들로부터 다운링크 파장에 대해 효과적인 일련의 새로운 계수들을 유도하는 공식이 공지된다. 그러나, 이들 공식들은 일반적으로 목표 이동국으로의 방향이 공분산 매트릭스 단독으로 이용되는 것보다 정밀하게 공지될 것을 요구한다. 이러한 방향 정보를 제공하는데 요구되는 동작들은 복잡하고 시간을 소모하므로, 바람직하지 않다.
전술된 장애 때문에, 업링크 전파 계수와 관련된 통계 정보를 얻어, 다운링크 상에서 이용하기 위해 이 통계 정보로부터 가중치를 얻을 수 있는 안테나 시스템을 기지국에 제공하는 것은 바람직하다.
제안된 한가지 접근법은 그러한 시스템을 2개의 상이한 안테나 배열, 즉 업링크에 대해 하나, 다운링크에 대해 다른 하나로 구성하는 것이다. 상이한 주파수들(상이한 파장들)에서 동작하는 2개의 안테나 배열은, 그들이 스케일을 제외하고 동일한 경우, 그리고 그들의 상대적인 스케일 인자가 각 파장들의 비율과 같은 경우 동일한 응답 함수를 갖을 것이다. 즉, 배열(2) 각각의 소자 쌍들 간의 간격을 배열(1)의 대응하는 소자들의 간격에 r배하는 것이다. 배열(1)을 파장(λ1)에서, 배열(2)을 파장(λ2)에서 동작시킨다. 그때 배열들은 r=λ2/λ1인 경우 동일한 응답 함수를 갖을 것이다. 따라서, 하나의 파장은 업링크 파장, 다른 하나는 다운링크 파장으로 택하여질 수 있다. 상이한 업링크 및 다운링크 안테나 배열들은 기하학적으로는 유사하지만 파장 비율에 의해 결정되는 상대적인 스케일을 갖도록 설치될 수 있다.
그러나, 이러한 접근법은 어떤 단점들을 갖는다. 한가지 단점은 제2 안테나의 설치 비용이다. 또다른 단점은 각각의 안테나 배열들의 관련 위치에 관한 것이다. 배열들이 서로 너무 가깝게 위치하는 경우, 그들은 바람직하지 않은 상호 커플링 효과(coupling effect)을 겪게될 것이다. 반면에, 그들이 서로 너무 멀리 위치하는 경우, 업링크 측정으로부터 선택된 가중치들은 적어도 상대적으로 가까운 이동국들에 대한 다운링크 상에서는 적절하게 기능을 수행할 수 없다.
따라서, 셀룰러 무선 분야 및 업링크와 다운링크 안테나 배열이 방향성을 이용할 수 있는 다른 분야에서, 실제 안테나 시스템의 응답 함수가 파장 이동에 영향을 받지 않기 위해서는 계속해서 필요물이 존재하게 된다.
특정 비율을 유지하는 파장 쌍들 간의 이동에 영향을 받지 않는 응답 함수를 갖는 안테나 배열을 발명하였다.
넓은 의미에서, 본 발명은 적어도 하나의 다운링크 파장 상의 무선 통신 신호를 전달하고 적어도 하나의 업링크 파장 상의 무선 통신 신호를 수신하는 시스템을 포함하며, 여기에서 비율(r)은 파장들 중 큰 파장을 작은 파장으로 나눈 것과 같다. 이 시스템은 업링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과되는 신호를 수신하는데 효과적인 수신기와, 다운링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과되는 신호를 전송하는데 효과적인 송신기와, 독립된 안테나 소자들의 배열을 포함한다. (용어 "독립적인"은 이들 소자들이 개별적으로 구동되거나 또는 무선 주파수 신호를 수신하기 위해 개별적으로 이용될 수 있음을 의미한다)
배열은 제1 및 제2 서브 배열을 포함한다. 하나의 서브 배열이 송신기에 전기적으로 연결되어, 송신된 신호들이 송신기로부터 방사되게 하고, 그리고 다른 서브 배열이 수신기에 전기적으로 연결되어, 수신될 신호들이 수신기로부터 추출될 수 있게 한다.
서브 배열들은 기하학적으로 서로 유사하며, 즉 일 배열의 각각의 안테나 소자는 다른 서브 배열에서 부본을 가지며, 대응하는 내부 소자 간격은 일정한 비율을 유지한다. 따라서, 일정한 비율은 하나의 서브 배열 치수를 다른 서브 배열 치수와 관련시키는 스케일 인자다. 이 스케일 인자는 파장 비율(r)과 같다.
특히, 서브 배열들은 적어도 하나의 공통 안테나 소자를 갖는다.
특정 실시예에서, 완전한 배열의 소자들은 1, 2, 3차원 배열이 각각 1, 2, 3 격자 방향을 갖도록 배치된다. 소자들 각각의 최대수 보다 많지 않은 적어도 3개의 소자들이 배열의 각 격자 방향을 따라 처음부터 끝까지 배치된다. 각각의 격자 방향을 따라, 소자들은 연속적인 간격들 사이에서 일정한 비율로 거리가 유지된다.
배열은 제1 및 제2 서브 배열을 포함한다. 각 격자 방향을 따라, 제1 M-1 소자들은 제1 서브 배열에 속하며, 마지막 M-1 소자들이 제2 서브 배열에 속하는 적어도 하나의 열이 존재하며, 여기에서 M은 이 격자 방향을 따라 있는 소자들 각각의 최대수다.
도 1은 일 실시예로서 본 발명에 따른 선형 안테나 배열의 구성도,
도 2는 대체 실시예로서 본 발명에 따른 예시적인 2차원 안테나 배열의 구성도,
도 3은 대체 실시예로서 본 발명에 따른 예시적인 3차원 안테나 배열의 구성도,
도 4는 일 실시예로서 본 발명에 따른 선형 안테나 배열을 포함하는 셀룰러 기지국과 같은 예시적인 중앙국의 부분 구성 블록도,
도 5는 내부 소자 간격이 증가하는 방향이 배열의 반대 종단들과 정반대인, 본 발명에 따른 대체 선형 배열의 구성도,
도 6은 안테나 소자들이 공통 원점으로부터 나오는 3개의 살 상에 배치되는, 본 발명에 따른 대체 2차원 배열의 구성도.
도 1에서, 본 발명에 따른 예시적인 선형 안테나 배열은 M개의 안테나 소자들(10.1, 10.2,..., 10.M)을 갖는다. 이들 소자들 중 m번째와 (m+1)번째 사이의 간격은 dm으로 나타내어지며, 여기서 m=1,2,...,M-1 이다. 제한하려는 것이 아니라 예시를 위해서, 소자들은 dm이 m이 증가함에 따라 증가하도록 번호가 매겨진다. 각각의 간격은 이전 간격의 일정한 배수이며, 즉 dm/dm-1은 일정한 수이며, 여기서 m=2,3,...,M-1 이다.
두개의 파장들(λ1,λ2) 중 하나는 (예컨대, 무선 통신 시스템에서 업링크용) 신호를 수신하는데 이용되며, 다른 것은 (무선 통신 시스템에서 다운링크용) 신호를 전송하는데 이용된다. (안테나 소자에 번호를 메기기 위한 예시적인 약속을 이용하는) 비율(dm/dm-1)은 이들 파장들 중 짧은 것에 대한 긴 것의 비율과 같다. 보다 짧은 파장 상에서 일어나는 함수의 경우에, 소자들(1 내지 M-1)이 이용된다. 보다 긴 파장 상에서 일어나는 함수의 경우에, 소자들(2 내지 M)이 이용된다.
따라서, 예컨대 무선 통신 시스템용 안테나 배열은 다운링크 파장(λ2)보다 10% 긴 업링크 파장(λ1)을 이용할 수 있다. 이러한 경우에, 제1 다음의 각각 내부 소자 간격은 이전 간격에 비해 1.1배일 것이다. 제1(M-1) 소자들은 (도1에 서브 배열(15)로서 도시된) 다운링크 서브 배열을 포함할 것이고, 마지막(M-1) 소자들은 (도면에 서브 배열(20)로서 도시된) 업링크 서브 배열을 포함할 것이다.
완전한 (즉, 업링크 + 다운링크) 안테나 배열의 전체 크기는 소자들의 수와 제1 내부 소자 간격(d)에 의해 결정될 것이다. 간격(d)이 너무 작아서 안테나 소자들 사이에 바람직하지 않은 커플링이 존재하게 해서는 안된다. 반면에, 이 간격이 너무 큰 경우, 안테나 배열 응답 함수의 원하는 방향성이 떨어지게 될 것이다.
현행 바람직한 간격(d)은 2개의 동작 파장들 중 짧은 것의 약 1/2이다. 그러한 반파장 간격으로부터의 이탈은 공지된 안테나 설계 기술에 따라 허용될 수 있다. 실제로, 업링크 및 다운링크 파장들의 각 쌍이 실제로 동일한 비율로 유지되는 경우에만, 적어도 적당한 범위의 파장이 일반적으로 전송 및 수신에 이용될 것이다.
내부 소자 간격이 증가함에 따라, 응답 함수의 방향 모호성이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 상대적으로 큰 간격은 방향 모호성이 허용될 수 있는 응용들에 대해 받아들여질 것이다.
현재의 생각으로는, (선형 배열에서) 3개의 소자들 만큼 작은 수가 유용한 이점을 제공할 것이다. 통상적으로, 실질적인 고려 사항들이 수용할 수 있는 가장 큰 배열의 크기를 제한할 것이다. 예를 들면, 배열의 길이가 소자들의 수에 따라 지수적으로 증가하기 때문에, 설치 비용이 비싼 몇몇 소자들이 존재할 것이다.
본 안테나 배열은 일반적으로 그것이 원거리 지역 동작에 제한되지 않지만, 원거리 지역에 위치한 (예시적으로, 이동국) 터미널들과 통신시에 가장 잘 동작할 것이다. 터미널은 안테나 배열로부터의 거리가 L2/λ보다 큰 경우 원거리 지역에 있는 것으로 간주되며, 여기서 L은 배열의 길이이며, λ는 동작 (업링크 또는 다운링크) 파장이다.
따라서, 최적 수행이 상대적으로 짧은 거리만큼 떨어져 위치한 터미널들과통신시에 요구되는 경우, 이들 터미널들이 근거리 지역으로부터 배제되고 원거리 지역에 포함되는 방식으로 배열의 길이를 제한하는 것이 바람직할 수 있다.
엄밀히 말해, 업링크 및 다운링크 서브 배열은 각각의 안테나 소자들이 개별적으로 전방향성 응답 함수를 갖는 경우에만 동일한 응답 함수를 갖을 것이다. 반면에, 배열의 응답 함수는 소자 응답 함수에 의해 (공간적으로) 변조될 것이며, 이는 2개의 동작 파장들에 대해 서로 다를 수 있다.
실제로, 셀룰러 통신 분야에서 바람직한 몇몇 응용들이 존재하는데, 여기에서 안테나 배열의 응답 함수를 30°또는 60°섹터와 같은 규정된 섹터로 제한하는 것이 바람직하다. 적어도 그러한 몇몇 경우에, 개별적으로 방향성 안테나 소자들을 이용하는 것이 이로울 것이다. 더욱이, 반파장 보다 큰 초기 간격(d)을 이용함으로써, 적어도 몇몇 그러한 응용들에 도움이 될 것이다.
선형 배열에 관해 전술된 원리들은 2차원 또는 3차원 안테나 배열로 쉽게 일반화된다. 예를 들면, 도 2는 34개의 소자들로 이루어진 예시적인 2차원 배열을 보여준다. 예시를 위해, 이 배열의 소자들(25)은 왼쪽으로부터 오른쪽으로, 위로부터 아래로 번호가 메겨지는 것으로 가정된다.
도면에 도시된 배열은 각각의 수평 및 수직 축들을 따라 있는 서로 수직인 격자 방향들을 갖는다. 동일한 초기 내부 소자 간격(d)은 양쪽 격자 방향들에 이용된다. 도면에 도시된 배열의 각각의 격자 방향을 따라 있는 소자들의 최대수(M)는 6이다.
보다 일반적으로, 격자 방향은 90°이외의 각을 형성할 수 있으며, 예컨대 안테나 소자들은 6각형 격자를 형성할 수 있으며, 여기에서 격자 방향들 사이의 각은 60°다. 더욱이, 초기 간격(d)은 상이한 격자 방향들에서는 다를 수 있다. 더더욱, 하나의 격자 방향을 따라 존재하는 소자들의 최대수는 상이한 격자 방향을 따라 존재하는 소자들의 최대수와 같을 필요가 없다. 그러나, 연속적인 내부 소자 간격들 간의 동일 비율(r)은 모든 격자 방향으로 적용될 것이다.
도 2를 참조하면, 보다 짧은 파장에서 동작하는 서브 배열(30)은 제1(M-1)(즉, 도시된 예에서 제1(5)) 소자들을 각각의 격자 방향으로 취함으로써 획득된다. 도시된 예에서, 결과적으로 소자들의 마지막 열(35) 및 소자들의 마지막 행(40)을 서브 배열(30)로부터 배제한다. 유사하게, 보다 긴 파장에서 동작하는 서브 배열(45)은 마지막(M-1) 소자들을 각각의 격자 방향으로 취함으로써 획득된다. 도시된 예에서, 결과적으로 소자들의 제1 열(50) 및 소자들의 제1 행(55)을 서브 배열(45)로부터 배제한다. 도시된 예에서, 서브 배열은 제1 열과 마지막 행의 교차점에 위치한 소자도, 또는 마지막 열과 제1 행의 교차점에 위치한 소자도 포함할 수 없다. 그러한 소자는 풍부할 것이며, 도면에 도시된 것처럼 완전한 배열로부터 전체적으로 생략될 수 있다.
도 3은 예시적인 3차원 배열을 묘사한다. 간략화를 위해, 묘사된 배열의 소자 수는 15로 제한된다. 그러나, 여기에 예시된 배열 설계의 원리는 보다 많은 수의 소자들을 갖는 배열 설계에 쉽게 적용된다.
예시를 위해, 도 3의 배열은 모든 3차원 격자 방향에서 동일한 초기 간격(d)를 가지는 직각 평행6면체 격자 구조를 갖는다. 배열의 제1 안테나 소자는소자(70.1)다.
제1 서브 배열(85)은 코너(70.1-70.7 및 75)에 안테나 소자들을 가지며, 모서리 길이가 d인 입방체다. 제2 서브 배열(90)은 코너(75 및 80.1-80.7)에 안테나 소자들을 가지며, 모서리 길이가 rd인 입방체다. 코너(75)는 양쪽 서브 배열에 공통이다. 보다 많은 수의 소자들을 가지는 이러한 일반적인 구조의 배열에서, 양쪽 서브 배열에 공통인 영역은 통상 안테나 소자들로 이루어진 직각 평행6면체 배열일 것이다.
도 4는 셀룰러 기지국과 같은, 수신기(95), 송신기(100), 로그(log) 주기인 안테나 배열(105)을 포함하는 예시적인 중앙국을 묘사한다. 도시된 것처럼, 업링크 (즉, 수신) 서브 배열은 안테나 소자들(A2-AM)로 구성된다. 이들 소자들 각각의 출력은 2개의 파장들 중 적절한 파장에서 검출하고, 복조하고, 보다 더 처리하기 위해 수신기(95)에 입력된다. 통상적으로, 각각의 복소 가중 계수는 각 안테나 소자로부터의 출력을 증배한다. 도면에서, 안테나 소자들(A2-AM)의 출력은 수신기(95) 외부의 각각의 가중 계수들(W2-WM)에 의해 증배되도록 도시된다. 실제로, 이 동작은 종종 수신기가 실행하는 여러 동작들 중에 포함되므로, 블록(95) 내에 존재한다.
도 4에 도시된 것처럼, 다운링크(즉, 전송) 서브 배열은 안테나 소자들(A1-AM-1)로 구성된다. 이들 소자들 각각에 대한 입력은 송신기(100)로부터 유도되며, 이는 2개의 파장들 중 적절한 파장의 변조된 캐리어 신호를 각각의 소자들로 향하게 한다. 통상, 각각의 복소 가중 계수는 각 안테나 소자에 대한 입력을 증배한다. 도면에서, 안테나 소자들(A1-AM-1)에 대한 입력은 송신기(100) 외부의 각각의 가중 계수들(W'1-W'M-1)에 의해 증배되도록 도시된다. 실제로, 이 동작은 종종 송신기가 실행하는 여러 동작들 중에 포함되므로, 블록(100) 내에 존재한다.
전술된 본 발명의 예시적인 실시예는 한 방향으로 증가하는 내부 소자 간격들을 가지는 선형 배열의 단순한 경우와, 이 경우를 2차원 및 3차원으로 일반화시키는 것에 기초한다. 본 발명의 보다 넓은 측면에 관한 예시적인 실시예를 개시할 것이다.
도 5는 내부 소자 간격들의 증가 방향이 배열의 반대 종단들에 대해 정반대인 선형 배열을 묘사한다. 원점(110)으로부터의 측정에 의하면, 안테나 소자들(115.1,115.2,115.3)은 각각의 거리들(d1,rd1,r2d1)에 위치한다. 유사하게, 안테나 소자들(120.1,120.2,120.3)은 각각의 거리들(d2,rd2,r2d2)에 위치한다. 연속적이며, 정반대로 위치한 소자 쌍들 간의 거리는 연속적인 인자들 r에 의해 변하며, 즉 소자들(115.3,120.3) 사이의 거리는 소자들(115.2,120.2) 사이의 거리에 r배이다. 최종적으로 진술된 거리는 소자들(115.1,120.1) 간의 거리에 r배이다.
서브 배열(125)은 소자들(115.1,115.2,120.1,120.2)을 포함한다. 도면에 도시된 것처럼 2개의 분리된 부분들을 갖는 서브 배열(130)은 소자들(115.2,115.3,120.2,120.3)을 포함한다.
서브 배열(130)은 기하학적으로 서브 배열(125)과 유사하며, 서브 배열(130)은 인자 r에 의해 서브 배열(125)에 관해 스케일링된다. 예를 들면, 서브 배열(130) 내부의 2개의 소자들(115.2,120.2) 간의 거리는 r(d1+d2)인 반면, 서브 배열(125)의 대응하는 소자들(115.1,120.1) 간의 거리는 (d1+d2)이다. 양쪽 서브 배열들에 공통인 소자들은 소자들(115.2,120.2)이다.
도 5의 배열은 r로 스케일링하는 규칙으로 나타내어지는 간격을 갖는 소자 쌍들을 각 종단에 대해 하나를 부가함으로써 쉽게 연장된다.
도 6은 도 5 배열을 2차원으로 일반화하는 것을 묘사한다. 도시된 예는 그것의 구조가 스케일 인자 r 및 원점(140) 주위의 초기 소자들(135.1,135.2,135.3)의 분포에 의해 결정되는 Y형 배열이다.
초기 소자들은 원점으로부터 각각의 거리(d1,d2,d3)에 있다. 원점과 함께 초기 소자들 각각의 위치는 각각의 축들(145.1,145.2,145.3)을 정의한다. 소자들(150.1,150.2,150.3)의 다음 층은 원점으로부터 그들 각각의 축들(145.1-145.3) 상에서 각각 rd1, rd2, rd3만큼 멀리 있다. 유사하게, 다음 층의 소자들(155.1,155.2,155.3)은 각각의 거리(r2d1,r2d2,r2d3)에 있다.
도면에 도시된 경계선(165)으로 둘러싸인 서브 배열(160)은 소자들(135.1-135.3) 및 소자들(150.1-150.3)을 포함한다. 경계선들(175,180) 사이에 있는 것으로 도시된 서브 배열(170)은 소자들(150.1-150.3, 155.1-155.3)을 포함한다. 양쪽 서브 배열들에 공통적인 소자들은 소자들(150.1-150.3)이다.
도 6 배열에 대한 기본적인 스케일링 규칙은 초기 소자들을 원점 주위로 임의 분포시키는 것으로 시작하여, 원점 및 초기 소자들에 의해 정의되는 각각의 축들을 따라 존재하는 소자들의 연속적인 층들을 부가함으로써, 주어진 축을 따라 존재하는 각각의 새로운 소자가 원점으로부터의 이전 거리에 r배 만큼 원점으로부터 멀리 있게 된다. 이 규칙은 1차원, 2차원, 3차원에 있는 소자들의 어떤 초기 분포에도 적용될 수 있다.
본 발명은 적어도 하나의 다운링크 파장 상의 무선 통신 신호를 전달하고 적어도 하나의 업링크 파장 상의 무선 통신 신호를 수신하는 시스템을 포함하며, 여기에서 이들 파장들 중 작은 파장으로 나누어진 큰 파장과 같은 비율(r)이 존재한다. 이 시스템은 업링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과되는 신호를 수신하는데 효과적인 수신기와, 다운링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과되는 신호를 전송하는데 효과적인 송신기와, 독립된 안테나 소자들의 배열을 포함한다.

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 다운링크 파장 상의 무선 통신 신호를 전송하며 적어도 하나의 업링크 파장 상의 무선 통신 신호를 수신하고, 상기 파장들 중 큰 파장을 작은 파장으로 나눈 것과 같은 비율(r)이 존재하는 시스템에 있어서,
    상기 업링크 파장을 갖는 캐리어 상에 부과된 신호를 수신하도록 동작하는 수신기와,
    상기 다운링크 파장을 가지는 캐리어 상에 부과된 신호를 전송하도록 동작하는 송신기와,
    독립적인 안테나 소자들의 배열을 포함하며,
    상기 배열은 제1 서브 배열 및 제2 서브 배열을 포함하며,
    하나의 서브 배열이 상기 송신기에 전기적으로 연결되어, 송신된 신호가 상기 송신기로부터 방사될 수 있으며,
    상기 다른 서브 배열이 상기 수신기에 전기적으로 연결되어, 수신될 신호들이 상기 수신기로부터 추출될 수 있으며,
    상기 서브 배열들은 대응하는 내부 소자 간격들이 r과 같은 스케일 인자에 의해 달라지도록 기하학적으로 서로 유사하며,
    상기 서브 배열들은 적어도 하나의 공통 안테나 소자를 갖는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열은 안테나 소자들이 1차원, 2차원, 3차원으로 이루어진 배치 구조를 포함하며, 상기 배열은 각각 1차원, 2차원, 3차원 격자 방향들을 가지며,
    적어도 3개의 소자들은 각 격자 방향을 따라 처음부터 마지막까지 배치되며,
    소자들의 최대수(M) - M은 각 격자 방향에 대해 각각의 값을 갖는다 - 는 각 격자 방향을 따라 배치되며,
    각 격자 방향을 따라, 상기 소자들은 연속적인 간격들 사이에서 일정한 비율 - 상기 비율은 r과 같다 - 로 간격이 유지되며,
    각 격자 방향을 따라, 상기 제1 (M-1) 소자들이 상기 제1 서브 배열에 속하며, 상기 마지막 (M-1) 소자들이 상기 제2 서브 배열에 속하는 적어도 하나의 열이 존재하며, M이 상기 격자 방향에 대해 상기 각각의 값을 갖는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배열이 선형 배열인 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배열이 2차원 배열인 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배열은 상기 제1 및 제2 서브 배열들에 공통인 중심 직각 배열로서 구성되며, 게다가 제1 열 및 제1 행은 상기 제1 서브 배열에만 속하며, 마지막 열 및 마지막 행은 상기 제2 서브 배열에만 속하며, 상기 제1 및 마지막 열들과 행들 각각은 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 배열이 3차원 배열인 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배열이 교차하는 직각 평행6면체들의 쌍으로 구성되는 시스템.
  8. 안테나 소자들의 업링크 부분집합으로부터 업링크 파장 상의 신호를 수신하는 단계와, 상기 안테나 소자들 중 모두는 아니지만 적어도 하나가 수신 및 전송에 이용되도록 상기 안테나 소자들 중 다운링크 부분집합으로부터 다운링크 파장 상의 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 안테나 소자들로 이루어진 배열을 이용하는 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 업링크 및 다운링크 파장들 중 큰 파장을 작은 파장으로 나눈 것과 같은 비율(r)이 존재하며,
    상기 업링크 부분집합 및 상기 다운링크 부분집합은 대응하는 내부 소자 간격들이 r과 같은 스케일 인자에 의해 달라지도록 기하학적으로 서로 유사한 각각의 서브 배열을 형성하는 무선 통신 방법.
KR1020000009584A 1999-03-01 2000-02-26 무선 통신 시스템 및 방법 KR100345421B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9/260,363 1999-03-01
US09/260,363 1999-03-01
US09/260,363 US6349219B1 (en) 1999-03-01 1999-03-01 Antenna array having reduced sensitivity to frequency-shift effects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000062654A KR20000062654A (ko) 2000-10-25
KR100345421B1 true KR100345421B1 (ko) 2002-07-26

Family

ID=22988862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000009584A KR100345421B1 (ko) 1999-03-01 2000-02-26 무선 통신 시스템 및 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6349219B1 (ko)
EP (1) EP1033783B1 (ko)
JP (1) JP2000261246A (ko)
KR (1) KR100345421B1 (ko)
CN (1) CN1268853A (ko)
AU (1) AU1956300A (ko)
BR (1) BR0000898A (ko)
CA (1) CA2298219C (ko)
DE (1) DE60019359T2 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001102970A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 通信端末装置及び無線通信方法
SG96568A1 (en) * 2000-09-21 2003-06-16 Univ Singapore Beam synthesis method for downlink beamforming in fdd wireless communication system.
JP3808336B2 (ja) * 2001-08-09 2006-08-09 日本電信電話株式会社 適応アンテナ送信装置及びその制御方法
US6873651B2 (en) * 2002-03-01 2005-03-29 Cognio, Inc. System and method for joint maximal ratio combining using time-domain signal processing
US6687492B1 (en) * 2002-03-01 2004-02-03 Cognio, Inc. System and method for antenna diversity using joint maximal ratio combining
US6785520B2 (en) 2002-03-01 2004-08-31 Cognio, Inc. System and method for antenna diversity using equal power joint maximal ratio combining
US6862456B2 (en) * 2002-03-01 2005-03-01 Cognio, Inc. Systems and methods for improving range for multicast wireless communication
AU2003219882A1 (en) * 2002-03-01 2003-09-16 Cognio, Inc. System and method for joint maximal ratio combining
US6871049B2 (en) * 2002-03-21 2005-03-22 Cognio, Inc. Improving the efficiency of power amplifiers in devices using transmit beamforming
US6907272B2 (en) * 2002-07-30 2005-06-14 UNIVERSITé LAVAL Array receiver with subarray selection
EP1983651B1 (en) * 2002-07-30 2014-11-05 IPR Licensing, Inc. Device for multiple-input multiple output (MIMO) radio communication
US7099678B2 (en) * 2003-04-10 2006-08-29 Ipr Licensing, Inc. System and method for transmit weight computation for vector beamforming radio communication
US7079870B2 (en) * 2003-06-09 2006-07-18 Ipr Licensing, Inc. Compensation techniques for group delay effects in transmit beamforming radio communication
FR2864710B1 (fr) * 2003-12-24 2006-03-24 Thales Sa Procede d'optimisation de la definition d'une structure d' antenne ffc multifaisceaux a sous-reseaux imbriques
DE102007055534B4 (de) * 2007-11-21 2018-08-09 Imst Gmbh Kompakte Richtantennenanordnung mit Mehrfachnutzung von Strahlerelementen
US8547157B1 (en) 2012-04-25 2013-10-01 Triquint Semiconductor, Inc. Radio frequency switching device with fast transient response time
CN103516406A (zh) * 2012-06-20 2014-01-15 中兴通讯股份有限公司 信号收发方法及装置
WO2021038620A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 三菱電機株式会社 適応制御装置、適応信号処理装置及びアダプティブアレイアンテナシステム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4071848A (en) * 1976-11-26 1978-01-31 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Thinned aperiodic antenna arrays with improved peak sidelobe level control
JPH0661737A (ja) * 1992-08-11 1994-03-04 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 低サイドローブアンテナ装置
JPH09326630A (ja) * 1996-06-05 1997-12-16 N T T Ido Tsushinmo Kk アダプティブアレイアンテナ装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093670A (en) * 1990-07-17 1992-03-03 Novatel Communications, Ltd. Logarithmic periodic antenna
US5162809A (en) * 1990-10-23 1992-11-10 Hughes Aircraft Company Polarization independent frequency selective surface for diplexing two closely spaced frequency bands
WO1992019021A1 (en) * 1991-04-22 1992-10-29 The Commonwealth Of Australia Implementation of multiple apertures through antenna interleaving and splitting
US5497169A (en) * 1993-07-15 1996-03-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wide angle, single screen, gridded square-loop frequency selective surface for diplexing two closely separated frequency bands
FR2712121B1 (fr) * 1993-11-02 1995-12-15 Thomson Csf Antenne à réseau d'éléments rayonnants.
GB9514659D0 (en) * 1995-07-18 1995-09-13 Northern Telecom Ltd An antenna downlink beamsteering arrangement
JPH1093322A (ja) * 1996-09-18 1998-04-10 Honda Motor Co Ltd アンテナ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4071848A (en) * 1976-11-26 1978-01-31 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Thinned aperiodic antenna arrays with improved peak sidelobe level control
JPH0661737A (ja) * 1992-08-11 1994-03-04 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 低サイドローブアンテナ装置
JPH09326630A (ja) * 1996-06-05 1997-12-16 N T T Ido Tsushinmo Kk アダプティブアレイアンテナ装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1033783B1 (en) 2005-04-13
BR0000898A (pt) 2000-12-05
DE60019359T2 (de) 2006-02-02
EP1033783A3 (en) 2003-06-11
AU1956300A (en) 2000-09-07
KR20000062654A (ko) 2000-10-25
DE60019359D1 (de) 2005-05-19
CN1268853A (zh) 2000-10-04
EP1033783A2 (en) 2000-09-06
US6349219B1 (en) 2002-02-19
CA2298219C (en) 2002-07-09
CA2298219A1 (en) 2000-09-01
JP2000261246A (ja) 2000-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100345421B1 (ko) 무선 통신 시스템 및 방법
US11024962B2 (en) Beam forming using an antenna arrangement
EP3394958B1 (en) Phased array antenna having sub-arrays
RU2155460C2 (ru) Антенна с широким лепестком диаграммы направленности
US4123759A (en) Phased array antenna
EP0970541B1 (en) Integrated transmit/receive antenna with arbitrary utilisation of the antenna aperture
US6314305B1 (en) Transmitter/receiver for combined adaptive array processing and fixed beam switching
CN100488076C (zh) 在智能天线阵列中或与其相关的改进
EP0795257B1 (en) A beamed antenna system
JP4462524B2 (ja) 無線通信システム用のアンテナシステム
CN107196684B (zh) 一种天线系统、信号处理系统以及信号处理方法
US6038459A (en) Base station antenna arrangement
JP2003060423A (ja) スマートアンテナアレイ
US6147657A (en) Circular phased array antenna having non-uniform angular separations between successively adjacent elements
EP3477771B1 (en) Printed dipole antenna, array antenna, and communications device
WO2001089030A1 (en) Hybrid antenna array
Taira et al. Performance evaluation of 44GHz band massive MIMO based on channel measurement
US6218988B1 (en) Array antenna transmitter with a high transmission gain proportional to the number of antenna elements
US20180159604A1 (en) Method and apparatus for transmitting signal using multiple radio unit
US11005559B2 (en) Repeater and radiation pattern forming method for the same
CN100369493C (zh) 一种阵列天线收发权值线性转换方法
Fernandes et al. Impact of the antenna Set-up and arrays on mobile radio systems
EP4388673A1 (en) Coverage enhancing device having arrangement
KR100194637B1 (ko) 마이크로셀을 위한 송신방법
WO1992019021A1 (en) Implementation of multiple apertures through antenna interleaving and splitting

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee