KR100412295B1 - 적응성 안테나 어레이를 사용하여 통신 신호를 전송 및복조하는 통신 시스템 - Google Patents

적응성 안테나 어레이를 사용하여 통신 신호를 전송 및복조하는 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템의 안테나 어레이로부터 통신 신호를 전송하는 송수신기에서, 서로 다른 엘리먼트 파일럿이 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트로부터 전송된다. 그 후, 가입자 유닛에서 측정된 엘리먼트 파일럿들의 특성들에 기초한 전송기 제어 데이터가 송수신기에서 수신된다. 전송기 제어 데이터에 응답하여, 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 복수의 적응성 어레이 가중치가 결정된다. 다음에, 송수신기는 가입자 유닛이 안테나 어레이로부터 전송되고 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 가중된 통신 신호를 수신할 준비가 되었는지를 결정한다. 가입자 유닛이 준비되었는지의 결정에 응답하여, 송수신기는 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경한다.

Description

적응성 안테나 어레이를 사용하여 통신 신호를 전송 및 복조하는 통신 시스템{A COMMUNICATION SYSTEM FOR TRANSMITTING AND DEMODULATING A COMMUNICATION SIGNAL USING AN ADAPTIVE ANTENNA ARRAY}
무선 통신 시스템을 설계하는데 있어서 빈번히 나타나는 목적으로는 그 통신 시스템에 의해서 동시에 서비스를 제공받을 수 있는 사용자들의 수를 늘리는 것이다. 이것은 시스템 수용능력을 향상시키는 것으로 참조되기도 한다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템에 적응성 안테나 어레이를 사용하여 통신 신호를 전송 및 복조하기 위한 개선된 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 방법 및 동작을 설명하는 고레벨 논리 순서도;
도 2는 본 발명의 방법 및 시스템을 구현하기 위한 가입자 유닛;
도 3은 도 2에 도시된 채널 추정기 및 파일럿 합성기의 보다 상세한 다이어그램;
도 4는 도 2에 도시된 가중치 계산기의 보다 상세한 설명도; 및
도 5는 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 기지국 송수신기를 나타내는 도면이다.
코드 분할 다중 접속(이하, 'CDMA'라 함) 무선 통신 시스템에서는, 기지국 송수신기(base transceiver)에서 적응성 안테나 어레이의 사용이 시스템 수용능력 향상의 방법으로서 제안되어 왔다. 적응성 어레이 안테나는, 개별 엘리먼트들에 대한 필드들이 조합하여 몇몇 방향들로는 보다 큰 강도를 갖고 나머지 방향들로는 보다 적은 강도를 갖는 필드를 생성하도록 용적(dimension), 이격(spacing), 방위(orientation) 및 조사 시퀀스(illumination sequence)를 갖는 2개 이상의 방사 엘리먼트들을 포함한다. 선택된 사용자들을 위한 의도된 신호들은 고이득 안테나 로브에서 선택된 사용자로의 전달 경로의 방향으로 지향되는 한편, 안테나 패턴에서의 널(null)들이 다른 사용자들에게 지향되도록, 필드 패턴 또는 방사 패턴(복수의 빔 또는 로브를 포함함)이 구성되기 때문에, 적응성 어레이 안테나는 시스템 수용능력을 향상시키는데 도움이 된다. 따라서, 선택된 사용자의 안테나 널에서 다른 사용자들을 위해 의도된 다른 신호들은 선택된 사용자를 위한 의도된 전력에 의해 역 영향을 받지 않는다. 이것은 한 사용자의 신호들이 다른 모든 사용자의 신호들을 경감시킬 수 있는 섹터 또는 셀 내의 모든 다른 사용자들에게 보다 높은 안테나 이득으로 전송되지 않기 때문에 수용능력을 향상시킨다. 몇몇 다른 사용자들이 보다 높은 이득 로브에 있는 동안, 나머지 사용자는 그렇지 않아서, 모든 사용자들이 보다 만족스럽게 그들의 의도된 신호들을 수신할 수 있게 된다.
사용자 당 하나의 기반으로 그들의 패턴을 조절하는 적응성 어레이 전송기들에 대한 종래 기술에서의 제안에서는, 사용자 당 파일럿 하나가 통상적으로 사용된다. 이것은 적절한 복조는 파일럿이 트래픽 채널과 동위상일 것을 요구하기 때문이다. 따라서, 파일럿이 트래픽 채널과 동일한 안테나 패턴으로 전송되지 않으면, 파일럿 위상은 트래픽 채널에 대하여 시프트될 것이다. 각 사용자에 대하여 파일럿을 갖는 적응성 어레이 시스템(adaptive array system)에서, 각 사용자의 파일럿은 사용자의 트래픽 채널 조사 시퀀스(traffic channel illumination sequence)를 생성하는데 사용되었던 가중치들(즉, 이득 및 위상 등)에 따라서 변경되어야 한다.
(1) 부가적인 파일럿의 사용; (2) 각 파일럿을 구별하기 위한 보다 긴 파일럿 시퀀스의 사용; (3) 보다 긴 파일럿 시퀀스에 기인한 가입자 유닛에서의 파일럿 검색기의 복잡성이 대응하여 증가하는 점; (4) 현존 CDMA 셀룰러(IS-95) 가입자 유닛과의 역 호환성(backward compatibility)의 부족; 및 (5) 소프트 핸드오프 복잡성의 증가, 및 소프트 핸드오프 동안 사용자 당 부가적인 파일럿의 할당에 기인한 수용능력의 감소 등으로 인하여 사용자 당 파일럿 시스템이 수용능력을 감소시켜 왔다.
사용자 당 파일럿을 효과적으로 부가시키는 것은 적응성 어레이를 사용함으로써 얻어진 이득의 양을 감소시킨다. 방송 파일럿이 전체 전송 전력의 7%를 차지하고, 사용자당 파일럿이 전체 전송된 전력의 동일한 7%를 사용한다고 가정한다면, 방송 파일럿이 여전히 핸드오프 목적으로 요구되기 때문에 7% 수용능력이 손실된다.
적응성 어레이에 의해 제공된 섹터 수용능력의 향상으로 인하여, 4배의 파일럿이 요구되기도 한다. 이것은 파일럿 시퀀스들이 파일럿들을 구별하기 위해 4배 길어야 한다는 것을 의미한다. 이들 보다 긴 파일럿들을 검색하는 가입자 유닛 내의 검색기는 통합 4배의 시간을 요구하게 되는데, 이것은 보다 높은 연산성 요구를 의미한다. 이것은 적응성 어레이의 협빔(narrow beam)의 경우 일반적으로 보다 많은 빔이 있기 때문에, 보다 많은 검색을 수행해야 한다는 것을 의미한다는 사실과 혼합된다.
따라서, 사용자당 파일럿 또는 높은 수용능력, 및 기지국 송수신기와 가입자 유닛 사이의 복잡한 시그널링을 요구하지 않고도 적응성 안테나 어레이로 통신 신호를 전송 및 복조하는 방법 및 시스템에 대한 요구가 존재한다는 것이 명백하다.
본 발명의 특성으로 여겨지는 신규한 특징들은 첨부된 청구범위에 개시된다. 그러나, 바람직한 사용 모드 뿐만 아니라 본 발명 자체, 다른 목적, 및 그 이점들은 첨부된 도면과 함께 이하 실시예의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.
이제 도면을 참조하면, 특히 도 1을 참조하면, 본 발명의 방법 및 시스템의 동작을 설명하는 논리 순서도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 프로세스는 블럭 100에서 시작하여 블럭 102로 진행하는데, 시스템은 기지국 송수신기에서 적응성 안테나 어레이의 각 엘리먼트에 대하여 서로 다른 엘리먼트 파일럿을 가입자 유닛에 전송한다. 파일럿은 가입자 유닛이 무선 주파수(이하, 'RF'라 함) 채널을 특정화할 수 있도록 가입자 유닛에 참조를 제공할 목적으로 기지국 송신기로부터 가입자 유닛으로 전송되는 신호이다. 파일럿은 코히어런트 복조를 위한 위상 참조를 제공하기도 한다. CDMA 시스템에서 파일럿은 다이렉트-시퀀스 확산 스펙트럼 신호로 구현되기도 한다.
엘리먼트 파일럿들은 낮은 교차 상관(cross correlation)을 갖도록 구성된다. 이들이 바람직하게는, IS-95에서 사용된 월시 하다마드(Walsh-Hadamard) 시퀀스(2001 I Street, N.W., Washington, D.C. 20006 전자 산업 협회(EIA)에서 1995년 3월 출판된, TIA/EIA/IS95-A, 'Mobile Station-Base Station Capability Standard for Dual Mode Wide Band Spread Spectrum Cellular System' 참조)와 같은 직교 시퀀스로부터 구성되지만, 의사 노이즈(pseudonoise; 이하, 'PN'이라 함) 시퀀스의 서로 다른 오프셋들과 같은 낮은 교차 상관 시퀀스로부터 형성될 수 있다.
다음에, 가입자 유닛은, 블럭 104에 도시된 바와 같이, 각 안테나 엘리먼트로부터 가입자 유닛으로 확장하는 각 채널의 채널 임펄스 응답을 추정한다. 이들 채널 각각의 임펄스 응답은 안테나 엘리먼트와 가입자 유닛 사이의 서로 다른 경로들에 걸쳐 각각 전달하는 여러 광선(several rays)을 포함할 수 있다는 것에 주의하자. 각 채널 임펄스 응답은 각 엘리먼트 파일럿에 매칭되는 매치 필터를 사용하여 추정되기도 한다. 이들 매치 필터들은 엘리먼트 파일럿의 시간 반전된 공액 복소수인 임펄스 응답을 갖는다. 매치 필터 길이는 출력 노이즈를 평균하기에는 충분히 길게 설정되지만, 필터가 채널에서의 변화에 응답하기에는 충분히 짧도록 설정된다.
채널 임펄스 응답을 추정한 후, 가입자 유닛은, 블럭 106에 도시된 바와 같이, 전송기 제어 데이터를 기지국 송수신기로 전송한다. 전송기 제어 데이터는 가입자 유닛의 특정 위치에 대해 안테나 어레이의 이득을 확장하는 방식으로 트래픽 채널 신호들을 변경하기에 필요한 기지국 송수신기 정보를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 전송기 제어 데이터는 가입자 유닛이 각 안테나 엘리먼트에 대한 위상 및 이득 변경을 위해 송수신기에서 추천하는 적응성 어레이 가중치들이다. 대안적인 실시예에서, 전송기 제어 데이터는 각 안테나 엘리먼트와 가입자 유닛 사이의 각 채널의 정량화된 임펄스 응답 측정치들이다. 또 다른 실시예에서, 전송기 제어 데이터는 가중치들의 최근 선택 유효성에 관하여 기지국 송신기로 피드백을 제공하는 에러 레이트 표시일 수 있다.
전송기 제어 데이터의 전송에 후속하여, 프로세스는 순서도에 병렬 경로들로 도시된 바와 같이, 기지국 송수신기 및 가입자 유닛에서 여러 가지 단계들을 수행한다. 기지국 송수신기에서, 프로세스는, 블럭 108에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이의 각 엘리먼트로부터 전송되는 엘리먼트 트래픽 신호들을 변경하기 위한 적응성 어레이 가중치들을 결정하기 위해 전송기 제어 데이터를 사용한다. 바람직한 실시예에서, 기지국 송수신기는 안테나 어레이의 각 엘리먼트를 구동하기 위해 가입자 유닛에 의해 추천된 전송 적응성 어레이 가중치들을 사용한다. 대안적으로는, 이들 적응성 어레이 가중치들이 가입자 유닛에 파일럿을 합성하는데 사용되는 파일럿 합성 가중치들의 계산을 참조하여 이하에서 설명되는 것과 유사한 방식으로 계산될 수도 있다.
이제 가입자 유닛에서의 동작들을 참조하면, 일 세트의 파일럿 합성 가중치들은 각 안테나 엘리먼트와 가입자 유닛 사이의 채널들의 추정된 임펄스 응답에 기초하여 계산된다. 바람직한 실시예에서, 이들 파일럿 합성 가중치들은 가입자로 최대 전력을 전달하기 위해 계산된다. 엘리먼트 당 하나의 적응성 어레이 가중치가 사용될 때, 최대 전력을 전달하는 파일럿 합성 가중치들은 채널 임펄스 응답 샘플 자동상관 매트릭스, RA의 최대 고유치(eigenvalue)에 대응하는 고유벡터의 엘리먼트들이다. 이는 아래의 식과 같다.
여기서, Wi는 i번째 안테나에 대한 가중치이고, αi(j)는 지연 j에서 i번째 엘리먼트로부터 가입자로의 채널의 추정된 채널 임펄스 응답의 값이고, λmax는 최대 고유치이며, emax는 최대 고유치에 대응하는 고유벡터이다.
엘리먼트 당 여러 가중치들이 사용될 때, 적응성 어레이 가중치들은 표준화된 채널 임펄스 응답 추정치들의 공액 복소수일 수 있다. 이 경우에, 엘리먼트 i에서의 가중치들의 벡터는 아래의 식과 같다.
여기서, "*"는 공액 복소수를 표시한다.
본 발명의 중요한 일면에 따르면, 엘리먼트 트래픽 신호들을 변경하기 위한 기지국 송수신기에서의 적응성 어레이 가중치들의 계산 방법은, 가입자 유닛이 파일럿 합성 가중치들을 계산하기 위해 사용하는 방법과 수학적으로 관련되거나, 또는 대등하다.
파일럿 합성 가중치들을 계산한 후, 프로세스는, 블럭 112에 도시된 바와 같이, 파일럿 합성 가중치들을 사용하여 파일럿을 합성한다. 이러한 "합성된 파일럿"은 추정된 채널 임펄스 응답들의 가중된 버전들을 합산함으로써 생성된다. 따라서, 합성된 파일럿은 "복합" 채널의 이득 및 위상을 설명하는데, 이는 모든 안테나 엘리먼트들과 가입자 유닛 사이의 모든 방사선의 모든 경로들을 포함한다. 합성된 파일럿은 복합 채널을 보다 완벽하게 설명하는 정보를 포함하기 때문에, 합성된 파일럿은 가입자 유닛에서 수신된 트래픽 채널을 코히어런트하게 복조하기 위해 우수한 참조가 된다.
본 발명에 따르면, 전송 및 복조에서 가중치들의 사용 타이밍 또는 합성은 기지국 송수신기와 가입자 유닛 사이에서 조심스럽게 조정되어야 한다. 예를 들어, 가입자 유닛이 파일럿 합성 가중치들을 계산하고 파일럿을 합성하기 전에 송수신기가 엘리먼트 트래픽 신호들을 변경하기 위한 적응성 어레이 가중치들을 변경하면, 가중치들을 실질적으로 서로 다르게 될 수 있고, 가입자 유닛에서 에러들이 초래될 수 있다. 따라서, 블럭 114에 도시된 바와 같이, 프로세스는 새롭게 계산된 적응성 어레이 가중치들로 가중된 엘리먼트 트래픽 신호들을 가입자 유닛이 수신할 준비가 되었는지를 판정하는 단계를 포함한다. 가입자 유닛이 준비되지 않았다면, 블럭 116에서 도시한 바와 같이 프로세스는 지연된다. 도 1에 도시된 실시예는 느린 가입자 유닛에 대한 것이라는 가정을 주의하자. 본 발명의 대안적인 실시예들에서, 새로운 가중치들로의 전환하는 합성 단계는 가입자 유닛이 기지국 송수신기를 대기할 것을 요구하기도 한다. 어떠한 경우에서도, 보다 느린 유닛은 보다 빠른 유닛에 새롭게 계산된 가중치들을 사용할 준비가 되었다는 것을 알리거나, 또는 이들 두 유닛들은 전환 이전에 어느 하나의 유닛에서 가중치들을 계산하기 위해 필요로하는 시간을 초과하는 선정된 주기의 시간동안 지연할 것에 동의할 수 있다. 따라서, 준비 판정 단계는 준비를 나타내는 메시지, 또는 전환을 합성하기에 필요로하는 주기 동안의 지연을 포함한다.
새롭게 계산된 가중치들로의 전환을 합성한 후, 기지국 송수신기는, 블럭 118에 도시된 바와 같이, 엘리먼트 트래픽 신호들을 변경하기 위해 판정된 적응성 어레이 가중치들에 따라서, 각 엘리먼트 트래픽 신호의 이득 및 위상을 변경한다. 다음에, 기지국 송수신기는, 블럭 120에 도시된 바와 같이, 가중된 엘리먼트 트래픽 신호들을 전송하기 시작한다. 조정된 시간에, 가입자 유닛은, 블럭 122에 도시된 바와 같이, 합성된 파일럿을 사용하여 가중된 엘리먼트 트래픽 신호들을 복조하기 시작한다. 다음에, 프로세스는 블럭 104로 반복하여 리턴하여, 채널 임펄스 응답 측정치들이 갱신되고, 적응성 어레이 및 파일럿 합성 가중치들이 다시 계산되고, 새롭게 계산된 가중치들로의 전환이 상술된 바와 같이 합성된다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 방법 및 시스템을 구현하기 위한 가입자 유닛이 도시된다. 도시된 바와 같이, 가입자 유닛(200)은 기지국 송수신기로/기지국 송수신기로부터 신호들을 전송/수신하기 위한 안테나(201)를 포함한다.
안테나(201)는, 송수신기 기지국에서의 각 안테나 엘리먼트와 안테나(201) 사이의 각 채널에 대하여 채널 임펄스 응답을 추정하기 위해 사용되는 채널 추정기(204)에 결합된다. 채널 추정기(204)로의 입력들은, 기지국 송수신기에서의 안테나 어레이의 각 안테나 엘리먼트에서 사용되는 엘리먼트 파일럿들에 대응하는 파일럿 신호들 P1-Pn을 생성하는 파일럿 빌생기(206)에 결합된다.
채널 추정기(204)의 출력은, 각 안테나 엘리먼트와 가입자 안테나(201) 사이의 채널들의 임펄스 응답을 설명하는 일 그룹의 벡터들이다. 이들 벡터들은 파일럿 합성기(208), 가중치 계산기(210), 및 메시지 처리기(212)에서의 입력과 결합된다.
메시지 처리기(212)는 적응성 어레이 가중치들을 결정하기 위해 사용되는 전송기 제어 데이터를 기지국 송수신기로 보낸다. 이 전송기 제어 데이터는 가입자 유닛에서 계산되었던 추천된 적응성 어레이 가중치들을 포함하기도 한다. 대안적으로는, 전송기 제어 데이터가 채널 추정기(204)로부터의 채널 임펄스 응답 측정치들을 나타내는 것일 수 있다. 이러한 표현은 채널 임펄스 응답 벡터의 양자화된 표현일 수도 있다. 다른 실시예에서는, 전송기 제어 데이터가 채널 에러 레이트를 나타내는 메시지일 수 있는데, 이것은 기지국 송수신기 및 가입자 유닛 각각에서 선택된 적응성 어레이 및 파일럿 합성 가중치들의 세트들의 유효성을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
가중치 계산기(210)는 입력으로서 채널 임펄스 응답 벡터들을 수신하고, 파일럿을 합성하기 위해 가입자 유닛이 사용하는 가중치들을 계산한다. 바람직한 실시예에서, 가중치 계산기(210)는 또한 추천된 적응성 어레이 가중치들을 계산하고, 추천된 가중치들을 메시지 처리기(212)에 보내기도 하는데, 이 메시지 처리기(212)는 송수신기가 이들을 엘리먼트 트래픽 신호들의 전송에 사용할 수 있도록, 추천된 가중치들을 다시 기지국 송수신기로 전송한다.
가중치 계산기(210)에 의해 출력된 파일럿 합성 가중치들은 파일럿 합성기(208)로 전달되기 전에 지연 회로(214)에 의해 지연되기도 한다. 이러한 지연의 목적은 가입자 유닛과 기지국 송수신기 모두에서 이전 세트의 가중치들로부터 새롭게 계산된 세트의 가중치들로 전환을 합성하기 위한 것이다. 몇몇 실시예들에서, 기지국 송수신기는 가입자 유닛(200)이 가중치 계산기(210)에서 파일럿 합성 가중치들을 계산하기를 기다리기 때문에, 지연(214) 기간은 '0'이기도 하다.
합성화 지연에 후속하여, 계산된 파일럿 합성 가중치들은 파일럿이 합성되는 파일럿 합성기(208)로 입력되고, 트래픽 신호들을 복조하기 위해 복조기(216)에서 사용된다. 복조기(216)에서, 합성된 파일럿(218)은 코히어런트 복조에 대한 참조로서 사용된다. 복조기(216)는 RAKE 수신기로 구현되기도 하는데, 이 경우 복조기(216)의 출력은 RAKE 핑거들의 비확산 기저대역 조합이다.
복조기(216)의 출력은 비터비 디코더로 구현되기도 하는 디코더(220)에 결합된다. 디코더(220)의 출력은 트래픽 채널 데이터인데, 이것은 음성 또는 사용자 데이터를 나타내고 적절한 방식으로 가입자 유닛 사용자에게 전달된다.
이제 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 채널 추정기 및 파일럿 합성기의 보다 상세한 다이어그램이 도시된다. 채널 추정기(204)로의 입력은 안테나(201)로부터의 기저대역 신호 r(t)이다. (RF로부터의 다운변환기는 도시되지 않음) 채널 추정기(204) 내에서 기저대역 신호 r(t)은 매치 필터들(250)에 결합된다. 이들 매치 필터들은 또한 도 3에 파일럿 P1-Pn으로 도시된 바와 같은 파일럿 생성기(206)로부터의 입력들을 갖는다.
매치 필터들(250)은 상술된 바와 같이 기저대역 수신 신호 r(t)와 파일럿들 P1-Pn을 사용하여 매치 필터 동작을 수행한다. 각 매치 필터들(250)의 출력은 각 안테나 엘리먼트로부터 각 가입자 유닛으로의 채널의 채널 임펄스 응답 추정치이다.
이들 채널 임펄스 응답 추정치들은 그 후 파일럿 합성기(208)에 결합된다. 파일럿 합성기(208)는 파일럿 합성 가중치들 W1-Wn으로 채널 임펄스 응답 추정치들을 필터링하는 필터들(252)을 포함한다. 필터들(252)은 싱글 탭 필터로 구현되기도 하는데, 이 경우 임펄스 응답 추정치들은 각각 파일럿 합성 가중치들 W1-Wn로 곱해진다.
필터들(252)의 출력은 모든 출력들을 합산하는 합산기(254)에 결합된다. 합산기(254)의 출력은 합성된 파일럿(218)인데, 이것은 가중치들 W1-Wn을 사용하여 적응성 어레이와 함께 전송된 단일 파일럿과 등가인 임펄스 응답 벡터이다.
이제 도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 가중치 계산기(210)의 보다 상세한 설명이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 가중치 계산기(210)는 샘플 채널 자동상관 매트릭스 계산기(270)를 포함한다. 매트릭스 계산기(270)는 채널 추정기(204)로부터 채널 임펄스 응답 추정치들을 수신하고, 상술된 바와 같이 샘플 채널 자동상관 매트릭스 RA(272)를 계산한다.
매트릭스 RA(272)는 그 후 샘플 채널 자동상관 매트릭스 RA(272)의 최대 고유치에 대응하는 고유벡터를 계산하는 최대 고유벡터 계산기(274)로 입력된다. 최대 고유벡터(274)의 출력은 최대 고유벡터의 엘리먼트들로, 여기서는 W1-Wn으로 도시되는 파일럿 합성 가중치들이다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 기지국 송수신기가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 기지국 송수신기(300)는 하나 이상의 사용자들에 대해 TCH1-TCHL로 도시된 트래픽 채널 데이터를 포함한다. 각각의 트래픽 채널은 n개의 엘리먼트 안테나 어레이(302)에서 각 엘리먼트에 대해 트래픽 채널 데이터의 소스를 제공하는 분할된 n개 경로이다.
신호를 n개 경로로 분할한 후, n개 신호들 각각은, 안테나 어레이(302)의 각 엘리먼트에 대해 가중된 엘리먼트 트래픽 신호들을 생성하기 위해 사용되는 필터들(304)에 입력된다.
가중치 계산기(306)에 의해 출력되는 적응성 어레이 가중치들은 전송기 제어 데이터 수신기(308)에 의해 수신된 전송기 제어 데이터를 기초하여 결정된다. 전송기 제어 데이터 수신기(308)는 안테나 어레이(302)의 엘리먼트일 수도 있고 아닐 수도 있는 안테나(310)로부터의 입력을 수신한다. 바람직한 실시예에서, 전송기 제어 데이터 수신기(308)는 가입자 유닛(200)으로부터 추천된 적응성 어레이 가중치들을 수신한다. 가중치 계산기(306)는 그 후 추천된 적응성 어레이 가중치들을 필터들(304)을 제어하기 위해 사용한다.
대안적인 실시예에서, 전송기 제어 데이터 수신기(308)는 가입자(200)로부터 정량화된 채널 임펄스 응답 추정치들을 수신하기도 하는데, 이것은 그 후 도 4 및 5를 참조하여 논의된 바와 같이, 가입자 유닛(200)에서 파일럿 합성의 계산과 유사한 방식으로 적응성 어레이 가중치들을 계산하기 위해 가중치 계산기(306)로 전달된다.
합성 제어기(312)는 새롭게 결정된 적응성 어레이 가중치들에 의해 변경된 엘리먼트 트래픽 신호들을 가입자 유닛이 수신할 준비가 되었는지 여부를 결정한다. 가입자 유닛이 준비되었을 때, 합성 제어기(312)는 가중치 계산기(306)에서 새롭게 계산된 적응성 어레이 가중치로의 변경을 초기화한다. 따라서, 새로운 적응성 어레이 가중치들이 합성 제어기(312)에 의해 결정된 시간에 필터들(304)에서 사용된다.
엘리먼트 트래픽 신호들이 필터들(304)에 의해 가중된 후, 엘리먼트 파일럿들 P1-Pn이 합산기들(314)에 의해 가중된 트래픽 엘리먼트 신호들에 가산된다. 파일럿 P1-Pn은 안테나 어레이(302) 내의 안테나 엘리먼트들 1-n에 대응한다. 가입자 유닛(200)에서, 안테나 엘리먼트들 1-n에 대한 채널들은 파일럿들 P1-Pn을 서로 구별하는 능력에 의해 고유하게 특정화된다.
합산기들 314에 후속하여, 합산기들 316은 안테나 어레이(302) 내의 각 엘리먼트에 걸쳐 전송될 n개 신호들을 형성하기 위해 다른 L개 트래픽 채널들로부터 L개의 가중된 엘리먼트 트래픽 신호들을 가산한다.
합산기들(316)의 출력에는 합산기들(316)에 의해 출력된 신호들을 전송에 적합한 무선 신호들로 변환하기 위해 사용되는 업-변환기들(318)이 결합된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 지금까지의 설명은 도시 및 설명의 목적으로 개시되었다. 개시된 정확한 형태로 본 발명을 축소 또는 제한하려는 것은 아니다. 위 교시하는 바에서 다양한 변형 또는 변경이 가능하다. 실시예는 본 발명의 원리들에 대한 최상의 설명 및 그 실제적인 적용을 제공하고, 당업자가 본 발명을 다양한 실시예들 및 다양한 변형예들에 특정 용도에 적합하게 사용할 수 있도록 제공하기 위한 목적으로 선택 및 개시되었다. 이러한 모든 변형예들 및 변경예들은 첨부된 청구범위에 의해 결정되는 본 발명의 사상 내에 있는 것이다.

Claims (26)

  1. 무선 통신 시스템에서 안테나 어레이로부터의 통신 신호를 송수신기에서 전송하기 위한 방법에 있어서,
    안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트로부터 서로 다른 엘리먼트 파일럿을 전송하는 단계;
    가입자 유닛에서 측정된 엘리먼트 파일럿들의 특성들에 기초한 전송기 제어 데이터를 상기 가입자 유닛으로부터 수신하는 단계;
    상기 전송기 제어 데이터의 수신에 응답하여, 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 복수의 적응성 어레이 가중치를 결정하는 단계;
    상기 안테나 어레이로부터 전송되고 상기 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 가중된 통신 신호를 상기 가입자 유닛이 수신할 준비가 되었는지 결정하는 단계; 및
    상기 가입자 유닛이 준비가 되었다는 결정에 응답하여, 상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송기 제어 데이터는 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위해 추천된 적응성 어레이 가중치들을 포함하고,
    복수의 적응성 어레이 가중치를 결정하는 상기 단계는 상기 추천된 적응성 어레이 가중치들을 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 상기 복수의 적응성 어레이 가중치로서 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 적응성 어레이 가중치를 결정하는 상기 단계는 상기 전송기 제어 데이터에 기초하는 추정된 채널 임펄스 응답을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송기 제어 데이터는 상기 서로 다른 엘리먼트 파일럿들의 위상들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가입자 유닛이 준비되었는지를 결정하는 상기 단계는 상기 가입자 유닛이 상기 안테나 어레이로부터 전송되고 상기 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 가중된 통신 신호를 수신할 준비가 되기에 충분한 주기의 시간동안 지연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하는 상기 단계는 상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호들의 위상 및 이득을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호의 위상 및 이득을 변경하는 상기 단계는 상기 결정된 복수의 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 안테나 어레이로부터의 통신 신호를 전송하기 위한 송수신기에 있어서,
    안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트로부터 서로 다른 엘리먼트 파일럿을 전송하기 위한 수단;
    가입자 유닛에서 측정된 엘리먼트 파일럿들의 특성들에 기초한 전송기 제어 데이터를 수신하기 위한 수단;
    상기 전송기 제어 데이터에 응답하여, 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 복수의 적응성 어레이 가중치를 결정하기 위한 수단;
    상기 안테나 어레이로부터 전송되고 상기 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 가중된 통신 신호를 상기 가입자가 수신할 준비가 되었는지 결정하기 위한 수단; 및
    상기 가입자 유닛이 준비가 되었다는 결정에 응답하여, 상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 수단
    을 포함하고,
    상기 전송기 제어 데이터는 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위해 추천된 적응성 어레이 가중치들을 포함하고,
    복수의 적응성 어레이 가중치를 결정하기 위한 상기 수단은 상기 추천된 적응성 어레이 가중치들을 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 상기 복수의 적응성 어레이 가중치로서 선택하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    복수의 적응성 어레이 가중치를 결정하기 위한 상기 수단은 상기 전송기 제어 데이터에 기초하는 추정된 채널 임펄스 응답을 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 전송기 제어 데이터는 상기 서로 다른 엘리먼트 파일럿들의 위상들을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 가입자 유닛이 준비되었는지를 결정하기 위한 상기 수단은 상기 가입자 유닛이 상기 안테나 어레이로부터 전송되고 상기 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 가중된 통신 신호를 수신할 준비가 되기에 충분한 주기의 시간동안 지연하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 상기 수단은 상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호의 위상 및 이득을 변경하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 결정된 복수의 적응성 어레이 가중치에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위한 상기 수단은 상기 결정된 복수의 어레이 가중치들에 따라서 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 필터링하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  15. 무선 통신 시스템의 안테나 어레이로부터의 통신 신호를 가입자 유닛에서 수신하기 위한 방법에 있어서,
    상기 가입자 유닛에서 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿- 상기 각각의 서로 다른 엘리먼트 파일럿은 송수신기에 결합된 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트 중 하나로부터 전송됨 -의 특성들을 측정하는 단계;
    복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위해 추천된 적응성 어레이 가중치들을 계산하는 단계;
    상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 측정된 특성들에 기초하는 전송기 제어 데이터를 상기 송수신기로 전송하는 단계;
    파일럿 합성 가중치들을 계산하는 단계;
    합성된 파일럿을 생성하기 위해 상기 파일럿 합성 가중치들을 사용하여 상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿들의 측정된 특성들을 조합하는 단계; 및
    상기 합성된 파일럿을 사용하여 상기 통신 신호를 복조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송기 제어 데이터를 상기 송수신기로 전송하는 단계는 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위해 추천된 적응성 어레이 가중치들을 상기 송수신기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 통신 신호는 상기 안테나 어레이의 복수의 엘리먼트 중 하나로부터 각각 전송되는 엘리먼트 통신 신호들을 포함하고,
    상기 파일럿 합성 가중치들은 상기 전송기 제어 데이터에 응답하여 상기 엘리먼트 통신 신호들의 특성들을 변경하기 위해 상기 송수신기에서 사용된 적응성 어레이 가중치들과 관련되는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 특성들을 측정하는 상기 단계는 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 위상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 특성들을 측정하는 상기 단계는 안테나 엘리먼트와 상기 가입자 유닛 사이의 채널의 채널 임펄스 응답을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서,
    합성된 파일럿을 생성하기 위해 상기 파일럿 합성 가중치들을 사용하여 상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 측정된 특성들을 조합하는 상기 단계는,
    필터링된 결과를 생성하기 위해, 상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 측정된 특성들을 상기 파일럿 합성 가중치들로 필터링하는 단계; 및
    상기 합성된 파일럿을 생성하기 위해 상기 필터링된 결과들을 가산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  21. 무선 통신 시스템의 안테나 어레이로부터의 통신 신호를 수신하기 위한 가입자 유닛에 있어서,
    상기 가입자 유닛에서 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿- 상기 각각의 서로 다른 엘리먼트 파일럿은 송수신기에 결합된 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트 중 하나로부터 전송됨 -의 특성들을 측정하기 위한 수단;
    상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿들의 측정된 특성들에 기초하는 전송기 제어 데이터를 상기 송수신기로 전송하기 위한 수단;
    파일럿 합성 가중치들을 계산하기 위한 수단;
    합성된 파일럿을 생성하기 위해 상기 파일럿 합성 가중치들을 사용하여 상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 측정된 특성들을 조합하기 위한 수단; 및
    상기 합성된 파일럿을 사용하여 상기 통신 신호를 복조하기 위한 수단
    을 포함하고,
    상기 통신 신호는 상기 안테나 어레이의 복수의 엘리먼트 중 하나로부터 각각 전송되는 엘리먼트 통신 신호들을 포함하고,
    상기 파일럿 합성 가중치들은 상기 전송기 제어 데이터에 응답하여 상기 엘리먼트 통신 신호들의 특성들을 변경하기 위해 상기 송수신기에서 사용된 적응성 어레이 가중치들과 관련되는 것을 특징으로 하는 가입자 유닛.
  22. 삭제
  23. 제21항에 있어서,
    복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 특성들을 측정하기 위한 상기 수단은 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 위상을 측정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 유닛.
  24. 제21항에 있어서,
    복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 특성들을 측정하기 위한 상기 수단은 안테나 엘리먼트와 상기 가입자 유닛 사이의 채널의 채널 임펄스 응답을 추정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 유닛.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위해 추천된 적응성 어레이 가중치들을 계산하기 위한 수단을 더 포함하되,
    상기 전송기 제어 데이터를 상기 송수신기로 전송하기 위한 상기 수단은 상기 복수의 엘리먼트 통신 신호를 변경하기 위해 추천된 적응성 어레이 가중치들을 상기 송수신기로 전송하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 유닛.
  26. 제21항에 있어서,
    합성된 파일럿을 생성하기 위해 상기 파일럿 합성 가중치들을 사용하여 상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 측정된 특성들을 조합하기 위한 상기 수단은,
    필터링된 결과를 생성하기 위해, 상기 복수의 서로 다른 엘리먼트 파일럿의 측정된 특성들을 상기 파일럿 합성 가중치들로 필터링하기 위한 수단; 및
    상기 합성된 파일럿을 생성하기 위해 상기 필터링된 결과들을 가산하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 유닛.
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