KR100426946B1 - 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치와그에 이용되는 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나 및그의 섹터화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치와 그에 이용되는 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나 및 그의 섹터화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. 본 발명의 멀티코드 신호와 싱글코드 신호 상호간의 간섭을 제거하기 위한 그루핑 간섭 제거 장치는, 인가되는 신호에 대해 멀티코드 신호가 있는 입력단에서 채널추정을 수행하는 채널 추정 수단; 상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호를 상기 멀티코드 신호의 검파와 재생이 완료될 때까지 신호를 지연시키는 지연 수단; 상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호로부터, 상기 멀티코드 신호에 대하여 섹터를 형성하고, 싱글코드 신호를 검파하기 위하여 상기 멀티코드 신호를 검파하여 재생하는 멀티코드 신호 검파 및 재생 수단; 상기 지연 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 멀티코드 신호를 제거하는 멀티코드 신호 제거 수단; 및 상기 감산 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 섹터를 형성하고 싱글코드 신호를 검파하는 싱글코드 신호 검파 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치와 그에 이용되는 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나 및 그의 섹터화 방법{Grouping Interference Cancellation Apparatus using Adaptive Sector Antenna, Adaptive Sector Antennas for Load Distribution, and the Sectorization Methods}

본 발명은 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나 및 그를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치와 그의 섹터화 방법에 관한 것으로서, 특히 멀티미디어 코드 분할 다중 접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 이동 통신 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Projects) WCDMA(Wideband CDMA), 3GPP2 cdma2000 등과 같은 차세대 이동통신을 위한 무선통신 시스템에서 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나 및 그를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치와 그의 섹터화 방법에 관한 것이다.

CDMA 이동통신 시스템은 다중 사용자 간섭(MAI : Multiple Access Interference)에 의해 시스템의 성능과 용량의 제한을 받는다.

현재, 다중 사용자 간섭을 제거하기 위한 여러 가지 방안들 중에서, 안테나 기법을 이용하여 간섭을 제거하거나 줄이는 방안에 대한 연구가 국내외로 활발히 진행 중에 있다.

기존에 사용되고 있는 방식은 고정된 지향성 안테나이다. 이 방식은 안테나의 지향성이 바뀌지 않기 때문에 셀의 환경이 변화하는 이동통신 시스템에 적용하기에 최적이라고 할 수 없다. 따라서, 이동통신 환경에 적합한 보다 진보된 형태의 안테나인 스마트 안테나에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

스마트 안테나의 빔을 형성하는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있다. 이는 여러 개의 고정된 빔을 형성하는 다중 빔 방식과, 각 이동국이 셀 안에서 이동할 때 개별적인 빔으로 각 사용자를 추적하는 적응 배열 방식이 있으며, 적응 배열 방식이 다중 빔 방식보다 시스템의 오율과 성능 측면에서 우수하다.

그러나, 시스템의 복잡도 측면에서 후자의 적응 배열 방식은 신호의 수신각도를 정확하게 추적해야 하고, 각각의 검파기에 빔 형성 시스템이 필요하기 때문에 시스템이 매우 복잡해지는 문제가 있다.

시스템의 성능 면에서는 모든 CDMA 수신기는 기본적으로 레이크(rake) 수신기 구조를 가지고 있는데 레이크 수신기와 다중 빔 안테나를 사용할 경우 레이크 수신기와 적응 배열 안테나를 사용할 경우와 비교했을 때 성능의 차이가 거의 없다. 또한, 적응형 배열 방식의 간섭 제거 성능은 사용되는 안테나의 수에 의존하는데 실제 셀 안의 사용자수가 안테나 수보다 훨씬 많다. 그러므로, 다중 빔 방식의 간섭제거 능력과 비교했을 때 큰 차이가 없다. 결국, CDMA 수신기의 기본 구조, 시스템 복잡도 및 실제환경에서의 간섭제거 능력 등을 종합적으로 분석했을 때 다중 빔 방식이 적응 배열 방식보다 더 현실적이다.

그러나, 기존의 다중 빔 방식은 변화하는 셀의 환경에 능동적으로 대처할 수 없는 문제점이 있다. 예를 들면, 셀 내에서 부하가 비균일하게 분포할 경우, 기존의 다중 빔 안테나에서는 부하가 집중된 각도에서의 성능이 다른 섹터에 비해서 열하될 수밖에 없다. 그러나, 적응형 섹터 안테나는 기존의 다중 빔 방식에 빔의 크기를 조절할 수 있는 기능이 추가된 안테나이다. 그러므로, 셀 안에서의 부하분포에 따라 섹터화를 할 경우, 사용자 부하가 집중된 부분에는 크기가 작은 섹터를 형성하고, 사용자 부하가 적은 부분에는 크기가 큰 섹터를 형성하여 사용자 부하를 최대한 균일하게 분산시킬 수 있다. 그래서, 사용자 부하가 집중된 부분에 형성되는 섹터의 성능 열화를 피할 수 있고, 부하의 분산을 통해서 전체적인 시스템의 성능 개선을 도모할 수 있다.

향후, 차세대 이동통신은 점차 영상, 데이터 등의 전송이 가능한 멀티미디어 시스템으로 발전할 것으로 예상된다.

곧 서비스를 실시할 WCDMA 시스템의 경우, 멀티미디어 전송을 위해 멀티코드를 사용하고 있다.

이러한 멀티코드 사용자는 싱글코드 사용자에 비해서 더 많은 코드를 사용하며, 각 코드의 신호 또한 싱글코드 사용자의 신호전력에 비해서 더 높은 전력을 사용한다. 그러므로 멀티코드 사용자와 싱글코드 사용자가 같은 셀에 존재할 경우, 싱글코드 사용자는 강한 멀티코드 신호의 간섭을 받게 되어 싱글코드 사용자의 상당한 성능 열하가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 멀티코드 사용자 관점에서도 싱글코드 사용자의 간섭이 존재하기 때문에 성능 열하가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 무선 통신 시스템에서 싱글코드 사용자와 멀티코드 사용자를 함께 고려한 셀의 부하와 멀티코드 사용자 신호의 수신 각도를 파악하여 멀티코드 신호 및 싱글코드 신호의 상호 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 싱글코드 사용자와 멀티코드 사용자를 함께 고려한 셀의 부하와 멀티코드 사용자 신호의 수신 각도를 파악하여 멀티코드 신호 및 싱글코드 신호의 상호 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 싱글코드 사용자와 멀티코드 사용자를 함께 고려한 셀의 부하와 멀티코드 사용자 신호의 수신 각도를 파악하여 멀티코드 신호 및 싱글코드 신호의 상호 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 부하 분산을 위한 섹터화 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 싱글코드 사용자와 멀티코드 사용자를 함께 고려한 셀의 부하와 멀티코드 사용자 신호의 수신 각도를 파악하여 멀티코드 신호 및 싱글코드 신호의 상호 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 부하 분산을 위한 섹터화 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치의 일실시예 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 일실시예 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법에 대한 일실시예 전체 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법 중 수신전력 계산 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,

도 5a 및 5b 는 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법 중 1차 섹터화 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,

도 6 은 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법 중 2차 섹터화 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 수신 안테나부 120 : 채널 추정부

130 : 신호 지연부 140 : 멀티코드 신호 검파 및 재생부

141 : 버틀러 행렬기 142 : 제 1적응형 섹터 안테나

143 : 멀티코드 신호 검파기 144 : 멀티코드 신호 재생기

150 : 감산부 160 : 싱글코드 신호 검파부

161 : 버틀러 행렬기 162 : 제 2적응형 섹터 안테나

163 : 싱글코드 검파기 210 : 빔 형성기

220 : 덧셈기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 멀티코드 신호와 싱글코드 신호 상호간의 간섭을 제거하기 위하여 적응형 섹터 안테나를 이용하는 그루핑 간섭 제거 장치에 있어서, 인가되는 신호에 대해 멀티코드 신호가 있는 입력단에서 채널추정을 수행하는 채널 추정 수단; 상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호를 상기 멀티코드 신호의 검파와 재생이 완료될 때까지 신호를 지연시키는 지연 수단; 상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호로부터, 상기 멀티코드 신호에 대하여 섹터를 형성하고, 싱글코드 신호를 검파하기 위하여 상기 멀티코드 신호를 검파하여 재생하는 멀티코드 신호 검파 및 재생 수단; 상기 지연 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 멀티코드 신호를 제거하는 멀티코드 신호 제거 수단; 및 상기 감산 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 섹터를 형성하고 싱글코드 신호를 검파하는 싱글코드 신호 검파 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나에 있어서, 인가되는 신호로부터 원하는 지향각과 폭을 가지는 빔을 각각 형성하는 적어도 하나의 빔형성 수단; 및 부하 분산을 위하여, 상기 빔형성 수단에서 형성한 빔을 수신 전력에 따라 원하는 폭의 섹터로 각각 조정하는 적어도 하나의 섹터 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법에 있어서, 각도에 따라 측정된 수신전력, 형성하고자 하는 총 섹터 수, 버틀러 행렬의 입력 수를 입력받는 제 1 단계; 상기 버틀러 행렬의 입력 수와 각도에 따른 수신전력을 가지고 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 2 단계; 섹터 형성을 위한 수신전력의 범위를 계산하는 제 3 단계; 인접 부분의 수신전력을 고려하여 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계를 바탕으로, 수신전력이 가장 높은 부분을 선택하는 제 5 단계; 수신전력이 가장 높은 부분을 중심으로, 상기 제 3 단계에서 계산된 수신전력 범위를 최대한 만족하도록 인접한 부분을 포함시켜 1차 섹터화를 수행해 예비섹터를 생성하는 제 6 단계; 상기 1차 섹터화 결과에서 수신전력 레벨이 가장 낮은 예비섹터를 찾아 인접한 예비섹터 중 수신전력이 낮은 예비섹터를 찾고, 2차 섹터화가 수행될 예비섹터들의 번호를 배열에 저장하여, 저장된 배열 값에 따라 2차 섹터화를 수행하는 제 7 단계; 및 상기 1, 2차 섹터화를 통해서 최종적으로 결정된 각 섹터의 크기를 출력하는 제 8 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 부하 분산을 위해 선택된 빔의 크기를 수신 레벨에 따라 적응적으로 변화시키기 위한 기능을 제공하기 위하여 마이크로프로세서를 구비한 적응형 섹터 안테나에, 각도에 따라 측정된 수신전력, 형성하고자 하는 총 섹터수, 버틀러 행렬의 입력 수를 입력받는 제 1 기능; 상기 버틀러 행렬의 입력 수와 각도에 따른 수신전력을 가지고 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 2 기능; 섹터 형성을 위한 수신전력의 범위를 계산하는 제 3 기능; 인접 부분의 수신전력을 고려하여 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 4 기능; 상기 제 4 기능을 바탕으로, 수신전력이 가장 높은 부분을 선택하는 제 5 기능; 수신전력이 가장 높은 부분을 중심으로, 상기 제 3 기능에서 계산된 수신전력 범위를 최대한 만족하도록 인접한 부분을 포함시켜 1차 섹터화를 수행해 예비섹터를 생성하는 제 6 기능; 상기 1차 섹터화 결과에서 수신전력 레벨이 가장 낮은 예비섹터를 찾아 인접한 예비섹터 중 수신전력이 낮은 예비섹터를 찾고, 2차 섹터화가 수행될 예비섹터들의 번호를 배열에 저장하여, 저장된 배열 값에 따라 2차 섹터화를 수행하는 제 7 기능; 및 상기 1, 2차 섹터화를 통해서 최종적으로 결정된 각 섹터의 크기를 출력하는 제 8 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 멀티코드 신호 간섭에 의한 싱글코드 신호의 성능 열하를 개선하기 위해서 그루핑 간섭 제거 구조의 도입이 필요하다.

그루핑 간섭제거 구조는 멀티코드 신호에 대해서 먼저 검파하고 검파된 데이터, 확산코드와 채널 추정값(채널계수, 위상)을 이용하여 신호를 재생해서 수신된 신호에서 제거할 수 있다. 이와 같이 멀티코드 신호가 제거된 신호에서 싱글코드 신호를 검파를 하게 될 경우, 싱글코드 사용자의 성능을 개선시킬 수 있을 것이다.

또한, 그루핑 간섭제거 수신기에서는 멀티코드 신호검파와 싱글코드 신호검파가 서로 분리되어 검파되기 때문에 섹터화를 각각의 사용자에게 유리하게 형성시킬 수 있다. 일예로, 멀티코드 사용자를 위한 섹터화에서는 싱글코드 사용자의 간섭을 줄일 수 있도록 섹터를 형성하게 되면 멀티코드 신호의 성능 개선을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 CDMA 싱글/멀티코드 시스템 등에서 적응형 섹터 안테나를 이용하여 효과적으로 부하를 분산하기 위해서 수신전력 분포를 함께 고려하여 섹터를 형성하는 것이다.

본 발명을 위해서는 제안하는 안테나 구조 이외에 셀 내의 부하 분포를 파악하는 시스템과 멀티코드 신호의 수신 각도를 추정하는 시스템이 필요하다. 이 시스템은 적응 배열 안테나에서 신호의 각도를 추적하는 시스템 보다 훨씬 간단한 구조를 가진다. 왜냐하면 적응 배열 안테나는 셀 내의 모든 신호에 대해서 정확한 수신각도를 추정해야하지만, 본 발명에서는 멀티코드 신호에 대해서만 정확한 수신각도를 추정하고 수신전력을 근거로 셀 내에서 부하가 어떻게 분포해 있는지를 추정하면 되기 때문이다.

즉, 본 발명에서 제안하는 안테나 시스템 이외에 두 개의 별도의 시스템이 필요하다. 하나의 시스템은 멀티코드 신호의 수신 각도를 정확하게 추정할 수 있는 시스템이고 다른 하나의 시스템은 셀 내에서 부하가 전체적으로 어떻게 분포하는지를 수신전력을 근거로 측정하는 시스템이 필요하다. 이 별도의 시스템을 통해서 얻은 정보를 바탕으로 섹터화 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에서는 적합한 섹터화 방안을 찾고 그 결과에 따라 섹터가 형성된다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치의 일실시예 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 그루핑 간섭 제거 장치는 수신 안테나부(110), 채널 추정부(120), 신호 지연부(130), 멀티코드 신호 검파 및 재생부(140), 감산부(150) 및 싱글코드 신호 검파부(160)를 포함하고 있다.

상기 멀티코드 신호 검파 및 재생부(140)는 버틀러 행렬기(141), 제 1적응형 섹터 안테나(142), 멀티코드 신호 검파기(143) 및 멀티코드 신호 재생기(144)를 포함하고 있다.

또한, 상기 싱글코드 신호 검파부(160)는 버틀러 행렬기(161), 제 2적응형 섹터 안테나(162) 및 싱글코드 신호 검파기(163)를 포함하고 있다.

상기 수신 안테나부(110)는 원형 배열(circular array) 방식의 N개의 안테나를 통해서 수신된 신호에 대해서 멀티코드 사용자 신호의 채널계수와 위상천이를 추정하는 기능을 담당한다.

상기 채널 추정부(120)는 총 N개의 입력단을 가지며, 이 중에서 멀티코드 사용자가 있는 입력단에 대해서만 채널추정을 수행하는 기능을 담당한다. 추정한 값은 추후에 멀티코드 신호의 재생과정에서 사용된다.

상기 신호 지연부(130)는 상기 채널 추정부(120)를 통과한 신호를 멀티코드신호의 검파와 재생이 완료될 때까지 신호를 지연시키는 기능을 담당한다.

상기 버틀러 행렬기(141)는 상기 수신 안테나부(110), 상기 채널 추정부(120)를 통해서 출력되는 신호(1∼N)로부터 선형적으로 위상이 천이된 신호로 각각 출력하는 기능을 담당한다.

상기 버틀러 행렬기(141)의 입력은 서로 독립적이고, 각각의 입력 신호는 선형적으로 위상이 천이된 출력 신호가 되며, 본 발명에서 사용하는 버틀러 행렬기(141)에서 입력이 총 N개일 경우 K번째 입력에 대한 인접 출력 사이의 위상 천이값은 2πK/N이다. 그러므로 상기 버틀러 행렬기(141)는 여러 개의 위상 천이기가 연접된 수동 시스템으로 간주할 수 있다.

상기 버틀러 행렬기(141)은 형성되는 섹터의 크기와 위치에 관계없이 동일한 기능을 수행하므로 시스템의 간소화를 위해 상기 제 1적응형 섹터 안테나(142)의 앞단에 하나만을 설치한다.

상기 제 1적응형 섹터 안테나(142)는 멀티코드 사용자의 위치 수에 따라서 섹터를 형성하는 기능을 담당한다. 만약 멀티코드 사용자가 위치해 있는 곳의 수가 형성하고자 하는 섹터의 수(M)보다 더 적을 경우에는, 멀티코드 사용자가 있는 각도에 가장 폭이 좁은 빔을 형성하게 되고, 그렇지 않을 경우에는 수신전력을 근거로 해서 섹터를 형성하게 된다. 멀티코드 사용자를 위한 적응형 섹터 안테나부는 형성하고자 하는 섹터의 수(M)만큼 존재하게 된다.

수신전력을 근거로 하여 셀 내의 부하분포를 측정하는 별도의 시스템과 멀티코드 사용자의 수신각도를 특정하는 또 다른 별도의 시스템을 통해서 얻은 정보가섹터화 방안 프로그램에 전달되고 이 프로그램의 결과가 상기 제 1적응형 섹터 안테나(142)에 전달되어 섹터가 형성된다.

상기 멀티코드 신호 검파기(143)는 멀티코드 신호 중 검파하고자 하는 싱글코드 비트(bit)에 영향을 주는 신호에 대해서 검파를 수행하는 기능을 담당한다. 검파하고자 하는 상기 비트 수는 임의로 정할 수 있다.

상기 멀티코드 신호 검파기(143)는 형성하고자 하는 섹터의 수(M)만큼 있어야 한다.

상기 멀티코드 신호 재생기(144)는 상기 멀티코드 신호 검파기(143)에서 검파된 데이터와 상기 채널 추정부(120)에서 얻은 추정값을 이용하여 멀티코드 신호를 재생하는 기능을 담당한다.

상기 감산부(150)는 상기 신호 지연부(130)에서 지연된 신호에서 상기 멀티코드 신호 재생기(143)에서 재생된 멀티코드 신호를 감산하는 기능을 담당하며 각 안테나 소자(element)별로 지연된 신호에 대해서 해당 멀티코드 신호를 감산한다. 이를 통해서 싱글코드 사용자 관점에서는 멀티코드 신호의 간섭을 줄일 수 있다.

상기 버틀러 행렬기(161)는 상기 감산 수단(150) 출력신호에 대해서 선형적으로 위상을 천이시키는 기능을 담당한다. 싱글코드 사용자를 위한 섹터를 형성할 때, 형성되는 섹터의 위치와 크기에 관계없이 상기 버틀러 행렬기(161)은 동일한 기능을 수행하기 때문에 시스템의 간소화를 위해 상기 제 2적응형 섹터 안테나(162) 앞단에 하나의 버틀러 행렬기(161)를 설치한다.

상기 제 2적응형 섹터 안테나(162)는 상기 버틀러 행렬기(161)로부터 수신한신호에 대하여 섹터를 형성하는 기능을 담당한다. 본 발명에서는 수신전력을 근거로 섹터를 형성하며, 형성하고자 하는 섹터의 수(M)만큼 상기 제 2적응형 섹터 안테나(162)가 필요하게 된다.

수신전력을 근거로 하여 셀 내의 부하분포를 측정하는 시스템을 통해서 얻은 정보가 섹터화 방안 프로그램에 전달되고 이 프로그램의 결과가 제 2적응형 섹터 안테나(162)에 전달되어 섹터가 형성된다.

상기 싱글코드 신호 검파기(163)는 싱글코드 사용자의 신호에 대한 검파를 수행하는 기능을 담당한다. 상기 싱글코드 신호 검파기(163) 역시 형성하고자 하는 섹터의 수(N)만큼 필요하다.

도 2는 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 일실시예 구성도로서, 상기 도 1의 제 1적응형 섹터 안테나(142) 및 제 2적응형 섹터 안테나(162)에 대한 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적응형 섹터 안테나는, 빔 형성기(210) 및 덧셈기(220)를 포함하고 있다.

상기 빔 형성기(210)는 상기 버틀러 행렬기(141 또는 161)의 출력으로 원하는 지향각과 폭을 가지는 빔을 만들기 위한 가중치를 계산하는 기능을 담당한다.

따라서, M개의 빔 형성기(210)가 있을 경우에, 상기 버틀러 행렬기(141) 또는 상기 버틀러 행렬기(161)의 출력신호에 대해서 0도에서 가장 폭이 좁은 섹터를 형성하도록 하는 가중치와 총 M개의 서로 다른 지향 각도와 폭을 가지는 빔을 형성하기 위한 가중치가 계산되어서 상기 빔 형성기(210)의 입력신호에 곱하게 된다.

즉, 상기 버틀러 행렬기(141) 또는 상기 버틀러 행렬기(161)의 출력신호에 대해서 우선 0도에 가장 폭이 좁은 섹터를 형성시키고 이를 바탕으로 섹터의 크기와 지향각도를 조절하게 된다. 본 발명에서는 상기 0도에서 가장 폭이 좁은 섹터를 형성하도록 하는 가중치는 사전에 설정되어 있는 고정된 가중치이며, 상기 서로 다른 지향 각도와 폭을 가지는 빔을 형성하기 위한 가중치를 계산할 때 수신전력 분포를 고려한다.

상기 덧셈기(220)는 최종적인 섹터를 형성하는 것으로, 상기 빔 형성기(210)의 출력을 모두 더하는 기능을 담당한다. 이와 같이 상기 빔 형성기(210)에서 원하는 지향 각도와 폭의 섹터를 형성하기 위한 가중치만을 곱해서는 원하는 섹터가 형성되지 않으며, 가중치가 곱해진 상기 빔 형성기(210)의 출력을 모두 더해야만 원하는 섹터를 얻을 수 있다.

본 발명은 CDMA 싱글/멀티코드 시스템에서 섹터를 형성할 때 필요한 각 섹터의 크기와 지향각을 계산하여, 그 계산 결과를 상기 빔 형성기(220)에 입력하여 섹터를 형성한다. 즉, 본 발명은 변화하는 셀 환경에 능동적으로 대처하기 위해서 셀의 부하분포가 변경될 때마다 섹터화를 수행하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법에 대한 일실시예 전체 흐름도이다.

도 3의 흐름도에 의해서 각 섹터의 크기와 지향각도가 결정되는데 도 3의 과정을 수행하기 위해서는 별도의 시스템을 통해서 측정된 셀 내의 수신전력 분포와 또 다른 별도의 시스템을 통해서 측정된 멀티코드 신호가 수신되는 각도에 대한 정보를 입력받아야 한다.

도 3의 과정은 싱글코드 사용자를 위한 섹터화에서는 무조건 수행되며 멀티코드 사용자의 경우에는, 멀티코드 신호가 수신되는 각도의 수가 형성되는 섹터의 수를 초과하는 경우에만 적용되는 과정이다. 만약 멀티코드 신호가 수신되는 각도의 수가 형성되는 섹터의 수 이하일 경우에는 멀티코드 신호가 수신되는 각도에 가장 폭이 좁은 섹터를 무조건 형성시키도록 각 섹터의 크기와 지향각도를 결정한다.

그러므로 적응형 섹터 안테나에 의해서 섹터화가 수행되기 전에 멀티코드 신호가 수신되는 각도의 수와 형성하고자 하는 섹터의 수를 서로 비교하는 과정을 먼저 거치게 되며 이 결과에 따라 멀티코드 사용자에 적용되는 섹터화 방법이 결정된다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 섹터화 방법은, 먼저 각도에 따른 수신전력, 형성하고자 하는 총 섹터 수(numberofsector), 버틀러 행렬의 입력 수(numberofinput)를 입력받는다(301).

여기서는 단일코드 사용자와 멀티코드 사용자가 혼합되어 있는데, 멀티코드 사용자의 코드 수를 6개로 가정하고 각각의 멀티코드 신호는 싱글코드 신호보다 3dB 높다고 가정한다. 수신전력은 셀 환경에 따라 정해지기 때문에 외부에서 입력을 받는다. 또한, 형성하고자 하는 섹터 수, 버틀러 행렬의 입력 수도 외부에서 입력받는다.

이후, 버틀러 행렬의 입력 수(numberofinput)와 각도에 따른 수신전력을 가지고 각 부분의 수신전력을 계산한다(302).

이를 구체적으로 살펴보면, 하나의 셀을 버틀러 행렬의 입력 수(numberofinput) 만큼 균일한 각도 간격으로 나눈다. 즉, 버틀러 행렬의 입력 수(numberofinput)가 32일 경우, 360/32 = 11.25도의 각도로 나눠서 셀을 32 등분하고 각 부분에 번호를 부여한다. 예를 들면, 0도 ~ 11.25도 부분을 1번, 11.25도 ~ 22.5도 부분은 2번과 같은 방식으로 번호를 부여한다. 번호를 부여한 뒤에는, 각 부분에서의 수신전력을 계산하여 모집단(population) 배열에 저장한다.

다음으로, 섹터 형성을 위한 수신전력의 범위를 계산한다(303).

섹터를 형성할 때 기준이 되는 것이 수신전력이기 때문에, 섹터 형성의 기준이 되는 수신전력을 계산해야 한다. 계산 방법은, 첫 번째 섹터 형성의 경우 "(전체 수신전력의 합)/(형성하고자 하는 총 섹터 수)"로 연산을 한다. 그리고, 두 번째 이후의 섹터 형성에 대해서는 이전에 형성된 섹터에 의해서 전체 수신전력의 합과 앞으로 형성하고자 하는 섹터의 수가 변동이 되므로 "(현재 남아 있는 수신전력의 합)/(앞으로 형성하고자 하는 섹터의 수)"로 연산을 한다. 이와 같은 방식으로 계산된 값을 기준으로 ±5%의 마진을 둔다. 이 범위가 섹터 형성을 위한 수신전력 범위가 된다.

이어서, 인접 부분을 고려하여 수신전력을 계산한다(304). 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 4에서 후술하기로 한다.

이후에, 수신전력이 가장 높은 부분(sum_population 안에서 가장 큰 값을 가지는 부분을 선택한다(305).

본 실시예에서는 섹터 형성에 있어서 우선 순위를 수신전력이 가장 높은 부분에 우선적으로 섹터를 할당하는 방법을 사용한다. 여기서, sum_population은 상기 "304" 단계에서 계산된 결과이고, 이 결과 중에서 가장 값이 큰 것이 수신전력이 가장 높은 부분에 해당된다. 출력은 수신전력이 가장 높은 부분의 해당 번호를 출력한다.

이후, 수신전력이 가장 높은 부분을 중심으로 상기 "303" 단계에서 계산한 수신전력 범위를 최대한 만족하도록 인접한 부분을 포함시키는 1차 섹터화를 수행한다(306). 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 6a 및 6b에서 후술하기로 한다.

다음으로, 하나의 예비 섹터가 만들어졌기 때문에 섹터 수(numberofsector)의 값을 하나 감소시킨다(numberofsector = numberofsector - 1)(307).

이어서, numberofsector가 0인지를 확인하여 1차 섹터화가 완료되었는지를 검사한다(308). numberofsector가 0이 되는 경우는 1차 섹터화가 완료되었음을 의미한다.

검사 결과, 1차 섹터화가 완료되지 않은 경우에는 상기 "303" 단계부터 반복 수행하고, 1차 섹터화가 완료된 경우에는 1차 섹터화 후에 남아있는 부분이 있는지를 분석한다(309).

1차 섹터화 과정이 끝날 때마다 1차 섹터화에 의해 예비 섹터로 묶인 부분의 번호를 저장하게 된다. 그러므로, 모든 1차 섹터화가 종료된 후에도 아직 예비 섹터로 묶이지 않는 부분을 쉽게 찾을 수 있다. 만약, 남아 있는 부분이 없을 경우에는 바로 2차 섹터화를 수행하고(311), 그렇지 않을 경우에는 별도의 처리 과정(310)을 거쳐야 한다.

즉, 잔여 부분이 있을 경우에는 인접한 예비 섹터 중에서 수신전력이 낮은 섹터에 나머지 부분을 포함시킨다(310). 바꾸어 말하면, 1차 섹터화 종료 후에도 예비 섹터로 묶여지지 않은 부분에, 인접해 있는 예비 섹터 중 수신전력이 낮은 예비 섹터에 잔여 부분을 포함시킨다.

상기 2차 섹터화 과정(311)에 대한 보다 상세한 설명은 도 6에서 후술하기로 한다.

마지막으로, 각 섹터의 크기를 출력한다(312). 즉, 1차 섹터화와 2차 섹터화를 통해서 최종적으로 결정된 각 섹터의 크기를 출력한다. 예를 들면, 첫 번째 섹터의 경우 3번, 4번, 5번을 포함한 크기를 가지게 되고, 두 번째 섹터에 대해서는 30번, 31번, 32번, 1번, 2번을 포함한 크기를 가지게 된다. 이 경우 최종 출력은 첫 번째 섹터의 경우 3번, 3이라는 결과가 나온다. 이는 3번에서 시작해서 3개의 부분을 포함한 크기가 첫 번째 섹터라는 의미이다. 두 번째 섹터의 경우, 30번, 5라는 결과가 출력된다. 그러면, 그 결과들이 도 2의 상기 빔 형성기(220)에 전달되어 가중치가 계산되고 이 가중치가 곱해진 신호가 상기 덧셈기(230)를 통해 모두 더해지면서 원하는 지향각도와 폭의 섹터가 형성된다.

이제, 상기 도 3의 "304" 단계에서 제시된 인접 부분의 수신전력을 고려하여 수신전력을 계산하는 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법 중 수신전력 계산 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도로서, 인접한 부분의 수신전력을 고려하여 각 부분의 수신전력을 계산하는 절차를 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 하나의 셀이 나눠지는 부분의 수(numberofpiece)는 버틀러 행렬의 입력 수(numberofinput)와 동일하다("numberofpiece = numberofinput"(401)).

"sum_population = []"(402)를 살펴보면, sum_population은 수신전력 계산의 최종 계산 결과가 저장되는 변수이다.

"temp_sum_population = 0"(403)을 살펴보면, temp_sum_population은 수신전력 계산의 최종 계산 결과를 저장하기 전에 임시 저장하는 변수를 초기화한다.

FOR 루프 연산 과정(404)을 살펴보면 다음과 같다.

인덱스(index) 변수는 하나의 셀을 버틀러 행렬의 입력 수만큼 등분한 각 부분의 번호에 해당된다. 예를 들면, 버틀러 행렬이 32개의 입력을 가질 경우, 하나의 셀은 32등분이 되며, 각 부분에는 1부터 32까지의 번호가 할당된다. 이때, 인덱스(index)는 원하는 부분을 가리키는데 사용된다. 즉, 인덱스(index)가 3이면 3번이 할당된 부분을 지칭하게 된다.

i+j가 수신전력을 계산하고자 하는 부분의 번호에 해당된다. 여기에서는, i는 1에서 32까지 순차적으로 증가되고, j는 -1에서 1까지 순차적으로 증가된다.

예를 들어, i가 2인 경우에 대해서 연산을 하면, j가 -1일 때 index=1이 되고, 이는 첫 번째 부분을 가리키게 된다. 그리고, 이 값은 0보다 크고 numberofpiece+1 보다는 작기 때문에 temp_sum_population에는 population(index)가 저장된다. population에는 각 빔의 수신전력이 저장되어 있으므로 population(index)은 첫 번째 부분의 수신전력에 해당된다. 이 값이temp_sum_population에 저장된다.

다음으로, j=0일 때 index=2가 되고 마찬가지로 두 번째 부분의 수신전력이 temp_sum_population에 누적된다. 결국, 세 번째 부분의 수신전력까지 temp_sum_population에 누적된 뒤에, 이 값을 3으로 나눈 값이 두 번째 부분에 대한 최종 결과값이 된다.

이와 같이 두 번째 빔을 계산하는데 있어서 첫 번째 부분의 수신전력과 세 번째 부분의 수신전력까지 포함해서 연산을 하는 이유는 보다 정확하게 수신전력이 높은 부분을 찾기 위함이다. 대부분의 경우 인접한 몇 개의 부분을 포함해서 섹터를 형성할 확률이 높기 때문에 인접한 부분에도 수신전력이 높은 부분을 찾아서 섹터를 형성하는 것이 유리하다.

만약, 첫 번째 부분에 대해서 연산을 할 경우, 서른 두 번째 부분, 첫 번째 부분과 두 번째 부분의 수신전력으로 연산을 한다. 첫 번째 부분의 연산을 위해 루프문안에 (index<=0)이 필요하다. 그리고, 서른 두 번째 부분에 대해서 연산을 할 경우에는 서른 한 번째 부분, 서른 두 번째 부분과 첫 번째 부분의 수신전력으로 연산을 해야 한다. 서른 두 번째 부분의 연산을 위해 루프문안에 (index >= numberofpiece+1)이 필요하다. numberofpiece는 numberofinput과 동일한 값을 가진다.

이와 같은 방식으로 인접한 부분의 수신전력을 고려하여 수신전력을 계산할 수 있다.

이제, 도 5a 및 5b를 참조하여 1차 섹터화 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 5a 및 5b 는 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법 중 1차 섹터화 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.

1차 섹터화의 개념은 수신전력이 가장 높은 부분에서부터 시작해서 앞 또는 뒤에 있는 부분을 하나씩 포함시키면서 최대한 섹터 형성을 위한 수신전력 범위를 만족하게 하는 과정을 말한다.

도 5a 및 5b 의 과정이 종료되면 하나의 예비 섹터가 만들어진다. 여기서, 1차 섹터화는 실제로 셀에서 섹터를 형성하는 것을 의미하지 않고 앞으로 형성될 섹터에 대한 대략적인 크기와 방향을 설정하는 과정에 해당된다. 따라서, 실제 셀에서의 섹터는 2차 섹터화까지 종료한 후에 형성된다.

먼저, 타입이 0인 상태(type = 0)에서(501), 타입이 1인 상태(type = 1)가 될 때까지 1차 섹터화를 수행한다. 여기서, 타입이 1이 될 경우(type = 1)에는 1차 섹터화를 종료한다.

1차 섹터화를 종료하는 경우는 다음과 같은 경우이다. 이 결정의 기준은 상기에서 계산한 섹터형성을 위한 수신전력 범위이다.

- 섹터형성을 위한 수신전력 범위를 만족할 경우

- 섹터형성을 위한 수신전력 범위에 미달되지만 인접한 부분을 포함시킬 경우 범위를 초과하는 경우

- 섹터형성을 위한 수신전력 범위에 미달되지만 더 이상 인접한 부분을 포함시킬 수 없는 경우

위의 크게 세 가지 경우에 대해서 타입이 1이 된다(type = 1).

그럼, 1차 섹터화 과정(while(type ! = 1))(502)을 보다 상세히 살펴보기로 한다. 이는 타입이 0인 경우(type = 0)에 대해서만 루프연산을 한다. 이러한 루프연산 과정을 살펴보면 다음과 같다.

수신전력이 가장 높은 부분의 검색은 이미 상기에서 완료한 상황이다. 여기에서는 수신전력이 가장 높은 부분을 중심으로 인접한 부분을 더해서 섹터 형성을 위한 수신전력 범위를 최대한 만족시키는 과정을 수행한다. 이를 통해서, 예비 섹터를 만들게 된다.

이를 위해, 가장 먼저 수행해야 할 것은 어떤 부분이 포함 가능한지를 검사해야 한다(503 내지 506). 예를 들면, 현재 수신전력이 가장 높은 부분이 5번일 경우, 앞에는 4번, 뒤에는 6번이 있다. 그런데, 이전에 수행된 1차 섹터화에 의해서 이미 4번이 다른 섹터에 포함되어 있다면, 6번만이 포함 가능하다. 이와 같이 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것이 포함 가능한지에 대해 반드시 검사를 해야 한다. 여기서, 발생할 수 있는 경우의 수는 총 4가지이다.

즉, 앞과 뒤에 위치한 부분 모두가 가능한 경우(mode = 1)(503, 506), 앞에 위치한 것만 가능한 경우(mode = 2)(504, 507), 뒤에 위치한 것만 가능한 경우(mode = 3)(505, 508), 앞과 뒤에 위치한 부분 모두 불가능한 경우(mode = 4)(505, 509)이다. 여기서, 앞과 두에 위치한 부분 모두 불가능한 경우(mode = 4), 더 이상 1차 섹터화를 수행할 수 없기 때문에 타입을 1로 저장하고(type = 1)(510) 바로 루프연산에서 빠져 나온다. 그러나, 모드(mode)가 4가 아닌 경우에는 루프연산을 계속 수행해야 한다.

만약, 모드가 1인 경우(mode = 1)에는(511), 앞과 뒤에 위치한 부분 모두가 포함 가능한 상태를 의미하므로, 이 경우 앞에 위치한 부분과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택할지를 결정하여야 한다(512 내지 514, 521, 523, 527). 이 결정의 기준은 상기에서 계산한 섹터 형성을 위한 수신전력 범위이다.

여기서, 모드가 1인 상태(mode = 1)에서(511), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택해도 범위를 만족할 경우에는(512), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 수신전력이 높은 것을 선택하여(515) 포함시킨 후(516, 517), 루프연산을 종료(type = 1)한다(520).

그리고, 모드가 1인 상태(mode = 1)에서(511), 앞에 위치한 부분을 선택할 경우만 범위를 만족할 경우에는(513), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 앞에 위치한 부분만을 포함시킨 후(518), 루프연산을 종료(type = 1)한다(520).

또한, 모드가 1인 상태(mode = 1)에서(511), 뒤에 위치한 부분을 선택할 경우만 범위를 만족할 경우에는(514), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 뒤에 위치한 부분만을 포함시킨 후(519), 루프연산을 종료(type = 1)한다(520).

또한, 모드가 1인 상태(mode = 1)에서(511), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택해도 범위를 초과할 경우에는(521), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 부분도 포함시키지 않고 루프연산을 종료(type = 1)한다(522).

또한, 모드가 1인 상태(mode = 1)에서(511), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택해도 범위 미만일 경우에는(523), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 수신전력이 높은 것을 선택하여(524) 포함시킨 후(525, 526), 루프연산을 계속(type = 0)한다.

또한, 모드가 1인 상태(mode = 1)에서(511), 앞에 위치한 부분을 선택하면 범위 미만이고 뒤에 위치한 부분을 선택하면 수신전력 범위를 초과할 경우에는(527), 앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 앞에 위치한 부분만을 포함시킨 후(528), 루프연산을 계속(type = 0)한다. 그 외의 경우에는(527), 뒤에 위치한 부분을 포함시킨 후(529), 루프연산을 계속(type = 0)한다.

한편, 모드가 2인 경우(mode = 2)에는(530), 앞에 위치한 부분만이 가능한 경우에 해당되므로, 앞에 위치한 부분을 선택하여 범위를 만족하면(531) 앞에 위치한 부분만을 포함시킨 후(532), 루프연산을 종료(type = 1)한다(533).

그리고, 모드가 2인 상태(mode = 2)에서(530), 앞에 위치한 부분을 선택하여 범위 미만이면(534) 앞에 위치한 부분을 포함시킨 후(535), 루프연산을 계속(type=0)한다. 그 외의 경우에는(534), 앞에 위치한 부분을 포함시키지 않고 루프연산을 종료(type = 1)한다(536).

다른 한편, 모드가 3인 경우(mode = 3)에는, 뒤에 위치한 부분만이 가능한 경우에 해당되므로, 뒤에 위치한 부분을 선택하여 범위를 만족하면(537) 뒤에 위치한 부분만을 포함시킨 후(538), 루프연산을 종료(type = 1)한다(539).

그리고, 모드가 3인 상태(mode = 3), 뒤에 위치한 부분을 선택하여 범위 미만이면(540) 뒤에 위치한 부분만을 포함시킨 후(541), 루프연산을 계속(type = 0)한다. 그 외의 경우에는(540), 뒤에 위치한 부분을 포함시키지 않고 루프연산을 종료(type = 1)한다(542).

계속 1차 섹터화를 수행하는 경우에, 루프연산이 한번 수행된 상황에서 아직 섹터형성을 위한 수신전력 범위를 만족하지 못하면 계속해서 1차 섹터화를 수행한다. 이때, 가장 먼저 해야 할 작업은 처음과 마찬가지로 어떤 부분이 포함 가능한지를 파악하는 작업이다. 예를 들면, 5번에 대해서 1차 섹터화를 수행하여 4번을 포함했고 4번과 5번이 가지는 수신전력으로는 범위에 미달된다고 가정하자. 이 경우 앞과 뒤에 위치한 것의 번호는 각각 3번과 6번이 된다. 그런데, 이전의 1차 섹터화 과정에 의해서 이미 3번이 포함되었을 경우 6번만이 포함 가능하다. 첫 번째 1차 섹터화에서는 앞과 뒤에 위치한 모든 것이 포함 가능했지만, 두 번째 1차 섹터화에서는 뒤에 위치한 부분만이 포함 가능하다. 이와 같이 이전에 수행된 1차 섹터화의 결과에 따라 포함 가능한 부분이 달라지므로, 1차 섹터화를 수행할 때마다 어떤 부분이 포함 가능한지를 반드시 파악해야 한다.

이와 같은 방식으로 1차 섹터화를 수행한다.

1차 섹터화를 종료한 후에는 형성된 위치에 따라 각 예비섹터에 번호를 부여한다.

1차 섹터화를 종료한 후에 2차 섹터화를 수행한다.

1차 섹터화를 통해서, 각 섹터의 대략적인 크기가 계산된 결과를 바탕으로 수신전력의 효과적인 분산을 위해 2차 섹터화를 한다. 이러한 2차 섹터화 과정을 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 6 은 본 발명에 따른 적응형 섹터 안테나의 부하 분산을 위한 섹터화 방법 중 2차 섹터화 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.

먼저, 1차 섹터화에 의한 섹터 중에서 수신전력이 가장 적은 섹터를 찾는다(601). 즉, 1차 섹터화의 결과 중에서 수신전력이 가장 낮은 예비섹터를 찾는다. 이 예비 섹터를 시작점으로 해서 2차 섹터화를 수행한다.

이후, 수신전력이 낮은 섹터의 앞과 뒤에 위치한 섹터의 수신전력을 계산한다(602). 즉, 상기 "601" 단계에서 찾은 섹터의 앞과 뒤에 위치한 예비섹터의 수신전력을 계산한다.

다음으로, 앞에 위치하는 섹터의 수신전력이 더 낮은지를 판단한다(603). 이는 두 개의 인접한 예비섹터 중에서 수신전력이 낮은 쪽을 선택하기 위함이다.

판단결과, 앞에 위치하는 예비섹터의 수신전력이 더 낮은 경우에는, 수신전력이 가장 적은 섹터번호에서부터 역순으로 섹터 번호를 배열 카운트(cnt)에 입력한다(604). 예를 들면, 수신전력이 가장 낮은 예비섹터의 번호가 4번이고 앞에 위치한 예비 섹터의 채널코드 수가 뒤에 위치한 것 보다 더 적을 경우, 배열 카운트(cnt)는 [4 3 2 1 6 5]와 같이 저장된다. 즉, 수신전력이 낮은 예비섹터를 시작으로 해서 역순으로 나열된 예비섹터 번호가 배열에 저장된다. 형성하고자 하는 섹터의 총 수가 6개이다.

판단결과, 뒤에 위치하는 예비섹터의 수신전력이 더 낮은 경우에는, 수신전력이 가장 적은 섹터에서부터 순차적으로 섹터 번호를 배열 카운트(cnt)에 입력한다(605). 예를 들면, 수신전력이 가장 낮은 예비섹터의 번호가 4번이고 뒤에 위치한 예비섹터의 수신전력이 앞에 위치한 것 보다 더 적을 경우, 배열 카운트(cnt)는 [4 5 6 1 2 3]과 같이 저장된다. 즉, 수신전력이 가장 낮은 섹터를 시작으로 해서 순차적으로 나열된 예비섹터 번호가 배열에 저장된다. 형성하고자 하는 섹터의 총 수가 6개이다.

이어서, 배열 카운트(cnt)를 세 번 반복시킨다(606). 예를 들면, 배열 카운트(cnt)가 [4 5 6 1 2 3] 일 경우 세 번 반복시키면, [4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3]과 같이 되고 이것이 배열 카운트(cnt)에 저장된다.

마지막으로, 루프연산 과정을 통해 2차 섹터화를 수행한다(507).

상기의 연산과정에서 카운트(cnt)에 [4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3]이 저장되었을 경우, 가장 먼저 2차 섹터화가 수행되는 예비섹터는 4번 예비섹터와 5번 예비섹터가 된다. 이 두개의 예비섹터가 가지는 수신전력이 최대한 균일하도록 4번 예비섹터와 5번 예비섹터의 크기를 조절한다. 다음으로, 5번 예비섹터와 6번 예비섹터 간의 수신전력이 최대한 같도록 각 예비섹터의 크기를 조절한다. 이와 같은 방법으로 배열 카운트(cnt)에 저장되어 있는 예비섹터 순서에 따라 2차 섹터화를 한다.

2차 섹터화의 과정을 요약하면, 1차 섹터화 결과에서 수신전력이 가장 낮은 예비섹터를 찾아 인접한 예비섹터 중 수신전력이 낮은 예비섹터를 찾고 2차 섹터화가 수행될 예비섹터들의 번호를 배열에 저장한다. 그리고, 저장된 배열의 값에 따라 2차 섹터화를 수행한다. 2차 섹터화의 결과에 따라, 실제 셀 안에서 섹터를 형성한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 멀티코드 신호 간섭에 의한 싱글코드 신호의 성능 열하를 개선하기 위해서 그루핑 간섭 제거 구조를 도입함으로써, 멀티코드 사용자의 오율성능과 싱글코드 사용자의 오율성능을 동시에 개선시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 멀티미디어 전송을 위한 CDMA 싱글/멀티코드 시스템의 적응형 섹터 안테나에 적용할 경우, 효과적인 부하 분산으로 사용자가 집중된 곳의 서비스 품질을 개선할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전체적인 시스템의 용량을 개선할 수 있어 용량 증가를 위한 추가적인 기지국 투자비용을 절약할 수 있고, 또한 단말기의 전력을 적게 사용하여도 요구하는 품질을 만족시킬 수 있어 배터리 소모전력을 줄일 수 있어, 단말기의 통화시간 증가시키거나 단말기 배터리 크기 감소로 인한 단말기 가격 인하와 경량화를 기대할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (34)

1. 멀티코드 신호와 싱글코드 신호 상호간의 간섭을 제거하기 위하여 적응형 섹터 안테나를 이용하는 그루핑 간섭 제거 장치에 있어서,

   인가되는 신호에 대해 멀티코드 신호가 있는 입력단에서 채널추정을 수행하는 채널 추정 수단;

   상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호를 상기 멀티코드 신호의 검파와 재생이 완료될 때까지 신호를 지연시키는 지연 수단;

   상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호로부터, 상기 멀티코드 신호에 대하여 섹터를 형성하고, 싱글코드 신호를 검파하기 위하여 상기 멀티코드 신호를 검파하여 재생하는 멀티코드 신호 검파 및 재생 수단;

   상기 지연 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 멀티코드 신호를 제거하는 멀티코드 신호 제거 수단; 및

   상기 감산 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 섹터를 형성하고 싱글코드 신호를 검파하는 싱글코드 신호 검파 수단

   을 포함하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 멀티코드 신호 검파 및 재생 수단은,

   안테나 배열을 통해 인가되는 입력 신호에 대하여, 섹터를 형성할 때 필요한 각 섹터의 크기와 지향각을 계산하여 선형적으로 위상이 천이된 신호를 각각 출력하는 제 1위상 천이 수단;

   상기 제 1위상 천이 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 멀티코드 사용자가 위치해 있는 부분의 수에 따라서 섹터를 형성하는 제 1적응형 섹터 안테나;

   상기 제 1적응형 섹터 안테나로부터 수신한 신호 중 상기 검파하고자 하는 싱글코드 신호에 영향을 주는 신호에 대하여 검파를 수행하는 제 1검파 수단; 및

   상기 제 1검파 수단과 상기 채널 추정 수단으로부터 수신한 신호에 대하여 멀티코드 신호를 재생하는 재생 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1위상 천이 수단은,

   입력이 총 N(단, N은 자연수임)개 일 때, K(단, K는 자연수임)번째 입력에 대한 인접 출력 사이의 위상 천이값을 2πK/N을 출력하는 버틀러 행렬인 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1적응형 섹터 안테나는,

   형성하고자 하는 섹터의 수만큼 존재하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1적응형 안테나는,

   상기 멀티코드 사용자의 위치 수가 형성하고자 하는 섹터의 수 이하일 경우에는, 멀티코드 사용자가 위치해 있는 곳에 가장 폭이 좁은 섹터를 형성하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1적응형 섹터 안테나는,

   상기 멀티코드 사용자의 위치 수가 형성하고자 하는 섹터의 수를 초과할 경우에는, 각도에 따른 수신전력 분포에 따라 섹터를 형성하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
7. 제 2항에 있어서,

   제 1검파 수단은,

   형성하고자 하는 섹터의 수만큼 존재하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 싱글코드 신호 검파 수단은,

   상기 감산 수단으로부터 수신한 신호에 대하여, 섹터를 형성할 때 필요한 각 섹터의 크기와 지향각을 계산하여 선형적으로 위상이 천이된 신호를 각각 출력하는 제 2위상 천이 수단;

   상기 제 2위상 천이 수단으로부터 수신한 신호에 대해서 섹터를 형성하는 제 2적응형 섹터 안테나; 및

   싱글코드 사용자의 신호에 대한 검파를 수행하는 제 2검파 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제 2위상 천이 수단은,

   입력이 총 N(단, N은 자연수임)개 일 때, K(단, K는 자연수임)번째 입력에 대한 인접 출력 사이의 위상 천이값을 2πK/N을 출력하는 버틀러 행렬인 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 제 2적응형 섹터 안테나는,

    형성하고자 하는 섹터의 수만큼 존재하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 제 2적응형 섹터 안테나는,

    각도에 따른 수신전력의 분포에 따라 섹터를 형성하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
12. 제 8항에 있어서,

    제 2검파 수단은,

    형성하고자 하는 섹터의 수만큼 존재하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 멀티코드 신호 제거 수단은,

    상기 지연 수단으로부터 수신한 신호에서 상기 재생 및 검파 수단으로부터 수신한 신호를 감산하여 멀티코드 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나를 이용한 그루핑 간섭 제거 장치.
14. 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나에 있어서,

    인가되는 신호로부터 원하는 지향각과 폭을 가지는 빔을 각각 형성하는 적어도 하나의 빔형성 수단; 및

    부하 분산을 위하여, 상기 빔형성 수단에서 형성한 빔을 수신 전력에 따라 원하는 폭의 섹터로 각각 조정하는 적어도 하나의 섹터 조정 수단

    을 포함하는 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 빔형성 수단은,

    인가되는 신호에 대하여 각각 원하는 지향각의 빔을 만들며, M(단, M은 자연수임)개의 빔형성 수단이 있을 경우 총 M개의 서로 다른 지향 각도를 가지는 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 빔형성 수단은,

    인가되는 신호에 대하여 미리 설정한 각도에서 가장 폭이 좁은 섹터를 형성하여, 이를 바탕으로 원하는 지향각과 폭을 가지는 빔을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 미리 설정한 각도는,

    0도인 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나.
18. 제 14항에 있어서,

    상기 섹터 조정 수단은,

    수신전력 분포를 고려하여 섹터를 형성하되, 상기 위상 천이 수단과 상기 빔형성 수단에 의하여 형성한 빔을 원하는 폭의 섹터로 변환시키는 것을 특징으로 하는 적응형 안테나.
19. 부하 분산을 위한 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법에 있어서,

    각도에 따라 측정된 수신전력, 형성하고자 하는 총 섹터 수, 버틀러 행렬의 입력 수를 입력받는 제 1단계;

    상기 버틀러 행렬의 입력 수와 각도에 따른 수신전력을 가지고 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 2단계;

    섹터 형성을 위한 수신전력의 범위를 계산하는 제 3단계;

    인접 부분의 수신전력을 고려하여 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 4단계;

    상기 제 4단계를 바탕으로, 수신전력이 가장 높은 부분을 선택하는 제 5단계;

    수신전력이 가장 높은 부분을 중심으로, 상기 제 3단계에서 계산된 수신전력 범위를 최대한 만족하도록 인접한 부분을 포함시켜 1차 섹터화를 수행해 예비섹터를 생성하는 제 6단계;

    상기 1차 섹터화 결과에서 수신전력 레벨이 가장 낮은 예비섹터를 찾아 인접한 예비섹터 중 수신전력이 낮은 예비섹터를 찾고, 2차 섹터화가 수행될 예비섹터들의 번호를 배열에 저장하여, 저장된 배열 값에 따라 2차 섹터화를 수행하는 제 7단계; 및

    상기 1, 2차 섹터화를 통해서 최종적으로 결정된 각 섹터의 크기를 출력하는 제 8단계

    를 포함하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
20. 제 19항에 있어서,

    멀티코드 사용자가 위치해 있는 부분의 수와 형성하고자 하는 섹터의 수를 서로 비교하는 제 9단계를 더 포함하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
21. 제 19항에 있어서,

    상기 1차 섹터화 종료 후에도 예비섹터로 묶여지지 않은 부분에 인접해 있는 예비섹터 중 수신전력인 낮은 예비섹터에 잔여 부분을 포함시키는 제 9단계를 더 포함하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
22. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1, 2차 섹터화 과정은,

    상기 1차 섹터화 수행시 실제로 셀에서 섹터가 형성되지 않고 향후 형성될 섹터에 대한 대략적인 크기와 방향이 설정되며, 상기 1차 섹터화를 통해서 각 섹터의 대략적인 크기가 계산된 결과를 바탕으로 보다 부하의 효과적인 분산을 위해 상기 2차 섹터화를 수행하여, 상기 2차 섹터화를 수행한 후에 실제 섹터가 형성되는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
23. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 3단계는,

    수신전력을 계산함에 있어서, 전체 수신전력과 형성하고자 하는 섹터의 수를 고려하여 섹터 당 수신전력 레벨을 계산하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
24. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 4단계는,

    인접한 부분의 수신전력을 고려하여 각 부분의 수신전력을 계산하기 위해 해당 부분의 수신전력과 바로 앞과 뒤에 위치한 부분의 수신전력을 모두 더해서 3으로 나눠주는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
25. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 6단계는,

    수신전력이 가장 높은 부분에서부터 시작해서 앞 혹은 뒤에 있는 부분을 하나씩 포함시키면서 최대한 섹터 형성을 위한 수신전력 범위를 만족하는 예비섹터를 형성하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
26. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 6단계는,

    앞과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것이 포함 가능한지를 검사하는 제 10 단계; 및

    상기 제 10단계의 검사결과에 따라, 앞에 위치한 부분과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택할지를 결정하여, 수신전력이 가장 높은 부분에서부터 시작하여 앞 혹은 뒤에 있는 부분을 하나씩 포함시키면서 최대한 섹터 형성을 위한 수신전력 범위를 만족하는 예비섹터를 형성하는 제 11단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 제 11단계의 결정 기준은,

    실질적으로, 섹터 형성을 위한 수신전력의 범위인 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
28. 제 26항에 있어서,

    상기 제 11단계의 앞에 위치한 부분과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택할지를 결정하는 과정은, 앞과 뒤에 위치한 부분 모두 포함시킬 수 있는 경우에 대해서,

    앞과 뒤의 것 모두 범위를 만족할 경우, 수신전력이 높은 것을 포함시키고 상기 1차 섹터화를 종료하는 제 12단계;

    앞에 있는 것만 범위를 만족할 경우, 앞에 위치한 부분의 수신전력을 포함시키고 상기 1차 섹터화를 종료하는 제 13단계;

    뒤에 있는 것만 범위를 만족할 경우, 뒤에 위치한 부분의 수신전력을 포함시키고 상기 1차 섹터화를 종료하는 제 14단계;

    앞과 뒤에 위치한 어떤 것을 선택해도 범위 미만일 경우, 수신전력이 높은 것을 선택하는 제 15단계;

    앞에 위치한 부분을 선택하면 범위 미만이고 뒤에 위치한 부분을 선택하면 범위를 초과하는 경우, 앞에 위치한 부분을 선택하는 제 16단계;

    앞과 뒤에 위치한 어떤 것을 선택해도 범위를 초과하는 경우, 상기 1차 섹터화를 종료하는 제 17단계; 및

    상기 제 12단계 내지 제 17단계 이외의 경우에, 뒤에 위치한 부분을 선택하는 제 18단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
29. 제 26항에 있어서,

    상기 제 11단계의 앞에 위치한 부분과 뒤에 위치한 부분 중에서 어떤 것을 선택할지를 결정하는 과정은, 뒤에 위치한 부분만 포함이 가능할 경우에 대해서,

    뒤에 위치한 부분을 선택하면 범위를 만족할 경우, 뒤에 위치한 부분을 포함시키고 상기 1차 섹터화를 종료하는 제 12단계;

    뒤에 위치한 부분을 선택하면 범위 미만일 경우, 뒤에 위치한 부분을 포함시키는 제 13단계; 및

    상기 제 12단계 및 제 13단계 이외의 경우, 상기 1차 섹터화를 종료하는 제 14단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
30. 제 26항에 있어서,

    해당 예비섹터에 대해 상기 1차 섹터화가 종료되지 않았을 경우, 상기 1차 섹터화 과정을 반복하는 제 12단계; 및

    상기 1차 섹터화를 종료한 후에, 형성된 위치에 따라 각 예비섹터에 번호를부여하는 제 13단계

    를 더 포함하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
31. 제 26항에 있어서,

    상기 1차 섹터화를 종료하였을 경우, 형성하고자 하는 섹터의 수를 하나 감소시키고 형성하고자 하는 섹터 수와 형성된 예비 섹터 수를 서로 비교하여 형성하고자 하는 섹터 수와 예비 섹터 수가 동일할 경우, 예비섹터로 형성되지 않은 부분이 있는지를 판단하는 제 12단계; 및

    형성하고자 하는 섹터 수와 예비 섹터 수가 동일하지 않을 경우, 섹터 형성을 위한 수신전력 범위를 계산하는 부분에서부터 상기 1차 섹터화 과정까지를 형성하고자 하는 섹터 수와 예비 섹터 수가 동일할 때까지 반복하는 제 13단계

    를 더 포함하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
32. 제 31항에 있어서,

    예비섹터로 형성되지 않은 부분이 있을 경우, 1차 섹터화된 섹터 중에서 수신전력이 가장 낮은 섹터를 찾아 그 섹터를 중심으로 앞과 뒤에 위치한 예비 섹터 중 수신전력이 낮은 것을 선택하여 예비 섹터의 번호를 나열하는 제 14단계를 더 포함하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
33. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 7단계는,

    나열된 예비 섹터 번호 열에 따라 인접한 두 개의 예비섹터 간의 수신전력이 최대한 같아지도록 섹터의 크기를 조절하고 이러한 과정을 3번 반복하는 것을 특징으로 하는 적응형 섹터 안테나의 섹터화 방법.
34. 부하 분산을 위해 선택된 빔의 크기를 수신 레벨에 따라 적응적으로 변화시키기 위한 기능을 제공하기 위하여 마이크로프로세서를 구비한 적응형 섹터 안테나에,

    각도에 따라 측정된 수신전력, 형성하고자 하는 총 섹터 수, 버틀러 행렬의 입력 수를 입력받는 제 1기능;

    상기 버틀러 행렬의 입력 수와 각도에 따른 수신전력을 가지고 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 2기능;

    섹터 형성을 위한 수신전력의 범위를 계산하는 제 3기능;

    인접 부분의 수신전력을 고려하여 각 부분의 수신전력을 계산하는 제 4기능;

    상기 제 4 기능을 바탕으로, 수신전력이 가장 높은 부분을 선택하는 제 5기능;

    수신전력이 가장 높은 부분을 중심으로, 상기 제 3기능에서 계산된 수신전력 범위를 최대한 만족하도록 인접한 부분을 포함시켜 1차 섹터화를 수행해 예비섹터를 생성하는 제 6기능;

    상기 1차 섹터화 결과에서 수신전력 레벨이 가장 낮은 예비섹터를 찾아 인접한 예비섹터 중 수신전력이 낮은 예비섹터를 찾고, 2차 섹터화가 수행될 예비섹터들의 번호를 배열에 저장하여, 저장된 배열 값에 따라 2차 섹터화를 수행하는 제 7기능; 및

    상기 1, 2차 섹터화를 통해서 최종적으로 결정된 각 섹터의 크기를 출력하는 제 8기능

    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.