KR100464332B1 - 이동통신시스템에서 어레이 안테나의 송신빔 형성 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른, 안테나 어레이를 구비하는 기지국 장치에서, 상기 안테나 어레이의 송신빔을 형성하기 위한 가중치벡터를 생성하기 위한 방법이, 공통채널신호를 전송하는 공통빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 공통빔의 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 상기 공통빔의 가중치벡터(

Description

이동통신시스템에서 어레이 안테나의 송신빔 형성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING BEAM OF ARRAY ANTENNA IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 스마트 안테나 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신시스템에서 스마트 안테나의 송신빔 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 급격한 증대를 보이고 있는 부호분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 이동통신의 수요를 충족시키기 위해 복수개의 기지국 안테나를 써서 빔형성을 해주는 스마트안테나가 연구 개발되어 상용화를 눈 앞에 두고 있다. 특히 차세대 이동통신은 다양한 고속 멀티미티어 서비스를 제공해 줘야 하므로 여기에 필요한 고속 데이터 전송을 가능케하는 순방향 빔형성 기법에 관심이 쏠리고 있다.

일반적으로, 이동통신시스템에 있어 기지국용 스마트안테나 기술은 송수신시 다수의 안테나 소자를 사용해서 송수신 빔 패턴을 원하는 단말기 방향으로 임의로 만들수 있는 기술이다. 이러한 스마트 안테나 기술은, 종래의 옴니(Omni) 안테나나 섹터(Sector) 안테나를 쓰는 기지국 시스템에 비해 셀당 가입자 용량 증대, 서비스 반경 증대, 통화 품질 향상, 파워 증폭기 전력 절감등의 여러 가지 효과를 얻을 수 있다. 기지국용 스마트안테나는 송수신 모두에 대해 적용될 수 있으며, 이하 설명은 송신빔 형성에 대해 설명할 것이다.

종래의 섹터 안테나로는 공통채널(즉, Pilot, Synch, Paging)신호와 운송채널(즉, Traffic)신호 모두 단일 공통빔으로 전송할 수 밖에 없는데, 스마트안테나를 쓰면 공통채널신호에 대해서는 공통빔을 사용하더라도 운송채널신호에 대해서는 좁은 운송빔을 만들어 줌으로써 상기 스마트안테나의 효과를 얻을 수 있다.

이동통신시스템 규격중 IS-95 또는 CDMA2000은 변조방식으로 BPSK 또는 QPSK (통칭하여 "MPSK"라 함) 등을 사용하고 있는데, 상기 MPSK의 경우, 공통빔을 통해 단말기에 수신된 공통채널신호와 운송빔을 통해 단말기에 수신된 운송채널 신호간의 위상차가 시스템 성능에 큰 영향을 준다. 즉, 상기 위상차가 최소가 되어야 비트 오차 확률 (BER)이 최소가 되어 원하는 통화 품질을 얻을 수 있다.

여기서, 공통빔은 공통채널(Pilot, Synch, Paging)을 송신하기 위한 채널로서 섹터내 모든 단말기에 공통적으로 서비스해 줘야 하므로 빔폭 (BW) = 120 deg, 도래각 (DOA) = 0 deg 인 사양을 만족해야한다. 상기와 같이 공통빔의 빔폭을 120 deg로 정한 것은 3 섹터시스템을 가정하였기 때문이다. 그리고, 운송빔은 각각의 단말기로 가는 운송채널을 위한 채널로서 각 단말기의 위치 및 무선 채널 상황에 따라 여러 가지 DOA와 BW 사양을 갖는다.

즉, 이상에서 살펴본 바와 같이, 단말기 방향으로 송신빔을 형성하기 위해서는 상기 도래각(DOA)과 빔폭(BW)을 추정한 후 이에 따라 송신빔을 형성할 필요가 있다. 하지만, 종래기술에 있어서, 상기 도래각과 빔폭을 이용해 송신빔을 형성하는 구체적인 계산 또는 구현 방법이 제시되지 않은 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 스마트 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 결정된 도래각과 빔폭을 사용하여 송신빔을 최적화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 안테나 어레이를 구비하는 기지국 장치에서, 상기 안테나 어레이의 송신빔을 형성하기 위한 가중치벡터를 생성하기 위한 방법이, 공통채널신호를 전송하는 공통빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 공통빔의 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 상기 공통빔의 가중치벡터()을 산출하는 과정과, 트래픽채널신호를 전송하는 운송빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 운송빔의 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되고, 상기 공통빔과 상기 운송빔이 겹치는 각도범위내에서 상기 공통빔의 송신신호와 상기 운송빔의 송신신호의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 상기 운송빔의 가중치벡터()를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 탬플릿 함수의 일예를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 재귀적으로 해를 찾는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 섹터빔(공통빔)과 좁은빔(트래픽빔)이 겹치는 범위를 보여주기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 순방향 링크의 빔 패턴을 크기(Magnitude)와 위상(Phase) 측면에서 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 어레이 안테나를 구비하는 기지국의 송신장치의 구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 미리 결정된 도래각(또는 빔방향)과 빔폭을 만족하기 위한 가중치벡터를 최소자승법에 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은 먼저 송신빔의 도래각(Direction Of Arrival, 또는, DOA)과 빔폭(Beamwidth, 또는, BW)이 결정하고, 상기 결정된 도래각과 빔폭을 만족하는 송신 가중치벡터를 계산하는 기술에 대해 설명할 것이다. 상기 가중치벡터를 계산하는 데는 여러 방법이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 최소자승법(Least Squares)을 사용하는 것으로 가정한다. 먼저, 상기 최소자승법Least Squares)의 기본적 내용에 대해 설명하고 그 다음 이를 응용하여 공통빔과 운송빔을 합성하는 방법에 대해 설명할 것이다.

우선, 설계사양을 반영하는 템플릿 함수 b(theta)을 생각하고 송신안테나어레이에 가중치벡터 를 적용했을때, 기지국의 기준방향으로부터 theta각도에 있는 단말기가 받게될 신호파워이 상기 템플릿 함수에 가장 잘 들어맞도록 하는 가중치벡터를 찾는 것을 기본으로 한다. 여기서 은 사용하는 안테나 어레이의 형상에 따른 ARV (Array Response Vector) 이고, 상기 H~는 Hermitiam 연산자를 각각 나타낸다. 템플릿 함수는 여러 가지를 생각해볼 수 있으나 편의상 도 1과 같은 가장 간단한 형태를 가정한다. 즉,를 만족하는를 찾아야 한다.

이를 위해, 우선 하기 수학식 1과 같은 수식을 정의하고,가 0이 되는값을 재귀적으로 구하는 방법을 생각한다. 도 2는 재귀적으로 해를 찾는 방법을 그래프로 보여주고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 현재 가중치벡터 이 주어졌다면, 차기 가중치벡터는 기하학(geometry)에 따라 하기 수학식 2와 같이 구할수 있다.

여기서, 상기는 기울기(gradient) 연산을 나타낸다. 그런데, theta가 하나의 값으로 주어졌다면 상기의 정확한 해가 바로 구해질 수 있겠으나, 문제는 상기 관계가 다수(N)의 각도에서 성립해야하므로 하기 <수학식 3을> 만족하는를 구해야한다.

여기서, 상기 수학식 3을 매트릭스(Matrix) 형태로 나타내면 하기 <수학식 4>와 같다.

여기서, 상기 N > dim(w)인 경우, 상기 <수학식 4>는 "Over-determined Problem"이므로, 상기 <수학식 4>를 정확히 만족시키는는 존재하지 않고, 대신 최소자승법(Least Squares Solution)을 이용해 상기를 하기 <수학식 5>와 같이 산출한다.

상기 과정을 일정회수(K) 반복함으로써 수렴된 가중치벡터를 구할 수 있다. 이를 계산 알고리즘으로 나타내면 하기 <수학식 6>과 같다.

앞서 설명한 최소자승(Least Squares)에 의한 기본적인 송신 가중치벡터 계산 방법을 응용하여 공통채널신호 전송을 위한 공통빔(또는 섹터빔)과 각 운송채널신호 전송을 위한 운송빔(또는 좁은빔)을 계산하도록 한다.

이동통신 시스템의 변조방식이 MPSK (CDMA2000의 경우, BPSK 또는 QPSK)인 경우, 상기 공통빔을 통해 단말기에 수신된 공통채널신호와 운송빔을 통해 단말기에 수신된 운송채널 신호간의 위상차가 성능에 큰 영향을 준다. 즉, 상기 위상차가 최소가 되어야 비트 오차 확률 (BER)이 최소가 되어 원하는 통화 품질을 얻을 수 있다. 이를 위해 다음 두가지 조건이 필요하다.

첫째, 공통빔은 한 섹터 (3섹터 구조인 경우는 120 도) 전체를 조사할 수 있도록 BW = 120 deg, DOA = 0 deg의 조건을 만족시키고, 운송빔은 단말기 수신 신호에 영향을 주는 송신채널상의 산란체를 모두 조사하는데 최소한으로 필요한 BW 및 DOA 조건을 만족시켜야 한다. 본 실시예에에서는 이들 조건이 다른 수단에 의해 제공된다고 가정한다.

즉, 공통빔의 가중치벡터를, 운송빔의 가중치벡터를, 송신안테나어레이의 어레이응답벡터를, 공통빔의 템플릿 함수를, 운송빔의 템플릿 함수를라고 할 때, 실제 수신 신호 전력과 템플릿 함수간의 차이가 전 각도 범위(여기서는,라고 가정)에서 최소화되도록과를 결정한다. 즉, 하기 <수학식 7>과 <수학식 8>을 만족하는 가중치 벡터를 구한다.

둘째, 상기 공통빔과 운송빔이 겹치는 각도 범위내에서(운송빔에 따라 다르므로,라고 가정함. 첨부된 도면 도 3 참조), 상기 두 빔으로부터 단말기에 수신되는 수신신호차의 전력이 최소화되도록과를 정한다. 즉,범위내에서 하기 <수학식 9>를 만족하는 가중치벡터를 구한다.

여기서 상기이란 양 변이 서로 가깝다는 뜻이다.

상기 <수학식 7> 내지 <수학식 9>를 풀이할때 두 가지 방법을 고려할수 있다.

첫째, 우선 상기 <수학식 8>에 의해 공통빔을 구하여을 고정시킨 다음, 상기 <수학식 8>과 <수학식 9>을 통해 운송빔를 구하는 방법으로, 이를 "독립계산법"이라고 칭하기로 한다. 이 방법에 따르면 같이 풀어야 할 운송빔의 수가 많더라도 각각 독립적으로 풀 수 있으므로 계산이 복잡해지지 않는다.

둘째, 상기 <수학식 7> 내지 <수학식 9>를 동시에 푸는 방법으로 "동시계산법"이라고 칭하기로 한다. 이는 같이 구해야 할 운송빔의 수가 많아질수록 모든 식들을 연립해서 풀어야 하므로 계산이 복잡해진다.

성능면에서는 둘째 방법이 다소 유리하나, 현실적으로 모든 BW와 DOA의 조합에 대해 공통빔과 운송빔을 동시에 구하기가 어렵다. 따라서 본 발명은 상기 첫번째 방법에 해당하는 실시예를 상세히 설명하고, 두번째 방법은 그 아이디어만 간략히 기술할 것이다.

상기 독립계산법에서는, 우선 상기 <수학식 7>를 최소화하는을 상기 <수학식 6>의 알고리즘을 통해 구하고, 그 다음 <수학식 8>과 <수학식 9>를 동시에 최소화하는를 재귀적으로 구한다. 여기서 상기 <수학식 8>은 모든 각도 범위()에서 만족시켜야 하는 반면, 상기 <수학식 9>는 섹터빔과 해당 운송빔이 겹치는 각도 범위()에서만 만족시키면 된다. 즉, 섹터빔이 일종의 기준빔이 되어 다른 빔들이 이 기준빔과 겹치는 각도 범위에서 맞추어지도록 한다.

상기와 같이 현재 가중치벡터이 주어졌을 때, 차기 가중치벡터은 하기 <수학식 10>과 <수학식 11>에 의해 구할수 있다.

여기서, 상기는에 대한 기울기(gradient) 연산을 나타낸다. 상기 <수학식 10>은 전체 각도 범위에 대해 만족해야 하고, 상기 <수학식 11>은에 대해 만족해야 한다. 즉, 상기 <수학식 10>과 <수학식 11>을 다시 정리하면 하기 <수학식 12>와 같이 나타낼수 있다.

여기서, 상기는 하기 <수학식 13>과 같다.

또한, 상기 <수학식 12>를 다시 정리하면, 하기 <수학식 14>와 같이 나타낼수 있다.

여기서, 상기 <수학식 14>를 정확히 만족시키는는 존재하지 않고, 대신 최소자승법(Least Squares Solution)을 이용해 상기를 하기 <수학식 15>와 같이 구한다.

이는 비용함수을 최소화하는 솔루션(Solution)으로, 상기 <수학식 15>의 과정을 일정회수 반복함으로써 수렴한 가중치벡터를 얻을 수 있다.이 수렴시이 될 것이므로, 이때 상기 비용함수 값은 상기 알고리즘에 의해 얻을 수 있는 최소 자승 오차값 (Least Squares Error), 즉이 된다.

상기 <수학식 15>에서 각 가중치벡터에 최소자승솔루션(Least Squares Solution) 상의 가중치또는,를 주어서 해당 조건이 최소자승솔루션(Least Squares Solution)에 일정 크기 만큼 반영되도록 할 수 있는데, 이 경우, 최소자승솔루션(Least Squares Solution)을 하기 <수학식 16>과 같이 나타낼수 있다.

이상을 종합하면, 독립계산법 알고리즘은 하기 <수학식 17>과 같이 정리할수 있다.

참고로, 도 4는 4개의 안테나 요소를 가진 순환 안테나 어레이(Circular Antenna Array)에 대해 본 발명에 따른 알고리즘에 의해 합성한 공통빔(BW = 120 deg, DOA = 0 deg) 및 운송빔(BW = 60 deg, DOA = 0 deg)을 도시하고 있다. 도시된바와 같이, 합성된 빔의 크기와 위상특성이 주어진 BW, DOA 사양을 만족할 뿐 아니라, 공통빔과 운송빔이 겹치는 범위에서도 차이가 최소화되어있음을 알 수 있다.

한편, 동시계산법은, 공통빔과 운송빔을 포함하여 복수(Q) 개 있을 때, 각 가중치벡터를 동시에 움직여서 최적화하는 방법이다.

예를들어, Q 개의 빔들을 형성할 때, 형성하고자 하는 각 빔마다의 가중치벡터를, 각 빔마다 만족시켜야 할 템플릿 함수를, 각 빔의 송신 신호파워와 템플릿 함수간의 차이를, 각 빔과 섹터빔간의 송신 신호파워 차이를라고 가정하고, 상기 송신 신호파워와 템플릿 함수간의 차이와, 각 빔과 섹터빔간의 송신 신호파워 차이를 수식으로 나타내면 하기 <수학식 18>과 같다.

본 발명에서 제안하는 방법은과이 0 이 되는를 재귀적으로 동시에 구하는 방법을 찾는 것으로, 앞서 설명한 독립계산법에서 사용한 방법과 유사한 방법으로 동시계산 알고리즘을 얻을수 있다.

이하 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 어레이 안테나를 구비하는 기지국의 송신장치의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 기지국의 송신장치는 크게 부호기(501), 확산기(503), 송신빔형성기(505), RF부(507), N개의 동일 안테나소자들로 이루어진 안테나어레이(511), 가중치벡터발생기(513) 그리고 빔폭 및 도래각 결정기(515)를 포함하여 구성된다.

상기 도 5를 참조하면, 부호기(501)는 송신메세지(500)을 부호화하여 출력한다. 여기서, 부호기(501)는 길쌈부호기 및 터보부호기 등을 사용할수 있다. 확산기(503)은 상기 부호기(501)의 출력을 확산하여 출력한다. 여기서, 상기 확산기(503)는 채널구분을 위한 직교확산 및 기지국 구분을 위한 PN확산을 모두 포함하는 의미이다. 송신빔형성기(505)는 상기 송신메세지를 수신하는 단말국과 효율적으로 통신을 수행하기 위해 상기 확산기(503)로부터의 출력을 상기 복수의 안테나소자들에 대응하도록 복수개로 복사하고, 상기 복수의 신호들과 상기 가중치벡터발생기(513)로부터의 순방향 다중경로에 적용할 가중치 벡터를 곱하여 출력한다. 송신RF부(507)은 상기 송신빔형성기(505)의 출력들을 래디오주파수(RF)신호로 변환하여 출력한다. 상기 송신RF부(507)의 출력들은 상기 안테나어레이(511)을 통해 빔을 형성하여 단말기로 송신된다.

한편, 빔폭 및 도래각 결정기(515)는 각 단말기의 위치 및 무선채널상태를 고려하여 송신빔에 적용할 도래각(DOA : Direction od arrival) 및 빔폭(BW : Beamwidth)을 결정하여 출력한다. 즉, 기지국의 수신신호를 분석하여 상기 도래각과 빔폭을 추정할 수 있다. 상기 가중치벡터발생기(513)은 이후 설명되는 도 6의 알고리즘에 의해 계산된 모든 가능한 도래각과 빔폭에 대한 가중치벡터를 미리 보유하고 있고, 상기 보유하고 있는 가중치벡터들중 상기 빔폭 및 도래각 결정기(515)에서 출력되는 도래각과 빔폭에 대응하는 가중치벡터를 상기 송신빔형성기(505)로 출력한다. 여기서, 상기 도래각과 빔폭을 만족하는 가중치벡터는 앞서 설명한 바와 같이 최소자승법에 의해 결정된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 미리 결정된 도래각(또는 빔방향)과 빔폭을 만족하기 위한 가중치벡터를 최소자승법에 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 이하 설명은 앞서 언급한 독립계산법을 따르며, 3섹터시스템을 가정한다. 설명의 편의를 위해 상기 도 6의 동작을 상기 가중치벡터발생기(513)에서 수행하는 것으로 가정한다. 즉, 도 5에서 설명한 바와 같이, 결정된 도래각과 빔폭에 대한 가중치벡터를 미리 보유하고 있는 테이블로부터 리드하여 사용할수도 있지만, 이후 설명하는 바와 같이 상기 가중치벡터를 결정하기 위한 프로그램을 보유하고 있고 빔폭과 도래각이 결정될때마다 가중치벡터를 계산하여 사용할수도 있다.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 상기 가중치벡터발생기(513)는 610단계에서 공통빔 정보(빔폭, 도래각) 결정한다. 여기서, 상기 공통빔은 공통채널신호를 송신하기 위한 빔을 나타낸다. 앞서 3섹터 시스템을 가정하였기 때문에 상기 공통빔의 빔폭은 120 deg가 되고 도래각은 0deg가 된다. 이후, 상기 가중치벡터발생기(513)는 603단계에서 상기 공통빔의 정보에 근거하여 공통빔의 가중치벡터()를 최소자승법(수학식 6)에 의해 산출한다. 여기서, 상기 최소자승법은 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 공통빔의 도래각과 빔폭을 반영한 템플릿 함수간의 차이를 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승평균값이 최소가 되도록 결정하는 방식이다.

이렇게 공통빔의 가중치벡터가 결정되면, 상기 가중치벡터발생기(513)는 605단계에서 변수 q를 2로 설정한다. 그리고, 상기 가중치벡터발생기(513)는 607단계에서 상기 변수 q의 값이 소정의 Q값에 도달했는지 검사한다. 여기서, 상기 Q값은 가중치벡터를 산출한 트래픽빔의 개수를 나타낸다. 만일, 상기 변수 q의 값이 상기 소정의 Q값에 도달한 경우 본 프로그램을 종료하고, 그렇지 않은 경우 609단계로 진행한다.

이후, 상기 가중치벡터발생기(513)는 상기 609단계에서 상기 q번째 트래픽 빔에 대한 정보(빔폭, 도래각)을 결정한다. 여기서, 상기 트래픽빔은 트래픽을 전송하기 위한 빔을 나타내는 것으로, 단말기의 위치 및 무선채널상태 등에 의해 결정된다. 상기 q번째 트래픽빔에 대한 정보를 결정한후, 상기 가중치벡터발생기(513)는 611단계에서 상기 트래픽빔의 정보 및 상기 결정한 공통빔의 가중치벡터를 가지고 트래픽빔의 가중치벡터()를 최소자승법(수학식 17)에 의해 산출한다. 여기서, 상기 최소자승법은 공통빔과 트래픽빔이 겹치는 각 각도 범위내에서 공통빔의 송신신호와 트래픽빔의 송신신호의 차이의 제곰을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 결정하는 방식이다.

이후, 상기 가중치벡터발생기(513)는 613단계로 진행하여 상기 변수 q의 값을 '1'만큼 증가시킨후 상기 607단계로 되돌아가 이하 단계를 반복수행한다. 이렇게 반복하다가 상기 뱐수 q의 값이 소정 Q의 값에 도달하면, 공통빔과 트래픽빔을 포함하여 Q개의 빔에 대한 가중치벡터들을 생성할수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나,본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도래각과 빔폭이 결정되었을 때 상기 도래각과 빔폭을 만족시키는 송신빔을 최적화할 수 있다. 즉, 성능 좋은 순방향 송신을 성취하고 나아가 이동통신시스템의 용량증대, 통화품질향상, 단말기의 송신전력절약 등의 효과를 발생시킬수 있다.

Claims (12)

1. 안테나 어레이를 구비하는 기지국의 송신장치에 있어서,

   빔방향(DOA)과 빔폭(BW)을 가지고 최소자승법(Least Squares solution)에 의해 산출된 공통빔과 복수의 운송빔들의 각각에 대한 가중치벡터들을 저장하고 있으며, 현재 단말기의 상태에 따라 추정된 빔폭과 빔방향에 근거하여 상기 가중치벡터들중 하나를 선택하여 출력하는 가중치벡터발생기와,

   상기 가중치벡터발생기로부터의 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지를 전송할 송신빔의 형성을 제어하는 송신빔형성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 송신빔형성기는 상기 송신 메시지를 안테나수(N개)만큼 복사하고, 각각을 상기 가중치벡터의 각 요소들과 곱하여 N개의 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 최소자승법은, 소정 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 해당 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수 사이의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 가중치벡터를 산출하는 방식인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 공통빔의 가중치벡터는, 공통빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 공통빔의 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승평균값이 최소가 되도록 하는 가중치벡터로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 운송빔의 가중치벡터는, 상기 운송빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 운송빔의 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되고, 상기 공통빔과 상기 운송빔이 겹치는 각도범위내에서 상기 공통빔의 송신신호와 상기 운송빔의 송신신호의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 하는 가중치벡터로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 안테나 어레이를 구비하는 기지국 장치에서 상기 안테나 어레이의 송신빔을 형성하기 위한 방법에 있어서,

   빔방향(DOA)과 빔폭(BW)을 가지고 최소자승법(Least Squares solution)에 의해 산출된 공통빔과 복수의 운송빔들의 각각에 대한 가중치벡터들을 미리 저장하는 과정과,

   현재 단말기의 상태에 따라 빔폭과 빔방향을 추정하는 과정과,

   상기 추정된 빔폭과 빔방향에 근거하여 상기 가중치벡터들중 하나를 선택하는 과정과,

   상기 선택된 가중치벡터를 가지고 송신메세지를 전송할 송신빔을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 최소자승법은, 소정 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 해당 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수 사이의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 가중치벡터를 산출하는 방식인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 공통빔의 가중치벡터는, 공통빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 공통빔의 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승평균값이 최소가 되도록 하는 가중치벡터로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 운송빔의 가중치벡터는, 상기 운송빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 운송빔의 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되고, 상기 공통빔과 상기 운송빔이 겹치는 각도범위내에서 상기 공통빔의 송신신호와 상기 운송빔의 송신신호의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 하는 가중치벡터로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 안테나 어레이를 구비하는 기지국 장치에서, 상기 안테나 어레이의 송신빔을 형성하기 위한 가중치벡터를 생성하기 위한 방법에 있어서,

    공통채널신호를 전송하는 공통빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 공통빔의 빔방향과 빔폭을 반영한 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 상기 공통빔의 가중치벡터()을 산출하는 과정과,

    트래픽채널신호를 전송하는 운송빔의 각도 범위내에서 각 각도별 송신신호의 전력과 상기 운송빔의 템플릿 함수간의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되고, 상기 공통빔과 상기 운송빔이 겹치는 각도범위내에서 상기 공통빔의 송신신호와 상기 운송빔의 송신신호의 차이의 제곱을 모든 각도에 대해 더한 자승편균값이 최소가 되도록 상기 운송빔의 가중치벡터()를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 공통빔의 가중치벡터()는 하기 수학식 19과 같은 알고리즘에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.

    여기서, 상기 K는 미리 주어지는 변수이고, 상기 N는 안테나어레이의 개수를 나타내며, 상기는 송신안테나어레이의 어레이응답베터(ARV : Array Response Vector)를 나타내고, 상기 H는 Hermitiam 연산자를 나타냄.
12. 제10항에 있어서,

    상기 운송빔의 가중치벡터()는 하기 수학식 20과 같은 알고리즘에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.

    여기서, 상기 K는 미리 주어지는 변수이고, 상기 N는 안테나어레이의 개수를 나타내며, 상기는 송신안테나어레이의 어레이응답베터(ARV : Array Response Vector)를 나타내고, 상기 H는 Hermitiam 연산자를 나타냄.