KR100531844B1 - 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 및 운용방법 - Google Patents

스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 및 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국 시스템의 멀티패스서쳐로부터 출력되는 입사방향정보를 빔형성 알고리즘의 가중치 벡터 초기화로 값으로 사용하므로써 신속하고 정확하게 빔을 형성하는 것에 관한 것이며, 휴대단말기로부터 수신된 신호를 역확산하고 누적하며 다수의 고정빔 형성부에 의하여 각각 형성된 빔출력의 전력을 저장하고 최대전력값의 인덱스를 검출하여 출력하는 제1 멀티패스서쳐부; 제1 멀티패스서쳐부로부터 인가되는 인덱스값에 대응하는 가중치 벡터값으로 초기화하고 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제1 핑거부로 이루어진 특징과, 스마트 안테나를 통하여 휴대단말기의 코드분할다중접속 방식 신호가 수신되는지를 판단하는 제1 수신과정; 상기 과정에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산누적하고 다수의 고정빔 형성기에 의하여 각각 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 해당 인덱스와 함께 저장하는 고정빔 과정; 상기 과정에서 저장된 전력의 최대값을 검출하고 해당 인덱스와 함께 제1 핑거부에 출력하며 상기 제1 핑거부에서는 입력된 인덱스에 해당하는 가중치 벡터로 초기화 설정하는 과정을 반복하는 제1 설정과정을 특징으로 하여, 스마트 안테나의 신속하고 정확한 빔형성을 확보하고, 통신감도 향상에 의한 신뢰도 제고의 효과가 있다.

Description

스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 및 운용방법{A DEVICE AND A OPERATING METHOD THEREOF INITIALIZING WEIGHT VECTOR FOR SMART ANTENNA}
본 발명은 코드분할다중접속(CDMA) 방식 이동통신 기지국 시스템의 스마트 안테나 가중치 벡터 초기값 설정에 관한 것으로, 특히, 멀티패스서쳐(MULTIPATH SEARCHER)로부터 출력되는 수신신호 입사방향정보를 빔형성 알고리즘의 가중치 벡터 초기화 값으로 사용하므로, 신속하고 정확하게 빔을 형성하는 장치 및 운용방법에 관한 것이다.
코드분할다중접속 방식 이동통신시스템은, 제한된 무선 주파수 자원을 다수가 동시에 점유하여 통신에 이용하도록 하는 방식이며, 상기 시스템에 등록되어 가입된 휴대단말기(UE: USER EQUIPMENT)는 해당 서비스 영역(SERVICE AREA)에서 이동하면서 언제 어디서나 상대방과 즉시 무선접속하여 통신하는 것이다.
상기 서비스 영역은, 기지국(BS: BASE SITE) 안테나(ANT: ANTENNA)로부터 전송되는 무선신호를 휴대단말기가 수신하여 유효하게 처리할 수 있는 최소의 레벨(LEVEL) 까지 무선 전달되는 범위이고, 상기와 같은 서비스 영역을 셀(CELL) 영역이라고도 하며, 상기의 셀이 다수 연속되어 전국을 커버(COVER)하므로써 전국 어디에서나 즉시 이동통신 서비스를 받도록 하는 것이 이동통신 시스템이며, 상기와 같이 다수의 셀 영역이 마치 벌집처럼 연속되어 이루어진다고 해서, 셀룰러(CELLULAR) 시스템이라고도 한다.
상기 휴대단말기(UE) 또는 기지국으로부터 출력되는 무선신호는 매우 미약한 레벨로 전송되므로, 상기 신호를 수신하는 기지국(BS) 또는 휴대단말기(UE)는, 수신되는 신호의 이득(GAIN)을 높여야 하며, 상기와 같이 이득을 높이는 여러 가지 방식 중에는 안테나를 통하여 무선수신 이득을 높이는 방식이 있고, 그 중에 하나가 다수의 안테나를 파장(λ)에 배수되는 기준의 일정한 간격을 두고 배치하며, 상기와 같은 다수의 안테나가 신호를 수신하는 방향성 또는 빔의 방향을 폭(WIDTH)과 함께 임의 제어할 수 있는 것이 스마트(SMART) 안테나이다.
상기와 같은 스마트 안테나를 이용하여 수신빔의 방향과 폭을 임의 조정하는 프로그램(PROGRAM) 또는 빔형성 타스크(TASK)에는, 수신신호가 입사 시작하는 위치에 관한 정보 또는 참조신호를 파일럿 신호와 같이 미리 송신측과 공유하는 트레인 시퀀스 계열의 엘엠에스(LMS: LEAST MEAN SQUARE 또는 RECURSIVE LEAST SQUARE) 방식과, 공유하지 않는 블라인드(BLIND) 계열의 시엠에이(CMA: CONSTANT MODULUS ALGORITHM 또는 LAGRANGE MULTIPLIER ALGORITHM) 방식이 있다.
이하, 종래 기술에 의한 스마트 안테나의 초기화 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 일반적인 이동통신 기지국 스마트 안테나의 기능 설명도 이고, 도2 는 종래 기술에 의한 엘엠에스 방식 가중치벡터 초기화 방법 순서도 이고, 도3 은 종래 기술에 의한 시엠에이 방식 가중치 벡터 초기화 방법 순서도 이다.
상기 도1을 참조하면, 일반적인 이동통신 기지국 스마트 안테나는, 이동교환국에 등록되어 가입되고, 이동하면서 언제 어디서나 상대방과 무선접속되어 통신을 하는 제1 및 제2 휴대단말기(UE: USER EQUIPMENT)(10,15)와, 상기 휴대단말기(10,15)와 무선접속되어 신호를 무선송수신하는 것으로, 상기 제1 휴대단말기(10) 또는 제2 휴대단말기(15)의 무선신호를 선택적으로 수신할 수 있는 스마트 안테나(20)와, 상기 스마트 안테나(20)의 수신빔 형성에 의한 선택적 수신을 제어하는 동시에 상기 휴대단말기(10,15)와 코드분할다중접속(CDMA) 방식으로 송수신되는 무선신호를 해당 처리하는 기지국(BS)(30)과, 상기 기지국(30)과 접속되어 이동통신 시스템 전체를 감시하고 제어하며 요청되는 호(CALL)를 스위칭(SWITCHING)에 의하여 처리하는 이동교환국(MSC)(40)으로 구성된다.
상기와 같은 일반적인 이동통신 기지국 스마트 안테나의 구성을 좀더 상세히 설명하면, 상기 스마트 안테나(20)는 기지국에 구비되는 LMS 또는 CMA 방식 빔형성 알고리즘에 의하여 제어되며, 상기 스마트 안테나(20)가 무선신호를 송수신하는 셀 영역에 위치하는 다수 휴대단말기 중에서 특정한 휴대단말기, 일 예로, 제1 휴대단말기(10)의 신호를 수신하고자 하는 경우는 제1 수신빔(22)을 형성하며, 제2 휴대단말기(15)의 신호를 수신하고자 하는 경우는 제2 수신빔(24)을 형성한다.
상기와 같은 수신빔(22,24)은 기지국(30)에 내장된 빔형성 알고리즘의 제어에 의하여 형성되며, 상기 수신빔의 방향성 및 폭을 정확하게 제어하므로써 해당 휴대단말기(10,15)의 신호를 높은 이득(GAIN)으로 수신하여 이동교환국(40)에 전달하고, 상기 휴대단말기(10,15)는 계속 이동하므로 상기 수신빔의 형성 방향도 최적의 상태가 되도록 계속적인 제어가 이루어진다.
상기와 같이 스마트 안테나(20)의 빔형성을 최적 상태가 되도록 하는 것으로, 참조신호를 이용하여 가중치 벡터(WEIGHT VECTOR)를 구하는 것이 LMS 알고리즘이고, 참조신호를 사용하지 않는 것이 CMA 알고리즘이다.
상기 도2를 참조하면, 종래 기술에 의한 엘엠에스 방식 가중치 벡터 초기화 방법은, 가중치벡터(WEIGHT VECTOR) 값(W0)을 초기화(INITIAL) 하는 제1 단계(S10)와, 스마트 안테나(20)를 통하여 수신되고 코드분할다중접속 방식으로 역확산된 심벌(SYMBOL) 단위의 신호(Un)를 입력하는 제2 단계(S20)와, 상기 입력된 신호와 상기 계수값을 곱한 빔형성신호(Zn)를 출력하는 제3 단계(S30)와, 상기 단계(S30)에 의한 출력신호와 참조신호를 이용하여 오류값(en)을 계산하는 제4 단계(S40)와, 상기 단계(S40)에 의한 오류값(en)을 콘쥬게이트(*)하여(e*n) 수신신호(Un) 및 수렴상수(μ)와 곱한 값을 계수벡터값(Wn)과 더하므로서 새로이 갱신(UPDATE)된 계수값(Wn+1)을 구하고 상기 제3 단계(S30)로 궤환(FEEDBACK)하는 제5 단계(S50)로 이루어져 구성된다.
상기와 같은 구성의 종래 기술에 의한 엘엠에스 방식 벡터 초기화 방법을 좀더 상세히 설명하면, 코드분할다중접속(CDMA) 방식 이동통신 기지국(30)은, 스마트안테나(20)를 이용하여 휴대단말기(10,15)의 신호를 수신하기 위한 것으로써, 빔형성기 또는 LMS 알고리즘의 가중치벡터(WEIGHT VECTOR)를 초기화(INITIAL)시키고(S10), 상기와 같이 가중치벡터(WEIGHT VECTOR)가 초기화된 상태에서 스마트 안테나(20)를 통하여 수신된 신호를 입력받는다(S20).
상기 스마트 안테나(20)를 통하여 수신 입력된 신호를 상기 LMS의 가중치벡터값과 곱하여 출력하므로써 원하는 방향의 벡터(VECTOR), 즉, 원하는 방향의 수신신호를 다음과 같은 식1을 이용하여 산출하므로써 추려낸다(S30).
상기와 같이 추려져 형성된 빔의 수신방향을 정확하게 일치하기 위하여, 즉, 오류(ERROR)를 줄이기 위한 것으로, 참조신호인 파일롯 심벌 신호를 이용하여 오류값을 다음의 식2와 같이 산출하므로써 측정한다(S40).
en = dn - Zn
즉, 참조신호 값으로써 파일롯 심벌 신호를 이용하여 오차신호(en)를 산출하여 구하는 것이 LMS 빔형성 알고리즘이다.
상기와 같이 계산하여 측정된 오류값을 수렴상수(μ)와 함께 수신신호에 곱하며, 이전 가중치계수값과 더하는, 다음의 식3을 이용하여 오류가 수정되어 갱신된 새로운 가중치계수값을 산출한 후에 상기 제3 단계(S30)로 궤환하여 상기의 단계들을 반복하므로써, 원하는 공간방향에서의 수신신호를 오류 없이 정확하게 추출하게 된다.
즉, 상기 식2에서 산출하여 구한 오차신호값과 LMS 방식 빔형성기에 입력되는 수신신호입력값을 이용하여 가중치벡터(WEIGHT VECTOR)를 갱신(UPDATE)시킨다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 엘엠에스(LMS) 방식 가중치 벡터 초기화 방법은, 구성이 간단하지만 수신빔 형성을 위한 수렴 속도가 느린 문제가 있다.
상기 도3을 참조하면, 종래 기술에 의한 시엠에이 방식 가중치 벡터 초기화 방법은, 가중치벡터(WEIGHT VECTOR) 값(W0)을 초기화하는 제6 단계(S60)와, 스마트 안테나(20)를 통하여 수신되고 코드분할다중접속 방식으로 역확산된 심벌(SYMBOL) 단위의 신호(Un)를 입력하는 제7 단계(S70)와, 상기 입력된 신호와 상기 가중치계수값을 곱한 신호(Yn)를 출력하는 제8 단계(S80)와, 상기 단계(S80)에 의한 출력신호를 이용하여 오류값(en)을 계산하는 제9 단계(S90)와, 상기 단계(S90)에 의한 오류값(en)을 콘쥬게이트(*)하여(e*n) 수신신호(Un) 및 수렴상수(μ)와 곱한 값을 가중치벡터값(Wn)과 더하므로써 새로이 갱신(UPDATE)된 계수값(Wn+1)을 구하고 상기 제8 단계(S80)로 궤환(FEEDBACK)하는 제10 단계(S100)로 이루어져 구성된다.
상기와 같은 종래 방법을 좀더 상세히 설명하면, 코드분할다중접속(CDMA) 방식 이동통신 기지국(30)은, 시엠에이(CMA) 빔형성기 알고리즘의 계수벡터(WEIGHT VECTOR)를 초기화(INITIAL)시키고(S60), 상기와 같이 가중치벡터(WEIGHT VECTOR)가 초기화된 상태에서 스마트 안테나(20)를 통하여 수신된 신호를 입력받는다(S70).
상기와 같이 스마트 안테나(20)를 통하여 수신되고 입력된 신호를 상기 시엠에이(CMA) 빔포머(BEAMFORMER)의 초기화된 가중치벡터값과 곱하여 출력하므로써 원하는 방향의 벡터(VECTOR), 즉, 원하는 방향의 수신신호빔을 다음과 같은 식4를 이용하여 산출하므로써 추려낸다(S80).
상기와 같이 추려진 수신신호의 빔방향을 정확하게 일치하기 위하여, 즉, 오류를 줄이기 위한 것으로, 오류값을 다음의 식5를 이용하여 산출 측정한다(S90).
en = 2(Yn - Yn / |Yn|)
즉, 참조신호가 없으므로, Yn을 정규화한 값(Yn / |Yn|)으로써 참조신호 값으로 삼으며, 오차신호(en)를 산출하여 구한다.
상기와 같이 계산하여 측정된 오류값을 수렴상수(μ)와 함께 수신신호에 곱하며, 이전 계수값과 더하는(또는, 값의 크기에 의하여 빼는), 다음의 식6을 이용하여 오류가 수정 갱신된 가중치 계수값을 산출한 후에 상기 제8 단계(S80)로 궤환하여 상기의 단계들을 반복하므로, 원하는 공간방향에서의 수신신호를 오류 없이 정확하게 추출하게 된다.
즉, 상기 식5에서 산출한 오차신호값과 CMA 빔형성기에 입력되는 수신신호입력값을 이용하여 가중치벡터(WEIGHT VECTOR)를 갱신(UPDATE)시킨다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 시엠에이 방식은, 수렴속도가 빠르지만, 최초에 다른 방향으로 빔을 형성하는 경우 가중치 벡터를 갱신하여도 처음 형성된 빔방향을 크게 벗어나지 못하여 빔형성이 수렴되지 못하는 경우를 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 엘엠에스 및 시엠에이 방식의 문제를 개선하여, 수신신호의 입사각 정보인 가중치벡터 값을 얻을 수 있는 DIRECTION OF ARRIVAL ESTIMATION 방식이 있으나, 이 경우는 여분의 복잡도 및 시간이 필요한 문제가 있다.
본 발명은, 스마트 안테나의 수신빔을 형성하는데 있어서, 다중경로의 수신신호를 처리하는 멀티패스서쳐로부터 인가되는 수신신호의 입사방향정보를 이용하여 가중치 벡터의 초기값으로 사용하므로 수신빔을 신속하고 정학하게 형성하는 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 및 운용방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 이동통신 기지국의 스마트 안테나에 있어서; 휴대단말기로부터 수신된 신호를 역확산하고 누적하며 다수의 고정빔 형성부에 의하여 각각 형성된 빔출력의 전력을 저장하고 최대전력값의 인덱스를 검출하여 출력하는 제1 멀티패스서쳐부와; 상기 제1 멀티패스서쳐부로부터 인가되는 인덱스값에 대응하는 가중치 벡터값으로 초기화하고 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제1 핑거부가 포함되어 이루어진 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 스마트 안테나를 통하여 휴대단말기의 코드분할다중접속 방식 신호가 수신되는지를 판단하는 제1 수신과정과; 상기 과정에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산누적하고 다수의 고정빔 형성기에 의하여 각각 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 해당 인덱스와 함께 저장하는 고정빔 과정과; 상기 과정에서 저장된 전력의 최대값을 검출하고 해당 인덱스와 함께 제1 핑거부에 출력하며 상기 제1 핑거부에서는 입력된 인덱스에 해당하는 가중치 벡터로 초기화 설정하는 과정을 반복하는 제1 설정과정으로 이루어진 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 이동통신 기지국의 스마트 안테나에 있어서; 휴대단말기로부터 수신된 신호를 역확산하고 누적하며 최적의 가중치 벡터로 갱신하여 각각 형성된 빔출력의 전력을 저장하고 최대전력값의 가중치 벡터를 검출하여 출력하는 제2 멀티패스서쳐부와; 상기 제2 멀티패스서쳐부로부터 인가되는 가중치 벡터값으로 초기화하고 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제2 핑거부가 포함되어 이루어진 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 스마트 안테나를 통하여 휴대단말기의 코드분할다중접속 방식 신호가 수신되는지를 판단하는 제2 수신과정과; 상기 과정에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산누적하고 적응빔 형성기를 통하여 가중치 벡터를 갱신하면서 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 해당 가중치 벡터와 함께 저장하는 적응빔 과정과; 상기 과정에서 저장된 전력의 최대값을 확인하고 해당 가중치 벡터를 검출하여 제2 핑거부에 출력하며 상기 제2 핑거부에서는 입력된 가중치 벡터로 초기화 설정하는 과정을 반복하는 제2 설정과정으로 이루어진 특징이 있다.
이하, 본 발명에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 및 운용방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도4 는 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 기능 구성도 이며, 도5 는 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법 순서도 이고, 도6 은 본 발명의 다른 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 기능 구성도 이며, 도7 은 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법 순서도 이다.
상기 첨부된 도4를 참조하면, 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치는, 휴대단말기(UE)로부터 수신된 신호를 역확산하고 누적하며 다수의 고정빔 형성부에 의하여 각각 형성된 빔출력의 전력을 저장하고 최대전력값의 인덱스를 검출하여 출력하는 것으로써, 코드분할다중접속 방식으로 수신되어 입력되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 역확산(DESPREADING)하고 출력하는 역확산부(110); 상기 역확산부(110)로부터 인가되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 누적 출력하는 누적부(120); 상기 누적부(120)로부터 인가되는 신호를 각각 고정 할당된 가중치 벡터에 의하여 이루어지는 빔형성 출력특성 처리하고 각각 출력하는 다수 빔형성기(135)로 이루어지는 고정빔 형성부(130); 상기 고정빔 형성부(130)로부터 각각 출력되는 다수 신호를 자승(SQUARE) 처리하여 전력신호로 변환하고 소정 주기 동안 합하여 각각 출력하는 다수의 전력합산기(140); 상기 전력합산기(140)로부터 각각 출력되는 신호가 가장 큰 인덱스(INDEX) 번호를 저장하는 저장부(150); 상기 저장부(150)로부터 인가받은 신호를 분석하여 최대전력을 갖는 빔형성기(135)의 인덱스 번호를 검출하여 출력하는 최대값검출부(160)로 이루어진 제1 멀티패스서쳐부(100)와,
상기 제1 멀티패스서쳐부(100)의 고정빔형성부(130)에 구비되는 모든 인덱스(INDEX) 번호에 대응하는 가중치 벡터값을 저장하고 있고, 상기 인가되는 인덱스 번호에 대응하는 가중치 벡터값을 기준으로 초기화하고 해당 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제1 핑거부(170)로 이루어진 구성이다.
또한, 상기 도5를 참조하면, 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법은, 스마트(SMART) 안테나를 통하여 휴대단말기(UE)의 코드분할다중접속(CDMA) 방식 신호가 수신되는지를 판단하는 제1 수신과정(S110)과,
상기 제1 수신과정(S110)에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산누적하고 다수의 빔형성기(135)에 의하여 각각 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 가장 큰 전력의 인덱스(INDEX)를 저장하는 것으로써, 다수의 빔형성기(135)가 각각 고정 설정된 가중치 벡터(WEIGHT VECTOR)에 의하여 형성된 빔으로 신호를 수신하여 출력하는 과정(S120); 상기 과정(S120)에서 출력된 신호를 전력신호로 변환하고 소정의 주기 동안 합하여 해당 고정빔형성부의 인덱스 번호를 저장하는 과정(S130)으로 이루어진 고정빔 과정과,
상기 고정빔 과정에서 저장된 최대값 전력의 해당 인덱스(INDEX) 번호를 검출하고 제1 핑거부(170)에 출력하며 상기 제1 핑거부(170)에서는 입력된 인덱스 번호에 해당하는 가중치 벡터를 기준으로 초기화(INITIAL) 설정하는 과정을 반복하는 것으로써, 상기 저장된 최대전력값의 인덱스 번호를 검출하는 과정(S140); 상기 과정(S140)에서 검출된 인덱스 번호를 인가받은 제1 핑거부(170)는 인덱스 번호에 해당하는 가중치 벡터를 초기값으로 설정하는 과정(S150); 상기 휴대단말기(UE)로부터 코드분할다중접속 방식 신호가 계속 수신되는지를 판단하여 계속 수신되는 경우는 상기 고정빔 과정(S120)으로 궤환하고 계속 수신되지 않는 경우는 종료하는 과정(S160)으로 이루어진 제1 설정과정으로 구성된다.
또한, 상기 도6을 참조하면, 이동통신 기지국의 스마트(SMART) 안테나에 있어서, 휴대단말기(UE)로부터 수신된 신호를 역확산(DESPREADING)하고 누적(ACCUMULATION)하며 최적의 가중치 벡터(WEIGHT VECTOR)로 갱신(UPDATE)하여 각각 형성된 빔의 출력신호를 전력으로 저장하고 최대전력값의 가중치 벡터를 검출하여 출력하는 것으로써, 상기 휴대단말기(UE)로부터 코드분할다중접속 방식으로 수신되어 입력되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 역확산하고 출력하는 역확산부(210); 상기 역확산부(210)로부터 인가되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 누적 출력하는 누적부(220); 상기 누적부(220)로부터 인가되는 신호를 새로이 갱신된 가중치 벡터를 적용하여 최대 전력의 신호를 반복 추적하는 적응빔형성부(230); 상기 적응빔형성부(230)로부터 각각 출력되는 신호를 전력신호로 변환하고 소정 주기 동안 합하여 해당 가중치 벡터와 함께 저장하는 전력합산저장부(240); 상기 전력합산저장부(240)로부터 인가받은 신호를 분석하여 최대전력의 신호를 검출하고 해당 타이밍 정보와 가중치 벡터를 출력하는 최대값검출부(250)로 이루어진 제2 멀티패스서쳐부(200)와,
상기 제2 멀티패스서쳐부(200)로부터 인가되는 가중치 벡터값으로 초기화하고 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제2 핑거부(260)로 구성된다.
또한, 상기 도7을 참조하면, 스마트(SMART) 안테나를 통하여 휴대단말기의 코드분할다중접속 방식 신호가 수신되는지를 계속 판단하는 제2 수신과정(S200)과,
상기 제2 수신과정(S200)에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산(DESPREADING) 누적(ACCUMULATION)하고 적응빔형성부(230)를 통하여 가중치 벡터를 갱신하면서 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 해당 가중치 벡터와 함께 저장하는 것으로써, 적응빔형성부(230)가 순차적으로 갱신되는 가중치 벡터에 의하여 형성된 빔으로 수신된 신호를 각각 출력하는 과정(S210); 상기 과정(S210)에서 출력된 신호를 자승(SQUARE)하여 전력신호로 변환하고 소정의 주기 동안 합하여 해당 가중치 벡터와 함께 각각 저장하는 과정(S220)으로 이루어진 적응빔 과정과,
상기 적응빔 과정에서 저장된 전력의 최대값을 확인하고 해당 가중치 벡터를 검출하여 제2 핑거부(260)에 출력하며 상기 제2 핑거부(260)에서는 입력된 가중치 벡터로 초기화 설정하는 과정을 반복하는 것으로써, 상기 저장된 각 신호의 최대전력값을 확인하고 해당 가중치 벡터를 확인 검출하는 과정(S230); 상기 과정(S230)에서 검출된 최대전력의 가중치 벡터를 인가받은 제2 핑거부(260)에 의하여 상기 입력된 가중치 벡터를 초기값으로 설정하는 과정(S240); 상기 휴대단말기로부터 코드분할다중접속 방식 신호가 계속 수신되는지를 판단하여 계속 수신되는 경우는 상기 적응빔 과정(S210)으로 궤환하고 계속 수신되지 않는 경우는 종료하는 과정(S250)으로 이루어진 제2 설정과정으로 구성된다.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 것으로, 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 및 그 운용방법을 첨부된 도4 내지 도7을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 예에 의한 것으로, 고정빔형성부(130)를 이용하는 방식을 첨부된 도4 및 도5를 참조하여 설명하면, 기지국(BS)에 의하여 수신된(S110) 휴대단말기의 신호(rx_input)를 역확산부(110)에서 입력하여 역확산(DESPREADING) 처리하여 복조하고, 상기 역확산부(110)로부터 출력되는 신호는 누적부(120)에 출력된다.
상기 누적부(120)는 해당 제어신호에 의하여 디지털 신호를 일정한 횟수 반복하여 누적(ACCUMULATION)하므로써, 신호의 크기를 일정하게 키운 후에 상기 고정빔형성부(130)에 출력한다.
상기 고정빔 형성부(130)는 다수(1,2,,N)의 빔형성기(135)로 구성되고, 상기 각 빔형성기(135)는 각각 구분되는 인덱스 번호를 갖고 있으며, 각각 상이하게 고정 할당된 가중치 벡터값과 입력된 신호를 곱하여 출력하므로써, 각각 해당 경로(PATH)의 수신신호를 출력한다(S120).
상기와 같이 각각의 빔형성기(135)로부터 출력되는 신호는 각각 해당되는 전력합산기(140)에 인가되어 자승(SQUARE) 처리되므로써, 전력값으로 변환되고 소정의 할당된 주기 동안 합하여져 해당 인덱스 번호와 함께 상기 저장부(150)에 출력된다(S130).
상기 저장부(150)는 다수 전력합산기(140)로부터 각각 인가되는 전력을 비교하여 최대 전력값을 갖는 신호의 인덱스 번호만을 기록저장하고, 상기 저장부(150)에 저장된 인덱스(INDEX) 번호는 최대값검출부(160)에 의하여 검출되고, 상기 검출된 인덱스 번호는 제1 핑거부(170)에 출력된다(S140).
상기 제1 핑거부(170)에는 상기 고정빔형성부(130)를 구성하는 다수의 빔형성기(135)의 인덱스 번호와 각각 고정 할당된 가중치 벡터값이 저장되어 있으며, 상기와 같이 인가되는 인덱스 번호에 의하여 해당 가중치 벡터를 검색하고, 상기와 같이 검색된 가중치 벡터를 기준으로 스마트 안테나의 수신빔 형성을 초기화(INITIAL)하여 최대전력을 출력하는 경로를 검색하며(S150), 상기 신호가 계속 수신되는지 판단하여 계속 수신되는 경우는 상기 고정빔 과정(S120)으로 궤환하여 반복하고, 수신되지 않는 경우는 종료로 진행한다(S160).
상기와 같은 구성의 일 예에 의한, 본 발명은 N 개로 이루어지는 빔형성기(135)에 각각 가중치 벡터를 고정 할당하여 설정하므로, 180도/N 방향의 밀리 정해진 방향 중에서 가장 큰 신호가 입력되는 방향을 선택하는 것이므로, 정확한 방향의 신호를 구할 수 없으나, 제1 핑거부(170)의 초기값으로 설정하여 갱신을 계속하는 경우, 높은 이득으로 신속하게 최대 전력으로 수신되는 경로의 신호를 선택 수신할 수 있다.
그리고, 상기 고정빔형성부(130)의 구성은 각각 가중치 벡터가 고정 할당되어 있고, 각각 해당 인덱스 번호와 검출되는 신호를 출력하면 되므로, 구성 또는 구조가 매우 간단하다.
다른 일 예에 의한 본 발명에 의한 것으로, 적응빔형성부(230)를 이용하는 방식을 첨부된 도6 및 도7을 참조하여 설명하면, 상기 기지국(BS)이 수신하여 입력하는 신호(rx_input)는(S200), 제2 멀티패스서쳐부(200)의 역확산부(210)에 인가되어 역확산(DESPREADING) 처리되므로써 복조되어 누적부(220)에 출력되며, 상기 누적부(220)는 해당 제어신호에 의하여 누적(ACCUMULATE)하므로써, 디지털 신호의 크기를 크게하여 출력한다.
상기와 같이 누적부(220)에 의하여 소정 크기로 출력되는 코드분할다중접속(CDMA) 방식 디지털 신호는 적응빔형성부(230)에서 입력하고, 가중치 벡터값을 갱신(UPDATE)하면서 검출된 수신신호를 해당 가중치 벡터(WEIGHT VECTOR)와 함께 전력합산저장부(240)에 출력한다(S210).
상기 전력합산저장부(240)는 인가된 신호를 자승(SQUARE) 처리하여 전력신호로 변환하고, 소정의 주기 동안 합산하여 해당 가중치 벡터와 함께 저장하며(S220), 상기 최대값검출부(250)에 의하여 최대전력값을 검출하는 과정에서 함께 검출되는 해당 가중치 벡터를 상기 제2 핑거부(260)에 출력한다(S230).
상기 제2 핑거부(260)는 입력된 가중치 벡터를 이용하여 스마트 안테나 빔형성의 초기값으로 설정하고(S240), 다중경로로 입력되는 신호로부터 최대전력의 경로신호를 검출하며, 상기 기지국이 계속하여 신호를 수신하는 경우는 상기 적응빔과정(S210)으로 궤환하여 상기와 같은 과정을 반복하도록 하고, 수신되지 않는 경우는 종료로 진행한다(S250).
상기와 같은 본 발명 구성의 다른 일 예에 의하면, 자체적으로 가중치 벡터값을 갱신하는 과정이 필요하므로, 구성이 복잡하며 시간이 많이 소요되고, 갱신되는 모든 가중치 벡터와 해당 전력의 값을 모두 기록하여 저장하는 메모리가 필요하지만, 신호의 입사방향을 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있으며, 빔방향에서 크게 벗어날 우려가 없으므로, 신속하게 정확하게 빔을 형성한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 멀티패스서쳐부를 통하여 미리 구해지는 방향정보를 이용하여 빔형성 알고리즘의 가중치 벡터를 초기화 하므로, 스마트 안테나가 수신빔을 신속하고 정확하게 형성하는 산업적 이용효과가 있다.
또한, 스마트 안테나에서 신속하고 정확하게 수신빔을 형성하므로 휴대단말기의 송신신호를 최대의 이득으로 무선수신하고 수신감도 향상에 의한 통신품질이 제고되어 이동통신 시스템의 신뢰도가 높아지는 사용상 편리한 효과가 있다.
도1 은 일반적인 이동통신 기지국 스마트 안테나의 기능 설명도,
도2 는 종래 기술에 의한 엘엠에스 방식 가중치벡터 초기화 방법 순서도,
도3 은 종래 기술에 의한 시엠에이 방식 가중치 벡터 초기화 방법 순서도,
도4 는 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 기능 구성도,
도5 는 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법 순서도,
도6 은 본 발명의 다른 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 기능 구성도,
도7 은 본 발명의 일 예에 의한 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법 순서도 이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
10,15 : 휴대단말기 20 : 스마트안테나
30 : 기지국 40 : 이동교환국
100 : 제1 멀티패스서쳐부 110,210 : 역확산부
120,220 : 누적부 130 : 고정빔형성부
135 : 빔형성기 140 : 전력합산기
150 : 저장부 160,250 : 최대값검출부
170 : 제1 핑거부 200 : 제2 멀티패스서쳐부
230 : 적응빔형성부 240 : 전력합산저장부
260 : 제2 핑거부

Claims (13)

  1. 이동통신 기지국의 스마트 안테나에 있어서,
    휴대단말기로부터 수신된 신호를 역확산하고 누적하며 다수의 고정빔 형성부에 의하여 각각 형성된 빔출력의 전력을 저장하고 최대전력값의 인덱스를 검출하여 출력하는 제1 멀티패스서쳐부와,
    상기 제1 멀티패스서쳐부로부터 인가되는 인덱스값에 대응하는 가중치 벡터값으로 초기화하고 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제1 핑거부로 이루어진 구성을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 멀티패스서쳐부는,
    상기 휴대단말기로부터 코드분할다중접속 방식으로 수신되어 입력되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 역확산하고 출력하는 역확산부와,
    상기 역확산부로부터 인가되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 누적 출력하는 누적부와,
    상기 누적부로부터 인가되는 신호를 각각 고정된 빔형성 출력특성에 의하여 처리하여 각각 출력하는 고정빔 형성부와,
    상기 고정빔 형성부로부터 각각 출력되는 다수 신호를 전력신호로 변환하고 소정 주기 동안 합하여 각각 출력하는 다수의 전력합산기와,
    상기 전력합산기로부터 출력되는 신호가 가장 큰 인덱스 번호를 저장하는 저장부와,
    상기 저장부의 출력 신호를 분석하여 상기 고정빔형성부의 최대전력을 출력하는 인덱스 번호를 검출하여 출력하는 최대값검출부로 이루어진 구성을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 고정빔 형성부는,
    상기 누적부로부터 인가되는 신호를 각각 구분 고정된 가중치 벡터값으로 곱하여 빔형성 출력하는 동시에 해당 인덱스 번호를 함께 출력하는 다수의 빔형성기로 이루어진 구성을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 핑거부는,
    상기 제1 멀티패스서쳐부의 고정빔 형성부를 구성하는 각 빔형성기의 인덱스번호와 해당 가중치 벡터값을 저장하고 있고, 입력되는 인덱스번호의 해당 가중치 벡터를 기준으로 초기화되어 수신신호를 처리하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  5. 스마트 안테나를 통하여 휴대단말기의 코드분할다중접속 방식 신호가 수신되는지를 판단하는 제1 수신과정과,
    상기 과정에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산누적하고 다수의 빔형성기에 의하여 각각 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 가장 큰 전력의 인덱스 번호를 저장하는 고정빔 과정과,
    상기 과정에서 저장된 최대 전력값의 해당 인덱스 번호를 검출하고 제1 핑거부에 출력하며 상기 제1 핑거부에서는 입력된 인덱스에 해당하는 가중치 벡터를 기준으로 초기화 설정하는 과정을 반복하는 제1 설정과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 고정빔 과정은, 상기 제1 수신과정에서 수신된 신호를 입력하고 역확산누적하며 다수의 고정빔형성기가 각각 고정된 가중치 벡터에 의하여 형성된 빔으로 신호를 수신하여 출력하는 과정과; 상기 과정에서 출력된 신호를 전력신호로 변환하고 소정의 주기 동안 합하여 가장 큰 전력의 해당 인덱스 번호를 저장하는 과정으로 이루어지고,
    상기 제1 설정과정은, 상기 고정빔 과정에서 저장된 최대전력값의 인덱스 번호를 검출하는 과정과; 상기 과정에서 검출된 인덱스 번호를 인가받은 제1 핑거부는 인덱스 번호에 해당하는 가중치 벡터를 초기값으로 설정하는 과정과; 상기 휴대단말기로부터 코드분할다중접속 방식 신호가 계속 수신되는지를 판단하여 계속 수신되는 경우는 상기 고정빔 과정으로 궤환하고 계속 수신되지 않는 경우는 종료하는 과정으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법.
  7. 삭제
  8. 이동통신 기지국의 스마트 안테나에 있어서,
    휴대단말기로부터 수신된 신호를 역확산하고 누적하며 최적의 가중치 벡터로 갱신하여 각각 형성된 빔의 출력신호를 전력으로 저장하고 최대전력값의 가중치 벡터를 검출하여 출력하는 제2 멀티패스서쳐부와,
    상기 제2 멀티패스서쳐부로부터 인가되는 가중치 벡터값으로 초기화하고 빔을 형성하여 휴대단말기의 신호를 수신하는 제2 핑거부로 이루어진 구성을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제2 멀티패스서쳐부는,
    상기 휴대단말기로부터 코드분할다중접속 방식으로 수신되어 입력되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 역확산하고 출력하는 역확산부와,
    상기 역확산부로부터 인가되는 신호를 해당 제어신호에 의하여 누적 출력하는 누적부와,
    상기 누적부로부터 인가되는 신호를 새로이 갱신된 가중치 벡터를 적용하여 최대 전력의 신호를 추적하는 적응빔형성부와,
    상기 적응빔형성부로부터 각각 출력되는 신호를 전력신호로 변환하고 소정 주기 동안 합하여 해당 가중치 벡터와 함께 저장하는 전력합산저장부와,
    상기 전력합산저장부로부터 인가받은 신호를 분석하여 최대전력의 신호를 검출하고 해당 타이밍 정보와 가중치 벡터를 출력하는 최대값검출부로 이루어진 구성을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 제2 핑거부는,
    상기 제2 멀티패스서쳐부로부터 인가되는 가중치 벡터로 초기화되어 빔형성하고 수신신호를 해당 처리하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트안테나의 가중치 벡터 초기화 장치.
  11. 스마트 안테나를 통하여 휴대단말기의 코드분할다중접속 방식 신호가 수신되는지를 판단하는 제2 수신과정과,
    상기 과정에서 신호가 수신되어 입력되는 경우 역확산누적하고 적응빔형성부를 통하여 가중치 벡터를 갱신하면서 형성된 빔으로 수신된 신호를 출력하며 전력으로 변환하여 해당 가중치 벡터와 함께 저장하는 적응빔 과정과,
    상기 과정에서 저장된 전력의 최대값을 확인하고 해당 가중치 벡터를 검출하여 제2 핑거부에 출력하며 상기 제2 핑거부에서는 입력된 가중치 벡터로 초기화 설정하는 과정을 반복하는 제2 설정과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 적응빔과정은, 상기 제2 수신과정에서 수신 입력하는 신호를 역확산누적하고, 적응빔형성부가 순차적으로 갱신하는 가중치 벡터에 의하여 형성된 빔으로 수신된 신호를 각각 출력하는 과정과; 상기 과정에서 출력된 신호를 전력신호로 변환하고 소정의 주기 동안 합하여 해당 가중치 벡터와 함께 각각 저장하는 과정으로 이루어지고,
    상기 제2 설정과정은, 상기 적응빔 과정에서 저장된 각 신호의 최대전력값을 확인하고 해당 가중치 벡터를 확인 검출하는 과정과; 상기 과정에서 검출된 최대전력의 가중치 벡터를 인가받은 제2 핑거부에 의하여 상기 입력된 가중치 벡터를 초기값으로 설정하는 과정과; 상기 휴대단말기로부터 코드분할다중접속 방식 신호가 계속 수신되는지를 판단하여 계속 수신되는 경우는 상기 적응빔 과정으로 궤환하고 계속 수신되지 않는 경우는 종료하는 과정으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나의 가중치 벡터 초기화 장치 운용방법.
  13. 삭제
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