KR100627958B1 - 이동통신 시스템의 빔형성 장치 - Google Patents

이동통신 시스템의 빔형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이동통신 시스템의 빔형성 장치는, 기지국 주변의 좌표별 최적의 웨이트 벡터를 미리 설정/저장하고, 단말기로부터 획득된 GPS 좌표를 이용하여 좌표별 최적의 웨이트 벡터를 획득하며, 획득된 웨이트 벡터를 이용하여 빔형성을 수행함으로써, 계산 과정 없이 최적의 빔을 찾을 수 있는 이동통신 시스템의 빔형성 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기지국에서 단말기로 신호를 송신하기 위한 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 있어서, 상기 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하는 메시지수신부; 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하고, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트벡터결정부; 및 상기 웨이트 벡터에 의해 송신 신호를 처리하고, 처리된 신호를 송신하는 송신신호처리부를 포함한다.
GPS, FDD, 빔형성

Description

이동통신 시스템의 빔형성 장치{APPARATUS FOR FORMING BEAM IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래의 스마트 안테나 시스템 중 송신 시스템을 나타낸 블록도,
도 2는 종래의 스마트 안테나 시스템 중 수신 시스템을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 송신 시스템을 나타낸 블록도,
도 4는 도 3의 웨이트 벡터 선택부를 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 수신 시스템을 나타낸 블록도,
도 6는 도 5의 웨이트 벡터 선택부를 나타낸 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 단말기 시스템을 나타낸 블록도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 송신 시스템을 나타낸 블록도,
도 9는 도 8의 웨이트 벡터 결정부를 나타낸 블록도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 수 신 시스템을 나타낸 블록도,
도 11은 도 10의 웨이트 벡터 결정부를 나타낸 블록도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
310 : GPS 수신부 320 : 웨이트 벡터 선택부
330 : 송신신호처리부
본 발명은 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 관한 것으로, 특히, 배열 안테나를 이용하여 원하는 사용자에게 최적의 빔을 제공하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원하는 사용자에게 최적의 빔을 제공하기 위하여, 스마트 안테나 시스템이 사용되는데, 이는 복수개의 안테나 엘리먼트를 갖는 배열 안테나를 이용하여 섹터를 나누고, 복수개의 안테나 엘리먼트를 신호가 전송되는 섹터의 방향으로 의도적으로 정렬시키는 것이다.
또한, 스마트 안테나 시스템에 사용되는 복수개의 안테나 엘리먼트는 최초에 모든 특성에 있어서 동일하나, 시간이 흐름에 따라 각각의 특성이 변하게 된다. 이 로 인하여, 여러가지 신호 품질 저하가 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 각 안테나 엘리먼트 별로 송수신되는 신호의 진폭 및 위상을 계산하여 보정(Calibration)을 수행하게 된다.
상술한 보정으로서 적용되는 방식이 각 안테나 엘리먼트에 웨이트 벡터를 적용하는 것이며, 이러한 웨이트 벡터를 계산하기 위하여 여러가지 적응 알고리즘이 사용된다. 여기서, 적응 알고리즘은, 각 안테나 엘리먼트를 통하여 테스트용 신호를 수신하고, 신호대 잡음비를 최대화하도록 웨이트 벡터를 조정해 나가는 방식의 알고리즘을 말한다.
도 1은 종래의 스마트 안테나 시스템 중 송신 시스템을 나타낸 블록도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 웨이트 벡터 계산부(110)는, 0~k-1번째 안테나 엘리먼트로부터 단말기로의 채널에 대한 업링크 정보(Uplink Information)를 제공받고, 이를 이용하여 0~k-1번째 안테나 엘리먼트에 의해 전송되는 송신 신호를 가중하는데 사용되는 웨이트 벡터의 성분(
Figure 112006041009240-pat00001
~
Figure 112006041009240-pat00002
)을 계산하는 역할을 한다. 또한, 복수개의 곱셈기(121~123)는, 웨이트 벡터 계산부(110)로부터 웨이트 벡터의 성분(
Figure 112006041009240-pat00003
~
Figure 112006041009240-pat00004
) 중 해당 성분을 입력받고, 복수개의 송신 신호 중 해당 송신 신호를 입력받으며, 해당 웨이트 벡터 성분(
Figure 112006041009240-pat00005
~
Figure 112006041009240-pat00006
)에 해당 송신 신호를 승산시키는 역할을 한다. 한편, 복수개의 덧셈기(131~133)는, 하나의 안테나 엘리먼트에 할당되는 복수개의 곱셈기(121~123)로부터의 출력 신호들을 가산하는 역할을 한다. 또한, 복수개의 업 컨버터(141~143)는, 복수개의 덧셈기(131~133)로부터의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 전송 주파수로 업컨버팅시키는 역할을 한다. 한편, 복수개의 파워 증폭기(151~153)는, 복수개의 업 컨버터(141~143)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 증폭시키는 역할을 한다. 복수개의 듀플렉서(161~163)는, 복수개의 파워 증폭기(151~153)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 안테나 엘리먼트를 통하여 전송하기 위한 송신 경로를 제공하는 역할을 한다.
도 2는 종래의 스마트 안테나 시스템 중 수신 시스템을 나타낸 블록도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수개의 듀플렉서(211~213)는, 안테나 엘리먼트를 통하여 수신한 신호를 전달하기 위한 수신 경로를 제공하는 역할을 한다. 또한, 복수개의 LNA(Low Noise Amplifier)(221~223)는, 복수개의 듀플렉서(211~213)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 증폭시키는 역할을 한다. 한편, 복수개의 다운 컨버터(231~233)는, 복수개의 LNA(221~223)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 다운컨버팅시키는 역할을 한다. 또한, 웨이트 벡터 계산부(240)는, 복수개의 다운 컨버터(231~233)의 출력 신호를 참조하여 웨이트 벡터의 성분(
Figure 112004014597677-pat00007
~
Figure 112004014597677-pat00008
)을 계산하는 역할을 한다. 한편, 복수개의 승산기(251~253)는, 웨이트 벡터 계산부(240)로부터 웨이트 벡터의 성분(
Figure 112004014597677-pat00009
~
Figure 112004014597677-pat00010
) 중 해당 성분을 입력받고, 복수개의 다운 컨버터(231~233)의 출력 신호를 각각 입력받으며, 해당 웨이트 벡터 성 분(
Figure 112004014597677-pat00011
~
Figure 112004014597677-pat00012
)에 해당 입력 신호를 승산시키는 역할을 한다. 복수개의 복조부(261~263)는, 복수개의 복수개의 승산기(251~253)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 복조하여 수신 신호를 복구하는 역할을 한다.
그러나, 상술한 종래의 기술에 의하면, 전파 환경에 최적인 빔을 찾기 위하여 웨이트 벡터 계산부(240)의 계산량이 많아지고, 특히, 주파수 분할 이중(FDD) 모드에서는 업링크 정보(Uplink Information)를 그대로 사용하여 계산한 웨이트 벡터를 다운링크에 적용하게 되면 업다운 주파수의 차이로 인하여 빔이 원치 않는 패턴을 나타낼 수 있어 따로 계산해야 하므로 계산량이 더욱 늘어나는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 기지국 주변의 좌표별 최적의 웨이트 벡터를 미리 설정/저장하고, 단말기로부터 획득된 GPS 좌표를 이용하여 좌표별 최적의 웨이트 벡터를 획득하며, 획득된 웨이트 벡터를 이용하여 빔형성을 수행함으로써, 계산 과정 없이 최적의 빔을 찾을 수 있는 이동통신 시스템의 빔형성 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
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상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이동통신 시스템의 빔형성 장치는, 기지국에서 단말기로 신호를 송신하기 위한 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 있어서, 상기 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하는 메시지수신부; 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하고, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트벡터결정부; 및 상기 웨이트 벡터에 의해 송신 신호를 처리하고, 처리된 신호를 송신하는 송신신호처리부를 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이동통신 시스템의 빔형성 장치는, 기지국에서 단말기로부터의 신호를 수신하기 위한 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 있어서, 상기 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하는 메시지수신부; 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하고, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트벡터결정부; 및 상기 웨이트 벡터에 의해 수신 신호를 처리하는 수신신호처리부를 포함한다.
또한, 상기 단말기는, GPS 좌표를 획득하는 GPS 획득부; 수신 레벨을 획득하는 수신레벨획득부; 및 상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 주기적으로 상기 기지국에 송신하는 메시지송신부를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 송신 시스템을 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 송신 시스템은, GPS 수신부(310), 웨이트 벡터 선택부(320) 및 송신신호처리부(330)를 포함한다.
GPS 수신부(310)는, 단말기로부터 GPS 좌표를 수신하고, 수신된 GPS 좌표를 후술하는 웨이트 벡터 선택부(320)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 웨이트 벡터 선택부(320)는, 상기 GPS 수신부(310)로부터 상기 GPS 좌표를 입력받고, 상기 GPS 좌표에 따라 웨이트 벡터를 선택하며, 선택된 웨이트 벡터를 후술하는 송신신호처리부(330)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 송신신호처리부(330)는, 상기 웨이트 벡터 선택부(320)로부터 상기 웨이트 벡터를 입력받고, 상기 웨이트 벡터에 의해 송신 신호를 처리하며, 처리된 신호를 안테나 엘리먼트를 통하여 송신하는 역할을 한다. 여기서, 상기 송신신호처리부(330)에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 송신신호처리부(330) 내에 장착된 복수개의 곱셈기(331a~331c)는, 상기 웨이트 벡터 선택부(320)로부터 웨이트 벡터의 성분(
Figure 112004014597677-pat00013
~
Figure 112004014597677-pat00014
) 중 해당 성분을 입력받고, 복수개의 송신 신호(0~k-1) 중 해당 송신 신호를 입력받으며, 해당 웨이트 벡터 성분(
Figure 112004014597677-pat00015
~
Figure 112004014597677-pat00016
)에 해당 송신 신호를 승산시키며, 승산된 신호를 후술하는 복수개의 덧셈기(332a~332c)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 송신신호처리부(330) 내에 장착된 복수개의 덧셈기(332a~332c) 는, 하나의 안테나 엘리먼트에 할당되는 상기 복수개의 곱셈기(331a~331c)로부터의 출력 신호들을 가산하고, 가산된 신호를 각각 후술하는 복수개의 업 컨버터(333a~333c) 중 하나에 출력하는 역할을 한다.
한편, 복수개의 업 컨버터(333a~333c)는, 상기 복수개의 덧셈기(332a~332c)로부터의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 전송 주파수로 업컨버팅시키며, 업컨버팅된 신호를 각각 후술하는 복수개의 파워 증폭기(334a~334c) 중 하나에 출력하는 역할을 한다.
또한, 복수개의 파워 증폭기(334a~334c)는, 복수개의 업 컨버터(333a~333c)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 증폭시키며, 증폭된 신호를 각각 후술하는 복수개의 듀플렉서(335a~335c) 중 하나에 출력하는 역할을 한다.
한편, 복수개의 듀플렉서(335a~335c)는, 복수개의 파워 증폭기(334a~334c)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 안테나 엘리먼트를 통하여 전송하기 위한 송신 경로를 제공하는 역할을 한다.
도 4는 도 3의 웨이트 벡터 선택부(320)를 나타낸 예시도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
상기 웨이트 벡터 선택부(320) 내에 장착된 메모리(410)는, GPS 좌표별 웨이트 벡터값을 매핑하는 참조표를 저장하고, 후술하는 선택부(420)의 제어에 따라 참조표에 저장된 웨이트 벡터를 선택부(420)로 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 참조표는, 기지국 주변의 GPS 좌표 별로 배열 안테나 간의 거리 및 각 안테나의 RF 경로 보정을 고려하여 결정한 웨이트 벡터를 매핑하고, 송신용 참조표 및 수신용 참조표(도시되지 않음)를 별도로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 웨이트 벡터 선택부(320) 내에 장착된 선택부(420)는, 상기 GPS 수신부(310)에서 입력된 GPS 좌표에 따라 상기 참조표에서 해당 웨이트 벡터값을 획득하고, 상기 웨이트 벡터를 상기 송신신호처리부(330)에 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 선택부(420)는, 활성화된 시스템이 송신 시스템이므로 송신용 참조표를 참조할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 수신 시스템을 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 수신 시스템은, GPS 수신부(510), 웨이트 벡터 선택부(520) 및 수신신호처리부(530)를 포함한다.
GPS 수신부(510)는, 단말기로부터 GPS 좌표를 수신하고, 수신된 GPS 좌표를 후술하는 웨이트 벡터 선택부(520)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 웨이트 벡터 선택부(520)는, 상기 GPS 수신부(510)로부터 상기 GPS 좌표를 입력받고, 상기 GPS 좌표에 따라 웨이트 벡터를 선택하며, 선택된 웨이트 벡터를 후술하는 수신신호처리부(530)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 웨이트 벡터 선택부(520)는, 도 3에 도시된 송신 시스템과 공통으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 수신신호처리부(530)는, 상기 웨이트 벡터에 의해 수신 신호를 처리하는 역할을 한다. 여기서, 상기 수신신호처리부(530)에 관하여 상세히 설명하면 다 음과 같다.
상기 수신신호처리부(530) 내에 장착된 복수개의 듀플렉서(531a~531c)는, 안테나 엘리먼트를 통하여 수신한 신호를 각각 후술하는 복수개의 LNA(Low Noise Amplifier)(532a~532c) 중 하나에 전달하기 위한 수신 경로를 제공하는 역할을 한다.
또한, 상기 수신신호처리부(530) 내에 장착된 복수개의 LNA(Low Noise Amplifier)(532a~532c)는, 상기 복수개의 듀플렉서(531a~531c)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 증폭시키며, 증폭된 신호를 각각 후술하는 복수개의 다운 컨버터(533a~533c) 중 하나에 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 수신신호처리부(530) 내에 장착된 복수개의 다운 컨버터(533a~533c)는, 복수개의 LNA(532a~532c)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 다운컨버팅시키며, 다운컨버팅된 신호를 각각 상기 웨이트 벡터 선택부(520) 및 후술하는 복수개의 승산기(534a~534c)에 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 수신신호처리부(530) 내에 장착된 복수개의 승산기(534a~534c)는, 상기 웨이트 벡터 선택부(520)로부터 웨이트 벡터의 성분(
Figure 112004014597677-pat00017
~
Figure 112004014597677-pat00018
) 중 해당 성분을 입력받고, 상기 복수개의 다운 컨버터(533a~533c)의 출력 신호를 입력받으며, 해당 웨이트 벡터 성분(
Figure 112004014597677-pat00019
~
Figure 112004014597677-pat00020
)에 해당 입력 신호를 승산시키고, 승산된 신호를 각각 후술하는 복수개의 복조부(535a~535c) 중 하나에 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 수신신호처리부(530) 내에 장착된 복수개의 복조부(535a~535c) 는, 상기 복수개의 승산기(534a~534c)의 출력 신호를 각각 입력받고, 입력된 신호를 복조하여 수신 신호를 복구하는 역할을 한다.
도 6는 도 5의 웨이트 벡터 선택부(520)를 나타낸 예시도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
상기 웨이트 벡터 선택부(520) 내에 장착된 메모리(610)는, GPS 좌표별 웨이트 벡터값을 매핑하는 참조표를 저장하고, 후술하는 선택부(620)의 제어에 따라 참조표에 저장된 웨이트 벡터를 선택부(620)로 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 참조표는, 기지국 주변의 GPS 좌표 별로 배열 안테나 간의 거리 및 각 안테나의 RF 경로 보정을 고려하여 결정한 웨이트 벡터를 매핑하고, 송신용 참조표(도시되지 않음) 및 수신용 참조표를 별도로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 웨이트 벡터 선택부(520) 내에 장착된 선택부(620)는, 상기 GPS 수신부(510)에서 입력된 GPS 좌표에 따라 상기 참조표에서 해당 웨이트 벡터값을 획득하고, 상기 웨이트 벡터를 상기 수신신호처리부(530)에 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 선택부(620)는, 활성화된 시스템이 수신 시스템이므로 수신용 참조표를 참조할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 단말기 시스템을 나타낸 블록도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
GPS(Global Positioning System) 획득부(710)는, GPS 좌표를 획득하고, 상기 GPS 좌표를 후술하는 메시지송신부(730)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 레벨비교부(720)는, 수신 레벨을 측정하고, 측정된 수신 레벨이 미리 저장된 임계값보다 낮은지 여부를 비교하고, 그 비교 결과를 후술하는 메시지송신부(730)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 메시지송신부(730)는, 상기 GPS 좌표를 포함하는 메시지를 주기적으로 기지국에 송신하거나, 상기 레벨비교부(720)에서 입력된 비교 결과에 따라 측정된 수신 레벨이 미리 저장된 임계값보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표를 포함하는 메시지를 기지국에 송신하는 역할을 한다. 또한, 상기 메시지송신부(730)는, 상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 주기적으로 기지국에 송신하거나, 상기 레벨비교부(720)에서 입력된 비교 결과에 따라 측정된 수신 레벨이 미리 저장된 임계값보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 기지국에 송신할 수도 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 송신 시스템을 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 송신 시스템은, 메시지 수신부(810), 웨이트 벡터 결정부(820) 및 송신신호처리부(330)를 포함한다. 여기서, 상기 송신신호처리부(330)는 도 3에 도시된 바와 동일하므로 편의상 설명은 생략한다.
메시지 수신부(810)는, 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하고, 수신된 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 후술하는 웨이트 벡터 결정부(820)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 웨이트 벡터 결정부(820)는, 상기 메시지 수신부(810)로부터 상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 입력받고, 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하며, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하고, 선택된 웨이트 벡터를 후술하는 송신신호처리부(330)로 출력하는 역할을 한다.
도 9는 도 8의 웨이트 벡터 결정부(820)를 나타낸 블록도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
상기 웨이트 벡터 결정부(820) 내에 장착된 메모리(910)는, GPS 좌표별 웨이트 벡터값을 매핑하는 참조표를 저장하고, 후술하는 결정부(920)의 제어에 따라 참조표에 저장된 웨이트 벡터를 결정부(920)로 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 참조표는, 기지국 주변의 GPS 좌표 별로 배열 안테나 간의 거리 및 각 안테나의 RF 경로 보정을 고려하여 결정한 웨이트 벡터를 매핑하고, 송신용 참조표 및 수신용 참조표(도시되지 않음)를 별도로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 웨이트 벡터 선택부(820) 내에 장착된 결정부(920)는, 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 메시지 수신부(810)에서 입력된 GPS 좌표에 따라 상기 참조표에서 해당 웨이트 벡터값을 획득하고, 상기 웨이트 벡터를 상기 송신신호처리부(330)에 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 결정부(920)는, 활성화된 시스템이 송신 시스템이므로 송신용 참조표를 참조할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
여기서, 상기 송신용 참조표는, 각 안테나 엘리먼트(0~N-1) 별 다운링크(D)의 웨이트 벡터를 포함하며, 각 좌표(
Figure 112004014597677-pat00021
~
Figure 112004014597677-pat00022
)는 도 9에 도시된 바와 같이 위도와 경도를 병합하여 하나의 기호로 나타내어 사용하는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 장치 중 수신 시스템을 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 송신 시스템은, 메시지 수신부(1010), 웨이트 벡터 결정부(1020) 및 수신신호처리부(530)를 포함한다. 여기서, 상기 수신신호처리부(530)는 도 5에 도시된 바와 동일하므로 편의상 설명은 생략한다.
메시지 수신부(1010)는, 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하고, 수신된 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 후술하는 웨이트 벡터 결정부(1020)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 웨이트 벡터 결정부(1020)는, 상기 메시지 수신부(1010)로부터 상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 입력받고, 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하며, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하고, 선택된 웨이트 벡터를 후술하는 수신신호처리부(530)로 출력하는 역할을 한다.
도 11은 도 10의 웨이트 벡터 결정부(1020)를 나타낸 블록도로서, 이에 관하 여 설명하면 다음과 같다.
상기 웨이트 벡터 결정부(1020) 내에 장착된 메모리(1110)는, GPS 좌표별 웨이트 벡터값을 매핑하는 참조표를 저장하고, 후술하는 결정부(1120)의 제어에 따라 참조표에 저장된 웨이트 벡터를 결정부(1120)로 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 참조표는, 기지국 주변의 GPS 좌표 별로 배열 안테나 간의 거리 및 각 안테나의 RF 경로 보정을 고려하여 결정한 웨이트 벡터를 매핑하고, 송신용 참조표(도시되지 않음) 및 수신용 참조표를 별도로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 웨이트 벡터 결정부(1020) 내에 장착된 결정부(1120)는, 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 메시지 수신부(1010)에서 입력된 GPS 좌표에 따라 상기 참조표에서 해당 웨이트 벡터값을 획득하고, 상기 웨이트 벡터를 상기 수신신호처리부(530)에 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 결정부(1120)는, 활성화된 시스템이 수신 시스템이므로 수신용 참조표를 참조할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
여기서, 상기 수신용 참조표는, 각 안테나 엘리먼트(0~N-1) 별 업링크(U)의 웨이트 벡터를 포함하며, 각 좌표(
Figure 112004014597677-pat00023
~
Figure 112004014597677-pat00024
)는 도 11에 도시된 바와 같이 위도와 경도를 병합하여 하나의 기호로 나타내어 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 이동통신 시스템의 빔형성 장치의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 웨이트 벡터 선택부(320) 또는 웨이트 벡터 결정부(820)는, 단말기 시스템에서 보고된 GPS 좌표를 이용하여, 참조표 내에서 가장 인접한 좌표를 선택한다.
그 후, 웨이트 벡터 선택부(320) 또는 웨이트 벡터 결정부(820)는, 선택된 좌표에 해당하는 웨이트 벡터를 추출한다. 이 때, 상기 웨이트 벡터는 선택된 좌표에 대하여 최적의 빔을 형성하기 위하여 미리 저장된 값이다.
그 후, 송신신호처리부(330)에서 송신 신호에 상기 웨이트 벡터를 곱한 후, 배열 안테나 엘리먼트들을 통하여 송신한다.
한편, 수신 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 웨이트 벡터 선택부(520) 또는 웨이트 벡터 결정부(1020)는, 단말기 시스템에서 보고된 GPS 좌표를 이용하여, 참조표 내에서 가장 인접한 좌표를 선택한다.
그 후, 웨이트 벡터 선택부(520) 또는 웨이트 벡터 결정부(1020)는, 선택된 좌표에 해당하는 웨이트 벡터를 추출한다. 이 때, 상기 웨이트 벡터는 선택된 좌표에 대하여 최적의 빔을 형성하기 위하여 미리 저장된 값이다.
그 후, 수신신호처리부(330)에서 수신 신호에 상기 웨이트 벡터를 곱하여 복조용 수신 신호를 복구한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 시스템의 빔형성 방법을 나타낸 동작흐름도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단말기에서 제공하는 GPS 좌표 및 수신 레벨을 디코딩한다(S1201).
그 후, 상기 수신 레벨이 미리 설정된 임계치 미만인지 여부를 판단한다(S1202).
만약, 상기 수신 레벨이 미리 설정된 임계치 미만인 경우에는 상기 GPS 좌표에 따른 웨이트 벡터를 획득하고(S1203), 상기 수신 레벨이 미리 설정된 임계치 이상인 경우에는 이전 웨이트 벡터를 유지한다(S1204).
그 후, 웨이트 벡터를 이용하여 빔을 형성한다(S1205).
여기서, 상기 GPS 좌표에 따른 웨이트 벡터를 획득하는 데에 있어서. 참조표가 사용되는데, 상기 참조표를 구성하는 방식에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 서비스 목적에 따라 서비스 반경, 안테나 소자 수와 그에 따른 빔 폭을 결정한다. 그 후, 안테나 엘리먼트 간의 거리와 각 엘리먼트가 가지는 고유한 특성에 따른 방사 패턴을 실험한다. 이러한 실험을 통하여 기지국 주위 좌표 별로 최적의 빔 형성을 위한 웨이트 벡터를 구한다. 이 때, 웨이트 벡터는 수신용과 송신용으로 따로 구할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은, 기지국 주변의 좌표별 최적의 웨이트 벡터를 미리 설정/저장하고, 단말기로부터 획득된 GPS 좌표를 이용하여 좌표별 최적의 웨이트 벡터를 획득하며, 획득된 웨이트 벡터를 이용하여 빔형성을 수행함으로써, 계산 과정 없이 최적의 빔을 찾을 수 있는 장점이 있다.

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  9. 기지국에서 단말기로 신호를 송신하기 위한 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 있어서,
    상기 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하는 메시지수신부;
    상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하고, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트벡터결정부; 및
    상기 웨이트 벡터에 의해 송신 신호를 처리하고, 처리된 신호를 송신하는 송신신호처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 웨이트벡터결정부는,
    GPS 좌표별 웨이트 벡터값을 매핑하는 참조표를 저장하는 메모리; 및
    상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 수신부에서 입력된 GPS 좌표에 따라 상기 참조표에서 해당 웨이트 벡터값을 획득하고, 상기 웨이트 벡터를 상기 송신신호처리부에 제공하는 결정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 참조표는, 상기 기지국 주변의 GPS 좌표 별로 배열 안테나 간의 거리 및 각 안테나의 RF 경로 보정을 고려하여 결정한 웨이트 벡터를 매핑하는
    것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  12. 기지국에서 단말기로부터의 신호를 수신하기 위한 이동통신 시스템의 빔형성 장치에 있어서,
    상기 단말기로부터 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 수신하는 메시지수신부;
    상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표에 따라 신규의 웨이트 벡터를 선택하고, 상기 수신 레벨이 상기 임계치 이상인 경우에는 현재의 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트벡터결정부; 및
    상기 웨이트 벡터에 의해 수신 신호를 처리하는 수신신호처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 웨이트벡터결정부는,
    GPS 좌표별 웨이트 벡터값을 매핑하는 참조표를 저장하는 메모리; 및
    상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계치보다 낮은 경우에 상기 GPS 수신부에서 입력된 GPS 좌표에 따라 상기 참조표에서 해당 웨이트 벡터값을 획득하고, 상기 웨이트 벡터를 상기 수신신호처리부에 제공하는 결정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 참조표는, 상기 기지국 주변의 GPS 좌표 별로 배열 안테나 간의 거리 및 각 안테나의 RF 경로 보정을 고려하여 결정한 웨이트 벡터를 매핑하는
    것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  15. 제9항 또는 제12항에 있어서,
    상기 단말기는,
    GPS 좌표를 획득하는 GPS 획득부;
    수신 레벨을 획득하는 수신레벨획득부; 및
    상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 주기적으로 상기 기지국에 송신하는 메시지송신부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계값보다 낮은지 여부를 비교하는 레벨비교부
    를 더 포함하고,
    상기 메시지송신부는, 상기 수신 레벨이 미리 저장된 임계값보다 낮은 경우에 상기 GPS 좌표 및 수신 레벨을 포함하는 메시지를 상기 기지국에 송신하는
    것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 빔형성 장치.
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