KR100677699B1

KR100677699B1 - 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의고정빔 형성 방법

Info

Publication number: KR100677699B1
Application number: KR1020040026722A
Authority: KR
Inventors: 김일규; 좌혜경; 방승찬
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2007-02-02
Also published as: KR20050062330A

Abstract

본 발명은 배열 안테나 또는 스마트 안테나를 사용하는 무선통신 시스템에 있어서, 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스마트 안테나 송수신 빔 형성 장치는, 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대한 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색 수단; 다중경로 지연 정보를 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 출력하는 복조 수단; 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 복조 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 제어수단; 및 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 변조 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 변조 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 배열 안테나를 사용하는 무선통신 시스템에 있어서, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 고정빔을 용이하게 형성할 수 있다.

빔 형성, 순방향 링크, 고정빔, 적응빔, 가중치 벡터, 배열 안테나

Description

스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법 {A TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS FOR BASE STATION WITH SMART ANTENNA, AND A BEAM FORMING METHOD IN DOWNLINK}

도 1은 종래의 기술에 따른 순방향 링크의 고정빔 패턴을 예시하는 도면이다.

도 2는 종래 기술에 따른 역방향 링크의 스위칭빔 형성 탐색기의 탐색 결과를 이용하여 순방향 링크의 고정빔 인덱스를 결정하는 것을 설명하기 위한 기지국 송수신기 구조를 예시하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역방향 링크를 적응빔 형성으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 이용하여 순방향 링크의 고정빔 형성에 사용하는 것을 설명하기 위한 다채널 기지국 송수신기 구조를 예시하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적응빔 형성 다채널 복조기 블록을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 순방향 빔 제어기 블록을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭빔 형성 다채널 변조기 블록을 나타내는 도면이다.

본 발명은 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 배열 안테나(Antenna Array) 또는 스마트 안테나(Smart Antenna)를 사용하는 무선통신 시스템에 있어서, 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크(Downlink)의 고정빔 형성 방법에 관한 것이다.

언제, 어디서나, 어떤 종류의 데이터라도 원하는 상대방과의 송수신을 가능하게 해주는 이동통신 시스템을 완벽하게 구현하기 위해서, 전세계적으로 통일된 단일 표준안으로 동작하고, 현재의 이동 통신 시스템보다 훨씬 높은 수준의 서비스를 제공하는 차세대(3rd Generation) 이동통신 시스템이 상용화되고 있다.

이러한 차세대 이동통신 시스템은 현재 서비스 중인 음성신호뿐 아니라, 영상 및 기타 데이터를 높은 신뢰도로 송수신하게 된다. 또한, 서비스가 다양해짐에 따라 송수신 데이터의 대역폭은 현재보다 훨씬 넓은 밴드를 차지하게 되며, 또한 이동 통신망 자체의 수요도 더욱 증가할 것으로 예상된다.

따라서 차세대 이동통신 시스템의 가장 중요한 기술적 과제는 가능한 좁은 대역폭을 사용하여 보다 많은 데이터를 신뢰성 있게 전송하는 기술을 제시할 수 있어야 한다.

그렇지만, 사용 대역폭의 축소와 신뢰도의 증대는 동시에 달성할 수 없으 므로 지금까지 제시된 기존의 기술로는 차세대 이동통신에서 대두될 용량 및 신뢰도 문제를 해결할 수 없었다.

최근 수년간 안테나의 빔 패턴을 조정하여 간섭과 잡음을 억제함으로써, 통신 시스템에서의 용량 증대와 신뢰도 향상을 동시에 달성하는 새로운 기술이 활발히 연구 중이다. 소위, 스마트 안테나 기술이라고 불려지는 이 기술은 차세대 이동통신 시스템의 핵심 기술로 부각되고 있다.

이러한 스마트 안테나 기술은 기지국이 무선통신 단말기 가입자에게 최적의 빔을 설정해줌으로써, 전파 간섭을 줄여 통신 용량을 증대시키고, 통신 품질을 향상시켜주는 기술이라고 할 수 있다.

예를 들어, 기지국에 설치된 스마트 안테나 시스템은 1) 사무실과 같은 고정된 목표, 2) 개인 및 인공위성과 같은 저속 이동 중인 목표, 및 3) 차량 및 열차 등과 같은 고속 이동 중인 목표들의 각각의 스피드에 적응적으로 대처하여 최적의 빔 패턴을 계속적으로 제공하여, 상기 목표물 방향으로는 최대의 이득을 제공하고, 여타의 방향으로는 상대적으로 훨씬 작은 이득을 줌으로써, 그만큼 간섭을 억제하는 효과를 내게 된다. 즉, 이러한 스마트 안테나 시스템은 이동통신 시스템의 용량을 증대시키고 및 통신의 신뢰도를 향상시키게 된다.

따라서 이러한 스마트 안테나 기술은 많은 데이터를 신뢰성 있게 보내야 하는 차세대 통신 방식인 W-CDMA 및 CDMA2000 등에 적용되어야 할 최신 기술이라 할 수 있다.

한편, 이동통신 환경에서 기지국 단에 스마트 안테나 기술이 도입되는 경 우, 순방향 및 역방향에 적용될 수 있는 기술은 적응빔 형성 방법과 고정빔 형성 방법이 있다.

상기 적응빔 형성 방법은 채널이 변화하는 환경에 따라 적응적으로 빔 가중치 벡터를 연속적으로 바꾸며 빔 형성을 수행하는 방법이다.

반면에, 상기 고정빔 형성 방법은 정해진 수의 고정빔에 대해 각각의 고정빔 가중치 벡터를 미리 정해 놓고, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동국의 배열 안테나(110) 방향에 따라 고정빔 인덱스(120)를 바꿔가면서 빔 형성을 수행하는 방법이다. 도 1은 종래의 기술에 따른 순방향 링크의 고정빔 패턴을 예시하는 도면이다.

일반적으로, 역방향 링크의 기지국 수신단의 경우, 적응빔 형성 방법을 많이 사용하고 있다. 반면에, 순방향 링크의 기지국 송신단의 경우, 시분할 다중화(TDD) 방식 및 주파수 분할 다중화(FDD) 방식에 따라 달라지는데, 여기서, 역방향 및 순방향 링크의 주파수가 동일한 시분할 다중화(TDD) 방식인 경우, 역방향 링크의 적응빔 가중치 벡터를 그대로 순방향 링크에 사용하는 적응빔 형성 방법을 많이 사용하고 있다.

그런데, 주파수 분할 다중화(FDD) 방식에서는 역방향 및 순방향의 주파수가 다르기 때문에 역방향 링크의 적응빔 가중치 벡터를 그대로 순방향 링크에 사용할 수 없다. 따라서 이동국이 순방향 링크의 채널을 측정하여서 채널 정보를 기지국으로 피드백함으로써, 순방향 링크에 적응빔 또는 고정빔 형성을 수행하는 방법을 사용하고 있다.

즉, 종래의 방법은 단말기로부터 피드백 정보를 받아서 순방향 링크의 빔 형성을 수행하거나, 수신단에서 복조기와는 별도로 수신신호의 입사각(DOA)을 추정해서 순방향 링크의 빔 형성에 사용하고 있다.

전술한 바와 같이, 이동국이 순방향 링크의 채널 정보를 측정하여 기지국으로 피드백시켜 상기 순방향 링크의 빔 형성에 적용하는 방법은 채널 특성이 좋거나, 또는 이동국의 속도가 낮을 경우에는 효과적일 수 있다. 하지만, 채널 특성이 좋지 않거나 이동국의 속도가 높을 경우에는, 채널 정보의 피드백 시에 채널에서 생기는 에러 또는 피드백 지연 등으로 인해 성능이 매우 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 이동국이 연속해서 순방향 링크의 채널 특성을 측정에서 기지국에 보고해야 하기 때문에, 이동국이 매우 복잡해지고, 또한, 피드백 정보를 역방향 링크에 실어서 보내야 하기 때문에, 역방향 링크의 용량이 감소하는 문제점이 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 순방향 링크에 고정빔 형성을 수행하는 또 다른 방법이 있다. 도 2는 종래 기술에 따른 역방향 링크의 스위칭빔 형성 탐색기의 탐색 결과를 이용하여 순방향 링크의 고정빔 인덱스를 결정하는 송수신기 구조를 예시하는 도면이다. 여기서, 각 블록의 구체적인 동작은 본 발명의 상세한 설명 부분에서 도 3을 참조하여, 후술하기로 한다.

도 2에 도시된 기지국 송수신기는 스위칭빔 형성 다채널 탐색기(260)를 두어 수신되는 신호의 에너지가 가장 큰 빔 인덱스를 선택하여 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하게 된다. 상기 기지국 송수신기에서, 스위칭빔 형성다채널 탐색기(260)가 고정빔 패턴에 대해 모두 탐색을 수행해야 하므로, 상기 스위칭빔 형성 다채널 탐색기(260)의 복잡도가 고정빔 수만큼 증대되는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, WCDMA 방식의 이동통신 시스템에서, 탐색 구간이 64 칩(Chip)이고, 1/2 칩의 분해도(Resolution)를 갖는다고 가정하면, 일반적인 탐색기의 경우 128개의 상관기가 필요하지만, 이러한 방법에 따른 12개의 빔을 형성하는 스위칭빔 형성 다채널 탐색기(260)의 경우, 128×12개의 상관기가 필요하게 된다.

한편, 종래 기술로서, 미합중국 특허번호 US5,634,199호(1995년 4월 17일 출원)에는 "Method of Subspace Beamforming using Adaptive Transmitting Antennas with Feedback"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 이 발명은 CDMA 이동통신 시스템에서 기지국이 순방향 링크의 채널 정보를 구하는 방법과 이를 이용하여 순방향 빔 형성 가중치를 구하는 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 미합중국 특허번호 US5,634,199호의 발명에 따르면, 이동국이 기지국으로 보내는 피드백 데이터량을 줄이기 위해, 기지국은 여러 개의 프로우브 신호를 전송하고, 단말기는 프로우브 신호에 관한 상관행렬을 구하여 기지국에 피드백하게 된다. 이때, 기지국은 각 단말기별로 피드백받은 상관행렬을 이용하여 순방향 빔 형성 가중치를 구하게 된다. 하지만, 이 발명은 순방향 링크에서 이동국의 피드백 정보를 이용한 적응빔 형성 방법을 사용하기 때문에, 채널 환경이 좋을 때에는 성능이 우수하지만, 채널 환경이 나쁜 경우에는 성능이 나빠지는 문제점이 있다.

한편, 종래 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제2000-67975호(2000년 11월 16 일 출원)에는 "역방향 배열 응답벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방 법"이 개시되어 있는데, 이 발명은 원하는 사용자가 위치한 방향으로 최대 이득을 가지는 안테나 빔을 형성하는 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법을 제공한다.

구체적으로, 대한민국 특허출원번호 제2000-67975호의 발명에 따르면, 역방향에서 추정한 수신배열 응답벡터를 이용하여 순방향 빔 형성을 수행하는 두 가지 방법을 제시하고 있는데, 첫째는, 신호 도래각을 추정하여 원하는 사용자 방향으로 최대 안테나 이득을 형성하는 알고리즘으로서, 도래각 추정 속도를 증가시키는 방법이고, 둘째는, 수신배열 응답 벡터를 이용하여 추정한 수신 안테나 응답벡터에 응답변환 행렬을 곱하여 송신 빔 형성 가중치 벡터를 직접 구하는 방법을 제시함으로써, 원하는 사용자가 위치한 방향으로 최대 이득을 가지는 안테나 빔 형성이 가능하다. 하지만, 이 발명은 단지 최대 이득 성능만을 주로 고려하고 있고, 기지국의 복잡도는 고려하고 있지 않다는 문제점이 있다.

한편, 종래 기술로서, 2000년 가을에 간행된VTC2000지의 제1권, 189 내지 194 페이지에는 "Semi-Blind Method for Transmit Antenna Array in CDMA System"이라는 명칭의 논문이 게재되어 있는데, 이 선행논문은 FDD 방식을 이용하는 CDMA 이동통신 시스템에서, 기지국이 단말기 피드백을 이용하여 순방향 채널 정보를 구하는 방법과 이를 이용하여 순방향 빔 형성 가중치를 구하는 방법을 개시하고 있다.

구체적으로, 상기 선행논문은 역방향 데이터만을 획득하여 배열 응답벡터를 추정하고, 빠른 페이딩 성분만 단말기로부터 피드백받아 순방향 빔 형성 가중치를 연산하는데 활용하는 방법을 제시함으로써, 역방향 방향 정보만으로 순방향 빔 형성을 하는 개방 루프 빔 형성 방식의 문제점을 해결할 수 있다. 하지만, 이 선행논문은 순방향에서 적응빔 형성 방식을 사용함으로써, 개방루프 빔 형성 방식의 문제점을 어느 정도 해결할 수 있지만, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시킬 수 있다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 역방향 적응빔 가중치 벡터와 고정빔 가중치 벡터의 내적을 이용하여 순방향 링크의 빔을 용이하게 형성할 수 있는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 성능을 향상시킬 수 있는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 스마트 안테나 기지국 송수신 장치는,

상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연(multipath delay) 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색 수단;

상기 복조 채널별 다중경로지연 정보를 이용하여 상기 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 1개 이상 출력하는 복조 수단;

상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 복조 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 제어 수단; 및

상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 변조 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 변조 수단

을 포함하여 구성되는 특징이 있다.

여기서, 상기 복조 수단은 복수의 복조기를 포함하며, 각각의 복조기는, 복수개의 적응빔 형성 핑거 블록; 및 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록의 출력을 결합하여 채널 디코더로 출력하는 컴바이너를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 적응빔 형성 핑거 블록은, 다중경로 지연 정보를 이용하여 수신신호로부터 적응빔 가중치 벡터를 실시간으로 추출하는 적응빔 가중치 벡터 연산기; 상기 적응빔 가중치 벡터 연산기 출력을 수신신호에 실시간으로 곱하는 곱셈기; 및 상기 곱셈기 출력을 입력으로 받아 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 DS-CDMA 신호의 재확산(dispreading)을 수행하고 타임 트래킹, 채널추정 및 코히런트 복조를 수행하여 복조된 심볼값을 컴바이너의 입력으로 하며 복조 심볼 에너지의 시간평균값을 제어기로 연속적으로 출력하는 핑거를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 적응빔 형성 핑거 블록은 적응빔 가중치 벡터 연산기로부터 실시간으로 출력되는 적응빔 가중치 벡터와 핑거로부터 실시간으로 출력되는 심볼 에너지값을 실시간으로 제어 수단으로 보내는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어 수단은, 역방향 주파수에 맞춘 고정빔 가중치 벡터가 기설정되어 있는 가중치 벡터 테이블; 상기 복조 수단으로부터 채널별로 적응빔 형성핑거의 개수만큼 출력되는 상기 적응빔 가중치 벡터중 핑거 에너지가 큰 것에서부터 시작하여 1개 이상을 선택하는 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기; 상기 선택된 적응빔 가중치 벡터와 상기 가중치 벡터 테이블의 고정빔 벡터를 각각 내적하고, 그 제곱값을 출력하는 채널별 벡터 내적 및 제곱기; 및 상기 벡터 내적 및 제곱기의 출력으로부터 빔 인덱스를 선택하여 순방향 빔 인덱스를 출력하는 채널별 빔 인덱스 선택기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 빔 인덱스 선택기는, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 1개 이상의 적응빔 형성 가중치 벡터

와 미리 저장된 순방향 링크의 고정빔 개수만큼의 고정빔 형성 가중치 벡터

를 수학식

과 같은 벡터 내적의 제곱－여기서, H는 허미션(Hermitian) 연산자임－을 이용하여 순방향 빔 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다른 주파수 분할 다중화(FDD)방식일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 패턴과 동일한 패턴을 형성하되, 상기 고정빔 형성 가중치 벡터로 상기 역방향 링크의 주파수에 맞춘 역방향 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 적응빔 가중치 벡터의 수가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 상기 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 순방향 링크의 고정빔이 형성되는 모든 채널(변조기 수와 동일)에 대해 상기 순방향 링크의 고정빔 개수만큼 상기 고정빔 가중치 벡터를 공통으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 순방향 빔 인덱스는 고정빔별 총 수신 에너지를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 변조 수단은, 순방향 링크로 송신하기 위한 기지국의 인코딩된 데이터를 각각 변조하는 복수의 변조기 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 이용해서 채널별로 1개 이상의 순방향고정빔을 선택하여 상기 복수의 변조기로부터 출력되는 신호를 선택된 순방향 고정빔으로 출력하는 복수의 순방향 빔 선택기 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각의 출력을 빔별로 모두 더하는 복수의 빔별 덧셈기 상기 복수의 빔별 덧셈기 출력을 각각 빔별로 미리 정해진 순방향 고정빔 가중치 벡터를 이용하여 각각 고정빔을 형성하는 복수의 순방향 고정빔 형성기 및 상기 복수의 순방향 고정빔 형성기각각의 출력을 안테나별로 모두 더하여 출력하는 복수의 안테나별 덧셈기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각은 전체 고정빔 중에서 선택된 1개 이상의 고정빔만을 출력하고, 선택되지 않은 나머지 빔은 출력하지 않는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 스마 트 안테나 송수신 빔 형성 장치는,

순방향 링크 또는 역방향 링크 시에 단말기 사용자에게 빔 패턴을 제공하는 복수의 배열 안테나;

상기 배열 안테나를 통해 송수신되는 신호를 무선주파수 대역으로부터 중간주파수 대역 또는 기저 대역으로부터 변환하는 RF/IF 변환기;

상기 복수의 배열 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색기;

상기 다중경로 지연 정보와 상기 수신 신호에 대응하는 적응빔을 형성하는 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 적응빔 형성 복조기;

상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 순방향 빔 제어기; 및

상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 스위칭빔 형성 변조기

를 포함하여 구성되는 특징이 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 방법은,

a) 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경 로 지연 정보를 탐색하는 단계;

b) 상기 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 이용해 수신되는 신호에 대응하는 적응빔을 형성하여 복조를 수행하는 단계;

c) 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 단계;

d) 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 단계; 및

e) 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 단계

를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

따라서 본 발명에 따른 순방향 링크 고정빔 형성 방법은 고정빔 형성 방법을 사용하되, 이동국으로 수신한 신호를 적응빔 형성 방법으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터와 미리 정해놓은 복수개의 고정빔 가중치 벡터의 상관값을 취하고 이 상관값의 크기가 가장 큰 1개 이상의 고정빔으로 순방향 링크 신호를 송신하는 방법으로서, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 성능을 최대로 하여 빔을 형성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역방향 링크를 적응빔 형성으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 이용해 순방향 링크의 고정빔 형성에 사용하는 다채널 기지국 송수신기 구조를 예시하는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)을 변조기 블록(600)과 복조기 블록(400) 사이에 둠으로써 가능해진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 장치를 구비한 기지국 송수신기는, 다채널 인코더 블록(310), 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600), 무선주파수/ 중간주파수(RF/IF) 변환 블록(330), N개의 배열 안테나(340), 다채널 다경로 탐색기블록(360), 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400), 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500) 및 다채널 디코더 블록(370)으로 구성되는데, 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 장치는 다채널 다경로 탐색기 블록(360), 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400), 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500) 및 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)으로 이루어질 수 있다.

도 3을 참조하면, 다채널 다경로 탐색기 블록(360)은 상기 N개의 배열 안테나(340)를 통해 수신되는 N개의 신호중 1개 이상의 신호를 선택하여 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하게 된다. 여기서, 채널은 무선(wireless) 채널이 아니고, 하나의 변조기/복조기 쌍을 말하며, 첨부된 도면에서는 M개의 채널이 있다.

상기 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400)은 상기 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 1개 이상 출력하게 된다.

또한, 상기 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)은 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하여 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)에 제공하게 된다.

상기 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)은 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적응빔 형성 방식을 사용하는 DS-CDMA의 적응빔 형성 다채널 복조기블록을 나타내는 도면으로서, 수신되는 신호를 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하면서, 이때 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 출력하는 것을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400)은, 복수의 복조기(400-1, …, 400-M)를 포함하며, 각각의 복조기는, 복수개의 적응빔 형성 핑거 블록(420-1, 420-2, …, 420-F) 및 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록의 출력을 결합하여 채널 디코더로 출력하는 컴바이너(410)를 포함한다.

여기서, 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록(420-1, 420-2, …, 420-F) 각 각은 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 수신신호로부터 적응빔 가중치 벡터를 실시간으로 추출하는 적응빔 가중치 벡터 연산기(421-1, 421-2, …, 421-F); 상기 적응빔 가중치 벡터 연산기 출력을 수신신호에 실시간으로 곱하는 곱셈기(422-1, 422-2, …, 422-F); 및 상기 곱셈기 출력을 입력으로 받아 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 DS-CDMA 신호의 재확산(dispreading)을 수행하고 타임 트래킹, 채널추정 및 코히런트 복조를 수행하여 복조된 심볼값을 컴바이너의 입력으로 하며 복조 심볼 에너지의 시간평균값을 제어기로 연속적으로 출력하는 핑거(423-1, 423-2, …, 423-F)를 포함한다.

여기서, 상기 적응빔 형성 핑거 블록은 적응빔 가중치 벡터 연산기로부터 실시간으로 출력되는 적응빔 가중치 벡터와 핑거로부터 실시간으로 출력되는 심볼에너지값을 실시간으로 제어 수단으로 보낸다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 순방향 빔 제어기 블록을 나타내는 도면으로서, 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)은 총 M개의 채널(520-1, …, 520-M)을 동시에 독립적으로 제어할 수 있으며, 역방향 고정빔 형성 가중치 벡터 테이블(510), 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기(521), 채널별 벡터 내적 및 제곱기(522) 및 채널별 빔 인덱스 선택기(523)를 포함한다.

상기 가중치 벡터 테이블(510)은 역방향 주파수에 맞춘 고정빔 형성에 대응하는 가중치 벡터가 기설정되어 있고, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기(521)는 복조기 블록(400)으로부터 출력되는 해당 채널의 복수개의 적응빔 가중치 벡터중 크기가 큰 것에서부터 시작하여 1개 이상의 적응빔 가중치 벡터를 선택하게 된다.

또한, 상기 채널별 벡터 내적 및 제곱기(522)는 상기 선택된 적응빔 가중치 벡터와 상기 가중치 벡터 테이블의 고정빔 벡터를 각각 내적하고, 그 제곱값을 출력하며, 상기 빔 인덱스 선택기(523)는 상기 벡터 내적 및 제곱기의 출력으로부터 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여 순방향 빔 인덱스를 출력하게 된다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭빔 형성 다채널(M개의 채널) 변조기 블록을 나타내는 도면으로서, 상기 스위칭빔 다채널 변조기 블록(600)은 순방향 링크로 송신하기 위한 기지국의 채널별 인코딩된 데이터를 각각 WCDMA 규격에 에 따라 변조하고 확산하는 기능을 하는 복수의 변조기(610-1, …, 610-M); 채널별 1개 이상의 상기 순방향 빔 인덱스를 이용해서 1개 이상의 순방향 고정빔을 선택하여 상기 변조기로부터 출력되는 신호를 선택된 순방향 고정빔으로 출력하는 채널별 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M); 상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각의 출력을 빔별로 모두 더하는 복수(L개)의 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L); 상기 복수의 빔별 덧셈기 출력을 각각 빔별로 미리 정해진 순방향 고정빔 가중치 벡터를 이용하여 각각 고정빔을 형성하는 복수의 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L); 및 상기 복수의 순방향 고정빔 형성기 각각의 출력을 안테나별로 모두 더하여 출력하는 복수의 안테나별 덧셈기(650-1, …, 650-N)를 포함한다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 순방향 링크의 고정빔 형성 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 순방향 빔 제어기 블록(500)은 적응 빔 형성 복조기 블록(400)으로부터 현재 통화중인 각 채널 당 1개 이상의 역방향 링크 적응빔 가중치 벡터

를 주기적으로 제공받는다. 여기서, P는 1보다 크거나 같으며, 만약 본 발명의 실시예가 DS-CDMA 방식에 적용되는 경우에는, 핑거의 개수와 같을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예가 DS-CDMA 방식에 적용되는 경우, 각 핑거의 에너지 추정치도 제공받는다.

통상적으로, DS-CDMA 이동통신 시스템의 기지국은 상기 기지국이 제공한 다수의 단말기들로부터 신호를 수신할 수 있도록 다수의 복조기를 구비하는데, 각 복조기는 채널의 다중 경로에 따라 다이버시티 이득을 얻기 위해 다수의 핑거(finger)를 포함한다.

이때, 상기 다수의 핑거들의 결과를 결합함으로써, 상기 수신기는 이동도 및 무선 네트워크 환경에 따른 페이딩 효과를 경감하도록 다이버시티 이득(diversity gain)을 달성한다. 예를 들어, 기지국 안테나가 단말기로부터 송신된 동일 RF 신호의 각각이 다중경로를 통해 상이한 전달 지연을 갖는 여러 신호를 수신하므로, 상기 수신기의 제어기는 각 핑거가 상이한 다중경로를 처리하고 복조하도록 할당하고, 다수의 핑거로부터의 그 결과를 결합하여, 수신기 성능을 개선하도록 경로 다이버시티를 달성하게 된다.

또한, CDMA 이동통신 시스템의 기지국 내의 수신기는 각 핑거에 대한 에너지 추정기를 포함하고 있으며, 그에 따라 핑거 에너지를 추정한다. 통상의 핑거 에너지 추정기는 대응하는 핑거가 포착한 신호 에너지를 계산하고, 다수의 신호 에너지값을 평균하며, 에너지값을 추정치에 매핑(mapping)시키는 테이블을 이용하여 각 평균 신호 에너지값으로부터 상기 추정치를 구하게 된다.

상기 적응빔 가중치 벡터

는 현재 복조기가 수신신호를 복조할 때 핑거별로 실시간으로 적응빔 형성에 이용되고 있는 정규화(Normalize)된 가중치 벡터이다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복조기 블록(400)은 각 채널별로 현재 복조에 사용되고 있는 각 핑거의 적응빔 가중치 벡터 및 핑거 에너지를 순방향 빔 제어기 블록(500)에 출력한다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 순방향 빔 제어기 블록(500)은 상기 복조기 블록(400)으로부터 현재 통화중인 각 채널별로 1개 이상의 적응빔 가중치 벡터 및 핑거 에너지를 제공받아서 도 5에 도시된 적응빔 가중치 벡터 선택기(521)에서 핑거 에너지가 큰 것에서부터 시작해서 1개 이상의 적응빔 가중치 벡터

를 선택한다. 여기서,

이다.

상기 선택된 K개의 적응빔 가중치 벡터

와 역방향 고정빔 형성 가중치 벡터 테이블(510)에 있는 정규화된 역방향 고정빔 가중치 벡터

각각에 대해 벡터 내적기(522)에서 벡터 내적의 제곱값을 구한 후, 빔 인덱스 선택기(523)에서 L×K개의 벡터 내적의 제곱값을 이용하여 순방향 고정빔 인덱스를 1개 이상 선택하여 해당 채널(520-1, …, 520-M)과 대응되는 변조기 블록(600)으로 보낸다.

한편, 다음과 같은 수학식 1은

번째 역방향 고정빔 가중치 벡터 와

번째 역방향 적응빔 가중치 벡터의 벡터 내적의 제곱을 나타내며, H는 허미션(Hermitian) 연산자를 나타낸다.

또한, 상기 적응빔 가중치 벡터의 수(K)가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용할 수 있다.

또한, 상기 순방향 링크의 고정빔이 형성되는 모든 변조 채널에 대해 상기 순방향 링크의 고정빔 개수만큼 고정빔 가중치 벡터를 공통으로 사용하게 된다.

여기서, 상기 L개의 역방향 고정빔 가중치 벡터를 정의하는 이유는 비록 고정빔 패턴이 실제로 사용되는 곳은 순방향 링크지만, 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다를 경우, 예를 들어, FDD 방식일 경우, 지향하는 고정빔의 개수와 빔 패턴이 동일하다 하더라도 그 주파수에 따라 빔 가중치 벡터가 다를 수 있기 때문이다.

즉, 도 1에서와 같은 고정빔 패턴을 이용하여 순방향 링크에서 스위칭빔 형성을 수행하는 본 발명의 실시예가 FDD 방식으로 사용되는 경우, 상기 역방향 링크의 적응빔 가중치 벡터를 상기 순방향 링크의 고정빔 가중치 벡터와 직접 벡터 내적하는 것보다는 상기 순방향 링크의 빔 패턴과 동일한 패턴을 발생하는 역방향 주파수에 맞춘 역방향 링크 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것이 보다 효율적이다.

전술한 수학식 1에서, L×K개의 벡터 내적 제곱값

을 이용하여 순방향 고정빔 인덱스를 선택하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 이하, 하나의 예만 설명하기로 한다.

먼저, 다음과 같은 수학식 2에서처럼 상기고정빔별 총 수신 에너지를 나타내는

를 정의한다.

여기서, 상기

는 k번째 핑거의 복조 에너지이고,

는 전술한 수학식 1에서 정의한 번째 역방향 고정빔 가중치 벡터와 번째 역방향 적응빔 가중치 벡터의 벡터 내적의 제곱을 의미하며, 상기 수학식 2는 i번째 고정빔 빔 방향으로의 K개의 핑거의 총 에너지를 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 빔 인덱스 선택기는 상기 수학식 2에서의

를 계산한 후, L개 중에서 가장 큰 값을 갖는 것에서부터 시작해서 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여 해당 채널과 대응되는 변조기로 보내게 된다.

도 6을 참조하면, 상기 스위칭빔 형성다채널 변조기 블록(600)은 상기 순방향 빔 제어기 블록(500)에서 선택된 채널별 1개 이상의 고정빔 인덱스를 받아서, 이 인덱스 값을 이용하여 상기 다채널 변조기 블록(600) 내의 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M)에서 채널별로 1개 이상의 순방향 고정빔을 선택한다.

또한, 상기 각 채널별 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M)는 각각 출력포 트가 순방향 빔 개수와 동일한 L개지만 총 L개의 고정빔 중 선택된 1개 이상의 고정빔에 대해서만 출력을 내보내고, 선택되지 않은 나머지 빔에 대해서는 출력을 하지 않는다(즉, 선택되지 않은 나머지 빔에 대해서는 출력이 0 이다).

상기 각 채널별 순방향 빔 선택기(620-1, …, 620-M)의 L개의 출력포트는 각각 해당 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L)의 입력포트와 연결된다. 각각의 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L)는 M개의 순방향 빔 선택기로부터 1개씩 모두 M개의 입력을 받아 이를 빔별로 더하는 기능을 수행한다.

상기 L개의 빔별 덧셈기(630-1, …, 630-L) 출력은 각각 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L)의 입력으로 들어가서 빔별로 미리 정해진 순방향 고정빔 가중치 벡터가 곱해진다.

상기 L개의 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L)에서 순방향 빔 형성을 수행할 때, 입력 신호에 길이가 N(즉, 안테나 개수)인 빔별 고정빔 가중치 벡터가 곱해져서 각각 출력이 N개가 된다.

상기 L개의 순방향 고정빔 형성기(640-1, …, 640-L) 각각의 N개의 출력은 안테나별 덧셈기(650-1, …, 650-N)에서 안테나별로 더해져서 도 3에 도시된 RF/IF 변환부(330)로 출력된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 순방향 빔 제어기 블록(500)은 스위칭빔 형성 다채널 변조기 블록(600)에 위치할 수도 있고, 상기 적응빔 형성 다채널 복조기 블록(400)에 위치할 수도 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 순방향 링크의 빔 형성 방법은 고정빔 형 성 방법을 사용하되, 이동국으로 수신한 신호를 적응빔 형성 방법으로 복조하는 과정에서 발생하는 적응빔 가중치 벡터와 미리 정해놓은 복수개의 고정빔 가중치 벡터의 상관값을 취하고, 상기 상관값의 크기가 가장 큰 1개 이상의 고정빔으로 순방향 링크 신호를 송신하게 된다.

따라서 단말기로부터 피드백 정보를 받아서 순방향 링크의 빔 형성을 수행하거나, 수신단에서 복조기와는 별도로 수신신호의 입사각을 추정해서 순방향 링크의 빔 형성에 사용하는 기존의 기술에 비해서, 본 발명의 실시예는 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고 순방향 링크의 빔을 형성할 수 있게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 배열 안테나 또는 스마트 안테나를 사용하는 무선시스템에 있어서, 역방향 적응빔 가중치 벡터와 고정빔 가중치 벡터의 내적을 이용하여 순방향 링크의 빔을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 단말기의 복잡도 또는 기지국 수신기의 복잡도를 증대시키지 않고도 순방향 링크의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

복수의 안테나를 구비한 스마트 안테나 기지국의 송수신 장치에 있어서,

상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별 다중경로 지연정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색 수단;

상기 복조 채널별 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신 신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 복조 채널별로 1개 이상 출력하는 복조 수단;

상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 제어수단; 및

상기 채널별 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 변조수단

을 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 복조 수단은 복수의 복조기를 포함하며, 각각의 복조기는,

복수개의 적응빔 형성 핑거 블록; 및

상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록의 출력을 결합하여 채널 디코더로 출 력하는 컴바이너

를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제2항에 있어서, 상기 복수의 적응빔 형성 핑거 블록은,

상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신신호로부터 적응빔 가중치 벡터를 실시간으로 추출하는 적응빔 가중치 벡터 연산기;

상기 적응빔 가중치 벡터 연산기 출력을 수신신호에 실시간으로 곱하는 곱셈기; 및

상기 곱셈기 출력을 입력으로 받아 상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 DS-CDMA 신호의 재확산(dispreading)을 수행하고, 타임 트래킹, 채널추정 및 코히런트 복조를 수행하여 복조된 심볼값을 컴바이너의 입력으로 하며 복조 심볼 에너지의 시간평균값을 연속적으로 출력하는 핑거를 포함하며, 적응빔 가중치 벡터 연산기로부터 실시간으로 출력되는 적응빔 가중치 벡터와 핑거로부터 실시간으로 출력되는 심볼 에너지값을 실시간으로 제어 수단으로 보내는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은,

역방향 주파수에 맞춘 고정빔 가중치 벡터가 기설정되어 있는 가중치 벡터 테이블;

상기 복조 수단으로부터 채널별로 적응빔 형성핑거의 개수만큼 출력되는 상기 적응빔 가중치 벡터중 핑거 에너지가 큰 것에서부터 시작하여 1개 이상을 선택하는 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기;

상기 선택된 적응빔 가중치 벡터와 상기 가중치 벡터 테이블의 고정빔 벡터를 각각 내적하고, 그 제곱값을 출력하는 채널별 벡터 내적 및 제곱기; 및

상기 벡터 내적 및 제곱기의 출력으로부터 빔 인덱스를 선택하여 순방향 빔 인덱스를 출력하는 채널별 빔 인덱스 선택기

를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제4항에 있어서,

상기 빔 인덱스 선택기는, 상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 1개 이상의 적응빔 형성 가중치 벡터
와 미리 저장된 순방향 링크의 고정빔 개수만큼의 고정빔 형성 가중치 벡터
를 수학식
과 같은 벡터 내적의 제곱－여기서, H는 허미션(Hermitian) 연산자임－을 이용하여 순방향 빔 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제4항에 있어서,

상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다른 주파수 분할 다중화(FDD)방식일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 패턴과 동일한 패턴을 형성하 되, 상기 고정빔 형성 가중치 벡터로 상기 역방향 링크의 주파수에 맞춘 역방향 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제4항에 있어서,

상기 채널별 적응빔 가중치 벡터 선택기에서 선택된 적응빔 가중치 벡터의수가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 상기 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제4항에 있어서,

상기 순방향 링크의 고정빔이 형성되는 모든 채널에 대해 상기 고정빔 가중치 벡터 테이블을 공통으로 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제4항에 있어서

상기 임의의 한 채널에 대한 순방향 빔 인덱스는 그 채널에 대한 고정빔별 총 수신 에너지를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 변조 수단은,

순방향 링크로 송신하기 위한 기지국의 채널별 인코딩된 데이터를 각각 WCDMA 규격에 에 따라 변조하고 확산하는 기능을 하는 복수의 변조기;

채널별 1개 이상의 상기 순방향 빔 인덱스를 이용해서 1개 이상의 순방향 고정빔을 선택하여 상기 변조기로부터 출력되는 신호를 선택된 순방향 고정빔으로 출력하는 채널별 순방향 빔 선택기;

상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각의 출력을 빔별로 모두 더하는 복수의 빔별 덧셈기;

상기 복수의 빔별 덧셈기 출력을 각각 빔별로 미리 정해진 순방향고정빔 가중치 벡터를 이용하여 각각 고정빔을 형성하는 복수의 순방향 고정빔 형성기; 및

및 상기 복수의 순방향고정빔 형성기 각각의 출력을 안테나별로 모두 더하여 출력하는 복수의 안테나별 덧셈기

를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
제10항에 있어서

상기 복수의 순방향 빔 선택기 각각은 전체 고정빔 중에서 선택된 1개 이상의 고정빔만을 출력하고, 선택되지 않은 나머지 빔은 출력하지 않는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
무선통신 시스템에서 순방향 링크 고정빔을 형성하는 기지국 송수신기에 있어서,

순방향 링크 또는 역방향 링크 시에 단말기 사용자에게 빔 패턴을 제공하는 복수의 배열 안테나;

상기 배열 안테나를 통해 송수신되는 신호를 무선주파수 대역으로부터 중간주파수 대역 또는 기저 대역으로부터 변환하는 RF/IF 변환기;

상기 복수의 배열 안테나를 통해 채널별로 수신되는 신호에 대한 다중경로 지연 정보를 검출하여 출력하는 다중경로 탐색기;

상기 다중경로 지연 정보를 이용하여 상기 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하며, 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 적응빔 형성 복조기;

상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 순방향 빔 제어기; 및

상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 스위칭빔 형성변조기

를 포함하는 스마트 안테나 기지국 송수신 장치.
복수의 안테나를 구비한 기지국의 순방향 링크 고정빔 형성 방법에 있어 서,

a) 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호에 대해 복조 채널별로 다중경로 지연 정보를 탐색하는 단계;

b) 상기 다중경로 지연 정보를 이용해서 수신신호에 대해 복조 채널별 적응빔을 형성하여 복조를 수행하는 단계;

c) 상기 복조 시에 발생하는 적응빔 가중치 벡터를 채널별로 출력하는 단계;

d) 상기 적응빔 가중치 벡터와 기설정된 복수의 고정빔 가중치 벡터와의 상관을 이용하여, 각각의 채널별로 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스를 선택하는 단계; 및

e) 상기 적어도 1개 이상의 순방향 빔 인덱스에 각각 대응하는 순방향 고정빔을 선택하여 채널별 변조 신호에 대해 스위칭빔을 형성하여 순방향 링크로 출력하는 단계

를 포함하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.
제13항에 있어서,

상기 d) 단계는, 역방향 링크의 1개 이상의 적응빔 형성 가중치 벡터
와 미리 저장된 순방향 링크의 고정빔 개수만큼의 고정빔 형성 가중치 벡터
를 수학식
과 같은 벡터 내적의 제곱－여기 서, H는 허미션(Hermitian) 연산자임－을 이용하여 순방향 빔 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.
제13항에 있어서,

상기 d) 단계는, 상기 순방향 링크와 역방향 링크의 주파수가 다를 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 패턴과 동일한 패턴을 형성하되, 상기 고정빔 형성 가중치 벡터로 상기 역방향 링크의 주파수에 맞춘 역방향 고정빔 가중치 벡터를 사용하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.
제13항에 있어서,

상기 d) 단계는, 상기 적응빔 가중치 벡터의 수가 1일 경우, 상기 순방향 링크의 고정빔 개수의 벡터 내적의 제곱값중 가장 큰 값을 갖는 것을 기준으로 적어도 1개 이상의 빔 인덱스를 선택하여, 상기 순방향 링크의 고정빔 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.
제13항에 있어서,

상기 d) 단계의 순방향 빔 인덱스는 고정빔별 총 수신 에너지를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 하는 순방향 링크의 고정빔 형성 방법.