KR100777092B1 - 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법 및시스템 - Google Patents

빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법 및시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배열안테나를 사용하여 원하는 방향으로 전력을 집중하도록 하는 빔을 형성하여 신호를 송수신하도록 된 배열안테나를 이용한 빔형성 기술과, 다중경로 페이딩을 완화시키도록 된 전송 다이버시티 기술을 효율적으로 결합한 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 송신하고자 하는 신호가 원하는 수신기에서 수신되어질 수 있는 방향으로 빔형성을 하기 위한 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 계산하고, 계산된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 송신기로부터 소정 다이버시티 방식으로 부호화되어 출력된 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)에 할당하는 전송 빔 제어기(14)와; 이 전송 빔 제어기(14)에 의해 할당된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )와 상기 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)를 곱해서 빔형성을 수행하는 전송 빔 형성기(13) 및; 이 전송 빔 형성기(13)로부터 출력된 신호를 무선채널로 출력하는 배열안테나(A1∼A4)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR USING BEAMFORMING AND TRANSMIT DIVERSITY SIMULTANEOUSLY}
도 1 은 일반적인 빔형성을 수행하는 배열안테나 시스템의 구조를 도시한 도면,
도 2 는 일반적인 전송 다이버시티 방식의 신호전송을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명에 따른 빔형성 방식과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법에 대한 시스템 구조를 도시한 도면,
도 4 는 본 발명에 따른 도 3의 신호의 전송처리를 도시한 도면,
도 5 는 본 발명에 따른 방법을 W-CDMA에 적용할 경우의 시스템 구조를 도시한 도면,
도 6 은 본 발명에 따른 방법을 IS-2000에 적용할 경우의 시스템 구조를 도시한 도면이다.
11 --- 송신기 12 --- 수신기
13 --- 전송 빔 형성기 14 --- 전송 빔 제어기
D1 --- 제1다이버시티 경로신호 D2 --- 제2다이버시티 경로신호
Ｗ 1 ,Ｗ 2 --- 웨이팅 벡터 A1∼A4 --- 배열안테나
본 발명은, 배열안테나를 사용하여 원하는 방향으로 전력을 집중하도록 하는 빔을 형성하여 신호를 송수신하도록 된 배열안테나를 이용한 빔형성(Beamforming) 기술과, 다중경로 페이딩을 완화시키도록 된 전송 다이버시티(Transmit Diversity) 기술을 효율적으로 결합한 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선채널을 통해 신호를 주고받는 무선통신 시스템은 무선채널에서 발생하는 다양한 특성, 즉 동일 채널 간섭(ISI: Inter Symbol Interference), 경로손실(path loss), 다중경로에 의한 신호의 페이딩(multipath fading), 그리고 신호의 지연확산(delay spread)과 도플러 확산(doppler spread) 등에 의해서 시스템의 성능과 용량이 제한 받게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 무선통신 시스템에서는 다양한 방법을 사용하여 이를 개선하고자 노력하고 있는데, 이러한 다양한 방법중 한가지 방법이 아닌 여러 가지 방법이 혼재된 방법을 사용하여 그 효율성을 극대화하고 있다.
이와 같은 방법중 한가지가 배열안테나를 사용하여 원하는 방향으로 전력을 집중하도록 하는 빔을 형성하여 신호를 송수신하는 하는 방법과, 또 다른 방법은 전송 다이버시티 기술을 사용하여 다중경로 페이딩을 완화시키는 방법이 있다. 본 발명은 이 두 가지 방법을 효율적으로 결합한 방식에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 빔형성을 수행하는 배열안테나 시스템의 구조도로서, M개의 배열안테나(1∼M)로 수신된 신호가 수신하고자 하는 방향으로 빔을 형성하기 위해 웨이팅 벡터(weighting vector; Ｗ = w 0 ,w 1 ,----, w M-1 )에 의해 빔 형성이 수행되고, 이 신호가 수신기로 입력된다. 송신을 하고자 할 경우에도 상기와 같은 방법이 사용되어진다.
이와 같은 배열안테나를 사용하는 기술은 이미 수중통신에서의 SONAR, 위성통신, 그리고 이동통신 등에서 매우 광범위하게 사용되는 기술이다.
도 1에 도시된 바와 같은 시스템은 배열안테나와 신호처리 기술을 이용하여 원하는 방향으로 빔을 형성하고 그 방향으로만 신호전력을 집중하여 신호를 송수신하게 됨에 따라, 원하는 방향과 원하지 않는 방향을 공간적으로 분리하는 SDMA(Spatial Division Multiple Access)를 구현함으로써 시스템의 성능 및 용량을 향상시키고 있다.
이는 그 운용 방식에 따라 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 적응 빔 안테나 시스템(Adaptive Beam Antenna System)이고, 다른 하나는 스위치드 빔 안테나 시스템(Switched Beam Antenna System)이다.
적응 빔 안테나 시스템은 신호를 송수신 하고자 하는 방향의 웨이팅(weighting)값을 적응적으로 추정하여 그 방향으로만 신호를 송수신하는 방식이고, 스위치드 빔 안테나 시스템은 미리 설정된 다수개의 방향으로 빔을 형성해 놓고 그중 원하는 방향(예컨대, 원하는 사용자 신호의 전력이 큰 방향)의 빔 신호만을 이 용하는 시스템이다.
이러한 스마트안테나 시스템은 국내외의 유수 업체와 연구기관들에서 이미 연구되어 오고 있다. 그 예로 유럽의 TSUNAMI I , TSUNAMI II 연구 프로젝트, 최근의 SUNBEAM 프로젝트와 기업체로는 Ericsson, Lucent Technology, 일본의 NTT DoCoMo, 미국의 ArrayComm, Inc.와 Virginia Polytech. 등 많은 업체들이 연구개발을 통해 GSM과 W-CDMA, 그리고 IMT-2000용의 스마트안테나 시스템을 개발하고 있으며, Metawave와 같은 회사는 스위치드 빔 형태의 시스템으로 이미 시장에 진출한 상태이다.
무선통신 시스템의 성능을 저하시키는 또 하나의 요인은 페이딩 현상으로, 송신시스템으로부터 전송된 신호는 무선채널 환경에서 많은 다중경로를 거쳐 수신기에 도달하게 됨에 따라 송신된 신호는 서로 다른 진폭과 서로 다른 위상들의 합으로 수신되어진다. 이러한 다중경로 신호에 의해 페이딩이 발생하게 되고, 심한 페이딩을 겪은 신호는 신호의 질이 크게 저하되기 때문에 고속의 통신을 위한 시스템 구현에 문제가 된다.
따라서, 이러한 페이딩의 영향을 완화시키기 위하여 다이버시티 기술을 사용하게 된다. 즉, 무선채널을 통과하는 신호가 서로 다른 채널환경을 거쳐 수신기에 도달하도록 함으로써 수신된 신호전력이 확률적으로 심한 페이딩을 겪지 않도록 하기 위해 공간 다이버시티, 각도 다이버시티, 편파 다이버시티, 시간 다이버시티등의 다양한 방법으로 이를 구현한다.
일반적으로 2개의 안테나를 이용해서 신호를 수신하는 공간 다이버시티 방식 의 이득은 3dB 정도 인 것으로 알려져 있다. 또한, 3GPP나 W-CDMA와 같은 향후의 이동통신 규약에 있어 상대적으로 소형인 단말기에서도 이러한 다이버시티 이득을 얻기 위하여, 기지국에서 다이버시티를 수행하는 전송 다이버시티를 권고하고 있고, 이미 규격으로 정해져 있다.
전송 다이버시티 방식은 송신신호를 2개 이상의 서로 다른 안테나를 이용하여 송신함으로써 서로 다른 무선채널을 통과하여 수신기에 수신되도록 함으로써, 무선채널에서의 다중경로에 의한 페이딩의 영향을 완화시키기 위하여 사용되어진다.
도 2는 일반적인 전송 다이버시티 방식의 신호전송을 나타낸 도면으로, 일반적인 전송 다이버시티를 수행하는 방식의 개념을 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이 송신기(11)로부터 송신하고자 하는 신호를, 2개 이상의 서로 다른 안테나(예컨대, 제1전송안테나(M1) 및 제2전송안테나(M2))를 사용하여 신호를 전송하고, 서로 다른 무선채널(h 0와 h 1)을 통과하여 수신안테나(R1)를 거쳐 수신기(12)에서 수신되어진다.
이러한 전송 다이버시티 방식은 그 운용방식에 따라 폐루프(closed-loop) 방식과 개루프(open-loop) 방식으로 분류 할 수 있다.
먼저, 폐루프 방식에는 STD(Selection Transmit Diversity)와 TxAA(Transmit Antenna Adaptive Array) 방식 등이 있고, 개루프 방식에는 OTD(Orthogonal Transmit Diversity), STTD(Space Time Transmit Diversity), PTD(Pallel Transmit Diversity)등이 있다.
그러나, 상기 두 방식의 장점에도 불구하고 두 방식이 결합되어진 시스템은 고려되지 못했다. 그 이유는, 전송 다이버시티 방식은 각각의 안테나로 전송된 각 경로의 신호들이 얼마나 독립적인 페이딩으로 수신기에 수신되느냐에 따라 그 성능이 크게 좌우된다. 따라서, 전송 다이버시티 방식에서는 두 개 이상의 안테나를 사용함에 있어서, 전송 안테나 사이의 거리를 충분히 이격시켜야 하기 때문이다.
일반적으로 공간 다이버시티를 수행할 경우에 안테나간의 이격거리는 보통 10 파장정도의 이격거리를 두어 설치하고 있다. 또한, 블루투스(Bluetooth)나 이동통신에서의 단말들을 이용하여 개인 대 개인간을 노드(node)로 사용하는 Ad Hoc 망과 같은 네트워크를 구축함에 있어서도, 신호를 송수신할 때 빔 형성방식과 전송 다이버시티 방식을 사용하고자 한다. 이러한 경우에도 개인의 단말이나 노트북과 같은 소형 시스템에서는 2개 이상의 전송 안테나 사이에서 큰 이격거리를 얻는다는 것은 불가능하다.
그러나, 빔 형성을 수행하는 공간필터링 방식의 시스템은 배열안테나간의 이격거리가 반 파장 이하로 설치되고, 안테나의 수는 시스템에 따라 보통 4개에서 10개 정도로 구성된다.
이러한 문제점으로 인해 두 방식이 결합된 시스템 구조는 큰 설비가 필요하고, 또한 시스템의 복잡성도 증가하게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 송신기에서 송신된 신호가 수신기에 수신될 수 있는 최소 2개 이상의 방향으로 빔을 형성하고, 이 빔 신호를 이용하여 전송 다이버시티를 수행함으로써 공간 필터링 방식의 빔 이득과 전송 다이버시티 방식의 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있음과 더불어, 전송 다이버시티를 수행함에 있어 서로 다른 방향으로 형성된 2개 이상의 빔 신호를 사용함으로써 전송 다이버시티를 구현함에 있어 문제가 되었던 전송안테나간의 이격거리 문제를 해결할 수 있도록 된 빔 형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법 및 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시스템은, 송신하고자 하는 신호가 원하는 수신기에서 수신되어질 수 있는 방향으로 빔형성을 하기 위한 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 계산하고, 계산된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 송신기로부터 소정 다이버시티 방식으로 부호화되어 출력된 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)에 할당하는 전송 빔 제어기(14)와; 이 전송 빔 제어기(14)에 의해 할당된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )와 상기 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)를 곱해서 빔형성을 수행하는 전송 빔 형성기(13) 및; 이 전송 빔 형성기(13)로부터 출력된 신호를 무선채널로 출력하는 배열안테나(A1∼A4)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 방법은, 송신하고자 하는 신호가 원하는 수신기에서 수신되어질 수 있는 방향으로 빔형성을 하기 위한 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 계산하고, 계산된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 송신기로부터 소정 다이버시티 방식으로 부호화되어 출력된 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)에 할당하고; 할당된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )와 상기 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)를 곱해서 빔형성을 수행하며; 빔형성이 수행된 신호를 배열안테나를 통해 무선채널로 출력하도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 배열안테나가 선형배열, 원형배열, 평면배열 중 어느 하나로 구성되고, 안테나의 개수는 4개 이상으로 구성될 수 있다.
더욱이 본 발명은, 상기 전송 다이버시티 경로신호가 2개 이상으로 될 수 있다.
한편, 본 발명은 W-CDMA이나 IS-2000에 적용될 수 있다.
(실시예)
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 배열안테나를 이용하여 빔 형성을 수행하는 시스템을 기본으로 하고 있고, 이하 해당 도면 및 그 상세한 설명에서 배열안테나의 개수는 4개, 전송 다이버시티를 수행하는 다이버시티 신호는 2개의 경로신호를 예로 들어 설명한다.
그러나, 배열안테나의 구조는 선형배열(Linear array), 원형배열(Circular array), 평면배열(Planar array)등 다양한 형태로 구현이 가능하고, 배열안테나의 수도 그 이상이 될 수 있음은 물론이다.
또한, 전송 다이버시티를 수행하는 다이버시티 신호 경로는 최소 2개로서, 그 이상이 될 수도 있고, 상기에서 열거한 다양한 방법이 모두 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 이후 설명에서 빔 형성을 수행하는 시스템의 빔 형성을 위한 알고리즘은 신호처리 방법에 따라 매우 다양하게 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 빔형성방식과 전송다이버시티를 사용하는 방법에 대한 시스템의 구조를 나타낸 도면으로, 즉, 빔형성 기술과 전송 다이버시티 기술을 동시에 사용할 수 있는 방법에 대한 시스템의 구조를 나타낸 것이다.
도면 중 제1다이버시티 경로신호(D1)와 제2다이버시티 경로신호(D2)가 송신기의 모뎀에서 출력된 다이버시티 신호이다.
송신기에서 송신할 신호는 상기한 전송 다이버시티 방식으로 부호화가 되고, 각 다이버시티 경로신호에 파일럿(pilot) 신호가 다중화 되어 출력된다. 이 신호가 필터링, 주파수 상향 변환, 그리고 증폭 등의 소자를 거쳐 도 2에서와 같은 전송안테나를 통해 송신되는데, 본 발명의 도 3의 구성에서는 이 신호에 서로 다른 방향으로의 빔형성을 수행하는 특징을 가지고 있다.
즉, 빔형성을 수행하는 장치는 아날로그단에서 수행되어질 수도 있고, 빔형성 수행 과정을 모뎀 안에서 디지털 소자를 이용하여 수행되어진 후, 각 안테나단 별로 아날로그 소자를 거쳐 안테나를 통해 출력되어 질 수도 있다. 따라서, 이후의 설명에서는 빔형성수행장치의 위치와 구현 방법에 구애받지 않고 설명되어진다.
전송 빔 제어기(14; Tx. Beam Controller)에서는 송신하고자 하는 신호가 원하는 수신기에서 수신되어질 수 있는 방향으로의 빔형성을 위한 웨이팅 벡터(Ｗ 1 , Ｗ 2 ; weighting vector)를 계산하고, 이 정보를 각 다이버시티 경로신호(D1,D2)에 할당하는 동작을 수행한다. 예컨대, 송신한 신호가 수신기에 수신될 수 있는 여러 방향 중, 두 개의 방향을 각각 θ 1과 θ 2로 가정하고, 전송 빔 제어기(14)에서 계산된 상기 두 방향에 대한 웨이팅 벡터가 각각 Ｗ 1 과 Ｗ 2 일 때, Ｗ 1 을 제1다이버시티 경로신호(D1)에 할당하고, Ｗ 2 를 제2다이버시티 경로신호(D2)에 할당하게 된다.
전송 빔 형성기(13; Tx. Beamformer)는 각 다이버시티 경로신호(D1,D2)와 할당된 웨이팅 벡터를 곱해서 빔 형성을 수행하는 장치로서, 이 전송 빔 형성기(13)의 출력신호는 각 안테나단(A1∼A4)을 통해 무선채널로 출력된다.
이와 같이, 송신기에서는 송신한 신호가 수신기에 수신되어질 수 있는 최소 2개 이상의 방향으로 빔 형성을 하고, 이 빔 신호를 이용한 전송 다이버시티를 수행함으로써, 공간필터링 방식의 빔 이득과 전송 다이버시티 방식의 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있게 된다.
또한, 공간필터링 방식으로 형성된 빔 신호를 이용하여 전송 다이버시티를 수행함으로써 송신기에서 전송 안테나를 큰 이격거리로 주어서 설치하지 않고서도, 송신된 신호가 무선채널에서 보다 독립적인 페이딩 환경을 통과하여 수신기에 수신 되도록 할 수 있으며, 송신하고자 하는 방향으로만 신호전력을 집중하여 송신하기 때문에 다른 시스템에 간섭으로 작용할 수 있는 신호를 공간적으로 분리할 수도 있게 된다.
도 4 는 도 3에 도시된 신호의 전송 처리를 설명하기 위한 도면으로, 상기한 바와 같이 제1다이버시티 경로신호(D1)는 θ 1 방향의 웨이팅 벡터(Ｗ 1 )에 의해 빔형성이 수행되고, θ 1 방향으로 신호의 전력이 집중되어 송신되는 것을 나타내고 있고, 동시에 제2다이버시티 경로신호(D2)는 θ 2 방향의 웨이팅 벡터(Ｗ 2 )에 의해 빔형성이 수행되고 θ 2 방향으로 신호 전력이 집중되어 송신되는 것을 나타내고 있다.
따라서, 일반적인 2개의 전송 안테나를 사용하여 신호를 송신하는 경우보다 서로 다른 무선채널을 통과하여 수신기에서 수신됨으로써 두 채널간의 독립성을 더욱 보장하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 두 채널간의 독립성을 높이기 위해 전송 안테나 사이의 거리를 크게 떨어뜨려 설치해야 했던 문제도 동시에 해결할 수 있다.
또한, 도 4로부터는 θ 1과 θ 2의 방향에 있지 않은 다른 여타의 무선기기들에게는 현재 송신하고자 하는 신호의 전력이 아주 약하게 전달됨을 알 수 있는데, 이는 빔 형성을 이용하여 서로 다른 방향에 위치한 무선통신 기기들간의 간섭 및 잡음의 원인이 되는 신호를 제거시켜주는 공간필터링의 이득을 얻을 수가 있다.
이는 특히 CDMA방식에서와 같이 같은 주파수를 공유하는 다른 사용자에 의한 다중접속 간섭을 줄이는 효과를 가져옴으로써 순방향과 역방향 링크에서 시스템의 성능과 용량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 방법을 W-CDMA에 적용한 경우의 시스템 구성도로서, 순방향 지정채널의 구성을 나타내고 있다.
송신되어질 신호 데이터(Data)는 제1다중화기(21; MUX1)에서 송신전력제어(TPC)와 전송형식결합표시기(TFCI) 비트가 시간 다중화 된 다음, 전송 다이버시티를 위한 전송 다이버시티 부호화기(22)로 입력된다.
상기 전송 다이버시티 부호화기(22)에서는 상기한 전송 다이버시티 방식으로 부호화(encoding)되어 각 경로 신호로 출력된다. 이 신호는 제2다중화기(23; MUX2)에서 다시 각 경로신호의 위상 기준이 되는 파일럿 신호(Pilot)가 다중화 되어 각각 다이버시티 경로신호로 출력된다. 그리고, 채널직교코드(OVSF)로 확산되고 스크램블 코드가 곱해져서 제1다이버시티 경로신호(D1)와 제2다이버시티 경로신호(D2)로 전송 빔 형성기(24)에 입력된다.
그리고, 도 3에 도시된 전송 빔 제어기(14)에서 계산된 웨이팅 정보 Ｗ 1 과 Ｗ 2 가 제1 및 제2다이버시티 경로신호에 할당되고, 전송 빔 형성기(24)에서 각 다이버시티 경로 별로 빔 형성이 수행되어 배열안테나를 통해 무선채널로 송신된다.
도 6은 본 발명에 따른 방법을 IS-2000에 적용한 경우의 순방향 기본채널(F-FCH)의 시스템 구성도를 나타낸 것이다.
IS-2000 순방향링크에는 기존의 파일럿 채널과 전송 다이버시티를 위한 전송 다이버시티 파일럿 채널, 스마트안테나를 위한 보조 파일럿 채널이 이미 마련되어 있으며, SR(Spreading Rate)과 RC(Radio Configuration)의 구분과 무관하게 적용이 가능하다.
송신할 데이터(Data)는 CRC 및 꼬리비트 부가부(31)에서 CRC 및 꼬리비트가 부가되고, 컨벌루션 인코더부(32)(또는, 터보 인코더)에서 인코딩된 후, 인터리버(33)에서 인터리빙된다.
한편, 사용자의 롱코드 마스크에 의해 롱 코드 발생기(34)에서 롱코드가 발생되고, 이러한 롱코드는 롱코드 데시메이터(35)에서 데시메이션된다.
이와 같이 인터리버(33)에서 인터리빙된 데이터와, 롱코드 데시메이터(35)에서 데시메이션된 롱코드가 가산기(36)에서 혼합되고, 이와 같이 혼합된 신호는 전력제어비트 첨가기(37)에 인가되어 데시메이션된 롱코드의 주기마다 전력제어비트가 첨가되어진다.
그리고, 전력제어비트가 첨가된 신호는 다시 멀티캐리어방식을 위해 역다중화기(38; Demultiplexer)를 통해 각 주파수신호로 분리된 후, 각 S/P변환기(39-1,39-2,39-3)에서 I신호와 Q신호로 분리된다. 이와 같이 분리된 I신호와 Q신호는 각 곱셈기(50-1,50-2,50-3,50-4,50-5,50-6)에서 각각 서로 다른 월쉬코드 발생기(40-1,40-2,40-3)에서 발생된 월쉬코드와 곱해져서 직교성을 유지하게 된다.
이와 같이 직교성이 유지된 I신호와 Q신호는 복합 PN시퀀스 스크램블러(60-1,60-2,60-3)에서 I채널 및 Q채널에 I채널용 PN코드와 Q채널용 PN코드가 중복하여 확산되는 복합확산변조(Complex spreading)가 수행되어진 다음, 전송빔 형성기(70-1,70-2,70-3)에 입력된다. 각 전송빔 형성기(70-1,70-2,70-3)에 입력된 빔형성 벡터는 보통 역방향링크의 신호를 레이크(RAKE) 수신기에서 계산하게 되는데, 도 6에서는 각 주파수 별로 서로 다른 웨이팅 벡터가 할당되는 예를 나타내고 있다.
그러나, 이는 무선채널 특성에 따라 각 주파수별로 다를 수도 있고(Ｗ 1 ≠Ｗ 3 ≠Ｗ 5 , Ｗ 2 ≠Ｗ 4 ≠Ｗ 6 ), 각각 첫 번째 방향과 두 번째 방향이 비슷(Ｗ 1 ≒Ｗ 3 ≒Ｗ 5 , Ｗ 2 ≒Ｗ 4 ≒Ｗ 6 )할 수도 있다.
이와 같이, 각 전송빔 형성기(70-1,70-2,70-3)에서 빔 형성이 수행되어진 신호는 각 안테나단 별로 출력되어지고, 서로 다른 주파수 대역의 신호는 듀플렉서(Duplexer)를 통해 같은 안테나를 통해 송신되어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 무선통신 시스템을 운용함에 있어서 무선채널에서 발생할 수 있는 페이딩 현상을 완화시키기 위한 전송 다이버시티방법에, 배열신호처리를 이용한 빔형성 방식을 부가함으로써, 반파장 이하의 이격거리를 갖는 배열안테나를 사용하여, 송신기에서 송신한 신호가 수신기에 수신되어질 수 있는 방향으로의 빔 형성을 수행하고, 이 빔을 통한 전송 다이버시티를 수행함으로써 안테나의 이격거리 문제를 해결함과 더불어 수신기에는 다이버시티 이득과 동시에 빔 이득을 얻을 수 있게 된다.
또한, 향후의 이동통신 시스템과 디지털 방송을 위한 위성통신의 지상 중계시스템, 그리고 기타 모든 무선채널을 통해 신호를 주고받는 시스템에 이를 적용함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 송신하고자 하는 신호가 원하는 수신기에서 수신되어질 수 있는 방향으로 빔형성을 하기 위한 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 계산하고, 계산된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 송신기로부터 소정 다이버시티 방식으로 부호화되어 출력된 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)에 할당하는 전송 빔 제어기(14)와;
    이 전송 빔 제어기(14)에 의해 할당된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )와 상기 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)를 곱해서 빔형성을 수행하는 전송 빔 형성기(13) 및;
    이 전송 빔 형성기(13)로부터 출력된 신호를 무선채널로 출력하는 배열안테나(A1∼A4)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배열안테나가 선형배열, 원형배열, 평면배열 중 어느 하나로 구성되고, 안테나의 개수는 4개 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전송 다이버시티 경로신호가 2개 이상으로 된 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시스템이 W-CDMA에 적용되는 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시스템이 IS-2000에 적용되는 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 시스템.
  6. 송신하고자 하는 신호가 원하는 수신기에서 수신되어질 수 있는 방향으로 빔형성을 하기 위한 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 계산하고, 계산된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )를 송신기로부터 소정 다이버시티 방식으로 부호화되어 출력된 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)에 할당하고;
    할당된 웨이팅 벡터(Ｗ1 ,Ｗ2 )와 상기 제1 및 제2전송 다이버시티 경로신호(D1,D2)를 곱해서 빔형성을 수행하며;
    빔형성이 수행된 신호를 배열안테나를 통해 무선채널로 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 배열안테나가 선형배열, 원형배열, 평면배열 중 어느 하나로 구성되고, 안테나의 개수는 4개 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전송 다이버시티 경로신호가 2개 이상으로 된 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 방법이 W-CDMA에 적용되는 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 방법이 IS-2000에 적용되는 것을 특징으로 하는 빔형성과 전송 다이버시티를 동시에 사용하는 방법.
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