KR100778345B1 - 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정기능을 가지는 채널 측정 장치 - Google Patents

다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정기능을 가지는 채널 측정 장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 송신기와 수신기를 모두 구비하여 다중 안테나를 통해 신호를 송수신함으로써 양방향으로 채널을 측정하고, 단일 고전력 증폭기 및 저비용의 고전력 스위치를 통해 다중 안테나로 신호를 전달함으로써, 저비용으로 실제 무선 공간 채널을 이용하는 통신 방식과 동일한 채널 특성을 측정하기 위한, 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치에 있어서, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신수단; 상기 송신수단으로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 서큘레이터로 전달하기 위한 고전력 다중 스위칭수단; 상기 고전력 다중 스위칭수단으로부터의 송신신호를 다중 안테나의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위칭수단으로 전달하기 위한 다수의 서큘레이터; 상기 서큘레이터를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신수단으로 전달하기 위한 저손실 다중 스위칭수단; 및 상기 저손실 다중 스위칭수단을 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 상기 수신수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 양방향 채널 측정 등에 이용됨.
무선채널, 시분할 통신 방식(TDD), 주파수분할 통신 방식(FDD), 듀플렉서, 서큘레이터, 고전력 증폭기, 고전력 스위치,

Description

다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치{Apparatus and method for measuring bi-directional radio channel with multiple antennas}
도 1 은 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치의 다른 실시예 구성도,
도 3a 및 도 3b 는 본 발명에 따른 시분할 통신 방식을 이용한 양방향 무선 공간 채널 측정 장치의 일실시예 송/수신 스위칭 타이밍도,
도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 주파수 분할 통신 방식을 이용한 양방향 무선 공간 채널 측정 장치의 일실시예 송/수신 스위칭 타이밍도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10,20 : 송신부 11,21 : 고전력 다중 스위치
12 : 서큘레이터 21 : 듀플렉서
13,23 : 다중 안테나 14,24 : 저손실 다중 스위치
15,25 : 수신부
본 발명은 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 송신기와 수신기를 모두 구비하여 다중 안테나를 통해 신호를 송수신함으로써 양방향으로 채널을 측정하고, 단일 고전력 증폭기 및 저비용의 고전력 스위치를 통해 다중 안테나로 신호를 전달함으로써, 저비용으로 실제 무선 공간 채널을 이용하는 통신 방식과 동일한 채널 특성을 측정하기 위한, 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치에 관한 것이다.
일반적인, 채널 측정 장치는 채널 측정 신호를 송신하는 송신기, 송신된 채널 측정 신호를 수신하는 수신기가 별도로 구성되어, 측정하고자 하는 무선 공간 채널을 사이에서 단방향 채널을 측정한다.
즉, 종래의 채널 측정 장치는 송신기와 수신기가 별도로 구성되어 있어 송신기는 일방적으로 채널 측정 신호를 송신만 하고, 수신기는 임의의 위치에서 수신하여 무선 채널을 측정한다.
따라서, 측정된 무선 공간 채널 특성을 이용하고자 하는 이동 통신의 양방향 통신 방식과는 다르게 단방향 공간 채널 특성만을 측정할 수 있다.
그러나, 상용의 이동 통신은 기지국과 단말기 사이 상호 송수신을 통해 통신이 이루어지므로, 기지국에서 송신하여 단말기에서 수신하는 하향 링크 전송 채널 특성뿐만 아니라, 단말기에서 송신하여 기지국에서 수신하는 상향 링크 전송 채널의 특성에 대해서도 규명되어야 한다.
따라서, 이와 같은 양방향 채널 특성을 기존의 채널 측정 방식을 통해 모두 알기 위해서는 하향 링크 및 상향 링크를 각각 별도로 측정하여야 하는 불편함이 있다.
예를 들어, 시분할 통신 방식(TDD : Time Division Duplex)의 경우, 상향/하향 링크가 동일한 주파수를 사용하고, 채널 특성 역시 상호 동일한 특성을 갖고 있지만, 시간에 따라 채널 환경 및 단말기의 위치가 변화하는 것에 대한 특성을 반영하기에는 다소 무리가 있다. 즉, 하향 링크 측정시와 동일한 환경에서 상향 링크 무선 공간 채널 특성을 측정할 수 없는 단점이 있다.
아울러, 주파수 분할 통신 방식(FDD : Frequency Division Duplex)의 경우, 상향/하향 링크의 주파수가 서로 다르게 사용하기 때문에 기존의 채널 측정 방식으로는 양방향의 무선 공간 채널 특성을 측정하는데 한계가 있다.
그리고, 종래의 채널 측정 장치는 고비용의 고전력 증폭기를 다중 안테나의 수만큼 다수 개 사용하기 때문에 구현 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 송신기와 수신기 를 모두 구비하여 다중 안테나를 통해 신호를 송수신함으로써 양방향으로 채널을 측정하고, 단일 고전력 증폭기 및 저비용의 고전력 스위치를 통해 다중 안테나로 신호를 전달함으로써, 저비용으로 실제 무선 공간 채널을 이용하는 통신 방식과 동일한 채널 특성을 측정하기 위한, 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치에 있어서, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신수단; 상기 송신수단으로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 서큘레이터로 전달하기 위한 고전력 다중 스위칭수단; 상기 고전력 다중 스위칭수단으로부터의 송신신호를 다중 안테나의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위칭수단으로 전달하기 위한 다수의 서큘레이터; 상기 서큘레이터를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신수단으로 전달하기 위한 상기 저손실 다중 스위칭수단; 및 상기 저손실 다중 스위칭수단을 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무 선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 상기 수신수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 장치는, 주파수 분할 통신 방식의 채널 측정 장치에 있어서, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신수단; 상기 송신수단으로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 듀플렉서로 전달하기 위한 고전력 다중 스위칭수단; 상기 고전력 다중 스위칭수단으로부터의 송신신호를 다중 안테나의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위칭수단으로 전달하기 위한 다수의 듀플렉서; 상기 듀플렉서를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신수단으로 전달하기 위한 상기 저손실 다중 스위칭수단; 및 상기 저손실 다중 스위칭수단을 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 상기 수신수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 고전력 증폭기보다 저렴한 고전력 스위치를 이용함으로써, 다수의 고전력 증폭기가 사용되던 기존의 방식과는 달리 하나의 고전력 증폭기를 사용하여 비용면에서 많은 절감을 이루고, 하향/상향 링크 즉, 양방향 무선 공간 채널 동시 측정이 가능하므로, 기존의 단방향 채널 측정 방식보다 절반 이상의 측정 시간을 단축할 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치의 일실시예 구성도로서, 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치는, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신부(10), 상기 송신부(10)로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 서큘레이터(12)로 전달하기 위한 고전력 다중 스위치(11), 상기 고전력 다중 스위치(11)로부터의 송신신호를 다중 안테나(13)의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위치(14)로 전달하기 위한 다수의 서큘레이터(12), 상기 서큘레이터(12)를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신부(15)로 전달하기 위한 저손실 다중 스위치(14), 및 상기 저손실 다중 스위치(14)를 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 수신부(15)를 포함한다.
여기서, 상기 송신부(10)는, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 송신신호를 고전력으로 증폭하기 위한 고전력 증폭기(101), 및 상기 고전력 증폭기(101)에서 증폭된 송신신호 외에 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 대역통과 여파기(102)를 포함한다.
또한, 상기 수신부(15)는, 상기 저손실 다중 스위치(14)를 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거하기 위한 대역통과 여파기(151), 및 상기 대역통과 여파기(151)를 통과한 수신신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(152)를 포함한다.
또한, 상기 서큘레이터(12)는 송수신을 동일한 안테나로 사용하기 위해 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치에서 시간적인 송수신 분리 기능을 수행한다.
이와 같은 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치에서 양방향 무선 공간 채널을 측정하고자 할 경우, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 순차적인 송수신 타이밍이 지켜져야 한다.
이를 위해 하향 링크 무선 공간 채널 측정시에는 상향 링크 채널 측정을 위한 모든 경로가 꺼지도록 구성하는 것이 중요하다.
즉, 서큘레이터(12)의 격리도 한계로 인한 송신신호의 수신부로의 여기를 막기 위해서, 저손실 다중 스위치(14)의 경로 선택을 모두 오프(off) 시키도록 한다.
따라서, 저손실 다중 스위치(14) 격리도 만큼의 추가적인 송수신 격리도를 얻을 수 있다.
하나의 송신 안테나에 의해 송신된 신호는 모든 수신 다중 안테나가 각각 순차적으로 수신하고, 송신 다중 안테나 각각이 상기의 동작을 모두 수행하고 나면, 반대 방향의 채널 측정을 위해 송신과 수신을 서로 바꾸어 동작하도록 한다. 상기의 동작을 반복하면서 시분할 방식을 이용하고, 저비용으로 양방향 무선 공간 채널을 모두 측정한다.
도 2 는 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치의 다른 실시예 구성도로서, 주파수 분할 통신 방식의 채널 측정 장치를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치는, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신부(20), 상기 송신부(20)로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 듀플렉서(22)로 전달하기 위한 고전력 다중 스위치(21), 상기 고전력 다중 스위치(21)로부터의 송신신호를 다중 안테나(23)의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위치(24)로 전달하기 위한 다수의 듀플렉서(22), 상기 듀플렉서(22)를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신부(25)로 전달하기 위한 저손실 다중 스위치(24), 및 상기 저손실 다중 스위치(24)를 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 수신부(25)를 포함한다.
여기서, 상기 송신부(20)는, 무선 주파수로 주파수 상향 변환된 송신신호를 고전력으로 증폭시키기 위한 고전력 증폭기(201), 및 상기 고전력 증폭기(201)에서 증폭된 송신신호 외에 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 대역통과 여파기(202)를 포함한다.
또한, 상기 수신부(25)는, 상기 저손실 다중 스위치(24)를 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거하기 위한 대역통과 여파기(251), 및 상기 대역통과 여파기(251)를 통과한 수신신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(252)를 포함한다.
또한, 듀플렉서(22)는 주파수 분할 통신 방식의 채널 측정 장치에서 주파수에 따른 송수신 분리 기능을 수행한다. 이때, 송수신 주파수가 서로 다르기 때문에 송신부(20)의 수신 주파수 대역에서의 감쇄량 만큼 송신신호가 수신부(25)로 여기되지만, 이는 아주 미미한 신호의 양이다.
이와 같은 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치에서 양방향 무선 공간 채널을 측정하고자 할 경우, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 순차적인 송수신 타이밍이 지켜져야 한다.
이는 상기의 시분할 통신 방식에 비해 다소 간단한 타이밍으로서, 듀플렉서(22)에 의해 송수신하여 주파수가 다른 송수신 양방향 무선 공간채널 특성을 측정한다.
이러한 본 발명은 고비용의 고전력 증폭기를 안테나별로 다수 개 사용하지 않고, 하나의 고전력 증폭기와 저가의 고전력 스위치를 이용한다.
본 발명에서 각 타이밍에 의한 동작은 시분할 통신 방식과 주파수분할 통신 방식이 동일하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 송신기와 수신기를 모두 구비하여 다중 안테나를 통해 신호를 송수신함으로써 양방향으로 채널을 측정하고, 단일 고전력 증폭기 및 저비용의 고전력 스위치를 통해 다중 안테나로 신호를 전달함으로써, 저비용으로 실제 무선 공간 채널을 이용하는 통신 방식과 동일한 채널 특성을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 양방향 통신이 모두 이루어지고 있는 상용 이동통신에서 필요한 상/하향 링크 채널 특성을 동시에 측정하도록 함으로써, 상/하향 별도의 개별적인 측정보다 측정하는데 걸리는 시간을 반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 측정 장치를 구성하는데 있어서의 비용을 절감할 수 있고, 구성된 장치의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 양방향 무선 공간 채널을 동시에 측정함으로 인해서 상향/하향 링크 채널 측정에 있어서 보다 효율적인 측정이 가능하도록 활용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 시분할 통신 방식의 채널 측정 장치에 있어서,
    무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신수단;
    상기 송신수단으로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 서큘레이터로 전달하기 위한 고전력 다중 스위칭수단;
    상기 고전력 다중 스위칭수단으로부터의 송신신호를 다중 안테나의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위칭수단으로 전달하기 위한 다수의 서큘레이터;
    상기 서큘레이터를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신수단으로 전달하기 위한 상기 저손실 다중 스위칭수단; 및
    상기 저손실 다중 스위칭수단을 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 상기 수신수단
    을 포함하는 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치.
  2. 주파수 분할 통신 방식의 채널 측정 장치에 있어서,
    무선 주파수로 주파수 상향 변환된 신호를 고전력으로 증폭시킨 후 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 송신수단;
    상기 송신수단으로부터의 송신신호를 순차적으로 해당 듀플렉서로 전달하기 위한 고전력 다중 스위칭수단;
    상기 고전력 다중 스위칭수단으로부터의 송신신호를 다중 안테나의 해당 안테나로 전달하고, 해당 안테나로부터의 수신신호를 저손실 다중 스위칭수단으로 전달하기 위한 다수의 듀플렉서;
    상기 듀플렉서를 통해 전달받은 수신신호를 순차적으로 수신수단으로 전달하기 위한 상기 저손실 다중 스위칭수단; 및
    상기 저손실 다중 스위칭수단을 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거한 후 저잡음 증폭하기 위한 상기 수신수단
    을 포함하는 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 송신수단은,
    무선 주파수로 주파수 상향 변환된 송신신호를 고전력으로 증폭하기 위한 고전력 증폭기; 및
    상기 고전력 증폭기에서 증폭된 송신신호 외에 임의의 다른 주파수 대역의 신호를 제거하기 위한 대역통과 여파기
    를 포함하는 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수신수단은,
    상기 저손실 다중 스위칭수단을 통해 전달받은 수신신호에서 원하는 주파수 대역 외의 무선 공간 채널의 주파수 성분을 제거하기 위한 대역통과 여파기; 및
    상기 대역통과 여파기를 통과한 수신신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기
    를 포함하는 다중 안테나를 이용한 무선 공간 채널의 양방향 측정 기능을 가지는 채널 측정 장치.
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