KR100795778B1

KR100795778B1 - 적응배열안테나시스템의 최적 웨이트벡터 계산을 위한신호처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR100795778B1
Application number: KR1020017008066A
Authority: KR
Inventors: 최승원
Original assignee: 주식회사 세스텍
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2008-01-21
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: EP1145381A1; KR20010099929A; DE69937648T2; AU1894100A; ATE379853T1; CN1225058C; US6462709B1; EP1145381A4; WO2000038276A1; EP1145381B1; DE69937648D1; KR20000041527A; CN1334978A

Abstract

본 발명은 적응 배열 안테나 시스템의 신호처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 전송되는 데이터를 수신측에서 알 수 없는(또는 예측할 수 없는) 블라인드 신호 환경(blind signal environment)에서 이동목표 신호원의 방향에 대해 최대 이득을 제공하는 배열 안테나 시스템을 위한 최적의 웨이트 벡터(weight vector)를 산출하는 적응절차를 제공하는데 있다. 본 발명의 최종 목적은 SINR(signal to interference + noise ratio: 신호대 간섭 + 잡음의 비)를 최대화하는 어레이 시스템의 최적의 웨이트벡터를 통해 통신품질과 통신용량을 향상시키는 유용한 방식은 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서의 라그랑제승수법은 디지틀 신호처리 프로세서(DSP)를 가지는 대부분의 육상 이동 통신메서의 신호를 실시간으로 처리할 수 있는 전도인 약 0(8N)(단, N은 배열 안테나의 안테나 소자의 개수임)의 연산부하로 최적의 웨이트 벡터가 산출되도록 수절변형된다.

라그랑제승수법, 적응배열안테나시스템, 최대 고유치, 고유 벡터, 웨이트 벡터

Description

적응배열안테나시스템의 최적 웨이트벡터 계산을 위한 신호처리방법 및 장치{SIGNAL PROCESSING METHOD AND APPARATUS FOR COMPUTING AN OPTIMAL WEIGHT VECTOR OF AN ADPTIVE ANTENNA ARRAY SYSTEM}

본 발명은 배열 안테나 (array antenna)를 이용하는 기술에 관한 것으로, 특히 신호대간섭+잡음 비를 최대화하는 웨이트 벡터를 매 스냅샷마다 간단하고도 정확하게 찾아내므로써, 배열 안테나 시스템의 빔패턴을 최적화하는 방법 및 그를 이용한 송수신장치에 관한 것이다.

배열안테나를 이용하여 최적의 빔을 제공함으로써 무선통신의 성능을 향상시키는 안테나 시스템을 일반적으로 스마트 안테나 시스템이라 칭한다. 신호대 간섭 + 잡음 비를 최대화하는 웨이트 벡터를 찾아내기 위한 종래의 스마트 안테나 설계방안으로는 일반화된 고유치 문제의 해를 이용하는 방법이 [1] Ayman F. Naguib, "Adaptive Antennas for CDMA Wireless Networks", Ph. D. Dissertation, Dept of Electrical Engineering, Stanford University, Aug. 1996에 발표되었다. 이것은 다음과 같은 일반화된 고유치 문제에서 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 찾아 웨 이트벡터로 사용할 수 있다는 것이다.

단, R_y는 CDMA 방식의 수신시스템에 있는 역확산기(despreader)의 출력신호 벡터 y로부터 얻어지는 자기상관행렬이고, R_u는 상기 역확산기의 출력에서 원하는 신호성분을 제외한 원치않는 신호성분(undesired signal) 벡터 u로부터 얻어지는 자기상관행렬이며, λ와 w는 (1)식의 고유치 및 고유벡터를 나타낸다(즉, R_y = E[y y^H], R_u = E[u u^H]이며, 단, E[★]는 ★의 평균을 뜻함).

[1]에 의하면, 최적의 웨이트벡터는 (1)식에서 계산될 수 있는 최대의 고유치에 대응하는 고유벡터임을 알 수 있다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이 R _y 와 R _u 는 각각 y 와 u 의 파워의 평균치로 계산하여야 하므로, 웨이트벡터를 계산하는 매 스냅샷마다 (1)식을 형성하는 것 자체가 매우 곤란하다. 설사 (1)식을 형성하였다하더라도 일반화된 고유치 문제의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구한다는 것은 많은 계산량을 요하는 복잡한 작업이므로 [1]의 기술을 실제의 무선통신에 적용하는 것은 많은 어려움이 있다.

최근들어, 이동통신 등 여러 가지 무선통신에 대하여 급속히 수요가 증가함 에 따라, 보다 정확한 최적 웨이트 벡터를 보다 간단한 방법으로 계산할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 상기한 바와 같은 종래기술의 한계상 그러한 급속한 수요의 증가에 부응할 수 없기 때문에, 무선 통신 시스템의 통신품질 향상 및 통신용량 증대를 위한 우수한 스마트 안테나 설계 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하고 무선통신 수요의 폭발적 증가라는 시대적 요구에 부응하기 위해 제안된 것으로서, 신호대간섭+잡음비를 최대화하는 웨이트 벡터를 간단하고 정확하게 계산해내는 과정을 제시한다. 본 발명에서 제공하는 기술로 웨이트벡터를 계산하는 스마트 안테나시스템을 실제의 무선통신에 적용하면, 통신품질을 대폭 향상시키고 통신용량을 획기적으로 증대시킬 수 있다. 본 발명의 목적은, 이동통신과 같은 시변환 신호환경에서 동작하는 적응 배열 안테나의 최적 웨이트벡터값을 산출함으로써, 최적빔형성방법 및 그를 이용한 송수신 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 적응빔 배열 안테나의 빔 형성방법에 있어서, 각각의 안테나 소자에서 수신된 신호를 주파수 저역천이 및 복조하여 얻은 상호상관 이전(pre-correlation)의 수신신호벡터 x와 상기 수신신호벡터 x의 각 요소를 원하는 신호의 칩코드와 상호상관시킨 후(post-correlation) 얻은 수신신호벡터 y를 입력받아 신호대 간섭 + 잡음의 비가 최대로 되게 하는 웨이트벡터를 제공하는 신호처리 방법과 그를 이용한 신호처리 장치를 제공하게 된다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명에 따른 신호처리부가 포함된 적응 배열안테나 시스템의 전체 블럭도이다. 도 2는 본 발명의 에 따른 적응 배열 안테나 시스템의 최적의 웨이트 벡터 계산을 위한 신호처리 방법의 일실시예 흐름도이다.

[1]에 명시되어 있듯이, 신호대 간섭 + 잡음의 비가 최대로 되게 하는 웨이트벡터 w는 결국 상기 (1)식에 쓰여진 일반화된 고유치 문제에서 최대고유치에 대응하는 고유벡터가 된다. 그런데, 주어진 CDMA 시스템의 처리이득(processing gain)이 G라면 R_u는,

로 쓸 수 있으므로, (2)를 (1)에 대입하면, 신호대 간섭 + 잡음의 비를 최대화하는 웨이트 벡터는 결국 아래 (3)의 고유치문제에서 최대의 고유치에 대응하는 고유벡터를 구하는 문제로 된다:

(3)에서 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구하는 문제는 아래 (4)의 최소 고유치에 대응하는 고유벡터를 구하는 문제로도 풀 수 있다:

(3) 혹은 (4)의 고유치 문제의 해인 웨이트벡터 w는, 공지의 기술인 라그랑제승수법(Method of Lagrange's formula)을 본 발명에서 제공하는 신호처리 기술을 이용하여 수정변형하여 사용함으로써 손쉽게 구할 수 있다. 라그랑제승수법에 의거한 웨이트벡터 계산법의 이론적 배경과 응용법은 본 발명의 발명자가 발표한 [2] D. Shim and S. Choi, "A new blind adaptive algorithm based on Lagrange's formula for a real-time design of a smart antenna", Proc. IEEE VTC98, vol. 3, Montreal, Canada, May 1998, pp 1660-l664에 나와 있다.

라그랑제승수법에 의거한 최적의 웨이트 벡터 계산

우선, (3)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터 w를 구하는 적응절차를 유도하면, (4)의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터 w를 구하는 적응절차는 앞서의 적응절차에서 변수 x(pre-correlation 수신신호벡터 인덱스)와 y(post-correlation 수신신호벡터 인덱스)를 맞바꾸어 쉽게 유도할 수 있으므로, (3)의 해인 웨이트벡터 w를 구하는 적응절차를 유도해 보자. 라그랑제승수법을 이용하여, (3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터 w를 구하기 위하여 다음의 함수(functional)와 조건(constraint)을 고려해 보자:

단, λ는 라그랑제승수로서 스냅샷을 거듭할수록 구하고자 하는 고유치에 근접하게 된다. 라그랑제승수법은, (5)식을 만족하는 웨이트벡터를 찾기 위하여, 초기설정치 w(0)로부터 시작하여 아래의 (6)식과 같은 방법으로 매 스냅샷마다 웨이트벡터값을 갱신한다:

단, n은 스냅샷 인덱스이며 μ는 적응이득, ▽(n)은 웨이트벡터에 관한 함수(functional)(5)의 그라디언트 벡터(Gradient vector with respect to w)로써, 상기 (5)를 만족하는 웨이트벡터를 찾기 위한 μ와 ▽(n)의 설정방법은 [2]에 자세히 설명되어 있으며, 또한, 본원 출원인에 의해 출원된, 1996년 특허출원 제 17931호(1996. 5. 25.)와 1998년에 미국에 등록된 특허 5,808,913호의 명세서에도 특정한 경우의 사용법에 대해서 자세히 밝혀진 바 있다. 따라서, 본 명세서에서는 (3)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 설정하는 계산절차와 (4)의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 설정하는 계산절차를 소개한다. 또한, (3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터 대신에 (4)식의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 구하려면 (5)식에서 변수 x(pre-correlation 수신신호벡터 인덱스)와 y(post-correlation 수신신호벡터 인덱스)를 맞바꾼 후, (6)식의 우변에 있는

을

으로 바꾸고, (5)식을 최대화하는 대신 최소화하면 된다. 이것은 각각 다른 실시예로서 본 명세서에 그 계산과정을 소개한다.

또한, 본 발명에서는 본 발명에서 소개되는 기술을 이용하여 안테나 배열 시스템을 설계할 때, 가장 좋은 성능을 나타내기 위한 기준안테나 소자의 설정법을 제시한다. 본 발명에서 소개되는 기준안테나 설정 방법은 본 발명의 기술뿐만 아니라 일반적인 경우에서도 가장 좋은 성능을 제공하는 방법으로 사료된다. 안테나 소자가 N개인 배열 안테나에서 어떤 소자를 기준 안테나로 할 것인가의 문제는 각각의 안테나 소자에 유기된 수신신호의 위상을 어떤 안테나의 신호에 동기를 맞추느냐 하는 문제이다. 이 문제를 분석하기 위해 m 번째 안테나 소자에 유기된 신호를 아래 (7)식과 같이 나타내었다.

+ interference + noise (7)

식 (7)에서, y_m(t)는 m번째 안테나에서 수신한 신호이고,

에서 p는 각 핑거(finger)를, J는 핑거(finger)의 총 개수를, s(k)는 원하는 송신신호를 나타낸다. 또한,

에서 i는 스캐터링된 각각의 신호성분의 인덱스(index)이며, L은 스캐터링된 신호성분의 총 개수, 그리고

는 도플러 천이와 전파지연으로 인한 페이딩 항이다. 그리고,

는 각 안테나 소자간의 위상(Phase) 차이와 앵글 스프레드(Angle Spread)로 인한 위상(Phase) 변화를 나타낸다. (7)식에서 m₀번째 안테나 소자를 기준안테나로 하고 있으며 이 값을 어떻게 정하는 것이 바로 기준안테나 소자를 설정하는 문제이다.

수신신호의 위상을 맞추는데 문제가 되는 것은 각 안테나에 보상해야 할 위상의 값이 서로 다른데 실제로는 기준안테나 소자에서 계산된 하나의 값으로밖에 보상할 수 없다는 데에 기인한다. 따라서, 기준안테나에 유기된 신호는 정확하게 위상을 보상할 수 있으나 기준안테나에서 멀어 질수록 수신신호에 대한 위상 보상값이 점점 틀려지게 된다는 것이다. 예를 들어, 안테나 소자가 8 개인 경우, 기준안테나를 어느 한쪽 끝으로 하면 반대쪽의 끝에 위치한 안테나 소자는 거리가 3.5 파장이나 되므로 위상보상 상당히 틀린 값으로 될 수밖에 없는 것이다. 이때, 기준 안테나 소자를 4번째나 5번째로 하면 가장 멀리 떨어지는 안테나 소자라도 기준안테나로부터의 거리가 2파장 이내이므로 위의 경우보다는 위상보상의 에러를 훨씬 줄일 수 있다. 실제로 컴퓨터 모의실험을 통한 성능분석에서도, 기준안테나를 어레이의 중앙에 설정함으로써 어레이의 한쪽 끝에 기준안테나를 설정하는 것에 비하여 BER 특성이 최대 1/10배 이상 차이가 나는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예]

제1 실시예

제 1 실시예로서, 공지의 라그랑제승수법을 응용하여, (5)를 최대화하도록 (6)과 같은 방식으로 매 스냅샷마다 웨이트벡터를 갱신함으로써, (3)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구하는 방법을 정리한다. 이와같은 라그랑제승수법에 의거한 적응절차는 다음과 같이 3개의 단계로 정리하여 이동통신환경에 적용할 수 있다.

〈초기단계〉초기 웨이트벡터 w를 설정한다. 이때, 빠른 수렴을 위하여 초기 웨이트벡터를 역확산후의 수신신호벡터를 정규화한 y(0)/||y(0)||으로 하는 것이 바람직하다. 단,

임.

〈단계1〉현스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)(역확산전 수신신호벡터, pre-correlation signal vector)와 y(n)(post-correlation signal vector)을 입력받아 아래 (8)식과 (9)식의 요령으로 역확산전 자기상관행렬(pre-correlation autocovariance matrix) R_x와 역확산후 자기 상관행렬(post-correlation autocovariance matrix) R_y를 각각 갱신한다:

단, 초기에는

로 계산하며, f 는 신호환경에 따라 0 < f ≤ 1 의 범위에서 미리 결정되는 망각인자이고, 윗첨자 H 는 허미션(Hermitan) 연산자임.

〈단계2〉현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w과 (8)과 (9)에서 갱신한 자기상관행렬 R_x 및 R_y, 그리고 미리 정한 적응이득 μ로부터 아래의 (10)식에 의거하여 현 스냅샷에서의 최대고유치에 해당하는 라그랑제승수값을 계산한다:

단,

,

임.

〈단계3〉현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w과 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 자기상관행렬 R_x와 R_y를 이용하여 아래의 (11)식과 같이 웨이트벡터를 갱신한다:

매 스냅샷마다 (11)식에 의거하여 웨이트벡터를 갱신한 후, 크기를 1로 정규화(normalization)하는 단계를 추가로 넣을 수도 있다. 또한, 각 안테나 소자의 신호의 위상을 기준안테나 소자의 신호의 위상에 동기시키기 위해서, (11)식에서 구한 웨이트벡터의 각 소자의 값을 상기 기준안테나에 가해질 웨이트값으로 나눈 후에 정규화하는 것이 바람직하다. 매 스냅샷마다의 배열 안테나 시스템의 출력 z는 현재의 웨이트벡터값 w과 역확산후의 수신신호벡터 y의 내적으로 계산된다(즉,

). 따라서, 매 스냅샷마다 상기 3단계의 계산이 이루어져야 웨이트벡터가 새로이 갱신된다. 본 발명에 의한 통신이 계속되려면, 〈단계3〉 이후에 스냅샷 인덱스를 1 증가시킨 후 다시 〈단계1〉로 되돌아가야 한다. 위에서 제시된 방법을 사용하여 웨이트벡터를 산출할 경우, 매 스냅샷마다 행렬연산이 필요하므로 계산부담은 행렬연산 갯수만큼의 O(N²) 가 된다(단, N은 배열안테나의 안테나소자의 개수임).

제 2 실시예

(3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 설정하는 제1실시예와 궁극적으로는 같은 목표이지만, (4)의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트 벡터를 구하는 것을 제2실시예로 소개한다. 이를 위해서는, 상기 3 단계에서 신호인덱스 x (pre-correlation 수신신호 인덱스)와 y (post-correlation 수신신호 인덱스)를 맞바꾸고, (11)식을 다음과 같이 부호조정하면 된다:

즉, (3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터 대신에 (4)식의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 갱신하는 제2 실시예에서는 다음과 같은 적응절차를 매 스냅샷마다 수행하므로써 최적의 웨이트벡터를 구할 수 있다.

〈초기단계〉 초기 웨이트벡터 w를 설정한다.

〈단계1〉 수신신호 x (n), (역확산전 수신신호벡터, pre-correlation signal vector)와 y (n), (역확산후 수신신호벡터, post-correlation signal vector)를 입력받아 상기 (8)식과 (9)식의 요령으로 역확산전 자기상관행렬(pre-correlation autocovariance matrix) R _x 와 역확산후 자기상관행렬(post-correlation autocovariance matrix) R _y 를 각각 갱신한다.

〈단계2〉현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w과 (8)과 (9)에서 갱신한 자기상관행렬 R_x 및 R_y, 그리고 미리 정한 적응이득 μ로부터 아래의 (13)식에 의거하여 현 스냅샷에서의 최소고유치에 해당하는 라그랑제승수값을 계산한다:

단,

,

임.

〈단계3〉현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w과 상기 라그랑제 승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 자기상관행렬 R_x와 R_y를 이용하여 상기 (12)식과 같이 웨이트벡터를 갱신한다.

매 스냅샷마다 (12)식에 의거하여 웨이트 벡터를 갱신한 후, 크기를 1로 정규화(normalization)한다. 또한, 각 안테나소자의 신호의 위상을 기준안테나 소자의 신호의 위상에 동기시키기 위해서, (12)식에서 구한 웨이트벡터의 각 소자의 값을 상기 기준안테나에 가해질 웨이트값으로 나눈 후에 정규화하는 것이 바람직하다. 매 스냅샷마다의 배열 안테나 시스템의 출력 z는 현재의 웨이트벡터값 w과 역확산후의 수신신호벡터 y의 내적으로 계산된다(즉,

). 따라서, 매 스냅샷마다 상기 3 단계의 계산이 이루어져야 웨이트벡터가 새로이 갱신된다. 본 발명에 의한 통신이 계속되려면, 〈단계3〉이후에 스냅샷 인덱스를 1 증가시킨 후 다시〈단계1〉로 되돌아가야 한다. 위에서 제시된 방법을 사용하여 웨이트벡터를 산출할 경우, 매 스냅샷마다 행렬연산이 필요하므로 계산부담은 행렬연산 갯수만큼의 O(N²)가 된다(단, N은 배열안테나의 안테나 소자의 개수임).

위에서 제시하는 두가지 실시예 중 하나를 선택하여 신호대 간섭+잡음의 비를 최대화하는 웨이트벡터를 산출해낼 수 있다. 위에서 제시하는 방법은 일반화된 고유치 문제의 해를 구하는 기존의 어느 방법 보다도 간단한 계산절차를 포함하므로 계산 소요시간이 대단히 짧아지게 된다. 계산절차의 간단화는 시스템 가격을 낮추는 것은 물론 시스템의 성능에도 큰 영향을 미치는 요소이다. 따라서, 본 발명에서는 웨이트벡터의 정확도에 영향을 미치지 않고 계산과정을 더욱 줄이는 방안을 제시한다. 자기상관행렬을 계산함에 있어 각 스냅샷마다 순시신호만을 사용하므로써 계산량을 대폭 줄이는 것이 가능하다. 이러한 절차를 간단화하는 기술의 근간은 본원 출원인에 의해 출원된, 1996년 특허출원 제17931호(1996. 5. 25)와 1998년에 미국에 등록된 특허 5,808,913의 명세서에 자세히 설명되어 있으므로 본 명세서에서는 최적의 웨이트벡터를 산출해 내는 적응계산절차만를 소개하기로 한다. 본 기술의 설명의 순서도 앞서와 마찬가지로 (3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 산출해내는 절차를 먼저 유도한다. (4)식의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로써 웨이트벡터를 산출해내는 계산절차는 동일한 적응절차에 신호인덱스 x (pre-correlation 수신신호 인덱스)와 y (post-correlation 수신신호 인덱스)를 맞바꾸고, (12)식에서와 같이 적응이득의 계산식에 포함된 양부호를 음부호로 바꾸면 된다.

제 3 실시예

(3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 산출해내는 행렬연 산을 없앤 제3실시예의 계산절차는 다음과 같이 매 스냅샷마다 단계적으로 나타낼 수 있다.

〈초기단계〉 초기 웨이트벡터 w를 설정한다. 이때, 빠른 수렴을 위하여 초기 웨이트벡터를 역확산후의 수신신호벡터를 정규화한 값 y(0)/||y(0)||으로 하는 것이 바람직하다. 단,

임.

〈단계1〉현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(역확산전 수신신호벡터)와 y(역확산후 수신신호벡터), 웨이트벡터 w, 그리고 미리 정한 적응이득 μ로부터 아래의 (14)식에 의거하여 현 스냅샷에서의 최대고유치에 해당하는 라그랑제승수값을 계산한다:

단,

,

라 할때,

,

이고 z는 배열 안테나 시스템의 출력으로서

임.

〈단계2〉현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w과 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x와 y, 및 상기 배열 안테나 시스템의 출력 z와

를 이용하여 아래의 (15)식과 같이 웨이트벡터를 갱신한다:

앞서 언급한 바대로, 매 스냅샷마다의 배열 안테나 시스템의 출력 z는 현재의 웨이트벡터값 w과 역확산후의 수신신호벡터 y의 내적으로 계산된다. (즉,

). 따라서, 매 스냅샷마다 상기 2 단계의 계산이 이루어져야 웨이트벡터가 새로이 갱신된다. 본 발명에서 제공하는 기술로 통신이 계속되려면, 〈단계2〉이후에 스냅샷 인덱스를 1 증가시킨 후 다시〈단계1〉로 되돌아가야 한다. 매 스냅샷마다 (15)식에 의거하여 웨이트 벡터를 갱신한 후, 크기를 1로 정규화(normalization)하는 단계를 추가로 넣을 수도 있다. 또한, 각 안테나소자의 신호의 위상을 기준안테나 소자의 신호의 위상에 동기시키기 위해서, (15)식에서 구한 웨이트벡터의 각 소자의 값을 상기 기준안테나에 가해질 웨이트값으로 나눈 후에 정규화하는 것이 바람직하다.

이상의 적응절차를 이용하여 매 스냅샷마다 웨이트벡터를 계산하면 앞서 소개하였던 적응절차에서 요구되었던 행렬연산이 모두 사라지므로 O(N) 의 계산 부담이 필요한 벡터들만의 연산으로 (3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 구할 수 있다. (단, N 은 배열안테나의 안테나소자의 개수임.) 즉, 신호대 간섭 + 잡음의 비를 최대화하는 최적의 웨이트벡터를 행렬연산 없이 벡터 연산만으로 간단히 구할 수 있다.

제 4 실시예

앞서 설명했던 바와 같이, (3)식의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 구하는 대신에 (4)식의 최소고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 구하는 절차를 제4실시예로 설명한다. 이 것은 제3실시예의 계산절차에서의 3단계 의 적응절차에서 신호인덱스 x (pre-correlation 수신신호 인덱스)와 y (post-correlation 수신신호 인덱스)를 맞바꾸고, (12)식에서 보는 바와 같이 웨이트벡터값을 갱신할 때 부호를 조정하면 된다. 이것을 다시한번 정리하면 다음과 같다.

〈초기단계〉 초기 웨이트벡터 w(0)를 설정한다.

〈단계1〉현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(역확산전 수신신호벡터)와 y(역확산후 수신신호벡터), 웨이트벡터 w, 그리고 미리 정한 적응이득 μ로부터 아래의 (16)식에 의거하여 현스냅샷에서의 최소고유치에 해당하는 라그랑제승수값을 계산한다:

단,

,

라 할때,

,

이고 z는 배열 안테나 시스템의 출력으로서

임.

를 이용하여 아래의 (17)식과 같이 웨이트벡터를 갱신한다:

상기 웨이트벡터 갱신시에, 각 안테나소자의 신호의 위상을 기준안테나 소자의 신호의 위상에 동기시키기 위해서, (17)식에서 구한 웨이트벡터의 각 소자의 값 을 상기 기준안테나에 가해질 웨이트값으로 나눈 후에 정규화하는 것이 바람직하다.

제4실시예의 경우도 앞서와 마찬가지로, 매 스냅샷마다의 배열 안테나 시스템의 출력 z는 현재의 웨이트벡터값 w과 역확산후의 수신신호벡터 y의 내적으로 계산된다(즉,

). 따라서, 매 스냅샷마다 상기 2 단계의 계산이 이루어져야 웨이트벡터가 새로이 갱신된다. 본 발명이 제공하는 기술로 통신이 계속되려면,〈단계2〉이후에 스냅샷 인덱스를 1 증가시킨 후 다시 〈단계1〉로 되돌아가야 한다. 매 스냅샷마다 (17)식에 의거하여 웨이트벡터를 갱신한 후, 크기를 1로 정규화(normalization)하는 단계를 추가로 넣을 수도 있다. 또한, 각 안테나소자의 신호의 위상을 기준안테나 소자의 신호의 위상에 동기시키기 위해서, (17)식에서 구한 웨이트벡터의 각 소자의 값을 상기 기준안테나에 가해질 웨이트값으로 나눈 후에 정규화하는 것이 바람직하다.

이상의 적응절차를 이용하여 매 스냅샷마다 웨이트벡터를 계산하면 앞서 소개하였던 적응절차에서 요구되었던 행렬연산이 모두 사라지므로 O(N) 만을 요하는 벡터연산만으로 (4)식의 최소고유치에 대응하는 고유벡터를 구할 수 있다(단, N은 배열안테나의 안테나 소자의 개수임). 즉, 신호대 간섭+잡음의 비를 최대화하는 최적의 웨이트벡터를 행렬연산 없이 벡터들만의 연산으로 간단히 구할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나와, 상기 다수의 안테나 소자를 통해 수신되어 저역천이 및 복조되고 역확산되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리장치를 구비하고 있는 적응 배열 안테나 시스템의 마이크로프로세서를 구비하고 있는 웨이트 벡터를 산출하는 신호처리 장치에, 초기 웨이트벡터 w를 설정하는 기능과, 현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터(pre-correlation signal vector) x(n)와 역확산후 수신신호벡터(post-correlation signal vector) y(n)로부터 각각 역확산전 자기상관행렬(autocovariance matrix) R_x과 역확산후 자기상관행렬 R_y을 갱신하는 기능과, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w와 상기 자기상관행렬 R_x 및 R_y 및 미리 정한 적응이득 μ으로부터 현 스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ을 계산하는 기능과, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w, 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 상기 역확산전 자기상관행렬 R_x, 및 상기 역확산후 자기상관행렬 R_y로부터 웨이트벡터를 갱신하는 기능을 실현시키기 위한 장치를 제공한다.
이와 같은 적응 배열 안테나 시스템의 최적 웨이트벡터 계산을 위한 신호처리 장치는, 상술한 신호처리 방법을 적용하여 구현되는 하드웨어로서 그 동작은 신호처리 방법에서 서술한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명은 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나와, 상기 다수의 안테나 소자를 통해 수신되어 저역천이 및 복조되고 역확산되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리장치를 구비하고 있는 적응 배열 안테나 시스템의 마이크로프로세서를 구비하고 있는 웨이트 벡터를 산출하는 신호처리 장치에, 초기 웨이트벡터 w를 설정하는 기능과, 현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터 x(n)와 역확산후 수신신호벡터 y(n), 웨이트 벡터 w 및 미리 정한 적응이득값 μ으로부터 라그랑제승수값 γ을 계산하는 기능과, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w와 상기라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ 및 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)와 역확산후 수신신호벡터 y(n)로부터 웨이트벡터를 갱신하는 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
이와 같은 적응 배열 안테나 시스템의 최적 웨이트벡터 계산을 위한 신호처리 장치의 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체는, 상술한 신호처리 방법을 적용하는 하드웨어를 동작시키기 위한 것으로서 상기 신호처리 방법에서 서술한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 아울러, 상기 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 것이며 되므로 그 종류가 한정되는 것은 아니다.

참고적으로, 배열 안테나는 다수의 안테나 소자 (antenna element)를 포함하는 장치로서, 소정의 배열원칙에 따라 각 안테나 소자가 배열되며, 각각의 안테나 소자에 원하는 만큼의 위상을 조정함으로써 송신 혹은 수신시의 빔패턴을 조정할 수 있는 것으로, 이와 관련한 기본 기술은 이미 본원 출원인에 의해, 1996년 특허 출원 제893호(1996. 1. 17), 1996년 특허출원 제12171호(1996. 4. 18), 1996년 특허출원 제12172호(1996. 4. 18), 1996년 특허출원 제17931호(1996. 5. 25), 1996년 특허출원 제25377호(1996. 6. 28). 및 1997년 특허출원 제 73901호 (1997. 12. 26)로 출원되었다. 특히, 본 발명은 기지국 배열 안테나의 빔패턴을 적절히 조정하는 기술을 제공하되 위의 선출원 발명기술보다 정확한 해를 구할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면은 그것으로 권리범위를 한정하기 위해 제시된 것이 아니라 단지 본 발명의 기술요지를 보다 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 제시된 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하므로, 그러한 여러가지 치환물, 변형물 및 변경물도 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. 또한, 본 명세서에 등장하는 용어들은 본 발명에서 제공되는 기술의 이해를 돕기 위해 본출원인이 임의로 명명한 것들도 있으며 각 용어를 다르게 명명하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하므로, 그러한 여러가지 치환물, 변형물 및 변경물도 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

신호대 간섭 + 잡음의 비가 최대화되도록 하기 위하여 수신신호의 자기상관행렬(autocnvariance matrix)의 최대고유치에 대응하는 고유벡터로 웨이트벡터를 설정하면, 역확산후(post-correlation)의 자기상관행렬만으로 모델링된 보통의 고유치문제로 웨이트값을 정하는 경우, 비트오류확율을 약 십분의 일로 줄일 수 있것이 확인되었다. 이 것은 본원 출원인에 의해 발표된 논문 [2] 및 [3] S. Choi, et el, "Design of an adaptive antenna array for tracking the source of maximum power and its application to CDMA mobile communications", IEEE trans on Antenna and Propagations, vol. 45, No 9, Sep 1997, pp 1393-1404와 또, 본원 출원인에 의해, 1996년 특허출원 제893호(1996. 1. 17), 1996년 특허출원 제12171호(1996. 4. 18), 1996년 특허출원 제 17931호(1996. 5. 25), 1996년 특허출원 제25377호(1996. 6. 28)에 설명되어 있다. 그런데, 본 명세서에 설명된 새로운 발명 기술을 이용하여 역확산전(pre-correlation)의 자기상관행렬과 역확산후(post-correlation)의 자기상관행렬을 모두 고려하여 모델링된 일반화된 고유치문제의 고유벡터로서 웨이트벡터를 설정하면 상기의 성능을 또다시 증가시킴을 다양한 컴퓨터 모의 실험으로 확인하였다. 개선정도는 경우에 따라 약간씩 다르나 대체적으로 역확산후(post-correlation)의 자기상관행렬만으로 모델링된 보통의 고유치문제로 웨이트값을 정하는 경우보다 비트오류확률을 약 반 정도로 줄일 수 있다. 그러나, 역확산전의 자기상관행렬을 계산과정에 포함시킴으로써 계산과정이 약간 복잡해 지는 것은 피할 수 없다. 이밖에 본 기술이 제공하는 더욱 중요한 공헌은 전체의 계산량이 안테나 개수에 선형적으로 비례한다는 것이다. 즉, 본 발명 이 제공하는 기술은 본발명자가 고안하여 따로 출원한 공액기울기방법에 의거한 방식과 더불어, 일반화된 고유치 문제의 해를 구함에 있어, 지금까지 전세계적으로 발견,발표된 어느 기술보다도 간단한 절차를 통해 정확하게 일반화된 고유치문제의 해를 제공한다는 것이다. 이는 통신 시스템의 가격 경쟁면에서나 성능면에서 가장 우수한 품질을 제공한다는 의미가 된다.

Claims

안테나 소자간에 소정 배열과 간격을 갖는 다수의 안테나 소자를 갖는 수신 배열 안테나 시스템에서의 신호 처리 방법에 있어서,

(1) 상기 수신 배열 안테나 시스템의 k번째 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터(pre-correlation received signals)를 이용하여 자기상관행렬(autocorrelation matrices) R_x를 만들고, 역확산후 수신신호벡터(post-correlation received signals)를 이용하여 자기상관행렬(autocorrelation matrices) R_y를 만들고,

(2) 상기 R_x, R_y로 구성된 일반 고유치 방정식(generalized eigenvector equation)을 하기 관계식에 따라 만들고,

(단, w(k)는 k번째 웨이트벡터이고, λ는 상기 일반 고유치 방정식의 최대 고유치임)

(3) 상기 고유치 방정식의 최대 고유치(maximum eigenvector) λ에 대응하는 고유벡터(eigenvector)를 계산하여 그 계산 결과값을 웨이트 벡터 w(k)로 사용하는 신호처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 배열 안테나 시스템의 웨이트벡터 w(k)는

초기 웨이트벡터 w를 설정하는 제1단계;

현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터(pre-correlation signal vector) x(n)과 역확산후 수신신호벡터(post-correlation signal vector) y(n)으로부터, 각각 역확산전 자기상관행렬(autocovariance matrix) R_x와 역확산후 자기상관행렬 R_y를 갱신하는 제2단계;

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 자기상관행렬(R_x 및 R_y), 및 미리 정한 적응이득 μ으로부터 현 스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ을 계산하는 제3단계; 및

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w, 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 상기 역확산전 자기상관행렬 R_x, 및 상기 역확산후 자기상관행렬 R_y로부터 웨이트벡터를 갱신하는 제4단계

에 의해 획득되는 신호처리 방법.
제2항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나에서, 안테나 소자가 홀수개인 경우 실질적으로 중앙부에 위치한 하나의 안테나 소자를 기준안테나로 정하여 다른 안테나 소자에 유기된 신호의 위상을 배열 안테나의 중앙, 즉 안테나 개수를 N이라 할때
번째의 위치에 해당되는 기준 안테나의 수신신호 위상에 동기시키는

신호처리 방법.
제2항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나 정중앙에 안테나 소자가 없는 경우, 즉 안테나 개수를 N이라 할때 안테나 소자의 개수가 짝수인 경우에는 기준 안테나의 위치를
번째 혹은
번째 위치로 정하여 다른 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상을 상기 기준 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상에 동기시키는

신호처리 방법.
삭제
제2항에 있어서,

상기 역확산전 자기상관행렬 R_x와 역확산후 자기상관행렬 R_y를 갱신함에 있어, 현스냅샷에서의 행렬값에 미리 정해진 망각인자 f를 곱하고, 그 곱한 결과에 현 스냅샷에서의 수신신호벡터들의 곱
혹은
을 각각 더하여, 매 스냅샷마다
과
에 의거하여 각각 갱신하는

신호처리 방법.

(단, 위첨자 H는 허미션(복소공액 전치) 연산자임.)
제2항에 있어서,

상기 역확산전 자기상관행렬 R_x와 역확산후 자기상관행렬 R_y를 갱신함에 있어, 최초의 스냅샷에서는
및
과 같이 수신신호벡터만으로 갱신하는

신호처리 방법.
제2항의 제3단계에서 상기 라그랑제승수값 γ를 계산함에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 자기상관행렬 ( R_x와 R_y), 그리고 미리 정한 적응이득 μ를 이용하여 상기 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 것을 특징으로 하는 신호처리 방법.

(단,

임)
삭제
제2항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산함에 있어, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)과 상기 역확산후 수신신호벡터 y(n)의 자기상관행렬 R_y를 이용하여
로 계산하는

신호처리 방법.
제2항의 제3단계에서 상기 라그랑제승수값 γ를 계산함에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)과 상기 자기상관행렬 ( R_x와 R_y), 그리고 미리 정한 적응이득 μ를 이용하여 상기 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 단계

를 수행하는 신호처리 방법.

(단,

임)
삭제
제11항에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)의 자기상관행렬 R_x를 이용하여 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 배열 안테나 시스템의 웨이트벡터 w(k)는

초기 웨이트벡터 w(0)를 설정하는 제1단계;

현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터 x(n)과 역확산후 수신신호벡터 y(n), 웨이트벡터 w(k), 및 미리 정한 적응이득 μ으로부터 라그랑제승수값 γ를 계산하는 제2단계; 및

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득μ, 및 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)와 역확산후 수신신호벡터 y(n)로부터 웨이트 벡터를 갱신하는 제3단계

에 의해 획득되는 신호처리 방법.
제14항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나에서, 안테나 개수를 N이라 할때 안테나 소자가 홀수개인 경우 실질적으로 중앙부에 위치한 하나의 안테나 소자를 기준안테나로 정하여 다른 안테나 소자에 유기된 신호의 위상을 배열 안테나의 중앙, 즉
번째의 위치에 해당되는 기준 안테나의 수신신호 위상에 동기시키는

신호처리 방법.
제14항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나 정중앙에 안테나 소자가 없는 경우, 즉 안테나 개수를 N이라 할때 안테나 소자의 개수가 짝수인 경우에는 기준 안테나의 위치를
번째 혹은
번째 위치로 정하여 다른 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상을 상기 기준 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상에 동기시키는

신호처리 방법.
삭제
제14항의 제2단계에서 상기 라그랑제승수값 γ를 계산함에 있어서,

현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 웨이트벡터 w(k), 미리 정한 적응이득 μ로부터 현스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 단계

를 포함하는 신호처리 방법.

(단, 상기 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 그리고 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)로부터

를
,
,
로 정의할 때,
,
,
이고,
임. Re[
]는 복소수 "
"의 실수부임.)
삭제
제14항의 제2단계에서 상기 라그랑제승수값 γ를 계산함에 있어서,

현 스냅샷에서 배열 안테나 시스템의 출력 z를 이용하여
으로 계산하는 것을 특징으로 하는 신호처리 방법.
제14항에 있어서,

상기 제2단계는

현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 웨이트벡터 w(k), 그리고 미리 정한 적응이득 μ로부터 현 스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 단계를 포함하는 신호처리 방법.

(단, 상기 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 그리고 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)로부터
를
,
,
,
로 정의할 때,
,
,
이고,
임. Re[
]는 복소수 "
"의 실수부임.)
삭제
제14항에 있어서,

상기 제2단계는 현 스냅샷에서의 웨이트벡터와 역확산전 수신신호벡터 x(n)을 이용하여 라그랑제승수값 γ를
으로 계산하는 단계

를 수행하는 신호처리방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
안테나 소자간에 소정 배열과 간격을 갖는 다수의 안테나 소자를 갖는 수신 배열 안테나 시스템의 k번째 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터와 역확산후 수신신호벡터를 이용하여 각각 자기상관행렬 R_x와 R_y를 만들고, 상기 R_x, R_y로 구성된 일반 고유치 방정식
의 최대 고유치 λ에 대응하는 고유벡터를 계산하여, 그 계산 결과값을 k번째 웨이트 벡터 w(k)로 사용하는 신호처리 장치에 있어서,

상기 신호처리 장치는

초기 웨이트벡터 w(0)를 설정하는 수단;

현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터(pre-correlation signal vector) x(n)와 역확산후 수신신호벡터(post-correlation signal vector) y(n)로부터, 각각 역확산전 자기상관행렬(autocorrelation matrix) R_x과 역확산후 자기상관행렬 R_y을 갱신하는 수단;

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 자기상관행렬(R_x 및 R_y), 및 미리 정한 적응이득 μ으로부터 현 스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ를 계산하는 수단; 및

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k), 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 상기 역확산전 자기상관행렬 R_x, 및 상기 역확산후 자기상관행렬 R_y로부터 웨이트벡터를 갱신하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나에서, 안테나 소자가 홀수개인 경우 실질적으로 중앙부에 위치한 하나의 안테나 소자를 기준안테나로 정하여 다른 안테나 소자에 유기된 신호의 위상을 배열 안테나의 중앙, 즉 안테나 개수를 N이라 할때
번째의 위치에 해당되는 기준 안테나의 수신신호 위상에 동기시키는 것을 특징으로 하는, 라그랑제승수법에 의거하여 적응 배열 안테나 시스템의 웨이트벡터를 산출하는

신호처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나 정중앙에 안테나 소자가 없는 경우, 즉 안테나 개수를 N이라 할때 안테나 소자의 개수가 짝수인 경우에는 기준 안테나의 위치를
번째 혹은
번째 위치로 정하여 다른 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상을 상기 기준 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상에 동기시키는

신호처리 장치.
삭제
제28항에 있어서,

상기 역확산전 자기상관행렬 R_x와 역확산후 자기상관행렬 R_y를 갱신함에 있어, 현스냅샷에서의 행렬값에 미리 정해진 망각인자 f를 곱하고, 그 곱한 결과에 현 스냅샷에서의 수신신호벡터들의 곱
을 각각 더하여, 매 스냅샷마다
과
에 의거하여 각각 갱신하는

신호처리 장치.

(단, 위첨자 H는 허미션(복소공액 전치) 연산자임.)
제28항에 있어서,

상기 역확산전 자기상관행렬 R_x와 역확산후 자기상관행렬 R_y를 갱신함에 있어, 최초의 스냅샷에서는
과 같이 수신신호벡터 만으로 갱신하는

신호처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산하는 수단은

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 자기상관행렬 ( R_x 와 R_y), 그리고 미리 정한 적응이득 μ를 이용하여 상기 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 수단인 것을 특징으로 하는

신호처리 장치.

(단,

임)
삭제
제28항 또는 제34항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산함에 있어, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 역확산후 수신신호벡터 y(n)의 자기상관행렬 R_y를 이용하여
로 계산하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산함에 있어, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 자기상관행렬 ( R_x와 R_y), 그리고 미리 정한 적응이득 μ를 이용하여 상기 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 수단인 것을 특징으로 하는

신호처리 장치.

(단,

임)
삭제
제28항 또는 제37항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산함에 있어, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)의 자기상관행렬 R_x를 이용하여
로 계산하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 신호처리 장치는

초기 웨이트벡터 w(0)를 설정하는 수단;

현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터 x(n)과 역확산후 수신신호벡터 y(n), 웨이트벡터 w(k), 및 미리 정한 적응이득 μ으로부터 라그랑제승수값 γ를 계산하는 수단; 및

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 및 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)와 역확산후 수신신호벡터 y(n)로부터 웨이트벡터를 갱신하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.
제40항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나에서, 안테나 소자가 홀수개인 경우 실질적으로 중앙부에 위치한 하나의 안테나 소자를 기준안테나로 정하여 다른 안테나 소자에 유기된 신호의 위상을 배열 안테나의 중앙, 즉 안테나 개수를 N이라 할때
번째의 위치에 해당되는 기준 안테나의 수신신호 위상에 동기시키는

신호처리 장치.
제40항에 있어서,

상기 다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나 정중앙에 안테나 소자가 없는 경우, 즉 안테나 개수를 N이라 할때 안테나 소자의 개수가 짝수인 경우에는 기준 안테나의 위치를
번째 혹은
번째 위치로 정하여 다른 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상을 상기 기준 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상에 동기시키는

신호처리 장치.
삭제
제40항의 상기 라그랑제승수값 γ를 계산함에 있어서,

현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 웨이트벡터 w(k), 미리 정한 적응이득 μ로부터 현 스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ를
로 계산하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.

(단, 상기 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 그리고 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)로부터
를
,
,
로 정의할 때,
,
,
이고,
임. Re[
]는 복소수 "
"의 실수부임.)
삭제
제40항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산함에 있어, 상기 현 스냅샷에서의 배열 안테나 시스템의 출력 z를 이용하여
으로 계산하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.
제40항에 있어서,

상기 웨이트 벡터를 갱신하는 수단은

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)와 y(n), 및 상기 배열 안테나 시스템의 출력 z와
를 이용하여
와 같이 웨이트벡터를 갱신하는 수단인 것을 특징으로 하는

신호처리 장치.

(단, z는 배열 안테나 시스템의 출력으로서
임. Re[ ·] 는 복소수 ·의 실수부임.)
제47항에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다, 웨이트벡터를 갱신한 후 현 스냅샷에서의 상기 역확산후 수신신호벡터 y(n)에 대하여 스칼라값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 수단

을 더 포함하는 신호처리 장치.
제40항에 있어서,

상기 라그랑제승수값을 계산함에 있어, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터와 역확산전 수신신호벡터 x(n)를 이용하여
으로 계산하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.
제40항 또는 제48항에 있어서,

매 스냅샷에서 상기 갱신된 웨이트벡터의 각각의 엘리먼트(element)를 기준안테나의 신호에 곱해질 웨이트 값으로 나누는 수단

을 더 포함하는 신호처리 장치.
제40항 또는 제48항에 있어서,

매 스냅샷에서 상기 갱신된 웨이트벡터의 크기가 1이 되도록 정규화 하는 수단

을 더 포함하는 신호처리 장치.
제40항 또는 제48항에 있어서,

최종 계산된 상기 웨이트벡터에 임의의 상수를 곱하여 정규화하는 수단

을 더 포함하는 신호처리 장치.
다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나와, 상기 다수의 안테나 소자를 통해 수신되어 저역천이 및 복조되고 역확산되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리장치를 구비하고 있는 적응 배열 안테나 시스템의 마이크로프로세서를 구비하고 있는 웨이트 벡터를 산출하는 신호처리 장치에,

초기 웨이트벡터 w를 설정하는 기능;

현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터(pre-correlation signal vector) x(n)와 역확산후 수신신호벡터(post-correlation signal vector) y(n)로부터, 각각 역확산전 자기상관행렬(autocovariance matrix) R_x과 역확산후 자기상관행렬 R_y을 갱신하는 기능;

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w와 상기 자기상관행렬 R_x 및 R_y, 및 미리 정한 적응이득 μ으로부터 현 스냅샷에서의 라그랑제승수값 γ을 계산하는 기능; 및

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w, 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 상기 역확산전 자기상관행렬 R_x, 및 상기 역확산후 자기상관행렬 R_y로부터 웨이트벡터를 갱신하는 기능

을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
다수의 안테나 소자로 이루어지는 배열 안테나와, 상기 다수의 안테나 소자를 통해 수신되어 저역천이 및 복조되고 역확산되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리장치를 구비하고 있는 적응 배열 안테나 시스템의 마이크로프로세서를 구비하고 있는 웨이트 벡터를 산출하는 신호처리 장치에,

초기 웨이트벡터 w를 설정하는 기능;

현 스냅샷에서의 역확산전 수신신호벡터 x(n)와 역확산후 수신신호벡터 y(n), 웨이트 벡터 w, 및 미리 정한 적응이득값 μ으로부터 라그랑제승수값 γ을 계산하는 기능; 및

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 및 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)와 역확산후 수신신호벡터 y(n)로부터 웨이트벡터를 갱신하는 기능

을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
제2항의 제4단계에서 상기 웨이트벡터를 갱신함에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 자기상관행렬(R_x와 R_y)를 이용하여 웨이트벡터 w(k)를
와 같이 갱신하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제2항의 제4단계 또는 제55항에서 상기 웨이트벡터를 갱신함에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다 웨이트벡터를 갱신한 후, 현 스냅샷에서의 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)의 자기 상관 행렬 R_x에 대하여 스칼라값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 포함하는 신호처리 방법.
제2항의 제4단계에서 상기 웨이트벡터를 갱신함에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 자기상관행렬 (R_x와 R_y)를 이용하여 웨이트벡터 w(k)를
와 같이 갱신하는 단계

를 수행하는 신호처리 방법.
제57항에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다 웨이트벡터를 갱신한 후, 현 스냅샷에서의 상기 역확산후 수신신호벡터 y(n)의 자기 상관 행렬 R_y에 대하여 스칼라값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제14항의 제3단계에서 상기 웨이트벡터를 갱신함에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)과 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 및 상기 배열안테나 시스템의 출력 z와 상기 웨이트벡터와 역확산전의 수신신호벡터와의 내적
를 이용하여
와 같이 웨이트벡터를 갱신하는 단계

를 포함하는 신호처리 방법.
제14항의 제3단계 또는 제59항에서 상기 웨이트벡터를 갱신한 후,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다, 현 스냅샷에서의 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)에 대하여 스칼라 값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제14항에 있어서, 상기 제3단계는,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)과 y(n), 및 상기 배열안테나 시스템의 출력 z와 상기 웨이트벡터와 역확산전의 수신신호벡터와의 내적
를 이용하여
와 같이 웨이트벡터를 갱신하는 단계를

포함하는 신호처리 방법.

(단,
임. Re[
]는 복소수 "
"의 실수부임.)
제61항에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다 웨이트벡터를 갱신한 후, 현 스냅샷에서의 상기 역확산후 수신신호벡터 y(n)에 대하여 스칼라 값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제14항 또는 제62항에 있어서,

매 스냅샷에서 상기 갱신된 웨이트벡터의 각각의 엘리먼트(element)를 기준 안테나의 신호에 곱해질 웨이트 값으로 나누는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제14항 또는 제62항에 있어서,

매 스냅샷에서 상기 갱신된 웨이트벡터의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제14항 또는 제62항에 있어서,

최종 계산된 상기 웨이트벡터에 임의의 상수를 곱하여 웨이트벡터의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 방법.
제28항에 있어서,

상기 웨이트벡터를 갱신하는 수단은

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 자기상관행렬 (R_x와 R_y)을 이용하여 웨이트벡터 w(k)를
와 같이 갱신하는 수단인 것을 특징으로 하는 신호처리 장치.
제28항 또는 제66항에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다, 웨이트벡터를 갱신한 후 현 스냅샷에서의 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)의 자기 상관 행렬 R_x에 대하여 스칼라 값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는

신호처리 장치.
제28항에 있어서,

상기 웨이트 벡터를 갱신함에 있어, 현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)와 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 자기상관행렬 (R_x와 R_y)을 이용하여 웨이트벡터 w(k)를
와 같이 갱신하는 수단인 것을 특징으로 하는

신호처리 장치.
제28항 또는 제68항에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다 웨이트벡터를 갱신한 후, 현 스냅샷에서의 상기 역확산후 수신신호벡터 y(n)의 자기 상관 행렬 R_y에 대하여 스칼라 값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 단계

를 더 포함하는 신호처리 장치.
제40항의 상기 웨이트벡터를 갱신함에 있어서,

현 스냅샷에서의 웨이트벡터 w(k)과 상기 라그랑제승수값 γ, 상기 적응이득 μ, 그리고 현 스냅샷에서의 수신신호벡터 x(n)과 y(n) 및 상기 배열 안테나 시스템의 출력 z와 상기 웨이트벡터와 역확산전의 수신신호벡터와의 내적
를 이용하여
와 같이 웨이트벡터를 갱신하는 수단

을 포함하는 신호처리 장치.

(단,
임. Re[
]는 복소수 "
"의 실수부임.)
제40항 또는 제70항에 있어서,

매 스냅샷에서 새로운 웨이트벡터를 계산할 때마다 웨이트벡터를 갱신한 후, 현 스냅샷에서의 상기 역확산전 수신신호벡터 x(n)에 대하여 스칼라값
의 크기가 1이 되도록 정규화하는 수단

을 더 포함하는 신호처리 장치.