KR100901101B1

KR100901101B1 - 콤팩트 안테나의 다이버시티 이득

Info

Publication number: KR100901101B1
Application number: KR1020037015849A
Authority: KR
Inventors: 웽글러마이클제이
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2009-06-08
Also published as: HK1067818A1; JP2005516428A; KR20040003051A; US20020181627A1; WO2002100001A2; CN100508424C; CN1545771A; WO2002100001A3; BR0210134A; EP1393467A2; US7058145B2; TWI270258B

Abstract

무선 통신 시스템에 이용하기 위한 수신기 체인 (53) 은 콤팩트하고, 고도로 상관된 다중 엘리먼트 안테나를 포함한다. 다중 안테나 엘리먼트 (34 및 35) 는 하나 이상의 기지국으로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 안테나 엘리먼트 (34 및 35) 로부터의 고도로 상관된 신호 출력들은 가중 계수의 세트를 이용하여 제어기 (55) 에 최적으로 합성된다. 각 기지국 신호에 대한 가중 계수들의 세트는 수신된 신호의 공간 시그너쳐에 응답하여 결정된다.

제어기, 합성기, 복조기, 원격국, 기지국

Description

콤팩트 안테나의 다이버시티 이득 {DIVERSITY GAIN WITH A COMPACT ANTENNA}

배경

분야

본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 수신된 신호로부터의 간섭 소거에 관한 것이다.

배경

전형적인 무선 통신 시스템은 다중 (Multiple) 원격국 (Remote Station) 및 다중 기지국 (Base Station) 을 포함한다. 일반적으로, 통신 시스템은 양방향으로서, 원격국이 기지국으로 신호를 송신함은 물론 원격국이 기지국으로부터 신호를 수신한다. 무선 통신 채널상의 신호를 송수신하는 것을 용이하게 하기 위해, 원격국은 수신기와 송신기를 포함한다.

원격국에서 수신기의 기능은, 어떠한 원하지 않거나 간섭 (Interference) 하는 수신 신호량을 최소화하면서, 원하는 수신 신호량을 최대화하는 것이다. 일반적으로, 원하는 신호는 원격국에 바로 근접한 3 섹터 (Sector) 기지국의 1 섹터로부터 도달하는 무선 전파이다. 원하는 신호는 원격국이 복호화하고 이용할 정보를 운반한다. 원하지 않거나 간섭하는 신호는 서빙 (Serving) 섹터로 “누설하는” 기지국의 다른 2 개의 섹터로부터 도달하는 신호를 포함한다. 또한, 원하지 않거나 간섭하는 신호는, 통신 시스템의 다른 원격국에 이용하려는 캐리 (Carry) 정보를 운반하는, 인접한 전혀 다른 기지국에서 온 것일 수 있다. 원격국에 의해 수신되고 다른 원격국을 위해 의도된 신호는, 원하는 신호를 복호화하는 것을 더욱 어렵게 하면서, 원격국에 의한 원하는 신호의 수신을 방해한다.

바람직하지 못한 효과로는 “간섭”과 “페이딩 (Fading)” 을 포함한다. 간섭은 원격국의 수신기에 의해 “잡히는” 모든 원하지 않는 출력을 가리킨다. 본질적으로는, 페이딩은 무선 채널의 다중경로 특성에 기인한 일종의 자기 간섭이다. 전형적으로, 원하는 신호는, 원하는 신호의 전파가 원격국에 인접한 빌딩, 자동차, 나무 등으로부터 “바운싱 (Bouncing)” 하기 때문에, 많은 경로를 통해 원격국으로 도달할 것이다. 다중경로 신호들은 임의의 위상 세트 (Set) 를 가지고 원격국으로 도달하므로, 때때로 그 신호들은 동상 (In Phase) 이고, 보강 합성되어, 추가적인 출력을 수신한다. 다른 경우에는, 신호들은 상쇄 합성되고, 신호들은 이상 (Out Of Phase) 이며, 서로 소거시키려는 경향이 있으며, 보다 낮은 출력이 수신된다. 소거는, 고 산란성 환경에서, 다중경로 신호 출력이 세기를 그 평균값의 1/100 까지 약 1 ％ 시간동안 감소시킬 수 있다. 다중경로 신호의 출력 손실을 보상하기 위해, 기지국은, 마치 페이딩이 없는 것처럼, 수신기가 시간 중 99 ％를 동작하는 것을 유지하기 위해 100 배 많은 출력을 전송할 필요가 있다.

그러므로, 당해 기술분야에서는 이용 가능한 신호를 최대화하도록 원격국에서 신호를 결합하는 효과적인 방법이 필요하다.

개요

여기에 개시한 실시형태들은 이용 가능한 신호를 최대화하기 위해 원격국에서 고도로 상관된 신호들을 합성함으로써 상기 요구 사항들을 해결한다.

무선 통신 시스템에 이용하는 원격국은 수신기 및 콤팩트 (Compact) 하고, 고도로 상관된, 다중 엘리먼트 (Multi-Element) 안테나 (Antenna: ANT) 를 구비한다. 다중 엘리먼트 안테나는 하나 이상의 기지국으로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 수신기는 안테나의 각 엘리먼트로부터 신호를 수신하고, 각 안테나 엘리먼트에서 수신된 신호의 진폭과 위상을 포함하여, 공간 시그너쳐 (Spatial Signature) 를 결정하도록 구성된 서치 엔진 (Search Engine) 을 구비한다. 또한, 수신기는 수신된 신호의 공간 시그너쳐에 응답하여 각 기지국 신호에 대한 가중 (Weighting) 계수들의 세트를 결정하는 가중 계수 엔진을 구비한다. 가중 계수를 이용하여, 합성기 (Combiner) 는 최적으로 합성된 신호를 생성하기 위해 안테나 내 다중 엘리먼트들 각각으로부터 수신된 신호를 합성한다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 전형적인 현대의 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.

도 2 는 셀룰러 (Cellular) 통신 시스템을 나타내는 도면이다.

도 3 은 고도로 상관된 두 안테나를 가진, 전형적인 핸드셋 (Handset) 을 나타내는 블록도이다.

도 4 는 다중 안테나 어레이 (Array) 의 각 안테나에서 수신된 신호 세기를 나타내는 그래프이다.

도 5 는 원격국에 이용할 수 있는 고도로 상관된 안테나의 하나의 실시형태 를 나타내는 블록도이다.

도 6 은 원격국의 이중 안테나 수신기의 하나의 실시형태에 대한 블록도이다.

도 7 은 원격국의 이중 안테나 수신기와 함께 이용하도록 구현된 제어기의 하나의 실시형태에 대한 블록도이다.

상세한 설명

무선 통신 시스템은 다중 원격국 및 다중 기지국을 구비할 수 있다. 도 1 은 3개의 원격국 (10A, 10B 및 10C) 및 2개의 기지국 (12) 을 가진 지상 무선 통신 시스템의 일 실시형태를 예시한 것이다. 도 1 에서, 3개의 원격국들은 자동차 (10A) 에 설치된 모바일 (Mobile) 전화 장치, 휴대용 컴퓨터 원격국 (10B), 및 무선 로컬 루프 (Wireless Local Loop) 나 미터 판독 시스템 (Meter Reading System) 에서 찾을 수 있는 것과 같은 고정 위치 원격국 (10C) 으로 나타내고 있다. 원격국은, 예를 들면, 포켓용 개인 통신 시스템 장치, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA: Personal Data Assistant) 와 같은 휴대용 데이터 장치, 또는 미터 판독 장치와 같은 고정 위치 데이터 장치와 같은 어떠한 형태의 통신 장치일 수도 있다. 도 1 은 기지국 (12) 에서 원격국 (10) 으로의 순방향 링크 (Link) (14) 및 원격국 (10) 에서 기지국 (12) 으로의 역방향 링크 (16) 를 나타낸다.

원격국 (10) 과 기지국 (12) 간의 통신은, 무선 채널상에서, 제한된 주파수 스펙트럼 내의 수많은 이용자들을 편하게 하는 다양한 다중 접속 기술 중 하나를 이용하여 성취할 수 있다. 이러한 다중 접속 기술은 시분할 다중 접속 (TDMA: Time Division Multiple Access), 주파수 분할 다중 접속 (FDMA: Frequency Division Multiple Access), 그리고 코드 분할 다중 접속 (CDMA: Code Division Multiple Access) 등을 포함한다. CDMA 에 대한 산업 표준은 “Mobile Station - Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”, TIA/EIA/IS-95 로 명명된 TIA/EIA 가협정 표준, 및 그것의 후속 표준 (여기서는 집합적으로 IS-95 라 함) 에 기술되어 있으며, 그 내용은 여기서 완전히 참조한다.

전형적으로, 무선 통신 시스템에서는 일련의 기지국들과 복수의 원격국들 사이에 신호를 전송한다. 예를 들면, 각 기지국들은, 기지국 셀 (Cell) 이라고도 불리는, 기지국의 커버리지 영역 (Coverage Area) 내에 위치한 원격국들로 신호를 전송한다. 어떤 기지국의 커버리지 영역 내에 위치한 원격국들은 일반적으로 그 기지국, 즉 원격국의 우선 기지국 (Preferred Base Station) 과 통신한다. 모바일 원격국이 제 1 기지국의 커버리지 영역에서 제 2 기지국의 커버리지 영역으로 이동할 때, 핸드오프 (Hand-Off) 가 일어난다. 핸드오프를 수행하는 경우, 원격국은 제 2 기지국과의 통신을 개시하고, 제 2 기지국을 그것의 우선 기지국으로 설정한다.

도 2 는 셀룰러 기반의 통신 시스템이나 네트워크 (19) 에서 다중 기지국들의 커버리지 영역을 나타내는 도면이다. 도 2 에서, 우선 기지국 (22) 의 커버리지 영역 내에 위치한 원격국 (20) 이 있다. 또한, 도 2 에는 인접 기지국 (Neighboring Base Station) 들 (24 및 26) 과 그들 각각의 커버리지 영역들이 나타나 있다. 상기와 같이, 원격국 (20) 이 그것의 우선 기지국 (22) 의 커버리지 영역 내에 있는 한, 원격국 (20) 은 그 우선 기지국과의 통신을 유지한다. 만일 원격국 (20) 이, 인접 기지국 (24) 과 같은, 다른 기지국의 커버리지 영역으로 재배치되면, 원격국은 기지국 (24) 을 우선 기지국으로 설정하여 핸드오프 프로세스 (Process) 를 수행한다. 원격국이 셀룰러 네트워크 (19) 를 통해 이동함에 따라, 그것은 어떤 기지국의 커버리지 영역에서 다른 곳으로 이동하면서 이러한 핸드오프 프로세스를 수행한다. 비록 도 2 의 커버리지 영역들은 무지향성으로 나타나 있지만, 동일 기지국에 있어서 지향성 안테나를 이용하여 커버리지 영역을 더 작은 부분으로 분할할 수도 있다.

무선 통신 시스템에서, 통신 신호는 기지국과 원격국 간에 전파할 때, 몇몇 다른 전파 경로를 따라 이동할 수 있다. 무선 채널에서, 다중경로 신호는 예를 들면, 빌딩, 나무, 자동차, 및 사람들과 같은 환경의 장애물들로부터의 신호 반사에 의해 생성된다. 무선 채널의 특성에 의해 생성된 다중경로 신호는 통신 시스템에 문제점을 제공한다. 다중경로 효과로 겪는 무선 채널의 한가지 특성은 채널을 통해 전송되는 신호 내에 도입되는 시간 확산 (Time Spread) 이다. 예를 들면, 이상적인 임펄스 (Impulse) 가 무선 채널상에서 전송되면, 수신된 신호는 각각의 다중 전파 경로마다 하나의 펄스를 갖는 펄스 스트림 (Stream of Pulses) 으로 나타난다. 다중경로 채널의 또 다른 특성은 채널을 통한 각 경로가 신호로 하여금 상이한 감쇠 인자에 의해 영향을 받도록 할 수 있다는 것이다. 예를 들면, 이상적인 임펄스가 다중경로 채널상으로 전송되면, 수신된 펄스 스트림의 각 펄스는 일반적으로 다른 수신된 펄스와는 상이한 신호 세기를 가진다. 다중경로 채널의 또 다른 특성은 채널을 통한 각 경로는 수신된 신호에 상이한 위상을 야기할 수 있다는 점이다. 예를 들면, 이상적인 임펄스가 다중경로 채널상에서 전송되면, 수신된 펄스 스트림의 각 펄스는 일반적으로 다른 수신된 펄스와 상이한 위상을 가진다.

따라서, 무선 채널은 다중경로를 생성하는 구조물들의 상대적 이동으로 인해, 일반적으로 시변 (Time Varying) 다중경로 채널이 된다. 예를 들면, 이상적인 임펄스가 시변 다중경로 채널상에서 전송되면, 수신된 펄스 스트림은 이상적인 임펄스가 전송되는 시간의 함수로서 시간 지연, 감쇠, 그리고 위상이 변한다.

무선 채널의 다중경로 특성들은 수신된 신호에 영향을 미칠 수 있고, 다른 것들 중에서, 신호의 페이딩을 초래할 수 있다. 페이딩은 다중경로 채널의 위상 동기 특성의 결과이다. 다중경로 벡터들이 상쇄 합성하여 어느 한쪽의 단일 벡터보다 진폭이 더 작은 수신 신호를 생성하는 경우, 페이딩이 발생한다. 예를 들면, 제 1 경로는 X ㏈의 감쇠 인자, Θrad의 위상 편이와 함께 δ 의 시간 지연을 가지고, 제 2 경로는 X ㏈의 감쇠 인자, Θ+ π rad의 위상 편이와 함께 δ 의 시간 지연을 가지는 두 경로로 이루어지는 다중경로 채널을 통해 사인파가 전송되면, 진폭이 같고 위상이 반대인 두 신호가 서로 상쇄하기 때문에, 채널의 출력부에서 아무런 신호도 수신되지 않는다. 따라서, 페이딩, 자기 간섭의 한 유형, 또는 셀 내 (Intra-Cell) 간섭은 무선 통신 시스템의 성능에 매우 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.

셀룰러 통신 시스템의 또 다른 특성은, 셀 상호 간섭을 유발하면서, 다른 기지국들에 의해 전송된 신호, 또는 동일 기지국의 커버리지 영역의 상이한 섹터로 전송된 신호로부터의 간섭이다. 일반적으로, 셀 상호 간섭은 원격국이 셀 경계 근처에 있을 때 최대인데, 셀 경계에서는 우선 기지국의 신호 레벨이 통상 최소이고 이웃하는 기지국으로부터의 간섭 신호는 최대이다.

셀 내 및 셀 상호 간섭은 무선 통신 시스템의 순방향 링크의 시스템 용량을 제한한다. 예를 들면, CDMA 에 기초한 통신 시스템에서, 동일 기지국으로부터의 신호들은 직교 코드 (월쉬 (Walsh) 코드) 들의 세트에 의해 분리되는데, 직교 코드들은 동일 기지국 셀 내의 다른 이용자들의 신호 간섭을 최소화하는 경향이 있다. 그러나, 우선 기지국으로부터의 다른 신호는 여전히 자기 간섭 또는 페이딩을 유발한다. 또한, 인접 기지국들로부터의 신호는 특수한 짧은 의사 랜덤 잡음 (PN: Pseudo-random Noise) 코드에 의해 식별된다. 모든 기지국들은 위상이 상이한 점을 제외하고는, 동일한 PN 코드를 이용한다. 그러나, 영이 아닌 자기상관 (Autocorrelation) 때문에, 셀 상호 간섭이 존재한다.

제시된 페이딩 문제를 해결하기 위한 한가지 방법은 수신기에 2개의 분리형 안테나 (Separate Antenna) 를 두는 것이다. 분리형 안테나는 서로 다르거나 다중의 신호를 생성하는 구조물이다. 분리형 안테나는 별개의 안테나들일 수 있고, 단일 안테나 어레이 내의 다중 엘리먼트일 수도 있다.

수신기에 두개의 분리형 안테나를 이용하는 방법은, 일반적으로 안테나 쌍방이 “디프 페이드 (Deep Fade)”를 겪고 있는 신호를 동시에 수신하지 않는다는 아 이디어에 부분적으로 기초한 것이다. 만일 두 안테나가 완전히 비상관적이며, 상호간에 통상적이거나 상보적인 관계가 없다면, 페이딩의 효과는 최대 신호 레벨을 갖는 안테나를 정하고, 프로세싱 (Processing) 을 위한 신호를 그 안테나로부터 선택함으로써 감소시킬 수 있다. 일반적으로 두 안테나는 완전히 비상관적이지는 않지만, 전형적으로는 0.7 미만의 엔벨로우프 상관치 (Envelope Correlation) 와 같이 낮은 상관도 레벨이 있다. 엔벨로우프 상관치는 두 안테나 간 상관에 대해 통상적으로 사용하는 메트릭 (Metric) 이다. 1.0 의 엔벨로우프 상관치는 두 안테나가 완전히 상관되어 있어, 동일한 출력 신호를 생성함을 나타낸다. 0 의 엔벨로우프 상관치는 두 안테나가 완전히 비상관적이며, 서로 아무런 관계가 없는 두 안테나의 출력 신호를 생성함을 나타낸다.

두 안테나의 엔벨로우프 상관치가 0.7 을 초과하면, 양쪽 안테나에 의해 수신된 신호는 상관도가 높으며, 안테나는 페이드를 겪는 신호를 동시에 수신할 수 있다. 따라서, 상관도가 높은 안테나는 페이딩, 다중경로, 통신 환경에서 2-안테나 시스템의 효율을 무력화시킨다.

두 안테나를 비상관적으로 만드는 최상의 방법은 물리적으로 두 안테나를 분리시키는 방법이다. 두 안테나를 분리시키는 것은, 송신기로부터 각 안테나까지의 신호 경로들이 상이하기 때문에, 상관도를 감소시킨다. 상이한 신호 경로로 인해, 다중경로 신호들, 또는 다중경로 벡터들은 각 안테나에서 상이하게 합성된다. 다중경로 벡터는 수신된 다중경로 신호의 진폭 및 위상을 나타낸다. 따라서, 하나의 안테나에서 다중경로 벡터들이 상쇄 합성되어, 훨씬 작고, 디프 페 이드가 있는 수신 신호를 생성하더라도, 다른 안테나에서의 다중경로 벡터들은 상이하여 동시에 페이드를 겪지 않는 상이한 합성을 할 것이다.

λ 가 신호의 파장일 때, 안테나의 비상관은 일반적으로 안테나를 통신 신호의 적어도 0.2λ만큼 서로 분리시켜 달성한다. 비상관된 안테나를 가진 수신기에 대해, 수신된 신호의 세기를 최대화하도록 안테나 출력 신호를 합성하는 몇 가지 방법이 제시되어 있다. 한가지 방법은 통상 최대 비율 합성 (MRC: Maximal Ratio Combining) 이라 하는데, 여기서 완전히 참조하는, Joseph C. Liberti, Jr. and Theodore S. Rappaport 가 저술한, “Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications” 에 설명되어 있다. MRC 방법에서, 안테나에 수신되는 각 신호는 가중 항들 (Weighting Terms) 의 세트로 조정된 크기와 위상을 가지고 있다. 그 후, 그 조정된 신호들을 합성한다. 가중 항들은 필요한 신호의 신호 대 잡음비 (SNR: Signal-to-Noise-Ratio) 를 최대화하도록 선택된다. 그러나, MRC 방법은, 가중 계수들이 필요한 신호의 출력을 최대화하도록 선택되고, 동시에 간섭 신호의 출력도 증가시킬 수 있기 때문에, 간섭 신호를 배척하는 능력을 제공하지 못한다.

비상관 안테나 신호를 합성하는 또 다른 방법은 최적 결합 (OC: Optimal Combining) 또는 “위너 호프 (Wiener-Hopf)” 라 한다. OC 에서, 가중 계수들은 신호 품질, 또는 2개의 안테나에 수신된 신호를 합성하여 생성되는 신호 대 간섭비를 최대화하도록 결정된다. Joseph C. Liberti, Jr. and Theodore S. Rappaport 가 저술한, “Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications” 을 참조한다. 가중 계수들의 선택은 간섭을 배척하는 능력에 상당한 영향을 미친다.

상기 2개의 안테나에 수신된 신호를 합성하는 방법들은 비상관적인 안테나와 함께 이용되어 왔다. 그러나, 원격국 수신기, 특히 핸드셋은 그 크기가 감소하고 있다. 수신기의 감소된 크기는 비상관 안테나 신호를 생성하기에 충분한 간격 (0.2λ) 으로 안테나를 배치하는 것을 어렵게 한다.

도 3 은 하나의 실시형태에 따라, 고도로 상관된 2개의 안테나 엘리먼트 (34 및 35) 를 갖는, 전형적인 핸드셋 (32) 을 나타낸 블록도이다. 두 안테나 엘리먼트 (34 및 35) 는 듀플렉서 (Duplexer) (36) 에 연결되어 있다. 듀플렉서는 송신기 회로 (37) 로부터 두 안테나 엘리먼트 (34 및 35) 로 신호를 보내거나, 두 안테나로부터 수신기 회로 (38) 로 신호를 보낸다. 송신기 회로 (37) 및 수신기 회로 (38) 는 제어기 (39) 와 인터페이싱하고, 제어기 (39) 에 의해 제어된다. 이중 안테나를 형성하는 엘리먼트 (34, 35) 들이 함께 가까이 위치해 있기 때문에, 두 안테나 (34, 35) 간에는 높은 상관도가 존재한다.

도 3 은 두개의 안테나 엘리먼트 (34, 35) 를 나타내지만, 안테나는 어떠한 원하는 수의 엘리먼트로도 구성할 수 있다. 예를 들면, 다중 안테나 어레이는 3개의 안테나, 4개의 안테나, 5개의 안테나, 또는 기타 원하는 수의 안테나로 이루어질 수 있다.

도 4 는 다중 안테나 어레이의 각 안테나에서 수신된 다중경로 신호의 간섭 필드 (Field) 를 나타내는 대표적인 그래프이다. 도 4 에서, 수직축은 수평축으로 나타낸 다양한 위치에서의 신호 세기를 나타낸다. 간섭 필드 (40) 는 다중경로 신호 인스턴스 (Instance) 들 각각의 보강 및 상쇄 합성 지역에 대응하는, 다중 피크 (Peak) 및 밸리 (Valley), 또는 페이드들을 나타낸다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 만약 다중 안테나들, 예컨데 두개의 안테나들이, 적당한 간격을 가지면, 간섭 필드가 페이드 상태에 있는 위치에 두 안테나 모두가 있을 가능성은 적다.

예를 들면, 도 4 에서는 서로 다른 두 위치에서의 신호 세기를 어레이 내의 두 안테나에 대하여 나타내고 있다. 제 1 위치 (42) 에서, 제 1 안테나에서의 신호 세기 (43) 는 제 2 안테나에서의 신호 세기 (44) 보다 더 세다. 따라서, 제 1 안테나에서의 신호 세기 (43) 는 페이드 상태가 아닌 반면, 제 2 안테나에서의 신호 세기 (44) 는 페이드 상태에 있다. 두 안테나에 수신된 신호 세기의 차이는, 부분적으로는, 두 안테나의 물리적 분리에 기인한다. 두 안테나를 가진 수신기가 위치를 바꾸며 이동하는 경우, 두 안테나에서의 신호 레벨이 변할 것이다. 예를 들면, 만일 두 안테나가 제 2 위치 (46) 로 이동한다면, 제 1 및 제 2 안테나에서의 신호 세기는, 각각, 신호 세기 (47) 및 신호 세기 (48) 에 대응한다. 이 예에서, 제 2 위치 (46) 에서 제 1 안테나는 페이드 상태에 있고 제 2 안테나는 페이드 상태에 있지 않는 경우, 수신기가 제 1 위치 (42) 에서 제 2 위치 (46) 로 이동하여 두 안테나의 상대적 신호 세기는 역전되었다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이 내 안테나의 물리적 분리는 상이한 신호 세기를 가지며 상관되지 않는 안테나에 기여한다. 안테나 어레이 내 안테나 간의 간격이 감소하면, 양쪽 안테나들이 동일한 세기에 더 가까워지는 신호 세기를 수신하면서, 안테나 상관도는 증가한다. 전형적인 간섭 필드에서, 피크와 밸리 사이의 최소 간격은 대략 0.25λ 이다. 일반적으로, 안테나 어레이 내 안테나들 사이에는 0.25λ 이상의 간격을 이용하며, 이는 약 0.7 미만의 엔벨로우프 상관치를 유발한다.

다중경로 환경에서, 상관도가 높은 안테나 어레이의 안테나들은 “디프 페이드” 를 동시에 겪기가 더욱 쉽다. 고도로 상관된 안테나 시스템에서, 각 안테나에 의해 수신된 신호들 간에는 작은 위상차가 존재한다. 이는 안테나에서 수신된 다중경로 벡터들이 거의 동일한 위상 관계를 가지게 한다. 그러므로, 수신된 신호의 다중경로 벡터들은 하나의 안테나에서 상쇄 합성되어, 디프 페이드를 유발하고, 다른 안테나에서의 다중경로 신호의 벡터 합도 마찬가지로 디프 페이드를 겪을 것이다.

또한, 고도로 상관된 안테나는, 필요한 신호를 동상으로 합성하며 간섭 신호를 코히런트 (Coherent) 하지 않게 합성하도록, 다중 안테나 엘리먼트들로부터 수신된 신호를 합산하는 능력인 “어레이 이득” 을 높게 가지는 것은 아니다. 전형적인 간섭 신호는 안테나에 의해 수신되는, 통상적으로 간섭자 (Interferers) 라 하는, 인접 기지국 신호를 포함한다. 높은 어레이 이득은 수신기가 간섭 신호를 배척하는 능력을 향상시키고, 다중경로 환경에서 동작하는 수신기의 능력을 향상시킨다. 보통, 높은 어레이 이득과 높은 다이버시티 이득을 가지도록 구현 된 안테나는 안테나 엘리먼트들이 비상관적일 것을 요한다. 전형적으로, 이것은 안테나들 또는 안테나 엘리먼트들 간의 큰 간격을 필요로 한다.

무선 통신 시스템에서, 고도로 상관된 안테나를 이용하는 것은 원격국과 기지국 양자에 도움이 될 수도 있다. 특히, 원격국의 경우, 다중 안테나 시스템은 일반적으로 고도로 상관될 것이다. 예를 들면, 포켓용 무선 통신 수신기와 같은 원격국은, 비상관적인 안테나를 제조하기 위하여 적당한 안테나 간격을 가지는 것을 불가능하게 할 수도 있는 공간적 제약을 부과한다.

고도로 상관된 안테나의 어레이 및 다이버시티 이득을 향상시키는 기술에는 두 안테나로부터 신호를 수신하는 것을 포함한다. 하나의 실시형태에서는, 두개의 안테나 각각으로부터의 신호를 별도의 수신 회로에 의해 처리한다. 그 후, 수신 회로의 출력들을 합성한다.

두 안테나 출력에서의 복소 신호는 신호의 진폭과 위상 정보를 포함한다. 복소 신호를 이용하여, 복소 공분산 매트릭스 (Complex Covariance Matrix) R 의 추정이 이루어진다.

두 안테나 수신기의 출력에서 복소 신호를 이용하여, 원하는 신호의 복소 공간 시그너쳐 “c” 의 추정이 이루어진다. 신호의 복소 공간 시그너쳐는 신호 진폭 및 신호의 도달각 (AOA: Angle-Of-Arrival) 을 포함한다. CDMA 에 기초한 통신 시스템에서는, 일반적으로는 RAKE 수신기를 이용한다. RAKE 수신기에서, 복소 공간 시그너쳐의 추정은 RAKE 의 수신기 엘리먼트 또는 핑거 (Finger) 에 할당된 각 신호에 대해 독립적으로 수행한다. RAKE 의 각 핑거에 대해, 다음의 식,

ｗ = ((Ｒ - Ｒs)^-1)ｃ

에 따라 가중 벡터가 정해지며, 여기서, Ｒs 는 ｃ-허미션-컨쥬게이트 (ｃ-Hermitian-Conjugate) 와 ｃ 의 외적 (Outer-Product) 을 취하여 얻어지는 매트릭스이다. 선택적으로는, ｗ = Ｒ^-1ｃ 는 유사한 결과를 낳을 수 있을 것이다.

가중 벡터는 RAKE 수신기에 의해 신호가 수신되기 이전에 안테나로부터 수신된 신호를 조절하는데 이용된다. RAKE 수신기의 각 핑거에 의해 수신된 신호는 다음,

Ｖ_c(t) = ｗ1^*Ｖ1(t) + ｗ2^*Ｖ2(t)

와 같이 조절되며, 여기서, Ｖ1(t) 는 안테나 (1) 의 복소 전압 스트림이고, Ｖ2(t) 는 안테나 (2) 의 복소 전압 스트림이다. 가중 항 ｗ1^* 은 앞서 정의된 ｗ 의 제 1 엘리먼트의 켤레복소수이다. 가중 항 ｗ2^* 은 앞서 정의된 ｗ 의 제 2 엘리먼트의 켤레복소수이다.

상기 기술은 CDMA 에 기초한 무선 통신 시스템에서, 다이버시티 및 간섭 이득 모두를 통해, 원격국 수신기의 감도를 향상시킬 수 있음이 시험 결과에서 나타났다. 또한, MRC 합성은 시험한 상황에서 매우 적은 이득을 제공함이 테스트 결과에서 나타났다.

상기 기술은 서로 매우 가까이 배치되어 고도로 상관된 안테나와 함께 쓰인다. 신호의 높은 상관도는 복소 공분산 매트릭스 Ｒ 을 추정할 시에 설명된다. 따라서, 비록 두 신호 간에는 단지 작은 차이만 있을 뿐이지만, 이러한 작은 차이를 이용하도록 가중을 선택할 수도 있다. 예를 들면, 상기와 같이 선택된 가중은 다음,

ｗ1 = 1 + ｚ, ｗ2 = -1 + ｚ 또는 ｗ1 = 1 - ｚ, ｗ2 = -1 - ｚ

과 같은 형식을 가지며, 여기서, ｚ 는 영이 아닌 작은 복소수이다. ｚ 값은, 부분적으로, 두 안테나 사이의 상관량에 기초한다. 예를 들면, 상관도가 높은 두 안테나는 더 작은 ｚ 값을 산출할 수 있지만, 덜 상관된 두 안테나는 더 큰 ｚ 값을 산출할 수 있다.

상기 예의 경우, RAKE 수신기로 송신될 수 있는 2개의 합성 전압 스트림이 존재한다. 이러한 두 전압 스트림은 가중항들의 두 가지 가능한 세트들에 대응한다. 대응하는 전압 스트림은 다음,

ＶＣ1(t) = (Ｖ1(t) - Ｖ2(t)) + ｚ^*(Ｖ1(t) + Ｖ2(t))

ＶＣ2(t) = (Ｖ1(t) - Ｖ2(t)) - ｚ^*(Ｖ1(t) + Ｖ2(t))

과 같다. 이러한 두 전압 스트림 간의 상관도는 매우 낮다. 고도로 상관된 두 안테나 신호가 어떻게 조절되어 더이상 상관되지 않는지를 이해하는데 있어, 다음의 설명이 도움이 될 것이다. 두 안테나는 고도로 상관되기 때문에, Ｖ1(t) 및 Ｖ2(t) 는 강한 공통 모드를 가진다. Ｖ1(t) 와 Ｖ2(t) 간의 강한 공통 모드는 두 신호 모두가, 대부분, 함께 레벨을 변화시킬 것임을 의미한다. 두 신호의 강한 공통 모드 성분으로 인해, 신호들 간의 차이, Ｖ1(t) - Ｖ2(t), 는 작은 값일 것이다. 또한, ｚ 도 작은 값이다. 따라서, 두 신호의 합에

ｚ[ｚ^*{Ｖ1(t) + Ｖ2(t)}] 을 곱하면, 그 결과는 작은 값이 된다. ｚ[ｚ^*{Ｖ1(t) + Ｖ2(t)}] 및 Ｖ1(t) - Ｖ2(t) 의 값은, 일반적으로 대략 동일한 사이즈이며, 작다.

두 안테나 신호를 가중 및 합성하는 것은 대략 비슷한 크기의 전압들을 가감하는 결과를 낳는다. 이러한 기술은 두 안테나 신호 Ｖ1(t) 및 Ｖ2(t) 사이의 작은 차이를 이용한다. 이런 방식으로, 두 안테나 신호를 합성하는 것은 거의 완전히 비상관적인 페이딩 특성을 갖는 조절된 신호 ＶＣ1(t) 및 ＶＣ2(t) 를 생성한다. 또한, 두 신호 중 더 강한 것을 선택하여 다이버시티를 얻는다.

도 5 는 원격국 (52) 에 이용할 수 있는 것 같이 고도로 상관된 안테나 (50) 의 일 실시형태에 대한 예시적인 도면이다. 도 5 에 도시된 실시형태는 콤팩트 “원드 (Wand)” 안테나이다. 안테나 (50) 는 이중 엘리먼트 안테나이고, 원격국 (52) 상에 설치된다. 원격국 (52) 내에는 안테나 (50) 의 각 엘리먼트들에 대응하는 2개의 수신기 (53 및 54) 가 있다. 수신기들의 출력부들은 다중 안테나 입력들을 수신하도록 조정된 제어기 (55) 에 연결된다. 안테나 (50) 는 두 평면형 안테나 (56 및 58) 로 이루어진다. 2개의 안테나 (56, 58) 는, 예를 들면, 저 유전율 스페이서 (Spacer) 인, 폴리스티렌 (Polystyrene) 으로 분리할 수 있다.

두 안테나 (56, 58) 는 약 0.01 에서 0.02 파장만큼 분리할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 두 안테나 (56, 58) 는 제작 주파수에서 약 0.01 파장에 대응하는, 0.05 인치로 분리한다.

다른 실시형태에서는, 안테나 (56, 58) 는, 예를 들어, 인접 휩 (Whip) 안테나, 두 안테나가 단일의 작은 플라스틱 스트립 (Strip) 내에 있는 이중 휩, 듀얼 페드 패치 (Dual-Fed Patches), 인접 스터비 (Stubbies), 또는 휩 및 동축 스터브 (Stub) 안테나 등의 상이한 구성일 수 있다.

도 6 은 원격국의 이중 안테나 수신기에 대한 하나의 실시형태의 블록도이다. 각 안테나 (34 및 35) 는 듀플렉서 (60) 에 연결된다 (간략화를 위해 안테나에 대한 접속들은 도시하지 않음). 듀플렉서 (60) 는, 미도시된 송신기에서 두 안테나 (34, 35) 로 신호를 보내고, 안테나 (34, 35) 에서 수신기 회로로 신호를 보낸다. 듀플렉서 (60) 의 출력부는 수신기 체인 (Chain) (53) 으로 연결된다. 수신기 체인 (53) 에서, 듀플렉서 (60) 의 출력부는 그것이 증폭되는 저잡음 증폭기 (LNA: Low Noise Amplifier) (61) 로 연결된다. 저잡음 증폭기 (61) 의 출력은 믹서 (Mixer) (62) 로 연결된다. 믹서 (62) 에 대한 제 2 입력부는 제 1 국부 발진기 (LO: Local Oscillator) 이다. 믹서 (62) 는 두 신호를 합성하고, IF 신호를 출력한다. 믹서 (62) 출력부는 신호의 대역 밖의 성분은 감쇠시키는 대역 통과 필터 (BPF: Band-Pass Filter) (63) 로 연결된다. 대역 통과 필터 (63) 출력부는 동상/직교 검출기 (In-phase/Quadrature (I/Q) Detector) (64) 로 연결된다.

I/Q 검출기 (64) 에서, 대역 통과 필터 출력은 동상 믹서 (In-phase (I) Mixer) (65) 및 직교 믹서 (Quadrature (Q) Mixer) (66) 로 보내어진다. I 믹서 (65) 에 대한 제 2 입력부는 제 2 국부 발진기이다. Q 믹서 (66) 에 대한 제 2 입력은, 90° 로 위상 편이된, 제 2 국부 발진기이다. I 및 Q 믹서 (65, 66) 는 대역 통과 필터 (53) 출력 및 제 2 국부 발진기 신호 및 수신된 신호의 출력 기저대역 I 및 Q 성분들 각각을 합성한다. I 및 Q 성분들은 신호가 디지털화되는 아날로그-디지털 변환기 (ADC: Analog to Digital Converter) (67 및 68) 로 보내어진다. 디지털 출력부 또는 ADC (67, 68) 는 제어기 (55) 안테나 (0 및 1), I 및 Q, 입력부 각각으로 보내어진다.

도 7 은 원격국의 이중 안테나 수신기로 이용하도록 조정된 제어기 (55) 에 관한 하나의 실시형태의 블록도이다. 상기와 같이, 두 안테나 신호의 I 및 Q 성분들은 안테나 (0 및 1) 입력부 각각에서 제어기 (55) 에 대한 입력이 된다. 안테나 (0 및 1) 에서의 I 및 Q 신호는 서치 엔진 (70 및 72) 각각으로 보내어진다. 또한, 두 안테나로부터의 I 및 Q 신호는 합성기 (74) 로 보내어진다. 서치 엔진 (70 및 72) 내에, 안테나 신호는 평가되고, 핑거에 의해 수신된 신호의 공간 시그너쳐는 물론, 핑거를 운반하는 신호의 공분산 및 시간 지연이 상기 설명한 바대로, 그리고 공지 기술에 따라서 결정된다.

서치 엔진 (70 및 72) 의 출력부는 핑거로 수신된 각 신호에 대해 가중 계수를 결정하는 가중 계수 엔진 (76) 으로 연결된다.

합성기 (74) 는 가중 계수 엔진 (76) 으로부터 가중 계수 ｗ₁ 및 ｗ₂ 를 수신한다. 또한, 합성기 (74) 는 두 안테나 신호의 I 및 Q 성분들도 수신한다. 하나의 실시형태에 따라, 합성기 (74) 는 일반적으로 두 가능한 전압 스트림 ＶＣ1(t) 및 ＶＣ2(t) 중 하나를 생성한다. 더 높은 신호 대 잡음비를 갖는 전압 스트림을 이용한다. 이러한 두 전압 스트림은 복조기 (78) 로 보내어진다. 복조기 (78) 에서 두 전압 스트림을 복조한다.

여기서 이용된 바와 같이, “안테나 엘리먼트” 에 대한 “안테나” 및 “안테나” 에 대한 “안테나 어레이” 의 관계는 동일하다. 두 가지 용어 세트들은 설명의 전반에 걸쳐서 상호 교환적으로 적용하였다.

본 발명에 따른 다양한 양태들을 구현하는 방법을 설명하는 단계들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 예를 들면, 다중경로 신호를 프로세싱하는 방법의 단계들이 수행되는 순서는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경할 수 있다.

정보 및 신호는 다양한 다른 기술 및 기법 중 어떠한 것을 이용하여도 나타낼 수 있다. 예를 들면, 상기 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시, 명령, 정보, 신호, 비트, 심볼 (Symbol), 및 칩 (Chip) 등은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 입자, 광 필드 또는 입자, 또는 이들의 어떠한 조합으로도 나타낼 수 있다.

또한, 여기에 개시된 실시형태와 관련하여 설명된 다양한 도시된 논리 블록, 모듈 (Module), 회로, 및 알고리즘 단계는 전기적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합으로 구현할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 이를 명백히 설명하기 위해, 하드웨어 및 소프트웨어, 다양한 도시된 요소, 블록, 모듈, 회로, 그리고 단계들의 상호 대체성은 일반적으로 그들의 기능성의 관점에서 설명하였다. 그러한 기능성이 하드웨어나 소프트웨어로 구현되는지 여부는 전체 시스템상에 부과된 특정한 응용 및 제작의 제한들에 의존한다. 당업자는 각각의 특정한 적용에 있어 다양한 방법으로, 설명한 기능성을 구현할 수 있을 것이지만, 그와 같은 구현 결정이 본 발명의 범위에 대한 일탈을 유발하는 것으로 해석되어서는 안된다.

여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 도시적인 논리 블록, 모듈, 그리고 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP: Digital Signal Processor), 주문형 집적 회로 (ASIC: Application Specific Integrated Circuit), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA: Field Programmable Gate Array) 또는 다른 프로그램 가능한 논리 장치, 별개의 게이트 (Discrete Gate) 또는 트랜지스터 로직 (Transistor Logic), 별개의 하드웨어 요소, 또는 여기에 설명된 기능을 수행하기 위해 제작된 이들의 모든 조합으로 구현하거나 수행할 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서일 수 있지만, 선택적으로는, 어떠한 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 또는 상태 기계 (State Machine) 일 수도 있다. 또한, 프로세서는 계산 장치들의 조합, 즉, DSP 및 마이크로 프로세서의 조합, 복수의 마이크로 프로세서, DSP 코어 (Core) 와 연계된 마이크로 프로세서, 또는 어떠한 다른 구성으로도 구현할 수 있다.

여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법이나 알고리즘의 단계들은 직접적으로 하드웨어에서 구현하거나, 프로세서로 실행되는 소프트웨어 모듈, 또는 이 둘의 조합으로 구현할 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리 (Flash Memory), ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 리지스터, 하드디스크, 이동형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 다른 어떠한 형태의 저장매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장매체는 그 저장매체로부터 정보를 판독하고, 그 저장매체에 정보를 기록할 수 있는 그러한 프로세서에 결합된다. 선택적으로는, 이 저장매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장매체는 ASIC 내에 존재할 수 있다. ASIC 는 이용자 단말에 존재할 수 있다. 선택적으로는, 프로세서 및 저장매체는 이용자 단말 내에 별개의 구성요소로 존재할 수 있다.

당업자가 본 발명을 제작하거나 이용할 수 있도록, 개시된 실시형태에 관하여 앞서 설명하였다. 당업자는 이러한 실시형태들에 대한 다양한 변형을 쉽게 알 수 있으며, 여기에 정의된 일반 원칙들은 본 발명의 취지나 범위에서 벗어나지 않고 다른 실시형태들에 대해서 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명을 여기에 나타낸 실시형태들에 제한하지 않고, 여기에 개시된 원칙들 및 신규한 특징들에 일치하는 최광 범위로 부여하려는 것이다.

Claims

하나 이상의 송신기로부터 신호를 수신하고, 상기 각각의 송신기로부터 고도로 상관된 신호를 출력하도록 구성된 다중 엘리먼트 안테나;

상기 고도로 상관된 신호를 수신하고, 각각의 신호에 대한 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하고, 복소 공분산 매트릭스를 추정하고, 상기 하나 이상의 송신기 중 선택된 하나로부터 송신된 신호를 재생하기 위해 상기 상관된 신호를 합성하도록 구성된 제어기를 포함하며,

상기 제어기는 상기 복소 공분산 매트릭스 및 상기 수신된 신호의 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 상기 하나 이상의 송신기 각각에 대한 가중 계수의 집합을 결정하도록 구성된 가중 계수 엔진을 더 포함하고,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 원격국 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 이중 엘리먼트 안테나인, 원격국 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 약 0.7 보다 큰 엔벨로우프 상관치를 가지는, 원격국 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 하나 이상의 송신기로부터 수신된 각각의 신호의 복소 공간 시그너쳐를 결정하는, 원격국 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 하나 이상의 송신기 중 선택된 하나의 송신기로부터의 신호를 재생하기 위하여 상기 가중 계수를 이용하여 상기 수신된 신호를 합성하도록 구성된 합성기를 더 포함하는, 원격국 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 최적 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최적화되는, 원격국 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 수신된 신호는, 최대 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최대가 되는, 원격국 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 CDMA 신호인, 원격국 장치.
하나 이상의 송신기로부터 신호를 수신하고, 상기 각각의 송신기로부터 고도로 상관된 신호를 출력하도록 구성된 다중 엘리먼트 안테나;

상기 고도로 상관된 신호를 상기 다중 엘리먼트 안테나로부터 수신하고, 각각의 신호에 대한 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하고, 복소 공분산 매트릭스를 추정하고, 우선 신호 진폭 대 다른 수신된 신호의 진폭 비를 최대화하기 위해 상기 상관된 신호를 합성하도록 구성된 제어기를 포함하며,

상기 제어기는 상기 복소 공분산 매트릭스 및 상기 수신된 신호의 상기 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 상기 하나 이상의 송신기 각각에 대한 가중 계수의 집합을 결정하도록 구성된 가중 계수 엔진을 더 포함하고,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 원격국 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 약 0.7 보다 큰 엔벨로우프 상관치를 가지는, 원격국 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 이중 엘리먼트 안테나인, 원격국 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제어기는 2 이상의 서치 엔진을 더 포함하고, 각각의 서치 엔진은 안테나 엘리먼트로부터 동상 및 직교 신호를 수신하도록 구성된, 원격국 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제어기는 각각의 안테나 엘리먼트로부터 동상 및 직교 신호를 수신하고, 가중 계수 엔진으로부터 가중 계수를 수신하여, 최적화된 동상 및 직교 신호를 출력하도록 구성된 합성기를 더 포함하는, 원격국 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제어기는 최적화된 동상 및 직교 신호를 수신하고 복조된 신호를 출력하도록 구성된 복조기를 더 포함하는, 원격국 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 CDMA 신호인, 원격국 장치.
통신 신호를 송신하도록 구성된 하나 이상의 기지국; 및

다중 엘리먼트 안테나로 상기 하나 이상의 기지국으로부터 통신 신호를 수신하도록 구성된 원격국으로서, 상기 수신된 통신 신호는 상기 하나 이상의 기지국 중 선택된 기지국으로부터의 신호를 재생하기 위해 고도로 상관되고 합성되며, 각각의 신호에 대한 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하도록 구성되고, 복소 공분산 매트릭스를 추정하도록 구성된 하나 이상의 원격국을 포함하며,

상기 하나 이상의 원격국은 상기 하나 이상의 기지국으로부터 수신된 각각의 통신 신호의 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하고, 복소 공분산 매트릭스를 추정하고, 하나 이상의 송신기 중 선택된 하나로부터 송신된 신호를 재생하기 위해 상기 상관된 신호를 합성하도록 구성된 제어기를 더 포함하며,

상기 제어기는 상기 복소 공분산 매트릭스 및 수신된 상기 통신 신호 각각에 대한 상기 대응되는 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 가중 계수의 집합을 결정하도록 구성된 가중 계수 엔진을 더 포함하고,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 무선 통신 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 이중 엘리먼트 안테나인, 무선 통신 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 약 0.7 보다 큰 엔벨로우프 상관치를 가지는, 무선 통신 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 하나 이상의 송신기 중 선택된 하나의 송신기로부터의 신호를 재생하기 위하여 상기 가중 계수를 이용하여 상기 수신된 통신 신호를 합성하는 합성기를 더 포함하는, 무선 통신 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 통신 신호는 최적 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최적화되는, 무선 통신 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 통신 신호는, 최대 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최대가 되는, 무선 통신 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 통신 신호는 CDMA 신호인, 무선 통신 시스템.
다중경로 신호를 프로세싱하는 방법으로서,

다중 안테나에서 하나 이상의 송신기로부터 신호를 수신하는 단계;

복소 공분산 매트릭스를 추정하는 단계;

상기 하나 이상의 송신기 중에서 원하는 신호가 수신되는 우선 송신기를 식별하는 단계;

생성된 신호가 고도로 상관되고 상기 우선 송신기로부터의 원하는 신호의 신호 성분을 포함하는 신호, 및 간섭 신호를 각각의 안테나로부터 생성하는 단계;

각각의 신호에 대한 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하는 단계;

상기 원하는 신호 진폭 대 상기 간섭 신호 진폭의 비를 최대화하도록 2 이상의 상기 고도로 상관된 신호를 합성하는 단계;

상기 복소 공분산 매트릭스 및 상기 수신된 신호의 상기 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 각각의 수신된 신호에 대한 가중 계수의 집합을 결정하는 단계; 및

상기 가중 계수를 이용하여 상기 우선 송신기로부터 수신된 상기 원하는 신호에 대응하는 신호를 재생하는 단계를 포함하며,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 다중경로 신호 프로세싱 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 최적 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최적화되는, 다중경로 신호 프로세싱 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 최대 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최대가 되는, 다중경로 신호 프로세싱 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 CDMA 신호인, 다중경로 신호 프로세싱 방법.
무선 통신 시스템에서 신호를 프로세싱하는 방법으로서,

고도로 상관된 다중 엘리먼트 안테나로 복수의 송신기로부터 신호를 수신하는 단계;

복소 공분산 매트릭스를 추정하는 단계;

상기 복수의 송신기로부터 수신된 각각의 신호의 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하는 단계;

상기 복소 공분산 매트릭스 및 상기 수신된 신호의 상기 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 각각의 송신기 신호에 대한 가중 계수의 집합을 결정하는 단계; 및

상기 복수의 송신기 중 선택된 하나로부터의 신호를 재생하기 위해 상기 가중 계수를 이용하여 상기 수신된 신호를 합성하는 단계를 포함하며,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 신호 프로세싱 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 이중 엘리먼트 안테나인, 신호 프로세싱 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 다중 엘리먼트 안테나는 약 0.7 보다 큰 엔벨로우프 상관치를 가지는, 신호 프로세싱 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 최적 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최적화되는, 신호 프로세싱 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 최대 합성기를 이용하여 합성되고, 신호 대 간섭 비가 최대가 되는, 신호 프로세싱 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 수신된 신호는 CDMA 신호인, 신호 프로세싱 방법.
무선 통신 시스템에서 신호를 프로세싱하는 수단으로서,

다중 안테나에서 하나 이상의 송신기로부터 신호를 수신하는 수단;

복소 공분산 매트릭스를 추정하는 수단;

상기 하나 이상의 송신기 중에서 원하는 신호가 수신되는 우선 송신기를 식별하는 수단;

생성된 신호가 고도로 상관되고 상기 우선 송신기로부터의 원하는 신호의 신호 성분을 포함하는 신호, 및 간섭 신호를 각각의 안테나로부터 생성하는 수단;

각각의 신호에 대한 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하는 수단;

상기 복소 공분산 매트릭스 및 상기 수신된 신호의 상기 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 각각의 수신된 신호에 대한 가중 계수의 집합을 결정하는 수단; 및

상기 원하는 신호 진폭 대 상기 간섭 신호 진폭의 비를 최대화하도록 2 이상의 상기 고도로 상관된 신호를 합성하는 수단을 포함하며,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 신호 프로세싱 수단.
하나 이상의 기지국으로부터 통신 신호를 송신하는 수단;

하나 이상의 원격국에 의해 통신 신호를 수신하는 수단으로서, 상기 원격국은 다중 엘리먼트 안테나로 통신 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 수신된 신호는 상기 하나 이상의 기지국 중 선택된 기지국으로부터의 신호를 재생하기 위해 고도로 상관되고 합성되는, 통신 신호 수신 수단;

복소 공분산 매트릭스를 추정하는 수단;

각각의 신호에 대한 진폭, 도달각, 및 위상을 포함하여, 복소 공간 시그너쳐를 결정하는 수단;

상기 복소 공분산 매트릭스 및 상기 수신된 신호의 상기 복소 공간 시그너쳐에 응답하여 가중 계수의 집합을 결정하는 수단을 포함하며,

상기 가중 계수는 다음의 식,

w=((R-Rs)^-1)c

에 따라 결정될 수 있고, 여기서 w 는 상기 가중 계수, c 는 상기 복소 공간 시그너쳐의 추정, R 은 상기 복소 공분산 매트릭스, Rs 는 c-허미션-컨쥬게이트와 상기 c 의 외적을 취하여 형성되는 매트릭스인, 무선 통신 시스템.
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