KR100992503B1 - 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 장치는 복수(N)의 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치에 있어서, 역방향 채널로 수신된 신호를 기초로 상기 안테나간 상관 정보를 추정하는 안테나 상관 추정부; 추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나를 전송 신호 개수(M)에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하고, 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 제공하는 그룹 분리부; 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 각각에 포함되는 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 이득 조절부; 및 상기 그룹 안테나 각각의 이득이 조절된 상기 안테나 그룹을 통해 해당 신호를 전송하는 신호 전송부를 포함할 수 있다.
고유 안테나, 상관도, 안테나 그룹, 안테나 그룹 채널, 신호 전송

Description

무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR TRASMITTING A SIGNAL USING EIGEN-ANTENNA TECHNIQUE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송에 관한 것으로서, 상세하게는 전송 신호의 개수보다 많은 수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 여분의 안테나를 이용하여 하향링크 신호의 품질을 향상시킬 수 있는 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 복수의 안테나를 사용하여 신호를 송신하는 경우 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 특히, 다중화 이득을 얻을 수 있는 BLAST(Bell Lab. Layered Space-Time) 기법, 다이버시티(diversity) 이득을 얻을 수 있는 STBC(Space-Time Block Coding) 기법 및 수신 신호 전력을 향상시킬 수 있는 빔 포밍 기법 등은 다중 안테나를 이용한 대표적인 시공간 신호처리 기법으로 분류된다.
기존 무선 통신 시스템에서, 송신기는 시공간 신호처리를 거친 송신 신호가 M개인 경우 이를 전송하기 위해서 M개의 안테나가 필요하지만, N(>M)개의 안테나가 구비된 경우 N개의 안테나 중 M개의 안테나를 고정적으로 선택하여 사용하는 방식 을 택하였다.
일 예로, Wireless Broadband(WiBro) 시스템 경우 기지국에 4개의 안테나가 있지만, 하향링크 구간에서 신호를 송신하기 위하여 한 개 또는 두 개의 안테나만 사용하는 것을 들 수 있다.
이와 같이 필요로 하는 송신 신호 개수보다 많은 수의 송신 안테나가 있는 경우 여분의 안테나를 적응적으로 이용하면 수신 신호의 품질을 향상시킬 수 있는데, 여분의 안테나를 적응적으로 이용하기 위한 채널 정보는 수신기에서 추정되어 송신기에 전달 될 수 있다.
하지만, 이러한 방식은 추가의 궤환 채널을 필요로 하여 통신규격의 수정을 필요로 하고, 여분의 안테나에 대한 채널 정보를 수신기가 추정하기 위해서는 (N-M)개에 해당하는 별도의 파일럿 신호를 송신기가 전송해야 하는 부담을 가지고 있는데, 이 또한 통신규격의 수정을 필요로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 전송 신호의 개수보다 많은 수의 안테나를 사용하는 경우 여분의 안테나를 이용하여 하향링크 신호의 품질을 향상시킬 수 있는 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 통신규격의 수정없이 여분의 안테나를 사용하여 고유 안테나 기법을 통해 송신 신호를 전송할 수 있는 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 한 관점에 따른 신호 전송 장치는 복수(N)의 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치에 있어서, 역방향 채널로 수신된 신호를 기초로 상기 안테나간 상관 정보를 추정하는 안테나 상관 추정부; 추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나를 전송 신호 개수(M)에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하고, 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 제공하는 그룹 분리부; 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 각각에 포함되는 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 이득 조절부; 및 상기 그룹 안테나 각각의 이득이 조절된 상기 안테나 그룹을 통해 해당 신호를 전송하는 신호 전송부를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나 각각에 대한 가중치를 생성하는 가중치 생성부를 더 포함하고, 상기 이득 조절부는 상기 가중치 생성부에 의해 생성된 가중치를 기초로 상기 그룹 안테나 각각의 이득을 조절할 수 있다.
이때, 상기 가중치 생성부는 상기 그룹 안테나에 대한 상관 행렬의 고유 벡터들 중 첫번째 고유 벡터를 기초로 상기 그룹 안테나의 가중치를 생성할 수 있다.
본 발명의 한 관점에 따른 신호 전송 방법은 복수(N)의 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 방법에 있어서, 역방향 채널로 수신된 신호를 기초로 상기 안테나간 상관 정보를 추정하는 단계; 추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나를 전송 신호 개수(M)에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하고, 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 제공하는 단계; 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 각각에 포함되는 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 단계; 및 상기 그룹 안테나 각각의 이득이 조절된 상기 안테나 그룹을 통해 해당 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 그룹 안테나 각각에 대한 안테나 가중치를 생성하는 단계를 더 포함하고, 생성된 상기 안테나 가중치를 기초로 상기 그룹 안테나 각각의 이득을 조절할 수 있다.
상기 안테나 그룹으로 분리하는 단계는 추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들 각각을 구성하는 안테나 그룹들 간의 채널 상관 정보를 추정하는 단계; 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 단계; 및 선택된 상기 최적의 안테나 그룹 분리 방법으로 상기 전송 신호 개수에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 채널 이득의 합을 계산하고, 계산된 상기 채널 이득의 합이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하거나 상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 채널 상관 행렬의 행렬식을 계산하고, 계산된 상기 행렬식의 값이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택할 수 있다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 신호 전송 장치는 신호 처리부(110), 신호 전송부(120), 이득 조절부(130), 가중치 생성부(140), 그룹 분리부(150) 및 안테나 상관 추정부(160)를 포함한다.
신호 처리부(110)는 상위 계층에서 전달된 송신 데이터를 인코딩, 변조 및 시공간 신호 처리하는 과정을 포함하여 기저대역 신호에 대한 대부분의 신호처리 과정을 수행하여 M개의 전송 신호(s1,...,sM)를 출력한다.
여기서, M개의 전송 신호는 기존 시스템의 경우 별도의 신호처리 과정없이 고정된 M개의 안테나를 통하여 전송되는 반면, 본 발명에서는 안테나를 M개의 그룹으로 분리하고, 안테나 각각의 이득을 조절하여 분리된 M개의 안테나 그룹을 통해 전송된다.
안테나 상관 추정부(160)는 역방향 채널 구간을 통해 복수(N)의 안테나(ANT)로 수신되는 신호들을 이용하여 안테나간 상관 정보를 추정한다.
여기서, 안테나 상관 추정부(160)는 아래 <수학식 1>을 통해 안테나간 상관 정보를 추정할 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00001
여기서, i 및 j는 안테나의 순서를 의미하고, y는 역방향 채널 구간을 통해 안테나로 수신되는 신호를 의미하고, *는 복소 전치를 의미하고, ri ,j는 i번째 안테나와 j번째 안테나간 상관 정보 즉, 상관도를 의미한다.
그룹 분리부(150)는 안테나 상관 추정부(160)에 의해 추정된 안테나간 상관 정보를 기초로 복수(N)의 안테나를 전송 신호 개수에 해당하는 M개의 안테나 그룹(121, 122)으로 분리한다.
여기서, 그룹 분리부(150)는 기 저장된 복수의 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하여 M개의 안테나 그룹으로 분리할 수 있는데, 이에 대한 것은 후에 설명한다.
이하, 그룹 분리부(150)에 의해 최적의 안테나 그룹 분리 방법이 선택되어 M개의 안테나 그룹으로 분리되었다 가정하고 설명한다.
그룹 분리부(150)는 분리된 안테나 그룹에 대한 정보를 가중치 생성부(140)로 전달하는데, M개의 안테나 그룹 중 i번째 안테나 그룹에 포함되는 그룹 안테나 개수가 Gi라 하고, 이 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 인덱스를 πi(1),...,πi(Gi)라 가정하면, i번째 안테나 그룹의 그룹 안테나에 대한 상관 행렬은 아래 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00002
여기서, R i는 i번째 안테나 그룹의 그룹 안테나에 대한 상관 행렬을 의미하고, πi(1)은 그룹 안테나 중 순번이 가장 빠른 안테나를 의미하고, πi(Gi)는 그룹 안테나 중 순번이 가장 늦은 안테나를 의미한다. 예컨대, i번째 안테나 그룹의 그룹 안테나가 2번째 안테나, 4번째 안테나,..., N번째 안테나인 경우, πi(1)은 2번째 안테나를 의미하고, πi(Gi)는 N번째 안테나를 의미할 수 있다.
<수학식 2>를 통해 알 수 있듯이, 그룹 분리부(150)는 분리된 안테나 그룹들의 그룹 안테나에 대한 상관 정보를 구성하여 가중치 생성부(140)로 전달하는 것을 알 수 있다. 즉, 그룹 분리부(150)는 M개의 안테나 그룹에 대한 상관 행렬을 생성하여 가중치 생성부(140)로 전달한다.
가중치 생성부(140)는 상기 그룹 분리부(150)로부터 제공되는 안테나 그룹에 대한 상관 행렬을 기초로 안테나 그룹을 구성하는 그룹 안테나 각각에 대한 가중치를 생성한다.
여기서, 가중치 생성부(140)는 그룹 안테나 각각에 대한 가중치를 다음과 같 은 과정을 통해 생성할 수 있다.
<수학식 2>에 나타낸 그룹 안테나에 대한 상관 행렬 R i는 아래 <수학식 3>과 같이 분해될 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00003
여기서, Q i=[q i ,1,...,q i , Gi]는 크기가 (Gi×Gi)인 R i의 고유 벡터들(eigenvectors)로 이루어진 유니터리(unitary) 행렬을 의미하고, Σ i는 R i의 고유값(eigenvalue)인 (σi,1,...,σi, Gi)을 원소로 가지는 크기가 (Gi×Gi)인 대각 행렬을 의미하는데, σi,1≥...≥σi, Gi이다.
가중치 생성부(140)는 상술한 <수학식 3>을 이용하여 해당 안테나 그룹을 구성하는 그룹 안테나의 가중치를 생성하는데, 생성된 그룹 안테나의 가중치는 아래 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00004
여기서, wi ,1,...,wi , Gi는 i번째 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 의미하고, qi ,1,j는 qi ,1의 j번째 원소 값을 의미한다.
<수학식 4>에서 알 수 있듯이, 가중치 생성부(140)는 안테나 그룹에 대한 상관 행렬의 고유 벡터들 중 첫번째 고유 벡터를 이용하여 그룹 안테나의 가중치를 생성한다.
이득 조절부(130)는 가중치 생성부(140)에서 상술한 <수학식 3> 및 <수학식 4>를 통해 생성된 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 기초로 해당 그룹에 속한 안테나의 이득을 조절한다.
예컨대, 도 1에 도시된 전송 신호 s1에 상응하는 안테나 그룹(121)에 속한 안테나의 이득을 그룹 안테나에 대한 가중치 즉, w11,...,wiGi을 이용하여 조절한다.
신호 전송부(120)는 이득 조절부(130)에 의해 그룹 안테나의 이득이 조절된 전송 신호를 안테나 그룹을 통해 전송한다.
즉, 신호 전송부(120)는 동일한 전송 신호 예를 들어, s1을 이득이 조절된 그룹 안테나 예를 들어, 안테나 그룹(121)에 속한 그룹 안테나를 통해 수신기로 전 송한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 장치는 전송 신호 개수에 해당하게 분리된 안테나 그룹을 이용하여 전송 신호를 수신기로 전송함으로써, 여분의 안테나를 사용하여 하향링크 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
물론, 상술한 설명에서는, 그룹 분리부(150)에서 안테나 그룹을 분리할 때 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들 중 특정 안테나 그룹 분리 방법을 예로 들어 설명하였지만, 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하여 안테나 그룹을 분리하는 것이 바람직하다.
이하, 그룹 분리부(150)에서 복수의 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 과정에 대해 설명한다.
여기서는, 안테나 그룹이 M개라 가정하고 설명한다.
그룹 분리부(150)는 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 포함된 M개의 안테나 그룹에 대한 상관 행렬을 가중치 생성부(140)로 제공하고, 가중치 생성부(140)에 의해 생성된 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 피드백 받는다.
예컨대, 안테나 그룹 분리 방법들이 4개라 가정하면, 그룹 분리부(150)는 제1 안테나 그룹 분리 방법에 포함된 M개의 안테나 그룹에 대한 상관 행렬을 가중치 생성부(140)로 제공하여 제1 안테나 그룹 분리 방법에 포함된 M개의 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 피드백 받고, 제2 안테나 그룹 분리 방법에 포함된 M개의 안테나 그룹에 대한 상관 행렬을 가중치 생성부(140)로 제공하여 제2 안테나 그룹 분리 방법에 포함된 M개의 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 피드 백 받는데, 이런 과정을 모든 안테나 그룹 분리 방법에 대해 수행한다.
여기서, 안테나 그룹 분리 방법들 각각의 i번째 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 채널 백터는 <수학식 5>와 같이 분해될 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00005
여기서, h i는 i번째 안테나 그룹의 채널 백터를 의미하고, h w=[hw,1,...,hw,Gi]T는 평균이 0이고 분산이 1인 i.i.d.(independent identically distributed) 가우시안 랜덤 변수들을 원소로 가진 벡터이며, 위첨자 T는 행렬의 전치연산을 의미한다.
이때, i번째 안테나 그룹의 고유 안테나 변환 과정을 포함하는 i번째 전송 신호 즉, si에 대한 실제 채널은 아래 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00006
여기서, hi'은 i번째 안테나 그룹을 통해 전송되는 신호에 대한 추정 채널을 의미하는데, hi'의 평균은 0이며 분산은 hi'=σi,1 2E{|hw1|2}=σi,1 2과 같다.
<수학식 6>을 통해 i번째 안테나 그룹에 의해 구성된 채널은 σi,1 2의 이득을 가지는 것을 알 수 있다.
즉, 고유 안테나 변환 과정을 포함하는 안테나 그룹에 대한 채널은 신호 처리부(110)로부터 출력되는 송신 신호 s1 내지 sM 관점에서 볼 때 M개의 안테나가 존재하고 i번째 안테나의 이득이 σi,1 2만큼 커진 것과 같다.
이때, 해당 안테나 그룹 분리 방법에 포함되는 안테나 그룹간 채널 상관도는 아래 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00007
여기서, ci , j'은 i번째 안테나 그룹과 j번째 안테나 그룹간 채널 상관도(또는 상관 정보)를 의미한다.
이와 같은 과정에 의해 생성된 M개의 안테나 그룹간 채널 상관 행렬은 아래 <수학식 8>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00008
여기서, C l'은 해당 그룹 분할 방법에 포함되는 M개의 안테나 그룹간 채널 상관 행렬을 의미하고, l은 안테나 그룹 분리 방법들 중 l번째 안테나 그룹 분리 방법을 의미한다.
그룹 분리부(150)는 <수학식 8>에 나타낸 안테나 그룹간 채널 상관 행렬을 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정하고, 추정된 안테나 그룹간 채널 상관 행렬을 이용하여 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택한다.
그룹 분리부(150)는 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는데 있어서, 두 가지 방식을 사용할 수 있다.
첫째로는, 안테나 그룹 분리 방법들 중 채널 이득의 합이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는데, 최적의 안테나 그룹 분리 방법은 아래 <수학식 9>에 의해 선택될 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00009
여기서, Ω는 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들을 의미하고, l은 Ω에 포함되는 안테나 그룹 분리 방법을 의미하고, l*는 최적의 안테나 그룹 분리 방법에 대한 지수를 의미하고, tr(C l')는 행렬 C l'의 대각성분의 합을 의미한다.
<수학식 9>에서 알 수 있듯이, 첫째 방법은 Ω에 포함되는 안테나 그룹 분리 방법들 중 C l'의 대각성분인 {σl,1 2,...,σM,1 2}의 합 즉, 채널 이득의 합이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 최적의 안테나 그룹 분리 방법으로 선택한다.
첫째 방법은 수신 신호의 전력 합을 크게 하는 방식이므로, 신호대 잡음비가 낮은 환경에서 유리할 수 있다.
둘째로는, 안테나 그룹 분리 방법들 중 채널의 다중화 이득이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는데, 최적의 안테나 그룹 분리 방법은 아래 <수학식 10>에 의해 선택될 수 있다.
Figure 112008057194200-pat00010
<수학식 10>에서 알 수 있듯이, 둘째 방법은 Ω에 포함되는 안테나 그룹 분리 방법들 중 고유 변환 과정을 포함하는 채널의 상관 행렬 C l'의 행렬식 값이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 최적의 안테나 그룹 분리 방법으로 선택한다.
둘째 방법은 안테나 그룹간 채널 상관 행렬식을 극대화하여 시공간 채널의 다중화 이득을 극대화할 수 있으므로, 신호대 잡음비가 높은 환경에서 유리할 수 있다.
이와 같이 그룹 분리부(150)는 무선 통신 시스템 환경에 따라 <수학식 9> 또는 <수학식 10>을 이용하여 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하여 전송 신호에 해당하는 안테나 그룹으로 분리할 수 있다. 물론, 그룹 분리부(150)는 상기 두 방식에 의해서만 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 것으로 한정되는 것은 아니고, 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택할 수 있는 다양한 방식이 적용될 수도 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자라면 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 장치에서 알 수 있듯이, 본 발명은 고유 안테나 변환 과정에서 송수신기가 공통으로 알아야 할 규약이 없으며, 단지 송신기가 역방향 채널에서 수신된 신호를 기초로 수행되기 때문에 통신규격을 수정하거나 추가할 필요 없이 기존 시스템에 적용 가능하다. 특히, 하나의 송신기(예를 들어, 기지국)와 다수의 수신기(예를 들어, 단말기)가 존재하는 셀룰러 하향링크 환경에 적용되는 경우, 단말기의 추가적인 복잡도나 수정 없이 기지국 장비의 수정만으로 동작이 가능하므로 상당히 효율적일 수 있다.
또한, 여분의 안테나를 이용하여 채널 이득을 증가시킴으로써, 하향링크 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
이런 본 발명은 순방향 및 역방향 채널의 상관정보가 동일한 TDD(Time Division Duplexing) 시스템에 일차적으로 적용 가능하지만, FDD(Frequency Division Duplexing) 시스템에서도 순방향 및 역방향 주파수간 간격이 크지 않기 때문에 역방향 안테나 상관 정보와 순방향 안테나 상관 정보가 크게 다르지 않는 경우에 적용 가능할 수 있다. 뿐만 아니라 FDD 시스템에서 소정의 신호처리 과정을 통하여 순방향 안테나 상관 정보를 역방향의 안테나 상관 정보를 이용하여 보다 정확히 추정하는 경우 보다 잘 적용될 수 있음은 이 기술 분야에 종사하는 당업자라면 쉽게 예측할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 신호 전송 방법은 복수(N)의 안테나로 수신되는 역방향 채널 신호 즉, 수신기로부터 수신된 신호를 기초로 복수의 안테나간 상관 정보를 추정한다(S210).
이때, 복수의 안테나간 상관 정보는 상술한 <수학식 1>에 의해 추정될 수 있다.
단계 S210에 의해 추정된 안테나간 상관 정보를 기초로 복수의 안테나를 전송하고자 하는 신호 개수(M)에 해당하는 안테나 그룹으로 분리한다(S220).
M개의 안테나 그룹으로 분리되면, 분리된 안테나 그룹에 대한 상관 정보를 기초로 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 생성한다(S230).
즉, 상술한 <수학식 2>와 같이 안테나 그룹에 대한 상관 정보를 기초로 <수학식 3>의 과정을 통해 <수학식 4>에 도시된 바와 같은 그룹 안테나의 가중치를 생성한다.
생성된 가중치를 이용하여 복수의 안테나 각각 즉, 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나 각각의 이득을 조절한다(S240).
그룹 안테나의 이득이 조절된 안테나 그룹을 통해 해당 신호를 전송한다(S250).
도 3은 도 2에 도시된 단계 S220에 대한 일 실시예 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 안테나 그룹을 분리하는 단계(S220)는 기 저장된 복수의 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 포함되는 안테나 그룹에 대한 상관 정보를 기초로 안테나 그룹에 속한 그룹 안테나의 가중치를 생성한다(S310).
즉, 복수의 안테나 그룹 분리 방법들에서 전송 신호 개수에 해당하는 안테나 그룹 분리 방법들을 추출하고, 추출된 안테나 그룹 분리 방법들의 안테나 그룹에 대한 상관 정보를 이용하여 각 방법들에서의 그룹 안테나의 가중치를 생성한다.
안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대한 그룹 안테나의 가중치가 생성되면, 생성된 그룹 안테나 가중치를 기초로 안테나 그룹간 채널 상관 정보를 추정한다(S320).
이때, 상술한 <수학식 6>을 이용하여 안테나 그룹 채널 정보를 추정하고, 추 정된 안테나 그룹 채널 정보를 기초로 <수학식 7>을 이용하여 안테나 그룹간 채널 상관 정보를 추정할 수 있다.
추정된 안테나 그룹간 채널 상관 정보를 이용하여 상술한 <수학식 8>과 같은 안테나 그룹간 채널 상관 행렬을 전송 신호 개수로 안테나 그룹을 분리할 수 있는 안테나 그룹 분리 방법들 모두에 대해 생성한다.
생성된 안테나 그룹간 채널 상관 행렬을 이용하여 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택한다(S330).
이때, 최적의 안테나 그룹 분리 방법은 상술한 <수학식 9> 또는 <수학식 10>을 이용하여 선택할 수 있다.
즉, 채널 이득의 합이 최대가 되도록 안테나 그룹을 분리하고자 하는 경우에는 <수학식 9>를 이용하여 복수의 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하고, 채널의 다중화 이득이 최대가 되도록 안테나 그룹을 분리하고자 하는 경우에는 <수학식 10>을 이용하여 복수의 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택한다.
최적의 안테나 그룹 분리 방법이 선택되면, 선택된 방법으로 복수의 안테나를 전송 신호 개수에 해당하는 안테나 그룹으로 분리한다(S340).
본 발명에 의한, 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치 및 그 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하 고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 3은 2에 도시된 단계 S220에 대한 일 실시예 동작 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
120: 신호 전송부
130: 이득 조절부
140: 가중치 생성부
150: 그룹 분리부
160: 안테나 상관 추정부

Claims (13)

  1. 복수(N)의 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 장치에 있어서,
    상기 복수의 안테나를 통해 역방향 채널로 수신된 신호를 기초로 상기 안테나간 상관 정보를 추정하는 안테나 상관 추정부;
    추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나를 복수의 전송 신호 개수(M≤N)에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하고, 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 제공하는 그룹 분리부;
    분리된 상기 안테나 그룹 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 각각에 포함되는 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 이득 조절부; 및
    상기 그룹 안테나 각각의 이득이 조절된 상기 안테나 그룹을 통해 상기 복수의 전송 신호를 전송하는 신호 전송부
    를 포함하는 신호 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나 각각에 대한 가중치를 생성하는 가중치 생성부
    를 더 포함하고,
    상기 이득 조절부는
    상기 가중치 생성부에 의해 생성된 가중치를 기초로 상기 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 신호 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가중치 생성부는
    상기 그룹 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 안테나 그룹에 대한 고유값(eigenvalue)을 계산하고,
    계산된 상기 고유값을 기초로 상기 그룹 안테나 각각에 대한 가중치를 생성하는 신호 전송 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가중치 생성부는
    상기 안테나 그룹에 대한 상관 행렬의 고유 벡터들 중 첫번째 고유 벡터를 기초로 상기 그룹 안테나의 가중치를 생성하는 신호 전송 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 그룹 분리부는
    상기 안테나간 상관 정보 및 상기 가중치 생성부로부터 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 수신된 상기 복수의 안테나 각각의 가중치를 기초로 상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각을 구성하는 안테나 그룹들 간의 채널 상관 정 보를 추정하고,
    추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하여 안테나 그룹을 분리하는 신호 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그룹 분리부는
    추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들 각각을 구성하는 안테나 그룹들 간의 채널 상관 정보를 추정하고,
    추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하여 안테나 그룹을 분리하는 신호 전송 장치.
  7. 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그룹 분리부는
    상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 채널 이득의 합을 계산하고, 계산된 상기 채널 이득의 합이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 신호 전송 장치.
  8. 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그룹 분리부는
    상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 채널 상관 행렬의 행렬식을 계산하고, 계산된 상기 행렬식의 값이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 신호 전송 장치.
  9. 복수(N)의 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에서 고유 안테나 기법을 이용한 신호 전송 방법에 있어서,
    상기 복수의 안테나를 통해 역방향 채널로 수신된 신호를 기초로 상기 안테나간 상관 정보를 추정하는 단계;
    추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 복수의 안테나를 복수의 전송 신호 개수(M≤N)에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하고, 분리된 상기 안테나 그룹 정보를 제공하는 단계;
    분리된 상기 안테나 그룹 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 각각에 포함되는 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 단계; 및
    상기 그룹 안테나 각각의 이득이 조절된 상기 안테나 그룹을 통해 상기 복수의 전송 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는 신호 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안테나간 상관 정보를 기초로 상기 그룹 안테나 각각에 대한 안테나 가중치를 생성하는 단계
    를 더 포함하고,
    생성된 상기 안테나 가중치를 기초로 상기 그룹 안테나 각각의 이득을 조절하는 신호 전송 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 안테나 그룹으로 분리하는 단계는
    추정된 상기 안테나간 상관 정보를 기초로 기 저장된 안테나 그룹 분리 방법들 각각을 구성하는 안테나 그룹들 간의 채널 상관 정보를 추정하는 단계;
    추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 상기 안테나 그룹 분리 방법들 중 최적의 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 단계; 및
    선택된 상기 최적의 안테나 그룹 분리 방법으로 상기 전송 신호 개수에 해당하는 안테나 그룹으로 분리하는 단계
    를 포함하는 신호 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는
    상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 채널 이득의 합을 계산하고, 계산된 상기 채널 이득의 합이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 신호 전송 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는
    상기 안테나 그룹 분리 방법들 각각에 대해 추정된 상기 채널 상관 정보를 기초로 채널 상관 행렬의 행렬식을 계산하고, 계산된 상기 행렬식의 값이 최대가 되는 안테나 그룹 분리 방법을 선택하는 신호 전송 방법.
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