KR101000985B1 - 강화된 다이버시티를 구비하는 ｏｆｄｍ 기반 ｍｉｍｏ시스템을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

강화된 다이버시티를 갖는 OFDM 기반 MIMO 시스템을 위한 방법 및 시스템의 특정 측면들이 개시된다. 한 가지 방법의 측면들은 무선 주파수(RF) 시스템 내의 복수개의 안테나들로부터 일군의 안테나를 선택하는 것을 포함한다. 데이터는 선택된 안테나군을 통해 통신될 수 있다. 선택된 안테나군은 인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 적어도 하나의 편파 안테나를 포함할 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들이 서로로부터 특정 거리에 배치될 수 있다.

Description

강화된 다이버시티를 구비하는 ＯＦＤＭ 기반 ＭＩＭＯ 시스템을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR OFDM BASED MIMO SYSTEM WITH ENHANCED DIVERSITY}
본 발명의 특정 실시예들은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 특정 실시예들은 강화된 다이버시티(diversity)를 구비하는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반 MIMO(multi-input multi-output) 시스템에 관한 것이다.
대부분의 현재 무선 통신 시스템에 있어서, 네트워크 내의 노드들은 단일 송신 및 단일 수신 안테나 상에 기초하여 동작하도록 구성될 수 있다. 그러나, 많은 현재의 무선 시스템들에 대해, 다중 송신 및/또는 수신 안테나의 사용은 개선된 전체 시스템 성능을 가져올 수 있다. 이들 다중 안테나 구성은, 스마트 안테나(smart antenna) 기술로도 알려져 있는데, 다중경로 및/또는 신호 간섭이 신호 수신 상에서 가질 수 있는 부정적인 효과를 감소시키기 위해 이용될 수 있다. 현존하는 시스템들 및/또는 현재 배치된 시트템들, 예컨대, CDMA-기반 시스템들, TDMA-기반 시스템들, WLAN 시스템들, 및 IEEE 802.11a/g/n과 같은 OFDM-기반 시스템들은 다중 송 신 및/또는 수신 안테나에 기반한 구성으로부터 혜택을 받을 수 있다. 스마트 안테나 기술은 셀룰러 시스템에서의 모바일 가입자 유닛 및 기지국 인프라의 배치와 결합하여 이들 시스템 상의 증가하는 용량 요구에 대처하기 위해 더욱더 이용될 것으로 예상된다. 이들 요구는 부분적으로는 현재의 음성-기반 서비스로부터 음성, 비디오 및 데이터 통신을 제공하는 차세대 무선 멀티미디어 서비스로 진행하는 변화에 기인한다.
다중 송신 및/또는 수신 안테나의 이용은 다이버시티 이득 및 어레이 이득을 도입하고 신호 수신 과정에서 발생되는 간섭을 억제하기 위해 설계된다. 이러한 다이버시티 이득은, 수신된 신호 대 잡음비(signal-to noise ratio; SNR)를 증가시키고 신호 간섭에 대해 더 많은 강건성(robustness)을 제공하고 및/또는 고용량을 위해 더 많은 주파수 재사용을 허용함으로써, 시스템 성능을 개선한다. 다중 송신 및 다중 수신 안테나를 이용하는 시스템이 MIMO(multiple-input multiple-output) 시스템으로 언급될 수 있다. 특정 MIMO 시스템에 있어서, 다중 안테나 시스템의 한 가지 매력적인 면은 이들 송신 구성을 이용함으로써 달성될 수 있는 시스템 용량의 상당한 증가이다. 고정된 전체 송신 전력에 대해, MIMO 구성에 의해 제공되는 용량은 증가된 신호 대 잡음비(SNR)로 나타낼(scale) 수 있다.
송신 및 수신 안테나 사이에서 최대 에너지 또는 전력을 전달하기 위해, 양쪽 안테나는 동일한 공간 배향, 동일한 편파(polarization) 감지 및 동일한 축비(axial ratio)를 가져야 한다. 상기 안테나들이 정렬되지 않거나 동일한 편파를 갖지 않을 때, 상기 두개의 안테나 사이에서 전달되는 에너지 또는 전력이 감소될 수 있다. 전력 전달에서의 이러한 감소는 전체 시스템 효율 및 성능을 감소시킬 수 있다. 송신 및 수신 안테나들이 모두 선형으로 편파될 때, 물리적인 안테나 오정렬은 편파 불일치 손실을 초래할 수 있다.
다중경로 신호는 직접 신호가 근처의 물체들로부터 반사되어 모바일 핸드셋에 도달된다. 반사하는 물체들이 입사파의 편파와 정렬되지 않게 배향되어 있다면, 반사파는 편파 천이로 천이를 겪을 수 있다. 통신 링크(link)의 어느 한쪽 끝단에 있는 수신기에서 이용가능한 결과적인 또는 전체 신호는 직접 신호와 모든 다중경로 신호들의 벡터합이다. 많은 경우들에 있어서, 시스템 안테나의 편파와 정렬되지 않은 수신 장소에 도달하는 다수의 신호들이 있을 수 있다. 상기 수신 안테나가 수직에서 수평으로 회전함에 따라, 이들 다중 신호들로부터 에너지를 차단하거나 수신할 수 있다.
편파 다이버시티 시스템에 있어서, 이중 선형 편파 안테나가 이용되어 샘플을 수신하고 가장 강한 신호 레벨을 제공하는 편파 출력을 추적할 수 있다. 각각의 출력은 모든 입사 신호의 합성일 수 있는 전체 신호를 제공할 수 있다. 이 합성된 신호는 각 신호의 편파 불일치뿐만 아니라 각 신호의 진폭 및 위상의 함수일 수 있다.
송신 안테나 다이버시티는 모바일 사용자가 제한된 수의 안테나를 갖는 무선 시스템에서 레일리 페이딩(Rayleigh fading)에 대한 다이버시티 이득을 얻기 위해 이용될 수 있다. 안테나 호핑(hopping)은 다이버시티 이득을 얻기 위해 송신 안테나를 이용할 수 있다. 안테나 호핑으로, 주기적인 또는 슈도랜덤(pseudo-random) 호핑이 공간 다이버시티를 시간 다이버시티로 변환하기 위해 이용될 수 있는데, 이는 적당한 에러 수정 코드 및 인터리빙(interleaving) 기술에 의해 수행될 수 있으나, 상기 인터리빙 요구 사항들 및/또는 가능한 대역폭 확장은 상기 에러 수정 코드에 기인하여 지연(latency)을 초래할 수 있다.
종래 및 통상의 접근 방식의 다른 제한들 및 단점들은 그러한 시스템을 도면들을 참조하여 본 출원서의 나머지 부분에서 언급되는 바와 같은 본 발명의 몇몇 측면들과 대비함으로써 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 분명해질 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강화된 다이버시티를 갖는 OFDM 기반 MIMO 시스템을 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
대체로 도면들 중 적어도 하나에 도시 및/또는 그것과 결합하여 설명되는 바와 같이, 청구범위에 더 완전하게 기재된 바와 같이, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반 MIMO(multi-input multi-output) 시스템을 위한 방법 및 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 통신 네트워크에서 신호를 처리하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은
복수개의 안테나들을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템에서, 상기 복수개의 안테나들에서 적어도 하나의 안테나군을 선택하고;
인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 적어도 하나의 편파 안테나를 포함하는 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군을 통해 데이터를 통신하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 편파 안테나에 대해 코히어런트하게(coherently) 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나로부터 특정 거리에 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 배치하는 것을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 인접한 편파 안테나들 각각에 대해 코히어런 트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나로부터 특정 거리에 상기 인접한 편파 안테나들 각각을 배치하는 것을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 인접한 편파 안테나에 대해 직교하게 편파된 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 통해 상기 데이터를 송신하는 것을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 인접한 편파 안테나에 대해 직교하게 편파된 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 통해 상기 데이터를 수신하는 것을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 복수개의 상기 선택된 적어도 하나의 군의 안테나들 사이에서 스위칭하는 것을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 데이터를 통신하기 위해 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군으로부터 적어도 하나의 안테나를 선택하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 통신 네트워크에서 신호를 처리하기 위한 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 컴퓨터 프로그램이 그 위에 저장된 기계-판독 스토리지(storage)가 제공되는데, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 기계에 의해 실행되어 상기 기계로 하여금 단계들을 수행하게 하고,
상기 단계들은
복수개의 안테나들을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템에서, 상기 복수개의 안테나들에서 적어도 하나의 안테나군을 선택하고;
인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 적어도 하나의 편파 안테나를 포함하는 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군을 통해 데이터를 통신하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 적어도 하나의 편파 안테나에 대해 코히어런트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나로부터 특정 거리에 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 배치하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 인접한 편파 안테나들 각각에 대해 코히어런트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나로부터 특정 거리에 상기 인접한 편파 안테나들 각각을 배치하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 통해 상기 데이터를 송신하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 통해 상기 데이터를 수신하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 복수개의 상기 선택된 적어도 하나의 군의 안테나들 사이에서 스위칭하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 데이터를 통신하기 위해 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군으로부터 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 코드를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 통신 네트워크에서 신호를 처리하기 위한 시스 템이 제공되는데, 이 시스템은
복수개의 안테나에서 적어도 하나의 안테나군의 선택을 가능하게 하는 무선 주파수(RF) 시스템 내의 적어도 하나의 회로를 포함하고,
상기 적어도 하나의 회로는 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군을 통해 데이터의 통신을 가능하게 하고, 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군은 인접한 편파 안테나에 대해 직교하게 편파된 적어도 하나의 편파 안테나를 포함한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 편파 안테나는 상기 적어도 하나의 편파 안테나에 대해 코히어런트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나로부터 특정 거리에 배치된다.
바람직하게, 상기 인접한 편파 안테나들은 상기 인접한 편파 안테나들 각각에 대해 코히어런트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나로부터 특정 거리에 배치된다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 회로는 상기 인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 통해 상기 데이터의 송신을 가능하게 한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 회로는 상기 인접한 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파된 상기 적어도 하나의 편파 안테나를 통해 상기 데이터의 수신을 가능하게 한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 회로는 복수개의 상기 선택된 적어도 하나의 군의 안테나들 사이에서 스위칭을 가능하게 한다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 회로는 상기 데이터를 통신하기 위해 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군으로부터 적어도 하나의 안테나의 선택을 가능하게 한다.
예시된 실시예의 상세한 내용들뿐만 아니라 본 발명의 이들 및 다른 장점들, 측면들 및 새로운 특징들이 다음의 설명 및 도면들로부터 더 완전하게 이해될 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 강화된 다이버시티를 갖는 OFDM 기반 MIMO 시스템을 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들은 강화된 다이버시티를 갖는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반 MIMO(multi-input multi-output) 시스템에서 발견될 수 있다. 본 발명의 특정 측면들은 무선 주파수(RF) 시스템 내의 복수개의 안테나들로부터 일군의 안테나들을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 데이터는 상기 선택된 일군의 안테나들을 경유하여 통신될 수 있다. 상기 선택된 일군의 안테나들은 인접한 편파 안테나들(polarized antennas)에 대해 직교하게 편파된 적어도 하나의 편파 안테나를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 편파 안테나들은 서로로부터 특정 거리에 배치될 수 있다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 호스트 장치 및 관련된 라디오를 구비하는 무선 주파수(RF) 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다. 도 1a 를 참조하면, 무선 통신 호스트 장치(10) 및 관련된 RF 서브시스템(60)을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템(100)이 도시되어 있다.
무선 통신 호스트 장치(10)는 프로세싱 모듈(50), 메모리(52), 라디오 인터페이스(54), 입력 인터페이스(58) 및 출력 인터페이스(56)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(50) 및 메모리(52)는 복수개의 지시들(instructions)을 실행하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 전화기 호스트 장치의 경우, 프로세싱 모듈(50)은 특정 셀룰러 전화기 표준에 따라 대응하는 통신 기능들을 수행하도록 작동될 수 있다.
라디오 인터페이스(54)는 데이터가 RF 서브시스템(60)으로부터 수신되고 그것으로 송신되도록 작동될 수 있다. 라디오 인터페이스(54)는, 추가적인 처리 및/또는 출력 인터페이스(56)로의 라우팅(routing)을 위해, RF 서브시스템(60)으로부터 수신된 데이터를 프로세싱 모듈(50)에 제공하도록 작동될 수 있다. 출력 인터페이스(56)는 수신된 데이터가 표시될 수 있도록 디스플레이, 모니터 또는 스피커와 같은 출력 장치에 접속을 제공하도록 작동될 수 있다. 라디오 인터페이스(54)는 데이터를 프로세싱 모듈(50)로부터 RF 서브시스템(60)으로 제공하도록 작동될 수 있다. 프로세싱 모듈(50)은 키보드, 키패드 또는 마이크로폰과 같은 입력 장치로부터의 아웃바운드 데이터(outbound data)를 입력 인터페이스(58)를 통해 수신하거나 데이터 자체를 생성하도록 작동될 수 있다. 프로세싱 모듈(50)은 입력 인터페이스(58)를 통해 수신된 데이터에 대해 대응하는 호스트 기능을 수행하도록 및/또는 그것을 라디오 인터페이스(54)를 통해 RF 서브시스템(60)으로 라우팅하도록 작동될 수 있다.
셀룰러 전화기 호스트의 경우, RF 서브시스템(60)은 내장형(built-in) 컴포넌트일 수 있다. PDA(personal digital assitants) 호스트, 램탑 호스트 및/또는 퍼스널 컴퓨터 호스트의 경우, 상기 RF 서브시스템(60)은 내장형 또는 외장형 컴포넌트일 수 있다. RF 서브시스템(60)은 호스트 인터페이스(62), 디지털 수신기 프로세싱 모듈(64), 아날로그 디지털 변환기(ADC, 66), 필터링/이득 모듈(68), 다운 컨버전 모듈(70), 저 잡음 증폭기(72), 수신기 필터 모듈(71), 송신기/수신기(Tx/Rx) 스위치 모듈(73), 국부 발진(local oscillation) 모듈(74), 메모리(75), 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76), 디지털 아날로그 변환기(DAC, 78), 필터링/이득 모듈(80), 업 컨버전 모듈(82), 전력 증폭기(84), 송신기 필터 모듈(85), 및 동작가능하게 결합된 복수개의 안테나들, 안테나 1(86a), 안테나 2(86b) 및 안테나 3(86c)을 포함할 수 있다. 안테나 2(86b)는 Tx/Rx 스위치 모듈(73)에 의해 조절됨으로써 송신 및 수신 경로들에 의해 공유될 수 있다.
예를 들어, 안테나 1(86a)은 0도 편각(polarization angle)으로 편파될 수 있다. 안테나 2(86b)는 안테나 1(86a)에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 안테나 3(86c)은 안테나 2(86b)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 안테나 1(86a)에 대해 코히어런트하게(coherently) 편파될 수 있으며, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 1(86a) 및 안테나 3(86c)은 서로로부터 특정 거리(d)에 배치된다. 복수개의 안테나들, 안테나 1(86a), 안테나 2(86b) 및 안테나 3(86c)은 공간 및/또는 시간상에서 분리(isolation)를 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 편파 안테나들, 안테나 1(86a), 안테나 2(86b) 및 안테나 3(86c)은 안테나들 사이의 공간을 감소시킬 수 있으며 분리를 제공할 수 있다.
디지털 수신기 프로세싱 모듈(64) 및 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76)은, 메모리(75)에 저장된 수행 명령들과 결합되어, 각각 디지털 수신 기능 및 디지털 송신 기능을 수행하도록 작동될 수 있다. 디지털 수신 기능은 복조, 콘스텔레이션 디매핑(constellation demapping), 디코딩, 및/또는 디스크램블링(descrambling)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디지털 송신 기능은 스크램블링(scrambling), 코드화(encoding), 콘스텔레이션 매핑, 및 변조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디지털 수신 및 송신 프로세싱 모듈들(64, 76)은 각각 공유 프로세싱 장치, 개별 프로세싱 장치들 또는 복수개의 프로세싱 장치들, 예컨대, 마이크로프로세서, 마이크로-컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 프로세싱 유닛, FPGA(field programmable gate array), PLD(programmable logic device), 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 수행 명령들에 기초하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 다루는 어떠한 장치라도 사용하여 구현될 수 있다.
메모리(75)는 단일 메모리 장치 또는 복수개의 메모리 장치들일 수 있다. 예를 들어, 메모리(75)는 ROM, RAM, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 장치일 수 있다. 디지털 수신기 프로세싱 모듈(64) 및/또는 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76) 이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 통해 그 기능들 중 하나 이상을 수행할 때, 대응하는 수행 명령들을 저장하는 메모리는 상기 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로와 함께 내장될 수 있다. 메모리(75)는 여기에 예시된 기능들 중 적어도 몇 가지에 대응하는 수행 명령들을 저장하도록 작동될 수 있으며, 디지털 수신기 프로세싱 모듈(64) 및/또는 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76)은 그것들을 수행하도록 작동될 수 있다.
동작시, RF 서브시스템(60)은 무선 통신 호스트 장치(10)로부터 호스트 인터페이스(62)를 통해 아웃바운드 데이터를 수신하도록 작동될 수 있다. 호스트 인터페이스(62)는 아웃바운드 데이터를 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76)로 라우팅하도록 작동될 수 있다. 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76)은 특정 무선 통신 표준 또는 프로토콜, 예컨대, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, 지그비(ZigBee), 및 블루투스(Bluetooth)에 따라 아웃바운드 데이터를 처리하여 디지털 송신 포맷 데이터를 생성하도록 작동될 수 있다. 디지털 송신 포맷 데이터는 디지털 베이스밴드 신호 또는 디지털 저IF(low IF) 신호일 수 있는데, 여기서 저IF는 예컨대 100 KHz 내지 수 MHz의 주파수 범위 내에 있을 수 있다.
DAC(78)는 디지털 송신 포맷 데이터를 디지털 도메인(domain)으로부터 아날로그 도메인으로 변환하도록 작동할 수 있다. 필터링/이득 모듈(80)은 업 컨버전 모듈(82)에 제공하기 전에 아날로그 베이스밴드 신호의 이득을 필터링 및/또는 조정하도록 작동될 수 있다. 업 컨버전 모듈(82)은 아날로그 베이스밴드 신호 또는 저IF 신호를 국부 발진 모듈(74)에 의해 제공되는 송신기 국부 발진(83)에 기초하 여 RF 신호로 직접 변환하도록 작동될 수 있다. 파워 증폭기(84)는 아웃바운드 RF 신호를 생성하기 위해 RF 신호의 증폭을 가능하게 할 수 있으며, 아웃바운드 RF 신호는 송신기 필터 모듈(85)에 의해 필터링될 수 있다. 안테나(86b)는 아웃바운드 RF 신호를 기지국, 접속 포인트 및/또는 또 다른 무선 통신 장치와 같은 목적지 장치로 송신하도록 작동될 수 있다.
RF 서브시스템(60)은 안테나(86b)를 통해 인바운드(inbound) RF 신호를 수신하도록 작동될 수 있는데, 인바운드 RF 신호는 기지국, 접속 포인트 또는 다른 무선 통신 장치에 의해 송신된 것이다. 안테나(86b)는 인바운드 RF 신호를 Tx/Rx 스위치 모듈(73)을 통해 수신기 필터 모듈(71)로 통신하도록 작동될 수 있으며, Rx 필터 모듈(71)은 인바운드 RF 신호를 대역통과 필터링한다. Rx 필터 모듈(71)은 필터링된 RF 신호를 저잡음 증폭기(72)로 통신하도록 작동될 수 있는데, 이 증폭기는 인바운드 RF 신호를 증폭하여 증폭된 인바운드 RF 신호를 생성한다. 저잡음 증폭기(72)는 증폭된 인바운드 RF 신호를 다운 컨버전 모듈(70)로 통신하도록 작동될 수 있으며, 다운 컨버전 모듈은 국부 발진 모듈(74)에 의해 제공된 수신기 국부 발진(81)에 기초하여 증폭된 인바운드 RF 신호를 인바운드 저IF 신호 또는 베이스밴드 신호로 직접 변환할 수 있다. 다운 컨버전 모듈(70)은 인바운드 저IF 신호 또는 베이스밴드 신호를 필터링/이득 모듈(68)로 통신하도록 작동될 수 있다. 필터링/이득 모듈(68)은 인바운드 저IF 신호 또는 인바운드 베이스밴드 신호를 필터링 및/또는 감쇠시키어 필터링된 인바운드 신호를 생성하도록 작동될 수 있다.
ADC(66)는 디지털 수신 포맷 데이터를 생성하기 위해 필터링된 인바운드 신 호를 아날로그 도메인으로부터 디지털 도메인으로 변환하도록 작동될 수 있다. 디지털 수신 프로세싱 모듈(64)은 인바운드 데이터를 복원하기 위해 디지털 수신 포맷 데이터를 디코딩, 디스크램블링, 디매핑, 및/또는 복조하도록 작동될 수 있다. 호스트 인터페이스(62)는 복원된 인바운드 데이트를 라디오 인터페이스(54)를 통해 무선 통신 호스트 장치(10)로 통신하도록 작동될 수 있다.
국부 발진 모듈(74)은 수신된 국부 발진 신호의 출력 주파수를 조정하도록 작동될 수 있다. 국부 발진 모듈(74)은 주파수가 보정된 국부 발진 신호 출력을 생성하기 위해 출력 국부 발진 신호를 조정하기 위한 주파수 보정 입력을 수신하도록 작동될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신시스템에서 안테나 편파를 예시하는 다이어그램이다. 도 1b를 참조하면, 편파 안테나(150)가 도시되어 있다. 편파 안테나(150)에 의해 방사된 에너지는 전기장과 자기장을 포함하는 가로 전자파일 수 있다. 이들 장들은 항상 서로에 직교하고 전파 방향에 직교한다. 전자파의 전기장 E는 그것의 편파를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 전자파의 전체 전기장은 두개의 선형 성분을 포함할 수 있는데, 이들은 서로 직교한다. 이들 성분들 각각은 서로 다른 크기 및 위상을 가질 수 있다. 전파 방향을 따르는 임의의 고정점에서, 전체 전기장은 시간의 함수로서 타원을 그릴 수 있다. 예를 들어, 임의의 순간에, Ex는 x-방향의 전기장 성분이고 Ey는 y-방향의 전기장 성분이다. 전체 전기장 E는 Ex와 Ey의 벡터합이다.
타원 편파는 두가지 경우, 예컨대 원형 편파 및 선형 편파를 포함할 수 있 다. 원형 편파된 전자파는 직교하고 동일한 진폭을 가지며 위상이 90도 다른 두개의 선형 편파된 전기장 성분을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 파에 의해 그려지는 편파 타원은 원이다. 원형 편파의 회전 방향에 따라, 상기 파는 왼손(left hand) 원형 편파이거나 오른손(right hand) 원형 편파일 수 있다. 두개의 직교 성분들 사이의 위상관계, +90도 또는 -90도는 회전 방향을 결정한다. 선형 편파된 전자파는 단일의 전기장 성분을 포함하고 상기 파에 의해 그려지는 편파 타원은 직선이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 OFDM 기반 MIMO 시스템의 블록 다이어그램이다. 도 1c를 참조하면, RF 시스템(170)은 송신측 상에 전용 물리 채널(dedicated physical channel; DPCH) 블록(126), 복수개의 믹서들(128, 130, 132), 복수개의 결합자들(combiners, 134, 136), 제1 안테나 스위치 SW1(135), 제2 안테나 스위치 SW2(137), 제1군의 송신 안테나(138, 140), 제2군의 안테나(139, 141), 및 안테나 컨트롤러(145)를 포함할 수 있다. 수신측 상에서, RF 시스템(170)은 복수개의 수신 안테나(1061...M), SWG(single weight generator, 110), 복수개의 RF 블록들(1141...P), 복수개의 CMF(chip matched filters, 1161...P), 및 베이스밴드(BB) 프로세서(126)를 포함할 수 있다.
DPCH(126)는 복수개의 입력 채널들, 예컨대 전용 물리 제어 채널(dedicated physical control channel; DPCCH) 및 전용 물리 데이터 채널(dedicated physical data channel; DPDCH)를 수신하도록 작동될 수 있다. DPCH(126)는 DPCCH와 DPDCH의 전력을 동시에 제어할 수 있다. 믹서(128)는 DPCH(126)의 출력을 확산 및/또는 스 크램블링된 신호와 혼합하도록 작동되어 믹서(130, 132)에 입력될 수 있는 확산 복소값 신호를 생성할 수 있다. 믹서(130, 132)는 각각 가중치 인자(W1, W2)로 복소값 입력 신호를 가중할 수 있으며, 복수개의 결합자들(134, 136) 각각에 출력을 발생시킬 수 있다. 결합자들(134, 136)은 믹서(130, 132)에 의해 발생된 출력들을 CPICH1(common pilot channel 1) 및 CPICH2(common pilot channel 2)와 각각 결합할 수 있다. CPICH 1 및 2는 채널의 위상 진폭 신호 강도를 측정하기 위해 이용될 수 있는 고정 채널화(channelization) 코드 할당을 가질 수 있다.
제1 안테나 스위치 SW1(135) 및 제2 안테나 스위치 SW2(137)는 두개의 출력 포트들에서 신호들을 선택하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있는데, 이들 중 하나는 입력 포트에 결합될 수 있다. 제1 안테나 스위치 SW1(135) 및 제2 안테나 스위치 SW2(137)는 예컨대 SPDT(single pull double throw) 스위칭 장치들을 이용함으로써 또는 멀티플렉서(multiplexer; MUX)를 이용함으로써 구현될 수 있다. SW1(135) 및 SW2(137)의 선택 동작은 안테나 컨트롤러(145)에 의해 발생된 송신 제어(TX_CTL) 신호와 같은 제어 신호에 의해 제어될 수 있다. SW1(135)은, 복수개의 안테나들(138, 139)로부터 통신 신호를 송신하기 위해, 복수개의 안테나들(138, 139) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다. SW2(137)는, 복수개의 안테나들(140, 141)로부터 통신 신호를 송신하기 위해, 복수개의 안테나들(140, 141) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다.
복수개의 안테나들(138, 139, 140, 141)은 통신 신호들의 송신을 제공하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하 여, 복수개의 안테나들(138, 139, 140, 141)은 복수개의 통신 프로토콜의 송신을 위해 이용될 수 있다. 복수개의 안테나들(138, 139, 140, 141)은 공간 및/또는 시간 상에서 분리(isolation)를 제공하도록 구성될 수 있다. 편파 안테나들(138, 139, 140, 141)은 안테나들 사이의 공간 감소를 가능하게 할 수 있으며 분리를 제공할 수 있다. 제1군의 안테나(138, 140) 또는 제2 군의 안테나(139, 141)는 결합자들(134, 136)로부터 생성된 출력을 수신할 수 있으며 SW1(135) 및 SW2(137)에 의해 스위칭된 안테나의 위치에 기초하여 무선 신호를 송신할 수 있다.
복수개의 수신 안테나(1061...M)는 각각 송신된 신호의 적어도 일부를 수신할 수 있다. SWG(110)는 입력 신호들(R1 ...M) 각각에 적용될 복수개의 가중치들을 결정하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. SWG(110)는 복수개의 수신 안테나(1061...M)에 의해 수신된 상기 송신 신호들의 일부의 위상 및 진폭을 변조하고 복수개의 출력 신호(RF1 ...P)를 생성하도록 작동될 수 있다.
복수개의 RF 블록들(1141...P)은 RF 신호를 처리하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. RF 블록들(1141...P)은 예를 들어 필터링, 증폭, 및 아날로그 디지털(A/D) 변환 동작을 수행할 수 있다. 복수개의 송신 안테나(138, 140)는 상기 처리된 RF 신호들을 복수개의 수신 안테나(1061...M)에 송신할 수 있다. SWG(110)는 입력 신호들(R1 ...M) 각각에 적용될 수 있는 복수개의 가 중치들을 결정하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. SWG(110)는 복수개의 수신 안테나(1061...M)에 의해 수신된 신호들의 적어도 일부의 위상 및 진폭을 변조하고 복수개의 출력 신호(RF1 ...P)를 생성하도록 작동될 수 있다. 복수개의 RF 수신 블록들(1141...P)은 수신된 아날로그 RF 신호(RF1...P)를 증폭 및 베이스밴드로 다운 변환하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. RF 수신 블록들(1141...P)은 수신된 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털화하기 위해 이용될 수 있는 아날로그 디지털(A/D) 변환기를 포함할 수 있다.
복수개의 CMF(1161...P)는 동위상(in-phase; I) 및 직각위상(quadrature; Q) 성분들(I, Q)을 생성하기 위해 복수개의 RF 수신 블록(1141...P)의 출력을 필터링하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수개의 CMF(1161...P)는 I 및 Q 성분을 필터링하도록 작동될 수 있는 한 쌍의 디지털 필터를 포함할 수 있다. 복수개의 CMF(1161...P)의 출력들은 BB 프로세서(126)로 전달될 수 있다.
BB 프로세서(126)는 복수개의 CMF(1161...P)로부터 복수개의 동위상 및 직각위상 성분들(I, Q)을 수신하고 복수개의 베이스밴드 결합 채널 추정치(
Figure 112007064472936-pat00001
내지
Figure 112007064472936-pat00002
)를 생성하도록 작동될 수 있다. BB 프로세서(126)는 본래의 입력 공간 멀티플렉싱 서브-스트림 신호들 또는 심볼들 X 1 내지 X p에 대한 복수개의 추정치( 내지
Figure 112007064472936-pat00004
)를 생성하도록 작동될 수 있다. BB 프로세서(126)는 예를 들어 서브-스트림 탐지 및 서브-스트림 소거(cancellation)를 수행함으로써 BLAST(Bell Labs Layered Space-Time) 알고리즘을 이용하여 서로 다른 공간-시간 채널들을 분리하도록 작동될 수 있다. 송신 용량은 BLAST 알고리즘을 이용함으로써 거의 선형적으로 증가될 수 있다.
복수개의 클러스터 경로 프로세서들(cluster path processors; CPP, 1181...P)은 복수개의 수신 안테나(1061...M)에 대응할 수 있는 복수개의 베이스밴드 결합 채널 추정치(
Figure 112007064472936-pat00005
내지
Figure 112007064472936-pat00006
)를 생성할 수 있다. 채널 추정기(122)는 BB 프로세서(126)로부터 수신된 추정치(
Figure 112007064472936-pat00007
내지
Figure 112007064472936-pat00008
)를 처리하도록 작동되고 처리된 추정 채널들의 매트릭스(
Figure 112007064472936-pat00009
)를 생성할 수 있는 적합한 로직, 회로 및/또는 코드를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFD(orthogonal frequency division) 기반 시스템을 위한 전형적인 무선 주파수(RF) 수신기 안테나 아키텍쳐의 블록 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, RF 수신기(200)가 도시되어 있다. RF 수신기(200)는 복수개의 편파 안테나(2101,2,...,M, 2111,2,...,M), 복수개의 스위치(2091,2,...,M), 복수개의 증폭기(2121,2,...,M), 안테나 컨트롤러(223), 가중치 발생 블록(214), 복수개의 필 터(2201,2,...,N), 국부 발진기(local oscillator, 222), 복수개의 믹서(2241,2,...,N), 복수개의 A/D 변환기(2261,2,...,N) 및 베이스밴드 프로세서(230)를 포함할 수 있다.
복수개의 스위치 SW1 ,2,...,M(2091,2,...,M)는 두개의 입력 포트들에서 신호들을 선택하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있는데, 하나는 출력 포트에 결합될 수 있다. 복수개의 스위치 SW1 ,2,...,M(2091,2,...,M)는 예컨대 SPDT(single pull double throw) 스위칭 장치들, 스위칭 트랜지스터들을 이용함으로써 또는 멀티플렉서(multiplexer; MUX)를 이용함으로써 구현될 수 있다. 복수개의 스위치 SW1 ,2,...,M(2091,2,...,M)의 선택 동작은 안테나 컨트롤러(223)에 의해 발생된 수신 제어(RX_CTL) 신호와 같은 제어 신호에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, SW1(2091)은, 복수개의 안테나들로부터 통신 신호를 수신하기 위해, 복수개의 안테나들(2101, 2111) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다. 유사하게 SWM은, 복수개의 안테나들로부터 통신 신호를 수신하기 위해, 복수개의 안테나들(210M, 211M) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다.
복수개의 안테나(2101,2,...,M, 2111,2,...,M)는 통신 신호들의 송신 및/또는 수신을 제공하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수개의 안테나(2101,2,...,M, 2111,2,...,M)는 복수개의 통신 프로 토콜의 수신을 위해 이용될 수 있다. 복수개의 안테나(2101,2,...,M, 2111,2,...,M)는 공간 및/또는 시간 상에서 분리(isolation)를 제공하도록 구성될 수 있다. 안테나들(2101,2,...,M, 2111,2,...,M)은 안테나들 사이의 공간 감소를 가능하게 하고 분리를 제공하기 위해 편파될 수 있다. 제1군(207)의 안테나(2101,2,...,M) 또는 제2군(205)의 안테나(2111,2,...,M)는 복수개의 안테나 스위치(2091,2,...,M)에 의해 선택된 군의 안테나에 기초하여 통신 신호를 수신하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 편파 안테나에 인접하게 배치된 복수개의 안테나가 그들의 인접 배치된 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파될 수 있다. 예를 들면, 안테나 1(2101)은 0도 편각으로 편파될 수 있다. 안테나 2(2102)은 안테나 1(2101)에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 안테나 3(2103)은 안테나 2(2102)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 안테나 1(2101)에 대해 코히어런트하게 편파될 수 있으며, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다. 유사하게, 안테나 M-1(210M-1)은 예컨대 0도 편각을 가질 수 있다. 안테나 M-2(210M-2) 및 안테나 M(210M)은 안테나 M-1(210M-1)에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 각각 90도 편각을 가질 수 있다.
복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 1(2101), 안테나 3(2103) 및 안테나 5(2105)은 서로로부터 특정 거리(d1) 떨어져 배치될 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 2(2102), 안테나 4(2104) 및 안테나 6(2106)은 서로로부터 특정 거리(d2) 떨어져 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 특정 거리(d1)는 특정 거리(d2)와 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
증폭기들(2121,2,...,M)은 M개의 수신된 입력 RF 신호를 증폭하도록 작동될 수 있다. 가중치 발생 블록(214)은 수신된 다양한 입력 RF 신호들 사이의 위상차를 보상하기 위한 복수개의 진폭 및 위상 변이기(shifters)를 포함할 수 있다. 가중치들이 입력 신호들(A1...M)에 적용되어 복수개의 수신 안테나(2121...M)에 의해 수신된 송신 신호들 부분의 위상 및 진폭을 변조하고 복수개의 출력 신호들(RF1 ...N)을 발생시킬 수 있다. 복수개의 필터(2201,2,...,N)는 RF 서브스트림들의 주파수 성분을 필터링하도록 작동될 수 있다. 믹서(2241,2,...,N)는 아날로그 RF 서브스트림들을 베이스밴드로 다운 변환하도록 작동될 수 있다. 국부 발진기(222)는 아날로그 RF 서브스트림들을 베이스밴드로 다운 변환하도록 이용될 수 있는 믹서(2241,2,...,N)에 신호를 제공하도록 작동될 수 있다. A/D 변환기(2261,2,...,N)는 아날로그 베이스밴드 서브스트림들을 대응하는 디지털 서브스트림들로 변환하도록 작동될 수 있다. 베이스밴드 프로세서(230)는 디지털 베이스밴드 서브스트림들을 처리하고 복수개의 디지털 신호들을 다중 송신하여(multiplex) 출력 신호들을 생성하도록 작동될 수 있다.
동작 시, RF 신호들은 수신기(200)에서 M개의 편파 안테나들(2101,2,...,M 또는 2111,2,...,M)에 의해 수신될 수 있다. M개의 수신된 신호들 각각은 각각의 저 잡음 증폭기(2121,2,...,M)에 의해 증폭될 수 있다. 복수개의 가중치가, 복수개의 수신 안테나(2121...M)에 의해 수신된 송신 신호들 부분의 위상 및 진폭을 변조하기 위해, 입력 신호들(A1...M) 각각에 적용될 수 있다. 복수개의 출력 신호(RF1 ...N)가 생성될 수 있는데, 이들은 복수개의 필터(2201,2,...,N)에 의해 필터링될 수 있다. 결과적인 N개의 필터링된 신호들은 그 후 N개의 믹서들(2241,2,...,N)을 이용하여 베이스밴드로 다운 변환될 수 있는데, 각 믹서에는 국부 발진기(222)에 의해 발생될 수 있는 반송 신호(carrier signal)가 제공될 수 있다. 믹서들(2241,2,...,N)에 의해 발생된 N개의 베이스밴드 신호들은 그 후 복수개의 A/D 변환기(2261,2,...,N)에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다. N개의 디지털 신호들은 출력 신호들을 발생시키기 위해 베이스밴드 프로세서(230)에 의해 더 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 베이스밴드 프로세서(230)는 IEEE 802.11, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), AMPS(advanced mobile phone services), GSM(global systems for mobile communications), CDMA(code division multiple access), LMDS(local multi-point distribution systems), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), 4세대(4G), OFDM 기반 시스템, DVB-H(digital video broadcasting handheld), MMDS(multi-channel-multi-point distribution systems), GPS(global positioning system), 주파수 변조(FM), EDGE(enhanced data rates for GSM evolution) 및/또는 이들의 변형들을 포함하는 하나 또는 더 많은 표준들에 따라 동작할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 OFD(orthogonal frequency division) 기반 시스템을 위한 전형적인 안테나 아키텍쳐를 예시하는 다이어그램이다. 도 3a를 참조하면, 복수개의 안테나들, 안테나 1(302), 안테나 2(304), 안테나 3(306), 안테나 4(308), 안테나 5(310), 및 안테나 6(312)을 포함하는 RF 시스템(300)이 도시되어 있다.
복수개의 안테나들, 안테나 1(302), 안테나 2(304), 안테나 3(306), 안테나 4(308), 안테나 5(310), 및 안테나 6(312)은 RF 통신 신호의 수신 및 송신을 제공하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수개의 안테나들, 안테나 1(302), 안테나 2(304), 안테나 3(306), 안테나 4(308), 안테나 5(310), 및 안테나 6(312)은 IEEE 802.11, 블루투스(Bluetooth), AMPS, GSM, CDMA, LMDS, WiMAX, 4G, OFDM 기반 시스템, DVB-H, MMDS, GPS, FM, EDGE 및/또는 이들의 변형들을 포함하는 복수개의 통신 프로토콜의 송신 및 수신을 위해 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
안테나 1(302)은 예를 들어 0도 편각으로 편파될 수 있다. 안테나 2(304)는 안테나 1(302)에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 안테나 3(306)은 안테나 2(304)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 안테나 1(302)에 대해 코히어런트하게 편파될 수 있으며, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다. 유 사하게, 안테나 4(308)는 90도 편각을 가질 수 있고, 안테나 5(310)는 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있으며, 안테나 6(312)은 90도 편각을 가질 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 1(302), 안테나 3(306), 안테나 5(310)는 서로로부터 특정 거리(d1) 떨어져 배치될 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 2(304), 안테나 4(308), 안테나 6(312)는 서로로부터 특정 거리(d2) 떨어져 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 특정 거리(d1)는 특정 거리(d2)와 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
복수개의 안테나들, 안테나 1(302), 안테나 2(304), 안테나 3(306), 안테나 4(308), 안테나 5(310), 및 안테나 6(312)은 공간 및/또는 시간 상에서 분리(isolation)를 제공하도록 구성될 수 있다. 편파 안테나들, 안테나 1(302), 안테나 2(304), 안테나 3(306), 안테나 4(308), 안테나 5(310), 및 안테나 6(312)은 안테나들 사이의 공간 감소를 가능하게 하고 분리를 제공할 수 있다.
도 3b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 다중 안테나 OFD 기반 시스템을 위한 또 다른 전형적인 안테나 아키텍쳐를 예시하는 다이어그램이다. 도 3b를 참조하면, 매트릭스(350)로 정렬될 수 있는 복수개의 안테나를 포함하는 RF 시스템(300)이 도시되어 있다. 매트릭스 내의 각 셀은 하나의 편파 안테나를 포함할 수 있다.
제1셀(362) 내의 안테나 1은 예를 들어 0도 편각으로 편파될 수 있다. 인접셀(364) 내의 안테나 2는 제1셀(362) 내의 안테나 1에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 제3셀(366) 내의 안테나 3은 셀(362) 내의 안테나 1에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 셀(364) 내의 안테나 2에 대해 코히어런트 하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 유사하게, 셀(368) 내의 안테나 4는 셀(362) 내의 안테나 1에 대해 코히어런트하게 편파될 수 있고, 셀(364) 내의 안테나 2 및 셀(366) 내의 안테나 3에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다. 셀(370) 내의 안테나 5는 셀(368) 내의 안테나 4에 대해 코히어런트하게 편파될 수 있고, 셀(366) 내의 안테나 3에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다. 셀(372) 내의 안테나 6은 셀(370) 내의 안테나 5에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다.
복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 셀(362) 내의 안테나 1, 셀(368) 내의 안테나 4, 셀(370) 내의 안테나 5는 서로로부터 특정 거리(d1) 떨어져 배치될 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 셀(364) 내의 안테나 2, 셀(366) 내의 안테나 3은 서로로부터 특정 거리(d2) 떨어져 배치될 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 셀(366) 내의 안테나 3 및 셀(372) 내의 안테나 6은 서로로부터 특정 거리(d2) 떨어져 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 특정 거리(d1)는 특정 거리(d2)와 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, OFDM 기반 MIMO 시스템에서의 전형적인 스위칭 기구의 블록 다이어그램이다. 도 4를 참조하면, 복수개의 안테나 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)와, 제1군의 안테나(420) 및 제2군의 안테나(430)를 포함하는 RF 시스템(400)의 일부가 도시되어 있다. 제1군의 안테나(420)는 복수개의 안테나들, 안테나 1(422), 안테나 2(424), 안테나 3(426), 및 안테나 4(428)를 포함할 수 있다. 제2군의 안테나(430)는 복수개의 안테나들, 안테나 5(432), 안테나 6(434), 안테나 7(436), 및 안테나 8(438)을 포함할 수 있다. 복수개의 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)는 두개의 입력 포트에서 신호를 선택하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있으며, 이들 중 하나는 출력 포트에 결합될 수 있다. 복수개의 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)는 예컨대 SPDT(single pull double throw) 스위칭 장치들, 스위칭 트랜지스터들을 이용함으로써 또는 멀티플렉서(multiplexer; MUX)를 이용함으로써 구현될 수 있다. 복수개의 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)의 선택 동작은 안테나 컨트롤러(405)에 의해 발생된 송신 제어(TX_CTL) 또는 수신 제어(RX_CTL) 신호와 같은 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
예를 들어, 스위치 1(410)은, 복수개의 안테나로/로부터 통신 신호를 송신 및/또는 수신하기 위해, 복수개의 안테나들, 안테나 1(422) 및 안테나 5(432) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다. 스위치 2(412)는, 복수개의 안테나로/로부터 통신 신호를 송신 및/또는 수신하기 위해, 복수개의 안테나들, 안테나 2(424) 및 안테나 6(434) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다. 스위치 3(414)은, 복수개의 안테나로/로부터 통신 신호를 송신 및/또는 수신하기 위해, 복수개의 안테나들, 안테나 3(426) 및 안테나 7(436) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다. 스위치 4(416)은, 복수개의 안테나로/로부터 통신 신호를 송신 및 /또는 수신하기 위해, 복수개의 안테나들, 안테나 4(428) 및 안테나 8(438) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다.
복수개의 안테나들, 안테나 1(422), 안테나 2(424), 안테나 3(426), 안테나 4(428), 안테나 5(432), 안테나 6(434), 안테나 7(436), 및 안테나 8(438)은 통신 신호들의 송신 및/또는 수신을 제공하도록 작동될 수 있는 적합한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수개의 안테나들, 안테나 1(422), 안테나 2(424), 안테나 3(426), 안테나 4(428), 안테나 5(432), 안테나 6(434), 안테나 7(436), 및 안테나 8(438)은 복수개의 통신 프로토콜의 송신 및/또는 수신을 위해 이용될 수 있다. 복수개의 안테나들, 안테나 1(422), 안테나 2(424), 안테나 3(426), 안테나 4(428), 안테나 5(432), 안테나 6(434), 안테나 7(436), 및 안테나 8(438)은 공간 및/또는 시간 상에서 분리(isolation)를 제공하도록 구성될 수 있다. 복수개의 안테나들, 안테나 1(422), 안테나 2(424), 안테나 3(426), 안테나 4(428), 안테나 5(432), 안테나 6(434), 안테나 7(436), 및 안테나 8(438)은 안테나들 사이의 공간 감소를 가능하게 하고 분리를 제공하기 위해 편파될 수 있다. 제1군의 안테나(420) 또는 제2군의 안테나(430)는 복수개의 안테나 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414), 및 스위치 4(416)에 의해 선택된 군의 안테나에 기초하여 통신 신호를 송신 및/또는 수신하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 편파 안테나에 인접하게 배치된 복수개의 안테나들은 그들에 인접하게 배치된 편파 안테나들에 대해 직교하게 편파될 수 있다. 예를 들어, 안테나 1(422)은 0도 편각으로 편파될 수 있다. 안테 나 2(424)는 안테나 1(422)에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 안테나 3(426)은 안테나 2(424)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 안테나 1(422)에 대해 코히어런트하게 편파될 수 있으며, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다. 안테나 4(428)는 안테나 3(426)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 90도 편각을 가질 수 있다. 유사하게, 안테나 5(432)는 예를 들어 90도 편각으로 편파될 수 있다. 안테나 6(434)은 안테나 5(432)에 대해 직교하게 편파될 수 있으며, 0도 편각을 가질 수 있다. 안테나 7(436)은 안테나 6(434)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 안테나 5(432)에 대해 코히어런트하게 편파될 수 있으며, 90도 편각을 가질 수 있다. 안테나 8(438)는 안테나 7(436)에 대해 직교하게 편파될 수 있고, 0도 또는 180도 편각을 가질 수 있다.
복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 1(422) 및 안테나 3(426)은 서로로부터 특정 거리(d1) 떨어져 배치될 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 2(424) 및 안테나 4(428)는 서로로부터 특정 거리(d2) 떨어져 배치될 수 있다. 유사하게, 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 5(432) 및 안테나 7(436)은 서로로부터 특정 거리(d1) 떨어져 배치될 수 있다. 복수개의 코히어런트하게 편파된 안테나들, 안테나 6(434) 및 안테나 8(438)은 서로로부터 특정 거리(d2) 떨어져 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 특정 거리(d1)는 특정 거리(d2)와 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, RF 시스템(400)은 복수개의 안테나 군들을 포함할 수 있으며, 각 스위치는 복수개의 안테나들 사이에서 스위칭하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 강화된 다이버시티를 갖는 OFDM 기반 MIMO 시스템을 위한 방법 및 시스템은, 적어도 하나의 안테나군, 예컨대 제1군의 안테나(420) 또는 제2군의 안테나(430)의 선택을 가능하게 할 수 있는 복수개의 안테나들, 예컨대 안테나 1(422), 안테나 2(424), 안테나 3(426), 안테나 4(428), 안테나 5(432), 안테나 6(434), 안테나 7(436) 및 안테나 8(438)을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템(400) 내에 복수개의 안테나 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)를 포함할 수 있다.
선택된 군의 안테나들, 예컨대 제1군의 안테나(420)는 인접한 편파 안테나, 예컨대 안테나 2(424)와 직교하게 편파될 수 있는 적어도 하나의 편파 안테나, 예컨대 안테나 1(422)을 포함할 수 있다. 상기 편파 안테나, 예컨대 안테나 1(422)은, 상기 편파 안테나, 안테나 1(422)에 대해 코히어런트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나, 예컨대 안테나 3(426)으로부터 특정 거리(d1)에 배치될 수 있다. 인접한 편파 안테나, 안테나 2(424)는, 상기 인접한 편파 안테나, 안테나 2(424)에 대해 코히어런트하게 편파된 적어도 하나의 다른 편파 안테나, 예컨대 안테나 4(428)로부터 특정 거리(d2)에 배치될 수 있다.
인접한 편파 안테나들, 안테나 2(424) 및 안테나 4(428)에 대해 직교하게 편파된 적어도 하나의 편파 안테나, 안테나 3(426)은 데이터를 송신 및/또는 수신하도록 작동될 수 있다. 복수개의 안테나 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)는 복수개의 선택된 군들의 안테나들, 예컨대 제1 군의 안테나(420) 또는 제2군의 안테나(430) 사이에서 스위칭하도록 작동될 수 있 다. 복수개의 안테나 스위치들, 스위치 1(410), 스위치 2(412), 스위치 3(414) 및 스위치 4(416)는 데이터를 통신하기 위해 선택된 군의 안테나로부터 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 스위치 1(410)은, 복수개의 안테나로/로부터 통신 신호를 송신 및/또는 수신하기 위해, 복수개의 안테나들, 안테나 1(422)과 안테나 5(432) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다. 스위치 2(412)는, 복수개의 안테나로/로부터 통신 신호를 송신 및/또는 수신하기 위해, 복수개의 안테나들, 안테나 2(424)와 안테나 6(434) 사이에서 교대로 스위칭하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기계에 의해 실행될 수 있는 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 컴퓨터 프로그램이 그 위에 저장된 기계-판독 스토리지(machine-readable storage)를 제공할 수 있으며, 그것에 의해 상기 기계로 하여금 강화된 다이버시티를 갖는 OFDM 기반 MIMO 시스템에 대해 위에서 설명된 바와 같은 단계들을 수행하도록 한다. 예를 들어, 무선 통신 호스트 장치(10) 및/또는 RF 서브시스템(60) 내의 어느 하나 또는 더 많은 성분들은 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 같은 코드를 통해 제어될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 전형적인 실시예에 있어서, 디지털 수신기 프로세싱 모듈(64), ADC(66), 필터링/이득 모듈(68), 다운 컨버전 모듈(70), LNA(72) 및 Rx 필터 모듈(71) 중 어느 하나 또는 더 많은 것들이 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 포함하는 코드에 의해 프로그램 가능하게 제어될 수 있다. 본 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 있어서, 디지털 송신기 프로세싱 모듈(76), DAC(78), 필터링/이득 모듈(80), 업 컨버전 모듈(82), PA(84), 및 Tx 필터 모듈(86) 중 어느 하나 또는 더 많은 것들이 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 포함하는 코드에 의해 프로그램 가능하게 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 실현될 수 있다. 본 발명은, 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에 집중된 방식으로 또는 서로 다른 요소들이 몇개의 상호 연결된 컴퓨터 시스템들에 퍼져있는 분산된 방식으로 실현될 수 있다. 어떠한 종류의 컴퓨터 시스템이든 또는 여기에 설명된 방법들을 수행하기에 적합한 다른 장치들이든 적응된다. 하드웨어와 소프트웨어의 전형적인 조합은, 로딩되고 실행될 때, 여기에 설명된 방법들을 수행하도록 상기 컴퓨터 시스템을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 구비하는 범용 컴퓨터 시스템일 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 제품에 내장될 수 있는데, 이것은 여기에 설명된 방법들의 구현을 가능하게 하는 모든 특징들을 포함하고, 컴퓨터 시스템에서 로딩될 때, 이들 방법들을 수행할 수 있다. 본 내용에서 컴퓨터 프로그램은 정보 처리 능력을 갖는 시스템으로 하여금 직접 또는 다음의 하나 또는 둘 이후에 특정 기능을 수행하도록 할 지시 세트의 표현식(그것이 어떠한 언어로 되었든), 코드 또는 기호를 의미한다: a) 또 다른 언어, 코드 또는 기호로의 변환; b) 다른 유형의 형태로 재생산.
본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있으며 균등요소들이 대체될 수 있음이 당해 기술 분야에서 숙련된 자들에 의해 이해될 것이다. 이에 더하여, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 특정 상황 또는 유형에 적합하도록 본 발명의 개시된 내용들에 많은 변형들이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 제한되지 않고, 본 발명은 부속된 청구범위의 범위 내에 들어가는 모든 실시예들을 포함하도록 의도된다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 호스트 장치 및 관련된 라디오를 구비하는 무선 주파수(RF) 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신시스템에서 안테나 편파를 예시하는 다이어그램이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 OFDM 기반 MIMO 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 무선 주파수(RF) 수신기의 블록 다이어그램이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 OFD(orthogonal frequency division) 기반 시스템을 위한 전형적인 안테나 아키텍쳐를 예시하는 다이어그램이다.
도 3b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 다중 안테나 OFD 기반 시스템을 위한 또 다른 전형적인 안테나 아키텍쳐를 예시하는 다이어그램이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, OFDM 기반 MIMO 시스템에서의 전형적인 스위칭 기구의 블록 다이어그램이다.

Claims (10)

  1. 통신 네트워크에서 신호를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    복수개의 안테나들을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템에서, 상기 복수개의 안테나들에서 적어도 하나의 안테나군을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 적어도 하나의 안테나군을 통해 데이터를 통신하는 단계를 포함하되;
    상기 적어도 하나의 안테나군은 제1 편파 안테나(302), 제2 편파 안테나(304), 및 제3 편파 안테나(306)를 포함하여 인접한 편파 안테나에 대해 직교하게 편파된 편파 안테나들을 포함하며,
    상기 제2 편파 안테나(304)는 상기 제1 편파 안테나(302)와 상기 제3 편파 안테나(306) 사이에 배치되며,
    상기 제2 편파 안테나(304)는 상기 제1 편파 안테나(302)에 대하여 직교하게 편파된 편파 안테나이고,
    상기 제3 편파 안테나(306)는 상기 제2 편파 안테나(304)에 대하여 직교하게 편파되고, 상기 제1 편파 안테나(302)에 대하여 코히어런트하게 편파된 편파 안테나이며,
    상기 편파 안테나들은 하나 걸러 배치된 편파 안테나들간에 특정 거리(d)를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 편파 안테나들은 매트릭스로 정렬된 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 통신 네트워크에서 신호를 처리하기 위한 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로서, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 기계에 의해 실행되어 상기 기계로 하여금,
    복수개의 안테나들을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템에서, 상기 복수개의 안테나들에서 적어도 하나의 안테나군을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 적어도 하나의 안테나군을 통해 데이터를 통신하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법을 수행할 수 있게 하되,
    상기 적어도 하나의 안테나군은 제1 편파 안테나(302), 제2 편파 안테나(304), 및 제3 편파 안테나(306)를 포함하여 인접한 편파 안테나에 대해 직교하게 편파된 편파 안테나들을 포함하며,
    상기 제2 편파 안테나(304)는 상기 제1 편파 안테나(302)와 상기 제3 편파 안테나(306) 사이에 배치되며,
    상기 제2 편파 안테나(304)는 상기 제1 편파 안테나(302)에 대하여 직교하게 편파된 편파 안테나이고,
    상기 제3 편파 안테나(306)는 상기 제2 편파 안테나(304)에 대하여 직교하게 편파되고, 상기 제1 편파 안테나(302)에 대하여 코히어런트하게 편파된 편파 안테나이며,
    상기 편파 안테나들은 하나 걸러 배치된 편파 안테나들간에 특정 거리(d)를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  7. 삭제
  8. 통신 네트워크에서 신호를 처리하기 위한 시스템에 있어서,
    복수개의 안테나에서 적어도 하나의 안테나군의 선택을 가능하게 하는 무선 주파수(RF) 시스템 내의 적어도 하나의 회로를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 회로는 상기 선택된 적어도 하나의 안테나군을 통해 데이터의 통신을 가능하게 하되,
    상기 적어도 하나의 안테나군은 제1 편파 안테나(302), 제2 편파 안테나(304), 및 제3 편파 안테나(306)를 포함하여 인접한 편파 안테나에 대해 직교하게 편파된 편파 안테나들을 포함하며,
    상기 제2 편파 안테나(304)는 상기 제1 편파 안테나(302)와 상기 제3 편파 안테나(306) 사이에 배치되며,
    상기 제2 편파 안테나(304)는 상기 제1 편파 안테나(302)에 대하여 직교하게 편파된 편파 안테나이고,
    상기 제3 편파 안테나(306)는 상기 제2 편파 안테나(304)에 대하여 직교하게 편파되고, 상기 제1 편파 안테나(302)에 대하여 코히어런트하게 편파된 편파 안테나이며,
    상기 편파 안테나들은 하나 걸러 배치된 편파 안테나들간에 특정 거리(d)를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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