KR101089031B1

KR101089031B1 - 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법 및지능 안테나 구현 시스템

Info

Publication number: KR101089031B1
Application number: KR1020077028322A
Authority: KR
Inventors: 엔원 왕; 리 장; 치앙 왕
Original assignee: 지티이 코포레이션
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US8515355B2; JP2008543237A; CN100544231C; WO2006131036A1; US20090161645A1; EP1890499A4; CN1878026A; EP1890499A1; KR20080014985A

Abstract

본 발명은 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법 및 지능 안테나 구현 시스템에 관한 것으로, IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에 응용되고 무선 통신 채널 환경의 특징에 의하여 채널 환경을 분류하고 공간 평탄화 차분 처리 방법을 이용하여 배열 수신 신호의 공분산 매트릭스를 점차적으로 내림차원(descending dimension)으로하여 상관을 없애며 상관 신호를 점차적으로 독립 신호원으로 변환시키는 과정을 통하여 수신한 신호의 상관 구조를 획득하며 환경 식별을 구현하고, 채널 환경 분류의 결과에 의하여 대응하는 수신 적응 빔 형성 계산법과 전송 적응 빔 형성 계산법을 선택하여 수신 가중치와 전송 가중치를 각각 계산한다. 본 발명은 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나의 적응 빔 형성 방법을 이용하였기 때문에 기존의 적응 빔 형성 방법과 비교하면 적응성이 광범하고 단일한 적응 빔 형성 방법의 국한성을 피하였으며, 기지국 시스템의 업그레이드와 보호에 편이하고, 간섭의 영향을 유효하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

IMT-2000, CDMA, 지능 안테나, 소트트웨어 무선

Description

소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법 및 지능 안테나 구현 시스템{A METHOD OF REALIZING SMART ANTENNA BASED ON SOFTWARE RADIO AND SYSTEM THEREFOR}

본 발명은 통신 분야의 IMT-2000 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 시스템 지능 안테나 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 광대역의 코드 분할 다중 접속 시스템에 있어서 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법 및 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템에 관한 것이다.

IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000)의 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에 있어서, 디지털 신호에 대한 무선 채널의 주요 영향은 이하 두 가지로 표현된다: 첫번째로는 채널의 노이즈와 간섭이고 두번째로는 채널의 다중 경로 효과이다. 노이즈는 모든 통신 시스템에 존재하는 것으로, 이동 통신 환경의 특징으로부터 보면 노이즈의 영향보다 간섭의 영향이 더욱 크고, 그중에서도 동일 채널 간섭이 시스템 성능을 제한하는 주요 요인으로 되었다. 특히 IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에는 원근 효과와 다중 접속의 간섭이 존재하여 동일한 셀 내에서도 복수개의 간섭 사용자가 존재할 수 있다. 그리고, 무선 환경의 복잡성으 로 인하여 무선 채널을 통하여 전달되는 신호는 일반적으로 부동한 경로를 따라 수신측 종단에 도달되기 때문에 신호가 부동한 경로를 통과함으로 인하여 부동한 시간 지연이 있게 되고 시간 지연이 크면 경로간의 간섭을 일으킬 수 있다.

일반적으로 수신기의 디자인에 있어서 간섭에 대한 제어를 고려하고 있다. 이상적인 가우스 백색 잡음(Gaussian white noise)환경하에서 정합 여파 대역 환원기(matched filtering de-expander)를 사용할 수 있다. 다중 경로 간섭이 존재하는 상황하에서 상용되고 있는 것은 Rake 다중 경로 분집(分集) 대역 환원 수신기로, 이는 다중 경로의 시간 지연과 범위를 추정할 필요가 있다. 협대역 간섭이 존재하는 채널에 있어서, 널리 사용되는 방법으로는 정합 필터 앞에 적응 예측 필터(adaptive prediction filter)를 추가하여 협대역의 간섭을 추정하고 광대역 주파수 확장 신호와의 분리를 구현한다. 다중 접속 간섭이 존재하는 IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에 있어서, 다중 사용자 검측 수신기가 고도의 중시를 받았었는데, 이는 한 세트의 정합 필터와 다중 사용자 검측기로 구성되었고 전형적인 것으로는 무상관 다수 사용자 검파기(decorrelation multi-user detector)가 있는데 이는 선형 복잡도와 최적한 원근 효과 제어 능력을 구비하였지만 모든 간섭 사용자의 거짓 코드(pseudo code), 타이밍(timing), 위상(phase) 등 정보를 수용하는 단점이 있다.

이상의 방법은 각종 간섭의 제어를 단독적으로 수행하고 실천중에는 자주 아래와 같은 두 가지 상황이 나타난다: 어떠한 간섭 환경에 처하게 될지를 모르고 간섭의 파라미터 역시 분명하지 않거나, 여러가지 간섭이 동시에 존재할 수 있다. 이 때, 어느 한가지 간섭을 제어할 수 있는 수신기가 기타 간섭 혹은 여러가지 간섭이 존재하는 채널 환경에 처하게 되어 정상적으로 작업할 수 없다. 또 다른 방법으로는 협대역 간섭 노치 필터(notch filter), Rake 수신기와 무상관 다수 사용자 검파기를 조합하는 것인데 이는 수신기가 너무 복잡하고 심지어 구현할 수 없는 단점이 있다.

현재 사용되고 있는 적응(self-adapting) 지능 안테나는 신호의 공간 분포 특성의 변화에 따라 일정한 준칙에 따라 끊임없이 가중치(weight value)를 갱신하는데, 가중치의 범위와 위상은 모두 자유롭게 갱신할 수 있고 갱신 계산법이 수렴될 경우 이런 방법은 희망 사용자 신호와 간섭 신호의 공간 특성을 충분히 이용하여 수신한 신호의 신호간섭 대 잡음비(signal interference-noise ratio)로 하여금 최고치에 도달하도록 한다. 예를 들면 중국 특허번호가 03115415이고 명칭이 "광대혁 코드 분할 다중 접속 시스템에 적용되는 빔(beam)형성 방법"인 중국 특허에 이러한 기술이 공개되었는데, 동 방법은 배열 신호에 가중치 갱신, 빔 형성을 포함한 영공(airspace) 처리를 수행하는 단계; 디 스크램블(descramble) 대역 환원(de-spreading)과 채널 추정, 보상 등을 포함한 시간 영역내 여파 정합 단계를 포함한다. 이 발명에서는 빔에 다시 환원 혼합화 반복(re-spreading scrambling iterate)을 수행하고 참조 신호를 형성하여 시스템의 구조를 간소화하고 기술 난이도를 낮추고 계산량을 대폭 인하하였지만 동 방법은 임의의 통신 환경에서도 최선성에 도달할 수 있는 것은 아니다.

특허 명칭이 "소프트웨어 정의 무선 주파수 수발신기"인 제03114286호 중국 특허에는 무선 이동 통신 시스템의 새로운 체계 구조를 공개하였다. 즉 소프트웨어 정의 무선(SDR, Software Defined Radio) 기술과 SDR 기술을 지지하여 무선 통신 시스템의 기지국에 다기능의 무선 주파수 수발신기를 구비하는 디자인 방법이 공개되었다. 동 다기능 무선 주파수 수발신기는 프로그래밍(programming)이 가능하고 배치할 수 있는 복수의 광대역 무선 주파수 수신기와, 복수의 광대역 무선 주파수 발신기와, 국부발진기(local oscillator) 신호 발생기와 복수의 중간 주파수 디지털 신호 처리기의 유닛 부재로 구성되었다. 동 무선 주파수 수발신기에 부동한 무선 통신 표준의 소프트웨어를 로드(load)시킴으로서, 소프트웨어의 프로그래밍의 제어하에서는 서로 다른 무선 주파수 신호, 중간 주파수 신호와 클록(clock) 신호를 생성하고 서로 다른 작업 주파수 범위(range), 반송파 주파수(carrier frequency) 대역폭과 2중 방식을 설치하며 대응하는 반송파 주파수 개수를 처리하고 대응하는 부동한 신호 처리 계산법을 수행한다. 동 특허는 SDR을 지능 안테나 기술에 결합시켰지만 어떻게 통신 환경에 따라 부동한 처리 계산법을 응용하는가를 설명하지 않았다.

적응 안테나 배열을 이용한 무선 통신 시스템은 최고의 시스템 기능을 수행할 수 있는 것이 명확하지만 현재 실제 응용과정에서는 아직 핵심적인 기술 문제를 해결하여야 한다. 그 중에서 적응 빔 형성 계산법의 계산복잡도와 온건성은 적응 안테나의 발전을 제어하는 문제점의 하나이다. 현재 나타나고 있는 다중 적응 빔 형성 계산법은 각각 자신의 특징과 적용 조건을 구비하고 있는데 계산 성능은 응용환경의 영향을 많이 받음으로 모든 환경하에서도 양호한 간섭 방지성능을 구비함과 동시에 빠르게 수렴되고 계산복잡도가 낮은 적응 빔 형성 계산법을 찾을 수 없다.

따라서, 신호에 대한 무선 통신의 영향은 주로 간섭 신호, 다중 경로 신호, 시간 지연이 큰 다중 경로 신호로 인한 경로간 간섭으로 표현된다.

본 발명은 단일한 적응 빔 형성 방법을 이용한 지능 안테나가 복잡한 통신 환경에 적응되기 힘든 문제를 해결하여 그로 하여금 더욱 광범한 적용성을 가지게 하며 간편하여 구현하기 편리하고 간섭의 영향을 유효하게 제어할 수 있는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나의 구현 방법 및 지능 안테나의 구현 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에 응용되는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법에 있어서, 무선 통신 채널 환경의 특징에 의하여 대응하는 적응 빔 형성 계산법을 선택하여 가중치를 계산하고 상기 가중치에 의하여 빔을 형성하여 출력하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법을 제공한다.

상기 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다:

단계1, 환경 분류 및 식별 모듈은 상기 무선 통신 채널 환경의 특징에 의하여 무선 통신 채널을 분류하고 식별한다.

단계2, 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 의하여 수신 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 상기 수신 가중치를 계산하여 수신 빔 형성 모듈로 출력한다.

단계3, 수신 빔 형성 모듈은 상기 수신 가중치와 베이스밴드 신호에 의하여 복수의 단일 통로 신호를 합병하여 수신 빔을 형성하고 출력한다.

단계4, 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 따라 전송적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 전송 가중치를 계산하여 전송 빔 형성 모듈로 출력한다.

단계5, 전송 빔 형성 모듈은 상기 전송 가중치와 전송 통로의 배열 데이터에 의하여 전송 빔의 출력을 형성한다.

상기한 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법에 있어서, 상기 단계1은 구체적으로 이하 단계를 포함한다:

단계10, 배열 구조를 등가인 균일 선형 배열로 전환한다.

단계11, 복수의 배열 소자를 포함한 균일 선형 배열을 복수쌍의 서브(子) 배열로 구분하고 각 쌍의 자배열은 복수의 배열 소자로 구성된다.

단계12, 각 서브공간(sub-space)의 평탄화 차분 매트릭스 (smoothing differential matrix)를 계산한다.

단계13, 상기 평탄화 차분 매트릭스의 계수(rank)를 계산하고 계수차례에 의하여 독립 신호원수 및 관련 그룹수를 계산한다.

단계14, 상기 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 채널을 분류한다.

상기 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법에 있어서, 배열 소자간의 거리가 파장의 절반인 균일 선형 배열이 개 배열 소자를 포함할 경우,

단계11에서는 균일 선형 배열을 K쌍의 서브 배열로 구분하는데 각 쌍의 서브 배열은 m개 배열 소자로 구성되었고 그 중에서 제 k번째 전향 서브 배열의 수신 신호는

이고 제 k번째 후향 서브 배열의 수신 신호는

이며, 그중 (·)^T는 전치 오퍼레이터(transpose operator)이고 (·)^* 는 공액 오퍼레이터(conjugate operator)이며 (·)^H는 공액 전치 오퍼레이터이다.

상기 단계12에 있어서, 각 공간에 대응하는 평탄화 차분 매트릭스

을 계산하는데 그 중에서

는 제k번째 전향 서브배열의 관련 매트릭스이며,

는 제k번째 후향 서브 배열의 관련 매트릭스이며, E(·)는 수학 희망 오퍼레이터이다.

상기 단계13에 있어서, 제k번째 공간 평탄화 차분 매트릭스의 계수

를 계산하고 계수차례에 의하여 독립 신호원수 및 관련 그룹수를 계산한다.

상기 단계14에 있어서, 상기 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 채널을 분류한다.

상기한 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법에 있어서, 상기 단계14는 구체적으로 이하 단계를 포함한다:

단계141, 관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1인 무선 통신 채널을 제1유형의 채널로 분류한다.

단계142, 관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1이상인 무선 통신 채널을 제2유형의 채널로 분류한다.

단계141, 관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1인 무선 통신 채널을 제3유형의 채널로 분류한다.

단계142, 관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1이상인 무선 통신 채널을 제4유형의 채널로 분류한다.

상기한 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법의 상기 단계2에 있어서, 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 최대비합성(Maximum Ratio Combining), 진보한 일정 모듈러스 알고리즘(Advanced Constant Modulus Algorithm), Wiener 해답(Wiener solution)과 파일럿 주파수 비트를 이용한(pilot frequency bit assisted) LMS_DRMTA(Least Mean Squatse De-spread Re-spread Multi-Target Array)을 선택하여 상기 제1유형 채널, 제2유형채널, 제3유형 채널, 제4유형 채널에 대응하는 수신 가중치를 계산하고, 단계4에 있어서, 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 전송 분집, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘을 선택하고 빔 형성의 특정치와 신호도착방향(DOA:Direction Of Arrival)추정기법을 기초로 하여 상기 제1유형 채널, 제2 유형채널, 제3유형채널, 제4유형채널에 대응하는 전송 가중치를 계산한다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에 응용되는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템을 제공하는데 이는 이하를 포함한다:

복수의 안테나 배열 소자를 포함하고 균일 선형 배열로 배열된 배열 안테나와,

입력 단말이 상기 배열 안테나의 출력 단말과 일일이 대응되여 연결되는 무선 주파수 통로와,

상기 수신 가중치와 상기 무선 주파수 통로의 베이스밴드 신호에 의하여 복수의 단일 통로 신호를 합병하고 수신 빔의 출력을 형성하하는 수신 빔 형성 모듈과,

상기 전송 가중치와 전송 통로의 배열 데이터에 의하여 송신 빔의 출력을 형성하는 전송 빔 형성 모듈을 포함하고,

상기 안테나 배열의 전향 출력 벡터와 후향 출력 벡터의 출력에 의하여 무선 통신 채널 환경의 특징을 추정하여 식별하고 분류하는 환경 분류 및 식별 모듈과,

상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 의하여 수신 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 상기 수신 가중치를 계산하는 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈과,

상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 의하여 전송 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 상기 전송 가중치를 계산하는 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈을 더 포함한다.

상기 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템중의 상기 환경 분류 및 식별 모듈은 구체적으로

복수의 배열 소자를 포함한 균일 선형 배열을 다수쌍의 서브 배열로 구분하고 각쌍의 서브 배열은 복수의 배열 소자로 구성된 배열 소자 구분 유닛과,

각 공간의 평탄화 차분 매트릭스를 계산하는 제1계산 유닛과,

상기 평탄화 차분 매트릭스의 계수를 계산하고 계수차례에 의하여 독립 신호원수 및 관련 그룹수를 계산하는 제2계산 유닛과,

상기 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 무선 통신 채널을 분류하고 식별하는 분류 식별 유닛을 포함한다.

상기 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템중의 상기 분류 식별 유닛은 관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1인 채널을 제1유형 채널로 구분하고, 관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1이상인 채널을 제2유형 채널로 구분하며, 관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1인 채널을 제3유형 채널로 구분하고, 관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1이상인 채널을 제4유형 채널로 구분한다.

상기 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템중의 상기 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 최대비합성, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘, Winerer 해답과 파일럿 주파수 비트를 이용한 LMS_DRMTA을 선택하여 상기 제1유형 채널, 제2유형채널, 제3유형 채널, 제4유형 채널에 대응하는 수신 가중치를 계산하고, 상기 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 전송 분집, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘을 선택하고 빔 형성의 특정치와 신호도착방향 추정기법에 기초하여 상기 제1유형 채널, 제2 유형채널, 제3유형채널, 제4유형채널에 대응하는 전송 가중치를 계산한다.

본 발명은 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나의 적응 빔 형성 방법을 응용하였기 때문에 기존의 적응 빔 형성 방법과 비교하면 아래와 같은 장점이 있다: 통신 채널 특성의 분석을 통하여 대응하는 적합한 빔 형성 계산 방법을 선택함으로서 지능 안테나 기지국으로 하여금 더욱 광범한 적응성을 가지게 하였다. 소프트웨어 무선기술의 적응 계산법 선택 방법을 이용하였기 때문에 단일한 적응 빔 형성 방법의 국한성을 피하였고 방법의 바꿈이 간결하고 계산 속도가 빠르며 하드웨어의 구현 난이도를 하강시켰고 공정 실현에 편리하다. 소프트웨어 무선 기술을 기반으로 한 빔 형성 계산법을 이용하였기 때문에 기지국 시스템의 업그레이드(upgrade)와 보호에 편리하다. 계산법이 사용자의 신호도착방향을 트레이스(trace)할 수 있고 적응되게 가중치벡터(weight vector)를 조절하며 희망사용자의 신호도착방향에서 빔의 최대 지향을 형성하고 간섭 사용자 방향에서 영 결점(zero defect)을 형성함으로써 간섭의 영향을 유효하게 제어할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 제공되는 방법을 이용하여 구현한 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템은 적은 하드웨어 코스트를 소비한 조건하에서 지능 안테나 기지국 시스템의 성능 가격비를 크게 향상시켰고 공정의 편이를 실현하였으며 동시에 지능 기지국의 처리 기능을 대폭 향상시켰으며 보통 지능 안테나와 비교해 큰 하드웨어 코스트가 필요하지 않음으로 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나의 구현 시스템의 성능가격비를 대폭 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템 구조의 설명도;

도 2는 본 발명의 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법의 흐름도;

도 3은 본 발명의 무선 통신 환경 식별 및 분류의 흐름도;

도 4는 본 발명중의 서브 배열을 구분하는 설명도;

도 5(a)~5(d)는 무선 통신 채널의 분류 설명도.

이하 도면과 실시예를 결합하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 공간 평탄화 차분 처리 방법(spacial smoothing differential processing method)을 이용하여 배열의 수신 신호의 공분산(covariance) 매트릭스를 점차적으로 내림차원(descending dimension)하여 상관(correlation)을 없애고 상관 신호를 점차적으로 독립 신호원으로 변환시키는 과정을 통하여 수신 신호의 상관 구조를 획득하고 환경 식별을 구현한다. 본 발명의 실시예에서 통신 환경을 이하 4개 종류로 구분한다:

채널 유형1:가우스 백색 잡음에 한 희망 신호를 추가;

채널 유형2: 희망 신호에 간섭 신호를 추가, 다중 경로 효과를 고려하지 않는다;

채널 유형3: 희망 신호에 간섭 신호를 추가, 다중 경로의 효과로 인한 시간 지연 확산이 작은 다중 경로 신호가 존재한다;

채널 유형4: 희망 신호에 간섭 신호를 추가, 다중 경로의 효과로 인한 시간 지연 확산이 큰 다중 경로 신호가 존재하고 시간 지연 확산이 작은 다중 경로 신호도 존재할 가능성이 있다.

신호 전달 환경의 식별에 있어서, 안테나 배열은 공간 정보를 획득하고 그중에서 적당한 특징량을 추출하여 부동한 환경을 식별한다. IMT-2000 코드분할 다중 접속 시스템에는 직교하는 PN코드를 사용함으로 간섭 신호와 희망신호사이에는 상관이 거의 없는 것으로 표현된다. 하지만 다중경로로 인한 신호에 있어서는 상대적 시간 지연 확산이 작을 경우 각 다중 경로 신호간에는 여전히 상관된다고 인식하여도 가능하다. 전달 시간 지연이 한 코드칩(code chip)의 주기를 초과할 경우 다중 경로 신호는 상호간 상관되지 않는다고 인식한다. 이로 인하여 간섭 신호와 희망 신호를 각자의 다중 경로 신호와 상관되지 않는 그룹으로 인식할 수 있다. 또한 상대적으로 시간 지연이 큰 다중 경로 신호를 희망 신호와 상대적으로 상관되지 않는 그룹으로 독립시킬 수 있다. 따라서 상관원의 상대적 구조를 획득함으로서, 즉 원(源)수 (source number)의 추정, 그 중 상관원의 그룹수, 상관원 그룹중의 상관 원수 등 특징으로부터 부동한 채널 유형을 식별한다.

채널 환경을 분류한 기초상에서 부동한 유형의 채널에 대하여서는 서로 다른 업링크(uplink)과 다운링크(downlink) 빔 형성 방법을 이용함으로서 부동한 통신 환경하에서의 업링크/다운링크 적응 빔 형성 과정을 완성하고 채널 시변 특성을 유효하게 극복할 수 있으며 부동한 환경의 통신 요구를 만족시키고 통신 품질을 향상시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템의 구조를 상세히 나타낸 설명도이다.

본 발명의 소프트웨어 무선을 기반으로 한 IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템중의 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템은 배열안테나(10)과, 환경 분류 및 식별 모듈 (11)과, 주파수통로, 수신 빔 형성 모듈 (12)와, 전송 빔 형성 모듈 (14)와, 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈 (13)과, 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈 (15)등 6개 부분으로 구성되었다.

소프트웨어 무선 지능 안테나의 구현 시스템중의 간섭 코드(scrambling code)의 생성, 채널화 코드(channelization code) 생성, 코드 동기화(code synchronization), 디 스크램블 대역 환원, 클록 제어 등 모듈의 기능은 본 발명이 관심을 두는 내용에 속하지 않음으로 본 발명에서는 이런 모듈을 설명하지 않고 필요할 경우 직접 이런 모듈들을 인용하거나 혹은 신호를 출력시킨다.

상기한 안테나 배열(10)은 복수의 안테나 배열 소자 10.1, 10.2, …10.N을 포함하고 그 출력 단말은 주파수 통로의 입력 단말에 연결된다. 안테나 배열 소자의 반사방향은 임의로 안테나 배열(10)의 배열은 모두 균일한 선형 배열이다. 기타 비 균일한 선형 배열의 구조에는 대응하는 처리를 수행하여 등가인 선형 배열로 변 환시킨 후 다시 처리를 수행한다.

무선 주파수 통로는 저잡음 증폭, 자동 이득 제어, 통로 교정, 베이스밴드 전환, A/D와 D/A 전환, 정합 여파 등 기능을 완성하고 무선 주파수 통로수와 안테나 배열 소자 10.1, 10.2, …, 10.N는 일일이 대응되는 것으로 각 무선 주파수 통로의 입력 단말은 한 안테나 배열 소자의 출력 단말과 연결되고 모든 무선 주파수 통로의 출력 단말은 각각 수신 빔 형성 모듈(12)의 입력 단말과 환경 분류 및 식별 모듈(11)의 입력 단말에 연결된다.

수신/전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(13/15)는 가중치를 갱신하는 계산법을 완성하여 새로운 가중치를 획득한 후 이 가중치를 출력하여 빔 형성 모듈 (12/14)로 송신한다.

수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(13)의 입력 신호는 수신 빔 형성 모듈(12)의 출력 신호와 환경 분류 및 식별 모듈(11)의 출력 신호를 포함한다.

전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(15)의 입력 신호는 수신 빔 형성 모듈(12)의 출력 신호와 환경 분류 및 식별 모듈(11)의 출력 신호를 포함한다.

환경 분류 및 식별 모듈(11)은 상기 안테나 배열(10)의 전향 출력 벡터와 후향 출력 벡터의 출력에 의하여 무선 통신 채널 환경의 특징을 추정하고 식별 및 분류를 수행한다.

수신 빔 형성 모듈(12)는 가중치 이용하여 무선 주파수 통로로 전달된 신호에 복소수(complex number) 가중합(weighted summation)하는 기능을 수행하고, 입력 단말은 무선 주파수 통로로 전달된 디지털 신호를 수신하는 외에도 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(13)의 가중치를 수신하며 수신 빔 형성 모듈(12)의 출력 단말은 다중 사용자가 검측하는 입력 단말에 연결된다.

전송 빔 형성 모듈(14)의 입력 단말은 전송 통로로부터 전달되어온 배열 데이터 신호를 수신하는 외에도 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(15)의 가중치를 수신하고 전송 빔 형성 모듈의 출력 단말은 무선 주파수 통로에 연결된다.

이상에서 설명한 모듈은 소프트웨어 모듈로 일부분 모듈을 DSP중에서 소프트웨어로 구현할 수도 있고, 또한 하드웨어 모듈로 상기 모듈을 전문용 합성 회로 칩(ASIC) 혹은 FPGA중에 마련할 수도 있다.

무선 신호는 안테나 배열(10)을 통하여 시스템에 진입되고 안테나 배열은 N개 배열 소자 10.1,10.2, …, 10.N로 구성되었다. 안테나 배열 소자가 수신한 신호는 각각 N개 무선 주파수 통로의 처리를 거쳐 N개 통로의 베이스밴드 신호를 형성하고 무선 주파수 통로에서 이미 신호를 이산화시켰으므로 그 출력은 X_r=[x_r1, x_r2, …, x_rN]이며 뒤 처리는 모두 디지털 신호 처리이다. 안테나 배열(10)의 출력은 무선 주파수 통로를 거쳐 대응하는 수신 빔 형성 모듈(12)와 환경 분류 및 식별 모듈(11)에 들어온다. 환경 분류 및 식별 모듈(11)은 수신한 배열 데이터에 의하여 추정을 수행하고 그 결과를 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(13)과 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(15)로 입력한다. 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(13)은 환경 분류 및 식별 모듈(11)의 출력 결과에 따라 처리를 수행하며 수신 적응 빔 계산법 선택 모듈(13)은 새로운 가중치

을 계산해내어 수신 빔 형성 모듈(12)로 전달하는데 새로 수신한 가중치 W_r=[w_r1, w_r2, …, w_rN]는 N개 분량으로 구성되었다. 수신 빔 형성 모듈(12)는 N개 배율기(multiplier) 12.1,12.2, …, 12.N과 하나의 가산기(adder) 12.R로 구성되었고 무선 주파수 통로로부터 전달되어온 배열 데이터와 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(13)이 출력한 새로 수신한 가중치에 따라 수신 빔을 형성하고 베이스밴드 수신 신호

와 수신 가중치

을 곱하고 그 합을 구하여 출력 신호 Y_r=[y_r1, y_r2, …, y_rN]을 획득한다.

전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(15)은 환경 분류 및 식별 모듈(11)의 출력 결과물에 따라 적합한 전송 빔 형성 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈(12)의 출력 신호 및 발송 통로로 온 배열 데이터 Y_t=[y_t1, y_t2, …, y_tN]에 따라 처리를 수행하며 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈(15)는 새로운 가중치

를 계산해내고 전송 빔 형성 모듈(14)로 송신하는데 새로 전송한 가중치 W_t=[w_t1, w_t2, …, w_tN]는 N개 분량으로 구성되었다. 전송 빔 형성 모듈(14)는 N개 배율기 14.1,14.2, …, 14.N로 구성되었고 발송 통로로 온 배열 데이터 Y_t=[y_t1, y_t2, …, y_tN]와 전송 적응 빔 선택 계산 모듈15가 출력한 전송 가중치 W_t=[w_t1, w_t2, …, w_tN]에 의하여 전송 빔을 형성하고 무선 주파수 통로를 통하여 출력한다.

도2는 본 발명의 방법의 흐름도이다. 적응 방식의 지능 안테나에 있어서, 현재의 전송 환경에 최대로 가능한 정합을 수행할 수 있도록 공역 혹은 공,시간 영역 처리에 대응하는 가중치는 일정한 적응 계산법에 의하여 임의로 조정할 수 있고 이에 따라 지능 안테나의 수신/전송 빔은 임의의 방향을 가리킬 수 있다. 실제 통신에 있어서, 채널 상황은 아주 복잡하여 현재로 보면 단일한 적응 빔 형성 방법으로 각 환경 중에서 모두 양호한 기능을 구현시키는 것은 실현하기 힘든 것이다. 따라서, 통신 통로의 특성을 분석함으로서 상대적으로 적합한 빔 형성 계산법을 선택하고, 이로 인하여 지능 안테나 기지국으로 하여금 더욱 광범한 적응성을 구비하게 할 수 있는데, 본 발명에서 설명하는 방법은 이하 단계를 거쳐 구현된다:

단계21, 시작;

단계22, 환경 분류 및 식별 모듈이 무선 통신 채널의 유형의 식별 및 분류를 수행한다.

단계23, 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 상기한 식별 분류의 결과에 따라 수신 적응 계산법의 선택 및 수신 가중치의 계산을 수행하고, 채널 유형1, 채널 유형 2, 채널 유형3과 채널 유형4에 대하여 각각 최대비합성, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘(Advanced Constant Modulus Algorithm), Wiener 해답(Wiener solution)과 파일럿 주파수 비트를 이용한(pilot frequency bit assisted) LMS_DRMTA(Least Mean Squatse De-spread Re-spread Multi-Target Array)등 빔 형성 방법을 선택하여 수신 가중치를 계산한다.

단계24, 수신 빔 형성, 수신 빔 형성 모듈은 복수개의 단일 통로 신호를 합병하여 빔

을 형성한다.

단계25, 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 상기한 식별 분류 결과에 따라 수신 적응 계산법의 선택 및 수신 가중치의 계산을 수행하고 채널 환경 분류의 결과에 따라 채널 유형1, 채널 유형2, 채널 유형3과 채널 유형4에 각각 대응하는 전송 분집(TD, Transmit Diversity), 진보한 일정 모듈러스 알고리즘, 빔 형성에 기반한 특정치(EBB, Eigenvalue Based Beamforming)와 신호 도착 방향（DOA，Direction of Arrival)추정등 전송 적응 빔 형성 방법을 선택하여 전송 가중치를 계산한다.

단계26, 전송 빔 형성, 전송 빔 형성 모듈은 상기 전송 가중치와 전송 통로의 배열 데이터에 의하여 전송 빔의 출력을 형성한다.

단계27, 결속.

상기한 단계를 통하여 부동한 통신 환경하에서의 업링크/다운링크 적응 빔의 형성을 완성하였고 여기서 수신/전송 적응 빔 계산법 베이스(base)를 구성할 수 있는데 이용되는 계산법은 위에서 설명한 계산법에 제한되지 않는다.

도3은 무선 통신 환경 검측 및 채널 식별의 흐름도로 이하 단계를 포함한다:

단계31, 서브 배열 구분, N개 배열 소자를 구비한 균일 선형 배열(배열 소자간의 거리를 파장의 절반임)을 K쌍의 서브 배열로 구분하는데 각 쌍의 서브 배열은 m개 배열 소자로 구성된다. 제 k번째 전향 서브 배열의 수신 신호

는

으로 표시할 수 있고 제 k번째 후향 서브 배열의 수신 신호

는

단계32, 각 공간에 대응하는 평탄화 차분 매트릭스의 계산, 제K번째 전향 서브 배열의 관련 매트릭스

과 제 K번째 후향 서브 배열의 관련 매트릭스

를 설치하면 제K번째 공간 평탄화 차분 매트릭스

을 얻을 수 있다. 그 중에서 E(·)는 수학 희망 오퍼레이터이다.

단계33, 계수 차례의 계산, 제K번째 공간 평탄화 차분 매트릭스의 계수

를 구하고 계수차례에 의하여 독립 신호원의 개수 p 및 관련 그룹수 q를 계산하는데 rank(.)는 매트릭스의 계수를 구하는 것을 표시한다. 상세한 판단 방법은 문건 COZZENS J H, SOUDA M Source enumeration in a correlated singed environment [J]. IEEE Trans SP, 1994, 42(2)을 참조할 수 있다.

단계34, 상기한 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 채널을 분류한다.

채널 유형1: 관련 그룹수는 q=0이고 독립 신호원의 수는 p=1이며, 이때 채널에는 다만 희망 신호와 부가적인 가우스 백색 잡음만이 존재하고 시간 지연 확산이 작다.

채널 유형2: 관련 그룹수는 q=0이고 독립 신호원의 개수는 p>1으로 이때 채널중에는 희망 신호뿐만 아니라 간섭 신호도 존재하지만 시간 지연 확산은 크지 않고 일정한 각도의 확장이 존재하는데 주로 동일 채널 간섭으로 표현된다.

채널 유형3: 관련 그룹수는 q>0이고 독립 신호원의 개수는 p=1으로 이때 희망 신호의 시간 지연 확산은 크고 각도 확장은 작으며 주로 코드간 간섭으로 표현된다.

채널 유형4: 관련 그룹수는 q>0이고 독립 신호원의 수는 p>1로 이때 희망 신호와 간섭 신호에는 모두 일정한 시간 지연 확장과 각도 확장이 존재한다.

도4는 서브 배열의 구분 설명도이다. 한 배열 소자가 N인 균일 배열을 K쌍의 서브 배열로 구분하면 각쌍은 한 m배열 소자의 전향 서브 배열을 포함하고 각 서브 배열은 왼쪽으로부터 점차적으로 오른쪽으로 이동한다. 한 m배열 소자의 후향 서브 배열의 각 서브 배열은 오른쪽으로부터 점차적으로 왼쪽으로 이동한다. 전향 서브 배열의 출력 벡터는 각각

.......

후향 서브 배열의 출력 벡터는 각각

.......

여기서 설명하고자 하는 것은 공간 평탄화 차분 계산 방법은 다만 균일한 선 형 배열에 적용되고 기타 배열 구조에 직접 응용할 수 없다. 이와 동시에 균일 선형 배열소자 수 N, 공간 신호원수 L와 서브 배열수 K는 N≥L+K/2를 만족시켜야 한다. 원형 배열 등 기타 배열 구조에 대하여서는 내부 삽입 처리 등 방법을 이용하여 원형 배열 등 기타 배열 구조를 등가인 선형 배열로 전환한 후 상기 방법을 운용하여야 한다.

도 5는 무선 통신 환경 분류의 설명도이다. 채널 유형 1: 하나의 독립 신호원과 부가적인 가우스 백색 잡음이 존재하고 직접 주 빔을 희망 신호의 방향으로 조준하며 간섭의 영점 제어(zero suppression)를 고려할 필요가 없고 빔의 방향은 도5a에 도시하 바와 같다. 채널 유형2: 독립 신호원외에도 간섭원이 존재하고 간섭원은 복수 존재하며 다중 경로의 효과는 고려하지 않는데 이때 독립 신호원이 복수개 있는 것으로 표현된다. 이때 도 5b에 도시한 바와 같이 빔을 희망 신호에 조준하는 동시에 간섭 신호에 영점 제어를 수행하여야 한다. 채널 유형3: 다중 경로 효과를 고려하지만 희망 신호의 각 다중 경로의 시간 지연의 차이는 크지 않다고 인정하여 각 다중 신호간은 상호 관련되고 간섭 신호와 독립되는 그룹을 구성한다. 간섭 신호는 복수의 독립적인 간섭원일 수도 있고 하나의 간섭원일 수도 있는 다중 경로의 신호로 구성되었다. 이때 도 5c에 도시한 바와 같이 복수의 빔이 희망 신호를 조준하는 각 다중 경로의 신호를 형성하여 다중 경로의 신호를 충분히 이용하는 동시에 간섭 신호에 영점 제어를 수행할 수도 있다. 채널 유형4: 도 5d에 도시한 바와 같이 복잡한 통신 환경으로 다중 경로의 효과를 고려한 기초에서 희망 신호의 다중 경로 시간 지연은 크다고 인정하여 비 관련성을 나타내고 코드간 간섭에 유사 한 경로간 간섭을 쉽게 일으키는데 이때 빔을 희망 신호 중의 시간 지연이 상대적으로 작은 다중 경로 신호에 조준하고 시간 지연이 큰 다중 경로의 신호를 희망 신호와 비 관련되는 독립신호원으로 보며 이 방향에서 영점 제어를 수행한다.

본 발명은 기타의 다른 실시예가 가능하고 본 발명의 정신 및 그 실질을 위반하지 않는 상황하에서 이 분야 기술분야의 통상인은 본 발명에 근거하여 각종 개량과 변형이 가능하고 이런 개량과 변형은 본 발명의 청구항에 개재한 보호범위에 속하는 것이다.

산업 응용성

본 발명은 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나의 적응 빔 형성 방법을 응용하였기 때문에 기존의 적응 빔 형성 방법과 비교하면 아래와 같은 장점이 있다: 통신 채널 특성의 분석을 통하여 대응하는 적합한 빔 형성 계산 방법을 선택함으로서 지능 안테나 기지국으로 하여금 더욱 광범위한 적응성을 가지게 하였다. 소프트웨어 무선기술의 적응 계산법 선택 방법을 이용하였기 때문에 단일한 적응 빔 형성 방법의 국한성을 회피하였고 방법의 바꿈이 간결하고 계산속도가 빠르며 하드웨어의 구현 난이도를 하강시켰고 공정 실현에 편리하다. 소프트웨어 무선 기술을 기반으로 한 빔 형성 계산법을 이용하였기 때문에 단일한 적응 빔 형성 방법의 국한성을 피면하였고 방법의 바꿈이 간결하고 계산 속도가 빠르며 하드웨어의 구현 난이도를 하강시켰고 공정 실현에 편리하다. 소프트웨어 무선 기술을 기반으로 한 빔 형성 계산법을 이용하였기 때문에 기지국 시스템의 업그레이드와 보호에 편리하다. 계산법이 사용자의 신호 도착 방향을 트레이스(trace)할 수 있고 적응되게 가중벡터를 조절하며 희망 사용자의 신호 도착방향에서 빔의 최대 지향을 형성하고 간섭 사용자 방향에서 영 결점(zero defect)을 형성함으로서 간섭의 영향을 유효하게 제어할 수 있다. 예컨대 본 발명에서 제공되는 방법을 이용하여 구현한 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템은 적은 하드웨어 코스트를 소비한 조건하에서 지능 안테나 기지국 시스템의 성능 가격비를 크게 향상시켰고 공정의 편리를 실현하였으며 지능 기지국의 처리 기능을 대폭 향상시켰으며 보통 지능 안테나와 비교해 큰 하드웨어 코스트가 필요하지 않음으로 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템의 성능가격비를 대폭 향상시킬 수 있다.

Claims

IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에 응용되는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법에 있어서,

무선 통신 채널 환경의 특징에 의하여 대응하는 적응 빔 형성 계산법을 선택하여 가중치를 계산하고 상기 가중치에 의하여 빔을 형성하여 출력하는 것을 특징으로 하며,

상기 방법은,

환경 분류 및 식별 모듈이 상기 무선 통신 채널 환경의 특징에 의하여 무선 통신 채널을 분류하고 식별하는 단계1과,

수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈이 상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 의하여 수신 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 수신 가중치를 계산하여 수신 빔 형성 모듈로 출력하는 단계2와,

수신 빔 형성 모듈이 상기 수신 가중치와 베이스밴드 신호에 의하여 복수의 단일 통로 신호를 합병하여 수신 빔을 형성하고 출력하는 단계3과,

송신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈이 상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 따라 전송 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 전송 가중치를 계산하여 전송 빔 형성 모듈로 출력하는 단계4와,

전송 빔 형성 모듈이 상기 전송 가중치와 전송 통로의 배열 데이터에 의하여 전송 빔의 출력을 형성하는 단계5

를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계1은 구체적으로

배열 구조를 등가인 균일 선형 배열로 전환하는 단계10과,

복수의 배열 소자를 포함한 균일 선형 배열을 각쌍의 서브 배열이 복수의 배열 소자로 구성된 복수쌍의 서브 배열로 구분하는 단계11과,

각 서브공간의 평탄화 차분 매트릭스를 계산하는 단계12와,

상기 평탄화 차분 매트릭스의 계수를 계산하고 계수차례에 의하여 독립 신호원수 및 관련 그룹수를 계산하는 단계13과,

상기 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 채널을 분류하는 단계14

를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법.
제2항에 있어서,

배열 소자간의 거리가 파장의 절반인 균일 선형 배열이 N개 배열 소자를 포함할 경우,

상기 단계11에서는 균일 선형 배열을 K쌍의 서브 배열로 구분하고 각 쌍의 서브 배열은 m개 배열 소자로 구성되며 그 중에서 제 k번째 전향 서브 배열의 수신 신호는
이고 제 k번째 후향 서브 배열의 수신 신호는
이며, 그중 (·)^T는 전치 오퍼레이터(transpose operator)이고 (·)^* 는 공액 오퍼레이터(conjugate operator)이며 (·)^H는 공액 전치 오퍼레이터이며,
는 각각 안테나들 k, k+1, …, k+m-1의 수신 신호들이고,
는 안테나들 N-k+1, N-k, …, K-k+1의 수신 신호들의 공액(conjugation)이고,

상기 단계12에 있어서, 각 공간에 대응하는 평탄화 차분 매트릭스
을 계산하는데 그 중에서

는 제 k번째 전향 서브배열의 관련 매트릭스이며,
는 제 k번째 후향 서브 배열의 관련 매트릭스이며, E(·)는 수학 희망 오퍼레이터이고,

상기 단계13에 있어서, 제 k번째 공간 평탄화 차분 매트릭스의 계수
를 계산하고 계수차례에 의하여 독립 신호원수 및 관련 그룹수를 계산하며,

상기 단계14에 있어서, 상기 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 채널을 분류하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 단계14는 구체적으로

관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1인 무선 통신 채널을 제1유형의 채널로 분류하는 단계141과,

관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1이상인 무선 통신 채널을 제2유형의 채널로 분류하는 단계142와,

관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1인 무선 통신 채널을 제3유형의 채널로 분류하는 단계141과,

관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1이상인 무선 통신 채널을 제4유형의 채널로 분류하는 단계142

를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 2에 있어서, 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 최대비합성, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘, Wiener 해답과 파일럿 주파수 비트를 이용한 LMS_DRMTA을 선택하여 상기 제1유형 채널, 제2유형 채널, 제3유형 채널, 제4유형 채널에 대응하는 수신 가중치를 계산하고,

단계4에 있어서, 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 전송 분집, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘을 선택하고 빔 형성의 특정치와 신호 도착 방향 추정 계산법에 기초하여 상기 제1유형 채널, 제2유형 채널, 제3유형 채널, 제4유형 채널에 대응하는 전송 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 방법.
IMT-2000 코드 분할 다중 접속 시스템에 응용되는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템에 있어서,

복수의 안테나 배열 소자를 포함하고 균일 선형 배열로 배열된 배열 안테나와,

입력 단말이 상기 배열 안테나의 출력 단말과 일일이 대응되어 연결되는 무선 주파수 통로와,

수신 가중치와 상기 무선 주파수 통로의 베이스밴드 신호에 의하여 복수의 단일 통로 신호를 합병하고 수신 빔의 출력을 형성하는 수신 빔 형성 모듈과,

전송 가중치와 전송 통로의 배열 데이터에 의하여 전송 빔의 출력을 형성하는 전송 빔 형성 모듈

을 포함하고,

상기 안테나 배열의 전향 출력 벡터와 후향 출력 벡터의 출력에 의하여 무선 통신 채널 환경의 특징을 추정하여 식별하고 분류하는 환경 분류 및 식별 모듈과,

상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 의하여 수신 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 상기 수신 가중치를 계산하는 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈과,

상기 환경 분류 및 식별 모듈의 출력 결과에 의하여 전송 적응 계산법을 선택하고 수신 빔 형성 모듈의 출력에 의하여 상기 전송 가중치를 계산하는 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템.
제6항에 있어서,

상기 환경 분류 및 식별 모듈은 구체적으로

복수의 배열 소자를 포함한 균일 선형 배열을 각쌍의 서브 배열이 복수의 배열 소자로 구성된 다수쌍의 서브 배열로 구분하는 배열 소자 구분 유닛과,

각 공간의 평탄화 차분 매트릭스를 계산하는 제1계산 유닛과,

상기 평탄화 차분 매트릭스의 계수를 계산하고 계수차례에 의하여 독립 신호원수 및 관련 그룹수를 계산하는 제2계산 유닛과,

상기 독립 신호원수 및 관련 그룹수에 의하여 무선 통신 채널을 분류하고 식별하는 분류 식별 유닛

을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템.
제7항에 있어서,

상기 분류 식별 유닛은 관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1인 채널을 제1유형 채널로 구분하고, 관련 그룹수가 0이고 독립 신호원수가 1이상인 채널을 제2유형 채널로 구분하며, 관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1인 채널을 제3유형 채널로 구분하고, 관련 그룹수가 0이상이고 독립 신호원수가 1이상인 채널을 제4유형 채널로 구분하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템.
제8항에 있어서,

상기 수신 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 최대비합성, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘, Wiener 해답과 파일럿 주파수 비트를 이용한 LMS_DRMTA을 선택하여 상기 제1유형 채널, 제2유형 채널, 제3유형 채널, 제4유형 채널에 대응하는 수신 가중치를 계산하고, 상기 전송 적응 빔 계산법 선택 계산 모듈은 각각 전송 분집, 진보한 일정 모듈러스 알고리즘을 선택하고 빔 형성의 특정치와 신호 도착 방향 추정 계산법에 기초하여 상기 제1유형 채널, 제2유형 채널, 제3유형 채널, 제4유형 채널에 대응하는 전송 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 무선을 기반으로 한 지능 안테나 구현 시스템.
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