KR101448981B1 - A transmitter-receiver of base station with array antenna and method for forming beam - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 안테나를 구비한 기지국 송수신 장치에 있어서, 각 안테나와 맵핑되어 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 복수의 RF부, 각 RF부로부터 출력되는 복수의 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 상기 결정된 방향벡터를 상기 RF부로부터 출력되는 신호에 인가하여 빔 형성을 수행하는 빔 형성기, 상기 빔 형성기에서 출력되는 신호를 복조하는 모뎀으로 구성된 것으로서, 이동국의 이동 방향과 전혀 다른 전파 도달방향이 형성되거나 심한 전파의 산란과 반사에 의해 전파의 도달방향이 매우 심하게 퍼지는 현상이 일시적으로 발생하는 채널 환경에서도 보다 안정적으로 사용자 방향으로의 빔 형성을 수행할 수 있으므로 채널환경 변화에 무관하게 통신 품질을 지속적으로 유지할 수 있다. The present invention relates to a base station transceiver having a plurality of antennas, comprising: a plurality of RF units that are mapped with respective antennas and convert signals received through an antenna to a baseband digital signal; Determining an inner product of the estimated first direction vector and a previously determined second direction vector to determine a direction vector for beam forming according to the inner product value, and transmitting the determined direction vector to the RF And a demodulator for demodulating a signal output from the beam former, wherein a propagation direction which is completely different from a moving direction of the mobile station is formed, or a scattering of a radio wave and reflection Even in a channel environment in which the phenomenon that the direction of arrival of the radio wave is very deeply spread occurs temporarily It is possible to perform the beam forming of the user direction may continuously keep a communication quality, regardless of the channel environment changes.

빔, 배열안테나, 스마트안테나, 방향벡터 Beam, array antenna, smart antenna, direction vector

Description

배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법{A transmitter-receiver of base station with array antenna and method for forming beam}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a base station transceiver and a beam forming method using an array antenna,

본 발명은 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 안테나를 통해 수신된 복수의 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 구해진 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하항 링크의 빔 형성을 수행하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a base station transceiver apparatus and a beam forming method provided with an array antenna, and more particularly, to a base station transceiver apparatus and a beam forming method using a plurality of antennas, Determining an inner product of a vector and a second direction vector determined in a previous direction vector estimation period, determining a direction vector for beam formation according to the obtained inner product value, and performing beamforming of the uplink or downlink using the determined direction vector To a base station transceiver and a beam forming method having an array antenna.

스마트 안테나는 배열 안테나로 구성되며 수신 신호의 전력 또는 신호 대 잡음비를 크게 하는 전파방향으로 응답하여 배열 안테나의 방사패턴을 능동적으로 변화시킬 수 있어 원하는 단말기로부터의 전파 방향을 향한 최적의 지향성을 갖는 빔을 형성할 수 있다.The smart antenna is composed of an array antenna and can actively change the radiation pattern of the array antenna in response to the direction of propagation in which the power or signal-to-noise ratio of the received signal is increased. Thus, a beam having the optimum directivity toward the propagation direction from the desired terminal Can be formed.

상기 스마트 안테나는 Beamforming 방법에 따라, 고정빔 선택방식(switched beam smart antenna)과 적응빔 방식(Adaptive beam smart antenna)이 있다.The smart antenna has a switched beam smart antenna and an adaptive beam smart antenna according to a beamforming method.

상기 고정빔 선택방식 (switched beam smart antenna)은 안테나의 패턴이 고정되어 있는 것이고, 적응빔 방식 (Adaptive beam smart antenna)은 안테나의 패턴이 시간 혹은 주위 환경에 따라서 변할 수도 있는 것으로, 고정 빔에 비하여 좀 더 지능적으로 환경에 적응할 수 있는 장점이 있다.In the switched beam smart antenna, the pattern of the antenna is fixed. In the adaptive beam smart antenna, the pattern of the antenna may change according to the time or the surrounding environment. Compared to the fixed beam, It has the advantage of being able to adapt to the environment more intelligently.

도 1은 종래의 적응 빔 스마트 안테나 시스템에서 빔을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a flow chart illustrating a method of forming a beam in a conventional adaptive beam smart antenna system.

도 1을 참조하면, 적응 빔 스마트 안테나 시스템은 각 배열 안테나에 수신된 신호를 이용하여 빔 형성기의 방향 벡터를 추정한다(S100).Referring to FIG. 1, the adaptive beam smart antenna system estimates a direction vector of a beamformer using signals received by the respective array antennas (S100).

그런 다음 상기 적응 빔 스마트 안테나 시스템은 상기 추정된 방향 벡터를 수신 신호에 곱해 줌으로써 원하는 방향으로 부터의 신호만을 수신하고, 원하지 않는 방향으로부터의 신호를 제거하는 빔형성을 수행하고(S102), 이를 해당 사용자의 모뎀에서 복조를 수행한다(S104).Then, the adaptive beam smart antenna system multiplies the received signal by the estimated direction vector, thereby receiving only the signal from the desired direction, and performs beam forming to remove the signal from the unwanted direction (S102) Demodulation is performed in the user's modem (S104).

하향링크에서는 현재 추정된 방향벡터를 이용하여 해당 방향으로 신호를 전송함으로써, 원하는 사용자의 방향으로만 신호가 전송되게 한다.In the downlink, a signal is transmitted in the corresponding direction using the currently estimated direction vector, so that the signal is transmitted only in the direction of the desired user.

그러나 상기와 같은 종래의 스마트 안테나 시스템에서는 추정된 방향으로만 빔 형성을 수행하기 때문에, 추정된 방향 벡터가 실제로 신호가 수신되는 방향과 상이하다면 빔 형성에 의한 성능 저하가 발생하는 단점이 있다.However, since the conventional smart antenna system performs beam forming only in the estimated direction, if the estimated direction vector is different from the direction in which the signal is actually received, performance degradation due to beam formation occurs.

또한, 이동 채널 환경에서는 차량이나 사용자의 이동 및 주변 환경의 변화에 의해 무선 채널 환경이 계속 변화한다. 이러한 이동채널 환경변화의 특별한 경우에는 이동단말의 이동 방향과 전혀 다른 전파 도달방향이 형성되거나, 또는 심한 전파의 산란과 반사에 의해 전파의 도달방향이 매우 심하게 퍼지는 현상이 일시적으로 발생한다. 이러한 일시적인 급격한 전파환경 변화가 발생하는 시점에 스마트 안테나 시스템이 방향 벡터를 추정하고 그 값을 빔형성에 적용한다면 실제 원하는 사용자의 방향으로 신호가 전송되지 않아 스마트 안테나의 사용에 의해 일시적으로 성능 저하가 크게 발생하게 된다. Further, in the mobile channel environment, the wireless channel environment continuously changes due to the movement of the vehicle or the user and the change of the surrounding environment. In this particular case of the change of the mobile channel environment, a propagation direction completely different from the moving direction of the mobile terminal is formed, or a propagation direction of the radio wave is spread very seriously due to scattering and reflection of the severe radio wave. If the smart antenna system estimates the direction vector at the time of the transient sudden propagation environment change and applies the value to the beam formation, the signal is not transmitted in the direction of the desired user, .

본 발명의 목적은 이동단말의 이동 방향과 전혀 다른 전파 도달방향이 형성되거나 심한 전파의 산란 및 반사에 의해 전파의 도달방향이 매우 심하게 퍼지는 현상이 일시적으로 발생하는 채널 환경에서도 보다 안정적으로 사용자 방향으로의 빔 형성을 수행할 수 있는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a radio communication method and a radio communication method in which a phenomenon in which a propagation direction of a radio wave is very seriously spread due to scattering and reflection of a deep radio wave, The present invention also provides a base station transceiver apparatus and a beam forming method having an array antenna capable of performing beamforming.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 기기국의 적응 빔 스마트 안테나 시스템에서 수신 신호의 전파 도래각에 따라 능동적으로 빔 방향을 추적할 수 있는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide a base station transceiver and a beam forming method provided with an array antenna capable of actively tracking a beam direction according to a propagation angle of a received signal in an adaptive beam smart antenna system of a mobile communication equipment station.

본 발명의 또 다른 목적은 이동 무선 채널 환경에서 빔 방향이 급격하게 변화되는 채널환경에서 일시적으로 잘못된 방향으로 빔을 형성할 때 발생할 수 있는 통화 품질의 문제를 해결할 수 있는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide a base station transmission / reception system having an array antenna capable of solving the problem of call quality that may occur when a beam is temporarily formed in a wrong direction in a channel environment in which a beam direction is abruptly changed in a mobile radio channel environment Apparatus and beam forming method.

본 발명의 또 다른 목적은 스마트 안테나의 빔 형성 시 급격한 빔 방향의 변화가 짧은 시간동안에 발생하는 일시적인 현상으로 이전의 빔 방향을 유지하는 것이 신호의 품질을 유지하는데 도움이 될 것인지 혹은 단말기의 이동방향과 상관성이 높은 빔 방향의 변화인지를 고려하여 새로운 방향으로 빔 형성을 해야 할지를 판단하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공하는데 있다. It is a further object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling a beam direction of a smart antenna, in which a sudden change in beam direction occurs during a short period of time, And determining whether to perform beamforming in a new direction in consideration of the change in the beam direction having a high correlation with the beamforming method.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 안테나를 구비한 기지국 송수신 장치에 있어서, 각 안테나와 맵핑되어 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 복수의 RF부, 각 RF부로부터 출력되는 복수의 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 상기 결정된 방향벡터를 상기 RF부로부터 출력되는 신호에 인가하여 빔 형성을 수행하는 빔 형성기, 상기 빔 형성기에서 출력되는 신호를 복조하는 모뎀을 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a base station transceiver having a plurality of antennas, including: a plurality of RF units mapped with respective antennas to convert signals received through antennas into baseband digital signals; A first direction vector is estimated using a plurality of signals output from each RF unit, an inner product of the estimated first direction vector and a previously determined second direction vector is obtained, and a direction vector And a modem for demodulating a signal output from the beamformer, the base station transmitting / receiving apparatus comprising: a base station transmitting / receiving apparatus having a base station do.

상기 빔 형성기는 이동단말별로 전송할 신호에 상기 결정된 방향벡터를 인가하여 빔을 형성하고 순방향 링크로 출력한다. The beamformer forms a beam by applying the determined direction vector to a signal to be transmitted for each mobile terminal, and outputs the beam as a forward link.

상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하고, 임계값 이상이 아닌 경우 상기 제2 방향벡터에 의한 빔 방향을 유지하면서 미리 정해진 일정 회수의 방향 벡터 추정 주기동안 수신 신호를 이용하여 방향 벡터를 추정하고 그 추정된 방향벡터가 상기 제1 방향벡터와 상응하는 경우 상기 제1 방향 벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. Wherein the beam former compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value to determine a first direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than a threshold value, Estimating a direction vector using a received signal during a predetermined number of direction vector estimation periods while maintaining a beam direction by the second direction vector, and when the estimated direction vector corresponds to the first direction vector, One direction vector is determined as a direction vector for beam formation.

상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하고, 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안 결정된 방향벡터들과의 내적을 각각 구하여 내적이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. Wherein the beam former compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value to determine a first direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than a threshold value, The inner product of the first direction vector and the direction vectors determined during the previous predetermined period is obtained, and the direction vector having the maximum inner product is determined as the direction vector for beam forming.

상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하고, 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. Wherein the beam former compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value to determine a first direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than a threshold value, A third direction vector is obtained by applying a weight to each of the first direction vector and the second direction vector, and the third direction vector is determined as a direction vector for beam formation.

상기 빔 형성기는 각 RF부로부터 출력되는 각 신호에 상기 결정된 방향벡터를 곱하여 원하는 방향으로부터의 신호를 수신하고 원하지 않은 방향으로부터의 신호를 제거하는 빔형성을 수행한다. The beamformer performs beamforming by multiplying each signal output from each RF unit by the determined direction vector to receive a signal from a desired direction and to remove a signal from an undesired direction.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기에 있어서, 복수의 안테나를 통해 수신된 복수의 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 방향 벡터 추정부, 상기 방향 벡터 추정부에서 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하고, 그 구해진 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부, 상기 방향 벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하항 링크의 빔 형성을 수행하는 빔 형성부를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a beamformer of a base station including an array antenna, the beamformer including: a direction vector estimating unit that estimates a first direction vector using a plurality of signals received through a plurality of antennas; A direction vector determination unit for determining an inner product of a first direction vector estimated in the previous direction vector estimation cycle and a second direction vector determined in the previous direction vector estimation cycle and determining a direction vector for beam formation according to the obtained inner product value, There is provided a beamformer of a base station including an array antenna including a beamformer for performing beamforming of an uplink or an uplink using a determined direction vector.

상기 방향 벡터 추정부는 MUSIC, ESPRIT, 수신 신호의 covariance matrix의 eigenvector, pilot assisted, 파일롯 신호를 이용한 MMSE 방법 중 하나의 방법으로 방향 벡터를 추정한다. The direction vector estimator estimates a direction vector using one of MUSIC, ESPRIT, an eigenvector of a covariance matrix of a received signal, a pilot assisted method, and an MMSE method using a pilot signal.

상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다. The direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value, and determines the first direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than the threshold value.

상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 제2 방향벡터에 의한 빔 방향을 유지하면서 미리 정해진 일정 횟수의 방향 벡터 추정 주기동안 수신 신호를 이용하여 방향 벡터를 추정하고 그 추정된 방향벡터가 상기 제1 방향벡터와 상응하는 경우 상기 제1 방향 벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. Wherein the direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value, and when the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the direction vector determination unit maintains the beam direction by the second direction vector, Estimates a direction vector using a received signal during a direction vector estimation period, and determines the first direction vector as a direction vector for beamforming when the estimated direction vector corresponds to the first direction vector.

상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안 결정된 방향벡터들과의 내적을 각각 구하여 내적이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. The direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value, and if the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the inner product of the first direction vector and the direction vectors determined during the previous predetermined period Respectively, and determines a direction vector having the maximum inner product as a direction vector for beam formation.

상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. The direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value and applies a weight to each of the first direction vector and the second direction vector when the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, The direction vector is determined, and the third direction vector is determined as a direction vector for beam formation.

상기 빔 형성부는, 각 안테나를 통해 수신된 각 신호에 상기 방향벡터 결정 부에서 결정된 방향벡터를 곱하는 복수의 곱셈부, 상기 각 곱셈부에서 출력되는 복수의 신호를 결합하여 원하는 방향으로의 신호를 출력하는 덧셈부를 포함한다. The beam forming unit includes a plurality of multipliers for multiplying each signal received through each antenna by a direction vector determined by the direction vector determiner, and a plurality of signals output from the multipliers are combined to output a signal in a desired direction .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 상향링크 또는 하향링크의 빔 형성 방법에 있어서, (a)복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 단계, (b)상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하는 단계, c)상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 단계, (c)상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, (d)상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 제2 방향벡터에 의한 빔 방향을 유지하면서 미리 정해진 일정 횟수의 방향 벡터 추정 주기동안 수신 신호를 이용하여 방향 벡터를 추정하고 그 추정된 방향벡터가 상기 제1 방향벡터와 상응하는 경우 상기 제1 방향 벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a base station transceiver apparatus including an array antenna, the method comprising: (a) estimating a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas; (B) obtaining an inner product of the estimated first direction vector and a second direction vector determined in a previous direction vector estimation cycle, (c) comparing the obtained inner product value with a predetermined threshold value, and (C) comparing the determined inner product value with a predetermined threshold value to determine whether the inner product value is greater than or equal to a threshold value, (d) comparing the inner product value with a predetermined threshold value, If the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the direction vector is added using the received signal during a predetermined predetermined number of direction vector estimation periods while maintaining the beam direction by the second direction vector. And determining the first direction vector as a direction vector for beamforming when the estimated direction vector corresponds to the first direction vector, the beamforming method of the base station transceiver apparatus including the array antenna is provided .

상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. And performing an uplink or downlink beamforming using the determined direction vector. The beamforming method of the base station transmitting / receiving apparatus includes an array antenna.

상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. And determining the direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than the threshold value as a result of the determining in step (c), the method further comprising: .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 상향링크 또는 하향링크의 빔 형성 방법에 있어서, (a)복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 단계, (b)상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 추정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하는 단계, (c)상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, (d)상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안의 방향벡터들과의 내적을 각각 구하는 단계, (e)상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a base station transceiver apparatus including an array antenna, the method comprising: (a) estimating a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas; (B) obtaining an inner product of the estimated first direction vector and a previously estimated second direction vector; (c) comparing the determined inner product value with a predetermined threshold value to determine whether the inner product value is greater than or equal to a threshold value (D) obtaining an inner product of a first direction vector and a direction vector for a previous predetermined period when the inner product value is not equal to or greater than the threshold value as a result of the determining in step (c), (e) ) Determining a direction vector having a maximum value among the obtained inner product values as a direction vector for beamforming is provided.

상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. And performing an uplink or downlink beamforming using the determined direction vector. The beamforming method of the base station transmitting / receiving apparatus includes an array antenna.

상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이면, 상기 제1 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. Further comprising the step of determining the first direction vector as a direction vector for beamforming if the inner product value is greater than or equal to a threshold value as a result of the determining in step (c) A beam forming method is provided.

상기 결정된 빔형성을 위한 방향벡터를 바로 전의 방향벡터 값으로 저장하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. And storing the determined direction vector for beamforming as a previous direction vector value. The beamforming method of a base station transceiver including an array antenna is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 상향링크 또는 하향링크의 빔 형성 방법에 있어서, (a)복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 단계, (b)상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 추정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하는 단계, (c)상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단하는 단계, (d)상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 곱한 후에 더하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a base station transceiver apparatus including an array antenna, the method comprising: (a) estimating a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas; (B) obtaining an inner product of the estimated first direction vector and a previously estimated second direction vector; (c) comparing the determined inner product value with a predetermined threshold value to determine whether the inner product value is greater than or equal to a threshold value (D) if the inner product value is not equal to or greater than the threshold value as a result of the determining in step (c), the first direction vector and the second direction vector are multiplied by weights to obtain a third direction vector, And determining the third direction vector as a direction vector for beamforming. A method for beamforming a base station transceiver apparatus having an array antenna is provided.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이동국의 이동 방향과 전혀 다른 전파 도달방향이 형성되거나 심한 전파의 산란과 반사에 의해 전파의 도달방향이 매우 심하게 퍼지는 현상이 일시적으로 발생하는 채널 환경에서도 보다 안정적으로 사용자 방향으로의 빔 형성을 수행할 수 있으므로 채널환경 변화에 무관하게 통신 품질을 지속적으로 유지할 수 있는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, even in a channel environment in which a phenomenon that a propagation direction of a radio wave completely differs from a moving direction of a mobile station is formed, or a propagation direction of a radio wave is extremely spread due to scattering and reflection of a strong radio wave, It is possible to provide a base station transceiver and a beam forming method having an array antenna capable of continuously maintaining communication quality irrespective of a change in a channel environment.

또한, 이동통신 기기국의 적응 빔 스마트 안테나 시스템에서 수신 신호의 전파 도래각에 따라 능동적으로 빔 방향을 추적할 수 있는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공할 수 있다. Also, it is possible to provide a base station transceiver and a beam forming method provided with an array antenna capable of actively tracking a beam direction according to a propagation angle of a received signal in an adaptive beam smart antenna system of a mobile communication equipment station.

또한, 이동 무선 채널 환경에서 빔 방향이 급격하게 변화되는 채널환경에서 일시적으로 잘못된 방향으로 빔을 형성할 때 발생할 수 있는 통화 품질의 문제를 해결할 수 있는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공할 수 있다. Also, a base station transmitting and receiving apparatus and a beam forming method provided with an array antenna capable of solving a problem of a communication quality that may occur when a beam is temporarily formed in a wrong direction in a channel environment in which a beam direction is abruptly changed in a mobile radio channel environment Can be provided.

또한, 스마트 안테나의 빔 형성 시 급격한 빔 방향의 변화가 짧은 시간동안에 발생하는 일시적인 현상으로 이전의 빔 방향을 유지하는 것이 신호의 품질을 유지하는데 도움이 될 것인지 혹은 단말기의 이동방향과 상관성이 높은 빔 방향의 변화인지를 고려하여 새로운 방향으로 빔 형성을 해야 할지를 판단하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공할 수 있다. In addition, it is considered that temporal phenomenon in which a sudden change in beam direction occurs during a short time during beam forming of a smart antenna, and thus, maintaining the previous beam direction will help maintain the quality of the signal, The base station transmitting and receiving apparatus and the beam forming method provided with the array antenna for determining whether beam forming should be performed in a new direction in consideration of the change of the direction.

또한, 상향 링크에서 추정한 방향 벡터의 정보를 이용하여 하향 링크에서 원하는 사용자의 방향으로만 빔 형성을 수행해 줌으로써, 통신 반경을 증가시키고 다중 접속 간섭과 다중 경로 신호를 줄임으로써 수신되는 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비를 증가시켜 이동통신에서 보다 넓은 통신 반경에서 BER이 낮은 고속의 데이터 통신이 가능한 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법을 제공할 수 있다. In addition, beamforming is performed only in a direction of a desired user in a downlink using information of a direction vector estimated in the uplink, thereby increasing a communication radius and reducing a multipath interference and a multipath signal, It is possible to provide a base station transceiver and a beam forming method provided with an array antenna capable of high-speed data communication with a lower BER at a wider communication radius in mobile communication by increasing the interference and noise ratio.

본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.The foregoing and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

도 2는 본 발명에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치를 나타낸 블럭도이다. 2 is a block diagram illustrating a base station transceiver having an array antenna according to the present invention.

도 2를 참조하면, 배열 안테나를 구비한 기지국 송수신 장치는 복수의 안테나에 각각 대응되는 개수로 구성되어 각 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 RF부(200), 각 RF부(200)로부터 출력되는 신호를 이용하여 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 상기 결정된 방향벡터를 상기 RF부(200)로부터 출력되는 신호에 인가하여 빔 형성을 수행하는 빔 형성기(300), 상기 빔 형성기(300)에서 출력되는 신호를 복조하는 모뎀(400)을 포함한다.2, a base station transceiver apparatus having an array antenna includes an RF unit 200 configured by a number corresponding to each of a plurality of antennas and converting a signal received through each antenna into a baseband digital signal, A beamformer 300 for determining a direction vector for beamforming using a signal output from the RF unit 200 and applying the determined direction vector to a signal output from the RF unit 200 to perform beamforming, And a modem 400 for demodulating a signal output from the beam former 300. [

상기 복수의 안테나는 배열 안테나로서, 이동단말로부터 송출된 신호를 수신하거나, 이동 단말로 신호를 송출한다.The plurality of antennas are array antennas, and receive signals transmitted from the mobile terminal or transmit signals to the mobile terminal.

상기 RF부(200)는 이동 단말과의 무선 신호를 송수신한다.The RF unit 200 transmits and receives a radio signal to and from a mobile terminal.

상기 RF부(200)는 각 안테나를 통해 수신된 무선 신호를 중간 주파수 신호로 전환하는 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency) 처리부(202) 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D(Analog-to-Digital) 변환부(Converter)(204)를 포함한다.The RF unit 200 includes an intermediate frequency (IF) processor 202 for converting the radio signals received through the respective antennas into intermediate frequency signals, and an analog-to-digital converter -Digital) converter 204. [0031]

상기 빔 형성기(300)는 각 RF부(200)로부터 출력되는 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 추정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정한다. The beamformer 300 estimates a first direction vector using a signal output from each RF unit 200, obtains an inner product of the estimated first direction vector and a previously estimated second direction vector, The direction vector for beam formation is determined according to the value.

상기 빔 형성기(300)는 빔 방향 벡터 추정 주기에 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 그 결정된 방향 벡터를 저장하여 이후의 빔 방향 벡터 추정 주기에 방향 벡터 결정을 위해 이용하게 된다.The beamformer 300 determines a direction vector for beamforming in a beam direction vector estimation period, stores the determined direction vector, and uses the direction vector to determine a direction vector in a subsequent beam direction vector estimation period.

즉, 상기 빔 형성기(300)는 각 RF부(200)로부터 출력되는 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 바로 이전에 결정된 제2 방향벡터의 내적을 구한다. 그런다음 상기 빔 형성기(300)는 상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다. That is, the beamformer 300 estimates a first direction vector using a signal output from each RF unit 200, and obtains an inner product of the estimated first direction vector and the immediately-determined second direction vector . Then, the beam former 300 compares the obtained inner product value with a predetermined threshold value, and determines the first direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than the threshold value.

만약, 상기 내적값이 미리 정해진 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기(300)는 제1 방향벡터의 추정 전에 결정된 제2 방향벡터를 빔형성을 위한 방향벡터로 결정한다.If the inner product value is not equal to or greater than a predetermined threshold value, the beam former 300 determines the second direction vector determined before the estimation of the first direction vector as a direction vector for beam formation.

또한, 상기 빔 형성기(300)는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아니면, 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안의 방향벡터들과의 내적을 각각 구하여 내적이 최대인 방향 벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.If the inner product of the first direction vector and the second direction vector is not equal to or greater than the threshold value, the beam former 300 obtains the inner product of the first direction vector and the direction vectors for the previous predetermined period, In direction vector is determined as a direction vector for beam formation.

예를 들어, 새로이 추정된 제1 방향벡터가

Figure 112008063818884-pat00001
이고, 이전 일정 주기 동안에 결정된 방향벡터가
Figure 112008063818884-pat00002
,
Figure 112008063818884-pat00003
,
Figure 112008063818884-pat00004
,
Figure 112008063818884-pat00005
인 경우, 상기 빔 형성기(300)는
Figure 112008063818884-pat00006
과 이전의 방향벡터
Figure 112008063818884-pat00007
,
Figure 112008063818884-pat00008
,
Figure 112008063818884-pat00009
,
Figure 112008063818884-pat00010
에 대해 각각 내적을 구한다. 즉, 상기 빔 형성기(300)는
Figure 112008063818884-pat00011
Figure 112008063818884-pat00012
과의 제1 내적,
Figure 112008063818884-pat00013
Figure 112008063818884-pat00014
과의 제2 내적,
Figure 112008063818884-pat00015
Figure 112008063818884-pat00016
와의 제3 내적,
Figure 112008063818884-pat00017
Figure 112008063818884-pat00018
과의 제4 내적을 각각 구하고, 그 구해진 제1 내적 내지 제4 내적중에서 그 값이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한 다. 제1 내지 제4 내적중에서 제3 내적값이 최대라면, 상기 빔 형성기(300)는
Figure 112008063818884-pat00019
을 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.For example, if the newly estimated first direction vector is
Figure 112008063818884-pat00001
, And the direction vector determined during the previous periodic period is
Figure 112008063818884-pat00002
,
Figure 112008063818884-pat00003
,
Figure 112008063818884-pat00004
,
Figure 112008063818884-pat00005
, The beam former 300 may be a
Figure 112008063818884-pat00006
And the previous direction vector
Figure 112008063818884-pat00007
,
Figure 112008063818884-pat00008
,
Figure 112008063818884-pat00009
,
Figure 112008063818884-pat00010
Respectively. That is, the beam former 300
Figure 112008063818884-pat00011
and
Figure 112008063818884-pat00012
The first internal,
Figure 112008063818884-pat00013
and
Figure 112008063818884-pat00014
The second internal,
Figure 112008063818884-pat00015
and
Figure 112008063818884-pat00016
The third internal,
Figure 112008063818884-pat00017
and
Figure 112008063818884-pat00018
Respectively, and a direction vector having the largest value among the obtained first to fourth inner products is determined as a direction vector for beam formation. If the third inner value among the first through fourth inner products is the maximum, the beam former 300
Figure 112008063818884-pat00019
As a direction vector for beam forming.

또한, 상기 빔 형성기(300)는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아니면, 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.If the inner product of the first direction vector and the second direction vector is not equal to or greater than the threshold value, the beamformer 300 obtains a third direction vector by applying a weight to each of the first direction vector and the second direction vector, And determines the third direction vector as a direction vector for beam formation.

또한, 상기 빔 형성기(300)는 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하항 링크의 빔 형성을 수행한다. Also, the beamformer 300 performs beamforming of the uplink or downlink using the determined direction vector.

즉, 상기 빔 형성기(300)는 각 RF부(200)로부터 출력되는 각 신호에 상기 결정된 방향벡터를 곱하여 원하는 방향으로부터의 신호를 수신하고 원하지 않은 방향으로부터의 신호를 제거하는 빔형성을 수행한다.That is, the beamformer 300 multiplies each signal output from each RF unit 200 by the determined direction vector to receive a signal from a desired direction, and performs beamforming to remove a signal from an undesired direction.

또한, 상기 빔 형성기(300)는 이동단말별로 전송할 신호에 상기 결정된 방향벡터를 인가하여 해당 방향으로 신호가 전송되도록 하여 원하는 사용자의 방향으로만 신호가 전송되도록 한다.In addition, the beamformer 300 applies the determined direction vector to a signal to be transmitted for each mobile terminal, so that a signal is transmitted in a corresponding direction, and a signal is transmitted only in a direction of a desired user.

상기와 같은 역할을 수행하는 빔 형성기(300)에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하기로 한다.A detailed description of the beam former 300 that performs the above-mentioned functions will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 빔 형성기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the beam shaper shown in FIG. 2 according to the present invention.

도 3을 참조하면, 빔 형성기(300)는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 방향 벡터 추정부(310), 상기 방향 벡터 추정 부(310)에서 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향벡터 결정주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부(320), 상기 복수의 안테나를 통해 수신된 각 신호에 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 인가하여 빔형성을 수행하는 빔 형성부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the beamformer 300 includes a direction vector estimator 310 for estimating a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas, A direction vector determiner 320 for obtaining an inner product of a first direction vector and a second direction vector determined in a previous direction vector determination period and determining a direction vector for beam formation according to the inner product value, And a beamformer 330 for applying a direction vector determined by the direction vector determiner to the signal to perform beamforming.

상기 방향 벡터 추정부(310)는 MUSIC, ESPRIT, 수신 신호의 covariance matrix의 eigenvector, pilot assisted, 파일롯 신호를 이용한 MMSE 방법 중 하나의 방법을 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다.The direction vector estimator 310 estimates a first direction vector using one of MUSIC, ESPRIT, an eigenvector of a covariance matrix of a received signal, a pilot assisted method, and an MMSE method using a pilot signal.

상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 방향 벡터 추정부(310)에서 추정된 제1 방향 벡터와 바로 이전 방향벡터 결정 주기에 결정된 빔 방향 벡터(제2 방향벡터)를 이용하여 이동단말의 이동 범위를 추정한다. 이는 빔형성을 짧은 기간 (예, 1ms, 5ms, 혹은 10ms 등)마다 수행할 때 수신되는 사용자 신호의 방향이 크게 바뀌지 않기 때문이다. 만약, 현재 추정된 제1 방향 벡터가 제2 방향 벡터와 크게 차이가 난다면, 이는 실제로 이동 채널 환경이 바뀌어서 크게 차이가 나는 경우도 있고, 현재 수신되는 신호가 페이딩 등의 영향으로 왜곡되어 발생할 수도 있다.The direction vector determination unit 320 determines a moving direction of the mobile terminal based on the first direction vector estimated by the direction vector estimation unit 310 and the beam direction vector (second direction vector) . This is because the direction of the received user signal does not change significantly when the beamforming is performed for a short period (e.g., 1 ms, 5 ms, or 10 ms). If the currently estimated first direction vector is significantly different from the second direction vector, this may be caused by the fact that the current mobile channel environment is largely changed due to a change of the mobile channel environment, and the presently received signal may be distorted due to fading or the like have.

또한, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 현재 추정된 제1 방향 벡터가 제2 방향 벡터의 빔 방향과 유사한가를 판단하기 위해 수학식 1과 같이 두 방향 벡터의 내적을 이용한다. In addition, the direction vector determination unit 320 uses the inner product of the two direction vectors as shown in Equation (1) to determine whether the currently estimated first direction vector is similar to the beam direction of the second direction vector.

Figure 112008063818884-pat00020
Figure 112008063818884-pat00020

여기서, |·| 는 ·의 크기이고, θ는 두 벡터

Figure 112008063818884-pat00021
Figure 112008063818884-pat00022
사이의 각이다. Here, | · | Is, the size of, θ the two vectors
Figure 112008063818884-pat00021
Wow
Figure 112008063818884-pat00022
Respectively.

수학식 1에서 방향 벡터의 크기가 정규화되어 있다면 두 방향 벡터의 내적은 수학식 2와 같다.If the magnitude of the direction vector is normalized in Equation (1), the inner product of the two direction vectors is expressed by Equation (2).

Figure 112008063818884-pat00023
Figure 112008063818884-pat00023

따라서, 내적을 사용하여 현재 추정된 신호의 빔 방향과 이전에 추정된 빔 방향의 유사성을 판단하는 경우, 두 방향 벡터가 모두 정규화되어 있고, 방향의 변화가 없어 똑같은 방향 벡터라면 내적이 1이고, 방향의 변화량이 많을수록 내적의 값은 작아진다.Therefore, when the similarity between the beam direction of the currently estimated signal and the previously estimated beam direction is determined using the inner product, if both direction vectors are normalized and there is no change in direction, the inner product is 1 if it is the same direction vector, The more the variation of the direction is, the smaller the value of the inner product becomes.

그러므로, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 현재 추정된 제1 방향 벡터가 바로 전에 결정되었던 제2 방향 벡터와 얼마나 차이가 나는가를 내적을 이용하여 추정한 후, 상기 추정된 내적값을 다음 수학식 3과 같이 임계값(

Figure 112008063818884-pat00024
)과 비교한다.Therefore, the direction vector determination unit 320 estimates how much the currently estimated first direction vector is different from the second direction vector that was determined immediately before using the inner product, and then, the estimated inner product value is estimated by the following equation 3, the threshold value
Figure 112008063818884-pat00024
).

Figure 112008063818884-pat00025
Figure 112008063818884-pat00025

여기서, c은 임계값으로, 이 값이 1에 가까우면 현재 추정된 제1 방향 벡터가 바로 전에 추정되었던 제2 방향 벡터와 큰 변화가 없음을 나타내며, 이 값이 1 보다 크게 작아지면 현재 추정된 제1 방향 벡터가 바로 전에 추정되었던 제2 방향 벡터에 비해 크게 바뀌었음을 나타낸다.Here, c r is a threshold value. If this value is close to 1, it indicates that there is no large change with the second direction vector that was estimated immediately before the currently estimated first direction vector. If this value becomes smaller than 1, Indicates that the first direction vector has changed significantly compared to the second direction vector that was estimated just before.

상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값 을 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상이면, 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다.The direction vector determination unit 320 compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value. If the inner product value is equal to or greater than a threshold value, the first direction vector is used as a direction vector for beam formation .

또한, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값과 임계값을 비교한 결과 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 제2 방향벡터를 빔형성을 위한 방향벡터로 결정한다. If the inner product value of the first direction vector and the second direction vector is not equal to or greater than the threshold value as a result of comparing the inner product value of the first direction vector with the threshold value, As a direction vector.

또한, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값과 임계값을 비교한 결과 내적값이 임계값 이상이 아니면, 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안에 결정된 방향벡터들과의 내적을 각각 구하여 내적이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.If the inner product value of the first direction vector and the second direction vector is not equal to or greater than the threshold value as a result of the comparison between the inner product value and the threshold value, the direction vector determination unit 320 determines And the inner product with the direction vectors are respectively obtained, and a direction vector having the maximum inner product is determined as a direction vector for beam formation.

또한, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값과 임계값을 비교한 결과 내적값이 임계값 이상이 아니면, 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.If the inner product value of the first direction vector and the second direction vector is not equal to or greater than the threshold value as a result of comparing the inner product value and the threshold value of the second direction vector, the direction vector determination unit 320 determines that the first direction vector and the second direction vector To obtain a third direction vector, and determines the third direction vector as a direction vector for beam formation.

상기 빔 형성부(330)는 상기 방향 벡터 결정부(320)에서 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하항 링크의 빔 형성을 수행한다. The beamformer 330 performs beamforming of the uplink or downlink using the direction vector determined by the direction vector determiner 320. [

상기와 같은 역할을 수행하는 빔 형성부(330)는 각 안테나를 통해 수신된 각 신호에 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 곱하는 복수의 곱셈부(332a, 332b,.., 332n, 이하 332로 칭하기로 함), 상기 각 곱셈부(332)에서 출력되는 복수의 신호를 결합하여 원하는 방향으로의 신호를 출력하는 덧셈부(334)로 구성된다. The beam forming unit 330 performs a plurality of multipliers 332a, 332b, 332n, and 332n that multiply the signals received through the respective antennas by the direction vector determined by the direction vector determining unit. And an adder 334 which combines a plurality of signals output from the multiplier 332 and outputs a signal in a desired direction.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a beam forming method of a base station transceiver including an array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 빔 형성기는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다(S400).Referring to FIG. 4, the beam former estimates a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas (S400).

즉, 상기 빔 형성기는 MUSIC, ESPRIT, 수신된 신호의 covariance matrix의 eigenvector를 이용하는 방법, pilot assisted 방법, 파일롯 신호를 이용한 MMSE 방법 등을 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다.That is, the beam former estimates a first direction vector using MUSIC, ESPRIT, a method using an eigenvector of a covariance matrix of a received signal, a pilot assisted method, an MMSE method using a pilot signal, and the like.

그런 다음 상기 빔 형성기는 해당 이동단말의 이동 범위를 추정하기 위하여 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하고(S402), 상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교한다(S404). 상기 빔 형성기는 상기 구해진 내적값과 미리 정해진 임계값을 비교하여 상기 추정된 제1 방향 벡터의 신뢰성을 평가한다.Then, the beamformer obtains an inner product of the estimated first direction vector and a previously determined second direction vector to estimate a moving range of the corresponding mobile terminal (S402), compares the obtained inner product value with a predetermined threshold value (S404). The beam former compares the obtained inner product value with a predetermined threshold value to evaluate the reliability of the estimated first direction vector.

상기 S404의 비교결과 상기 내적값이 임계값이상이면, 상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하고(S406), 상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행한다(S408).If it is determined in step S404 that the inner product value is greater than or equal to the threshold value, the beamformer determines the first direction vector as a direction vector for beamforming in step S406. Beam forming is performed (S408).

즉, 내적값이 임계값보다 크면 새로운 빔 형성 방향벡터를 추정하는 짧은 시간동안 사용자의 이동이 크지 않은 실제 환경과 유사한 경우이므로 현재 추정된 방향 벡터(즉, 제1 방향벡터)를 이용하여 빔 형성을 수행한다.That is, if the inner product value is larger than the threshold value, since the movement of the user is similar to the actual environment for a short time in estimating a new beam forming direction vector, the beamforming is performed using the currently estimated direction vector .

만약, 상기 S404의 비교결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기는 상기 제2 방향벡터에 의한 빔 방향을 유지하면서(S408), 미리 정해진 일 정 회수의 방향 벡터 계산 주기동안 수신 신호를 이용하여 방향 벡터를 추정한다(S410).If it is determined in step S404 that the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the beam former maintains the beam direction by the second direction vector (S408) The direction vector is estimated (S410).

그런다음 상기 빔 형성기는 상기 S410에서 추정된 방향벡터가 상기 제1 방향벡터와 상응하는지를 판단한다(S412).Then, the beamformer determines whether the direction vector estimated in S410 corresponds to the first direction vector (S412).

상기 S412의 판단결과 상기 추정된 방향 벡터가 상기 제1 방향 벡터와 상응하는 경우 상기 빔 형성기는 상기 S406을 수행하고, 상응하지 않은 경우 상기 S400를 수행한다. If it is determined in step S412 that the estimated direction vector corresponds to the first direction vector, the beamformer performs step S406, and if not, performs step S400.

즉, 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, line-of-sight 통신 환경에서 NLOS 환경으로 급격히 바뀌는 등의 이유로 페이딩이 심하게 발생하거나 신호의 급격한 점프 등에 의해 현재 추정된 방향 벡터가 바로 전에 결정된 방향 벡터와 큰 차이가 나는 것이기 때문에, 현재 추정된 방향 벡터만으로 빔 형성을 수행하면 빔 형성에 의한 신뢰성이 저하된다고 판단하여 바로 새로운 방향 벡터를 적용하는 것이 아니라 이때 이후로 도래하는 몇 차례의 방향벡터 계산 주기에도 해당 방향의 방향 벡터가 구해진다면 이때 비로서 이 방향 벡터를 적용한다. 몇번의 도래 주기 동안 대기할 것인가는 시스템 운영자가 결정할 수 있다. That is, if the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, fading may occur due to a sudden change to an NLOS environment in a line-of-sight communication environment, or a direction vector estimated by a currently- It is determined that the beamforming reliability is degraded if the beamforming is performed using only the currently estimated direction vector. Instead of applying the new direction vector, a plurality of direction vector calculation cycles If a direction vector in the corresponding direction is also obtained, then this direction vector is applied. It is up to the system operator to decide how many times to wait for an incoming cycle.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a beam forming method of a base transceiver station including an array antenna according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 빔 형성기는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다(S500).Referring to FIG. 5, the beam former estimates a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas (S500).

그런 다음 상기 빔 형성기는 해당 사용자의 이동 범위를 추정하기 위하여 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 추정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하고(S502), 상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단한다(S504).Then, the beamformer obtains an inner product of the estimated first direction vector and a previously estimated second direction vector to estimate a moving range of the corresponding user (S502), compares the obtained inner product value with a predetermined threshold value And determines whether the inner product value is equal to or greater than a threshold value (S504).

상기 S504의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이면, 상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하고(S506), 상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행한다(S508).If it is determined in step S504 that the inner product value is greater than or equal to the threshold value, the beamformer determines the first direction vector as a direction vector for beamforming (S506), and transmits the uplink or downlink Beam forming is performed (S508).

만약, 상기 S504의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기는 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 계산 주기 동안의 방향벡터들과의 내적을 각각 구한다(S510).If it is determined in step S504 that the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the beamformer obtains the inner product of the first direction vector and the direction vectors in the previous direction vector calculation period (S510).

그런 다음 상기 빔 형성기는 상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하고(S512), 상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행하고 이를 바로 전의 방향 벡터값으로 저장한다(S514).Then, the beamformer determines a direction vector having the maximum value among the obtained inner product values as a direction vector for beamforming (S512), and performs beamforming of the uplink or the downlink using the determined direction vector And stores it as the previous direction vector value (S514).

즉, 상기 빔 형성기는 빔 방향 벡터 추정 주기에 새로이 추정된 제1 방향 벡터를 이전에 추정된 방향 벡터와 비교하여 일정 값 이상 차이가 나지 않으면 새로 추정된 방향 벡터로 업데이트하며, 일정값 이상 차이가 나면 새로 추정된 제1 방향 벡터를 이전에 추정한 방향 벡터들 중 일정값 이상 차이나지 않은 최근의 방향 벡터로 빔 방향을 형성한다.That is, the beam former compares the newly estimated first direction vector with the previously estimated direction vector in the beam direction vector estimation period, updates the newly estimated direction vector with a difference of more than a predetermined value The beam direction is formed by a recent direction vector which is not different from a previously estimated direction vector by a predetermined value or more.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a beam forming method of a base station transceiver apparatus having an array antenna according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 빔 형성기는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다(S600).Referring to FIG. 6, the beam former estimates a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas (S600).

그런 다음 상기 빔 형성기는 해당 사용자의 이동 범위를 추정하기 위하여 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 추정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하고(S602), 상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단한다(S604).Then, the beamformer obtains an inner product of the estimated first direction vector and a previously estimated second direction vector to estimate a moving range of the user (S602), compares the obtained inner product value with a predetermined threshold value And determines whether the inner product value is equal to or greater than a threshold value (S604).

상기 S604의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이면, 상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하고(S606), 상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행한다(S608).If it is determined in step S604 that the inner product value is greater than or equal to the threshold value, the beamformer determines the first direction vector to be a direction vector for beamforming (S606), and transmits the uplink or downlink Beam forming is performed (S608).

만약, 상기 S604의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 곱한 후에 더하여 제3 방향벡터를 구한다(S610). 여기서, 상기 제1 방향벡터와 상기 제2 방향벡터에 곱해지는 가중치는 다른 값일 수 있다. If it is determined in step S604 that the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the beam former multiplies the first direction vector and the second direction vector by a weight, and then adds the third direction vector to obtain a third direction vector (S610). Here, the weights multiplied by the first direction vector and the second direction vector may be different values.

상기 S610의 수행 후, 상기 빔 형성기는 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하고(S612), 상기 결정된 제3 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행한다(S614). 이때, 상기 빔 형성기는 상기 결정된 제 3 방향벡터를 바로 전의 방향벡터 값으로 저장한다. After performing step S610, the beamformer determines the third direction vector as a direction vector for beamforming (S612), and performs beamforming of the uplink or the downlink using the determined third direction vector S614). At this time, the beam former stores the determined third direction vector as a direction vector value immediately before.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

이상과 같이 본 발명에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법은 이동 무선 채널 환경에서 빔 방향이 급격하게 변화되는 채널환경에서 일시적으로 잘못된 방향으로 빔을 형성할때 발생할 수 있는 통화 품질의 문제를 해결할 수 있는 기술에 적합하다.As described above, the base station transceiver and the beam forming method provided with the array antenna according to the present invention can improve the quality of a call that may occur when a beam is temporarily formed in a wrong direction in a channel environment in which a beam direction is drastically changed in a mobile radio channel environment, Is suitable for a technique capable of solving the problem of.

도 1은 종래의 적응 빔 스마트 안테나 시스템에서 빔을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도. 1 is a flow chart illustrating a method of forming a beam in a conventional adaptive beam smart antenna system;

도 2는 본 발명에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치를 나타낸 블럭도. 2 is a block diagram illustrating a base station transceiver having an array antenna according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 빔 형성기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.3 is a block diagram schematically showing the configuration of the beam shaper shown in Fig. 2 according to the present invention.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도. 4 to 6 are flowcharts illustrating a beam forming method of a base station transceiver apparatus having an array antenna according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

200 : RF부 202 : IF 처리부200: RF section 202: IF processing section

204 : ADC 300 : 빔 형성기204: ADC 300: Beamformer

310 : 방향 벡터 추정부 320 : 방향 벡터 결정부310: direction vector estimation unit 320: direction vector determination unit

330 : 빔 형성부 332 : 곱셈부330: beam forming unit 332:

334 : 덧셈부 340 : 저장부334: adder 340: storage unit

Claims (17)

복수의 안테나를 구비한 기지국 송수신 장치에 있어서, A base station transceiver comprising a plurality of antennas, 각 안테나와 맵핑되어 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 복수의 RF부;A plurality of RF units that are mapped with respective antennas and convert signals received through the antenna into baseband digital signals; 각 RF부로부터 출력되는 복수의 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 상기 결정된 방향벡터를 상기 RF부로부터 출력되는 신호에 인가하여 빔 형성을 수행하는 빔 형성기;및A first direction vector is estimated using a plurality of signals output from each RF unit, an inner product of the estimated first direction vector and a previously determined second direction vector is obtained, and a direction vector And a beamformer for performing beamforming by applying the determined direction vector to a signal output from the RF unit, 상기 빔 형성기에서 출력되는 신호를 복조하는 모뎀;A modem for demodulating a signal output from the beam former; 을 포함하며,/ RTI &gt; 상기 빔 형성기는,The beam former includes: 상기 제1 방향벡터와 상기 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인 경우 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치.Wherein the first direction vector is determined as a direction vector for beam formation when the inner product value of the first direction vector and the second direction vector is compared with a threshold value and the inner product value is greater than or equal to a threshold value. Base station transmitting / receiving apparatus. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 빔 형성기는 이동단말별로 전송할 신호에 상기 결정된 방향벡터를 인가하여 빔을 형성하고 순방향 링크로 출력하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치.Wherein the beamformer forms a beam by applying the determined direction vector to a signal to be transmitted for each mobile terminal and outputs the beam as a forward link. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 빔 형성기는 각 RF부로부터 출력되는 각 신호에 상기 결정된 방향벡터를 곱하여 원하는 방향으로부터의 신호를 수신하고 원하지 않은 방향으로부터의 신 호를 제거하는 빔형성을 수행하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치.Wherein the beamformer performs beamforming by multiplying each signal output from each RF unit by the determined direction vector to receive a signal from a desired direction and to remove a signal from an undesired direction / RTI &gt; 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기에 있어서,A beamformer of a base station having an array antenna, 복수의 안테나를 통해 수신된 복수의 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 방향 벡터 추정부;A direction vector estimator for estimating a first direction vector using a plurality of signals received through a plurality of antennas; 상기 방향 벡터 추정부에서 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 결정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하고, 그 구해진 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부;및A direction vector determination unit for obtaining an inner product of a first direction vector estimated by the direction vector estimation unit and a second direction vector determined at a previous direction vector determination period and determining a direction vector for beam formation according to the obtained inner product value; 상기 방향 벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하항 링크의 빔 형성을 수행하는 빔 형성부;A beamformer for performing beamforming of the uplink or downlink using the direction vector determined by the direction vector determiner; 를 포함하며,/ RTI &gt; 상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 상기 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인 경우 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.Wherein the direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value and determines the first direction vector as a direction vector for beam formation when the inner product value is equal to or greater than a threshold value The beamformer comprising: an array antenna; 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 방향 벡터 추정부는 MUSIC, ESPRIT, 수신 신호의 covariance matrix의 eigenvector, pilot assisted, 파일롯 신호를 이용한 MMSE 방법 중 하나의 방법으로 방향 벡터를 추정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.Wherein the direction vector estimator estimates a direction vector using one of MUSIC, ESPRIT, an eigenvector of a covariance matrix of a received signal, a pilot assisted method, and an MMSE method using a pilot signal. 삭제delete 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 상기 제2 방향벡터에 의한 빔 방향을 유지하면서 미리 정해진 일정 횟수의 방향 벡터 추정 주기동안 수신 신호를 이용하여 방향 벡터를 추정하고 그 추정된 방향벡터가 상기 제1 방향벡터와 상응하는 경우 상기 제1 방향 벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.Wherein the direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value, and when the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the direction vector determination unit maintains the beam direction by the second direction vector, Estimating a direction vector using a received signal during a direction vector estimation period, and determining the first direction vector as a direction vector for beamforming when the estimated direction vector corresponds to the first direction vector. A beamformer of a base station equipped with an antenna. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안 결정된 방향벡터들과의 내적을 각각 구하여 내적이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.The direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value, and if the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, the inner product of the first direction vector and the direction vectors determined during the previous predetermined period And determines a direction vector having a maximum inner product as a direction vector for beam forming. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 제1 방향벡터와 제2 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.The direction vector determination unit compares the inner product values of the first direction vector and the second direction vector with a threshold value and applies a weight to each of the first direction vector and the second direction vector when the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, And the third direction vector is determined as a direction vector for beam forming. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 빔 형성부는, 각 안테나를 통해 수신된 각 신호에 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 곱하는 복수의 곱셈부;및Wherein the beam forming unit includes: a plurality of multipliers for multiplying each signal received through each antenna by a direction vector determined by the direction vector determining unit; 상기 각 곱셈부에서 출력되는 복수의 신호를 결합하여 원하는 방향으로의 신호를 출력하는 덧셈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.And an adder for combining the plurality of signals output from the multipliers and outputting a signal in a desired direction. 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 상향링크 또는 하향링크의 빔 형성 방법에 있어서, A base station transceiver having an array antenna is a method for forming an uplink or downlink beam, (a)복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 단계;(a) estimating a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas; (b)상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 결정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하는 단계;(b) obtaining an inner product of the estimated first direction vector and a second direction vector determined in a previous direction vector determination period; (c)상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단하는 단계;및(c) comparing the obtained inner product value with a predetermined threshold value to determine whether the inner product value is equal to or greater than a threshold value; and (d)상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상인 경우 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하는 단계(d) determining the first direction vector as a direction vector for beam forming if the inner product value is greater than or equal to a threshold value as a result of the determining in step (c) 를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.Wherein the base station transmitter and receiver includes an array antenna. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11, 상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.And performing uplink or downlink beamforming using the determined direction vector. The method of claim 1, wherein the uplink or downlink beamforming is performed using the determined direction vector. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11, 상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우, If it is determined in step (c) that the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, 상기 제2 방향벡터에 의한 빔 방향을 유지하면서 미리 정해진 일정 횟수의 방향 벡터 결정 주기동안의 수신 신호를 이용하여 방향 벡터를 추정하고 그 추정된 방향벡터가 상기 제1 방향벡터와 상응하는 경우 상기 제1 방향 벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.Estimating a direction vector using a received signal during a predetermined number of direction vector determination periods while maintaining the beam direction by the second direction vector, and when the estimated direction vector corresponds to the first direction vector, And determining the one-direction vector to be a direction vector for beamforming. 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 상향링크 또는 하향링크의 빔 형성 방법에 있어서, A base station transceiver having an array antenna is a method for forming an uplink or downlink beam, (a)복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 단계;(a) estimating a first direction vector using a signal received through a plurality of antennas; (b)상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 결정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하는 단계;(b) obtaining an inner product of the estimated first direction vector and a second direction vector determined in a previous direction vector determination period; (c)상기 구해진 내적값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상인지를 판단하는 단계; 및(c) comparing the determined inner product value with a predetermined threshold value to determine whether the inner product value is greater than or equal to a threshold value; And (d)상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이면, 상기 제1 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계(d) determining the first direction vector as a direction vector for beam forming if the inner product value is greater than or equal to a threshold value as a result of the determining in step (c) 를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.Wherein the base station transmitter and receiver includes an array antenna. 제14항에 있어서, 15. The method of claim 14, 상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우,If it is determined in step (c) that the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, 상기 제1 방향벡터와 이전 일정 주기 동안의 방향벡터들과의 내적을 각각 구하는 단계; 및Obtaining an inner product between the first direction vector and direction vectors for a previous predetermined period; And 상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.And determining a direction vector having a maximum value among the obtained inner product values as a direction vector for beamforming. 제14항 또는 제15항에 있어서, 16. The method according to claim 14 or 15, 상기 결정된 빔형성을 위한 방향벡터를 바로 전의 방향벡터 값으로 저장하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.And storing the determined direction vector for beamforming as a previous direction vector value. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 8. &lt; / RTI &gt; 제14항에 있어서, 15. The method of claim 14, 상기 (c)단계의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우,If it is determined in step (c) that the inner product value is not equal to or greater than the threshold value, 상기 제1 방향벡터와 상기 제2 방향벡터 각각에 가중치를 곱한 후에 더하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.Further comprising: multiplying the first direction vector and the second direction vector by weights, respectively, to obtain a third direction vector, and determining the third direction vector as a direction vector for beam formation A method of beam forming in a base station transceiver.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040078604A (en) * 2003-03-04 2004-09-10 산요덴키가부시키가이샤 Transmission method and radio apparatus utilzing the transmission method
KR20050062330A (en) * 2003-12-19 2005-06-23 한국전자통신연구원 A transmitting and receiving apparatus for base station with smart antenna, and a beam forming method in downlink
KR100720569B1 (en) * 2000-09-27 2007-05-22 엘지전자 주식회사 Transmission/Receiving System between Base Station and Terminal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100720569B1 (en) * 2000-09-27 2007-05-22 엘지전자 주식회사 Transmission/Receiving System between Base Station and Terminal
KR20040078604A (en) * 2003-03-04 2004-09-10 산요덴키가부시키가이샤 Transmission method and radio apparatus utilzing the transmission method
KR20050062330A (en) * 2003-12-19 2005-06-23 한국전자통신연구원 A transmitting and receiving apparatus for base station with smart antenna, and a beam forming method in downlink

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