KR101458535B1 - 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법 - Google Patents

배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배열 안테나를 사용하는 기지국의 빔 형성기에 있어서, 복수의 안테나를 통해 수신된 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 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부로 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.
빔, 스마트안테나, 배열안테나, 방향벡터

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}
본 발명은 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치 및 빔 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 그 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하고, 그 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하향 링크의 빔을 형성하여 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 방법에 관한 것이다.
스마트 안테나는 배열 안테나로 구성되며 수신 신호의 전력 또는 신호 대 잡음비를 크게 하는 전파방향으로 응답하여 배열 안테나의 방사패턴을 능동적으로 변 화시킬 수 있어 원하는 단말기로부터의 전파 방향을 향한 최적의 지향성을 갖는 빔을 형성할 수 있다.
상기 스마트 안테나는 Beamforming 방법에 따라, 고정빔 선택방식(switched beam smart antenna)과 적응빔 방식(Adaptive beam smart antenna)이 있다.
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.
도 1은 종래의 적응 빔 스마트 안테나 시스템에서 빔을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 적응 빔 스마트 안테나 시스템은 각 배열 안테나에 수신된 신호를 이용하여 빔 형성기의 방향 벡터를 추정한다(S100).
그런다음 상기 적응 빔 스마트 안테나 시스템은 상기 추정된 방향 벡터를 수신 신호에 곱해 줌으로써 원하는 방향으로 부터의 신호만을 수신하고, 원하지 않는 방향으로 부터의 신호를 제거하는 빔형성을 수행하고(S102), 이를 해당 사용자의 모뎀에서 복조를 수행한다(S104).
하향링크에서는 현재 추정된 방향벡터를 이용하여 해당 방향으로 신호를 전송함으로써, 원하는 사용자의 방향으로만 신호가 전송되게 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 배열 안테나를 사용하는 기지국의 빔 형성기에 있어서, 복수의 안테나를 통해 수신된 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 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기가 제공된다.
상기 빔 형성기는 상기 복수의 안테나를 통해 수신된 각 신호 또는 하향 링크의 신호에 대해 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 인가하여 빔형성을 수행하는 빔 형성부를 더 포함한다.
상기 빔 형성부는, 각 안테나를 통해 수신된 각 신호에 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 곱하는 복수의 곱셈부, 상기 각 곱셈부에서 출력되는 복수의 신호를 결합하여 원하는 방향으로의 신호를 출력하는 덧셈부를 포함한다.
상기 빔 형성기는 셀이나 섹터를 미리 복수 개의 빔 방향으로 나눈 후에, 각 빔 방향에 대한 고정 빔용 방향 벡터가 저장된 저장부를 더 포함한다.
상기 방향 벡터 추정부는 MUSIC, ESPRIT, 수신 신호의 covariance matrix의 eigenvector, pilot assisted, 파일롯 신호를 이용한 MMSE 방법 중 하나의 방법으로 방향 벡터를 추정한다.
상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다.
상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
상기 방향벡터 결정부는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택한 후, 상기 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 결정하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 안테나를 구비한 기지국 송수신 장치에 있어서, 복수의 안테나에 각각 대응되는 개수로 구성되어 각 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 RF부, 각 RF부로부터 출력되는 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값이 미리 정해진 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정 빔용 방향 벡터와 제1 방향 벡터 또는 제2 방향 벡터와의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 빔 형성기를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 제공된다.
상기 빔 형성기는 상기 RF부로부터 출력되는 각 신호 또는 하향 링크의 신호에 대해 상기 결정된 방향벡터를 인가하여 빔형성을 수행한다.
상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다.
상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
상기 빔 형성기는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
상기 빔 형성기는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡 터를 선택한 후, 상기 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 결정하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
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 구하여 미리 정해진 임계값과 비교하는 단계, (c)상기 (b)단계의 비교결과 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 각 고정 빔용 방향 벡터와 제1 방향 벡터 또는 제2 방향 벡터와의 내적을 각각 구하고, 상기 구해진 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다.
상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다.
상기 결정된 빔형성을 위한 방향벡터를 바로 전의 방향벡터 값으로 저장하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법이 제공된다.
상기 (b)단계의 비교결과 상기 내적이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다.
상기 (c)단계는, 상기 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터들과 제2 방향벡터와의 내적을 각각 구하는 단계, 상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c)단계는, 상기 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터들과 제1 방향벡터와의 내적을 각각 구하는 단계, 상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c)단계는 상기 내적이 임계값 이상이 아닌 경우, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택하는 단계, 상기 선택된 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계를 포함한다.
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 사용 자 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.
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.
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.
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.
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 신호대 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 제 공할 수 있다.
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.
도 2는 본 발명에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 배열 안테나가 구비된 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.
상기 배열 안테나는 복수의 안테나로 구성된 것으로서, 이동단말로부터 송출된 신호를 수신하거나, 이동 단말로 신호를 송출한다.
상기 RF부(200)는 이동 단말과의 무선 신호를 송수신한다.
상기 RF부(200)는 각 안테나를 통해 수신된 무선 신호를 중간 주파수 신호로 전환하는 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency) 처리부(202) 및 아날로그 신호 를 디지털 신호로 변환하는 A/D(Analog-to-Digital) 변환부(Converter)(204)를 포함한다.
상기 빔 형성기(300)는 각 RF부(200)로부터 출력되는 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값이 미리 정해진 임계값이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정 빔용 방향 벡터와 제1 방향 벡터 또는 제2 방향 벡터와의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정한다.
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.
즉, 상기 빔 형성기(300)는 각 RF부(200)로부터 출력되는 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하고, 상기 추정된 제1 방향벡터와 바로 이전 방향 벡터 추정 주기에 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.
만약, 상기 내적값과 임계값을 비교한 결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기(300)는 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. 상기 고정 빔용 방향 벡터는 셀이나 섹터를 미리 복수 개의 빔 방향으로 나눈 후에 각 빔 방향에 대한 방향 벡터들을 미리 저장해 둔 것을 말한다.
예를 들어, 제2 방향벡터가
Figure 112008063818738-pat00001
이고, 고정 빔용 방향벡터가
Figure 112008063818738-pat00002
,
Figure 112008063818738-pat00003
,
Figure 112008063818738-pat00004
,
Figure 112008063818738-pat00005
,
Figure 112008063818738-pat00006
,
Figure 112008063818738-pat00007
,
Figure 112008063818738-pat00008
,
Figure 112008063818738-pat00009
에 대해 설명하기로 한다.
빔 형성기(300)는
Figure 112008063818738-pat00010
과 각 고정 빔용 방향벡터
Figure 112008063818738-pat00011
,
Figure 112008063818738-pat00012
,
Figure 112008063818738-pat00013
,
Figure 112008063818738-pat00014
,
Figure 112008063818738-pat00015
,
Figure 112008063818738-pat00016
,
Figure 112008063818738-pat00017
,
Figure 112008063818738-pat00018
에 대해 각각 내적을 구한다. 즉, 상기 빔 형성기는
Figure 112008063818738-pat00019
과
Figure 112008063818738-pat00020
과의 제1 내적,
Figure 112008063818738-pat00021
과
Figure 112008063818738-pat00022
과의 제2 내적,
Figure 112008063818738-pat00023
과
Figure 112008063818738-pat00024
와의 제3 내적,
Figure 112008063818738-pat00025
과
Figure 112008063818738-pat00026
과의 제4 내적,
Figure 112008063818738-pat00027
과
Figure 112008063818738-pat00028
과의 제5 내적,
Figure 112008063818738-pat00029
과
Figure 112008063818738-pat00030
과의 제6내적,
Figure 112008063818738-pat00031
과
Figure 112008063818738-pat00032
와의 제7 내적,
Figure 112008063818738-pat00033
과
Figure 112008063818738-pat00034
과의 제8 내적을 각각 구한다.
그런다음 상기 빔 형성기(300)는 상기 구해진 제1 내적 내지 제8 내적중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. 제1 내지 제8 내적중에서 제3 내적값이 최대라면, 상기 빔 형성기는
Figure 112008063818738-pat00035
을 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
또한, 상기 빔 형성기(300)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아니면, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
예를 들어, 제1 방향벡터가
Figure 112008063818738-pat00036
이고, 고정 빔용 방향벡터가
Figure 112008063818738-pat00037
,
Figure 112008063818738-pat00038
,
Figure 112008063818738-pat00039
,
Figure 112008063818738-pat00040
,
Figure 112008063818738-pat00041
,
Figure 112008063818738-pat00042
,
Figure 112008063818738-pat00043
,
Figure 112008063818738-pat00044
에 대해 설명하기로 한다.
빔 형성기(300)는
Figure 112008063818738-pat00045
과 각 고정 빔용 방향벡터
Figure 112008063818738-pat00046
,
Figure 112008063818738-pat00047
,
Figure 112008063818738-pat00048
,
Figure 112008063818738-pat00049
,
Figure 112008063818738-pat00050
,
Figure 112008063818738-pat00051
,
Figure 112008063818738-pat00052
,
Figure 112008063818738-pat00053
에 대해 각각 내적을 구한다. 즉, 상기 빔 형성기(300)는
Figure 112008063818738-pat00054
과
Figure 112008063818738-pat00055
과의 제1 내적,
Figure 112008063818738-pat00056
과
Figure 112008063818738-pat00057
과의 제2 내적,
Figure 112008063818738-pat00058
과
Figure 112008063818738-pat00059
와의 제3 내적,
Figure 112008063818738-pat00060
과
Figure 112008063818738-pat00061
과의 제4 내적,
Figure 112008063818738-pat00062
과
Figure 112008063818738-pat00063
과의 제5 내적,
Figure 112008063818738-pat00064
과
Figure 112008063818738-pat00065
과의 제6내적,
Figure 112008063818738-pat00066
과
Figure 112008063818738-pat00067
와의 제7 내적,
Figure 112008063818738-pat00068
과
Figure 112008063818738-pat00069
과의 제8 내적을 각각 구한다.
그런다음 상기 빔 형성기(300)는 상기 구해진 제1 내적 내지 제8 내적중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다. 제1 내지 제8 내적중에서 제3 내적값이 최대라면, 상기 빔 형성기(300)는
Figure 112008063818738-pat00070
을 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
또한, 상기 빔 형성기(300)는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택한 후, 상기 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 결정하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
상기 빔 형성기(300)는 상기 RF부(200)로부터 출력되는 각 신호 또는 하향 링크의 신호에 대해 상기 결정된 방향벡터를 인가하여 빔형성을 수행한다.
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.
또한, 상기 빔 형성기(300)는 이동단말별로 전송할 신호에 상기 결정된 방향벡터를 인가하여 해당 방향으로 신호가 전송되도록 하여 원하는 사용자의 방향으로만 신호가 전송되도록 한다.
상기와 같은 역할을 수행하는 빔 형성기(300)에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 빔 형성기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 빔 형성기(300)는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 방향 벡터 추정부(310), 상기 방향 벡터 추정부(310)에서 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 추정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부(320), 상기 복수의 안테나를 통해 수신된 각 신호 또는 하향 링크의 신호에 대해 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 인가하여 빔형성을 수행하는 빔 형성부(330), 셀이나 섹터를 미리 복수 개의 빔 방향으로 나눈 후에 각 빔 방향에 대한 고정 빔용 방향 벡터가 저장된 저장부(340)를 포함한다.
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.
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.
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.
Figure 112008063818738-pat00071
여기서, |·| 는 ·의 크기이고, θ는 두 벡터
Figure 112008063818738-pat00072
와
Figure 112008063818738-pat00073
사이의 각이다.
수학식 1에서 방향 벡터의 크기가 정규화되어 있다면 두 방향 벡터의 내적은 수학식 2와 같다.
Figure 112008063818738-pat00074
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.
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 112008063818738-pat00075
)과 비교한다.
Figure 112008063818738-pat00076
여기서, ｃｒ은 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.
상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 상기 내적값이 임계값 이상이면, 상기 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정한다.
또한, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아니면, 저장부(340)에 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
또한, 상기 방향 벡터 결정부(320)는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 저장부(340)에 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다.
또한, 상기 방향벡터 결정부(320)는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 저장부(340)에 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택한 후, 상기 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 결정하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하낟.
상기 빔 형성부(330)는 상기 방향 벡터 결정부(320)에서 결정된 방향벡터를 이용하여 상향 링크 또는 하항 링크의 빔 형성을 수행한다.
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.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 빔 형성기는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다(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.
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.
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).
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.
만약, 상기 S404의 비교결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기는 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터들과 제2 방향벡터와의 내적을 각각 구한 다(S410).
그런다음 상기 빔 형성기는 상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하고(S412), S408을 수행한다.
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.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 빔 형성기는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다(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).
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).
만약, 상기 S504의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기는 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터들과 제1 방향벡터와의 내적을 각각 구한다(S510).
그런다음 상기 빔 형성기는 상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하고(S512), S508을 수행한다.
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.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 빔 형성기는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정한다(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).
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).
만약, 상기 S604의 판단결과 상기 내적값이 임계값 이상이 아니면, 상기 빔 형성기는 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택한다(S610).
그런다음 상기 빔 형성기는 상기 선택된 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정한다(S612).
이때, 상기 빔 형성기는 상기 결정된 제 3 방향벡터를 바로 전의 방향벡터 값으로 저장한다.
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.
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.
도 1은 종래의 적응 빔 스마트 안테나 시스템에서 빔을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 빔 형성기의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법을 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : RF부 202 : IF 처리부
204 : ADC 300 : 빔 형성기
310 : 방향 벡터 추정부 320 : 방향 벡터 결정부
330 : 빔 형성부 332 : 곱셈부
334 : 덧셈부 340 : 저장부

Claims (19)

  1. 배열 안테나를 사용하는 기지국의 빔 형성기에 있어서,
    복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 방향 벡터 추정부;및
    상기 방향 벡터 추정부에서 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 결정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 그 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 방향벡터 결정부;
    를 포함하며,
    상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나를 통해 수신된 각 신호 또는 하향 링크의 신호에 대해 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 인가하여 빔형성을 수행하는 빔 형성부를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 빔 형성부는, 각 안테나를 통해 수신된 각 신호에 상기 방향벡터 결정부에서 결정된 방향벡터를 곱하는 복수의 곱셈부;
    상기 각 곱셈부에서 출력되는 복수의 신호를 결합하여 원하는 방향으로의 신호를 출력하는 덧셈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지 국의 빔 형성기.
  4. 제1항에 있어서,
    셀이나 섹터를 미리 복수 개의 빔 방향으로 나눈 후에, 각 빔 방향에 대한 고정 빔용 방향 벡터가 저장된 저장부를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.
  5. 제1항에 있어서,
    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.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값을 임계값과 비교하여 내적값이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방향 벡터 결정부는 상기 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방향벡터 결정부는 제1 방향벡터와 제2 방향벡터의 내적값이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택한 후, 상기 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 결정하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국의 빔 형성기.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 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 결정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 미리 정해진 임계값과 비교하는 단계;및
    (c)상기 (b)단계의 비교결과 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 각 고정 빔용 방향 벡터와 제1 방향 벡터 또는 제2 방향 벡터와의 내적을 각각 구하고, 상기 구해진 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 단계;
    를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결정된 방향벡터를 이용하여 상향링크 또는 하향링크의 빔형성을 수행하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 결정된 빔형성을 위한 방향벡터를 바로 전의 방향벡터 값으로 저장하는 단계를 더 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 (b)단계의 비교결과 상기 내적이 임계값 이상인 경우 제1 방향벡터를 빔형성을 위한 방향 벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터들과 제2 방향벡터와의 내적을 각각 구하는 단계;
    상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계;를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터들과 제1 방향벡터와의 내적을 각각 구하는 단계;
    상기 구해진 내적값중에서 그 값이 최대인 고정 빔용 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계;를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 내적이 임계값 이상이 아닌 경우, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각 각과 제2 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제1 고정 빔용 방향벡터를 선택하고, 미리 저장된 고정빔용 방향 벡터 각각과 제1 방향벡터와의 내적을 구하여 내적이 최대인 제2 고정 빔용 방향벡터를 선택하는 단계;및
    상기 선택된 제1 고정 빔용 방향벡터와 제2 고정 빔용 방향벡터 각각에 가중치를 적용하여 제3 방향벡터를 구하고, 상기 제3 방향벡터를 빔 형성을 위한 방향벡터로 결정하는 단계;를 포함하는 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치의 빔 형성 방법.
  19. 배열 안테나가 구비된 기지국 송수신 장치가 상향링크 또는 하향링크의 빔을 형성하는 프로그램이 기록된 기록매체에 있어서,
    (a)복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 이용하여 제1 방향 벡터를 추정하는 단계;
    (b)상기 추정된 제1 방향벡터와 이전 방향 벡터 결정 주기에 결정된 제2 방향 벡터의 내적을 구하여 미리 정해진 임계값과 비교하는 단계;및
    (c)상기 (b)단계의 비교결과 내적이 임계값 이상이 아닌 경우 미리 저장된 각 고정 빔용 방향 벡터와 제1 방향 벡터 또는 제2 방향 벡터와의 내적을 각각 구하고, 상기 구해진 내적값에 따라 빔 형성을 위한 방향 벡터를 결정하는 단계;
    를 포함하는 프로그램이 기록된 기록매체.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100229094B1 (ko) * 1996-06-28 1999-11-01 최승원 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열 안테나의 신호 처리 방법
KR100241502B1 (ko) * 1996-01-17 2000-02-01 이상철 배열안테나시스템에서 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄여주기 위한 신호처리장치 및 방법
JP2008125027A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Sanyo Electric Co Ltd 送信方法および装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100241502B1 (ko) * 1996-01-17 2000-02-01 이상철 배열안테나시스템에서 간섭을 최소화하고 잡음의 영향을 줄여주기 위한 신호처리장치 및 방법
KR100229094B1 (ko) * 1996-06-28 1999-11-01 최승원 수신신호에 대한 자기상관행렬의 최대고유치에 대응하는 고유벡터를 이용한 배열 안테나의 신호 처리 방법
JP2008125027A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Sanyo Electric Co Ltd 送信方法および装置

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