KR101498519B1 - 교정 - Google Patents

Abstract

무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이가 개시된다. 상기 트랜시버 어레이는 복수의 교정가능한 트랜시버 모듈들을 포함한다. 각각의 트랜시버 모듈은 1차 신호를 처리하고 처리된 1차 신호를 생성하도록 동작가능한 트랜시버 체인; 처리된 1차 신호에서 트랜시버 체인에 의해 유도된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 1차 신호 및 처리된 1차 신호를 비교하도록 동작가능한 비교기 유닛; 및 트랜시버 체인에 의해 처리될 1차 신호를 정정하기 위해 트랜시버 에러를 이용하는 정정 유닛을 포함한다.

Description

교정{CALIBRATION}

본 발명은 능동 트랜시버 어레이 및 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법에 관한 것이다.

무선 원격통신 시스템들이 알려져 있다. 셀룰러 시스템에서, 무선 커버리지는 셀들로서 알려진 영역들에 제공된다. 기지국은 무선 커버리지를 제공하기 위해 각각의 셀에 위치된다. 종래의 기지국들은 비교적 큰 지리학적 영역들에 커버리지를 제공하고 상기 셀들은 종종 매크로 셀들로서 불리운다.

통상적인 기지국은: 그라운드 레벨에서의 제어 센터, 무선 마스트(radio mast) 및 상기 마스트 상에 위치된 안테나의 어레이를 포함한다. 상기 안테나의 어레이는 상기 셀 내의 최종 이용자들로 신호들을 송신하고 그로부터 신호들을 수신함으로써 상기 셀 내의 최종 이용자들에게 무선 커버리지를 제공하도록 동작한다. 이러한 통상적인 기지국에서, 상기 기지국 제어 센터는 다른 것들 가운데: 데이터 관리 유닛, 디지털-아날로그 변환기, 필터 및 전력 증폭기를 포함한다. 이들 아이템들을 그라운드 레벨로 상기 제어 센터에 수용하는 것은 상기 시스템의 이들 구성요소들이 강수량 또는 온도 변동과 같은 우세한 환경 조건들로부터 실질적으로 보호되도록 허용한다.

그라운드 레벨로 상기 제어 센터에 생성된 아날로그 무선 주파수(RF) 신호들은 상기 무선 마스트의 베이스에서의 상기 제어 센터로부터 상기 무선 마스트의 꼭대기 근처에 제공된 안테나 어레이로 연장하는 동축 케이블을 통해 상기 안테나 어레이를 이루는 각각의 안테나 소자에 전달된다. "패시브(passive)" 어레이에서, 각각의 안테나 소자에 공급된 상기 RF 신호는 실질적으로 동일하고; 상기 어레이에 의해 송신될 신호에 도입될 상기 어레이에 걸쳐 고정된 위상 시프트에 대한 준비가 상기 안테나 어레이에서 이루어질 수 있다. 상기 어레이에 걸친 이러한 위상 시프트는 또한 "빔 형성(beam forming)"으로서 알려진, 상기 어레이에 의해 생성된 파면들의 방향 전환을 허용한다. 신호에 관계없이, 이러한 고정된 위상 시프트를 수행하는 어레이는 "패시브" 시스템으로서 알려져 있다. 상기 위상 시프트는 상기 어레이를 포함한 상기 안테나 소자들의 각각의 물리적 기울기 또는 다른 적절한 배열에 의해 도입될 수 있다.

패시브 안테나 어레이는 안테나 어레이에 의해 최종 이용자에게 전달된 모든 무선 주파수 신호들로 상기 어레이에 걸쳐 고정된 위상 차를 도입하였다. 반대로, "능동" 안테나 어레이는 하나 이상의 최종 이용자들이 신호를 수신하는 위치에 적절한 위상 시프트를 상기 안테나 어레이에 걸쳐 도입할 수 있다. 능동 안테나 어레이는 상이한 위상 시프트들을 도입함으로써 상이한 최종 이용자들에 대한 상이한 신호들을 동시에 시프트할 수 있다. 특히, 능동 안테나 어레이는 이들 신호들의 각각에 대한 어레이에 걸쳐 상이한 위상 시프트들을 도입함으로써 예를 들면, 상기 어레이로부터 큰 거리의 최종 이용자에게 높은 전력 신호를 그리고 상기 어레이에 보다 가까운 최종 이용자에게 낮은 전력 신호를 동시에 송신하기 위해 무선 파들의 선형적 중첩을 이용할 수 있다.

따라서 능동 안테나 어레이는 병렬 방식으로 동작하는 여러 개의 병렬 저전력 트랜시버 체인들의 세트로서 기능하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 병렬 트랜시버 체인들은 최종 이용자들에게 송신들의 동적 빔 형성을 가능하게 한다. 이러한 트랜시버 어레이 내의 각각의 트랜시버 체인 또는 트랜시버 모듈은 상기 기지국에 의해 서비스되는 이용자 장비에 따라 신호를 직접 공급받는다는 것이 이해될 것이다.

다수의 트랜시버 체인들로 이루어진 임의의 안테나 어레이 시스템에서, 및 특히 상기 어레이가 특정 빔 패턴을 생성하기 위해 이용될 때, 각각의 트랜시버 체인의 어느 정도의 교정이 필요할 수 있다. 교정은 상기 어레이에 걸쳐 이용자 장비에 송신될 신호들의 세트의 상기 요구된 위상 및 진폭 가중이 보장될 수 있음을 보장한다. 구성요소들에서의 성능 변화들, 온도 드리프트, 에이징, 및 다른 변화들의 결과로서, 어레이에서의 각각의 트랜시버 체인들은 그것이 상기 체인을 통과할 때 상기 신호에서 복잡한 수차(aberration)를 유발할 것이며 어레이에서의 각각의 트랜시버 체인은 비-선형적 행동을 보여줄 것이라는 것이 이해될 것이다. 각각의 트랜시버 체인의 출력에서의 상기 신호들은 개개의 트랜시버 체인에서의 상기 입력 신호들이 동일할지라도 위상 및 진폭에서 변할 것이다. 그러므로, 이러한 어레이 시스템을 교정하는 것이 요구된다.

개선된 능동 트랜시버 어레이에서 이용하기 위한 교정 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 일 양태는 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이를 제공하고, 상기 능동 트랜시버 어레이는:

복수의 교정가능한 트랜시버 모듈들을 포함하고,

각각의 트랜시버 모듈은:

1차 신호를 처리하고 처리된 1차 신호를 생성하도록 동작가능한 트랜시버 체인;

상기 처리된 1차 신호에서 상기 트랜시버 체인에 의해 유발된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 상기 1차 신호 및 상기 처리된 1차 신호를 비교하도록 동작가능한 비교기 유닛; 및

상기 트랜시버 체인에 의해 처리될 상기 1차 신호를 정정하기 위해 상기 트랜시버 에러를 이용하는 정정 유닛을 포함한다.

다수의 트랜시버들 및 특히 복수의 안테나들을 포함한 안테나 시스템은 특정 패턴을 생성하고 또한 빔들을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 빔 형성은 상기 신호들의 요구된 위상 및 진폭 가중이 보장될 수 있도록 보장하기 위해 트랜시버들의 어레이의 교정을 요구한다. 구성요소들에서의 성능 변화들, 온도 드리프트, 또는 각각의 트랜시버 체인의 에이징이 존재할 수 있고, 따라서 각각의 트랜시버 체인은 송신될 상기 신호에서의 상이한 변화 또는 수차를 유발할 수 있다. 그러므로, 어레이는 트랜시버 체인들의 세트에 걸쳐 비-선형적 행동을 보여줄 수 있다는 것이 이해될 것이다.

그 결과, 안테나에 의해 송신된 상기 트랜시버 체인들의 출력에서의 상기 신호들은 의도되지 않은 방식으로 위상 및 진폭에서 변할 수 있고 상기 요구된 빔 형성이 최적의 방식으로 달성될 수 없다. 어레이가 의도에 따라 동작하는 것을 보장하기 위해, 어레이 시스템이 교정될 수 있다.

다양한 교정 방법들이 가능하다. 상기 송신 경로와 관련하여 가능성들은 상기 트랜시버 체인의 출력에서의 상기 신호들을 예상되는 것과 비교하는 어레이에 각각의 송신기 체인을 통해 테스트 신호를 전송함으로써 교정을 포함한다.

상기 비교는 다수의 방식들로 행해질 수 있다. 예를 들면, 테스트 신호는 차례로 어레이에서의 각각의 트랜시버 체인에 전송될 수 있고 각각의 트랜시버 체인에 의해 공기를 통해 송신된 상기 신호는 다른 트랜시버 체인들 중 하나의 출력 신호와 비교될 수 있다(적절한 합산 방법에 의해). 대안적으로, 각각의 출력 신호는 알려진 기준 또는 "테스트" 신호와 비교될 수 있다. 이러한 교정 방법들과 연관된 하나의 가능한 문제점은 상기 어레이 시스템이 교정되기 위해 오프라인으로 취해져야한다는 것이다. 상기 시스템은 테스트 신호가 통상적인 동작 신호에 충분히 상이할 수 있기 때문에 오프라인으로 취해질 필요가 있을 수 있고, 그에 의해 다양한 동작 한계들이 초과되게 한다(이러한 상황은 주로 어레이의 송신 모드를 교정하면서 발생한다). 또 다른 문제점은 수신기로의 테스트 신호의 주입이 수신될 신호의 수신을 가능하지 않게 할 수 있다는 것일 것이다. 그것들은 주로 성공적으로 오프라인에서 취해질 수 있거나 공장 환경에서 교정될 수 있는 시스템들에 적용가능한 이러한 교정 방법들, 예를 들면, 레이더 시스템들에서의 위상 어레이들의 침입 효과이다. 상기 방식은 모바일 원격통신들에 이용된 능동 안테나 시스템들에 대해 덜 실현 가능하고, 여기서 안테나 어레이는 끊임없이 변화하는 환경 조건, 예를 들면, 온도에서의 변화들 및 날씨에서의 변화들에 노출되고, 더욱이 무선 원격통신 시스템은 통상적으로 고객들에게 연속적인 서비스를 제공하기 위해 높은 레벨의 이용가능성을 요구한다.

송신 경로를 위한 일반적인 교정 방법은 안테나 어레이에 가까운 또는 그것에서의 샘플링 수신기를 제공하는 형태를 취할 수 있고, 이것은 어레이에서의 각각의 개별적인 트랜시버 체인으로부터 송신된 테스트 신호의 위상 및 진폭을 결정한다. 테스트 신호는 차례로 상기 어레이에서의 각각의 체인에 전송되고, 전용 샘플링 수신기에 의해 수신된다. 이러한 방법은 에어 인터페이스를 통해 체인에 의해 송신된 실제 신호를 이용한다. 상기 전용 샘플링 수신기로부터 측정된 위상 및 진폭에 관한 정보는 각각의 개별적인 트랜시버 체인에서의 디지털 프로세싱 유닛 또는 RF 위상 및 진폭 조정기로 위상 및 진폭 조정 명령을 전송하도록 동작하는 중앙 유닛에 전송된다. 상기 일반적인 프로세스는 각각의 제공된 트랜시버 체인의 위상들 및 진폭들이 요구된 레벨들에 도달할 때까지 모든 송신기들(1 내지 N)에 대해 반복된다.

테스트 안테나 소자를 통해 송신된 신호를 샘플링하는 것이 가능하다. 이러한 배열은 1부터 N까지의 모든 요소들이 완전히 동작적이라면, 수신기가 개개의 안테나 소자로부터 송신된 신호의 위상을 결정하는 것이 가능하지 않기 때문에, 안테나 어레이의 정상 동작 동안 반드시 수행되는 것은 아닐 수 있다. 즉, 테스트 수신기에서, 상이한 안테나 소자들로부터의 신호들 사이에서 반드시 결정할 수 있는 것은 아닐 수 있다. 이러한 배열에서, 신호는 통상의 동작에서처럼 공기를 통해 전송되고, 어레이의 각각의 요소는 테스트 신호 수신기에 의해 수신된 신호에 기초하여 개별적으로 구성된다. 안테나 어레이가 오프라인으로 취해져야 하고 어떤 데이터 트래픽도 이러한 교정 방법 동안 처리될 수 없다는 것이 이해될 것이다.

상기 공기를 통한 송신을 이용하기보다는, 결합기(coupler) 및 스위치 방법을 이용하는 어레이를 교정하는 것이 가능하다. 이러한 배열에서, 안테나에 의해 상기 공기를 통해 송신된 신호를 이용하기보다는, 결합기가 그것이 전송되기 직전에 상기 안테나에 의해 전송될 신호를 샘플링하기 위해 이용된다. 그러므로 상기 신호는 통상적으로 무선 주파수 아날로그 신호이다. 이러한 배열에서, 공통 중앙 유닛, 및 비교기를 이용할 때, 매우 정확한 스위치를 이용하는 것이 필요하다. 이러한 스위치 및 어레이에서의 상기 요소들의 각각을 위한 상기 비교기 및 상기 결합기 사이에서의 라인들의 위상 및 정확도는 매우 중요하고 큰 어레이들에 대한 다수의 입력들을 가진 정확한 케이블들 및 스위치들의 비용은 특히 비쌀 수 있다.

어레이를 교정하기 위해 원계(far field)에 제공된 수신기를 이용하는 것이 가능하다. 이러한 방식은 어떤 결합기 또는 측정 라인들도 요구되지 않기 때문에 매우 정확한 위상 및 진폭 측정들을 허용한다. 이러한 프로세스는 그러나 상기 원계에서의 샘플링 안테나의 준비가 요구되고 요소 교정에 의한 하나의 요소가 필요하기 때문에, 실험실 환경의 공장에 이용될 수 있다. 이러한 방식은 대량 생산 환경에서 비용 효과적으로 이용되지 않을 것이다. 더욱이, 상기 원계 방법에 따른 반복되는 교정 프로세스는 일단 안테나 어레이가 상기 필드에 배치된다면 가능하지 않다.

따라서, 제 1 양태는 각각의 모듈이 비교기 유닛을 갖춘 능동 트랜시버 어레이를 제공한다. 비록 그것은 처음에 각각의 모듈에서의 비교기 모듈의 준비가 공통 비교기 유닛과 비교하여 어레이의 구성 및 장치를 불필요하게 복잡하게 만드는 것처럼 보일 수 있지만, 이러한 배열은 상당한 구성 이점들을 제공할 수 있다. 제 1 양태에 따른 장치는 최소의 하드웨어, 예를 들면, 전용 수신기들 및/또는 신호 프로세서들 및 비싼 하드웨어 및/또는 계산 리소스들을 요구할 수 있는 다른 교정 기법들과 비교하여 RF 비교기 디바이스 및 최소 프로세싱 리소스를 요구한다. 각각의 모듈에서의 비교기의 공급은 상기 비교가 각각의 모듈에 가깝게 행해지고 상기 비교기 디바이스에 의해 산출된 상기 결정된 트랜시버 체인 에러가 그 후 어레이 교정 제어 시스템의 구성요소들 사이에서 보다 신뢰성 있게 전달될 수 있기 때문에, 다수의 위상 안정 분배 장치들에 대한 요구를 감소시킨다.

더욱이, 각각의 모듈에서의 비교기 유닛의 공급은 교정 목적들을 위해 실제 변조된 데이터 트래픽 신호의 이용을 용이하게 한다. 그 결과, 각각의 모듈, 및 전체로서의 이와 같은 상기 어레이는 테스트 신호를 방출하기 위한 요구 없이 동작 동안 교정될 수 있다. 이러한 동적 및 응답적 교정은 무선 원격통신 시스템에서 유리하고, 여기서 표준들의 준수 및 어레이 시스템의 대단히 높은 신뢰성 및 이용가능성은 이용자 장비 서비스 레벨이 유지될 수 있음을 보장하도록 요구될 수 있다.

더욱이, 각각의 모듈에서의 비교기 유닛의 공급은 여전히 교정된 동작을 유지하면서, 어레이가 과도한 부담 없이 성공적으로 스케일링되도록 허용한다. 이러한 가능성은 전용 공통 유닛 비교기 교정 장치에서 반드시 가능한 것은 아니다.

하나의 실시예에서, 상기 트랜시버 어레이는 또한 복수의 트랜시버 모듈들 각각에 대해 상이한 1차 신호를 발생시키도록 동작가능한 1차 신호 발생 유닛을 포함한다. 따라서, 어레이에서의 각각의 모듈은 상이한 1차 신호를 공급받을 수 있고, 그에 의해 요구된 빔 형성을 달성할 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 트랜시버 어레이는 또한 상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각에 상기 1차 신호를 분배하도록 동작가능한 위상 안정 분배 소자를 포함한다. 하나의 실시예에서, 상기 위상 안정 분배 소자는 상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각의 상기 비교기 유닛에 상기 1차 신호를 분배하도록 동작가능하다. 따라서, 위상 안정 분배 디바이스를 이용함으로써, 상기 신호 분배 네트워크는 비교기 동작에 영향을 미치도록 작용하는 방식으로 그 자체가 수차에 기여하지 않음을 이해할 것이다.

하나의 실시예에서, 상기 위상 안정 분배 소자는 상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각의 상기 비교기 유닛에 동일한 상기 1차 신호를 분배하도록 동작가능하다. 따라서, 상이한 1차 신호가 송신을 위한 상기 모듈들 각각에 분배될 수 있는 반면, 동일한 신호는 상기 모듈 비교기 모듈들 각각에 송신될 수 있다. 교정 목적들을 위한 관련 비교는 그 후 단지 모듈 비교기들에 분배된 상기 1차 신호가 관련되는 모듈에서 이루어질 수 있다. 이러한 배열은 상기 제 1 양태에 따른 어레이의 하드웨어를 간략화시킬 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 위상 안정 분배 네트워크는 정상파 라인(standing wave line)을 포함한다.

정상파 라인은 그것의 길이를 따라 정상파 시스템을 셋 업하기 위해 하나의 단부에서 종료되고, 기준 신호 소스에 결합되는 미리 결정된 길이의 도파관, 및 각각의 상기 무선 요소의 상기 비교 수단에 각각 결합되는 상기 도파관의 길이에 따라 미리 결정된 포인트들에서의 복수의 결합 포인트들을 포함한 공급 장치를 포함할 수 있다.

따라서, 모바일 통신들을 위한 능동 안테나 어레이들의 교정을 위해 위상 및 진폭 기준 신호들에 대한 정확한 분배 메커니즘을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 분배 메커니즘은 기계적으로 강력하고 비용 효율적이다.

하나의 실시예에서, 위상 및/또는 진폭의 기준 소스 신호는 송신 라인의 한정된 길이에 결합되고, 이것은 상기 송신 라인 길이 내에서 정상파를 셋 업하도록 종단된다. 실질적으로 상기 도파관 특징적 임피던스에 매칭하는 임피던스를 가진 하나의 단부에서 종단된 다른 도파관 또는 송신 라인의 길이에 대해, 방사된 진행 파들이 상기 라인을 따라 진행할 것이며 종료 임피던스에서 흡수된다. 그러나, 다른 종단들에 대해, 몇몇 방사는 흡수되지 않을 것이지만, 상기 단부로부터 반사되고, 결과적인 파동 진폭이 상기 도파관의 길이를 따라 주기적으로 변화하는(파동 발진/위상 회전의 결과로서 상기 라인을 따라 각각의 포인트에서 상기 전압 값의 시변이 또한 존재할 것이다) 정상파 시스템을 셋 업할 것이다. 반사된 양은 상기 종단 임피던스에 의존하고, 단락 회로 및 개방 회로의 제한적인 경우들에서, 완전한 반사가 존재할 것이다. 다른 경우들에서, 부분 반사 및 부분 흡수가 존재할 것이다.

상기 정상파 신호는 상기 라인의 길이를 따라 미리 결정된 탭핑 또는 결합 포인트들에서 샘플링될 수 있고, 이것은 모두 동일한 진폭 및 위상 관계들, 또는 위상 및 진폭의 적어도 알려진 관계를 가진다. 이러한 결합 포인트들은 상기 정상파 내에서 전압 최대들/최소들에서 또는 그것에 인접하여 발생할 수 있고, 여기서 라인 길이에 대한 전압의 변화는 매우 작다. 따라서, 상기 결합 포인트의 위치 결정에서의 기계적 정확도에 대한 요건은 성형-분포 네트워크 장치와 비교하여 감소될 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 결합 포인트들은 각각의 트랜시버 요소들(보다 일반적으로, 무선 요소들)에서의 각각의 비교기들로 정확히 알려진 길이의 라인의 각각의 유연한 짧은 길이에 의해 각각 접속된다. 모두가 동일한 길이인 유연한 케이블의 짧은 길이들은, 성형-분포 네트워크와 비교하여 매우 정확히 형성될 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 도파관은 분리가능한 결합부들에 의해 상호접속된, 미리 결정된 길이의 도파관의 복수의 섹션들로서 형성될 수 있고: 이러한 장치는 임의의 원하는 크기의 안테나에 대한 스케일링을 허용한다.

정상 라인 분배 네트워크는 모바일 전화 할당된 대역들에서의 마이크로파 주파수들인 대략 GHz의, 보통 최대 5GHz의 주파수들에 대해 특별히 이용하고, 여기서 동축 케이블이 일반적으로 송신 라인으로서 이용된다. 그러나, 그것은 온갖 종류의 다른 주파수들에 또한 적용가능할 수 있고, 동축 케이블은 중공 금속 도파관들(hollow metallic waveguides), 인쇄 회로 상의 트랙들, 또는 임의의 다른 구성과 같은 다른 도파관들 및 송신 라인 구성들로 대체될 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 트랜시버 체인은 디지털-아날로그 변환기 및 안테나 소자를 포함하고, 각각의 모듈은 또한 상기 비교기 유닛에 상기 트랜시버 체인을 결합하도록 동작가능한 결합부를 포함하고, 상기 결합부는 상기 디지털-아날로그 변환기 및 상기 안테나 소자 사이에서 제공된다. 따라서, 각각의 모듈을 위해 비교기 유닛을 제공함으로써 및 상기 트랜시버 체인 및 상기 비교기 사이에서의 상기 요구된 커넥터가 최소 길이임을 보장함으로써, 상기 측정된 트랜시버 체인 에러로의 상기 커넥터의 기여는 최소화될 수 있다. 상기 아날로그 변환기 및 상기 안테나 사이에 상기 결합부를 배치하는 것은 비교기로 전송된 상기 샘플링 신호가 모듈의 안테나 소자에 의해 실제로 송신되는 신호에 가능한 한 유사하도록 허용할 수 있다. 상기 배열은 트랜시버 체인에 의해 유발된 수차가 설명될 수 있고 교정이 가능한 한 완전하고 정확할 수 있음을 보장한다.

하나의 실시예에서, 상기 정정 유닛은 디지털 신호 수정 유닛을 포함한다. 하나의 실시예에서, 상기 정정 유닛은 RF 위상 및 진폭 조정기를 포함한다. 따라서, 교정 단계들은 신호가 디지털 또는 아날로그 위상에 있는 동안 취해질 수 있다. 더욱이, 양쪽 디바이스들 모두가 제공된다면, 정정 단계들은 디지털 또는 아날로그 위상들의 조합으로 취해질 수 있다.

제 2 양태는 무선 원격통신 네트워크의 능동 트랜시버 어레이의 일부를 형성하는 교정가능한 트랜시버 모듈을 제공하고, 상기 교정가능한 트랜시버 모듈은:

1차 신호를 처리하고 처리된 1차 신호를 생성하도록 동작가능한 트랜시버 체인;

상기 처리된 1차 신호에서 상기 트랜시버 체인에 의해 유도된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 상기 1차 신호 및 상기 처리된 1차 신호를 비교하도록 동작가능한 비교기 유닛; 및

상기 트랜시버 체인에 의해 처리될 상기 1차 신호를 정정하기 위해 상기 트랜시버 에러를 이용하는 정정 유닛을 포함한다.

하나의 실시예에서, 상기 트랜시버 체인은 디지털-아날로그 변환기 및 안테나 소자를 포함하고 상기 모듈은 또한 상기 디지털-아날로그 변환기 및 상기 안테나 소자 사이에서 제공되는, 상기 비교기 유닛에 상기 트랜시버 체인을 결합하도록 동작가능한 결합부를 포함한다.

하나의 실시예에서, 상기 트랜시버 체인은 디지털-아날로그 변환기 및 안테나 소자를 포함하고, 각각의 모듈은 또한 상기 비교기 유닛에 상기 트랜시버 체인을 결합하도록 동작가능한 결합부를 포함하고, 상기 결합부는 상기 디지털-아날로그 변환기 및 상기 안테나 소자 사이에 제공된다. 따라서, 각각의 모듈을 위한 비교기 유닛을 제공함으로써 및 상기 트랜시버 체인 및 상기 비교기 사이에서의 요구된 커넥터가 최소 길이임을 보장함으로써, 상기 측정된 트랜시버 체인 에러에 대한 상기 커넥터의 기여는 최소화될 수 있다. 상기 아날로그 변환기 및 상기 안테나 사이에 상기 결합부를 배치하는 것은 상기 비교기로 전송된 샘플링된 신호가 모듈의 안테나 소자에 의해 실제로 송신되는 신호와 가능한 한 유사하도록 허용할 수 있다. 상기 배열은 트랜시버 체인에 의해 유발된 많은 수차가 설명될 수 있고 교정이 가능한 한 완전하고 정확할 수 있음을 보장한다.

하나의 실시예에서, 상기 정정 유닛은 디지털 신호 수정 유닛을 포함한다. 하나의 실시예에서, 상기 정정 유닛은 RF 위상 및 진폭 조정기를 포함한다. 따라서, 교정 단계들은 신호가 디지털 또는 아날로그 위상에 있는 동안 취해질 수 있다. 더욱이, 양쪽 디바이스들 모두가 제공되면, 정정 단계들은 디지털 또는 아날로그 위상들의 조합으로 취해질 수 있다.

제 3 양태는 복수의 트랜시버 모듈들을 포함하는 무선 원격통신 네트워크의 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법을 제공하고, 상기 방법은, 각각의 모듈에 대해,

처리된 1차 신호를 생성하기 위해 트랜시버 체인에서 1차 신호를 처리하는 단계;

상기 트랜시버 체인에 의해 상기 1차 신호의 처리에 의해 유발된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 비교기 유닛을 이용하여 상기 처리된 1차 신호와 상기 1차 신호를 비교하는 단계; 및

상기 결정된 트랜시버 체인 에러를 이용하여 상기 트랜시버 체인에 의해 처리될 상기 1차 신호를 정정하는 단계를 포함한다.

상기 제 1 및 제 2 양태들을 포함하여, 모든 양태들은 능동 트랜시버 어레이의 일부를 형성하는 트랜시버 모듈의 송신 경로 또는 수신 경로 중 하나로 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 모든 양태들은 상기 송신 경로에 특히 유용하고 적용가능할 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 1차 신호는 트래픽 신호를 포함한다. 따라서, 상기 방법은 이용자 장비로의 송신을 위한 데이터 트래픽 신호를 이용하여 구현될 수 있다. 제 1 양태에 관하여 상술된 바와 같이, 각각의 모듈에서의 비교기 유닛의 이용은 교정 목적들을 위해 실제 변조된 데이터 트래픽 신호의 이용을 용이하게 한다는 것이 이해될 것이다. 그 결과, 각각의 모듈, 및 따라서 전체로서의 상기 어레이는 테스트 신호를 방출하기 위해 동작을 정지할 필요 없이 동작 동안 교정될 수 있다. 이러한 동적 및 응답적 교정은 무선 원격통신 시스템에 유리하고, 여기서 표준들로의 준수 및 어레이 시스템의 매우 높은 신뢰성 및 가용성이 이용자 장비 서비스 레벨이 유지될 수 있음을 보장하기 위해 요구될 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 방법 단계들은 상기 트랜시버 어레이의 일부를 형성하는 각각의 모듈에 대해 연속하여 반복된다. 따라서, 상기 어레이의 일부를 형성하는 하나의 모듈은 순차적으로 각각의 모듈에 교정 방법을 적용함으로써 한 번에 교정될 수 있다. 하나의 실시예에서 어레이의 일부를 형성하는 각각의 모듈에 대해 동시에 상기 방법 단계들을 수행하는 것이 가능할 수 있다. 더욱이, 하나의 실시예에서, 상기 교정 단계들은 주기적으로 반복된다. 주기적 반복은 어레이의 동적 또는 실질적으로 연속적 교정을 허용할 수 있고, 그에 의해 상기 어레이의 동작에 영향을 미치는 환경 조건들에 대한 고속 응답을 허용한다.

하나의 실시예에서, 상기 1차 신호는 테스트 신호를 포함한다. 따라서, 설명된 다양한 양태들의 어레이, 모듈, 및 방법은 시스템을 주문할 때 또는 시스템의 공장 교정에서 이용될 수 있음을 인식할 것이다. 상기 테스트 신호는 연속파일 수 있고, 상기 연속파는 사인곡선일 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 1차 신호는 사인곡선 테스트 신호를 포함하고, 상기 방법은:

주파수에서 및 상기 결정된 트랜시버 체인 에러에 기초하여, 상기 사인곡선 테스트 신호를 스위핑(sweeping)하고, 상기 트랜시버 체인의 위상 길이를 결정하는 단계를 추가로 포함한다.

따라서, 주파수에 걸쳐 위상 변화의 편차를 산출함으로써, 상기 신호 체인의 그룹 지연을 결정하는 것이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 이러한 산출은 디지털 도메인에서의 그룹 지연을 보상하기 위해 이용될 수 있고, 그에 의해 상기 송신된 신호의 신호 품질을 향상시킨다.

본 발명의 추가적인 특정 및 바람직한 실시예들은 첨부한 독립 및 종속 청구항들에서 제시된다. 종속 청구항들의 특징들은 독립 청구항들의 특징들과 적절하게 그리고 상기 청구항들에 명확하게 제시된 것들 외의 조합들로 조합될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이제 첨부한 도면들을 참조하여 추가로 설명될 것이다.

도 1은 무선 네트워크 기지국의 주요 구성요소들을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 기지국에서의 이용을 위한 능동 안테나 어레이의 주요 구성요소들을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 것과 유사한 능동 어레이에서의 이용을 위한 송신기 체인 및 수신기 체인의 실시예들을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 트랜시버 모듈의 교정에서 이용하기 위한 예시적인 비교기 디바이스를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 하나의 실시예에 따른 교정 트랜시버 모듈 및 능동 어레이 아키텍처를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 하나의 실시예에 따른 능동 어레이 아키텍처 및 4개의 트랜시버 모듈들의 어레이를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 성형-분포 네트워크를 통합하는, 능동 안테나 어레이의 각각의 트랜시버들로 기준 신호를 분배하는 수단의 개략도.
도 8은 정합 임피던스로 종료된 그것의 자유 단부를 가진, 송신 라인 길이를 따라 이동하는 전자기파의 진행의 개략도.
도 9는 단락 회로로 종료된 그것의 자유 단부를 가진, 송신 라인을 따르는 정상 정전기파의 개략도.
도 10a, 도 10b, 및 도 10c는 하나의 실시예에서의 이용을 위한 용량 결합 포트들에 의해 형성된 결합 포인트들을 가진 송신 라인의 길이의 도식도들.
도 11은 하나의 실시예에 따른, 능동 안테나의 트랜시버 요소들로의 기준 신호의 공급 장치의 개략도.
도 12는 도 11의 능동 어레이의 트랜시버 요소 내의 위상 및 진폭 조정을 위한 수단의 개략 블록도.
도 13은 2-D 어레이들에 대한 분배 장치를 형성하는, 능동 안테나 어레이 실시예에서의 트랜시버들로 기준 신호를 분배하는 대안적인 수단들의 개략도.

도 1은 무선 통신 네트워크 기지국(1)의 주요 구성요소들을 개략적으로 도시한다. 상기 기지국(1)은 : 상기 무선 통신 네트워크의 "코어 네트워크"와 통신하는 무선 마스트(2) 및 데이터 관리 유닛(3)을 포함한다. 상기 기지국은 또한 상기 코어 네트워크로부터 수신된 정보에 응답하여 최종 이용자들(6)로 무선 주파수 신호들을 송신하고 그로부터 무선 주파수 신호들을 수신하도록 동작가능한 프로세싱 유닛(4) 및 능동 안테나(5)를 포함한다.

도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 기지국에서의 이용을 위한 능동 트랜시버 어레이의 주요 구성요소들을 개략적으로 도시한다. 상기 능동 트랜시버 어레이는 또한 "능동 안테나 어레이"로서 불리울 수 있다. 능동 트랜시버 어레이(5)는 실질적으로 동일한 트랜시버 체인들(7)의 세트를 포함한다. 도 2에서, 4개의 능동 트랜시버 체인들(7)이 도시된다. 각각의 능동 트랜시버 체인은 송신 및 수신 장치를 포함한다. 도시된 상기 능동 트랜시버 어레이에서, 각각의 트랜시버 체인은: 상기 송신 체인에서 디지털-아날로그 변환기를 포함한 무선 송신기(8), 전력 증폭기(9), 필터 또는 다이플렉서(10) 및 안테나 소자(11)를 포함한다. 상기 수신 체인에서, 상기 트랜시버는: 수신기의 일부를 형성하는 안테나 소자(11), 다이플렉서 또는 필터(12), 저 잡음 증폭기(13) 및 아날로그-디지털 변환기를 포함한다.

도 1에 도시된 것과 유사한 기지국의, 송신기 모드에서의 동작의 간략화된 설명이 뒤따른다. 송신 경로 전체에 걸친 참조가 주로 이루어지지만, 유사한 방식이 수신 경로에 대하여 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 데이터 관리 유닛(3)은 상기 코어 네트워크로부터 이용자(6)에게 송신될 신호에 관한 디지털 정보를 수신한다. 상기 데이터 관리 유닛에 의해 수신된 정보는 디지털 커넥터를 통해 프로세싱 유닛(4)에 전달된다. 프로세싱 유닛(4)은 상기 능동 트랜시버 어레이(5)를 형성하는 능동 트랜시버 요소들(7)의 각각에 의해 송신될 신호들을 동적으로 생성하도록 동작한다. 그것은 이용자(6)에게 송신될 각각의 신호에 대해, 정확한 결과적인 빔 형성을 보장하기 위해 상기 능동 트랜시버 어레이(5)에 걸쳐 도입하기 위해 적절한 위상 시프트를 산출하는 프로세싱 유닛(4)이다. 산출된 디지털 신호는 각각의 요소(7)에 대해 프로세싱 유닛(4)에 의해 생성되고 디지털 연결을 통해 이들 요소들의 각각에 송신된다.

각각의 요소(7)에 의해 수신된 신호는 무선 송신기(8)에 의해 무선 주파수 아날로그 신호로 변환된다. 상기 무선 주파수 신호는 전력 증폭기(9)에 공급되고 그 후 최종 이용자(6)로의 송신을 위해 안테나 소자(11)로 전달되기 전에 주파수 필터(10)에 의해 필터링된다. 도 2에 개략적으로 도시된 장치에서, 상기 어레이(5)를 형성하는 4개의 요소들(7)의 각각으로 프로세싱 유닛(4)에 의해 송신된 디지털 신호 간의 증분적 일정한 위상 시프트(constant phase shift)를 도입함으로써, 결과적인 신호들이 전자적으로 빔-형성되고 상기 어레이는 기울어진 위상 프론트(15)를 가진 신호를 송신하도록 동작가능하다는 것이 이해될 수 있다.

이러한 빔 형성을 할 수 있는 어레이 시스템에서, 실제로 송신된 신호의 위상 및 진폭 가중이 송신하려고 하는 신호의 의도된 위상 및 진폭에 일치하도록 보장하기 위해 상기 트랜시버 모듈들(7)의 각각을 교정하는 것이 필요하다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 구성요소들에서의 성능 변화들, 온도 드리프트 및/또는 에이징으로 인해, 각각의 요소의 일부를 형성하는 트랜시버 체인들은 개개의 트랜시버 체인들의 입력 신호들이 동일할지라도 비-선형적인 신호에서의 수차를 유도하도록 동작한다는 것이 이해될 것이다. 이들 차이들을 보상하기 위해, 시스템을 교정하는 것이 필요하다. 일단 각각의 송신된 신호에서의 수차가 알려지면, 상기 트랜시버 체인에 의해 유도되는 상기 수차를 보상하기 위해, 상기 시스템을 그에 따라 조정하는 것이 가능하고, 따라서, 상기 송신된 신호의 결과적인 위상 및 진폭이 송신될 예정인 것과 일치하도록 한다.

도 3은 도 2에 도시된 것과 유사한 능동 어레이에서의 이용을 위한 송신기 체인 및 수신기 체인의 실시예들을 개략적으로 도시한다. 송신기 체인(20a)은 디지털 아날로그 변환기, 전력 증폭기 및 다이플렉서 필터(각각, 9, 10, 11) 및 안테나 소자(11)를 포함한 트랜시버를 포함한다. 송신기 체인(20a)은 또한 안테나 소자(11)에 의해 송신된 신호의 위상 및 진폭을 조정하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 상기 조정은 교정을 위한 것이다. 상기 조정은 디지털 신호 프로세싱(16)에서의 적절한 진폭 및 위상 변경 설정들을 디지털 신호에 적용함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 조정은 상기 신호가 무선 주파수 위상 및 진폭 조정기(17)를 이용함으로써 아날로그 위상에 있는 동안 적용될 수 있다. 디지털 및 아날로그 위상 조정 기술들의 조합은 교정을 달성하기 위해 적절하게 적용될 수 있다.

수신기 체인(20b)은 필터, 저 잡음 증폭기, 아날로그-디지털 변환기(각각, 12, 13, 14) 및 안테나 소자(11)를 포함한 수신기를 포함한다. 다시, 신호의 상기 위상 및 진폭에 대한 조정은 상기 신호가 아날로그 위상에 있는 동안 이용을 위해 제공된 무선 주파수 위상 및 진폭 조정기(17) 또는 상기 신호가 상기 디지털 위상으로 변환될 때 제공된 디지털 신호 프로세서(16)에서의 디지털 신호 프로세싱의 적절한 이용 중 하나, 또는 그것의 조합의 이용을 통해 달성될 수 있다.

도 4는 트랜시버 모듈의 교정에서의 이용을 위한 예시적인 비교기 디바이스를 개략적으로 도시한다. 트랜시버 체인들의 교정은 신호 전력들이 널이 되는 방법을 구현함으로써 달성될 수 있다. 이러한 기술은 트랜시버 모듈들의 효과적이고 정확한 교정을 야기할 수 있다. 능동 어레이에서의 각각의 트랜시버 모듈을 교정하기 위해 이러한 방법을 이용하고 각각의 개별적인 안테나 소자(11)에 의해 송신되거나 수신된 실제 데이터 트래픽 신호들을 이용하는 것이 가능하다. 이러한 방법은 무선 주파수 출력 신호의 정확한 사본이 위상 안정 기준 분배를 통해 도 4에 도시된 것과 같은 위상 및 진폭 비교기에 제공되는 것을 요구한다. 위상 및 진폭 비교기(400)는 상기 비교기(400)에 직접 제공된 위상 안정 기준 신호(420)와 안테나 소자(11)(신호는 신호(410)로서 도 4에 표현된다)에 의해 송신될 실제 출력 무선 주파수 신호의 샘플을 비교하도록 동작가능하다.

상기 비교기(400)에 의해 실행된 상기 비교의 결과는 위상에 관한 델타 출력 및 진폭에 관한 델타 출력이다. 상기 위상 차 델타 값은 도 4에서 신호(430)로서 도시된다. 상기 진폭 차는 신호(440)로서 표현된다. 트랜시버 체인으로의 입력은 상기 비교기(400)에서의 위상 및 진폭에 대한 델타 출력들이 제로에 도달하였음이 결정될 때까지 도 3에 도시된 무선 주파수 위상 및 진폭 조정기(17) 또는 디지털 신호 프로세서(16) 중 하나를 이용하여 조정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일단 그것이 발생하면, 상기 안테나는 실질적으로 그것이 송신할 것이 예상되는 것을 송신할 것이며, 그에 의해 실질적으로 최적의 동작을 달성할 것이다.

데이터 트래픽 신호의 이용이 실행될 어레이를 형성하는 모듈들의 동적이고 실질적으로 연속적인 교정을 허용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 4에 도시된 것과 같은 비교기(400)는 통상적으로 각각 로그-매그-증폭기(log-mag-amplifier)에서 버퍼링되고 증폭되는 두 개의 입력 신호들(410, 420)을 수신한다. 그 다음에, 믹싱 프로세스가 수행되고, 이것은 상기 두 개의 신호들 사이에서의 위상 오프셋에 따라 크기가 변화하는 DC 출력 전압의 형태로 신호들(410, 420) 사이에서의 산출된 위상 차를 초래한다. 상기 두 개의 신호들(410, 420)의 합계의 결과로서, 상기 진폭 차는 또한 DC 전압(440)에 의해 표현될 수 있다. 이러한 프로세스는 연속파 신호들 및 또한 변조된 신호들 모두를 위해 작동한다. 그 결과, 상기 신호들(410, 420)이 변조되지만 동일하고 일정한 위상 및 진폭 오프셋을 보여준다면, 위상 진폭에서의 오프셋은 두 개의 일정한 DC 출력 전압들에 의해 표현될 수 있다.

위상 및 진폭 차들을 나타내는 두 개의 독립적인 출력 전압들(430, 440)은 실제 송신된 신호가 그것의 의도되는 바와 동일한 위상 및 진폭을 가질 때까지 각각의 트랜시버 모듈로 전송된 신호의 위상 및 진폭 신호를 조정하기 위해 폐쇄된 피드백 루프에서 이용될 수 있다. 위상 및 진폭 비교가 예를 들면, 상기 두 개의 입력 신호들(410, 420)을 샘플링하고 디지털화하고 상기 디지털 도메인에서의 상기 위상 및 진폭 오프셋을 결정함으로써, 다양한 다른 구성들에서 구현될 수 있다는 것이 물론 이해될 것이다.

도 5는 하나의 실시예에 따른 교정가능한 트랜시버 모듈 및 능동 어레이 아키텍처를 개략적으로 도시한다. 도 5에 도시된 교정 장치(500)는 동작 동안 그 자신의 변조된 신호의 복제(replica)를 이용하여 교정되도록 동작가능하다. 교정 장치(500)는 프로세싱 유닛(4), 트랜시버 모듈(7), 기준 송신기(510), 스플리터(520), 및 위상 테이블 기준 분배 소자(530)를 포함한다. 중앙 프로세싱 유닛(4)은 기저대역 프로세서(550), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA)(560) 및 교정 프로세서(570)를 포함한다. 트랜시버 모듈(7)은 트랜시버 체인(580), 안테나 소자(11), 및 위상 및 변조 비교기 유닛(400)을 포함한다. 트랜시버 모듈(7)은 또한 신호 샘플링 결합기(590)를 포함한다.

중앙 프로세싱 유닛(4)에 제공된 기저대역 프로세서(550)는 예를 들면, 선택된 송신 기법, 예로서, W-CDMA에 종속적인 주파수 대역, 코드 도메인, 및 시간 슬롯에 따라, 이용가능한 리소스들에 따라 송신될 데이터를 할당하도록 동작한다. 상기 할당을 수행한 후, 기저대역 프로세서(550)는 데이터를 FPGA(560)에 전달한다. FPGA(560)는 상기 기저대역 데이터 스트림으로부터, 각각의 개별적인 트랜시버 모듈을 위한 데이터 스트림을 생성하도록 동작한다.

도 5에서, 단지 하나의 트랜시버 모듈(7)이 명료함을 위해 도시된다. 1에서 N까지의 임의의 수의 트랜시버 모듈들(7)이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. FPGA(560)는 트랜시버 모듈(7)에 의해 송신을 위한 데이터 스트림을 상기 트랜시버 모듈에 전송한다. 상기 데이터 스트림은 디지털 신호(565)로서 도 5에 개략적으로 도시된다. 일단 디지털 신호(565)가 트랜시버 모듈(7)에 도달한다면, 그것은 트랜시버(580)에 의해 아날로그 무선 주파수 신호로 변환된다. 결과적인 무선 주파수 신호(565)는 안테나 소자(11)에 공급된다. 안테나 소자(11) 직전에, 결합기(590)가 제공된다. 무선 주파수 송신 신호(585)는 결합기(590)에 의해 샘플링된다. 상기 샘플은 위상 및 진폭 비교기(400)로 전달된다. 상기 샘플 신호는 교정을 위한 제 1 입력(410)임이 이해될 것이다.

중앙 프로세싱 유닛(4)에 제공된 교정 프로세서(570)는 제공된 트랜시버 모듈들 중 어떤 것이 임의의 주어진 순간에 교정되는지를 결정한다. 도 5에 도시된 장치에서, 상기 교정 프로세서(570)는 트랜시버 모듈(7)(또한, 이러한 특정 장치에서 제 1 모듈로서 알려진)을 교정하기 위해 선택한다. 상기 교정 프로세서(570)는 FPGA(560)와 통신하고, 교정 프로세서(570)가 제 1 요소를 교정하고자 할 때, 상기 FPGA는 상기 기준 송신기(510)에 상기 제 1 요소로 전송될 변경되지 않은 신호의 정확한 디지털 사본을 전송하도록 지시받는다. 상기 신호(565)의 디지털 사본은 디지털 신호(566)로서 도 5에 개략적으로 도시된다. 디지털 기준 신호(566)는 기준 송신기(510)에 의해 무선 주파수 신호로 변환된다. 상기 아날로그 기준 신호(567)는 스플리터(520)에서 분할되고 위상 안정 기준 분배(530)에 의해 각각의 개별적인 트랜시버 모듈을 향해 전달된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 위상 안정 기준 분배는 동일한 길이의 N개의 케이블들을 가진 성형 네트워크이다. 아날로그 신호(567)는 케이블(531)에 의해 트랜시버 모듈(7)로 운반된다. 상기 성형 분포 네트워크의 케이블들(532, 533, 및 534)은 각각 트랜시버 모듈들(2, 3, 4)에 공급할 것이지만, 이들 모듈들은 명료함을 위해 도 5에 도시되지 않는다는 것이 이해될 것이다.

다양한 위상 안정 분배 소자들(530)을 이용하는 것이 가능하다. 특히, 몇몇 실시예들에서, 도 7 내지 도 13에 관하여 보다 상세히 설명된 바와 같이 위상 안정 분배 소자를 이용하는 것이 가능하다.

도 5에 도시된 실시예로 돌아가면, 신호(567)는 트랜시버 모듈(7)에 제공된 위상 증폭 비교기(400)에 대한 제 2 입력(420)으로서 이용된다. 위상 및 진폭 비교기(400)는 그 후 위상 차 및 진폭 차 신호들(430, 440)을 생성하기 위해 도 4에 관하여 설명된 바와 같이 동작한다. 이들 위상 차 신호들은 교정 프로세서(540)로 전달된다. 상기 위상 차 및 진폭 차 신호들은 송신을 위해 상기 신호(565)에 적용될 위상 및 진폭 오프셋을 결정하기 위해 상기 교정 프로세서에 의해 이용된다. 교정 프로세서(570)에 의해 산출된 상기 오프셋 값들은, 상기 안테나 모듈의 측정된 위상 및 진폭 변화가 원하는 임계값, 통상적으로 제로에 도달할 때까지 상기 출력 신호(565)의 위상 및 진폭 오프셋이 이용되는 FPGA(560)에 전달된다.

교정 프로세서(570)는 상기 어레이의 일부를 형성하는 안테나 모듈들 모두에 대한 프로세스를 반복할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 프로세스는 통상적으로 각각의 모듈에 대해 연속적으로 발생한다.

더욱이, 모든 초기 위상 및 진폭 오프셋들(상기 기준 분배(530)의 라인 길이들 또는 안테나 커넥터에서의 차이들로 인해)은 공장 교정을 통해 결정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 통상적으로 공통 오프셋들의 형태를 취하는, 이들 공장 교정 인자들은 안테나 어레이 프로세싱 유닛(4) 내부에 저장될 수 있고, 상기 FPGA가 상기 트랜시버 모듈들의 트랜시버 체인들에서의 변동들로 인해 적용될 위상 및 진폭 정정들을 산출할 때 완전히 고려될 수 있다.

도 5에 관하여 설명된 바와 같은 방법 및 장치의 하나의 이점은 상기 테스트 신호를 샘플링하기 위해 요구된 스위치들이 존재하지 않는다는 것이다. 더욱이, 아날로그 위상 및 진폭 변조기가 이용되는 경우에, 어떤 전용 테스트 수신기도 요구되지 않는다. 그 결과, 위상 및 진폭 비교는 두 개의 무선 주파수 신호들의 믹싱 및 합계 프로세스들을 이용한 비용 효과적 방식으로 달성될 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같은 교정 프로세서 및 장치는 전체 디지털-무선 주파수 상향 변환 프로세스에서의 모든 변화하는 정적 및 지연 시프트들을 고려한다. 어떤 공장 교정도 수행되지 않을지라도, 상기 위상 및 진폭 불확실성은 상기 기준 신호 분배(530)에서의 변화들 및 상기 샘플 결합기(590) 및 상기 안테나 소자(11) 사이의 연결의 결과이다.

도 5에 도시된 상기 교정 개념은 광대역 변조된 신호를 갖고 측정들을 수행하기에 적절할 뿐만 아니라, 기저대역 프로세서(550)에 의해 생성되고 FPGA(560)에 의해 구현된 사인곡선 테스트 신호를 갖고 물론 이용될 수 있다. 이러한 사인곡선 신호는 주파수에서 스위핑될 수 있고, 송신 체인의 위상 길이는 상기 주파수를 통해 측정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 주파수 스위프를 통한 위상 변화의 편차를 산출함으로써, 상기 신호 체인의 그룹 지연을 결정하는 것이 가능하다. 이러한 산출은 상기 어레이에 의해 송신될 상기 신호의 신호 품질을 개선하기 위해 디지털 도메인에서의 상기 그룹 지연을 보상하기 위해 이용될 수 있다.

도 6은 하나의 실시예에 따른 4개의 트랜시버 모듈들의 어레이 및 능동 어레이 아키텍처를 개략적으로 도시한다. 도 5에 도시된 많은 특징들이 또한 도 6의 실시예에 존재하고 동일한 참조 부호들이 적절하게 이용된다는 것이 이해될 것이다. 구성요소가 도 6에 도시된 상기 4개의 모듈들 각각에 제공될 때, 상기 참조 번호들이 정정되고 이제 접미사(a, b, c)를 적절하게 포함한다. 예를 들면, 상기 제 1 모듈의 트랜시버 유닛은 580으로 불리우고, 상기 제 2 모듈의 트랜시버는 580a로, 상기 제 3 모듈은 580b로, 및 최종 모듈은 580c로 불리운다. 더욱이, 도 6에 도시된 특정 아키텍처 및 상기 어레이 주위에서 송신되는 신호들의 특성은 다음의 코드에 따라 표시된다: 실선은 아날로그 신호를 송신하는 아날로그 라인을 나타낸다. 도시된 특정 실시예에서, 상기 아날로그 신호는 통상적으로 무선 주파수 신호일 것이다. 도 6의 파선은 디지털 신호를 운반하는 디지털 라인들을 표현한다. 점선은 디지털 신호를 나타내며, 특히 도 6에 도시된 실시예에서, 상기 점선은 위상 및 진폭 비교기 디바이스들(400, 400a, 400b, 400c)에서 교정 프로세서 유닛(570)으로 이어지는 디지털 피드백 경로를 나타낸다.

도 6은 FPGA 유닛(560)의 특정 개략적 구성을 보다 상세히 도시한다. FPGA 유닛(560)은 신호 생성 유닛(561) 및 신호 수정 유닛(562)을 포함한다. 신호 생성 유닛(561)은 각각의 모듈에 의해 송신될 신호를 생성하도록 동작하고, 기준 신호 발생기로 송신되어, 안테나 소자들(11, 11a 내지 11c)에 의해 각각의 트랜시버 체인에 의해 송신될 상기 신호와 비교되는 것은 이러한 신호(566)임이 이해될 것이다. 교정 프로세서(570)는 관련 있는 교정 메시지들을 신호 수정 유닛(562)에 전송하고 상기 신호 수정 유닛은 각각의 모듈의 트랜시버 체인에 의해 유도된 수차를 보상하기 위해 상기 신호 발생 유닛에 의해 생성된 상기 신호를 변경하도록 동작한다.

도 5 및 도 6에 도시된 것과 유사한 장치의 특정 이점은 실제 변조된 신호가 기준으로서 이용될 수 있고, 즉 수신되거나 송신된 데이터 트래픽 신호가 각각의 트랜시버 모듈 및 트랜시버 모듈들의 어레이가 동작 동안, 특정 테스트 신호를 송신하거나 방출할 필요 없이 교정될 수 있는 방식으로 기준으로서 이용될 수 있다는 것임이 이해될 것이다. 테스트 신호의 이용이 가능하지만 보통의 데이터 트래픽 이외의 테스트 신호의 이용은 송신된 신호의 표준 준수를 절충할 수 있거나, 최종 이용자들을 위한 신호 품질을 손상시키고 방해하도록 동작할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

실제 변조된 트래픽 신호의 이용은 특히 표준 준수 및 매우 높은 신뢰성 및 안테나 시스템의 가용성이 하나의 셀에서의 이용자 장비에 대한 서비스를 유지하기 위해 요구되는 모바일 원격통신 시스템에 관하여 특히 유리하다는 것이 이해될 것이다. 도 5 및 도 6에 관하여 설명된 것에 따른 교정 기법은 시스템의 가용성에 대한 영향이 적고 어떤 능동 안테나 어레이의 다운시간(downtime)도 교정을 달성하기 위해 요구되지 않는다는 이점을 가진다.

더욱이, 교정을 위해 필요한 하드웨어 노력은 최소임이 이해될 것이다. 도시된 실시예들에서, 통상적으로 값비싼 부가적인 하드웨어 및 계산 리소스들을 요구하는 전용 수신기 및/또는 신호 프로세서를 요구하는 몇몇 다른 교정 기술들과 대조적으로, 최소량의 RF 하드웨어가 요구된다(즉, 무선 주파수 비교기 유닛(400)). 몇몇 교정 기법들에서, 특정 송신 주파수로 동조된 수신기가 요구될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

상기 실시예들에 관하여 설명된 바와 같은 방법은 테스트 신호를 샘플링하거나 주입하기 위해 고도로 교정된 스위치들의 이용을 요구하지 않는다. 스위치의 이용의 회피는 4, 8 이상의 포트들을 수반하는 이러한 스위치들의 위상 정확도는 측정 정확도에 직접 영향을 미치기 때문에 방법 정확도를 증가시킬 수 있다. 스위치의 이용의 회피는 또한 정확한 스위치들은 값비싼 구성요소들이기 때문에 시스템 비용들을 낮게 유지하도록 도울 수 있다.

실시예들에 설명된 교정 시스템은 각각의 트랜시버 모듈이 최소의 공통 유닛을 가진 그 자신의 전용 교정 하드웨어를 포함하기 때문에 특히 크기조정가능하다는 것이 이해될 것이다.

도 7로 돌아가면, 이것은 위상 및 진폭의 기준 신호를 능동 안테나 어레이의 개개의 트랜시버들에 분배하는 수단을 도시한다. 중앙에 생성된 기준 신호(1020)(VCO PLL)는 N-방향-전력 분할기(1022)(1:N-스플리터)에서 분리되고, 동일한 길이(I)의 각각의 송신 라인들(1026)에 의해 각각의 트랜시버 유닛(1024)의 기준 입력에 접속된다. 길이(I)는 공칭적으로 상기 어레이(I_A)의 길이의 절반과 동일하다. 이것은 성형-분포 네트워크를 형성하고, 상기 라인 길이의 임의의 변화는 위상 길이의 변화를 야기하고, 이것은 단점들을 발생시킨다. 이것은 상기 라인 상에서의 파동 전파의 이동 특성에 기인한다: 상기 위상 변화(

)는 상기 파동이 상기 라인을 따라 이동하는 길이(△I)에 비례한다:

=(360/λ선)△I, 여기서 λ은 송신 라인에서의 방사의 파장이다. 진행파를 제 시간에 특정 스냅-샷으로 진행파를 본다면, 상기 위상은 도 8에 표시된 바와 같이, 상기 송신 라인을 따른 위치에 따라 변화한다. 도 8에서, 시간 간격들(

)에서 상기 라인을 따라 존재하는 전압 값들이 도시된다. 잘 알려진 바와 같이, 상기 측정된 전압 값은 전자기파의 진폭(A) 및 위상(

)에 종속하고, 도 8의 진행파에서, 상기 측정된 전압은 +A 및 -A 사이에서 상기 라인 상에서의 각각의 포인트에서 시간에 따라 변할 것이다. 도 8에서, 상기 라인 길이는 상기 송신 라인의 정합 임피던스를 갖고 종료되고, 따라서 상기 진행파의 에너지 모두는 흡수된다. 그러나, 라인 길이가 정합 임피던스가 아닌 임피던스로 종료된다면, 정상파 시스템이 셋 업될 수 있다.

정상파 배열이 도 9에 도시된다. 이러한 정상파는 하나의 단부로부터 신호(1042)를 라인(1040)에 공급하고, 다른 단부(1044)에서의 신호를 단락시킴으로써 라인(1040)을 따라 생성될 수 있다. 이러한 단락은 상기 라인의 끝에서 전압-널(voltage-null)을 시행한다. 상기 라인을 따라 이동하는 동일한 에너지는 상기 단락에서 완전히 반사되고 소스를 향해 뒤로 이동한다. 상기 라인이 무손실이라면(또는 적정한 낮은 손실이라면), 이것은 상기 라인 상에서의 정상파를 초래한다. 따라서, 상기 라인을 따르는 임의의 포인트에서의 전압 값은 이제 시간에 의존하지만, 상기 파동의 위상은 상기 전자기파의 진폭(A)이 최대들 및 최소들(양의 및 음의 피크들) 사이에서 상기 라인의 길이를 따라 순환적으로 변하기보다는 상기 라인을 따라 변하지 않으며, 상기 최대들은 도시된 바와 같이, 상기 파동의 하나의 파장(λ) 만큼 이격된다. 제 1 최소치는 단락된 단부로부터 λ/4의 거리에서 발생한다. 상기 라인을 따르는 임의의 주어진 포인트, 예로서 x1 및 x2에서, 상기 진폭은 상이하다. 상기 최대 전압은 상기 최소와 동일한 시간 포인트에서 발생한다.

상기 라인에서의 전압이 이제 상기 정상파를 방해하지 않도록 낮은 결합 계수를 갖고 결합기들(1046)에 의해 샘플링된다면, 각각의 결합기 출력에서의 최대치가 동시에 발생한다(심지어 그것들이 진폭이 상이할지라도). 각각의 결합기가 1λ의 거리로 간격이 떨어진다는 것이 보장된다면(여기서 λ은 상기 송신 라인에서의 방사의 파장이다), 각각의 결합기 출력에서의 진폭이 동일하다는 것이 또한 보장된다. 반드시 동일하지는 않는 상이한 진폭들이 요구된다면, λ 이외의 다른 거리들이 선택될 수 있다.

정상파를 가진 라인에 접속된 결합기들의 이러한 배열은 능동 어레이 시스템의 개개의 안테나 소자들로 진폭 및 위상 기준 신호를 송신하기 위해 이용될 수 있다. 각각의 결합기는 정확히 알려진 길이의 짧은 길이의 케이블에 의해 각각의 트랜시버에 접속된다. 이러한 장치의 하나의 이점은 도 7의 성형 분포 장치의 기계적 정확도의 엄격한 요건들을 회피한다는 것이다. 결합 또는 탭핑 포인트들 간의 진폭 차를 최소화하기 위해, 상기 결합부들은 단락된 단부로부터 d=(Nλ+λ/4)의 거리 만큼 이격될 수 있고; 이것은 상기 정상파의 전압-피크에 각각의 결합부를 배치한다. 상기 라인을 따르는 전압 분배가 사인곡선 함수를 따르며, 최대/최소값에 가까운 상기 사인곡선 함수의 도함수가 제로이기 때문에, 상기 결합 포인트의 물리적 위치에 대한 상기 결합된 신호의 진폭의 민감도는 최소이다.

이러한 장치는, 상기 라인을 따르는 결합 포인트의 물리적 위치에 대한 위상 기준의 감소된 의존성이 성형 네트워크와 비교하여 제조 비용을 감소시키고 정상파 라인을 이용한 시스템의 정확도를 증가시키기 때문에, 성형-분포 장치의 몇몇 단점들을 극복할 수 있다. 상기 신호는 훨씬 더 짧은 케이블(예로서, 성형 네트워크의 수십 cms 대신에 약 수 cm)에 의해 상기 결합 포트로부터 상기 각각의 트랜시버에서의 상기 기준 비교기로 전송될 수 있고, 그러므로 훨씬 더 정확하게 제조될 수 있다. 보다 짧은 케이블 길이들로 인해, 상기 기준-라인 및 상기 비교기 사이의 케이블들/라인의 비용들이 또한 감소된다. 상기 결합된 신호의 진폭의 의존성은 거리들(d=(Nλ+λ/4)에 상기 결합 포트들을 배치함으로써 최소화된다. 예를 들면, 2GHz 및 테프론이 채워진 라인에서, 전압 최대치로부터의 상기 결합 포인트의 +/-5mm의 오배치는 16.8°의 시프트에 대응한다. cos(16.8°)=0.95를 갖고, 이것은 20*log(0.95)=0.38dB에 의해 상기 결합된 진폭을 감소시키며, 이것은 모바일 통신 안테나들의 진폭 정확도에서의 허용된 공차의 약 절반이다. 그러므로, 요구된 기계적 정확도는 mm 이하-레벨 공차로부터 수 mm 공차의 레벨로 감소된다. 성형-네트워크에서처럼, 수십 배 더 긴 라인 상에서보다 상기 정상파 라인 및 상기 트랜시버 사이에서의 짧은 연결 라인 상에서의 mm 이하- 또는 mm- 정확도를 달성하는 것이 훨씬 더 쉽다.

도 10a, 도 10b, 및 도 10c에서, 동축 라인의 형태가 도시되고, 이것은 진폭 및 위상 기준 신호들을 위한 분배 장치를 통합한다. 도 10a에서, 보다 짧은 자유 단부(1052)를 가진 동축 라인(1050)인 송신 라인은 기준 소스(1054)에 결합된다. 상기 라인은 일련의 이격된 용량 결합된 동축 결합 또는 탭핑 포트들(1056)을 가진다. 결합 포트의 투시도가 도 10b에 도시된다. 도 10c에서, 송신 신호의 일 파장(λ)(2Ghz 신호는 자유 공간에서 약 15cm의 파장을 가진다.)과 동일한 길이를 갖는 공기로-채워진 동축 라인(1060)의 길이를 포함하는, 상기 송신 라인의 물리적 구현의 부분-단면도가 도시된다. 원하는 길이의 복합 라인을 제공하기 위해, 하나의 단부는 수형 결합 커넥터(1062)를 가지며, 다른 단부는 동축 라인의 동일한 섹션들에 결합하기 위한, 암형 결합(1064)을 가진다. 상기 길이(1060)는 중심 도체(1070)로부터의 그것의 간격에서 조정가능한 전극 핀(1068)을 가진, 용량 결합 포트(1066)를 가진다. 상기 결합 계수는 정상파 라인으로 돌출되는 상기 결합 핀의 길이만큼 원하는 값으로 조정될 수 있다.

공기로 채워진 상기 정상파 라인의 도시된 경우에서, 상기 포트들(1056) 간의 거리는 λ0=c0/f이고, λ0은 자유 공간에서의 파장이다. 안테나 어레이들에서, 안테나 소자들의 거리는 보통 0.5λ0과 1λ0 사이이고, 따라서 상기 어레이-패턴에서 어떤 회절격자 봉우리들(gratings lobes)이 발생하지 않는다. 모바일 통신 안테나 어레이들에서, 이러한 거리는 보통 약 ~0.9λ0이다. 상기 기준 신호를 위한 상기 결합 포트들 간의 거리는 요소 거리와 일치하고, 따라서, 상기 비교기-입력과 상기 결합 포트들을 연결하는 상기 도파관의 길이가 최소화되도록 하는 것이 유리하다. 이것은 상기 결합부들 간의 물리적 길이(lc)가 상기 안테나 소자들 간의 요소 간의 거리(0.9λ0=d

λ0/(제곱근(

)))와 대략 동일하도록 상기 정상파 라인에 이용된 효과적인 유전율(

)을 채택함으로써, 본 발명을 통해 가능하다. 이것은 예로서, 유전체로서 상기 동축 라인에서 거품-재료를 이용하고, 상기 거품의 밀도에 의해 상기 유전율을 조정함으로써 가능하다.

도 11은 능동 안테나 시스템에 대한 진폭 및 위상의 기준 신호들에 대한 분배 장치의 일 실시예를 도시한다. 상기 실시예는 도 10의 동축 라인을 통합하고, 이전 도면들의 것들과 유사한 부분들은 동일한 참조 부호에 의해 표시된다. 이 실시예에서, 상기 결합 또는 결합 포트들(1056)은 0.9λ의 유효 거리만큼 분리되고, 각각의 결합 포트(1056)는, 비교기(10100)를 포함하고 안테나 소자(1012)에 결합되는 각각의 트랜시버(무선) 요소(4)로의 짧은(약 수 cms, 및 라인(1050)의 길이에 관하여 짧은) 가요성 동축 케이블(1072)에 의해 접속된다. 상기 케이블들(1072)의 길이들은 정확하게 동일하도록 제조된다.

트랜시버(무선) 요소 내에서 위상 및 진폭 기준 신호를 처리하기 위한 장치가 도 12에 도시된다. 디지털 기저대역 유닛(1080)은 디지털 조정 데이터를 포함하는 신호들을 DAC(1081)에 제공하고, DAC(1081)는 저역-통과 필터들(1082), VCO(1084), 믹서(1086), 및 통과대역 필터(1088)를 포함한 장치에서 상향-변환을 위한 송신 신호를 제공한다. 상기 상향-변환된 신호는 전력 증폭기(1090)에 의해 증폭되고, 1092에서 필터링되고, SMA 커넥터(1096)를 통해 안테나 소자(1094)에 공급된다. 위상 교정 및 조정을 달성하기 위해, 방향성 결합기(1098)가 상기 출력 신호의 위상 및 진폭(A, ψ)을 감지한다. 이것은 조정 값(10104)을 기저대역 유닛(1080)에 제공하기 위해, 비교기(10100)에서 10102에서의 위상 및 진폭 기준들(A_ref, ψ_ref)과 비교된다. 대안적으로, 아날로그 조정이 요구된다면, 벡터 변조 유닛(10106)이 상기 송신 경로에 제공된다. 따라서, 상기 비교기 출력(10104)은 그것의 위상 및 진폭이 상기 기준 값에 일치할 때까지 상기 송신된 신호의 위상 및 진폭을 조정하기 위해, 디지털 위상 시프터 및 조정가능한 이득 블록(1080) 또는 아날로그 위상 시프터 및 이득 블록(10106) 중 하나로 피드백된다.

정상파 검출을 위한 간단한 엔벨로프 검출기인, 도 10의 용량 결합 포인트들의 장치는 180°위상 모호성을 남길 수 있다. 이러한 모호성은 동일한 주파수 신호들과 함께 작동하지만 예로서, 90°위상 차(즉, T/4 시간 차)를 갖고 공급받는 두 개의 유사한 정상파 라인들을 이용함으로써 해소될 수 있다. 그 후, 검출은 접지에 대하여 두 개의 검출기들을 이용하는 단계, 또는 상기 두 개의 라인들 사이에서 하나의 검출기를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 정상파 라인의 실시예들의 분배 수단의 이점은 크기조정가능하다는 것이며: 상기 라인은 단일 기계적 엔티티로서, 또는 모듈러 시스템으로서 설계될 수 있고, 이것은 서로에 연결될 수 있는 여러 개의 유사한 요소들로 구성된다. 보다 많은 결합 포인트들이 요구된다면, 상기 라인 길이는 간단히 보다 많은 세그먼트들을 부가함으로써 증가된다.

변경에 있어서, 2-차원 어레이들을 위한 분배 시스템이 제공된다. 이것은 도 13에 도시되고, 여기서 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 라인(10110)은 각각의 결합 포인트(10112)에서 추가 동축 라인들(10114)에 결합되고, 각각의 라인(10114)은 라인(10110)에 대해 직각들로 배치되고 각각의 라인(10114)은 도 10에 도시된 바와 같으며 추가 결합 포인트들(10116)을 갖는다. 결합 포인트들(10116)은 2차원 능동 어레이의 각각의 트랜시버 요소들에 접속된다.

추가 변경에 있어서, 상기 정상파 라인의 중간-포인트에 대한 결합 포인트들의 대칭적 구현을 선택함으로써, 상기 정확도가 추가로 향상될 수 있다. 위상 또는 진폭에서 발생하는 임의의 에러는 이제 상기 어레이의 중심에 대해 대칭이다. 임의의 위상 또는 진폭 에러가 이제 상기 기준 결합 포인트들을 따라 발생한다면(예로서, 상기 라인의 에이징 효과들로 인해), 상기 생성된 빔의 대칭은 그럼에도 불구하고 보장되고 어떤 원치않은 빔 경사 효과도 발생하지 않는다. 또한, 능동 안테나 어레이를 따르는 온도 기울기는 각각의 안테나 라디에이터 모듈들로 분배된 신호들의 위상 정확도에 영향을 미치지 않는다. 실제 동작에서, 가장 상부의 안테나는 가장 아래의 요소 중 하나보다 20-30도 높은 주변 온도를 쉽게 경험할 수 있다. 이것은 동축 케이블에서 몇몇 전기 각도 위상 시프트 차를 야기할 수 있다.

따라서, 정상파 분배 네트워크는 다음의 이점들을 제공할 수 있다:

크기조정가능성(Scalability)(1D 및 2D에서). 그러므로, 상기 시스템의 상기 요구된 이득, 출력 전력 및 빔 폭에 의존하여 크기들을 변경하는 안테나 어레이들의 설계가 이상적일 수 있다.

상기 요구된 기계적 정확도는 그것이 위상 기준 분배를 위해 이용된다면 이론적으로 완전히 감소될 수 있다. 그것이 또한 진폭 기준으로서 이용되는 경우들에서, 상기 요구된 기계적 정확도는 mm 이하-레벨 내지 수 mm의 레벨로 감소된다.

이러한 기준 분배의 비용, 중량, 및 볼륨이 감소된다.

이 기술분야의 숙련자는 다양한 상술된 방법들의 단계들이 프로그램된 컴퓨터들에 의해 수행될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 여기에서, 몇몇 실시예들은 또한 기계 또는 컴퓨터 판독가능하고 명령들의 기계-실행가능하거나 컴퓨터-실행가능한 프로그램들을 인코딩하는 프로그램 저장 디바이스들, 예로서 디지털 데이터 저장 미디어를 커버하도록 의도되고, 여기서 상기 명령들은 상술된 방법들의 단계들의 일부 또는 모두를 수행한다. 상기 프로그램 저장 디바이스들은 예로서, 디지털 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 미디어, 하드 드라이브들, 또는 광학적으로 판독가능한 데이터 저장 미디어일 수 있다. 상기 실시예들은 또한 상술된 방법들의 상기 단계들을 수행하도록 프로그램된 컴퓨터들을 커버하도록 의도된다.

"프로세서들" 또는 "로직"으로서 라벨링된 임의의 기능 블록들을 포함하는, 상기 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어에 관련하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능들은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 그 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들에 의해 제공될 수 있다. 게다가, 용어 "프로세서" 또는 "제어기" 또는 "로직"의 명시적 이용은 배타적으로 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 나타내도록 해석되지 않아야 하고, 제한 없이, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 불휘발성 저장장치를 암시적으로 포함할 수 있다. 종래의 및/또는 관습적인, 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다. 유사하게는, 도면들에 도시된 임의의 스위치들은 단지 개념적이다. 그것들의 기능은 프로그램 로직의 동작을 통해, 전용 로직을 통해, 프로그램 제어 및 전용 로직의 상호작용을 통해, 또는 심지어 수동적으로 실행될 수 있고, 상기 특정 기술은 상기 콘텍스트로부터 보다 구체적으로 이해되는 바와 같이, 구현자에 의해 선택가능하다.

이 기술분야의 숙련자들에 의해 여기에서의 임의의 블록도들이 본 발명의 원리들을 구체화한 예시적인 회로의 개념도들을 표현한다는 것이 이해되어야 한다. 유사하게는, 임의의 플로우 차트들, 흐름도들, 상태 전이도들, 의사 코드 등이 컴퓨터 판독가능한 매체에서 실질적으로 표현되고, 따라서 컴퓨터 또는 프로세서에 의해, 이러한 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되는지 여부에 상관없이 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

설명 및 도면들은 단지 본 발명의 원리들을 도시한다. 따라서, 이 기술분야의 숙련자들은 비록 여기에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리들을 구체화하고 그 범위 및 사상 내에 포함되는 다양한 장치들을 고안할 있다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 여기에 제시된 모든 예들은 원칙적으로, 단지 교육적인 목적들을 위해서만, 이 기술을 발전시키기 위해 본 발명자(들)에 의해 기여된 개념들 및 본 발명의 원리들을 이해하는데 판독자를 돕도록 명확하게 의도되고, 이러한 구체적으로 제시된 예들 및 조건들에 대한 제한은 없는 것으로서 해석되도록 의도된다. 게다가, 여기에서 본 발명의 원리들, 양태들, 및 실시예들을 열거한 모든 문장들, 뿐만 아니라 그 특정 예들은 그 등가물들을 포함하는 것으로 의도된다.

1: 무선 통신 네트워크 기지국 3: 데이터 관리 유닛
4: 프로세싱 유닛 5: 능동 안테나
8: 무선 송신기 9: 전력 증폭기
10: 필터 또는 다이플렉서 11: 안테나 소자
12: 다이플렉서 또는 필터 13: 저 잡음 증폭기
16: 디지털 신호 프로세서
17: 무선 주파수 위상 및 진폭 조정기
400: 위상 및 진폭 비교기 500: 교정 장치
510: 기준 송신기 520: 스플리터
550: 기저대역 프로세서 561: 신호 생성 유닛
562: 신호 수정 유닛 570: 교정 프로세서
590: 신호 샘플링 결합기
1022: N-방향-전력 분할기 1024: 트랜시버 유닛
1046: 결합기들
1056: 동축 결합 또는 탭핑 포트들 1062: 수형 결합 커넥터
1070: 중심 도체
1072: 가요성 동축 케이블
1080: 디지털 기저대역 유닛 1082: 저역-통과 필터들
1086: 믹서 1088: 통과대역 필터
1090: 전력 증폭기 1094: 안테나 소자
1098: 방향성 결합기 10100: 비교기

Claims (15)

1. 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이에 있어서:
   중앙 처리 유닛 및 복수의 교정가능한 트랜시버 모듈들을 포함하고,
   상기 중앙 처리 유닛은 1차 신호 생성 유닛을 포함하고,
   각각의 트랜시버 모듈은,
   1차 신호를 처리하고 처리된 1차 신호를 생성하도록 동작가능한 트랜시버 체인;
   각각의 트랜시버 모듈에 제공되고, 상기 처리된 1차 신호에서의 상기 트랜시버 체인에 의해 유도된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 상기 1차 신호 및 상기 처리된 1차 신호를 비교하도록 동작가능한 비교기 유닛; 및
   상기 트랜시버 체인에 의해 처리될 상기 1차 신호를 정정하기 위해 상기 트랜시버 에러를 이용하는 정정 유닛을 포함하고,
   각각의 상기 트랜시버 체인은 상기 중앙 처리 유닛에의 디지털 연결, 디지털-아날로그 변환기 및 안테나 소자를 포함하고, 각각의 상기 트랜시버 모듈은 상기 비교기 유닛에 상기 트랜시버 체인을 결합하도록 동작가능한 결합부를 더 포함하고, 상기 결합부는 상기 디지털-아날로그 변환기 및 상기 안테나 소자 사이에 제공되는, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 1차 신호 생성 유닛은 상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각에 대한 상이한 1차 신호를 생성하도록 동작가능한, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각에 상기 1차 신호를 분배하도록 동작가능한 위상 안정 분배 소자를 추가로 포함하는, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 위상 안정 분배 소자는 상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각의 비교기 유닛에 상기 1차 신호를 분배하도록 동작가능한, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 위상 안정 분배 소자는 상기 복수의 트랜시버 모듈들 각각의 비교기 유닛에 동일한 상기 1차 신호를 분배하도록 동작가능한, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 위상 안정 분배 네트워크는 정상파 라인을 포함하는, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
7. 삭제
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 정정 유닛은 디지털 신호 수정 유닛을 포함하는, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 정정 유닛은 RF 위상 및 진폭 조정기를 포함하는, 무선 원격통신 네트워크를 위한 능동 트랜시버 어레이.
10. 무선 원격통신 네트워크의 능동 트랜시버 어레이에서 이용하기 위한 교정가능한 트랜시버 모듈에 있어서:
    1차 신호를 처리하고 처리된 1차 신호를 생성하도록 동작가능한 트랜시버 체인;
    각각의 트랜시버 모듈에 제공되고, 처리된 1차 신호에서의 상기 트랜시버 체인에 의해 유도된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 상기 1차 신호 및 상기 처리된 1차 신호를 비교하도록 동작가능한 비교기 유닛; 및
    상기 트랜시버 체인에 의해 처리될 상기 1차 신호를 정정하기 위해 상기 트랜시버 에러를 이용하는 정정 유닛을 포함하고,
    상기 트랜시버 체인은 디지털-아날로그 변환기, 안테나 소자, 및 중앙 처리 유닛에의 디지털 연결을 포함하고, 상기 트랜시버 모듈은 상기 디지털-아날로그 변환기와 상기 안테나 소자 사이에 제공된, 상기 비교기 유닛에 상기 트랜시버 체인을 결합하도록 동작가능한 결합부를 더 포함하는, 교정가능한 트랜시버 모듈.
11. 삭제
12. 복수의 트랜시버 모듈들 및 1차 신호 생성 유닛을 포함하는 중앙 처리 유닛을 포함하는 무선 원격통신 네트워크에서 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법에 있어서,
    각각의 모듈에 대해:
    처리된 1차 신호를 생성하기 위해 트랜시버 체인에서 1차 신호를 처리하는 단계;
    상기 트랜시버 체인에 의한 상기 1차 신호의 처리에 의해 유도된 트랜시버 체인 에러를 결정하기 위해 각각의 트랜시버 모듈에 제공된 비교기 유닛을 이용하여 상기 처리된 1차 신호와 상기 1차 신호를 비교하는 단계; 및
    상기 결정된 트랜시버 체인 에러를 이용하여 상기 트랜시버 체인에 의해 처리될 상기 1차 신호를 정정하는 단계를 포함하고,
    각각의 상기 트랜시버 체인은 상기 중앙 처리 유닛에의 디지털 연결, 디지털-아날로그 변환기 및 안테나 소자를 포함하고, 각각의 상기 모듈은 상기 비교기 유닛에 상기 트랜시버 체인을 결합하도록 동작가능한 결합부를 더 포함하고, 상기 결합부는 상기 디지털-아날로그 변환기 및 상기 안테나 소자 사이에 제공되는, 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 1차 신호는 트래픽 신호를 포함하는, 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 단계들은 상기 트랜시버 어레이의 일부를 형성하는 각각의 모듈에 대해 연속적으로 수행되는, 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 1차 신호는 사인곡선 테스트 신호를 포함하고,
    상기 방법은 또한:
    상기 사인곡선 테스트 신호를 주파수에서 스위핑(sweeping)하는 단계, 및
    상기 결정된 트랜시버 체인 에러에 기초하여, 상기 트랜시버 체인의 위상 길이를 결정하는 단계를 포함하는, 능동 트랜시버 어레이를 교정하는 방법.

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