KR102452048B1 - 배열 안테나 시스템의 위상 보정을 위한 교정 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
위상 배열 안테나 시스템 교정 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법은, 송신 안테나 장치로부터 송신된 제1 송신 신호를 수신하는 단계와, 상기 송신 안테나 장치가 수신 배열 안테나 시스템의 점유되지 않은 주파수 대역과 상기 주파수 대역의 대역폭에 기초하여 생성한 제2 송신 신호를 수신하는 단계와, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 이용하여 계산된 상기 수신 배열 안테나 시스템에 포함된 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)하기 위한 교정 매트릭스(calibration matrix)를 생성하는 단계를 포함한다.
Description
아래 실시예들은 배열 안테나 시스템의 위상 보정을 위한 교정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기존의 선형 배열 안테나 시스템은 각 안테나 소자별 위상을 정렬하여 이득을 최대화하고 사이드 로브(side lobe) 전력 또는 유사한 패턴 특성을 최소화한다. 반면, LTE 및 5G 등에서 사용하는 대용량 배열 안테나 시스템은 신호 품질 수준에서 알고리즘을 수행하여 여러 수신 신호 사이의 위상 일관성을 얻고 장애를 제거하는 방식을 사용한다.
기존의 선형 배열 안테나 시스템은 시간이 흐름에 따라 안테나 소자들의 열화가 발생하여 기존의 선형 배열 안테나 시스템 설치시 수행한 초기 교정 매트릭스(calibration matrix)의 값이 변화한다. 기존의 선형 배열 안테나 시스템은 변화한 초기 교정 매트릭스의 값을 교정(calibration)하기 위해 시스템 운용을 일시 중지하고, 시스템을 교정을 위한 적절한 장소로 이동시킨 후 안테나 소자들에 관한 교정을 수행한다. 그러므로 기존의 선형 배열 안테나 시스템의 교정을 위해서는 일정 기간 동안 시스템의 동작이 중지되고, 배열 안테나에 대한 교정을 수행한 후에도 외부 환경에 대한 보정을 위해 모든 시스템에 대하여 별도의 교정 작업이 추가적으로 필요하다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 기존의 선형 배열 안테나 시스템 내부에 IBF(Inverse Beam Former) 기능을 장착하여 시스템 운용 중에 안테나 소자들에 대한 테스트를 수행하였다. 하지만, 기존의 선형 배열 안테나 시스템에 IBF 기능을 장착하게 되면 시스템의 구조적 복잡성 및 추가 회로 설치 비용이 증가하게 된다.
기존의 선형 배열 안테나 시스템 내부에 IBF 기능을 장착하는 경우에도 별도로 외부 안테나에 대한 교정이 필요하고, 외부의 송신 시스템으로 테스트를 하여도 멀티패스(multi path) 환경하에서는 정상적으로 안테나 소자를 교정하기 어렵다. 또한, 기존의 선형 배열 안테나 시스템이 신호를 큰 전력으로 송신하는 경우 시스템의 실시간 운용에 장애가 되고, 신호를 작은 전력으로 송신하면 안테나 소자에 대한 교정 수행이 어렵다.
LTE 및 5G 등에서 사용하는 대용량 배열 안테나 시스템은 시스템 운용 중에 최적화 알고리즘을 수행하여 안테나 소자들의 성능 열화 부분을 지속적으로 보상하는 방식을 사용한다. 따라서, 대용량 배열 안테나 시스템은 기존의 선형 배열 안테나 시스템이 수행하는 교정 방법과는 달리 성능 유지를 위한 보상 알고리즘의 복잡도가 증가한다.
이에 더하여, 대용량 배열 안테나 시스템은 안테나 소자들의 열화에 대하여 알고리즘을 통한 대처가 어렵다. 대용량 배열 안테나 시스템에 IBF 기능을 추가하여 안테나 소자들의 열화에 대처하는 방식으로는, 별도의 디바이더(divider) 또는 커플러(coupler)가 필요하여 내부 구조의 복잡성이 증가한다. 또한, 대용량 배열 안테나 시스템에 IBF 기능을 추가하여 이용하는 방식은 안테나 소자들을 제외한 시스템의 교정을 수행하는 방식이다. 따라서, 대용량 배열 안테나 시스템은 별도의 외부 환경에 대해 안테나 소자들을 포함한 교정을 다시 수행하여야 한다.
실시예들은 수신 배열 안테나 시스템의 점유되지 않은 주파수 대역과 대역폭에 기초하여 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)함으로써, 수신 배열 안테나 시스템의 내부 복잡도를 줄일 수 있고, 시스템의 운용 중 교정을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법은, 송신 안테나 장치로부터 송신된 제1 송신 신호를 수신하는 단계와, 상기 송신 안테나 장치가 수신 배열 안테나 시스템의 점유되지 않은 주파수 대역과 상기 주파수 대역의 대역폭에 기초하여 생성한 제2 송신 신호를 수신하는 단계와, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 이용하여 계산된 상기 수신 배열 안테나 시스템에 포함된 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)하기 위한 교정 매트릭스(calibration matrix)를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 수신하는 단계는, 상기 복수의 안테나 소자들의 수신 방위각과 수직인 입사각으로 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드(PN code)의 길이 및 칩 속도(chip rate)를 결정하는 단계와, 상기 의사 잡음 코드의 길이 및 상기 칩 속도에 따라 상기 제2 송신 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 대역폭을 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도를 결정하는 단계는, 상기 대역폭에 포함된 가드 대역(guard band)을 이용하여 적어도 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭(Orthogonal Frequency Division Multiplexing channel bandwidth)을 상기 칩 속도로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호는, 상기 가드 대역을 이용한 직교 주파수 분할 다중 채널 대역의 평균 전력과 동일한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 0dB로 설정되어 송신되는 신호일 수 있다.
상기 생성하는 단계는, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 주파수 대역 및 상기 대역폭에서 기저 대역으로 디지털 하향 변환(digital down conversion)하는 단계와, 변환된 제1 송신 신호 및 변환된 제2 송신 신호를 이용하여 코릴레이션(correlation) 값을 생성하는 단계와, 상기 코릴레이션 값에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산하는 단계와, 상기 신호의 크기 및 상기 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 중에서 상기 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자에 대해 상기 교정 매트릭스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계는, 상기 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 상기 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 LOS(Line Of Sight) 경로 지점에 수신된 신호를 기준으로 LOS 송신에 해당하는 위상 벡터들(steering vectors)을 계산하는 단계와, 상기 위상 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 LOS 경로는 상기 제2 송신 신호의 상기 지연 시간 영역에서 상기 제2 송신 신호의 크기가 가장 크고 상기 제2 송신 신호의 도착 시간이 가장 짧은 경로일 수 있다.
상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계는, 상기 대역폭이 상기 제2 임계치 미만인 경우, 상기 제2 송신 신호에 대한 멀티패스(multi path)의 개수를 추정하는 단계와, 상기 멀티패스의 개수에 기초하여 상기 제2 송신 신호의 송신 방향으로 형성되는 고유 벡터들(eigenvectors)을 계산하는 단계와, 상기 고유 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 위상 배열 안테나 시스템 교정 장치는, 위상 배열 안테나 시스템 교정을 위한 인스트럭션들을 저장하는 메모리와, 상기 인스트럭션들을 실행하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 인스트럭션들이 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서는, 송신 안테나 장치로부터 송신된 제1 송신 신호를 수신하고, 상기 송신 안테나 장치가 수신 배열 안테나 시스템의 점유되지 않은 주파수 대역과 상기 주파수 대역의 대역폭에 기초하여 생성한 제2 송신 신호를 수신하고, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 이용하여 계산된 상기 수신 배열 안테나 시스템에 포함된 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)하기 위한 교정 매트릭스(calibration matrix)를 생성한다.
상기 프로세서는, 상기 복수의 안테나 소자들의 수신 방위각과 수직인 입사각으로 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 수신할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드(PN code)의 길이 및 칩 속도(chip rate)를 결정하고, 상기 의사 잡음 코드의 길이 및 상기 칩 속도에 따라 상기 제2 송신 신호를 생성할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 대역폭을 모니터링할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 대역폭에 포함된 가드 대역(guard band)을 이용하여 적어도 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭(Orthogonal Frequency Division Multiplexing channel bandwidth)을 상기 칩 속도로 결정할 수 있다.
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호는, 상기 가드 대역을 이용한 직교 주파수 분할 다중 채널 대역의 평균 전력과 동일한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 0dB로 설정되어 송신되는 신호할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 주파수 대역 및 상기 대역폭에서 기저 대역으로 디지털 하향 변환(digital down conversion)하고, 변환된 제1 송신 신호 및 변환된 제2 송신 신호를 이용하여 코릴레이션(correlation) 값을 생성하고, 상기 코릴레이션 값에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산하고, 상기 신호의 크기 및 상기 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 중에서 상기 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자에 대해 상기 교정 매트릭스를 생성할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 상기 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 LOS(Line Of Sight) 경로 지점에 수신된 신호를 기준으로 LOS 송신에 해당하는 위상 벡터들(steering vectors)을 계산하고, 상기 위상 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산할 수 있다.
상기 LOS 경로는 상기 제2 송신 신호의 상기 지연 시간 영역에서 상기 제2 송신 신호의 크기가 가장 크고 상기 제2 송신 신호의 도착 시간이 가장 짧은 경로일 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 대역폭이 상기 제2 임계치 미만인 경우, 상기 제2 송신 신호에 대한 멀티패스(multi path)의 개수를 추정하고, 상기 멀티패스의 개수에 기초하여 상기 제2 송신 신호의 송신 방향으로 형성되는 고유 벡터들(eigenvectors)을 계산하고, 상기 고유 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수신 배열 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 안테나 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 수신 배열 안테나 시스템이 송신 안테나 장치와 수직하는 경로에 위치하는 모습의 일 예를 나타낸다.
도 5는 송신 안테나 장치가 전송하는 신호가 멀티패스로 전송되는 모습의 일 예를 나타낸다.
도 6은 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스 환경에서 LOS 피크 지점을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 수신 배열 안테나 시스템이 의사 잡음 코드 및 칩 속도를 결정하는 동작 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스 환경에서 LOS 피크를 선택하고 신호를 처리하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 수신 배열 안테나 시스템이 지연 시간 영역에서 위상 지연 표현을 출력하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 수신 배열 안테나 시스템이 가드 대역에 대해 신호를 송신할 경우의 전력 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 13은 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스의 개수를 추정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 수신 배열 안테나 시스템이 위상 보정을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수신 배열 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 안테나 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 수신 배열 안테나 시스템이 송신 안테나 장치와 수직하는 경로에 위치하는 모습의 일 예를 나타낸다.
도 5는 송신 안테나 장치가 전송하는 신호가 멀티패스로 전송되는 모습의 일 예를 나타낸다.
도 6은 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스 환경에서 LOS 피크 지점을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 수신 배열 안테나 시스템이 의사 잡음 코드 및 칩 속도를 결정하는 동작 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스 환경에서 LOS 피크를 선택하고 신호를 처리하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 수신 배열 안테나 시스템이 지연 시간 영역에서 위상 지연 표현을 출력하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 수신 배열 안테나 시스템이 가드 대역에 대해 신호를 송신할 경우의 전력 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 13은 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스의 개수를 추정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 수신 배열 안테나 시스템이 위상 보정을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.
통신 시스템(10)은 송신 안테나 장치(100) 및 수신 배열 안테나 시스템(200)을 포함한다.
통신 시스템(10)은 점유되지 않은 주파수 대역 및 대역폭에 기초하여 배열 안테나 시스템에 포함된 안테나 소자들에 대한 교정 및 위상 보정을 수행할 수 있다. 통신 시스템(10)은 내부에 IBF(Inverse Beam Former) 기능을 가지는 회로 등을 추가적으로 장착하지 않아도 배열 안테나 시스템의 동작을 지속적으로 유지하면서도 안테나 소자들에 대한 교정 및 위상 보정을 수행할 수 있다. 통신 시스템(10)은 시스템의 구조적 복잡성을 감소시킬 수 있고, 추가 회로 설치 비용이 들지 않아 경제적일 수 있다.
송신 안테나 장치(100)는 제1 송신 신호를 생성할 수 있다. 송신 안테나 장치(100)는 제1 송신 신호를 수신 배열 안테나 시스템(200)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 송신 신호는 수신 배열 안테나 시스템(200)과의 통신을 위한 테스트 신호일 수 있다. 송신 안테나 장치(100)는 수신 배열 안테나 시스템(200)과 제1 송신 신호를 주고받음으로써, 수신 배열 안테나 시스템(200)의 점유되지 않은 주파수 대역(예를 들어, 주파수 대역의 중심 주파수) 및 대역폭을 모니터링할 수 있다. 대역폭은 수신 배열 안테나 시스템(200)의 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭을 의미할 수 있다.
송신 안테나 장치(100)는 주파수 대역의 중심 주파수 및 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드(PN code)의 길이 및 칩 속도(chip rate)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나 장치(100)는 대역폭에 포함된 가드 대역(guard band)을 이용하여 적어도 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭(Orthogonal Frequency Division Multiplexing channel bandwidth)을 칩 속도로 결정할 수 있다. 송신 안테나 장치(100)는 802.11 OFDM 신호의 경우 할당 대역은 20MHz BW이지만 점유된 대역폭은 16.6MHz BW 이어서 그 차이를 chip rate로 설정할 수 있다.
송신 안테나 장치(100)는 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도에 따라 제2 송신 신호를 생성할 수 있다. 송신 안테나 장치(100)는 제2 송신 신호를 수신 배열 안테나 시스템(200)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나 장치(100)는 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 가드 대역을 이용한 직교 주파수 분할 다중 채널 대역의 평균 전력과 동일한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 0dB로 설정하여 송신할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호에 기초하여 수신 배열 안테나 시스템(200)이 포함하는 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)하기 위한 교정 매트릭스(calibration matrix)를 생성할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 교정 매트릭스에 기초하여 수신 배열 안테나 시스템(200)이 포함하는 복수의 안테나 소자들에 대한 교정 및 위상 보정을 수행할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 송신 안테나 장치(100)로 전송 및/또는 송신할 수 있다. 예를 들어, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 송신 안테나 장치(100)가 전송하는 신호가 복수의 안테나 소자들의 수신 방위각과 수직인 입사각으로 수신 및/또는 송신되도록 위치할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 수신 배열 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 복수의 안테나 소자들(210) 및 교정 장치(250)를 포함할 수 있다.
복수의 안테나 소자들(210)은 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 수신 및 송신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 안테나 소자들(210)은 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 복수의 안테나 소자들(210)의 수신 방위각과 수직인 입사각으로 수신 및 송신할 수 있다.
복수의 안테나 소자들(210)은 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 교정 장치(250)로 전송할 수 있다.
교정 장치(250)는 프로세서(251) 및 메모리(255)를 포함할 수 있다.
프로세서(251)는 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
프로세서(251)는 교정 장치(250)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(251)는 메모리(255)에 저장된 어플리케이션 및/또는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
프로세서(251)는 복수의 안테나 소자들(210)이 수신한 신호 및 메모리(255)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(251)는 메모리(255)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(251)는 메모리(255)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(251)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.
프로세서(251)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
프로세서(251)는 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 가드 대역을 이용한 직교 주파수 분할 다중 채널 대역의 평균 전력과 동일한 SINR 0dB로 설정하여 복수의 안테나 소자들(210)을 통해 송신할 수 있다.
프로세서(251)는 제1 송신 신호를 통해 수신 배열 안테나 시스템(200)의 점유되지 않은 주파수 대역 및 대역폭을 모니터링할 수 있다. 대역폭은 수신 배열 안테나 시스템(200)의 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭을 의미할 수 있다.
프로세서(251)는 점유되지 않은 주파수 대역의 중심 주파수 및 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(251)는 대역폭에 포함된 가드 대역을 이용하여 적어도 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭을 칩 속도로 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(251)는 802.11 OFDM 신호의 경우 할당 대역은 20MHz BW이지만 점유된 대역폭은 16.6MHz BW 이어서 그 차이를 칩 속도로 결정할 수 있다. 프로세서(251)는 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도를 복수의 안테나 소자들(210)을 통해 송신 안테나 장치(100)로 전송할 수 있다.
프로세서(251)는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 이용하여 복수의 안테나 소자들(210) 각각이 수신한 신호의 크기 및 위상차를 계산할 수 있다. 프로세서(251)는 복수의 안테나 소자들(210) 각각이 수신한 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210)을 교정하기 위한 교정 매트릭스를 생성할 수 있다.
프로세서(251)는 제1 송신 신호 및/또는 제2 송신 신호를 주파수 대역 및 대역폭에서 기저 대역으로 디지털 하향 변환(digital down conversion)할 수 있다. 프로세서(251)는 디지털 하향 변환된 제1 송신 신호 및 디지털 하향 변환된 제2 송신 신호를 이용하여 코릴레이션(correlation) 값을 생성할 수 있다.
프로세서(251)는 코릴레이션 값에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210) 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산할 수 있다.
프로세서(251)는 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 LOS(Line Of Sight) 경로 지점에 수신된 신호를 기준으로 LOS 송신에 해당하는 위상 벡터들(steering vectors)을 계산할 수 있다. LOS 경로는 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 제2 송신 신호의 크기가 가장 크고 제2 송신 신호의 도착 시간이 가장 짧은 경로를 의미할 수 있다. 프로세서(251)는 위상 벡터들에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210) 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산할 수 있다.
프로세서(251)는 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭이 제2 임계치 미만인 경우, 제2 송신 신호에 대한 멀티패스(multi path)의 개수를 추정할 수 있다. 프로세서(251)는 멀티패스의 개수에 기초하여 제2 송신 신호의 송신 방향으로 형성되는 고유 벡터들(eigenvector)을 계산할 수 있다. 프로세서(251)는 고유 벡터들에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210) 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산할 수 있다.
프로세서(251)는 복수의 안테나 소자들(210) 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210) 중에서 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자에 대해 교정 매트릭스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(251)는 복수의 안테나 소자들(210) 중에서 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자를 선택할 수 있다. 프로세서(251)는 선택된 안테나 소자의 수신된 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 선택된 안테나 소자에 대한 교정 매트릭스를 생성할 수 있다.
프로세서(251)는 교정 매트릭스에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210)에 대한 교정 및 위상 보정을 수행할 수 있다.
메모리(255)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(255)는, 교정 장치(250)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 및/또는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(255)는 소프트웨어(software) 및/또는 프로그램(program) 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(255)는 복수의 안테나 소자들(210)의 교정 및 위상 보정을 위한 어플리케이션 및 소프트웨어를 저장할 수 있다.
도 3은 통신 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
송신 안테나 장치(100)는 제1 송신 신호를 생성 및 전송할 수 있다(310).
송신 안테나 장치(100)는 수신 배열 안테나 시스템(200)의 운용중인 주파수 대역내 점유되지 않은 주파수 대역 및 대역폭을 모니터링할 수 있다(315).
송신 안테나 장치(100)는 점유되지 않은 주파수 대역의 중심 주파수 및 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도를 결정할 수 있다(320).
송신 안테나 장치(100)는 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도에 따라 제2 송신 신호를 생성할 수 있다(325). 송신 안테나 장치(100)는 제2 송신 신호를 수신 배열 안테나 시스템(200)에 전송할 수 있다(330).
수신 배열 안테나 시스템(200)은 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 수신할 수 있다(335).
수신 배열 안테나 시스템(200)은 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭이 제2 임계치 이상인지 여부를 판단할 수 있다(340).
수신 배열 안테나 시스템(200)은 제2 송신 신호의 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 LOS 경로 지점에 수신된 신호를 기준으로 LOS 송신에 해당하는 위상 벡터들을 계산할 수 있다(345). 수신 배열 안테나 시스템(200)은 이를 통해 멀티패스로 발생할 수 있는 교정 정확도 저하 문제를 해결할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭이 제2 임계치 미만인 경우, 제2 송신 신호에 대한 멀티패스의 개수를 추정할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 멀티패스의 개수에 기초하여 제2 송신 신호의 송신 방향으로 형성되는 고유 벡터들을 계산할 수 있다(350).
수신 배열 안테나 시스템(200)은 위상 벡터들 또는 고유 벡터들에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210) 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산할 수 있다(355).
수신 배열 안테나 시스템(200)은 복수의 안테나 소자들(210) 각각에 대해 계산된 위상차가 제1 임계치 이상인지 여부를 판단할 수 있다(360).
수신 배열 안테나 시스템(200)은 복수의 안테나 소자들(210) 중에서 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자에 대해 복수의 안테나 소자들(210) 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 교정 매트릭스를 생성할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 교정 매트릭스에 기초하여 복수의 안테나 소자들(210)에 대한 교정 및 위상 보정을 수행할 수 있다(365).
도 4는 수신 배열 안테나 시스템이 송신 안테나 장치와 수직하는 경로에 위치하는 모습의 일 예를 나타내고, 도 5는 송신 안테나 장치가 전송하는 신호가 멀티패스로 전송되는 모습의 일 예를 나타내고, 도 6은 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스 환경에서 LOS 피크 지점을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
통신 시스템(10)이 기존의 선형 배열 시스템에 구현되는 경우, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 송신 안테나 장치(100)와 수직하는 경로를 구성할 수 있다. 이로 인해, 통신 시스템(10)은 구조적으로 간소화될 수 있다. 즉, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 송신 안테나 장치(100)와 수직하는 경로를 구성함으로써, 복수의 안테나 소자들(210)에 수신되는 신호들의 모든 위상 값이 동일하다는 특성을 이용할 수 있다.
통신 시스템(10)이 기존의 선형 배열 안테나 시스템에 구현되려면 배열 안테나 시스템 내부에 On-Air 교정을 위한 별도의 신호처리 장치가 포함되어야 할 수 있다. 기존의 선형 배열 안테나 시스템에는 디지털 하향 변환을 통한 베이스밴드(baseband) 신호 처리 구조가 포함되어 있을 수 있다. 즉, 통신 시스템(10)은 의사 잡음 코드와 수신한 신호 간의 코릴레이션 기능만 추가한다면 각 안테나 소자들의 신호의 크기와 위상차를 계산할 수 있다.
도 5를 참조하면, 통신 시스템(10)이 LTE 및 5G등의 대용량 배열 안테나 시스템에 구현되는 경우, 도심지 등의 복잡한 On-Air 환경에서는 송신 안테나 장치(100)가 송신하는 송신 신호에 대한 멀티패스 현상(
, 
, 
)이 발생할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 멀티패스 현상이 발생하는 경우 복수의 안테나 소자들(210)에 대한 교정 정확도에 영향을 받을 수 있다. 이에, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 도 6과 같은 방법으로 LOS 피크 지점을 선택하여 의사 잡음 코드를 생성할 수 있다.
통신 시스템(10)은 On-Air 테스트 방식의 멀티패스 수신 문제점을 해결할 수 있다. 통신 시스템(10)은 운용중인 시스템의 동작을 중지하지 않고 안테나 소자들에 대한 교정을 수행할 수 있다. 통신 시스템(10)은 기존의 선형 배열 안테나 시스템에서 IBF 기능을 이용한 복잡한 내부 교정 및 외부 환경 교정 등의 중복 교정이 필요하지 않을 수 있다.
도 7 및 도 8은 수신 배열 안테나 시스템이 의사 잡음 코드 및 칩 속도를 결정하는 동작 등을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 UVHF 대역에서 일반적인 주파수 대역의 사용 현황이다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 현재 점유된 주파수 대역의 현황을 모니터링 하여 점유되지 않은 주파수 대역(710) 및 대역폭(730)을 확정할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 점유되지 않은 주파수 대역(710) 및 대역폭(730)에 기초하여 생성한 의사 잡음 코드 및 칩 속도를 송신 안테나 장치(100)로 송신할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 점유되지 않은 주파수 대역(710) 및 대역폭(730)에는 노이즈(noise)만 존재하므로, 송신하는 신호의 SINR을 0dB 이하로 설정할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 주파수 사용 현황을 모니터링하여 제1 신호의 누적 가능 시간을 판단할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 누적 가능 시간까지 제1 신호를 반복 송신 및 수신하여 SINR을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 통신 시스템(10)이 LTE나 5G 등에서 사용하는 대용량 배열 시스템에 구현되는 경우, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 채널 대역폭(channel bandwidth; 810) 내의 가드 대역(guard band; 830) 영역을 이용하여 1개의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭 또는 다수의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭을 칩 속도로 설정할 수 있다.
직교 주파수 분할 다중 전송 방식의 가드 대역(830) 신호들의 구성은 실제 통신에 사용하는 점유된 채널 대역폭 내 직교 주파수 분할 다중 신호들의 다양한 사이드 로브 전력을 가지는 간섭 신호에 해당할 수 있다. 따라서, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 송신하는 신호의 전력을 직교 주파수 분할 다중 가드 대역의 평균 전력과 동일한 SINR 0dB로 설정하여 송신할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 주파수 대역 중에서 사용하지 않는 가드 대역(830)을 이용하므로 현재 운용중인 시스템 및 이웃하는 다른 직교 주파수 분할 다중 시스템(예를 들어, 다른 LTE, 5G 시스템)에 전혀 영향을 주지 않을 수 있다.
도 9는 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스 환경에서 LOS 피크를 선택하고 신호를 처리하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호에 대해 코릴레이션을 수행한 결과를 도 8과 같이 지연 시간 영역으로 출력할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)이 지연 시간 영역으로 출력한 코릴레이션 결과를 확인해보면, LOS 경로만이 아니라 다양한 멀티패스가 실제로 발생함을 확인할 수 있다. 또한, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 지연 시간 영역에 대하여 [지연시간 - 크기/위상] 매트릭스 결과를 복수의 안테나 소자들(210) 각각에 대해 출력할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 지연 시간 영역에서 LOS 경로로 추정하는 신호의 크기 및 위상 정보를 매트릭스 형태로 출력할 수 있다. 매트릭스를 확인해보면, 복수의 안테나 소자들(210) 각각에 대한 위상과 신호의 크기가 동일할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 매트릭스 내에 이웃하는 행렬 벡터들 간의 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자를 찾아 실 환경에 적응하는 교정 및 위상 보상을 위한 교정 매트릭스를 완성할 수 있다.
도 10은 수신 배열 안테나 시스템이 지연 시간 영역에서 위상 지연 표현을 출력하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 UVHF 대역 중에서 점유되지 않은 주파수 대역에 대해, 제2 송신 신호의 전력을 Noise 전력에 비해 -10dB 이하의 전력으로 설정하여 송신할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 이 경우에도 신호에 대한 코릴레이션 처리 수행 후 결과 값이 충분한 SINR을 확보하여 정확하게 지연 시간 영역에서 위상 지연 표현을 출력할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 도 10과 같이, 실제 제2 송신 신호가 Noise 전력보다 작아 전혀 보이지 않는 전력 스펙트럼을 출력할 수 있다.
도 11 및 도 12는 수신 배열 안테나 시스템이 가드 대역에 대해 신호를 송신할 경우의 전력 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 OFDM 전송 방식으로 가드 밴드 내의 대역에 대한 SINR 0dB 신호를 송신하는 경우, 도 11과 같은 전력 스펙트럼을 출력할 수 있다.
도 12를 참조하면, 수신 배열 안테나 시스템(200)이 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 이용한 코릴레이션을 처리 결과가 복수의 안테나 소자들(210) 각각에서의 지연 위상을 정확하게 측정이 가능함을 나타낸다.
예를 들어, 도 12와 같은 시뮬레이션 결과는 수신 배열 안테나 시스템(200)의 지속적이고 반복적인 의사 잡음 코드의 송신 결과가 아닌 한 번의 의사 잡음 코드를 송신한 결과일 수 있다. 따라서, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 누적 가능 시간까지 제1 신호를 반복 송신 및 수신하고, 이에 따른 결과를 누적하면 비약적인 SINR 증가에 따라 교정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 13은 수신 배열 안테나 시스템이 멀티패스의 개수를 추정하는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 수신 배열 안테나 시스템이 위상 보정을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 점유되지 않은 주파수 대역의 대역폭이 임계값보다 작은 경우, 기존의 MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 알고리즘이 멀티패스의 개수 추정에 실패하는 부분을 보완하여 더욱 정확한 멀티패스의 개수를 추정할 수 있다.
즉, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 복수의 안테나 소자들(210)의 개수가 멀티패스의 개수보다 많은 경우, Noise Sub-space 영역을 이상적인 값 보다 충분히 작게 설정할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 Noise Sub-space 영역을 이상적인 값 보다 충분히 작게 설정함으로써, Gain 효율은 감소하나 반대로 멀티패스의 개수는 정확히 추정이 가능할 수 있다.
수신 배열 안테나 시스템(200)은 멀티패스의 개수를 추정한 후 다시 기존의 MUSIC 알고리즘을 이용하여 수신각이 90도에 해당하는 고유 벡터를 추출할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 고유 벡터를 복수의 안테나 소자들(210)의 초기 교정 매트릭스와 비교하여 복수의 안테나 소자들(210)을 교정하기 위한 교정 매트릭스를 생성할 수 있다. 수신 배열 안테나 시스템(200)은 교정 매트릭스에 기초하여 위상 보상을 수행할 수 있다.
도 14를 참조하면, 수신 배열 안테나 시스템(200)은 11번 안테나의 문제가 발생한 것을 검출할 수 있다(1410). 수신 배열 안테나 시스템(200)은 문제가 발생한 11번 안테나에 대해 생성한 교정 매트릭스에 기초하여 위상 보상을 수행할 수 있다(1450).
통신 시스템(10)은 실제 운용중인 배열 안테나 시스템에서, 배열 안테나 시스템에 포함된 안테나 소자들의 불량 검출 및 교정을 수행할 수 있다. 통신 시스템(10)은 간단한 구조를 가지며 시스템 운용 중에 다양하게 활용이 가능한 On-Air 테스트 방식을 수행할 수 있다. 또한, 통신 시스템(10)은 On-Air 테스트 방식의 단점인 멀티패스 현상에 의해 교정의 정확도가 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.
통신 시스템(10)은 점유되지 않은 주파수 대역 및 대역폭에 대해 테스트 신호인 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 신호를 Noise 전력 이하 및 side-lobe 전 이하인 송신 전력으로 송신함으로써, 운용중인 배열 안테나 시스템 및 이웃하는 다른 배열 안테나 시스템들의 성능에 전혀 영향을 주지 않을 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
Claims (20)
- 송신 안테나 장치로부터 수신 배열 안테나 시스템의 점유되지 않은 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 주파수 대역의 대역폭을 모니터링하기 위하여 송신된 제1 송신 신호를 수신하는 단계;
상기 송신 안테나 장치가 상기 주파수 대역과 상기 대역폭에 기초하여 생성한 제2 송신 신호를 수신하는 단계; 및
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 이용하여 계산된 상기 수신 배열 안테나 시스템에 포함된 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)하기 위한 교정 매트릭스(calibration matrix)를 생성하는 단계
를 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수신하는 단계는,
상기 복수의 안테나 소자들의 수신 방위각과 수직인 입사각으로 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 수신하는 단계
를 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드(PN code)의 길이 및 칩 속도(chip rate)를 결정하는 단계; 및
상기 의사 잡음 코드의 길이 및 상기 칩 속도에 따라 상기 제2 송신 신호를 생성하는 단계
를 더 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 의사 잡음 코드의 길이 및 칩 속도를 결정하는 단계는,
상기 대역폭에 포함된 가드 대역(guard band)을 이용하여 적어도 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭(Orthogonal Frequency Division Multiplexing channel bandwidth)을 상기 칩 속도로 결정하는 단계
를 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호는,
상기 가드 대역을 이용한 직교 주파수 분할 다중 채널 대역의 평균 전력과 동일한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 0dB로 설정되어 송신되는 신호인
위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 생성하는 단계는,
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 주파수 대역 및 상기 대역폭에서 기저 대역으로 디지털 하향 변환(digital down conversion)하는 단계;
변환된 제1 송신 신호 및 변환된 제2 송신 신호를 이용하여 코릴레이션(correlation) 값을 생성하는 단계;
상기 코릴레이션 값에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산하는 단계; 및
상기 신호의 크기 및 상기 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 중에서 상기 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자에 대해 상기 교정 매트릭스를 생성하는 단계
를 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계는,
상기 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 상기 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 LOS(Line Of Sight) 경로 지점에 수신된 신호를 기준으로 LOS 송신에 해당하는 위상 벡터들(steering vectors)을 계산하는 단계; 및
상기 위상 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계
를 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 LOS 경로는 상기 제2 송신 신호의 상기 지연 시간 영역에서 상기 제2 송신 신호의 크기가 가장 크고 상기 제2 송신 신호의 도착 시간이 가장 짧은 경로인
위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계는,
상기 대역폭이 제2 임계치 미만인 경우, 상기 제2 송신 신호에 대한 멀티패스(multi path)의 개수를 추정하는 단계;
상기 멀티패스의 개수에 기초하여 상기 제2 송신 신호의 송신 방향으로 형성되는 고유 벡터들(eigenvectors)을 계산하는 단계; 및
상기 고유 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는 단계
를 포함하는 위상 배열 안테나 시스템 교정 방법.
- 위상 배열 안테나 시스템 교정을 위한 인스트럭션들을 저장하는 메모리; 및
상기 인스트럭션들을 실행하기 위한 프로세서
를 포함하고,
상기 인스트럭션들이 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서는,
송신 안테나 장치로부터 수신 배열 안테나 시스템의 점유되지 않은 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 주파수 대역의 대역폭을 모니터링하기 위하여 송신된 제1 송신 신호를 수신하고,
상기 송신 안테나 장치가 상기 주파수 대역과 상기 대역폭에 기초하여 생성한 제2 송신 신호를 수신하고,
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 이용하여 계산된 상기 수신 배열 안테나 시스템에 포함된 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들을 교정(calibration)하기 위한 교정 매트릭스(calibration matrix)를 생성하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 안테나 소자들의 수신 방위각과 수직인 입사각으로 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 수신하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 주파수 대역의 중심 주파수 및 상기 대역폭에 기초하여 의사 잡음 코드(PN code)의 길이 및 칩 속도(chip rate)를 결정하고,
상기 의사 잡음 코드의 길이 및 상기 칩 속도에 따라 상기 제2 송신 신호를 생성하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 삭제
- 제13항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 대역폭에 포함된 가드 대역(guard band)을 이용하여 적어도 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 채널 대역폭(Orthogonal Frequency Division Multiplexing channel bandwidth)을 상기 칩 속도로 결정하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제15항에 있어서,
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호는,
상기 가드 대역을 이용한 직교 주파수 분할 다중 채널 대역의 평균 전력과 동일한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 0dB로 설정되어 송신되는 신호인
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 주파수 대역 및 상기 대역폭에서 기저 대역으로 디지털 하향 변환(digital down conversion)하고,
변환된 제1 송신 신호 및 변환된 제2 송신 신호를 이용하여 코릴레이션(correlation) 값을 생성하고,
상기 코릴레이션 값에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 각각의 신호의 크기 및 위상차를 계산하고,
상기 신호의 크기 및 상기 위상차에 기초하여 상기 복수의 안테나 소자들 중에서 상기 위상차가 제1 임계치 이상인 안테나 소자에 대해 상기 교정 매트릭스를 생성하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제17항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 대역폭이 제2 임계치 이상인 경우, 상기 제2 송신 신호의 지연 시간 영역에서 LOS(Line Of Sight) 경로 지점에 수신된 신호를 기준으로 LOS 송신에 해당하는 위상 벡터들(steering vectors)을 계산하고,
상기 위상 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제18항에 있어서,
상기 LOS 경로는 상기 제2 송신 신호의 상기 지연 시간 영역에서 상기 제2 송신 신호의 크기가 가장 크고 상기 제2 송신 신호의 도착 시간이 가장 짧은 경로인
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
- 제17항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 대역폭이 제2 임계치 미만인 경우, 상기 제2 송신 신호에 대한 멀티패스(multi path)의 개수를 추정하고,
상기 멀티패스의 개수에 기초하여 상기 제2 송신 신호의 송신 방향으로 형성되는 고유 벡터들(eigenvector)을 계산하고,
상기 고유 벡터들에 기초하여 상기 신호의 크기 및 상기 위상차를 계산하는
위상 배열 안테나 시스템 교정 장치.
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