KR20010099884A

KR20010099884A - 적응 어레이 안테나 장치 및 기지국용 적응 어레이 안테나장치

Info

Publication number: KR20010099884A
Application number: KR1020017007906A
Authority: KR
Inventors: 가즈나리 기히라; 이사무 지바
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2001-11-09
Also published as: US6404387B1; EP1146662A4; WO2001029988A1; AU7952500A; EP1146662A1

Abstract

송수신기마다 다른 참조 부호를 이용하여 적응 제어를 행하고 있었기 때문에, 각 송수신기마다 적응 제어 장치를 설치할 필요가 있었다.

그래서, 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 복수 계통의 안테나 소자가 수신된 신호에, 웨이팅 처리를 실시하여 합성한 어레이 신호 전력이 최소가 되도록, 가중 계수를 연산하여 웨이팅 처리를 제어하는 웨이팅 제어 장치와, 이 가중 계수를 이용하여 웨이팅 처리를 실시함으로써, 원하는 신호보다도 신호 전력이 큰 간섭 신호의 도래 방향에 안테나 지향성의 제로(null) 점을 형성하여 간섭 신호를 제거함과 함께, 어레이 신호를 송수신기로 출력하는 적응 제어 장치를 설치하였다.

Description

적응 어레이 안테나 장치 및 기지국용 적응 어레이 안테나 장치{ADAPTIVE ARRAY ANTENNA APPARATUS AND ADAPTIVE ARRAY ANTENNA APPARATUS FOR BASE STATIONS}

이동 통신에 있어서의 다중 반사파나 다른 사용자로부터의 간섭을 제거하기 위해, 복수의 안테나를 이용하여 이들의 웨이팅(weighting)을 적응적으로 제어하여 간섭 신호 방향에 무지향성의 적응 어레이 안테나가 있다. 예를 들면, 도 10은 특개평 9-162799에 개시된 적응 기능을 구비한 안테나 장치의 실시예이다. 참조 번호(10)는 송수신기, 참조 번호(19)는 안테나, 참조 번호(20)는 적응 제어부이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 2소자로 수신한 신호를 분배하여, 이들을 각 송수신기(10)의 입력으로 한다. 그리고, 각 송수신기(10: 각 사용자)마다 적응 제어부(20)를 배치하여, 각각에서 간섭 제거를 행한다. 이러한 구성으로 되는 것은, 통상, 이동 통신에 이용되는 알고리즘이 원하는 신호와 유사한 (상관이 높은) 참조 신호를 이용하는 최소 2승 오차법에 기초하고 있기 때문이다. 최소 2승 오차법의평가 함수 Q는 다음 식으로 나타낸다.

E[·] : 기대치

r(t), y(t) : 참조 신호 및 어레이 출력

이상에서 진술한 바와 같이 종래의 구성에서는, 각 송수신기마다 적응 제어 장치가 필요해져서, 채널 수의 증가와 함께 장치 규모도 증대된다고 하는 문제가 있었다. CDMA 시스템에 있어서는 역확산 후에 적응 처리를 행할 필요가 있기 때문에, 채널 수의 증가에 따라 장치 규모의 문제가 커진다. 또한, 기존 장치에 적응 기능을 추가하는 경우 등은, 적응 제어를 고려한 송수신기 전체의 설계를 행하고, 전부를 교환할 필요가 있었다. 따라서, 다른 장치에의 영향도 크며, 또한, 소비 전력, 설비 비용, 설치성 등 각종의 면에서 문제가 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 간이한 구성에 의해 다른 사용자에게 있어서 통신 품질 열화의 요인이 되는 간섭 신호를 제거하는 이동 통신에 있어서의 안테나 장치를 실현하는 것을 목적으로 한다.

〈발명의 개시〉

본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 주 안테나와, 이 주 안테나보다도 소형의 보조 안테나와, 소정의 가중 계수를 이용하여, 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호에 각각 웨이팅을 행하는 웨이팅 수단, 이 웨이팅수단에 의해 각각 웨이팅된 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호를 합성하는 합성 수단과, 이 합성 수단에 의해 출력되는 신호의 전력이 최소가 되도록 가중 계수를 연산하여, 연산된 가중 계수를 상기 웨이팅 수단으로 출력하여 웨이팅을 제어하는 웨이팅 제어 장치를 구비하며, 상기 합성 수단에 의해 출력된 신호를 송수신기로 출력하는 적응 제어 장치를 설치한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, CDMA 방식을 채용하는 송신측에 있어서 확산 변조된 광대역 신호로부터 간섭 신호를 제거한 신호를, 광대역 신호로부터 협대역 신호로 역확산하는 정합 필터를 구비한 송수신기로 출력하는 적응 제어 장치를 설치한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 주 안테나가 수신된 신호 중, 일부의 신호는 적응 제어 장치로 출력하고, 남은 신호를 상기 적응 제어 장치를 통과시키지 않고 송수신기로 출력하는 분배기를 설치한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 수신 신호에 포함되는 성분 중, 열 잡음 성분에 소정의 의사 잡음 성분을 부가하여 가중 계수를 연산함으로써 가중 계수를 변화시키는 웨이팅 제어 장치를 설치한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 주 안테나 및 보조 안테나가 수신한 전력이 큰 신호를 최대비 합성하는 가중 계수를 연산함과 함께 적응 제어 장치로 출력하고, 전력이 큰 신호를 송신할 때, 송수신기로부터 상기 적응 제어 장치에 입력되는 신호의 웨이팅을 제어하는 웨이팅 제어 장치를 설치한 것이다.

본 발명에 따른 기지국용 적응 어레이 안테나 장치는, 기지국에 설치된 주안테나와 접속되고, 이 주 안테나가 수신한 신호를 분배하여 출력하는 분배 합성기와, 기지국을 설치하는 환경의 간섭 신호 레벨에 의존하여 사이즈가 결정되는 보조 안테나와, 소정의 가중 계수를 이용하여, 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호에 각각 웨이팅을 행하는 웨이팅 수단과, 이 웨이팅 수단에 의해 각각 웨이팅된 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호를 합성하는 합성 수단, 이 합성 수단에 의해 출력되는 신호의 전력이 최소가 되도록 가중 계수를 연산하여, 연산된 가중 계수를 상기 웨이팅 수단으로 출력하여 웨이팅을 제어하는 웨이팅 제어 장치를 구비하며, 상기 합성 수단에 의해 출력된 신호를 송수신기로 출력하는 적응 제어 장치를 설치한 것이다.

본 발명은 이동 통신에 있어서 통신 품질을 확보하는 안테나 장치, 특히 직접 확산 방식을 취하는 CDMA 방식을 이용하는 통신 시스템의 안테나 장치에 관한 발명이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 원하는 신호의 SINR과 보조 안테나의 필요 이득과의 관계를 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 SINR 출력 특성을 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 기지국용 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 10은 종래의 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도.

〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 참조 번호(1)는 주 안테나, 참조 번호(2)는 보조 안테나, 참조 번호(3)는 사용자용 분배 합성기, 참조 번호(4)는 주 안테나(1)로부터의 신호가 입력되는 승산기, 참조 번호(5)는 보조 안테나(2)로부터의 신호가 입력되는 승산기, 참조 번호(6)는 가산기, 참조 번호(7)는 웨이팅 제어 장치, 참조 번호(8)는 적응 제어 장치, 참조 번호(9)는 A/D 변환기, 참조 번호(10)는 송수신기, 참조 번호(11)는 정합 필터이다.

CDMA(Code Division Multiple Access)는 부호 분할 다원 접속을 말하며, 정보 신호의 스펙트럼을 그 대역 폭에 비교하여 충분히 넓은 대역으로 확산하여 전송하는 스펙트럼 확산 통신에 의해 다원 접속을 행하는 기술이다. 즉, 전송에는 광대역 신호를 이용하기 때문에, CDMA에서는 고속 멀티미디어 서비스의 제공이 가능해져서, 동화상 등의 고속 데이터 전송을 실현할 수 있다. 그러나, 고속 전송이 될수록 많은 대역을 사용하기 때문에 신호의 송신 전력도 커진다. 따라서, 통상의 음성 전송 등을 행하는 사용자에게 있어서는 이들의 고속 전송을 행하는 사용자는 통신 품질을 현저히 열화시키는 간섭 신호가 된다.

다음에 도 1에 도시한 적응 어레이 안테나 장치의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 주 안테나(1) 및 보조 안테나(2)로 수신된 신호를 A/D 변환기(9)에 의해 기저 대역 신호로 변환하여 적응 제어 장치(8)에 입력한다. 적응 제어 장치(8)는 전력 최소화법을 이용하여 적응 제어를 행하여 어레이 신호를 출력한다. 구체적으로는 어레이 합성의 출력 전력의 기대치가 최소화되도록 웨이팅 제어 장치(7)에 의해 보조 안테나(2)의 수신 신호의 진폭 위상을 연산, 즉 가중 계수를 연산하여, 이 가중 계수를 이용하여 승산기(5)에서 수신 신호의 웨이팅을 행한다. 그리고, 웨이팅된 보조 안테나(2)의 수신 신호를 가산기(6)에 입력하여, 승산기(4)로부터 출력된 신호와 합성하여 어레이 신호를 출력한다. 어레이 신호가 입력된 사용자용 분배 합성기(3)는 송수신기(10)로 신호를 선택적으로 분배한다. 각 송수신기(10)는 입력된 신호를 각각의 정합 필터(11)에서 역 확산 처리하여 원하는 신호로부터 정보 신호를 추출할 수 있다.

본 발명은, 송신측인 CDMA 시스템에 있어서 확산된 확산 신호가, SNR(신호전력대 열 잡음 전력비)이 매우 낮은 상태에서 송신되는 성질인 것을 이용하고 있다. 통상, 음성 등의 저속 전송 사용자에 있어서는 열 잡음 레벨 이하의 송신 전력으로 송신된다. 또한, 비트 레이트에 비례하여 송신 전력도 커진다. 화상, 동화상 등의 전송을 행하는 고속 전송 사용자는 많은 대역(채널)을 사용하기 때문에 송신 전력도 커진다. 즉, 열 잡음 레벨 이상의 간섭 신호가 수신되게 된다. 이러한 CDMA의 상황에 있어서, 수신측에서 역 확산 처리를 하기 전의 신호에서는, 음성 전송 등을 행하는 원하는 신호는 잡음이 심한 상태로 되어 있다. 따라서, 단순한 전력 최소화법을 이용하여 간섭 신호를 제거하면, 열 잡음 레벨 이상의 대전력의 간섭 신호만 제거되게 된다.

종래의 적응 어레이 안테나 장치가 채용하고 있던 적응 제어 알고리즘인 최소 2승 오차법은, 원하는 신호의 성질을 사전 지식으로서 적응 제어를 행하는 것이었다. 이것에 대하여, 본 발명이 채용한 전력 최소화법은, 이러한 사전 지식을 필요로 하지 않고도, 완전한 블라인드 처리가 가능하다. 이러한 출력 전력 최소화에 이용하는 알고리즘으로서 파워 인버젼 알고리즘(Power Inversion Algorithm: 이하 PI 알고리즘이라 함)이 있다. 이하, PI 알고리즘에 대하여 설명한다. 가중 계수 W는 다음 식에서 얻어진다.

R_xx: 입력 신호의 상관 행렬

S : 주 안테나의 가중을 고정으로 하여로 된다

수학식 2를 2소자 2파 모델로 다시 쓰면 이하와 같다.

x_d1,x_d2: 주 안테나, 보조 안테나로 수신되는 원하는 신호 성분

x_i1,x_i2: 주 안테나, 보조 안테나로 수신되는 간섭 신호 성분

σ²: 열 잡음 전력

이와 같이 원하는 신호와 간섭 신호가 상관이 없으면, 가중 계수는 원하는 신호, 간섭 신호, 열 잡음의 각 성분에 의해 기술할 수 있다. 이 때, 각 신호 전력과 열 잡음 전력의 관계로부터 특성이 결정되게 되어, 열 잡음에 비교하여 큰 신호만큼 억압 대상이 된다. 이동 통신에 있어서는 수신 상태는 때때로 시시각각 변화하기 때문에 신호 전력과 열 잡음 전력의 관계가 역전하는 것도 고려된다. 그래서, 가상적인 의사 잡음 성분을 수학식 3의 σ²에 가함으로써 적응 어레이 안테나의 성능을 다소 떨어지게 하여, 원하는 신호를 억압하기 어렵게 하는 것이 가능해진다. 또 이렇게 함으로써, 적절한 의사 잡음을 부가함으로써 억압 대상으로 하는 신호를 선택할 수도 있다.

또한, 상기 설명한 적응 어레이 안테나 장치가 갖는 간섭 제거 효과는 보조 안테나의 크기에 의존하고 있다. 그리고, 보조 안테나의 사이즈는 제거하여야 할 간섭 신호의 레벨에 따라 결정된다. 요구 품질을 만족시키기 위해 필요한 간섭 억압의 정도는 각 기지국 환경에 따라 다르기 때문에, 보조 안테나의 사이즈는 설치 환경에 있어서 필요한 간섭 신호의 억압 레벨에 따라 결정된다. 이하, 보조 안테나의 사이즈의 결정법에 대하여 설명한다. 우선, 주 안테나에 대한 보조 안테나의 필요 이득(Gain)을 구한다.

혹은, 간섭 신호 전력이 원하는 신호 전력에 비해 매우 커서 원하는 신호를 무시할 수 있다고 하면,

x_d: 주 안테나에서의 원하는 신호 성분의 수신 진폭

x_i: 주 안테나에서의 간섭 신호의 수신 진폭

σ²: 열 잡음 전력

SINR : 원하는 SINR치

ρ=cos(kd(sinθ_d-sinθ_i))

k= 파수

d : 소자 간격

θ_d,θ_i: 원하는 신호, 간섭 신호의 도래 방향

즉, 원하는 SINR을 설정하여, 수신 시의 SIR, SNR 및 각 신호의 도래 방향, 소자 간격, 주파수를 제공함으로써 보조 안테나의 필요 이득을 구한다. 이상과 같이 하여 구해진 필요 이득으로부터 보조 안테나의 사이즈를 대략 산출할 수 있다. 그 예로서, SIR=-10㏈, SNR=0㏈의 경우의 필요 이득을 도 2에 도시한다. 횡축이 원하는 SINR, 종축이 보조 안테나의 필요 이득을 나타낸다. 도면으로부터, SINR=- 10㏈을 달성한 경우에는 보조 안테나의 필요 이득은 약 -10㏈로 되어, 주 안테나에 대하여 10분의 1 정도의 사이즈로 되는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 적응 어레이 안테나 장치의 효과에 대하여 설명한다. 주 안테나와 보조 안테나의 2소자의 구성에 있어서 원하는 신호와 간섭 신호의 2파가 도래하는 환경에서의 적응 제어 후의 출력 SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio) 특성의 결과를 도 3에 나타낸다. 횡축은 SIR(원하는 신호 전력대 간섭 신호 전력)을 나타내며, 종축의 SINR이 클수록 간섭 신호를 제거하여, 양호한 특성이 얻어지는 것을 나타낸다. 입력 SNR(신호 전력대 열 잡음 전력비)은 -5㏈로 하고, CDMA에서의 역확산 전의 상태를 모의하고 있다. 도 3 중의 AGR은 보조 안테나와 주 안테나의 전계 이득비를 나타내며, 작을수록 보조 안테나의 이득이 낮은 것을 나타낸다.

즉, 안테나의 사이즈가 작아지는 것을 표시하고 있다. 도 3의 실선으로 나타내는 주 안테나만에서의 수신에 대하여 본 발명의 적응 제어를 행함으로써, 특성이 큰 개선이 보여진다. 따라서, 이득이 작은 안테나 즉 사이즈가 작은 보조 안테나를 이용함으로써 안테나 장치의 소형화를 도모하면서 간섭 제거 기능의 실현도 가능해진다. 또, SIR이 큰, 즉 큰 간섭 신호가 없는 경우라도 원하는 신호를 거의 제거하지 않은 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 적응 제어를 각 송수신기(각 사용자)로 분배하기 전에 행하기 때문에, 각 송수신기에 있어서 적응 제어 장치를 준비할 필요가 없어, 소비 전력이나 연산량, 장치 규모에 큰 영향을 주지 않는다. 그리고, 최소 2승 오차법이 아니라 전력 최소화법을 이용하여 적응 제어를 행하기 때문에, 참조 신호와의 동기 등을 취할 필요가 없게 되어간이한 구성에 의해 대전력의 간섭 신호의 제거가 가능하다. 사이즈가 작은 보조 안테나를 이용함으로써 장치 규모의 소형화와 간섭 제거 기능을 양립시킬 수 있다. 또한, 참조 신호와의 동기를 취할 필요가 없기 때문에 완전한 블라인드 처리가 가능해졌다. 고속 샘플링도 필요 없기 때문에 매우 간이한 구성으로 실현할 수 있다.

또, 이상 설명한 적응 어레이 안테나 장치는, 제거하고 싶은 간섭의 수에 따라 보조 안테나의 수를 증가시킴에 따라, 요구 품질을 만족시키는 것이 가능하다. 이 경우, 보조 안테나의 수를 제거할 수 있는 간섭 신호의 수와 같게 된다.

(실시예 2)

도 4는 실시예 2에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4에 있어서, 도 1에 도시한 것과 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내는 것이기 때문에 설명은 생략한다. 실시예 1에 나타내는 적응 어레이 안테나 장치는 CDMA 방식의 신호의 수신 및 간섭 제거에 적합한 것이었다. 이하 설명하는 적응 어레이 안테나 장치는, 수신된 신호가 CDMA 방식의 신호인지 그 밖의 방식의 신호인지에 상관 없이, 간섭 신호의 전력이 원하는 신호의 전력에 비교하여 크면, 모든 변조 방식의 신호에 대하여도 적용할 수 있는 것이다.

주 안테나(1) 및 보조 안테나(2)로 수신된 신호를 A/D 변환기(9)에 의해 기저 대역 신호로 변환하여, 이들 출력으로부터 적응 제어 장치(8)를 이용하여 전력 최소화법에 기인한 적응 제어를 행한다. 구체적으로는 어레이 합성의 출력 전력의 기대치가 최소화되도록 웨이팅 제어 장치(7)에 의해 보조 안테나(2)의 수신 신호의진폭 위상을 연산하고, 또한 가중 계수를 조정하여 가산기(6)에 의해 주 안테나(1)의 출력과 합성한다. 이렇게 함에 따라, 동일한 전송 품질이 요구되는 신호가 전부 동일한 전력으로 수신되도록 제어된 시스템에서는, 원하는 신호에 대하여 큰 전력의 간섭 신호만을 제거하는 것이 가능해진다.

(실시예 3)

실시예 1, 2에서 설명한 적응 어레이 안테나 장치는, 전력이 큰 신호는 간섭으로서 제거 대상으로 하고 있었다. 그러나, 동화상 등의 정보를 전송하는 고속 전송 신호는 많은 대역을 사용하기 때문에 송신 전력도 커진다. 따라서, 전력이 큰 신호를 일률적으로 간섭으로서 제거하면, 동화상을 포함한 원하는 신호까지 제거할 가능성이 있다. 도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 적응 어레이 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5에 있어서, 참조 번호(12)는 분배 합성기, 참조 번호(13)는 대전력 신호용 경로이다. 도 5에 있어서 도 1에 도시한 것과 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내기 때문에 설명은 생략한다. 실시예 3에 따른 적응 어레이 안테나 장치는, 도 5에 도시한 바와 같이, 주 안테나(1)의 출력을 분배 합성기(12)에 의해 2분배하고, 한쪽을 적응 제어 장치(8)에, 또 한쪽의 신호를 대전력 사용자용의 대전력 신호용 경로(13)를 통해 사용자용 분배 합성기(3)에 입력한다.

다음에 도 5에 도시한 적응 어레이 안테나 장치의 동작에 대하여 설명한다. 주 안테나(1)가 수신한 신호는 A/D 변환기(9)에 의해 기저 대역 신호로 변환된 후, 분배 합성기(12)에 입력된다. 한편, 보조 안테나(2)가 수신한 신호는 A/D변환기(9)에 의해 기저 대역 신호로 변환되어 적응 제어 장치(8)에 입력된다. 분배 합성기(12)는 주 안테나(1)가 수신된 신호를 분배하여, 한쪽을 적응 제어 장치(8)에, 또 한쪽을 사용자용 분배 합성기(3)를 경유하여 송수신기(10)로 출력한다.

대전력 사용자에 대해서는, 이와 같이 분배 합성기(12)의 또 한쪽의 계통을 그대로 후단의 송수신기에 입력함으로써 대응 가능하다. 이러한 구성을 채용함으로써 대전력 사용자와의 통신에 지장을 초래하지 않는 구성으로 된다. 또한, 만일 적응 제어 후에 추출한 신호의 레벨이 작으면, 대전력 사용자용의 계통을 이용하여, 양자의 출력 레벨의 비교를 행하는 등으로, 보다 높은 출력 레벨의 계통을 선택하는 것도 가능해진다.

또한, 도 6은 도 5에 도시한 적응 어레이 안테나 장치를 나타내는 블록도이다. 도 6에 있어서 도 5와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내기 때문에 설명은 생략한다. 도 6에 도시한 적응 어레이 안테나 장치는, 분배 합성기(12)에 있어서, 수신된 동화상 정보 등을 포함하는 전력의 큰 신호는 2분배되고, 한쪽은 적응 제어 장치(8)에, 또 한쪽은 대전력 사용자용 경로(13)에 의해 사용자용 분배 합성기(3)로 출력된다. 따라서, 적응 제어 장치(8)에 입력된 신호로부터 대전력 신호가 제거되더라도, 대전력 사용자용 경로로 출력된 신호로부터 원하는 신호를 추출할 수 있으므로, 대전력 사용자를 보호할 수 있다. 이상 설명한 바와 같이, 대전력 사용자를 보호함과 함께, 전력이 큰 신호가 미치는 간섭을 억제하여, 음성 정보를 전달하는 통상 사용자의 통신 품질을 양호하게 유지할 수 있는 것은 도 5에도시한 적응 어레이 안테나 장치와 마찬가지이다. 한편, 전력이 큰 신호를 송신할 때는, 송수신기(9)에 의해 대전력의 송신 신호를 입력한 사용자용 분배 합성기(3)는 대전력 송신 신호를 적응 제어 장치(8)로 출력한다. 또한, 전력이 작은 신호를 송신할 때는, 적응 제어 장치(8)를 통하지 않고 송신한다.

이 적응 제어 장치(8)는, 대전력 사용자 방향에 빔 주사함으로써 소비 전력의 저감 및 다른 사용자에의 불요 방사에 의한 간섭을 저감시키기 위해 보조 안테나를 이용한 적응 제어를 행하는 것이다. 구체적으로는 대전력의 사용자와 통신을 행할 때는, 수신 시에 각 소자에의 입력 신호를 최대비 합성하는 가중 계수를 구해 놓고, 이것을 송신 시의 웨이팅으로서 이용한다. 대전력의 신호가 존재하면 이 가중 계수는 대전력 신호를 최대비로 합성함으로써 거의 같게 된다. 따라서, 대전력 사용자 방향에 빔을 향해 송신 가능해지며, 송신국의 소비 전력 삭감을 실현할 수 있다. 또한, 빔을 주사함으로써 다른 사용자에의 불요 방사를 저감시킬 수 있기 때문에, 다른 사용자의 통신 품질의 개선도 가능해진다.

또한, 도 7은, 이상 설명한 적응 어레이 안테나 장치를 여러개, 다이버시티 제어 장치(14)에 설치한 상태를 나타내는 블록도이다. 도 7에 도시한 바와 같이 각 안테나 장치로부터의 출력을 복조하고, 이들을 다이버시티 제어 장치(14)에 의해 다이버시티 합성함으로써 수신 후의 SNR을 개선하여, 통신 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

(실시예 4)

실시예 1 내지 3에서 설명한 적응 어레이 안테나 장치에서는, 안테나 출력을A/D 변환기(9)에 의해 기저 대역 신호로 변환하여 신호 처리를 행하고 있었다. 이것을 도 8에 도시한 바와 같이, 보조 안테나 출력을 위상 시프트기(16)와 감쇠기(17)에 의해 조정하고, 합성기(15)에서 주 안테나(1)의 출력과 합성하는 구성으로 함으로써, RF 신호 혹은 IF 신호인 상태 그대로 아날로그 회로에 의해 실현하고, 적응 제어 장치(8)의 후단에 설치한 A/D 변환기(9)에서 A/D 변환하도록 하여도 좋다.

이와 같이 구성한 적응 어레이 안테나 장치는, 안테나 바로 아래에 간섭 제거 기능을 갖는 신호 처리계를 구성할 수가 있어, 전단에서 기저 대역에의 다운컨버트 및 A/D 변환기에 의한 디지털화 등의 처리계의 구성을 행할 필요가 없기 때문에 장치의 소형화, 설치에 있어서의 개선이 가능해진다.

(실시예 5)

도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 기지국용 안테나 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 참조 번호(18)는 기지국용 안테나 장치이다. 도 9에 있어서 도 5에 도시한 것과 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내기 때문에 설명은 생략한다. 기지국용 안테나 장치(18)는 보조 안테나(2), 적응 제어 장치(8), 분배 합성기(12)를 구비하며, 이 기지국용 안테나 장치(18)를 기지국에 설치된 주 안테나(1)와 접속하여, 기존의 설비에 추가함으로써, 기지국의 기능에 간섭 제거 기능을 부가할 수 있다.

상기 기지국용 안테나 장치(18)는 기지국 등 기존의 안테나 장치에 대폭적인 개조, 사양 변경을 실시하지 않고 간섭 제거 기능의 추가를 행하는 것이 가능해진다. 또, 수신 신호를 각 송수신기로 분배하기 전에 적응 제어를 행하기 때문에, 예를 들면, 기존의 기지국 장치의 섹터 안테나 등의 바로 아래에 본 발명의 장치를 삽입할 수 있다. 따라서, 후단의 송수신기 등 무선 제어 장치에 거의 영향을 주지 않고도 간섭 제거 기능의 추가가 가능하다. 또한, 보조 안테나를 소형으로 하여도충분한 간섭 제거 기능을 완수하기 때문에, 원래의 사이즈로부터 그다지 변하지 않게 할 수 있다. 이상 설명한 바와 같은, 기지국용 안테나 장치를 기지국에 설치하는 작업은, 적응 제어를 고려하여 기존의 설비를 개조할 필요성도 작기 때문에, 저비용, 저노동력으로 실시할 수 있다.

Claims

주 안테나와,

상기 주 안테나보다도 소형인 보조 안테나와,

소정의 가중 계수(weight coefficient)를 이용하여, 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호에 각각 웨이팅(weighting)을 행하는 웨이팅 수단과,

상기 웨이팅 수단에 의해 각각 웨이팅된 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호를 합성하는 합성 수단과,

상기 합성 수단으로부터 출력되는 신호의 전력이 최소가 되도록 상기 가중 계수를 연산하고, 이 연산된 가중 계수를 상기 웨이팅 수단에 출력하여 웨이팅을 제어하는 웨이팅 제어 장치

를 구비하며,

상기 합성 수단으로부터 출력된 신호를 송수신기에 출력하는 적응 제어 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 적응 어레이 안테나 장치.
제1항에 있어서,

상기 적응 제어 장치는, CDMA 방식을 채용하는 송신측에서 확산 변조된 광대역 신호로부터 간섭 신호를 제거한 신호를, 광대역 신호로부터 협대역 신호로 역 확산하는 정합 필터를 구비한 송수신기에 출력하는 것을 특징으로 하는 적응 어레이 안테나 장치.
제1항에 있어서,

주 안테나가 수신한 신호 중, 일부의 신호는 적응 제어 장치로 출력하고, 나머지 신호를 상기 적응 제어 장치를 통과시키지 않고 송수신기로 출력하는 분배기를 설치한 것을 특징으로 하는 적응 어레이 안테나 장치.
제3항에 있어서,

상기 웨이팅 제어 장치는, 수신 신호에 포함되는 성분 중, 열 잡음 성분에 소정의 의사 잡음 성분을 부가하여 가중 계수를 연산함으로써 가중 계수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 적응 어레이 안테나 장치.
제3항에 있어서,

상기 웨이팅 제어 장치는, 주 안테나 및 보조 안테나가 수신한 큰 전력의 신호를 최대비(maximum ratio)로 합성하는 가중 계수를 연산함과 함께 적응 제어 장치로 출력하고, 상기 전력이 큰 신호를 송신할 때, 송수신기로부터 상기 적응 제어 장치에 입력되는 신호의 웨이팅을 제어하는 것을 특징으로 하는 적응 어레이 안테나 장치.
기지국에 설치된 주 안테나와 접속되어, 상기 주 안테나가 수신한 신호를 분배하여 출력하는 분배 합성기와,

기지국을 설치하는 환경의 간섭 신호 레벨에 의존하여 사이즈가 결정되는 보조 안테나와,

소정의 가중 계수를 이용하여, 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호에 각각 웨이팅을 행하는 웨이팅 수단과,

상기 웨이팅 수단에 의해 각각 웨이팅된 상기 주 안테나 및 상기 보조 안테나로부터 출력된 신호를 합성하는 합성 수단과,

상기 합성 수단으로부터 출력되는 신호의 전력이 최소가 되도록 가중 계수를 연산하고, 이 연산된 가중 계수를 상기 웨이팅 수단에 출력하여 웨이팅을 제어하는 웨이팅 제어 장치

를 구비하며,

상기 합성 수단으로부터 출력된 신호를 송수신기에 출력하는 적응 제어 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 기지국용 적응 어레이 안테나 장치.