KR20020034531A - Ｉｍｔ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트안테나를 이용한 ｒｆ 송/수신 장치 및 그 방법 - Google Patents

Ｉｍｔ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트안테나를 이용한 ｒｆ 송/수신 장치 및 그 방법 Download PDF

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박종섭
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Abstract

본 발명은 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법, 더욱 상세하게는 차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 순방향 기지국 용량증가를 위하여 스마트 안테나 시스템의 순방향 가중치를 역방향 가중치를 이용하여 간편하게 구할 수 있도록 해줌으로써, 역방향 뿐만 아니라 순방향에 대해서도 스마트 안테나를 적용하여 사용할 수 있도록 해주는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법에 의하면, 차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 순방향 기지국의 용량증가를 극대화시켜줌과 동시에, 스마트 안테나 시스템의 순방향 가중치를 역방향 가중치를 이용하여 간편하게 구할 수 있도록 해줌으로써 기지국 시스템의 성능 향상 및 추가 시스템 최소화를 이룩할 수 있도록 해준다는 뛰어난 효과가 있다.

Description

ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법{DEVICE AND METHOD FOR TRNASMITTING/RECEIVING RADIO FREQUENCY USING SMART ANTENNA COMBINED TRANSMISSION AND RECEPTION IN IMT-2000 BTS SYSTEM}
본 발명은 ＩＭＴ(International Mobile Telecommunication; 이하 IMT라 칭함.)-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나(Smart Antenna)를 이용한 ＲＦ(Radio Frequency) 송/수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 순방향 기지국 용량증가를 위하여 스마트 안테나 시스템의 순방향 가중치를 역방향 가중치를 이용하여 간편하게 구할 수 있도록 해줌으로써, 역방향 뿐만 아니라 순방향에 대해서도 스마트 안테나를 적용하여 사용할 수 있도록 해주는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 ＲＦ 송/수신 장치는 기지국의 용량 증가를 위해 섹터 안테나를 사용하고 있었다. 그러나, 개발자들은 기지국의 시스템용량을 더욱 증가시키기 위해 스마트 안테나 시스템을 고려하였으나, 이는 역방향에 대해서만 적용하여 사용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
차세대 이동통신 시스템에서는 순방향 용량을 보다 필요로 하고 있으나, 이에 대한 대책이 미비한 상태이고, 역방향과 마찬가지로 순방향에서도 빔 형성 알고리즘을 사용하는 스마트 안테나 시스템을 연구중이나 복잡성으로 인해 아직 초기 연구단계이다. 따라서, 종래의 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에는 송/수신 겸용 스마트 안테나를 장착하여 사용하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 스마트 안테나를 사용할 경우 역방향에 대해서만 적용가능한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 순방향 기지국 용량증가를 위하여 동일한 스마트 안테나를 통해 역방향 뿐만 아니라 순방향에서도 사용 가능하도록 해주기 위한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치는, 배열 안테나로 구성되며 빔 형성 알고리즘으로 운용되는 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나;
상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나를 통해 수신되는 RF 수신신호(XN)를 각각 베이스 밴드로 하향 변환시키는 다수(N)개의 주파수 하향 변환기, 상기 다수(N)개의 주파수 하향 변환기중 자신과 접속된 주파수 하향 변환기로부터 베이스 밴드 대역의 수신신호(XN)를 입력받은 후 각각 복조하는 다수(N)개의 복조기, 및 상기 다수(N)개의 복조기에서 전송한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출함과 동시에 그 수신신호(XN)와 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해줌으로 역방향 수신신호를 생성한 후 채널 엘리먼트로 전송하는 역방향 빔형성 모듈을 구비한 RF 수신부; 및
상기 RF 수신부내 역방향 빔형성 모듈로부터 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 입력받은 후 그 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 산출하는 가중치 변환부, 상기 채널 엘리먼트로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 송신신호(YN)와 상기 가중치 변환부로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱해주는 순방향 빔형성 모듈, 상기 순방향 빔형성 모듈로부터 자신에 해당되는 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받은 후 변조하는 다수(N)개의 변조기, 및 상기 다수(N)개의 변조기중 자신과 접속된 변조기로부터순방향 송신신호(YNWfN)를 입력받아 송신 대역으로 주파수 상향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나중 자신과 접속된 송/수신 스마트 안테나를 통해 단말기로 송신하는 다수(N)개의 주파수 상향 변환기를 구비한 RF 송신부로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 수신방법은, 다수(N)개의 주파수 하향 변환기가 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나로부터 RF 수신신호(XN)를 각각 입력받은 후 베이스 밴드로 하향 변환시키는 제 11 단계;
상기 다수(N)개의 복조기가 상기 다수(N)개의 주파수 하향 변환기중 자신과 접속된 주파수 하향 변환기로부터 베이스 밴드 대역의 수신신호(XN)를 입력받은 후 각각 복조하는 제 12 단계;
상기 역방향 빔형성 모듈이 상기 다수(N)개의 복조기에서 전송한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 각각 산출하는 제 13 단계;
상기 역방향 빔형성 모듈이 상기 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 이용하여 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출하는 제 14 단계; 및
상기 역방향 빔형성 모듈이 그 수신신호(XN)와 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해줌으로 역방향 수신신호를 생성한 후 채널 엘리먼트로 전송하는 제 15 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 송신방법은, RF 수신부내 가중치 변환부가 상기 RF 송신부내 역방향 빔형성 모듈에서 산출한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 산출한 후 순방향 빔형성 모듈로 전송하는 제 21 단계;
상기 순방향 빔형성 모듈이 상기 채널 엘리먼트로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 송신신호(YN)와 상기 가중치 변환부로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱해줌으로 순방향 송신신호(YNWfN)를 생성하는 제 22 단계;
상기 다수(N)개의 변조기가 상기 순방향 빔형성 모듈로부터 자신에 해당되는 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받아 변조동작을 수행한 후 다수(N)개의 주파수 상향 변환기로 각각 전송하는 제 23 단계; 및
상기 다수(N)개의 주파수 상향 변환기가 상기 다수(N)개의 변조기로부터 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받아 송신 대역으로 주파수 상향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나를 통해 단말기로 송신하는 제 24 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치의 구성을 나타낸 기능블록도,
도 2는 도 1에 따른 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치에서 역방향 빔형성 모듈, 가중치 변환부, 및 순방향 빔형성 모듈의 세부 구성을 나타낸 기능블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 수신방법을 나타낸 동작플로우챠트,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 송신방법을 나타낸 동작플로우챠트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 송/수신 스마트 안테나 200 : RF 수신부
210 : 주파수 하향 변환기 220 : 복조기
230 : 역방향 빔형성 모듈 231 : 역방향 가중치 생성부
232 : 제 1 곱셈기 300 : RF 송신부
310 : 가중치 변환부 311 : 순방향 가중치 생성부
320 : 순방향 빔형성 모듈 321 : 제 2 곱셈기
330 : 변조기 340 : 주파수 상향 변환기
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치의 기능블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치는 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나(100)와; 다수(N)개의 주파수 하향 변환기(210), 다수(N)개의 복조기(220), 및 역방향 빔형성 모듈(230)을 구비한 RF 수신부(200)와; 가중치 변환부(310), 순방향 빔형성 모듈(320), 다수(N)개의 변조기(330), 및 다수(N)개의 주파수 상향 변환기(340)를 구비한 RF 송신부(300)로 구성되어 있다.
상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나(100)는 배열 안테나로 구성되며, 빔 형성 알고리즘으로 운용되는 안테나로써, 상호간의 간격(d)은 역방향 주파수를 기준으로 할 때 수신 주파수 파장(λ)의 절반(1/2)으로 구현된다.
또한, 상기 RF 수신부(200)내에 장착된 다수(N)개의 주파수 하향 변환기(210)는 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나(100)를 통해 수신되는 RF 수신신호(XN)를 각각 베이스 밴드로 하향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 복조기(220)중 자신과 접속된 복조기(220)로 각각 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 RF 수신부(200)내에 장착된 다수(N)개의 복조기(220)는 상기 다수(N)개의 주파수 하향 변환기(210)중 자신과 접속된 주파수 하향 변환기(210)로부터 베이스 밴드 대역의 수신신호(XN)를 입력받음과 동시에 각각 복조한 후 상기 역방향 빔형성 모듈(230)로 각각 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 RF 수신부(200)내에 장착된 역방향 빔형성 모듈(230)은 상기 다수(N)개의 복조기(220)에서 전송한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출함과 동시에 그 수신신호(XN)와 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해줌으로 역방향 수신신호를 생성하고, 이후 그 역방향 수신신호를 채널 엘리먼트(1)로 전송하는 역할을 하며, 도 2에 도시한 바와 같이 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231), 및 다수(N)개의 제 1 곱셈기(232)로 구성되어 있다.
이때, 상기 역방향 빔형성 모듈(230)내에 장착된 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231)는 상기 다수(N)개의 복조기(220)중 자신과 접속된 복조기(220)로부터 수신신호(XN)를 입력받은 후 그 수신신호(XN)에 대응되는 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출하는 역할을 한다.
또한, 상기 역방향 빔형성 모듈(230)내에 장착된 다수(N)개의 제 1 곱셈기(232)는 상기 다수(N)개의 복조기(220)중 자신과 접속된 복조기(220)에서 출력한 수신신호(XN)와 상기 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231)중 자신과 접속된 역방향 가중치 생성부(231)에서 출력한 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱한 후 상기 채널 엘리먼트(1)로 전송하는 역할을 한다.
한편, 상기 RF 송신부(300)내에 장착된 가중치 변환부(310)는 상기 RF 송신부(200)내 역방향 빔형성 모듈(230)로부터 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 입력받음과 동시에 그 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 산출한 후 상기 순방향 빔형성 모듈(320)로 출력하는 역할을 하며, 도 2에 도시한 바와 같이 다수(N)개의 순방향 가중치 생성부(311)로 구성되어 있다.
이때, 상기 가중치 변환부(310)내에 장착된 다수(N)개의 순방향 가중치 생성부(311)는 상기 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231)중 자신과 접속된 역방향 가중치 생성부(231)로부터 역방향 가중치(WrN)를 각각 입력받음과 동시에 그 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 산출한 후 상기 순방향 빔형성 모듈(320)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 RF 송신부(300)내에 장착된 순방향 빔형성 모듈(320)은 상기 채널 엘리먼트(1)로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 송신신호(YN)와 상기 가중치 변환부(310)로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱한 후 상기 다수(N)개의 변조기(330)로 출력하는 역할을 하며, 도 2에 도시한 바와 같이 다수(N)개의 제 2 곱셈기(321)로 구성되어 있다.
이때, 상기 순방향 빔형성 모듈(320)내에 장착된 다수(N)개의 제 2곱셈기(321)는 상기 채널 엘리먼트(1)에서 출력한 순방향 송신신호(YN)와 상기 다수(N)개의 순방향 가중치 생성부(311)중 자신과 접속된 순방향 가중치 생성부(311)에서 출력한 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱한 후 상기 다수(N)개의 변조기(330)로 각각 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 RF 송신부(300)내에 장착된 다수(N)개의 변조기(330)는 상기 순방향 빔형성 모듈(320)내 다수(N)개의 제 2 곱셈기(321)로부터 자신에 해당되는 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받음과 동시에 변조한 후, 상기 다수(N)개의 주파수 상향 변환기(340)중 자신과 접속된 주파수 상향 변환기(340)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 RF 송신부(300)내에 장착된 다수(N)개의 주파수 상향 변환기(340)는 상기 다수(N)개의 변조기(330)중 자신과 접속된 변조기(330)로부터 순방향 송신신호(YNWfN)를 입력받아 송신 대역으로 주파수 상향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나(100)중 자신과 접속된 송/수신 스마트 안테나(100)를 통해 단말기로 송신하는 역할을 한다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치를 이용한 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 수신방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 수신방법을 나타내는 동작플로우챠트이다.
최초로, 상기 RF 수신부(200)내 다수(N)개의 주파수 하향 변환기(210)는 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나(100)로부터 RF 수신신호(XN)를 각각 입력받음과 동시에 베이스 밴드로 하향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 복조기(220)로 각각 출력한다(S11).
그러면, 상기 다수(N)개의 복조기(220)는 상기 다수(N)개의 주파수 하향 변환기(210)중 자신과 접속된 주파수 하향 변환기(210)로부터 베이스 밴드 대역의 수신신호(XN)를 입력받음과 동시에 각각 복조한 후 상기 역방향 빔형성 모듈(230)내에 장착된 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231)로 각각 출력한다.
그러면, 상기 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231)는 상기 다수(N)개의 복조기(220)에서 전송한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 하기 [수학식 1]을 이용하여 각각 산출한다(S13).
여기서,는 두 번째 송/수신 스마트 안테나의 배열 벡터를 나타내고,는 N 번째 송/수신 스마트 안테나의 배열 벡터를 나타내며, sinθ는 입사각을 나타내고, N은 송/수신 스마트 안테나의 갯수를 나타낸다.
그런후, 상기 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부(231)는 상기 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 이용하여 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출한 후 상기 다수(N)개의 제 1 곱셈기(232)로 출력한다(S14). 이때, 상술한 역방향 가중치(WrN)는 하기 [수학식 2]를 이용하여 산출한다.
여기서, N은 송/수신 스마트 안테나의 갯수를 나타내고, arN(θ)는 다수(N)개의 수신신호(XN) 각각의 위상 벡터를 나타낸다.
그러면, 상기 역방향 빔형성 모듈(230)내에 장착된 다수(N)개의 제 1 곱셈기(232)는 상기 다수(N)개의 복조기(220)중 자신과 접속된 복조기(220)에서 출력한 수신신호(XN)와 해당 역방향 가중치 생성부(231)에서 출력한 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해줌으로 역방향 수신신호를 생성한 후 상기 채널 엘리먼트(1)로 전송한다(S15).
따라서, 상술한 제 11 단계(S11)∼제 15 단계(S15)에 의해 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 수신동작은 마무리된다.
한편, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 송신방법에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 방법중 RF 송신방법을 나타내는 동작플로우챠트이다.
먼저, 상기 가중치 변환부(310)내 다수(N)개의 순방향 가중치 생성부(311)는 상기 RF 수신부(200)내 역방향 빔형성 모듈(230)에서 산출한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 산출한 후 상기 순방향 빔형성 모듈(320)내 다수(N)개의 제 2 곱셈기(321)로 각각 전송한다(S21). 이때, 상술한 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)는 하기 [수학식 3]을 이용하여 산출한다.
여기서, WrN은 다수(N)개의 역방향 가중치를 나타내고, ff는 기지국 구현시 이미 설정된 순방향 주파수를 나타내며, fr은 기지국 구현시 이미 설정된 역방향 주파수를 나타낸다.
그러면, 상기 순방향 빔형성 모듈(320)내 다수(N)개의 제 2 곱셈기(321)는상기 채널 엘리먼트(1)로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 송신신호(YN)와 상기 가중치 변환부(310)로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱해줌으로 순방향 송신신호(YNWfN)를 생성한 후 상기 다수(N)개의 변조기(330)중 자신과 접속된 변조기(330)로 출력한다(S22).
이어서, 상기 다수(N)개의 변조기(330)는 상기 다수(N)개의 제 2 곱셈기(321)중 자신과 접속된 제 2 곱셈기(321)로부터 자신에 해당되는 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받아 변조동작을 수행한 후 다수(N)개의 주파수 상향 변환기(340)로 각각 전송한다(S23).
그러면, 상기 다수(N)개의 주파수 상향 변환기(340)는 상기 다수(N)개의 변조기(330)로부터 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받아 송신 대역으로 주파수 상향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나(100)를 통해 단말기로 송신한다(S24).
따라서, 상술한 제 21 단계(S21)∼제 24 단계(S24)에 의해 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송신동작은 마무리된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치 및 그 방법에 의하면, 스마트 안테나 시스템을 역방향 뿐만 아니라 순방향에서도 사용할 수 있도록 해줌으로써 차세대 이동통신 시스템에서 요구되는 순방향 기지국의 용량증가를 극대화시켜줌과 동시에, 스마트 안테나 시스템의 순방향 가중치를 역방향 가중치를 이용하여 간편하게 구할 수 있도록 해줌으로써 기지국 시스템의 성능 향상 및 추가 시스템 최소화를 이룩할 수 있도록 해준다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 배열 안테나로 구성되며 빔 형성 알고리즘으로 운용되는 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나;
    상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나를 통해 수신되는 RF 수신신호(XN)를 각각 베이스 밴드로 하향 변환시키는 다수(N)개의 주파수 하향 변환기, 상기 다수(N)개의 주파수 하향 변환기중 자신과 접속된 주파수 하향 변환기로부터 베이스 밴드 대역의 수신신호(XN)를 입력받은 후 각각 복조하는 다수(N)개의 복조기, 및 상기 다수(N)개의 복조기에서 전송한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출함과 동시에 그 수신신호(XN)와 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해줌으로 역방향 수신신호를 생성한 후 채널 엘리먼트로 전송하는 역방향 빔형성 모듈을 구비한 RF 수신부; 및
    상기 RF 수신부내 역방향 빔형성 모듈로부터 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 입력받은 후 그 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 산출하는 가중치 변환부, 상기 채널 엘리먼트로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 송신신호(YN)와 상기 가중치 변환부로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱해주는 순방향 빔형성 모듈, 상기 순방향 빔형성모듈로부터 자신에 해당되는 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받은 후 변조하는 다수(N)개의 변조기, 및 상기 다수(N)개의 변조기중 자신과 접속된 변조기로부터 순방향 송신신호(YNWfN)를 입력받아 송신 대역으로 주파수 상향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나중 자신과 접속된 송/수신 스마트 안테나를 통해 단말기로 송신하는 다수(N)개의 주파수 상향 변환기를 구비한 RF 송신부로 구성된 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나 각각의 간격(d)은, 역방향 주파수를 기준으로 할 때 수신 주파수 파장(λ)의 절반(1/2)으로 구현하는 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 RF 수신부내에 장착된 역방향 빔형성 모듈은, 상기 다수(N)개의 복조기중 자신과 접속된 복조기로부터 수신신호(XN)를 입력받은 후 그 수신신호(XN)에 대응되는 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출하는 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부; 및
    상기 다수(N)개의 복조기중 자신과 접속된 복조기에서 출력한 수신신호(XN)와 상기 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부중 자신과 접속된 역방향 가중치 생성부에서 출력한 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해주는 다수(N)개의 제 1 곱셈기로 구성된 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 RF 송신부내에 장착된 가중치 변환부는, 상기 다수(N)개의 역방향 가중치 생성부중 자신과 접속된 역방향 가중치 생성부로부터 역방향 가중치(WrN)를 각각 입력받은 후 그 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 산출하는 다수(N)개의 순방향 가중치 생성부로 구성된 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 RF 송신부내에 장착된 순방향 빔형성 모듈은, 채널 엘리먼트에서 출력한 순방향 송신신호(YN)와 상기 다수(N)개의 순방향 가중치 생성부중 자신과 접속된 순방향 가중치 생성부에서 출력한 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱해주는 다수(N)개의 제 2 곱셈기로 구성된 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송/수신 장치.
  6. 다수(N)개의 주파수 하향 변환기가 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나로부터 RF 수신신호(XN)를 각각 입력받은 후 베이스 밴드로 하향 변환시키는 제 11 단계;
    상기 다수(N)개의 복조기가 상기 다수(N)개의 주파수 하향 변환기중 자신과 접속된 주파수 하향 변환기로부터 베이스 밴드 대역의 수신신호(XN)를 입력받은 후 각각 복조하는 제 12 단계;
    상기 역방향 빔형성 모듈이 상기 다수(N)개의 복조기에서 전송한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 각각 산출하는 제 13 단계;
    상기 역방향 빔형성 모듈이 상기 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 이용하여 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출하는 제 14 단계; 및
    상기 역방향 빔형성 모듈이 그 수신신호(XN)와 역방향 가중치(WrN)를 각각 곱해줌으로 역방향 수신신호를 생성한 후 채널 엘리먼트로 전송하는 제 15 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 수신방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 13 단계에서 상기 역방향 빔형성 모듈은 하기 [수학식 1]을 이용하여 다수(N)개의 수신신호(XN)의 위상 벡터(αrN(θ))를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 수신방법.
    [수학식 1]
    여기서,는 두 번째 송/수신 스마트 안테나의 배열 벡터를 나타내고,는 N 번째 송/수신 스마트 안테나의 배열 벡터를 나타내며, sinθ는 입사각을 나타내고, N은 송/수신 스마트 안테나의 갯수를 나타낸다.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 14 단계에서 상기 역방향 빔형성 모듈은 하기 [수학식 2]를 이용하여 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 수신방법.
    [수학식 2]
    여기서, N은 송/수신 스마트 안테나의 갯수를 나타내고, arN(θ)는 다수(N)개의 수신신호(XN) 각각의 위상 벡터를 나타낸다.
  9. RF 수신부내 가중치 변환부가 상기 RF 송신부내 역방향 빔형성 모듈에서 산출한 다수(N)개의 수신신호(XN)의 역방향 가중치(WrN)를 이용하여 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 산출한 후 순방향 빔형성 모듈로 전송하는 제 21 단계;
    상기 순방향 빔형성 모듈이 상기 채널 엘리먼트로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 송신신호(YN)와 상기 가중치 변환부로부터 수신받은 다수(N)개의 순방향 가중치(WfN)를 각각 곱해줌으로 순방향 송신신호(YNWfN)를 생성하는 제 22 단계;
    상기 다수(N)개의 변조기가 상기 순방향 빔형성 모듈로부터 자신에 해당되는 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받아 변조동작을 수행한 후 다수(N)개의 주파수 상향 변환기로 각각 전송하는 제 23 단계; 및
    상기 다수(N)개의 주파수 상향 변환기가 상기 다수(N)개의 변조기로부터 순방향 송신신호(YNWfN)를 각각 입력받아 송신 대역으로 주파수 상향 변환시킨 후 상기 다수(N)개의 송/수신 스마트 안테나를 통해 단말기로 송신하는 제 24 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송신방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 21 단계에서 상기 RF 송신부내 가중치 변환부는 하기 [수학식 3]을이용하여 다수(N)개의 수신신호(XN)의 순방향 가중치(WfN)를 산출하는 것을 특징으로 하는 ＩＭＴ-2000 기지국 시스템에서의 송/수신 겸용 스마트 안테나를 이용한 ＲＦ 송신방법.
    [수학식 3]
    여기서, WrN은 다수(N)개의 역방향 가중치를 나타내고, ff는 기지국 구현시 이미 설정된 순방향 주파수를 나타내며, fr은 기지국 구현시 이미 설정된 역방향 주파수를 나타낸다.
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KR100677699B1 (ko) * 2003-12-19 2007-02-02 한국전자통신연구원 스마트 안테나 기지국 송수신 장치 및 순방향 링크의고정빔 형성 방법
KR100930712B1 (ko) * 2003-05-27 2009-12-09 주식회사 케이티 적응 배열 안테나 기반의 무선 랜 시스템 및 그 제어 방법

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