KR20020037965A - System and method for downlink beamforming using uplink array response vector - Google Patents

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KR20020037965A
KR20020037965A KR1020000067975A KR20000067975A KR20020037965A KR 20020037965 A KR20020037965 A KR 20020037965A KR 1020000067975 A KR1020000067975 A KR 1020000067975A KR 20000067975 A KR20000067975 A KR 20000067975A KR 20020037965 A KR20020037965 A KR 20020037965A
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antenna
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KR1020000067975A
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Inventor
박형근
경문건
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오길록
한국전자통신연구원
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Abstract

PURPOSE: A down link beam forming system and a method thereof are provided to transmit a maximal power to a direction in which a desired terminal is located using a receiving array response vector obtained in a uplink. CONSTITUTION: An adaptive array modulator(105) generates a reference signal necessary to estimate a receiving array response vector. A correlator(106) estimates the receiving array response vector by obtaining an average with respect to a time of a signal obtained by multiplying the reference signal by digital receiving data. A transmission beam form weight calculator(110) removes an uplink channel component from the receiving array response vector to obtain a receiving antenna response vector. The transmission beam form weight calculator(110) calculates a transmission beam form weight using the receiving antenna response vector. A down link beam form device(107) multiplies the beam form weight by a user signal to perform a down link beam form function.

Description

역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법 {System and method for downlink beamforming using uplink array response vector} Forward beam forming system and a method using a reverse array response vector {System and method for downlink beamforming using uplink array response vector}

본 발명은 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 원하는 사용자가 위치한 방향에서 최대 이득을 가지고, 다른 사용자에 대한 간섭 신호를 줄이기 위하여 부엽 레벨이 낮은 송신 안테나 빔을 형성하는 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a forward beam forming system and a method using a reverse array response vector, more specifically described when having the maximum gain in the direction of the desired user is located, side lobe level is low transmission in order to reduce the interference to other users It relates to a forward beam forming system and a method of forming an antenna beam.

적응 배열 안테나 기지국 시스템에서 순방향 빔형성기법으로 다른 사용자가 위치한 방향으로 송신하는 신호 전력을 최소로 하면서 원하는 사용자에게 신호를 송신하는 '최대 신호대 간섭비' 방법이 있다. There are adapted, up signal-to-interference ratio, a method for transmitting a signal to the desired user and from the base station antenna array system minimizes the signal power to be transmitted in the direction in which the other users located in the forward beam forming techniques. 이 방법은 모든 사용자에 대한 공간 상관 행렬을 필요로 하므로 사용자의 수가 증가하는 경우, 계산량이 급격히 증가한다. This is the case for an increase in the number of users because it requires a spatial correlation matrix for all the users, the amount of calculation rapidly increases. 또한, 사용자 수가 배열 안테나 방사 소자 개수보다 월등히 많아지면 송신 안테나 빔에서 널(null)을 형성하여 간섭 신호를 충분히 제거해 줄 수 있다는 잇점이 줄어든다. In addition, it reduces the advantage that the number of users able to remove sufficiently the interference signal to form a channel (null) in the transmission antenna beam when much more than the number of array antenna radiating element.

따라서, 다른 사용자의 방향을 전혀 고려하지 않고, 원하는 사용자가 위치한 방향으로 송신 안테나의 이득을 최대로 하여 단말기에서 신호 대 잡음비를 최대로 하는 '최대 신호대 잡음비' 방법이 다소 저하된 성능을 보임에도 불구하고, 구현이 간단하므로, 적응 배열 안테나 기지국 시스템에 적합하다. Thus, despite not considered at all the orientation of the other users, it shows the "maximum signal to noise ratio" method is somewhat degraded for the signal-to-noise ratio at the terminal by the gain of the transmit antenna with a maximum in the direction of the desired user in the maximum and, since the implementation is simple and suitable for adaptive array antenna base station system. 이 '최대 신호대 잡음비' 방식은 송신 안테나 응답 벡터를 순방향 빔 형성 가중치 벡터로 활용하는 것으로서, 그로 인하여 형성된 안테나 패턴에서 부엽 레벨을 감소시키기 위하여 빔 형성 가중치에 윈도우나 부엽 레벨 조정 계수를 곱하는 방식이 배열 안테나를 이용하는 다른 응용 분야에서 많이 활용되어 왔다. The "maximum signal to noise ratio" method is how the array is multiplied by the, window or the side lobe level adjustment factor to the beam forming weights in order to reduce the side lobe level of the antenna pattern provided thereby as to take advantage of the transmission antenna response vector in the forward beamforming weight vector It has been utilized in many different applications using the antenna.

한편 종래의 '최대 신호대 잡음비' 방식에도 여러 가지 문제점이 있는 바,이를 살펴보면 다음과 같다. Meanwhile, in a number of problems in the conventional 'maximum signal-to-noise ratio' approach bar, look at it as follows:

첫째, FDD 방식에서는 송수신 주파수가 서로 다르므로, 이에 따라 안테나 응답 벡터도 상이하다. First, in the FDD system because the transmit and receive frequencies are different from each other, whereby the antenna response vector is also different. 일반적으로 순방향 빔 형성 알고리즘은 역방향에서 구한 안테나 응답 벡터를 활용하는 경우가 많은데, 이때 주파수에 따른 안테나 응답 벡터의 변화를 고려하여야 한다는 문제점이 있다. In general, there is a problem that the forward beam forming algorithm is that there are hundreds, if utilizing the antenna response vector calculated in the reverse direction, this time to consider the change in antenna response vector with respect to the frequency.

둘째, 다른 사용자에게 보내는 신호를 줄이기 위해서는 윈도우를 이용하여 송신 빔의 부엽 레벨을 낮추어야 한다. Second, by using a window and lower the side lobe level of the transmission beam to reduce the signal sent to the other user. 윈도우를 곱한 빔 형성 가중치 벡터는 송신 빔의 부엽 레벨을 낮추게 하므로, 다른 배열 안테나 응용 분야에서 널리 이용되어 왔다. Beamforming weight vector multiplied by the window, so to lower the side lobe level of the transmitted beam, it has been widely used in the other array antenna applications. 그러나, 기존의 윈도우를 그대로 이용하면, 형성된 빔의 부엽 레벨이 현격히 낮아지는 장점은 있으나, 주엽 폭도 크게 증가하여, 배열 안테나의 방사 소자 개수가 제한되어 있는 이동 통신 기지국 시스템의 경우, 각도 분해능이 떨어지므로, 원하는 성능 향상을 얻기가 힘들다는 문제점이 있다. However, as using a conventional window, the advantage that the significantly reduced sidelobe level of the beam formed. However, the main lobe mob greatly increased, in the case of the mobile communication base station system in which a radiating element number of the array antenna is limited, down the angular resolution therefore, it is difficult to obtain the desired performance enhancement is the problem.

셋째, 단일 안테나의 이득으로 인하여 섹터 내에서 배열 안테나 이득이 지향 각도에 따라 가변적이다. Third, due to the gain of a single antenna it is variable depending on the orientation angle of the array antenna gain in the sector. 고정된 빔 안테나를 사용하는 기존의 기지국 시스템은 섹터 별로 안테나가 할당되어 있다. Conventional base station system using a fixed beam antenna is an antenna is assigned to each sector. 이때, 특정 섹터를 지향하는 안테나는 다른 섹터들에 대한 간섭을 최소화하도록 설계되어야 하므로, 지향하는 섹터 내에서도 각도에 따라 안테나 이득이 변하는 특성을 지닌다는 문제점이 있다. At this time, the antenna toward a certain sector, so should be designed to minimize the interference to other sectors, oriented within the sector, the antenna gain has a characteristic that varies according to the angle has a problem.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배열 안테나를 이용하는 대역 확산 CDMA(Code Division Multiple Access) 기지국에서, 역방향에서 구한 수신 배열 응답 벡터를 이용하여 원하는 단말기가 위치한 방향으로 최대 전력을 송신하는 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법을 제시하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is desired to use in a spread spectrum (Code Division Multiple Access) CDMA base station using an array antenna, the receiving array response vector obtained from the reverse It is to present a forward beam forming system and method for the terminal transmits the maximum power in the direction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 시스템에서 순방향 빔 형성 시스템과 이를 구현하는데 필요한 주변 장치의 구성도이고, 1 is a configuration of peripheral devices required to implement this, the forward beam forming system at a base station system in accordance with one embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 빔 형성 가중치 연산기의 구성을 나타낸 구성도이고, 2 is a block diagram showing the structure of the beamforming weights calculator shown in Figure 1,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템에서 안테나 지향 각도를 0도로 설정하였을 때, 윈도우에 따른 빔 폭과 부엽 레벨의 관계를 보여주는 도면이고, Figure 3 is when the antenna aiming angle set to 0 degrees in the forward beam formation system using a reverse array response vector, in accordance with an embodiment of the present invention, the view showing the relationship between the beam width and the side lobe level of the window,

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템에서 배열 안테나 방사 소자의 이득 특성으로 인하여 배열 안테나 이득이 지향 각도에 따라 변하는 것을 보여주는 도면으로서, As Figures 4 and 5 is a diagram showing the changes in accordance with an embodiment downlink beamforming system array antenna radiating element gain characteristics in the oriented angle of the array antenna gain because in using the reverse array response vector in accordance with the present invention,

도 4는 이득 손실 보상이 없는 안테나 패턴을 나타낸 도면이고, 4 is a view showing an antenna pattern without a gain loss compensation,

도 5는 이득 손실 보상이 된 안테나 패턴을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram showing an antenna pattern having a gain loss compensation.

도 6은 수신 배열 응답 벡터를 이용하여 각 사용자의 도래각을 예측함으로써 순방향 빔 형성 가중치를 구하는 순방향 빔 형성 가중치 연산기의 구성도이고, 6 is a configuration of the forward beamforming weights calculator to obtain a forward beamforming weights by estimating the arrival angle of each user using the received array response vector diagram,

도 7은 안테나 빔의 주엽(Mainlobe)를 제어하기 위한 윈도우를 나타낸 도면이고, 7 is a view showing a window for controlling the main lobe (Mainlobe) antenna beam,

도 8은 도 7에서 나타낸 윈도우에 따른 각도별 수신 신호의 세기를 나타낸 도면이고, 8 is a view showing the intensity of the angle-based reception signal according to the window shown in Figure 7,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 도래각 추정 속도를 향상시킨 개념을 나타내는 도면이다. 9 is a view showing the concept of an enhancement to each of the estimated arrival rate, according to one embodiment of the invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※ 2. Description of the Related Art ※ ※

101 : 배열 안테나 102 : 듀플렉서 101: an array antenna 102: duplexer

103 : 다중 채널 RF 하향 변환기 104 : 다중 채널 RF 상향 변환기 103: multi-channel RF down converter 104: the multi-channel RF upconverter

105 : 적응 배열 복조기 106 : 상호 상관기 105: Adaptive Array demodulator 106: cross-correlator

107 : 순방향 빔 형성기 110 : 빔 형성 가중치 연산기 107: downlink beam former 110: beamforming weights calculator

201 : 정규화기 202 : 안테나 응답 변환기 201: normalizer 202: antenna transducer response

203 : 안테나 응답 변환 행렬 기억 장치 203: antenna response transformation matrix memory device

601 : 수신 안테나 응답 행렬 기억 장치 601: receiving antenna response matrix memory device

602 : 도래각 추정기 602: Each arrival estimator

603 : 빔형성 가중치 룩업 테이블 603: beamforming weights up table

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 기준 신호를 생성하는 적응 배열 복조 수단; According to the present invention for achieving the above object, an adaptive array demodulating means for generating a reference signal necessary for the receiving array response vector estimation; 상기 적응 배열 복조 수단에서 생성된 기준 신호 및 상기 디지털 수신 데이터를 곱하여 시간에 대하여 평균값을 구함으로써 수신 배열 응답 벡터를 추정하는 상호 상관 수단; Cross-correlation means for estimating a received array response vector by calculating an average value with respect to time multiplied by the reference signal and the digital receive data generated by the adaptive array demodulating means; 상기 수신 배열 응답 벡터를 입력받아 역방향 채널 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구한 후, 이를 이용하여 송신 빔형성 가중치를 연산하는 송신 빔 형성 가중치 연산 수단; After receiving the received array response vector by removing the uplink channel response vector components derived a receive antenna, by using this transmission beamforming weights calculation means for calculating the transmit beamforming weights; 및 상기 빔 형성 가중치 와 사용자 신호를 곱하여 순방향 빔 형성 기능을 수행하는 순방향 빔 형성 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템이 제공된다. And the forward beam forming system using the beamforming weights and the reverse arrangement, characterized in that the response signal multiplied by the user made, including the forward beam forming means for performing a downlink beamforming vector function is provided.

또한, 수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 기준 신호를 생성하는 제 1 단계; Further, a first step of generating a reference signal necessary for the receiving array response vector estimation; 상기 제 1 단계에서 생성된 기준 신호 와 상기 디지털 수신 데이터를 곱하여 만든 신호의 시간에 대하여 평균값을 구함으로써 수신 배열 응답 벡터를 추정하는 제 2 단계; A second step of estimating the receive array response vector by calculating an average value with respect to time of the reference signal and a signal created by multiplying the received digital data generated in the first step; 상기 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 채널 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구한 후, 이를 이용하여 송신 빔형성 가중치를 연산하는 제 3단계; Then to remove the uplink channel response vector components from the received array response vector determined a reception antenna, a third step of calculating the transmit beamforming weights by using this; 및 상기 제 3 단계에서 변환된 상기 송신 빔 형성 가중치와 사용자 신호를 곱하여 송신 안테나 빔을 형성하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법이 제공된다. And multiplied by the transmitted beam forming weights and a user signal converted in the third stage is provided with a forward beam forming method using a reverse array response vector, characterized in that made in a fourth step of forming the transmission antenna beams.

또한, 컴퓨터에, 수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 기준 신호를 생성하는 제 1 단계; Further, a computer, comprising: a first step of generating a reference signal necessary for the receiving array response vector estimation; 상기 제 1 단계에서 생성된 기준 신호 와 상기 RF 데이터를 곱하여 만든 신호의 시간에 대하여 평균값을 구함으로써 수신 배열 응답 벡터를 추정하는 제 2 단계; A second step of estimating the receive array response vector by calculating an average value with respect to time of the reference signal and a signal created by multiplying the RF data generated in the first step; 상기 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 채널 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구한 후, 이를 이용하여 송신 빔형성 가중치를 연산하는 제 3 단계; Then to remove the uplink channel response vector components from the received array response vector determined a reception antenna, a third step of calculating the transmit beamforming weights by using this; 및 상기 제 3 단계에서 변환된 상기 송신 빔 형성 가중치와 사용자 신호를 곱하여 송신 안테나 빔을 형성하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공된다. And wherein the first computer readable recording medium having a program capable of executing the made in a fourth step of forming a transmission antenna beam multiplied by the transmitted beam forming weights and a user signal converted in step 3, the computer is provided.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템 및 그 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Will be described below, the forward beam with a reverse array response vector, in accordance with an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings forming a system and method in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 확산 CDMA 기지국 시스템에서의 순방향 빔 형성 시스템 및 이를 구현하는데 필요한 주변 장치를 나타낸 구성도로서, 이는 배열 안테나(101), 듀플렉서(102), 다중 채널 RF 하향 변환기(103), 다중 채널 RF 상향 변환기(104), 적응 배열 복조기(105), 상호 상관기(106), 빔 형성 가중치 연산기(110) 및 순방향 빔 형성기(107)로 구성된다. 1 is a configuration showing the peripheral devices required to implement the forward beam forming system and this, in the spread spectrum CDMA base station system in accordance with one embodiment of the present invention, this array antenna 101, duplexer 102, a multi-channel RF It consists of a down-converter 103, a multi-channel RF up converter 104, the adaptive array demodulator 105, a cross correlator 106, the beamforming weights calculator 110, and a forward beam former 107. The

본 실시예에서는 상기 배열 안테나(101)는 신호의 송신과 수신을 동시에 담당하고 있으나, 송신과 수신을 담당하는 배열 안테나를 따로 설계하는 것도 본 발명의 범주 이내이다. In this embodiment 101, the array antenna is also within the scope of the invention to separately design an array antenna that is responsible for, the transmission and reception, but at the same time responsible for the transmission and reception of signals. 또한 다중 채널 RF 하향 변환기(103)와 다중 채널 RF 상향 변환기(104)의 전달함수 특성이 모두 동일한 것으로 가정하였으나, 본 발명은 전달함수 특성이 다른 경우에도 적절한 변형을 거치면 적용 가능하다. But also it assumes that all of the transfer function characteristics of the multi-channel RF down converter 103 and the multi-channel RF upconverter 104 is the same, the invention is applicable geochimyeon the appropriate modifications even if the other transfer function characteristic.

상기 배열 안테나(101)를 통하여 수신된 데이터는 상기 듀플렉서(102) 및 상기 다중 채널 RF 하향 변환기(103)를 거친 후, 상기 적응 배열 복조기(105)로 입력된다. The data received via the antenna array 101 is input to then subjected to the duplexer 102 and the multi-channel RF down converter 103, the adaptive array, a demodulator 105. 상기 적응 배열 복조기(105)는 수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 상호 상관기(106)의 기준 신호를 제공한다. The adaptive demodulator arrangement 105 provides a reference signal of the cross-correlator 106 is required for the receive array response vector estimation. 이때 기준 신호는 의사잡음 코드나 모뎀으로부터 피드백된 심벌을 이용하여 만든다. The reference signal is made by using the feedback symbols from the pseudo noise code or a modem.

상기 상호 상관기(106)는 아래의 [수학식 1]에 따라, 상기 적응 배열 복조기(105)로부터 얻은 기준 신호 및 측정 데이터를 곱한 값의 시간에 대한 평균값을 구한다. The cross-correlator 106 in accordance with Equation 1 below, calculates the average value over time of the product of the reference signal and the measurement data obtained from the array of adaptive demodulator 105.

여기서, x(n)은 n 번째 시간에 수신된 열벡터이고, d i 는 i 번째 단말기에 대한 기준 신호이다. Here, x (n) is a column vector received at the n-th time, d i is the reference signal for the i-th terminal.

상기 빔 형성 가중치 연산기(110)는 상기 상호 상관기(106)의 결과값을 입력받아 순방향 빔 형성 가중치를 구하고, 상기 순방향 빔 형성기(107)는 상기 빔 형성 가중치와 사용자 신호를 곱하여 순방향 빔 형성을 수행한다. It said beamforming weights calculator 110 performs a downlink beamforming for receiving the result of the cross-correlator 106 obtains a forward beamforming weights, the forward beam former 107 is multiplied by the beamforming weight and the user signal do.

상기 다중 채널 RF 상향 변환기(104)는 상기 순방향 빔 형성기(107)의 결과값을 입력받아 RF 변환을 수행한 후, 다시 상기 듀플렉서(102)로 전달한다. The multi-channel RF up-converter 104 is transmitted to, again, the duplexer 102, after performing RF converting receives the result of the downlink beam former 107.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 빔 형성 가중치 연산기(110)의 구성을 나타낸 구성도로서, 상기 빔 형성 가중치 연산기(110)는 다수의 정규화기(201), 다수의 안테나 응답 변환기(202) 및 안테나 응답 변환 행렬 기억 장치(203)로 구성된다. 2 is a structural diagram showing the structure of the beamforming weights calculator 110 shown in FIG. 1 in accordance with one embodiment of the present invention, the beamforming weights calculator 110 includes a plurality of normalizer 201, a plurality of It consists of the antenna response converter 202, and an antenna response transformation matrix memory device 203.

상기 다수의 정규화기(201)는 아래의 [수학식 2]에서처럼, 상기 상호 상관기(106)에서 구한 수신 배열 응답 벡터, r xd,i ' 를 정규화하여 역방향 채널 성분을 제거함으로써, 수신 안테나 응답 벡터, v i 를 구한다. By a plurality of the normalizer 201 has removed the Equation (2), as shown in, the receiving array response vector, r xd, i 'on the reverse channel component by normalizing obtained from the cross-correlator 106 below, the receive antenna response vector is obtained, v i.

여기서, ν i 는 i 번째 단말기의 수신 안테나 응답 벡터 추정값이다. Here, ν i is the receive antenna response vector estimated value of the i-th terminal.

상기 안테나 응답 변환 행렬 기억 장치(203)는 안테나 응답 변환 행렬 T를 저장한다. The antenna response transformation matrix memory device 203 stores an antenna response transformation matrix T. 안테나 응답 변환 행렬은 아래의 [수학식 3]에서처럼, 수신 안테나 응답 벡터를 송신 빔 형성 가중치 벡터로 변환한다. Antenna response transformation matrix transforms the receive antenna response vector as in Equation 3 below, a transmit beam forming weight vectors.

여기서, w i 는 i 번째 단말기에 대한 순방향 빔 형성 가중치 벡터이고, 안테나 응답 변환 행렬 T는 수신 배열 안테나 응답 행렬 A r 을 송신 빔 형성 가중치 목표 행렬 B에 근사한 값으로 변환시키는 행렬이며, 송신 빔 형성 가중치 목표 행렬은 수신 안테나 응답 벡터를 근사시키고자 하는 목표 빔 형성 가중치 벡터로 구성된 행렬이다. Here, w i is a matrix for converting to the i-th and terminal forward the beamforming weight vector for the antenna response transformation matrix T is receiving array antenna response matrix A r approximate value for the transmit beamforming weights target matrix, B, transmit beamforming target weight matrix is ​​a matrix consisting of the target beamforming weight vectors to approximate the chair and the receiving antenna response vector.

한편, 위의 [수학식 3]에서 T는 여러 가지 최적화 방법으로 구할 수 있는데, 그 중 하나를 소개하면, 아래의 [수학식 4]에서처럼, 의사 역행렬(Pseudo - Inversion)을 이용하여 구할 수도 있다. On the other hand, in Equation 3 above, T is there available in various optimization methods, when introducing one of which, as shown in Equation 4 below, the pseudo-inverse-may be obtained by using a (Pseudo Inversion) .

위의 [수학식 4]에서 알 수 있는 것처럼, 안테나 응답 변환 행렬은 송수신 안테나 응답 행렬과 빔형성 가중치 목표 행렬의 함수이므로, 모든 수신 배열 응답 벡터에 적용이 가능하다. As can be seen from Equation 4 above, the antenna response transformation matrix is ​​a function of the transmitting and receiving antenna response matrix as beamforming weights target matrix, and is applicable to all the receiving array response vector.

한편, 상기 수신 배열 안테나 응답 행렬, A r 과 상기 빔형성 가중치 목표 행렬,B는 아래의 [수학식 5]와 같이 표현된다. On the other hand, the receiving antenna array response matrix, A r and the beamforming weights target matrix, B is expressed as Equation 5 below.

여기서, N s 는 안테나 응답 벡터를 측정한 샘플 각도의 개수이고, a r,i 는 i 번째 각도에 대한 수신 배열 안테나의 응답을 나타내는 벡터이며, b i 는 i 번째 각도에 대한 송신 안테나 응답 벡터에 부엽 레벨을 감소시키기 위한 윈도우를 곱하고 배열 안테나 방사 소자의 이득을 보상해주기 위한 값을 곱한 벡터이며, a t,i 는 i 번째 각도에 대한 송신 안테나 응답 벡터이고, Λ i 는 대각 행렬로 대각 성분은 윈도우를 구성하는 값들이다. Here, N s is the number of sample angles of measuring the antenna response vector, a r, i is a vector representing the response of the receiving array antennas for the i-th angle, b i is a transmission antenna response vector of the i-th angle multiplied by the window for reducing the side lobe level is a vector obtained by multiplying the value to compensate the gain of the array antenna radiation elements, a t, i is the i transmission antennas in response to the second angle vector, Λ i is the diagonal elements in the diagonal matrix They are values ​​that make up the window.

한편, 윈도우는 안테나의 지향 각도에 따라서 가변적으로 설정할 수도 있다. On the other hand, the window may be set to vary according to the orientation angle of the antenna. α i 는 단일 안테나 이득이 배열 안테나 지향 각도에 따라 이득이 변하는 것을 보상해주기 위한 값으로 단일 안테나 이득과 반비례하도록 설정한다. α i is set to a value to compensate the gain changes with a single antenna array antenna gain is inversely proportional to angular orientation and a single antenna gain.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 빔 형성 시스템에서 안테나 지향 각도를 0도로 설정하였을 때, 윈도우에 따른 빔 폭과 부엽 레벨의 관계를 보여주는 도면으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다. Figure 3 when the antenna aiming angle set to 0 degrees in the forward beam forming system according to an embodiment of the present invention, a view showing the relationship between the beam width and the side lobe level of the window, this will be described in detail as follows.

사각형 윈도우는 주엽의 폭이 상대적으로 좁으나, 부엽 레벨의 크기가 높아 다른 사용자에게 상대적으로 큰 간섭 신호를 송신하게 되며, 기존의 해밍 윈도우를 그대로 사용하면, 부엽 레벨이 충분히 낮아지지만, 주엽 폭이 지나치게 넓어져, 배열 안테나의 각도 분해능이 떨어지는 것을 알 수 있다. Rectangular window is the width of the main lobe and the relatively narrow, or, increase the magnitude of the side lobe level, transmitting a relatively large interference signal to another user, the use of conventional Hamming window as it is, sidelobe levels, but sufficiently low, the main lobe width becomes excessively wide, it can be seen that the falling angular resolution of the antenna array. 이에 반하여 전체 해밍 윈도우에서 양 끝단의 20%는 버리고, 중간 부분의 60%만을 취하여 만든 윈도우를 이용하여 구한 빔 패턴은 부엽 레벨과 주엽 폭의 측면에서 사각형 윈도우와 해밍 윈도우의 중간 단계로서, 이동 통신 환경에 더욱 적합한 특성을 가진다. In contrast, 20% of both ends across the Hamming window is discarded, the beam pattern obtained using the window created by taking only 60% of the middle portion side lobe level and the intermediate stage of the rectangular window, a hamming window in the side of the main lobe width, the mobile communication It has more suitable properties for the environment.

즉, 윈도우 함수의 증가 및 감소 정도가 커질수록, 부엽 레벨은 감소하나, 주엽 폭이 넓어지는 정도가 커진다는 것을 알 수 있다. That is, the larger the increase and decrease degree of the window function, the sidelobe level can be seen that a reduction, the greater the degree of widening a main lobe width. 따라서, 윈도우 함수의 증가 및 감소 정도를 적절히 조절하면, 부엽 레벨과 주엽 폭을 적절히 조절할 수 있다. Therefore, by properly adjusting the degree of increase and decrease of the window function, it is possible to appropriately adjust the sidelobe level and a main lobe width.

도 4 및 도 5는 도 2에서 제시한 순방향 빔 형성 시스템의 일 실시예에 따른 것으로, 각각 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 방사 소자의 이득 특성으로 인하여 배열 안테나 이득이 지향 각도에 따라 변하는 것과 송신 빔형성 가중치 목표 행렬을 적절히 선택하여 이러한 이득 변화를 보상하는 것을 보여주는 도면으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다. 4 and 5 also a forward beam forming system in one embodiment as a transmission beam that varies in accordance with that, the orientation angle of the array antenna gain due to the gain characteristic of a single antenna radiating element constituting each array antenna according to the present in the 2 a diagram illustrating that by suitably selecting the forming target weight matrix to compensate for this gain change, it will be described in detail as follows.

도 4는 이득 손실 보상이 없는 안테나 패턴을 나타낸 도면으로서, 방사 소자의 이득 변화를 보상하지 않는 경우에는 배열 안테나의 각도에 따른 이득 변화는 방사 소자의 이득 변화와 거의 유사하지만, 도 5처럼 이득 손실 보상이 된 안테나패턴의 경우에는 배열 안테나의 이득이 각도에 관계없이 거의 일정함을 보여주고 있다. Figure 4 is a diagram illustrating an antenna pattern without a gain loss compensation, does not compensate for the gain change of the radiating element, the gain variation is the gain change of the radiating elements and substantially similar according to the angle of the array antenna, but the gain loss, as Fig. 5 for the compensation antenna pattern, shows that the gain of the array antenna substantially constant regardless of the angle. 따라서, 본 발명에서 제안하고 있는 바에 따르면, 순방향 빔 형성 가중치 벡터 목표치를 조절하는 방식을 사용함으로써, 신호 도래각을 추정하지 않고도 각도에 따른 이득을 보상할 수 있다는 것을 알 수 있다. Thus, it can be seen that reportedly proposed in the present invention, the forward beam is formed by using a weighting scheme for adjusting the target value vector, signal arrival to compensate for the gain according to the angles, without estimating each.

도 6은 수신 배열 응답 벡터를 이용하여 각 사용자의 도래각을 예측함으로써 순방향 빔형성 가중치를 구하는 순방향 빔형성 연산기의 구성도로서, 상기 순방향 빔 형성 연산기는 수신 안테나 응답 행렬 기억 장치(601), 다수의 도래각 추정기(602) 및 빔 형성 가중치 룩업 테이블(603)로 구성되어 있다. As Figure 6 is using the received array response vector configurations of the forward beam forming calculator to obtain a forward beamforming weights by estimating the arrival angle of each user, the forward beam forming calculator includes a receiving antenna response matrix storage unit 601, a plurality It is the arrival consists of each estimator 602 and the beamforming weights look-up table 603.

이 방법은 다른 사용자가 위치한 방향에 관계없이 원하는 사용자가 위치한 방향으로 최대 이득을 가지면서 부엽(Sidelobe) 레벨이 낮은 송신 안테나 빔을 형성하는 것이다. This method is to form a beam of a desired user while the maximum gain in the direction of the side lobe (Sidelobe) low level of transmit antennas regardless of the direction in which the other users are located.

상기 빔형성 가중치 룩업 테이블(603)은 송신 안테나 응답 특성를 고려하여 각도별로 미리 계산된 빔형성 가중치를 저장한다. The beamforming weighting look-up table 603 stores a pre-computed for each angle beamforming weights to transmission antennas in response teukseongreul consideration. 따라서, 일단 신호 도래각 추정이 끝나면 순방향 빔형성 가중치는 상기 도래각에 해당하는 빔형성 가중치를 상기 빔형성 가중치 룩업 테이블(603)에서 가져온다. Thus, one end of each of signal arrival estimate downlink beamforming weights results in the beamforming weights corresponding to the arrival angle at the beamforming weights look-up table 603. 상기 도래각 추정기(602)는 상기 [수학식 2]와 같이 상기 상호 상관기(106)에서 구한 수신 배열 응답 벡터, r xd,i ' 를 정규화하여 역방향 채널 성분을 제거함으로써, 수신 안테나 응답 벡터, v i 를 구한 후, 아래의 [수학식 6]에서 표현한 것처럼, 미리 측정한 수신 안테나 응답 행렬, A r 을 서로 상관하여 각도에 따른 신호의 세기, P VC,i (θ)를 구하고 임계값과 비교하여 도래각을 추정한다. By the arrival angle estimation unit 602 removing the Equation (2) with reverse channel component to normalize the incoming array response vector, r xd, i 'obtained in the cross-correlator 106, as a receiving antenna response vector, v after obtaining the i, of, as expressed in equation 6, pre-measured reception antenna response matrix, a r of the correlated strength of the signal according to the angle, P VC, compared to obtain a i (θ) threshold below to estimate the arrival angle.

본 발명에서는 이러한 벡터 상관을 이용하여 도래각을 추정할 때 계산량을 줄이기 위한 방법으로 전체 도래각 범위에서 좁은 각도 간격으로 수신 신호의 세기를 계산하는 대신, 큰 각도 간격으로 수신 신호 세기를 구하여 도래각 근사치를 먼저 획득하고, 상기 도래각 근사치 주위의 각도에 대하여 다시 좁은 각도 간격으로 수신 신호 세기를 구하여 보다 정확한 신호 도래각을 추정하는 기법을 제시하였다. The arrival in the present invention, obtain and instead, the received signal strength to a large angle interval for calculating the strength of the entire incoming received signal with a narrow angular intervals in the angular range in a manner to reduce the amount of calculations to estimate the arrival angle using such a vector correlation each obtaining a first approximation, and proposed a technique for estimating a more accurate angle of signal arrival is obtained for the incoming received signal strength back to a narrow angular intervals with respect to the angle from the periphery of each approximation. 이 기법을 도 7, 도 8, 도 9를 통하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. When more specifically explained by the technique through the 7, 8, 9 as follows.

도 7은 안테나 빔의 주엽(mainlobe)를 제어하기 위한 윈도우를 나타낸 도면로서, 배열 안테나를 구성하는 방사소자의 개수가 8개인 경우, 안테나 빔폭을 제어하기 위한 윈도우를 나타낸 것이다. 7 shows the case where the number of radiating elements for a view showing a window for controlling the main lobe (mainlobe) of the antenna beam, the antenna array configured with eight, windows for controlling the antenna beam width. 윈도우 1은 2 번째부터 7 번째 원소는 해밍(Hamming) 윈도우 계수를 가지고 나머지는 모두 0을 가지는 윈도우이다. Window 1 is a seventh element has a Hamming window (Hamming) have a window coefficient 0, all others from the second. 윈도우 2는 해밍 윈도우의 가운데 부분 65%에 해당하고, 윈도우 3은 사각형(Rectangular) 윈도우이다. Window 2, and corresponds to 65% of the part of the Hamming window, the window 3 is rectangular (Rectangular) window.

도 8은 도 7에서 나타낸 윈도우에 따른 각도별 수신 신호의 세기를 나타낸도면으로서, 상기 도 7에서 그린 윈도우를 수신 안테나 응답 벡터, v i 에 곱하여 구한 벡터와 -60 ~ +60 도 내의 각도에 대한 수신 배열 안테나 응답 행렬을 상관하여 구한 각도별 수신 신호 세기를 나타낸 것이다. 8 is a diagram illustrating the intensity of the angle-based reception signal according to the window shown in FIG. 7, FIG. 7 receives the green window antenna response vector, obtained by multiplying the vector v i and the -60 to +60 degrees for the angle in It shows the calculated angle by the received signal strength is correlated to the receiving antenna array response matrix. 그림에서 수신 신호 세기 1, 수신 신호 세기 2 그리고 수신 신호 세기 3은 각각 윈도우 1, 윈도우2 그리고 윈도우 3에 해당한다. It received signal strength from Figure 1, the received signal strength, and received signal strength 2 3 corresponds to each window 1, window 2 and window 3. 그림에서, 윈도우에 따라 빔폭이 변하는 것을 볼 수 있다. In the figure, it can be seen that the beam width varies depending on the window. 따라서, 도래각 추정시 수신 배열 안테나 응답 벡터, b i 에 특정 윈도우를 곱하여 빔폭을 넓힌 후 넓은 각도 간격으로 상관값을 구하여 도래각의 근사치를 획득하고, 다시 다른 윈도우로 빔폭을 좁게 만들고 상기 도래각 근사치 주위에서 좁은 각도 간격으로 상관값을 구하여 더욱 정밀한 도래각을 추정하면 계산량을 줄일 수 있다. Thus, the arrival after widening the beam width by multiplying the specified window to each estimation during reception array antenna response vector, b i, obtain a correlation value in a wide angle interval obtain an approximation of the arrival angle, the arrival the re-creating narrowing the beam width by another window angle approximation obtain a correlation value with a narrow angular intervals around it can reduce the amount of calculations estimate a more accurate arrival angle.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 도래각 추정 속도를 향상시킨 개념을 나타내는 도면으로서, 본 실시예에서는 실제 신호의 도래각은 34도로 설정하였다. 9 is a diagram illustrating the concept with improved angle estimating arrival rates according to one embodiment of the invention, in the present embodiment, the arrival angle of the actual signal was set 34 degrees.

먼저, 수신 안테나 응답 벡터에 윈도우1을 곱하고 -60 ~ 60도 내에서 20도 간격으로 상관값을 구하고, 그 중 최대값을 찾아 40 도라는 도래각 근사치를 획득한다. First, by multiplying the window 1 to the reception antenna response vector -60 to 60 to obtain the correlation values ​​with an interval of 20 in, to find the maximum of the 40 Dora arrival obtains each approximation. 다음에는 수신 안테나 응답 벡터에 윈도우 2를 곱하여 25 ~ 55 도 내에서 5도 간격으로 상관값을 구하고, 그 중 최대값을 찾아 좀 더 정확한 도래각,32.5 도를 획득한다. Next, the receiving antenna in response vector multiplied by a window 2 25 to 55 degrees to obtain a correlation value to the 5 degree intervals within, find the maximum value of which is obtained a more accurate arrival angle 32.5 degrees. 마지막으로 30 ~ 35 도 범위내에서 1.5도 간격으로 상관값을 구하고, 그 중 최대값을 찾아 최종적인 도래각, 34 도를 획득한다. Finally, 30 to 35 degrees to obtain a correlation value in an interval of 1.5 to the extent, to find the maximum of the final arrival to obtain the angle, 34 degrees. 이와 같은 방법은 전체 범위, -60 ~ +60도 범위내에서 1.5 도 간격으로 순차적으로 상관값을 구하는방법에 비하여 계산량이 줄어든다. Such a method reduces the amount of calculation compared to the method in the whole range, -60 to +60 degrees 1.5 degrees to obtain the correlation value sequentially at intervals. 이와같이 서로 다른 윈도우를 곱하여 안테나 빔폭을 제어하는 것은, 윈도우를 곱하지 않았을 때 안테나 빔폭이 너무 좁아 큰 각도 간격으로 수신 신호 세기를 계산하면 신호 도래각 주위의 각도에 대하여 수신 신호 세기를 계산하지 못하는 경우가 생기는 것을 방지하기 위한 것이다. Thus, if each other is to control the antenna beam width is multiplied by the other window, when calculating a received signal strength in the antenna angle greater distance the beam width is too narrow when no multiplying the window can not calculate the received signal strength with respect to the angle around each of signal arrival It is to prevent that occurring. 따라서, 윈도우를 곱하여 빔폭을 제어하는 것은 배열 안테나의 방사소자 개수가 많을 때 특히 유효하며, 배열 안테나 방사 소자 개수가 많지 않은 경우에는 윈도우를 바꾸지 않아도 된다. Thus, controlling the beam width by multiplying the window and particularly effective when there are many radiating element number of the array antenna, the array antenna radiation element number is not much change there is no need for the window.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. Has been described the invention based on the preferred embodiments above, this embodiment is intended to illustrate rather than to limit the invention. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술 사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. One skilled in the art this invention belongs It will be apparent that various changes or modifications or adjustments to the above embodiment are possible without departing from the spirit of the invention. 그러므로, 이 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다. Therefore, the protection scope of this invention is to be construed to cover both will be limited only by the appended claims, the above change Jena modification or adjustment example.

이상과 같이 본 발명은 배열 안테나를 이용하는 기지국 시스템에서 순방향 빔 형성가중치를 구하는 방법을 제공하는 것으로, 원하는 사용자가 위치한 방향에서 송신 안테나 이득이 최대가 되게 하여 단말기에서 신호대 잡음비를 최대로 하고, 안테나 빔의 부엽 레벨을 낮추어 다른 사용자에 대한 간섭을 감소시키는 효과가 있다. The present invention as described above is the signal-to-noise ratio on the device to be up to the transmitting antenna gain in that, a direction of a desired user in providing a method for obtaining a forward beamforming weights at the base station system using an array antenna with a maximum antenna beam the lower the side lobe level has the effect of reducing the interference to other users.

Claims (14)

  1. 수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 기준 신호를 생성하는 적응 배열 복조 수단; Adaptive Array demodulating means for generating a reference signal necessary for the receiving array response vector estimation;
    상기 적응 배열 복조 수단에서 생성된 기준 신호 와 상기 디지털 수신 데이터를 곱하여 만든 신호의 시간에 대하여 평균값을 구함으로써 수신 배열 응답 벡터를 추정하는 상호 상관 수단; Cross-correlation means for estimating a received array response vector by calculating an average value with respect to time of the reference signal and a signal created by multiplying the received digital data generated by the adaptive array demodulating means;
    상기 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 채널 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구한 후, 이를 이용하여 송신 빔형성 가중치를 연산하는 송신 빔 형성 가중치 연산 수단; Then to remove the uplink channel response vector components from the received array response vector obtained for the receiving antenna, the transmit beamforming weights calculation means for calculating the transmit beamforming weights by using this; And
    상기 빔 형성 가중치 와 사용자 신호를 곱하여 순방향 빔 형성 기능을 수행하는 순방향 빔 형성 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템. The beamforming weights and the downlink beam forming system using a reverse array response vector, characterized in that made in the forward direction includes beamforming means for performing a downlink beam forming function by multiplying the user signal.
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 적응 배열 복조 수단은 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서 의사잡음 코드 또는 모뎀으로부터 피드백된 심벌을 이용하여 기준 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템. The adaptive array demodulation means is CDMA (Code Division Multiple Access) downlink beamforming system using a reverse array response vectors from the system using the feedback symbols from the pseudo noise code or a modem, characterized in that to generate the reference signal.
  3. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 빔 형성 가중치 연산 수단은, The beam forming weight calculation means,
    기설정된 안테나 응답 변환 행렬을 저장하는 안테나 응답 변환 행렬 기억 장치; Antenna response transformation matrix memory device for storing a predetermined antenna response transformation matrix;
    상기 상호 상관 수단 출력인 수신 배열 응답 벡터를 정규화하여 역방향 채널 성분을 제거함으로써 수신 안테나 응답 벡터를 구하는 정규화기; The cross-correlation means output a received receiving antenna group to obtain the normalized response vector by removing the reverse channel component to normalize the array response vector; And
    상기 안테나 응답 변환 행렬 기억 장치로부터 안테나 응답 변환 행렬을 입력받아, 상기 정규화기에서 출력된 수신 안테나 응답 벡터를 곱하여 송신 빔 형성 가중치 벡터로 변환하는 안테나 응답 변환기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 시스템. The antenna response conversion receives the antenna response transformation matrices from the matrix memory, the reverse arrangement in response, characterized in that multiplying the received antenna response vector output from the normalizer comprising an antenna response converter for converting a transmit beam forming weight vectors downlink beamforming system using the vector.
  4. 수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 기준 신호를 생성하는 제 1 단계; A first step of generating a reference signal necessary for the receiving array response vector estimation;
    상기 제 1 단계에서 생성된 기준 신호 와 상기 디지털 수신 데이터를 곱하여 만든 신호의 시간에 대하여 평균값을 구함으로써 수신 배열 응답 벡터를 추정하는 제 2 단계; A second step of estimating the receive array response vector by calculating an average value with respect to time of the reference signal and a signal created by multiplying the received digital data generated in the first step;
    상기 제 2 단계의 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 채널 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구한 후, 이를 이용하여 송신 빔형성 가중치를 연산하는 제3 단계; After obtaining the first receive antenna in response to remove the reverse channel at the receiving component array response vector of step 2, a third step of calculating the transmit beamforming weights by using this; And
    상기 제 3 단계에서 변환된 상기 송신 빔 형성 가중치와 사용자 신호를 곱하여 송신 안테나 빔을 형성하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Forward beam forming method using the second forming the transmission beam converted in step 3, the weight and response of the reverse arrangement being made in a step 4 of forming the transmission antenna beams by multiplying the user signal vector.
  5. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 제 1 단계는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서 의사잡음 코드 또는 모뎀으로부터 피드백된 심벌을 이용하여 기준 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. This first step is CDMA (Code Division Multiple Access) system, forward doctor beam forming method using a reverse array response vector, characterized in that by using the feedback symbols from the noise code or a modem for generating a reference signal.
  6. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 제 3 단계는, The third step,
    기설정된 안테나 응답 변환 행렬을 저장하는 제 1 서브 단계; A first sub-step of storing the predetermined antenna response transformation matrix;
    상기 제 2 단계에서 구한 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 페이딩 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구하는 제 2 서브 단계; A second sub-step of obtaining a receive antenna response vector by removing the backward fading component received from the array response vector obtained in the second step; And
    상기 제 1 서브 단계에서 저장한 안테나 응답 변환 행렬을 입력받아, 상기 제 2 서브 단계에서 출력된 수신 안테나 응답 벡터에 곱하여 송신 빔 형성 가중치 벡터를 구하는 제 3 서브 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Receiving the first input to the antenna response transformation matrix stored in the sub-step, and the reverse, characterized in that made in a third sub-step of obtaining a transmit beamforming weight vector multiplied on the first received output from the second sub-stage antenna response vector downlink beam forming method using an array response vector.
  7. 제 6 항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 제 1 서브 단계는, The first sub-step,
    송신 빔 형성 가중치 목표 벡터를 각도별로 모두 모아 송신 빔 형성 가중치 목표 행렬을 생성한 후, 상기 수신 안테나 응답 행렬을 상기 송신 빔 형성 가중치 목표 행렬의 근사값으로 변환시키는 행렬을 상기 안테나 응답 변환 행렬로 선택하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. After creating the transmission beam forming weight target matrices all together the transmit beamforming weighted target vector by angles, selecting a matrix for converting the reception antenna response matrix as an approximation of said transmission beamforming weights target matrix by the antenna response transformation matrix forward beam forming method using a reverse array response vector, characterized in that.
  8. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 제 1 서브 단계는, The first sub-step,
    빔의 부엽 레벨을 감소시키기 위하여 송신 안테나 응답 벡터에 윈도우 함수를 곱한 것을 상기 송신 빔 형성 가중치 목표 벡터로 지정하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. In order to reduce the sidelobe level of the beam transmitting antenna downlink beam forming method that is multiplied by the window function using a reverse array response vector, characterized in that specified by the transmit beamforming weight vector to the target response vector.
  9. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 제 1 서브 단계는, The first sub-step,
    부엽 레벨 및 주엽 폭을 조절하기 위하여 상기 윈도우 함수를 조정하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Forward beam forming method using a reverse array response vector, characterized in that for adjusting the window function in order to control the sidelobe level and a main lobe width.
  10. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 제 1 서브 단계는, The first sub-step,
    상기 배열 안테나의 지향각에 따른 이득 변화를 제거하기 위하여 각각의 단말기 입사 각도에 해당하는 송신 안테나 응답 벡터에 단일 안테나 이득 보상값을 곱하여 상기 송신 빔 형성 가중치 목표 행렬로 지정하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Reverse arrangement which comprises multiplying the single antenna gain compensation value to the transmission antenna response vector corresponding to each of the terminal angle of incidence oriented in order to eliminate the gain variation of the angle of the array antenna specified by said transmit beamforming weights objective matrix forward beam forming method using the response vector.
  11. 제 10 항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 제 1 서브 단계는, The first sub-step,
    특정 각도에 대한 단일 안테나 이득과 반비례하도록 상기 단일 안테나 이득 보상값을 지정하는 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Forward beam forming method using a reverse arrangement in response, characterized in that for specifying the single antenna gain compensation value to the inverse vector and the single antenna gain for a particular angle.
  12. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 제 3 단계는, The third step,
    각도 별로 지향성이 뛰어난 빔형성 가중치를 미리 계산하여 저장해두는 제 1 서브 단계; A first sub-step which stores the previously calculated a highly directional beam-forming weights for each angle;
    섹터내의 모든 각도에 대한 수신 안테나 응답 벡터를 미리 측정하여 저장하는 제 2 서브 단계; A second sub-step of storing in advance by measuring the reception antenna response vector for every angle in a sector;
    상기 제 2 단계에서 구한 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 페이딩 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구하는 제 3 서브 단계; A third sub-step to eliminate the reverse fading component to obtain a receive antenna array response vector in reception response vector obtained in the second step;
    상기 제 3 서브 단계에서 구한 수신 안테나 응답 벡터와 상기 제 2 서브 단계에서 저장한 수신 안테나 응답 벡터의 상관값을, 처음에는 넓은 각도 간격으로 구하여 도래각 근사치를 획득하고, 다음에는 상기 도래각 근사치 주위의 각도 범위에서 좁은 각도 간격으로 구하여 신호 도래각을 추정하는 제 4 서브 단계; It said third receiving antenna response vector and the correlation value of the second receiving antenna response stored in the sub-step vector obtained in sub-step, first, and obtain a wide angle interval arrival obtaining each approximate, followed by around the arrival angle approximation the fourth sub-step of estimating the angle of signal arrival is obtained with a narrow angular intervals in the angular range;
    상기 제 1 서브 단계에서 미리 계산한 빔형성 가중치 중 상기 제 4 서브 단계에서 획득한 도래각에 해당하는 빔형성 가중치를 순방향 빔형성 가중치로 활용하는 제 5 서브 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Reverse, characterized in that made in a fifth sub-step of utilizing beamforming weights that of said first sub step previously calculated one beamforming weights corresponding to the arrival of each obtained in said fourth sub-step in the forward beamforming weights downlink beam forming method using an array response vector.
  13. 제 4 항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 제 3 단계는, The third step,
    각도 별로 지향성이 뛰어난 빔형성 가중치를 미리 계산하여 저장해두는 제 1서브 단계; A first sub-step which stores the previously calculated a highly directional beam-forming weights for each angle;
    섹터내의 모든 각도에 대한 수신 안테나 응답 벡터를 미리 측정하여 저장하는 제 2 서브 단계; A second sub-step of storing in advance by measuring the reception antenna response vector for every angle in a sector;
    상기 제 2 단계에서 구한 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 페이딩 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구하는 제 3 서브 단계; A third sub-step to eliminate the reverse fading component to obtain a receive antenna array response vector in reception response vector obtained in the second step;
    상기 제 3 서브 단계에서 구한 수신 안테나 응답 벡터에, 처음에는 빔폭을 넓게하는 윈도우 함수를 곱한 후 상기 제 2 서브 단계에서 저장한 수신 안테나 응답 벡터와 넓은 각도 간격으로 상관값을 구하여 도래각 근사치를 획득하고, 다음에는 빔폭을 앞의 경우보다 좁게하는 윈도우를 곱한 후 상기 도래각 근사치 주위의 각도 범위에서 좁은 각도 간격으로 상관값을 구하여 신호 도래각을 추정하는 제 4 서브 단계; A receive antenna response vector obtained in the third sub-step, first, and then multiplied by the window function widening the beam width, obtain a receiving antenna response vector and the correlation value in a wide angular intervals stored in the second sub-step coming obtaining each approximate and it is followed by a fourth sub-step of estimating the multiplied by a window narrower than that of the front signal arrival obtain a correlation value with a narrow angular intervals in the angular range around the approximate arrival angle for each beam width;
    상기 제 1 서브 단계에서 미리 계산한 빔형성 가중치 중 상기 제 4 서브 단계에서 획득한 도래각에 해당하는 빔형성 가중치를 순방향 빔형성 가중치로 활용하는 제 5 서브 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 역방향 배열 응답 벡터를 이용한 순방향 빔 형성 방법. Reverse, characterized in that made in a fifth sub-step of utilizing beamforming weights that of said first sub step previously calculated one beamforming weights corresponding to the arrival of each obtained in said fourth sub-step in the forward beamforming weights downlink beam forming method using an array response vector.
  14. 컴퓨터에, On your computer,
    수신 배열 응답 벡터 추정을 위하여 필요한 기준 신호를 생성하는 제 1 단계; A first step of generating a reference signal necessary for the receiving array response vector estimation;
    상기 제 1 단계에서 생성된 기준 신호 와 상기 RF 데이터를 곱하여 만든 신호의 시간에 대하여 평균값을 구함으로써 수신 배열 응답 벡터를 추정하는 제 2 단계; A second step of estimating the receive array response vector by calculating an average value with respect to time of the reference signal and a signal created by multiplying the RF data generated in the first step;
    상기 제 2 단계의 수신 배열 응답 벡터에서 역방향 채널 성분을 제거하여 수신 안테나 응답 벡터를 구한 후, 이를 이용하여 송신 빔형성 가중치를 연산하는 제 3 단계; After obtaining the first receive antenna in response to remove the reverse channel at the receiving component array response vector of step 2, a third step of calculating the transmit beamforming weights by using this; And
    상기 제 3 단계에서 변환된 상기 송신 빔 형성 가중치와 사용자 신호를 곱하여 송신 안테나 빔을 형성하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체. Wherein a computer-readable recording medium recording a program can be launched that made in a fourth step of forming the transmission antenna beams by multiplying the transmitted beam forming weights and a user signal converted in Step 3.
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