KR20020054015A

KR20020054015A - 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템

Info

Publication number: KR20020054015A
Application number: KR1020000082494A
Authority: KR
Inventors: 김성도
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-06

Abstract

본 발명은 블라인드 방식과 레퍼런스 방식을 동시에 사용하도록 한 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템에 관한 것으로, 배열 안테나로부터 벡터 수신신호를 수신하는 벡터신호 수신부와, 벡터신호 수신부에서 수신한 벡터 수신신호를 블라인드 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 블라인드 방식 신호 처리기와, 벡터신호 수신부에서 수신한 벡터 수신신호를 레퍼런스 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 레퍼런스 방식 신호 처리기와, 블라인드 방식 신호 처리기와 레퍼런스 방식 신호 처리기의 타이밍을 정렬하는 타이밍 제어부와, 블라인드 방식 신호 처리기에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 출력하는 제1 채널 요소와, 레퍼런스 방식 신호 처리기에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 출력하는 제2 채널 요소와, 제1,제2 채널 요소에서 출력된 각 에러 발생 여부 체크 결과를 비교하여 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 선택하도록 스위칭 제어신호를 출력하는 BER 비교부와, BER 비교부에서 출력된 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 제1,제2 채널 요소중 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 제어국으로 출력하는 스위치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템 {SMART ANTENNA SYSTEM OF HYBRID METHOD}

본 발명은 하이브리드(Hybrid) 방식의 스마트 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 블라인드(Blind) 방식과 레퍼런스(Reference) 방식의 두 가지 신호 처리 알고리즘을 동시에 사용하여 수신신호를 처리함으로써 기지국의 채널 용량을 증가시킬 수 있도록 한 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신 시스템의 기지국에서는 스마트 안테나 시스템을 이용하여 원하는 이동국의 방향으로는 최대의 이득을 갖는 빔 패턴을 형성하여 제공하고, 그 이외의 다른 이동국의 방향으로는 최소의 이득을 갖는 빔 패턴을 형성하여 제공함으로써 기지국의 용량을 증가시키도록 하고 있다.

이러한 빔 패턴을 형성하기 위해서는 수신신호를 이용하여 최적의 가중치(Weight)를 구하는 신호 처리 알고리즘이 필요하다.

상기 스마트 안테나 시스템은 최적의 가중치를 구하기 위해 두 가지의 방식으로 구현되게 되는데, 하나는 레퍼런스 신호를 이용하지 않는 블라인드 방식이고, 나머지 하나는 역방향 파일롯(Pilot) 신호와 같은 레퍼런스 신호를 이용하는 레퍼런스 방식이다.

이때, 상기 블라인드 방식은 열악한 채널 환경에서도 성능 향상이 가능하다고 하는 장점이 있는 반면에, 레퍼런스 신호를 이용하지 않으므로 정확한 수신신호의 방향을 탐지해야 하는 계산량이 너무 많아 실시간 처리가 어려운 단점이 있다.

그리고, 상기 레퍼런스 방식의 경우 그 방식이 간단하여 실시간 처리가 용이하다고 하는 장점이 있는 반면에, 채널 환경이 열악한 경우 레퍼런스 신호로 사용되는 파일롯 신호가 신호의 특성상 트래픽 신호보다 에러 발생 확률이 더 높다고 하는 단점이 있다.

상기와 같은 특성을 갖는 블라인드 방식 또는 레퍼런스 방식으로 구현되는 일반적인 스마트 안테나 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, N개의 안테나 소자(1-0∼N-1)를 갖는 배열 안테나(1)와, 상기 배열 안테나(1)에서 수신한 수신신호를 해당 방식에 따라 처리하여 가중치를 출력하는 신호 처리기(Signal Processor)(2)와, 상기 배열 안테나(1)에서 수신한 수신신호와 상기 신호 처리기(2)에서 출력된 가중치를 내적하는 N개의 곱셈기(3-0∼N-1)와, 상기 N개의 곱셈기(3-0∼N-1)에서 출력된 내적 결과들을 모두 가산하는 1개의 덧셈기(4)와, 상기 덧셈기(4)에서 출력된 신호를 복조하는 채널 요소(Channel Element)(5)로 구성된다.

상기 배열 안테나(1)에서 수신한 각 신호는 레퍼런스 안테나(미도시)와 sin(θ)의 위상차를 가지며, 아래 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서, θ는 신호의 입사각이고, s(t)는 레퍼런스 신호이며, 상기 신호 처리기(2)를 통해 구한 가중치 벡터는 입력신호벡터와 내적되어 y(t) 신호를 구하게 된다.

상기와 같이 종래 기지국에서는 블라인드 방식 또는 레퍼런스 방식중에 그 어떤 하나의 방식으로만 구현되는 스마트 안테나 시스템을 이용함에 따라 채널 환경의 변화에 보다 능동적으로 대처하지 못하고, 이는 결국 기지국의 채널 용량을 증가시키기 못하게 되는 등, 기지국의 성능을 제대로 향상시킬 수 없게 되는 문제점을 초래하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 블라인드 방식과 레퍼런스 방식의 두 가지 신호 처리 알고리즘을 동시에 사용하여 수신신호를 처리하고, 각 처리된 신호의 복조 결과값에 대해 BER(Bit Error Rate)을 비교하여 현재 채널 환경에 보다 적합한 신호 처리 알고리즘을 선택함으로써 채널 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있도록 하고, 이에 따라 기지국의 채널 용량을 증가시킬 수 있어 성능 향상을 도모할 수 있도록 한 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템을 제공하는 데에 있다.

도 1은 일반적인 스마트 안테나 시스템의 구조를 보인 도면,

도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템의 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 벡터신호 수신부 12 : 타이밍 제어부

13 : BER 비교부14 : 스위치부

21 : 블라인드 방식 신호 처리기31 : 레퍼런스 방식 신호 처리기

22 : 제1 채널 요소 32 : 제2 채널 요소

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템은, 배열 안테나로부터 벡터 수신신호를 수신하는 벡터신호 수신부와, 상기 벡터신호 수신부에서 수신한 벡터 수신신호를 블라인드 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 블라인드 방식 신호 처리기와, 상기 벡터신호 수신부에서 수신한 벡터 수신신호를 레퍼런스 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 레퍼런스 방식 신호 처리기와, 상기 블라인드 방식 신호 처리기와 레퍼런스 방식 신호 처리기의 타이밍을 정렬하는 타이밍 제어부와, 상기 블라인드 방식 신호 처리기에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 BER로 출력하는 제1 채널 요소와, 상기 레퍼런스 방식 신호 처리기에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 BER로 출력하는 제2 채널 요소와, 상기 제1 채널 요소와 제2 채널 요소에서 출력된 각 BER을 비교하여 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 선택하도록 스위칭 제어신호를 출력하는 BER 비교부와, 상기 BER 비교부에서 출력된 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 제1 채널 요소와 제2 채널 요소중 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 제어국으로 출력하는 스위치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템의 블록 구성도로서, 배열 안테나(미도시)로부터 수신신호인 벡터신호를 수신하는 벡터신호 수신부(11)와, 상기 벡터신호 수신부(11)에서 수신한 벡터 수신신호를 블라인드 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 블라인드 방식 신호 처리기(21)와, 상기 벡터신호 수신부(11)에서 수신한 벡터 수신신호를 레퍼런스 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)와, 상기 블라인드 방식 신호 처리기(21)와 상기 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)의 타이밍을 정렬하는 타이밍 제어부(12)와, 상기 블라인드 방식 신호 처리기(21)에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 BER로 출력하는 제1 채널 요소(22)와, 상기 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 BER로 출력하는 제2 채널 요소(32)와, 상기 제1 채널 요소(22)와 상기 제2 채널 요소(32)에서 출력된 각 BER을 비교하여 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 선택하도록 스위칭 제어신호를 출력하는 BER 비교부(13)와, 상기 BER 비교부(13)에서 출력된 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 채널 요소(22)와 제2 채널 요소(32)중 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 제어국으로 출력하는 스위치부(14)로 구성된다.

상기 블라인드 방식 신호 처리기(21) 및 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)와 제1 채널 요소(22) 및 제2 채널 요소(32)는 서로 독립적으로 운용되며, 특히 상기 블라인드 방식 신호 처리기(21)와 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)는 타이밍 제어부(12)의 제어에 따라 신호 처리 타이밍이 정렬된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 벡터신호 수신부(11)는 배열 안테나(미도시)로부터 수신신호, 즉 벡터신호를 수신하여 각각 블라인드 방식 신호 처리기(21)와 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)로 출력한다.

이어, 블라인드 방식 신호 처리기(21)는 상기 벡터신호 수신부(11)를 통해 출력된 벡터 수신신호를 블라인드 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터신호 수신부(11)에서 수신한 벡터 수신신호를 내적하여 해당하는 결과 신호를 제1 채널 요소(22)로 출력한다.

그리고, 레퍼런스 방식 신호 처리기(31) 역시 상기 벡터신호 수신부(11)를 통해 출력된 벡터 수신신호를 레퍼런스 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터신호 수신부(11)에서 수신한 벡터 수신신호를 내적하여 해당하는결과 신호를 제2 채널 요소(32)로 출력한다.

이때, 타이밍 제어부(12)는 상기 블라인드 방식 신호 처리기(21)와 상기 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)의 타이밍을 정렬하게 된다.

이후, 제1 채널 요소(22)는 모뎀을 통해 상기 블라인드 방식 신호 처리기(21)에서 출력된 신호를 복조하고, 이 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 에러 발생 여부 체크 결과를 BER로써 BER 비교부(13)로 출력한다.

그리고, 제2 채널 요소(32) 역시 모뎀을 통해 상기 레퍼런스 방식 신호 처리기(31)에서 출력된 신호를 복조하고, 이 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 에러 발생 여부 체크 결과를 BER로써 상기 BER 비교부(13)로 출력한다.

이어, BER 비교부(13)는 상기 제1 채널 요소(22)와 상기 제2 채널 요소(32)에서 출력된 각 BER을 비교하여 BER이 적은 쪽의 방식을 선택하도록 스위치부(14)의 스위칭을 조정한다.

즉, 상기 BER 비교부(13)는 블라인드 방식 신호 처리 알고리즘에 의한 BER과 레퍼런스 방식 신호 처리 알고리즘에 의한 BER을 비교하여 BER이 적은 채널 요소, 즉 에러 발생이 적은 채널 요소에서 출력되는 신호를 제어국으로 출력할 수 있도록 해당 스위칭 제어신호를 스위치부(14)로 출력한다.

그러면, 상기 스위치부(14)는 상기 BER 비교부(13)에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 채널 요소(22)와 제2 채널 요소(32)중 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 제어국으로 출력한다.

상기와 같이 본 발명은 블라인드 방식과 레퍼런스 방식을 결합한 하이브리드구조로서, 두 개의 신호 처리기와 두 개의 채널 요소를 동시에 사용함에 따라 빠르게 변화하는 채널 환경에 대처하면서 더욱 좋은 신호 처리 결과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 채널 환경의 변화에 민감하게 반응하는 신호 처리 알고리즘을 능동적으로 사용하여 신호 처리 알고리즘중 더 낮은 BER을 출력하는 신호 처리 알고리즘을 선택함으로써 기지국의 용량을 증가시킬 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 채널 환경이 열악한 경우에는 블라인드 방식을 사용하여 잘못된 파일롯 신호로 인한 부적당한 신호 탐색을 방지하고, 채널 환경이 양호한 경우에는 계산량이 많은 블라인드 방식을 사용하는 대신 그 사용이 간편한 레퍼런스 방식을 사용하여 신호를 탐색함으로써 시스템의 부하를 줄일 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 스마트 안테나 시스템은 블라인드 방식의 장점인 열악한 신호 환경에서의 보다 좋은 성능 향상과 레퍼런스 방식의 장점인 실시간 처리 속도를 결합한 하이브리드 방식인 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 블라인드 방식과 레퍼런스 방식의 두 가지 신호 처리 알고리즘을 동시에 사용하여 수신신호를 처리하고, 각 처리된 신호의 복조 결과값에 대해 BER을 비교하여 현재 채널 환경에 보다 적합한 신호 처리 알고리즘을 선택함으로써 채널 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있도록 하고, 이에 따라 기지국의 채널 용량을 증가시킬 수 있게 되는 등, 기지국의 성능을 보다 더 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

배열 안테나로부터 벡터 수신신호를 수신하는 벡터신호 수신부와,

상기 벡터신호 수신부에서 수신한 벡터 수신신호를 블라인드 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 블라인드 방식 신호 처리기와,

상기 벡터신호 수신부에서 수신한 벡터 수신신호를 레퍼런스 방식으로 처리하여 가중치를 구하고, 이 가중치와 상기 벡터 수신신호를 내적하여 결과 신호를 출력하는 레퍼런스 방식 신호 처리기와,

상기 블라인드 방식 신호 처리기와 레퍼런스 방식 신호 처리기의 타이밍을 정렬하는 타이밍 제어부와,

상기 블라인드 방식 신호 처리기에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 BER로 출력하는 제1 채널 요소와,

상기 레퍼런스 방식 신호 처리기에서 출력된 신호를 복조하고, 복조된 신호의 에러 발생 여부를 체크하여 그 결과를 BER로 출력하는 제2 채널 요소와,

상기 제1 채널 요소와 제2 채널 요소에서 출력된 각 BER을 비교하여 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 선택하도록 스위칭 제어신호를 출력하는 BER 비교부와,

상기 BER 비교부에서 출력된 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 채널 요소와 제2 채널 요소중 에러 발생이 적은 채널 요소의 출력신호를 제어국으로 출력하는 스위치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 스마트 안테나 시스템.