KR20050012846A - 빔 형성 및 편광 다이버시티를 위한 무선 송신기,송수신기 및 방법 - Google Patents

빔 형성 및 편광 다이버시티를 위한 무선 송신기,송수신기 및 방법

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KR20050012846A
KR20050012846A KR10-2004-7021347A KR20047021347A KR20050012846A KR 20050012846 A KR20050012846 A KR 20050012846A KR 20047021347 A KR20047021347 A KR 20047021347A KR 20050012846 A KR20050012846 A KR 20050012846A
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Abstract

커버리지 영역을 정의하는 복수의 고정 빔 중 적어도 2개의 인접하는 고정 빔 상에 제1 채널을 송신하며, 상기 복수의 고정 빔 중 각각의 쌍의 인접 고정 빔은 부분적으로 중첩되고 실질적으로 직교의 판광을 갖는 장치가 제공된다. 이 장치는 각각의 고유 결합 신호를 각각의 복수의 고정 빔 상에 송신하는 각각의 송신기를 구비하고, 각각의 결합 신호는 성기 제1 채널과 각각의 고유 트래픽 채널을 포함한다.

Description

빔 형성 및 편광 다이버시티를 위한 무선 송신기, 송수신기 및 방법{WIRELESS TRANSMITTER, TRANSCEIVER AND METHOD FOR BEAMFORMING AND POLARIZATION DIVERSITY}
이용가능한 주파수 대역 할당 내의 송신 용량(capacity)에 대한 요구를 만족시키기 위하여, 디지털 셀룰러 시스템은 커버될 특정한 지리적 영역을 다수의 셀 영역으로 분할한다. 셀은 그 셀 내의 이동 유닛이 셀룰러 시스템과 액세스하는 기지국으로 이루어진다. 이는 최적 셀 커버리지 영역을 일반적으로 정의하는 기지국 용량이다. 기지국의 용량은 가능한한 커서 각 셀이 큰 영역에 걸쳐 가능한한 많은 이동 유닛에 대하여 셀룰러 시스템으로의 액세스 포인트로서 작용할 수 있는 것이 이상적이다.
용량의 증가를 달성하는 한 방법은 넓은 빔폭 안테나를 원래 빔의 영역을 커버하는 다수의 더 좁은 빔폭의 빔을 제공하는 안테나 어레이로 교체하는 것이다. 도 1에서, 종래의 무선 통신 셀(100)은 3개의 인접 섹터, 알파(102), 베타(104) 및 감마(106)를 포함하여 도시된다. 각 셀은 3개 섹터의 교차점에 위치하는 안테나타워 플랫폼(120)을 포함한다. 안테나 타워 플랫폼(120)은 동일측 삼각형(equal-lateral triangle)을 형성하는 3개측을 갖는다. 각 섹터는 3개의 안테나(섹터 알파(102)내의 안테나만을 도시함), 안테나 타워 플랫폼(120) 측 상에 탑재된 제1 안테나(114), 제2 안테나(116), 및 제3 안테나(112)를 구비한다. 각 섹터의 3개의 안테나는 제1 빔(108), 제2 빔(110) 및 제3 빔(112)을 포함하는 3개의 빔(섹터 알파(102)내의 빔만을 도시함)의 대응하는 세트를 생성한다. 3개의 빔(108, 110, 112)은 얼마간의 중첩을 갖고 인접하여 있다. 3개의 섹터 알파(102), 베타(104) 및 감마(106)는 안테나와 빔에 대하여 구조적으로 동일하다. 그리고 특정한 사용자에 대한 신호는 그 사용자에게 유용한 빔에 대하여만 송신되거나 수신될 수 있다. 각 빔 상의 파일럿 채널이 각 섹터 내에서 고유하다면(예를 들어, 상이한 PN(pseudo-random noise) 오프셋), 용량의 증가는 상이한 셀에서 재사용된 파일럿 채널 사이의 간섭에 기인하여 한정된다.
개선점은 트래픽 채널에 대한 다중 협 빔(muptiple narrow beams)을 사용하고 전체 섹터에 대하여 부하 채널(overhead channel)(파일럿, 동기, 및 페이징 채널)을 전송하여 부하 채널이 그 섹터에서 트래픽 채널에 의해 사용되는 협빔 모두에 공통이 되도록 하는 것이다. 이는 용량에서 상당한 이득을 유도한다. 그러므로 원래의 광 빔(wide beam)에 의해 커버하는 영역에 대하여 부하 채널을 브로드캐스트하는 것이 바람직하다.
전체 섹터에 대한 부하 채널의 브로드캐스팅은 원래의 광빔 안테나를 사용함으로써 또는 트래픽 채널을 송신하고 수신하는데 이용되는 동일한 다중 협빔을 동시에 사용하는 부하 채널을 송신함으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 이들 구성 양자의 공통적인 문제점은 둘다 추가의 하드웨어 비용, 복잡한 보정 설비 및 트래픽 채널의 위상을 부합시키는 알고리즘을 요구한다는 것이다.
현재, 다이버시티 목적으로 사용되는 제2 편광으로, 단일 섹터에 대하여 커버리지를 제공하는데 한 편광의 다중 빔이 사용된다. 부하 채널에 대하여 풀 섹터 송신이 요구되는 경우, 모든 빔 상의 동일한 신호의 송신으로 장비가 주의하여 보정되지 않았다는 가정에서 빔 교차점에서 공간 간섭 널(spatial inferference nulls)을 동시에 형성할 수 있다. McGowan 등에 의해 2000년 12월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 09/733,059호, "Antenna Systems With Common Overhead For CDMA Base Stations"에서 제시된 접근법은 단시간 동안에만 공간 널이 지속되도록 하는 빔의 위상 사이클링 방법을 제공한다.
따라서, 다중 빔 상의 트래픽 채널을 송신하고 수신하기 위한 고정된 협빔을 사용하고 동일한 안테나 어레이를 이용하여 모든 섹터에 대한 공통 파일럿 채널을 브로드캐스트할 수 있는 안테나 어레이의 제공에 대한 요구가 있다. 또한, 시간과 온도에 대하여 성능을 유지하기 위하여 복잡한 보정 및 조정이 필요하지 않은 안테나 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전반적으로 셀룰러 통신 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 무선 송신기, 송수신기 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 종래의 무선 통신 셀의 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 무선 송신 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 무선 송수신기 시스템의 개략도.
도 4는 도 2의 무선 송수신기의 예시의 안테나 전력 방사 패턴의 플롯.
유리하게도, 본 발명의 실시예는 중첩하는 빔 상의 동일한 신호를 송신할 때 그렇지 않으면 발생하는 상쇄 간섭(distructive interference)을 직교의 편광의 사용을 통하여 방지할 수 있도록 한다.
일 양상에 따라서, 본 발명은 커버리지 영역을 정의하는 제1 복수의 고정 빔 중 적어도 2개의 인접 고정 빔 상에 제1 채널을 송신하며, 제1 복수의 고정 빔의 각각의 쌍의 인접 고정 빔은 부분적으로 중첩되고 실질적으로 직교의 편광을 갖는 장치를 제공한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 각각의 고유 결합 신호를 상기 제1 복수의 고정 빔 각각에 송신하는 각각의 송신기를 더 포함하되, 각각의 결합 신호(composite signal)는 상기 제1 채널 및 각각의 적어도 하나의 고유 트래픽 채널을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 CDMA 신호를 송신하는 장치를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 제1 복수의 고정 빔 각각을 통하여 각각의 수신 신호를 수신하도록 연결된 각각의 수신기를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 제1 및 제2 복수의 빔의 상기 모든 빔을 생성하는 듀얼 편광 어레이를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 제1 복수의 고정 빔 중의 상기 고정 빔과 실질적으로 동일한 공간에 있고(co-extensive) 상기 제1 복수의 고정 빔의 상기 고정 빔의 편광에 실질적으로 직교인 각각의 편광을 갖는 상기 제1 복수의 고정 빔의 각각의 고정 빔에 대한 대응하는 고정 빔을 포함하는 제2 복수의 고정 빔을 통하여 수신하는 장치이다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각에 대한 상기 각각의 편광은 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 하나이다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각의 상기 각각의 편광은 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 하나이고, 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 양자로부터 각각의 상기 빔은 2개의 실질적으로 직교의 편광을 동시에 제공가능한 단일 듀얼 편광 안테나 어레이로부터 바람직하게 수신된다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 제1 안테나 어레이 및 제2 안테나 어레이를 더 포함하되, 상기 제1 안테나 어레이는 상기 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 제1 편광을 갖는 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔의 각각의 고정 빔을 생성하고, 상기 제2 안테나 어레이는 상기 제2 실질적으로 직교의 편광 중 제2 편광을 갖는 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔의 각각의 고정 빔을 생성한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 제1 안테나 어레이에 접속된 제1 다중 고정 빔 형성자 및 상기 제2 안테나 어레이에 접속된 제2 다중 고정 빔 형성자를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이에 접속된 매트릭스를 형성하는 고정 빔을 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 고정 빔에 대한 각각의 수신 신호를 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔의 각각을 통하여 수신하도록 연결된 각각의 수신기를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 고정 빔을 통한 각각의 수신 신호를 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각에 대하여 수신하도록 연결된 각각의 수신기를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서,상기 장치는 상기 제2 복수의 안테나의 상기 제1 복수의 대응하는 고정 빔 중 하나의 고정 빔을 포함하는 각각의 고정 빔 쌍을 더 포함하고, 각각의 컴바이너가 상기 쌍의 고정 빔을 통하여 수신된 상기 수신 신호의 다이버시티 결합을 실행한다.
몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 제2 복수의 안테나의 상기 제1 복수의 대응하는 고정 빔 중 하나의 고정 빔을 포함하는 각각의 고정 빔 쌍을 더 포함하고, 각각의 컴바이너가 상기 쌍의 고정 빔을 통하여 수신된 상기 수신 신호의 다이버시티 결합을 실행한다.
또다른 양상에 따라서, 본 발명은 커버리지 영역을 정의하는 제1 복수의 고정 빔의 적어도 2개의 인접하는 고정 빔 상에 제1 채널을 송신하는 단계를 포함하며, 복수의 고정 빔 중 각각의 쌍의 인접하는 고정 빔은 부분적으로 중첩하고 실질적으로 직교의 편광을 갖는 방법을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 각각의 상기 제1 복수의 고정 빔 상에 각각의 고유 결합 신호를 송신하는 단계를 더 포함하되, 각각의 결합 신호는 상기 제1 채널 및 각각의 적어도 하나의 고유 트래픽 채널을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 제1 채널은 CDMA 신호이다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 복수의 고정 빔의 각각에 대한 각각의 수신 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 복수의 고정 빔 중 상기 빔과 실질적으로 동일한 공간에 있고, 상기 제1 복수의 고정 빔의 상기 고정 빔의 편광에 실질적으로 직교인 각각의 편광을 갖는 상기 제1 복수의 고정빔의 각각의 고정 빔에대한 대응하는 고정 빔을 포함하는 각각의 제2 복수의 고정 빔에 대한 각각의 수신 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각을 통하여 상기 각각의 편광은 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 하나이다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 복수의 고정 빔의 각각에 대하여 각각의 수신 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 상기 제2 복수의 안테나의 상기 제1 복수의 대응하는 고정 빔 중 하나의 고정 빔을 포함하는 각각의 쌍의 고정 빔에 대하여, 상기 쌍의 고정 빔을 통하여 수신된 상기 수신 신호의 다이버시티 결합을 실행하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양상 및 특징은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 실시예에 대한 이하의 설명을 봄으로써 본 기술 분야의 숙련된자에게 자명할 것이다.
커버리지 영역에서 모든 빔에 대한 공통 부하 또는 부하 채널(예를 들어, 파일럿, 동기, 및 페이징 채널)을 동시에 송신하는 동안 커버리지 영역에서 각 빔 상의 고유 트래픽 채널을 송신하기 위하여, 복잡한 보정 설비 및 알고리즘을 필요로 하지 않는 고정 빔을 사용하는 무선 송신 시스템이 제공된다. 도 2는 커버리지 영역(60)내에 배치될 수 있는 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 무선 송신 시스템(400)을 나타낸다.
무선 송신 시스템(400)은 제1 송신 신호 체인(401) 및 제2 송신 신호 체인(402)을 갖는다. 제1 송신 신호 체인(401)은 차례로 송신 신호 컴바이너 A(410), 송신기 A(412) 및 안테나(500)를 구비한다. 유사하게, 제2 송신 신호 체인(402)은 송신 신호 컴바이너 B(420), 송신기 B(422) 및 안테나(510)를 구비한다. 추가의 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 결합이 무선 송신 시스템(400)이 동작가능하게 하도록 하는데 필요하다는 것을 본 기술 분야의 숙련된자라면 이해할 것이다. 도 2에서는 본 발명의 양상을 설명하는데 필요한 구성요소만을 나타내었다.
무선 송신 시스템(400)은 송신 신호 체인(401 및 402) 각각으로부터 기인하는 2개의 고정 빔(50 및 51)으로 커버리지 영역(60)을 커버하도록 동작한다. 적어도 하나의 고유 트래픽 채널이 각각의 송신 신호 체인(401 및 402)을 통해 송신된다. 동시에, 송신 신호 체인(401 및 402) 양자가 공통 부하 채널을 송신하여 부하 채널이 커버리지 영역(60)내의 어떤 곳에서도 수신될 수 있다. 각각의 송신 신호 체인(401 및 402)내에서 적어도 하나의 고유 트래픽 채널이 각각의 고정 빔(50 및 51)을 통한 송신 전에 각각의 송신 신호 컴바이너(410 및 420)에서 공통 부하 채널과 결합된다.
도 2에 나타낸 예에서, 송신 신호 체인(401)은 제1 고유 트래픽 채널 TRAFFIC A(404) 및 공통 부하 채널 BROADCAST(408)를 송신하는데 이용된다. 고정 빔(50 및 51)은 안테나(500 및 510)로부터 각각 발사된다. 각각의 송신 신호 체인(401 및 402)을 통해 송신된 적어도 하나의 고유 트래픽 채널은 고정 빔(50 및 51) 각각에 의해 커버되는 커버리지 영역(60)의 지역에서만 수신될 수 있다는 것이 스트레스가된다. 즉, 트래픽 채널 TRAFFIC A는 고정 빔(50)에 의해 커버되는 커버리지 영역의 지역에서만 수신될 수 있고 트래픽 채널 TRAFFIC B 및 고정 빔(51)에 대하여 동일하다. 그러나, 고정 빔(50 및 510의 결합이 전체 커버리지 영역(60)에 커버리지를 제공하기 때문에, 공통 부하 채널 BROADCAST(408)는 커버리지 영역(60) 내의 어떤 곳에서도 수신될 수 있다.
2개의 고정 빔(50 및 51)이 종첩되는 영역(65)에서 공통 부하 채널을 포함하는 동시 송신의 임의의 상쇄적인 결합(destructive combination)을 피하기 위하여, 고정 빔(50)은 고정 빔(51)과 직ry의 송신 편광으로 발사된다. 예를 들어, 빔(50)은 45°편광으로 송신될 수 있고, 빔(51)은 -45°편광으로 송신될 수 있다. 이들의 중첩 영역(65)에서 2개의 빔(50, 51)으로부터 수신된 신호의 결합은 다양한 편광을 갖을 것이지만 중첩 영역(65)에서 실질적으로 수신된 신호의 전력의 상쇄를 이끌 크기의 상쇄 간섭을 거의 볼 수 없을 것이다. 이동 안테나에서 편광 부정합이 일어날 수 있으나, 이는 전파 경로에서 혼합되는 편광을 갖는 풀 섹터 단일 편광 송신 시스템에서와 차이가 없다. 다시말해, 싱글 광빔(wide-beam)에 의해 커버되는 섹터는 기지국 안테나와 이들 안테나 사이의 편광 부정합에 의해 영향을 받을것이다.
도 2는 본 발명의 하나의 예시의 실시예를 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 임의의 수의 고정 빔이 이용되는 커버리지 영역에 대하여 제공되고, 각각의 고정 빔은 인접 고정 빔에 실질적으로 직교인 입사(송신) 편광을 갖는다. 각각의 트래픽 채널은 각각의 빔에 송신되고, 공통 부하 채널이 모든 빔, 또는 일반적으로는 적어도 2개 빔 상에 송신된다. 그 결과, 인접 고정 빔이 중첩되는 지역 내에서 인접 빔으로부터 수신되는 공통 단일 채널의 상쇄적인 결합에 기인하여 인접 빔 상에 송신되는 공통 신호 채널에 최소 신호 저하만이 있게 될 것이다.
도 3은 다운링크 상의 부하 채널 및 업링크 상의 수신 다이버시티에 대한 섹터 광 커버리지를 제공하도록 동작하는 본 발명의 실시예에 따라서 커버리지 영역 내에 이용될 수 있는 무선 송수신기 시스템(200)의 보다 상세한 예를 나타낸다.
도 3의 시스템(200)은 예를 들어 파일럿과 제어 정보의 일부 결합일 수 있는 공통 부하 신호(280)를 수신하도록 접속딘 풀 섹터 분배기(splitter)(290)를 구비한다. 공통 부하 신호는 3개의 빔 프런트 엔드 모듈, 즉 빔 A 프런트 엔드 모듈(210), 빔 B 프런트 엔드 모듈(220), 및 빔 C 프런트 엔드 모듈(230) 각각에 입력된다. 빔 프런트 엔드 모듈은 이하에 상세하게 설명한다.
또한 각각의 빔 프런트 엔드 모듈은 각각의 송신 트래픽 신호를 수신하도록 접속된다. 따라서, 빔 A 프런트 엔드 모듈은 입력 포트(202)에서 Tx 트래픽 A를 수신하고, 빔 B 프런트 엔드 모듈은 입력 포트(204)에서 Tx 트래픽 B를 수신하고,빔 C 프런트 엔드 모듈(230)은 입력 포트(208)에서 Tx 트래픽 C를 수신한다. 또한 각각의 빔 프런트 엔드 모듈은 각각의 수신 트래픽 신호를 출력한다. 따라서, 빔 A 프런트 엔드 모듈은 출력 포트(203)에서 Rx 트래픽 A를 출력하고, 빔 B 프런트 엔드 모듈은 출력 포트 B(206)에서 Rx 트래픽 B를 출력하고, 빔 C 프런트 엔드 모듈(230)은 출력 포트(209)에서 Rx 트래픽 C를 출력한다.
각각의 빔 프런트 엔드 모듈은 2개의 다중 빔 형성자(240, 250) 각각의 각 입력 빔 포트에 양방향성으로 접속된다. 보다 구체적으로, 빔 A 프런트 엔드 모듈(210)은 제1 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(241)에 양방향성으로 접속되고, 빔 A 프런트 엔드 모듈(210) 출력(214)은 제2 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(251)에 양방향성으로 접속된다. 유사하게, 빔 B 프런트 엔드 모듈(220) 출력(225)은 제1 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(242)에 양방향성으로 접속되고, 빔 B 프런트 엔드 모듈(220) 출력(224)은 제2 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(252)에 양방향성으로 접속된다. 마지막으로, 빔 C 프런트 엔드 모듈(230) 출력(235)은 제1 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(243)에 양방향성으로 접속되고, 빔 C 프런트 엔드 모듈(230) 출력(234)은 제2 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(253)에 양방향성으로 접속된다.
각각의 다중 빔 형성자(240, 240)는 안테나 포트(249 및 259)의 각각의 세트를 통해 각각의 안테나 어레이(260, 270)에 접속된다. 제1 안테나 어레이(260)는 +45° 편광에서 제1 세트의 3개의 고정 빔(108a, 110a, 112)을 갖는 커버리지 영역(115)를 제공하도록 동작한다. 유사하게, 제2 안테나 어레이(270)는 -45° 편광에서 제1 세트의 3개의 고정 빔의 대응하는 빔과 각각 실질적으로 동일한 공간에 있는 제2 세트의 3개의 고정 빔(108b, 110b, 112a)을 갖는 동일한 커버리지 영역(115)를 제공하도록 동작한다. 보다 일반적으로 임의의 직교의 편광이 사용될 수 있다.
이하에는 빔 A 프런트 엔드 모듈(210)을, 예를 들어 동일한 다른 2개의 빔 프런트 엔드 모듈을 통하여 상세하게 설명한다. 빔 A 프런트 엔드 모듈(210)은 공통 부하 신호를 결합하도록 동작하는 Tx 컴바이너(291)와, 이들을 송수신기 모듈(199) 내의 송신기 컴포넌트(30)에 접속하는 송수신기 모듈(199)의 입력(211)으로 출력하는 Tx 트래픽 A 신호를 구비한다. 송신기 컴포넌트(30)는 제1 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(241)에 전방향으로 듀플렉스(32)를 통해 접속된다. 역방향에서, 빔 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(241)는 그 출력(212)이 Rx 컴바이너(292)에 접속되는 송수신기 모듈(199)내의 수신기 컴포넌트(30)에 듀플렉스(32)를 통해 접속된다. 듀플렉서(32)는 송신 신호 대역을 선택하도록 동작하거나 또는 송수신기 모듈(199)을 통해 Tx 및 Rx 신호의 적합한 라우팅을 위한 신호 대역을 수신하도록 동작한다. 또한, 송수신기 모듈은 제2 모듈 빔 형성자의 제1 빔 포트(251)를 Rx 컴바이너(292)에 접속하는 다이버시티 수신기 컴포넌트(33)를 구비한다.
빔 B 프런트 엔드 모듈(220)은, 그 다이버시티 수신 신호가 제1 및 제2 다중 빔 형성자(240)의 빔 포트(242 및 252)로부터 수신되고 그 송신 신호가 제2 다중 빔 형성자의 빔 포트(252)로 출력되는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 접속된다. 유사하게, 빔 C 프런트 엔드 모듈(230)은, 그 다이버시티 수신 신호가 제1 및 제2 다중 빔 형성자(240, 250)의 빔 포트(243 및 253)로부터 수신되고 그 송신 신호가제1 다중 빔 형성자의 빔 포트(242)로 출력되는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 접속된다. 이들은 수신 신호용으로만 이용되기 때문에 사실상 빔 포트(251, 242 및 253)가 양방향성일 필요가 없는, 도 3의 정적 구성에서 볼 수 있다.
본 실시예는 각 세트의 고정 빔이 다른 세트의 고정 빔에 실질적으로 직교의 편광을 갖도록 동일한 공간에 걸치는 2개의 세트의 고정 빔을 제공하는 2개의 어레이를 갖는 것으로 설명되었으나, 다른 실시예에서는 1개의 세트의 고정 빔이 그들의 각각의 편광측면에서 실질적으로 직교인 2개의 세트의 동일한 공간에 걸치는 고정 빔을 제공하는 것이 가능한 단일 듀얼 편광 안테나 어레이에 의해 제공된다.
동작중에, 전방향에서, 공통 부하 신호(280)는 3개의 빔 프런트 엔드 모듈(210, 220, 230) 각각에 송신되고 빔(108a, 110b 및 112a) 상에 송신된다. 이 세트의 인접 빔은 직교 편광을 갖아서, 상쇄 간섭(destructive interference)을 방지한다. Tx 트래픽 A는 빔(108a) 상에만 전송된다. Tx 트래픽 B는 빔(110b) 상에만 송신되고, Tx 트래픽 C는 빔(112a) 상에만 송신된다.
역방향에서, 동일한 공간에 걸치는 고정 빔(108a 및 108b) 상에 수신된 신호는 빔 A 프런트 엔드 모듈(210)의 다이버시티 컴바이너(292)에 결합되고 Rx 트래픽 A로서 출력된다.
유사하게, 동일한 공간 상의 고정 빔(110a 및 110b) 상에 수신된 신호는 빔 B 프런트 엔드 모듈(220)의 다이버시티 컴바이너(도시안됨)에 결합되고 Rx 트래픽 B로서 출력된다.
마지막으로, 동일한 공간에 걸치는 고정 빔(112a 및 112b) 상에 수신된 신호는 빔 C 프런트 엔드 모듈(230)의 다이버시티 컴바이너(도시안됨)에 결합되고 Rx 트래픽 C로서 출력된다.
Rx 트래픽 채널 A는 빔(108a, 108b)의 영역에서 이동 유닛으로부터 신호 콘텐츠를 포함할 수 있지만, 또한 빔 (108a, 108b)와 중첩되는 빔(110a, 110b)의 영역에서 또는 다중 경로에서 방해물이 되는 영역에서 이동 유닛으로부터 신호 콘텐츠를 포함할 수 있고, 유사한 상황이 다른 수신된 트래픽 신호에 대하여 존재한다. 업스트림 프로세싱(도시안됨)은 필요하다면 이들 신호를 해결하도록 제공될 수 있다.
다중 빔 형성자는 그 빔 포트 중 하나로 수신된 Tx 신호를 안테나 어레이에 의해 제공되는 3개의 고정 빔 중 하나에 동시에 향하도록 동작한다. 선택된 고정 빔은 어떤 빔 포트내로 Tx 신호가 수신되는지에 의존한다. 예를 들어, 다중 빔 형성자(240)는 빔 포트(241)내로 수신된 Tx 신호를 진폭 및 위상 형태로서 고정 빔(108a) 상에 향하게 하고, 동시에 빔 포트(243) 내로 수신된 Tx 신호를 고정 빔(112a) 상에 향하게 할 것이다. 유사하게, 다중 빔 형성자(250)는 빔 포트(252)내로 수신된 Tx 신호를 고정 빔(110b) 상에 향하게 할 것이다. 또한, 빔 포트(241, 252 및 243)는 이들 Rx 신호가 고정 빔(108a, 110b, 112a)으로부터 연결된 후에 역방향으로 Rx 신호를 송신할 수 있다. 상술된 바와 같이, 빔 포트(251, 242 및 253)는 신호를 수신하는데만 사용되고 따라서 고정 빔(108b, 110a 및 112b) 각각으로부터 연결된 Rx 신호만을 수신한다.
또한, Tx 트래픽 A 상에 송신되도록 원래 스케줄된 정보는, 이동 수신기가다른 빔의 커버리지 영역내로 이동되는 경우에 종말 전자 장치(backend electronics)(도시안됨)에 의해 Tx 트래픽 B(또는 Tx 트래픽 C) 상에 리라우팅될 수 있다. 유사한 리라우팅이 Tx 트래픽 B 및 Tx 트래픽 C에 대하여 행해질 수 있다.
섹터 마다 편광마다 3개 빔을 형성하는 2개의 안테나 어레이는 바람직한 실시예 중 본 예에 사용되지만, 하나 이상의 섹터마다 임의의 수의 빔 및 안테나 어레이가 본 발명의 범위 내에 남아있는 동안 사용될 수 있다.
커버리지 영역내의 임의의 지점에서 파일럿 채널(또는 임의의 다른 부하 채널, 예를 들어, 제어 채널)의 수신된 신호 강도는 각 빔으로부터 수신된 모든 파일럿 채널 신호의 벡터 합에 의해 결정된다. 무선 송신 시스템(400) 및 무선 송수신기 시스템(200)은 인접 빔이 바람직하게 교대하는 편광을 갖는 시스템을 제공한다. 교대하는 편광을 갖는 인접 협 빔에 의해 커버되는, 한 셀의 한 섹터와 같은 커버리지 영역은 실질적으로 일정한 진폭이지만 미결정 편광을 갖는 커버이지 영역내의 결합된 방사 패턴이 된다. 다시 말해, 교대하는 편광은 알려지지 않은 상대적인 위상을 갖는 직교의 편광으로 빔을 결합하고, 이는 차례로 섹터를 가로질러 실질적으로 일정한 진폭을 갖는 결합된 방사 패턴을 생성하지만, 결합된 방사 패턴의 편광은 가변적이다. 무선 송수신기 시스템(200) 및 무선 송신 시스템(400)을 포함하는 컴포넌트의 내부 접속을 보정할 필요가 없기 때문에 상대적인 위상은 알려지지 않았다. 보정의 결여는 미제어된 위상 지연을 갖는 내부 신호로부터 기인한다. 그러나, 이는 보정이 무선 시스템에서 길고 고가의 설치 특징을 갖고 이를 피하는것이 바람직한 경우에 본 발명이 동작되도록 의도되는 상황이다. 본 발명은 이러한 보정이 이루어지는 경우에도 물론 작용할 것이다.
도 4는 3개의 인접 빔(108a, 110b 및 112a)에 대한 도 3에 나타낸 무선 송수신기 시스템(200)에 대한 시뮬레이션된 방사 패턴을 나타낸다. +45도 편광 및 -45도 편광을 각각 갖는 제1 빔(108a) 및 제2 빔(110b)을 고려하면, 상대적인 위상을 변화시키는 노력으로 결과적인 편광은 임의의 곳을 로우 크로스오버(320)에서 완전히 동위상에서 완전히 반위상으로 변화시킨다. 따라서, 크로스오버 각도에서 항상 젼력이 있지만, 편광은 미제어된다. 이는 그 수신된 편광이 중요하지 않는 수신된 신호의 전력이기 때문에 문제가 되지 않는다. 유사한 상황은 빔(110b 및 112a)에 대한 로우 크로스오버(321)에서 존재한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었으나, 많은 변경 및 수정이 가능하다는 것은 본 기술 분야의 숙련된자에게 자명할 것이다.

Claims (23)

  1. 커버리지 영역을 정의하는 제1 복수의 고정 빔 중 적어도 2개의 인접 고정 빔 상에 제1 채널을 송신하며, 제1 복수의 고정 빔의 각각의 쌍의 인접 고정 빔은 부분적으로 중첩되고 실질적으로 직교의 편광을 갖는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 고유 결합 신호를 상기 제1 복수의 고정 빔 각각에 송신하는 각각의 송신기를 더 포함하되, 각각의 결합 신호(composite signal)는 상기 제1 채널 및 각각의 적어도 하나의 고유 트래픽 채널을 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, CDMA 신호를 송신하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 복수의 고정 빔 각각을 통하여 각각의 수신 신호를 수신하도록 연결된 각각의 수신기를 더 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 고정 빔 중의 상기 고정 빔과 실질적으로 동일한 공간에 있고(co-extensive) 상기 제1 복수의 고정 빔의 상기 고정 빔의 편광에 실질적으로 직교인 각각의 편광을 갖는 상기 제1 복수의 고정 빔의 각각의 고정 빔에 대한 대응하는 고정 빔을 포함하는 제2 복수의 고정 빔을 통하여 수신하는장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각에 대한 상기 각각의 편광은 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 하나인 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 안테나 어레이 및 제2 안테나 어레이를 더 포함하되, 상기 제1 안테나 어레이는 상기 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 제1 편광을 갖는 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔의 각각의 고정 빔을 생성하고, 상기 제2 안테나 어레이는 상기 제2 실질적으로 직교의 편광 중 제2 편광을 갖는 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔의 각각의 고정 빔을 생성하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 안테나 어레이에 접속된 제1 다중 고정 빔 형성자 및 상기 제2 안테나 어레이에 접속된 제2 다중 고정 빔 형성자를 더 포함하는 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이에 접속된 매트릭스를 형성하는 고정 빔을 더 포함하는 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 고정 빔을 통한 각각의 수신 신호를 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔의각각에 대하여 수신하도록 연결된 각각의 수신기를 더 포함하는 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 고정 빔을 통한 각각의 수신 신호를 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각에 대하여 수신하도록 연결된 각각의 수신기를 더 포함하는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 복수의 안테나의 상기 제1 복수의 대응하는 고정 빔 중 하나의 고정 빔을 포함하는 각각의 고정 빔 쌍을 더 포함하고, 각각의 컴바이너가 상기 쌍의 고정 빔을 통하여 수신된 상기 수신 신호의 다이버시티 결합을 실행하는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 복수의 안테나의 상기 제1 복수의 대응하는 고정 빔 중 하나의 고정 빔을 포함하는 각각의 고정 빔 쌍을 더 포함하고, 각각의 컴바이너가 상기 쌍의 고정 빔을 통하여 수신된 상기 수신 신호의 다이버시티 결합을 실행하는 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 커버리지 영역을 정의하는 상기 제1 복수의 고정 빔을 제공하는 단일 듀얼 편광 안테나 어레이를 더 포함하며, 상기 복수의 고정 빔의 각각의 쌍의 인접 고정 빔은 부분적으로 중첩하고 실질적으로 직교의 편파를 갖는 장치.
  15. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수의 빔 중 모든 상기 빔을 생성하는 듀얼 편광 어레이를 포함하는 장치.
  16. 커버리지 영역을 정의하는 제1 복수의 고정 빔의 적어도 2개의 인접하는 고정 빔 상에 제1 채널을 송신하는 단계를 포함하며, 복수의 고정 빔 중 각각의 쌍의 인접하는 고정 빔은 부분적으로 중첩하고 실질적으로 직교의 편광을 갖는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 각각의 상기 제1 복수의 고정 빔 상에 각각의 고유 결합 신호를 송신하는 단계를 더 포함하되, 각각의 결합 신호는 상기 제1 채널 및 각각의 적어도 하나의 고유 트래픽 채널을 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 제1 채널은 CDMA 신호인 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 복수의 고정 빔의 각각을 통하여 각각의 수신 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 복수의 고정 빔 중 상기 빔과 실질적으로 동일한 공간에 있고, 상기 제1 복수의 고정 빔의 상기 고정 빔의 편광에 실질적으로 직교인 각각의 편광을 갖는 상기 제1 복수의 고정빔의 각각의 고정 빔에 대한 대응하는 고정 빔을 포함하는 각각의 제2 복수의 고정 빔을 통하여 각각의 수신 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수의 고정 빔 각각에 대한 상기 각각의 편광은 2개의 실질적으로 직교의 편광 중 하나인 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 복수의 고정 빔의 각각을 통하여 각각의 수신 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 복수의 안테나의 상기 제1 복수의 대응하는 고정 빔 중 하나의 고정 빔을 포함하는 각각의 쌍의 고정 빔에 대하여, 상기 쌍의 고정 빔을 통하여 수신된 상기 수신 신호의 다이버시티 결합을 실행하는 단계를 더 포함하는 장치.
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