KR20050026364A - 어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050026364A
KR20050026364A KR1020040072049A KR20040072049A KR20050026364A KR 20050026364 A KR20050026364 A KR 20050026364A KR 1020040072049 A KR1020040072049 A KR 1020040072049A KR 20040072049 A KR20040072049 A KR 20040072049A KR 20050026364 A KR20050026364 A KR 20050026364A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
arrival
weighting
beam pattern
weighting coefficient
paths
Prior art date
Application number
KR1020040072049A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100664608B1 (ko
Inventor
케니치 히구치
히데카주 타오카
타카시 카타오카
마모루 사와하시
Original Assignee
가부시키가이샤 엔티티 도코모
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 엔티티 도코모 filed Critical 가부시키가이샤 엔티티 도코모
Publication of KR20050026364A publication Critical patent/KR20050026364A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100664608B1 publication Critical patent/KR100664608B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0868—Hybrid systems, i.e. switching and combining
    • H04B7/088—Hybrid systems, i.e. switching and combining using beam selection

Abstract

무선 통신 장치는 복수의 안테나 소자에서 신호를 수신하도록 구성된 어레이 안테나와, 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향을 추정하도록 구성되는 도래 방향 추정 유닛과, 복수의 패스의 각도 퍼짐을 추정하도록 구성된 각도 퍼짐 추정 유닛과, 모든 패스에 공통인 공통 세트의 가중 계수를 추정하도록 구성된 제1 가중 계수 산출 유닛과, 추정된 패스 도래 방향을 기초로 복수의 패스 각각에 대하여 개별적인 세트의 가중 계수를 산출하는 제2 가중 계수 산출 유닛과, 공통 가중 세트 계수 또는 개별 가중 계수 세트 중의 하나를 수신 신호에 승산하여 수신 신호를 가중시키도록 구성된 가중 유닛과, 가중된 신호를 복조하도록 구성된 복조기를 구비한다.

Description

어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 방법{WIRELESS COMMUNICATIONS APPARATUS AND METHOD USING ARRAY ANTENNA}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에는 적응 어레이 안테나 기술(adaptive array antenna)이 종종 이용된다. 적응 어레이 안테나에는, 복수의 다이폴 안테나(dipole antenna)를 어레이로 배치하고, 각 안테나의 가중 계수(weighting)를 적응 방식으로 제어하여, 상대방 장비(counter equipment)와의 통신에 적합한 지향성(빔 패턴)을 형성한다. 다시 말해서, 원하는 신호의 방향(상대방 장비가 배치되어 있는)으로 안테나 이득을 증대시키는 한편, 원하는 방향 이외의 방향에서는 안테나 이득을 작게 한다. 이러한 방식으로, 간섭파를 감소시키면서 원하는 신호를 수신할 수 있다.
한편, 광대형 부호 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access: WCDMA) 방식의 제3 세대 이동 통신 시스템과 같은 적응 어레이 안테나 기술을 이용하는 종래의 무선 통신 시스템은 주로 음성 통신을 비롯한 회선 교환형의 통신을 행하게 되어 있다. 이러한 회선 교환형 통신에서는, 상향 링크와 하향 링크에 있어서 통신 채널의 수 및 데이터 레이트(data rate)가 같고(트래픽 특성이 대칭임), 통신 채널의 송신 및 수신이 연속적이다. 가중 계수는 최소 평균 제곱(Least Mean Square: LMS) 알고리즘이나 회귀적 최소 제곱(Recursive Least Square: RLS) 알고리즘을 이용하여 최적의 값에 수렴되게 하여 산출된다.
회선 교환형 통신에서는, 상향 링크에 있어서의 간섭파의 도래 방향(또는 간섭파를 통신하고 있는 사용자의 방향)은 하향 링크에서의 간섭파의 도래 방향과 일치하는 것으로 가정할 수 있는데, 이렇게 될 가능성이 높다. 따라서, 신호를 송신할 때에도 신호 수신으로 설정된 안테나 지향성 또는 적절히 교정된 지향성을 이용할 수 있다. 이는 간섭을 감소시키면서 효율적인 신호 송신을 실현시킨다. 상향 링크와 하향 링크 모두에 대하여 적절한 지향성을 얻음으로써 시스템의 가입자 용량이 증대될 수 있다. 그러한 적응 어레이 안테나 기술은, 예를 들면 S. Tanaka, M. Sawahashi, and F. Adachi, "Pilot Symbol-assisted Decision-directed Coherent Adaptive Array Diversity for DS-CDMA Mobile Radio Reverse Link", IEICE Trans. Fundamentals, Vol. E80-A, pp. 2445-2454, Dec. 1997 및 A. Harada, S. Tanaka, M. Sawahashi, and F. Adachi, "Performance of Adaptive Antenna Array Diversity Transmitter for W-CDMA Forward Link", Proc. PIMRC99, pp. 1134-1138, Osaka, Japan Sep. 1999에 설명되어 있다.
그러나, 무선 통신 시스템은 현재, 인터넷망과의 정합성을 고려하여, 회선 교환형 통신으로부터 패킷형의 통신으로 이행하고 있다. 패킷 통신 시스템에서는, 통신 채널의 버스트 전송(burst transmission)이 행하여지고 있다. 통신 채널이 연속적으로 송수신되는 대신, 데이터 패킷의 존부에 따라 통신 채널의 송신 및 수신이 단속적으로 이루어진다. 이 때문에, 통신 채널이 연속적으로 도래하는 것을 전제로 하여 충분한 시간에 걸쳐 최적의 가중 계수를 산출하기 위하여 종래의 통신 시스템에서 사용된 LMS 알고리듬 또는 RLS 알고리듬은 단기간에 이루어지는 버스트 전송에는 적용될 수 없다.
또한, 패킷 교환 통신에서는, 상향 링크 트래픽과 하향 링크 트래픽이 비대칭(asymmetric)으로 되는 경향이 있다. 예를 들면, 이동 단말이 대용량의 데이터를 다운로드하는 경우, 상향 링크는 단순히 명령을 송신한다. 반대로, 하향 링크 트래픽은 이동 단말에 요청된 데이터를 전송하기 위해서는 많은 채널 수를 필요로 한다. 하향 링크로만 신호 전송이 행해지고 상향 링크로의 신호 전송이 행하여지지 않는 것도 있을 수 있다. 이 경우, 수신 신호의 빔 패턴을 기초로 송신 빔 패턴을 형성하는 것이 곤란하다. 또한, 상향 링크와 하향 링크의 비대칭 트래픽 특성 및 사용되는 주파수의 상위로 인하여, 상향 링크 및 하향 링크에 있어서의 간섭파의 도래 방향이 거의 같은 것으로 가정하는 것은 더 이상 적절하지 않다. 따라서, 간섭파를 감소시키고, 상향 링크 및 하향 링크로(특히, 하향 링크로) 적절한 빔 패턴을 실현하는 것이 곤란해지고 있다.
그런데, 비대칭 트래픽이 예상되는 금후의 무선 통신 시스템에 있어서의 가중 계수를 추정하기 위해서는, 고속화된 전송 속도 및 광역화된 주파수 대역과 함께 이루어지는 멀티패스 페이딩(multipath fading)을 고려하여야 한다. 샘플링 주파수의 증대에 의해, 종래의 무선 통신 시스템에는 포착되지 않고 있었던 멀티패스 성분도 간섭파로 검출되기 때문이다. 이 경우에, 전술한 문헌에서 설명된 바와 같이, 수신 신호에 포함되는 L개의 패스 각각에 대하여 M개의 가중 계수를 산출하고, 수신된 신호의 복조를 위하여 패스마다 수신된 L개의 신호 성분이 합성되는데, 여기서 L은 패스 수이고, M은 어레이 안테나의 안테나 소자 수이다. 이러한 기술로 각 패스가 식별되기 때문에, 수신 성능이 개선된다. 이 기술은 복조 데이터의 정확도의 관점에서 바람직하다.
그러나, 각 패스에서 얻어지는 각각의 수신 신호 전력이 비교적 적으므로, 가중 계수 오차(열 잡음(thermal noise)이나 기타의 인자에 기인한 생성되는 빔 패턴의 최적인 빔 패턴에 대한 편차)가 커진다.
다른 한 가지 공지 기술은 수신 신호에 포함되는 각각의 패스를 구별하지 않고 모든 패스를 합성한 신호를 이용하여 M개의 가중 계수를 산출하는 것이다. 합성된 수신 신호는 비교적 큰 전력을 가지기 때문에, 가중 계수 오차는 비교적 작게 된다. 그러나, 패스의 도래 방향이 크게 벗어나는 경우, 즉 각도 퍼짐(angle spread)이 큰 경우, 패스가 구별되지 않기 때문에 수신 성능이 열화된다. 멀티패스 페이딩 때문에, 간섭파가 충분히 감소될 수 없고 만족스러운 빔 패턴이 형성되지 않는다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 어레이 안테나가 비대칭 트래픽 무선 통신 환경에서도 간섭파가 만족스럽게 감소된 빔 패턴을 형성할 수 있게 하는 무선 통신 기술을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 가지 양태에 있어서는, 무선 통신 장치가,
(a) 복수의 안테나 소자에서 신호를 수신하도록 구성된 어레이 안테나;
(b) 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향을 추정하도록 구성되는 도래 방향 추정 유닛;
(c) 복수의 패스의 각도 퍼짐을 추정하도록 구성된 각도 퍼짐 추정 유닛;
(d) 모든 패스에 공통인 공통 가중 계수 세트를 추정하도록 구성된 제1 가중 계수 산출 유닛;
(e) 추정된 패스 도래 방향을 기초로 복수의 패스 각각에 대하여 개별 가중 계수 세트를 추정하도록 구성된 제2 가중 계수 산출 유닛;
(f) 공통 가중 계수 세트 또는 상기 개별 가중 계수 세트를 수신 신호에 승산하여 수신 신호를 가중시키도록 구성된 가중 유닛; 및
(g) 가중된 신호를 복조하도록 구성된 복조기
를 포함한다.
이러한 구성으로, 복수의 패스의 도래 방향을 추정하면서 가중 계수를 산출한다. 결과적으로, 수렴 시간이 긴 알고리즘(예컨대, LMS)을 사용하지 않고도 적절한 세트의 가중 계수가 신속하게 산출될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 무선 통신 장치는 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 여부를 판정하도록 구성된 판정 유닛을 더 포함한다. 이 경우, 가중 유닛은 판정 결과를 기초로 공통 가중 계수 세트와 개별 가중 계수 세트 중 하나를 선택한다.
바람직한 실시예에 있어서는, 각도 퍼짐이 정해진 범위 내에 있는 경우, 어레이 안테나는 제1 가중 계수 추정 유닛에 의하여 산출된 공통 가중 계수 세트를 기초로, 메인 로브(main lobe)가 복수의 패스의 평균화된 방향을 향하는 빔 패턴을 형성한다.
이러한 구성으로, 추정된 각도 퍼짐에 따라 적절한 빔 패턴이 형성될 수 있다.
도래 방향 추정 유닛은 수신된 신호의 송신원을 식별하는 것이 바람직하다. 도래 방향을 추정하고 가중 계수 세트를 산출하는 동안 도래파의 송신원을 식별함으로써, 간섭파를 억제하면서 가중 계수 세트를 사용하여 원하는 수신지로 신호를 전송할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 무선 통신 장치는 도래 방향 추정 유닛과 각도 퍼짐 추정 유닛의 추정 결과를 기초로, 메인 로브가 복수의 패스로부터 선택된 단일 패스로 향하는 빔 패턴, 메인 로브가 복수의 패스 각각으로 향한 빔 패턴, 또는 메인 로브가 복수의 패스의 평균화된 도래 방향을 향한 빔 패턴을 실현하기 위하여, 한 세트의 송신 가중 계수를 산출하는 제3 가중 계수 산출 유닛을 더 포함한다.
이러한 구성으로, 추정 결과에 따라 원하는 빔 패턴을 실현하기 위한 적절한 세트의 송신 가중 계수가 산출된다. 결과적으로, 무선 통신 환경이나 채널 조건에 따라 신호를 송신하기 위한 최적의 빔 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 한 가지 양태에 있어서는, 무선 통신 방법이 제공된다. 이 무선 통신 방법은
(a) 복수의 안테나 소자에서 신호를 수신하는 단계;
(b) 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향을 추정하는 단계;
(c) 복수의 패스의 각도 퍼짐을 추정하는 단계;
(d) 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 판정하는 단계;
(e) 판정 결과를 기초로, 모든 패스에 공통인 공통 가중 계수 세트와 패스의 각각에 대하여 산출된 개별 가중 계수 세트 중 하나를 이용하여 수신 신호를 가중시키는 단계; 및
(f) 가중된 신호를 복조하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 후술되는 상세한 설명을 읽으면 더욱 명확해질 것이다.
이하, 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 수신기(100)의 주요 부분의 기능 블록도이다. 무선 수신기(100)는 복수의 안테나 소자(104)를 갖는 어레이 안테나(102)를 구비한다. 도면에서는 단순화를 위하여, 3개의 안테나 소자만이 도시되어 있지만, 임의의 적절한 수의 안테나를 채용할 수 있다. 안테나 소자(104)는, 예컨대 다이폴 안테나로서, 이들 다이폴 안테나는, 예를 들면 사이에 반파장 정도의 간격을 두고 직선상, 원호상 또는 다른 적절한 형상으로 배치된다. 각 안테나 소자(104)는 적절한 지향성(빔 패턴)을 실현하도록 그 치수, 간격 및 형상 등이 설정되고, 따라서 이들 인자는 이 예로 한정되지 않는다. 각 안테나 소자(104)에는 수신 프론트 엔드 유닛(front end unit)(106)이 접속되어 주파수 변환, 대역 제한, 전력 증폭, 기타의 프론트 엔드 동작을 행한다. 수신 프론트 엔드 유닛(106)의 출력은 관련 아날로그 디지털 변환기(analog-to-digital converter)(108) 입력에 접속된다. 아날로그 디지털 변환기(108)의 디지털 출력은 후술되는 도래 방향 추정기(direction-of-arrival(DoA) estimator)(110) 및 기타 본 발명에 관련된 요소로 공급된다. 도래 방향 추정기(DoA estimator)(110) 및 기타의 관련 요소는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그것들의 조합으로 실현될 수 있다.
도래 방향 추정기(110)는 수신된 신호에 포함되는 멀티패스 성분의 도래 방향을 추정한다. 도래 방향 추정기(110)는 또한 복수의 패스 각각의 도래 방향을 추정하는 제1 추정 유닛(112)과, 모든 패스의 공통의 도래 방향을 추정하는 제2 추정 유닛(114)을 구비한다.
무선 수신기(100)는 수신 신호에 포함되는 L개의 패스에 대응하는 L개의 처리 블록을 구비한다. 도 1에는 단순화를 위하여 첫번째 처리 블록(116)과 L번째 처리 블록만이 도시되어 있다. L의 값은 실제의 용도에 따라 적절히 설정된다. 첫번째 처리 블록(116)은 제1 추정 유닛(112)으로부터 복수의 패스의 추정된 도래 방향을 수신하는 패스 1용 가중 계수 산출 유닛(120)을 포함한다. 가중 계수 산출 유닛(120)은 패스 1을 통해 도래한 신호에 대한 한 세트의 가중 계수(예를 들면, M개 가중 계수)를 산출한다. M은 안테나 소자(104)의 소자 수이다. 가중 계수 산출 유닛(120)의 출력은 M개의 안테나 소자(104)에 대응하여 마련된 M개의 스위치(122)에 공급된다. M개의 가중 계수는 각각 관련 스위치(120)의 일방의 입력 단자에 접속된다. 각 스위치(122)의 타방의 입력 단자는, 공통 가중 계수 산출 유닛(124)으로부터 출력되고 모든 패스에 공통으로 이용되는 공통 가중 계수를 수신한다. 공통 가중 계수 산출 유닛(124)은, 모든 패스에 관한 평균화된 방향을 향한 어레이 안테나의 지향성을 설정하기 위하여, 모든 패스에 공통으로 이용되는 한 세트의 가중 계수(예컨대, M개의 가중 계수)를 출력한다.
무선 수신기(100)는 또한 도래 방향 추정기(110)의 제1 추정 유닛(112)의 출력을 수신하는 각도 퍼짐 추정 유닛(126)을 구비한다. 각도 퍼짐 추정 유닛(126)은 수신 신호에 포함되는 복수의 패스 도래 방향에 의해서 형성되는 각도 퍼짐을 추정한다. 각도 퍼짐 추정 결과는 역치 판정 유닛(threshold determination unit)(128)으로 공급되는데, 이 역치 판정 유닛(128)은 추정된 각도 퍼짐이 소정의 역치 값을 초과했는지 여부를 판정하고 판정 결과에 따른 제어 신호를 출력한다. 그 출력된 제어 신호는 각 스위치(122)의 제어 단자에 접속된다.
각 스위치(122)는 제어 신호의 내용에 따라 개별적인 패스에 대하여 산출된 가중 계수 또는 공통 가중 계수를 선택하고, 그 선택된 것을 각 안테나 소자(104)에 마련된 관련 승산기(associated multiplier)(130)에 공급한다. 승산기(130)는 선택된 가중 계수를 수신 신호에 복소 승산하고, 그 결과를 가산기(132)로 출력한다. 가산기(132)는 각 안테나 소자(104)로부터의 수신되어 관련 승산기(130)에 의하여 적절히 가중된 신호를 합성한다. 패스 1의 합성된 신호는 복조기(134)로 입력된다. 복조기(134)는 또한 패스 1용의 처리 블록(116)과 동일한 구조의 관련 처리 블록으로부터 패스 2 내지 L 용의 합성 신호를 수신한다. 복조기(136)는, 예를 들면 레이크 합성(rake combining)을 이용하여 수신 신호를 복조한다. 도 1에서는, 공통 가중 계수 세트가 병렬로 배치된 L개의 처리 블록 각각에 입력된다. 그러나,
무선 수신기(100)는, 공통 가중 계수 세트의 사용 시, 공통 가중 계수세트를 제1 처리 블록(116)에서만 이용하여 수신된 신호가 가중되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 공통 가중 계수 세트에 의해 가중된 수신된 신호는, 오직 제 1 처리 블록(116)으로부터만 복조기(134)로 공급된다.
도 2는 무선 수신기(100)의 주요 동작을 보여주는 플로우차트이다. 프로세스는 단계 SS202로부터 시작한다. 복수의 안테나 소자(104)에 신호가 수신되어, 수신 프론트 엔드 유닛(106) 및 아날로그 디지털 변환기(108)에서 처리된다. 디지털 신호는 아날로그 디지털 변환기(108)로부터 도래 방향 추정기(110)로 입력되며, 프로세스는 단계 S204로 진행한다.
단계 S204에서는, 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향이 추정된다. 이 단계는 도래 방향 추정기(110)의 제1 및 제2 추정 유닛(112, 114)에서 공통으로 행해진다.
도 3은 각 패스에 대한 도래 방향을 예시하는 개략도이다. 이 예에서는, 무선 기지국(BS)(304)이 이동 단말(302)로부터 신호를 수신하여 그 이동 단말(302)로부터의 신호에 포함된 복수의 패스의 도래 방향을 추정하고 있다. 이동 단말(302)이 송신한 신호는 상향 링크에 있어서의 멀티패스 페이딩의 영향을 받고 L개의 패스를 통해 무선 기지국(304)에 도달한다. 비록 도 3에는 첫번째 도달 패스(패스 1)와, L번째 도달 패스(패스 L)가 도시되어 있으나, 실제로는 L개의 패스가 존재한다. 도래 방향 추정기(110)는 셀 또는 섹터 전역에 걸쳐 화살표(308)를 따라 빔 패턴(306)을 스위프하고 도래파(到來波: incoming waves)의 수신 전력을 측정한다. 빔 패턴(306)은 각 패스가 서로 구별될 수 있도록 협 지향성(narrow directivity)을 가진다. 단순화를 위하여, 이 도면에서는 빔 패턴(308)이 120도 각도의 섹터에 걸쳐 스위프되는 것으로 도시되어 있다.
도 4는 그러한 빔 스위프로 얻어지는 전력 프로파일(profile)의 모식도이다. 전력 프로파일 P(θ, t)는 도래 방향(θ) 및 지연 시간(t)의 함수로서 검출된다. 도래 방향은 빔포머(beamformer), 카폰 빔포머(Capon's beamformer), 다중 신호 분류(Multiple Signal Classification: MUSIC) 알고리즘과 같은 알려진 수법을 이용하여 추정될 수 있다.
제1 추정 유닛(112)은 첫번째 내지 L번째 패스에 대한 수신 타이밍 t1, t2, ..., tL 에서 빔 패턴을 스위프하고, 최대 수신 전력 P(θ, t = ti)(여기에서, i = 1, ..., L) 를 나타내는 각도 θi를 선택함으로써, 각 패스의 도래 방향을 추정한다. 제2 추정부(114)는 각 수신 타이밍 t1, t2, ..., tL 에 걸쳐 개별적인 패스에서의 전력 값의 합 P1, P2, ..., PL을 추정하고, 최대의 전력 합을 나타내는 방향을 모든 패스에 공통인 도래 방향으로서 선택함으로써, 모든 패스의 공통 도래 방향을 추정할 수 있다. i번째 패스의 총 전력(또는 전력 합)(Pi)은
Pi = P(θi, t1) + P(θi, t2) + ... + P(θ i, tL) (식 중, i = 1, ..., L) 로 표현된다.
대안으로는, 수학식(1)을 기초로 전력 합 P1, P2, ..., PL 로부터 평균화된 방향 θave를 계산하여 모든 패스의 공통 도래 방향으로 이용할 수도 있다.
본 실시예에서는 단순화를 위하여 수평 방향의 각도(방위각)만을 사용하여 설명하지만, 보다 일반적인 용도를 위해서는 수직 방향의 각도(앙각)도 또한 고려될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 각 패스의 도래 방향이 추정되면, 프로세스는 단계 S206으로 진행한다.
단계 S206에서, 복수의 패스의 각도 퍼짐(angle spread)이 추정된다. 각도 퍼짐은 도래 방향의 사이의 최대 각도로 정의된다. 이 각도 퍼짐은, 예를 들면 도 5에 예시된 전력 프로파일을 사용하여 추정된다. 도 5에 도시된 예에서, 각도 퍼짐은 정해진 조건을 만족시키는 패스의 최대 각도와 최소 각도 사이의 차로서 결정된다. 예를 들면, 최대 전력으로부터 정해진 범주 내에 있는 수신 전력을 갖는 패스 중에서, 최대 도달 각도(방향)와 최소 도달 각도(방향)가 선택되어, 각도 퍼짐이 추정된다. 도 5에서는, 수신 전력 P1, P2, P3 이 최대치로부터 5 dB 이내의 범주에 있는 패스 1, 패스 2, 패스 3 이 선택되어, 도래 방향의 최대 각도 θ2 와 θ1와의 사이의 차 θ2 - θ1 가 각도 퍼짐으로서 얻어진다.
혹은, 도 4에 예시된 3차원 전력 프로파일을 이용하여 각도 퍼짐을 추정할 수도 있다. 이 경우, 도래 방향의 표준 편차 σ 또는 분산을 수학식 2를 사용하여 계산하여, 그 계산된 값을 각도 퍼짐으로 이용할 수도 있다.
여기에서, θ1, θ2, ..., θL 은 각 패스의 도래 방향이고, P1 , P2, ..., PL 는 수신 타이밍 t1, t2, ..., tL 에 걸쳐 개별적인 패스의 전력 합이다. 각도 퍼짐이 산출되면 프로세스는 단계 S208로 진행한다.
단계 S208에서는, 역치 판정 유닛(128)에 의해서, 추정된 각도 퍼짐이 정해진 값을 초과하는지 여부가 판정된다. 역치(또는 정해진 값)는 경험적으로 또는 시뮬레이션에 의해 사전에 설정된다. 추정된 각도 퍼짐이 역치보다 큰 경우(단계 S208에서 예)에는 프로세스는 단계 S210으로 진행한다.
단계 S210에서는, 개별적인 패스에 대한 가중 계수를 산출하는 가중 계수 산출 유닛(120)으로부터의 출력을 선택하기 위하여 제어 신호가 생성되어 스위치(122)에 입력된다. 이 경우, 선택되는 가중 계수는 도 6에 예시된 바와 같이 메인 로브가 각도 α를 가로질러 퍼지는 개별적인 패스로 향하는 빔 패턴을 형성하기 위하여 이용된다. 도 6에서는 단순화를 위하여 패스 1 및 패스 L만이 이들 두 개의 패스를 향하는 메인 로브와 함께 도시되어 있다. 그러나, 3개 이상의 도래 방향을 커버하는 빔 패턴이 형성될 수 있음은 당연하다.
한편, 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하지 않는 경우(단계 S208의 아니오), 프로세스는 단계 S212로 진행한다. 이 경우, 공통 가중 계수 세트(M개의 가중 계수로 이루어짐)를 선택하기 위하여, 제어 신호가 생성되어 스위치(122)에 제공된다. 이 경우, 도 7에 예시되어 있는 바와 같이, 메인 로브가 평균화된 도래 방향을 향하는 빔 패턴이 실현된다.
단계 S212에서 선택된 가중 계수 세트는 공통 가중 계수 산출 유닛(124)이, 예컨대 수학식 3을 사용하여 발생된다.
여기에서, w는 M개 한 세트의 가중 계수 벡터이고, M은 안테나 소자의 수이며, θ는 선택된(또는 평균화된) 도래 방향이고, d는 인접하는 안테나 사이의 거리이며, λU는 캐리어 주파수의 파장이다. 이 가중 계수 세트는 방위각 θ의 방향으로 지향성을 갖는 빔 패턴을 실현한다.
단계 S210에서 각 패스에 대하여 선택된 개별 가중 계수 세트는 또한 관련 산출 유닛(120)에 의해서 수학식 3에 의해서 산출될 수 있다. 물론, 공통 및/또는 개별 가중 계수 세트의 산출은 수학식 3으로 한정되지 않으며, 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다.
적절한 가중 계수 세트가 선택되면(단계 S210 또는 단계 S212에서), 가중 계수 세트의 결정과 관련된 프로세스는 단계 S214에서 종료하며, 수신 신호에 대하여 필요한 후속 수신 신호 처리가 행하여진다. 각 안테나 소자(104)에서 수신된 신호는, 승산기(130) 중 하나에서, 설정된 세트의 관련 가중 계수에 의해 승산된다. 가중된 수신 신호는 가산기(132)에서 합성되며, 복조부(134)에 의하여 복조된다.
제1 실시예에 따르면, 전파의 도래 방향을 추정하면서 가중 계수 세트가 산출된다. 결과적으로, 수렴에 장시간을 요하는 알고리즘(가령 LMS)을 사용하지 않고 적절한 빔 패턴이 신속하게 형성된다.
도래파의 각도 퍼짐에 종속하여 가중 계수의 추정 방법이 적절히 선택되므로, 각도 퍼짐의 정도에 관계없이 적절한 빔 패턴이 형성될 수 있다. 각도 퍼짐이 큰 경우, 각 패스에 대하여 산출되는 개별 가중 계수 세트가 이용됨으로써, 수신 성능의 열화를 억제한다. 각도 퍼짐이 작은 경우에는, 모든 패스를 합성한 신호를 기초로 공통 가중 계수 세트가 산출되어 가중 계수의 추정 정밀도를 향상시킨다. 이러한 방식으로, 각도 퍼짐에 관계없이 최적의 빔 패턴이 형성되고, 동시에 가중 계수의 추정 정밀도 및 수신 성능 양자 모두가 보장될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 장치의 기능 블록도이다. 무선 통신 장치는 복수의 안테나 소자(804)를 갖는 어레이 안테나(802)를 구비한다. 도면에는, 단순화를 위하여 3개의 안테나(804)만이 도시되어 있지만, 임의의 적절한 수의 안테나 소자가 채용될 수 있다. 어레이 안테나(802)의 각 안테나 소자(804)는 적절한 지향성(빔 패턴)을 실현하는 데 적절하도록 그 치수, 간격 및 형상 등이 설정된다. 각 안테나 소자(804)에는 수신 프론트 엔드 유닛(806)이 접속되어 주파수 변환, 대역 제한, 전력 증폭 및 기타의 프론트 엔드 동작을 행한다. 각 수신 프론트 엔드 유닛(806)의 출력은 관련된 아날로그 디지털 변환기(808)에 대한 입력에 접속되어 있다. 아날로그 디지털 변환기(808)의 디지털 출력은 각각의 베이스 밴드 수신 유닛(810, 812, 814)에 공급된다. 각 베이스 밴드 수신 유닛(810, 812, 814)은 아날로그 디지털 변환 후에 수행될 신호 처리, 그리고 더 구체적으로는 도 1에 도시된 요소(참조 부호 110 내지 134도 표시된 요소)에 의해서 수행되는 동작을 행한다. 베이스 밴드 수신 유닛(810, 812, 814)은 각각 제1 내지 제3 이동 단말에 대한 재생된(또는 복조된) 데이터를 출력한다. 이러한 구성에 있어서, 도래파(incoming waves)의 송신원(source)을 식별하면서, 제1 내지 제3 이동 단말로부터 수신된 각 신호에 대해서 베이스 밴드 처리가 수행된다. 비록 도 8에서는, 단순화를 위해서 무선 통신 장치가 단지 3개의 이동 단말만을 취급하는 것으로 도시되어 있지만, 그 무선 통신 장치는 임의의 수의 이동 단말을 취급할 수 있다. 또한, 안테나 소자의 수가 이동 단말의 수와 일치해야 할 필요는 없다.
또한, 무선 통신 장치는 베이스 밴드 송신 유닛(816, 818, 820)을 구비하고, 각기 제1 내지 제3 이동 단말로 송신될 데이터에 관한 베이스 밴드 신호 처리를 행한다. 베이스 밴드 송신 유닛(816, 818, 820)의 출력은 안테나 소자(804)에 대응하게 마련되어 있는 각 가산기(822)에서 합성된다. 가산기(822)의 출력은 관련 아날로그 디지털 변환기(824)로 공급된다. 송신될 디지털화된 데이터에 대한 주파수 변환, 대역 제한, 전력 증폭을 비롯한 필요한 신호 처리를 행하기 위하여 안테나 소자에 대응하는 송신 프론트 엔드 유닛(826)이 마련된다. 송신 프론트 엔드 유닛(826)의 출력은 서큘레이터(circulator)(828)를 통해서 관련된 안테나 소자(804)에 접속되어, 안테나 소자(804)로부터 송신된다.
도 9는 도 8에 도시된 베이스 밴드 송신 유닛을 예시하는 기능 블록도이다. 베이스 밴드 송신 유닛(818, 820)은 동일한 구조를 갖는다. 베이스 밴드 송신 유닛(816)은 도래 방향 기억 유닛(902)을 구비하고, 도래 방향 기억 유닛(802)은 베이스 밴드 수신 유닛(810)에 의해서 추정된, 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향 및 각도 퍼짐에 관한 정보를 기억한다. 보다 정확히 말하면, 제 1 이동 단말(MS)용의 베이스 밴드 수신 유닛(810)에 포함되는 도래 방향 추정기(110), 각도 퍼짐 추정 유닛(126) 및 역치 판정 유닛(128)이 얻은 정보가 제1 이동 단말의 도래 방향 정보로서 도래 방향 기억 유닛(902)에 저장된다.
베이스 밴드 송신 유닛(816)은 또한 가중 계수 산출 유닛(904)과, 분배 유닛(910)과, 송신 프레임 생성 유닛(908)을 구비한다. 가중 계수 산출 유닛(902)은 데이터를 송신하는 데 이용되는 한 세트의 가중 계수(예컨대, M 개의 가중 계수(여기에서, M은 안테나 소자(804)의 수임))를 산출한다. M 개의 각 가중 계수 각각은 대응하는 안테나 소자(804)마다 마련된 승산기(906)의 일방의 입력 단자에 각각 접속된다. 송신 프레임 생성 유닛(908)은 제1 이동 단말로 송신될 데이터의 프레임 구성을 변환하여 적절한 무선 패킷을 형성한다. 무선 패킷은 안테나 소자(804)의 수에 따라 분배 유닛(910)에 의하여 분배되고, 분배된 패킷의 각 부분은 관련 승산기(906)의 타방의 입력 단자에 입력된다. 승산기(906)의 출력은 관련 가산기(822)로 입력된다(도 8 참조).
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 장치(800)가 수행하는 동작의 플로우차트이다. 본 실시예에 있어서는, 무선 통신 장치(800)가 전술한 바와 같이 이동 단말 1, 이동 단말 2, 이동 단말 3과 통신을 행하는 무선 기지국이다. 복수의 안테나 소자(804)를 통해 신호가 수신되고, 수신 프론트 엔드(806) 및 아날로그 디지털 변환기(808)에 있어서의 적절한 신호 처리가 행해지면, 단계 S1002로부터 프로세스가 시작한다. 아날로그 디지털 변환기(808)로부터의 출력은 각각의 베이스 밴드 수신 유닛(810, 812, 814)으로 입력된다. 그리고, 프로세스는 단계 S1004로 진행한다.
단계 S1004에서는, 도 2에 도시된 단계 S204에서처럼, 수신 신호에 포함된 복수의 패스 도래 방향이 추정된다. 그 후, 단계 S1006에서는, 제1 실시예의 단계 S206에서처럼, 검출된 패스 사이의 각도 퍼짐이 추정된다. 단계 S1008에서는, 제1 실시예의 단계 S208에서처럼, 베이스 밴드 수신 유닛(810)의 판정 유닛이, 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 여부를 판정한다.
단계 S1004, 단계 S1006 및 단계 S1008에서 얻은 패스의 도래 방향, 각도 퍼짐 및 판정 결과는 도래 방향 정보로서 베이스 밴드 송신 유닛(816, 818, 820)의 도래 방향 기억 유닛(902)에 기억된다.
각도 퍼짐이 역치보다 큰 경우(단계 S1008에서 예), 프로세스는 단계 S1010으로 진행한다. 단계 S1010에서는, 기억된 도래 방향 정보를 기초로 가중 계수 산출 유닛(904)에 의하여 적절한 가중 계수가 산출되어, 메인 로브가 최대 패스를 향한 빔 패턴(도 11에 도시된 바와 같음)이나 메인 로브가 개별적인 패스를 향한 빔 패턴(도 12에 도시된 바와 같음)을 형성한다. 만일 각도 퍼짐이 역치를 초과하지 않으면(단계 S1008에서 아니오), 프로세스는 단계 S1012로 진행하여, 기억된 도래 방향 정보를 기초로 가중 계수 산출 유닛(904)에 의하여 가중 계수가 연산되어, 메인 로브가 최대 패스를 향한 빔 패턴(도 11에 도시된 바와 같음)나 메인 로브가 모든 패스의 평균화된 도래 방향을 향한 빔 패턴(도 13에 도시된 바와 같음)을 형성한다.
도 11은 메인 로브가 최대 수신 전력을 제공하는 패스 1의 도래 방향 θ1로 향하도록 산출된 한 세트의 가중 계수를 이용하여 형성된 빔 패턴을 예시하고 있다. 도래 방향 θ1에 대한 가중 계수 벡터 w는 안테나 소자의 수 M, 인접하는 안테나 소자 사이의 간격 d 및 다운링크의 캐리어 파장 λD를 이용하여 수학식 3으로 표현된다.
도 12는 메인 로브가 개별적인 패스의 도래 방향 θ1, θ2, ...,θL 로 향하도록 산출된 가중 계수를 이용하여 형성되는 빔 패턴을 예시하고 있다. 이러한 빔 패턴을 실현하는 가중 계수 세트는 각도 퍼짐이 큰 경우에 효과적이다.
도 13은 메인 로브가 모든 패스의 평균화된 도래 방향 θave로 향하도록 산출된 가중 계수를 이용하여 형성되는 빔 패턴을 예시하고 있다. 이러한 빔 패턴을 실현하는 가중 계수 세트는 각도 퍼짐이 작은 경우에 효과적이다.
도 11에 도시되어 있는 빔 패턴을 실현하는 가중 계수 세트는 각도 퍼짐이 작은 경우는 물론이고, 각도 퍼짐이 큰 경우에도 효율적으로 적용 가능하다. 그 이유는 무선 통신 환경에 따라서는 각도 퍼짐이 큰 경우에도 모든 패스로 향하여 송신 신호를 분산시키는 것보다도 특정 방향으로 송신 신호를 집중시키는 것이 더 양호할 수도 있기 때문이다. 단계 S1010 및 단계 S1012에서 어떤 빔 패턴(도 11에 도시된 것 또는 대안의 것)을 사용해야 하는 것인지는 각도 퍼짐의 범위에 추가하여, 예컨대 전력 프로파일의 지연 시간을 고려하여 결정된다. 예를 들면, 단계 SS1010에서 각 패스의 지연 시간이 짧고, 각도 퍼짐이 넓은 경우에, 도 12에 도시된 빔 패턴을 실현하는 가중 계수 세트가 선택된다. 단계 SS1010에서 각도 퍼짐이 큰 경우에 각 패스의 지연 시간이 길면 도 11에 도시된 빔 패턴을 실현하기 위한 가중 계수 세트가 선택된다. 가중 계수 세트를 선택하는 경우에 다른 변수도 고려될 수 있음은 물론이다.
가중 계수가 적절히 설정되면, 프로세스는 단계 S1014에서 종료한다.
제2 실시예에 있어서는, 도래파의 송신원을 식별하면서 각 수신 신호의 복수의 패스의 도래 방향을 추정하고, 그 추정 결과를 기초로 신호 송신을 위한 가중 계수가 산출된다. 따라서, 간섭파가 더 적은 상태로 원하는 수신지로 신호를 송신할 수 있다.
패스 사이의 각도 퍼짐, 지연 시간 등에 따라 적절한 가중 계수 세트가 선택되기 때문에, 통신 환경 또는 전송로의 상황에 따라 적절한 빔 패턴을 이용하여 신호를 전송할 수 있다.
복수의 패스의 각도 퍼짐을 기초로 적절한 가중 계수 세트를 산출함으로써, 원하는 수신지에 대한 효율적인 신호 송신이 실현되며, 동시에 무선 기지국에서의 전력 소모가 감소될 수 있다. 전력 소모가 감소되면, 커버리지 및 링크 용량이 증가될 수 있다.
전술한 실시예들의 무선 통신 수신기 또는 장치의 경우, 어레이 안테나가 비대칭 무선 통신 환경(상향 링크와 하향 링크 사이의 트래픽 특성이 비대칭임)에서도 간섭파를 감소시킬 수 있는 효율적인 빔 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 어레이 안테나가 비대칭 무선 통신 환경에서도 간섭파를 감소시킬 수 있는 효율적인 빔 패턴을 형성할 수 있는 무선 통신 장치 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 수신기의 기능 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 무선 수신기에 의해서 행해지는 동작의 플로우차트,
도 3은 패스의 도래 방향을 측정하는 것을 예시하는 개략도,
도 4는 패스의 도래 방향 및 지연 시간에 관한 전력 프로파일을 예시하는 개략도,
도 5는 각도 퍼짐을 산출하기 위하여 사용되는 전력 프로파일을 개략적으로 예시하는 도,
도 6은 각 패스마다 산출되는 가중 계수에 의해 생성되는 빔 패턴을 개략적으로 예시하는 도,
도 7은 모든 패스에 공통으로 적용되는 한 세트의 가중 계수에 의해 생성되는 빔 패턴을 개략적으로 예시하는 도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 장치의 주요 부분의 기능 블록,
도 9는 도 8에 도시된 무선 통신 장치에 사용되는 베이스 밴드 송신부의 기능 블록도,
도 10은 도 8에 도시된 무선 통신 장치가 수행하는 동작의 플로우차트,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 최대 패스의 도래 방향으로 향하도록 무선 통신 장치에 의해 형성된 송신 빔 패턴을 개략적으로 예시하는 도,
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따라 정해진 조건 하에서 모든 패스의 도래 방향으로 향하도록 무선 통신 장치에 의해 생성된 송신 빔 패턴을 개략적으로 예시하는 도, 및
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따라 규정된 조건 하에서 모든 패스의 도래의 평균 방향으로 향하도록 무선 통신 장치에 의해 생성된 송신 빔 패턴을 개략적으로 예시하는 도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 무선 수신기 102: 어레이 안테나
104: 안테나 소자 106: 수신 프론트 엔드 유닛
108: 아날로그 디지털 변환기 110: 도래 방향 추정기
112: 제1 추정 유닛 114: 제2 추정 유닛
116, 118: 처리 블록 120: 가중 계수 산출 유닛
122: 스위치 124: 가중 계수 산출 유닛
126: 각도 퍼짐 추정 유닛 128: 역치 판정 유닛
130: 승산기 132: 가산기
134: 복조기 302: 이동 단말
304: 무선 기지국 306: 빔 패턴
800: 무선 통신 장치 802: 어레이 안테나
804: 안테나 소자 806: 수신 프론트 엔드 유닛
808: 아날로그 디지털 변환기
810, 812, 814: 베이스 밴드 수신 유닛
816, 818, 820: 베이스 밴드 송신 유닛
822: 가산기 824: 디지털 아날로그 변환기
826: 송신 프론트 엔드 유닛 828: 송신 서큘레이터
902: 도래 방향 기억 유닛 904: 가중 계수 산출 유닛
906: 승산기 908: 송신 프레임 생성 유닛
910: 분배 유닛

Claims (14)

  1. 복수의 안테나 소자에서 신호를 수신하도록 구성된 어레이 안테나;
    상기 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향을 추정하도록 구성되는 도래 방향 추정 유닛;
    상기 복수의 패스의 각도 퍼짐을 추정하도록 구성된 각도 퍼짐 추정 유닛;
    상기 모든 패스에 공통인 공통 가중 계수 세트를 추정하도록 구성된 제1 가중 계수 산출 유닛;
    상기 추정된 패스 도래 방향을 기초로 상기 복수의 패스 각각에 대하여 개별 가중 계수 세트를 추정하도록 구성된 제2 가중 계수 산출 유닛;
    상기 공통 가중 계수 세트 또는 상기 개별 가중 계수 세트를 상기 수신 신호에 승산하여 수신 신호를 가중시키도록 구성된 가중 유닛; 및
    상기 가중된 신호를 복조하도록 구성된 복조기
    를 포함하는 무선 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 무선 통신 장치는, 상기 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 여부를 판정하도록 구성된 판정 유닛을 더 포함하며,
    상기 가중 유닛은 상기 판정 결과를 기초로 상기 공통 가중 계수 세트와 상기 개별 가중 계수 세트 중 하나를 선택하는 것인 무선 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 어레이 안테나는, 상기 각도 퍼짐이 정해진 범위 내에 있는 경우, 상기 제1 가중 계수 추정 유닛에 의하여 산출된 공통 가중 계수 세트를 사용하여, 메인 로브(main lobe)가 상기 복수의 패스의 평균화된 방향을 향하는 빔 패턴을 형성하는 것인 무선 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신 신호의 복수의 패스의 각도 퍼짐 및 도래 방향에 관한 정보를 기억하도록 구성된 도래 방향 정보 기억 유닛;
    송신될 신호의 빔 패턴을 형성하기 위하여 송신 가중 계수 세트를 산출하도록 구성된 제3 가중 계수 산출 유닛; 및
    상기 송신 신호에 상기 송신 가중 계수 세트를 승산함으로써 상기 송신 신호를 가중시키도록 구성된 제2 가중 유닛
    을 더 포함하는 것인 무선 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도래 방향 추정 유닛과 상기 각도 퍼짐 추정 유닛의 추정 결과를 기초로, 메인 로브가 상기 복수의 패스로부터 선택된 단일 패스로 향하는 빔 패턴, 메인 로브가 상기 복수의 패스 각각으로 향하는 빔 패턴, 또는 메인 로브가 상기 복수의 패스의 평균화된 도래 방향을 향하는 빔 패턴을 실현하기 위하여, 송신 가중 계수 세트를 산출하도록 구성된 제3 가중 계수 산출 유닛
    을 더 포함하는 것인 무선 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도래 방향 추정 유닛은 상기 수신 신호의 송신원을 식별하는 것인 무선 통신 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제3 가중 계수 산출 유닛은, 상기 도래 방향 정보 기억 유닛에 기억된 도래 방향 정보를 기초로, 메인 로브가 상기 복수의 패스로부터 선택된 단일 패스로 향하는 빔 패턴, 메인 로브가 상기 복수의 패스 각각으로 향하는 빔 패턴 및 메인 로브가 상기 복수의 패스의 평균화된 도래 방향을 향하는 빔 패턴을 실현하기 위하여, 상기 송신 가중 계수 세트를 산출하는 것인 무선 통신 장치.
  8. 제4항에 있어서
    상기 무선 통신 장치는, 상기 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 여부를 판정하도록 구성된 판정 유닛을 더 포함하고,
    상기 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는 경우, 상기 제3 가중 계수 산출 유닛은 메인 로브가 상기 복수의 패스 각각을 향하는 빔 패턴을 실현하도록 상기 가중 계수 세트를 산출하는 것인 무선 통신 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 무선 통신 장치는, 상기 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 여부를 판정하도록 구성된 판정 유닛을 더 포함하고,
    상기 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는 경우, 상기 제3 가중 계수 산출 유닛은 메인 로브가 상기 복수의 패스로부터 선택된 단일 패스의 방향을 향하는 빔 패턴을 실현하도록, 상기 가중 계수 세트를 산출하는 것인 무선 통신 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 각도 퍼짐 추정 유닛은 상기 패스의 도래 방향의 표준 편차 또는 정해진 범위의 수신 전력을 만족시키는 패스로부터 판정된 각도차를 기초로 상기 각도 퍼짐을 추정하는 것인 무선 통신 장치.
  11. 복수의 안테나 소자에서 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신 신호에 포함되는 복수의 패스의 도래 방향을 추정하는 단계;
    상기 복수의 패스의 각도 퍼짐을 추정하는 단계;
    상기 추정된 각도 퍼짐이 역치를 초과하는지 판정하는 단계;
    상기 판정 결과를 기초로, 모든 패스에 공통인 공통 가중 계수 세트와 상기 패스의 각각에 대하여 산출된 개별 가중 계수 세트 중 하나를 이용하여 상기 수신 신호를 가중시키는 단계; 및
    상기 가중된 신호를 복조하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 패스의 각도 퍼짐 및 도래 방향을 도래 방향 정보로서 기억시키는 단계; 및
    상기 도래 방향 정보를 기초로 신호 송신에 사용되는 빔 패턴을 형성하는 송신 가중 계수 세트를 산출하는 단계
    를 더 포함하는 것인 무선 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 각도 퍼짐이 역치를 초과하는 경우, 메인 로브가 상기 복수의 패스 각각을 향하는 빔 패턴을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 것인 무선 통신 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 각도 퍼짐이 역치를 초과하지 않는 경우, 메인 로브가 상기 복수의 패스로부터 선택된 단일 패스의 방향을 향하는 빔 패턴을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 것인 무선 통신 방법.
KR1020040072049A 2003-09-09 2004-09-09 어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 방법 KR100664608B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2003-00317465 2003-09-09
JP2003317465A JP4299083B2 (ja) 2003-09-09 2003-09-09 無線通信装置及び無線通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050026364A true KR20050026364A (ko) 2005-03-15
KR100664608B1 KR100664608B1 (ko) 2007-01-04

Family

ID=34131979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040072049A KR100664608B1 (ko) 2003-09-09 2004-09-09 어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7408977B2 (ko)
EP (1) EP1515394A3 (ko)
JP (1) JP4299083B2 (ko)
KR (1) KR100664608B1 (ko)
CN (1) CN1595833B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101120667B1 (ko) * 2008-02-20 2012-03-16 니폰덴신뎅와 가부시키가이샤 지향성 제어 시스템, 제어 장치, 협력국 장치, 수신국 장치, 및 지향성 제어 방법

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2237379C2 (ru) * 2002-02-08 2004-09-27 Самсунг Электроникс Способ формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки базовой станции и устройство для его реализации (варианты)
US7391832B2 (en) * 2003-03-17 2008-06-24 Broadcom Corporation System and method for channel bonding in multiple antenna communication systems
US8185075B2 (en) * 2003-03-17 2012-05-22 Broadcom Corporation System and method for channel bonding in multiple antenna communication systems
JP4183592B2 (ja) * 2003-09-26 2008-11-19 三洋電機株式会社 受信方法および装置
US7203520B2 (en) 2003-09-30 2007-04-10 Nortel Networks Limited Beam wobbling for increased downlink coverage and capacity
JP4183613B2 (ja) * 2003-12-26 2008-11-19 三洋電機株式会社 受信方法および装置
JP3895344B2 (ja) * 2004-09-09 2007-03-22 株式会社東芝 受信装置
JP4922677B2 (ja) 2005-07-01 2012-04-25 パナソニック株式会社 無線通信装置
JP4583265B2 (ja) * 2005-07-21 2010-11-17 富士通株式会社 無線通信装置及び無線通信方法
JP4633667B2 (ja) * 2006-03-31 2011-02-16 Ｋｄｄｉ株式会社 アレーアンテナ送信装置
JP4680113B2 (ja) * 2006-03-31 2011-05-11 Ｋｄｄｉ株式会社 無線送信装置および無線送信方法
CN101573624B (zh) * 2006-12-26 2012-02-01 日本电气株式会社 接收电场强度估计装置和接收电场强度估计方法
US8032184B2 (en) 2007-02-22 2011-10-04 Cisco Technology, Inc. Method for generating downlink beamforming weighting vectors
US8121085B1 (en) 2007-05-10 2012-02-21 Marvell International Ltd. Slot allocation method and apparatus for slot-based communication
KR101478392B1 (ko) * 2007-10-04 2014-12-31 애플 인크. 셀 세그먼트 내에서의 공간 빔 형성
US8064823B2 (en) 2007-11-30 2011-11-22 Nokia Corporation Apparatus, method and computer program product for determining transmit weights in relay networks
US8238367B1 (en) 2008-03-27 2012-08-07 Marvell International Ltd. Slot allocation, user grouping, and frame partition method for H-FDD systems
GB2471669B (en) * 2009-07-06 2012-04-04 Socowave Technologies Ltd Wireless network element and method for antenna array control
US8472437B2 (en) * 2010-02-15 2013-06-25 Texas Instruments Incorporated Wireless chip-to-chip switching
ES2596367T3 (es) * 2012-06-01 2017-01-09 Airbus Ds Gmbh Método de detección de una dirección de llegada de al menos una señal de interferencia y sistema para realizar dicho método
CN106574968B (zh) * 2014-10-24 2020-07-24 哈曼国际工业有限公司 行人检测
US9622242B1 (en) * 2015-12-07 2017-04-11 Sprint Spectrum L.P. Beam forming based redundancy selection
US20180052227A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 GM Global Technology Operations LLC Beam pattern diversity-based target location estimation
JP7074840B2 (ja) * 2018-03-20 2022-05-24 株式会社日立国際電気 自律型放射パターン生成アンテナ制御装置、その制御方法及び無線通信システム
CN110717243B (zh) * 2019-08-28 2021-05-14 西安电子科技大学 一种基于线性约束的宽带方向图综合方法
TWI715247B (zh) * 2019-10-16 2021-01-01 國立清華大學 天線陣列的波束調準方法、多波束傳輸系統及裝置
US11764857B2 (en) * 2021-02-25 2023-09-19 The Boeing Company Systems and methods for multiple signal reception using receiver diversity
CN117176208A (zh) * 2022-05-27 2023-12-05 中兴通讯股份有限公司 天线集合的确定方法、电子设备、计算机可读介质

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3438527B2 (ja) 1997-04-14 2003-08-18 Ｋｄｄｉ株式会社 信号波到来角度推定装置及びアレーアンテナ制御装置
FI980035A (fi) * 1998-01-09 1999-07-10 Nokia Networks Oy Menetelmä antennikeilan suuntaamiseksi ja lähetinvastaanotin
JP4169884B2 (ja) 1999-09-24 2008-10-22 富士通株式会社 適応アンテナを用いた通信装置
JP3872953B2 (ja) * 1999-12-27 2007-01-24 株式会社東芝 アダプティブアンテナを用いた無線通信装置
FI20000176A0 (fi) * 2000-01-28 2000-01-28 Nokia Networks Oy Diversiteettilähetys
JP3699883B2 (ja) * 2000-06-29 2005-09-28 松下電器産業株式会社 無線基地局装置及び無線通信方法
JP2002084217A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基地局装置および到来方向推定方法
JP2002135185A (ja) * 2000-10-19 2002-05-10 Hitachi Kokusai Electric Inc 受信機
US6731705B2 (en) * 2000-12-22 2004-05-04 Arraycomm, Inc. Method and apparatus for mitigating inter-channel interference in adaptive array systems
US7062273B2 (en) * 2000-12-25 2006-06-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Mobile communication terminal apparatus having an array antenna for communication to at least one base station
JP3738705B2 (ja) * 2001-06-05 2006-01-25 松下電器産業株式会社 適応アンテナ装置
JP4152091B2 (ja) * 2001-06-06 2008-09-17 日本電気株式会社 適応アンテナ受信装置
KR20030068782A (ko) * 2002-02-18 2003-08-25 (주)텔레시스테크놀로지 스마트 안테나의 적응빔형성 방법
JP4086574B2 (ja) * 2002-04-12 2008-05-14 松下電器産業株式会社 パスサーチ回路、無線受信装置及び無線送信装置
KR20050087177A (ko) * 2004-02-25 2005-08-31 삼성전자주식회사 스마트 안테나 제어 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101120667B1 (ko) * 2008-02-20 2012-03-16 니폰덴신뎅와 가부시키가이샤 지향성 제어 시스템, 제어 장치, 협력국 장치, 수신국 장치, 및 지향성 제어 방법
US8554149B2 (en) 2008-02-20 2013-10-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Directivity control system, control device, cooperative station device, reception station device, and method of controlling directivity

Also Published As

Publication number Publication date
EP1515394A3 (en) 2012-08-15
CN1595833B (zh) 2010-10-06
KR100664608B1 (ko) 2007-01-04
US20050053123A1 (en) 2005-03-10
JP2005086568A (ja) 2005-03-31
JP4299083B2 (ja) 2009-07-22
EP1515394A2 (en) 2005-03-16
US7408977B2 (en) 2008-08-05
CN1595833A (zh) 2005-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100664608B1 (ko) 어레이 안테나를 이용한 무선 통신 장치 및 방법
JP3092798B2 (ja) 適応送受信装置
US6385181B1 (en) Array antenna system of wireless base station
US6415163B1 (en) Method for transmitting pilot channels and a cellular radio system
EP0926843B1 (en) Method and system for operating a cellular system having beamforming antennas
EP0772950B1 (en) Methods for making a faster handover, and a cellular radio system
EP1182728B1 (en) Adaptive antenna reception apparatus
US6128486A (en) Reception method and base station receiver
US7133698B2 (en) Radio base station apparatus and radio communication method
JP4545747B2 (ja) 多重入力多重出力適応アンテナアレイ方式を使用する移動通信システムにおける信号を送受信するシステム及び方法
RU2305898C2 (ru) Система и способ передачи и приема сигнала в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки с множеством входов и множеством выходов
JP3591581B2 (ja) 適応アンテナ受信装置
JP2005525062A (ja) 移動通信システムにおけるスマートアンテナの順方向伝送ビーム形成装置及び方法
JPH08274687A (ja) Ｃｄｍａ無線伝送装置およびｃｄｍａ無線伝送システム
KR19990078350A (ko) 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법
EP1499037A1 (en) Apparatus and method for receiving data in a mobile communication system using an adaptive antenna array scheme
KR100602619B1 (ko) 무선 통신 방법, 기지국 및 이동국
JP2001203619A (ja) 無線基地局装置及び無線通信方法
US20070189362A1 (en) Method and system for channel estimation, related receiver and computer program product
WO2005020467A1 (en) Apparatus and method for receiving signal in mobile communication system using adaptive antenna array scheme
US6317611B1 (en) Communication device with adaptive antenna
JP2003018058A (ja) 送信機、その送信方法及び通信システム
EP1494368A2 (en) Receiver with adaptive antenna array
JP2006203658A (ja) 適応アンテナアレー送信装置および適応アンテナアレー送信方法
EP1583258B1 (en) Array antenna radio communication apparatuses

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111202

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee