KR20050087378A - Advanced calibration method and device for adaptive smart antenna in wireless communication system - Google Patents

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KR20050087378A KR1020040013145A KR20040013145A KR20050087378A KR 20050087378 A KR20050087378 A KR 20050087378A KR 1020040013145 A KR1020040013145 A KR 1020040013145A KR 20040013145 A KR20040013145 A KR 20040013145A KR 20050087378 A KR20050087378 A KR 20050087378A
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Abstract

본 발명은, 스마트 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 기지국에서, 비선형 특성에 의한 상기 스마트 안테나의 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치로서, 송신측에서, 보정신호를 생성한 후 셀 버스를 통해 상기 생성된 보정 신호를 순차적으로 무선 영역을 통해 각 안테나 경로별로 수신측으로 전송하며, 상기 수신측에서, 상기 송신측으로부터 최종 수신된 보정 신호와 각 안테나 경로에 해당하는 이득 변경 값을 적용하여 보정값을 찾아 상기 스마트 안테나의 왜곡을 보정한다. The present invention provides a method and apparatus for correcting distortion of the smart antenna due to nonlinear characteristics in a base station of a wireless communication system using a smart antenna, wherein a transmission signal is generated on the cell side after generating a correction signal. The correction signal is sequentially transmitted to the receiver for each antenna path through the wireless area, and at the receiver, the correction value is found by applying a correction signal finally received from the transmitter and a gain change value corresponding to each antenna path. Correct the distortion of the smart antenna.

Description

무선 통신 시스템에서 스마트 안테나에 적용된 보정 방법 및 장치{ Advanced calibration method and device for adaptive smart antenna in wireless communication system} Advanced calibration method and device for adaptive smart antenna in wireless communication system

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선자원을 효율적으로 사용하기 위한 스마트 안테나의 성능 향상을 위한 보정 방법 및 장치에 대한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a calibration method and apparatus for improving performance of a smart antenna for efficiently using radio resources.

무선 통신에 사용되는 무선자원은 기존의 음성서비스 사용자뿐만 아니라 추가로 증가되고 있는 데이터서비스 사용자들에 의해 점차 포화상태에 다다르고 있다. 이에 따라 한정된 무선자원의 효율적인 사용을 위한 새로운 기술들이 필요하게 되었다. 이러한 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위한 기술 중의 한 예로 스마트 안테나 기술을 들 수 있다. Radio resources used for wireless communication are gradually becoming saturated not only by existing voice service users but also by data service users who are increasing. Accordingly, new technologies are needed for the efficient use of limited radio resources. One example of a technique for efficiently using such a radio resource is a smart antenna technology.

상기 스마트 안테나 기술은 동일한 기지국내에 있는 모든 무선 단말국이 자신을 서비스하기 위한 신호뿐만 아니라 다른 단말국을 서비스하기 위한 신호에 의해 간섭을 받기 때문에 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)가 저하될 수 있다. 하지만, 스마트 안테나 기술은 동일한 기지국내에 존재하는 단말국일지라도 단말국의 위치를 능동적으로 파악하여 송수신방향 신호에 방향성을 인가하여 다른 방향에 있는 단말국에 미치는 간섭을 최소화할 수 있다. The smart antenna technology reduces signal-to-noise ratio (SNR) because all wireless terminal stations in the same base station are not only interfered with signals for serving themselves but also for serving other terminal stations. Can be. However, the smart antenna technology can minimize the interference to the terminal stations in different directions by actively detecting the position of the terminal station and applying directionality to the transmission / reception signal even if the terminal station exists in the same base station.

원하는 방향으로의 방향성을 인가하기 위해서는 한 개의 단방향 안테나를 사용하는 기존의 시스템과는 달리 다수의 안테나를 사용하므로 각 안테나의 위상차(phase difference)와 크기차(magnitude difference)에 의한 제어 기술이 필요하다. 이러한 기술은 기지국 시스템의 디지털(Digital)부분에서 적용되며, 제어 결과는 무선 환경에 방사되기 직전의 물리적 안테나까지 변경 없이 전달되어야 한다. 하지만 기지국 시스템의 비선형성 특성(Non-Linear)을 지닌 증폭기(Amplifier), 컨버터(Up/Down Convertor), FEU(Front End Unit) 및 케이블에 의해 적용된 위상차와 크기차는 왜곡을 겪게 된다. 이러한 왜곡을 보정해 주기 위해서 스마트 안테나 기술은 보정(calibration) 기술을 함께 수행한다. In order to apply the direction in the desired direction, unlike conventional systems using one unidirectional antenna, since multiple antennas are used, a control technique based on the phase difference and magnitude difference of each antenna is required. . This technique is applied in the digital part of the base station system, and the control result must be transmitted to the physical antenna just before being radiated to the wireless environment without any change. However, the phase difference and magnitude difference applied by an amplifier, a converter (up / down converter), a front end unit (FEU), and a cable having non-linear characteristics of a base station system are subject to distortion. To compensate for this distortion, smart antenna technology performs a calibration technique.

상기 스마트 안테나 기술은 보정의 정확성의 스마트 안테나 기술의 전체적인 성능을 좌우하게 된다. 즉, 방향성의 정확도와 위상차 오류(phase mismatch)의 최소화를 통해서 스마트 안테나 기술의 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 원리는 순방향뿐만 아니라 역방향에 대해서도 동일하게 적용된다. 이러한 스마트 안테나 기술에 적용된 보정 기술(Calibration Task)에 대한 동작을 설명하기로 한다. The smart antenna technology will determine the overall performance of the smart antenna technology of the accuracy of the correction. That is, the performance of smart antenna technology can be improved by minimizing directional accuracy and phase mismatch. This principle applies equally to the forward as well as the reverse direction. The operation of the calibration task applied to the smart antenna technology will be described.

도 1은 종래의 기지국 시스템에서 스마트 안테나 보정을 위한 장치를 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for smart antenna correction in a conventional base station system.

상기 도 1을 참조하면, 디지털 부분(채널카드)인 프로세서(calibration Signal Processor)(10)는 물리적 안테나 부분의 무선 신호 커플러(RF Coupler)(20)로 신호를 전송한다. 그러면 RF 커플러(20)는 상기 수신된 신호를 각 안테나(30)별로 뷴리하여 수니방향으로 재전송한다. Referring to FIG. 1, a digital signal (channel card) processor (calibration signal processor) 10 transmits a signal to the RF coupler (RF coupler) 20 of the physical antenna portion. The RF coupler 20 then processes the received signal for each antenna 30 and retransmits it in the Sunni direction.

상기 재전송된 신호는 비선형 시스템(Non-Linear)(40)내의 증폭기, FEU, 컨버터 그리고 케이블 등의 비선형 특성을 지닌 소자들을 거쳐 다시 보정 신호가 발생되었던 프로세서(10)에 도달하여 복조(demodulation)과정을 거치게 된다. 이러한 과정을 통하여 무선 통신 시스템은 보정 신호가 거쳐간 각 안테나의 수신 경로상의 위상차(phase) 및 크기차(magnitude)를 측정한다. 이렇게 측정된 결과는 스마트 안테나의 빔 형성계수 발생시 보정 값으로 적용되어 물리적 안테나에서 정확한 빔이 형성되도록 동작한다. The retransmitted signal passes through elements having nonlinear characteristics such as amplifiers, FEUs, converters, and cables in the non-linear system 40 to reach the processor 10 in which the correction signal is generated and demodulates. Will go through. Through this process, the wireless communication system measures a phase difference and a magnitude difference on a reception path of each antenna through which a correction signal passes. The measured result is applied as a correction value when the beamforming coefficient of the smart antenna is generated so that the correct beam is formed in the physical antenna.

상기 복조에 의한 보정 신호의 해석에 대해 설명하기로 한다. The interpretation of the correction signal by the demodulation will be described.

상기 무선 통신 시스템의 복조기는 수신 신호를 복조하여 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>와 같이 평균 크기 및 위상을 구한다.The demodulator of the wireless communication system demodulates the received signal to obtain an average magnitude and phase as shown in Equations 1 and 2 below.

그런 다음 상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에서 구한 Mi 중 최소 값을 가지고 나머지 값들을 하기 <수학식 3>과 같이 표준화(normalization)를 한다.Then, the minimum values of M i obtained by Equations 1 and 2 are normalized as shown in Equation 3 below.

상기 <수학식 3>에서 구한 값에 역수를 취해 하기 <수학식 4>와 같이 최종 보정 신호 결과 값을 얻는다.The reciprocal of the value obtained in Equation 3 is obtained to obtain a final correction signal result value as shown in Equation 4 below.

여기서 경우에 따라서는 유효 자릿수를 맞추기 위해 상수를 곱해준다. In this case, the constant is multiplied by the number of significant digits.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 보정 수행 시간은 80ms를 기본 단위로 수행되며, 송신방향은 경로별로 시간차에 의한 순차적 수행이 이뤄지고, 수신은 모든 경로가 동시간에 이뤄진다. 따라서 송신방향은 보정이 필요한 경로의 개수에 비례하여 수행시간이 증가하게 된다. 여기서 수행 시간은 하기 <수학식 5>와 같이 보정 기술의 송수신 방향이 모두 완료되고, 그 다음의 수행이 시작되기 전까지의 시간을 말한다.On the other hand, as shown in FIG. 2, the correction execution time is performed in 80 ms as a basic unit, and the transmission direction is sequentially performed by the time difference for each path, and the reception is performed at the same time. Therefore, the transmission direction is increased in proportion to the number of paths requiring correction. Here, the execution time refers to the time before the transmission and reception direction of the correction technique is completed and the following execution starts as shown in Equation 5 below.

수행시간=(80ms)*{(송신 신호 평균 구간)*(송신 방향 경로의 개수)+(수신 신호 평균 구간)+Margin}Execution time = (80ms) * {(Transmission signal average section) * (Number of transmission direction paths) + (Receive signal average section) + Margin}

최근에 적용된 비선형특성 시스템의 송수신방향에는 컨버터내에 자동이득조절기(AGC)가 적용되어 있어 AGC의 동작이 보정 신호에 간섭을 미친다. 즉, 비교하고자 하는 각 안테나 송수신방향별로 다른 이득이 적용됨에 따라 크기(magnitude) 보정의 기준값이 불명확하게 되어 보정에 오차가 발생하게 된다. 게다가 자동이득조절기의 동작이 순간적으로 될 경우 위상차(phase)의 변화를 초래할 수 있기 때문에 이에 대한 보정 기술의 보완이 필요하다.In recent years, the AGC is applied to the converter in the transmission / reception direction of the nonlinear characteristic system, and the operation of the AGC interferes with the correction signal. That is, as different gains are applied to each antenna transmission / reception direction to be compared, the reference value of magnitude correction becomes unclear and an error occurs in the correction. In addition, correction of the correction technique is necessary because the operation of the automatic gain regulator may cause a change in phase.

또한, 보정 기술은 주기적(10~60초)으로 실행되기 때문에 실행 중간에 시스템의 급격한 변화는 없다는 가정이 우선된다. 하지만 실제적으로 자동이득조절기 등의 비선형특성 소자들은 순간적인 환경에 의해 그 특성이 현격하게 변경될 소지가 있다. 따라서 이에 대한 정보를 보정 기술 실행 시 적용할 수 있는 방안이 필요하다. 특히 송신방향 보정 기술 적용시 각 안테나의 보정이 시차적으로 수행되기 때문에 시간에 따른 자동이득조절기(AGC)의 변화가 심할 경우 이에 대한 영향이 크다는 문제점이 있다. In addition, since the correction technique is executed periodically (10 to 60 seconds), the assumption that there is no sudden change of the system in the middle of execution is given priority. However, in practice, nonlinear characteristics such as automatic gain regulators may have their characteristics changed drastically by the instantaneous environment. Therefore, there is a need for a method that can apply the information about the calibration technique. In particular, since the correction of each antenna is performed parallax when the transmission direction correction technique is applied, there is a problem in that if the change of the automatic gain controller (AGC) is severe with time, the effect thereof is large.

따라서, 본 발명의 목적은 스마트 안테나 기술에서 비선형특성 소자들이 환경변화에 특성이 변경되지 않도록하여 정확한 보정을 하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for correcting non-linear characteristic devices so that the characteristics are not changed due to environmental changes in smart antenna technology.

본 발명의 다른 목적은 스마트 안테나 기술에서 무선 통신 시스템내의 비선형특성을 지닌 소자 중 컨버터내의 자동이득조절(AGC) 동작 정보를 적용하여 정확한 보정을 하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for correcting by applying AGC operation information in a converter among devices having nonlinear characteristics in a wireless communication system in a smart antenna technology.

상기 이러한 상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 방법은, 스마트 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 기지국에서, 비선형 특성에 의한 상기 스마트 안테나의 왜곡을 보정하기 위한 방법으로서, 송신측에서, 보정신호를 생성한 후 셀 버스를 통해 상기 생성된 보정 신호를 순차적으로 무선 영역을 통해 각 안테나 경로별로 수신측으로 전송하는 과정과, 상기 수신측에서, 상기 송신측으로부터 최종 수신된 보정 신호와 각 안테나 경로에 해당하는 이득 변경 값을 적용하여 보정값을 찾는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for achieving the above object of the present invention is a method for correcting the distortion of the smart antenna due to nonlinear characteristics in a base station of a wireless communication system using a smart antenna, the transmission side, And subsequently transmitting the generated correction signal through the cell bus to the receiver for each antenna path sequentially through a wireless area, and at the receiving side, a gain corresponding to a final correction signal received from the transmitter and each antenna path. And applying a change value to find a correction value.

그리고 상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 장치는, 스마트 안테나를 이용하는 무선통신 시스템에서, 비선형 특성에 의한 상기 스마트 안테나의 왜곡을 보정하기 위한 기지국 장치로서, 보정 신호를 생성하고, 상기 송신측으로부터 최종 수신된 보정 신호와 각 안테나 경로에 해당하는 이득 변경 값을 이용하여 보정값을 찾는 보정 신호 프로세서와, 상기 보정 신호를 상향 및 하향 변환하고, 상기 각 안테나 경로별로 수신되는 상기 보정 신호를 자동 이득 조절하여 이득 변경값을 상기 보정 신호 프로세서로 전송하는 비선형 특성부와, 상기 보정 신호 프로세서로부터 생성된 보정 신호를 순차적으로 수신하고, 순차적으로 수신된 보정 신호를 상기 각 안테나 경로별로 상기 비선형 특성부로 전송하는 무선 커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다. And an apparatus for achieving the objects of the present invention, in a wireless communication system using a smart antenna, a base station apparatus for correcting the distortion of the smart antenna due to non-linear characteristics, generating a correction signal, and the final from the transmitting side A correction signal processor that finds a correction value using the received correction signal and a gain change value corresponding to each antenna path, up- and down-converting the correction signal, and automatically adjusts the correction signal received for each antenna path Receiving a nonlinear characteristic unit sequentially transmitting a gain change value to the correction signal processor, a correction signal generated from the correction signal processor, and sequentially transmitting the received correction signal to the nonlinear characteristics unit for each antenna path. And a wireless coupler.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

후술되는 본 발명은 보정 신호(calibration signal)가 기지국 시스템의 컨버터내에 적용되어 있는 자동이득조절기(AGC : Auto Gain Controller)의 영향을 최소화하여 보정 신호의 왜곡정도를 줄이는 방식과, AGC의 동작정보 중 이득변경 값을 보정 기술내의 알고리즘에서 지속적으로 수신/적용하는 방식과 송신방향의 경우 보정 기술이 적용되는 동안 AGC의 값을 순간적으로 고정 또는 AGC의 동작을 멈추게 하는 방식으로 나누어 설명하기로 한다. 우선, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 구조를 설명하기로 한다. The present invention to be described later is a method of reducing the distortion of the correction signal by minimizing the influence of the automatic gain controller (AGC: Auto Gain Controller) is applied in the converter of the base station system, and the operation information of the AGC The gain change value is continuously divided into a method of receiving / applying the algorithm in the correction technique and a method of transmitting direction in which the AGC value is temporarily fixed or the AGC is stopped while the correction technique is applied. First, the structure of a base station system according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a base station system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 기지국 시스템은 보정 신호를 발생하고 보정값을 구하는 보정 신호 프로세서(110)와, 비선형 특성에 의해 상기 보정 신호가 왜곡되고, 이득 변경값을 상기 보정 신호 프로세서(110)로 전송하는 비선형 특성부(120)와, 상기 발생된 보정 신호를 각 안테나(130) 경로별로 수신측으로 전달하는 RF 커플러(130)를 구성한다.Referring to FIG. 3, a base station system generates a correction signal and obtains a correction value, and the correction signal is distorted by a nonlinear characteristic, and a gain change value is transmitted to the correction signal processor 110. The non-linear characteristic unit 120 and the RF coupler 130 for transmitting the generated correction signal to the receiver for each antenna 130 path are configured.

상기 비선형 특성부(120)는 상기 발생된 보정 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 상향 컨버터(Up Convertor)(121)와, 상기 RF 커플러(130)를 통해 RF 신호를 수신하는 송수신 종단부(122)와, 상기 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하여 상기 보정 신호 프로세서(110)로 전송하는 하향 컨버터(Down Convertor)(123)를 구성한다. The nonlinear characteristic unit 120 includes an up-converter 121 for up-converting the generated correction signal to an RF signal, and a transmission / reception terminal 122 for receiving an RF signal through the RF coupler 130. And a down converter 123 converting the received RF signal into a baseband signal and transmitting the converted RF signal to the correction signal processor 110.

상기 보정 신호 프로세서(110)는 빔 포밍을 수행하는 보정 신호를 발생하는 변조기(111)와, 수신된 신호를 복조하는 복조기(112)와, 복조된 신호를 빔 포밍하는 빔 포머(113)를 포함한다. The correction signal processor 110 includes a modulator 111 for generating a correction signal for performing beamforming, a demodulator 112 for demodulating a received signal, and a beamformer 113 for beamforming the demodulated signal. do.

상기 하향 컨버터(123)와, 상기 복조기(112) 사이에는 상위 제어부(150)이 연결되어 있다. 상기 하향 컨버터(123)가 RF 신호의 보정 신호를 수신하면, An upper controller 150 is connected between the down converter 123 and the demodulator 112. When the down converter 123 receives the correction signal of the RF signal,

이와 같이 구성된 기지국 시스템에서 스마트 안테나 기술의 두 가지 보정 방식에 대해 설명하며, 우선, 본 발명의 원리에 따라 AGC의 이득변경 정보를 지속적으로 적용해 주는 방식에 대해 설명하기로 한다. In the base station system configured as described above, two correction schemes of the smart antenna technology will be described. First, a method of continuously applying gain change information of AGC according to the principles of the present invention will be described.

기지국 시스템의 하향 컨버터(123)는 상위 시스템의 제어를 받는다. 즉, 형상 정보, 경보(Alarm) 정보 또는 감쇠(attenuation)값과 같은 정보에 의해 상위 시스템의 제어를 받으며 동작한다. 하지만 자동 이득 조절(AGC)의 정보는 상위로 보고되지 않으며, 오직 하드웨어적인 ON/OFF만을 할 수 있다. 이러한 시스템의 흐름에서 AGC의 이득 변경 정보를 다른 정보와 마찬가지고 상위로 보고하게 하여 이 정보를 보정 기술에 활용하도록 한다. 각 안테나와 수신 경로는 일대일로 매핑(mapping)되어 있기 때문에 상기 정보를 이용할 경우, 각 경로에 해당하는 이득변경 값을 보정 기술 내에서 크기(magnitude)의 표준화(normalization)에 활용할 경우 보다 정확한 보정 값을 찾을 수 있다. The down converter 123 of the base station system is controlled by an upper system. That is, it operates under the control of the upper system by information such as shape information, alarm information, or attenuation value. However, the automatic gain control (AGC) information is not reported high, and only hardware ON / OFF can be done. In this system flow, the gain change information of the AGC is reported as higher than other information so that this information can be used for the correction technique. Since each antenna and a reception path are mapped one-to-one, when the above information is used, a more accurate correction value is obtained when a gain change value corresponding to each path is used for normalization of magnitude in a correction technique. You can find

또한, 보정이 수행되는 주기 사이에 발생하는 AGC의 변경정보를 받을 경우 기존의 보상하지 못했던 부분까지 적용 가능하게 되어 좀더 신속하고 정확한 보정이 가능하게 된다.In addition, when receiving the change information of the AGC that occurs between the period of the correction is performed, it is possible to apply to the portion that was not previously compensated for a faster and more accurate correction.

상기 <수학식 1>은 자동이득 조절기의 이득 값(AI)이 고려되어 하기 <수학식 6>과 같이 표현될 수 있다.Equation 1 may be expressed as Equation 6 in consideration of a gain value A I of the automatic gain controller.

상기 컨버터에서 보정 기술에 수행되는 블록에 AGC의 이득 정보를 전달해 주는 방안은 다음과 같다. The method of delivering gain information of AGC to a block performed by a correction technique in the converter is as follows.

기지국 시스템에서는 셀 버스(Cell-Bus)를 통해 컨버터의 정보를 상위 제어 블록으로 올려 주게 되며, 제어 블록과 보정 기술이 적용된 블록 사이는 ATM을 통해서 신호의 전달이 가능하다. 또한, 별도 설계 고려가 반영될 경우 컨버터와 보정 기술 적용 블록 사이에 새로운 신호 전달 경로를 추가할 수도 있다.In the base station system, the information of the converter is uploaded to the upper control block through the cell bus, and the signal can be transmitted between the control block and the block to which the correction technique is applied through the ATM. In addition, new signal paths can be added between the converter and the correction technology block if separate design considerations are taken into account.

다음으로 본 발명의 원리에 따라 AGC에 적용되는 이득을 순간적으로 고정하는 방식에 대해 설명하면 다음과 같다. Next, a description will be given of a method of temporarily fixing the gain applied to the AGC according to the principle of the present invention.

보정 기술 송신 방향의 경우, 보정 신호가 물리적 안테나에 도달하여 다시 시스템으로 돌아오는 경로는 동일하다. 단, 경로별 시간차에 의해 순차적으로 위상차와 크기차를 실행하기 때문에 매 순간의 AGC의 이득 변경 값을 각기 적용해야 하는 번거로움이 있다. In the case of the calibration technique transmission direction, the path where the calibration signal reaches the physical antenna and back to the system is the same. However, since the phase difference and the magnitude difference are sequentially executed by the time difference of each path, it is troublesome to apply the gain change value of the AGC at each moment.

현재 스마트 안테나 기술의 경우 송신 방향의 보정 신호가 시스템에 되돌아 오는 경로는 별도로 구현되어 있기 때문에 CDMA신호에 영향을 주지 않는 AGC의 동작을 중단(OFF)시키거나 보정이 수행되는 시간 동안 일정한 이득이 유지되도록 하여 보정 기술의 정확성을 향상 시킬 수 있다. 보정 기술 수신 방향의 경우 CDMA 신호에 영향을 미칠 수 있기 때문에 그 영향이 얼마나 되는지를 고려하여 적용 여부를 판단해야 한다.In the current smart antenna technology, a path for returning the correction signal in the transmission direction back to the system is implemented separately so that a constant gain is maintained for the time that the AGC does not affect the CDMA signal or the correction is performed. This can improve the accuracy of the calibration technique. In the case of receiving correction technology, the CDMA signal may be affected. Therefore, it is necessary to consider whether the effect is applied.

이와 같은 상기 두 방식에 따라 본 발명의 실시예에 따른 보정 동작을 하기 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. With reference to the accompanying drawings, a correction operation according to an embodiment of the present invention according to the above two methods will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 기지국 시스템에서 스마트 안테나 기술의 보정 동작을 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a correction operation of a smart antenna technology in a base station system according to an embodiment of the present invention.

410단계에서 기지국 시스템은 변조기(111)를 통해 보정 신호(calibration signal)를 발생한다. 상기 보정 신호는 CDMA 신호와 구별되는 신호이며, 상기 보정 신호 발생 방법은 왈시(walsh code) 및 PN 코드를 이용한 방법 등 여러 가지가 있는데, 본 발명의 실시예에서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. In step 410, the base station system generates a calibration signal through the modulator 111. The correction signal is a signal that is distinguished from the CDMA signal, and there are various methods of generating the correction signal, such as a method using a Walsh code and a PN code, and a detailed description thereof will be omitted.

420단계에서 기지국 시스템은 상향 컨버터(121)를 통해 상기 발생된 보정 신호를 RF 신호로 변환하여 RF 케이블을 통해 RF 커플러(130)로 전송한다. 여기서 상기 보정 신호는 송신 방향의 신호이지만 수신측 경로의 보정에 사용되는 신호이므로 수신측 RF 신호로 변환한다.  In step 420, the base station system converts the generated correction signal into an RF signal through the up converter 121 and transmits the converted signal to the RF coupler 130 through an RF cable. In this case, the correction signal is a signal in a transmission direction but is converted into a reception RF signal because it is a signal used for correction of a reception path.

430단계에서 기지국 시스템은 RF 커플러(130)를 통해 수신된 한 개의 신호를 각 안테나(140) 포트별로 분배하여 송수신 종단부(122)로 전송한다. 이때, 상기 RF 커플러(130)와 안테나(140) 사이에는 위상이 일치된(phase matched) 상기 RF 케이블을 사용하기 때문에 보정 신호를 통과시킬 필요가 없다. 440단계에서 기지국 시스템은 상기 보정 신호를 각 안테나 경로별로 RF 케이블을 통해 송수신 종단(Front End Unit : FEU)(122)을 통해 하향 컨버터(123)로 전송한다. 여기서 상기 송수신 종단(150)내에는 저잡음 증폭기(Low-Noise-Amplifier : LNA)가 존재하지만 송신 방향의 증폭기와 동일하게 일정한 이득만을 준다. In step 430, the base station system distributes one signal received through the RF coupler 130 for each antenna 140 port and transmits the signal to the transmission / reception terminal 122. In this case, since the RF cable which is phase matched between the RF coupler 130 and the antenna 140 is used, there is no need to pass a correction signal. In step 440, the base station system transmits the correction signal to the down converter 123 through the front end unit (FEU) 122 through the RF cable for each antenna path. Here, a low-noise amplifier (LNA) exists in the transmission and reception terminal 150, but gives only a constant gain in the same way as the amplifier in the transmission direction.

450단계에서 기지국 시스템내의 하향 컨버터(123)는 수신된 신호를 복조기(112)로 전송한다. 이때, 자동이득 조절기(AGC)가 동작하며, 이로 인해 보정 신호가 왜곡되게 된다. 이후, 460단계에서 기지국 시스템내의 복조기(112)는 보정 신호를 최종 수신한다. In step 450, the down converter 123 in the base station system transmits the received signal to the demodulator 112. At this time, the automatic gain controller (AGC) is operated, which causes the correction signal to be distorted. In step 460, the demodulator 112 in the base station system finally receives the correction signal.

470단계에서 기지국 시스템은 복조기(112)에서 변조기(111)에서 발생된 보정 신호가 수신될 때까지의 자동 이득 조절기의 이득 변화값을 수신한다. 여기서 상기 하향 컨버터(123)에서 이득값을 수신하기 위한 방법은 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따라 셀 버스(Cell-Bus)를 통해 상기 하향 컨버터(123)를 제어하는 상위 제어부(150)에서 이 정보(무슨 정보?)를 수신하여 다시 복조기(112)로 내려 주는 방법이 있다. 그리고 다른 방법으로 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따라 하향 컨버터(123)에서 직접 복조기(112)로 전달하는 방법이 있다. 상기 제1실시예에 따른 방법은 현재 시스템에 이미 구현된 경로가 있으며, 상기 제2실시예에 따른 방법은 추가적인 경로를 구현해야 한다. In step 470, the base station system receives a gain change value of the automatic gain adjuster until the correction signal generated by the modulator 111 is received by the demodulator 112. Here, the method for receiving the gain value in the down converter 123 is to control the down converter 123 through a cell bus (Cell-Bus) according to the first embodiment of the present invention as shown in FIG. There is a method of receiving this information (what information?) From the upper controller 150 and lowering it back to the demodulator 112. Alternatively, there is a method of directly transmitting from the down converter 123 to the demodulator 112 according to the second embodiment of the present invention as shown in FIG. 5. The method according to the first embodiment has a path already implemented in the current system, and the method according to the second embodiment should implement an additional path.

480단계에서 기지국 시스템은 복조기(112)에서 상기 최종 수신된 보정 신호와, 상기 이득 변화값을 이용하여 각 경로상의 위상차(phase)와 크기차(magnitude)를 계산한다. In step 480, the base station system calculates a phase difference and a magnitude difference on each path by using the final received correction signal and the gain change value in the demodulator 112.

그런 다음 490단계에서 기지국 시스템은 빔 포머(113)를 통해 스마트 안테나 기술의 최종 결과값에 상기 480단계에서 계산한 값(보상값)을 적용하여 보정을 수행한다. Then, in step 490, the base station system performs correction by applying the value (compensation value) calculated in step 480 to the final result value of the smart antenna technology through the beamformer 113.

스마트 안테나 기술은 단말기의 위치에 따라 기지국의 기저대역에서 발생시킨 위상차와 신호 크기차가 시스템의 최종 부분인 다중 안테나에 얼마나 정확하게 적용할 수 있는지가 핵심이므로 상기와 같은 동작을 통해 보다 정확한 보정을 함으로써 스마트 안테나 기술의 성능을 향상시킬 수 있다.  Smart antenna technology is the key to how exactly the phase difference and signal size difference generated in the baseband of the base station according to the position of the terminal can be applied to the multi-antenna which is the final part of the system. It can improve the performance of antenna technology.

또한, 보정 신호는 CDMA 신호와 동일한 경로를 따라 움직인다. 즉, 보정 신호가 발생한다는 것은 곧 CDMA 신호에 여향을 미치는 간섭으로 작용한다. 그러므로 보정은 필요한 경우에만 짧은 시간 동안 수행하는 것이 효과적이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 보정으로 인해 한번 수행한 보정 결과값을 이용해 자동이득 조절기의 이득 변경 값만을 적용하여 갱신이 가능하기 때문에 보정 신호를 추가/반복적인 수행을 피할 수 있다. The correction signal also moves along the same path as the CDMA signal. In other words, the generation of the correction signal acts as interference affecting the CDMA signal. Therefore, it is effective to perform the calibration for a short time only when necessary. Therefore, since the correction can be performed by applying only the gain change value of the automatic gain controller using the correction result value once performed due to the correction according to the embodiment of the present invention, it is possible to avoid adding / repeating the correction signal.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 자동이득조절기의 동작 정보인 이득변경 값을 지속적으로 수신/적용하여 스마트 안테나 기술의 송수신 성능을 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention can improve the transmission / reception performance of the smart antenna technology by continuously receiving / applying a gain change value which is operation information of the automatic gain controller.

또한, 송신 방향의 경우 보정 기술이 적용되는 동안 자동 이득 조절기의 값을 순간적으로 고정하여 보정 신호가 CDMA 신호에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다. In addition, the transmission direction has an effect of minimizing the effect of the correction signal on the CDMA signal by temporarily fixing the value of the automatic gain adjuster while the correction technique is applied.

도 1은 종래의 기지국 시스템에서 스마트 안테나 보정을 위한 장치를 도시한블록도,1 is a block diagram showing an apparatus for smart antenna correction in a conventional base station system,

도 2는 일반적인 스마트 안테나 기술의 보정 수행 시간을 도시한 도면,2 is a diagram illustrating a time for performing correction of a general smart antenna technology;

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기지국 시스템의 구조를 도시한 도면,3 is a diagram showing the structure of a base station system according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 기지국 시스템의 구조를 도시한 도면, 4 is a diagram showing the structure of a base station system according to a second embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 기지국 시스템에서 스마트 안테나 기술의 보정 동작을 도시한 흐름도. 5 is a flow diagram illustrating the calibration operation of the smart antenna technology in the base station system in accordance with an embodiment of the present invention.

Claims (11)

스마트 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 기지국에서, 비선형 특성에 의한 상기 스마트 안테나의 왜곡을 보정하기 위한 방법에 있어서, In a base station of a wireless communication system using a smart antenna, a method for correcting the distortion of the smart antenna due to nonlinear characteristics, 송신측에서, 보정신호를 생성한 후 셀 버스를 통해 상기 생성된 보정 신호를 순차적으로 무선 영역을 통해 각 안테나 경로별로 수신측으로 전송하는 과정과, Transmitting, by the transmitting side, generating the correction signal through the cell bus and sequentially transmitting the generated correction signal to the receiving side for each antenna path through the wireless domain; 상기 수신측에서, 상기 송신측으로부터 최종 수신된 보정 신호와 각 안테나 경로에 해당하는 이득 변경 값을 적용하여 보정값을 찾는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.And at the receiving side, searching for a correction value by applying a correction signal finally received from the transmitting side and a gain change value corresponding to each antenna path. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 보정 신호는 안테나를 통과하지 않고, 무선 케이블을 통해 각 안테나 경로별로 수신측으로 전송되며, 송신측에서 수신 경로의 보정에 사용되는 수신측 무선 신호로 변환됨을 특징으로 하는 상기 방법.The correction signal is transmitted to the receiving end for each antenna path through a wireless cable without passing through the antenna, and the method is characterized in that the transmitting side is converted into a receiving radio signal used for correction of the receiving path. 제1항에 있어서, 상기 보정값을 찾는 과정은, The method of claim 1, wherein the finding of the correction value comprises: 상기 송신측으로부터 상기 각 안테나 경로별로 상기 보정 신호를 수신하는 과정과, Receiving the correction signal for each antenna path from the transmitting side; 상기 보정 신호가 최종 수신될 때까지 비선형 특성에 의한 왜곡된 보정 신호의 이득 변경값을 수신하는 단계와, Receiving a gain change value of the distorted correction signal due to a nonlinear characteristic until the correction signal is finally received; 상기 각 안테나 경로상의 위상차와 크기차를 계산하는 단계와, Calculating a phase difference and a magnitude difference on each antenna path; 상기 이득 변경값을 상기 계산한 값에 적용하여 표준화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.And normalizing the gain change value to the calculated value. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 이득 변경값은, 상기 보정 신호를 하향 변환하는 하향 컨버터로부터 직접 수신함을 특징으로 하는 상기 방법. The gain change value is received directly from a down converter for down converting the correction signal. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 이득 변경값은, 상기 보정 신호를 하향 변환하는 하향 컨버터로부터 상기 하향 컨버터를 제어하는 상위 제어부를 통해 수신함을 특징으로 하는 상기 방법.The gain change value is received from a down converter for down converting the correction signal through an upper control unit for controlling the down converter. 스마트 안테나를 이용하는 무선통신 시스템에서, 비선형 특성에 의한 상기 스마트 안테나의 왜곡을 보정하기 위한 기지국 장치에 있어서, In a wireless communication system using a smart antenna, a base station apparatus for correcting the distortion of the smart antenna due to nonlinear characteristics, 보정 신호를 생성하고, 상기 송신측으로부터 최종 수신된 보정 신호와 각 안테나 경로에 해당하는 이득 변경 값을 이용하여 보정값을 찾는 보정 신호 프로세서와, A correction signal processor which generates a correction signal and finds a correction value using a correction signal finally received from the transmitting side and a gain change value corresponding to each antenna path; 상기 보정 신호를 상향 및 하향 변환하고, 상기 각 안테나 경로별로 수신되는 상기 보정 신호를 자동 이득 조절하여 이득 변경값을 상기 보정 신호 프로세서로 전송하는 비선형 특성부와, A nonlinear characteristic unit configured to up- and down-convert the correction signal, and to automatically adjust the correction signal received for each antenna path to transmit a gain change value to the correction signal processor; 상기 보정 신호 프로세서로부터 생성된 보정 신호를 순차적으로 수신하고, 순차적으로 수신된 보정 신호를 상기 각 안테나 경로별로 상기 비선형 특성부로 전송하는 무선 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.And a wireless coupler which sequentially receives correction signals generated from the correction signal processor and transmits the sequentially received correction signals to the nonlinear features for each antenna path. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 보정 신호는, 안테나를 통과하지 않고 무선 케이블을 통해 각 안테나 경로별로 수신부로 전송되며, 송신측에서 수신 경로의 보정에 사용되는 수신측의 무선 신호로 변환됨을 특징으로 하는 상기 장치.The correction signal is transmitted to the receiver for each antenna path through a wireless cable without passing through the antenna, and the apparatus is characterized in that the transmitting side is converted into a radio signal of the receiving side used to correct the receiving path. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 보정 신호의 이득 변경값을 구하여 상기 비선형 특성부로 전송하고, 성부로부터 수신된 상기 이득 변경값을 상기 보정 신호 프로세서로 다시 전달하는 상위 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치. And an upper control unit for obtaining a gain change value of the correction signal and transmitting the gain change value to the nonlinear characteristic unit, and transmitting the gain change value received from the voice unit back to the correction signal processor. 제6항에 있어서, 상기 보정 신호 프로세서는,The method of claim 6, wherein the correction signal processor, 상기 보정 신호를 발생하는 변조기와, A modulator for generating the correction signal; 상기 비선형 특성부로부터 최종 수신된 보정 신호와 각 안테나 경로에 해당하는 이득 변경 값을 이용하여 보정값을 찾는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치. And a demodulator for finding a correction value using a final correction signal received from the nonlinear characteristic unit and a gain change value corresponding to each antenna path. 제9항에 있어서, 상기 복조기는,The method of claim 9, wherein the demodulator, 상기 보정 신호가 최종 수신될 때까지 비선형 특성에 의한 왜곡된 보정 신호의 이득 변경값을 수신하고, 상기 각 안테나 경로상의 위상차와 크기차를 계산하여 상기 이득 변경값을 상기 계산한 값에 적용하여 표준화함을 특징으로 하는 상기 장치.Until the correction signal is finally received, the gain change value of the distorted correction signal due to nonlinear characteristics is received, the phase difference and magnitude difference on each antenna path are calculated, and the gain change value is applied to the calculated value and normalized. The device, characterized in that. 제6항에 있어서, 상기 비선형 특성부는,The method of claim 6, wherein the non-linear characteristic portion, 상기 보정 신호 프로세서로부터 생성된 보정 신호를 상향 변환하는 상향 컨버터와, An upconverter for upconverting the correction signal generated from the correction signal processor; 상기 무선 커플러로부터 상기 각 안테나 경로별로 보정 신호를 수신하는 송수신 종단부와, A transmission and reception termination unit for receiving a correction signal for each antenna path from the wireless coupler; 상기 송수신 종단부로부터 수신된 보정 신호를 하향 변환하고, 상기 보정 신호의 이득 변경값을 수신하여 상기 보정 신호 프로세서로 전송하는 하향 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치. And a down converter which down-converts the correction signal received from the transmission / reception terminal, receives a gain change value of the correction signal and transmits it to the correction signal processor.
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KR100705504B1 (en) * 2005-12-09 2007-04-09 한국전자통신연구원 Device and method for smart antenna calibration in ofdm system
US8184606B2 (en) 2005-12-08 2012-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for monitoring base station signal in communication system having multiple antennas

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