KR20060039580A - Method and system for operating smart antenna in sleep mode of personal subscriber terminal at portable internet system - Google Patents

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KR20060039580A
KR20060039580A KR1020040088737A KR20040088737A KR20060039580A KR 20060039580 A KR20060039580 A KR 20060039580A KR 1020040088737 A KR1020040088737 A KR 1020040088737A KR 20040088737 A KR20040088737 A KR 20040088737A KR 20060039580 A KR20060039580 A KR 20060039580A
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sleep mode
smart antenna
subscriber station
portable internet
personal subscriber
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이라미
신시몬
김정철
유재황
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에스케이 텔레콤주식회사
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Abstract

본 발명은 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system.

본 발명은, 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법에 있어서, (a) 상기 PSS로부터 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치(Weight Vector)를 계산하는 단계; 및 (c) 상기 가중치를 이용하여 상기 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.According to the present invention, a Personal Subscriber Station (PSS) (hereinafter referred to as "PSS") in a sleep mode is periodically connected to a Radio Access Station (RAS). A method for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system when performing ranging (Periodic Ranging), (a) ranging code and training sequence from the PSS Receiving a ranging request message including a sequence); (b) calculating a weight vector for beamforming using the distortion degree of the training sequence; And (c) determining a beam pattern of the smart antenna using the weight, and a method for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system, and a system for performing the same. It is about.

본 발명에 의하면, 단말기의 슬립 모드시에도 사용자의 위치에 따라 실시간 신호 처리 기술을 사용하여 사용자에게 최적의 빔 형성을 제공할 수 있게 한다는 효과가 있다.According to the present invention, even in the sleep mode of the terminal, it is possible to provide an optimal beamforming to the user by using real-time signal processing technology according to the position of the user.

휴대 인터넷, 스마트 안테나, 슬립 모드, 빔 형성, 가중치, 트레이닝 시퀀스, 위치Mobile Internet, Smart Antenna, Sleep Mode, Beam Shaping, Weighting, Training Sequence, Location

Description

휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용 방법 및 시스템{Method and System for Operating Smart Antenna in Sleep Mode of Personal Subscriber Terminal at Portable Internet System}TECHNICAL FIELD AND SYSTEM FOR OPERATING SMART ANTENNA IN SLEEP MODE OF PERSONAL Subscriber Terminal at Portable Internet System

도 1은 Sleep-mode 운용의 예를 보여주기 위한 도면,1 is a view for showing an example of the sleep-mode operation,

도 2는 고정빔 스마트 안테나 및 적응빔 스마트 안테나의 빔 패턴을 나타낸 도면,2 is a view illustrating beam patterns of a fixed beam smart antenna and an adaptive beam smart antenna;

도 3은 고정빔 스마트 안테나 및 적응빔 스마트 안테나의 적용성을 나타낸 도면,3 is a view showing applicability of a fixed beam smart antenna and an adaptive beam smart antenna;

도 4는 Sleep-mode 에서 스마트 안테나 방식의 일종인 적응형 배열 안테나 방식을 운용할 때 나타나는 문제점을 나타낸 예시,4 illustrates an example of a problem when operating an adaptive array antenna that is a type of smart antenna in a sleep mode;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,5 is a block diagram schematically illustrating a system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주기적 레인징(Periodic Ranging) 절차를 개략적으로 나타낸 도면,6 is a view schematically showing a periodic ranging procedure according to a preferred embodiment of the present invention;

도 7은 트레이닝 시퀀스가 포함된 레인징 요청 메시지의 예시,7 illustrates an example of a ranging request message including a training sequence;

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가 입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart schematically illustrating a process for operating a smart antenna in a sleep mode of an individual subscriber terminal in a portable internet system according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

500 : PSS 510 : RAS500: PSS 510: RAS

520 : ACR 530 : HA520: ACR 530: HA

540 : AAA 서버 550 : IP 네트워크540: AAA server 550: IP network

560 : 인터넷560: the Internet

본 발명은 휴대 인터넷(PI : Portable Internet 또는 WiBro : Wireless Broadband) 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, PSS에서 RAS로 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 전송함으로써 RAS에서는 수신한 트레이닝 시퀀스를 이용하여 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하여 스마트 안테나를 운용하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable Internet (PI: Portable Internet or WiBro: Wireless Broadband) system. More specifically, a personal subscriber station (PSS: hereinafter referred to as 'PSS') in a sleep mode may be connected to a radio access station (RAS). When performing periodic ranging, the RAS sends a ranging request message including a ranging code and a training sequence from the PSS to the RAS. The present invention relates to a method and system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system operating a smart antenna by determining an antenna beam pattern.

통신 기술의 비약인 발전과 다양한 컨텐츠의 개발에 따라 무선 통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선 통신 서비스가 제공되고 있다. 가장 기본적인 무선 통신 서비스는 이동통신 단말기 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무선 음성 통화 서비스로서 이는 시간과 장소에 구애받지 않고 서비스를 제공할 수 있다는 특징이 있다. 또한, 문자 메시지 서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보완해주는 한편, 최근에는 이동통신 단말기의 사용자에게 무선 통신망을 통해 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 대두되었다.With the rapid development of communication technology and development of various contents, various wireless communication services using a wireless network have been provided. The most basic wireless communication service is a wireless voice call service that provides a voice call to a mobile terminal user wirelessly, which can provide a service regardless of time and place. In addition, while providing a text message service to complement the voice call service, a wireless Internet service has recently emerged to provide an Internet communication service to a user of a mobile communication terminal through a wireless communication network.

이처럼, 이동 통신 기술의 발달로 인해 부호 분할 다중 접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 이동 통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만이 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.As such, due to the development of mobile communication technology, a service provided by a code division multiple access (CDMA) mobile communication system transmits not only a voice service but also data such as circuit data and packet data. Is developing into a multimedia communication service.

또한 최근에는 정보통신의 발달로 ITU-R에서 표준으로 제정하고 있는 제 3 세대 이동 통신 시스템인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)(예컨대, CDMA2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA(WideBand CDMA) 등)이 상용화되고 있다. IMT-2000은 CDMA 2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA(WideBand CDMA) 등으로 기존의 IS-95A, IS-95B 망에서 진화한 IS-95C 망을 이용하여 IS-95A, IS-95B 망에서 지원 가능한 데이터 전송 속도인 14.4 Kbps나 56 Kbps보다 훨씬 빠른 최고 144 Kbps의 전송 속도로 무선 인터넷을 제공할 수 있는 서비스이다. 특히 IMT-2000 서비스를 이용하면 기존의 음성 및 WAP 서비스 품질의 향상은 물론 각종 멀티미디어 서비스 (AOD, VOD 등)를 보다 빠른 속도로 제공할 수 있다.In recent years, with the development of information and communication, IMT-2000 (International Mobile Telecommunication 2000), a third generation mobile communication system that has been standardized by ITU-R (for example, CDMA2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA (WideBand CDMA)) Etc.) are commercially available. IMT-2000 is a CDMA 2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA (WideBand CDMA), etc., which is used in IS-95A and IS-95B networks by using the IS-95C network that has evolved from the existing IS-95A and IS-95B networks. It is a service that can provide wireless Internet at a transmission speed of up to 144 Kbps, much faster than the supportable data transfer rate of 14.4 Kbps or 56 Kbps. In particular, by using IMT-2000 service, it is possible to provide various multimedia services (AOD, VOD, etc.) at higher speed as well as improving existing voice and WAP service quality.

현재 전세계적으로 사용되는 무선 인터넷 사용 기술은 크게 전술한 휴대 전화망을 기반으로 하는 제 3 세대 셀룰러 시스템과 IP 기반의 패킷 전송을 기반으로 하는 무선 랜(WLAN : Wireless Local Access Network)을 들 수 있다. Currently, the wireless Internet using technology is widely used as the third generation cellular system based on the mobile phone network described above and the wireless local access network (WLAN) based on IP-based packet transmission.

기존의 셀룰러 시스템은 뛰어난 이동성과 핸드오프를 지원하며 음성 통화에 필요한 데이터 전송 속도를 보장하고 부가적으로 패킷 데이터 서비스를 지원한다. 하지만, 기존의 이동 통신 시스템은 기지국 구축 비용이 높기 때문에 무선 인터넷의 이용 요금이 높고, 이동 통신 단말기의 화면 크기가 작기 때문에 이용할 수 있는 컨텐츠에 제약이 있으며, 패킷 데이터 서비스를 하기 위한 충분한 전송 속도를 보장하기에는 한계가 있다.Existing cellular systems support high mobility and handoff, guarantee data rates required for voice calls, and additionally support packet data services. However, the existing mobile communication system has a high base station construction cost and high wireless Internet usage fee, and a small screen size of the mobile communication terminal has limited content that can be used, and provides sufficient transmission speed for packet data service. There is a limit to guarantee.

이에 반해서 WLAN의 경우는 셀룰러 시스템에 비해서 월등한 데이터 전송 속도를 보장하지만, 전파 간섭 때문에 이동성에 문제가 있으며 좁은 사용 영역(Coverage) 등의 문제로 공중 서비스의 제공에 한계가 있게 된다. On the other hand, WLAN guarantees superior data transmission rate compared to cellular systems, but there is a problem in mobility due to radio interference and limitation in provision of public service due to problems such as narrow coverage.

이에 WLAN에 버금가는 전송 속도를 가지면서 셀룰러 시스템의 이동성과 핸드오프를 지원하며 저렴한 요금으로 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있는 휴대 인터넷 서비스(Portable internet Service) 시스템이 대두되었다.In this regard, a portable internet service system, which has a transmission speed comparable to that of a WLAN, supports cellular system mobility and handoff, and provides high-speed wireless Internet service at a low price.

 3.5 세대로 지칭되는 휴대 인터넷 서비스는 차세대 핵심 기술이라 할 수 있는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiple Access)과 시분할 듀플렉싱(TDD : Time Division Duplexing) 등의 방식을 택하고 있다. 또한 무선 자원의 효율적 운용을 위해 AMC(Adaptive Modulation Coding), MIMO(Multi Input Multi Output)와 스마트 안테나(Smart Antenna) 등의 기술을 채용하기 위한 표준화 작업이 현재 진행 중에 있다.The portable Internet service, referred to as the 3.5th generation, adopts orthogonal frequency division multiple access (OFDM) and time division duplexing (TDD), which are core technologies of the next generation. In addition, standardization work is currently underway to employ technologies such as Adaptive Modulation Coding (AMC), Multi Input Multi Output (MIMO), and Smart Antenna to efficiently operate radio resources.

휴대 인터넷 서비스에서 제공하게 될 IP 패킷 트래픽은 일반적으로 버스티(Bursty)한 성질을 가지고 있다. 즉, 음성 통화로 대표되는 서킷(Circuit) 기반의 서비스가 서버에 접속한 후 서비스가 종료될 때까지 할당된 무선 채널을 지속적으로 점유하는 것에 비해 IP 패킷 트래픽은 필요시에만 많은 데이터가 발생한다는 특징이 있다. 따라서, 휴대 인터넷 서비스에서는 이와 같은 버스티한 성질을 고려하여, 데이터가 발생하지 않는 구간에서 전력 낭비를 줄이는 Sleep-mode를 채택하고 있다. IP packet traffic to be provided by portable Internet services is generally bursty. In other words, IP packet traffic generates much data only when necessary, whereas circuit-based services represented by voice calls continue to occupy the allocated wireless channel until the service is terminated after connecting to the server. There is this. Therefore, in consideration of such a bursty characteristic, the portable Internet service adopts a sleep-mode that reduces power waste in a section where no data is generated.

도 1은 Sleep-mode 운용의 예를 보여주기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of sleep-mode operation.

IEEE 802.16e 표준을 기반으로 하는 Sleep-mode는, 기지국과 단말 사이에서 메시지를 주고받는 일반적인 모드인 어웨이크 모드(Awake-mode)에 대비되는 것으로, 단말의 전력 소모를 줄이기 위해 이용하는 기술로서 전력 소모를 막기 위해 패킷 데이터가 발생하지 않는 구간 동안 단말기와 기지국이 통신을 하지 않는 것이다. Sleep-mode based on the IEEE 802.16e standard is a technology used to reduce the power consumption of the terminal, as opposed to the awake mode, which is a general mode for exchanging messages between the base station and the terminal. To prevent this, the terminal and the base station do not communicate during the period in which packet data does not occur.

단말이 Sleep-mode에 들어가기 위해서는 MOB-SLP-REQ 메시지(100)를 기지국에 전송하여 허락을 요청해야 한다. 이 때, MOB-SLP-REQ 메시지(100)에는 단말의 기본 CID(Connection ID) 포함된다. 다음으로, 기지국에서 단말로 MOB-SLP-REQ 메시지(100)에 대응된 응답 메시지(110)를 보내는데, 이 때 응답 메시지에는 Sleep ID와 도 1의 파라미터가 포함되어 있으며 단말은 이러한 정보를 이용하여 Sleep- mode로 들어가게 된다.In order for the terminal to enter the sleep-mode, it must send a MOB-SLP-REQ message 100 to the base station and request permission. At this time, the MOB-SLP-REQ message 100 includes a basic CID (Connection ID) of the terminal. Next, the base station sends a response message 110 corresponding to the MOB-SLP-REQ message 100 from the base station, where the response message includes the Sleep ID and the parameters of FIG. 1, and the terminal uses this information. You will enter Sleep- mode.

도 1에 도시된 바와 같이, Sleep-mode에는 두 종류의 인터벌(Interval)이 존재한다. Sleep-interval(120)과 Listening-interval(130)이 그것인데, Sleep-interval(120)은 단말이 Sleep-mode로 들어가는 시점부터 Awake-mode로 돌아올 때까지의 기간으로 Sleep-mode 동안 Sleep-interval(120)은 지수적으로 증가하며 최대, 최소 제한을 조절할 수 있다. 그리고, Listening-interval(130)은 깨어난 상태의 단말로 다운링크(Downlink) 정보를 전송함으로써, 동기화한 단말이 Sleep-mode로 머물 것인지 아니면 Awake-mode로 돌아갈 것인지를 결정하는 기간이다. As shown in FIG. 1, two types of intervals exist in the sleep-mode. Sleep-interval (120) and Listening-interval (130) is that, Sleep-interval (120) is a period from the time the terminal enters the Sleep-mode to return to Awake-mode Sleep-interval during Sleep-mode 120 increases exponentially and can adjust the maximum and minimum limits. The listening-interval 130 is a period for determining whether the synchronized terminal stays in sleep-mode or returns to awake-mode by transmitting downlink information to the terminal in the awake state.

이러한 Sleep-mode 개념은 전력 낭비를 막음으로써 단말의 전력 문제를 해결할 수 있는 좋은 방법이다. 그런데 이러한 Sleep-mode 동안에도 전송할 데이터의 존재 여부에 상관없이 채널 조건이 계속해서 변하므로, 언제든지 패킷이 발생하면 단말로 전송할 수 있도록 기지국은 Listening-interval(130) 동안 주기적으로 레인징을 해야 한다.This sleep-mode concept is a good way to solve the power problem of the terminal by preventing power waste. However, even during this sleep-mode, channel conditions continue to change regardless of the presence or absence of data to be transmitted. Therefore, the base station should periodically range during the listening-interval 130 so that a packet can be transmitted to the terminal at any time.

한편, 이동 기지국에서의 안테나 설치 형태는 세 가지가 있다. 섹터 안테나, 고정형 멀티빔 안테나, 적응 배열 안테나이다. 이 중 이동 통신 분야에서 지능형 안테나(Intelligent Antennas) 혹은 스마트 안테나(Smart Antenna)로도 불리는 적응 배열 안테나(Adaptive Array Antennas)는 1950년대 중반에 적응 안테나 (Adaptive Antennas) 개념으로 시작되어 1960, 70년대에는 레이더, 소나 및 항공기에 탑재한 적응 안테나 시스템으로 개발되어 나오기 시작하였으며, 1980년대에 이르러 그 이론과 실제가 정리되었다. 1990년대에는 위성 통신 응용 목적으로 멀티빔 안테나가 소개되었으며, '스마트' 안테나로 별칭되기 시작한 것은 무선 지상 이동 통신 기술의 연구개발이 활발하던 1995년 전후 경으로 보여진다. On the other hand, there are three types of antenna installation in the mobile base station. Sector antenna, fixed multibeam antenna, and adaptive array antenna. Among these, adaptive array antennas, also called intelligent antennas or smart antennas, in the mobile communication field began with the concept of adaptive antennas in the mid-1950s and radars in the 1960s and 70s. It began to be developed as an adaptive antenna system for sonar and aircraft, and the theory and practice were summarized in the 1980s. In the 1990s, multi-beam antennas were introduced for satellite communication applications, and they began to be nicknamed 'smart' antennas around 1995, when research and development of wireless terrestrial mobile communication technologies were active.

기존의 두 개 다이버시티 안테나를 사용하여 다중 경로 신호를 결합하는 경우와는 달리 스마트 안테나 기술은 배열 안테나와 첨단 고성능 디지털 신호 처리 기술을 이용하여, RF 신호 환경의 변화에 따른 적응적 안테나 빔 패턴 제어에 의해 송수신 성능 및 용량의 극대화를 가능케 하는 첨단 신호 처리 및 안테나 기술이다. 이동 통신 기지국 시스템에서의 스마트 안테나 기술의 기본 개념은, 기존의 기지국에서 섹터마다 두 개의 다이버시티 안테나를 이용한 전 방향성 섹터 빔 패턴에 의한 전파 통신을 함으로써 동일 섹터 영역에 있는 모든 사용 가입자들이 큰 간섭 신호를 받게 되어 있다는 점에 착안하여 탄생된 개념이라 할 수 있다. 즉, 전 방향으로 방사 빔을 형성하는 대신 해당 가입자에게만 지향성의 빔을 방사함으로써 섹터에서 활동하고 있는 전 가입자에게 신호 간섭 효과를 최소화함으로써 통신 품질과 시스템 채널 용량을 그만큼 높일 수 있도록 한다는 개념이다. Unlike the case of combining multipath signals using two conventional diversity antennas, smart antenna technology uses an array antenna and advanced high-performance digital signal processing technology to control the adaptive antenna beam pattern according to the change of RF signal environment. It is an advanced signal processing and antenna technology that enables maximum transmission and reception performance and capacity. The basic concept of smart antenna technology in a mobile communication base station system is that in the existing base station, radio signals are communicated by omnidirectional sector beam pattern using two diversity antennas per sector. It is a concept born from the concept that it is supposed to receive. In other words, instead of forming a radiation beam in all directions, by radiating a directional beam only to a corresponding subscriber, it is possible to increase the communication quality and system channel capacity by minimizing the effect of signal interference to all subscribers operating in the sector.

이동 통신에 적용하기 위해, 이러한 개념은 Bell Lab.에서 처음 시도된 것으로 추측되는데, 현재는 개념 확인 단계를 벗어나 실용화 단계에 접어들고 있다. 이처럼 실용 스마트 안테나 시스템 개발이 가능해지게 된 것은 저가의 고속 신호 처리기, 범용 프로세서 및 강력한 빔형성 알고리즘이 개발되기 시작하고부터이다. 즉, 안테나 기술에 최첨단 신호 처리 기술이 접합됨으로써 결실을 보고 있는 것이다. 따라서 디지털 적응식 지향성 빔형성 안테나 기술이라 할 수 있는 스마트 안테나 기술이 적용되는 이동 통신 기지국은 배열 안테나 각 소자에 입사하는 신호의 도래 방향에 기초하여 신호를 증대시키거나 제거시킬 수 있도록 공간 필터(Spatial Filter)의 기능을 제공하는 스마트 기지국(Smart Base-station) 시스템이라 할 수 있다. 스마트 기지국 시스템은 휴대폰 또는 단말기 가입자에게 있어 기지국에서 송출한 총 송신 전력 대 단말기의 유효 수신 전력비가 매우 작은 기존의 기지국 시스템과는 달리, 빔지향 제어에 의해 수신 신호를 적응적으로 최적 결합하여 간섭 신호 레벨을 크게 줄임으로써 가입자에게 최적의 수신 신호 전력을 제공하는 시스템이라 할 수 있다. It is speculated that this concept was first attempted at Bell Lab. For application to mobile communication, and is now entering the practical stage beyond the concept verification stage. The development of a practical smart antenna system has been made possible since the development of low-cost, high-speed signal processors, general purpose processors, and powerful beamforming algorithms. In other words, the state-of-the-art signal processing technology is bonded to the antenna technology to see the result. Therefore, the mobile communication base station to which the smart antenna technology, which is referred to as the digital adaptive directional beamforming antenna technology, is applied to the spatial filter to increase or remove the signal based on the direction in which the signal incident on each element of the array antenna is introduced. It may be referred to as a smart base station system that provides a function of a filter. The smart base station system, unlike the conventional base station system, in which the total transmit power transmitted from the base station to the terminal has a very small effective receive power for a mobile phone or terminal subscriber, adaptively optimally combines the received signals by beam-directed control to prevent interference signals. It can be said that the system provides the optimum received signal power to the subscriber by greatly reducing the level.

도 2는 고정빔 스마트 안테나 및 적응빔 스마트 안테나의 빔 패턴을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating beam patterns of a fixed beam smart antenna and an adaptive beam smart antenna.

스마트 안테나는 기준에 따라서 여러 가지로 분류할 수 있으나, 빔형성 방법에 따라 분류하면, 고정빔 선택 방식(Switched Beam Smart Antenna)과 적응빔 선택 방식(Adaptive Beam Smart Antenna)이 있을 수 있다. The smart antenna may be classified into various types according to the reference. However, when the smart antenna is classified according to the beam forming method, there may be a fixed beam smart antenna and an adaptive beam smart antenna.

고정빔 선택 방식은 안테나의 빔패턴이 고정되어 있는 것을 의미하고, 적응빔 선택 방식은 안테나의 패턴이 시간 또는 주위 환경에 따라서 변할 수도 있는 것을 의미한다. The fixed beam selection method means that the beam pattern of the antenna is fixed, and the adaptive beam selection method means that the pattern of the antenna may change depending on time or surrounding environment.

도 2에 도시된 것처럼, 고정빔 스마트 안테나는 빔패턴이 고정되어 있는 것에 비해서 적응빔 스마트 안테나는 직접 사용자에게 적절한 형태의 빔패턴을 형성할 수 있는 특징이 있다. As shown in FIG. 2, the fixed beam smart antenna has a feature that the adaptive beam smart antenna can form a beam pattern of a type appropriate to the user, as compared with the fixed beam pattern.

도 3은 고정빔 스마트 안테나 및 적응빔 스마트 안테나의 적용성을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating the applicability of a fixed beam smart antenna and an adaptive beam smart antenna.                         

도 3에 도시된 것처럼, 적응빔 스마트 안테나는 고정빔 스마트 안테나에 비하여 좀더 지능적으로 환경에 적응할 수 있다. 한편, 고정빔 스마트 안테나는 안테나 패턴과 패턴 사이에 사용자가 위치하게 되면 신호 수신 성능이 감소하는 결과를 가지고 올 수 있다. 즉, 적응빔 방식은 고정빔 방식에 비해 우수한 성능을 보이지만, 많은 비용과 기술을 추가로 요구하게 된다.As shown in FIG. 3, the adaptive beam smart antenna may be more intelligently adapted to the environment than the fixed beam smart antenna. On the other hand, the fixed beam smart antenna may result in a decrease in signal reception performance when the user is positioned between the antenna pattern and the pattern. That is, the adaptive beam method shows superior performance compared to the fixed beam method, but requires a lot of cost and technology.

고정빔 스마트 안테나를 이용하는 방식은 신호가 강한 방향을 찾아 그 방향의 빔을 이용하여 송수신을 수행하는 것이므로, 전력 측정과 방향 추적만 있으면 수행이 가능하므로 크게 알고리즘이란 것이 필요하지 않다. 하지만 적응빔 스마트 안테나를 이용하는 방식을 구현하기 위해서는, 원하는 가입자의 방향으로 적절한 빔을 형성하여 지향하기 위한 알고리즘이 요구된다.Since the fixed beam smart antenna is used to find the strong direction of the signal and transmit and receive using the beam in that direction, only the power measurement and the direction tracking can be performed, so that an algorithm is not necessary. However, in order to implement a scheme using an adaptive beam smart antenna, an algorithm for forming and directing an appropriate beam in a direction of a desired subscriber is required.

그런데 휴대 인터넷 시스템에서 이러한 스마트 안테나 방식을 운용하게 되면, 가장 큰 문제점으로 휴대 인터넷 단말이 슬립 모드로 들어갔을 경우에 스마트 안테나의 실시간 사용자 추적 기능이 불가능하다는 점이다. 이와 같이 휴대 인터넷 단말이 슬립 모드로 들어갔을 경우에 실시간 사용자 추적 기능을 상실하는 이유는, 단말이 깨어있는 Awake-mode 시에는 단말이 기지국과 레인징 신호(단말의 위치 정보 등을 포함한 휴대 인터넷 단말과 기지국 간에 상호 교환하는 단말 정보 및 채널정보에 관련된 신호)를 주기적 또는 필요에 의해 언제든지 주고받을 수 있으므로 사용자 추적이 가능하지만, Sleep-mode 시에는 Listening Interval 기간을 제외하고는 단말이 기지국과 이러한 레인징 신호를 주고 받을 수 없기 때문이다. 따라서 이러한 레인징 신호 등을 받지 못한 기지국은 Sleep-mode 동안 단말의 위치 이동 변화를 알 수 없게 되어 단말의 위치를 파악할 수 없으므로 기지국은 단말의 위치에 기반한 빔 형성이 불가능하게 된다.However, when the smart antenna scheme is used in the portable internet system, the biggest problem is that the real-time user tracking function of the smart antenna is impossible when the portable internet terminal enters the sleep mode. The reason for losing the real-time user tracking function when the portable internet terminal enters the sleep mode is that the mobile terminal includes the base station and the ranging signal (including terminal location information, etc.) when the terminal is awake. User information can be tracked at any time by periodic or necessity at any time by periodic or necessity. However, in sleep-mode, the terminal can be connected to the base station and the lane except for the Listening Interval period. Because you can't send and receive signs. Therefore, the base station that does not receive such a ranging signal is not aware of the position movement change of the terminal during the sleep-mode, so it is impossible to determine the position of the terminal, the base station is unable to form a beam based on the position of the terminal.

도 4는 Sleep-mode 에서 스마트 안테나 방식의 일종인 적응형 배열 안테나 방식을 운용할 때 나타나는 문제점을 나타낸 예시이다. 4 illustrates an example of a problem when operating an adaptive array antenna that is a type of smart antenna in a sleep mode.

만약 휴대 인터넷 서비스 사용자가 휴대 인터넷 서비스를 받으면서 이동을 하다가 이동 중간에 단말을 일정시간 이상 이용하지 않게 되면 단말은 패킷 데이터를 발생시키지 않는 오프(OFF) 상태로 빠지게 되고 단말과 기지국 사이에 서로 약속된 일정한 OFF 상태 기간 후에는 Sleep-mode로 전환된다. 단말이 Sleep-mode로 전환되면, 기지국은 Sleep-mode 동안 단말의 위치 이동 변화를 알 수 없게 되어 단말의 위치를 파악할 수 없게 된다. 적응형 배열 안테나의 가장 큰 특징은 사용자의 위치에 따라 실시간 신호 처리 기술을 사용하여 사용자에게 최적의 빔 형성을 제공한다는 것인데, 이처럼 단말의 무선 채널 정보가 갱신되지 않으면 기지국에서 갑자기 단말로 보낼 패킷 데이터가 들어왔을 경우에 최적의 빔 형성을 해줄 수 없게 된다는 문제점이 있다.If the user of the portable Internet service moves while receiving the portable Internet service, and the terminal is not used for a predetermined time in the middle of the movement, the terminal is turned off without generating packet data, and the terminal and the base station are mutually promised. After a certain OFF period, it goes to sleep-mode. When the terminal is switched to the sleep mode, the base station cannot know the change of the position movement of the terminal during the sleep mode, and thus cannot determine the position of the terminal. The biggest feature of the adaptive array antenna is that it provides the optimal beamforming to the user by using real-time signal processing technology according to the user's location. Thus, if the wireless channel information of the terminal is not updated, the packet data to be suddenly sent from the base station to the terminal There is a problem in that it is impossible to give the best beam forming when the.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, PSS에서 RAS로 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 전송함으로써 RAS에서는 수신한 트레이닝 시퀀스를 이용하여 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하여 스마트 안테나를 운용하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention provides that a Personal Subscriber Station (PSS: hereinafter referred to as a 'PSS') in a sleep mode is a Radio Access Station (RAS: RAS). When performing periodic ranging and periodic ranging, the training received by the RAS by transmitting a ranging request message including a ranging code and a training sequence from the PSS to the RAS. An object of the present invention is to provide a method and system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system operating the smart antenna by determining a beam pattern of the smart antenna using a sequence.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법에 있어서, (a) 상기 PSS로부터 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치(Weight Vector)를 계산하는 단계; 및 (c) 상기 가중치를 이용하여 상기 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a personal subscriber station (PSS) in a sleep mode (hereinafter referred to as a 'PSS') to a radio access station (RAS). RAS ') and the periodic ranging (Periodic Ranging), the method for operating the smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in the portable Internet system, (a) ranging code (Ranging) from the PSS Receiving a ranging request message including a code) and a training sequence; (b) calculating a weight vector for beamforming using the distortion degree of the training sequence; And (c) determining a beam pattern of the smart antenna by using the weights. The method for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system.

또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말 기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템에 있어서, 상기 PSS로부터 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하고, 수신된 상기 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치(Weight Vector)를 계산하고, 계산된 상기 가중치를 이용하여 상기 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하는 RAS를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템을 제공한다.According to another object of the present invention, a personal subscriber station (PSS: hereinafter referred to as 'PSS') in a sleep mode is a radio access station (RAS: RAS). In the system for operating the smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in the portable Internet system when performing 'Periodic Ranging' and 'Periodic Ranging', ranging code (Ranging Code) and Receives a ranging request message including a training sequence, calculates a weight vector for beamforming using the received distortion degree of the training sequence, and uses the calculated weight to calculate the weight vector. Smart in the sleep mode of the personal subscriber station in the mobile Internet system, characterized in that it comprises a RAS for determining the beam pattern of the antenna It provides a system for the operation of the antenna.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템은 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)(500), 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함 )(510), 여러 개의 RAS(510)을 수용하는 액세스 콘트롤 라우터인 ACR(Access Control Router)(520), 홈 에이전트(HA : Home Agent, 이하 'HA'라 칭함)(530), 인증 서버(AAA 서버 : Authentication, Authorization, Accounting Server, 이하 'AAA 서버'라 칭함)(540), IP 네트워크(550) 및 인터넷(Internet)(560) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, a system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system according to a preferred embodiment of the present invention is a personal subscriber station (PSS). 500, a radio access station (RAS: RAS) 510, an access control router 520, which is an access control router for accommodating a plurality of RASs 510, Home Agent (HA: Home Agent, hereinafter referred to as 'HA') 530, Authentication Server (AAA Server: Authentication, Authorization, Accounting Server, hereinafter referred to as 'AAA Server') 540, IP Network 550, and Internet 560 and the like.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PSS(500)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에 접속하여 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용하는 이동 통신 단말기를 말하며, 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 모듈 및 콘트롤러 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Media Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오프 기능, 인증 및 암호화 기능 등을 수행한다.Here, the PSS 500 according to a preferred embodiment of the present invention refers to a mobile communication terminal using a high-speed wireless Internet service by accessing a portable Internet system according to a preferred embodiment of the present invention. The low power radio frequency (IF) / IF ( Intermediate Frequency (MAC) module and controller function, MAC (Media Access Control) frame variable control function, handoff function, authentication and encryption function according to service characteristics and propagation environment.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PSS(500)는 Sleep-mode 시 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Code)를 포함하는 레인징 요청 메시지(Ranging Request Message)를 RAS(510)로 주기적으로 전송한다. 여기서 트레이닝 시퀀스란 RAS(510)와 PSS(500) 간에 이미 알고있는 Known Pattern으로, 트레이닝 시퀀스는 레인징 코드의 뒤에 붙어 RAS(510)로 전송됨으로써 스마트 안테나의 빔 포밍(Beam Forming)을 위한 가중치(Weight Vector) 계산에 이용된다.In particular, the PSS 500 according to the preferred embodiment of the present invention transmits a ranging request message including a ranging code and a training code in a sleep-mode RAS 510. Send periodically. Here, the training sequence is a known pattern already known between the RAS 510 and the PSS 500. The training sequence is transmitted to the RAS 510 after being attached to the ranging code so that the weight for beam forming of the smart antenna ( Weight Vector).

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RAS(510)는 ACR(520)로부터 수신한 데이터를 무선으로 PSS(500)에 전송하게 되며, 저전력 RF/IF 모듈 및 콘트롤러 기능, OFDMA/TDD 패킷 스케줄링과 채널 다중화 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC 프레임 가변 제어 기능, 50 Mbps급 고속 트래픽 실시간 제어 기능, 핸드오프 기능 등을 갖는다.The RAS 510 according to the preferred embodiment of the present invention transmits data received from the ACR 520 to the PSS 500 by wireless, low power RF / IF module and controller function, OFDMA / TDD packet scheduling and channel multiplexing. MAC frame variable control function, 50 Mbps high-speed traffic real-time control function, handoff function, etc. according to function, service characteristics and propagation environment.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RAS(510)는 PSS(500)로부터 레인징 코드 및 트레이닝 시퀀스를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하면, 수신된 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치를 계산한다. 그리고, 계산된 가중치를 이용하여 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정한다. When the RAS 510 receives the ranging request message including the ranging code and the training sequence from the PSS 500, the RAS 510 weights the beamforming using the distortion degree of the received training sequence. Calculate Then, the beam pattern of the smart antenna is determined using the calculated weight.

여기서, RAS(510)는 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 채널 상태를 예측(Estimation)하되, 예측 결과로 획득한 채널의 이득(Gain) 및 위상(Phase) 정보를 이용하여 가중치를 계산하는 것이다. 여기서 채널은 가역적인 특성을 갖게 된다. Here, the RAS 510 estimates the channel state using the distortion degree of the training sequence, and calculates a weight using the gain and phase information of the channel obtained as a result of the prediction. Here the channel has a reversible characteristic.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RAS(510)에서 수행되는 빔 패턴의 형성은 SMI(Sample Matrix Inversion) 방식, LMS(Least Mean Square) 방식 또는 RLS(Recursive Least Square) 방식 등을 이용하며, RAS(510)에서 형성된 빔 패턴은 트레이닝 시퀀스의 반복 전송에 따라 가중치를 계속적으로 갱신하여 결정된다.In addition, the beam pattern formed in the RAS 510 according to the preferred embodiment of the present invention uses a Sample Matrix Inversion (SMI) method, a Least Mean Square (LMS) method, or a Recursive Least Square (RLS) method. The beam pattern formed in the RAS 510 is determined by continuously updating weights according to repetitive transmission of the training sequence.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PSS(500) 및 RAS(510)는 데이터 전송을 위한 50 Mbps 패킷 전송 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 실시간 모뎀 제어 기능 등을 갖는다.Meanwhile, the PSS 500 and the RAS 510 according to the present invention have a 50 Mbps packet transmission modulation and demodulation function, a high speed packet channel coding function, a real time modem control function, and the like for data transmission.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ACR(520)은 다수 개의 RAS(510)를 수용하는 액세스 콘트롤 라우터로서 RAS(510) 간의 핸드오프 제어 기능, ACR(520)간의 핸드오프 기능, 패킷 라우팅 기능, 인터넷 접속 기능 등을 가지며, IP 네트워크(550) 에 접속된다.ACR 520 according to a preferred embodiment of the present invention is an access control router that accommodates a plurality of RAS (510) handoff control function between the RAS 510, handoff function between the ACR 520, packet routing function, the Internet It has a connection function and the like, and is connected to the IP network 550.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 HA(530)는 인터넷(560) 등의 외부 패킷 데이터 서비스 서버로부터 패킷을 전송하는 라우팅(Routing)을 수행하며, AAA(540)는 RAS(510)와 연동하여 PSS(500)에서 이용한 패킷 데이터에 대한 과금을 수행하고, PSS(500)로부터의 접속을 인증한다. The HA 530 according to the preferred embodiment of the present invention performs routing for transmitting a packet from an external packet data service server such as the Internet 560, and the AAA 540 interworks with the RAS 510 to perform PSS. Charging for the packet data used at 500 is performed, and the connection from the PSS 500 is authenticated.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IP 네트워크(550)는 RAS(510), ACR(520), HA(530) 및 AAA(540) 등을 연결시켜 주고, 인터넷(560) 등의 외부 패킷 데이터 서비스로부터 패킷 데이터를 전달받아 RAS(510)에 전송한다.The IP network 550 according to the preferred embodiment of the present invention connects the RAS 510, the ACR 520, the HA 530, the AAA 540, and the like, and receives an external packet data service such as the Internet 560. The packet data is received and transmitted to the RAS 510.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주기적 레인징(Periodic Ranging) 절차를 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a view schematically showing a periodic ranging procedure according to a preferred embodiment of the present invention.

Listening-interval 동안 PSS(500)는 주기적인 레인징 영역을 찾기 위해 업링크 맵(UL-MAP)을 스캐닝(Scanning)한다(S600). PSS(500)는 전송받을 데이터가 있는지를 알아보기 위해 랜덤 서브채널(Random Subchannel), 심벌(Symbol), 코드(Code)를 선택하여(S602) 레인징 요청 코드를 전송한다(S604). 이 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트레이닝 시퀀스가 함께 전송되는데, 도 7이 트레이닝 시퀀스가 포함된 레인징 요청 메시지의 예시를 나타낸 것이다.During listening-interval, the PSS 500 scans the uplink map UL-MAP to find a periodic ranging region (S600). The PSS 500 selects a random subchannel, a symbol, and a code to determine whether there is data to be transmitted (S602) and transmits a ranging request code (S604). At this time, the training sequence according to the preferred embodiment of the present invention is transmitted together, Figure 7 shows an example of the ranging request message including the training sequence.

PSS(500)에서 일정 시간이 끝나면 2의 지수 승으로 랜덤하게 레인징 요청을 반복하며(S606), 랜덤 서브채널, 심벌, 코드 등을 선택하고(S608) 반복하여 레인징 요청 코드를 전송한다(S610). PSS(500)에서 전송받을 데이터가 없다는 응답 메시지를 수신하면(S612), 시간, 전력, 주파수를 조절하고(S614) 다시 랜덤 서브채널, 심 벌, 코드 등을 선택하여(S616) 레인징 요청 코드를 전송한다(S618). 이 때도 역시 트레이닝 시퀀스가 함께 전송된다.After a predetermined time in the PSS 500, the ranging request is randomly repeated with an exponent of 2 (S606), a random subchannel, a symbol, a code, etc. are selected (S608), and the ranging request code is repeatedly transmitted ( S610). When the PSS 500 receives a response message indicating that there is no data to be transmitted (S612), the time, power, and frequency are adjusted (S614), and a random subchannel, symbol, code, and the like are selected (S616). It transmits (S618). Again, the training sequence is also sent.

한편, PSS(500)에서 전송받을 데이터가 있다는 응답 메시지를 수신하면(S620), 시간, 전력, 주파수를 조절한 후 PSS(500)가 어웨이크 모드로 된다(S622).On the other hand, when receiving a response message that there is data to be transmitted from the PSS 500 (S620), after adjusting the time, power, frequency PSS 500 is in the awake mode (S622).

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart schematically illustrating a process for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PSS(500)에서는 주기적인 레인징 영역을 찾기 위해 업링크 맵을 스캐닝한다(S800). 스캐닝 후 레인징 주기가 됐을 때, PSS(500)에서는 레인징 코드 및 트레이닝 시퀀스를 포함하는 레인징 요청 메시지를 RAS(510)로 전송한다(S802).First, the PSS 500 according to a preferred embodiment of the present invention scans an uplink map to find a periodic ranging region (S800). When the ranging period is reached after scanning, the PSS 500 transmits a ranging request message including a ranging code and a training sequence to the RAS 510 (S802).

레인징 요청 메시지를 수신한 RAS(510)에서는 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치를 계산한다(S804). 즉, 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 채널 상태를 예측(Estimation)하되, 예측 결과로 획득한 채널의 이득(Gain) 및 위상(Phase) 정보를 이용하여 가중치를 계산하는 것이다. Upon receiving the ranging request message, the RAS 510 calculates a weight for beamforming using the distortion degree of the training sequence (S804). That is, the channel state is estimated using the distortion degree of the training sequence, and the weight is calculated using the gain and phase information of the channel obtained as a result of the prediction.

RAS(510)에서는 계산된 가중치를 이용하여 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하는데(S806), 여기서 빔 패턴의 형성은 SMI(Sample Matrix Inversion) 방식, LMS(Least Mean Square) 방식 또는 RLS(Recursive Least Square) 방식 등을 이용하며, RAS(510)에서 형성된 빔 패턴은 트레이닝 시퀀스의 반복 전송에 따라 가중치를 계속적으로 갱신하여 결정된다. The RAS 510 determines the beam pattern of the smart antenna by using the calculated weight (S806), wherein the beam pattern is formed by a sample matrix inversion (SMI) method, a least mean square (LMS) method, or a recursive least square (RLS). ), And the beam pattern formed in the RAS 510 is determined by continuously updating the weight according to the repeated transmission of the training sequence.                     

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 레인징 요청 메시지에 개인 가입자 단말기와 RAS 간에 미리 알고있는 트레이닝 시퀀스 정보를 포함하여 전송함으로써, 스마트 안테나 방식의 일종인 적응형 배열 안테나 방식 적용시 빔 패턴의 결정을 가능하게 하여 단말기의 슬립 모드시에도 사용자의 위치에 따라 실시간 신호 처리 기술을 사용하여 사용자에게 최적의 빔 형성을 제공할 수 있게 한다는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the ranging request message is transmitted by including the training sequence information known in advance between the personal subscriber station and the RAS, thereby determining the beam pattern when applying the adaptive array antenna method, which is a kind of smart antenna method. In this case, it is possible to provide optimal beamforming to the user by using real-time signal processing technology according to the user's position even in the sleep mode of the terminal.

Claims (11)

슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법에 있어서,A Personal Subscriber Station (PSS), which is in a Sleep Mode state, is referred to as a Radio Access Station (RAS) and Periodic Ranging (Periodic). A method for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system when performing a ranging), (a) 상기 PSS로부터 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하는 단계;(a) receiving a ranging request message including a ranging code and a training sequence from the PSS; (b) 상기 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치(Weight Vector)를 계산하는 단계; 및(b) calculating a weight vector for beamforming using the distortion degree of the training sequence; And (c) 상기 가중치를 이용하여 상기 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하는 단계(c) determining the beam pattern of the smart antenna using the weights 를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법.Method for operating the smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in the portable Internet system comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (b)에서,In step (b), 상기 트레이닝 시퀀스의 상기 왜곡 정도를 이용하여 채널 상태를 예측(Estimation)하고, 예측 결과로 획득한 상기 채널의 이득(Gain) 및 위상(Phase) 정보를 이용하여 상기 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에 서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법.It is characterized by estimating the channel state using the distortion degree of the training sequence, and calculating the weight using the gain and phase information of the channel obtained as a result of the prediction. Method for operating smart antenna in sleep mode of personal subscriber station in internet system. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 채널은 가역적인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법.The channel has a reversible characteristic, characterized in that for the operation of the smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in a portable Internet system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (c)에서,In step (c), 상기 빔 패턴의 형성은 SMI(Sample Matrix Inversion) 방식, LMS(Least Mean Square) 방식 또는 RLS(Recursive Least Square) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법.The beam pattern may be formed using a Smart Matrix Inversion (SMI) method, a Least Mean Square (LMS) method, or a Recursive Least Square (RLS) method. Way for you. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 패턴은, 상기 트레이닝 시퀀스의 반복 전송에 따라 상기 가중치를 계속적으로 갱신하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 방법.The beam pattern is determined by continuously updating the weight according to repetitive transmission of the training sequence. The method for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system. 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에 있는 개인 가입자 단말기(PSS : Personal Subscriber Station, 이하 'PSS'라 칭함)가 라디오 액세스 스테이션(RAS : Radio Access Station, 이하 'RAS'라 칭함)과 주기적 레인징(Periodic Ranging)을 수행할 때, 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템에 있어서,A Personal Subscriber Station (PSS), which is in a Sleep Mode state, is referred to as a Radio Access Station (RAS) and Periodic Ranging (Periodic). A system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system when performing a ranging), 상기 PSS로부터 레인징 코드(Ranging Code) 및 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하고, 수신된 상기 트레이닝 시퀀스의 왜곡 정도를 이용하여 빔 포밍을 위한 가중치(Weight Vector)를 계산하고, 계산된 상기 가중치를 이용하여 상기 스마트 안테나의 빔 패턴을 결정하는 RASReceive a ranging request message including a ranging code and a training sequence from the PSS and calculate a weight vector for beamforming using the distortion degree of the received training sequence. RAS for determining the beam pattern of the smart antenna using the calculated weights 를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템.System for the operation of the smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in a portable Internet system comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 휴대 인터넷 서비스를 이용하여 데이터를 송수신하되, 상기 슬립 모드시 상기 레인징 코드 및 상기 트레이닝 시퀀스를 포함하는 상기 레인징 요청 메시지를 상기 RAS로 주기적으로 전송하는 PSSPSS that transmits and receives data using a portable Internet service, and periodically transmits the ranging request message including the ranging code and the training sequence to the RAS in the sleep mode. 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템.System for operation of the smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in the portable Internet system, characterized in that it further comprises. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 RAS에서는 상기 트레이닝 시퀀스의 상기 왜곡 정도를 이용하여 채널 상태를 예측(Estimation)하고, 예측 결과로 획득한 상기 채널의 이득(Gain) 및 위상 (Phase) 정보를 이용하여 상기 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템.In the RAS, the channel state is estimated using the distortion degree of the training sequence, and the weight is calculated using gain and phase information of the channel obtained as a result of the prediction. A system for operating a smart antenna in a sleep mode of a personal subscriber station in a portable internet system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 채널은 가역적인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템.The channel is a system for operating a smart antenna in the sleep mode of the personal subscriber station in the portable Internet system, characterized in that the reversible characteristics. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 빔 패턴의 형성은 SMI(Sample Matrix Inversion) 방식, LMS(Least Mean Square) 방식 또는 RLS(Recursive Least Square) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템.The beam pattern may be formed using a Smart Matrix Inversion (SMI) method, a Least Mean Square (LMS) method, or a Recursive Least Square (RLS) method. System. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 빔 패턴은, 상기 트레이닝 시퀀스의 반복 전송에 따라 상기 가중치를 계속적으로 갱신하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 시스템에서 개인 가입자 단말기의 슬립 모드시 스마트 안테나의 운용을 위한 시스템.The beam pattern is determined by continuously updating the weights according to repetitive transmission of the training sequence.
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