KR20070026926A - 통신 시스템에서 안테나 선택 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 안테나 통신 시스템에서 데이터 통신을 위한 최적을 안테나를 서비스 형태에 상응하여 적응적으로 선택함으로써, 고품질의 데이터 통신을 수행할 수 있는 안테나 선택 장치 및 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 다중 안테나를 이용한 송수신기의 데이터 통신 방법에 있어서, 수신되는 신호를 통해서 데이터 서비스의 타입을 판별하는 과정과, 다수의 안테나들 중 상기 서비스 타입에 상응하는 각 안테나별 통신 품질을 고려한 소정의 안테나를 선택하는 과정과, 상기 선택된 소정의 안테나를 통해 상기 데이터 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다중 안테나, 안테나 선택, 지향성, 무지향성, 가중치 팩터

Description

다중 안테나 통신 시스템에서 사용자 데이터에 따른 안테나 선택 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ANTENNA SELECTION ACCORDING TO USER DATA IN A MULTIPLE ANTENNA COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 4개의 안테나를 구비하는 안테나 장치 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템 구현을 위한 안테나 선택 장치 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에서 서비스 타입에 따른 안테나 선택을 통해 데이터를 수신하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도,

도 4는 본 발명의 실시예에서 서비스 타입에 따른 안테나 선택을 통해 데이터를 송신하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 안테나 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 이동 통신 시스템에서 다양한 데이터 서비스를 효율적으로 지원하기 위한 안테나 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이동 통신 시스템의 성능 및 용량은 셀(Cell) 간 혹은 셀 내에서 발생되는 동일채널 간섭신호와 경로손실, 다중경로 페이딩, 신호의 지연, 도플러 확산 및 음영현상 등의 무선 전파채널 특성에 의해 제한된다. 따라서 상기 이동 통신 시스템에서는 상기와 같은 성능 및 용량 제한을 극복하기 위하여 전력제어, 채널코딩, 레이크(RAKE) 수신, 다이버시티 안테나, 셀의 섹터화, 주파수 분할 및 대역확산 등의 기술을 응용하고 있다.

그러나, 이동통신 서비스의 욕구가 점차 다양해지면서 그 수요도 크게 늘어남에 따라 기존의 기술만으로는 증대되는 고성능, 고용량의 서비스를 제공하기에는 많은 어려움이 따른다. 또한 여러 패킷 및 영상 신호 전송을 위한 고성능 데이터 및 영상 서비스 시스템에 대한 필요도 크게 부각되고 있다. 이에 따라, 이동통신 시스템은 기존의 통신 시스템과 비교할 때 고품질, 고용량을 필요로 하는 멀티미디어 통신 서비스 위주로 발전하고 있으며, 통화 품질 측면에서도 고품질 응용 서비스를 요구받고 있다.

따라서, 현재 이동 통신 시스템은 상기와 같은 요구 사항을 만족시키기 위한 연구들이 활발히 진행 중에 있으며, 그 대표적인 예로서 다중 안테나 기술에 대한 연구들이 이루어지고 있다.

상기 다중 안테나 기술은 기존의 다이버시티 안테나(Diversity Antenna)를 사용하여 다중경로 신호를 결합하는 경우와는 달리, 배열 안테나와 고성능 디지털 신호처리 기술을 이용한다.

일반적인 이동 통신 시스템은 기지국과 하나 이상의 가입자 단말기간에 무선 통신을 제공한다. 상기 기지국은 통상적으로, 순방향 링크의 고주파 신호를 가입자 단말기에 보내고, 각 가입자 단말기들로부터 전송된 역방향 링크의 고주파 신호를 수신하기 위한 안테나 장치를 포함한다. 상기 각 가입자 단말기 역시, 순방향 링크 신호의 수신과 역방향 링크 신호의 송신을 위한 안테나 장치를 포함한다.

상기 가입자 단말기에서 신호를 송수신 하기위해 사용하는 안테나는 무지향성 또는 지향성, 그리고 다이폴과 모노폴 안테나 등 모두를 사용할 수 있도록 구성되어 있다.

현재 이동 통신 시스템에서 상기 가입자 단말기에 사용되는 모노폴 안테나의 경우, 전파되는 신호는 실제적으로 수평 편파와 수직 편파가 결합된 형식의 신호가 전송되며, 모노폴 안테나만으로 구성될 경우 수평 편파에 대한 부분의 신호에 대해서는 이득을 가지지 못한다. 반면, 헬리컬 안테나 또는 수식 편파 및 수평 편파를 이용하는 안테나 시스템의 경우, 신호의 수신도가 좋기 때문에 안테나 이득을 높일 수 있는 장점을 가진다.

한편, 차세대 이동통신 시스템으로 고려되는 통신 서비스는 하나의 가입자 단말기로 다양한 서비스를 가능하게 하는 특징을 가진다. 그러나 이러한 경우 하나의 가입자 단말기로 다양한 데이터 서비스 예컨대, 게임, 휴대폰 등으로 상기 가입자 단말기를 사용할 경우, 안테나의 위치에 따라 손이나 다른 인접 장치들로 인해 전파 수신에 단점을 가지게 된다. 즉, 게임을 상기 가입자 단말기로 즐길 경우 안테나의 위치가 가입자 단말기의 어디에 위치하느냐에 따라 손으로부터 차단되어 수 신되는 전파의 세기가 달라지게 된다. 따라서 차세대 시스템에서 고려되는 다양한 서비스를 하나의 가입자 단말기로 수용하기 위해서는 안테나의 위치나 방향을 고려해야 요구되는 전파신호의 세기에를 충족할 수 있다.

따라서, 무선 통신 기술에서는 다양한 사용자 데이터에 상응하여 다중 안테나를 적응적으로 사용함과 동시에 복잡도를 줄이고, 시스템 상황에 따라 최적의 성능을 가지는 안테나를 통해 고품질의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 방안의 필요성이 대두되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 이동 통신 시스템에서 제공되는 데이터 서비스에 따라 해당 안테나를 제어함으로써, 효율적인 데이터 서비스를 제공할 수 있는 데이터 서비스에 따른 안테나 선택 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이동 통신 시스템에서 송수신 서비스 타입에 상응하여 다수의 안테나 중 상기 서비스 타입에 최적의 성능을 가지는 해당 안테나를 선택하여 고품질의 데이터 통신을 수행할 수 있는 안테나 선택 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동 통신 시스템에서 다수의 안테나를 이용하여 다이버시티 또는 멀티플렉싱 효과를 높일 수 있는 안테나 선택 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 하나의 단말기에서 중심주파수가 다른 시스템으로의 서비스가 존재할 경우, 상기 단말기에서 서로 다른 중심주파수로 동작하는 안테나를 단말기에 적용함으로써 다양한 서비스 수용이 가능한 안테나 선택 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수직 편파와 수평 편파를 동시에 수용할 수 있도록 안테나를 배치하여 편파의 효과를 최대한 이용할 수 있는 안테나 선택 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은; 다중 안테나를 이용한 송수신기의 데이터 통신 방법에 있어서, 수신되는 신호를 통해서 데이터 서비스의 타입을 판별하는 과정과, 다수의 안테나들 중 상기 서비스 타입에 상응하는 각 안테나별 통신 품질을 고려한 소정의 안테나를 선택하는 과정과, 상기 선택된 소정의 안테나를 통해 상기 데이터 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 장치는; 다중 안테나를 이용하는 무선 통신 시스템에서, 다양한 송수신 데이터에 따른 데이터 통신 장치에 있어서, 데이터 통신에 따른 해당 데이터의 서비스 타입을 판별하고, 그에 상응하는 소정의 상위 계층 정보를 생성하여 전달하는 상위 계층 블록과, 다수의 안테나들 중 상기 상위 계층 정보에 따라 소정의 안테나 제어 알고리즘을 수행하고, 다수개의 안테나들 중 소정의 안테나 선택시 상기 서비스 타입에 해당하는 각 안테나별 통신 품질을 고려하여 소정의 안테나를 선택하는 안테나 선택부를 포 함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 동작 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

제안하는 본 발명은 다중 안테나 통신 시스템에서 사용자에게 제공되는 다양한 서비스 타입 즉, 다양한 데이터 서비스 종류에 따라 선택적으로 사용되는 안테나 장치 및 그 선택 방법에 관한 것이다. 즉 본 발명은 상위 계층과 하위 계층의 신호 링크를 통해 안테나 다이버시티(Cross-layer Antenna Diversity)를 이용한 다중 안테나 전송 기술에서, 다중 안테나를 사용하는 가입자 단말기의 사용 서비스 타입에 따라 적응적으로 안테나를 선택하여 사용함으로써, 사용자에게 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 안테나 선택 장치 및 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템은 하나의 가입자 단말기에 다중 안테나를 구비하고, 상기 다중 안테나를 이용하여 기지국과의 데이터 서비스 통신을 수행한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 상기 데이터 서비스 통신을 수행함에 있어서, 상기 다중 안테나 중 통신 품질이 우수한 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 통신을 수행한다. 예를 들면, 상기 가입자 단말기는 자신이 구비하는 다수개의 안테나들 중, 상기 기지국으로부터 전송되는 데이터 서비스에 대하여 가장 적 합한 즉, 통신 품질이 우수한 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나를 통해 상기 기지국과 데이터 서비스 통신을 수행하도록 한다.

상기 안테나 선택은, 상기 기지국에서 전송되는 서비스 타입 즉, 데이터 서비스의 종류에 상응하여 선택한다. 다시 말해, 상기 가입자 단말기들에게 제공되는 음성 통화 서비스, 게임 서비스, 멀티미디어 서비스, 음악 서비스, 문자 서비스 등과 같은 데이터 서비스 종류 각각에 대하여 우수한 성능을 가지는 안테나를 선택하게 된다. 이때, 상기와 같은 서로 다른 데이터 서비스 종류에 대해서는 실험적인 통계적 정보에 의해 통신 품질을 분류하고, 이러한 정보는 상기 기지국과 상기 가입자 단말기가 미리 약속된 값으로서 설정된다.

상술한 바와 같이, 제안하는 본 발명에서는 가입자 단말기에게 제공되는 다양한 데이터 서비스에 상응하여 적응적으로 안테나를 선택할 수 있도록 함으로써, 보다 우수한 통신 품질을 사용자에게 제공할 수 있도록 한다.

또한 상기 안테나 선택 방법은, 상술한 바와 같이 상기 데이터 서비스 종류에 대한 각 안테나 통신 품질의 통계적 정보에 기반을 둔다. 여기서, 상기 전송되는 데이터 서비스 종류의 판별은 매체 접속 제어(Medium Access Control, 이하 'MAC'라 칭하기로 한다) 계층과 같은 상위 계층에서 전송되는 상위 계층 정보로부터 결정될 수 있다.

즉, 상기 데이터 서비스는 해당 서비스 사용 시간동안 예컨대, 영상 서비스 또는 음성 통화 서비스를 수행하는 시간동안에는 일반적으로 변화가 없다. 따라서, 상기 데이터 서비스의 종류를 상위 계층에서 판별하고, 이를 상위 계층 프로토콜 (Higher Level Protocols)과 같은 상위 계층 정보를 통해 전달함으로써, 데이터 서비스 종류에 따른 안테나를 선택할 수 있게 된다. 여기서, 상기 상위 계층 정보로는 여러 타입들이 있을 수 있으며, 이러한 상위 계층 정보에 대한 예에 대해서는 후술하므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 발명에서는 중심 주파수가 다른 서비스를 이용할 경우 하나의 가입자 단말기에 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나 장치를 제안함으로써, 다양한 대역으로 서비스되는 신호들을 하나의 가입자 단말기로 수신할 수 있는 장점을 가질 수 있다. 이러한 조건을 충족하기 위해 본 발명에서는 하나의 가입자 단말기에 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나뿐만 아니라 수직 편파와 수평 편파 효과를 가지는 안테나를 설치함으로써, 다양한 서비스를 수행할 수 있다. 또한 상기의 안테나 배치에서 안테나 효과를 다이버시티나 멀티플렉싱을 적용 알고리즘에 따라 다양하게 선택할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 동작 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템에 적용되는 안테나의 예를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템 구현을 위한 안테나 선택 장치 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템에서 적용되는 안테나는 모노폴 안테나(monopole antenna) 타입으로 구성되며, 상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 그 내부에 네 개의 안테나 A(101), B(103), C(105) 및 D(107)를 구비한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 모노폴 안테나 타입 외에 이동 통신 시스템에 적용되는 모든 안테나를 응용할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 네 개의 안테나를 적용하는 경우를 예로 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 다양한 형태 및 다양한 안테나 수를 적용할 수 있음은 자명하다.

이하에서는, 상기와 같이 모노폴 안테나에 네 개의 내부 안테나를 구비하는 경우를 예로 하여 설명하기로 한다.

다음으로, 상기 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템은 크게 물리 계층(Physical layer)(210)과, MAC 계층(MAC layer)(230) 및 응용 계층(Application layer)(250)으로 구분된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템은, 다수개의 안테나들과, 다수개의 스위치들과, 다수개의 트랜시버 및 알고리즘 선택 블록 등으로 이루어진다.

상기 도 2a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 선택 장치는 4개의 안테나들(211)(213)(215)(217)과, 2개의 스위치들(218)(222)과, 2개의 트랜시버들(Transceivers)(228)(232)과, 신호를 실질적으로 처리하는 베이스밴드 보드(BB, Baseband Board)(235)와, 안테나 선택부(Antenna Selection Unit)(237) 및 상위 계층 블록들인 MAC 계층(230)과 응용 계층(250)을 포함하여 이루어진다.

상기 도 2a에서 상기 4개의 안테나들(211)(213)(215)(217)과 상기 2개의 트랜시버들(228)(232)의 구조는, 상기 4개의 안테나들(211)(213)(215)(217) 중 상기 안테나 선택부(237)의 제어에 따른 상기 스위치들(218)(222)의 스위칭에 따라 1개 또는 2개의 안테나만이 연결되는 구조를 가진다. 즉, 상기 트랜시버에 연결되는 1개 또는 2개의 안테나는 상기 안테나 선택부(237)의 제어에 따라 선택된다. 이때, 상기 안테나 선택부(237)는 상위 계층 정보 예컨대, 상기 MAC 계층(230) 및 응용 계층(250)에서 전송되는 상위 계층 정보에 기반하여 상기 안테나 선택을 결정하게 된다. 즉, 상기 MAC 계층(230) 및 응용 계층(250)에서는 송신측 예컨대, 기지국으로부터 데이터가 전송되면, 상기 데이터에 해당하는 서비스 타입 즉, 데이터 서비스 종류를 판단하고, 상기 결과를 상위 계층 정보를 통해 상기 안테나 선택부(237)로 알려주게 된다.

다음으로, 상기 2개의 트랜시버들(228)(232)로부터 수신되는 신호는 상기 베이스밴드 보드(235)에서 통상적인 다이버시티 결합 과정 예컨대, 최대비 결합(MRC, Maximal Ratio combining) 등과 같은 방식에 의하여 결합(combine)된다.

한편, 상기 도 2a에서는 4개의 안테나에 따른 2개의 트랜시버를 가지는 구조에 대하여 설명하였다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 선택 방식은 다수의 안테나에 대해 하나의 트랜시버를 구성하고, 여러 개의 신호 결합 없이 최적의 안테나 하나만을 선택하는 구조를 가질 수 있다. 또한 후술하는 바와 같이, 다수의 안테나에 대해 상기 다수의 안테나에 상응하는 다수의 트랜시버를 구성하고, 여러 개의 신호를 결합하거나, 최적의 안테나 하나만을 선택하거나, 하나 이상의 서비스를 동시에 수행하는 경우 그에 상응하는 최적의 안테나를 각각 선택하는 구조를 가질 수도 있다. 그러면 이하에서는 4개의 안테나에 4개의 트랜시버를 가지는 구조를 예로 살펴보기로 한다.

상기 도 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 선택 장치는 4개의 안테나들(211)(213)(215)(217)과, 4개의 스위치들(219)(221)(223)(225)과, 4개의 트랜시버들(227)(229)(231)(233)과, 베이스밴드 보드(BB)(235)와, 안테나 선택부(Antenna Selection Unit)(237) 및 상위 계층 블록들인 MAC 계층(230)과 응용 계층(250)을 포함하여 이루어진다.

상기 도 2b에서 상기 4개의 안테나들(211)(213)(215)(217)과 상기 4개의 트랜시버들(227)(229)(231)(233)의 구조는, 상기 4개의 안테나들(211)(213)(215)(217) 중 상기 안테나 선택부(237)의 제어에 따른 상기 스위치들(219)(221)(223)(225)의 스위칭에 따라 1개 내지 4개의 안테나가 적어도 하나 이상 연결되는 구조를 가진다. 즉, 상기 각 트랜시버에 연결되는 각각의 안테나는 상기 안테나 선택부(237)의 제어에 따라 하나 또는 그 이상이 선택될 수 있다. 이때, 상기 안테나 선택부(237)는 상위 계층 정보 예컨대, 상기 MAC 계층(230) 및 응용 계층(250)에서 전송되는 상위 계층 정보에 기반하여 상기 안테나 선택을 결정하게 된다. 즉, 상기 MAC 계층(230) 및 응용 계층(250)에서는 송신측 예컨대, 기지국으로부터 데이터가 전송되면, 상기 데이터에 해당하는 서비스 타입 즉, 데이터 서비스 종류를 판단하고, 상기 결과를 상위 계층 정보를 통해 상기 안테나 선택부(237)로 알려주게 된다.

다음으로, 상기 4개의 각 트랜시버들(227)(229)(231)(233)로부터 수신되는 신호는 상기 백보드(235)에서 일반적으로 알려진 최대비 결합(MRC) 등과 같은 방식에 의하여 결합된다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예서 사용되는 안테나는 지향성(directional) 또는 무지향성(omni-directional)이 될 수 있으며, 또한 서로 다른 편광(different polarizations)을 가진다.

즉, 상기한 기지국과 가입자 단말기간 송수신되는 데이터 서비스 종류에 상응하여 수평(horizontal) 또는 수직(vertical) 안테나로 동작하도록 제어함으로써, 안테나 편광에 대한 손실을 줄일 수 있도록 한다. 즉, 제안하는 본 발명에서는 가입자 단말기에게 제공되는 서비스 종류에 상응하는 최적화된 안테나를 선택하고, 이때, 상기 선택된 안테나에 대한 편광 제어는 통신 환경에 상응하여 수평 편광 안테나들(horizontal polarized antennas) 또는 수직 평관 안테나들(vertical polarized antennas)로 동작하도록 제어한다. 예를 들면, 수평 서비스 타입에 대해서는 수평 편광 안테나를, 수직 서비스 타입에 대해서는 수직 편광 안테나와 같이 조절함으로써 편광 손실을 최소화할 수 있는 최적의 안테나 타입을 선택한다.

그러면, 이하에서는 상술한 바와 같은 안테나 선택부에서 수행하는 안테나 선택 방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

즉, 본 발명에서 제안하는 안테나 선택 방법에 따르면, 먼저 각 안테나 요소들(antenna elements)은 하기 <수학식 1>에 나타낸 바와 같은 가중치 팩터(weight factor) S가 할당된다. 여기서, 상기 가중치 팩터 S는 상위 계층 정보를 가지는 각 항목을 위해 미리 결정된(predetermined) 값들을 나타낸다. 상기 가중치 팩터는 하기 <수학식 1>에 나타낸 바와 같이 각 안테나 요소들로 계산된다.

상기 <수학식 1>에 나타낸 바와 같이, 상기 S는 시스템에서 미리 결정되는 가중치 팩터를 나타내고, 상기 가중치 팩터의 각 요소

에서 j는 안테나 요소를 나타내며, i는 데이터 서비스 종류의 정보 타입을 나타낸다.

상기 <수학식 1>을 참조하면, 본 발명의 안테나 선택 방법은, 상기 안테나 요소들 즉, 상기

들 중에서 가장 큰 값(highest value)을 가진 안테나가 선택된다. 또한 상기 가중치 팩터들

는 시스템에서 미리 정의되는 룩업 테이블(lookup table)로부터 획득된다. 여기서, 상기 룩업 테이블에 대한 예시는 하기 <표 1>에 나타낸 바와 같다.

상기 <표 1>에 나타낸 바와 같이, 상기 <표 1>은 상기 <수학식 1>에 따른 안테나 선택 알고리즘에 사용되는 가중치 팩터들

에 대한 룩업 테이블의 일 예를 나타낸 것이다.

상기 <표 1>을 참조하면, 서비스 타입(Type of service)은 사용자에게 제공되는 다양한 데이터 서비스의 종류를 나타낸다. 즉, 상기 서비스 타입은 기지국과 가입자 단말기간 무선 통신을 통해 송수신되는 데이터 서비스를 의미하며, 그 예로서, 대화(Talk) 서비스 즉, 음성 통화 서비스, 비디오(Video) 서비스, 게임(game) 서비스, MP3 등의 음악 서비스, 메시지 서비스(SMS, Short Message Service), 사진 촬영 및 사진 촬영에 따른 영상 전송 서비스, GPS 서비스 및 인터넷 서비스 등이 될 수 있다. 상기 서비스 타입은 상기 기지국과 상기 가입자 단말기간 약속된 값으로, 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 전달되는 데이터 서비스 종류를 알고 있다. 따라서, 상기 가입자 단말기는 상기 <표 1>에서 전송되는 해당 데이터 서비스 종류에 상응하는 안테나를 선택하여 데이터 통신을 수행하게 된다.

키 프레스(Key Press)는 가입자 단말기와 기지국간 통신 서비스 중 사용자에 의해 가입자 단말기에 구비된 소정의 키(Key) 또는 터치-센시티브 디스플레이(touch-sensitive display) 장치 등을 통해 입력되는 값 예컨대, 숫자 패드 0 내지 9 버튼 및 네비게이터(Navigator)와 같은 이벤트 키 등의 키를 누름에 따라 제공되는 사용자 핸들링 정보(User Handling Information)를 나타낸다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 사용자의 선택에 따라 핸들링 정보를 제공함으로써, 사용자 임의로 최적의 안테나를 선택할 수 있도록 한다. 이때, 상기 각 키들 예컨대, 숫자 패드 0 내지 9에는 사용자 임의로 상기 각 서비스 타입들을 각각 매핑되거나, 또는 안테나에 해당하는 핸들링 정보들이 매핑될 수 있다. 예를 들면, 사용자가 상기 대화 서비스를 이용하고자 하는 경우 그에 해당하는 특정 버튼 예컨대, 숫자 패드 0번을 누르면, 상기 가입자 단말기는 상기 숫자 패드 0번에 해당하는 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나를 통해 상기 기지국간 대화 서비스를 위한 데이터 통신을 수행하게 된다.

컴파스(Compass)/GPS 오리엔테이션(Orientation)은 상기 가입자 단말기가 컴파스/GPS 기능을 수행하고자 하는 경우, 상기 기지국과 관련된 정보 예컨대, 위상각 등의 정보에 상응하여 최적의 안테나를 선택하기 위한 필드이다. 상기 필드는 또한 본 발명의 실시예에 따른 안테나들이 지향성 특성 및 무지향성 특성에 상응하여 최적의 안테나를 선택할 수 있도록 한다.

스위치 설정(Switch Setting)은 통상적으로 상기 가입자 단말기에는 다수의 스위치들이 존재하게 되는데, 이러한 스위치들의 설정 값에 상응하여 안테나를 선택하기 위한 필드이다. 즉, 상기 가입자 단말기는 가입자 단말기와 자동차 연결 예컨대, 핸즈프리 연결을 위한 스위치 설정, 가입자 단말기와 헤드셋(Headset) 연결을 위한 스위치 설정 및 가입자 단말기의 플립 상태(Flip status) 예컨대, 플립 오픈(open) 또는 클로즈(close)를 스위치 설정 등의 스위치 설정을 가진다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 스위치 설정 상태에 따라 예컨대, 상기 가입자 단말기와 자동차 연결을 위한 스위치 설정 값에 상응하는 최적의 안테나를 선택하고, 상기 스위치 설정에서 최적의 안테나를 선택하여 보다 우수한 통신 품질을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기한 값들 외에 상기 가입자 단말기는 소정의 센서 등을 더 포함할 수도 있는데, 상기 센서 예컨대, 상기 가입자 단말기의 소정 외측에 구비되는 광센서 또는 금속성 센서 등의 동작에 상응하는 안테나를 선택하여 우수한 통신 품질을 제공할 수 있도록 한다.

한편, 이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 선택 방법은 상기와 같은 통계적인 사용자 데이터 서비스 종류에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 선택 방법은 기지국과 가입자 단말기간 약속된 제어 정보 포맷 또는 프레임 헤드(Frame Head) 등을 기반으로 하여 이루어진다. 보다 구체적으로, 먼저 상기 기지국의 데이터 포맷에 있는 정보를 이용하여 상기 가입자 단말기에서는 사용자의 데이터 서비스 종류를 결정한다. 이러한 데이터 서비스 종류의 결정은 상기 가입자 단말기의 상위 계층에서 이루어질 수 있다. 즉, 상기 <표 1>을 참조하면 안테나 선택에 있어서 정보의 형식

를 선택하고, 이후

를 선택하기 위해 상기 <표 1>에 나타낸 바와 같은 가중치 팩터들을 참조하여

를 결정한다.

그러면 이하에서는 상기 도 1에 나타낸 구조와, 상기 <표 1>을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 동작 과정을 예를 들어 상세하게 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 <표 1>에 나타낸 "Talk"를 예로 하여 살펴보면 다음과 같다.

<Talk 실시예>

먼저, 상기한 기지국에서 상기 가입자 단말기를 타겟(target)으로 소정의 제어 정보를 전송한다. 그러면 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 전송되는 상기 제어 정보를 수신한다. 이때, 상기 가입자 단말기는 상기 <표 1>에 나타낸 바와 같은 제어 정보의 포맷에서 상기 전송되는 제어 정보의 서비스 타입 즉, 데이터 서비스 종류가 "Talk"라는 것을 미리 알고 있다. 다시 말해, 상기 기지국에서 전송되는 제어 정보를 수신한 상기 가입자 단말기의 상위 계층에서 상기 제어 정보를 판단하고, 상기 판단된 정보를 상위 계층 정보를 통해 안테나 선택부로 전송한다. 그러면, 상기 가입자 단말기는 상기 상위 계층 정보에 상응하여 상기 <표 1>에서 서비스 타입이 "Talk"인

를 선택하고, 상기 서비스 타입 "Talk"에서 그에 상응하는 안테나를 선택하게 되는 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 서비스 타입 "Talk"를

이라 하기로 한다.

다음으로 상기 가입자 단말기는 상기 상위 계층 정보에 상응하여 상기

를 인지하고, 상기 <표 1>을 참조하여 상기

에 상응하여 각 안테나 요소

를 확인한다. 즉, 상기 가입자 단말기는 상기 각 안테나들에 부여된

를 선택하여 안테나에 대한 선택성을 가지게 된다. 이때, 각 안테나에 대한 가중치 팩터는 각 안테나별로 미리 정의된 상기 <표 1>과 같은 룩업 테이블을 참조하여 안테나에 부여된다.

예를 들면, 상기 도 1에 나타낸 참조부호 101 및 103 안테나는 수평 및 수직의 안테나 방향성을 고려하여 각각 0.7의 가중치 팩터가 부여되며, 상기 도 1에 나타낸 참조부호 105 및 107 안테나는 각각 1.3의 가중치 팩터가 부여되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 상기 서비스 타입이 "Talk"로 결정되면, 상기 가입자 단말기에서 사용자 서비스에 맞는 안테나 송수신 형식을 가질 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 상기 <표 1>에 나타낸 "GPS"를 예로 하여 살펴보면 다음과 같다.

<GPS 실시예>

먼저, 상기한 기지국에서 상기 가입자 단말기를 타겟(target)으로 소정의 제어 정보를 전송한다. 그러면 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 전송되는 상기 제어 정보를 수신한다. 이때, 상기 가입자 단말기는 상기 <표 1>에 나타낸 바와 같은 제어 정보의 포맷에서 상기 전송되는 제어 정보의 서비스 타입 즉, 데이터 서비스 종류가 "GPS"라는 것을 미리 알고 있다. 다시 말해, 상기 기지국에서 전송되는 제어 정보를 수신한 상기 가입자 단말기의 상위 계층에서 상기 제어 정보를 판단하고, 상기 판단된 정보를 상위 계층 정보를 통해 안테나 선택부로 전송한다. 그러면, 상기 가입자 단말기는 상기 상위 계층 정보에 상응하여 상기 <표 1>에서 서비스 타입이 "GPS"인

를 선택하고, 상기 서비스 타입 "GPS"에서 그에 상응하는 안테나를 선택하게 되는 것이다.

이때, 상기 가입자 단말기의 각 안테나에 대한 각도 정보는 상기 가입자 단말기에서 상기 제어 정보 수신시, 수신 전력이 가장 큰 것을 기준으로 하여 사전 결정된 방향성에 따라 상기

를 선택한다. 이후, 상기 가입자 단말기는 상기 <표 1>을 참조하여 상기

에 상응하는 각 안테나 요소

를 확인하다. 즉, 상기 가입자 단말기는 상기 각 안테나에 부여된

를 선택하여 안테나에 대한 선택성을 가지게 된다. 이때, 각 안테나에 대한 가중치 팩터는 각 안테나별로 미리 정의된 상기 <표 1>과 같은 룩업 테이블을 참조하여 안테나에 부여된다.

예를 들면, 상기 도 1에 나타낸 참조부호 101 및 103 안테나는 수평 및 수직의 안테나 방향성을 고려하여 각각 1.5, 1.5, 1.0, 1.0의 가중치 팩터가 부여되며, 상기 도 1에 나타낸 참조부호 105 및 107 안테나는 각각 0.5, 0.5, 1.0, 1.0의 가중치 팩터가 부여되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 상기 서비스 타입이 "GPS"로 결정되면, 상기 가입자 단말기에서 사용자 서비스에 맞는 안테나 송수신 형식을 가질 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에서 서비스 타입에 따라 안테나를 선택하여 데이터를 수신하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 가입자 단말기는 기지국으로부터 전송되는 소정의 데이터가 수신되면(301단계), 상기 가입자 단말기의 상위 계층에서 상기 수신 데이터의 서비스 타입을 판별한다(303단계). 다음으로, 상기 상위 계층에서는 상기 판별된 서비스 타입에 따른 상위 계층 정보를 생성하여 안테나 선택부로 전달한다(305단계). 상기 안테나 선택부에서는 상기 상위 계층 정보가 전달되면, 우수한 통신 품질을 통한 데이터 서비스를 위해 안테나 선택 알고리즘을 수행한다(307단계). 즉, 상기 상위 계층 정보로부터 안테나 선택 알고리즘을 수행하여, 다수의 안테나들 중 상기 서비스 타입에 보다 우수한 통신 품질을 가지는 안테나 요소를 선택한다(309단계).

다음으로, 상기 안테나 선택 알고리즘을 통해 안테나 요소가 생성되면, 이에 상응하는 안테나 선택을 위한 제어 신호를 생성한다(311단계). 이어서, 상기 생성된 안테나 선택 제어 신호를 통해 안테나 선택을 위한 스위칭을 수행하여(313단계), 상기 서비스 타입에 가장 적합한 안테나를 하나 또는 그 이상을 선택하게 된다(315단계). 마지막으로, 상기 선택된 안테나를 통해 상기 기지국에서 전송되는 데이터를 수신한다(317단계).

이상에서와 같이, 본 발명에서는 각 서비스 타입 즉, 상기 기지국과 수행하는 데이터 서비스의 종류에 가장 적합한 안테나를 선택하여, 보다 우수한 통신 품질을 가지고 상기 기지국과의 데이터 통신을 수행하게 된다. 이를 통해 본 발명에서는 상기 기지국과 가입자 단말기간 고품질 및 고용량의 데이터 통신을 수행할 수 있으며, 데이터 수신율 또한 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에서 서비스 타입에 따라 안테나를 선택하여 데이터를 송신하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

상기 도 4를 참조하면, 가입자 단말기는 기지국과 통신을 수행할 소정의 데이터가 발생하면(401단계), 상기 가입자 단말기의 상위 계층에서 상기 송신 데이터의 서비스 타입을 판별한다(403단계). 다음으로, 상기 상위 계층에서는 상기 판별된 서비스 타입에 따른 상위 계층 정보를 생성하여 안테나 선택부로 전달한다(405단계). 상기 안테나 선택부에서는 상기 상위 계층 정보가 전달되면, 우수한 통신 품질을 통한 데이터 서비스를 위해 안테나 선택 알고리즘을 수행한다(407단계). 즉, 상기 상위 계층 정보에 상응하여 안테나 선택 알고리즘을 수행하여, 다수의 안테나들 중 상기 서비스 타입에 보다 우수한 통신 품질을 가지는 안테나 요소를 선택한다(409단계).

다음으로, 상기 안테나 선택 알고리즘을 통해 안테나 요소가 생성되면, 이에 상응하는 안테나 선택을 위한 제어 신호를 생성한다(411단계). 이어서, 상기 생성된 안테나 선택 제어 신호를 통해 안테나 선택을 위한 스위칭을 수행하여(413단계), 상기 서비스 타입에 가장 적합한 안테나를 하나 또는 그 이상을 선택하게 된다(415단계). 마지막으로, 상기 선택된 안테나를 통해 상기 기지국으로 데이터를 송신한다(417단계).

이상에서와 같이, 본 발명에서는 각 서비스 타입 즉, 상기 기지국과 수행하는 데이터 서비스의 종류에 가장 적합한 안테나를 선택하여, 보다 우수한 통신 품질을 가지고 상기 기지국과의 데이터 통신을 수행하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 가입자 단말기에 다수의 안테나를 구비하고, 상기 다수의 안테나들을 제공되는 서비스 타입에 상응하여 적응적으로 선택하여 사용하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 제안하는 안테나 선택 알고리즘은 주어진 서비스 타입에 대한 각 안테나 통신 품질의 통계적 정보를 이용하며, 이를 상위 계층 정보를 통해 인지하여 해당 서비스 타입에 가장 적합한 안테나를 적응적으로 선택하여 데이터 통신을 수행하며, 상위 계층 프로토콜에 의해 제어된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 다중 안테나 통신 시스템에서 사용자 데이터에 따른 안테나 선택 장치 및 방법에 따르면, 가입자 단말기와 가지국간 다양한 서비스 타입에 따라 적응적으로 안테나를 선택하여 사용함으로써, 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 안테나는 수직 편파와 수평 편파를 동시에 고려함에 따라 안테나 이득을 높일 수 있는 이점을 가진다. 또한 수직 편파와 수평 편파가 적용된 서비스를 동시에 제공받을 수 있는 이점을 가진다. 또한 중심 주파수가 다른 서비스를 이용할 경우 하나의 가입자 단말기에 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나를 통해 다양한 대역으로 서비스되는 신호들을 하나의 가입자 단말기로 수신할 수 있는 이점을 가진다. 또한 하나의 가입자 단말기에 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나뿐만 아니라 수직 편파와 수평 편파 효과를 가지는 안테나를 설치함으로써, 다양한 서비스 수용이 가능한 이점을 가진다. 또한 제안하는 안테나 배치에 따라 안테나 효과를 다이버시티나 멀티플렉싱을 적용 알고리즘에 따라 다양하게 선택할 수 있는 이점을 가진다.

Claims (18)

1. 다중 안테나를 이용한 송수신기의 데이터 통신 방법에 있어서,

   수신되는 신호를 통해서 데이터 서비스의 타입을 판별하는 과정과,

   다수의 안테나들 중 상기 서비스 타입에 상응하는 각 안테나별 통신 품질을 고려한 소정의 안테나를 선택하는 과정과,

   상기 선택된 소정의 안테나를 통해 상기 데이터 통신을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 데이터 서비스의 타입을 상위 계층에서 판별하는 과정과,

   상기 판별된 서비스 타입을 상위 계층 정보로 생성하여 안테나 선택부로 전달하는 과정과,

   상기 상위 계층 정보에 상응하여 상기 서비스 타입에 해당하는 안테나를 선택하는 과정과,

   상기 선택된 안테나를 통해 상기 서비스 타입의 데이터 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 안테나 선택부에서는 상기 상위 계층 정보에 상응하여 안테나 선택 알고리즘을 수행하여, 상기 상위 계층 정보에 따라 미리 결정된 가중치 팩터(weight factor)를 각 안테나 요소에 할당하고, 상기 각 안테나 요소들 중 상기 가중치 팩터가 큰 값을 가지는 안테나를 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 가중치 팩터는 상기 기지국과 상기 가입자 단말기간의 다양한 서비스 타입에 상응하여 안테나의 통신 품질이 각각 매핑되어 있는 미리 약속된 소정의 룩업 테이블을 통해 획득하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 서비스 타입 판별은, 상기 기지국과 상기 가입자 단말기와 상호 약속된 프레임 헤드를 통해 상기 서비스 타입을 결정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 선택 방법은, 소정의 외부 입력신호에 상응하여 안테나를 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 각 안테나들은 서로 다른 편파를 가지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
8. 다중 안테나를 이용하는 무선 통신 시스템에서, 다양한 송수신 데이터에 따른 데이터 통신 장치에 있어서,

   데이터 통신에 따른 해당 데이터의 서비스 타입을 판별하고, 그에 상응하는 소정의 상위 계층 정보를 생성하여 전달하는 상위 계층 블록과,

   다수의 안테나들 중 상기 상위 계층 정보에 따라 소정의 안테나 제어 알고리즘을 수행하고, 다수개의 안테나들 중 소정의 안테나 선택시 상기 서비스 타입에 해당하는 각 안테나별 통신 품질을 고려하여 소정의 안테나를 선택하는 안테나 선택부를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 안테나 선택부는, 상기 상위 계층 정보에 상응하여 안테나 선택 알고리즘을 수행하고, 상기 상위 계층 정보에 따라 미리 결정된 가중치 팩터를 각 안테나 요소에 할당하고, 상기 각 안테나 요소들 중 상기 가중치 팩터가 큰 값을 가지는 안테나를 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 가중치 팩터는 상기 기지국과 상기 가입자 단말기간의 다양한 서비스 타입에 상응하여 안테나의 통신 품질이 각각 매핑되어 있는 미리 약속된 소정의 룩업 테이블을 통해 획득하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
11. 제8항에 있어서,

    상기 상위 계층 블록은, 상기 기지국과 상기 가입자 단말기와 상호 약속된 제어 정보를 통해 상기 서비스 타입을 결정하며, 상기 결정된 서비스 타입에 상응하는 상위 계층 정보를 상기 안테나 선택부로 전달하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
12. 제8항에 있어서,

    상기 상위 계층 블록은, 상기 기지국과 상기 가입자 단말기와 상호 약속된 프레임 헤드를 통해 상기 서비스 타입을 결정하며, 상기 결정된 서비스 타입에 상응하는 상위 계층 정보를 상기 안테나 선택부로 전달하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
13. 제8항에 있어서,

    상기 상위 계층 블록은, 가입자 단말기의 스위치 설정 상태를 인지하고, 그에 상응하는 상위 계층 정보를 상기 안테나 선택부로 전달하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
14. 제8항에 있어서,

    상기 상위 게층 블록은, 가입자 단말기의 소정의 외부 입력 신호를 인지하고, 그에 상응하는 상위 계층 정보를 상기 안테나 선택부로 전달하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
15. 제8항에 있어서,

    상기 데이터 통신 장치는, 상기 안테나 선택부의 제어에 상응하여 상기 서비 스 타입에 해당하는 데이터 통신을 위한 안테나 스위칭을 수행하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
16. 제8항에 있어서,

    상기 데이터 통신 장치는, 상기 안테나 선택부의 제어를 통해 선택된 안테나로부터 수신되는 데이터를 결합하여 출력하는 백보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
17. 제8항에 있어서,

    상기 데이터 통신 장치는, 상기 안테나 선택부의 제어에 따라 동작하는 다수개의 안테나들을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 다수개의 안테나들은 서로 다른 안테나 특성 및 서로 다른 편파를 적어도 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 상기 장치.

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