KR20130103555A - 안테나 이득 임밸런스를 보상하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

안테나 이득 임밸런스를 보상하기 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

본 개시는 임밸런싱된 송신 안테나 이득들을 보상하기 위한 방법들 및 시스템들과 관련된다. 송신 제어기는 트랜시버의 각각의 체인에 있어서 수신 신호를 독립적으로 샘플링하고, 임의의 표시된 임밸런스를 최소화하도록 각각의 안테나에서의 송신 전력을 선택적으로 조정하여, 송신물을 수신하는 노드에서의 성능을 개선시킨다.

Description

안테나 이득 임밸런스를 보상하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR COMPENSATING ANTENNA GAIN IMBALANCE}
본 개시는 일반적으로 다중입력 다중출력 (MIMO) 무선 통신 시스템들에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 송신 성능을 개선시키기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
데이터를 송신 및 수신하기 위해 다중의 안테나들을 채용하는 무선 통신국들은 다중입력 다중출력 (MIMO) 시스템들로서 공지되어 있다. 다중 안테나들의 사용은 부가적인 대역폭 또는 증가된 송신 전력을 요구하지 않고도 데이터 스루풋 및 링크 레인지에 있어서 현저한 개선을 제공한다. MIMO 시스템들은 종래의 단일 안테나 시스템들보다 더 우수한 스펙트럼 효율을 나타내면서 더 신뢰성있는 링크들 및 감소된 페이딩을 갖는다. 그 명칭에 의해서 암시되는 바와 같이, 통상의 MIMO 통신국들은 송신기 및 수신기에서 복수의 안테나들을 채용한다. MIMO 시스템들에 의해 제공되는 개선점들에 대한 하나의 기반은 그러한 시스템들이 종종 이용되는 다중경로 환경의 레버리징이다. 이에 따라, 각각의 신호는, 다중의 직교 채널들이 송신기와 수신기 사이에서 발생되게 하는 다중경로 전파를 경험한다. 결국, 데이터는, 더 많은 대역폭을 요구하지 않으면서 그 채널들에 걸쳐 병렬로 동시에 송신된다.
MIMO 통신 시스템들에 의해 나타내어진 이점들에도 불구하고, 성능이 개선될 수 있는 영역들이 존재한다. 상기 논의된 바와 같이, 데이터 스루풋에 있어서 다중스트림 개선들을 가능케하는 다중의 직교 채널들을 생성하기 위해, 스테이션들 간의 다중의 독립적인 전파 경로들이 필요하다. 하지만, 다중의 전파 경로들 간의 상대적인 경로 손실에서의 임밸런스는, 수신기에 도달하는 다중의 신호들의 전력에서의 확산이 수신기의 다이내믹 레인지를 초과하는 상태들을 유도할 수 있다.
수신기는 통상적으로 자동 이득 함수를 채용하여 전체 대역내 전력을 원하는 레벨로 조절하기 때문에, 상대적으로 최소 경로 손실을 경험하는 신호는 대응하여 더 강하고 적절히 레벨링될 것이다. 한편, 상대적으로 더 큰 경로 손실을 경험하는 신호는 더 약할 것이고, 수신기의 잡음 플로어에 더 근접할 수도 있어서, 열악한 신호대 잡음비를 갖게 할 수도 있다. 실제로, 신호들 간의 경로 손실 임밸런스가 충분히 클 경우, 수신기의 다이내믹 레인지는 압도당하고, 강하고 약한 신호 양자를 동시에 적절히 복원하는 것은 불가능할 것이다. 결과적으로, 송신기는 동시적인 데이터의 독립적인 스트림들의 더 낮은 변조 레이트 또는 더 낮은 개수를 사용하도록 강요되고, 따라서, PHY 데이터 스루풋이 감소된다.
인식될 바와 같이, 송신 안테나 이득들 자체가 또한, 이러한 상태를 유도할 수 있는 임밸런스의 대상일 수도 있다. 짧은 레인지의 가시선 (LOS) 채널 상태들은 통상적으로, 송신 및 수신 안테나들의 직접 또는 교차 경로들에 대해 상대적으로 동일한 손실들을 가진다. 하지만, 독립적인 안테나들의 물리적 배향 및 위치는 MIMO 시스템에서의 안테나 이득에 영향을 주는 주요 인자들이다. 결과적으로, 안테나들은 LOS 상태들에서의 결과적인 손상된 성능과 함께 이득에서의 현저한 임밸런스들을 나타낼 수 있다. 따라서, 경로 손실에 대해 상대적으로 밸런싱된 채널이 존재하더라도, 채널로의 전력은 송신 안테나 이득에서의 불일치로 인해 이미 임밸런싱되고, 신호들은 전력에서의 큰 확산을 갖고 수신기에 도달한다. 이는 상기 설명된 임밸런싱된 경로 손실 상태와 동일한 타입의 수신기의 다이내믹 레인지에 대한 응력을 야기한다.
이러한 상태의 일 예가 도 1 에 도시되어 있으며, 도 1 은 3×3 MIMO 시스템에 있어서 노드 A로부터 노드 B로 밸런싱된 채널에 걸친 임밸런싱된 송신 안테나 이득의 효과들을 개략적으로 나타낸다. 기저대역은, 실질적으로 등가의 전력 레벨들을 갖는 전력대 주파수 플롯들에 의해 표시된 대표적인 펄스 파형 신호들 (100, 102 및 104) 을 3개의 송신 체인들 (106, 108 및 110) 로 전달한다. 송신 안테나 이득 블록 (112) 에 의해 표시되는 임밸런싱된 안테나 이득으로 인해, 신호들 (116 및 118) 은 신호 (114) 에 비해 감쇠된다. 각각의 체인은 블록 (120) 에서 밸런싱된 채널을 통해 송신된다. 대응하여, 각각의 송신 체인에 의해 전송된 신호는, 밸런싱된 안테나 이득으로 도시된 수신 안테나 이득 블록 (122) 에 도달한다. 따라서, 각각의 수신 체인 (124, 126 및 128) 은 수신 체인 (124) 에 대해 신호 (130) 에 의해 표시된, 각 송신 체인으로부터의 신호들의 합성물을 수신한다. 알 수 있는 바와 같이, 신호 (130) 의 컴포넌트들은 등가의 전력 레벨들을 갖지 않으며, 확산이 수신기의 다이내믹 레인지를 잠재적으로 초과하거나, 그렇지 않으면 그 성능을 저하시킨다. 도시되지는 않았지만, 동일한 상태들이 다른 2개의 체인들에서의 수신된 합성 신호에 존재한다.
테스팅을 통해, 임밸런싱된 안테나 이득 송신은 원단측 수신기에 영향을 주지만, 도 2 에 도시된 바와 같은 수신기에 통상 제공되는 자동 이득 제어에 의해, 수신 시의 임밸런싱된 안테나 이득이 보상됨이 판정되었다. 실질적으로 등가의 전력 레벨들을 갖는 신호들 (200, 202 및 204) 은 노드 B 로부터 노드 A 로의 송신을 위해 3개의 송신 체인들 (206, 208 및 210) 에 제공된다. 그 신호들은, 송신 안테나 이득 블록 (212) 에 의해 표시된 바와 같이, 송신 동안 밸런싱된 안테나 이득을 가진다. 그 신호들은 블록 (214) 에서 밸런싱된 채널을 통해 송신된다. 그와 같이, 노드 A 에 도달하는 합성 신호들 (216, 218 및 220) 의 컴포넌트들은 또한 실질적으로 등가의 전력 레벨들을 가진다. 노드 A 에서의 신호들은 수신 안테나 이득 블록 (222) 에 의해 표시되는 바와 같은 임밸런싱된 안테나 이득을 경험하고, 수신 체인들 (224, 226 및 228) 에 제공된다. 임밸런싱된 이득으로 인해, 합성 신호들 (232 및 234) 은 합성 신호 (230) 에 비해 감쇠된다. 하지만, 각각의 체인에 대한 수신기의 독립적인 자동 이득 제어 (AGC) 는, 등화된 합성 신호들 (238, 240 및 242) 을 기저대역으로 전달하는 AGC 블록 (236) 에 있어서의 이러한 감쇠를 보상한다.
MIMO 통신 시스템들을 위한 송신 채널들에서의 임밸런스들을 보상하기 위한 하나의 종래의 방법은, 각각의 안테나로부터 브로드캐스트된 신호의 특성들을 조정하여 수신기에서의 송신된 에너지를 포커싱하도록 추구하는 빔포밍 기술들에 의존한다. 하지만, 빔포밍 기술들은 송신 신호들에 대해 실시될 적절한 조정들을 허용하기 위해 통신 채널들의 특성들에 관한 지식을 반드시 요구하고, 대응하여, 적절한 스티어링 매트릭스의 결정과 같은 상대적으로 복잡한 채널 추정 방법들을 요구한다.
이에 따라, 수신기에 의해 경험되는 다이내믹 레인지를 최소화하여 데이터 스루풋에서의 감소를 회피하는 무선 통신용 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 유사하게, 빔포밍과 연관된 복잡도를 발생시키지 않고도 임밸런싱된 안테나 이득들을 보상할 수 있는 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 본 발명은 이들 필요성들 및 다른 필요성들을 충족시킨다.
상기 목적들, 및 이하 언급되고 명백해질 목적들에 따르면, 본 개시는 적어도 제 1 및 제 2 안테나들, 제 1 및 제 2 안테나들과 연관된 제 1 및 제 2 송신 체인들, 그리고 제 1 및 제 2 안테나들과 연관된 제 1 및 제 2 수신 체인들을 갖는 송신 노드를 가진 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법에 관한 것이고, 그 방법은 제 1 및 제 2 수신 체인들에 있어서 신호 강도를 샘플링하는 단계, 샘플링된 신호 강도에 기초하여 안테나 이득에 있어서의 임밸런스를 결정하는 단계, 및 그 임밸런스를 오프셋시키기 위해 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 수신 체인들에 있어서 신호 강도를 샘플링하는 단계는 수신 신호 강도 표시자를 측정하는 단계를 포함한다. 또한 바람직하게, 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는 단계는, 대략 40dB 초과의 신호 강도가 수신 체인에서 측정될 경우에만 발생한다. 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는 것은, 제 1 수신 체인의 신호 강도와 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이가 임계값을 초과할 경우에만 발생하는 것이 또한 바람직하다.
일 실시형태에 있어서, 송신 전력을 조정하는 단계는 제 1 안테나의 송신 전력을, 제 1 수신 체인의 신호 강도와 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이의 대략 1/2 의 양만큼 조정하는 단계를 포함한다. 대안적으로, 제 1 안테나의 송신 전력은, 제 1 수신 체인의 신호 강도와 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이와 대략 동일한 양만큼 조정된다.
본 개시의 다른 양태는 제 1 송신 체인의 전력 증폭기를 조정함으로써 송신 전력을 조정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 송신 전력을 조정하는 단계는 또한, 제 1 송신 체인의 아날로그 및 디지털 이득들을 조정하는 단계를 포함한다.
본 개시의 또 다른 양태는 제 1 안테나의 송신 전력을 고정된 양만큼 조정함으로써 송신 전력을 조정하는 단계에 관한 것이다. 언급된 실시형태에 있어서, 제 1 안테나의 송신 전력을 고정된 양만큼 조정하는 단계가 데이터 스루풋에서의 개선을 발생시켰다면 제 1 안테나의 송신 전력을 고정된 양만큼 재조정하는 것이 바람직하다.
본 개시는 또한, 적어도 제 1 및 제 2 안테나들, 제 1 및 제 2 안테나들과 연관된 제 1 및 제 2 송신 체인들, 제 1 및 제 2 안테나들과 연관된 제 1 및 제 2 수신 체인들, 그리고 제 1 및 제 2 안테나들에서의 송신 전력을 조정하도록 구성된 송신 전력 제어기를 가진 송신 노드를 갖는 시스템에 관한 것이고, 여기서, 송신 전력 제어기는 제 1 수신 체인에서의 신호 강도가 제 2 수신 체인에서의 신호 강도와 상이할 경우에 제 1 안테나의 송신 전력을 조정한다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 수신 체인들은 송신 전력 제어기에 기능적으로 연결된 신호 전력 센서를 가진다. 또한 바람직하게, 제 1 및 제 2 수신 체인들은 저잡음 증폭기를 가지며, 신호 전력 센서는 저잡음 증폭기로부터 다운스트림에 위치된다.
일 실시형태에 있어서, 신호 전력 센서는 수신 신호 강도 표시자를 측정하도록 구성된다. 송신 전력 제어기는, 신호 전력 센서가 수신 체인에서 대략 40dB 초과의 신호 강도를 측정할 경우에 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하도록 구성될 수 있다. 또한, 송신 전력 제어기는, 제 1 수신 체인에서의 신호 강도가 제 2 수신 체인에서의 신호 강도와 임계값만큼 상이한 경우에 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하도록 구성될 수 있다.
일 양태에 있어서, 송신 전력 제어기는, 제 1 안테나의 송신 전력을, 제 1 수신 체인의 신호 강도와 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이의 대략 1/2 의 양만큼 조정한다. 대안적으로, 송신 전력 제어기는, 제 1 안테나의 송신 전력을, 제 1 수신 체인의 신호 강도와 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이와 대략 동일한 양만큼 조정한다.
본 개시의 다른 양태는 제 1 송신 체인의 전력 증폭기를 조정하도록 송신 전력 제어기를 구성하는 것에 관한 것이다. 바람직하게, 송신 전력 제어기는 또한, 제 1 송신 체인의 아날로그 및 디지털 이득들을 조정하도록 구성된다.
추가의 특징들 및 이점들은, 첨부 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시형태의 다음의 더 특정한 설명으로부터 명백할 것이고, 도면에 있어서, 동일하게 참조된 부호들은 일반적으로 도면들 전반에 걸쳐 동일한 부분들 또는 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1 은 송신 동안 임밸런싱된 안테나 이득을 경험하는 MIMO 무선 통신 시스템의 개략 다이어그램이다.
도 2 는 수신 동안 임밸런싱된 안테나 이득을 경험하는 MIMO 무선 통신 시스템의 개략 다이어그램이다.
도 3 은 본 발명에 따른 MIMO 무선 통신 트랜시버의 기능 컴포넌트들을 도시한 개략 다이어그램이다.
본 개시는 임밸런싱된 송신 안테나 이득들을 보상하기 위한 방법들 및 시스템들과 관련된다. 송신 제어기는 트랜시버의 각각의 체인에 있어서 수신 신호를 독립적으로 샘플링하고, 임의의 표시된 임밸런스를 최소화하도록 각각의 안테나에서의 송신 전력을 선택적으로 조정하여, 송신물을 수신하는 노드에서의 성능을 개선시킨다.
처음에, 본 개시는, 물론 변경될 수도 있는 특정하게 예시된 재료들, 방법들 또는 구조들에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 바와 유사하거나 균등인 다수의 재료들 및 방법들이 본 개시의 실시형태들의 실시에 있어서 이용될 수 있지만, 바람직한 재료들 및 방법들이 본 명세서에서 설명된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 본 개시의 특정 실시형태들을 설명할 목적일 뿐 한정하도록 의도되지 않음이 또한 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은, 본 개시가 관련된 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
다음에 이어지는 상세한 설명들의 일부 부분들은 절차들, 로직 블록들, 프로세싱 및 컴퓨터 메모리 내에서의 데이터 비트들에 대한 동작들의 다른 심볼 표현들의 관점에서 제시된다. 이들 설명들 및 표현들은 데이터 프로세싱 기술들에서의 당업자에 의해 그 작업의 실체를 당업계의 타인들에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용되는 수단들이다. 본원에 있어서, 절차, 로직 블록, 프로세스 등은 원하는 결과로 이끄는 단계들 또는 명령들의 자기-일관성있는 시퀀스인 것으로 인식된다. 그 단계들은 물리량들의 물리적 조작들을 요구하는 것들이다. 필연적인 것은 아니지만 통상적으로, 이들 양들은 컴퓨터 시스템에서 저장되고, 전송되고, 결합되고, 비교되고 그렇지 아니면 조작되는 것이 가능한 전기적 또는 자기적 신호들의 형태를 취한다.
하지만, 이들 용어 및 유사한 용어 모두는 적절한 물리량들과 연관되어야 하고, 이들 양들에 적용된 단지 편리한 라벨들임을 명심해야 한다. 다음의 논의들로부터 명백한 바와 같이 특별히 달리 언급되지 않으면, 본원 전반에 걸쳐, "액세스하는 것", "수신하는 것", "전송하는 것", "이용하는 것", "선택하는 것", "결정하는 것", "정규화하는 것", "승산하는 것", "평균화하는 것", "모니터링하는 것", "비교하는 것", "적용하는 것", "업데이트하는 것", "측정하는 것", "도출하는 것" 등과 같은 용어를 활용하는 논의들은 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 액션들 및 프로세스들을 지칭함이 인식되며, 이 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스는 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리(전자)량들로서 표현된 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 그러한 정보 저장, 송신 또는 디스플레이 디바이스들 내의 물리량들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및 변환한다.
본 명세서에서 설명된 실시형태들은, 하나 이상의 컴퓨터들 또는 다른 디바이스들에 의해 실행되는 프로그램 모듈들과 같은 일부 형태의 컴퓨터 이용가능 매체 상에 상주하는 컴퓨터 실행가능 명령들의 일반적인 문맥에서 논의될 수도 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은, 특정 태스크들을 수행하거나 특정 추상적 데이터 타입들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 오브젝트들, 컴포넌트들, 데이터 구조들 등을 포함한다. 프로그램 모듈들의 기능은 다양한 실시형태들에서 요구될 경우에 결합되거나 분배될 수도 있다.
한정이 아닌 예로서, 컴퓨터 이용가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 저장 매체는, 컴퓨터 판독가능 명령들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위해 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성의 착탈가능 및 비-착탈가능 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 판독 전용 메모리 (ROM), 전기적 소거가능 프로그래머블 ROM (EEPROM), 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, 컴팩트 디스크 ROM (CD-ROM), 디지털 다기능 디스크(DVD)들 또는 다른 광학 저장부, 자기 카세트들, 자기 테이프, 자기 디스크 저장부 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 정보를 저장하는데 이용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
통신 매체는 컴퓨터 판독가능 명령들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 또는 다른 데이터를 캐리어파 또는 다른 전송 메커니즘과 같은 변조된 데이터 신호에 수록할 수 있으며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. 용어 "변조된 데이터 신호" 는, 정보를 신호로 인코딩하는 방식으로 설정되거나 변경된 그 특성 중 하나 이상을 갖는 신호를 의미한다.
도면들에 있어서, 단일 블록이 기능 또는 기능들을 수행하는 것으로서 설명될 수도 있지만, 실제 실시에 있어서, 그 블록에 의해 수행된 기능 또는 기능들은 단일 컴포넌트에서 또는 다중의 컴포넌트들에 걸쳐 수행될 수도 있고/있거나 하드웨어를 이용하여, 소프트웨어를 이용하여, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용하여 수행될 수도 있다. 또한, 예시적인 송신국 및 수신국은, 프로세서 및 메모리와 같은 널리 공지된 컴포넌트들 그리고 아마도 오디오 및 비주얼 컴포넌트들을 포함하여, 도시된 것 이외의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
또한, 상기한 것이건 하기하는 것이건 본 명세서에서 인용된 모든 공개건들, 특허건들 및 특허출원건들은 참조로 그 전부가 본 명세서에 통합된다.
마지막으로, 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들 ("a, "an" 및 "the" ) 은, 그 내용이 명확하게 달리 언급되지 않는다면 복수의 지시물들을 포함한다.
당업자는 다양한 무선 통신 시스템들이 하기 설명되는 기술들을 구현하는데 적절하다는 것을 인식할 것이다. 도 3 은 임밸런싱된 송신 안테나 이득들을 보상하기 위해 송신 전력을 조정하도록 구성된 MIMO 무선 통신 시스템에 있어서의 트랜시버 (300) 의 일 실시형태의 기능 블록 다이어그램을 도시한 것이다. 트랜시버 (300) 는 일반적으로, 디바이스 상에 존재하는 안테나들의 수에 대응하는 복수의 송신 및 수신 체인들을 포함한다. 이 실시형태에 있어서, 종래의 3×3 MIMO 시스템에서의 사용을 위해, 3개의 송신 및 수신 체인들이 나타내어진다.
송신 체인 (1) 은 아날로그 증폭기 (304) 에 커플링된 기저대역 (302) 을 포함한다. 아날로그 증폭기 (304) 로부터의 출력은 전력 증폭기 (306) 에 제공되고, 이 전력 증폭기는 그 후 송신용 신호를 안테나 (308) 에 전달한다. 대응하여, 수신 체인 (1) 은 안테나 (308) 로부터의 수신 신호를 저잡음 증폭기 (LNA; 310) 에 전달한다. LNA (310) 로부터 획득된 신호의 강도는, 바람직하게, 수신 신호 강도 표시자 (RSSI) 를 이용하여 신호 전력 센서 (312) 에 의해 샘플링된다.
유사하게, 송신 체인들 (2 및 3) 은 각각, 기저대역 (314 및 326), 아날로그 증폭기들 (316 및 328), 및 안테나들 (320 및 332) 과 커플링된 전력 증폭기들 (318 및 330) 을 포함한다. 대응하여, 수신 체인들 (2 및 3) 은 각각, LNA들 (322 및 334), 및 안테나들 (320 및 332) 과 연관된 신호 전력 센서들 (324 및 336) 을 가진다.
하기에 더 상세히 설명될 바와 같이, 송신 제어기 (338) 는 전력 증폭기들 (306, 318 및 330) 의 특성들을 구성함으로써 안테나들 (308, 320 및 332) 에서의 송신 전력을 조정한다. 바람직하게, 송신 제어기 (338) 는 또한, 전력 증폭기들에 제공된 신호에 있어서의 아날로그 및 디지털 이득을 조정하도록 기저대역들 및 아날로그 증폭기들을 구성한다. 예를 들어, 이득은 믹서들 및 중간 주파수 회로들뿐 아니라 아날로그 증폭기들을 포함한 아날로그 회로에 있어서의 임의의 포인트에서뿐 아니라 기저대역의 디지털 신호 프로세싱 블록들에 있어서의 디지털 스케일링에 의해 조정될 수 있다. 송신 제어기 (338) 는 신호 전력 센서들 (312, 324 및 336) 로부터 입력을 수신하여, 수신 체인들 각각에 있어서의 수신 신호 전력을 측정한다. 밸런싱된 채널 상의 수신 신호 강도에 있어서의 임밸런스는 송신 이득에 있어서의 대응하는 임밸런스를 추론하기 때문에, 송신 제어기 (338) 는 측정된 수신 신호 강도를 사용하여, 이러한 임밸런스를 보상하기 위해 안테나들 (308, 320 및 332) 의 송신 전력들을 조정한다.
송신 제어기 (338) 는, 신호를 감쇠하거나 상승시킴으로써 안테나의 송신 전력을 조정하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 송신 전력들은 통상, 성능을 최대화하기 위해 장비의 물리적 능력들 또는 규정에 의해 부과된 한계들 근방으로 이미 설정되기 때문에, 약한 신호를 상승시키는 것보다는 강한 신호를 감쇠시키는 것이 더 실용적이다. 일 실시형태에 있어서, 송신 제어기 (338) 는 안테나의 송신 전력을, 2개의 수신 체인들 간의 측정된 신호 강도에 있어서의 차이 및 그 차이의 1/2 로부터 대략 레인징하는 양만큼 조정한다. 바람직하게, 송신 제어기 (338) 는, 그 조정치가 대략 10dB 이상일 경우에만 송신 전력을 조정한다.
대안적으로, 송신 제어기 (338) 는 안테나의 송신 전력을 단계적인 방식으로 조정한다. 예를 들어, 2개의 수신 체인들에 있어서의 신호 강도 간의 차이가 임계값을 초과할 경우, 하나의 안테나의 송신 전력은 고정된 양으로 조정된다. 그 후, 그 송신 전력에서의 데이터 스루풋이 평가된다. 다음 반복에 있어서, 송신 전력이 고정된 양만큼 다시 조정된다. 그 프로세스는 성능 이득이 실현되는 한 계속된다. 성능에 대한 네거티브 영향이 존재할 경우, 송신 제어기는 바람직하게, 송신 전력의 조정치를 이전 레벨로 리턴한다.
상기 논의된 바와 같이, 송신 안테나 이득들에 있어서 임밸런스가 존재할 경우, 신호 전력에 있어서의 현저한 확산이 LOS 상태에 있어서의 원단측 수신기에서 경험될 수 있다. 이에 따라, LOS 상태가 상대적으로 밸런싱된 채널로 존재할 경우, 본 개시의 기술들을 채용하는 것이 바람직하다. 이들 인자들의 적절한 표시는, 상대적으로 큰 신호 강도 측정치가 통상적으로 짧은 레인지의 LOS 밸런싱된 채널의 저 경로 손실 상태들을 나타내기 때문에, 임계값을 초과한 신호의 수신이다. 일반적으로, 송신 전력은 수신기에서 대략 30dB RSSI 에 대응하여 향상된 데이터 레이트들을 가능케 함을 보장하는 것이 바람직하다. 따라서, 일 실시형태에 있어서, 송신 제어기 (338) 는, 수신 체인들 중 하나에 있어서의 RSSI 에 의해 측정된 바와 같은 신호 전력이 에러에 대한 마진을 포함하기 위해 대략 40dB 를 초과할 경우에 송신 전력을 조정하도록 구성된다. 다른 실시형태에 있어서, 송신 제어기 (338) 는, RSSI 임밸런스가 대략 50dB 를 초과할 경우에 송신 전력을 조정하도록 구성된다.
본 개시의 기술들은 개선점을 확인하기 위해 테스트되었다. 공중경유 상태들을 모방하기 위해, 밸런싱된 채널을 추정하도록 셋업되었던 케이블식 접속으로 특정 신호들을 수동으로 감쇠시킴으로써, 임밸런싱된 안테나 이득이 도입되었다. 이들 상태들 하의 성능이 측정되었고, 데이터 스루풋에 있어서의 열화가 확인되었다. 그 후, 더 강한 경로의 송신 전력이 또한 저하되었다. 부과된 송신 이득 임밸런스를 보상함으로써, 성능 손실이 저감되었다.
바람직한 실시형태들이 현재 본 명세서에서 설명되지만, 본 발명과 관련된 당업자는 본 개시의 원리들이 적절한 변형으로 다른 어플리케이션들에 용이하게 확장될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시형태들은 IEEE 802.11n 하에서 동작하는 3×3 MIMO 안테나 시스템을 채용하는 무선 통신에 맞춤화되지만, 당업자는 그 기술들이 필요에 따라 다른 시스템들 및 표준들을 수용하도록 확장 및 적응될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 개시된 원리들은 적어도 2개의 안테나들을 갖는 트랜시버를 가진 임의의 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 제 1 안테나 및 제 2 안테나, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나와 연관된 제 1 송신 체인 및 제 2 송신 체인, 그리고 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나와 연관된 제 1 수신 체인 및 제 2 수신 체인을 갖는 송신 노드를 가진 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 제 1 수신 체인 및 제 2 수신 체인에 있어서 신호 강도를 샘플링하는 단계;
    b) 상기 샘플링된 신호 강도에 기초하여 안테나 이득에 있어서의 임밸런스를 결정하는 단계; 및
    c) 상기 임밸런스를 오프셋시키기 위해 상기 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 체인 및 제 2 수신 체인에 있어서 신호 강도를 샘플링하는 단계는 수신 신호 강도 표시자를 측정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는 단계는, 대략 40dB 초과의 신호 강도가 수신 체인들 중 하나에서 측정될 경우에만 발생하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는 단계는, 상기 제 1 수신 체인의 신호 강도와 상기 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이가 임계값을 초과할 경우에만 발생하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조정하는 단계는 상기 제 1 안테나의 송신 전력을, 상기 제 1 수신 체인의 신호 강도와 상기 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이의 대략 1/2 의 양만큼 조정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조정하는 단계는 상기 제 1 안테나의 송신 전력을, 상기 제 1 수신 체인의 신호 강도와 상기 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이와 대략 동일한 양만큼 조정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조정하는 단계는 상기 1 송신 체인의 전력 증폭기를 조정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조정하는 단계는 상기 1 송신 체인의 아날로그 및 디지털 이득들을 조정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조정하는 단계는 상기 1 안테나의 송신 전력을 고정된 양만큼 조정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나의 송신 전력을 고정된 양만큼 조정하는 단계가 데이터 스루풋에서의 개선을 발생시켰다면 상기 제 1 안테나의 송신 전력을 상기 고정된 양만큼 재조정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에 있어서 임밸런싱된 송신 안테나 이득을 보상하기 위한 방법.
  11. 무선 통신용 시스템으로서,
    적어도 제 1 안테나 및 제 2 안테나, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나와 연관된 제 1 송신 체인 및 제 2 송신 체인, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나와 연관된 제 1 수신 체인 및 제 2 수신 체인, 그리고 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나에서의 송신 전력을 조정하도록 구성된 송신 전력 제어기를 가진 송신 노드를 포함하고,
    상기 송신 전력 제어기는 상기 제 1 수신 체인에서의 신호 강도가 상기 제 2 수신 체인에서의 신호 강도와 상이할 경우에 상기 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는, 무선 통신용 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 체인 및 제 2 수신 체인은 상기 송신 전력 제어기에 기능적으로 연결된 신호 전력 센서를 포함하는, 무선 통신용 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 체인 및 제 2 수신 체인은 저잡음 증폭기를 포함하고,
    상기 신호 전력 센서는 상기 저잡음 증폭기로부터 다운스트림에 위치되는, 무선 통신용 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 신호 전력 센서는 수신 신호 강도 표시자를 측정하도록 구성되는, 무선 통신용 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어기는, 상기 신호 전력 센서가 수신 체인들 중 하나에서 대략 40dB 초과의 신호 강도를 측정할 경우에 상기 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는, 무선 통신용 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어기는, 상기 제 1 수신 체인에서의 신호 강도가 상기 제 2 수신 체인에서의 신호 강도와 임계값만큼 상이한 경우에 상기 제 1 안테나의 송신 전력을 조정하는, 무선 통신용 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어기는 상기 제 1 안테나의 송신 전력을, 상기 제 1 수신 체인의 신호 강도와 상기 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이의 대략 1/2 의 양만큼 조정하는, 무선 통신용 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어기는 상기 제 1 안테나의 송신 전력을, 상기 제 1 수신 체인의 신호 강도와 상기 제 2 수신 체인의 신호 강도 간의 차이와 대략 동일한 양만큼 조정하는, 무선 통신용 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어기는 상기 제 1 송신 체인의 전력 증폭기를 조정하도록 구성되는, 무선 통신용 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어기는 상기 제 1 송신 체인의 아날로그 및 디지털 이득들을 조정하도록 구성되는, 무선 통신용 시스템.
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