KR20170084415A - 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치 - Google Patents

단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170084415A
KR20170084415A KR1020160003343A KR20160003343A KR20170084415A KR 20170084415 A KR20170084415 A KR 20170084415A KR 1020160003343 A KR1020160003343 A KR 1020160003343A KR 20160003343 A KR20160003343 A KR 20160003343A KR 20170084415 A KR20170084415 A KR 20170084415A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beam pattern
signal
reactance value
antenna
parasitic elements
Prior art date
Application number
KR1020160003343A
Other languages
English (en)
Inventor
조성철
김형진
서석
송재수
오정훈
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020160003343A priority Critical patent/KR20170084415A/ko
Publication of KR20170084415A publication Critical patent/KR20170084415A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

단일 능동 안테나와 복수의 기생소자를 포함하는 콤팩트 MIMO 안테나 기반의 빔 형성을 위한 빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트에 포함되는 복수의 빔 패턴에 각각 대응하는 상기 복수의 기생소자의 리액턴스 값이 저장되어 있는 룩업 테이블을 생성하고, 빔 패턴 세트의 복수의 빔 패턴 각각에 대하여 원하는 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질의 비율을 계산한 후, 상기 비율이 최대가 되는 빔 패턴을 최적 빔 패턴으로 선택하며, 룩업 테이블에서 상기 최적 빔 패턴의 리액턴스 값을 확인하여 상기 복수의 기생 소자의 리액턴스 값을 상기 최적 빔 패턴의 리액턴스 값으로 설정한다.

Description

단일 RF 체인을 가지는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SEARCHING BEAMS FOR BEAMFORMING BASED ON COMPACT MIMO ANTENNA WITH SINGLE RF CHAIN}
본 발명은 단일 RF 체인을 가지는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 통신 장비가 발달하고 고속 데이터 및 고품질 서비스가 요구됨에 따라 광대역 데이터 통신에 대한 수요가 증가하면서 동일채널 간섭 극복과 주파수 재사용율 개선이 필요하게 되었다. 이를 해결하기 위하여 빔형성 안테나를 사용하는 방안이 제안되고 있는데, 이 방안은 원하는 사용자에게 빔을 집중함으로써 전송전력을 줄일 수 있으며, 공간적인 방향성을 형성함으로써 주파수 재사용율을 개선할 수 있도록 해준다.
이러한 빔형성을 구현하기 위해서는 지향성 안테나가 필요한데 주로 여러 개의 안테나가 어레이 형태로 구성된 스마트 안테나가 사용된다. 종래 기술에 따르면 안테나의 개수에 비례하여 독립적인 RF(radio frequency) 체인이 필요하기 때문에, 지향성 안테나 기술을 탑재하는 장치는 가격이 비싸지고, 복잡도가 증가하며, 전력 소모 또한 증가하게 된다. 따라서, 크기와 전력소모에 민감한 스마트폰 등의 사용자 단말에 지향성 안테나 기술을 적용하는데 한계가 있다.
최근 하나의 능동 안테나와 하나 이상의 기생소자를 이용하는 지향성 안테나 방식이 제안되었다. 이는 이동단말에 적용하기 위한 지향성 안테나로서 단일 RF 기반의 SPA(Switched Parasitic Antenna) 또는 ESPAR(Electronically Steerable Passive Array Radiator) 안테나가 제안되어 연구되고 있다. SPA나 ESPAR는 하나의 능동 안테나와 여러 개의 기생 소자로 구성되는데, 이와 같은 구조의 안테나를 콤팩트 다중입력 다중출력[compact MIMO(multiple-input multiple-output)] 안테나로 지칭한다. 콤팩트 MIMO 안테나는 하나의 능동 안테나가 RF단과 연결되고 여러 개의 기생 소자는 온/오프 스위치 또는 가변 저항 소자와 연결된다. 그리고 기생 소자의 스위치나 가변 저항의 저항 값을 조정함으로써 능동 안테나와 기생 소자간의 상호 결합(mutual coupling)을 통하여 지향성 빔이 형성되고 이를 이용하여 빔형성 효과가 나타난다. 이러한 단일 RF 기반의 빔형성 안테나는 전력소모가 적고 크기와 부피가 작기 때문에 이동 단말에 용이하게 적용될 것으로 기대된다.
한편, 무선통신 시스템에 빔형성 기법을 적용하기 위해서는 현재 송수신단 간의 무선채널 환경에 적합한 빔패턴을 찾아야 한다. 즉, 수신 신호 품질이 높아질 수 있도록 원하는 신호 방향으로 빔을 형성하고 간섭 신호 방향으로는 널(null)을 형성하는 빔패턴을 찾아야 한다.
기존 어레이 안테나 기반의 빔형성 기법에서는 다수의 능동 안테나로부터 수신되는 다수 개의 신호 측정값을 이용하여 안테나 가중치 벡터를 조정하는 방법을 사용한다. 즉 기존 어레이 안테나 기반의 빔형성 기법은 실시간으로 가중치를 갱신하여 채널의 변화에 빠르게 적응해 나가며 사용자가 원하는 특정 목적 함수를 최소화 하는 가중치 벡터를 자동으로 갱신하는 구조를 갖는다. 이 기법은 간섭을 최소화하여 원하는 사용자 방향으로 최적의 빔을 형성하며, SNR(signal-to-noise ratio) 또는 SINR(signal-to-interference plus noise ratio) 측면에서 상당한 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 다중 경로 페이딩과 같은 신호 환경의 변화에 빠르게 적응해 나갈 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 어레이 안테나의 신호 처리 과정이 복잡하고 알고리즘의 수렴 속도에 성능이 크게 좌우되는 단점을 가지고 있어 안테나의 개수가 많아지고 무선 채널 환경이 빠르게 변하는 경우에 이러한 빔형성 기법들은 복잡도가 높아서 실시간 통신 시스템에 적용하는데 어려움이 있다.
또한 콤팩트 MIMO 안테나의 경우 신호 측정값을 얻을 수 있는 능동 안테나가 한 개만 존재하기 때문에 기존 어레이 안테나 기반 빔형성 기법을 적용하기 위해서는 하나의 안테나로부터 다수 개의 측정값을 얻어야 한다. 따라서 기존 어레이 안테나 대비 더 복잡한 빔패턴 탐색 시간이 필요하게 된다. 이러한 상황을 고려해 볼 때 이동통신 시스템에 적용 가능한 새로운 고속의 빔 탐색을 위한 빔형성 알고리즘이 요구된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 채널 변화에 적응적으로 고속의 빔 탐색을 제공할 수 있는 단일 RF 체인을 가지는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 단일 능동 안테나와 복수의 기생소자를 포함하는 콤팩트 MIMO 안테나 기반의 빔 형성을 위한 빔 탐색 장치의 빔 탐색 방법이 제공된다. 빔 탐색 방법은 빔 패턴 세트에 포함되는 복수의 빔 패턴에 각각 대응하는 상기 복수의 기생소자의 리액턴스 값이 저장되어 있는 룩업 테이블을 생성하는 단계, 상기 빔 패턴 세트의 복수의 빔 패턴 각각에 대하여 원하는 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질의 비율을 계산하는 단계, 상기 빔 패턴 세트의 복수의 빔 패턴 중 계산된 상기 비율이 최대가 되는 빔 패턴을 최적 빔 패턴으로 선택하는 단계, 상기 룩업 테이블에서 상기 최적 빔 패턴의 리액턴스 값을 확인하는 단계, 그리고 상기 복수의 기생 소자의 리액턴스 값을 상기 최적 빔 패턴의 리액턴스 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 초소형 공간에 단일 능동 안테나 및 단일 RF 체인만을 사용하여 빔형성 이득을 제공 할 수 있다. 따라서 저전력 소모, 저 복잡도, 저가로 빔형성 이득을 제공할 수 있으며, 특히 크기와 전력 소모에 사용자 단말에 빔형성 이득을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따르면 간섭 환경에서 최적의 빔 패턴을 선택할 수 있는 효과가 있으며, 순시적 신호 세기뿐만 아니라 장기 메트릭(long term metric)에 의한 빔 패턴 모니터링이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 MIMO 안테나의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 빔 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 빔 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 RF 체인을 가지는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 단일 RF 체인을 가지는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 콤팩트 MIMO 안테나의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 콤팩트 MIMO 안테나에 해당하는 ESPAR(Electronically Steerable Passive Array Radiator) 안테나(100)는 RF 신호가 공급(feed)되는 하나의 능동 안테나 소자(110)와 가변 리액턴스(variable reactance) 소자가 연결된 다수의 기생소자들(120)을 포함한다. 기생 소자들(120)에는 리액턴스 값이 인가되며, 리액턴스 값을 조절하여 빔 방향을 변화시킬 수 있다.
능동 안테나 소자(110)는 다이폴 또는 모노폴로 구성되며, 기생 소자들(120)에 연결되는 가변 리액턴스 소자(130)는 바랙터(varactor)가 주로 사용되며, 단순한 스위칭 구조의 경우 핀 다이오드(PIN diode) 또는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 스위치가 적용될 수 있다.
이러한 기생 소자들(120)의 리액턴스 값에 의하여 하나의 방사 패턴이 형성되고, 이것이 빔형성을 위한 하나의 빔 패턴이 된다. 그러므로 ESPAR 안테나에서의 빔형성 알고리즘은 적절한 빔 패턴을 찾고 이러한 빔 패턴을 형성하기 위한 리액턴스 값을 찾는 작업이라고 할 수 있다.
이처럼 적절한 리액턴스 값을 찾기 위하여 기존 어레이 안테나에서 사용되는 적응(adaptive) 빔형성 알고리즘을 적용한다면 단일 RF 체인 구조상 알고리즘 수렴 속도가 느려 실시간 적용이 쉽지 않게 된다. 이러한 문제는 ESPAR 안테나뿐만 아니라 어레이 안테나의 경우에도 안테나 개수가 증가하거나 무선 채널이 급격히 변하는 환경에서 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시 예에서는 빔형성을 위한 빔 패턴 세트를 미리 생성하고 이에 대응되는 리액턴스 값을 구해서 룩업 테이블을 생성한다. 이렇게 생성된 룩업 테이블을 기반으로 실제 시스템에 적용할 때에는 빔 패턴 탐색을 통하여 빔 패턴 별로 측정되는 측정값에 근거하여 어떤 빔 패턴을 선택할지 판단하고 룩업 테이블에서 해당 빔 패턴에 대응되는 리액턴스 값을 로딩하도록 한다.
그러면, 빠른 빔 탐색을 위하여 빔 패턴 세트를 생성하는 방법과 최적 빔 패턴을 탐색하는 절차에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 빔 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참고하면, 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 장치는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성 알고리즘을 구현하기 위하여 빔형성을 위한 빔 패턴 세트를 생성한다(S210).
빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트의 각 빔 패턴에 대응되는 리액턴스 값을 결정하여, 각 빔 패턴에 대응되는 리액턴스 값을 룩업 테이블에 저장함으로써, 각 빔 패턴에 대응되는 리액턴스 값을 저장하고 있는 룩업 테이블을 생성한다(S220). 빔 탐색 장치는 초기에 최적의 빔 방향성에 대한 정보를 갖고 있지 않다. 따라서 빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트의 모든 빔 패턴에 대해서 차례대로, 기생소자들의 리액턴스 값을 변경하면서 각 빔 패턴이 형성되는지 확인하고, 각 빔 패턴을 형성하는 기생소자들(120)의 리액턴스 값을 결정한다. 빔 탐색 장치는 빔 패턴 각각에 대응하여 결정된 기생소자들(120)의 리액턴스 값을 룩업 테이블에 저장한다.
이와 같이 하여, 룩업 테이블이 생성되고 나면, 빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트의 빔 패턴들을 이용하여 빔 탐색을 수행하여 가장 좋은 수신 신호 품질을 가진 최적 빔패턴을 결정한다(S230).
빔 탐색 장치는 생성된 룩업 테이블에서 가장 좋은 수신 신호 품질을 가진 최적 빔 패턴에 해당하는 리액턴스 값을 확인한다(S240).
빔 탐색 장치는 기생 소자들(120)의 리액턴스 값을 결정된 최적 빔 패턴에 해당하는 리액턴스 값으로 설정함으로써(S250), 가장 좋은 수신 신호 품질을 제공하는 빔 방향을 통해 신호를 송신 또는 수신 할 수 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 각 빔 패턴에 대응되는 리액턴스 값을 저장하고 있는 룩업 테이블을 이용하여 빔 탐색을 수행함으로써, 고속의 빔 탐색을 수행할 수 있다.
일반적으로 무선채널은 이동단말이 이동하거나 채널 환경이 변화함에 따라서 시간적으로 계속해서 변하게 되므로 최적의 송신(또는 수신) 신호의 방향성도 달라지게 된다. 따라서 빔 탐색 장치는 무선채널의 변화에 적응적으로 최적의 빔 패턴을 계속해서 탐색하여 선택함으로써 신호 품질을 향상시킬 수 있다. 빔 탐색 장치는 결정된 빔 패턴을 사용하여 데이터를 송수신 하면서 성능 품질을 결정할 수 있는 특정 기준을 설정하고, 수신 신호 품질이 해당 기준을 만족하지 못하면 빔 패턴을 다시 탐색하여 가장 좋은 수신 신호 품질을 제공하는 빔 패턴에 따른 리액턴스 값을 재결정할 수 있다. 이때 특정기준은 예를 들면, BER(Bit Error Rate), PER(Packet Error Rate), 수신 신호의 RSSI, SNR, SINR 등 그 값의 임계치를 포함할 수 있다.
또한 빔 탐색 장치는 수신 신호 품질이 특정 기준을 만족한다 하더라도 미리 설정한 시간 구간이 지나면 다시 빔 탐색을 수행하여 최적 빔 패턴에 따른 리액턴스 값을 결정함으로써 성능 극대화를 도모할 수 있다.
한편, 간섭이 존재하는 환경에서 자신의 수신 신호 품질이 최대가 되는 빔 패턴을 선택하는 것도 중요하지만 원치 않는 신호의 수신 신호 품질과의 관계도 중요하다. 이처럼 간섭이 존재하는 환경에서 빔 탐색 알고리즘은 간섭원의 영향을 고려하여 빔 패턴을 선택해야 한다. 그러면 간섭원의 영향까지 고려한 빔 탐색 방법에 대해 도 3을 참고로 하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 빔 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 빔 탐색 장치는 초기 빔 패턴 세트 가운데 임의로 하나의 빔 패턴을 선택하고(S302), 해당 빔 패턴으로부터 수신되는 신호를 분석하여 원하는 원하는 신호원으로부터 수신되는 수신 신호의 신호 품질과 간섭원으로부터 수신되는 간섭 신호의 신호 품질을 측정하여 해당 빔 패턴에 대응하여 저장한다(S304).
빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트 내의 모든 빔 패턴에 대하여 단계(S304)를 수행하였는지 확인한다(S306).
빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트 내의 모든 빔 패턴에 대응하여 단계(S302, S304)를 수행하여, 빔 패턴 세트 내의 모든 빔 패턴에 대응하여 원하는 신호원의 수신 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질을 저장한다.
빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트 내의 모든 빔 패턴에 대하여 원하는 신호원의 수신 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질이 저장되고 나면, 단기 메트릭(short term metric)을 이용하여 원하는 수신 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 비율을 계산한다(S308).
빔 탐색 장치는 빔 패턴 세트 내의 모든 빔 패턴 중에서 단기 메트릭을 이용하여 계산된 비율이 최대가 되는 빔 패턴을 최적 빔 패턴으로 선택한다(S310).
빔 탐색 장치는 룩업 테이블에서 선택된 최적 빔 패턴에 해당하는 리액턴스 값을 확인하고, 기생 소자들(120)의 리액턴스 값을 결정된 최적 빔 패턴에 해당하는 리액턴스 값으로 설정하여, 빔 형성을 수행한다(S312).
빔 탐색 장치는 이후 빔형성을 통해 수신되는 신호에 대해서 단기 메트릭을 이용하여 원하는 신호원의 수신 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질의 비율을 계산한다(S314).
또한 빔 탐색 장치는 빔형성을 통해 수신되는 신호에 대해서 장기 메트릭을 이용하여 특정 시간 동안의 평균 신호 품질을 계산한다(S316). 이때 평균 신호 품질은 평균 BER(bit error rate), PER(packet error rate), 또는 평균 전송량(throughput) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
빔 탐색 장치는 단기 메트릭을 이용하여 계산된 값 또는 장기 메트릭을 이용하여 계산된 값이 설정된 임계값 이하가 되면(S318), 단계를 수행하여 빔 패턴을 다시 선택할 수 있다. 이때 단기 메트릭을 이용하여 계산된 값을 비교하기 위한 임계값과 장기 메트릭을 이용하여 계산된 값을 비교하기 위한 임계값은 서로 다른 값일 수 있다.
또한 빔 탐색 장치는 빔 패턴 재선택 타이머에 해당하는 시간이 경과되면(S320), 단기 메트릭과 장기 메트릭의 값이 임계값 이하가 되지 않더라도 단계를 수행하여 빔 패턴을 재선택할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 RF 체인을 가지는 콤팩트 MIMO 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 빔 탐색 장치(400)는 프로세서(410), 송수신기(420) 및 메모리(430)를 포함한다. 빔 탐색 장치(400)는 송신 장치 또는/및 수신 장치에 구현될 수 있다. 송신 장치가 단말인 경우 수신 장치는 기지국일 수 있고, 송신 장치가 기지국인 경우 수신 장치는 단말일 수 있다.
프로세서(410)는 빔형성을 위한 빔 패턴 세트를 생성하고 빔 패턴 세트의 빔패턴을 형성하는 기생소자들(120)의 리액턴스 값을 결정하며, 빔 패턴 각각에 대응하여 결정된 기생소자들(120)의 리액턴스 값을 이용하여 룩업 테이블을 생성하고, 룩업 테이블을 메모리(430)나 저장 장치(도시하지 않음)에 저장한다. 프로세서(410)는 도 3에서 설명한 바와 같이 빔 탐색을 수행하여 최적 빔 패턴을 선택하고, 룩업 테이블에서 최적 빔 패턴에 대응되는 리액턴스 값을 확인하고, 콤팩트 MIMO 안테나의 기생 소자들(120)의 리액턴스를 최적 빔 패턴에 해당하는 리액턴스 값으로 설정한다. 프로세서(410)는 빔 패턴 세트 내의 모든 빔 패턴에 대하여 원하는 신호원의 수신 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질을 측정하여 메모리(430)나 저장 장치(도시하지 않음)에 저장하고, 단기 메트릭을 이용하여 원하는 수신 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 비를 계산한 후, 단기 메트릭에 의해 값이 최대가 되는 빔 패턴을 최적 빔 패턴으로 선택할 수 있다. 프로세서(410)는 최적 빔 패턴에 따른 빔 형성을 통해 수신되는 신호에 대하여 계산된 단기 메트릭의 값 또는 장기 메트릭을 이용하여 특정 시간 동안에 계산된 평균 신호 품질의 값이 정해진 임계값 이하가 되면, 빔 패턴을 재탐색할 수 있다. 또한 프로세서(410)는 빔 패턴 재선택 타이머에 해당하는 시간이 경과되면, 단기 메트릭과 장기 메트릭의 값이 임계값 이하가 되지 않더라도 빔 패턴을 재탐색할 수 있다.
송수신기(420)는 도 1에서 설명한 콤팩트 MIMO 안테나를 포함할 수 있다. 송수신기(420)는 기생 소자들에 설정된 리액턴스 값에 따른 빔 패턴의 빔을 형성하여 신호를 송수신한다.
메모리(430)는 프로세서(410)에서 탐 탐색을 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(410)는 메모리(430)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다. 메모리(430) 또는 저장 장치(도시하지 않음)는 룩업 테이블을 저장하고 있을 수 있다.
프로세서(410)와 메모리(430)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(420)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

  1. 단일 능동 안테나와 복수의 기생소자를 포함하는 콤팩트 MIMO 안테나 기반의 빔 형성을 위한 빔 탐색 장치의 빔 탐색 방법으로서,
    빔 패턴 세트에 포함되는 복수의 빔 패턴에 각각 대응하는 상기 복수의 기생소자의 리액턴스 값이 저장되어 있는 룩업 테이블을 생성하는 단계,
    상기 빔 패턴 세트의 복수의 빔 패턴 각각에 대하여 원하는 신호의 신호 품질과 간섭원의 간섭 신호의 신호 품질의 비율을 계산하는 단계,
    상기 빔 패턴 세트의 복수의 빔 패턴 중 계산된 상기 비율이 최대가 되는 빔 패턴을 최적 빔 패턴으로 선택하는 단계,
    상기 룩업 테이블에서 상기 최적 빔 패턴의 리액턴스 값을 확인하는 단계, 그리고
    상기 복수의 기생 소자의 리액턴스 값을 상기 최적 빔 패턴의 리액턴스 값으로 설정하는 단계
    를 포함하는 빔 탐색 방법.
KR1020160003343A 2016-01-11 2016-01-11 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치 KR20170084415A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160003343A KR20170084415A (ko) 2016-01-11 2016-01-11 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160003343A KR20170084415A (ko) 2016-01-11 2016-01-11 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170084415A true KR20170084415A (ko) 2017-07-20

Family

ID=59443307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160003343A KR20170084415A (ko) 2016-01-11 2016-01-11 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170084415A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11611965B2 (en) System and method for beam management in high frequency multi-carrier operations with spatial quasi co-location
CN114258642B (zh) 天线元件选择系统
CN114616766A (zh) 终端接收波束管理的方法和装置
JP5281692B2 (ja) 無線アクセスネットワークにおける方法及び装置
US10903889B2 (en) Beam selection for a radio transceiver device
US9401756B2 (en) Method for configuring multiple antennas and related wireless communication device
EP3732797B1 (en) Beam training of a radio transceiver device
CN110168808B (zh) 用于网络安全的有源天线操纵
JP7459144B2 (ja) 受信信号チャネル品質指標に基づいて、送信信号チャネル品質指標を推定する方法
US11736180B2 (en) Millimeter-wave multi-beams
WO1998042150A2 (en) Downlink smart antennas for is-54/is-136 tdma systems
CN114616763A (zh) 装置、方法和计算机程序
US20110103495A1 (en) Communications link redundancy including multiple input, multiple output architecture
US20220416852A1 (en) Client Grouping for Point to Multipoint Communications
KR20170084415A (ko) 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치
KR20170073837A (ko) 단일 rf 체인을 가지는 콤팩트 mimo 안테나 기반 빔형성을 위한 빔 탐색 방법 및 장치
KR101973776B1 (ko) 상향링크 신호 수신 방법 및 장치
KR20190110882A (ko) 무선통신 노드 간의 대안 경로 구성 방법, 대안 경로 구성을 위한 릴레이 선택 방법 및 이를 이용하는 무선통신 디바이스
CN116193586A (zh) 波束自适应调节方法、装置、基站设备及存储介质
WO2022089756A1 (en) Communication using a dual polarized antenna array
KR20220124236A (ko) 기준 신호 리소스의 전송 및 그 구성
KR20170071320A (ko) 컴팩트 다중입출력 안테나 기반 빔포밍 장치 및 그 방법