WO2018117335A1 - Method and apparatus for antenna phase correction in large-capacity antenna system - Google Patents

Method and apparatus for antenna phase correction in large-capacity antenna system Download PDF

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WO2018117335A1
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antenna
signal
port
sequence
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심세준
김종돈
양하영
이주현
최찬호
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삼성전자 주식회사
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    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • 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
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for correcting the phase of an antenna in a large capacity antenna system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is referred to as a Beyond 4G network communication system or a post LTE system.
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • 60 GHz 60 Gigabit
  • beamforming, massive array multiple input / output (FD-MIMO) in 5G communication systems Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication system has evolved small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network , Device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D Device to device communication
  • CoMP coordinated multi-points
  • FQAM Hybrid FSK and QAM Modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • a technique for performing phase alignment between antennas by acquiring phase information between antennas in advance is required.
  • This technique of utilizing phase alignment is called an antenna calibration technique.
  • Antenna correction techniques are commonly utilized when using beamforming (BF).
  • BF beamforming
  • the large-capacity multiple input / multi-output system uses a large-capacity antenna to increase the signal-to-noise ratio (SNR) of the transmitted / received signals in order to improve data transmission efficiency. It is standardized to dimension multiple-input multiple-output (FD-MIMO), and is also discussed as a key element technology in 5G communication systems.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the present invention provides an apparatus and method which may be time required for antenna correction in a large capacity multiple input / multi output system.
  • the present invention provides a method and apparatus for reducing the burden of the system by reducing the antenna correction time in a large capacity multiple input / multiple output system.
  • a method of correcting a phase of an antenna in a large capacity antenna system comprising: grouping the large capacity antennas into a predetermined number of groups; Establishing a path such that the grouped antenna ports have a feedback path; Adding a code or sequence having orthogonality to test signals to be output to each antenna port of each group; Separating a signal for each antenna port in the group using the orthogonal code or sequence from the signal received through the feedback path; And calculating a compensation value by detecting a phase change of the separated signal.
  • An apparatus is a device for phase correction of an antenna in a large-capacity antenna system, including antenna ports corresponding to each antenna, and including a feedback port grouped by the predetermined number of antennas.
  • Wireless unit A switching and A / D converter including transmission / reception switches corresponding to respective antenna ports of the radio unit and analog-to-digital converters corresponding to the transmission / reception switches; And controlling the setting of a path so that the grouped antenna ports have a feedback path, generating a test signal to be output to each antenna port of each group, and adding different codes or sequences having orthogonality to each generated test signal.
  • An apparatus is a device for phase correction of an antenna in a high-capacity antenna system, including a radio port corresponding to each antenna, and a wireless unit including a feedback port corresponding to each antenna port. ; Switching and A / D conversion including transmission / reception switches corresponding to respective antenna ports of the radio unit and analog-to-digital converters corresponding to the transmission / reception switches and receiving a signal output from the feedback ports. part; And a modem for generating and outputting a test signal to be output to each of the antenna ports, and detecting a phase change from a signal received through each feedback path to calculate a compensation value.
  • the use of a large capacity multiple input / multiple output system there is an advantage that can reduce the time required for antenna correction to reduce the burden on the system, and increase the efficiency of communication.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a large capacity multiple input / multi output (massive MIMO) antenna system.
  • FIG. 2 is a configuration diagram for correcting a reception phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
  • FIG. 3 is a configuration diagram for correcting a transmission phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
  • 4 is an output timing diagram of a test signal output for testing each antenna port in a modem.
  • FIG. 5 is a configuration diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to an embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are timing diagrams illustrating a case in which a test signal is transmitted for each group according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a control flowchart when a transmission phase of antennas is corrected in a large capacity multiple input / multi output antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a large capacity multiple input / multi output (massive MIMO) antenna system.
  • a large capacity multiple input / multi output antenna system includes a very large number of antennas.
  • Antennas 1, 2, 3,... , k-2, k-1, and k are connected to the radio unit 10 and are located at the terminal for transmitting / receiving a signal.
  • k representing the number of antennas may be a very large number.
  • the radio unit 10 has antennas 1, 2, 3,... , signals k-2, k-1, k, or antennas 1, 2, 3,... may include ports (not shown in FIG. 1) for receiving signals from k-2, k-1, and k.
  • the radio unit 10 converts a signal into a band required by a corresponding system and outputs the converted signal, and converts and outputs a signal received from a specific antenna or a plurality of antennas into a signal of an intermediate frequency or baseband. Configurations of the wireless unit 10 required for the description of the present invention will be described with reference to the drawings to be described later.
  • the switching and A / D converter 20 separates a path for transmitting a signal from a path for receiving a signal, switches the signal, converts an analog signal received from the radio unit 10 into a digital signal, and outputs the digital signal received from the modem. Convert to analog signal and output. Configuration of the switching and A / D conversion unit 20 required for the description of the present invention will also be described in more detail in the following drawings.
  • Modem 30 may be arranged in accordance with the invention in accordance with the respective antennas 1, 2, 3,. , and generates and outputs signals for processing k-2, k-1, and k, and controls the routing and routing of signals in the A / D converter 20 and the wireless unit 10.
  • the modem 30 has the antennas 1, 2, 3,...
  • the signals for correcting the phases of the antennas may be measured corresponding to the transmission path and the reception path with k-2, k-1, and k, and compensation may be performed according to the measured result.
  • the modem 30 may be configured in the form of a communication processor to control the above-described operation.
  • the modem 30 may include a memory for measuring a phase of a signal, storing measured information, and storing correction information.
  • the modem 30 does not include a memory, the above-described data may be stored or read in a separate memory (not illustrated in FIG. 1) provided externally. This specific operation will be described in more detail in the following drawings.
  • the controller 40 performs overall control of the base station. For example, the controller 40 controls transmission / reception of data and / or signals with a specific electronic device located in its cell. In addition, the controller 40 may perform scheduling for transmission / reception of data with a specific electronic device. In addition, the controller 40 may control to communicate with other devices connected to the upper network. Most of the control performed by the base station may be performed by the control unit 40. Since these control operations are well known, further description thereof will be omitted.
  • FIG. 2 is a configuration diagram for correcting a reception phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
  • FIG. 2 lines corresponding to a reception operation are denoted by solid lines in order to explain measurement of a reception phase, and lines related to a transmission operation not related to reception of a signal are denoted by a dotted line.
  • a detailed operation of the transmission will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
  • each antenna port 11, 12, 13,... , 1k is basically the antennas 1, 2, 3,...
  • the signals received from k-2, k-1, and k may be output to the switching and A / D converter 20.
  • the wireless unit 10 transmits a test signal for a test to each antenna port 11, 12, 13,. And a feedback feedback port 101 for feedback back to 1k.
  • the configuration of the switching and A / D converter 20 will be described with reference to the antenna ports 11, 12, 13,. , Transmit / receive switches 211, 212, 213,... Corresponding to 1k. , 21k and A / D converters 221, 222, 223,... Contains 22k. Transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k denotes each of the antenna ports 11, 12, 13,... , 1k and 1: 1 can be mapped. As illustrated in FIG. 2, the antenna port # 1 11 of the radio unit 10 corresponds to the transmit / receive switch # 1 211 of the switching and A / D converter 20, and the antenna port # 2 12 corresponds to the transmit / receive switch # 2 212.
  • Antenna port # 3 13 corresponds to transmit / receive switch # 3 213, and antenna port #k 1k corresponds to transmit / receive switch #k 21k.
  • the transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k are the respective A / D converters 221, 222, 223,... Corresponds to 22k.
  • the respective A / D converters 221, 222, 223,... 22k may include a D / A converter for converting a digital signal to be transmitted therein into an analog signal and a band-up converter for band-up converting the converted analog signal.
  • a / D converters 221, 222, 223,... The 22k may include a band down converter for converting a high frequency signal of a band received therein into an intermediate frequency or baseband signal, and an A / D converter for converting a band down converted analog signal into a digital signal.
  • FIG. 2 a form including all of these components is illustrated as an A / D converter.
  • the modem 30 has its own A / D converters 221, 222, 223,... It may include a signal calculation unit or a signal calculation module corresponding to 22k.
  • compensation signal calculators 311, 312, 313,... , 31k is illustrated.
  • the modem 30 may include a reception port test signal transmitter 301 for generating and transmitting a reception port test signal.
  • Such a transmitter and a calculator may be configured by hardware modules, hardware logic, software, or firmware.
  • the reception port test signal transmitter 301 performs the antenna ports 11, 12, 13,.
  • a test signal for checking the phase of the received signal is generated and output to the switching and A / D converter 20.
  • the test signal is a signal previously known to the modem 30.
  • the test signal output from the reception port test signal generator 301 may be converted into an analog signal through one of the plurality of A / D converters, and may be band-up converted and output.
  • FIG. 2 illustrates a case in which the A / D converter #k 22k illustrated in the last example converts a digital test signal into an analog test signal, and performs band-up conversion. However, it may be output through another A / D converter illustrated in FIG. 2 or through a separate A / converter (not illustrated in FIG. 2).
  • a / D converter #k 22k is converted into an analog signal and output the test signal to the transmit feedback port 101.
  • Transmit feedback port 101 is each of the antenna ports 11, 12, 13,... It is connected to a feedback path for providing a signal at 1k. Therefore, the test signal output from the transmission feedback port 101 is applied to all antenna ports 11, 12, 13,... The same test signal is input at 1k. Accordingly, each antenna port 11, 12, 13,... , 1k may receive the same test signal at the same time.
  • the antenna ports 11, 12, 13,... , The test signal received at 1k is the transmit / receive switches 211, 212, 213,... Corresponding to the respective antenna ports. , 21k is entered.
  • the test signal can be switched to the reception route by the control of the modem 30 or by the control of the controller 40.
  • the lines of the drawing are complicated, these control lines are not shown, only the signal transmission / reception paths are shown.
  • the test signal connected to the receive path through 21k is then applied to the respective A / D converters 221, 222, 223,... , 22k.
  • the respective A / D converters 221, 222, 223,... , 22k is a band-down conversion of the test signal of the rising band, and then converted to a digital signal and output.
  • the signal output from 22k is returned to each antenna port compensation signal calculator 311, 312, 313,... , 31k.
  • Antenna port compensation signal calculators 311, 312, 313,... , 31k may detect the change in phase by using a known transmission signal after receiving the input test signal fed back. When the phase change is detected in this manner, the phase change in the reception path can be calculated by contrasting the phase of the received signal from the transmitted signal. Thus, the modem 30 may select the antenna ports 11, 12, 13,. , Phase correction may be performed for each antenna with respect to reception paths corresponding to 1k.
  • the compensation for the received signal can easily detect a phase change for each path through the feedback path by transmitting one signal.
  • the phase may be corrected from a table in which necessary phase correction values are stored for each reception path, or the phase of an antenna may be adjusted for each reception path through a preset correction operation.
  • FIG. 3 is a configuration diagram for correcting a transmission phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
  • FIG. 3 unlike FIG. 2, the configuration for explaining the measurement of the transmission phase is indicated by the solid line corresponding to the transmission operation, and the lines related to the reception operation not related to the transmission of the signal are indicated by the dotted line.
  • the radio receiver 10 includes a reception feedback port 102, and each of the antenna ports 11, 12, 13,... , 1k is a path connected to the reception feedback port 102. That is, the signals output from the respective antenna ports are not directly output to the antenna, but are connected to the reception feedback port 102 configured for the test.
  • the modem 30 generates signals to be output to each antenna port and outputs the signals to the switching and A / D converter 20.
  • the configuration of the switching and A / D converter 20 has the same configuration as that of FIG.
  • the switching and A / D conversion section 20 is connected to the respective antenna ports 11, 12, 13,.
  • Transmit / receive switches 211, 212, 213,... Corresponding to 1k. , 21k and A / D converters 221, 222, 223,... Contains 22k.
  • Transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k denotes each of the antenna ports 11, 12, 13,... , 1k and 1: 1 can be mapped.
  • the 22k may include a D / A converter for converting a digital signal to be transmitted into an analog signal and a band-up converter for band-up converting the converted analog signal, and the A / D converters 221, 222, 223, ...
  • the 22k may include a band down converter for converting a high frequency signal of a band received therein into an intermediate frequency or baseband signal, and an A / D converter for converting a band down converted analog signal into a digital signal.
  • Modem 30 has respective antenna ports 11, 12, 13,...
  • a signal for outputting at 1k is generated, and a test signal is sequentially generated corresponding to each antenna port and output.
  • the test signal is a signal that the modem 30 knows in advance.
  • each of the A / D converters 221, 222, 223,... , 22k converts the input test signal into an analog signal, and band-up converts the outputted test signal.
  • the respective A / D converters 221, 222, 223,... At 22k the transmit / receive switches 211, 212, 213,... Output is made by setting the transmission path to the antenna port at 21k. Then each antenna port 11, 12, 13,... At 1k, the transmission signal is fed back to the reception feedback port 102.
  • the receive feedback port 102 sends the input signal back to the A / D converters 221, 222, 223,. , 22k. 3 illustrates an example of inputting the A / D converter #k 22k shown at the end. Therefore, the A / D converter #k 22k converts the input signal back down, converts the analog signal into a digital signal, and outputs the signal to the modem 30.
  • the antenna ports of the radio unit 10 has a very large number of antenna ports corresponding to a very large number of antennas.
  • antenna ports 11, 12, 13,. We have only one port for feedback test signal from 1k. Therefore, when signals are transmitted to all the antenna ports at once, all the signals are input in a mixed state at the reception feedback port 102. Therefore, there is a problem in that it is not possible to distinguish which signal is input from the antenna port. Therefore, the modem 30 may output a test signal to be output to each antenna port in a continuous form in time.
  • the reason for leaving only one path of the reception feedback port 102 is to transmit a test signal to measure a phase, and when compensation is performed, a phase between each reception path. And to exclude additional considerations due to differences in amplitude.
  • 4 is an output timing diagram of a test signal output for testing each antenna port in a modem.
  • each antenna port 11, 12, 13,... , Test signals 401, 402, 403, ... sequentially in 1k. , 40k is outputted. That is, the test signal 401 for outputting to the antenna port # 1 11 is output from the modem 30 from the time point t0 to the time point t1, and the test signal for outputting to the second antenna port # 2 12 from the time point t11 to the time point t12. 402 is output from the modem 30, and a test signal 403 for outputting to the antenna port # 3 13 is output from the modem 30 from the time point t2 to the time point t3, and the time point t (k) from the time point t (k-1). So far, the test signal 40k for outputting to the k-th antenna port #k 1k is output from the modem 30.
  • the figure of FIG. 4 is illustrated without considering the time for changing the output path of some signals between the respective test signals.
  • each of the test signals is input from 1k to the form as shown in FIG. 4, and as a result, the input to the A / D converter 22k is the same. Accordingly, each antenna port 11, 12, 13,... For example, the phase of each antenna port can be measured by receiving a test signal for 1k.
  • FIG. 5 is a configuration diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to an embodiment of the present invention.
  • the basic block configuration may be understood to be the same as the configuration of FIGS. 2 and 3 described above.
  • grouping is performed in units of a plurality of antenna ports to process a transmission test signal.
  • antenna ports are shown in a form of two groups for convenience of description. However, unlike illustrated in FIG. 5, antenna ports may be grouped into two or more groups.
  • the respective antenna ports 11, 12,... , 1 (k-p-1) is formed in one group and is input to one receiving feedback port # 1 111. Also in another group of antenna ports 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... , 1k is input to the other receiving feedback port # 2 112.
  • Each antenna port 11, 12,... , 1 (k-p-1), 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... 1k denotes each of the transmit / receive switches 211, 212,... Included in the respective switching and A / D converters 20 as described above. , 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... 1: 1 mapped to 21k.
  • each of the transmit / receive switches 211, 212,... , 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... 21k represents the respective A / D converters 221, 222,. , 22 (k-p-1), 22 (k-p), 22 (k-p + 1),... , 1: 1 mapped with 22k.
  • the radio section 10 has a plurality of receiving feedback ports, such as the receiving feedback port # 1 111 and the receiving feedback port # 2, each of the receiving feedback ports 111 and 112 is an A / D converter in a corresponding group.
  • the path is set to output a signal to the channel.
  • the feedback path of the reception feedback port # 1 111 is input to the A / D converter 22 (k-p-1), and the feedback path of the reception feedback port # 2 112 is illustrated to be input to the A / D converter 22k.
  • the number of antennas and the number of antenna ports of the radio unit 10 are the same as those of FIG. 3.
  • the modem 30 may generate and output reference signals to the respective antenna ports grouped at the same time.
  • the present invention first corrects the average delay between the groups, and generates and outputs a transmission test signal. Orthogonal code for test signals to be transmitted to each port to transmit the same test signals at the same time point for phase correction corresponding to a path to each antenna port included in each group. Multiply by Therefore, the number of groups of antenna ports may be determined according to the number of codes having orthogonality with the number that can be processed at one time in response to transmission and reception of a test signal in the modem 30.
  • the modem 30 may include the antenna ports 11, 12,... Outputs a path of 1 (k-p-1) and multiplies the codes having orthogonality to each of the test signals to be fed back and outputs them simultaneously. Then each of the A / D converters 221, 222,... , 22 (k-p-1) converts the test signals multiplied by the orthogonal code into an analog signal, and outputs the band up. Accordingly, the respective A / D converters 221, 222,... , Transmit / receive switches corresponding to 22 (k-p-1) 211, 212,... , 21 (k-p-1) denotes the respective antenna ports 11, 12,... , 1 (k-p-1) is set to be inputted and output.
  • each antenna port 11, 12,... , 1 (k-p-1) outputs a signal to receive feedback port # 1 111.
  • the A / D converter 22 (k-p-1) converts the input signal to the band down and converts the analog signal into a digital signal and outputs the analog signal to the modem 30.
  • the modem 30 may include transmission port compensation signal calculators 501 and 502 corresponding to each group therein.
  • Each of the transmission port compensation signal calculators 501 and 502 included in the modem 30 may be implemented in a program form, in a logic form, or in a firmware form. Since the transmission port compensation signal calculators 501 and 502 perform the same operation, only one operation will be described.
  • the transmission port compensation signal calculation unit # 1 501 performs the antenna ports 11, 12,... , By receiving the test signals output as 1 (k-p-1) at once and multiplying each code again to remove each port 11, 12,... , 1 (k-p-1) can be distinguished from the output signal. This makes it easy to detect the phase change along the transmission path of the test signal for each port.
  • the second group of antenna ports 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... , 1k output signals may use the same code as the code of the first group, may be configured to transmit the signal at the same time, and the signal for the test of the second group after the signal of the first group is transmitted You can also configure to send them at once.
  • the determination of this time point may be configured such that the test signal is transmitted with a predetermined time difference for each group according to the processing capability of the modem 30, or the test signal is simultaneously transmitted to each group.
  • a sequence or code that satisfies the above code sequence characteristics and can be code-divided and used as a test signal includes a Zadoff-Chu sequence, a Walsh code, and a Hadarmad sequence. Also, using the above sequences or codes, a phase response for each antenna can be calculated as in Equation 1 below.
  • Equation 1 Is a test signal corresponding to the k th frequency of the m th antenna among the test signals, Is the phase response corresponding to the kth subcarrier of the mth antenna. Transmitted at the same time on each antenna The sum of the antennas at the receiving end is a signal received through the k-th frequency is expressed as Equation (1).
  • Equation 2 the code sequence of Equation 1 is established according to the following Equation 2.
  • Equation 1 and Equation 2 the response of the k th subcarrier of the m th antenna is Can be calculated. Only the response of the kth subcarrier of the mth antenna Since is a value calculated by the accumulation of subbands, the subcarriers of the number of tones (Ntone) are the same. Should be applied. In other words, it is necessary to assume that the antenna phase characteristic is flat within the number of tones of subbands. Accordingly, it may be determined as in Equation 3 below.
  • 6A and 6B are timing diagrams illustrating a case in which a test signal is transmitted for each group according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a test signal is transmitted from a time point t0 to a time point t1 to all ports without division of the ports divided into groups.
  • each test signal is multiplied by a code having different orthogonality in the group divided by port. That is, the test signal 601 outputted to the antenna port # 1 11 and the test signal 602 outputted to the antenna port # 2 12 are the same test signals, but codes having different orthogonalities are multiplied.
  • Such code may use CDM code. In this case, the same codes may be used between groups.
  • an orthogonal code multiplied by a signal output to antenna port # 1 11 and an orthogonal code multiplied by antenna port # k-p 1 (k-p) may be the same code. That is, the orthogonal code can be reused for each group.
  • 6A is a timing diagram illustrating a case in which a test signal is transmitted from antenna port # 1 11 to antenna port #k at once using FIG. 6A.
  • a time point at which a test signal is transmitted for each group is different. That is, antenna ports 11, 12,... Each test signal output as 1k-p-1 is transmitted from the time point t0 to the time point t1.
  • the respective test signals 601, 602,... 60k-p-1 is a signal multiplied by codes having different orthogonalities, for example, CDM codes may be multiplied.
  • test signals may be transmitted and feedback with respect to the antenna ports of the first group, thereby checking the phase change for each path of each antenna port and performing compensation corresponding to each.
  • antenna port 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... which is the second group from the time t21 to the time t22.
  • Each test signal output in 1k is transmitted.
  • the test signals 60k-p, 60k-p + 1,... 60k is a signal multiplied by codes having different orthogonalities, for example, CDM codes may be multiplied.
  • the same code since the first group and the second group are different groups, the same code may be used. For example, an orthogonal code multiplied by a signal output to antenna port # 1 11 and an orthogonal code multiplied by antenna port # k-p 1 (k-p) may be the same code. That is, the orthogonal code can be reused for each group.
  • the test signal is transmitted and fed back to the antenna ports of the second group, and the phase change of each antenna port is examined. Compensation corresponding to may be performed.
  • only one receiving feedback port may be configured in FIG. 5. That is, it is possible to use only one receiving feedback port, and to configure the grouping for each antenna port to be the same, and to configure the test signal to be transmitted at different times for each group.
  • An advantage of transmitting as in the case of FIG. 6B is that the present invention can be applied when it is difficult to additionally configure the feedback port in the radio unit 10. The physical configuration of FIG. 6B will be described later with reference to FIG. 8.
  • FIG. 7 is a control flowchart when a transmission phase of antennas is corrected in a large capacity multiple input / multi output antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the flowchart of FIG. 7 may be performed by the controller 40 or may be performed by the modem 30.
  • the modem 30 may be performed by the controller 40 or may be performed by the modem 30.
  • a description will be given of a case made in the modem 30 for convenience of description.
  • the modem 30 controls to set the feedback path of the test signal in step 700. That is, in Fig. 5, the transmit / receive switches 211, 212,... , 21 (k-p-1), 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... Set the 21k transmit / receive switch path to be the transmit path.
  • the modem 30 controls the antenna ports 11, 12, and 1 (kp-1) to be connected to the reception feedback port # 1 111 in step 700, and the antenna ports 1 (kp) and 1 (k- p + 1),... Up to 1k antenna ports perform switching to connect to receive feedback port # 2 112.
  • step 710 the modem 30 compensates an average delay of antenna paths for each group between the transmit / receive switch and the radio unit 10. For example, if a delay between the feedback path to the reception feedback port # 1 111 and the feedback path to the reception feedback port # 2 112 is different, the corresponding value is compensated. For example, when the feedback path to the reception feedback port # 1 111 has a speed 0.1 ms faster than the feedback path to the reception feedback port # 2 112, the signal to the reception feedback port # 1 111 may be delayed by 0.1 ms and output. Alternatively, the delay time may be compensated for in the received signal. It is noted that step 710 is a step of recognizing a compensation value for each feedback path in advance.
  • the modem 30 After compensating for the delay of step 710, the modem 30 proceeds to step 720 and transmits a test signal multiplied by an orthogonal code to all antenna ports. That is, as illustrated in FIG. 6A, signals are transmitted to all ports, and the transmitted signals are output as multiplied by orthogonal codes or sequences as described above. Therefore, when a signal is transmitted in step 720, the A / D converters 221, 222,... , 22 (k-p-1), 22 (k-p), 22 (k-p + 1),... , 22k and transmit / receive switches 211, 212,... , 21 (k-p-1), 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... Corresponding antenna ports 11, 12,...
  • 1 (k-p-1), 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... , 1k is outputted to corresponding receive feedback ports 111 and 112.
  • the feedback ports are fed back to modem 30 via the reconnected A / D converters 22 (k-p-1), 22k.
  • the modem 30 may be in a state where all signals are transmitted at the same time or time compensation is performed. If the time compensation is performed without performing the time compensation, the modem 30 performs the time compensation using the received signal. Then, the signal for each antenna port is separated from the signal received for each feedback port. This separation may use Equation 3 described above. After separating the signals, the modem 30 proceeds to step 740 to detect or calculate the phase change of each antenna port from the separated signals.
  • the modem 30 may detect a phase change for each antenna for each of the signals separated in operation 740, and generate a correction value of the transmission signal based on the phase change detected in operation 750.
  • FIG. 8 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless part 10 of FIG. 8 has the same configuration as the case of FIG. 3 described above.
  • the configuration of the switching and A / D converter 20 also has the same configuration as that of FIG.
  • antennas that is, antenna ports are grouped as shown in FIG. 5, and a signal is transmitted to the grouped antenna ports. Therefore, the test signal needs to be transmitted in time division for the antenna ports grouped as shown in FIG. 6B. Compensation for the antenna port for each group can be used as described in FIG.
  • FIG. 9 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates a case in which reception feedback ports are included in each antenna port.
  • a reception feedback port # 1 121 corresponding to the antenna port # 1 11 is connected, a reception feedback port # 2 122 corresponding to the antenna reception port # 2 12 is connected, and an antenna Receive feedback port #k 12k corresponding to port #k is connected.
  • the receiving feedback ports 121, 122,... , 12k, and each of the feedback ports 121, 122,... 12k denotes the corresponding antenna port and corresponding A / D converters 221, 222,. Connect to return the signal to 22k.
  • the modem 30 has transmission port compensation signal calculators 901, 902,... Corresponding to each antenna port therein. , May include 90k. Also, the transmission port compensation signal calculators 901, 902,... As described above, 90k may be configured as separate logic, program, or firmware.
  • the load of the wireless unit 10 and the switching and A / D converter 20 may be increased in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
  • modem 30 may need to account for the delay of each transmission path for each antenna port, so additional calculations may be needed. The overall burden on the system increases.
  • the configuration as shown in FIG. 9 requires a code having an orthogonality since an additional operation such as multiplying a code or a sequence and removing the signal from a received signal is not required when generating a signal to test a transmission path. I never do that.
  • the measurement can be performed for each subcarrier without accumulating in a subband manner.
  • the advantages of each method described above will be summarized.
  • the Tx calibration processing time that is linearly increased according to the number of antennas is divided according to the code group. This can be reduced by the number of groups or the number of feedback ports.
  • the compensation processing time is ⁇ for each transmission path. Therefore, in FIG. 5, the generalized case is composed of L groups instead of two feedback loops.
  • the total number of antennas is assumed to be NTx.
  • Table 1 according to embodiments of the present invention, as shown in FIG. 3, there is an advantage in that the time required for calibration, which must be performed for each antenna port, can be reduced efficiently.
  • the present invention can be used in a large capacity antenna system.

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Abstract

The present disclosure relates to a 5G or pre-5G communication system for supporting a higher data transfer rate than a 4G communication system such as LTE. The method according to an embodiment of the present invention is a method for phase correction of an antenna in a large-capacity antenna system, the method comprising the steps of: grouping large-capacity antennas into a predetermined number of groups; setting a path such that ports of the grouped antennas have a feedback path; outputting a test signal to be outputted to each antenna port of each group by adding a code or sequence having orthogonality; separating signals for each antenna port in the group by using the code or sequence having orthogonality in a signal received through the feedback path; and calculating a calibration value by detecting a phase change of the separated signal. This research was carried out with the support of "Cross-Ministry Giga Korea Project" of the Ministry of Science, ICT and Future Planning, Republic of Korea.

Description

대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법 및 장치Antenna phase correction method and device in large capacity antenna system
본 발명은 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상을 보정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for correcting the phase of an antenna in a large capacity antenna system.
본 연구는 미래창조과학부 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행하였다.This study was supported by the Ministry of Science, ICT and Future Planning 'Giga KOREA Project'.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후(Post LTE)의 시스템이라 불리어지고 있다.In order to meet the increasing demand for wireless data traffic since the commercialization of 4G communication systems, efforts are being made to develop improved 5G communication systems or pre-5G communication systems. For this reason, a 5G communication system or a pre-5G communication system is referred to as a Beyond 4G network communication system or a post LTE system.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.In order to achieve high data rates, 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band). In order to mitigate the path loss of radio waves in the ultra-high frequency band and to increase the transmission distance of radio waves, beamforming, massive array multiple input / output (FD-MIMO) in 5G communication systems Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.In addition, in order to improve the network of the system, 5G communication system has evolved small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network , Device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points (CoMP), and interference cancellation The development of such technology is being done.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.In addition, in 5G systems, Hybrid FSK and QAM Modulation (FQAM) and sliding window superposition coding (SWSC), Advanced Coding Modulation (ACM), and FBMC (Filter Bank Multi Carrier) and NOMA (non orthogonal multiple access), and sparse code multiple access (SCMA), and the like are being developed.
앞에서 살펴본 바와 같이 대용량 다중 입출력(massive MIMO) 안테나 시스템을 채용하는 경우 각 안테나들 간에 위상(phase) 정보를 사전에 획득하여 안테나 간 위상 정렬(phase alignment)을 하는 기술이 필요하다. 이처럼 위상 정렬을 활용하는 기술을 안테나 보정(calibration) 기술이라 한다. 안테나 보정 기술은 주로 빔 포밍(BF, beam-forming)을 사용하는 경우에 많이 활용된다. 안테나 보정을 위해서는 미리 정해진 보정 신호(calibration signal)를 전송하여 안테나 별 위상(phase) 정보를 추정하는 과정이 필요하다.As described above, in the case of employing a massive MIMO antenna system, a technique for performing phase alignment between antennas by acquiring phase information between antennas in advance is required. This technique of utilizing phase alignment is called an antenna calibration technique. Antenna correction techniques are commonly utilized when using beamforming (BF). For antenna calibration, a process of estimating phase information for each antenna is required by transmitting a predetermined calibration signal.
대용량 다중 입력/다중출력 시스템은 데이터 전송 효율을 높이기 위해서 대용량 안테나를 사용하여 송/수신 신호의 신호 대비 잡음의 비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 증대시키는 시스템으로써 LTE release 13/14에서 full-dimension multiple-input multiple-output(이하 FD-MIMO)로 표준화 되었고, 또한 5G 통신 시스템에서도 주요 요소 기술로 논의되고 있다.The large-capacity multiple input / multi-output system uses a large-capacity antenna to increase the signal-to-noise ratio (SNR) of the transmitted / received signals in order to improve data transmission efficiency. It is standardized to dimension multiple-input multiple-output (FD-MIMO), and is also discussed as a key element technology in 5G communication systems.
대용량 다중 입력/다중 출력 시스템에서 안테나 보정을 수행하는 경우 많은 개수의 안테나에 대해서 보정을 진행해야 하므로, 안테나 보정에 소요되는 시간이 증가한다. 또한 안테나 보정의 소요 시간에는 통상적인 통신 서비스를 중지한 상태에서 안테나 보정을 수행해야 한다는 점이 시스템의 부담으로 작용한다. 특히 대용량 다중 입력/다중 출력 시스템에서는 그만큼 많은 수의 안테나들에 대하여 각각 안테나 보정을 수행해야 하므로, 안테나 보정에 소요되는 시간이 더욱 증가하게 된다. 이처럼 안테나 보정에 많은 시간이 소요되는 경우 시스템에서는 신을 중단해야 하는 시간이 증대되므로, 매우 큰 부담이 될 수 있다.When performing antenna calibration in a large capacity multiple input / multi output system, a large number of antennas need to be calibrated, so the time required for antenna calibration is increased. In addition, it is a burden on the system that the antenna correction should be performed while the normal communication service is suspended in the time required for antenna correction. In particular, in a large-capacity multiple input / multi output system, since the antenna correction must be performed for each of a large number of antennas, the time required for antenna correction is further increased. If antenna calibration takes such a long time, the system increases the time required to stop the scene, which can be very burdensome.
따라서 대용량 다중 입력/다중 출력 시스템에서 안테나 보정에 소요되는 시간을 줄이기 위한 장치 및 방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for an apparatus and method for reducing the time required for antenna calibration in a large capacity multiple input / multi output system.
따라서 본 발명에서는 대용량 다중 입력/다중 출력 시스템에서 안테나 보정에 소요되는 시간일 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an apparatus and method which may be time required for antenna correction in a large capacity multiple input / multi output system.
본 발명에서는 대용량 다중 입력/다중 출력 시스템에서 안테나 보정 시간을 줄여 시스템의 부담을 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for reducing the burden of the system by reducing the antenna correction time in a large capacity multiple input / multiple output system.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상 보정 방법으로, 상기 대용량 안테나들을 미리 설정된 개수의 그룹으로 그룹핑하는 단계; 상기 그룹핑 된 안테나 포트들이 궤환 경로를 갖도록 경로를 설정하는 단계; 상기 각 그룹의 각 안테나 포트로 출력할 테스트 신호를 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력하는 단계; 상기 궤환 경로를 통해 수신된 신호에서 상기 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 이용하여 해당 그룹 내의 각 안테나 포트별로 신호를 분리하는 단계; 및 상기 분리된 신호의 위상 변화를 검출하여 보상 값을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of correcting a phase of an antenna in a large capacity antenna system, the method comprising: grouping the large capacity antennas into a predetermined number of groups; Establishing a path such that the grouped antenna ports have a feedback path; Adding a code or sequence having orthogonality to test signals to be output to each antenna port of each group; Separating a signal for each antenna port in the group using the orthogonal code or sequence from the signal received through the feedback path; And calculating a compensation value by detecting a phase change of the separated signal.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상 보정을 위한 장치로, 상기 각 안테나에 대응하는 안테나 포트들을 포함하며, 상기 미리 결정된 안테나 개수 단위로 그룹핑된 궤환 포트를 포함하는 무선부; 상기 무선부의 각 안테나 포트들에 대응하는 송/수신 스위치들과 상기 송/수신 스위치들에 대응하는 아날로그-디지털 변환기들을 포함하는 스위칭 및 A/D 변환부; 및 상기 그룹핑 된 안테나 포트들이 궤환 경로를 갖도록 경로의 설정을 제어하고, 상기 각 그룹의 각 안테나 포트로 출력할 테스트 신호를 생성하며, 생성된 테스트 신호마다 직교성을 갖는 서로 다른 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력하고, 상기 궤환 경로를 통해 수신된 신호에서 상기 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 이용하여 해당 그룹 내의 각 안테나 포트별로 신호를 분리하며, 상기 분리된 신호의 위상 변화를 검출하여 보상 값을 계산하는 모뎀;을 포함할 수 있다.An apparatus according to an embodiment of the present invention is a device for phase correction of an antenna in a large-capacity antenna system, including antenna ports corresponding to each antenna, and including a feedback port grouped by the predetermined number of antennas. Wireless unit; A switching and A / D converter including transmission / reception switches corresponding to respective antenna ports of the radio unit and analog-to-digital converters corresponding to the transmission / reception switches; And controlling the setting of a path so that the grouped antenna ports have a feedback path, generating a test signal to be output to each antenna port of each group, and adding different codes or sequences having orthogonality to each generated test signal. A modem for outputting the signal, separating the signal for each antenna port in the group using the code or sequence having the orthogonality from the signal received through the feedback path, and detecting a phase change of the separated signal to calculate a compensation value It can include;
본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상 보정을 위한 장치로, 상기 각 안테나에 대응하는 안테나 포트들을 포함하며, 상기 각 안테나 포트에 대응하는 궤환 포트를 포함하는 무선부; 상기 무선부의 각 안테나 포트들에 대응하는 송/수신 스위치들과 상기 송/수신 스위치들에 대응하며, 상기 궤환 포트들로부터 출력된 신호를 수신하는 아날로그-디지털 변환기들을 포함하는 스위칭 및 A/D 변환부; 및 상기 각 안테나 포트로 출력할 테스트 신호를 생성하여 출력하며, 상기 각 궤환 경로를 통해 수신된 신호로부터 위상 변화를 검출하여 보상 값을 계산하는 모뎀;을 포함할 수 있다.An apparatus according to another embodiment of the present invention is a device for phase correction of an antenna in a high-capacity antenna system, including a radio port corresponding to each antenna, and a wireless unit including a feedback port corresponding to each antenna port. ; Switching and A / D conversion including transmission / reception switches corresponding to respective antenna ports of the radio unit and analog-to-digital converters corresponding to the transmission / reception switches and receiving a signal output from the feedback ports. part; And a modem for generating and outputting a test signal to be output to each of the antenna ports, and detecting a phase change from a signal received through each feedback path to calculate a compensation value.
본 발명에 따른 본 발명에서는 대용량 다중 입력/다중 출력 시스템을 사용하면, 안테나 보정에 소요되는 시간을 줄여 시스템의 부담을 줄이고, 통신의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In the present invention according to the present invention, the use of a large capacity multiple input / multiple output system, there is an advantage that can reduce the time required for antenna correction to reduce the burden on the system, and increase the efficiency of communication.
도 1은 대용량 다중 입력/다중 출력(massive MIMO) 안테나 시스템의 기능적인 블록 구성도이다.1 is a functional block diagram of a large capacity multiple input / multi output (massive MIMO) antenna system.
도 2는 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 수신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.2 is a configuration diagram for correcting a reception phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
도 3은 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.3 is a configuration diagram for correcting a transmission phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
도 4는 모뎀에서 각 안테나 포트들의 테스트를 위해 출력되는 테스트 신호의 출력 타이밍도이다.4 is an output timing diagram of a test signal output for testing each antenna port in a modem.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.5 is a configuration diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to an embodiment of the present invention.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라 각 그룹별로 테스트 신호가 송신되는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다.6A and 6B are timing diagrams illustrating a case in which a test signal is transmitted for each group according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정할 경우의 제어 흐름도이다.7 is a control flowchart when a transmission phase of antennas is corrected in a large capacity multiple input / multi output antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.8 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.9 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that like elements are denoted by like reference numerals as much as possible. In addition, the accompanying drawings of the present invention is provided to aid the understanding of the present invention, it should be noted that the present invention is not limited to the form or arrangement illustrated in the drawings of the present invention. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to various embodiments of the present invention are described, and it should be noted that the descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.
도 1은 대용량 다중 입력/다중 출력(massive MIMO) 안테나 시스템의 기능적인 블록 구성도이다.1 is a functional block diagram of a large capacity multiple input / multi output (massive MIMO) antenna system.
일반적으로 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템은 기지국에 채용되는 경우가 일반적이다. 따라서 도 1의 경우도 기지국인 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 하지만, 경우에 따라서는 단말에서도 채용될 수 있으며, 본 발명의 사상의 범위 내에서 동일 또는 유사한 형태로 적용할 수 있다.In general, a large capacity multiple input / multi output antenna system is generally employed in a base station. Therefore, the case of Figure 1 also assumes the case of the base station will be described. However, in some cases, the terminal may be employed and may be applied in the same or similar form within the spirit of the present invention.
도 1에 예시한 바와 같이 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템은 매우 많은 수의 안테나들을 포함한다. 안테나들 1, 2, 3, …, k-2, k-1, k가 무선부 10와 연결되어 있으며, 신호를 송/수신을 수행하는 종단에 위치한다. 여기서 안테나의 개수를 나타내는 k는 매우 큰 수가 될 수 있다.As illustrated in FIG. 1, a large capacity multiple input / multi output antenna system includes a very large number of antennas. Antennas 1, 2, 3,... , k-2, k-1, and k are connected to the radio unit 10 and are located at the terminal for transmitting / receiving a signal. Here k representing the number of antennas may be a very large number.
무선부 10은 각각의 안테나들 1, 2, 3, …, k-2, k-1, k로 신호를 송출하거나 또는 각각의 안테나들 1, 2, 3, …, k-2, k-1, k로부터 신호를 수신하기 위한 포트들(도 1에 미도시)을 포함할 수 있다. 또한 무선부 10은 해당하는 시스템에서 요구하는 대역으로의 신호의 상승 변환하여 출력하고, 특정 안테나 또는 복수의 안테나들로부터 수신된 신호를 중간주파수 또는 기저대역의 신호로 변환하여 출력한다. 본 발명의 설명에 필요한 무선부 10의 구성들은 후술되는 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.The radio unit 10 has antennas 1, 2, 3,... , signals k-2, k-1, k, or antennas 1, 2, 3,... may include ports (not shown in FIG. 1) for receiving signals from k-2, k-1, and k. In addition, the radio unit 10 converts a signal into a band required by a corresponding system and outputs the converted signal, and converts and outputs a signal received from a specific antenna or a plurality of antennas into a signal of an intermediate frequency or baseband. Configurations of the wireless unit 10 required for the description of the present invention will be described with reference to the drawings to be described later.
스위칭 및 A/D 변환부 20은 신호를 송신하기 위한 경로와 수신하기 위한 경로를 구분하여 스위칭하며, 무선부 10으로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하고, 모뎀으로부터 수신된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하다. 본 발명의 설명에 필요한 스위칭 및 A/D 변환부 20에 대한 구성 또한 후술되는 도면에서 더 상세히 설명하기로 한다.The switching and A / D converter 20 separates a path for transmitting a signal from a path for receiving a signal, switches the signal, converts an analog signal received from the radio unit 10 into a digital signal, and outputs the digital signal received from the modem. Convert to analog signal and output. Configuration of the switching and A / D conversion unit 20 required for the description of the present invention will also be described in more detail in the following drawings.
모뎀 30은 본 발명에 따라 각각의 안테나들 1, 2, 3, …, k-2, k-1, k를 처리하기 위한 신호를 생성하여 출력하고, 스위칭 및 A/D 변환부 20과 무선부 10에서 신호의 경로 설정을 제어할 수 있다. 또한 모뎀 30은 각각의 안테나들 1, 2, 3, …, k-2, k-1, k로 송신 경로 및 수신 경로에 대응하여 안테나들의 위상을 보정하기 위한 신호를 측정하고, 측정된 결과에 따른 보상을 수행할 수 있다. 모뎀 30은 상술한 동작을 제어하기 위해 통신 프로세서 형태로 구성될 수 있다. 또한 모뎀 30은 도면에 예시하지 않았으나, 신호의 위상을 측정하고 측정된 정보를 저장하고, 보정 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 모뎀 30에 메모리를 포함하지 않는 경우 외부에 구비되어 있는 별도의 메모리(도 1에 예시하지 않음)에 상술한 데이터를 저장하거나 또는 독취(read)할 수 있다. 이러한 구체적인 동작은 후술되는 도면에서 보다 상세히 살펴보기로 한다. Modem 30 may be arranged in accordance with the invention in accordance with the respective antennas 1, 2, 3,. , and generates and outputs signals for processing k-2, k-1, and k, and controls the routing and routing of signals in the A / D converter 20 and the wireless unit 10. In addition, the modem 30 has the antennas 1, 2, 3,... The signals for correcting the phases of the antennas may be measured corresponding to the transmission path and the reception path with k-2, k-1, and k, and compensation may be performed according to the measured result. The modem 30 may be configured in the form of a communication processor to control the above-described operation. In addition, although not illustrated in the drawings, the modem 30 may include a memory for measuring a phase of a signal, storing measured information, and storing correction information. When the modem 30 does not include a memory, the above-described data may be stored or read in a separate memory (not illustrated in FIG. 1) provided externally. This specific operation will be described in more detail in the following drawings.
제어부 40은 기지국의 전반적인 제어를 수행한다. 예컨대, 제어부 40은 자신의 셀 내에 위치한 특정한 전자장치와 데이터 또는/및 신호의 송/수신을 제어한다. 또한 제어부 40은 특정한 전자장치와 데이터의 송/수신을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라 제어부 40은 상위의 네트워크에 연결된 다른 장치와 통신을 위한 제어를 수행할 수 있다. 기지국에서 수행되는 대부분의 제어는 제어부 40에서 이루어질 수 있으며, 이러한 제어 동작들은 널리 알려진 내용들이므로 여기서는 추가 설명은 생략하기로 한다.The controller 40 performs overall control of the base station. For example, the controller 40 controls transmission / reception of data and / or signals with a specific electronic device located in its cell. In addition, the controller 40 may perform scheduling for transmission / reception of data with a specific electronic device. In addition, the controller 40 may control to communicate with other devices connected to the upper network. Most of the control performed by the base station may be performed by the control unit 40. Since these control operations are well known, further description thereof will be omitted.
도 2는 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 수신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.2 is a configuration diagram for correcting a reception phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
이하 도 2를 참조하여 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 수신을 위한 보정이 이루어지는 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 또한 도 2에서 수신 위상의 측정을 설명하기 위해 수신 동작에 대응한 라인들은 실선으로 표기하였으며, 신호의 수신과 관련 없는 송신 동작에 관한 라인들은 점선으로 표기하였다. 또한 송신에 대한 구체적인 동작은 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a configuration and operation of correcting for reception of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system will be described with reference to FIG. 2. In addition, in FIG. 2, lines corresponding to a reception operation are denoted by solid lines in order to explain measurement of a reception phase, and lines related to a transmission operation not related to reception of a signal are denoted by a dotted line. In addition, a detailed operation of the transmission will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 2의 구성을 살펴보기로 하자. 무선부 10의 내부에는 안테나 수에 대응하는 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k과 별도의 송신 궤환 포트 101을 포함한다. 즉, 무선부 10의 안테나 포트 #1 11은 안테나 1과 대응되며, 안테나 포트 #2 12는 안테나 2와 대응되고, 안테나 포트 #3 13은 안테나 3과 대응되며, 안테나 포트 #k 1k는 안테나 k와 대응된다. 이에 따라 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k는 기본적으로 각 안테나들 1, 2, 3, …, k-2, k-1, k로부터 수신된 신호를 스위칭 및 A/D 변환부 20으로 출력할 수 있다. 또한 무선부 10에는 테스트를 위한 테스트 신호를 각 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로 궤환(feedback)하기 위한 송신 궤환 포트 101을 포함할 수 있다.First, the configuration of FIG. 2 will be described. The antenna ports 11, 12, 13,... Corresponding to the number of antennas are located inside the radio unit 10. , 1k and a separate transmit feedback port 101. That is, antenna port # 1 11 of the radio unit 10 corresponds to antenna 1, antenna port # 2 12 corresponds to antenna 2, antenna port # 3 13 corresponds to antenna 3, and antenna port #k 1k corresponds to antenna k. Corresponds to. Accordingly, each antenna port 11, 12, 13,... , 1k is basically the antennas 1, 2, 3,... The signals received from k-2, k-1, and k may be output to the switching and A / D converter 20. In addition, the wireless unit 10 transmits a test signal for a test to each antenna port 11, 12, 13,. And a feedback feedback port 101 for feedback back to 1k.
다음으로 스위칭 및 A/D 변환부 20의 구성을 살펴보면, 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에 대응하는 수만큼의 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k와 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k를 포함한다. 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k는 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k와 1:1 매핑될 수 있다. 도 2에 예시한 바와 같이 무선부 10의 안테나 포트 #1 11은 스위칭 및 A/D 변환부 20의 송/수신 스위치 #1 211에 대응되고, 안테나 포트 #2 12는 송/수신 스위치 #2 212에 대응되며, 안테나 포트 #3 13은 송/수신 스위치 #3 213에 대응되고, 안테나 포트 #k 1k는 송/수신 스위치 #k 21k에 대응된다. 또한 도 2에 예시한 바와 같이 송수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k는 각각의 A/D 변환기 221, 222, 223, …, 22k에 대응된다.Next, the configuration of the switching and A / D converter 20 will be described with reference to the antenna ports 11, 12, 13,. , Transmit / receive switches 211, 212, 213,... Corresponding to 1k. , 21k and A / D converters 221, 222, 223,... Contains 22k. Transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k denotes each of the antenna ports 11, 12, 13,... , 1k and 1: 1 can be mapped. As illustrated in FIG. 2, the antenna port # 1 11 of the radio unit 10 corresponds to the transmit / receive switch # 1 211 of the switching and A / D converter 20, and the antenna port # 2 12 corresponds to the transmit / receive switch # 2 212. Antenna port # 3 13 corresponds to transmit / receive switch # 3 213, and antenna port #k 1k corresponds to transmit / receive switch #k 21k. Also, as illustrated in FIG. 2, the transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k are the respective A / D converters 221, 222, 223,... Corresponds to 22k.
각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k는 내부에 송신할 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기와 변환된 아날로그 신호를 대역 상승 변환하기 위한 대역 상승 변환기를 포함할 수 있다. 또한 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k는 내부에 수신한 대역의 고주파 신호를 중간주파수 또는 기저대역의 신호로 변환하기 위한 대역 하강 변환기와 대역 하강 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기를 포함할 수 있다. 도 2에서는 이러한 구성들이 모두 포함된 형태를 A/D 변환기로 예시하였다.The respective A / D converters 221, 222, 223,... 22k may include a D / A converter for converting a digital signal to be transmitted therein into an analog signal and a band-up converter for band-up converting the converted analog signal. A / D converters 221, 222, 223,... The 22k may include a band down converter for converting a high frequency signal of a band received therein into an intermediate frequency or baseband signal, and an A / D converter for converting a band down converted analog signal into a digital signal. In FIG. 2, a form including all of these components is illustrated as an A / D converter.
마지막으로 모뎀 30은 내부에 각각의 A/D 변환기 221, 222, 223, …, 22k에 대응하는 신호 계산부 또는 신호 계산 모듈을 포함할 수 있다. 도 2에서는 각 안테나 포트들에 대응하여 보상 신호 계산부들 311, 312, 313, …, 31k를 예시하였다. 또한 모뎀 30의 내부에는 수신 포트 테스트 신호를 생성하여 송신하기 위한 수신 포트 테스트 신호 송신부 301을 포함할 수 있다. 이러한 송신부 및 계산부는 각각의 모듈들로 구성하여 하드웨어적인 로직으로 구성될 수도 있고, 소프트웨어로 구성될 수도 있고, 펌웨어 형식으로 구성할 수도 있다.Finally, the modem 30 has its own A / D converters 221, 222, 223,... It may include a signal calculation unit or a signal calculation module corresponding to 22k. In FIG. 2, compensation signal calculators 311, 312, 313,... , 31k is illustrated. In addition, the modem 30 may include a reception port test signal transmitter 301 for generating and transmitting a reception port test signal. Such a transmitter and a calculator may be configured by hardware modules, hardware logic, software, or firmware.
그러면 위의 구성을 갖는 경우 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 수신 안테나의 위상을 측정하기 위한 동작에 대해서 살펴보기로 하자. 먼저 수신 포트 테스트 신호 송신부 301는 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에서 수신 신호의 위상을 검사하기 위한 테스트 신호를 생성하여 스위칭 및 A/D 변환부 20으로 출력한다. 이때 테스트 신호는 모뎀 30에서 미리 알고 있는 신호이다.In the case of the above configuration, the operation of measuring the phase of a receiving antenna in a large capacity multiple input / multi output antenna system will be described. First, the reception port test signal transmitter 301 performs the antenna ports 11, 12, 13,. In step 1k, a test signal for checking the phase of the received signal is generated and output to the switching and A / D converter 20. At this time, the test signal is a signal previously known to the modem 30.
수신 포트 테스트 신호 생성부 301에서 출력된 테스트 신호는 복수의 A/D 변환기들 중 하나를 통해 아날로그 신호로 변환되고, 대역 상승 변환되어 출력될 수 있다. 도 2에서는 마지막에 예시한 A/D 변환기 #k 22k가 디지털 테스트 신호를 아날로그 테스트 신호로 변환하고, 대역 상승 변환하여 출력하는 경우를 예시하였다. 하지만, 도 2에 예시되어 있는 다른 A/D 변환기를 통해서 또는 별도의 A/변환기(도 2에 예시하지 않음)를 통해 출력되어도 무방하다.The test signal output from the reception port test signal generator 301 may be converted into an analog signal through one of the plurality of A / D converters, and may be band-up converted and output. FIG. 2 illustrates a case in which the A / D converter #k 22k illustrated in the last example converts a digital test signal into an analog test signal, and performs band-up conversion. However, it may be output through another A / D converter illustrated in FIG. 2 or through a separate A / converter (not illustrated in FIG. 2).
A/D 변환기 #k 22k에서 아날로그 신호로 변환되어 출력된 테스트 신호는 송신 궤환 포트 101로 입력된다. 송신 궤환 포트 101은 각각의 안테나들과 1:1 매핑되어 있는 각 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로 신호를 제공하기 위한 궤환 경로에 연결된다. 따라서 송신 궤환 포트 101에서 출력된 테스트 신호는 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 사용하는 모든 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로 동일한 테스트 신호가 입력된다. 이에 따라 각 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k는 동일한 시점에서 동일한 테스트 신호를 수신할 수 있다. 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에서 수신된 테스트 신호는 각 안테나 포트들에 대응하는 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k로 입력된다.A / D converter #k 22k is converted into an analog signal and output the test signal to the transmit feedback port 101. Transmit feedback port 101 is each of the antenna ports 11, 12, 13,... It is connected to a feedback path for providing a signal at 1k. Therefore, the test signal output from the transmission feedback port 101 is applied to all antenna ports 11, 12, 13,... The same test signal is input at 1k. Accordingly, each antenna port 11, 12, 13,... , 1k may receive the same test signal at the same time. The antenna ports 11, 12, 13,... , The test signal received at 1k is the transmit / receive switches 211, 212, 213,... Corresponding to the respective antenna ports. , 21k is entered.
송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k는 송신 신호와 수신 신호의 경로를 스위칭하기 위한 구성이므로, 모뎀 30의 제어에 의해 또는 제어부 40의 제어에 의해 테스트 신호를 수신 루트로 스위칭할 수 있다. 도 2에서는 도면의 라인이 복잡해지므로, 이러한 제어 라인들은 도시하지 않았으며, 단지 신호의 송/수신 경로만을 도시하였다.Transmit / receive switches 211, 212, 213,... Since 21k is a configuration for switching the paths of the transmission signal and the reception signal, the test signal can be switched to the reception route by the control of the modem 30 or by the control of the controller 40. In FIG. 2, since the lines of the drawing are complicated, these control lines are not shown, only the signal transmission / reception paths are shown.
각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에서 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k를 통해 수신 패스로 연결된 테스트 신호는 해당하는 각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k로 입력된다. 각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k는 대역 상승되어 있는 아날로그의 테스트 신호들을 대역 하강변환하고, 다시 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 이처럼 각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k에서 출력된 신호는 다시 모뎀 30에 포함된 각 안테나 포트 보상 신호 계산부들 311, 312, 313, …, 31k로 입력된다.The antenna ports 11, 12, 13,... , Transmit / receive switches 211, 212, 213,. , The test signal connected to the receive path through 21k is then applied to the respective A / D converters 221, 222, 223,... , 22k. The respective A / D converters 221, 222, 223,... , 22k is a band-down conversion of the test signal of the rising band, and then converted to a digital signal and output. As such, the respective A / D converters 221, 222, 223,... , The signal output from 22k is returned to each antenna port compensation signal calculator 311, 312, 313,... , 31k.
각 안테나 포트 보상 신호 계산부들 311, 312, 313, …, 31k는 궤환되어 입력된 테스트 신호를 수신한 후 미리 알고 있는 송신 신호를 이용하여 위상의 변화를 검출할 수 있다. 이처럼 위상의 변화를 검출하면, 송신한 신호로부터 수신한 신호의 위상을 대비함으로써 수신 경로에서의 위상 변화를 계산할 수 있다. 따라서 모뎀 30은 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에 대응한 수신 경로들에 대하여 각 안테나 별로 위상의 보정을 수행할 수 있다.Antenna port compensation signal calculators 311, 312, 313,... , 31k may detect the change in phase by using a known transmission signal after receiving the input test signal fed back. When the phase change is detected in this manner, the phase change in the reception path can be calculated by contrasting the phase of the received signal from the transmitted signal. Thus, the modem 30 may select the antenna ports 11, 12, 13,. , Phase correction may be performed for each antenna with respect to reception paths corresponding to 1k.
이상에서 설명한 바와 같이 수신 신호에 대한 보상은 한 번의 신호를 송신하여 궤환 경로를 통해 각 경로 별로 용이하게 위상 변화를 검출할 수 있다. 이를 통해 수신 경로마다 필요한 위상 보정 값이 저장된 테이블로부터 위상을 보정하거나 또는 미리 설정된 보정 연산을 통해 각 수신 경로 별로 안테나의 위상을 조정할 수 있다.As described above, the compensation for the received signal can easily detect a phase change for each path through the feedback path by transmitting one signal. Through this, the phase may be corrected from a table in which necessary phase correction values are stored for each reception path, or the phase of an antenna may be adjusted for each reception path through a preset correction operation.
도 3은 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.3 is a configuration diagram for correcting a transmission phase of antennas in a large capacity multiple input / multi output antenna system.
그러면 도 3을 참조하여 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나의 송신 위상을 보정하는 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 하자. 도 3에서는 도 2와 달리 송신 위상의 측정을 설명하기 위한 구성이므로, 송신 동작에 대응한 라인들은 실선으로 표기하였으며, 신호의 송신과 관련 없는 수신 동작에 관한 라인들은 점선으로 표기하였다.Next, a configuration and operation of correcting a transmission phase of an antenna in a large capacity multiple input / multi output antenna system will be described with reference to FIG. 3. In FIG. 3, unlike FIG. 2, the configuration for explaining the measurement of the transmission phase is indicated by the solid line corresponding to the transmission operation, and the lines related to the reception operation not related to the transmission of the signal are indicated by the dotted line.
도 3의 구성을 도 2와 대비하여 살펴보면, 기본적인 구성들은 모두 동일하다. 다만 무선부 10 내에 수신 궤환 포트 102를 포함하며, 각 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k는 수신 궤환 포트 102와 경로가 연결된 상태이다. 즉, 각 안테나 포트들에서 출력된 신호들이 직접 안테나로 출력되지 않고, 테스트를 위해 설정된 수신 궤환 포트 102로 연결된다.Looking at the configuration of Figure 3 in contrast to Figure 2, the basic configuration is all the same. However, the radio receiver 10 includes a reception feedback port 102, and each of the antenna ports 11, 12, 13,... , 1k is a path connected to the reception feedback port 102. That is, the signals output from the respective antenna ports are not directly output to the antenna, but are connected to the reception feedback port 102 configured for the test.
또한 모뎀 30은 각 안테나 포트들로 출력할 신호들을 생성하여 스위칭 및 A/D 변환부 20로 출력한다. 스위칭 및 A/D 변환부 20의 구성은 앞서 살펴본 도 2의 구성과 동일한 구성을 가진다. 따라서 스위칭 및 A/D 변환부 20은 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에 대응하는 수만큼의 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k와 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k를 포함한다. 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k는 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k와 1:1 매핑될 수 있다. 또한 송수신 스위치들 211, 212, 213, …, 21k는 각각의 A/D 변환기 221, 222, 223, …, 22k에 대응된다. 앞서 설명한 바와 같이 각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k는 내부에는 송신할 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기와 변환된 아날로그 신호를 대역 상승 변환하기 위한 대역 상승 변환기를 포함할 수 있으며, A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k는 내부에 수신한 대역의 고주파 신호를 중간주파수 또는 기저대역의 신호로 변환하기 위한 대역 하강 변환기와 대역 하강 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기를 포함할 수 있다.In addition, the modem 30 generates signals to be output to each antenna port and outputs the signals to the switching and A / D converter 20. The configuration of the switching and A / D converter 20 has the same configuration as that of FIG. Thus, the switching and A / D conversion section 20 is connected to the respective antenna ports 11, 12, 13,. , Transmit / receive switches 211, 212, 213,... Corresponding to 1k. , 21k and A / D converters 221, 222, 223,... Contains 22k. Transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k denotes each of the antenna ports 11, 12, 13,... , 1k and 1: 1 can be mapped. Transmit / receive switches 211, 212, 213,... , 21k are the respective A / D converters 221, 222, 223,... Corresponds to 22k. As described above, each of the A / D converters 221, 222, 223,... The 22k may include a D / A converter for converting a digital signal to be transmitted into an analog signal and a band-up converter for band-up converting the converted analog signal, and the A / D converters 221, 222, 223, … The 22k may include a band down converter for converting a high frequency signal of a band received therein into an intermediate frequency or baseband signal, and an A / D converter for converting a band down converted analog signal into a digital signal.
그러면 이상의 구성을 갖는 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 동작을 살펴보기로 하자.Next, the operation for correcting the transmission phase of the antennas in the large capacity multiple input / multi output antenna system having the above configuration will be described.
모뎀 30은 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로 출력하기 위한 신호를 생성하여 각 안테나 포트들에 대응하여 순차적으로 테스트 신호를 생성하여 출력한다. 이때 테스트 신호는 모뎀 30이 미리 알고 있는 신호가 된다. 그러면 각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k는 입력된 테스트 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 대역 상승 변환하여 출력한다. 각각의 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k에서 출력된 신호는 송/수신 스위치들 211, 212, 213, …21k에서 안테나 포트로 송신 경로를 설정하여 출력된다. 그러면 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …1k에서는 송신 신호를 수신 궤환 포트 102로 궤환한다. Modem 30 has respective antenna ports 11, 12, 13,... In addition, a signal for outputting at 1k is generated, and a test signal is sequentially generated corresponding to each antenna port and output. At this time, the test signal is a signal that the modem 30 knows in advance. Then each of the A / D converters 221, 222, 223,... , 22k converts the input test signal into an analog signal, and band-up converts the outputted test signal. The respective A / D converters 221, 222, 223,... At 22k, the transmit / receive switches 211, 212, 213,... Output is made by setting the transmission path to the antenna port at 21k. Then each antenna port 11, 12, 13,... At 1k, the transmission signal is fed back to the reception feedback port 102.
수신 궤환 포트 102는 입력된 신호를 다시 A/D 변환기들 221, 222, 223, …, 22k 중 하나로 입력한다. 도 3에서는 마지막에 도시한 A/D 변환기 #k 22k로 입력되는 경우를 예시하고 있다. 따라서 A/D 변환기 #k 22k는 입력된 신호를 다시 대역하강 변환하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 모뎀 30으로 출력한다.The receive feedback port 102 sends the input signal back to the A / D converters 221, 222, 223,. , 22k. 3 illustrates an example of inputting the A / D converter #k 22k shown at the end. Therefore, the A / D converter #k 22k converts the input signal back down, converts the analog signal into a digital signal, and outputs the signal to the modem 30.
이때, 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서는 매우 많은 수의 안테나를 가지므로, 무선부 10의 안테나 포트들은 매우 많은 수의 안테나에 대응하여 매우 많은 수의 안테나 포트들을 가진다. 반면에 도 3에 예시한 바와 같이 각각의 안테나에 대응하는 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로부터 테스트 신호를 궤환하기 위한 포트는 하나만을 가지고 있다. 따라서 한 번에 모든 안테나 포트로 신호가 송신되면 수신 궤환 포트 102에서는 모든 신호들이 혼합된 상태로 입력된다. 따라서 어떠한 안테나 포트에서 입력된 신호인지에 대해 구분할 수 없게 되는 문제가 있다. 따라서 모뎀 30은 각각의 안테나 포트들로 출력할 테스트 신호를 시간적으로 연속한 형태로 출력할 수 있다.At this time, since a large number of multiple input / multiple output antenna system has a very large number of antennas, the antenna ports of the radio unit 10 has a very large number of antenna ports corresponding to a very large number of antennas. In contrast, as illustrated in FIG. 3, antenna ports 11, 12, 13,. We have only one port for feedback test signal from 1k. Therefore, when signals are transmitted to all the antenna ports at once, all the signals are input in a mixed state at the reception feedback port 102. Therefore, there is a problem in that it is not possible to distinguish which signal is input from the antenna port. Therefore, the modem 30 may output a test signal to be output to each antenna port in a continuous form in time.
도 3에서 살핀 바와 같이 송신 경로에 대하여 테스트 신호를 송신하는 경우 수신 궤환 포트 102를 하나의 경로만 두는 이유는 테스트 신호를 송신하여 위상을 측정하고, 보상이 이루어지는 경우 각 수신 경로간의 위상(phase) 및 증폭도(amplitude)의 차이로 인한 추가적인 고려를 배제하기 위함이다.As shown in FIG. 3, when transmitting a test signal for a transmission path, the reason for leaving only one path of the reception feedback port 102 is to transmit a test signal to measure a phase, and when compensation is performed, a phase between each reception path. And to exclude additional considerations due to differences in amplitude.
도 4는 모뎀에서 각 안테나 포트들의 테스트를 위해 출력되는 테스트 신호의 출력 타이밍도이다.4 is an output timing diagram of a test signal output for testing each antenna port in a modem.
도 4를 참조하면, 각각의 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로 순차적으로 테스트 신호들 401, 402, 403, …, 40k가 출력되는 형태를 예시하였다. 즉, t0의 시점부터 t1의 시점까지는 안테나 포트 #1 11로 출력하기 위한 테스트 신호 401이 모뎀 30에서 출력되며, t11의 시점부터 t12의 시점까지는 제2안테나 포트 #2 12로 출력하기 위한 테스트 신호 402가 모뎀 30에서 출력되고, t2의 시점부터 t3의 시점까지는 안테나 포트 #3 13으로 출력하기 위한 테스트 신호 403이 모뎀 30에서 출력되며, t(k-1)의 시점부터 t(k)의 시점까지는 제k안테나 포트 #k 1k로 출력하기 위한 테스트 신호 40k가 모뎀 30에서 출력된다. 여기서 각 테스트 신호들 사이에 약간의 신호의 출력 경로를 변경하기 위한 시간은 고려하지 않은 상태에서 도 4의 도면을 예시하였다.4, each antenna port 11, 12, 13,... , Test signals 401, 402, 403, ... sequentially in 1k. , 40k is outputted. That is, the test signal 401 for outputting to the antenna port # 1 11 is output from the modem 30 from the time point t0 to the time point t1, and the test signal for outputting to the second antenna port # 2 12 from the time point t11 to the time point t12. 402 is output from the modem 30, and a test signal 403 for outputting to the antenna port # 3 13 is output from the modem 30 from the time point t2 to the time point t3, and the time point t (k) from the time point t (k-1). So far, the test signal 40k for outputting to the k-th antenna port #k 1k is output from the modem 30. Here, the figure of FIG. 4 is illustrated without considering the time for changing the output path of some signals between the respective test signals.
따라서 실제로 수신 궤환 포트 102에서는 각 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k로부터 도 4와 같은 형태로 각각의 테스트 신호들이 입력되며, 결과적으로 A/D 변환기 22k로 입력되는 형태도 동일한 형태가 된다. 이에 따라 다시 모뎀 30에서 각 안테나 포트들 11, 12, 13, …, 1k에 대하여 테스트 신호를 수신하여 각 안테나 포트들에 대한 위상을 측정할 수 있다.Therefore, in the receiving feedback port 102, the antenna ports 11, 12, 13,... Each of the test signals is input from 1k to the form as shown in FIG. 4, and as a result, the input to the A / D converter 22k is the same. Accordingly, each antenna port 11, 12, 13,... For example, the phase of each antenna port can be measured by receiving a test signal for 1k.
하지만, 이상에서 설명한 방식에서는 모뎀 30에서 각각의 안테나 포트들 별로 신호를 송신해야 하기 때문에 안테나의 수와 모뎀 30에서의 처리 시간에 비례하여 송신 경로의 위상 측정 및 각각의 안테나 포트들에 대한 보정에 매우 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.However, in the method described above, since the signal must be transmitted for each antenna port in the modem 30, the phase path of the transmission path and the correction for each antenna port are proportional to the number of antennas and the processing time of the modem 30. There is a very time consuming problem.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.5 is a configuration diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 기본적인 블록의 구성은 앞서 설명한 도 2 및 도 3의 구성과 동일한 형태로 이해될 수 있다. 다만 도 5에서는 송신 테스트 신호를 처리하기 위해 복수의 안테나 포트들 단위로 그룹핑(grouping)을 수행한다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 안테나 포트들을 2개의 그룹을 형성한 형태로 도시하였다. 하지만 도 5에 예시한 바와 달리 2개 이상 복수 개의 그룹으로 안테나 포트들을 그룹핑할 수도 있다.Referring to FIG. 5, the basic block configuration may be understood to be the same as the configuration of FIGS. 2 and 3 described above. In FIG. 5, grouping is performed in units of a plurality of antenna ports to process a transmission test signal. In FIG. 5, antenna ports are shown in a form of two groups for convenience of description. However, unlike illustrated in FIG. 5, antenna ports may be grouped into two or more groups.
먼저 도 5의 구성을 살펴보기로 한다. 각각의 안테나 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1)는 하나의 그룹으로 형성되어 하나의 수신 궤환 포트 #1 111로 입력된다. 또한 다른 그룹의 안테나 포트들 1(k-p), 1(k-p+1), …, 1k는 다른 하나의 수신 궤환 포트 #2 112로 입력된다. 각 안테나 포트들 11, 12, …,1(k-p-1), 1(k-p), 1(k-p+1), …1k는 앞서 설명한 바와 같이 각각의 스위칭 및 A/D 변환부 20의 내부에 포함된 각각의 송/수신 스위치들 211, 212, …, 21(k-p), 21(k-p+1), … 21k와 1:1 매핑된다. 또한 각각의 송/수신 스위치들 211, 212, …, 21(k-p), 21(k-p+1), … 21k는 각각의 A/D 변환기들 221, 222, …, 22(k-p-1), 22(k-p), 22(k-p+1), …, 22k와 1:1 매핑된다.First, the configuration of FIG. 5 will be described. The respective antenna ports 11, 12,... , 1 (k-p-1) is formed in one group and is input to one receiving feedback port # 1 111. Also in another group of antenna ports 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... , 1k is input to the other receiving feedback port # 2 112. Each antenna port 11, 12,... , 1 (k-p-1), 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... 1k denotes each of the transmit / receive switches 211, 212,... Included in the respective switching and A / D converters 20 as described above. , 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... 1: 1 mapped to 21k. Also, each of the transmit / receive switches 211, 212,... , 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... 21k represents the respective A / D converters 221, 222,. , 22 (k-p-1), 22 (k-p), 22 (k-p + 1),... , 1: 1 mapped with 22k.
도 3과 대비할 때, 무선부 10 내에 수신 궤환 포트 #1 111 및 수신 궤환 포트 #2와 같이 복수의 수신 궤환 포트들을 가지며, 각각이 수신 궤환 포트들 111, 112는 해당하는 그룹 내의 A/D 변환기들로 신호를 출력하도록 경로가 설정된다. 도 5에서는 수신 궤환 포트 #1 111의 궤환 경로가 A/D 변환기 22(k-p-1)로 입력되도록 예시하였으며, 수신 궤환 포트 #2 112의 궤환 경로가 A/D 변환기 22k로 입력되도록 예시하였다.In contrast to FIG. 3, the radio section 10 has a plurality of receiving feedback ports, such as the receiving feedback port # 1 111 and the receiving feedback port # 2, each of the receiving feedback ports 111 and 112 is an A / D converter in a corresponding group. The path is set to output a signal to the channel. In FIG. 5, the feedback path of the reception feedback port # 1 111 is input to the A / D converter 22 (k-p-1), and the feedback path of the reception feedback port # 2 112 is illustrated to be input to the A / D converter 22k.
따라서 무선부 10의 각 안테나 수와 안테나 포트의 수는 앞서 설명한 도 3의 경우와 동일하다. 이처럼 안테나 포트들을 그룹핑하는 경우 모뎀 30은 그룹핑된 각각의 안테나 포트들로 동일 시점에 기준 신호들을 생성하여 출력할 수 있다. 이를 위해 본 발명에서는 먼저 각 그룹들 간의 평균 지연(delay)을 보정하고, 송신 테스트 신호를 생성하여 출력한다. 또한 각 그룹 내에 포함된 각각의 안테나 포트로의 경로에 대응하여 위상의 보정을 위해 동일 시점에 동일한 테스트 신호들을 송신하기 위해 각각의 포트로 송신될 테스트 신호들에 대하여 직교성을 갖는 코드(orthogonal code)를 곱하여 출력한다. 따라서 안테나 포트의 그룹 수는 모뎀 30에서 테스트 신호의 송신 및 수신에 대응하여 한 번에 처리할 수 있는 개수와 직교성을 갖는 코드의 수에 따라 결정될 수 있다.Accordingly, the number of antennas and the number of antenna ports of the radio unit 10 are the same as those of FIG. 3. When the antenna ports are grouped as described above, the modem 30 may generate and output reference signals to the respective antenna ports grouped at the same time. To this end, the present invention first corrects the average delay between the groups, and generates and outputs a transmission test signal. Orthogonal code for test signals to be transmitted to each port to transmit the same test signals at the same time point for phase correction corresponding to a path to each antenna port included in each group. Multiply by Therefore, the number of groups of antenna ports may be determined according to the number of codes having orthogonality with the number that can be processed at one time in response to transmission and reception of a test signal in the modem 30.
즉, 모뎀 30은 제1그룹의 각 안테나 포트들 11, 12, …1(k-p-1)의 경로로 출력하여 궤환할 테스트 신호들 각각에 직교성을 갖는 코드들을 곱하여 동시에 출력한다. 그러면 각각의 A/D 변환기들 221, 222, …, 22(k-p-1)는 직교 코드가 곱해진 테스트 신호들을 아날로그 신호로 변환하고, 대역 상승하여 출력한다. 이에 따라 각 A/D 변환기들 221, 222, …, 22(k-p-1)에 대응하는 송/수신 스위치들 211, 212, …, 21(k-p-1)은 테스트 신호가 대응하는 각각의 안테나 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1)로 입력되도록 설정하여 출력한다.That is, the modem 30 may include the antenna ports 11, 12,... Outputs a path of 1 (k-p-1) and multiplies the codes having orthogonality to each of the test signals to be fed back and outputs them simultaneously. Then each of the A / D converters 221, 222,... , 22 (k-p-1) converts the test signals multiplied by the orthogonal code into an analog signal, and outputs the band up. Accordingly, the respective A / D converters 221, 222,... , Transmit / receive switches corresponding to 22 (k-p-1) 211, 212,... , 21 (k-p-1) denotes the respective antenna ports 11, 12,... , 1 (k-p-1) is set to be inputted and output.
이에 따라 제1그룹에 속하는 각 안테나 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1)은 수신 궤환 포트 #1 111로 신호를 출력한다. 앞에서 설명한 바와 같이 각 안테나 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1)로 출력된 신호들은 모두 동일 시점에 직교성을 갖는 코드가 곱해진 상태로 출력된 신호들이므로, 수신 궤환 포트 #1 111에서 수신된 신호는 동일 시점에 입력된다. 따라서 제1그룹에 해당하는 수신 궤환 포트 #1 111은 동일 시점에 입력된 직교성을 갖는 코드가 곱해진 신호를 A/D 변환기 22(k-p-1)로 한 번에 출력할 수 있다.Accordingly, each antenna port 11, 12,... , 1 (k-p-1) outputs a signal to receive feedback port # 1 111. As previously described, each of the antenna ports 11, 12,... Since all signals output as 1 (k-p-1) are output as multiplying orthogonal codes at the same time, the signals received at the reception feedback port # 1 111 are input at the same time. Accordingly, the reception feedback port # 1 111 corresponding to the first group may output the signal multiplied by the orthogonal code input at the same time to the A / D converter 22 (k-p-1) at one time.
이에 따라 A/D 변환기 22(k-p-1)는 입력된 신호를 대역 하강변환하고, 다시 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 모뎀 30으로 출력한다. 모뎀 30은 내부에 각 그룹에 대응하여 송신 포트 보상 신호 계산부들 501, 502를 포함할 수 있다. 모뎀 30의 내부에 포함된 각각의 송신 포트 보상 신호 계산부들 501, 502는 프로그램 형태로 구현할 수도 있고, 로직 형태로 구현할 수도 있으며, 펌웨어 형태로 구현할 수도 있다. 송신 포트 보상 신호 계산부 501과 502는 동일한 동작을 수행하므로, 하나의 동작만을 살펴보기로 하자.Accordingly, the A / D converter 22 (k-p-1) converts the input signal to the band down and converts the analog signal into a digital signal and outputs the analog signal to the modem 30. The modem 30 may include transmission port compensation signal calculators 501 and 502 corresponding to each group therein. Each of the transmission port compensation signal calculators 501 and 502 included in the modem 30 may be implemented in a program form, in a logic form, or in a firmware form. Since the transmission port compensation signal calculators 501 and 502 perform the same operation, only one operation will be described.
송신 포트 보상 신호 계산부 #1 501은 직교성을 갖는 코드가 곱해진 각 안테나 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1)로 출력된 테스트 신호들을 한 번에 수신하여 각각의 코드를 다시 곱하여 제거함으로써 각 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1)로 출력된 신호들을 구분할 수 있다. 이를 통해 각 포트마다 테스트 신호의 송신 경로에 따른 위상의 변화를 쉽게 검출할 수 있다.The transmission port compensation signal calculation unit # 1 501 performs the antenna ports 11, 12,... , By receiving the test signals output as 1 (k-p-1) at once and multiplying each code again to remove each port 11, 12,... , 1 (k-p-1) can be distinguished from the output signal. This makes it easy to detect the phase change along the transmission path of the test signal for each port.
제2그룹인 안테나 포트들 1(k-p), 1(k-p+1), …, 1k로 출력되는 신호들은 제1그룹의 코드와 동일한 코드를 사용할 수 있으며, 동일 시점에 신호를 송신하도록 구성할 수도 있고, 제1그룹의 신호가 송신된 이후에 제2그룹의 테스트를 위한 신호들을 한 번에 송신하도록 구성할 수도 있다. 이러한 시점의 결정은 모뎀 30의 처리 능력에 따라 각 그룹별로 일정한 시간 차이를 두고 테스트 신호가 전송되도록 구성하거나 또는 각 그룹들로 모두 동시에 테스트 신호가 전송되도록 구성할 수 있다.The second group of antenna ports 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... , 1k output signals may use the same code as the code of the first group, may be configured to transmit the signal at the same time, and the signal for the test of the second group after the signal of the first group is transmitted You can also configure to send them at once. The determination of this time point may be configured such that the test signal is transmitted with a predetermined time difference for each group according to the processing capability of the modem 30, or the test signal is simultaneously transmitted to each group.
그러면 여기서 직교성을 갖는 코드들에 대하여 좀 더 살펴보기로 하자. 직교성을 갖는 코드에서 요구되는 특징은 아래와 같다.Let's take a closer look at the orthogonal code here. The features required for orthogonal code are:
1) 서브 밴드별로 누적할 시 직교성(orthogonal) 특징에 의해 각 안테나별로 시퀀스의 구분이 가능해야 한다.1) When accumulating by subbands, a sequence should be distinguishable for each antenna due to an orthogonal characteristic.
2) 최소 서브 밴드별로 테스트에 필요한 안테나의 수만큼 분할(division)할 수 있는 코드의 직교가 필요하다.2) Orthogonal code that can be divided by the minimum number of antennas required for each subband is needed.
위의 코드 시퀀스 특징을 만족하면서 코드 분할하여 테스트 신호로 사용 가능한 시퀀스 또는 코드는 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스, 월시 코드(Walsh code), 하다마드(Hadarmad) 시퀀스 등이 있다. 또한 위의 시퀀스들 또는 코드들을 이용하여 안테나 별 위상 응답(phase response)은 아래 <수학식 1>과 같이 계산할 수 있다.A sequence or code that satisfies the above code sequence characteristics and can be code-divided and used as a test signal includes a Zadoff-Chu sequence, a Walsh code, and a Hadarmad sequence. Also, using the above sequences or codes, a phase response for each antenna can be calculated as in Equation 1 below.
수학식 1
Figure PCTKR2017002745-appb-M000001
Equation 1
Figure PCTKR2017002745-appb-M000001
<수학식 1>에서
Figure PCTKR2017002745-appb-I000001
는 테스트 신호의 중에서 m번째 안테나의 k번째 주파수에 해당하는 테스트 신호이고,
Figure PCTKR2017002745-appb-I000002
는 m번째 안테나의 k번째 서브캐리어에 해당하는 위상 응답이다. 각 안테나에서 동일 시간에 전송되는
Figure PCTKR2017002745-appb-I000003
는 수신단에서 안테나 별로 합쳐져서 k번째 주파수를 통해 수신되는 신호가 <수학식 1>과 같이 표현된다.
In <Equation 1>
Figure PCTKR2017002745-appb-I000001
Is a test signal corresponding to the k th frequency of the m th antenna among the test signals,
Figure PCTKR2017002745-appb-I000002
Is the phase response corresponding to the kth subcarrier of the mth antenna. Transmitted at the same time on each antenna
Figure PCTKR2017002745-appb-I000003
The sum of the antennas at the receiving end is a signal received through the k-th frequency is expressed as Equation (1).
또한 <수학식 1>의 코드 시퀀스는 특징에 따라 하기 <수학식 2>가 성립한다.In addition, the code sequence of Equation 1 is established according to the following Equation 2.
수학식 2
Figure PCTKR2017002745-appb-M000002
Equation 2
Figure PCTKR2017002745-appb-M000002
이에 따라 다시 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 m번째 안테나의 k번째 서브캐리어의 응답인
Figure PCTKR2017002745-appb-I000004
를 계산할 수 있다. 단 m번째 안테나의 k번째 서브캐리어의 응답인
Figure PCTKR2017002745-appb-I000005
는 서브 밴드의 누적에 의해 계산된 값이므로, 톤의 개수(Ntone)의 서브캐리어는 동일한
Figure PCTKR2017002745-appb-I000006
을 적용해야 한다. 즉, 안테나 위상 특성이 서브밴드의 톤의 개수(Ntone)내에서는 플랫(flat)하다는 가정이 필요하다. 이에 따라 하기 <수학식 3>과 같이 결정될 수 있다.
Accordingly, using Equation 1 and Equation 2, the response of the k th subcarrier of the m th antenna is
Figure PCTKR2017002745-appb-I000004
Can be calculated. Only the response of the kth subcarrier of the mth antenna
Figure PCTKR2017002745-appb-I000005
Since is a value calculated by the accumulation of subbands, the subcarriers of the number of tones (Ntone) are the same.
Figure PCTKR2017002745-appb-I000006
Should be applied. In other words, it is necessary to assume that the antenna phase characteristic is flat within the number of tones of subbands. Accordingly, it may be determined as in Equation 3 below.
수학식 3
Figure PCTKR2017002745-appb-M000003
Equation 3
Figure PCTKR2017002745-appb-M000003
그러면 이상에서 설명한 형태에 따라 다양하게 테스트 신호가 전송될 수 있는 방안들에 대하여 살펴보기로 한다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라 각 그룹별로 테스트 신호가 송신되는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다.Next, various methods of transmitting a test signal according to the form described above will be described. 6A and 6B are timing diagrams illustrating a case in which a test signal is transmitted for each group according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저 도 6a를 참조하면, 그룹으로 구분된 포트들의 구분 없이 모든 포트들로 동일한 시점인 t0의 시점부터 t1의 시점까지 테스트 신호가 송신된다. 이때, 각각의 테스트 신호들은 포트별로 구분된 그룹 내에서 서로 다른 직교성을 갖는 코드가 곱해진 상태이다. 즉, 안테나 포트 #1 11로 출력되는 테스트 신호 601과 안테나 포트 #2 12로 출력되는 테스트 신호 602는 동일한 테스트 신호이지만 서로 다른 직교성을 갖는 코드가 곱해진 상태이다. 이러한 코드는 CDM 코드를 사용할 수 있다. 이때, 각 그룹들 간에는 서로 동일한 코드들이 사용될 수 있다. 가령 안테나 포트 #1 11로 출력되는 신호에 곱해진 직교 코드와 안테나 포트 #k-p 1(k-p)에 곱해진 직교 코드는 같은 코드가 될 수 있다. 즉, 각 그룹별로 직교 코드를 재사용할 수 있다. 이와 같은 방법을 이용하여 도 6a에서는 안테나 포트 #1 11부터 안테나 포트 #k까지 모두 한 번에 테스트 신호가 송신되는 경우를 예시한 타이밍도이다.First, referring to FIG. 6A, a test signal is transmitted from a time point t0 to a time point t1 to all ports without division of the ports divided into groups. In this case, each test signal is multiplied by a code having different orthogonality in the group divided by port. That is, the test signal 601 outputted to the antenna port # 1 11 and the test signal 602 outputted to the antenna port # 2 12 are the same test signals, but codes having different orthogonalities are multiplied. Such code may use CDM code. In this case, the same codes may be used between groups. For example, an orthogonal code multiplied by a signal output to antenna port # 1 11 and an orthogonal code multiplied by antenna port # k-p 1 (k-p) may be the same code. That is, the orthogonal code can be reused for each group. 6A is a timing diagram illustrating a case in which a test signal is transmitted from antenna port # 1 11 to antenna port #k at once using FIG. 6A.
다음으로 도 6b를 참조하면, 각 그룹별로 테스트 신호를 송신하는 시점을 달리하는 경우이다. 즉, 제1그룹인 안테나 포트 11, 12, …, 1k-p-1로 출력되는 각각의 테스트 신호들이 모두 동일하게 t0의 시점부터 t1의 시점까지 전송된다. 이때에도 각각의 테스트 신호들 601, 602, …60k-p-1은 서로 다른 직교성을 갖는 코드들이 곱해진 신호이며, 예컨대 CDM 코드가 곱해진 상태일 수 있다. 이처럼 제1그룹의 안테나 포트들에 대하여 테스트 신호를 송신 및 궤환하여 각 안테나 포트들의 경로별로 위상의 변화를 검사하고 각각에 대응한 보상을 수행할 수 있다.Next, referring to FIG. 6B, a time point at which a test signal is transmitted for each group is different. That is, antenna ports 11, 12,... Each test signal output as 1k-p-1 is transmitted from the time point t0 to the time point t1. Again, the respective test signals 601, 602,... 60k-p-1 is a signal multiplied by codes having different orthogonalities, for example, CDM codes may be multiplied. As described above, test signals may be transmitted and feedback with respect to the antenna ports of the first group, thereby checking the phase change for each path of each antenna port and performing compensation corresponding to each.
이후 다시 t21시점부터 t22의 시점까지 제2그룹인 안테나 포트 1(k-p), 1(k-p+1), …, 1k로 출력되는 각각의 테스트 신호들이 전송된다. 이때에도 각각의 테스트 신호들 60k-p, 60k-p+1, …60k는 서로 다른 직교성을 갖는 코드들이 곱해진 신호이며, 예컨대 CDM 코드가 곱해진 상태일 수 있다. 또한 제1그룹과 제2그룹은 서로 다른 그룹이므로, 서로 동일한 코드가 사용될 수 있다. 예컨대, 안테나 포트 #1 11로 출력되는 신호에 곱해진 직교 코드와 안테나 포트 #k-p 1(k-p)에 곱해진 직교 코드는 같은 코드가 될 수 있다. 즉, 각 그룹별로 직교 코드를 재사용할 수 있다.Thereafter, antenna port 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... Which is the second group from the time t21 to the time t22. Each test signal output in 1k is transmitted. Again, the test signals 60k-p, 60k-p + 1,... 60k is a signal multiplied by codes having different orthogonalities, for example, CDM codes may be multiplied. In addition, since the first group and the second group are different groups, the same code may be used. For example, an orthogonal code multiplied by a signal output to antenna port # 1 11 and an orthogonal code multiplied by antenna port # k-p 1 (k-p) may be the same code. That is, the orthogonal code can be reused for each group.
이처럼 제1그룹의 안테나 포트들에 대한 테스트 신호의 송신 및 궤환 처리가 이루어진 후 다시 제2그룹의 안테나 포트들에 대하여 테스트 신호를 송신 및 궤환하여 각 안테나 포트들의 경로별로 위상의 변화를 검사하고 각각에 대응한 보상을 수행할 수 있다. 도 6b와 같이 신호를 송신하는 경우에는 도 5에서 수신 궤환 포트를 하나만 갖도록 구성할 수 있다. 즉, 하나의 수신 궤환 포트만을 이용하고, 각각의 안테나 포트들에 대한 그룹핑은 동일하게 한 후 각 그룹별로 서로 다른 시간에 테스트 신호를 송신하도록 구성하는 것이 가능하다. 도 6b의 경우처럼 송신하는 경우의 이점은 무선부 10에 궤환 포트를 추가로 구성하기 어려운 경우에 본 발명을 적용할 수 있다. 도 6b의 물리적인 구성 형태는 후술되는 도 8에서 다시 살펴보기로 한다.After the test signal transmission and feedback processing is performed on the antenna ports of the first group, the test signal is transmitted and fed back to the antenna ports of the second group, and the phase change of each antenna port is examined. Compensation corresponding to may be performed. In the case of transmitting a signal as shown in FIG. 6B, only one receiving feedback port may be configured in FIG. 5. That is, it is possible to use only one receiving feedback port, and to configure the grouping for each antenna port to be the same, and to configure the test signal to be transmitted at different times for each group. An advantage of transmitting as in the case of FIG. 6B is that the present invention can be applied when it is difficult to additionally configure the feedback port in the radio unit 10. The physical configuration of FIG. 6B will be described later with reference to FIG. 8.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정할 경우의 제어 흐름도이다.7 is a control flowchart when a transmission phase of antennas is corrected in a large capacity multiple input / multi output antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하의 설명에서 도 7의 흐름도는 제어부 40에서 이루어질 수도 있고, 모뎀 30에서 이루어질 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 모뎀 30에서 이루어지는 경우로 설명하기로 한다.In the following description, the flowchart of FIG. 7 may be performed by the controller 40 or may be performed by the modem 30. Hereinafter, a description will be given of a case made in the modem 30 for convenience of description.
모뎀 30은 700단계에서 테스트 신호의 궤환 경로를 설정하도록 제어한다. 즉, 도 5에서 송/수신 스위치들 211, 212, …, 21(k-p-1), 21(k-p), 21(k-p+1), …, 21k의 송/수신 스위치 경로를 송신 패스가 되도록 설정한다. 또한 모뎀 30은 700단계에서 각각의 안테나 포트들 11, 12, 1(k-p-1)까지의 안테나 포트는 수신 궤환 포트 #1 111로 연결되도록 제어하고, 안테나 포트 1(k-p), 1(k-p+1), …, 1k까지의 안테나 포트는 수신 궤환 포트 #2 112로 연결되도록 스위칭을 수행한다.The modem 30 controls to set the feedback path of the test signal in step 700. That is, in Fig. 5, the transmit / receive switches 211, 212,... , 21 (k-p-1), 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... Set the 21k transmit / receive switch path to be the transmit path. In addition, the modem 30 controls the antenna ports 11, 12, and 1 (kp-1) to be connected to the reception feedback port # 1 111 in step 700, and the antenna ports 1 (kp) and 1 (k- p + 1),... Up to 1k antenna ports perform switching to connect to receive feedback port # 2 112.
이후 모뎀 30은 710단계에서 송/수신 스위치와 무선부 10 간의 각 그룹별 안테나 경로의 평균 지연을 보상한다. 가령 수신 궤환 포트 #1 111로의 궤환 경로와 수신 궤환 포트 #2 112로의 궤환 경로의 지연이 상이한 경우 해당하는 값만큼 보상하는 것이다. 예를 들어 수신 궤환 포트 #1 111로의 궤환 경로가 수신 궤환 포트 #2 112로의 궤환 경로보다 0.1ms 만큼 빠른 속도를 갖는 경우 수신 궤환 포트 #1 111로의 신호를 0.1ms만큼 지연시켜 출력할 수 있다. 다른 방법으로 수신 신호에서 지연시간만큼을 보상할 수도 있다. 710단계는 각 궤환 경로 별 보상 값을 미리 인지하는 단계임을 밝혀둔다.In step 710, the modem 30 compensates an average delay of antenna paths for each group between the transmit / receive switch and the radio unit 10. For example, if a delay between the feedback path to the reception feedback port # 1 111 and the feedback path to the reception feedback port # 2 112 is different, the corresponding value is compensated. For example, when the feedback path to the reception feedback port # 1 111 has a speed 0.1 ms faster than the feedback path to the reception feedback port # 2 112, the signal to the reception feedback port # 1 111 may be delayed by 0.1 ms and output. Alternatively, the delay time may be compensated for in the received signal. It is noted that step 710 is a step of recognizing a compensation value for each feedback path in advance.
710단계의 지연을 보상한 후 모뎀 30은 720단계로 진행하여 모든 안테나 포트로 각각 직교 코드를 곱한 테스트 신호를 송신한다. 즉, 도 6a에서와 같이 모든 포트들로 신호를 송신하며, 송신되는 신호는 앞서 설명한 바와 같이 직교 코드 또는 시퀀스가 곱해진 형태로 출력된다. 따라서 720단계에서 신호가 전송되면, 각각의 경로마다 A/D 변환기들 221, 222, …, 22(k-p-1), 22(k-p), 22(k-p+1), …, 22k와 송/수신 스위치들 211, 212, …, 21(k-p-1), 21(k-p), 21(k-p+1), …, 21k를 통해 해당하는 각각의 안테나 포트들 11, 12, …, 1(k-p-1), 1(k-p), 1(k-p+1), …, 1k로 출력되어 해당하는 수신 궤환 포트들 111, 112로 입력된다. 궤환 포트들은 다시 연결된 A/D 변환기들 22(k-p-1), 22k를 통해 모뎀 30으로 신호가 궤환된다.After compensating for the delay of step 710, the modem 30 proceeds to step 720 and transmits a test signal multiplied by an orthogonal code to all antenna ports. That is, as illustrated in FIG. 6A, signals are transmitted to all ports, and the transmitted signals are output as multiplied by orthogonal codes or sequences as described above. Therefore, when a signal is transmitted in step 720, the A / D converters 221, 222,... , 22 (k-p-1), 22 (k-p), 22 (k-p + 1),... , 22k and transmit / receive switches 211, 212,... , 21 (k-p-1), 21 (k-p), 21 (k-p + 1),... Corresponding antenna ports 11, 12,... , 1 (k-p-1), 1 (k-p), 1 (k-p + 1),... , 1k is outputted to corresponding receive feedback ports 111 and 112. The feedback ports are fed back to modem 30 via the reconnected A / D converters 22 (k-p-1), 22k.
모뎀 30은 궤환된 신호는 모든 신호가 동일 시점에 전송되었거나 시간 보상이 이루어진 상태일 수 있다. 만일 시간 보상이 이루어지지 않고 전송된 경우 모뎀 30은 수신된 신호를 이용하여 시간 보상을 수행한다. 이후 각 궤환 포트마다 수신된 신호에서 각 안테나 포트 별 신호를 분리한다. 이러한 분리는 앞서 설명한 <수학식 3>을 이용할 수 있다. 이처럼 신호를 분리한 후 모뎀 30은 740단계로 진행하여 분리된 신호로부터 각 안테나 포트의 위상 변화를 검출 또는 계산할 수 있다.The modem 30 may be in a state where all signals are transmitted at the same time or time compensation is performed. If the time compensation is performed without performing the time compensation, the modem 30 performs the time compensation using the received signal. Then, the signal for each antenna port is separated from the signal received for each feedback port. This separation may use Equation 3 described above. After separating the signals, the modem 30 proceeds to step 740 to detect or calculate the phase change of each antenna port from the separated signals.
모뎀 30은 740단계에서 분리된 신호들 각각에 대하여 각 안테나 별로 위상 변화를 검출하고, 750단게에서 검출된 위상 변화에 기반하여 송신 신호의 보정 값을 생성할 수 있다.The modem 30 may detect a phase change for each antenna for each of the signals separated in operation 740, and generate a correction value of the transmission signal based on the phase change detected in operation 750.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.8 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
도 8의 무선부 10은 앞서 설명한 도 3의 경우와 동일한 구성을 가진다. 또한 스위칭 및 A/D 변환부 20의 구성도 도 3의 구성과 동일한 구성을 가진다. 다만, 도 8에서는 안테나 즉, 안테나 포트들을 도 5와 같이 그룹핑하고, 그룹핑된 안테나 포트들로 신호를 송신하도록 구성한다. 따라서 도 6b에서 살핀 바와 같이 그룹핑된 안테나 포트들에 대하여 테스트 신호를 시간 분할하여 전송해야 한다. 각 그룹별 안테나 포트에 대한 보상은 도 7에서 설명한 방법을 그대로 이용할 수 있다.The wireless part 10 of FIG. 8 has the same configuration as the case of FIG. 3 described above. In addition, the configuration of the switching and A / D converter 20 also has the same configuration as that of FIG. However, in FIG. 8, antennas, that is, antenna ports are grouped as shown in FIG. 5, and a signal is transmitted to the grouped antenna ports. Therefore, the test signal needs to be transmitted in time division for the antenna ports grouped as shown in FIG. 6B. Compensation for the antenna port for each group can be used as described in FIG.
도 8의 경우는 도 5의 경우보다 각 안테나로의 경로의 보상을 위한 프로세스에 더 많은 시간이 소요된다. 하지만, 도 8의 경우는 수신 궤환 포트를 하나만 갖도록 구성하고, 스위칭 및 A/D 변환부 20의 구성에도 추가적인 변화를 주지 않음으로써 기존의 형태를 그대로 유지할 수 있는 장점이 있다.In the case of FIG. 8, the process for compensating the path to each antenna takes more time than in the case of FIG. 5. However, in the case of Figure 8 is configured to have only one receiving feedback port, there is an advantage that can maintain the existing form as it does not change additionally to the configuration of the switching and A / D conversion unit 20.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 안테나들의 송신 위상을 보정하기 위한 구성도이다.9 is a block diagram for correcting the transmission phase of the antennas in a large capacity multiple input / multiple output antenna system according to another embodiment of the present invention.
도 9는 각 안테나 포트마다 수신 궤환 포트들을 포함하는 경우이다. 도 9를 참조하면, 무선부 10의 구성에서 안테나 포트 #1 11에 대응하는 수신 궤환 포트 #1 121이 연결되고, 안테나 수신 포트 #2 12에 대응하는 수신 궤환 포트 #2 122가 연결되고, 안테나 포트 #k에 대응하는 수신 궤환 포트 #k 12k가 연결된다. 이처럼 각각의 안테나 포트마다 수신 궤환 포트들 121, 122, …, 12k를 포함하고, 각각의 궤환 포트들 121, 122, …, 12k는 해당하는 안테나 포트와 대응하는 A/D 변환기들 221, 222, …22k로 신호를 궤환하도록 연결한다.9 illustrates a case in which reception feedback ports are included in each antenna port. Referring to FIG. 9, in the configuration of the wireless unit 10, a reception feedback port # 1 121 corresponding to the antenna port # 1 11 is connected, a reception feedback port # 2 122 corresponding to the antenna reception port # 2 12 is connected, and an antenna Receive feedback port #k 12k corresponding to port #k is connected. Thus, for each antenna port, the receiving feedback ports 121, 122,... , 12k, and each of the feedback ports 121, 122,... 12k denotes the corresponding antenna port and corresponding A / D converters 221, 222,. Connect to return the signal to 22k.
따라서 모뎀 30은 내부에 각 안테나 포트에 대응하여 송신 포트 보상 신호 계산부들 901, 902, …, 90k를 포함할 수 있다. 또한 송신 포트 보상 신호 계산부들 901, 902, …, 90k는 앞에서 설명한 바와 같이 별도의 로직으로 구성할 수도 있고, 프로그램으로 구성할 수도 있으며, 펌웨어 형식으로 구현할 수도 있다.Therefore, the modem 30 has transmission port compensation signal calculators 901, 902,... Corresponding to each antenna port therein. , May include 90k. Also, the transmission port compensation signal calculators 901, 902,... As described above, 90k may be configured as separate logic, program, or firmware.
도 9와 같은 형태의 구성은 각 안테나 포트 별로 궤환 루프를 구성하기 때문에 대용량 다중 입력/다중 출력 안테나 시스템에서 무선부 10과 스위칭 및 A/D 변환부 20의 부하가 커질 수 있다. 뿐만 아니라 모뎀 30에서도 각각의 안테나 포트에 대한 송신 경로마다의 지연을 고려해야 하므로, 추가적인 계산이 더 필요할 수 있다. 즉 시스템의 전체적인 부담이 증가한다.9, since the feedback loop is configured for each antenna port, the load of the wireless unit 10 and the switching and A / D converter 20 may be increased in a large capacity multiple input / multi output antenna system. In addition, modem 30 may need to account for the delay of each transmission path for each antenna port, so additional calculations may be needed. The overall burden on the system increases.
하지만, 도 9와 같이 구성하는 경우 송신 경로의 테스트를 위해 신호 생성 시 별도의 추가적인 동작 예컨대, 코드나 시퀀스를 곱해주고, 수신된 신호에서 이를 제거하는 동작이 필요하지 않으므로 직교성을 갖는 코드를 필요로 하지 않는다. 또한 각 경로(path) 별로 응답을 구하는 경우 서브밴드 방식으로 누적하지 않고 각 서브 캐리어별로 측정할 수 있는 이점이 있다.However, the configuration as shown in FIG. 9 requires a code having an orthogonality since an additional operation such as multiplying a code or a sequence and removing the signal from a received signal is not required when generating a signal to test a transmission path. I never do that. In addition, when obtaining a response for each path, there is an advantage that the measurement can be performed for each subcarrier without accumulating in a subband manner.
그러면 이상에서 설명한 각각의 방식들의 이점을 다시 정리하여 살펴보기로 한다. 본 발명에서 제안하는 대용량 안테나 시스템에서의 보상(calibration)을 위한 테스트 신호의 궤환 방식을 적용하는 경우 안테나 개수에 따라 선형적으로 증가하는 송신 프로세싱 시간(Tx calibration processing time)을 코드 그룹에 따라 구분된 그룹의 개수나 궤환 포트의 수만큼으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 마지막 실시 예의 경우 이러한 직교성을 갖는 코드를 처리하는 등의 추가적인 시간의 소요 없이 빠르게 보상을 위한 테스트 신호를 궤환하여 각 안테나 포트 별의 지연 및 위상 변화를 검출하고, 보상할 수 있다.Then, the advantages of each method described above will be summarized. In the case of applying the feedback method of the test signal for calibration in the large-capacity antenna system proposed in the present invention, the Tx calibration processing time that is linearly increased according to the number of antennas is divided according to the code group. This can be reduced by the number of groups or the number of feedback ports. In addition, in the case of the last embodiment, it is possible to detect and compensate for delay and phase change for each antenna port by quickly feeding back a test signal for compensation without additional time such as processing such an orthogonal code.
앞서 설명한 도 3의 경우와 본 발명의 제1실시 예(도 5)의 경우 및 제2실시 예(도 8)의 경우 및 제3실시 예(도 9)에 따라 테스트 신호를 이용하여 송신 보상 처리 시간을 비교하면 아래 <표 1>과 같이 예시할 수 있다.3, the transmission compensation process using the test signal according to the first embodiment (Fig. 5), the second embodiment (Fig. 8), and the third embodiment (Fig. 9) of the present invention. Comparing the time can be illustrated as shown in Table 1 below.
표 1
도 3 도 5 도 8 도 9
처리 시간
Figure PCTKR2017002745-appb-I000007
Figure PCTKR2017002745-appb-I000008
Figure PCTKR2017002745-appb-I000009
τ
경로 응답 추정 단위 서브캐리어 서브밴드 서브밴드 서브캐리어
Table 1
3 5 8 9
Processing time
Figure PCTKR2017002745-appb-I000007
Figure PCTKR2017002745-appb-I000008
Figure PCTKR2017002745-appb-I000009
τ
Path Response Estimation Unit Subcarrier Subband Subband Subcarrier
위의 표에서는 편의상 송신 경로마다 보상 처리 시간(calibration processing time)을 τ로 가정한 경우이다. 따라서 도 5의 경우는 2개의 궤환 루프가 아닌 L개의 그룹으로 구성된 경우로 일반화하였으며, 전체 안테나의 개수는 NTx로 가정한 경우이다. 위에 <표 1>에 예시되어 있는 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따르면 도 3에서와 같이 각 안테나 포트마다 수행해야 하는 보상(calibration)의 시간을 효율적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.In the above table, for convenience, it is assumed that the compensation processing time is τ for each transmission path. Therefore, in FIG. 5, the generalized case is composed of L groups instead of two feedback loops. The total number of antennas is assumed to be NTx. As illustrated in Table 1, according to embodiments of the present invention, as shown in FIG. 3, there is an advantage in that the time required for calibration, which must be performed for each antenna port, can be reduced efficiently.
이상에서 설명한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 예컨대, 도 8a 내지 도 8i에서는 다양한 형태를 예시하고자 하였으나, 자성을 갖는 물질들로 코어를 구성하는 모든 형태를 다 예시할 수 없으며, 본 발명의 사상과 동일한 내용을 기반으로 구성되는 다양한 변형 실시가 가능하다.The embodiments disclosed in the specification and the drawings described above are merely presented specific examples to easily explain the contents of the present invention and help understanding thereof, and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived based on the technical spirit of the present invention are included in the scope of the present invention in addition to the embodiments disclosed herein. For example, although various forms are illustrated in FIGS. 8A to 8I, all forms constituting the core with magnetic materials may not be illustrated, and various modifications may be made based on the same contents as those of the inventive concept. It is possible.
본 발명은 대용량 안테나 시스템에서 사용할 수 있다.The present invention can be used in a large capacity antenna system.

Claims (15)

  1. 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상 보정 방법에 있어서,In the phase correction method of the antenna in a large-capacity antenna system,
    상기 대용량 안테나들을 미리 설정된 개수의 그룹으로 그룹핑하는 단계;Grouping the large capacity antennas into a predetermined number of groups;
    상기 그룹핑 된 안테나 포트들이 궤환 경로를 갖도록 경로를 설정하는 단계;Establishing a path such that the grouped antenna ports have a feedback path;
    상기 각 그룹의 각 안테나 포트로 출력할 테스트 신호를 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력하는 단계;Adding a code or sequence having orthogonality to test signals to be output to each antenna port of each group;
    상기 궤환 경로를 통해 수신된 신호에서 상기 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 이용하여 해당 그룹 내의 각 안테나 포트별로 신호를 분리하는 단계; 및Separating a signal for each antenna port in the group using the orthogonal code or sequence from the signal received through the feedback path; And
    상기 분리된 신호의 위상 변화를 검출하여 보상 값을 계산하는 단계;를 포함하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.And calculating a compensation value by detecting a phase change of the separated signal.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 각 그룹마다 미리 계산된 평균 지연을 보상하는 단계;를 더 포함하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.Compensating the average delay calculated in advance for each group; Antenna phase correction method in a high-capacity antenna system.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스는, The method of claim 1, wherein the orthogonal code or sequence is,
    월시 코드(Walsh code) 또는 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스 또는 하다마드 시퀀스(Hadarmad sequence) 중 하나인, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.An antenna phase correction method in a large capacity antenna system, which is either Walsh code, Zadoff-Chu sequence or Hadarmad sequence.
  4. 제3항에 있어서, 상기 그룹의 개수는,The method of claim 3, wherein the number of groups is
    상기 직교성을 갖는 코드들의 수 또는 시퀀스의 수에 따라 결정되는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.And a method according to the orthogonal codes or the number of sequences.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 테스트 신호를 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력할 시 상기 그룹 단위로 순차적으로 출력하는 단계를 더 포함하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.And outputting the test signal sequentially in the group unit when outputting by adding a code or a sequence having orthogonality.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 테스트 신호를 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력할 시 상기 그룹핑된 모든 그룹의 테스트 신호를 동시에 출력하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.And outputting the test signals of all the grouped groups at the same time when the test signals are output by adding a code or sequence having orthogonality.
  7. 제1항에 있어서, 상기 직교성을 갖는 코드는,The method of claim 1, wherein the orthogonal code is:
    상기 각 그룹마다 재사용되는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법.Antenna phase correction method in a large capacity antenna system, which is reused for each group.
  8. 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상 보정을 위한 장치에 있어서,An apparatus for phase correction of an antenna in a large capacity antenna system,
    상기 각 안테나에 대응하는 안테나 포트들을 포함하며, 상기 미리 결정된 안테나 개수 단위로 그룹핑된 궤환 포트를 포함하는 무선부;A wireless unit including antenna ports corresponding to each of the antennas and including a feedback port grouped by the predetermined number of antennas;
    상기 무선부의 각 안테나 포트들에 대응하는 송/수신 스위치들과 상기 송/수신 스위치들에 대응하는 아날로그-디지털 변환기들을 포함하는 스위칭 및 A/D 변환부; 및A switching and A / D converter including transmission / reception switches corresponding to respective antenna ports of the radio unit and analog-to-digital converters corresponding to the transmission / reception switches; And
    상기 그룹핑 된 안테나 포트들이 궤환 경로를 갖도록 경로의 설정을 제어하고, 상기 각 그룹의 각 안테나 포트로 출력할 테스트 신호를 생성하며, 생성된 테스트 신호마다 직교성을 갖는 서로 다른 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력하고, 상기 궤환 경로를 통해 수신된 신호에서 상기 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 이용하여 해당 그룹 내의 각 안테나 포트별로 신호를 분리하며, 상기 분리된 신호의 위상 변화를 검출하여 보상 값을 계산하는 모뎀;을 포함하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.The path setting is controlled so that the grouped antenna ports have a feedback path, a test signal to be output to each antenna port of each group is generated, and a different code or sequence having orthogonality is added to each generated test signal and output. And a modem for separating a signal for each antenna port in a corresponding group by using a code or sequence having the orthogonality from the signal received through the feedback path, and detecting a phase change of the separated signal to calculate a compensation value; Including, the antenna phase correction device in a large-capacity antenna system.
  9. 제8항에 있어서, 상기 모뎀은,The method of claim 8, wherein the modem,
    상기 각 그룹마다 미리 계산된 평균 지연을 보상하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.And an antenna phase compensation device in a large capacity antenna system for compensating the average delay calculated in advance for each group.
  10. 제8항에 있어서, 상기 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스는, The method of claim 8, wherein the orthogonal code or sequence is,
    월시 코드(Walsh code) 또는 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스 또는 하다마드 시퀀스(Hadarmad sequence) 중 하나인, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.An antenna phase correction device in a large capacity antenna system, which is either Walsh code, Zadoff-Chu sequence, or Hadarmad sequence.
  11. 제10항에 있어서, 상기 그룹의 개수는,The method of claim 10, wherein the number of groups is
    상기 직교성을 갖는 코드들의 수 또는 시퀀스의 수에 따라 결정되는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.And a phase or number of sequences having codes that are orthogonal.
  12. 제8항에 있어서, 상기 무선부는,The method of claim 8, wherein the wireless unit,
    하나의 궤환 포트를 가지며,Has one feedback port,
    상기 모뎀은 각 그룹마다 상기 테스트 신호를 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력할 시 상기 그룹 단위로 순차적으로 출력하도록 제어하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.And the modem controls to output the test signal sequentially in the group unit when the test signal is added with an orthogonal code or sequence for each group.
  13. 제8항에 있어서, 상기 무선부는,The method of claim 8, wherein the wireless unit,
    상기 테스트 신호를 직교성을 갖는 코드 또는 시퀀스를 부가하여 출력할 시 상기 그룹핑된 모든 그룹의 테스트 신호를 동시에 출력하도록 제어하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.And outputting the test signal of all the grouped groups at the same time when the test signal is output by adding a code or sequence having orthogonality.
  14. 제8항에 있어서, 상기 직교성을 갖는 코드는,The method of claim 8, wherein the orthogonal code,
    상기 각 그룹마다 재사용되는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.Antenna phase correction apparatus in a large capacity antenna system, which is reused for each group.
  15. 대용량 안테나 시스템에서 안테나의 위상 보정을 위한 장치에 있어서,An apparatus for phase correction of an antenna in a large capacity antenna system,
    상기 각 안테나에 대응하는 안테나 포트들을 포함하며, 상기 각 안테나 포트에 대응하는 궤환 포트를 포함하는 무선부;A wireless unit including antenna ports corresponding to each antenna, and a feedback port corresponding to each antenna port;
    상기 무선부의 각 안테나 포트들에 대응하는 송/수신 스위치들과 상기 송/수신 스위치들에 대응하며, 상기 궤환 포트들로부터 출력된 신호를 수신하는 아날로그-디지털 변환기들을 포함하는 스위칭 및 A/D 변환부; 및Switching and A / D conversion including transmission / reception switches corresponding to respective antenna ports of the radio unit and analog-to-digital converters corresponding to the transmission / reception switches and receiving a signal output from the feedback ports. part; And
    상기 각 안테나 포트로 출력할 테스트 신호를 생성하여 출력하며, 상기 각 궤환 경로를 통해 수신된 신호로부터 위상 변화를 검출하여 보상 값을 계산하는 모뎀;을 포함하는, 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 장치.And a modem for generating and outputting a test signal to be output to each antenna port, and detecting a phase change from a signal received through each feedback path to calculate a compensation value.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020037165A (en) * 2000-11-13 2002-05-18 윤종용 Beam forming apparatus in base station of mobile communication system
KR20130075140A (en) * 2011-12-27 2013-07-05 삼성전자주식회사 Method and apparatus for transmitting and receiving channel state information reference signal for massive multi input multi output system based wireless communication systems
KR20130075311A (en) * 2011-12-27 2013-07-05 삼성전자주식회사 Method and appratus for limited feedback of channel state information in massive mimo system based frequency division duplexing wireless communication
KR20150118166A (en) * 2013-02-14 2015-10-21 엘지전자 주식회사 Method and apparatus for providing antenna configuration information for massive multiple input multiple output in a wireless communication system
KR20160043897A (en) * 2014-10-13 2016-04-22 한국전자통신연구원 Method and apparatus for generating common signal in multiple input multiple output system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020037165A (en) * 2000-11-13 2002-05-18 윤종용 Beam forming apparatus in base station of mobile communication system
KR20130075140A (en) * 2011-12-27 2013-07-05 삼성전자주식회사 Method and apparatus for transmitting and receiving channel state information reference signal for massive multi input multi output system based wireless communication systems
KR20130075311A (en) * 2011-12-27 2013-07-05 삼성전자주식회사 Method and appratus for limited feedback of channel state information in massive mimo system based frequency division duplexing wireless communication
KR20150118166A (en) * 2013-02-14 2015-10-21 엘지전자 주식회사 Method and apparatus for providing antenna configuration information for massive multiple input multiple output in a wireless communication system
KR20160043897A (en) * 2014-10-13 2016-04-22 한국전자통신연구원 Method and apparatus for generating common signal in multiple input multiple output system

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