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KR100875889B1 - 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신경로 보정 장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신경로 보정 장치 및 방법 Download PDF

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KR100875889B1
KR100875889B1 KR1020050072088A KR20050072088A KR100875889B1 KR 100875889 B1 KR100875889 B1 KR 100875889B1 KR 1020050072088 A KR1020050072088 A KR 1020050072088A KR 20050072088 A KR20050072088 A KR 20050072088A KR 100875889 B1 KR100875889 B1 KR 100875889B1
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삼성전자주식회사
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Abstract

다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 송신 경로의 위상과 크기 왜곡을 추정하기 위한 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 다른 부반송파에 할당하고, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 보정 프로세서와, 상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 송신경로로 전송하는 기저대역 모듈을 포함하여, 보정시간을 단축하여 시간에 따른 하드웨어의 특성변화가 보정의 정확도를 저하시키는 것을 최소화하고, 여러 경로에 대한 보정 신호를 동시에 보내어 보정신호의 전송으로 인한 데이터 전송률(Throughput)의 감소를 최소화하는 이점이 있다.
OFDMA, 스마트 안테나, 캘리브레이션, CALIBRATION, 다중 안테나 시스템

Description

다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF TRANSMITTING PATH CALIBRATION IN MULTI ANTENNA SYSTEM}
도 1은 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 일반적인 송신 경로 보정 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 종래 기술에 따른 보정 과정을 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로를 보정하기 위한 기준 신호를 송신하는 과정을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로를 보정하기 위한 기준 신호를 수신하는 과정을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 과정을 도시한 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 전체적인 기준 신호 전송 방법을 도시한 예시도, 및,
도 8은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 기준 신호 전송 방법의 또 다른 예를 도시한 예시도.
본 발명은 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 송신 경로 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
다중 안테나 시스템에는 스마트 안테나, MIMO(Multi Input Multi Output) 등이 있으며, 상기 스마트 안테나(Smart Antenna) 시스템은 적응 안테나 어레이(Adaptive antenna array) 시스템을 일컫는 것으로, 신호 환경(signal environment)에 대응하여 전송 패턴(radiation pattern) 또는/그리고 수신패턴(reception pattern)을 자동적으로 최적화하기 위해 다수의 안테나를 사용하는 통신 시스템이다. 상기 스마트 안테나 시스템은 상기 각각의 안테나 소자에서 신호들의 이득 및 위상을 조절하여 기지국에서 원하는 사용자의 방향으로부터 전파되어오는 신호만을 수신하고 그 이외의 방향에서 전파되어 오는 다중접속 간섭에 의한 잡음 신호 레벨을 크게 감소시킨다. 그리하여, 주파수 효용성이 한계에 다다르고 이동 통신 시스템의 품질 향상 및 고속 데이터 전송에 적합한 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 요즘, 상기 스마트 안테나 시스템에 대한 관심이 점점 증가하고 있다.
기지국이 셀 내의 단말기 모두에 대하여 전방향으로(omnidirectional) 신호 전송하는 경우 기지국 내에 있는 모든 단말기들은 자신을 서비스하기 위한 신호뿐만 아니라 다른 단말기를 서비스하기 위한 신호에 의해 간섭을 받기 때문에 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 저하된다. 하지만, 상기 스마트 안테나 시스템의 기지국에서는 빔 형성을 통하여 원하는 단말기에만 지향적으로 신호를 전송할 수 있으므로, 상기의 경우보다 신호 전송에 필요한 전력을 줄일 수 있고, 또한, 간섭 신호를 줄일 수 있다. 즉, 동일한 기지국 내에 존재하는 단말기라 할지라도 단말국의 위치를 능동적으로 파악하여 송수신방향 신호에 방향성을 인가하므로 다른 방향에 있는 단말기에 미치는 간섭을 최소화할 수 있다. 따라서, 기지국에서는 잉여 전력을 다른 단말기에 할당할 수 있으며, 주변 셀(cell) 간의 간섭이 줄어들기 때문에 기지국 채널 용량이 증대되는 장점이 있다.
한편, 다수의 직교주파수 캐리어를 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)시스템에 스마트 안테나 시스템을 적용하는 경우, 다수의 안테나 각각의 직교주파수 부반송파(Sub-carrier)에 부반송파 별로 빔 계수를 적용하여 원하는 방향으로 방향성을 인가하는 빔 형성을 한다. 상기 빔 형성(Beamforming)은 디지털(Digital) 부분에서 이루어지며, 그 결과는 무선환경에 방사되기 직전의 물리적 안테나까지 변경없이 전달되어야 한다. 하지만, 기지국 시스템의 비선형성 특성을 지닌 증폭기(Amplifier), 컨버터(Up/Down Converter) 그리고 케이블에 의해 빔 형성 신호는 위상과 크기에 왜곡을 겪게 된다.
상기 빔 형성 신호의 위상과 크기의 왜곡을 보정해 주기 위해서 스마트 안테나 기술은 보정(calibration) 기술을 함께 수행해야 한다. 상기 보정 기술의 정확 성이 상기 스마트 안테나 기술의 전체적인 성능을 좌우한다. 즉, 정확한 보정 기술은 크기 및 위상 차 오류(mismatch)의 최소화를 통해서 상기 스마트 안테나 기술의 성능을 향상시킬 수 있다. 여기서, 상기 보정 기술은 기지국에서 단말기로 신호를 전송하는 순방향뿐만 아니라 단말기에서 기지국으로 신호를 전송하는 역방향에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 1은 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 일반적인 송신 경로 보정 장치를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 보정 프로세서(Calibration Processor)(101)는 해당 송신 경로에 따른 기준 신호를 생성하고, 상기 생성된 기준 신호를 기저대역 처리부(Base Band Module)(도시하지 않음)로 전송한다. 여기서, 상기 기저대역 처리부(도시하지 않음)는 상기 기준 신호를 상기 기준 신호에 대응되는 송신 경로의 비선형 시스템(Non-Linear System)(102)으로 전송하고, 상기 비선형 시스템(102)은 상기 기준 신호를 오버샘플링(over samplingg)한 후 RF 신호로 변조하여 해당 송신 경로로 전송한다. 이때, RF 커플러/컴바이너(coupler/combiner)(103)는 상기 기준 신호를 커플링하여 보정 수신 경로(104)로 전달하며, 상기 보정 프로세서(101)는 상기 생성한 기준 신호와 상기 커플링된 기준 신호를 이용하여 비선형 시스템(102)의 위상과 크기 변화를 추정하고, 상기 추정한 값을 이용하여 보정 벡터값을 계산한다. 이후, 보정과정은 송신 경로별로 순차적으로 이루어진다.
도 2는 종래 기술에 따른 보정 과정을 도시하고 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서는 비선형 시스템의 위상과 크기 변화를 각 부반송파 별로 알아야하므로, 기준 신호를 모든 대역에 걸쳐 전송하고 그 응답을 이용하여 각 송신 경로의 보정 벡터를 추정한다. 도 2를 참조하면, 기지국은 보정을 하기 위해 전 대역에 걸친 기준 신호(201)를 발생시킨다. 상기 발생된 기준 신호(201)는 IFFT(203)를 통해 각 부반송파(205)에 실려 전송되고, 상기 기준 신호는 정해진 경로(207)를 거쳐 보정 프로세서 FFT(209)에서 복조된다. 상기 기지국은 상기 과정을 통하여 기준 신호가 거쳐간 각 송신 경로별 위상 차 및 크기 차를 추정한다.
하지만, 상기 종래의 보정 기술은 각 경로 별로 보정이 순차적으로 이루어 지기 때문에 경로 수만큼 보정 시간이 증가한다. 또한, 경로별 송신 특성은 시간에 따라 변하며, 따라서, 시간에 따라 상이한 경로별 송신 특성을 이용하기 때문에 보정의 정확도가 떨어질 수 있다. 또, 각 송신 경로의 보정이 이루어지는 시간에는 해당 송신 경로에서 모든 대역에 대한 기준 신호를 송신하기 때문에 데이터 전송률(Throughput)의 감소를 야기시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 적용 가능한 개선된 송신 경로 보정 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템의 경로 보정 기술을 적용함에 있어 반송파들 간의 직교성을 사용하여 모든 경로에 대한 보정이 동시에 이루어지는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 여러 경로에 대한 보정 신호를 동시에 보냄으로서 보정신호의 전송으로 인한 데이터 전송률의 감소를 최소화하고, 보정 시간 단축으로 보정의 정확도를 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치는, 송신 경로의 위상과 크기 왜곡을 추정하기 위한 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 다른 부반송파에 할당하고, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 보정 프로세서와, 상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 송신경로로 전송하는 기저대역 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 방법은, 송신 경로의 위상과 크기 왜곡을 추정하기 위한 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 다른 부반송파에 할당하는 과정과, 상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 송신 경로로 전송하는 과정과, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별로 보정 벡터값을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치는, 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 부반송파에 할당하고, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 보정 벡터값을 계산하는 보정 프로세서와, 상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 대응되는 송신경로로 전송하는 기저대역 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 방법은, 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 부반송파에 할당하는 과정과, 상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 대응되는 송신 경로로 전송하는 과정과, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 보정 벡터값을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치 및 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 상기 송신 경로 보정 장치는 보정을 위한 보정 프로세서(Calibration Processor)(300), 기저대역 모듈(Baseband module)(310), 각 송신 경로의 비선형 시스템(1 Non-linear system ~ N Non-linear system)(320), 커플러/컴바이너(coupler/combiner)(330)로 구성된다. 여기서, 상기 보정 프로세서(300)는 기준 신호 형성기(Reference signal generator)(301), 보정 벡터 계산부(Calibration vector calculation)(303), OFDM 변조부/FFT(305), 인터폴레이터(Interpolator) 보간기(307)로 구성되고, 상기 기저대역 모듈(Baseband module)(310)은 빔 계수 벡터 계산부(Weight vector calculation)(311), 빔 형성기(Beamformer)(313), OFDM 변조부/IFFT(315)로 구성된다.
상기 보정 프로세서(300)에서 상기 기준 신호 형성기(Reference signal generator)(301)는 각 송신 경로의 비선형 시스템의 위상과 크기의 변화를 추정하기 위한 기준 신호(Reference signal)를 생성하고, 상기 기저대역 모듈(Baseband module)(310)의 상기 OFDM 변조부/IFFT(315)로 전송한다.
상기 OFDM 변조부/IFFT(315)는 각각의 송신 경로에 할당된 데이터 신호 또는 기준 신호를 변조/역고속 푸리에 변환하여 해당 비선형 시스템(320)으로 전송한다. 특히, 본 발명에 따라, 경로 보정 시간 동안, 상기 기준 신호 형성기(Reference signal generator)(301)로부터 수신된 각 송신 경로의 기준 신호(Reference signal)를 역고속 푸리에 변환(IFFT)하여 대응되는 송신 경로에 할당된 부반송파에 실어주는 역할을 한다. 이때, 상기 기준 신호를 실어주기 위한 부반송파는 송신 경로끼리 서로 겹치지 않게 할당된다.
각 송신 경로의 비선형 시스템(1 Non-linear system ~ N Non-linear system)(320)은 상기 기저대역 모듈(310)로부터 수신되는 신호를 오버샘플링(over samplingg) 및 RF 신호로 변조하고 상기 커플러/컴바이너(coupler/combiner)(330)를 경유하여 각 송신 경로로 전송한다.
상기 커플러/컴바이너(coupler/combiner)(330)는 각 송신 경로로 전송되는 기준 신호를 커플링하여 보정 수신 경로(331)로 전달한다. 여기서, 상기 보정 프로세서(300)는 상기 보정 수신 경로(331)로 전송된 상기 커플링된 신호를 이용하여 상기 비선형 시스템(320)의 위상과 크기 변화를 추정한다.
상기 OFDM 변조부/FFT(305)는 보정 수신 경로(331)를 통해 수신된 기준 신호를 복조 과정을 거쳐 부반송파별 신호로 분리한다. 상기 인터폴레이터(Interpolator) 보간기(307)는 상기 OFDM 변조부/FFT(305)로부터 수신된 각 송신 경로별 기준 신호를 인터폴레이션하여 상기 생성된 기준 신호가 할당되지 않은 부반송파들의 신호를 예측한다.
상기 보정 프로세서(300)에서 상기 보정 벡터 계산부(Calibration vector calculation)(303)는 상기 기준 신호 형성기(301)에서 생성 및 전송한 기준 신호와 상기 인터폴레이터 보간기(307)에서 예측한 모든 송신 경로의 모든 부반송파의 위상과 크기 변화를 이용하여 각 송신 경로의 보정 값을 계산한다. 다시 말해, 상기 기준 신호와 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 비선형 시스템(320)의 위상과 크기 변화를 추정하고 보정 벡터를 계산한다.
상기 기저대역 모듈(Baseband module)(310)에서 상기 빔 계수 벡터 계산부(Weight vector calculation)(311)는 상기 보정 벡터 계산부(Calibration vector calculation)(303)에서 계산된 각 송신 경로별 보정 벡터를 이용하여 빔 계수 벡터를 계산하고, 각 송신 경로의 빔 계수를 보정한다. 상기 빔 형성기(Beamformer)(313)는 상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하고, 데이터 신호를 상기 OFDM 변조부/IFFT(315)로 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로를 보정하기 위한 기준 신호를 송신하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 기준 신호 형성기(Reference signal generator)(301)는 401단계에서 송신 경로 인덱스 K를 1로 설정한다. 이후, 상기 기준 신호 형성기(301)는 403단계로 진행하여 송신 경로 K의 기준 신호 R k를 생성하고, 상기 생성된 R k를 기저대역 모듈(Baseband module)(310)의 OFDM 변조부/IFFT(315)로 전송한다. 이때, 상기 OFDM 변조부/IFFT(315)는 405단계에서 상기 기준 신호 형성기(301)로부터 수신된 R k를 IFFT 처리한다. 여기서, 상기 기준 신호 R k는 송신 경로 K 비선형 시스템(320)의 위상과 크기의 변화를 추정하기 위해 생성된 기준 신호이다.
이후, 상기 기준 신호 형성기(Reference signal generator)(301)는 407단계로 진행하여 상기 K가 송신 경로의 수와 같은지 검사한다. 상기 K가 상기 송신경로의 수와 같으면, 상기 OFDM 변조부/IFFT(315)는 411단계에서 상기 생성 및 역고속 푸리에 변환(IFFT)한 모든 기준 신호를 각 송신 경로의 부반송파에 실어 전송한다. 여기서, 상기 송신 경로별 기준 신호에 할당되는 부반송파는 송신 경로끼리 서로 겹치지 않도록 한다. 만약, 상기 K가 상기 송신 경로의 수와 같지 않으면, 상기 기준 신호 형성기(Reference signal generator)(301)는 409단계에서 상기 K에 1을 더한 값으로 K를 갱신한 후, 403단계로 돌아가 송신 경로 k의 기준 신호 R k를 생성한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로를 보정하기 위한 기준 신호를 수신하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 보정 프로세서(300)의 OFDM 변조부/FFT(305)는 501단계에서 보정 수신 경로(331)를 통해 수신된 기준 신호에 고속 푸리에 변환(FFT)을 취하여 인터폴레이터 보간기(307)로 전송한다. 이때, 송신 경로 인덱스 K를 1로 설정한다. 여기서, 상기 보정 수신 경로(331)를 통해 수신되는 각 송신 경로별 기준 신호는 각 송신 경로별 비선형 시스템을 통과한 후의 응답을 의미하며, <수학식 1>과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005043538518-pat00001
여기서, 상기 Rq,k는 송신 경로 k의 q 부반송파의 기준 신호이며, 상기 Vq,k는 비선형 시스템에서 q 부반송파의 위상과 크기의 변화이다. 상기 N0는 열잡음이며, 상기 Yq,k는 수신한 기준 신호 응답을 나타낸다. 여기서, 상기 <수학식 1>을 통해 각 경로별로 할당된 부반송파에 대한 위상과 크기의 변화를 추정할 수 있다.
이후, 상기 인터폴레이터(Interpolator) 보간기(307)는 503단계에서 상기 OFDM 변조부/FFT(305)로부터 전송된 신호를 인터폴레이션하여 기준 신호가 할당되지 않은 부반송파들의 신호를 예측하고 보정 계수 계산부(303)로 전송한다. 이때, 상기 보정 계수 계산부(303)는 상기 인터폴레이터 보간기(307)로부터 수신된 신호와 상기 기준 신호 형성기(301)로부터 발생된 상기 기준 신호를 이용하여 해당 송신 경로의 모든 부반송파에 대한 위상과 크기 변화를 계산한다. 여기서, 비선형 시스템에서 송신 경로 k에 대한 q 반송파의 위상과 크기 변화는 하기 <수학식 2>와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005043538518-pat00002
이후, 상기 인터폴레이터(Interpolator) 보간기(307)는 505단계로 진행하여 상기 K가 송신 경로의 수와 같은지 검사한다. 상기 K가 상기 경로의 수와 같지 않으면, 상기 인터폴레이터(Interpolator) 보간기(307)는 507단계에서 상기 K에 1을 더한 값으로 K를 갱신하고, 503단계로 돌아가 수신되는 신호를 인터폴레이션한다. 만약, 상기 K가 상기 경로의 수와 같으면, 상기 보정 벡터 계산부(303)는 모든 송신 경로의 모든 부반송파에 대한 위상과 크기 변화를 추정하였음을 판단하고, 509단계에서 상기 Vq,k를 바탕으로 각 송신 경로에 대한 보정값 C' q,k를 계산한다. 상기 계산은 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005043538518-pat00003
여기서, 상기 Vref,k는 모든 송신 경로의 추정값 중 기준이 되는 값이고, 상기 Vref,k로 각 송신 경로 추정치를 표준화(normalization)하여 상대적인 보정값 C' q,k를 계산할 수 있다. 이때, 상기 보정값은 기저대역 모듈(310)의 빔 계수 벡터 계산부(311)로 전송되며, 상기 빔 계수 벡터 계산부(311)는 빔 형성 계수 Wq,k를 상기 보정값 C' q,k로 보정하여 보정된 빔 계수를 얻을 수 있다. 이로써, 빔 형성기(313)는 원하는 방향으로 빔 패턴을 생성할 수 있다. 이후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 과정을 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 기지국은 보정을 하기 위해 각 보정 경로마다 기준 신호(601)를 생성 및 역고속 푸리에 변환(IFFT)(603)하여 서로 다른 부반송파(605)에 실어 전송하고, 상기 기준 신호(601)가 정해진 경로(607)를 거쳐 보정 프로세서 FFT(609)에 도달하면 복조과정을 거친다.
도 7은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 기준 신호 전송 방법을 도시한 예시도이다. 기준 신호는 기저대역 모듈의 IFFT(701)에서 커플러(705)를 경유하여 보정 프로세서의 FFT(707)로 전송된다. 상기 기준 신호의 전송이 할당되지 않은 부반송파에 해당하는 대역에 대해서는, 도 7과 같이, 인터폴레이터 보간기(709)를 통해 전 대역의 위상 및 크기 변화를 추정하여 보정 벡터를 계산하고 송신 경로를 보정할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 기준 신호 전송 방법의 또 다른 예를 도시한 예시도이다. 단말은 채널 추정을 위해 인접 심볼의 파일럿 부반송파를 이용하며, 이때, 상기 파일럿 부반송파 대신 다른 신호가 송신될 경우, 인접 OFDM 심볼의 채널 추정 성능이 저하될 우려가 있다. 따라서, 도 8과 같이, 상기 다중반송파 통신 시스템은 파일럿 부반송파를 제외한 부반송파를 보정을 위해 사용하고, 각 보정 경로마다 상기 보정을 위해 할당된 부반송파에 기준 신호(803)를 할당하여 전송한다. 이후, 상기 기준 신호가 정해진 경로를 거쳐 보정 프로세서에 도달하면, 상기 다중반송파 통신 시스템은 사이 기준 신호를 복조하여 부반송파별로 분리한다. 이때, 상기 기준 신호의 전송이 할당되지 않은 부반송파들에 해당하는 대역에 대해서는 인터폴레이터 보간기(809)를 통해 전 대역의 위상 및 크기 변화를 추정하여 보정 벡터를 계산하고, 이로써, 비선형 시스템의 위상과 크기 변화를 추정하여 상기 송신 경로를 보정할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 반송파들 간의 직교성을 사용하여 모든 경로에 대한 보정이 동시에 이루어지는 장치 및 방법을 제공함으로서, 보정시간을 단축하여 시간에 따른 하드웨어의 특성변화가 보정의 정확도를 저하시키는 것을 최소화하고, 여러 경로에 대한 보정 신호를 동시에 보내어 보정신호의 전송으로 인한 데이터 전송률(Throughput)의 감소를 최소화하는 이점이 있다.

Claims (18)

  1. 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치에 있어서,
    송신 경로의 위상과 크기 왜곡을 추정하기 위한 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 다른 부반송파에 할당하고, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 보정 프로세서와,
    상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 송신경로로 전송하는 기저대역 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저대역 모듈은 상기 보정 벡터값을 이용하여 빔계수를 보정하고, 상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보정 프로세서는,
    송신 경로의 위상과 크기 왜곡을 추정하기 위한 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 다른 부반송파에 할당하는 기준 신호 형성기와,
    상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 부반송파별 신호로 분리하는 FFT 블록과,
    상기 FFT블록으로부터 수신된 부반송파별 기준 신호를 인터폴레이션하여 상기 생성된 기준 신호가 할당되지 않은 부반송파들의 신호를 송신경로별로 예측하는 인터폴레이터 보간기와,
    상기 인터폴레이션된 기준 신호와 상기 생성된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 보정 벡터 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 기저대역 모듈은,
    상기 부반송파에 할당된 기준 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 송신경로로 전송하기 위한 복수의 IFFT 블록들과,
    상기 보정 벡터값을 이용하여 빔계수를 보정하는 빔 계수 벡터 계산부와,
    상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하는 빔 형성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 방법에 있어서,
    송신 경로의 위상과 크기 왜곡을 추정하기 위한 기준 신호를 생성하여 송신 경로별 다른 부반송파에 할당하는 과정과,
    상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 송신 경로로 전송하는 과정과,
    상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별로 보정 벡터값을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 계산된 각 송신 경로별 보정 벡터값을 이용하여 빔계수를 보정하는 과정과,
    상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 보정 벡터값을 계산하는 과정은,
    상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 부반송파별 신호로 분리하는 과정과,
    상기 부반송파별로 분리된 기준 신호를 인터폴레이션하여 상기 생성된 기준 신호가 할당되지 않은 부반송파들의 신호를 예측하는 과정과,
    상기 인터폴레이션된 기준 신호와 상기 생성된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 생성된 기준 신호가 할당되는 부반송파는 파일럿 부반송파를 제외한 부반송파임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 생성된 기준 신호가 할당되는 부반송파는 파일럿 부반송파임을 특징으로 하는 방법.
  10. 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 장치에 있어서,
    기준 신호를 생성하여 송신 경로별 부반송파에 할당하고, 상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 보정 벡터값을 계산하는 보정 프로세서와,
    상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 대응되는 송신경로로 전송하는 기저대역 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기저대역 모듈은 상기 보정 벡터값을 이용하여 빔계수를 보정하고, 상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 보정 프로세서는,
    기준 신호를 생성하여 송신 경로별 부반송파에 할당하는 기준 신호 형성기와,
    상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 부반송파별 신호로 분리하는 프로세서와,
    상기 프로세서로부터 수신된 부반송파별 기준 신호를 인터폴레이션하여 상기 생성된 기준 신호가 할당되지 않은 부반송파들의 신호를 예측하는 인터폴레이터 보간기와,
    상기 인터폴레이션된 기준 신호와 상기 생성된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 보정 벡터 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 기저대역 모듈은,
    상기 부반송파에 할당된 기준 신호를 대응되는 송신경로로 전송하기 위한 복수의 프로세서들과,
    상기 보정 벡터값을 이용하여 빔계수를 보정하는 빔 계수 벡터 계산부와,
    상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하는 빔 형성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 다중 안테나를 사용하는 다중반송파 통신 시스템에서 송신 경로 보정 방법에 있어서,
    기준 신호를 생성하여 송신 경로별 부반송파에 할당하는 과정과,
    상기 부반송파에 할당된 상기 생성된 기준 신호를 대응되는 송신 경로로 전송하는 과정과,
    상기 생성된 기준 신호와 상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 이용하여 보정 벡터값을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보정 벡터값을 이용하여 빔계수를 보정하는 과정과,
    상기 보정된 빔 계수를 적용하여 빔을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 보정 벡터값을 계산하는 과정은,
    상기 송신 경로를 거쳐 수신된 기준 신호를 부반송파별 신호로 분리하는 과정과,
    상기 부반송파별로 분리된 기준 신호를 인터폴레이션하여 상기 생성된 기준 신호가 할당되지 않은 부반송파들의 신호를 예측하는 과정과,
    상기 인터폴레이션된 기준 신호와 상기 생성된 기준 신호를 이용하여 각 송신 경로별 보정 벡터값을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 생성된 기준 신호가 할당되는 부반송파는 파일럿 부반송파를 제외한 부반송파임을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 생성된 기준 신호가 할당되는 부반송파는 파일럿 부반송파임을 특징으로 하는 방법.
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