KR100602056B1 - 분산형 스마트 안테나 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 N개의 안테나 소자, N개의 무선 주파수 송수신기, 및 이들을 서로 연결시키는데 사용되는 피더 케이블로 이루어진 안테나 어레이를 포함하는 분산형 스마트 안테나 시스템을 공개한다. 먼저, N개의 안테나 소자와 N개의 무선 주파수 송수신기는 셀 서비스 구역 범위와 트래픽량에 따라서 그룹화된다. 그 다음, 안테나 소자 그룹들은 동일 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위의 서로 다른 장소, 예컨대 서로 다른 빌딩이나 동일 빌딩의 서로 다른 층에 분산되나, 동일한 기저대역 디지털 신호 프로세서를 사용한다. 각 안테나 소자 그룹은 1 내지 M개의 안테나 소자를 가질 수 있다. 이런 식으로, 스마트 안테나의 장점이 완벽하게 발현될 수 있으며, 셀 서비스 구역 확장 중에 시스템 용량이 증대되고 시스템 비용이 저감된다.
스마트 안테나, 셀 서비스 구역, CDMA, 셀룰러 이동 통신 시스템

Description

분산형 스마트 안테나 시스템{DISTRIBUTIVE INTELLIGENT ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 이동 통신 기술에 관한 것으로, 특히 셀룰러 이동 통신 시스템의 스마트 안테나 시스템(smart antenna system)에 관한 것이다.
스마트 안테나 기술은 현대 이동 통신 기술, 특히 셀룰러 이동 통신 시스템에 있어서 가장 중요한 기술이다. 스마트 안테나 기술은 시스템 용량을 크게 증가시키고, 무선 기지국의 서비스 구역을 넓히고, 시스템 비용을 절감하고, 시스템 성능을 높이는 등 여러 가지 장점을 갖고 있다. 그러므로, 스마트 안테나 기술은 전 세계적으로 첨단기술 분야의 주요 연구 대상이 되고 있다.
스마트 안테나 시스템은 N개의 안테나 소자로 이루어진 안테나 어레이, N개의 무선 주파수 송수신기, 및 N개의 안테나 소자와 N개의 무선 주파수 송수신기를 연결시키는 N개의 피더 케이블을 포함한다. 그들 중에서, N개의 안테나 소자와 N개의 피더 케이블은 안테나 피더 케이블 유니트를 구성한다. 안테나 어레이와 N개의 무선 주파수 송수신기는 무선 주파수 유니트를 구성한다. 무선 기지국에서 무선 주파수 유니트에 의해 송수신된 아날로그 신호는 고속 ADC/DAC에 의해 변환되고, 그 변환된 신호는 기저대역 디지털 신호 처리기(DSP)에 연결된 데이터 버스에 연결된다. 업링크 빔 포밍이나 다운링크 빔 포밍 등과 같은 스마트 안테나 기능은 기저대역 DSP에서 구현된다.
도 1은 스마트 안테나를 구비한 무선 기지국 구조를 도시한 것으로, 현대 스마트 안테나의 기본 구조와 작동 원리가 나타나 있다. 기지국은 CDMA TDD(Code Division Multiple Access, Time Division Duplex)에서 작동한다. 안테나 피더 케이블 유니트는 안테나 어레이를 구성하는 N개의 안테나 소자(11, 12, 13, ..., 1N)와 그에 대응하는 피더 케이블들로 이루어져 있다. 안테나 피더 케이블 유니트 각각은 무선 주파수 송수신기(TRX 21, 22, 23, ..., 2N)에 연결되어 있다. N개의 무선 주파수 송수신기는 하나의 주파수 및 타이밍 유니트(30)(국부 발진기)를 공통으로 사용하므로 동시에 작동한다. 각 무선 주파수에 의해 수신된 신호는 무선 주파수 송수신기의 내부 ADC에 의해 디지털 샘플링 신호로 변환된 다음에 고속 데이터 버스(31)를 통해 기저대역 디지털 신호 프로세서(33)로 전송된다. 고속 데이터 버스(31) 상에서 전송될 디지털 신호는 무선 주파수 송수신기의 내부 DAC에 의해 아날로그 신호로 변환되어, 안테나 소자(11, 12, 13, ..., 1N)에 의해 전송된다.
모든 기저대역 디지털 신호 처리는 기저 대역 디지털 신호 프로세서(33)에서 수행된다. 처리 방법은 중국 특허 제 CN97104039호를 참조할 수 있다. 고급 디지털 신호 처리 능력을 갖춘 기저대역 프로세서 하드웨어 플랫폼에서는 변조나 복조, 송수신(업링크 및 다운링크) 및 빔 포밍 등과 같은 처리 기능이 구현될 수 있다. 이러한 처리에 따라서 다중 접속 간섭이나 다중 경로 간섭은 해소될 수 있으며, 수신 신호 대 잡음비나 감도도 증가되며, EIRP(유효 등방성 방사 전력: equivalent isotropically radiated power)가 증가된다.
본 출원인은 현재 모든 스마트 안테나는 링 안테나 어레이나 선형 안테나 어레이를 사용하고 있으며, 링 또는 선형 안테나 어레이는 중국 특허 제 CN97104039호에 개시된 기술 개요와 같이 등방성 서비스 구역(covering) 또는 섹터 서비스 구역을 얻기 위해 한 장소에 집중되어 있다.
도시에서의 빌딩의 고밀도화와 고층화에 따라서, 이동 통신 시스템의 작동 주파수는 빌딩 또는 셀 내에서는 비교적 높다(1 내지 3 GHZ). 이 경우, 빌딩의 차폐 기능과 바닥 및 벽에서의 손실 때문에 음영 지역이 많이 나타나며 이동 통신 시스템의 서비스 구역이 한정된다. 도시 지역에서의 셀룰러 이동 통신 시스템 설계시 서비스 구역 문제를 해결하기 위해서는 기지국수를 늘려야 한다. 이러한 해소책은 시스템의 투자 및 유지에 어려움을 가중시킬 것이다. 스마트 안테나의 경우 이론적으로는 기지국의 서비스 구역 범위를 확장시킬 것이나, 안테나 어레이에 안테나 유니트가 많이 집중되는 경우에는 서비스 구역 문제가 완전히 해소될 수가 없다.
스마트 안테나를 이용하여 셀의 서비스 구역 범위를 확장하고, 시스템 용량을 크게 늘리고, 시스템 비용을 줄이기 위해서, 본 발명은 분산형 스마트 안테나 시스템을 제시한다. "분산형"이라는 용어의 개념은 먼저 스마트 안테나 시스템의 안테나 피더 케이블 유니트와 무선 주파수 송수신기를 그룹으로 묶은 다음에, 서비스 구역 요구 사항에 따라 안테나 피더 케이블 유니트와 무선 주파수 송수신기의 각 그룹을 각 장소에 설치하되, 모든 그룹에 대해 하나의 기저대역 디지털 신호 프로세서를 사용하는 것이다.
본 발명의 기술 개요는 다음과 같다.
분산형 스마트 안테나 시스템은 N개의 안테나 소자, N개의 무선 주파수 송수신기, 및 N개의 안테나 소자를 N개의 무선 주파수 송수신기에 각각 연결시키는 피더 케이블을 포함한다. N개의 무선 주파수 송수신기는 무선 통신 시스템 기지국 내의 기저대역 디지털 신호 프로세서에 데이터 버스를 통해 연결된다. N개의 안테나 소자와 N개의 무선 주파수 송수신기는 서로 대응해서 그룹으로 묶어서 다수의 안테나 소자 그룹과 그에 대응하는 다수의 무선 주파수 송수신기 그룹을 얻는다. 각 안테나 소자 그룹은 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위의 각 장소에 분산된다. 각 안테나 소자 그룹은 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹에 연결된다. 각 무선 주파수 송수신기 그룹은 데이터 버스를 통해 기저대역 디지털 신호 프로세서에 연결된다.
본 발명의 기술 개요에 따라서, 상기와 같이 그룹으로 묶는 것은 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 셀 범위와 그 서비스 구역 셀 범위의 트래픽량, 또는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 층수(coverage floor number)와 그 서비스 구역 층의 트래픽량에 기초한다.
본 발명의 기술 개요에 따라서, 각 안테나 소자 그룹은 1 내지 M개의 안테나 소자를 갖고 있으며, 이들 안테나 소자는 대응 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 M개 무선 주파수 송수신기에 대응하여 연결되며, M의 선택은 이동 통신 가입자 수와 전파(propagation) 환경에 기초한다. 그들 중에서, 한 안테나 소자 그룹의 1 내지 M개 안테나 소자와 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 M개 무선 주파수 송수신기는 같은 장소에 분산되거나, 아니면 한 안테나 소자 그룹의 1 내지 M개 안테나 소자는 같은 장소에 분산되고 그에 대응하는 그리고 대응하지 않는 무선 주파수 송수신기 그룹의 무선 주파수 송수신기는 집중적으로 분포된다.
본 발명의 기술 개요에 따라서, 각 장소는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스를 제공받는 셀 내의 각 빌딩, 또는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스를 제공받는 빌딩의 각 층을 포함한다.
여기서, 빌딩 내의 각 층에 있어서, 안테나 소자 그룹의 분포는 각 층에 안테나 소자 그룹이 할당되거나 하나 또는 두개의 층에 안테나 소자 그룹이 할당되고, 각 안테나 소자 그룹은 서로 간에 떨어진 상태에서(in interleaving) 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용한다는 사실에 기초할 수 있다.
또한, 빌딩 내의 각 층에 있어서, 안테나 분산은 각 층에 안테나 소자 그룹이 할당되고, 각 안테나 소자 그룹은 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용하나 서로 다른 간섭 코드와 트레이닝 시퀀스를 사용한다는 사실에도 기초할 수 있다.
본 발명의 기술 개요는 다음과 같이 될 수도 있다.
분산형 스마트 안테나 시스템은 N개의 안테나 소자 그룹, N개의 무선 주파수 송수신기 그룹, 및 기저대역 디지털 신호 프로세서를 포함한다. 각 안테나 소자 그룹은 1 내지 m개의 안테나 소자를 포함하며, 각 무선 주파수 송수신기 그룹은 1 내지 m개의 무선 주파수 송수신기를 포함한다. 한 안테나 소자 그룹의 1 내지 m개의 안테나 소자는 한 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기에 대응하여 연결되어 N개의 그룹을 형성한다. 서로 다른 그룹의 안테나 소자는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위의 서로 다른 빌딩에 분산되며 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용한다. 서로 다른 그룹의 무선 주파수 송수신기는 데이터 버스를 통해 기저대역 디지털 신호 프로세서에 연결된다.
여기서, 한 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기와 그에 대응하는 1 내지 m개 안테나 소자는 동일 빌딩에 또는 서로 다른 빌딩에 설치된다.
본 발명의 기술 개요는 다음과 같이 될 수도 있다.
분산형 스마트 안테나 시스템은 N개의 안테나 소자 그룹, N개의 무선 주파수 송수신기 그룹, 및 기저대역 디지털 신호 프로세서를 포함한다. 각 안테나 소자 그룹은 1 내지 m개의 안테나 소자를 포함하며, 각 무선 주파수 송수신기 그룹은 1 내지 m개의 무선 주파수 송수신기를 포함한다. 한 안테나 소자 그룹의 1 내지 m개의 안테나 소자는 한 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기에 대응하여 연결되어 N개의 그룹을 형성한다. 각 그룹의 안테나 소자는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위 내의 빌딩의 각 층에 분산되며, 서로 간에 떨어진 상태에서 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용하나, 서로 다른 간섭 코드와 트레이닝 시퀀스를 사용한다. 각 그룹의 무선 주파수 송수신기는 데이터 버스를 통해 기저대역 디지털 신호 프로세서에 연결된다.
여기서, 한 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기와 그에 대응하는 1 내 지 m개 안테나 소자는 그 빌딩의 동일 층에 또는 서로 다른 층에 설치된다.
셀 서비스 구역 범위와 트래픽량의 요구 사항에 따라서, 본 발명의 분산형 스마트 안테나 시스템은 스마트 안테나 어레이를 구성하는 안테나 소자들, 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기들, 및 피더 케이블들을 그룹으로 분할한다. 그 다음, 서비스 구역 요구 사항에 따라서, 각 스마트 안테나 소자는 동일 셀의 여러 빌딩에 또는 동일 빌딩의 여러 층에 그룹으로 분산되나, 각 스마트 안테나 그룹의 모든 안테나 소자는 한 곳에 집중된다. 모든 스마트 안테나 그룹과 무선 주파수 송수신기 그룹은 하나의 기저대역 디지털 신호 프로세서를 공통으로 사용한다.
분산형 스마트 안테나 시스템을 구비한 무선 기지국은 여러 그룹의 안테나 소자를 처리할 것이며, 여러 그룹의 안테나 소자는 요구 사항에 따라 여러 곳에 설치된다. 이런 식으로 더 양호한 서비스 구역 효과가 얻어질 수 있다. 그 외에도, 동일한 무선 기지국의 서비스 구역 범위에서의 각 안테나 소자 그룹의 설치 위치와 상호 이격 상태에 따라서, 주파수가 멀티플렉스되어 스펙트럼 이용 계수를 높일 수가 있다. 특히 CDMA 이동 통신 시스템에서는 동일(또는 다른) 반송파 주파수를 사용하는 것을 제외하고는 동일(또는 다른) 타임 슬롯과 동일(또는 다른) 코드 채널이 마찬가지로 사용될 수 있다. 즉, 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널과 같은 무선 통신 자원은 더욱 효율적으로 멀티플렉스될 수 있다. 이것은 셀 서비스 구역 확장 시에 통신 시스템 용량이 증가될 수 있는 동시에 통신 시스템 비용이 저감될 수 있음을 의미한다. 물론 각 그룹의 안테나 소자들이 서로 다른 위치에 설치되어 있으므로 피더 케이블 길이가 다르며, 따라서 안테나 교정 기술이 이용되어야 한다. 특정 교정 기술로서는 본 발명의 출원인이 제안한 것으로서 특허출원 번호가 제99111350.0호이고 발명의 명칭이 "스마트 안테나 어레이 교정 방법 및 장치(Method and Device for Calibrating an Smart Antenna Array)"인 중국 특허를 참조할 수 있다.
도 1은 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국도.
도 2는 분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국도.
도 3은 도시 지역에서 사용된 분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국의 분산 구조도.
도 4는 고층 빌딩에서 사용된 분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국의 분산 구조도.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시된 첨부 도면을 참조로 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로도 구체화될 수 있으며 여기에 설명된 실시예들에만 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 이들 실시예들은 다만 본 발명을 더욱 철저히 이해하고 당업자에게 본 발명의 범위를 전달하기 위해 제공된 것이다.
도 1은 앞에서 이미 설명하였으므로 반복하지 않는다.
도 2와 도 1을 비교했을 때, 차이점은 도 1에서는 안테나 어레이를 구성하는 안테나 소자들(11 내지 1N)이 링 어레이 또는 한 곳에 집중된 선형 어레이이나, 도 2에서는 안테나 피더 케이블 유니트와 그 관련 무선 주파수 송수신기들이 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(41, 42, ..., 4N)과 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹(51, 52, ..., 5N)과 같이 그룹으로 분산되어 설치되어 있다는 것이다. 각 안테나 피더 케이블 유니트 그룹에서의 안테나 소자의 수와 이에 대응하여 연결된 각 무선 주파수 송수신기 그룹에서의 무선 주파수 송수신기의 수는 실제에 있어서는 요구 사항에 따라서 설치될 수 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 안테나 소자(4N)와 하나의 무선 주파수 송수신기(5N)가 존재한다. 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(42)과 무선 주파수 송수신기 그룹(52)에는 각각 4개의 안테나 소자와 4개의 무선 주파수 송수신기가 있다. 안테나 피더 케이블 유니트의 각 그룹과 무선 주파수 송수신기의 각 그룹은 각자의 서비스 요구 지역을 서비스하지만 하나의 무선 통신 시스템 기지국을 공동 사용한다. 각 안테나 피더 케이블 유니트 그룹을 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹에 연결하는 피더 케이블들의 길이는 명백히 서로 다르다. 분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국에서 각 안테나 피더 케이블 유니트 그룹과 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹은 다른 또는 같은 반송파 주파수, 다른 또는 같은 타임 슬롯 및 다른 또는 같은 코드 채널에서 작동할 수 있다. 각 안테나 피더 케이블 유니트 그룹과 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹이 같은 반송파 주파수, 같은 타임 슬롯 및 같은 코드 채널에서 작동하는 경우에는 무선 통신 시스템의 용량은 크게 증가될 수 있다.
분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국은 전술한 바와 같이 미소셀룰러(microcellular) 및 초미소셀룰러(micromicrocellular) 이동 통신 시스템에서 실제로 사용될 수 있다. 이 미소셀룰러 및 초미소셀룰러 이동 통신 시스템은 장래에 인구 밀집 도시나 빌딩 밀집 지역을 위한 이동 통신 시스템 환경이다.
도 3은 도시 지역에서 사용되는 분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템 기지국의 분포를 구체적으로 나타낸 것이다. 이동 통신 시스템의 동작 주파수는 예컨대 2GHZ로서 매우 높기 때문에, 도 3에 도시된 12개의 직사각형(101)들과 같은 밀집된 빌딩들은 전송 신호의 통과를 심각하게 방해한다. 충분한 용량을 제공하기 위해서, 통신 시스템 설계는 일반적으로 미소셀 설계를 이용하는데, 미소셀에서 안테나 높이는 지붕의 평균 높이를 넘지 않는다. 만일 무선 통신 시스템 기지국이 도 1에 도시된 것과 같은 집중식 스마트 안테나 구조를 이용한다면, 안테나 시스템의 서비스 구역은 매우 한정될 것이다(ITU-R M. 1225 제안 참조).
본 실시예에서는 무선 통신 시스템 기지국(102)은 3개의 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(103, 105, 107)을 사용한다. 3개의 안테나 피더 케이블 유니트 그룹은 3 곳에 분산된다. 그 결과, 하나의 무선 통신 시스템 기지국으로도 3개의 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역(104, 106, 108)을 구현하게 된다. 3개의 서로 다른 안테나 피더 케이블 유니트 그룹 각각이 서비스 제공하는 서비스 구역(104, 106, 108) 내에서는 동일 반송파 주파수, 동일 타임 슬롯 및 동일 코드 채널이 사용될 수 있다. 그 결과, 이동 통신 시스템의 용량이 배가된다. 무선 통신 시스템에서 기지국의 기저대역 디지털 신호 프로세서 하나가 공동 사용되므로 기지국의 서비스 구역이 확장되고 그와 동시에 가입자 서비스 비용이 크게 저감된다.
도 4는 고층 빌딩에서 사용되는 분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국의 분포를 구체적으로 나타낸 것이다. 반송파 주파수가 예컨대 2GHZ 주파수 범위로서 매우 높으면 빌딩 층과 벽에 의해 무선파가 심하게 손실된다. 일반적으로 무선파는 3개 또는 4개 층 또는 벽만을 통과할 수 있다. 만일 무선 통신 시스템 기지국의 스마트 안테나 구조가 도 1에 도시된 바와 같이 집중되어 있다면, 빌딩 전체(110)에 우수한 서비스를 제공하는 것은 불가능하다.
도 4에 도시된 실시예에서, 무선 통신 시스템 기지국(112)은 4개 층, 즉 11층, 8층, 5층 및 2층에 분산된 4개의 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(115, 117, 113, 119)을 사용한다. 그 결과, 하나의 무선 통신 시스템 기지국으로도 4개의 무선 통신 시스템 기지국 서비스 구역 범위(116, 118, 114, 120)를 구현한다. 4개의 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(115, 117, 113, 119)에 의해 서비스를 제공받는 이들 4개 지역(116, 118, 114, 120)에서는, (하나의 서비스 구역 범위만큼 간격을 두는) 인터리브식 안테나 피더 케이블 유니트 그룹 각각은 동일한 반송파 주파수, 동일한 타임 슬롯 및 동일한 코드 채널을 사용할 수 있다. 예컨대, 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(115, 113)은 동일 반송파 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널로 동작할 수 있으며, 안테나 피더 케이블 유니트 그룹(117, 119)은 다른 반송파 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널로 동작할 수 있다. 그 결과, 이동 통신 시스템의 용량은 크게 증대된다. 하나의 무선 통신 시스템 기지국이 하나의 기저대역 디지털 신호 프로세서를 공동 사용하므로 서비스 구역이 확장되면서 가입자 서비스 비용이 크게 저감된다.
분산형 스마트 안테나를 구비한 무선 통신 시스템의 기지국에서 안테나 피더 케이블 유니트 그룹 수는 서비스를 제공하는 셀의 지역 면적 또는 빌딩 높이(또는 층수)에 따라 선택되며, 각 그룹에서의 안테나 소자의 수와 용량은 각 안테나 피더 케이블 유니트 그룹의 서비스 구역 범위 내의 무선 이동 통신 가입자수에 따라 선택된다. 도 4는 2개 층마다 한 그룹의 안테나 피더 케이블 유니트가 설치되고, 서로 간에 간격을 두고 있는 각 그룹이 동일 반송파 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용할 수 있음을 보여준다.
분산형 스마트 안테나 시스템에서는 요구 사항에 따라서 사용자가 스마트 안테나 그룹 수, 각 그룹 내의 스마트 안테나 수, 및 각 그룹의 설치 위치를 선택할 수 있다. 그러면, 기저대역 디지털 신호 프로세서 내의 소프트웨어를 통해서 전체 통신 시스템은 최적 상태에서 동작할 수 있다.
빌딩 무선 통신 시스템을 일례로 택하면 많은 가능한 요구 사항들이 있다.
첫 번째 가능한 상황은 다음과 같다. 빌딩 내의 이동 통신 가입자의 총수는 그리 많지 않고, 일반적 무선 통신 시스템 기지국의 코드 채널은 요구 사항을 만족한다. 그럼에도 불구하고, 가입자는 빌딩의 층마다 분산되어 있다. 만일 도 1에 도시되어 있는 것처럼 집중식 스마트 안테나를 사용하면, 기지국은 기껏해야 3개 또는 4개 층만에 서비스를 제공할 수 있다. 하지만 본 발명의 분산형 스마트 안테나 시스템을 사용하게 되면, 한 그룹의 안테나 피더 케이블 유니트가 하나 또는 2개 층마다에 설치될 수 있으며, 각 그룹의 안테나 피더 케이블 유니트는 1 내지 M개의 안테나 소자를 포함한다. M의 수는 가입자 수와 신호 전파 환경에 관련된다.
두 번째 가능한 상황은 다음과 같다. 빌딩 내의 이동 통신 가입자의 총수는 많으며, 일반적 무선 통신 시스템 기지국의 코드 채널은 요구 사항을 만족하지 않고, 가입자는 안테나 피더 케이블 유니트의 설치 지점에서 보았을 때에 빌딩의 각 층 사이에 잘 분산되어 있지 않다. 만일 도 1에 도시된 집중식 스마트 안테나를 사용하는 경우에는 스마트 안테나의 공간 다이버시티에 좋지 못한 영향을 미칠 것이다. 하지만 본 발명의 스마트 안테나 시스템을 사용하게 되면, 모든 안테나 소자가 몇 개의 그룹으로 나누어질 수 있고, 각 그룹은 어떤 한 층에 설치되고, 각 그룹의 안테나 피더 케이블 유니트가 사용하는 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널은 동일하나 간섭 코드와 트레이닝 시퀀스는 다르다. 이것은 초미소셀의 많은 독립적인 기지국을 설치하기에 좋은 것이다. 이런 방법에 따라서, 기존의 무선 주파수 송수신기와 기저대역 디지털 신호 프로세서의 처리 능력이 크게 이용되고 전체 통신 시스템은 최적화된다.
기저대역 처리 동안에, 먼저 모든 그룹 내의 안테나 피더 케이블 유니트 정보를 각각 처리하고, 그 다음에 각 그룹의 안테나 피더 케이블 유니트 정보를 다이버시티 처리하여서 업링크 빔 포밍을 위한 업링크 신호 데이터를 얻는다. 그 다음, 최대 수신 전력을 갖는 안테나 피더 케이블 유니트를 선택하고, 그 유니트의 가입자 도달 목적지(DOA) 정보를 취해서 다운링크 빔 포밍을 위한 다운링크 신호 데이터를 얻는다(여기서, 가입자 DOA 정보를 얻는 방법에 대해서는 특허 번호가 CN 97104039.7이고 발명의 명칭이 "스마트 안테나를 구비한 시분할 이중화 동기식 CDMA 무선 통신 시스템(Time Division Duplex Synchronized CDMA Wireless Communication System with Smart Antenna)"을 참조하면 된다). 만일 전술한 상황이면, 분산형 스마트 안테나 시스템을 사용하게 되면 전자기파 손실의 영향이 극복될 수 있으며, 따라서 기지국은 7 또는 8개 층 또는 심지어 10개 층 이상에 서비스를 제공할 수가 있다.
요약하면, 본 발명의 분산형 스마트 안테나 시스템에서는 스마트 안테나 시스템을 구성하는 안테나 소자, 이에 관련된 피더 케이블 및 무선 주파수 송수신기가 셀(또는 빌딩)의 서비스 구역 범위에 따라서 그룹으로 분할되고, 모든 그룹의 안테나 소자 수를 트래픽량에 따라서 선택하고, 모든 안테나 피더 케이블 유니트 그룹은 여러 곳(또는 여러 층)에 설치된다. 그러므로, 스마트 안테나의 장점이 발현되며, 셀 서비스 구역 확장 시에 시스템 용량이 크게 증대되고 그와 동시에 시스템 비용이 저감된다.

Claims (12)

  1. N개의 안테나 소자, 데이터 버스를 통해 무선 통신 시스템 기지국 내의 기저대역 디지털 신호 프로세서와 연결되는 N개의 무선 주파수 송수신기, 및 상기 N개의 안테나 소자를 상기 N개의 무선 주파수 송수신기에 각각 연결시키는 피더 케이블을 포함하는 분산형 스마트 안테나 시스템에 있어서,
    상기 N개의 안테나 소자와 상기 N개의 무선 주파수 송수신기는 서로 대응해서 그룹화되어 다수의 안테나 소자 그룹과 그에 대응하는 다수의 무선 주파수 송수신기 그룹을 형성하고,
    서로 다른 안테나 소자 그룹은 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위의 서로 다른 장소에 분산되며,
    각 안테나 소자 그룹은 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹에 연결되고, 각 무선 주파수 송수신기 그룹은 상기 데이터 버스를 통해 상기 기저대역 디지털 신호 프로세서에 연결되고,
    기저대역 처리 동안에, 상기 기저대역 디지털 신호 프로세서는 먼저 각 무선 주파수 송수신기 그룹으로부터 각각 수신된 신호를 처리하고, 각 무선 주파수 송수신기 그룹으로부터의 신호에 대해 다이버시티 처리를 행하여 상기 수신된 신호의 도달 목적지(DOA) 정보를 획득한 다음에, 상기 도달 목적지 정보에 따라 업링크 및 다운링크 빔 포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  2. 제1항에서, 상기 그룹화는 상기 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 셀 범위와 그 서비스 구역 셀 범위의 트래픽량, 또는 상기 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 층수와 그 서비스 구역 층의 트래픽량에 기초하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  3. 제1항에서, 각 안테나 소자 그룹은 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 M개 무선 주파수 송수신기에 대응하여 연결되는 1 내지 M개의 안테나 소자를 갖고 있고, 상기 M의 선택은 이동 통신 가입자 수와 전파(傳播:propagation) 환경에 기초하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  4. 제3항에서, 한 안테나 소자 그룹의 1 내지 M개 안테나 소자와 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 M개 무선 주파수 송수신기는 같은 장소에 분포되는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  5. 제3항에서, 한 안테나 소자 그룹의 1 내지 M개 안테나 소자는 같은 장소에 분포되고, 그에 대응하는 무선 주파수 송수신기 그룹 및 대응하지 않는 무선 주파수 송수신기 그룹의 무선 주파수 송수신기는 집중적으로 분포되는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  6. 제1항에서, 상기 서로 다른 장소는 상기 무선 통신 시스템 기지국의 서비스를 제공받는 셀 내의 서로 다른 빌딩, 또는 상기 무선 통신 시스템 기지국의 서비스를 제공받는 빌딩의 서로 다른 층을 포함하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  7. 제6항에서, 소정 빌딩 내의 상기 서로 다른 층에 있어서, 상기 안테나 소자 그룹의 분포는 각 층에 안테나 소자 그룹이 할당되거나 하나 또는 두개의 층에 안테나 소자 그룹이 할당되고, 각 안테나 소자 그룹은 서로 간에 떨어진 상태에서(in interleaving) 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용한다는 점에 기초하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  8. 제7항에서, 소정 빌딩 내의 상기 서로 다른 층에 있어서, 상기 안테나 소자 그룹의 분포는 각 층에 안테나 소자 그룹이 할당되고, 각 안테나 소자 그룹은 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용하나 서로 다른 간섭 코드와 트레이닝 시퀀스를 사용한다는 점에 기초하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  9. N개의 안테나 소자 그룹, N개의 무선 주파수 송수신기 그룹, 및 기저대역 디지털 신호 프로세서를 포함하며,
    각 안테나 소자 그룹은 1 내지 m개의 안테나 소자를 포함하고, 각 무선 주파수 송수신기 그룹은 1 내지 m개의 무선 주파수 송수신기를 포함하며,
    한 안테나 소자 그룹의 1 내지 m개의 안테나 소자는 한 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기에 대응하여 연결되어 N개의 그룹을 형성하며,
    서로 다른 그룹의 안테나 소자는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위의 서로 다른 빌딩에 분산되고,
    서로 다른 그룹의 안테나 소자는 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용하며, 서로 다른 그룹의 무선 주파수 송수신기는 데이터 버스를 통해 기저대역 디지털 신호 프로세서에 연결되고,
    기저대역 처리 동안에, 상기 기저대역 디지털 신호 프로세서는 먼저 각 무선 주파수 송수신기 그룹으로부터 각각 수신된 신호를 처리하고, 각 무선 주파수 송수신기 그룹으로부터의 신호에 대해 다이버시티 처리를 행하여 상기 수신된 신호의 도달 목적지(DOA) 정보를 획득한 다음에, 상기 도달 목적지 정보에 따라 업링크 및 다운링크 빔 포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  10. 제9항에서, 한 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기와 그에 대응하는 1 내지 m개 안테나 소자는 동일 빌딩에 또는 서로 다른 빌딩에 설치되는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  11. N개의 안테나 소자 그룹, N개의 무선 주파수 송수신기 그룹, 및 기저대역 디지털 신호 프로세서를 포함하며,
    각 안테나 소자 그룹은 1 내지 m개의 안테나 소자를 포함하고, 각 무선 주파수 송수신기 그룹은 1 내지 m개의 무선 주파수 송수신기를 포함하며,
    한 안테나 소자 그룹의 1 내지 m개의 안테나 소자는 한 무선 주파수 송수신기 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기에 대응하여 연결되어 N개의 그룹을 형성하며,
    서로 다른 그룹의 안테나 소자는 무선 통신 시스템 기지국의 서비스 구역 범위 내의 빌딩의 서로 다른 층에 분산되고,
    서로 다른 층의 안테나 소자는 서로 간에 떨어진 상태에서 동일 주파수, 타임 슬롯 및 코드 채널을 사용하나, 서로 다른 간섭 코드와 트레이닝 시퀀스를 사용하며,
    서로 다른 그룹의 무선 주파수 송수신기는 데이터 버스를 통해 기저대역 디지털 신호 프로세서에 연결되고,
    기저대역 처리 동안에, 상기 기저대역 디지털 신호 프로세서는 먼저 각 무선 주파수 송수신기 그룹으로부터 각각 수신된 신호를 처리하고, 각 무선 주파수 송수신기 그룹으로부터의 신호에 대해 다이버시티 처리를 행하여 상기 수신된 신호의 도달 목적지(DOA) 정보를 획득한 다음에, 상기 도달 목적지 정보에 따라 업링크 및 다운링크 빔 포밍을 수행하는 것을 특징으로 하는 분산형 스마트 안테나 시스템.
  12. 제11항에서, 한 그룹의 1 내지 m개 무선 주파수 송수신기와 그에 대응하는 1 내지 m개 안테나 소자는 그 빌딩의 동일 층에 또는 서로 다른 층에 설치되는 분산형 스마트 안테나 시스템.
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