KR100891789B1

KR100891789B1 - 무선 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100891789B1
Application number: KR1020060001112A
Authority: KR
Inventors: 김용석; 권영훈; 윤순영; 황성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2009-04-07
Also published as: US20070191062A1; KR20070073335A

Abstract

본 발명은 적어도 두개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 신호 송수신에 관한 것으로, 신호를 송신하는 제 1 안테나, 신호를 수신하는 제 2 안테나, 상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부, 상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함한다.

공간 분할 다중, 기지국, 송신 안테나, 수신 안테나, 송신부, 수신부, 안테나 제어 장치

Description

무선 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DUPLEX IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 시분할 듀플렉싱 방식을 적용한 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 일반적인 무선 통신 시스템에서 주파수 분할 듀플렉싱 방식을 적용한 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간 분할 듀플렉싱 방식의 자원 할당을 개략적으로 도시한 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식이 적용된 기지국 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 분할 듀플렉싱 방식이 적용된 기지국의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 안테나 구성을 개략적으로 도시한 도면

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 안테나 구성을 개략적으로 도시한 도면

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 안테나 구성을 개략적으로 도시한 도면

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 시분할 방식의 단말기와 통신에 따른 송수신 동작을 개략적으로 도시한 도면

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 통신 시스템에서 공간을 분할하여 신호를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 통신 시스템에서는 듀플렉싱(duplexing) 방식을 사용하며, 이와 같은 듀플렉싱 방식은 크게 주파수를 기준으로 신호 송수신을 듀플렉싱하는 주파수 분할 듀플렉싱(FDD: Frequency Division Duplexing, 이하 'FDD'라 칭하기로 한다) 방식과, 시간을 기준으로 신호 송수신을 듀플렉싱하는 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭하기로 한다) 방식으로 구분된다.

상기 FDD 방식은 신호의 송신 또는 수신에 상이한 주파수를 사용하여 듀플렉싱 하는 방식이며, 상기 FDD 방식을 적용한 장치의 구조를 하기에 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 2는 일반적인 무선 통신 시스템에서 주파수 분할 듀플렉싱 방식을 적용한 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 무선 통신 시스템에서 다수의 단말기(MS: Mobile Station)들에게 서비스를 제공하는 기지국(BS: Base Station)(200) 장치를 일예로 설명하기로 한다. 이때 기지국(200)은 송신부(201), 수신부(203), 듀플렉서(duplexer)(205), 안테나(antenna)(207)를 포함한다.

송신부(201)는 기지국 내부의 송신 신호를 처리하며, 수신부(203)는 기지국 외부로부터 수신하는 수신 신호를 처리한다. 이에 송신 주파수와 수신 주파수를 하나의 안테나를 통해 공유하고자 할 때 듀플렉서(205)를 사용한다. 그리하여 듀플렉서(205)는 하나의 안테나(207)를 송신부(201)와 수신부(203)가 함께 사용하면서 송신부(201)와 수신부(203)를 분기하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 TDD 방식은 상기 FDD 방식과 달리 신호의 송신 또는 수신에 주파수가 아닌 시간을 사용하는 듀플렉싱 방식이다. 상기 TDD 방식의 송신기와 수신기는 한 개의 안테나를 구비하여 신호를 송수신한다. 즉, 상기 TDD 방식을 사용할 경우 신호의 송수신 주파수는 동일하기 때문에 상기 신호를 송신하는 송신 시구간과 상기 신호를 수신하는 수신 시구간을 미리 구분하여 놓고, 상기 송신 시구간에서는 신호를 송신하고 상기 수신 시구간에서는 신호를 수신하게 된다. 그러면 여기서 상기 TDD 방식을 적용한 장치의 구조를 하기에 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 시분할 듀플렉싱 방식을 적용한 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 여기서도 도 2에서와 같이 무선 통신 시스템에서 다수의 단말기(MS: Mobile Station)들에게 서비스를 제공하는 기지국(BS: Base Station)(100) 장치를 일예로 설명하기로 한다. 이때 기지국(100)은 송신부(101), 수신부(103), 스위치(Switch)(105), 안테나(antenna)(107)를 포함한다.

송신부(101)는 기지국 내부의 송신 신호를 처리하며, 수신부(103)는 기지국 외부로부터 수신하는 수신 신호를 처리한다. 상기 TDD 방식에서는 송신부(101)와 수신부(103)를 하나의 안테나를 통해 공유하고자 할 때 스위치(105)를 사용한다.

그리하여 상기 스위치(105)는 미리 설정되어 있는 일정 송신 시간 동안은 송신부(101)에서 송신하고자 하는 신호를 안테나(107)를 통해 송신되도록 스위칭하고, 미리 설정되어 있는 일정 수신 시간 동안은 안테나(107)를 통해 수신하는 신호를 수신부(107)로 수신되도록 스위칭한다.

그러면 여기서 상기 TDD 방식과 FDD 방식의 특성을 하기의 표 1을 통해 살펴보기로 한다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이 상기 TDD 방식은 상기 FDD 방식에 비해 신호 송수신을 위한 스케줄링(scheduling) 복잡도가 높다는 단점이 있지만 주파수 사용 효율이 높아 자원의 효율성 면에서 효과를 갖는다.

그리고 상기 TDD 방식은 신호 송수신에 각각 서로 다른 주파수를 할당하는 FDD 방식에 비해 하나의 주파수를 사용함으로 인해서 보호 대역이 필요 없으나, 신호의 송신과 수신에 따른 라운드 트립 지연(round trip delay) 또는 스위칭 지연(switching delay)만큼의 보호 시간이 필요하다.

그리고 상기 TDD 방식은 신호의 송수신을 위한 자원을 점유하는 비율을 조정하여 비대칭 트래픽에 적응적으로 대처하는 반면에 FDD 방식은 신호의 송수신 대역폭을 변경할 수가 없음으로 비대칭 트래픽에 적응적으로 대처하기가 어렵다. 이와 같은 이유는 상기 TDD 방식이 타임 슬롯의 동적 할당을 하기 때문에 비대칭 트래픽 또는 버스트(burst)한 어플리케이션(application) 전송에 적합한 특징이 있기 때문이다.

그리고 상기 TDD 방식은 FDD 방식에 비해 약 3dB에 해당되는 링크 버짓이 감소하며, 상기 TDD 방식은 신호의 송수신에 동일 주파수를 사용하므로 채널 가역성을 위한 공간 신호 처리에 유리함으로써 채널 가역성을 이용하는 것이 가능하다. 이에 반해 상기 FDD 방식은 채널 가역성을 이용하는 것이 불가능하다.

또한, 상기 TDD 방식은 신호의 송수신에 따른 간섭을 제어하기 위하여 셀 간 프레임 시작점, 상향링크와 하향링크의 비율을 동일하게 적용하여야 하지만 상기 FDD방식은 신호의 송수신에 따른 간섭은 존재하지 않는다.

따라서 상술한 TDD 방식 또는 상술한 FDD 방식을 사용하면, TDD 방식에서는 시간 자원의 낭비가 발생하였으며, FDD 방식에서는 주파수 자원의 낭비가 발생한다는 문제점이 있었다. 또한, TDD 방식과 FDD 방식들 상호 간에는 각각 상기 표 1에 나타난 바와 같은 단점이 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 시간 자원과 주파수 자원의 낭비가 없는 신호 송수신 장치 및 방법을 제안함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 TDD 방식 또는 FDD 방식의 단점을 극복하는 신호 송수신 장치 및 방법을 제안함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 신호 송수신 장치에 있어서, 신호를 송신하는 제 1 안테나와, 신호를 수신하는 제 2 안테나와, 상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와, 상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 신호 송수신 방법에 있어서, 송수신기는 송신 신호를 신호의 송신만을 수행하는 제 1 안테나를 통해서 신호를 송신하는 과정과, 송수신기는 수신 신호를 신호의 수신만을 수행하는 제 2 안테나를 통해서 신호를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 공간을 분할하여 통신하는 공간 분할 듀플렉싱(SDD: Space Division Duplexing, 이하 'SDD'라 칭하기로 한다) 방안을 제공한다. 특히, 신호를 송신하는 송신 안테나와 신호를 수신하는 수신 안테나를 각각 포함하며, 상기 송신 안테나를 통해서 신호를 송신하고, 상기 수신 안테나를 통해서 신호를 수신한다. 이에 신호의 송수신을 송신 안테나와 수신 안테나를 통해 각각 수행함으로써 공간을 분할하여 신호를 송수신하는 방안을 제공한다.

이에 본 발명에서는 무선 통신 시스템의 기지국(BS: Base Station)과 단말기(MS: Mobile Station)의 통신을 가정하여 설명하기로 하며, 상기 기지국에 공간 분할 듀플렉싱 방식을 적용한 것을 일예로 하여 설명하기로 한다. 그리고 상술한 바와 같이 송신 안테나 또는 수신 안테나를 각각 별도로 구비하고 신호의 송신과 신호의 수신을 구분하여 통신 가능한 기지국 또는 단말기 등의 통신 장치로 확장하여 적용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간 분할 듀플렉싱 방식의 자원 할당을 개 략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, (a)는 주파수 분할 듀플렉싱(FDD: Frequency Division Duplexing, 이하 'FDD'라 칭하기로 한다) 방식의 자원 할당, (b)는 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭하기로 한다) 방식의 자원 할당, (c)는 공간 분할 듀플렉싱(Space Division Duplexing, 이하 'SDD'라 칭하기로 한다) 방식의 자원 할당을 도시하였다.

기지국은 각 듀플렉싱 방식에 따라 주파수 축, 시간 축, 공간 축을 기준으로 신호의 송수신 링크 일예로, 상향링크(UL: UpLink)와 하향링크(DL: DownLink)를 분할한다. 이에 상기 (a)에서는 주파수 축을 기준으로 하여 신호의 송수신 링크를 분할하여 신호를 송수신한다. 그리고 (b)에서는 시간 축을 기준으로 하여 신호의 송수신 링크를 분할하여 신호를 송수신한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 공간 축을 기준으로 하여 신호의 송수신 링크를 분할하여 신호를 송수신하는 것이 (c)에 나타나있다. 이에 상기 SDD 방식은 상기 시간 축이나 주파수 축을 기준으로 분할하지 않고 공간 축을 기준으로 분할함으로써 상술한 TDD 방식이나 FDD 방식에서와 같은 문제점이 발생하지 않는다. 이를 위해 본 발명에서는 신호의 송신만을 수행하는 안테나와 신호의 수신만을 수행하는 안테나를 각각 구비하여 신호를 송수신한다. 그러면 다음으로 본 발명의 실시예에 따라 상기한 SDD 방식이 적용된 기지국 장치를 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식이 적용된 기지국 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 기지국(400)은 송신부(410), 수신부(450), 제 1 안테나(411), 제 2 안테나(451)를 포함한다. 이때 송신부(410)는 기지국 내부의 신호를 처리하며, 제 1 안테나(411)를 통해 신호를 해당 단말기들로 송신한다. 또한, 수신부(450)는 제 2 안테나(451)를 통해서 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 처리한다.

이때 기지국(400)의 송신부(410)와 수신부(450)는 각각 독립적으로 동작하며, 시간 또는 주파수를 통해 신호의 송수신 구간을 구분하지 않아도 된다. 따라서 송신부(410)는 제 1 안테나(411)를 통해서 지속적으로 신호를 송신하고, 수신부(450)는 제 2 안테나(451)를 통해서 지속적으로 신호를 수신한다. 상술한 바와 같은 기지국(400)은 송신 동작에 따른 송신 안테나, 즉 제 1 안테나(410)와 기지국(400)의 수신 동작에 따른 수신 안테나, 즉 제 2 안테나(451)를 각각 구비하고, 송신부(410)와 수신부(450)를 통해서 송수신 동작을 각각 끊임없이 수행하는 것이 가능하다.

제 1 안테나(411)는 기지국(400)에서 송신하는 신호의 송신만을 수행하며, 기지국(400)으로 수신되는 신호를 수신하지 않는다. 이와 반대로 제 2 안테나(451)는 기지국(400)으로 수신되는 신호의 수신만을 수행하며, 기지국(400)에서 송신하는 신호를 송신하지 않는다. 이와 같이 송신을 위한 제 1 안테나와 수신을 위한 제 2 안테나를 통해 기지국 신호를 송수신함으로써 공간을 분할하여 신호를 송수신하는 것이 가능하다. 상기 기지국(400)은 송수신 안테나를 각각 구비함으로써 기존의 TDD 방식에 비하여 시간 자원의 측면, FDD 방식에 비하여 주파수 자원 측면에서 신호의 전송 효율을 향상시킨다.

도 4에서 기지국(400)은 상기 송수신에 따른 송신 안테나와 수신 안테나를 각각 한 개씩 사용하는 것을 일예로 설명하였다. 상기한 안테나 구성을 통해서 기지국(400)은 SDD 방식을 적용하여 통신하며, 이에 공간을 분할하여 신호의 송수신을 수행한다. 또한, 기지국(400)의 송신부와 수신부는 신호의 송수신에 각각 하나 이상의 안테나를 사용하여 통신하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 분할 듀플렉싱 방식이 적용된 기지국의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 기지국(500)은 송신부(510), 수신부(550), 제 1 안테나(521), 제 2 안테나(523), 제 3 안테나(561), 제 4 안테나(563)를 구비하고 있다. 이때 송신부(510)는 기지국 내부의 신호를 처리하며, 제 1 안테나(521)와 제 2 안테나(523)를 통해 신호를 해당 단말기들로 송신한다. 또한, 수신부(550)는 제 3 안테나(561)와 제 4 안테나(563)를 통해서 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 처리한다.

이와 같이 기지국은 신호의 송수신에 각각 하나 이상의 안테나를 구비하며, 제 1 안테나 그룹(520)은 제 1 안테나(521)와 제 2 안테나(523)를 포함하며, 제 1 안테나(521)와 제 2 안테나(523)는 송신부(510)에 접속되어 신호를 송신한다. 또한, 제 2 안테나 그룹(560)은 제 3 안테나(561)와 제 4 안테나(563)를 포함하며, 제 3 안테나(561)와 제 4 안테나(563)는 수신부(560)에 접속되어 신호를 수신한다.

이에 신호를 송신하는 안테나들, 제 1 안테나(521)와 제 2 안테나(523)를 제 1 안테나 그룹(520)으로 설정하며, 신호를 수신하는 안테나들 제 3 안테나(561)와 제 4 안테나(563)를 제 2 안테나 그룹(520)으로 설정한다. 그리고 제 1 안테나 그룹(510)의 안테나들은 송신부(510)에 접속되어 신호의 송신만을 수행하고, 제 2 안테나 그룹(560)의 안테나들은 수신부(550)에 접속되어 신호의 수신만을 수행한다. 결국, 기지국(500)에서도 도 4에서와 같이 SDD 기법이 적용되어 신호의 송수신 동작을 함에 있어서 공간을 분할하여 통신하는 것이 가능하다.

여기서는 송신부(510)에 두 개의 안테나와 수신부(550)에 두 개의 안테나가 적용되어 있으며, 송신부(510)와 수신부(550)에 접속되어 있는 안테나들을 통해 각각 신호의 송수신을 수행한다. 이에 제 1 안테나 그룹(520)과 제 2 안테나 그룹(530)은 하나 이상의 안테나들로 구성되는 것이 가능하다. 따라서 신호의 송신만을 수행하는 제 1 안테나 그룹(520)과 신호의 수신만을 수행하는 제 2 안테나 그룹(560)은 상기한 바와 같이 동일한 개수의 안테나들로 구성할 수 있으며, 서로 상이한 개수의 안테나들로 구성할 수 있다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 송신 안테나와 수신 안테나를 구분하여 사용하는 경우 기지국의 수신 안테나는 기지국의 송신 안테나의 신호까지도 유입이 가능하다. 이와 같은 경우에는 수신하고자 하는 단말기들의 신호뿐만 아니라 기지국 신호까지도 유입되며, 상기 기지국 신호는 결국 잡음이 되어 기지국의 신호 수신 성능이 저하된다. 그러면 여기서 상기한 바와 같은 기지국 송신 신호의 유입을 방지하기 위한 안테나 구성을 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 안테나 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 기지국(600)은 송신부(610), 수신부(650), 제 1 안테나(611), 제 2 안테나(451)를 포함한다. 이때 송신부(610)는 기지국 내부의 신호를 처리하고, 제 1 안테나(611)를 통해 신호를 해당 단말기들로 송신한다. 또한, 수신부(650)는 제 2 안테나(651)를 통해서 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 처리한다. 상술한 바와 같이 기지국(600)은 SDD 기법을 적용하였으며, 송신부(610)와 수신부(650)는 각 안테나들을 통해 공간을 분할하여 신호를 송수신한다.

여기서 제 2 안테나(651)는 기지국(600)의 서비스 영역에 해당하는 단말기들의 신호를 수신한다. 하지만, 제 2 안테나(651)에 유입되는 기지국 신호를 제거하기 위해서 제 1 안테나(611)는 한 방향으로 지향성을 가지는 지향성 안테나(directional antenna)를 통해 제 2 안테나(651)로의 신호 유입을 제한한다. 또한, 제 1 안테나(611)가 지향성 안테나인 경우 제 2 안테나(651)를 제 1 안테나(611)의 지향 방향의 후방에 위치하도록 하여 신호 유입을 제한한다.

따라서 송신 안테나와 수신 안테나 간의 간섭은 상기한 바와 같이 지향성 안테나를 사용하고, 송신 안테나를 수신 안테나의 앞에 위치하도록 구성함으로써 간섭을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 안테나 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 기지국(700)은 송신부(710), 수신부(750), 편광 위상 측정기(730), 제 1 안테나(711), 제 2 안테나(713), 제 3 안테나(751), 제 4 안테나(753)를 포함한다. 그리고 단말기(770)는 송신부(780), 수신부(790), 제 5 안테나(781), 제 6 안테나(791)를 포함한다.

기지국(700)은 상기 SDD 기법이 적용된 기지국이며, 제 1 안테나(711), 제 2 안테나(713)를 통해 기지국 신호의 송신을 수행하며, 제 3 안테나(751), 제 4 안테나(753)는 기지국으로 수신되는 신호의 수신을 수행한다. 또한, 단말기(600)도 상기 SDD 기법을 적용하였으며, 제 5 안테나(781)를 통해 기지국으로 신호를 송신하며, 제 6 안테나(791)를 통해 기지국으로부터 신호를 수신한다.

제 1 안테나(711), 제 2 안테나(713), 제 3 안테나(751), 제 4 안테나(753), 제 5 안테나(781), 제 6 안테나(791)들은 모두 편광 안테나(polarization antenna)이다. 이에 상기 편광 안테나들은 신호의 송수신에 편광 특성을 이용한 것이며, 송수신 안테나 간의 편광 위상을 조절하여 신호를 송수신하는 방법이다.

이에 편광 위상 측정기(730)는 기지국(700)의 안테나들, 제 3 안테나(751), 제 4 안테나(753)에 수신되는 신호를 분석하고, 수신 신호의 위상을 측정한다. 그리하여 편광 위상 측정기(730)는 상기 측정된 위상과 직교(orthogonal)하도록 송신부(710)에서 송신하는 신호의 위상을 제어한다.

이에 단말기(770)의 제 5 안테나(781)와 제 6 안테나(791)는 상호 직교하는 편광 특성을 갖도록 구성하여 기지국(781)과 통신한다. 즉, 송신을 위한 안테나와 수신을 위한 안테나의 편광 특성을 직교하도록 구성하여 신호를 송수신한다.

기지국(700)은 편광 위상 측정기(730)를 사용하여 h2 채널을 통해 수신한 신호의 편광 위상을 측정한다. 그리고 상기 기지국(700)은 h3 채널을 통해 상기 h2 채널을 통해 수신한 신호의 편광 위상과 수직인 신호의 편광 위상을 가지도록 신호를 송신한다. 그리하면, 편광 위상이 직교하는 경우 직교하는 편광 위상을 가지는 신호 간에는 영향을 주지 못하므로 h3 채널로 인한 간섭의 영향을 감소한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 안테나 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 기지국(800)은 송신부(810), 수신부(850), 제 1 안테나(811), 제 2 안테나(861), 반향 제거기(echo canceller)(860)를 포함한다. 기지국(800)은 SDD 기법이 적용된 기지국이며, 송신부(810)는 제 1 안테나(811)를 통해 신호를 해당 단말기로 송신한다. 그리고 수신부(850)는 제 2 안테나(861)를 통해 신호를 수신한다.

반향 제거기(860)는 상기 제 1 안테나(811)를 통해 송신되는 신호를 수신하여 상기 제 2 안테나(861)를 통해 수신되는 신호에서 상기 제 1 안테나(861)를 통해 송신되는 신호를 제거한다. 이와 같이 반향 제거기(860)를 이용하여 수신 신호에서 제 1 안테나의 송신 신호로 인한 간섭 성분을 제거하는 것이 가능하다.

도 6, 도 7, 도 8에서는 상기 공간 분할 듀플렉싱 방식의 적용에 따른 기지국 안테나를 구성하는 실시 예들을 살펴보았으며, 시스템 상황이나 특성에 따라서 상기한 방법들은 각각 사용되거나 하나 이상의 방식들이 혼합 적용될 수 있다.

그리고 상기 SDD 방식의 기지국은 송수신을 위한 각각의 안테나를 구비하는 SDD 방식을 사용하는 단말기들과 통신한다. 그리고 TDD 방식과 FDD 방식의 단말기와도 통신이 가능하다. 그러면 다음으로 상기 TDD 방식을 사용하는 단말기들과 통 신하는 기지국을 살펴보기로 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 시분할 방식의 단말기와 통신에 따른 송수신 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 기지국과 단말기들 간의 신호 송수신 동작이 도시되어 있으며, 상기 기지국과 단말기 1 또는 기지국과 단말기 2와의 송수신 동작에 따른 상/하향링크 프레임이 도시되어 있다. 여기서 상기 기지국은 본 발명의 실시예에 따른 공간 분할 듀플렉싱 방식을 사용하는 기지국이라 한다.

t(0)의 시점에서 상기 기지국의 송신부는 송신 안테나를 통해 단말기 1로 신호를 송신하며, 이때 상기 단말기 1은 하향링크 통해 상기 기지국이 송신한 신호를 수신한다. 이때 상기 단말기 1은 상기 기지국으로부터 시간 할당(time assignment) 정보를 포함한 신호를 수신하며, 상기 신호 수신에 따른 데이터 검출(detecting)과 디코딩(decoding)을 수행한다. 이때 상기 기지국의 수신부는 수신 안테나를 통해 사용자 단말기 2의 데이터를 수신하며, 이때 상기 기지국은 단말기 2의 신호 수신에 따른 데이터 검출과 디코딩을 수행한다. 이와 같이 상기 단말기 2의 신호를 수신하는 경우 상기 기지국 송신 안테나를 통해 송신되는 신호로 인한 간섭을 제거하는 안테나 기법 등을 적용할 수 있다.

그리고 t(k)의 시점에서 상기 기지국의 송신부는 상기 송신 안테나를 통해 단말기 2로 신호를 송신하며, 이때 상기 단말기 2는 하향링크 통해 상기 기지국이 송신한 신호를 수신한다. 이때 상기 단말기 2는 상기 신호 수신에 따른 데이터 검출과 디코딩을 수행한다. 이때 상기 기지국의 수신부는 수신 안테나를 통해 사용자 단말기 1의 신호를 수신하며, 이때 상기 기지국은 단말기 1의 신호 수신에 따른 데이터 검출과 디코딩을 수행한다.

또한, 상기 t(k+1)의 시점에서 상기 기지국의 송신부는 상기 송신안테나를 통해 단말기 1로 신호를 송신하며, 이때 상기 단말기 1은 하향링크 통해 상기 기지국이 송신한 신호를 수신한다. 이때 상기 단말기 1은 신호 수신에 따른 데이터 검출과 디코딩을 수행한다. 이때 상기 기지국의 수신부는 수신 안테나를 통해 사용자 단말기 2의 신호를 수신하며, 이때 상기 기지국은 단말기 2의 신호 수신에 따른 데이터 검출과 디코딩을 수행한다.

마지막으로 상기 t(k+2)의 시점에서는 상기 t(k)의 시점에서와 같은 동작을 수행한다. 이와 같이 상기 단말기 1과 단말기 2는 TDD 방식을 사용하고 있으며, 기지국은 SDD 방식을 사용한다. 이때 상기 기지국은 단말기 1과 단말기 2의 송수신 신호를 시간 축을 기준으로 상호 교번하도록 하면서 수신하는 것이 가능하다. 이에 상기 기지국은 상기 단말기 1과 단말기 2와의 통신에 있어 송수신을 교번 즉, 상호 번갈아 가면서 송수신을 한다. 여기서는 단말기 2개를 일예로 설명하였으나 단말기가 증가하더라도 상기한 방식을 확장하여 적용하는 것이 가능하다.

더욱이 상기 SDD 기법을 적용한 기지국과 주파수 축을 기준으로 분할된 FDD 방식의 단말기들이 통신한다면, 시간이 아닌 주파수를 기준으로 하여 상기한 TDD 방식의 단말기들과 같은 방법을 확장 적용하여 통신하는 것도 가능하다.

이에 기지국이 주파수 분할 듀플렉싱 방식이 적용된 단말기 1 또는 단말기 2와 통신하는 경우 상기 기지국은 송신 안테나를 통해 미리 결정된 2개의 송신 주파수 대역을 사용하고, 수신 안테나를 통해 미리 결정된 2개의 수신 주파수 대역을 스위치(switch)하고 할당(assign)하여 통신한다.

바꾸어 말하면, 상기 기지국이 상기 단말기 1과 제 1 주파수 대역을 통해 신호를 송신하거나 상기 단말기 2와 제 2 주파수 대역을 통해 신호를 송신하는 경우 주파수 영역을 분할하여 신호를 송신한다. 또한, 상기 기지국이 상기 단말기 1과 제 2 주파수 대역을 통해 신호를 수신하거나 상기 단말기 2와 제 1 주파수 대역을 통해 신호를 수신하는 경우 주파수 영역을 분할하여 신호를 수신한다. 바꾸어 말하면, 상기 기지국이 단말기 1 또는 단말기 2와 통신하는 경우 상기 주파수 영역을 분할하여 상기 단말기 1은 제 1 주파수 대역을 통해 신호를 송신하고, 상기 단말기 2는 제 2 주파수 대역을 통해 신호를 송신한다. 그리고 상기 단말기 1은 제 2 주파수 대역을 통해 신호를 수신하고, 상기 단말기 2는 제 1 주파수 대역을 통해 신호를 수신한다. 그러므로 송신 주파수 영역과 수신 주파수 영역을 단말기 1과 단말기 2 사이에서 공유할 수 있다. 결과적으로 주파수 영역에서 하나 또는 그 이상의 주파수 대역 또는 시간 영역에서 하나 또는 그 이상의 시간 구간은 서로 분리된 단말기들 사이에서 분할된다. 또한, 하나 또는 그 이상의 주파수 대역들은 SDD 기반의 기지국과 하나 또는 그 이상의 TDD 또는 FDD 기반의 단말기들 사이에서 송신과 수신에 공유될 수 있다.

이에 상기 기지국은 송신 안테나와 수신 안테나를 독립적으로 구성하고, TDD 방식을 사용하는 단말기들과 통신하는 경우에는 시간 영역을 기준으로 송신 동작과 수신 동작을 독립적으로 수행하며, 상기 FDD 방식을 사용하는 단말기들과 통신하는 경우에는 주파수 영역을 기준으로 송신 동작과 수신 동작을 독립적으로 수행한다.

이에 상기 SDD 방식을 사용하는 기지국은 상기 TDD 방식의 단말기들 또는 FDD 방식의 단말기들과 통신하는 것이 가능하며, 상기 SDD 방식은 기지국뿐만 아니라 송수신부를 구비하는 무선 통신 시스템 장치에 확장 적용 가능하다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 무선 통신 시스템에서 공간을 분할하여 통신하는 통신 방식인 공간 분할 듀플렉싱 방식을 사용함으로써 기존의 시분할 듀플렉싱 방식과 주파수 분할 듀플렉싱 방식에 비하여 시간 자원과 주파수 자원의 낭비 없이 신호를 송수신하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 이에 상기 무선 통신 시스템은 시분할 듀플렉싱 방식과 주파수 분할 듀플렉싱 방식의 단점을 극복할 수 있다는 이점을 갖는다.

Claims

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적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 장치에 있어서,

신호를 송신하는 제 1 안테나와,

신호를 수신하는 제 2 안테나와,

상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와,

상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함하며,

상기 제 1 안테나는 지향성 안테나이고,

제 1 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제 1 안테나는 제 1 단말기로의 하항링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 7 항에 있어서,

제 2 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제 1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 장치에 있어서,

신호를 송신하는 제 1 안테나와,

신호를 수신하는 제 2 안테나와,

상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와,

상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함하며,

상기 제 1 안테나는 지향성 안테나이고,

제 1 주파수 대역에서 상기 제 1 안테나는 제 1 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 9 항에 있어서,

제 2 주파수 대역에서 상기 제 1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
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적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 장치에 있어서,

신호를 송신하는 제 1 안테나와,

신호를 수신하는 제 2 안테나와,

상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와,

상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함하며,

상기 제 1 안테나와 상기 제2 안테나는 편광 안테나이고,

상기 제 2 안테나를 통해 수신된 수신 신호의 편광 위상을 측정하고, 상기 측정된 편광 위상과 직교하도록 상기 제 1 안테나를 통해 송신할 송신 신호를 제어하는 편광 위상 측정기를 더 포함함을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
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적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법에 있어서,

송수신기는 신호의 송신만을 수행하는 제 1 안테나를 통해서 제 1 신호를 송신하는 과정과,

송수신기는 신호의 수신만을 수행하는 제 2 안테나를 통해서 제 2 신호를 수신하는 과정을 포함하며,

상기 제 1 안테나는 지향성 안테나임을 특징으로 하고,

제 1 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제 1 안테나는 제 1 단말기로의 하항링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제 25 항에 있어서,

제 2 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제 1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법에 있어서,

송수신기는 신호의 송신만을 수행하는 제 1 안테나를 통해서 제 1 신호를 송신하는 과정과,

송수신기는 신호의 수신만을 수행하는 제 2 안테나를 통해서 제 2 신호를 수신하는 과정을 포함하며,

상기 제 1 안테나는 지향성 안테나임을 특징으로 하고,

제 1 주파수 대역에서 상기 제 1 안테나는 제 1 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제 27 항에 있어서,

제 2 주파수 대역에서 상기 제 1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
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적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법에 있어서,

송수신기는 신호의 송신만을 수행하는 제1 안테나를 통해서 제 1 신호를 송신하는 과정과,

송수신기는 신호의 수신만을 수행하는 제2 안테나를 통해서 제 2 신호를 수신하는 과정과

여기서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 편광 안테나이고,

상기 제 2 안테나를 통해 수신된 제 2 신호의 편광 위상을 측정하는 과정과,

상기 측정된 편광 위상과 직교하도록 상기 제 1 안테나를 통해 송신할 제 1 신호의 송신을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
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적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 장치에 있어서,

신호를 송신하는 제 1 안테나와,

신호를 수신하는 제 2 안테나와,

상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와,

상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함하며,

상기 제 1 안테나와 상기 제2 안테나는 편광 안테나이고,

제 1 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제1 안테나는 제 1 단말기로의 하항링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 37 항에 있어서,

제 2 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
적어도 두개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 장치에 있어서,

신호를 송신하는 제 1 안테나와,

신호를 수신하는 제 2 안테나와,

상기 제 1 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와,

상기 제 2 안테나를 통해 수신 신호를 수신하는 수신부를 포함하며,

상기 제 1 안테나와 상기 제2 안테나는 편광 안테나이고,

제 1 주파수 대역에서 상기 제1 안테나는 제 1 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 39 항에 있어서,

제 2 주파수 대역에서 상기 제1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법에 있어서,

송수신기는 신호의 송신만을 수행하는 제1 안테나를 통해서 제 1 신호를 송신하는 과정과,

송수신기는 신호의 수신만을 수행하는 제2 안테나를 통해서 제 2 신호를 수신하는 과정과

여기서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 편광 안테나이고,

제 1 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제1 안테나는 제 1 단말기로의 하항링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제 41 항에 있어서,

제 2 시구간에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 상기 제1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
적어도 두 개의 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법에 있어서,

송수신기는 신호의 송신만을 수행하는 제1 안테나를 통해서 제 1 신호를 송신하는 과정과,

송수신기는 신호의 수신만을 수행하는 제2 안테나를 통해서 제 2 신호를 수신하는 과정과

여기서 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는 편광 안테나이고,

제 1 주파수 대역에서 상기 제1 안테나는 제 1 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 제 2 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제 43 항에 있어서,

제 2 주파수 대역에서 상기 제1 안테나는 상기 제 2 단말기로의 하향링크 신호를 송신하고, 상기 제2 안테나는 상기 제 1 단말기로부터의 상향링크 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.