KR19990082079A - 선택된 다중 다이버시티 수신을 이용한 셀룰러 무선전화 기지국의 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

셀룰러 무선전화 기지국은 안테나 어레이(510)상의 셀룰러 무선전화로부터 셀룰러 무선전화 통신에너지(601)를 수용하고 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호을 발생하기 위해 상기 수용된 통신에너지를 처리하고(610), 통신유효범위 섹터로부터 수용된 통신에너지를 나타내고(611), 종래의 디코더에서 검출(630)하기 위래 2개 이상의 처리된 신호(621)를 선택(620)함으로써 셀룰러 무선전화와 통신한다. 선택된 신호와 처리된 신호는 최고전력 또는 신호품질을 지니는 것이 바람직하다. 다이버시티 이득은 제1분극을 지닌 수용된 통신에너지를 나타내는 2개 이상의 처리된 제1분극신호와 제2분극을 지닌 수용된 통신에너지를 나타내는 2개 이상의 제2분극신호을 발생하기 위해 수용된 통신에너지를 처리하고 디코딩을 위해 처리된 하나 이상의 처리된 제1분극신호와 하나 이상의 제2분극처리신호를 선택함으로써 성취된다. 선택되어 처리된 제1분극 및 제2분극신호는 최고전력 또는 신호품질을 지닌 각 분극으로부터의 신호이다.

Description

선택된 다중 다이버시티 수신을 이용한 셀룰러 무선전화 기지국의 방법 및 장치
셀룰러 통신시스템은 일반적으로 다수의 이동장치 또는 가입자에 음성 및 데이터 통신을 제공하도록 이용되는 것이 통상적이다. AMPS, ETACS, NMT-450 및 NMT-900으로서의 아날로그 셀룰러 방식이 전세계에 걸쳐 성공적으로 개발되어 오고 있다. 복중미에서 지정된 IS-54B로서의 디지털 셀룰러 방식과 범유럽 GSM 방식으로서의 디지털 셀룰러 방식이 최근에 도입되어 오고 있다. 이러한 방식은 다음을 참고로 하면 된다(참고; book titled Cellular Radio System by Balston, et al., published by Artech House, Norwood, MA., 1993).
주파수군이 셀로 알려진 제한된 지형적인 통신유효범위의 영역에서 이용하기 위해 할당된 셀룰러기술에 주파수 재할용이 통상적으로 이용된다. 동등한 주파수군을 포함하는 셀은 지형적으로 분리되어 서로 방해하지 않고 상이한 셀의 이동장치가 동일한 주파수를 이용하게 한다. 이렇게 함으로써 단지 수백개의 주파수 시스템을 이용함으로써 수천가입자가 서비스를 받는다. 예를 들면, 미국에서, 연방당국은 셀룰러 통신에 채널이라고 하는 협대역의 쌍으로 분할된 UHF 주파수 스팩트럼의 블록을 할당했다. 채널쌍은 각 쌍에서의 송신 및 수신 주파수가 45MHz으로 오프셋된 주파수 듀플렉스배열에 의해 야기된다. 미국에서는 셀룰러 이동통신에 활당된 832, 30-KHz 광대역 무선채널이 있다. 이 아날로그 방식의 용량제한을 설명하기 위해 디지털 송신 표준이 즉 IS-54B가 제공되었다. 이 표준에서, 주파수 채널이 3개의 타임슬롯으로 분할된다.
도 1에 도시되어 있듯이, 선행기술의 셀룰러 통신시스템(20)은 하나 이상의 이동국 또는 장치(21), 하나 이상의 기지국 또는 장치(23) 및 이동전화 교환국(MTSO)을 포함한다. 3개의 셀(36)이 도 1에 도시되어 있을지라도, 일반적인 셀룰러망은 수백개의 기지국, 수천개의 이동국 또는 하나 이상의 MTSO을 포함할 수 있다. 각 셀은 하나 이상의 전용 제어채널과 하나 이상의 음성채널이 할당된다. 일반적인 셀은 예를 들면 하나의 제어채널 및 21개의 음성/데이터 또는 통신채널을 지닐수 있다. 제어채널은 셀식별과 페이징 정보를 송신하는데 이용되는 전용채널이다. 통신채널은 음성 및 데이터 정보를 운반한다.
MTSO(25)는 전체 셀망(20)의 중앙조정 부품으로 셀룰러 프로세서(28) 셀룰러 스위치(29)를 포함하고 공중전화망(PSTN)(30)에 인터패이스를 제공한다. 셀룰러망(20)을 통해 듀플렉스 무선통신링크(32)가 두 개의 이동국(21) 사이 또는 이동국(21)과 전화 이용자(33) 사이에서 형성될 수 있다. 기지국(23)의 기능은 이동국(21)과의 무선통신을 처리하는 것이 일반적이다. 이 용량에서, 기지국(23)은 데이터 및 음성신호의 중계국으로써의 중요한 역할을 한다. 기지국(23)은 또한 링크(32)의 품질을 감독하고 이동국(21)로부터 수신된 신호강도를 감독한다.
선행기술처럼 일반적인 기지국(23)은 도 2에 개략적으로 도시되어 있고 이 도면은 Ericsson Telecom AB, Stockholm, Sweden for the CMS 8800 cellular mobile telephon system 에 의해 제조된 모델번호 RBS 882의 기능부품을 도시한다. 이 아날로그 셀룰러망의 모든 설명은 다음을 참조하면 된다(참조; publication number EN/LZT 101 908 R2B, published by Ericsson Telecom AB).
기지국(23)은 제어유닛(34)과 안테나 타워(35)를 포함한다. 제어유닛(34)은 기지국 전자장치을 포함하고 일반적으로 울퉁불퉁한 영역 또는 타워의 베이스내에 위치되어 있다. 이 영역내에는 무선제어그룹(35), 교환무선 인터패이스(ERI) 및 기지국(23)내의 개별 부품에 전력을 공급하기 위해 AC 그리드로부터의 전력을 변환하는 일차전원(41)과 백업전원(42)이 있다.
ERI(38)은 MTSO(25)와 기지국(23) 사이에 신호를 제공한다. ERI(38)는 RCG(37)로부터 데이터를 수신하고 이를 전용 MTSO-BS 링크상의 MTSO(25)에 전송한다. ERI(38)는 RCG(37)로부터 데이터를 수신하고 이를 REG(37)에 전송하여 이동국(21)에 전송한다.
무선제어그룹(37)은 무선통신을 하는데 필요한 전자장비를 포함한다. 선행기술로써의 RCG(37)의 기능블록도는 도 3에 도시되어 있다. 도시된 구성은 하나의 셀 또는 이 셀의 색터을 서버하는데 필요한 일반적인 구성처럼 하나의 제어채널 전송/수신모듈(TRM)(51) 및 다수의 음성채널(TRM)(53)을 포함한다. 각 TRN(51, 52)는 각 송신기(54), 수신기(55) 및 제어유닛(57)를 포함한다. TRM(51, 52)는 일반적으로 신속한 주파수가 아니고 하나의 소정의 채널대역에만 작동한다. ERI(38)로부터의 제어신호가 개별적인 제어유닛(57)에 의해 수신된다. 음성 및 데이터 트랙픽 신호는 ERI(38)에 대한 분리 인터패이스에 걸쳐 루우트된다.
제어 및 음성 각 개별 송신기(54)는 송신 합성기(58)에 연결되어 있다. 송신 합성기는 동축케이블(62)을 통해 송신 안테나(63)에 연결 단일 출력에 입력신호의 단일 신호에 합성한다. 합성기(58)를 이용함으로써 최고 16개의 송신기(54)가 일반적으로 공통전송 안테나(63)에 연결될 수 있다. 합성기(58)는 안테나를 지지하는데 이용되는 마스트 또는 타워상의 공간에 대한 프레미엄이 있기 때문에 합성기(58)가 이용된다. 극단적인 경우에, 하나의 마스트가 100 이상의 무선채널을 지지하기 위해 필요할 수 있다.
일반 기지국(23)의 하나의 가시적인 특징은 안테나 타워(35)이다. 적절한 통신범위영역을 성취하기 위해 안테나(63, 65)는 대지상에 소정의 거리로 설치되는 것이 바람직하다. 도 4A에 도시된 선행기술의 개략적인 평면도을 참고하면, 지방에서, 타워(35)가 셀(36)의 중심에 일반적으로 위치되어 있음으로써 전방향 통신가능영역을 제공한다. 전방향 셀에서, 제어채널(들)과 음성채널(들)이 일반적으로 단일 안테나로부터 셀의 모든 영역에 전파된다. 기지국(23)이 매우 조밀하게 위치하는 경우, 부채꼴 안테나 시스템이 선행기술에서 처럼 이용될 수 있고 도 4B의 개략적인 도면에 의해 도시되어 있다. 도 4B에 도시되어 있듯이, 120도의 방사상 패턴의 방향안테나를 부채꼴화에 필요하다. 각각의 섹터(71)는 자체적으로 자신의 제어채널(들)과 통신채널(들)을 지니는 셀이다. 주지해야할 것은 "채널"이란 아나로그 시스템에서 고유 반송주파수를 그리고 IS-54 및 GSM의로서의 하이브리드 TDMA/FDMA에서는 고유반송/슬롯조합을 의미한다.
각 두 개의 수신 안테나(65)는 수신된 신호가 주파수에 따라 분리되고 TRM(51, 52) 각각에 개별 수신기(55)에 통과된 각 수신 합성기(66A, 66B)에 연결되어 있다. 수신된 신호는 간섭과 페이딩의 결정 효과를 흔히 받는다. 이러한 이유 때문에, 2개의 수신 안테나(65)는 일반적으로 반송신호 파장의 10배 이상의 거리로 공간을 두고 있어서 상관되지 않는 페이딩으로 나타내는 상이한 신호통로로부터 신호를 수신함으로써 공간적 디이버시티 수신을 제공한다.
다이버시티 수신은 두 개 이상의 안테나로부터 신호를 합성하는 것에 관한 것이다. 예비검출과 사후검출 모두에 관한 종래의 기술이 많이 있다(참조; Chapter 10 of the book entitled "Mobile Communication Engineering", by William C.Y. Lee, published by McGraw-Hill, 1992).
전형적인 다이버시티 합성기는 신호를 각 2개의 안테나로부터 택하고 케리어대 잡음비 또는 평균신호 전력으로서의 품질의 인택스에 따라 각 신호에 가중인자를 할당하고 향상된 품질신호을 발생하기 위해 이들 가중인자에 따라 신호를 합성한다.
셀룰러 시스템 기지국 수신 안테나의 스패이스 다이버시티의 이론적인 장점에도 불과하고 분리가 충분하지 못하다. 다시 말해, 안테나 타워는 수신신호의 상관되지 않은 페이딩을 성취하기 위해 수신 안테나의 충분한 물리적인 분리를 허여하지 않는다. 또한 이것은 비임형성기술의 응용에 이용될 수 있는데 이 비임형성기술은 수신 안테나 어레이의 요소가 파장에 의해 다소 분리된다. 이외에, 선형적으로 분극된 이동 안테나의 방위가 기지국에서 일반적으로 수직으로 분극된 수신 안테나와 일치한다.
상이한 분극의 신호간의 낮은 상관에 분극 디이버시티 수신이 장점이 있다. 이것은 공간 다이버시티 기술에 이용되는 기술과 유사한 다이버시티 합성기술을 이용함으로써 일반적으로 서로 직교하는 상이한 분극의 신호를 합성하는 것이다. 분극 다이버시티 수신은 다음을 참고로 하면 된다(참고; Chapter 9 of "Mobile Communications Engineering", by William C.Y. Lee).
양 공간 및 수평 다이버시티 수신에 대하여 부가적인 안테나를 추가하고 고차원 다이버시티 합성기로 수신된 부가적인 신호를 통과시킴으로써 다이버시티 이득을 더 크게 할 수 있다. 그러나 이 방법에서 매우 복잡한 고차원 다이버시티 합성기를 필요로 하기 때문에 산출이 복잡하고 하드웨어가 복잡하게 된다. 많은 다수의 기존의 기지국은 2분지 다이버시티 합성기에 연결된 두 개의 공간 확산 안테나를 이용하하고 다중 안테나와의 이용에 이들 기지국을 적합시키는 것은 기준의 2분지 합성기와의 대체를 필요로 한다. 고차원 다이버시티 합성으로 성취된 이득의 증가는 고차원으로 인해 감소되고 부가적인 잡음이 낮은 반성파대 잡음비 또는 고레벨의 간섭으로서의 품질저하가 나타나는 신호분지로부터 발생된다.
본 발명은 통신시스템 특히 셀룰러 무선통신 기지국 및 이에 관한 방법에 관한것이다.
도 1은 선행기술의 셀룰러 통신시스템의 기본부품을 도시한 개략적인 블록도.
도 2는 선행기술의 셀룰러 통신기지국의 기능부품을 도시한 개략적인 블록도.
도 3은 선행기술의 무선제어군의 기능부품을 도시한 개략적인 블록도.
도 4A는 선행기술의 전방향 셀룰러 패턴을 도시한 개략적인 평면도.
도 4B는 선행기술의 섹터화한 셀룰러 패턴을 도시한 개략적인 평면도.
도 5는 셀룰러 무선전화 통신기지국과 셀룰러 무선전화간의 셀룰러 무선전화 통신을 도시한 개략적인 블록도.
도 6은 본 발명을 따른 셀룰러 무선전화 기지국을 도시한 블록도.
도 7은 본 발명을 따른 셀룰러 무선전화 기지국을 도시한 블록도.
도 8은 본 발명을 따른 분극 다이버시티 수신을 포함하는 셀룰러 무선전화 기지국을 도시한 블록도.
도 9는 본 발명을 따른 분극 다이버시티 수신과 비임형성을 포함하는 셀룰러 무선전화 기지국을 도시한 블록도.
도 10A는 본 발명을 따른 셀룰러 무선전화 안테나 어레이의 사시도.
도 10B는 본 발명을 따른 분극 다이버시티와 비임형성을 포함하는 셀룰러 무선전화 기지국의 이득패턴의 도면.
도 11은 본 발명을 따른 처리된 무선전화 신호를 선택하는 작동을 도시한 블록도.
본 발명의 목적은 페이딩 및/또는 간섭를 특히 관련하여 셀룰러 무선전화와의 개량된 통신을 할 수 있게 하는 셀룰러 무선전화 기지국을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선전화 기지국 부품의 설계의 복잡성없이 개량된 셀룰러 무선전화 통신 기지국과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적과 특징은 셀룰러 무선전화 안테나 어레이로부터 3개 이상의 처리된 무선전화 기지국과 두 개 이상의 처리된 무선전화 통신신호를 선택하는 신호 선택수단에 의해 제공된다. 이들 선택된 신호는 다음 종래의 분지 합성기로서의 디코더에 통과된다. 이에 따라 기지국은 기타의 하드웨어부품의 불필요한 대체를 하지 않고 다중 안테나와 이용하는데 알맞다.
특히, 본 발명에 따라서, 셀룰러 무선전화 기지국은 무선전화로부터 셀룰러 무선전화 통신을 나타내는 셀룰러 무선전화 통신에너지를 수용하는 셀룰러 무선전화 수신 안테나 어레이를 포함한다. 셀룰러 무선전화 통신 처리수단은 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호를 발생하기 위해 수신된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 처리하는 안테나 어레이에 응답한다. 각각의 신호는 통신가능영역 섹터로부터 수신된 통신에너지를 나타낸다. 처리된 무선전화 신호 선택수단은 처리수단에 응답하여 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 두 개 미만의 신호를 선택한다. 디코딩수단은 신호 선택수단에 응답하여 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만의 통신신호로부터 무선전화 통신을 디코딩한다.
본 발명은 단일 다이버시티 합성기에서의 다중 안테나로부터 수신된 모든 신호를 합성함으로써 복잡성과 코스트의 증가없이 저위수자 다이버시티 합성기에서 입력에 대한 특정 처리된 무선전화 통신신호를 선택함으로써 다중 안테나 어레이로부터의 신호의 다이버시티 수신의 장점을 제공한다. 본 발명은 처리된 무선전화 통신신호의 다수의 조합을 제공한다. 본 발명은 또한 다이버시티 합성기로의 저반송파대 잡음비로서의 품질이 좋지 않은 신호로부터의 잡음의 개입을 방지함으로써 개량된 다이버시티 수신을 제공한다. 또한, 본 발명은 고수치 다중 안테나 어레이와 기존의 저수치 다이버시티 합성기의 이용을 할 수 있게 한다.
본 발명에 따라 무선전화 신호 선택수단은 최고전압 또는 신호품질을 선택한다. 무선전화 신호 선택수단은 종래의 2분지 합성기에 통과할 두 개만의 처리된 무선전화 통신신호를 선택한다. 디코딩수단은 반송파대 잡음비와 신호전력으로서의 특성에 따라 선택된 처리된 셀룰러 무선전화 신호의 가중합성을 수행하는 등화기로서의 등화수단을 구비하는 것이 바람직하다. 주지해야할 것은 무선전화 수신 안테나 어레이가 개별의 수평 또는 수직 다이폴 안테나로서의 3개 이상의 안테나 부품을 포함한다는 것이다. 또한 주지해야할 것은 처리수단이 하나 이상의 비임이 통신 유효범위를 커버하며, 안테나 어레이로부터 안테나 비임을 발생하는 비임형성 하드웨어로서의 비임형성수단을 포함할 수 있다는 것이다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 처리수단은 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호를 발생하는 수단을 포함한다. 각 신호는 통신유효범위로부터 수신된 2개 이상의 처리된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내고 두 개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호를 포함한다. 그리고 각 신호는 통신유효범위로부터 수신된 무선전화 통신을 나타내고 제2분극을 지닌다. 2개의 분극은 서로 직교하는 것이 바람직하다. 즉 수평 또는 수직인 것이 바람직하다.
처리된 무선전화 신호 선택수단은 두 개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호중 하나와 두 개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호중 하나를 선택한다. 선택수단은 최고전력 또는 최고신호 품질을 기반으로 각 분극을 나타내는 처리된 무선전화 통신신호로부터 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명은 개량된 분극 다이버시티 수신을 제공한다.
셀룰러 무선전화 수신 어레이는 다이폴 안테나로서의 3개 이상의 안테나 어레이 부품을 포함한다. 4개의 안테나 어레이 부품은 제1분극을 지닌 무선전화 통신 에너지를 수용하는 두 개 이상의 안테나 부품과 제2분극을 지닌 무선전화 통신에너지를 수용하는 두 개 이상의 안테나 부품을 포함한다.
셀룰러 무선전화 신호 처리수단은 안테나 부품의 어레이로부터 안테나 비임을 발생하는 비임형성 하드웨어로서의 비임형성 수단을 포함할 수 있다. 제1분극을 지닌 안테나 비임의 통신유효범위 섹터는 제2분극을 지닌 인접한 안테나 비임의 통신유효범위 섹터와 중첩된다.
본 발명의 목적태양은 하나 이상의 셀룰러 무선전화와 통신하는 셀룰러 무선전화 기지국을 작동한다. 셀룰러 무선전화로부터의 셀룰러 무선전화 통신을 나타내는 셀룰러 무선전화 통신에너지는 셀룰러 무선전화 수신 안테나 어레이에 수용된다. 수용된 셀룰러 무선전화 통신 안테나는 통신유효범위 섹터로부터 수신된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호를 발생하기 위해 처리된다. 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 이하가 선택된다. 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2 이하가 디코드 된다. 향상된 셀룰러 무선전화 통신이 기지국부품의 불필요한 복잡성없이 제공된다.
본 발명을 수반한 도면을 참고로 하면서 설명할 것이다. 그러나 본 발명은 상이한 방식으로 구형될 수 있고 여기 설명한 실시예로서 제한되지 않는다. 동일한 부분은 동일한 참조번호를 사용하였다.
도 5을 참고하면, 셀룰러 무선전화 통신 기지국(500)에서의 무선전화 안테나 어레이(510)는 셀룰러 무선전화(520)로부터 셀룰러 무선전화 통신(501)을 나타내는 셀룰러 무선전화 통신에너지(521)를 수용한다. 셀룰러 무선전화 통신에너지(521)는 통신유효범위 섹터((530)로부터 수용된다. 당업자라면 안테나 어레이(510)는 기지국(500)에서 수신 및 송신을 위해 일반적으로 이용된다는 것을 알 수 있다. 또한 주지해야할 것은 안테나 어레이(510)는 공간 다이버시티 수신을 통해 개량된 통신품질을 성취하기 위해 공간을 둔 다중의 개별적으로 설치된 안테나 또는 서브어레이를 포함한다는 것이다.
도 6을 참고하면, 수신된 무선전화 통신에너지(601)에 응답하는 셀룰러 무선전화 통신신호 처리수단(610)은 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호(611)를 발생한다. 각 처리된 신호(611)는 특정 통신유효범위 섹터(530)에 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타낸다. 당업자라면 통신유효범위 섹터(530)는 특정 처리된 신호(611)에 대해 안테나 어레이(510)의 이득을 나타내는 하나 이상의 비임에 대응한다는 것을 알 수 있을 것이다.
처리된 무선전화 통신신호 선택수단(620)은 3개 이상의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(611)중 두 개 미만의 신호를 선택한다. 선택수단(620)은 신호전력 또는 신호품질을 기반으로 선택한다. 당업자라면, 신호전력 또는 신호품질의 여러 계측이 동기워드의 상관 또는 반송파대 잡음비로서의 조합으로 이용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
디코딩수단(630)은 두 개 이상 선택되어 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(621)로부터 무선전화 통신(501)을 디코드한다. 디코딩수단(630)은 두 개 이상의 선택되어 처리된 무선전화 통신신호(612)를 합성하는 등화수단을 포함하는 것이 바람직하다. 등화처리의 예는 Chennakeshu의 미합중국 특허 5,285,480호에 설명되어 있는 반면, 등화는 다음에 설명되어 있다("Digital Communication" by J Proakis, published by McGraw-Hill, 1983). 당업자라면, 두 개 이상의 입력분지를 지닌 스위치된 또는 동등한 이득 결합기로서의 선택되어 처리된 신호(621)를 디코딩하는 기타수단이 본 발명에 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 선택된 다이버시티 수신을 포함하는 셀룰러 무선전화 기지국을 예시한다. 당업자라면, 어레이 부품(710)이 개별적인 다이폴, 이 다이폴 또는 기타 부품의 서브어레이 또는 기타구성을 포함한다는 것을 알 수 있다. 저잡음 증폭기(722)는 증폭된 무선전화 통신신호(713)를 발생하기 위해 안테나 어레이(510)으로부터 무선전화 통신에너지(722)을 처리하여 수신기(714)에 입력시킨다. 수신기(714)는 처리된 무선전화 통신신호(611)를 발생한다. 선택수단(620)은 고전력 또는 신호품질을 기반으로 처리된 무선전화 통신신호로부터 두 개의 처리된 무선전화 통신신호(612)을 일반적으로 선택한다. 선택되어 처리된 무선전화 통신신호(621)가 무선전화통신(501)을 발생시키기 위해 디코드수단(630)에 의해 디코드된다.
당업자라면, 처리수단(610), 선택수단(620) 및 디코드수단(630)의 구성이 본 발명에 이용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 복조기능장치로의 디코드수단(630)의 부분 및 전체가 처리수단(610)에 포함될 수 있어서 선택수단(620)이 후위검출 모우드로 작동한다. 당업자라면, 신호 처리수단(610), 신호 선택수단(620) 및 디코드수단(630)이 분리 또는 결합단위, 소프트웨어를 지닌 일반 목적 프로세서, 특정 목적 하드웨어 또는 이의 결합일 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 당업자라면 개량된 통신품질이 분극 다이버시티 수신의 이용에 의해 성취될 수 있다는 것을 알 수 있다. 분극 다이버시티 수신은 바람직하기로는 직교분극을 지니는 수신된 통신에너지에 대응하는 신호의 결합에 관계한다. 분극 다이버시티 수신은 동일한 소오스로부터 방출되지만 상이한 분극을 지닌는 무선파가 낮은 상관으로 나타난다는 것을 장점으로 한다. 분극 다이버시티 수신은 분극 교차 커플링 및 기지국의 안테나에 대한 이동장치의 안테나의 불일치로 인한 분극비정합을 보상한다.
도 8은 본 발명을 따른 개량된 선택된 분극 다이버시티 수신을 포함하는 개량된 통신품질을 제공한다. 처리수단(610)은 제1분극을 지닌 수신된 셀룰러 무선전화 통신을 나타내는 두 개의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(611a)와 제2분극을 지닌 수신된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 두 개의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(611b)를 발생한다. 이들 분극은 수평 및 수직 또는 우측원 및 좌측원과 같이 직교하는 것이 바람직하다. 선택수단(620)은 고전력 또는 고신호 품질을 기반으로 제1분극을 나타내는 하나의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(621a)와 제2분극을 나타내는 무선전화 통신신호(621b)를 선택한다. 디코딩수단(630)은 선택된 처리된 신호(621a, 621b)로부터 무선전화 통신(501)을 디코드한다.
셀룰러 무선전화 안테나 어레이(510)는 제1분극을 지닌 무선전화 통신에너지를 수용하는 안테나(810a)와 제2분극을 지닌 무선전화 통신에너지를 수용하는 안테나(810b)를 포함한다. 예를 들면, 안테나(810a)는 수직 다이폴을 포함하고 안테나(810b)는 수평다이폴을 포함할 수 있다. 당업자라면, 여러 통신유효범위를 제공하는 안테나와 분극구성은 본 발명에 이용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 발명은 중첩섹터를 발생하고 분극을 중첩하고 분극을 교환하는 수단과 이의 결합을 포함한다. 안테나(810a) 및 (810b)는 공간 다이버시티 수신을 통해 통신품질을 향상시키기 위해 공통위치되거나 이격된다.
당업자라면, 비임형성은 안테나 어레이로부터 다중비임 이득패턴을 제공하는데 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 비임형성기술은 부품을 상호연결하고 어레이의 부품의 전류의 진폭과 위상을 제어하는 여러방식을 포함한다. 비임형성기술의 예는 다음을 참고로 하면 된다(참고; "Phased Array Antenna Handbook" by Robert J. Mailloux, published by Artech House, Norwood, MA, 1994). 통상인이라면, 개별 안테나 부품으로부터의 출력은 다수의 이득 특성을 나타내는 단일 또는 다중 합성출력을 발생하는 여러방식으로 결합될 수 있다.
도 9는 본 발명을 따른 선택된 분극 다이버시티 수신 및 비임형성을 포함하는 기지국을 도시한다. 셀룰러 무선전화 안테나 어레이(510)는 제1분극의 무선전화 통신에너지를 수용하는 4개의 안테나 어레이 부품(910a)과 제2분극을 지닌 무선전화 통신에너지를 수용하는 4개의 안테나 어레이 부품(910b)을 포함한다. 안테나 어레이(510)의 예는 도 10A에 도시되어 있고 안테나 어레이 부품(910a, 910b)은 다이폴(914)의 4개의 수평 서브어레이와 공통위치한 수직 다이폴(912)의 4개의 수직 서브어레이를 포함한다.
신호 처리수단(610)은 비임형성수단(920)을 포함하고 수신된 셀룰러 무선전화 통신에너지(601)로부터 8개의 처리된 무선전화 통신신호(911a, 911b)를 발생하고 처리된 신호(911a)는 제1분극을 지닌 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내고 처리된 신호(911b)는 제2분극을 지닌 무선전화 통신에너지를 나타낸다. 처리된 신호(911a, 911b)에 대해 안테나 어레이(510)와 처리수단(610)의 결합의 합성이득을 나타내는 일반적인 합성이득패턴(560)의 예가 도 10B에 도시되어 있다. 수펼분극비임(570)은 수직분극비임(580)과 번갈아서 중첩되는 것이 바람직하다.
통상인이라면, 셀룰러 무선전화 안테나 어레이(510)와 처리수단(610)의 기타 구성이 본 발명에 이용될 수 있고 나머지 통신유효범위 섹터와 분극패턴을 발생시킬수 있다. 예를 들면, 처리수단(610)은 수신된 셀룰러 무선전화 통신에너지(601)를 원 또는 타원으로서의 나머지 분극을 나타내는 처리된 무선전화 통신에너지(601)로 분리할 수 있다. 주지해야할 것은 셀룰러 무선전화 안테나 어레이(510)는 처리수단(610)에 의해 발생된 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호의 수보다 많은 안테나를 포함할 수 있거나 수직 또는 수평외의 분극을 지닌 에너지를 수용하는 안테나 부품을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 처리수단(610)은 수직분극을 지닌 수용된 에너지를 나타내는 4개의 처리된 신호(911a)와 수평분극을 지닌 수용되는 에너지를 나타내는 4개의 처리된 신호(911b)를 발생한다. 선택수단(620)은 수직분극을 나타내는 하나의 신호(651a)와 수평분극을 나타내는 하나의 신호(651b)를 선택한다. 각 선택된 신호는 고전력 또는 신호품질을 지닌 각 분극으로부터의 신호를 포함한다.
또한, 도 6은 본 발명을 따른 선택된 다이버시티 수신을 포함하는 셀룰러 무선전화로부터 셀룰러 무선전화 통신을 수신하는 작동을 도시한다. 셀룰러 무선전화 통신 어레이(521)는 셀룰러 무선전화 통신 안테나 어레이(510)에 수용되어 있다. 수신된 통신에너지(601)가 통신유효범위 섹터(530)로부터 수용된 무선전화 통신에너지를 나타내는 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호(611)를 발생하기 위해 셀룰러 무선전화 통신 처리수단(610)에서 처리된다. 두 개 이상의 처리된 신호가 전력 또는 신호품질을 기반으로 처리된 무선전화 선택수단(620)에서 선택된다. 선택된 신호(621)은 셀룰러 무선전화 통신(521)을 발생하기 위해 디코딩수단(640)에서 디코드된다.
도 8은 본 발명을 따른 선택된 분극 다이버시티 수신을 포함하는 하나 이상의 셀룰러 무선전화와 통신하는 셀룰러 기지국의 작동을 도시한다. 무선전화 통신에너지(521)은 셀룰러 무선전화 통신 안테나 어레이(510)에 수용된다. 수용된 무선전화 통신에너지(601)는 제1분극을 지닌 수신된 무선전화 통신에너지를 나타내는 두 개 이상의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(611a)와 제2분극을 지닌 수신된 무선전화 통신에너지을 나타내는 두 개 이상의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호(611b)를 발생하기 위해 셀룰러 무선전화 통신 처리수단(610)에서 처리된다. 처리된 무선전화 선택수단(620)에서, 하나 이상의 처리된 신호(621a)가 제1분극을 나타내는 처리된 신호로부터 선택되고 하나 이상의 처리된 신호(621b)는 고전력 또는 신호품질에 의거하여 제2분극을 나타내는 처리된 신호로부터 선택된다. 선택되어 처리된 신호(621a, 621b)는 셀룰러 무선전화 통신(501)을 발생하기 위해 디코딩수단(630)에서 디코드된다.
도 6과 도 11은 상세히 디코드를 위한 처리된 무선전화 통신을 선택하는 작동을 도시한다. 하나 이상의 처리된 무선전화 통신신호가 블록(750)에서 선택된다. 블록(760)에서, 선택된 신호의 특성이 측정된다. 블록(750)의 선택작동은 선택수단(620)에서 수행되고 블록(760)의 측정작동은 디코딩수단(630)에서 수행된다. 일반적으로, 측정된 특성은 단일 전력 또는 단일 품질과 같은 특성을 포함한다. 디코딩수단은 등화수단을 포함할 수 있고 블록(760)의 측정작동은 등화수단의 각 신호(621)의 신호품질의 측정으로서 페이딩 계수를 결정하는 작동을 포함한다. 블록(750) 및 (760)의 선택 및 측정단계는 블록(770)에 도시되어 있듯이 각 처리된 무선전화 통신신호의 특성이 측정될 때까지 반복된다. 신호의 측정된 특성은 블록(780)에서 비교된 다음 바람직한 특성을 지닌 신호가 선택되어 디코딩수단(630)에서 디코드되어 셀룰러 무선전화 통신(501)을 발생시킨다. 통상인이라면, 블록(760)의 측정작동이 신호전력 또는 신호품질외의 신호특성결정을 포함할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한 신호품질의 측정은 페이딩 계수외에 동기워드 상관과 같은 기타의 특성을 포함할 수 있다.
도면과 명세서에서 본 발명의 바람직한 실시예가 개시되어 있고 특정용어가 이용되었을지라도 이들은 설명을 위해 이용했지 이 설명을 제한하려는 것은 아니고 본 발명의 범위는 다음 크레임에서 설명되어 있다.

Claims (24)

  1. 셀룰러 무선통신 시스템에서 하나 이상의 셀룰러 무선전화와 통신하는 셀룰러 무선전화 기지국에 있어서,
    셀룰러 무선전화로부터 셀룰러 무선전화 통신을 나타내는 셀룰러 무선전화 통신에너지를 수용하는 셀룰러 무선전화 안테나 어레이와;
    각각의 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호는 통신유효영역 섹터로부터 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내며,
    상기 셀룰러 무선전화 안테나 어레이에 응답하여 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호를 발생하기 위해 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 처리하는 셀루러 무선전화 통신 처리수단과;
    상기 셀룰러 무선전화 통신 처리수단에 응답하여, 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만을 선택하는 처리된 무선전화 신호 선택수단과;
    상기 처리된 무선전화 신호 선택수단에 응답하여 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만으로부터 상기 무선전화 통신을 디코딩하는 디코딩수단을 구비한 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선택수단은 최고전력을 지닌 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만을 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선택수단은 최고신호 품질을 지닌 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만을 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  4. 제1항에 있어서, 상기 디코딩수단은 등화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무선전화 통신신호 처리수단은 비임형성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  6. 제1항에 있어서, 상기 셀룰러 무선전화 안테나 어레이는 3개 이상의 안테나 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  7. 제1항에 있어서, 상기 선택수단은 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호만을 선택하는 수단을 포함하고 상기 디코딩수단은 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 상기 2개만으로부터 상기 무선전화 통신신호를 디코딩하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  8. 제1항에 있어서, 각 처리된 제1분극 무선전화 통신신호는 통신유효범위 섹터로부터 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내고 각 처리된 제2분극 무선전화 통신신호는 통신유효범위 섹터로부터 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내고 제2분극을 지니며, 두 개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호와 2개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호를 발생하기 위해 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 수용하는 수단을 포함하고;
    상기 처리된 무선전화 신호 선택수단은 상기 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호중 적어도 하나만 작은 통신신호와 상기 2개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호보다 1개만 작은 통신신호를 선택하는 수단을 구비하고;
    상기 디코딩수단은 상기 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호중 하나만 작은 통신신호와 두 개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호중 단지 하나만 작은 통신신호를 디코딩하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  9. 제8항에 있어서, 상기 선택수단은 높은 전력을 지닌 상기 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호중 1개만 작은 통신신호와 최고전력을 지닌 상기 2개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호보다 1개만 작은 통신신호를 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  10. 제8항에 있어서, 상기 선택수단은 최고신호 품질을 지닌 상기 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호보다 1개만 작은 통신신호와 최고신호 품질을 지닌 2개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호보다 1개만 작은 통신신호를 선택하는 수단을 포함하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  11. 제8항에 있어서, 상기 디코딩수단은 등화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  12. 제8항에 있어서, 상기 무선전화 통신신호 처리수단은 비임형성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  13. 제8항에 있어서, 상기 무선전화 통신신호 처리수단은 비임형성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  14. 제8항에 있어서, 상기 선택수단은 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호중 하나의 신호와 상기 2개 이상의 제2분극 무선전화 통신신호중 단지 하나의 신호를 선택하는 수단을 포함하고;
    상기 디코딩수단은 2개 이상의 처리된 제1분극 무선전화 통신신호중 하나만의 신호와 2개 이상의 처리된 제2분극 무선전화 통신신호중 하나만의 신호로부터 상기 무선전화 통신신호를 디코딩하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  15. 제8항에 있어서, 상기 제1분극 및 상기 제2분극은 직교하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선전화 기지국.
  16. 하나 이상의 셀룰러 무선전화와 통신하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법에 있어서,
    셀룰러 무선전화로부터 셀룰러 무선전화 통신에너지를 수용하는 단계와;
    각 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호는 통신유효범위 섹터로부터 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내며, 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호을 발생하기 위해 상기 수용되는 셀룰러 무선전화 통신에너지를 처리하는 단계와;
    3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 모두보다 2개 미만의 신호를 선택하는 단계와;
    3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 모두보다 2개 미만의 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 선택단계는 최고전력을 지닌 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만의 통신신호를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 최고신호 품질을 지닌 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 2개 미만의 통신신호를 선택하는 상기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 선택단계는 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호를 선택하는 단계를 포함하고;
    상기 디코딩단계는 상기 3개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 상기 2개만의 신호들로부터 상기 셀룰러 무선전화 통신신호를 디코딩하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 디코딩단계는 등화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 처리단계는 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 두 개 이상의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호와 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 두 개 이상의 처리된 셀룰러 무선전화 통신신호를 발생하는 단계를 포함하고;
    상기 선택단계는 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호와 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호를 선택하는 단계를 포함하고;
    상기 디코딩단계는 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호와 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 두 개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호로부터 상기 셀룰러 무선전화 통신을 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 선택단계는 최고전력을 지닌 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호와 최고전력을 지닌 상기 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호를 선택하는 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 선택단계는 최고의 신호품질을 지닌 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호와 최고신호 품질을 지닌 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 하나 이상의 통신신호를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 선택단계는 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 단지 하나의 통신신호와 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 단지 하나의 통신신호를 선택하는 단계를 포함하고;
    상기 디코딩단계는 제1분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 상기 하나만의 통신신호와 제2분극을 지닌 수용된 셀룰러 무선전화 통신에너지를 나타내는 상기 2개 이상의 처리된 무선전화 통신신호중 상기 하나만의 통신신호를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 기지국을 작동하는 방법.
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