KR20040052064A - A device of revising phase error for array antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 기지국 어레이 안테나 시스템의 각 안테나 수신경로에 의하여 발생하는 위상오차를 보정하는 것에 관한 것으로, 특히, 저가격 소형 어레이 안테나 기지국 시스템을 운용하는 상태에서도 각 수신경로의 위상오차를 보정할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to correcting a phase error caused by each antenna receiving path of a mobile communication base station array antenna system. In particular, the phase error of each receiving path can be corrected even when a low-cost small array antenna base station system is operated. It is about a device.
이동통신시스템은 이동하면서 언제 어디서나 상대방과 무선접속하여 통신하는 것이고, 상기 무선통신에 사용되는 주파수 자원은 제한된 것이며, 무선통신수요가 증가함에 따라 다수 휴대단말기(UE: USER EQUIPMENT)가 동일한 주파수를 동시 점유하여 통신하도록 개발된 기술이 코드분할다중접속 방식이다.The mobile communication system communicates by wirelessly connecting with the other party anytime and anywhere while moving, and the frequency resources used for the wireless communication are limited, and as the demand for wireless communication increases, a plurality of mobile terminals (UE: USER EQUIPMENT) simultaneously share the same frequency. The technology developed for seizing and communicating is the code division multiple access method.
상기 이동통신 시스템에 등록된 휴대단말기(UE)는 기지국(BS: BASE SITE)의 해당 셀(CELL) 서비스 영역(SERVICE AREA) 안에서 이동하면서 기지국과 무선접속하여 통신을 하는 것이며, 휴대단말기는 충방전 배터리를 사용하는 등의 많은 제약이 따르므로 낮은 출력전력으로 무선신호를 전송하는 동시에 각종 방해물에 의하여 반사 및 회절 등에 의한 다중경로로 전송된다.The mobile terminal (UE) registered in the mobile communication system communicates by wirelessly communicating with the base station while moving in a corresponding cell service area of a base station (BS). The mobile terminal is charged and discharged. Since many restrictions, such as using a battery, a wireless signal is transmitted at low output power, and at the same time, it is transmitted in a multipath by reflection and diffraction by various obstacles.
상기와 같이 매우 미약한 레벨인 동시에 다중경로로 전송되는 무선신호를 수신하는 기지국(BS)은 수신되는 신호의 이득(GAIN)을 높여야 하며, 상기와 같이 이득을 높이는 여러 가지 방식 중에는 안테나를 통하여 무선수신 이득을 높이는 방식이 있고, 그 중에 하나가 다수의 안테나를 반파장(λ/2)에 배수되는 기준의 일정한 간격을 두고 배치하며, 상기 다수 안테나 요소가 수신하는 신호의 방향성과 폭(WIDTH) 등을 임의 제어할 수 있는 것이 어레이(ARRAY) 안테나이다.As described above, a base station (BS) receiving a radio signal transmitted in a multipath at a very weak level should increase the gain (GAIN) of the received signal. There is a method of increasing the reception gain, one of which places a plurality of antennas at regular intervals of a reference multiple of half wavelength (λ / 2), and the directionality and width (WIDTH) of the signal received by the plurality of antenna elements. An array antenna is capable of arbitrarily controlling the light.
상기와 같이 어레이 안테나를 구성하는 각 안테나 요소(ELEMENT)는, 해당 경로별로 구분되는 수신신호 처리부를 각각 구비하고 있으며, 각 경로 별로 수신되는 신호를 비교하여 최상 경로의 신호를 선택하는 것이므로, 각 수신경로의 위상이 동일하여야 하고, 각 경로별로 수신되는 신호의 위상이 동일하지 않은 경우는 수신성능이 저하되므로, 상기 각 안테나 요소에 의한 경로별 위상오차를 동일하게 보정하여야 한다.Each antenna element ELEMENT constituting the array antenna as described above is provided with a reception signal processor for each path, and compares the signals received for each path to select the best path signal. If the phases of the paths are the same and the signals of the respective paths are not the same, the reception performance is deteriorated. Therefore, the phase error of each path by the antenna elements must be equally corrected.
이하, 종래 기술에 의한 어레이 안테나의 위상오차 보정장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a phase error correction apparatus of an array antenna according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 일반적인 어레이 안테나의 수신단 기능 구성도 이고, 도2 는 종래 기술의 일 예에 의한 어레이 안테나 위상오차 보정장치 기능 구성도 이며, 도3 은 종래 기술의 다른 일 예에 의한 어레이 안테나 위상오차 보정장치 기능 구성도 이다.It is attached to explain the prior art, Figure 1 is a functional block diagram of the receiving end of the general array antenna, Figure 2 is a functional block diagram of the array antenna phase error correction apparatus according to an example of the prior art, Figure 3 Another example is a functional configuration diagram of an array antenna phase error compensator.
상기 도1을 참조하면, 일반적인 어레이 안테나의 수신단 구성은, 고주파(RF) 신호를 수신하기 위하여 일정한 반파장(λ/2)의 배수 간격으로 배치되어 어레이 안테나를 구성하는 다수의 안테나(10)와,Referring to FIG. 1, a general configuration of a receiving end of an array antenna includes a plurality of antennas 10 arranged at multiples of a constant half-wavelength (λ / 2) in order to receive a high frequency (RF) signal and forming an array antenna. ,
상기 안테나(10)로부터 수신되어 인가되는 고주파(RF) 신호를 저잡음 특성의 일정한 레벨로 증폭하여 출력하는 저잡음증폭기(LNA)(20); 상기 저잡음증폭기(20)로부터 출력되는 고주파 신호를 중간주파(IF) 신호로 변조하기 위한 국부신호를 발생하는 제1 국부발진기(30); 상기 저잡음증폭기(20)의 신호와 상기 제1 국부발진기(30)의 신호를 혼합하여 중간주파신호로 변환 출력하는 제1 믹서(40); 상기 제1 믹서(40)의 중간주파 신호를 일정한 레벨이 유지되도록 자동이득제어(AGC)하여 증폭하는 이득증폭기(50); 상기 이득증폭기(50)의 중간주파(IF) 신호를 기저대역(BASE BAND) 신호로 변조하기 위한 국부발진신호를 발생하는 제2 국부발진기(60); 상기 이득증폭기(50)의 신호와 상기 제2 국부발진기(60)의 신호를 혼합하여 기저대역 신호로 변환 출력하는 제2 믹서(70); 상기 제2 믹서로부터 인가되는 기저대역 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털변환기(80)로 이루어진 다수의 수신부(90)와,A low noise amplifier (LNA) 20 for amplifying and outputting a high frequency (RF) signal received from the antenna 10 to a predetermined level of low noise characteristic; A first local oscillator 30 generating a local signal for modulating a high frequency signal output from the low noise amplifier 20 into an intermediate frequency (IF) signal; A first mixer 40 which converts the signal of the low noise amplifier 20 and the signal of the first local oscillator 30 and converts the signal into an intermediate frequency signal; A gain amplifier (50) for amplifying the intermediate frequency signal of the first mixer (40) by automatic gain control (AGC) so that a constant level is maintained; A second local oscillator 60 for generating a local oscillation signal for modulating an intermediate frequency (IF) signal of the gain amplifier 50 into a baseband signal; A second mixer (70) for mixing the signal of the gain amplifier (50) and the signal of the second local oscillator (60) and converting the signal into a baseband signal; A plurality of receivers 90 each comprising a digital converter 80 for converting a baseband analog signal applied from the second mixer into a digital signal;
상기 다수의 수신부(90)로부터 각각 인가되는 신호를 해당 처리하여 수신빔을 형성하는 동시에 최적 경로의 방향을 검색하는 빔형성기/방향성검색기(100)로 이루어져 구성된다.A beamformer / directional searcher 100 for processing a signal applied from each of the plurality of receivers 90 to form a reception beam and searching for the direction of an optimal path is configured.
상기와 같은 구성의 일반적인 어레이 안테나 수신단 구성을 도1을 참조하여 상세히 설명하면, 어레이 안테나를 구성하는 각각의 안테나(10)는 각각 독립적인 경로에 의한 수신부(90)를 구비하고, 각각의 경로에 의하여 기저대역으로 변환된 신호는 빔형성기/방향성검색기(100)에 의하여 수신빔이 형성되는 동시에 최적 경로의 수신 방향이 검색된다.Referring to FIG. 1, a general array antenna receiving end configuration having the above-described configuration will be described in detail. Each antenna 10 constituting the array antenna includes a receiving unit 90 by independent paths, By the beamformer / directional searcher 100, the signal converted to the baseband is formed by the beamformer / directional searcher 100, and the reception direction of the optimal path is retrieved.
상기 빔형성기/방향성검색기(100)는 상기 독립된 다수 경로를 구성하는 각각의 수신부(90)로부터 인가되는 신호는, 각 안테나(10) 입력 신호의 위상차이가 해당 수신부(90)를 통과하는 동안, 위상변형이 발생하지 않는다는 가정에 의하여 해당 처리를 하는 것으로, 상기 각 수신부(90)로부터 인가되는 위상에 차이 또는 오차가 있는 경우, 빔형성과 최적 수신방향을 정확하게 검색하지 못하는 문제가 있다.The beamformer / directional searcher 100 is a signal applied from each receiver 90 constituting the independent multiple path, while the phase difference of the input signal of each antenna 10 passes through the receiver 90, This processing is performed based on the assumption that phase distortion does not occur. If there is a difference or error in the phases applied from the receivers 90, there is a problem in that the beamforming and the optimal receiving direction cannot be accurately searched.
특히, 각 수신부(90)를 구성하는 저잡음증폭기(20), 제1 및 제2 국부발진기(30,60), 제1 및 제2 믹서(40,70), 이득증폭기(50), 디지털변환기(80)는 동일한 부품을 사용하는 경우에도 약간씩의 특성 오차가 있으므로, 상기 안테나(10)로부터 동일한 신호가 입력되는 경우에도 각 수신부(90)마다 상이한 위상으로 출력한다.In particular, the low noise amplifier 20, the first and second local oscillators 30 and 60, the first and second mixers 40 and 70, the gain amplifier 50, and the digital converter constituting each receiver 90 Since 80 has a slight characteristic error even when using the same component, even when the same signal is input from the antenna 10, the receiver 80 outputs a different phase for each receiver 90.
또한, 상기 각 부품은 주변 환경변화의 온도 변화에 의하여 동작특성이 변화하고, 출력 신호의 위상이 각각 상이하게 변화하므로 빔형성기/방향성검색기(100)의 정확도를 유지하기 위하여 주기적으로 위상오차를 보정하여야 하는 문제가 있다.In addition, since the operation characteristics of the components change due to the temperature change of the surrounding environment and the phase of the output signal changes differently, the phase error is periodically corrected to maintain the accuracy of the beamformer / directional searcher 100. There is a problem that must be done.
상기와 같은 일반적인 문제를 해결하기 위한 것으로, 종래 기술의 일 예에 의한 해결방식을 첨부된 도2를 참조하면, 무선전송되는 고주파 신호를 수신하는 다수의 안테나(10)와, 상기 안테나(10)가 수신하는 고주파 신호와 유사한 시험용 신호를 발생하는 시험신호기(110)와, 상기 안테나(10)와 시험신호기 신호를 입력하고 하나의 신호를 선택하여 출력하는 듀플렉서(120)와, 상기 듀플렉서(120)에 의하여 선택된 고주파 신호를 입력하고 증폭과 하향변환하여 기저대역신호로 출력하는 수신부(90)와, 상기 수신부(90)로부터 출력되는 신호의 위상을 추정하여 해당 보정신호를 출력하는 위상추정기(130)와, 상기 위상추정기(130)의 신호에 의하여 상기 수신부(90)로부터 인가되는 신호의 위상을 변경하는 위상보정기(140)와, 상기 다수 위상보정기(140)로부터 각각 인가되는 신호를 해당 처리하여 수신빔을 형성하고 최적 경로의 방향을 검색하는 빔형성기/방향성검색기(100)로 이루어진다.In order to solve the general problem as described above, referring to FIG. 2 attached to a solution according to an example of the prior art, a plurality of antennas 10 for receiving a radio frequency signal transmitted wirelessly, and the antenna 10 A test signal generator 110 for generating a test signal similar to a high frequency signal received by the antenna, a duplexer 120 for inputting the antenna 10 and the test signal signal, and selecting and outputting one signal; and the duplexer 120. A receiver 90 for inputting a high frequency signal selected by the receiver, amplifying and downconverting the baseband signal, and outputting a baseband signal, and a phase estimator 130 for estimating the phase of the signal output from the receiver 90 and outputting a corresponding correction signal; And a phase corrector 140 for changing a phase of a signal applied from the receiver 90 according to the signal of the phase estimator 130 and the plurality of phase correctors 140. It forms a reception beam by the process signals, and comprises a beam former / directional searcher 100 to search for the direction of the optimal path.
상기와 같이 일 예에 의한 종래 기술의 해결방식을 상세히 설명하면, 상기 시험신호기(110)에서 발생된 시험용 고주파 신호를 상기 다수의 듀플렉서(120)에 인가하며, 상기 다수 듀플렉서(120)를 제어하여 안테나(10)로부터 인가되는 신호를 차단하고 상기 시험신호기(110)로부터 인가된 신호가 상기 다수 수신부(90)에 인가되도록 한다.As described above, the conventional method of solving the prior art will be described in detail, by applying the test high frequency signal generated by the test signal signal 110 to the plurality of duplexers 120 and controlling the plurality of duplexers 120. The signal applied from the antenna 10 is blocked and the signal applied from the test signal receiver 110 is applied to the plurality of receivers 90.
상기 시험신호기(110)로부터 발생되고 다수의 듀플렉서(120)를 통하여 각 수신기(90)에 인가된 고주파 신호는 해당 경로에 의하여 하향변환되는 과정에서 소정의 위상지연이 발생되어 출력된다.The high frequency signals generated from the test signal generator 110 and applied to each receiver 90 through the plurality of duplexers 120 are generated by outputting a predetermined phase delay in the process of downconverting by the corresponding path.
상기와 같이 수신부(90)로부터 각각 출력되는 신호는 해당 위상추정기(130)에 의하여 지연된 위상이 검출되는 동시에 소정 기준 위상과의 차이값이 검출되어 위상보정기(140)에 인가되며, 상기 위상보정기(140)는 상기 수신부(90)로부터 출력되는 신호의 위상을 보정하여 출력하므로써, 상기 다수 수신부(90)의 출력신호 위상이 동일하게 보정된다.As described above, the signals output from the receiver 90 are detected by the corresponding phase estimator 130 and the difference value with the predetermined reference phase is detected and applied to the phase corrector 140. By correcting and outputting the phase of the signal output from the receiver 90, the output signal phase of the majority receiver 90 is equally corrected.
상기와 같은 위상보정은 필요한 경우마다 주기적으로 안테나(10)와 수신부(90)의 접속을 차단하고, 상기 시험신호기(110)의 신호를 수신부(90)에 입력하므로, 시험을 하는 동안에 통신을 하지 못하는 문제가 있다.The phase correction as described above periodically interrupts the connection between the antenna 10 and the receiver 90 and inputs the signal of the test signal 110 to the receiver 90 so that communication is not performed during the test. There is no problem.
또한, 상기 시험신호기(110)에서 발생되는 신호가 다수의 듀플렉서(120)에 동일한 위상으로 인가되도록 하는 것이 용이하지 못한 문제가 있다.In addition, there is a problem that it is not easy to allow the signal generated from the test signal signal 110 to be applied to the plurality of duplexers 120 in the same phase.
또한, 상기 시험신호기(110)에서 발생한 신호는 이동통신 시스템에서 실제로 사용하는 통신 주파수와 차이가 있으므로, 위상오차의 측정이 부정확하다는 문제가 있다.In addition, since the signal generated by the test signal signal 110 is different from the communication frequency actually used in the mobile communication system, there is a problem that the measurement of the phase error is inaccurate.
상기와 같은 종래 기술의 일 예에 의한 문제를 개선한 것으로, 다른 일 예에 의한 종래 기술은, 첨부된 도3을 참조하여 설명하면, 일반적인 어레이 안테나 수신단에 있어서, 상기 다수 안테나(10)로부터 수신되는 고주파 신호를 일부 추출하여 컴바인(COMBINE)하는 제1 컴바이너(150)와, 상기 제1 컴바이너(150)의 신호를 입력하고 하향변환하여 출력하는 기준수신부(190)와, 상기 다수 수신부(90)로부터 각각 출력되는 기저대역 신호를 일부 추출하고 컴바인 하는 제2 컴바이너(160)와, 상기 기준수신부(190)의 신호로부터 상기 제2 컴바이너(160)의 신호를 빼는 뺄셈기(170)와, 상기 뺄셈기(170)의 신호에 의하여 위상보정신호를 발생하는 위상보정부(200)와, 상기 위상보정부(200)의 신호에 의하여 상기 수신부(90) 출력신호의 위상을 제어하는 위상보정기(180)가 더 포함되어 구성된다.The problem of the prior art as described above is improved, and the prior art according to another example will be described with reference to the accompanying FIG. 3. In the general array antenna receiver, the receiver is received from the multiple antenna 10. A first combiner 150 for extracting and combining a part of a high frequency signal to be combined, a reference receiver 190 for inputting and down-converting the signal of the first combiner 150, and a plurality of A subtractor 160 which partially extracts and combines the baseband signals output from the receiver 90 and subtracts the signal of the second combiner 160 from the signal of the reference receiver 190. A phase correction unit 200 for generating a phase correction signal in response to the signal of the subtractor 170, a signal of the subtractor 170, and a phase of the output signal of the receiver 90 according to the signal of the phase correction unit 200. It further includes a phase corrector 180 to control the It is composed.
상기 종래 기술의 다른 일 예에 의한 구성은, 다수 안테나(10)로부터 수신되고 제1 컴바이너(150)에 의하여 컴바인되는 신호를 상기 기준수신부(190)에서 하향변환하여 뺄셈기(170)에 출력한다.According to another exemplary embodiment of the prior art, the signal received from the multiple antennas 10 and combined by the first combiner 150 is down-converted by the reference receiver 190 to the subtractor 170. Output
상기 제2 컴바이너(160)는 다수의 수신부(90)로부터 출력되는 기저대역 신호를 일부 추출하고 컴바인하여 상기 뺄셈기(170)에 출력한다.The second combiner 160 partially extracts, combines, and outputs the baseband signals output from the plurality of receivers 90 to the subtractor 170.
상기 뺄셈기(170)는 기준수신부(190)로부터 인가된 신호를 기준으로 상기 제2 컴바이너(160)의 신호를 빼어 상기 위상보정부(200)에 인가하며, 상기 위상보정부(200)는 각 수신부(90) 출력신호의 위상이 일치하도록 제어하는 신호를 각각의 위상보정기(180)에 출력하므로써, 상기 기준수신부(190)의 신호와 각 수신기(90)의 신호를 컴바인한 제2 컴바이너(160) 신호의 차이가 최소가 되도록 보정한다.The subtractor 170 subtracts a signal of the second combiner 160 based on a signal applied from the reference receiver 190 and applies the subtractor 160 to the phase compensator 200, and the phase compensator 200. Outputs a signal for controlling the phases of the output signals of the receivers 90 to the respective phase compensators 180, thereby combining a signal of the reference receiver 190 with a signal of each receiver 90; The difference between the signals of the binner 160 is corrected to be minimum.
상기와 같이 다른 일 예에 의한 종래 기술은, 기지국이 동작하는 상태에서도, 어레이 안테나의 각 경로에 의한 위상오차를 정기적으로 보정할 수 있는 장점이 있으나 기지국 장비에서 가장 큰 비용을 차지하는 수신부(90)와 동일한 구성의 기준수신부(190)를 추가 구비하므로 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.The prior art according to another example as described above, even when the base station is operating, there is an advantage that can periodically correct the phase error due to each path of the array antenna, but the receiver 90 occupies the largest cost in the base station equipment Since the reference receiving unit 190 having the same configuration as the additional configuration has a high cost.
본 발명은 어레이 안테나와 충분한 거리를 유지하는 휴대단말기를 이용하고, 기지국에 구비되며 호 접속이 없는 상태에서 대기중인 송수신부를 이용하여 상기 휴대단말기를 동작하도록 하므로써 어레이 안테나의 각 경로에 의한 위상오차를 조정하는 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.The present invention utilizes a mobile terminal that maintains a sufficient distance from an array antenna, and operates the portable terminal using a transceiver that is waiting in a state where there is no call connection in a base station, thereby reducing the phase error caused by each path of the array antenna. It is an object to provide an apparatus for adjusting.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 어레이 안테나를 사용하는 기지국에 있어서; 상기 기지국과 무선접속되어 시험용 무선신호를 출력하는 시험단말기와; 상기 시험단말기로부터 무선전송되는 신호를 수신하는 어레이의 다수 안테나와; 상기 각 안테나로부터 인가되는 신호를 증폭하고 하향변환하며 디지털 신호로 변환 출력하는 다수의 수신부와; 상기 각 수신부의 신호를 분석하여 소정 기준 위상과의 차이값 신호를 출력하는 다수의 위상추정기와; 상기 각 위상추정기의 신호에 의하여 상기 해당 수신부로부터 인가되는 신호의 위상을 보정하는 다수의 위상보정기와; 상기 각 위상보정기로부터 인가되는 신호를 분석 처리하여 수신빔을 형성하고 최적 경로를 검색하는 빔형성기/방향성검색기로 이루어진 특징이 있다.The present invention devised to achieve the above object, in the base station using the array antenna; A test terminal wirelessly connected to the base station and outputting a test radio signal; A plurality of antennas in an array for receiving a signal wirelessly transmitted from the test terminal; A plurality of receivers for amplifying, downconverting, and converting the signals applied from the antennas into digital signals; A plurality of phase estimators for analyzing a signal of each receiver and outputting a difference value signal from a predetermined reference phase; A plurality of phase correctors for correcting a phase of a signal applied from the corresponding receiver by signals of each phase estimator; A beam shaper / directional searcher for analyzing a signal applied from each phase compensator to form a reception beam and searching for an optimal path is featured.
도1 은 일반적인 어레이 안테나의 수신단 기능 구성도 이고,1 is a functional diagram of a receiving end of a general array antenna;
도2 는 종래의 일 예에 의한 어레이 안테나 위상오차 보정장치 기능 구성도,2 is a functional configuration diagram of an array antenna phase error correction device according to a conventional example;
도3 은 종래의 다른 일 예에 의한 어레이 안테나 위상오차 보정장치 기능 구성도 이고,3 is a functional configuration diagram of an array antenna phase error correction apparatus according to another conventional example;
도4 는 본 발명의 어레이 안테나의 위상오차 보정장치 기능 구성도 이다.4 is a functional configuration diagram of a phase error correction apparatus of the array antenna of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **** Explanation of symbols on the main parts of the drawing **
10,210 : 안테나20,220 : 저잡음증폭기10,210: antenna 20,220: low noise amplifier
30,230 : 제1 국부 발진기40,240 : 제1 믹서30,230: first local oscillator 40,240: first mixer
50,250 : 이득증폭기60,260 : 제2 국부발진기50,250: gain amplifier 60,260: second local oscillator
70,270 : 제2 믹서80,280 : 디지털변환부70,270: second mixer 80,280: digital conversion unit
90,290 : 수신부100,320 : 빔형성기/방향성검색기90,290: Receiver 100,320: Beamformer / Directional Searcher
110 : 시험신호기120 : 듀플렉서110: test signal 120: duplexer
130,300 : 위상추정기140,180,310 : 위상보정기130,300: phase estimator 140,180,310: phase corrector
150 : 제1 컴바이너160 : 제2 컴바이너150: first combiner 160: second combiner
170 : 뺄셈기190 : 기준수신부170: subtractor 190: reference receiver
200 : 위상보정부400 : 시험단말기200: phase correction 400: test terminal
이하 본 발명에 의한 어레이 안테나의 위상오차 보정장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an apparatus for correcting phase error of an array antenna according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도4 는 본 발명에 의한 어레이 안테나의 위상오차 보정장치 기능 구성도 이다.4 is a functional configuration diagram of a phase error correction apparatus of an array antenna according to the present invention.
상기 도4를 참조하면, 본 발명에 의한 어레이 안테나 위상오차 보정장치는, 이동통신 기지국(BS: BASE STATION)과 무선접속되어 시험용 무선신호를 출력하는 것으로, 상기 출력되는 시험용 무선신호가 평면파(PLAIN WAVE)로 상기 어레이 안테나(ARRAY ANTENNA)의 각 안테나에 수직 입사하도록 충분한 거리로 떨어져 있는 시험단말기(UE: USER EQUIPMENT)(400)와,Referring to FIG. 4, the array antenna phase error correcting apparatus according to the present invention outputs a test radio signal wirelessly connected to a base station (BS), and the output test radio signal is a plane wave (PLAIN). And a test terminal (UE) 400 spaced apart by a distance sufficient to vertically incident each antenna of the array antenna with a wave;
상기 시험단말기로부터 무선전송되는 신호를 수신하는 어레이의 다수 안테나(210)와,A plurality of antennas 210 of an array for receiving a signal wirelessly transmitted from the test terminal;
상기 각 안테나(210)로부터 인가되는 고주파(RF) 신호를 증폭하고 하향변환(DOWN CONVERTING)하며 디지털(DIGITAL) 신호로 변환 출력하는 것으로써, 상기 안테나(10)로부터 수신되어 인가되는 고주파(RF) 신호를 저잡음(LOW NOISE) 특성의 소정 레벨(LEVEL)로 증폭(AMPLIFY) 출력하는 저잡음증폭기(LNA: LOW NOISEAMPLIFIER)(220); 상기 저잡음증폭기(220)로부터 출력되는 고주파(RF) 신호를 중간주파(IF) 신호로 변조하기 위한 국부신호를 발생하는 제1 국부발진기(230); 상기 저잡음증폭기(220)의 신호와 상기 제1 국부발진기(230)의 신호를 혼합(MIX)하여 중간주파(IF) 신호로 변환 출력하는 제1 믹서(240); 상기 제1 믹서(240)의 중간주파(IF) 신호를 일정한 레벨(LEVEL)이 유지되도록 자동이득제어(AGC: AUTO-GAIN CONTROL)하여 증폭(AMPLIFY)하는 이득증폭기(250); 상기 이득증폭기(250)의 중간주파(IF) 신호를 기저대역(BASE BAND) 신호로 변조하기 위한 국부발진신호(LOCAL OSCILLATION SIGNAL)를 발생하는 제2 국부발진기(260); 상기 이득증폭기(250)의 신호와 상기 제2 국부발진기(260)의 신호를 혼합(MIX)하여 기저대역(BASE BAND) 신호로 변환 출력하는 제2 믹서(270); 상기 제2 믹서(270)로부터 인가되는 기저대역 아날로그(ANALOG) 신호를 디지털(DIGITAL) 신호로 변환하는 디지털변환기(A/D)(280)로 이루어진 다수의 수신부(290)와,By amplifying, downconverting, and converting a high frequency (RF) signal applied from each antenna 210 into a digital signal, the high frequency (RF) received and applied from the antenna 10 is output. A low noise amplifier (LNA: LOW NOISEAMPLIFIER) 220 for amplifying the signal to a predetermined level LEVEL having a low noise characteristic; A first local oscillator 230 for generating a local signal for modulating a high frequency (RF) signal output from the low noise amplifier 220 into an intermediate frequency (IF) signal; A first mixer (240) for mixing (MIX) the signal of the low noise amplifier (220) and the signal of the first local oscillator (230) and converting the signal into an intermediate frequency (IF) signal; A gain amplifier (250) for amplifying (AMPLIFY) the automatic gain control (AGC) so that the intermediate frequency IF signal of the first mixer 240 is maintained at a constant level LEVEL; A second local oscillator 260 for generating a local oscillation signal (LOCAL OSCILLATION SIGNAL) for modulating an intermediate frequency (IF) signal of the gain amplifier 250 into a baseband signal; A second mixer (270) for mixing (MIX) the signal of the gain amplifier 250 and the signal of the second local oscillator 260 and converting the converted signal into a baseband signal; A plurality of receivers 290 including a digital converter (A / D) 280 for converting a baseband analog signal applied from the second mixer 270 into a digital signal;
상기 각 수신부(290)의 신호를 분석하여 소정 기준 위상과의 차이값 신호를 출력하는 다수의 위상추정기(PHASE ESTIMATOR)(300)와,A plurality of phase estimators 300 for analyzing a signal of each receiver 290 and outputting a difference value signal with a predetermined reference phase;
상기 위상추정기(300)의 신호에 의하여 상기 해당 수신부(290)로부터 인가되는 신호의 위상(PHASE)을 보정(REVISE)하는 다수의 위상보정기(310)와,A plurality of phase correctors 310 for correcting the phase PHASE of the signal applied from the corresponding receiver 290 according to the signal of the phase estimator 300;
상기 각 위상보정기(310)로부터 인가되는 신호를 분석 처리하여 수신빔을 형성하고 최적 경로를 검색하는 빔형성기/방향성검색기(320)로 구성된다.A beam former / directional searcher 320 is formed to analyze a signal applied from each phase compensator 310 to form a reception beam and search for an optimal path.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 것으로, 어레이 안테나의 위상오차 보정장치를 첨부된 도4를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, according to the present invention having the configuration described above, a phase error correction device of the array antenna will be described in detail with reference to FIG.
상기 시험단말기(400)는 상기 어레이 안테나로 이루어지는 다수 안테나(210)와 평면파(PLAIN WAVE)로 가정되는 신호를 이용하여 통신을 할 수 있을 정도로 충분히 떨어져 있는 동시에, 상기 평면파가 어레이 안테나를 구성하는 각 안테나(210)에 수직으로 입사하는 위치에 고정된다.The test terminal 400 is far enough to communicate with the multiple antennas 210 formed of the array antennas and signals assumed to be plane waves, and the plane waves form an array antenna. It is fixed at a position perpendicular to the antenna 210.
일반적으로 상기 기지국(BS)은 건물의 옥상 등과 같이 높은 곳에 설치되고, 상기 시험단말기(400)는 상기 기지국과의 가시거리선 상에 위치시킴으로써, 반사파, 회절파, 굴절파 등이 없는 직접파에 의한 평면파로 기지국 어레이 안테나와 무선접속하도록 한다.In general, the base station BS is installed at a high place such as a roof of a building, and the test terminal 400 is positioned on a visible line with the base station. Wireless connection to the base station array antenna by a plane wave.
상기와 같이 기지국 어레이 안테나(210)가 시험단말기(400)와 평면파로 통신을 하는 경우, 각 안테나(210)는 동일한 위상의 신호를 수신하게 되며, 각각의 수신부(290)로부터 출력되는 신호를 해당 위상추정기(300)에서 위상을 측정하고, 소정의 기준 위상과 비교하면, 해당 경로에 의한 위상 차이를 검출하게 된다.As described above, when the base station array antenna 210 communicates with the test terminal 400 in a plane wave, each antenna 210 receives a signal having the same phase and corresponds to a signal output from each receiver 290. When the phase is estimated by the phase estimator 300 and compared with a predetermined reference phase, the phase difference due to the corresponding path is detected.
상기 위상추정기(300)는 수신된 위상과 기준 위상의 차이값에 해당하는 신호를 위상보정기(310)에 출력하고, 상기 위상보정기(310)는 상기 수신부(290)로부터 인가되는 신호의 위상을 상기 위상추정기(300)로부터 인가되는 신호에 의하여 보정(REVISE)하여 출력한다.The phase estimator 300 outputs a signal corresponding to the difference between the received phase and the reference phase to the phase corrector 310, and the phase corrector 310 outputs a phase of the signal applied from the receiver 290. The signal is corrected by the signal applied from the phase estimator 300 and output.
따라서, 상기 어레이 안테나를 구성하는 모든 안테나(210)와 접속하고 독립된 경로를 구성하는 해당 수신부(290)에 의하여 증폭되고 하향변환되며 디지털 신호로 변환 출력되는 신호는 위상추정기(300)와 위상보정기(310)에 의하여 동일한 위상으로 보정(REVISE)되어 출력된다.Accordingly, the signals that are amplified and downconverted by the corresponding receiver 290 constituting the independent path and converted into digital signals are outputted to the phase estimator 300 and the phase compensator ( The correction is performed in the same phase by 310 and output.
일 실시 예로, 상기 시험단말기(400) 안테나의 기지국 어레이 안테나와 반대되는 방향에 반사 또는 흡수판을 부가하는 경우, 위상오차 보정의 효과를 높일 수 있다.As an example, when the reflection or absorption plate is added in a direction opposite to the base station array antenna of the test terminal 400 antenna, the effect of phase error correction may be enhanced.
또한, 상기 기지국은 호(CALL) 처리를 위한 다수의 채널을 할당하고 있으며, 사용되지 않는 채널을 이용하여 상기 시험단말기(400)를 호출하여 동작하도록 제어하므로써 어레이 안테나의 위상보정을 위한 평면파 신호를 수신한다.In addition, the base station allocates a plurality of channels for call processing, and controls the plane to be operated by calling the test terminal 400 using an unused channel to control the plane wave signal for phase correction of the array antenna. Receive.
상기와 같은 구성의 본 발명은 어레이 안테나의 각 경로별 위상을 기지국이 정상적으로 운용하는 상태에서 수시로 또는 정기적으로 보정할 수 있는 공업적 이용효과가 있다.The present invention having the configuration described above has an industrial use effect that can be periodically or periodically corrected in a state in which a base station normally operates each phase of the array antenna.
또한, 비싼 수신부를 사용하지 않고 시험단말기를 이용하므로, 어레이 안테나 기지국 시스템을 저가격이며 소형으로 제작하며 정확한 유지보수 운용을 통하여 양질의 서비스를 저렴하게 제공하는 신뢰도 향상의 사용상 편리한 효과가 있다.In addition, since the test terminal is used without using an expensive receiver, an array antenna base station system is manufactured at low cost and small size, and there is a convenient effect of using reliability improvement that provides high quality service at low cost through accurate maintenance operation.
또한, 어레이 안테나 기지국 시스템의 위상을 수시로 또는 정기적으로 보정하여 통신품질을 제고하여 전송 신호의 신뢰도가 향상되는 사용상 편리한 효과가 있다.In addition, the phase of the array antenna base station system is frequently or regularly corrected to improve communication quality, thereby improving the reliability of the transmission signal.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100810360B1 (en) * | 2005-09-27 | 2008-03-04 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method minimizing inter-signal interference in a wireless communication system |
| KR100831324B1 (en) * | 2004-10-15 | 2008-05-22 | 삼성전자주식회사 | Apparatus for measuring radiation pattern of array antennas in Smart Antenna System |
| US7720441B2 (en) | 2005-09-27 | 2010-05-18 | Samsung Electornics Co., Ltd. | Apparatus and method for minimizing inter-signal interference in a wireless communication system |
| KR101021677B1 (en) * | 2009-12-11 | 2011-03-17 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Apparatus for correcting error in active phased arrayantenna system and method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05142277A (en) * | 1991-04-19 | 1993-06-08 | Hughes Aircraft Co | Built-in system for calibrating antenna, monitoring performance and separating defective part for phased-array antenna by using signal injector and rf switch |
| KR20010041911A (en) * | 1998-03-16 | 2001-05-25 | 토마스 디. 하이드 | Phased array antenna calibration system and method |
| KR20010088416A (en) * | 2000-03-07 | 2001-09-26 | 가네꼬 히사시 | Array antenna receiving apparatus |
| EP1178562A1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-02-06 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Antenna array calibration |
-
2002
- 2002-12-13 KR KR1020020079789A patent/KR20040052064A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05142277A (en) * | 1991-04-19 | 1993-06-08 | Hughes Aircraft Co | Built-in system for calibrating antenna, monitoring performance and separating defective part for phased-array antenna by using signal injector and rf switch |
| KR20010041911A (en) * | 1998-03-16 | 2001-05-25 | 토마스 디. 하이드 | Phased array antenna calibration system and method |
| KR20010088416A (en) * | 2000-03-07 | 2001-09-26 | 가네꼬 히사시 | Array antenna receiving apparatus |
| EP1178562A1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-02-06 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Antenna array calibration |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100831324B1 (en) * | 2004-10-15 | 2008-05-22 | 삼성전자주식회사 | Apparatus for measuring radiation pattern of array antennas in Smart Antenna System |
| KR100810360B1 (en) * | 2005-09-27 | 2008-03-04 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method minimizing inter-signal interference in a wireless communication system |
| US7720441B2 (en) | 2005-09-27 | 2010-05-18 | Samsung Electornics Co., Ltd. | Apparatus and method for minimizing inter-signal interference in a wireless communication system |
| KR101021677B1 (en) * | 2009-12-11 | 2011-03-17 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Apparatus for correcting error in active phased arrayantenna system and method thereof |
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