KR20060111811A - 다이버시티 수신 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 다이버시티 수신 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 안테나부가 다수의 지향성 안테나로 구성된 시스템에서 소정 개수의 지향성 안테나를 순차적으로 스캐닝하여 획득한 무선주파수 신호를 중간주파수(IF) 대역의 디지털신호로 변환한 후 심볼단위의 기저대역신호로 복조하고 훈련열신호와 상관시켜 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 출력신호를 선택함으로써, 하드웨어적 복잡성을 줄이면서 최적의 신호를 수신하기 위한, 다이버시티 수신 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 다이버시티 수신 장치에 있어서, 제 1 제어신호에 따라 소정 개수의 지향성 안테나 소자들을 순차적으로 스캐닝하고, 제 2 제어신호에 따라 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 소자를 선택하기 위한 선택 수단; 상기 선택 수단으로부터의 무선주파수 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역의 디지털 신호로 변환하기 위한 RF 프런트엔드 수단; 상기 RF 프런트엔드 수단에서 출력되는 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조하기 위한 복조 수단; 상기 소정 개수의 지향성 안테나들을 순차적으로 스위칭하도록 상기 선택 수단으로 제 1 제어신호를 전달하고, 상기 복조 수단의 기저대역신호를 훈련열신호와 상관시켜서 최적 의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택하며, 그에 상응하는 지향성 안테나 소자를 선택하도록 상기 선택 수단으로 제 2 제어신호를 전달하기 위한 다이버시티 신호 처리 수단; 및 상기 다이버시티 신호 처리 수단에서 선택한 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상하기 위한 채널 등화 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 방송 및 통신 시스템 등에 이용됨.
다이버시티, 안테나 스위칭, 하드웨어 복잡도 감소, 채널 응답 특성, 빔 출력신호
Description
도 1 은 종래의 다이버시티 수신 장치의 일실시예 구성도,
도 2 는 일반적인 다이버시티 수신 장치의 다중안테나부의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도,
도 3 은 도 2의 원리에 따라 구현한 다중안테나부의 채널 응답 특성을 나타내는 일예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 다이버시티 수신 장치의 일실시예 구성도,
도 5 는 본 발명에 따른 다이버시티 수신 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
41 : 다중안테나부 42 : 스위치
43 : RF 프런트엔드부 44 : 복조부
45 : 다이버시티 신호처리부 46 : 채널 등화부
본 발명은 다이버시티 수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나부가 다수의 지향성 안테나로 구성된 시스템에서 소정 개수의 지향성 안테나를 순차적으로 스캐닝하여 획득한 무선주파수 신호를 중간주파수(IF) 대역의 디지털신호로 변환한 후 심볼단위의 기저대역신호로 복조하고 훈련열신호와 상관시켜 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 출력신호를 선택함으로써, 하드웨어적 복잡성을 줄이면서 최적의 신호를 수신하기 위한, 다이버시티 수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다이버시티 기법은 공간 다이버시티, 각도 다이버시티, 주파수 다이버시티, 편파 다이버시티 등 여러 가지 기법이 존재한다.
이중에서, 각도 다이버시티는 다수의 지향성 안테나 소자를 이용하고 안테나 웨이트 계수를 통해 물리적으로 빔을 형성시키는 방법과 다수의 무지향성 안테나 소자를 이용하여 전자적으로 빔을 형성시키는 방법 두 가지로 나눌 수 있다. 이때, 물리적 또는 전자적으로 형성된 여러 개의 빔의 지향방향이 다를 때 각 빔 출력신호의 채널 응답특성은 독립적이다.
따라서, 등화기의 입장에서 가장 좋은 채널 응답 특성을 갖는 빔 출력신호를 선택하는 것이 다이버시티 수신 장치의 성능을 높일 수 있는 중요한 요인이 된다.
다이버시티 수신 장치가 가장 좋은 빔출력 신호를 선택하기 위해서는 RF(Radio Frequency) 처리단 또는 기저대역 단에서의 각 빔 출력신호의 품질을 살 펴보고 선택한다. 즉, RF 처리단 출력 신호를 이용할 경우에는 주로 최대 전력값을 가지는 빔을 선택하고, 기저대역 단에서 빔 출력신호의 품질을 살펴볼 경우에는 각 안테나 소자의 RF 처리단 출력 신호를 각각 복조하여 채널 응답 특성이 가장 좋은 빔 출력신호를 선택한다.
한편, 도 1을 참조하여 종래의 다이버시티 수신 장치에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 다중안테나부(11)의 각 지향성 안테나 소자의 출력신호는 안테나 빔의 지향 방향에 따라 독립적인 채널 특성을 가지게 된다. 각각의 입사신호는 RF 프런트엔드(front end)부(12)를 거치면서 최종적으로 IF 대역의 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 복조부(13)의 각각의 복조기에서 심볼 단위의 기저대역 신호로 복조된다.
채널 응답특성 추정을 위해, 각 복조기 출력 신호는 다이버시티 신호처리부(14)를 거치게 된다. 다이버시티 신호처리부(14)는 복조부(13)의 출력 신호와 필드 세그먼트의 PN511신호의 상호 상관(cross correlation)을 이용하여 채널 응답특성을 구한 후 최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택한다. 여기서, 필드 세그먼트의 PN511신호는 일종의 훈련열 신호와 같다.
이때, 여러 개의 독립 채널 가운데서 한 개의 채널 신호를 선택하거나 또는 두 개 이상의 채널 신호를 선택하여 결합할 때, 다이버시티 수신 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 신호를 선택하는 것은 성능 향상에 중요한 요인이 된다. 신뢰성 있는 선택을 위해서는 각 안테나 출력신호의 품질을 측정해야 하고 이는 여러 가지 방식이 있을 수 있다.
안테나 출력신호의 품질을 측정하는 방식은 RF 프런트엔드부(12)의 출력신호를 이용하거나 복조부(13)를 통해 복조된 기저대역 신호를 이용할 수 있다. RF 프런트엔드부(12)의 출력 신호를 이용할 경우 주로 최대 전력을 가지는 안테나 출력신호를 선택하여 사용한다. 그러나 다이버시티 수신기의 성능 개선 측면에서 보면 단순히 안테나 출력신호의 전력이 최대값을 선택하는 방법보다는 기저대역 신호를 이용하여 채널 응답 특성을 측정한 뒤 등화기 입장에서 가장 좋은 채널 응답 특성을 가지는 안테나 신호를 선택하는 것이 성능 개선 측면에서 우수한 성능을 보인다.
이후, 등화기(15)는 다이버시티 신호처리부(14)에서 선택한 안테나 출력신호에 잔존하는 채널 왜곡을 보상한다.
이러한 종래의 다이버시티 수신 장치는 지향성 안테나 소자의 개수 또는 생성되는 빔의 개수만큼 RF 처리단과 아날로그/디지털 컨버터(ADC) 및 복조기를 필요로 하기 때문에 하드웨어의 복잡성을 증가시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 안테나부가 다수의 지향성 안테나로 구성된 시스템에서 소정 개수의 지향성 안테나를 순차적으로 스캐닝하여 획득한 무선주파수 신호를 중간주파수(IF) 대역의 디지털신호로 변환한 후 심볼단위의 기저대역신호로 복조하고 훈련열신호와 상관시켜 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 출력신호를 선택함으로써, 다수의 RF 프런트엔드부와 복조부를 사용하지 않고 하나의 RF 프런트엔드부와 복조부를 사용하여 하드웨어적 복잡성을 줄이면서 최적의 신호를 수신하기 위한, 다이버시티 수신 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 다이버시티 수신 장치에 있어서, 제 1 제어신호에 따라 소정 개수의 지향성 안테나 소자들을 순차적으로 스캐닝하고, 제 2 제어신호에 따라 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 소자를 선택하기 위한 선택 수단; 상기 선택 수단으로부터의 무선주파수 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역의 디지털 신호로 변환하기 위한 RF 프런트엔드 수단; 상기 RF 프런트엔드 수단에서 출력되는 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조하기 위한 복조 수단; 상기 소정 개수의 지향성 안테나들을 순차적으로 스위칭하도록 상기 선택 수단으로 제 1 제어신호를 전달하고, 상기 복조 수단의 기저대역신호를 훈련열신호와 상관시켜서 최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택하며, 그에 상응하는 지향성 안테나 소자를 선택하도록 상기 선택 수단으로 제 2 제어신호를 전달하기 위한 다이버시티 신호 처리 수단; 및 상기 다이버시티 신호 처리 수단에서 선택한 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상하기 위한 채널 등화 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 방법은, 다이버시티 수신 방법에 있어서, 지향성 안테나 소자로부터 무선주파수 신호를 순차적으로 선택하는 무선주파수 신호 선택 단계; 상기 선택한 무선주파수 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역의 디지털 신호로 변환하는 변환 단계; 상기 변환한 디지털 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조하는 복조 단계; 상기 복조한 기저대역신호를 훈련열신호와 상관시키는 상관 단계; 최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택하는 빔 출력신호 선택 단계; 및 상기 선택한 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상하는 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 지향성 안테나를 이용하여 물리적으로 빔을 형성하는 다이버시티 수신 장치에서 하드웨어의 복잡성을 줄이면서 최적 신호를 선택한다.
또한, 본 발명은 전원이 켜질 때 안정화 시간을 이용하여 각 안테나 소자를 순차적으로 선택하는 스위칭 방법을 이용하여 각 안테나 출력신호의 채널 응답특성을 추정하기 위한 RF처리단과 복조기를 공유한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 일반적인 다이버시티 수신 장치의 다중안테나부의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 다이버시티 수신 장치의 다중안테나부는 지향 방향이 다른 다수의 지향성 안테나를 구비하고 있으며, 이때 각 지향성 안테나 출력신호들의 채널 응답 특성은 상호 독립적이다. 이는 도 3의 채널 응답 특성도를 보면 쉽게 알 수 있다. 즉, 점선은 안테나를 통과하기 전 채널 응답 특성이고 실선은 빔 통과 후 채널 응답 특성이다. 채널 1과 채널 2에서 빔 지향 방향에 따른 채널 응답 특성이 독립적인 것을 알 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 다이버시티 수신 장치의 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다이버시티 수신 장치는, 지향성 안테나 소자의 지향 방향에 따라 각각 독립적인 채널 특성을 가지는 무선주파수 신호를 출력하기 위한 다중안테나부(41), 제 1 제어신호에 따라 상기 다중안테나부(41)의 소정 개수의 지향성 안테나 소자들을 순차적으로 스캐닝하고, 제 2 제어신호에 따라 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 소자를 선택하기 위한 스위치(42), 상기 스위치(42)를 통해 전달된 무선주파수 신호를 중간주파수(IF) 대역의 디지털 신호로 변환하기 위한 RF 프런트엔드부(43), 상기 RF 프런트엔드부(43)에서 출력되는 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조하기 위한 복조부 (44), 상기 다중안테나부(41)의 소정 개수의 지향성 안테나들을 순차적으로 스위칭하도록 상기 스위치(42)로 제 1 제어신호를 전달하고, 상기 복조부(44)의 출력 신호를 훈련열신호와 상관시켜서 최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택하며, 그에 상응하는 지향성 안테나 소자를 선택하도록 상기 스위치(42)로 제 2 제어신호를 전달하기 위한 다이버시티 신호 처리부(45), 및 상기 다이버시티 신호 처리부(45)에서 선택된 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상하기 위한 채널 등화부(46)를 포함한다.
여기서, RF 프런트엔드부(43)의 튜너(Tuner)와 아날로그/디지털 컨버터(ADC)는 RF 대역의 신호를 IF 대역으로 낮추고, 복조부(44)는 IF 대역의 신호를 기저대역으로 변환한다.
또한, 상기 다이버시티 신호 처리부(45)는 첫번째 지향성 안테나 소자의 신호를 복조하여 빔 선택을 위한 채널 추정 신호를 얻은 다음, 두번째 지향성 안테나 소자로 스위칭하여 두번째 지향성 안테나 소자출력 신호의 채널 추정 신호를 얻고, 다시 다음 안테나로 스위칭하도록 상기 스위치(42)를 제어한다.
도 5 는 본 발명에 따른 다이버시티 수신 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 스위치(42)를 이용하여 다중안테나부(41)의 일 지향성 안테나 소자로부터 무선주파수 신호를 RF 프런트엔드부(43)로 전달한다(501).
이후, 상기 스위치(42)를 통해 전달된 무선주파수 신호를 중간주파수(IF) 대역의 디지털 신호로 변환한다(502).
이후, 상기 변환한 디지털 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조한다 (503).
이후, 상기 복조된 기저대역신호를 훈련열신호와 상관시킨다(504).
이후, 상기 과정을 반복 수행하여 최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택한다(505). 이때, 반복 회수는 상기 지향성 안테나 소자의 수와 동일하다.
이후, 상기 선택한 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상한다(506).
이러한 과정을 통해 하드웨어적 복잡도를 줄이면서 최적의 채널 응답 특성을 가지는 소정 개수의 빔 출력신호를 결합하여 최적의 신호를 수신할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 안테나부가 다수의 지향성 안테나로 구성된 시스템에서 소정 개수의 지향성 안테나를 순차적으로 스캐닝하여 획득한 무선주파수 신호를 중간주파수(IF) 대역의 디지털신호로 변환한 후 심볼단위의 기저대역신호로 복조하고 훈련열신호와 상관시켜 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 출력신호를 선택함으로써, 다수의 RF 프런트엔드부와 복조부를 사용하지 않고 하나의 RF 프런트엔드부와 복조부를 사용하여 하드웨어적 복잡성을 줄이면서 최적의 신호 를 수신할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 각 지향성 안테나 출력신호의 채널 응답특성을 구하고, 구한 채널 응답특성 중에서 채널 왜곡이 가장 적은 신호를 출력하는 안테나를 선택하여 시스템의 수신 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 다이버시티 수신 장치에 있어서,제 1 제어신호에 따라 소정 개수의 지향성 안테나 소자들을 순차적으로 스캐닝하고, 제 2 제어신호에 따라 최적의 채널 응답 특성을 가지는 지향성 안테나 소자를 선택하기 위한 선택 수단;상기 선택 수단으로부터의 무선주파수 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역의 디지털 신호로 변환하기 위한 RF 프런트엔드 수단;상기 RF 프런트엔드 수단에서 출력되는 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조하기 위한 복조 수단;상기 소정 개수의 지향성 안테나들을 순차적으로 스위칭하도록 상기 선택 수단으로 제 1 제어신호를 전달하고, 상기 복조 수단의 기저대역신호를 훈련열신호와 상관시켜서 최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택하며, 그에 상응하는 지향성 안테나 소자를 선택하도록 상기 선택 수단으로 제 2 제어신호를 전달하기 위한 다이버시티 신호 처리 수단; 및상기 다이버시티 신호 처리 수단에서 선택한 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상하기 위한 채널 등화 수단을 포함하는 다이버시티 수신 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소정 개수의 지향성 안테나소자는,물리적으로 빔을 형성시키는 각도 다이버시티 기법이 적용된 것을 특징으로 하는 스위칭 방식의 다이버시티 수신 장치.
- 다이버시티 수신 방법에 있어서,지향성 안테나 소자로부터 무선주파수 신호를 순차적으로 선택하는 무선주파수 신호 선택 단계;상기 선택한 무선주파수 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역의 디지털 신호로 변환하는 변환 단계;상기 변환한 디지털 IF 신호를 심볼단위의 기저대역신호로 복조하는 복조 단계;상기 복조한 기저대역신호를 훈련열신호와 상관시키는 상관 단계;최적의 채널 응답 특성을 가지는 빔 출력신호를 선택하는 빔 출력신호 선택 단계; 및상기 선택한 빔 출력신호의 채널 왜곡을 보상하는 보상 단계를 포함하는 다이버시티 수신 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 소정 개수의 지향성 안테나소자는,물리적으로 빔을 형성시키는 각도 다이버시티 기법이 적용된 것을 특징으로 하는 다이버시티 수신 방법.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 반복 과정은,상기 지향성 안테나 소자의 수만큼 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 수신 방법.
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