KR20160046243A - Transmitting apparatus and method for calibration and beamforming thereof, and method for receiving of receiving apparatus - Google Patents
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Abstract
송신 장치는 수신 장치로부터 제1 사운딩 신호에 송신 장치에서 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득이 곱해진 제1 신호를 수신한 후 제1 사운드 신호를 수신하면, 제1 신호와 제1 사운딩 신호를 이용하여 수신 장치에서 송신 장치로의 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 제1 링크의 전체 채널 이득을 계산하며, 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산한 후 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 전송할 데이터를 보정한다. When the transmitting apparatus receives the first sound signal after receiving the first signal multiplied by the total channel gain of the first link from the transmitting apparatus to the receiving apparatus to the first sounding signal from the receiving apparatus, Calculating a total channel gain of the second link and a total channel gain of the first link from the receiving apparatus to the transmitting apparatus using the sounding signal and calculating an overall channel gain of the first link and a total channel gain of the second link And calibrates the data to be transmitted for each antenna using the calibration coefficient.
Description
본 발명은 송신 장치와 그의 캘리브레이션(calibration) 및 빔형성 방법과 수신 장치의 수신 방법에 관한 것으로, 특히 밀리미터 대역 무선통신 시스템에 더욱 효과적인 캘리브레이션 및 빔형성 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission apparatus, a calibration method thereof, a beam forming method, and a receiving method of the receiving apparatus, and more particularly, to a calibration and beam forming method in a millimeter-band wireless communication system.
무선 통신 시스템들은 음성, 비디오, 패킷 데이터, 메시징, 방송 등과 같은 다양한 콘텐츠를 제공한다. 이러한 무선 통신 시스템들은 이용 가능한 시스템 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들을 지원할 수 있는 다중 접속 시스템일 수 있다. Wireless communication systems provide a variety of content such as voice, video, packet data, messaging, broadcast, and the like. These wireless communication systems may be multiple access systems capable of supporting multiple users by sharing available system resources.
무선통신 시스템은 다수의 사용자 장비(이하, "단말기"이라 함)에 대한 통신을 지원할 수 있는 다수의 기지국을 포함할 수 있다. 기지국은 순방향링크(Downlink) 및 역방향링크(Uplink)를 통해 단말과 통신할 수 있다. 순방향링크는 기지국에서 중계기를 포함한 단말기로의 통신 링크를 지칭하며, 중계기에서 단말기의 통신 링크도 순방향링크로 지칭한다. 반면, 역방향링크는 단말기에서 중계기를 포함한 기지국으로의 통신 링크를 지칭하며, 중계기에서 기지국으로의 통신 링크도 역방향링크로 지칭한다. A wireless communication system may include a plurality of base stations capable of supporting communication for a plurality of user equipments (hereinafter referred to as "terminals"). A base station can communicate with a terminal through a downlink and an uplink. The forward link refers to the communication link from the base station to the terminal including the repeater, and the communication link of the terminal in the repeater is also referred to as the forward link. On the other hand, the reverse link refers to the communication link from the terminal to the base station including the repeater, and the communication link from the repeater to the base station is also referred to as the reverse link.
정보를 패킷화 하거나 메시지 형태로 변환해야 하고 기지국, 중계기, 단말기 각각은 모두 송신 안테나들과 수신 안테나들에 있어서 다수의 안테나를 사용할 수 있다. 즉, 기지국, 중계기, 단말기 각각은 무선 통신 링크에 양호한 데이터를 송신 또는 수신하기 위해 다수의 안테나들을 사용하며, 이러한 기술을 빔형성(beam-forming) 기술로 지칭한다. 이러한 빔형성 기술에서 안테나 경로간 불일치에 의한 빔형성 성능열화를 줄이기 위한 방법 및 절차를 캘리브레이션이라 한다. The information needs to be packetized or converted into a message format, and each of the base station, the repeater, and the terminal may use a plurality of antennas in the transmission antennas and the reception antennas. That is, each of the base station, the repeater, and the terminal uses a plurality of antennas to transmit or receive good data to the wireless communication link, and this technique is referred to as a beam-forming technique. Methods and procedures for reducing beamforming degradation due to mismatch between antenna paths in such beam forming techniques are referred to as calibration.
빔형성을 위한 캘리브레이션의 경우, 크게 추가적인 하드웨어를 이용한 캘리브레이션 기법과 추가적인 하드웨어 없이 통신을 위한 원래의 하드웨어만을 이용하는 방법으로 나눌 수 있다. 추가적인 하드웨어 없이 통신을 위한 원래의 하드웨어만을 이용하는 방법에는 자체 송수신 안테나에서 루프백하여 캘리브레이션을 수행하는 셀프-캘리브레이션(Self-calibration)과 상대 시스템(즉, 기지국인 경우는 단말기, 단말기의 경우는 기지국)과 통신하여, 실제 무선 채널을 거쳐서 캘리브레이션을 수행하는 OTA(Over-The-Air)-캘리브레이션으로 나눌 수 있다. The calibration for beamforming can be roughly divided into a calibration method using additional hardware and a method using only the original hardware for communication without additional hardware. In the case of using only the original hardware for communication without additional hardware, self-calibration (self-calibration) performing loop-back calibration in its own transmitting / receiving antenna and relative system (base station in case of base station, And over-the-air (OTA) -calibration, which performs calibration through actual wireless channels.
추가적인 하드웨어를 이용한 캘리브레이션 기법은 근본적으로 추가적인 하드웨어가 필요하므로, 단가가 증가할 수 있다는 점에서 실용화가 되지 않고 있다. The calibration method using additional hardware is fundamentally necessary because of additional hardware, so that the unit price can not be put into practical use.
셀프-캘리브레이션 기법은 초고주파 및 밀리미터 대역 주파수 등에서 임피던스 불일치의 잦은 변화, 무선구간 간섭 등에 의해서 정확한 캘리브레이션이 되지 않아 문제가 발생할 수 있다. 또한 FDD(Frequency Division Duplex)인 경우는 사용할 수 없으며, TDD(Time Division Duplex) 경우라 하더라도 방향성의 빔형성에는 사용할 수 없다. The self-calibration technique can cause problems due to frequent changes of impedance mismatches in the high frequency and millimeter band frequencies, and due to the radio interval interference, the calibration can not be accurately calibrated. It can not be used for FDD (Frequency Division Duplex) and can not be used for directional beamforming even in the case of TDD (Time Division Duplex).
한편, 퀄컴(Qualcomn)이나 인텔(Intel), 알카텔 루슨트(Alcatel-Lucent)에서 제시된 OTA-캘리블레이션 기법은 비교적 정확하고 편리한 방법으로 캘리브레이션을 수행할 수 있는 방법이지만 상대 시스템으로부터 상대 시스템이 계산한 무선 통신 채널의 이득 및 RF 아날로그 신호 경로 이득을 포함한 전체 이득을 메시지나 패킷 형태로 다시 수신해야 한다. 예를 들어서 기지국에서의 캘리브레이션을 위해 단말은 측정한 순방향 채널 이득을 메시지나 패킷 형태로 기지국에 알려 주어야 한다. 상대 시스템에서는 채널 이득을 전송하기 위해 패킷 또는 메시지 형태의 변환 과정을 수행해야 하므로, 큰 부담으로 작용될 수 있다. On the other hand, the OTA-Calibration method proposed by Qualcomm, Intel and Alcatel-Lucent is a method that can perform calibration in a relatively accurate and convenient way, The overall gain including the gain of the wireless communication channel and the RF analog signal path gain must be received again in the form of a message or packet. For example, in order to calibrate at the base station, the terminal must inform the base station of the measured forward channel gain in the form of a message or a packet. The relative system must perform a conversion process of packet or message type in order to transmit the channel gain, so that it can be a large burden.
본 발명이 해결하려는 과제는 OTA-캘리브레이션을 위해 필요한 정보를 패킷 또는 메시지 형태로 전달하지 않고 가장 간단한 형태로 전달할 수 있는 송신 장치와 그의 캘리브레이션 및 빔형성 방법과 수신 장치의 수신 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transmitting apparatus capable of transmitting information necessary for OTA calibration in a simplest form without transmitting it in the form of a packet or a message, and a method of calibrating and beam forming the receiving apparatus.
본 발명의 실시 예에 따르면, 송신 장치에서의 캘리브레이션 및 빔 형성 방법이 제공된다. 캘리브레이션 및 빔형성 방법은 수신 장치로부터 제1 사운딩 신호에 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득이 곱해진 제1 신호를 수신하는 단계, 상기 제1 신호를 이용하여 상기 제1 링크와 상기 수신 장치에서 상기 송신 장치로의 제2 링크의 왕복 채널 이득을 계산하는 단계, 상기 수신 장치로부터 상기 제1 사운딩 신호를 수신하는 단계, 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계, 상기 왕복 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 상기 제1 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계, 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산하는 단계, 그리고 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 전송할 데이터를 보정하는 단계를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a calibration and beam forming method in a transmitting apparatus is provided. The calibration and beam forming method includes receiving a first signal multiplied by a total channel gain of a first link from the transmitting device to the receiving device to a first sounding signal from a receiving device, Calculating a reciprocating channel gain of a first link and a second link from the receiving apparatus to the transmitting apparatus, receiving the first sounding signal from the receiving apparatus, Predicting a total channel gain of the first link, estimating a total channel gain of the first link using the reciprocating channel gain and the total channel gain of the second link, Calculating a calibration coefficient using the overall channel gain of the second link, And correcting the error.
상기 보정하는 단계는 상기 수신 장치로부터 상기 제1 사운딩 신호를 수신하는 단계, 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계, 상기 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 채널 보상 가중치 값을 상기 각 안테나별 전송할 데이터에 곱하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of calibrating comprises receiving the first sounding signal from the receiving device, predicting the overall channel gain of the second link using the first sounding signal, estimating the total channel gain of the second link And calculating the channel compensation weight value using the calibration coefficient, and multiplying the data to be transmitted for each antenna by the channel compensation weight value.
상기 제1 신호를 수신하는 단계는 상기 수신 장치로 제2 사운딩 신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 제1 링크 채널 이득은 상기 수신 장치에 의해 수신된 상기 제2 사운딩 신호를 이용하여 예측될 수 있다. Wherein the receiving of the first signal comprises transmitting a second sounding signal to the receiving device, wherein the first link channel gain is predicted using the second sounding signal received by the receiving device, .
상기 송신 장치가 기지국이고 상기 수신 장치가 단말기인 경우에 상기 제1 링크는 순방향링크이고 상기 제2 링크는 역방향링크이며, 상기 송신 장치가 단말기이고 상기 수신 장치가 기지국인 경우에 상기 제1 링크는 역방향링크이고 상기 제2 링크는 순방향링크일 수 있다. The first link is a forward link and the second link is a reverse link when the transmitting apparatus is a base station and the receiving apparatus is a terminal and the first link is a reverse link when the transmitting apparatus is a terminal and the receiving apparatus is a base station And the second link may be a forward link.
상기 제1 및 제2 링크의 전체 채널 이득은 각각 송수신 RF 체인 경로 이득 및 무선채널 이득을 포함할 수 있다. The overall channel gains of the first and second links may include transmit and receive RF chain path gains and radio channel gains, respectively.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 수신 장치에서 송신 장치로부터 빔 형성된 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 수신 방법은 상기 송신 장치로부터 제1 사운딩 신호를 수신하는 단계, 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계, 제2 사운딩 신호에 상기 제1 링크의 전체 채널 이득을 곱한 제1 신호를 상기 송신 장치로 전송하는 단계, 상기 제2 사운딩 신호를 전송하는 단계, 그리고 상기 제1 신호와 상기 제2 사운딩 신호를 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산한 상기 송신 장치로부터, 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 보정된 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a method of receiving a beamformed signal from a transmitting apparatus in a receiving apparatus is provided. The receiving method includes receiving a first sounding signal from the transmitting device, estimating an overall channel gain of the first link from the transmitting device to the receiving device using the first sounding signal, Transmitting a first signal obtained by multiplying the first signal by a total channel gain of the first link to the transmitting device, transmitting the second sounding signal, and using the first signal and the second sounding signal And receiving calibration data for each antenna using the calibration coefficient from the transmission apparatus that has calculated the calibration coefficient.
상기 캘리브레이션 계수는 상기 제2 사운딩 신호를 이용하여 계산되는 상기 수신 장치에서 상기 송신 장치로의 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 제1 신호를 이용하여 계산되는 상기 제1 링크와 상기 제2 링크의 왕복 채널 이득을 이용하여 계산될 수 있다. Wherein the calibration coefficient is calculated by using the total channel gain of the second link from the receiving apparatus to the transmitting apparatus calculated using the second sounding signal and the total channel gain of the second link calculated from the first link and the second link, Lt; RTI ID = 0.0 > channel gain < / RTI >
상기 송신 장치가 기지국이고 상기 수신 장치가 단말기인 경우에 상기 제1 링크는 순방향링크이고 상기 제2 링크는 역방향링크이며, 상기 송신 장치가 단말기이고 상기 수신 장치가 기지국인 경우에 상기 제1 링크는 역방향링크이고 상기 제2 링크는 순방향링크일 수 있다. The first link is a forward link and the second link is a reverse link when the transmitting apparatus is a base station and the receiving apparatus is a terminal and the first link is a reverse link when the transmitting apparatus is a terminal and the receiving apparatus is a base station And the second link may be a forward link.
본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 빔형성을 수행하는 송신 장치가 제공된다. 송신 장치는 수신부, 이득 계산부, 캘리브레이션 계산부, 빔 형성부, 그리고 송신부를 포함한다. 상기 수신부는 수신 장치로부터 제1 사운딩 신호에 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득이 곱해진 제1 신호를 수신한 후, 상기 제1 사운딩 신호를 수신한다. 상기 이득 계산부는 상기 제1 신호와 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 수신 장치에서 상기 송신 장치로의 제2 링크의 전체 채널 이득을 계산한다. 상기 캘리브레이션 계산부는 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산한다. 상기 빔 형성부는 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 전송할 데이터를 보정한다. 그리고 상기 송신부는 상기 보정된 각 안테나별 데이터를 전송한다. According to another embodiment of the present invention, a transmitting apparatus for performing beam forming is provided. The transmitting apparatus includes a receiving unit, a gain calculating unit, a calibration calculating unit, a beam forming unit, and a transmitting unit. The receiver receives the first sounding signal after receiving the first signal multiplied by the overall channel gain of the first link from the transmitter to the receiver to the first sounding signal from the receiver. The gain calculator calculates the total channel gain of the first link and the total channel gain of the second link from the receiver to the transmitter using the first signal and the first sounding signal. The calibration calculation unit calculates a calibration coefficient using the total channel gain of the first link and the total channel gain of the second link. The beamformer corrects data to be transmitted for each antenna by using the calibration coefficient. The transmitter transmits the corrected data for each antenna.
상기 이득 계산부는 상기 제1 신호를 이용하여 상기 제1 링크와 상기 제2 링크의 왕복 채널 이득을 계산하고, 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 계산한 후, 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 상기 캘리브레이션 계수를 계산할 수 있다. Wherein the gain calculator calculates a reciprocating channel gain of the first link and the second link using the first signal, calculates an overall channel gain of the second link using the first sounding signal, The calibration coefficient may be calculated using the total channel gain of the first link and the total channel gain of the second link.
상기 수신부는 상기 수신 장치로부터 제3 사운딩 신호를 수신하고, 상기 이득 계산부는 상기 제3 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 계산하며, 상기 빔 형성부는 상기 제3 사운딩 신호를 이용하여 계산된 상기 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산한 후, 상기 채널 보상 가중치 값을 상기 각 안테나별 전송할 데이터에 곱할 수 있다. Wherein the receiving unit receives the third sounding signal from the receiving apparatus, the gain calculating unit calculates the overall channel gain of the second link using the third sounding signal, and the beam- The channel compensation weight value may be calculated using the total channel gain of the second link calculated using the signal and the calibration coefficient, and then the channel compensation weight value may be multiplied by the data to be transmitted for each antenna.
본 발명의 실시 예에 의하면, 캘리브레이션을 수행할 송신 장치(예, 기지국)에서 상대 수신 장치(예, 단말기)가 송신한 신호로부터 채널 이득과 전체 왕복(Round-trip) 채널 이득을 측정하여 캘리브레이션을 수행함으로써, 단말기에서 순방향 채널 이득을 측정하고 측정한 순방향 채널 이득을 패킷 또는 메시지 형태로 전달하지 않아도 된다. 따라서 기지국에서 패킷 포맷이나 메시지 포맷으로 변환하지 않아도 되므로 기지국의 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 또한 기본적으로 OTA-캘리브레이션 방법이므로 캘리브레이션을 위해서 특별히 추가적인 하드웨어를 필요로 하지 않다.According to an embodiment of the present invention, a channel gain and a round-trip channel gain are measured from a signal transmitted from a transmitting apparatus (e.g., a base station) to be calibrated to a counterpart receiving apparatus (e.g., a terminal) So that the UE does not need to measure the forward channel gain and transmit the measured forward channel gain in the form of a packet or a message. Therefore, since the base station does not need to convert the packet format or the message format, the processing speed of the base station can be improved. In addition, since it is basically an OTA-calibration method, no additional hardware is required for calibration.
또한 밀리미터 대역에서 안테나, 스위치 및 기타 RF 소자들간의 임피던스 부정합(Impedance Mismatch) 등에 의한 영향이 심하게 영향을 받는 경우에 다른 방법 들에 비해 더욱 효과적일 수 있다. It may also be more effective than other methods when the effects of impedance mismatch between antennas, switches, and other RF components in the millimeter band are severely impacted.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 캘리브레이션 및 빔형성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 캘리브레이션 계수를 계산하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 RF 체인 경로간 비대칭을 보상하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 가진 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치를 나타낸 도면이다. 1 is a flowchart illustrating a calibration and beam forming method according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart illustrating a method for calculating calibration coefficients according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of compensating for asymmetry between transmission and reception RF chains according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a communication system having multiple antennas according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a section is referred to as "including " an element, it is understood that it does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.
명세서 전체에서, 단말기(terminal)는 사용자 장비(user equipment, UE), 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, a terminal may be referred to as a user equipment (UE), a mobile terminal (MT), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS) a high reliability mobile station (HR-MS), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), an access terminal (AT) , AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, and the like.
또한 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS) 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNB, BS, ABS, HR-BS AP, RAS, BTS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Also, a base station (BS) includes a node B, an evolved node B, an advanced base station (ABS), a high reliability base station (HR-BS) ENB, BS, ABS, HR-BS, etc.), an access point (AP), a radio access station (RAS), a base transceiver station AP, RAS, BTS, and the like.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치와 그의 캘리브레이션 및 빔형성 방법과 수신 장치의 수신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 빔 형성은 다중 송수신 안테나를 이용한 통신 시스템에서 순방향링크/역방향링크에 모두 사용될 수 있으며, 순방향링크 및 역방향링크의 빔 형성 과정이 동일하므로, 아래에서는 기지국에서의 순방향링크의 빔 형성을 기준으로 설명한다. Now, a transmitting apparatus, a calibration method, a beam forming method, and a receiving method of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Beamforming can be used for both forward and reverse links in a communication system using multiple transmit and receive antennas and the beamforming process of the forward link and the reverse link is the same, .
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 캘리브레이션 및 빔형성 방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a calibration and beam forming method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 기지국은 OTA(Over-The-Air)-캘리브레이션을 이용하여 순방향링크의 빔형성을 위한 캘리브레이션 계수를 계산한다(S110). 캘리브레이션 계수는 수학식 1과 같이 계산될 수 있다. Referring to FIG. 1, the base station calculates a calibration coefficient for beamforming of the forward link using Over-The-Air (OTA) -calibration (S110). The calibration coefficient can be calculated as shown in Equation (1).
수학식 1에서, hd는 순방향링크의 전체 채널 이득이고, hu는 역방향링크의 전체 채널 이득의 예측 값이며, c는 캘리브레이션 계수이다. hd는 도 2를 참고로 후술하는 단계(S222)에서 구해지며, hu는 도 2를 참고로 후술하는 단계(S220)에서 구해질 수 있다.In Equation (1), h d is the total channel gain of the forward link, h u is the predicted value of the total channel gain of the reverse link, and c is the calibration coefficient. h d is obtained in a step S222 to be described later with reference to Fig. 2, and h u can be obtained in a step S220 described later with reference to Fig.
기지국은 계산한 캘리브레이션 계수를 이용하여 송수신 안테나의 RF 아날로그 경로간 비대칭을 보상하기 위한 채널 보상 가중치 값을 계산한다(S120). The base station calculates a channel compensation weight value to compensate for the asymmetry between the RF analog paths of the transmitting and receiving antennas using the calculated calibration coefficients (S120).
기지국은 전송할 데이터에 채널 보상 가중치 값을 곱하여 송신 안테나에 해당하는 빔을 형성하고(S130), 송신 안테나의 빔을 전송한다(S140). 이때 송신 안테나는 적어도 하나의 송신 안테나일 수 있다. The base station multiplies the data to be transmitted by the channel compensation weight value to form a beam corresponding to the transmission antenna (S130), and transmits the beam of the transmission antenna (S140). At this time, the transmission antenna may be at least one transmission antenna.
다음으로, 캘리브레이션 계수를 계산하는 방법에 대해서 도 2를 참고로 하여 자세하게 설명한다. 캘리브레이션은 다중 안테나를 위한 절차이지만, 동작의 명료성을 위해서 먼저 개별 안테나를 기준으로 설명한다. Next, a method of calculating the calibration coefficient will be described in detail with reference to FIG. Calibration is a procedure for multiple antennas, but for the sake of clarity of operation, we will first refer to individual antennas.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 캘리브레이션 계수를 계산하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 2 is a flow chart illustrating a method for calculating calibration coefficients according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 기지국(100)은 순방향 사운딩 신호 를 생성하고, 순방향 사운딩 신호 를 단말기(200)로 전송한다(S202). 기지국(100)에서 생성된 순방향 사운딩 신호 는 순방향링크를 통해 단말기(200)로 전송된다. 2, the
단말기(200)는 기지국(100)으로부터 순방향 사운딩 신호 를 수신한다(S204). The terminal 200 receives a forward sounding signal (S204).
기지국(100)에서 생성된 순방향 사운딩 신호 는 기지국(100)의 송신 RF 체인 경로 및 공기 중의 무선채널을 통해 단말기(200)로 전송되고, 단말기(200)의 수신 RF 체인 경로를 통해 수신된다. 즉 순방향링크는 기지국(100)의 송신 RF 체인 경로, 공기 중의 무선채널 및 단말기(200)의 수신 RF 체인 경로를 포함한다. 이때 채널의 변화는 무시할 수 있는 정도로 적다고 가정한다. 따라서 단말기(200)에서 수신된 순방향 사운딩 신호 는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. The forward sounding signal generated at the
수학식 1에서 hd는 순방향링크의 무선채널 이득을 나타내고, αS는 기지국(100)의 송신 RF 체인 경로 이득을 나타내며, βA는 단말기(200)의 수신 RF 체인 경로 이득을 나타낸다. In Equation 1 h d denotes a wireless channel gain of the forward link, α S is the
여기서, RF 체인의 구간은 RF 소자들의 특성으로 인하여 순방향링크와 역방향링크에 따라서 서로 다른 것으로 가정한다. 즉 기지국(100)의 송신 RF 체인 경로 이득과 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로 이득이 다르며, 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로 이득과 단말기(200)의 수신 RF 체인 경로 이득이 다르다. 또한 RF 아날로그 경로 이득이 포함되지 않은 순방향링크의 순수 무선채널 이득과 역방향링크의 순수 무선채널 이득은 TDD의 경우 같고 FDD의 경우 다른 것으로 가정한다. Here, it is assumed that the interval of the RF chain is different depending on the forward link and the reverse link due to the characteristics of the RF elements. That is, the transmission RF chain path gains of the
수학식 2의 수신 신호는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. The received signal of Equation (2) can be expressed as Equation (3).
수학식 3에서 는 복소수 의 복소 켤레(complex conjugate) 복소수를 의미한다. 이 복소 켤레 복소수는 사운딩 신호로서, 기지국(100)과 단말기(200)에서 상호 미리 약속된 파일럿 신호이다.In Equation 3, Complex number Quot; complex conjugate " complex number of < / RTI > The complex conjugate complex number is a sounding signal, and is a pilot signal which is mutually predetermined in the
단말기(200)는 수학식 3을 이용하여 순방향링크의 전체 채널 이득을 예측한다(S206). 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 은 수학식 4와 같이 계산될 수 있다. The terminal 200 predicts the overall channel gain of the forward link using Equation (3) (S206). Total channel gain estimate of the forward link Can be calculated as shown in Equation (4).
단말기(200)는 역방향 사운딩 신호 를 생성한 후, 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 을 역방향 사운딩 신호 에 곱해서 역방향링크를 통해 기지국(100)으로 전송한다(S208). The terminal 200 receives the reverse sounding signal < RTI ID = 0.0 > And then calculates the total channel gain prediction value of the forward link Lt; RTI ID = 0.0 > And transmits it to the
기지국(100)은 단말기(200)로부터 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 이 곱해진 역방향 사운딩 신호 를 수신한다(S210). The
단말기(200)에서 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 이 곱해진 역방향 사운딩 신호 는 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로 및 공기 중의 무선채널을 통해 기지국(100)으로 전송되고, 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로를 통해 수신된다. 즉 역향링크는 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로, 공기 중의 무선채널 및 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로를 포함한다. 따라서 기지국(100)에서 수신된 역방향 사운딩 신호 는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. In the terminal 200, the total channel gain prediction value of the forward link The multiplied backward sounding signal Is transmitted to the
수학식 5에서 hu는 역방향링크의 무선채널 이득을 나타내고, βS는 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로 이득을 나타내며, αA는 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로 이득을 나타낸다. In Equation (5), h u represents the radio channel gain of the reverse link, and β S represents the gain of the
수학식 5의 수신 신호는 수학식 6와 같이 나타낼 수 있다. 수학식 6에서 는 사운딩 신호로서, 기지국(100)과 단말기(200)에서 상호 미리 약속된 파일럿 신호이다.The received signal of Equation (5) can be expressed as Equation (6). In Equation (6) Is a sounding signal, and is a pilot signal that is promised between the
기지국(100)은 수학식 7과 같이 순방향링크 및 역방향링크의 왕복(round-trip) 채널 이득 을 계산한다(S212). The
기지국(100)은 계산한 왕복 채널 이득 을 버퍼에 저장한다(S214). The
단말기(200)는 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 이 곱해진 역방향 사운딩 신호 를 기지국(100)으로 전송한 후에, 역방향 사운딩 신호 만을 기지국(100)으로 전송한다(S216). The terminal 200 estimates the total channel gain estimate of the forward link The multiplied backward sounding signal To the
기지국(100)은 단말기(200)로부터 역방향 사운딩 신호를 수신한다(S218). 앞에서 설명한 바와 같이 기지국(100)에 수신된 역방향 사운딩 신호 는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. The
그리고 수학식 8의 수신 신호는 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다. 수학식 9에서 는 사운딩 신호로서, 기지국(100)과 단말기(200)가 상호 미리 약속한 파일럿 신호로 가정한다.The received signal of Equation (8) can be expressed as Equation (9). In Equation (9) Is a sounding signal, and it is assumed that the
기지국(100)은 수학식 9를 이용하여 역방향링크의 전체 채널 이득을 예측한다(S220). 역방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 은 수학식 10과 같이 계산될 수 있다. The
기지국(100)은 수학식 11을 토대로 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 을 계산한다(S222). The
기지국(100)은 수학식 12의 관계로부터 캘리브레이션 계수 c를 계산한다(S224). The
여기서, 순방향링크의 무선채널 이득 hd과 역방향링크의 무선채널 이득 hu은 밀리리터 초 단위의 시간적으로 빨리 변화하는 변수이며, RF 체인 경로 이득 α 및 β는 변화하는 시간이 수 시간 이상으로서 상대적으로 길다고 가정한다. Here, the radio channel gain h d of the forward link and the radio channel gain h u of the reverse link change in time in milliliter seconds, and the RF chain path gains α and β are relatively long .
기지국(100)은 캘리브레이션 계수 c를 이용하여 송수신 RF 체인 경로간 비대칭을 보상하게 된다. The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 RF 체인 경로간 비대칭을 보상하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 아래에서는 설명의 편의를 위해서 MRT(Maximal Ratio Transmission) 기법을 예로 들어서 설명하며, 이와 다른 다중 안테나의 빔형성 기법에 적용될 수 있다. 여기서도 개별 안테나의 동작을 기준으로 설명한다. 3 is a flowchart illustrating a method of compensating for asymmetry between transmission and reception RF chains according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the MRT (Maximal Ratio Transmission) technique will be described as an example for convenience of explanation, and the present invention can be applied to other beam forming techniques of multiple antennas. Here, the operation of the individual antenna will be described as a reference.
도 3을 참고하면, 단말기(200)는 사운딩 신호 를 기지국(100)으로 전송한다. Referring to FIG. 3, the terminal 200 transmits a sounding signal To the base station (100).
기지국(100)은 단말기(200)로부터 역방향 사운딩 신호를 수신한다(S302). 앞에서 설명한 바와 같이 기지국(100)은 수신된 역방향 사운딩 신호를 이용하여 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로 이득, 역방향링크의 무선채널 이득 및 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로 이득을 포함한 역방향링크의 전체 채널 이득 을 예측한다(S304). The
다음, 기지국(100)은 역방향링크의 전체 채널 이득 과 캘리브레이션 계수 c를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산한다(S306). 채널 보상 가중치 값 는 수학식 13과 같이 계산될 수 있다. Next, the
기지국(100)은 채널 보상 가중치 값 을 전송할 데이터 d에 곱하여 단말기(200)로 전송한다(S308). The
단말기(200)에서 수신된 데이터 는 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다. The data received from the terminal 200 Can be expressed by Equation (14).
이때 캘리브레이션 계수 c의 정의로부터 수학식 14의 수신 데이터 는 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다. At this time, from the definition of the calibration coefficient c, Can be expressed by Equation (15).
따라서 수신 데이터 는 수학식 16과 같이 된다. Therefore, &Quot; (16) "
여기서, k는 일정한 스칼라 값이다. Where k is a constant scalar value.
이와 같이, 기지국(100)은 캘리브레이션 계수를 이용하여 순방향링크의 전체 채널 이득을 미리 보상하여 전송을 하게 된다. As described above, the
이상에서는 개별 안테나의 캘리브레이션 및 빔형성에 대해서 설명하였으나, 아래에서는 다중 송수신 안테나로 확장하여 캘리브레이션 및 빔형성에 대해 설명하기로 한다. 동작의 이해를 돕기 위해 도 4의 시스템을 가정한다.Although calibration and beam formation of individual antennas have been described above, calibration and beam formation will be described below by extending to multiple transmission / reception antennas. To facilitate understanding of the operation, the system of FIG. 4 is assumed.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 가진 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a communication system having multiple antennas according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 통신 시스템은 기지국(100) 및 단말기(200)를 포함한다. 기지국(100) 및 단말기(200)는 각각 다중 안테나를 포함한다. 예를 들어, 기지국(100)은 2개의 안테나를 포함할 수 있고, 단말기(200)는 3개의 안테나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the communication system includes a
하기 수학식들은 사운딩 신호를 이용한 채널 추정의 일 예로서, 다양한 채널 추정 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어서 채널 추정을 위해서 허미시안(Hermitian) 행렬식을 이용하였는데, 역(Inverse) 행렬식을 이용하여 채널 추정을 할 수도 있다. 본 발명의 실시 예에서 사용되는 채널 추정 방법은 특정 방법에 국한되지 않는다.The following equations are examples of channel estimation using a sounding signal, and various channel estimation methods can be applied. For example, a Hermitian matrix is used for channel estimation, and channel estimation can be performed using an inverse determinant. The channel estimation method used in the embodiment of the present invention is not limited to the specific method.
순방향링크의 무선채널 이득 Hd 및 역방향링크의 무선채널 이득 Hu은 수학식 17 및 수학식 18과 같이 나타낼 수 있다. The radio channel gain H d of the forward link and the radio channel gain H u of the reverse link can be expressed by Equations 17 and 18.
여기서, hij는 무선채널을 나타내며, i는 단말기(200)의 안테나를 나타내며, j는 기지국(100)의 안테나를 나타낸다. 도 6의 경우 단말기(200)의 안테나가 3개이고, 기지국(100)의 안테나가 2개이므로, i는 1, 2, 3으로 표시되고, j는 1, 2로 표시될 수 있다. Here, h ij denotes a wireless channel, i denotes an antenna of the terminal 200, and j denotes an antenna of the
기지국(100)에서 각 안테나를 통해 과 를 전송하면, 단말기(200)에서 각 안테나를 통해서 수신된 신호 , 및 는 수학식 19와 같이 나타낼 수 있다. The
그리고 수학식 19의 수신 신호는 벡터(Vector)와 행렬 변수(Matrix) 형태로서, 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.The received signal of Equation (19) can be expressed as Equation (20) in the form of a vector and a matrix variable.
수학식 20을 보면, Hd는 기지국(100)의 송신 RF 체인 경로 이득, 순방향링크의 무선채널 이득 및 단말기(200)의 수신 RF 체인 경로 이득의 곱으로 나타낼 수 있다. In Equation 20, H d may be expressed as a product of a transmission RF chain path gain of the
마찬가지로, 단말기(200)에서 각 안테나를 통해 , , 를 전송하면, 기지국(100)에서 각 안테나를 통해서 수신된 신호 , 는 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다. Similarly, in the terminal 200, , , The
수학식 21의 수신 신호는 수학식 22와 같이 나타낼 수 있다.The received signal of Equation (21) can be expressed as Equation (22).
수학식 22을 보면, Hu는 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로 이득, 역방향링크의 무선채널 이득 및 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로 이득의 곱으로 나타낼 수 있다. In Equation 22, H u can be expressed as a product of the reception RF chain path gain of the
이와 같이, 모든 변수는 개별 안테나와 동일하나, 다중 안테나를 표시하기 위하여 대문자 변수를 사용하며, 이는 벡터 또는 행렬 변수임을 의미한다. 이와 같은 변수의 표현을 기준으로 순방향링크의 빔형성을 위한 캘리브레이션 계수를 계산하는 방법에 대해 설명하며, 그 절차는 도 2와 동일하므로, 도 2를 참고하여 설명한다. Thus, all variables are the same as individual antennas, but capitalized variables are used to represent multiple antennas, which means they are vector or matrix variables. A method of calculating a calibration coefficient for beamforming of a forward link on the basis of the expression of such a variable will be described. The procedure is the same as that of FIG. 2 and will be described with reference to FIG.
기지국(100)은 순방향 사운딩 신호 Xs를 생성하고, 순방향 사운딩 신호 Xs를 각 안테나를 통해 단말기(200)로 전송한다(S202). The
단말기(200)는 각 안테나를 통해서 기지국(100)으로부터 순방향 사운딩 신호를 수신하며, 단말기(200)에서 수신된 순방향 사운딩 신호 YA는 수학식 23과 같이 나타낼 수 있다. The terminal 200 receives the forward sounding signal Y A from the
수학식 23의 수신 신호는 수학식 24와 같이 표현할 수 있는데, 이것은 각 안테나에서 송신된 사운딩 신호가 기지국(100)과 단말기(200)에서 상호 약속된 신호이므로, 알고 있는 행렬값을 양변에 곱해서 얻게 되는 것이다. The received signal of Equation (23) can be expressed as Equation (24), because the sounding signal transmitted from each antenna is a mutually promised signal between the
수학식 24에서 는 Xs의 허미션(Hermitian) 행렬을 의미한다. In Equation 24, Denotes a Hermitian matrix of X s .
단말기(200)는 수학식 24를 이용하여 수학식 25와 같이 순방향링크의 전체 채널 이득을 예측할 수 있다(S206). The terminal 200 can estimate the overall channel gain of the forward link as shown in Equation (25) using Equation (24) (S206).
수학식 25에서 k1은 상수이다. In Equation 25, k 1 is a constant.
단말기(200)는 역방향 사운딩 신호 XA를 생성한 후, 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 을 역방향 사운딩 신호 XA에 곱해서 기지국(100)으로 전송한다(S208). After generating the reverse sounding signal X A , the terminal 200 transmits the forward channel full channel gain prediction value < RTI ID = 0.0 > Multiplied by the backward sounding signal X A , and transmitted to the base station 100 (S208).
기지국(100)은 단말기(200)로부터 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 이 곱해진 역방향 사운딩 신호를 수신하며, 기지국(100)에서 수신된 역방향 사운딩 신호 Y'S는 수학식 26과 같이 나타낼 수 있다. The
수학식 26의 수신 신호는 수학식 27과 같이 표현될 수 있다. The received signal of Equation (26) can be expressed as Equation (27).
기지국(100)은 수학식 28과 같이 순방향링크 및 역방향링크의 왕복 채널 이득 을 계산한다(S212). The
기지국(100)은 계산한 왕복 채널 이득 을 버퍼에 저장한다(S214). The
단말기(200)는 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 이 곱해진 역방향 사운딩 신호를 기지국(100)으로 전송한 후에, 역방향 사운딩 신호 XA만을 각 안테나를 통해 기지국(100)으로 전송한다(S216). The terminal 200 estimates the total channel gain estimate of the forward link After transmitting the multiplied reverse sounding signal to the
기지국(100)은 단말기(200)로부터 역방향 사운딩 신호를 각 안테나를 통해 수신하며, 기지국(100)에서 수신된 역방향 사운딩 신호 YS는 수학식 29와 같이 나타낼 수 있다. The
그리고 수학식 29의 수신 신호는 수학식 30과 같이 표현될 수 있다. And the received signal of Equation (29) can be expressed as Equation (30).
기지국(100)은 수학식 30을 이용하여 역방향링크의 전체 채널 이득을 예측한다(S220). 역방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 은 수학식 31과 같이 계산될 수 있다. The
기지국(100)은 수학식 32을 토대로 순방향링크의 전체 채널 이득 예측 값 을 계산한다(S222). The
수학식 32는 수학식 33과 같이 나타낼 수 있다. Equation (32) can be expressed by Equation (33).
수학식 33에서 지수 "-1"은 역행렬을 의미한다. In Expression 33, the exponent "-1" means an inverse matrix.
기지국(100)은 의 조건 및 수학식 34의 관계로부터 캘리브레이션 계수 C를 계산한다(S224). The
기지국(100)은 캘리브레이션 계수 C를 이용하여 송수신 RF 체인 경로간 비대칭을 보상하게 된다. The
다중 송수신 안테나의 RF 체인 경로간 비대칭을 보상하는 방법 또한 도 3에 도시한 절차와 같을 수 있다. 다만 다중 안테나를 표시하기 위하여 변수를 표기에 있어서 대문자 변수를 사용한다. The method of compensating the asymmetry between the RF chain paths of the multiple transmission / reception antennas may also be the same as the procedure shown in FIG. However, in order to display multiple antennas, capital letters are used in expressing variables.
단말기(200)는 각 안테나별 역방향 사운딩 신호 XA를 기지국(100)으로 전송한다. The terminal 200 transmits the reverse sounding signal X A for each antenna to the
기지국(100)은 단말기(200)로부터 역방향 사운딩 신호를 수신한다(S302). 앞에서 설명한 바와 같이 기지국(100)은 수신된 역방향 사운딩 신호를 이용하여 단말기(200)의 송신 RF 체인 경로 이득, 역방향링크의 무선채널 이득 및 기지국(100)의 수신 RF 체인 경로 이득을 포함한 역방향링크의 전체 채널 이득 을 예측한다(S304). The
다음, 기지국(100)은 역방향링크의 전체 채널 이득 과 캘리브레이션 계수 C를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산한다(S306). 채널 보상 가중치 값 는 수학식 35와 같이 계산될 수 있다. Next, the
기지국(100)은 채널 보상 가중치 값 을 각 안테나별 전송할 데이터 D에 곱하여 단말기(200)로 전송한다(S308). The
단말기(200)에서 수신된 데이터 YA는 수학식 36과 같이 나타낼 수 있다. The data Y A received from the terminal 200 can be expressed by Equation (36).
이때 수학식 34의 캘리브레이션 계수 C의 정의로부터 수학식 36의 수신 데이터 YA는 수학식 37과 같이 나타낼 수 있다. At this time, from the definition of the calibration coefficient C of the equation (34), the reception data Y A of the equation (36) can be expressed by the equation (37).
따라서 단말기(200)는 수신 신호를 MRT로 복조할 수 있게 된다. Accordingly, the terminal 200 can demodulate the received signal into MRT.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치를 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참고하면, 송신 장치(500)는 수신부(510), 이득 계산부(520), 캘리브레이션 계산부(530), 빔 형성부(540) 및 송신부(550)를 포함한다. 송신 장치(500)는 빔형성을 수행하는 주체 예를 들면, 기지국(100) 또는 단말기(200) 내에 구현될 수 있다. 예를 들어, 송신 장치(500)가 기지국(100)인 경우에 수신 장치는 단말기(200)일 수 있고, 송신 장치(500)가 단말기(200)인 경우에 수신 장치는 기지국(100)일 수 있다. 아래에서는 송신 장치(500)가 기지국(100)인 것으로 가정하고 설명한다. 5, the transmitting
수신부(510)는 수신 장치로부터 역방향 사운딩 신호에 순방향링크의 전체 채널 이득이 곱해진 신호를 수신한 후, 수신 장치로부터 역방향 사운딩 신호만을 수신한다. The receiving
이득 계산부(520)는 역방향 사운딩 신호에 순방향링크의 전체 채널 이득이 곱해진 신호를 이용하여 왕복 채널 이득을 계산하고, 역방향 사운딩 신호를 이용하여 역방향링크의 전체 채널 이득을 계산한다. The
캘리브레이션 계산부(530)는 왕복 채널 이득과 역방향링크의 전체 채널 이득을 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산한다.
빔 형성부(540)는 역방향링크의 전체 채널 이득과 캘리브레이션 계수를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산하고, 채널 보상 가중치 값을 각 안테나별 전송할 데이터에 곱한다. The
송신부(550)는 순방향 사운딩 신호를 각 안테나를 통해 송신한다. 순방향 사운딩 신호를 수신한 수신 장치에서는 순방향 사운딩 신호를 이용하여 순방향링크의 전체 채널 이득을 계산할 수 있다. 또한 송신부(550)는 채널 보상 가중치 값이 곱해진 각 안테나별 데이터를 각 안테나를 통해 송신한다. The transmitting
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 캘리브레이션 및 빔형성 방법의 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서가 이득 계산부(520), 캘리브레이션 계산부(530) 및 빔 형성부(540)의 기능을 수행하고, 송수신기(transceiver)가 수신부(510) 및 송신부(550)의 기능을 수행할 수 있다. At least some of the functions of the calibration and beamforming method according to the embodiments of the present invention described above can be implemented in hardware or in software combined with hardware. For example, a processor implemented as a central processing unit (CPU) or other chipset, microprocessor, etc. performs the functions of the
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention are not limited to the above-described apparatuses and / or methods, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, Such an embodiment can be readily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
Claims (12)
수신 장치로부터 제1 사운딩 신호에 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득이 곱해진 제1 신호를 수신하는 단계,
상기 제1 신호를 이용하여 상기 제1 링크와 상기 수신 장치에서 상기 송신 장치로의 제2 링크의 왕복 채널 이득을 계산하는 단계,
상기 수신 장치로부터 상기 제1 사운딩 신호를 수신하는 단계,
상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계,
상기 왕복 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 상기 제1 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계,
상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산하는 단계, 그리고
상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 전송할 데이터를 보정하는 단계
를 포함하는 캘리브레이션 및 빔형성 방법. A calibration and beam forming method in a transmitting apparatus,
Receiving a first signal multiplied by a total channel gain of a first link from the transmitting device to the receiving device to a first sounding signal from the receiving device,
Calculating a reciprocating channel gain of the second link from the receiver to the transmitter using the first signal;
Receiving the first sounding signal from the receiving device,
Estimating an overall channel gain of the second link using the first sounding signal,
Estimating an overall channel gain of the first link using the reciprocating channel gain and the total channel gain of the second link,
Calculating a calibration factor using the overall channel gain of the first link and the overall channel gain of the second link, and
A step of correcting data to be transmitted for each antenna using the calibration coefficient
≪ / RTI >
상기 보정하는 단계는
상기 수신 장치로부터 상기 제1 사운딩 신호를 수신하는 단계,
상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계,
상기 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산하는 단계, 그리고
상기 채널 보상 가중치 값을 상기 각 안테나별 전송할 데이터에 곱하는 단계
를 포함하는 캘리브레이션 및 빔형성 방법.The method of claim 1,
The step of correcting
Receiving the first sounding signal from the receiving device,
Estimating an overall channel gain of the second link using the first sounding signal,
Calculating a channel compensation weight value using the overall channel gain of the second link and the calibration factor; and
Multiplying the data to be transmitted for each antenna by the channel compensation weight value
≪ / RTI >
상기 제1 신호를 수신하는 단계는 상기 수신 장치로 제2 사운딩 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제1 링크 채널 이득은 상기 수신 장치에 의해 수신된 상기 제2 사운딩 신호를 이용하여 예측되는 캘리브레이션 및 빔형성 방법. The method of claim 1,
Wherein receiving the first signal comprises transmitting a second sounding signal to the receiving device,
Wherein the first link channel gain is predicted using the second sounding signal received by the receiving device.
상기 송신 장치가 기지국이고 상기 수신 장치가 단말기인 경우에 상기 제1 링크는 순방향링크이고 상기 제2 링크는 역방향링크이며,
상기 송신 장치가 단말기이고 상기 수신 장치가 기지국인 경우에 상기 제1 링크는 역방향링크이고 상기 제2 링크는 순방향링크인 캘리브레이션 및 빔형성 방법.The method of claim 1,
The first link is a forward link and the second link is a reverse link when the transmitting apparatus is a base station and the receiving apparatus is a terminal,
Wherein the first link is a reverse link and the second link is a forward link if the transmitting device is a terminal and the receiving device is a base station.
상기 제1 및 제2 링크의 전체 채널 이득은 각각 송수신 RF 체인 경로 이득 및 무선채널 이득을 포함하는 캘리브레이션 및 빔형성 방법.The method of claim 1,
Wherein the total channel gain of the first and second links comprises a transmit and receive RF chain path gain and a radio channel gain, respectively.
상기 송신 장치로부터 제1 사운딩 신호를 수신하는 단계,
상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득을 예측하는 단계,
제2 사운딩 신호에 상기 제1 링크의 전체 채널 이득을 곱한 제1 신호를 상기 송신 장치로 전송하는 단계,
상기 제2 사운딩 신호를 전송하는 단계, 그리고
상기 제1 신호와 상기 제2 사운딩 신호를 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산한 상기 송신 장치로부터, 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 보정된 데이터를 수신하는 단계
를 포함하는 수신 방법. A method for receiving a beamformed signal from a transmitting device in a receiving device,
Receiving a first sounding signal from the transmitting device,
Estimating an overall channel gain of the first link from the transmitter to the receiver using the first sounding signal,
Transmitting a first signal obtained by multiplying a second sounding signal by a total channel gain of the first link to the transmitting device,
Transmitting the second sounding signal, and
Receiving the calibrated data for each antenna using the calibration coefficient from the transmission apparatus that has calculated the calibration coefficient using the first signal and the second sounding signal,
/ RTI >
상기 캘리브레이션 계수는 상기 제2 사운딩 신호를 이용하여 계산되는 상기 수신 장치에서 상기 송신 장치로의 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 제1 신호를 이용하여 계산되는 상기 제1 링크와 상기 제2 링크의 왕복 채널 이득을 이용하여 계산되는 수신 방법.The method of claim 6,
Wherein the calibration coefficient is calculated by using the total channel gain of the second link from the receiving apparatus to the transmitting apparatus calculated using the second sounding signal and the total channel gain of the second link calculated from the first link and the second link, Wherein the channel gain is calculated using the reciprocal channel gain of the receiver.
상기 송신 장치가 기지국이고 상기 수신 장치가 단말기인 경우에 상기 제1 링크는 순방향링크이고 상기 제2 링크는 역방향링크이며,
상기 송신 장치가 단말기이고 상기 수신 장치가 기지국인 경우에 상기 제1 링크는 역방향링크이고 상기 제2 링크는 순방향링크인 수신 방법. The method of claim 6,
The first link is a forward link and the second link is a reverse link when the transmitting apparatus is a base station and the receiving apparatus is a terminal,
Wherein the first link is a reverse link and the second link is a forward link if the transmitting device is a terminal and the receiving device is a base station.
수신 장치로부터 제1 사운딩 신호에 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로의 제1 링크의 전체 채널 이득이 곱해진 제1 신호를 수신한 후, 상기 제1 사운딩 신호를 수신하는 수신부,
상기 제1 신호와 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 수신 장치에서 상기 송신 장치로의 제2 링크의 전체 채널 이득을 계산하는 이득 계산부,
상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 캘리브레이션 계수를 계산하는 캘리브레이션 계산부,
상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 각 안테나별 전송할 데이터를 보정하는 빔 형성부, 그리고
상기 보정된 각 안테나별 데이터를 전송하는 송신부
를 포함하는 송신 장치. A transmitting apparatus for performing beamforming,
A receiver for receiving the first sounding signal after receiving a first signal multiplied by a total channel gain of a first link from the transmitter to the receiver to a first sounding signal from the receiver,
A gain calculator for calculating a total channel gain of the first link and a total channel gain of the second link from the receiver to the transmitter using the first signal and the first sounding signal,
A calibration calculation unit for calculating a calibration coefficient using the total channel gain of the first link and the total channel gain of the second link,
A beam forming unit for correcting data to be transmitted for each antenna by using the calibration coefficient, and
A transmitter for transmitting the corrected data for each antenna;
.
상기 이득 계산부는 상기 제1 신호를 이용하여 상기 제1 링크와 상기 제2 링크의 왕복 채널 이득을 계산하고, 상기 제1 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 계산한 후, 상기 제1 링크의 전체 채널 이득과 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 이용하여 상기 캘리브레이션 계수를 계산하는 송신 장치. The method of claim 9,
Wherein the gain calculator calculates a reciprocating channel gain of the first link and the second link using the first signal, calculates an overall channel gain of the second link using the first sounding signal, And calculates the calibration coefficient using the total channel gain of the first link and the total channel gain of the second link.
상기 수신부는 상기 수신 장치로부터 제3 사운딩 신호를 수신하고,
상기 이득 계산부는 상기 제3 사운딩 신호를 이용하여 상기 제2 링크의 전체 채널 이득을 계산하며,
상기 빔 형성부는 상기 제3 사운딩 신호를 이용하여 계산된 상기 제2 링크의 전체 채널 이득과 상기 캘리브레이션 계수를 이용하여 채널 보상 가중치 값을 계산한 후, 상기 채널 보상 가중치 값을 상기 각 안테나별 전송할 데이터에 곱하는 송신 장치. 11. The method of claim 10,
Wherein the receiving unit receives the third sounding signal from the receiving device,
Wherein the gain calculator calculates an overall channel gain of the second link using the third sounding signal,
The beamformer calculates a channel compensation weight value using the total channel gain of the second link calculated using the third sounding signal and the calibration coefficient, and then transmits the channel compensation weight value to each antenna A transmitting apparatus for multiplying data.
상기 송신 장치가 기지국이고 상기 수신 장치가 단말기인 경우에 상기 제1 링크는 순방향링크이고 상기 제2 링크는 역방향링크이며,
상기 송신 장치가 단말기이고 상기 수신 장치가 기지국인 경우에 상기 제1 링크는 역방향링크이고 상기 제2 링크는 순방향링크인 송신 장치. The method of claim 9,
The first link is a forward link and the second link is a reverse link when the transmitting apparatus is a base station and the receiving apparatus is a terminal,
Wherein the first link is a reverse link and the second link is a forward link when the transmitting apparatus is a terminal and the receiving apparatus is a base station.
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|---|---|---|---|
| KR1020140142054A KR20160046243A (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | Transmitting apparatus and method for calibration and beamforming thereof, and method for receiving of receiving apparatus |
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