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1. KR1020080006155 - CALIBRATION DEVICE IN A COMMUNICATION SYSTEM AND A METHOD, PARTICULARLY WITH REGARDS TO MINIMIZING SYSTEM COMPLEXITY WITH NO NEED TO EQUIP A SEPARATE TRANSCEIVING HARDWARE STRUCTURE

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ KO ]
명 세 서
통신 시스템에서 캘리브레이션 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATION IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러를 추가한 송수신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 캘리브레이션 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 캘리브레이션을 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 경로를 개략적으로 도시한 도면,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 경로에 따라 기준 신호를 송수신하는 과정을 개략적으로 도시한 순서도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도.

발명의 상세한 설명
   발명의 목적
      발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서 특히, 스마트 안테나(smart antenna)를 사용하는 통신 시스템에서 신호 보상을 위한 캘리브레이션(calibration) 수행 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템에서 스마트 안테나는 배열된 안테나의 위상을 제어하여 원하는 방향으로 특정 신호를 송수신하는 안테나이다. 다시 말해, 상기 스마트 안테나는 송신기와 수신기 간에 독립된 빔(beam)을 제공하여 전파량을 극대화하고, 다른 방향에는 전파량을 극소화하여 수신 신호의 잡음을 대폭 감쇄하는 안테나이다. 그러므로 상기 통신 시스템은 상기 스마트 안테나의 사용을 통해 통화 품질의 향상, 통신 용량의 극대화, 저전력 통화로 인한 배터리 사용 연장 등의 효과를 갖는다.
한편, 상기 스마트 안테나에서 사용되는 안테나는 일 예로, 다중 안테나(multi antenna)가 사용되고 있으며, 빔 형성 시 각 안테나별로 입력되는 각 캐리어(carrier)들에 빔 계수를 적용하여 빔 형성을 한다. 이와 같이 빔계수를 적용하기 위해서는 안테나들 각각에 입력되는 각 캐리어 신호의 크기를 제어해야 하고, 이러한 제어를 위해서는 송신부와 수신부의 하드웨어 각 경로에 대한 신호의 보상을 수행하는 캘리브레이션을 필요로 한다.
그러나 상기 캘리브레이션이 적절히 수행되지 못하면 각 안테나에 입력되는 캐리어에 빔 계수가 적절히 적용되지 못한다. 그러면 안테나별로 빔 계수가 적용된 신호 즉, 캐리어는 하드웨어에 의해서 위상과 신호의 크기가 깨져서 정상적인 빔 형성을 할 수 없다.
상기 캘리브레이션을 수행하기 위해서 안테나까지의 신호가 송신되는 경로와 커플러를 통해 신호가 수신되는 경로에 의해서 캘리브레이션 신호의 위상 변화가 발생한다. 이때 상기 신호의 송신 경로로 인한 위상 변화를 라 하고, 상기 신호의 수신 경로 즉, 귀환(feedback) 경로로 인한 위상 변화를 라 가정하기로 한다.
이때 상기 캘리브레이션을 위해서 송신한 기준 신호(reference signal)를 라 하면, 송수신 경로를 거쳐 위상 변화가 발생한 신호는 이 된다. 만약 상기 안테나의 개수를 N개라 가정하면, 캘리브레이션을 위한 기준 신호 는 N개의 경로를 통해서 수신된다. 상기한 바와 같이 각 경로를 통해서 수신한 기준 신호를 하기의 수학식 1에 나타내었다.
수학식 1
상기 수학식 1의 는 N번째 경로의 캘리브레이션 수신 신호를 나타내며, 상기 은 N번째 경로에 의한 신호 감쇄를 나타낸다.
한편, 상기 수학식 1에 나타나있는 각각의 수신 신호들은 각 안테나에 연결된 커플러를 통과하게 되며, 상기 커플러를 통과함에 따라 커플러 특성을 포함하고 있다. 그러므로 상기 커플러 특성인 를 제거해야 한다.
또한 빔 형성을 위해서는 N개의 안테나들의 상대적 위상을 맞추어주면 되므로, 각 안테나별로 캘리브레이션을 위한 캘리브레이션 벡터(calibration vector)를 적용해야 한다. 하기의 수학식 2는 상기 캘리브레이션 벡터의 연산을 나타낸 것이다.
수학식 2
상기 수학식 2에서는 각 경로의 캘리브레이션 벡터를 나타내었다. 만약, 상기 스마트 안테나 시스템에서 빔 형성을 위해 각 안테나별로 적용해야 할 빔계수를 라 가정한다면, 이때 상기 캘리브레이션 벡터를 사용하여 하드웨어 경로를 보상한 빔계수는 이 된다.
그리고 상기 캘리브레이션을 수행하기 위해서는 일반적으로 기준 신호를 사용하는 기준 신호 주입 방법(reference signal injection method)이 주로 사용된다.
상기 기준 신호 주입 방법은 기준 신호를 송수신하여 캘리브레이션을 수행하는 방법이다. 상기 기준 신호 주입 방법은 미리 결정되어 있는 기준 신호를 사용하여 캘리브레이션을 수행하므로 신호의 송수신 경로에 대해서 절대적인 보상값의 계산이 가능하다. 하지만 상기한 바와 같이 기준 신호 주입 방법을 통한 캘리브레이션 수행은 기준 신호의 송수신을 위한 별도의 송수신 경로, 즉 별도의 송수신 하드웨어 구조를 필요로 한다.
따라서 상기 스마트 안테나를 사용하는 통신 시스템에서 캘리브레이션을 수행하기 위해서는 기존의 신호 송수신 경로 이외에 기준 신호 송수신을 위한 별도의 송수신 경로를 필요로 한다. 이와 같이 캘리브레이션 수행을 위한 송수신 경로를 구성을 위한 별도의 송수신 하드웨어를 필요로 하게 되어 시스템 복잡도가 증가하게 된다는 문제점이 있었다.

      발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 캘리브레이션 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 캘리브레이션을 위한 별도의 송수신 하드웨어를 필요로 하지 않는 캘리브레이션 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 시스템 복잡도를 최소화하는 캘리브레이션 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 스마트 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 캘리브레이션 방법에 있어서, 캘리브레이션을 위한 기준 신호들을 생성하여, 데이터 신호들을 위해 사용되며 상기 스마트 안테나의 각 안테나들에 연결된 송신 경로들로 출력하는 과정과, 상기 출력된 기준 신호들을 무선 신호들로 상향 변환하는 과정과, 상기 무선 신호들을 커플링하는 과정과, 상기 커플링된 무선 신호들의 결합 가능 여부를 확인하는 과정과, 상기 확인 결과 상기 커플링된 무선 신호들의 결합이 가능한 경우, 상기 커플링된 무선 신호들을 결합하여 결합 신호를 생성하고, 상기 결합 신호를 상기 각 안테나들에 연결된 수신 경로들 중에서 하나의 수신 경로로 출력하는 과정과, 상기 출력된 결합 신호를 기저대역 신호로 하향 변환하는 과정과, 상기 기저대역 신호에서 상기 각 안테나들에 대한 빔계수들을 제거한 후, 상기 빔계수들이 제거된 기저대역 신호를 이용하여 송신 캘리브레이션 벡터들을 획득하는 과정과, 상기 획득된 송신 캘리브레이션 벡터들을 상기 각 안테나들의 빔계수들에 적용하여 상기 송신 경로들에 대한 송신 캘리브레이션을 수행하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 방법은; 스마트 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 캘리브레이션 방법에 있어서, 캘리브레이션을 위한 기준 신호를 생성하여, 데이터 신호들을 위해 사용되며 상기 스마트 안테나의 각 안테나들에 연결된 송신 경로들 중에서 하나의 송신 경로로 출력하는 과정과, 상기 출력된 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환하는 과정과, 상기 무선 신호의 분배가 가능한지 확인하는 과정과, 상기 확인 결과 분배가 가능한 경우, 상기 무선 신호를 분배하여 무선 신호들을 생성하고, 상기 무선 신호들 각각을 상기 각 안테나들에 연결된 수신 경로들 각각으로 출력하는 과정과, 상기 수신 경로들을 통해 출력된 무선 신호들을 커플링하는 과정과, 상기 커플링된 무선 신호들을 기저대역 신호들로 하향 변환하는 과정과, 상기 기저대역 신호들에서 상기 각 안테나들의 빔계수들을 제거한 후, 상기 빔계수들이 제거된 기저대역 신호들을 이용하여 수신 캘리브레이션 벡터들을 획득하는 과정과, 상기 수신 캘리브레이션 벡터들을 상기 각 안테나들의 빔계수들에 적용하여 상기 수신 경로들에 대한 수신 캘리브레이션을 수행하는 과정을 포함한다.
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본 발명에서 제안하는 장치는; 스마트 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 캘리브레이션 장치에 있어서, 데이터 신호들을 위해 사용되며, 입력된 신호들을 무선 신호들로 상향 변환하여 상기 스마트 안테나의 각 안테나들로 출력하는 송신부들과, 상기 데이터 신호들을 위해 사용되며, 입력된 신호들을 기저대역 신호들로 하향 변환하는 수신부들과, 캘리브레이션을 위한 기준 신호들을 생성하여 상기 송신부들로 출력하며, 상기 기준 신호들의 응답으로 상기 송신부들로부터 상기 수신부들 중에서 제1수신부를 거친 기저대역 신호를 수신하며, 상기 기저대역 신호에서 상기 각 안테나들에 대한 빔계수들을 제거한 후, 상기 빔계수들이 제거된 기저대역 신호를 이용하여 송신 캘리브레이션 벡터들을 획득하고, 상기 획득된 송신 캘리브레이션 벡터들을 상기 각 안테나들의 빔계수들에 적용하여 송신 캘리브레이션을 수행하는 기저대역부와, 상기 송신부들과 상기 각 안테나들 사이에 위치하며, 상기 무선 신호들을 커플링하는 커플러들과, 상기 커플링된 무선 신호들의 결합 가능 여부를 확인하고, 상기 확인 결과 상기 커플링된 무선 신호들의 결합이 가능한 경우, 상기 커플링된 무선 신호들을 결합하여 결합 신호를 생성하고, 상기 생성된 결합 신호를 상기 제1수신부로 출력하는 결합기를 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 장치는; 스마트 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 캘리브레이션 장치에 있어서, 데이터 신호들을 위해 사용되며, 입력된 신호들을 무선 신호들로 상향 변환하여 상기 스마트 안테나의 각 안테나들로 출력하는 송신부들과, 상기 데이터 신호들을 위해 사용되며, 상기 각 안테나들로부터 입력된 신호들을 기저대역 신호들로 하향 변환하는 수신부들과, 캘리브레이션을 위한 기준 신호를 생성하여 상기 송신부들 중에서 제1송신부로 출력하며, 상기 기준 신호의 응답으로 상기 제1송신부로부터 상기 수신부들을 거친 기저대역 신호들을 수신하며, 상기 기저대역 신호들에서 상기 각 안테나들의 빔계수들을 제거한 후, 상기 빔계수들이 제거된 기저대역 신호들을 이용하여 수신 캘리브레이션 벡터들을 획득하고, 상기 수신 캘리브레이션 벡터들을 상기 각 안테나들의 빔계수들에 적용하여 수신 캘리브레이션을 수행하는 기저대역부와, 상기 제1송신부로부터 출력된 무선 신호의 분배 가능 여부를 확인하고, 상기 무선 신호의 분배가 가능한 경우, 상기 무선 신호를 분배하여 무선 신호들을 생성하고, 상기 무선 신호들 각각을 상기 수신부들 각각으로 출력하는 분배기와, 상기 수신부들과 상기 각 안테나들 사이에 위치하며, 상기 무선 신호들을 커플링하는 커플러들을 포함한다.
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   발명의 구성 및 작용
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 스마트 안테나를 사용하는 통신 시스템에서 송수신 하드웨어 경로의 보상을 수행하는 캘리브레이션 장치 및 방법을 제공한다. 이를 위해서 본 발명의 통신 시스템에서는 캘리브레이션을 위한 경로를 생성하고, 상기 생성된 캘리브레이션 경로를 통해서 기준 신호를 송수신함으로서 송수신 캘리브레이션을 수행하는 장치 및 방법을 제안한다. 이를 위해서, 캘리브레이션 장치는 하나의 기준 송수신 경로를 통해서 기준 신호를 송수신하고, 전송 제어 블록들, 스위치들, 결합기/분배기 등을 제어하여 기준 신호의 송수신 캘리브레이션 경로를 제어한다. 상기 캘리브레이션 경로를 통해 수신한 신호를 사용하여 캘리브레이션을 수행한다.
본 발명에서는 두 가지 방법의 캘리브레이션 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 설명을 위해, 통신 시스템 중에서도 일반적으로 시분할 방식을 사용하는 시분할 통신 시스템을 예를 들어 설명하기로 한다. 여기서 상기 시분할 통신 시스템은 주파수 분할 통신 시스템과 달리 신호의 송신과 수신에 동일한 주파수를 사용한다. 그러므로 상기 시분할 통신 시스템에서는 송신 신호의 빔 형태와 수신 신호의 빔 형태가 동일하여 신호의 송수신에 하나의 안테나를 사용하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션을 수행하는 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 캘리브레이션 장치는 안테나(antenna)들(111, 113, 115), 커플러(coupler)들(119, 121, 123), 전송 제어 블록(TCB: Transmit Control Block)들(127, 129, 131), 송신부(Tx Module: Transmit Module)들(133, 137, 141), 수신부(Rx Module: Receive Module)들(135, 139, 143), 기저대역부(Baseband Module)(145), 결합/분배기(117), 스위치(switch)(125)를 포함한다.
상기 기저대역부(145)는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와 각 경로를 통해 수신되는 신호를 사용하여 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션부를 포함한다.
상기 캘리브레이션부는 상기 각 경로의 신호들을 수신하고, 캘리브레이션 벡터를 추출한다. 그리고 상기 캘리브레이션부는 안테나의 빔 형성을 위한 빔계수에 상기 캘리브레이션 벡터를 적용하여 신호 송수신 하드웨어 경로의 보상을 수행한다. 여기서 상기 캘리브레이션부는 신호 송수신 중에 연속적으로 캘리브레이션을 수행하여 적용할 수도 있으며, 하드웨어의 성능이 급격히 변화하지는 않는 경우에는 일정 시간을 간격으로 상기 캘리브레이션을 수행할 수도 있다.
상기 송신부들(133, 137, 141) 각각은 기저대역부(145)에서 송신되는 신호를 상향 변환하여 상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131)로 각각 출력한다. 그리고 상기 수신부들(135, 139, 143) 각각은 상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131)로부터 수신한 신호를 하향 변환하여 상기 기저대역부(145)로 출력한다.
상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131) 각각은 상기 송신부들(133, 137, 141)로부터 수신되는 신호들을 상기 커플러들(119, 121, 123) 각각으로 출력되도록 제어하며, 상기 안테나들(111, 113, 115)을 통해서 수신한 신호들을 상기 수신부들(135, 139, 143)로 출력하도록 제어한다. 또한 상기 전송 제어 블록들은 내부에 상기 송신부들(133, 137, 141)과 연결되는 송신부 포트들과 상기 수신부들(135, 139, 143)에 연결된 수신부 포트들과 상기 안테나들(111, 113, 115)에 연결된 안테나 포트를 포함한다. 따라서 상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131) 각각은 신호를 송신하는 경우 송신 모드로, 신호를 수신하는 경우 수신 모드로 동작한다.
상기 커플러들(119, 121, 123) 각각은 상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131)과 상기 안테나들(111, 113, 115) 사이에 위치하여 상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131)과 상기 안테나들(111, 113, 115)을 연결하고, 트래픽 신호를 입출력 할 수 있는 커플러의 입출력 포트와 일정한 결합도를 가지고 신호를 추출하거나 결합할 수 있는 커플링 포트를 포함한다. 본 발명에서 커플러들(119, 121, 123) 각각은 캘리브레이션을 위해 각 안테나들(111, 113, 115)에 입력되는 캘리브레이션 기준 신호를 커플링하여 상기 결합/분배기(117)로 출력하거나 캘리브레이션을 위해 결합/분배기(117)에서 출력되는 신호를 수신하여 전송 제어 블록(127)으로 출력한다.
상기 안테나들(111, 113, 115) 각각은 신호를 송신 또는 수신한다.
본 발명의 일실시예로 하나의 기준 송신 경로 또는 수신 경로를 사용하여 캘리브레이션을 위한 기준 신호를 송수신한다. 본 발명에서는 일예로 기저대역부(145)에 연결된 제 1 송신부(133)와 제 1 수신부(135)를 기준으로 하는 송수신 경로를 통해 캘리브레이션을 수행을 설명하기로 한다.
상기 결합/분배기(117)는 상기 송신부들(133, 137, 141)에서 출력되어 상기 전송 제어 블록들(127, 129, 131)과 상기 커플러들(119, 121, 123)을 통해 출력된 신호들을 결합하거나 상기 제 1 송신부(133)에서 출력된 신호를 분배한다. 여기서 상기 결합 분배기(117)는 스위치를 사용하여 구현할 수도 있다.
또한 상기 결합/분배기(117)와 연결되어 있는 상기 스위치(125)는 상기 제 1 전송 제어 블록(127)과 연결되며, 상기 전송 제어 블록(127) 내부의 제 1 송신부 포트와 제 1 수신부 포트에 연결된다. 따라서 상기 스위치는 결합/분배기(117)에서 출력되는 신호를 상기 제 1 전송 제어 블록의 제 1 송신부 포트와 제 1 수신부 포트로 스위칭을 수행한다.
상술한 캘리브레이션 장치를 사용한 신호를 송신하는 송신 경로에 대한 캘리브레이션을 계산하는 송신 캘리브레이션과 신호를 수신하는 수신 경로에 대한 캘리브레이션을 계산하는 수신 캘리브레이션 수행 동작은 하기의 도 3a와 도 3b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러면 다음으로 하기에 상기 캘리브레이션 장치에 송수신 커플러를 추가한 구조를 다음으로 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러를 추가한 송수신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 캘리브레이션 장치는 안테나들(211, 213, 215), 커플러들(219, 221, 223), 전송 제어 블록들(225, 229, 231), 송신부들(237, 241, 245), 수신부들(239, 243, 247), 기저대역부(249), 결합/분배기(217), 스위치(227), 송신 신호 커플러(233), 수신 신호 커플러(235), 제 1 증폭기(251), 제 2 증폭기(253)를 포함한다.
상기 캘리브레이션 장치는 상기 도 1에서 설명한 캘리브레이션 장치에 송신 신호 커플러(233)와 수신 신호 커플러(235)가 추가된 구조이다. 신호를 증폭하는 상기 제 1 증폭기(251)와 상기 제 2 증폭기(253)는 기존의 도 1의 제 1 송신부(133)와 제 2 송신부(135)에 포함되어 있던 증폭기들로서, 상기 커플러들(234, 235)이 포함된 경우의 위치를 나타내기 위해 도시한 것이다. 여기서는 상기 제 1 송신부(237)와 제 1 수신부(239)의 경로에 송신 신호 커플러(233)와 수신 신호 커플러(235)를 포함하는 구조이다. 따라서 상기 도 1에서 설명한 캘리브레이션 장치에 대해서는 상기 도 1을 참조하기로 하며, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
따라서 상기 스위치(227)는 도 1에서와 같이 제 1 전송 제어 블록(225)의 송신부 포트와 수신부 포트의 신호를 스위칭하는 것이 아니라 상기 제 1 전송 제어 블록(225)과 제 1 송신부(237), 제 1 수신부(239)들 사이에 추가된 송신 신호 커플러(233)와 수신 신호 커플러(235)의 신호를 상기 결합/분배기(217)로 스위칭한다.
그러므로 상기 결합/분배기(217)는 상기 송신 신호 커플러(233)의 출력 신호를 분배하고, 입력되는 신호들을 결합하여 상기 수신 신호 커플러(235)로 출력한다. 여기서도 상기 결합/분배기(217)는 스위치로 구현하는 것이 가능하다.
한편, 상기 송신 신호 커플러(233)와 상기 수신 신호 커플러(235)는 상기 제 1 송신부(237)와 제 1 수신부(239) 내부에 구현되는 것이 가능하며, 상기 상기 제 1 송신부(237)와 제 1 수신부(239) 내부에 구현된 송신 신호 커플러(233-1)와 수신 신호 커플러(235-1)가 도시되어 있다. 상기 커플러에 따라서 신호를 증폭하는 상기 제 1 증폭기(251)와 상기 제 2 증폭기(253)를 추가로 도시하였다. 따라서 상기 송신 신호 커플러(233-1)는 상기 제 1 증폭기(251)의 입력단에 위치할 수 있고, 상기 수신 신호 커플러(235-1)는 상기 제 2 증폭기(253)의 출력단에 위치할 수 있다. 이와 같이 상기 커플러들(233, 235)을 추가한 구조를 상기 도 1에 기반하여 일예로 설명하였으나 다른 실시예들에서도 상기한 바와 같은 커플러들(233, 235)이 위치하여 기준 신호의 송수신 경로에 위치하여 동작할 수 있다.
상기 도 2에 도시한 캘리브레이션 장치는 커플러들(233, 235)을 추가한 것 이외에는 상기 도 1에 도시한 캘리브레이션 장치에서 수행하는 동작과 유사하다. 그러므로 상기 도 2에 도시한 캘리브레이션 장치의 구조의 커플러를 이하의 도면들에서도 상기한 위치에 추가하여 동작하도록 할 수 있다. 다음으로 상기 도 1과 상기 도 2를 참조하여 하기에 도 3a와 도 3b를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
상기 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3a를 참조하면, 상기 캘리브레이션 장치는 안테나들(311, 313, 315), 커플러들(319, 321, 323), 전송 제어 블록들(327, 329, 331), 송신부들(333, 337, 341), 수신부들(335, 339, 343), 기저대역부(345), 결합/분배기(317), 스위치(325)를 포함한다.
상기 송신 캘리브레이션을 수행하기 위해서 상기 기저대역부(345)는 내부의 기준 신호 생성부를 통해서 송신 캘리브레이션을 위한 기준 신호들을 생성한다. 상기 기저대역부(345)는 상기 생성된 기준 신호들을 N개의 각 송신부들(333, 337, 341)로 각각 출력한다.
상기 각 송신부들(333, 337, 341)은 상기 기저대역부로부터 수신한 기준 신호들을 무선(RF: Radio Frequency) 신호들로 각각 상향 변환한 후 상기 각 전송 제어 블록들(327, 329, 331)로 출력한다.
상기 전송 제어 블록들(327, 329, 331)은 송신 모드로 동작하며, 송신부 포트와 안테나 포트를 연결하여 상기 송신부들(333, 337, 341)의 출력신호들이 각각 상기 안테나들(311, 313, 315)이 연결된 커플러들(319, 321, 323)로 입력되도록 입력 신호를 제어한다.
상기 커플러들(319, 321, 323)은 상기 전송 제어 블록들(327, 329, 331)에서 출력하는 신호들을 각각 커플링하여 상기 결합/분배기(317)로 출력한다.
상기 결합/분배기(317)는 각 커플러들(319, 321, 323)로부터 출력되는 신호들을 모두 결합하여 상기 스위치(325)로 출력한다. 여기서 상기 결합/분배기(317)는 송신 캘리브레이션을 위한 결합기로 동작한다.
상기 스위치(325)는 제 1 전송 제어 블록(327)의 수신부 포트와 연결되어 상기 결합/분배기(317)의 출력 신호를 상기 제 1 전송 제어 블록(327)으로 스위칭한다. 이때 상기 제 1 수신부(335)의 내부 또는 외부에 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 커플러(235)가 위치하는 경우에는 상기 스위치(325)는 상기 커플러(235)를 통해 출력 신호를 제 1 수신부(335)로 출력하게 된다.
상기 제 1 전송 제어 블록(327)은 상기 스위치(325)로부터 출력한 신호를 상기 제 1 수신부(335)로 출력한다.
상기 제 1 수신부(335)는 상기 제 1 전송 제어 블록(327)에서 출력한 신호를 하향 변환하여 기저대역 신호를 생성한 후 기저대역부(345)의 캘리브레이션부로 출력한다. 여기서 상기 제 1 수신부(335)의 출력신호를 수신한 캘리브레이션부는 수신 신호를 사용하여 송신 캘리브레이션을 수행하는 것이 가능하게 된다.
이때 상기 기준 신호가 수신되는 수신부는 제 1 수신부(335)이며, 상기 제 1 수신부(335)를 기준 수신부로 하여 송신 캘리브레이션을 수행하며, 상기 송신 캘리브레이션을 수행하기 위해 기준 신호가 전송되는 하나의 경로를 예를 들어 살펴보면 다음과 같다.
상기 기저대역부(345)에서 생성된 기준 신호는 순차적으로 제 2 송신부(337), 제 2 전송 제어 블록(329), 제 2 커플러(321), 결합/분배기(317), 스위치(325), 제 1 전송 제어 블록(327), 제 1 수신부(335)를 거쳐 상기 기저대역부(345)로 출력된다.
또한, 상기 제 2 송신부(337)뿐만 아니라 제 1 송신부(333)와 제 N 송신부(341)로 입력되는 기준 신호들은 상기 결합/분배기(317)에서 결합된다. 상기 송신부들(333, 337, 341)은 상기 제 1 수신부(335)를 통해 캘리브레이션 경로를 생성하고, 상기 캘리브레이션 경로들을 통해 기준 신호를 송신함으로서 송신 캘리브레이션을 수행한다.
만약 상기 결합/분배기(317)가 스위치로 구성되는 경우에는 모든 경로에 대해 동시에 캘리브레이션을 수행할 수 없으므로 각 경로 별로 시간차를 두어 각각 송신 캘리브레이션을 수행한다. 다음으로 하기에 도 3b를 참조하여 수신 캘리브레이션을 설명하기로 한다.
상기 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3b를 참조하면, 상기 캘리브레이션 장치는 안테나들(311, 313, 315), 커플러들(319, 321, 323), 전송 제어 블록들(327, 329, 331), 송신부들(333, 337, 341), 수신부들(335, 339, 343), 기저대역부(345), 결합/분배기(317), 스위치(325)를 포함한다.
상기 수신 캘리브레이션을 수행하기 위해서 상기 기저대역부(345)는 내부의 기준 신호 생성부를 통해서 수신 캘리브레이션을 위한 기준 신호를 생성한다. 상기 기저대역부(345)는 상기 생성된 기준 신호를 제 1 송신부(333)로 출력한다.
상기 제 1 송신부(333)는 상기 기저대역부로부터 수신한 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환한 후 상기 제 1 전송 제어 블록(327)으로 출력한다. 이때 상기 제 1 송신부(333)의 내부 또는 외부에 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 커플러(233)가 위치하는 경우에는 상기 커플러(233)을 통해 상기 스위치(325)로 상기 상향 변환된 무선 신호를 출력한다.
상기 제 1 전송 제어 블록(327)은 수신부 포트와 안테나 포트가 연결되어 있으며, 이에 상기 제 1 전송 제어 블록(327)은 상기 무선 신호를 상기 송신부 포트를 통해 상기 스위치(325)로 출력한다. 상기 스위치(325)는 상기 제 1 전송 제어 블록(327)의 송신부 포트와 연결되어 상기 제 1 전송 제어 블록에서 출력하는 신호를 상기 결합/분배기(317)로 출력한다.
상기 결합/분배기(317)는 상기 스위치(325)를 통해 입력되는 신호를 분배하여 각 커플러들(319, 321, 323)로 출력한다. 여기서 상기 결합기/분배기(317)는 수신 캘리브레이션을 위한 분배기로 동작한다.
상기 커플러들(319, 321, 323) 각각은 상기 결합/분배기(317)에서 출력한 신호를 커플링하여 상기 전송 제어 블록들(327, 329, 331)로 출력한다.
상기 전송 제어 블록들(327, 329, 331)은 수신 모드로 동작하며, 안테나 포트와 수신부 포트를 연결하여 상기 커플러들(319, 321, 323)에서 출력된는 신호들을 각각 수신부들(335, 339, 343)로 출력한다.
상기 수신부들(335, 339, 343)은 상기 전송 제어 블록들(327, 329, 331)에서 출력한 신호들을 각각 하향 변환하여 기저대역 신호를 생성한 후 기저대역부(345)의 캘리브레이션부로 출력한다. 여기서 상기 수신부들(335, 339, 343)의 출력신호들을 수신한 캘리브레이션부는 수신 신호들을 사용하여 수신 캘리브레이션을 수행하는 것이 가능하게 된다.
이때 상기 기준 신호가 송신되는 송신부는 제 1 송신부(333)이며, 상기 제 1 송신부를 기준 송신부로 하여 수신 캘리브레이션을 수행하며, 상기 수신 캘리브레이션을 수행하기 위해 기준 신호가 전송되는 하나의 경로를 예를 들어 살펴보면 다음과 같다.
상기 기저대역부(345)에서 생성된 기준 신호는 제 1 송신부(333), 제 1 전송 제어 블록(327), 스위치(325), 결합/분배기(317), 제 2 커플러(321), 제 2 전송 제어 블록(329), 제 2 수신부(339)를 거쳐 상기 기저대역부(345)로 출력된다.
또한, 상기 제 2 수신부(339)뿐만 아니라 제 1 수신부(335), 제 N 수신부(343)로 입력되는 기준 신호는 상기 제 1 송신부(333)에서 출력한 신호를 결합/분배기(317)에서 분배된다. 상기 제 1 송신부(333)는 각 수신부들(335, 339, 343)을 통해 캘리브레이션 경로를 생성하고, 상기 캘리브레이션 경로를 통해 기준 신호를 송신함으로서 수신 캘리브레이션을 수행한다.
여기서도 상기 결합/분배기(317)는 스위치로 구성되는 것이 가능하며, 상기 결합/분배기(317)가 스위치로 구성되는 경우에는 모든 경로에 대해 동시에 캘리브레이션을 수행할 수 없으므로 각 경로 별로 시간차를 두어 각각 송신 캘리브레이션을 수행한다. 상기 도 3a와 도 3b에서 캘리브레이션 수행 장치에 대해서 설명하였으며, 다음으로 상기 도 3a와 도3b를 참조하여 송수신 캘리브레이션을 수행하는 방법을 설명하기로 한다. 이에 상기 캘리브레이션을 수행하는 방법을 하기에 도 4와 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 캘리브레이션 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
상기 도 4를 참조하면, 411단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션을 위한 기준 신호들의 결합이 가능한지 확인한다.
상기 확인 결과 상기 기준 신호들의 결합이 가능한 경우에는 413단계로 진행한다. 그러나 상기 확인 결과 상기 기준 신호들의 결합이 가능하지 않은 경우 예를 들면, 상기 기준 신호들을 스위칭하는 경우에는 421단계로 진행한다. 결국 상기 411단계는 상기 도 3a에서 설명한 바와 같이 캘리브레이션을 위한 장치가 결합기/분배기와 스위치 중 어느 하나를 포함하는지의 여부를 확인하는 단계이다.
상기 413단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션을 위한 기준 신호를 생성하고 415단계로 진행한다. 이때 상기 캘리브레이션 장치는 상기 캘리브레이션을 위한 안테나 또는 송수신부의 개수가 하나 이상인 경우에는 상기 안테나 또는 송신부의 개수에 상응하는 개수의 기준 신호들을 생성하게 된다.
상기 415단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 생성된 각 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환을 수행하고 417단계로 진행한다. 여기서 상기 생성된 기준 신호들인 다수개인 경우에는 상기 캘리브레이션 장치는 각 기준 신호들별로 각각 상향 변환을 수행한다.
상기 417단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 상향 변환된 기준 신호를 커플링을 수행하고 419단계로 진행한다. 여기서도 상기 캘리브레이션 장치는 상기 기준 신호들이 다수개인 경우 상기 캘리브레이션 장치는 상향 변환된 기준 신호들을 각각 커플링을 수행한다.
상기 419단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로의 신호들을 모두 결합한 이후에 435단계로 진행한다. 상기한 바와 같이 신호 결합이 가능한 경우에는 상기 캘리브레이션 장치는 생성된 모든 기준 신호들을 모두 동시에 각각 상향 변환하고 결합한다.
한편, 상기 421단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로의 신호들을 순차적으로 스위칭하기 위해서 i를 1로 설정하고 423단계로 진행한다. 여기서 상기 신호를 스위칭 즉, 상기 캘리브레이션 장치가 스위치를 사용하는 경우에는 모든 송신 경로에 대해서 동시에 캘리브레이션을 수행할 수 없으므로 시간차를 두어 각 경로에 대해서 캘리브레이션을 수행한다.
상기 423단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 기준 신호를 생성하고 425단계로 진행한다.
상기 425단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환하고 427단계로 진행한다.
상기 427단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 상향 변환된 신호를 커플링을 수행하고 429단계로 진행한다.
상기 429단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링된 신호를 스위칭을 수행하고 431단계로 진행한다.
상기 431단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 i값이 미리 설정된 임계값인 N과 같은지를 판단한다. 여기서 상기 N은 안테나 또는 송신부의 개수에 상응하는 값이다. 따라서, 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로별로 기준 신호를 상향 변환 및 커플링을 수행하여 순차적으로 각 신호들을 스위칭하기 위해 N번에 걸쳐 상기 423단계 내지 429단계를 반복 수행하게 된다. 그리하여 상기 판단결과 i가 N과 같지 않은 경우에는 433단계로 진행한다. 그러나 상기 i가 N과 같은 경우에는 435단계로 진행한다.
상기 433단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 i를 1만큼 증가하고 423단계로 진행한다.
상기 435단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 419단계에서 결합된 신호 또는 상기 429단계에서 스위칭된 신호들 각각을 기저대역 신호로 변환하고 437단계로 진행한다.
상기 437단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 기저대역 신호로 변환된 신호를 캘리브레이션을 수행한다. 즉, 상기 캘리브레이션 장치는 기저대역 신호로부터 송신 캘리브레이션 벡터를 획득하고, 신호 송신 시 상기 캘리브레이션 벡터를 빔계수에 적용하여 신호 송신 경로에 따른 송신 신호의 보상을 통해 송신 캘리브레이션을 수행한다.
상기 도 4에서는 캘리브레이션 장치가 캘리브레이션 중에서도 송신 캘리브레이션을 수행하는 과정에 대해서 설명하였다. 다음으로 하기에 도 5를 참조하여 수신 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 장치를 설명하기로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 캘리브레이션을 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
상기 도 5를 참조하면, 511단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션을 위한 기준 신호를 생성하고 513단계로 진행한다.
상기 513단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 생성된 각 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환을 수행하고 515단계로 진행한다.
상기 515단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션을 위한 기준 신호의 분배가 가능한지 확인한다. 상기 확인 결과 상기 기준 신호의 분배가 가능한 경우에는 517단계로 진행한다. 그러나 상기 확인 결과 상기 기준 신호의 분배가 가능하지 않은 경우 예를 들면, 상기 기준 신호를 다수개의 신호로 스위칭하는 경우에는 523단계로 진행한다. 결국 상기 515단계는 상기 도 3b에서 설명한 바와 같이 캘리브레이션을 위한 장치가 결합기/분배기와 스위치 중 어느 하나를 포함하는지의 여부를 확인하는 단계이다.
상기 517단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 무선 신호로 상향 변환된 기준 신호를 각 경로로 분배한 이후에 519단계로 진행한다.
상기 519단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로 별로 상기 분배된 신호는 각각 커플링을 수행하고 521단계로 진행한다.
상기 521단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로 별로 상기 커플링을 수행한 신호들을 각각 기저대역 신호로 하향 변환하고 535단계로 진행한다.
한편, 상기 523단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로의 신호들을 순차적으로 스위칭하기 위해서 i를 1로 설정하고 525단계로 진행한다. 여기서 상기 신호를 스위칭 즉, 상기 캘리브레이션 장치가 스위치를 사용하는 경우에는 모든 수신 경로에 대해서 동시에 캘리브레이션을 수행할 수 없으므로 시간차를 두어 각 경로에 대해서 캘리브레이션을 수행한다.
상기 525단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 513단계에서 상향 변환된 기준 신호를 각 경로별로 스위칭을 수행하고 527단계로 진행한다. 이에 상기 캘리브레이션 장치는 하나의 기준 신호를 스위칭을 통해서 각 경로별로 스위칭을 수행할 수 있다.
상기 527단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 스위칭된 신호를 커플링을 수행하고 529단계로 진행한다.
상기 529단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링을 수행한 신호를 기저대역 신호로 변환하고 531단계로 진행한다.
상기 531단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 i값이 미리 설정된 임계값인 N과 같은지를 판단한다. 여기서 상기 N은 안테나 또는 수신부의 개수에 상응하는 값이다. 따라서 상기 캘리브레이션 장치는 각 경로별로 기준 신호를 커플링 및 하향변환 수행하며, 이때 순차적으로 각 신호들을 N번에 걸쳐 스위칭하기 위해 상기 525단계 내지 531단계를 반복 수행하게 된다. 그리하여 상기 판단결과 i가 N과 같지 않은 경우에는 533단계로 진행한다. 그러나 상기 i가 N과 같은 경우에는 535단계로 진행한다.
상기 533단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 i를 1만큼 증가하고 525단계로 진행한다.
상기 535단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 기저대역 신호로 변환된 각 신호들을 캘리브레이션을 수행한다. 즉, 상기 캘리브레이션 장치는 기저대역 신호로부터 수신 캘리브레이션 벡터를 획득하고, 신호 수신 시 상기 캘리브레이션 벡터를 빔계수에 적용하여 신호 수신 경로에 따른 수신 신호의 보상을 통해 수신 캘리브레이션을 수행한다.
다음으로 하기에 도 6을 참조하여 상기 캘리브레이션을 수행하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다. 상기 도 6은 상기 도 4와 상기 도 5에서 설명한 송신 캘리브레이션과 수신 캘리브레이션 모두에 적용할 수 있으며, 기준 신호를 어떻게 할당할지에 대해 기술한 것이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 캘리브레이션은 상기 캘리브레이션 장치에서 수행되며, 상기 캘리브레이션 장치에서도 기저대역부, 특히 기저대역부의 캘리브레이션부에서 수행된다. 그러면 상기 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션부에서 상기 캘리브레이션을 수행하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 601단계에서 상기 캘리브레이션부는 각 송신 신호 일부에 기준 신호를 할당하였는지를 판단한다. 상기 판단결과 각 송신 신호 일부에 기준 신호를 할당한 경우에는 613단계로 진행한다. 그러나 상기 판단결과 각 송신 신호 일부에 기준 신호를 할당하지 않는 경우 예를 들어 기준 신호를 송신 신호의 한 프레임 구간 전체에 동일한 크기를 가지게 할당하는 경우에는 619단계로 진행한다. 여기서 상기 기준 신호를 설명을 위하여 C(t)라 가정한다.
상기 613단계에서 상기 캘리브레이션부는 빔 형성을 위한 계수( )를 수신하고 615단계로 진행한다.
상기 615단계에서 상기 캘리브레이션부는 캘리브레이션을 위한 각 경로를 통해서 기준 신호를 수신하고 617단계로 진행한다. 상기 캘리브레이션을 위한 각 경로는 상기 도 3a와 도 3b에 나타나있다.
상술한 과정에서 캘리브레이션부로 수신되는 신호는 기준 신호에 각 경로의 빔 형성 계수가 곱해진 값에 각 경로의 크기와 위상 변화가 곱해진 값이 된다. 송신 캘리브레이션을 일예로 들면, 송신 캘리브레이션 시 궤환을 만드는 제 1 수신부(R1)는 각 경로의 신호를 캘리브레이션부로 하향 변환하는 공통 궤환 경로가 되며 이 경로에 의한 크기와 위상 변화는 으로 나타내면 캘리브레이션부로 수신되는 신호는 하기의 수학식 3과 같다.
수학식 3
상기 수학식 3에서, 상기 은 N번째 경로에 의한 신호 감쇄, 즉 N번째 경로에 의한 신호 크기 변화를 나타내고, 은 N번째 경로에 의한 신호 위상 변화를 나타낸다.
상기 617단계에서 상기 캘리브레이션부는 각 경로의 빔 형성을 위한 빔계수를 제거하고 623단계로 진행한다. 상기 617단계에서 상기 캘리브레이션부는 각 경로에 적용된 빔 형성 계수를 제거하는 과정으로 615단계에서 수신한 에서 을 제거한다.
또한, 상기 619단계에서 상기 캘리브레이션부는 기준 신호 발생 시간(프레임) 동안에는 각 송수신 경로에 빔 형성 계수를 적용하지 않고 621단계로 진행한다.
상기 621단계에서 상기 캘리브레이션부는 캘리브레이션을 위한 각 경로를 통해서 기준 신호를 수신하고 623단계로 진행한다. 상기 621단계에서 상기 캘리브레이션 부가 수신한 신호는 상기 615단계에서 설명한 캘리브레이션 수신 신호에서 상기 617단계의 각 경로의 빔 형성 계수 값이 제거된 값과 동일하다.
상기 623단계에서 상기 캘리브레이션부는 기준 신호와 각 경로의 커플러 특성을 제거하고 625단계로 진행한다. 여기서 상기 캘리브레이션부는 이전 단계의 신호에 기준신호, C(t)와 커플러 특성, 를 제거한다. 즉, 의 과정을 수행한다.
상기 625단계에서 상기 캘리브레이션부는 캘리브레이션 벡터를 추출한다.
상기 도 6에서는 상기 캘리브레이션에 대해서 설명하였으며, 송신 캘리브레이션 시 캘리브레이션부의 동작을 하기의 수학식 4에 나타내었다.
수학식 4
수신 캘리브레이션 시에는 을 적용하며, 을 상기한 과정을 거쳐서 계산하는 것이 가능하다. 여기서 상기 T는 송신부를 나타내며, 상기 R은 수신부를 나타낸다. 상기 도 6에서 신호 송신 경로에 대한 캘리브레이션 벡터를 신호를 송신하는 경우에 적용할 수 있으며, 신호 수신 경로에 대한 캘리브레이션 벡터를 수신 신호에 적용하여 신호 송수신에 따른 신호 송수신 경로 보상을 한다.
다음으로 하기에 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 장치를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송수신 캘리브레이션을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 7을 설명하기에 앞서, 상기 도 1 내지 상기 도 6에서 설명한 캘리브레이션 장치는 신호 송수신 구간을 각각 이용하여 송신 캘리브레이션 또는 수신 캘리브레이션을 할 수 있으나 도 7에서 제시한 실시예에서는 송수신 캘리브레이션을 위한 시간(일예로, 프레임)을 필요로 한다. 이에 하기의 도 8a 내지 도 8c의 과정을 수행함으로서 송신 캘리브레이션 벡터와 수신 캘리브레이션 벡터를 동시에 구할 수 있다.
상기 도 7을 참조하면, 캘리브레이션 장치는 안테나들(711, 713, 715), 커플러들(725, 727, 729), 전송 제어 블록들(731, 733, 735), 송신부들(737, 741, 745), 수신부들(739, 743, 747), 기저대역부(749), 결합/분배기(717), 스위치들(719, 721, 723)을 포함한다.
상기 기저대역부(749)는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와 각 경로를 통해 수신되는 신호를 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션부를 포함한다. 상기 캘리브레이션부에서는 상기 각 경로의 신호들을 수신하여 캘리브레이션 벡터를 추출한다. 그리고 상기 캘리브레이션부는 안테나의 빔 형성을 위한 빔계수에 상기 캘리브레이션 벡터를 적용하여 송수신 하드웨어 경로의 보상을 수행한다. 여기서 상기 캘리브레이션부는 신호 송수신 중에 연속적으로 측정하여 적용할 수도 있으며, 하드웨어의 성능이 급격히 변화하지 않는 경우에는 일정 시간을 간격으로 상기 캘리브레이션을 수행할 수도 있다.
상기 송신부들(737, 741, 745) 각각은 기저대역부(749)에서 송신되는 신호를 상향 변환하여 상기 전송 제어 블록들(731, 733, 735)로 각각 출력한다. 그리고 상기 수신부들(739, 743, 747) 각각은 상기 전송 제어 블록들(731, 733, 735)로부터 수신한 신호를 하향 변환하여 상기 기저대역부(749)로 출력한다.
상기 전송 제어 블록들(731, 733, 735) 각각은 각각 상기 송신부들(737, 741, 745)로부터 수신되는 신호들을 상기 커플러들(725, 727, 729) 각각으로 출력되도록 제어하며, 상기 안테나들(711, 713, 715)을 통해서 수신한 신호들을 상기 수신부들(739, 743, 747)로 출력하도록 제어한다. 또한 상기 전송 제어 블록들은 내부에 상기 송신부들(737, 741, 745)과 연결되는 송신부 포트들과 상기 수신부들(739, 743, 747)에 연결된 수신부 포트들과 상기 안테나들(711, 713, 715)에 연결된 안테나 포트를 포함한다.
상기 커플러들(725, 727, 729) 각각은 캘리브레이션을 위해 각 안테나들(711, 713, 715)에 입력되는 신호를 커플링하여 상기 결합/분배기(717)로 출력하거나 캘리브레이션을 위해 결합/분배기(717)에서 출력되는 신호를 수신한다.
상기 안테나들(711, 713, 715) 각각은 신호를 송신 또는 수신한다.
본 발명에서는 상기 도 1에서 제 1 송신부를 통해 송신한 신호가 제 1 수신부로 입력되도록 구성되어 있으나 본 발명에서는 3개의 스위치를 추가로 구성하여 캘리브레이션을 수행한다.
상기 결합/분배기(717)는 상기 스위치들(719, 721, 723)과 연결되어 있으며, 상기 제 1 스위치(719)는 제 1 커플러(725)와 연결되어 있으며, 제 3 스위치(723)는 제 2 커플러(727)와 연결되어 있다. 그리고 상기 제 2 스위치(721)는 상기 제 1 스위치(719)와 상기 제 3 스위치(723)에 연결되어 있다.
상기 스위치들(719, 721, 723)의 연결을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 첫 번째로, 상기 제 1 스위치(719)는 상기 제 1 커플러(725), 상기 결합/분배기(717), 상기 제 2 스위치(721)와 연결되어 있다. 두 번째로 상기 제 2 스위치(721)는 상기 제 1 스위치(719), 상기 결합/분배기(717), 상기 제 3 스위치(723)에 연결되어 있다. 세 번째로 상기 제 3 스위치(727)는 상기 제 2 스위치(721), 상기 결합/분배기(717), 상기 제 2 커플러(727)과 연결되어 있다.
여기서 상기 결합/분배기(717)는 스위치를 사용하여 구현할 수도 있으며, 상기 스위치로 구현하는 경우에는 각 경로별로 동작을 순차적으로 수행하여야 한다는 차이점을 가지므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상술한 캘리브레이션 장치를 사용하여 신호를 캘리브레이션 하는 과정을 하기의 도 8a내지 도 8c를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 8a 내지 도 8c를 설명하기에 앞서, 상기 캘리브레이션 장치는 세 가지의 캘리브레이션 경로를 구성하고, 상기 캘리브레이션 경로를 통해 수신한 신호를 사용하여 캘리브레이션을 수행한다. 그리고 상기 도 8a 내지 도 8c에 도시되어 있는 캘리브레이션 장치는 상기 도 7의 캘리브레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 것으로 상기 도 7에서 설명한 캘리브레이션 장치들을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 8a를 참조하면, 캘리브레이션 장치는 안테나들(811, 813, 815), 커플러들(825, 827, 829), 전송 제어 블록들(831, 833, 835), 송신부들(837, 841, 845), 수신부들(839, 843, 847), 기저대역부(849), 결합/분배기(817), 스위치들(819, 821, 823)을 포함한다.
상기 캘리브레이션을 수행하기 위해서 상기 기저대역부(849)는 상기 캘리브레이션부를 통해서 기준 신호를 생성하고 상기 기준 신호를 상기 제 1 송신부(837)로 출력한다.
상기 제 1 송신부(837)는 상기 기저대역부(849)로부터 수신한 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환한 후 제 1 전송 제어 블록(831)으로 출력한다. 상기 제 1 전송 제어 블록(831)은 송신 모드로 동작하며, 상기 제 1 송신부(837)의 출력신호가 상기 제 1 안테나(811)에 연결된 제 1 커플러(825)로 입력되도록 입력 신호를 제어한다.
상기 제 1 커플러(825)는 상기 신호를 커플링하여 제 1 스위치(819)로 출력한다.
상기 제 1 스위치(819)는 상기 제 1 커플러(825)의 출력 신호를 상기 제 2 스위치(821)로 출력하도록 스위칭한다.
상기 제 2 스위치(821)는 상기 제 1 스위치(819)의 출력신호를 상기 결합/분배기(817)로 출력하도록 스위칭한다.
상기 결합/분배기(817)는 상기 제 2 스위치(821)를 통해서 입력되는 신호를 분배하여 상기 제 1 스위치(819), 제 3 스위치(823), 제 N 커플러(829)로 출력한다. 이때 상기 제 1 스위치(819)는 상기 결합/분배기(817)로부터 입력된 신호를 상기 제 1 커플러(825)와 연결되어 있지 않음으로 상기 제 1 커플러(825)로 전송하지 못한다. 그리고 상기 제 3 스위치(827)는 상기 결합/분배기(817)로부터 입력된 신호를 상기 제 2 커플러(827)로 출력한다.
상기 제 2 커플러(827)와 상기 제 N 커플러(829)는 상기 분배된 신호를 커플링하여 각각 제 2 전송 제어 블록(833)과 제 N 전송 제어 블록(835)으로 출력한다.
상기 제 2 전송 제어 블록(833)과 상기 제 N 전송 제어 블록(835)은 모두 수신 모드로 동작하여 입력되는 신호를 각각 제 2 수신부(843)와 제 N 수신부(847)로 출력한다.
상기 제 2 수신부(843)와 상기 제 N 수신부(847)는 상기 제 2 전송 제어 블록(833)과 상기 제 N 전송 제어 블록(835)을 통해 수신한 신호들 각각을 기저대역 신호들로 하향 변환한 후 기저대역부(849)의 캘리브레이션부로 출력한다.
상기 기저대역부(849)는 상기 캘리브레이션부를 통해서 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하게 된다.
상기 도 8a는 제 1 캘리브레이션 경로를 구성하여 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하였다. 이에 상기 제 1 캘리브레이션 경로를 구성하기 위해서 제 1 전송 제어 블록(831)은 송신 모드로 동작하며, 나머지 전송 제어 블록들(833, 835)은 모두 수신 모드로 동작한다. 상기 제 1 스위치(819)는 상기 제 1 커플러(825)와 제 2 스위치(821)가 연결되도록 스위칭하고, 상기 제 2 스위치(821)는 상기 제 1 스위치(819)와 상기 결합/분배기(817)가 연결되도록 스위칭하고, 상기 제 3 스위치(823)는 상기 결합/분배기(817)와 상기 제 2 커플러(827)가 연결되도록 스위칭한다. 그리고 상기 결합/분배기(817)는 입력 신호를 다수개의 신호로 분배하는 분배기로 동작한다.
상기 도 8a에서는 제 1 캘리브레이션 경로 구성 통해 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하였다. 다음으로 하기에 도 8b를 참조하여 제 2 캘리브레이션 경로 구성을 통해 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 8b를 참조하면, 캘리브레이션 장치는 안테나들(811, 813, 815), 커플러들(825, 827, 829), 전송 제어 블록들(831, 833, 835), 송신부들(837, 841, 845), 수신부들(839, 843, 847), 기저대역부(849), 결합/분배기(817), 스위치들(819, 821, 823)을 포함한다.
상기 캘리브레이션을 수행하기 위해서 상기 기저대역부(849)는 상기 캘리브레이션부를 통해서 기준 신호들을 생성하고 상기 기준 신호를 상기 제 2 송신부(841)와 제 N 송신부(845)로 출력한다.
상기 제 2 송신부(841)와 제 N 송신부(845)는 상기 기저대역부(849)로부터 수신한 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환한 후 각각 제 2 전송 제어 블록(833)과 제 3 전송 제어 블록(835)으로 출력한다.
상기 제 2 전송 제어 블록(833)과 제 3 전송 제어 블록(835)은 모두 송신 모드로 동작하며, 상기 제 2 송신부(841)와 상기 제 N 송신부(845)의 출력신호들이 상기 제 2 안테나(813)에 연결된 제 2 커플러(827)와 제 N 안테나(815)에 연결된 제 N 커플러(829)로 출력되도록 한다.
상기 제 2 커플러(827)는 입력되는 신호를 제 3 스위치(823)로 출력하고, 상기 제 N 커플러(829)는 입력되는 신호를 상기 결합/분배기(817)로 출력한다.
상기 제 3 스위치(823)는 상기 제 2 커플러(827)의 출력 신호를 상기 결합/분배기(821)로 출력하도록 스위칭한다. 상기 결합/분배기(817)는 상기 제 1 송신부(837)를 제외한 나머지 송신부들(841, 845)을 통해서 수신되는 신호들을 결합하여 제 2 스위치(821)로 출력한다.
상기 제 2 스위치(821)는 상기 결합/분배기(817)의 출력신호를 상기 제 1 스위치(819)로 출력하도록 스위칭한다.
상기 제 1 스위치(819)는 상기 제 2 스위치(821)의 출력 신호를 상기 제 1 커플러(825)로 출력하도록 스위칭한다.
상기 제 1 커플러(825)는 상기 제 1 스위치(819)에서 스위칭하는 신호를 커플링하여 제 1 전송 제어 블록(831)으로 출력한다.
상기 제 1 전송 제어 블록(831)은 수신 모드로 동작하며, 상기 제 1 커플러(825)의 출력 신호가 상기 제 1 수신부(839)로 출력되도록 한다.
상기 제 1 수신부(839)는 상기 제 1 전송 제어 블록(831)을 통해 수신한 신호를 기저대역 신호들로 하향 변환한 후 기저대역부(849)의 캘리브레이션부로 출력한다.
상기 기저대역부(849)는 상기 캘리브레이션부를 통해서 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하게 된다.
상기 도 8b는 제 2 캘리브레이션 경로를 구성하여 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하였다. 이에 상기 제 2 캘리브레이션 경로를 구성하기 위해서 제 1 전송 제어 블록(831)은 수신 모드로 동작하며, 나머지 전송 제어 블록들(833, 835)은 모두 송신 모드로 동작한다. 상기 제 3 스위치(823)는 상기 제 2 커플러(827)와 상기 결합/분배기(817)가 연결되도록 스위칭하고, 상기 제 2 스위치(821)는 상기 결합/분배기(817)와 상기 제 1 스위치(819)가 연결되도록 스위칭하고, 상기 제 1 스위치(819)는 상기 제 2 스위치(821)와 제 1 커플러(825)가 연결되도록 스위칭한다. 그리고 상기 결합/분배부(817)는 다수개의 입력 신호를 결합하는 결합기로 동작한다.
상기 도 8b에서는 제 2 캘리브레이션 경로 구성 통해 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하였다. 다음으로 하기에 도 8c를 참조하여 제 3 캘리브레이션 경로 구성을 통해 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하기로 한다.
상기 도 8c를 참조하면, 캘리브레이션 장치는 안테나들(811, 813, 815), 커플러들(825, 827, 829), 전송 제어 블록들(831, 833, 835), 송신부들(837, 841, 845), 수신부들(839, 843, 847), 기저대역부(849), 결합/분배기(817), 스위치들(819, 821, 823)을 포함한다.
상기 캘리브레이션을 수행하기 위해서 상기 기저대역부(849)는 상기 캘리브레이션부를 통해서 기준 신호를 생성하고 상기 기준 신호를 상기 제 2 송신부(841)로 출력한다.
상기 제 2 송신부(841)는 상기 기저대역부(849)로부터 수신한 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환한 후 제 2 전송 제어 블록(833)으로 출력한다. 상기 제 2 전송 제어 블록(833)은 송신 모드로 동작하며, 상기 제 2 송신부(841)의 출력신호가 상기 제 2 안테나(813)에 연결된 제 2 커플러(827)로 입력되도록 입력 신호를 제어한다.
상기 제 2 커플러(827)는 상기 신호를 커플링하여 제 3 스위치(823)로 출력한다.
상기 제 3 스위치(823)는 상기 제 2 커플러(827)의 출력 신호를 상기 제 2 스위치(821)로 출력하도록 스위칭한다.
상기 제 2 스위치(821)는 상기 제 3 스위치(823)의 출력신호를 상기 결합/분배기(817)로 출력하도록 스위칭한다.
상기 결합/분배기(817)는 상기 제 2 스위치(821)를 통해서 입력되는 신호를 분배하여 상기 제 1 스위치(819), 제 3 스위치(823), 제 N 커플러(829)로 출력한다. 이때 상기 제 1 스위치(819)는 입력된 신호를 상기 제 1 커플러(825)로 출력한다. 그리고 상기 제 제 3 스위치(827)는 입력된 신호를 상기 제 2 커플러(727)로 출력하지 못한다.
상기 제 1 커플러(825)와 상기 제 N 커플러(829)는 상기 분배된 신호를 커플링하여 각각 제 1 전송 제어 블록(831)과 제 N 전송 제어 블록(835)으로 출력한다.
상기 제 1 전송 제어 블록(831)과 상기 제 N 전송 제어 블록(835)은 모두 수신 모드로 동작하여 입력되는 신호를 각각 제 1 수신부(839)와 제 N 수신부(847)로 출력한다.
상기 제 1 수신부(839)와 상기 제 N 수신부(847)는 상기 제 1 전송 제어 블록(831)과 상기 제 N 전송 제어 블록(835)들을 통해 수신한 신호들을 각각 기저대역 신호들로 하향 변환한 후 기저대역부(849)의 캘리브레이션부로 출력한다.
상기 기저대역부(849)는 상기 캘리브레이션부를 통해서 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하게 된다.
상기 도 8c는 제 3 캘리브레이션 경로를 구성하여 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하였다. 이에 상기 제 3 캘리브레이션 경로를 구성하기 위해서 제 2 전송 제어 블록(833)은 송신 모드로 동작하며, 나머지 전송 제어 블록들(831, 835)은 모두 수신 모드로 동작한다. 상기 제 3 스위치(823)는 상기 제 2 커플러(827)와 상기 제 2 스위치(821)가 연결되도록 스위칭하고, 상기 제 2 스위치(821)는 상기 제 3 스위치(823)와 상기 결합/분배기(817)가 연결되도록 스위칭하고, 상기 제 1 스위치(819)는 상기 결합/분배기(817)와 상기 제 1 커플러(825)가 연결되도록 스위칭한다. 그리고 상기 결합/분배부(817)는 입력 신호를 다수개의 신호로 분배하는 분배기로 동작한다.
상기 도 8c에서는 제 3 캘리브레이션 경로 구성 통해 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하는 동작을 설명하였다. 그리하여 상기 도 8a 내지 도 8c에서도 상기 결합/분배기는 스위치로 구성하는 것이 가능하며, 상기한 경우에도 상기 도 3a와 도 3b에서 설명한 바와 같이 스위치로 동작하는 것이 가능하다. 또한, 도 8a 내지 도 8c는 전송 제어 블록들(831, 833, 835), 결합/분배기(817), 스위치들(819, 821, 823)을 제어하여 캘리브레이션 경로를 생성한다.
그리고 상기 통신 시스템이 시분할 통신 시스템이라 가정하면, 상기 제 1 송신부(837), 제 2 송신부(841), 제 1 수신부(839), 제 2 수신부(843)를 제외한 나머지 송수신부의 동작은 제 1 캘리브레이션 경로에서는 수신 모드로 동작하고, 제 2 캘리브레이션 경로에서는 송신 모드로 동작하며, 제 3 캘리브레이션 경로에서는 수신 모드로 동작한다. 그리고 상기 제 1 캘리브레이션 경로에서 제 1 전송 제어 블록(831)은 송신 모드, 제 2 전송 제어 블록(833)은 수신 모드로 동작하고, 상기 제 2 캘리브레이션 경로에서 제 1 전송 제어 블록(831)은 수신 모드, 제 2 전송 제어 블록(833)은 송신 모드로 동작하고, 상기 제 3 캘리브레이션 경로에서 제 1 전송 제어 블록(831)은 수신 모드, 제 2 전송 제어 블록(833)은 송신 모드로 동작한다.
상기 도 8a내지 도 8c는 3개의 캘리브레이션 경로를 사용하여 캘리브레이션을 위한 신호를 획득하였다. 다음으로 하기에 도 9a 내지 도9c를 참조하여 상기 도8a 내지 도 8c의 캘리브레이션 장치의 동작 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송수신 캘리브레이션 경로에 따라 기준 신호 송수신 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
상기 도 9a를 참조하면, 911단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션 수행을 위한 제 1 캘리브레이션 경로를 생성하고 913단계로 진행한다. 상기 제 1 캘리브레이션 경로는 상기 도 8a에서 나타나있다.
상기 913단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 기준 신호를 생성하고 915단계로 진행한다.
상기 915단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환하고 917단계로 진행한다. 상기 캘리브레이션 장치는 하나의 기준 송신 경로를 통해 신호를 상향 변환한다.
상기 917단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 상향 변환된 무선 신호를 커플링하고 919단계로 진행한다.
상기 919단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링된 신호를 분배하고 921단계로 진행한다.
상기 921단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 분배된 신호들을 커플링을 수행하고 923단계로 진행한다.
상기 923단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링을 수행한 신호들을 각각 기저대역 신호로 하향 변환하고 925단계로 진행한다.
상기 925단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 하향 변환된 신호들을 제 1 캘리브레이션 경로의 신호로 획득하고 927단계로 진행한다.
상기 도 9b를 참조하면, 상기 927단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 제 2 캘리브레이션 경로를 생성하고 929단계로 진행한다.
상기 929단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 기준 신호들을 생성하고 931단계로 진행한다.
상기 931단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 생성된 기준 신호들을 각 경로별 무선 신호로 상향 변환하고 933단계로 진행한다.
상기 933단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 상향 변환된 기준 신호들을 각각 커플링을 수행하고 935단계로 진행한다.
상기 935단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링을 수행한 신호들 즉, 각 경로의 신호들을 결합하고 937단계로 진행한다.
상기 937단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 결합한 신호를 커플링을 수행하고 939단계로 진행한다.
상기 939단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링을 수행한 신호를 기저대역 신호로 하향 변환하고 941단계로 진행한다.
상기 941단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 하향 변환된 기저대역 신호를 제 2 캘리브레이션 경로의 신호로 획득하고 943단계로 진행한다.
상기 도 9c를 참조하면, 상기 943단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션 수행을 위한 제 3 캘리브레이션 경로를 생성하고 945단계로 진행한다.
상기 945단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 기준 신호를 생성하고 947단계로 진행한다.
상기 947단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 기준 신호를 무선 신호로 상향 변환하고 949단계로 진행한다. 여기서는 상기 도 915단계의 상향 변환과는 서로 다른 송신 경로를 통해 상향 변환을 수행한다.
상기 949단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 상향 변환된 무선 신호를 커플링하고 951단계로 진행한다.
상기 951단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링된 신호를 분배하고 953단계로 진행한다.
상기 953단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 분배된 신호들을 커플링을 수행하고 955단계로 진행한다.
상기 955단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 커플링을 수행한 신호들을 각각 기저대역 신호로 하향 변환하고 957단계로 진행한다.
상기 957단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 하향 변환된 신호들을 제 3 캘리브레이션 경로의 신호로 획득하고 959단계로 진행한다.
상기 959단계에서 상기 캘리브레이션 장치는 상기 제 1 캘리브레이션 경로, 상기 제 2 캘리브레이션 경로, 상기 제 3 캘리브레이션 경로를 통해 획득한 신호들을 사용하여 캘리브레이션을 수행한다.
그러면 다음으로, 상기 캘리브레이션을 수행하는 과정을 하기에 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 상기 캘리브레이션을 수행은 상기 캘리브레이션 장치 특히, 상기 캘리브레이션 장치의 캘리브레이션부에서 수행하게 된다.
상기 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 수행 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
상기 도 10을 참조하면, 1011단계에서 상기 캘리브레이션부는 각 캘리브레이션 경로 즉, 제 1 캘리브레이션 경로, 제 2 캘리브레이션 경로, 제 3 캘리브레이션 경로를 통해 획득한 신호들을 수신하고 1013단계로 진행한다. 상기 제 1 캘리브레이션 경로와 제 2 캘리브레이션 경로를 통해서는 상기 도 1의 캘리브레이션 장치와 달리 기준 신호를 송신하는 송신부의 수신부로 자기 궤환 경로가 생성되지 않는다. 다시 말해, 상기 송신부에서 송신한 기준 신호가 상기 수신부 즉, 상기 송신부와 하나의 안테나로 연결된 수신부로 입력되지 않는다. 따라서 또 다른 송신 경로 즉, 상기 제 3 캘리브레이션 경로를 사용하는 것이다. 각 캘리브레이션 경로를 통해 수신한 신호는 하기의 수학식 5에 나타내었다.
수학식 5
A1 = [ T1R2, T1R3, ... , T1RN ]
=
A2 = [ T2R1, T3R1, ... , TNR1 ]
=
A3 = [ T2R1, T2R3, ... , T2RN ]
=
여기서 상기 A1은 제 1 캘리브레이션 경로, A2는 제 2 캘리브레이션 경로, A3은 제 3 캘리브레이션 경로를 통해서 수신한 신호를 나타낸다. 그리고 상기 T1, 내지 TN은 제 1 송신기 내지 제 N 송신기를 의미하고, 상기 R1 내지 RN은 제 1 수신기 내지 제 N 수신기를 의미한다. 또한, 상기 C(t)는 기준 신호를 나타내며, 상기 , 은 N번째 송신 또는 수신 경로에 의한 신호 크기 변화를 나타내며, 상기 , 은 N번째 송신 또는 수신 경로에 의한 신호 위상 변화를 나타낸다.
그리하여, 상기 송신기와 수신기를 통해 기준 신호가 경유하는 경로의 신호를 나타낸다. 예를 들어, 상기 T1R2는 기저대역부에서 생성된 기준 신호가 제 1 송신기, 제 1 전송 제어 블록, 제 1 커플러, 제 1 스위치, 제 2 스위치, 결합/분배기, 제 3 스위치, 제 2 커플러, 제 2 전송 제어 블록, 제 2 수신기를 순차적으로 경유하여 수신된 신호를 의미한다.
상기 1013단계에서 상기 캘리브레이션부는 하나의 기준이 되는 예를 들어, 제 1 송수신경로의 값을 획득하고 1015단계로 진행한다. 여기서 상기 캘리브레이션부가 제 1 송수신 경로(제 1 송신기와 제 1 수신기를 경유하는 경로)의 값을 획득하는 것은 하기의 수학식 6에 나타내었다.
수학식 6
Path 2 Factor = A1(2)/A3(2) = T1R3/T2R3 = T1/T2
A2(1) * Path 2 Factor = T2R1 * (T1/T2) = T1R1
상기 수학식 4에서 상기 괄호안의 인덱스는 예를 들어, 상기 A1(2)은 수학식 5의 A1의 두 번째 항을 의미한다. 그리고 상기 Path 2 Factor는 기준 송수신 경로 즉, 상기 제 1 송수신 경로의 값을 계산하기 위한 인자이다. 그리하여 상기 Path 2 Factor를 사용하여 제 1 송수신 경로의 값을 획득할 수 있다.
상기 1015단계에서 상기 캘리브레이션부는 각 경로별 캘리브레이션 벡터를 추출한다. 그러므로, 상기 수학식 2에서 계산한 상기 T1R1의 값을 기준으로 각 경로 하드웨어에 대한 캘리브레이션 벡터를 획득할 수 있다. 상기 캘리브레이션 벡터를 획득하는 과정을 하기에서 설명하기로 한다.
상기 T1R1은 하기의 수학식 7에서 나타내었다.
수학식 7
각 경로의 수신부 캘리브레이션 벡터를 계산하는 것은 하기의 수학식 8에 나타내었다.
수학식 8
A1/T1R1 = [ T1R2/T1R1, T1R3/T1R1, ... , T1RN/T1R1 ]
= [ R2/R1, R3/R1, ... , RN/R1]
= [ ]
다음으로 하기에 각 경로의 송신부 캘리브레이션 벡터를 계산하는 것은 하기의 수학식 9에 나타내었다.
수학식 9
A2/T1R1 = [ T2R1/T1R1, T3R1/T1R1, ... , TNR1/T1R1 ]
= [ T2/T1, T3/T1, ... , TN/T1]
= [ ]
상기 A1/T1R1과 상기 A2/T1R1에서 각 수신 경로의 RN/R1과 각 송신 경로의 TN/T1 값을 계산할 수 있으므로 각각 송/수신 경로에 대해 제 1 수신부(739)와 제 1 송신부(737)에 대한 상대적인 크기와 위상 변화를 계산할 수 있다. 이 후 커플러 특성 를 제거함으로서 원하는 캘리브레이션 벡터값을 구할 수 있으며, 상기 캘리브레이션 벡터값을 하기의 수학식 10에 나타내었다.
수학식 10
여기서 상기 는 송신 캘리브레이션 벡터값을 상기 는 수신 캘리브레이션 벡터값을 의미한다.
상기한 과정을 거쳐서 획득한 상기 캘리브레이션 벡터값을 사용하여 신호 송수신 시에 빔계수에 상기 캘리브레이션 벡터를 적용하여 송수신 하드웨어 경로를 보상하는 캘리브레이션을 수행하는 것이 가능하게 된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

   발명의 효과
상술한 바와 같은 본 발명은, 통신 시스템에서 캘리브레이션을 수행하는 장치와 방법을 제안하였다. 따라서 본 발명은 통신 시스템에서 별도의 캘리브레이션을 위한 송수신 하드웨어 장치를 구비하지 않고도 캘리브레이션을 수행하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 또한, 별도의 송수신 하드웨어 장치를 사용하지 않음으로 시스템 복잡도를 최소화하여 캘리브레이션을 수행하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 즉, 본 발명에서는 별도의 송수신 하드웨어 장치를 구비하지 않음으로서 하드웨어 구성을 위한 비용을 절감하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다.