KR20090051112A - 증가된 분리도에 적응하는 듀얼 수신기 또는 송신기 안테나구성을 갖는 중계기 - Google Patents

증가된 분리도에 적응하는 듀얼 수신기 또는 송신기 안테나구성을 갖는 중계기 Download PDF

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Abstract

무선 통신 네트워크를 위한 중계기 (1000) 는 수신 안테나와 제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나를 포함한다. 또한, 중계기는, 제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나에 각각 커플링된 제 1 송신 경로 및 제 2 송신 경로를 통해 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나에 가중치를 적용하는 가중 회로 (1040, 1042), 및 적응형 알고리즘에 따라 가중 회로를 제어하여, 수신 안테나에 커플링된 수신 경로와 제 1 송신 경로 및 제 2 송신 경로 사이의 분리도를 증가시키도록 구성된 제어 회로를 포함한다.
Figure P1020097006671
중계기, 무선 통신, 송신 안테나, 수신 안테나

Description

증가된 분리도에 적응하는 듀얼 수신기 또는 송신기 안테나 구성을 갖는 중계기{REPEATER HAVING DUAL RECEIVER OR TRANSMITTER ANTENNA CONFIGURATION WITH ADAPTATION FOR INCREASED ISOLATION}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2006년 9월 1일 출원되고 계속중인 미국 가특허출원 번호 제 60/841,528 호와 관련되고 이에 대해 우선권을 주장하며, 발명의 명칭이 "WIRELESS AREA NETWORK USING FREQUENCY TRANSLATION AND RETRANSMISSION BASED ON MODIFIED PROTOCOL MESSAGES FOR ENHANCING NETWORK COVERAGE" 인 Proctor 등의 미국특허 제 7,200,134 호; 발명의 명칭이 "IMPROVED WIRELESS NETWORK REPEATER" 인 Proctor 등의 미국특허출원 공개공보 제 2006-0098592 호 (미국특허출원 번호 제 10/536,471 호); 발명의 명칭이 "WIRELESS LOCAL AREA NETWORK REPEATER WITH DETECTION" 인 Gainey 등의 미국특허출원 공개공보 제 2006-0056352 호 (미국특허출원 제 10/533,589 호); 및 발명의 명칭이 "DIRECTIONAL ANTENNA CONFIGURATION FOR TDD REPEATER" 인 Gainey 등의 미국특허출원 공개공보 제 2007-0117514 호 (미국특허출원 제 11/602,455 호) 와 또한 관련되며, 상기 출원들의 모든 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
기술분야
일반적으로, 이 기술분야는 무선 통신 네트워크를 위한 중계기에 관련되며, 더 상세하게는, 그 중계기와 연관된 안테나 구성에 관련된다.
배경기술
종래에, 예를 들어, 시분할 듀플렉스 (TDD), 주파수 분할 듀플렉스 (FDD), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-max (Worldwide Interoperability for Microwave Access), 셀룰러, GSM (Global System for Mobile communications), 코드분할 다중접속 (CDMA), 또는 3G 기반 무선 네트워크와 같은 무선 통신 네트워크의 커버리지 영역은 중계기에 의해 증가될 수 있다. 예시적인 중계기로는, 예를 들어, OSI 모델 (Open Systems Interconnection Basic Reference Model) 에 의해 정의되는 물리층 또는 데이터 링크층에서 동작하는 주파수 변환 중계기 (frequency translating repeater) 또는 동일 주파수 중계기가 포함된다.
예를 들어, Wi-max 와 같은 TDD 기반 무선 네트워크 내에서 동작하도록 설계된 물리층 중계기는, 일반적으로, TDD 패킷들을 동시에 송신 및 수신하기 위한 안테나 모듈 및 중계기 회로를 포함한다. 바람직하게는, 제조 비용 감소, 용이한 인스톨 등을 달성하기 위해, 중계기 회로뿐만 아니라 수신 및 송신용 안테나도 동일한 패키지 내에 포함된다. 이것은, 형태 요소 및 용이한 인스톨이 결정적인 고려사항이 되는 주거용 또는 작은 사무실 기반 디바이스로서 중계기가 소비자에 의해 이용되는 경우이다. 이러한 디바이스에서는, 하나의 안테나 또는 안테나의 세트가, 예를 들어, 기지국, 액세스 포인트, 게이트웨이 또는 가입자 디바이스로 향하는 또 다른 안테나 또는 안테나의 세트로 향한다.
동시에 수신 및 송신하는 임의의 중계기에 대해, 수신 및 송신 안테나들 사 이의 분리도 (isolation) 는 중계기의 전체 성능에서 결정적인 요소이다. 이것은, 동일한 주파수로 중계할지 또는 상이한 주파수로 중계할지를 결정하는 케이스이다. 즉, 수신기 및 송신기 안테나들이 적절하게 분리되지 않으면, 중계기의 성능이 현저하게 열화될 수 있다. 일반적으로, 중계기의 변동 또는 초기 둔감화 (desensitization) 를 방지하기 위해, 중계기의 이득은 그 분리도보다 클 수 없다. 분리도는 일반적으로 물리적 분리, 안테나 패턴, 또는 편향 (polarization) 에 의해 달성된다. 주파수 변환 중계기에 있어서, 추가적 분리는 대역 통과 필터링을 이용하여 달성될 수도 있지만, 이 안테나 분리는 일반적으로, 수신 안테나의 대역내 주파수 범위에서 수신중인 송신기로부터의 대역외 방사 및 원하지 않는 잡음에 기인하여 중계기의 성능에 제한적 요소를 남긴다. 수신기와 송신기의 안테나 분리는 동일한 주파수에서 동작하는 중계기에서 더욱 결정적인 문제이며, 대역 통과 필터링은 추가적 분리를 제공하지 않는다.
종종 셀룰러 기반 시스템은 제한적으로 인가된 가용 스펙트럼을 가지며, 주파수 변환 중계 접근법을 이용할 수 없으므로, 동일한 수신 및 송신 주파수 채널을 사용하는 중계기를 이용해야 한다. 이러한 셀룰러 시스템의 예로는, IS-2000, GSM 또는 WCDMA 과 같은 FDD 시스템, 또는 Wi-max (IEEE802.16), PHS 또는 TDS-CDMA 와 같은 TDD 시스템이 포함된다.
전술한 바와 같이, 소비자의 이용에 의도된 중계기에 대해, 추가적인 비용 감소, 용이한 인스톨 등을 달성하기 위해 물리적으로 작은 형태 요소를 갖도록 중계기를 제조하는 것이 바람직하다. 그러나, 작은 형태는 매우 근접하게 배치되 는 안테나를 유발하여, 전술한 바와 같은 분리도 문제를 심화시킨다.
이와 문제점은, 국제출원 제 PCT/US03/16208 호에 개시되고, 본 출원의 양수인에 의해 공동 소유된 주파수 변환 중계기와 같은 주파수 변환 중계기들에도 관련되며, 이 중계기들은, 주파수 검출 및 변환 방법을 이용하여 수신 및 송신 채널들이 분리되고, 따라서, 제 1 주파수 채널에서 하나의 디바이스에 연관된 패킷을 제 2 디바이스에 의해 이용된 제 2 주파수 채널로 변환함으로써 2 개의 WLAN (IEEE 802.11) 유닛들이 통신하는 것을 허용한다. 주파수 변환 중계기는, 송신을 위해 2 개의 채널 모두를 모니터링하고, 송신이 검출되는 경우, 제 1 주파수로 수신된 신호를 제 2 주파수로 송신되는 다른 채널로 변환하도록 구성될 수도 있다. 수신기의 전단에서 인입하는 송신기로부터의 전력 레벨이 너무 높아서, 변조간 (inter-modulation) 왜곡이 유발되어 소위 "스펙트럼 재성장 (spectral re-growth)" 이 야기되는 경우 문제가 발생할 수 있다. 몇몇 경우, 변조간 왜곡은 원하는 수신 신호에 대해 대역내에 속하여, 재밍 (jamming) 효과 또는 수신기의 둔감화를 유발할 수 있다. 이것은, 주파수 변환 및 필터링에 기인하여 달성된 분리도를 실질적으로 감소시킨다.
개요
전술한 문제의 관점에서, 다양한 실시형태의 중계기는, 수신기, 송신기 또는 둘 모두에 대해 적응형 안테나 구성을 포함하여, 분리도를 증가시키고, 따라서, 더 높은 수신기 감도 및 송신 전력을 제공한다.
제 1 실시형태에 따르면, 중계기는, 수신 안테나, 제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나, 그 제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나에 각각 커플링된 제 1 송신 경로 및 제 2 송신 경로 상에서 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나에 가중치를 적용하는 가중 회로; 및 적응형 알고리즘에 따라 가중 회로를 제어하여, 수신 안테나에 커플링된 수신 경로와 제 1 송신 경로 및 제 2 송신 경로 사이에서 분리도를 증가시키도록 구성된 제어 회로를 포함할 수 있다.
제 2 실시형태에 따르면, 중계기는, 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나, 송신 안테나, 및 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나에 각각 커플링된 제 1 수신 경로 및 제 2 수신 경로 상에서 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나에 가중치를 적용하는 가중 회로를 포함할 수 있다. 중계기는, 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나에 가중치가 인가된 이후 그 제 1 신호 및 제 2 신호를 합성 신호 (composite signal) 로 결합하는 결합기, 및 적응형 알고리즘에 따라 가중 회로를 제어하여, 제 1 수신 경로 및 제 2 수신 경로와 송신 안테나에 커플링된 송신 경로 사이에서 분리도를 증가시키는 제어기를 더 포함한다.
제 3 실시형태에 따르면, 중계기는, 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나에 커플링된 제 1 수신기 및 제 2 수신기, 및 송신 안테나에 커플링된 송신기를 포함할 수 있고, 그 제 1 수신기 및 제 2 수신기는 초기 패킷 검출까지는 제 1 주파수 및 제 2 주파수에서 수신하고, 초기 패킷 검출 이후에는 동일한 주파수에서 수신한다. 중계기는, 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나 각각으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호를 수신하고, 그 제 1 신호 및 제 2 신호의 상이한 대수적 결합 (algebraic combinations) 을 제 1 수신기 및 제 2 수신기에 출력하는 지향성 커플 러; 및 제 1 수신기 및 제 2 수신기에 커플링된 기저대역 프로세싱 모듈을 더 포함할 수 있고, 기저대역 프로세싱 모듈은, 가중된 합성 신호의 다수의 결합들을 계산하고 그 계산된 다수의 결합들 중 특정한 결합을 선택하여, 제 1 수신기 및 제 2 수신기에 적용하기 위한 제 1 가중치 및 제 2 가중치를 결정한다. 기저대역 프로세싱 모듈은, 그 특정한 결합으로서 최적의 품질 메트릭을 갖는 결합을 선택하여 제 1 가중치 및 제 2 가중치를 결정할 수 있다. 품질 메트릭은 신호 강도, 신호대 잡음비 및 지연 확산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 4 실시형태에 따르면, 중계기는, 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나를 통해 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호를 수신하는 제 1 수신기 및 제 2 수신기; 제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나를 통해 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호를 송신하는 제 1 송신기 및 제 2 송신기; 및 그 제 1 수신기 및 제 2 수신기와 제 1 송신기 및 제 2 송신기에 커플링된 기저대역 프로세싱 모듈을 포함할 수 있다. 기저대역 프로세싱 모듈은, 가중된 결합 수신 신호의 다수의 결합을 계산하고 그 계산된 다수의 결합 중 특정한 결합을 선택하여, 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호에 적용하기 위한 제 1 수신 가중치 및 제 2 수신 가중치를 결정하고; 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호에 적용하기 위한 제 1 송신 가중치 및 제 2 송신 가중치를 결정하도록 구성될 수 있다.
기저대역 프로세싱 모듈은 또한, 패킷 수신 동안 수신 신호 강도를 측정하고; 그 측정된 수신 신호 강도에 기초하여 제 1 수신기 및 제 2 수신기와 제 1 송신기 및 제 2 송신기 사이의 분리도 메트릭을 결정하고; 연속적 가중치 세팅에 따 라 제 1 송신 가중치 및 제 2 송신 가중치와 제 1 수신 가중치 및 제 2 수신 가중치를 결정하고; 적응형 알고리즘에 따라 제 1 송신 가중치 및 제 2 송신 가중치와 제 1 수신 가중치 및 제 2 수신 가중치를 조절하여, 제 1 수신기 및 제 2 수신기와 제 1 송신기 및 제 2 송신기 사이의 분리도 메트릭을 증가시키도록 구성될 수 있다.
도면의 간단한 설명
개별적 도면들에 걸쳐 동일한 참조부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트를 지칭하고, 아래의 상세한 설명과 함께 통합되어 명세서를 이루는 첨부한 도면들은 다양한 실시형태들을 추가적으로 예시하고 본 발명에 따른 다양한 원리 및 이점을 설명하도록 기능한다.
도 1a 는 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성에 대한 예시적인 인클로저를 도시하는 도면이다.
도 1b 는 도 1a 의 인클로저의 내부 뷰를 도시하는 도면이다.
도 2 는 예시적인 듀얼 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성을 도시하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b 는 다양한 예시적인 실시형태들에 따른 송신기 기반 적응형 안테나 구성의 블록도이다.
도 4 는 다양한 예시적인 실시형태들에 따른 수신기 기반 적응형 안테나 구성의 블록도이다.
도 5 는 송신기 기반 적응형 안테나 구성을 테스트하는데 이용된 테스트 장치의 블록도이다.
도 6 은, 제 1 테스트에 따라, 적응없는 안테나에 대한 이득 대 주파수 및 위상 시프트 대 주파수를 도시하는 그래프이다.
도 7 은, 제 1 테스트에 따라, 적응을 갖는 안테나에 대한 이득 대 주파수 및 위상 시프트 대 주파수를 도시하는 그래프이다.
도 8 은, 제 2 테스트에 따라, 적응없는 안테나에 대한 이득 대 주파수 및 위상 시프트 대 주파수를 도시하는 그래프이다.
도 9 는, 제 2 테스트에 따라, 적응을 갖는 안테나에 대한 이득 대 주파수 및 위상 시프트 대 주파수를 도시하는 그래프이다.
도 10 은 다양한 예시적인 실시형태에 따른 예시적인 적응형 안테나 구성의 블록도이다.
상세한 설명
적응형 안테나 구성이 개시되고, 중계기와 같은 무선 통신 노드에 대해 기술된다. 중계기는, 예를 들어, 2 출원 모두 Proctor 등에 의한 미국 특허 제 7,200,134 호 또는 미국특허출원 공개공보 제 2006-0098592 호에 개시된 바와 같은 주파수 변환 중계기, Gainey 등에 의한 미국특허출원 공개공보 제 2007-0117514 호 및 Procter 등에 의한 미국특허 제 7,233,711 호에 개시된 시분할 듀플렉스 (TDD) 중계기와 같은 동일 주파수 변환 안테나, 및 주파수 분할 듀플렉스 (FDD) 중계기일 수 있다.
적응형 안테나 구성은, 듀얼 수신 안테나, 듀얼 송신 안테나, 또는 듀얼 수신 및 송신 안테나 모두를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 안테나는, 패치 안테 나, 다이폴 또는 다른 안테나 타입을 포함하는 다양한 타입일 수도 있다. 예를 들어, 1 또는 2 개의 다이폴 안테나와 2 개의 패치 안테나가 하나의 구성에서 이용될 수도 있으며, 일 그룹은 무선 수신용이고 다른 일 그룹은 무선 송신용이다. 2 개의 패치 안테나는, 그 사이에 배열된 그라운드 평면을 갖도록 서로 평행하게 배치될 수 있다. 그라운드 평면 부분은 일측 또는 양측 상의 패치 안테나를 넘어 확장될 수 있다. 중계기용 회로가 패치 안테나들 사이의 그라운드 평면 상에 또한 배열될 수 있고, 따라서, 최대 잡음 제거를 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 그라운드 평면 또는 중계기 회로 보드 기판을 통한 일반적 커플링을 감소시키기 위해, 안테나는, 또 다른 안테나의 피드 구조로 커플링하는 신호의 임의의 부분이 최대 상쇄를 위해 공통 모드 커플링이 되도록 밸런싱 방식으로 구동될 수 있다. 분리도를 더 개선시키고 링크 효율을 증가시키기 위해, 패치 안테나와 다이폴 안테나 사이에 분리 펜스가 이용될 수 있다. 또 다른 접근방식으로서, 보드의 각 측에 2 개씩 있도록 모두 4 개의 안테나가 패치 안테나일 수도 있다.
또 다른 예로서, 다양한 실시형태들에 따른 적응형 안테나 구성이 구현될 수 있는 중계기를 위한 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성이 도 1a 및 도 1b 에 도시되어 있다. 중계기 일렉트로닉스와 함께 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성이 도 1a 에 도시된 콤팩트 인클로저 (100) 에 효율적으로 하우징될 수 있다. 인클로저 (100) 의 구성은, 인클로저가 2 방향 중 하나로 자연스럽게 배향되도록 될 수 있지만, 신호 수신을 최대화하기 위해 인클로저를 배치하는 방법을 인스트럭션을 통해 사용자에게 가이드할 수 있다. 예시적인 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성이 도 1b 에 도시되어 있으며, 여기서, 바람직하게는 중계기 회로용 인쇄 회로 기판 (PCB) 으로 통합된 그라운드 평면 (113) 은, 예를 들어, 스탠드오프 (120) 를 이용하여 2 개의 패치 안테나 (114 및 115) 사이에 평행하게 배열될 수 있다. 분리 펜스 (112) 는 다양한 예에서 분리도를 개선시키기 위해 전술한 바와 같이 이용될 수 있다.
각각의 패치 안테나 (114 및 115) 는 그라운드 평면 (113) 과 평행하게 배열되고, 와이어링 보드 등에 인쇄될 수 있고, 플라스틱 하우징에 내장된 스탬프 금속부로 구성될 수 있다. 그라운드 평면 (113) 과 연관된 PCB 의 평면부는, 예를 들어, PCB 상에 내장된 트레이스로서 구성된 다이폴 안테나 (111) 를 포함할 수 있다. 통상적으로, 패치 안테나 (114 및 115) 는 수직으로 편향되고, 다이폴 안테나 (111) 는 수평으로 편향된다.
다양한 실시형태들에 따른 적응형 안테나 구성이 구현될 수 있는 예시적인 듀얼 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성이 도 2 에 도시되어 있다. 듀얼 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성 (200) 은, 중계기 일렉트로닉스를 위한 PCB (206) 에 의해 분리된 제 1 패치 안테나 (202) 및 제 2 패치 안테나 (204) 를 포함한다. 제 1 다이폴 안테나 (208) 및 제 2 다이폴 안테나 (210) 는, 예를 들어, 스탠드오프에 의해 PCB 의 평면부의 반대측에 배치된다. 전술한 안테나 구성 (100) 과 유사하게, 다이폴 안테나 (208, 210) 는 PCB (206) 상에 내장된 트레이스로서 구성될 수 있다.
듀얼 다이폴 듀얼 패치 안테나의 수신 및 송신 안테나 사이에서 약 40 dB 의 분리도를 달성하기 위해, 비중첩 안테나 패턴 및 대향 편향 (opposite polarization) 의 조합이 이용될 수 있다. 더 상세하게는, 송신기 및 수신기 중 하나는, 액세스 포인트와의 통신을 위해 2 개의 듀얼 스위칭 패치 안테나 중 수직 편향을 갖는 안테나를 이용하고, 송신기 및 수신기 중 다른 하나는 수평 편향을 갖는 다이폴 안테나를 이용한다. 이 접근법은, 중계기가 옥내 네트워크를 옥내 클라이언트로 중계하도록 의도된 경우 특히 적용가능할 것이다. 이 경우, 클라이언트의 방향을 모르기 때문에, 클라이언트에 송신하는 안테나의 안테나 패턴은 일반적으로 듀얼 다이폴 안테나의 이용을 요구하는 무지향성 (omni-directional) 일 필요가 있을 것이다.
대안적인 실시형태로서, 중계기가 네트워크를 어떠한 구조의 외부로부터 내부로 중계하는데 이용되도록 의도된 경우, 2 개의 패치 안테나가 PCB 의 각 측에서 이용될 수도 있다. 도 2 를 참조하면, 듀얼 다이폴 안테나 (208 및 210) 각각은 추가적 패치 안테나로 대체될 수도 있다. 이 실시형태에서, 2 개의 패치 안테나는 PCB 의 각 측에 존재하며, 각각의 새로운 패치 안테나는 패치 안테나 (202 및 204) 에 인접한다. 이 경우, 60 dB 를 초과하는 분리도가 달성될 수 있다. 이 실시형태에서, 수신을 위해 2 개의 패치 안테나가 이용될 것이고, 송신을 위해 2 개의 패치 안테나가 이용될 것이다. 이 실시형태는, 중계기가 윈도우 내에 배치되어 "외부에서 내부로"의 중계기 및/또는 내부에서 외부로의 중계기로서 동작하는 상황에 특히 적용될 수 있다. 이 경우, 클라이언트로의 방향이 일반적으로 공지되어 있고 구조 내부로 향하는 안테나로 한정되기 때문에, 클라이언트 에 송신하는 안테나는 지향성일 수도 있다.
주파수 변환 및 채널 선택적 필터링에 의해 추가적인 분리가 달성될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 변조간 왜곡이 원하는 수신 신호에 대한 대역내에 속하여, 재밍 효과 또는 수신기의 둔감화를 유발할 수 있다. 이것은 주파수 변환 및 필터링에 의해 달성된 분리도를 실질적으로 감소시킨다.
도 3a 를 참조하여, 도 2 에 도시된 듀얼 다이폴 듀얼 패치 안테나 구성에서 구현될 수 있는 송신기 기반 적응형 안테나 구성 (300) 을 설명한다. 이 구성 (300) 은, 송신기 (302), 및 송신기의 출력을 제 1 경로 (306) 및 제 2 경로 (308) 로 분할하기 위한, 예를 들어, 윌킨슨 분배기 (Wilkinson divider) 와 같은 무선 주파수 (RF) 스플리터 (304) 를 포함한다. 제 1 경로 (306) 는 제 1 다이폴 안테나 (310) 로 향하며, 제 2 경로 (308) 는 가중 회로 (312) 를 통과한다. 가중 회로 (312) 의 출력 (309) 은 제 2 다이폴 안테나 (314) 로 향한다. 또한, 제 1 전력 증폭기 (316) 및 제 2 전력 증폭기 (318) 가 각각의 다이폴 안테나 직전에 제 1 경로 (306) 및 제 2 경로 (308) 상에 각각 배치될 수 있다. 대안적으로, 오직 하나의 전력 증폭기가 스플리터 (304) 이전에 배치될 수 있지만, 이러한 구성은 가중 회로 (312) 에서의 손실에 기인하여 송신 전력 및 효율의 손실을 유발할 수도 있다.
일반적으로, 가중 회로 (312) 는 제 1 경로 (306) 상의 신호와 비교하여 제 2 경로 (308) 상의 신호의 가중치 (이득 및 위상) 를 변경한다. 가중치 회로 (312) 는, 예를 들어, 위상 시프터 (320) 및 가변 감쇠기 (322) 를 포함할 수 있 다. 가중 회로 (312) 에 커플링된 제어 회로 (324) 는 가중 회로 (312) 에 대해 적절한 가중치 값을 결정 및 설정한다. 제어 회로 (324) 는, 가중치 값을 설정하는 디지털-아날로그 변환기 (D/A; 326) 및 그 가중치 값을 결정하는 적응형 알고리즘을 실행하는 마이크로프로세서 (328) 를 포함할 수 있다.
마이크로프로세서 (328) 에 의해 실행된 적응형 알고리즘은 가중치 값을 결정하기 위한 정규 동작 동안 중계기에 의해 송신된 비컨 신호와 같은 메트릭을 이용할 수 있다. 예를 들어, 2 개의 주파수 채널에서 동작하는 주파수 변환 중계기에 있어서, 수신기 (미도시) 가 일 채널을 통해 수신된 신호 강도를 측정할 수 있는 한편, 2 개의 송신 안테나는 비컨과 같은 자체 발생된 (self-generated) 신호를 송신할 수 있다. 중계된 신호가 동일한 수신기로 누설되는 송신된 신호로부터 구별될 수 있도록 신호는 자체 발생되어야 한다. 초기 송신기에서 수신기로의 분리의 양은 (중계 주기와 반대인) 자체 발생된 송신 동안 결정될 수 있다. 스팁 디센트 (steep descent) 와 같은 공지된 최소화 적응형 알고리즘 또는 LMS 알고리즘과 같은 통계적 그레디언트 기반 알고리즘 중 임의의 수의 알고리즘을 이용하여, 가중치가 후속 송신들 사이에서 조절될 수 있어서, 초기 송신기에서 수신기로의 분리에 기초하여 송신기와 수신기 사이의 커플링을 최소화한다 (분리도를 증가시킨다). 또한, (여기서는 가중치로 지칭되는) 소정의 파라미터를 조절하고 결과로 얻어지는 메트릭을 최소화할 또 다른 종래의 적응형 알고리즘이 이용될 수 있다. 이 예에서, 최소화될 메트릭은 비컨 신호의 송신 동안 수신된 전력이다.
대안적으로, 송신기 기반 적응형 안테나 구성 (300) 은 도 1 에 도시된 다이 폴 듀얼 패치 안테나에서 구현될 수 있다. 여기서, 2 개의 다이폴 안테나보다는 2 개의 패치 안테나가 전력 증폭기에 커플링될 수 있고, 수신기는 단일 다이폴 안테나에 커플링될 수 있다. 가중 회로는 도 3a 에 도시된 가중 회로와 유사할 것이다.
도 3b 를 참조하여, 2 개의 상이한 주파수로 송신 및 수신할 수 있는 주파수 변환 중계기 내에 구현될 수 있는 송신기 기반 적응형 안테나 구성 (301) 을 간략하게 설명한다. 이러한 주파수 변환 중계기에서는, 2 개의 주파수 중 어떠한 주파수가 송신에 이용되는지에 따라 그 가중치 구조에 대해 상이한 가중치들이 이용되어야 한다. 따라서, 이 구성 (301) 은 제 1 가중치 및 제 2 가중치를 적용하는 제 1 D/A 변환기 (326A) 및 제 2 D/A 변환기 (326B) 를 포함한다. 제어 회로 (325) (마이크로프로세서 (328)) 는 D/A 변환기 (326A, 326B) 에 의한 동작 이전에 어떤 가중치를 적용할 지를 결정할 수 있다. 더 바람직하게는, 2 개의 주파수 중 어떤 주파수로 송신중인지에 따라, 가중 회로 (312) 에 커플링된 아날로그 멀티플렉서 (329) 가 제어 전압 각각을 2 개의 가중치 세팅 사이에서 스위칭할 수 있다.
도 4 를 참조하여, 도 2 에 도시된 중계기에 대한 안테나 구성에서 구현될 수 있는 수신기 기반 적응형 안테나 구성 (400) 을 설명한다. 이 구성 (400) 은, 제 1 패치 안테나 (402) 및 제 2 패치 안테나 (404), 그 제 1 패치 안테나 (402) 및 제 2 패치 안테나 (404) 로부터 경로 (406, 408) 상에서 신호 A, B 를 결합하는 지향성 커플러 (410) 를 포함하여, 지향성 커플러 (410) 에 커플링된 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 가 신호 A, B 의 상이한 대수적 결합을 수신하게 한다. 이 실시형태에서, 지향성 커플러 (410) 는, 제 1 패치 안테나 (402) 및 제 2 패치 안테나 (404) 로부터 신호 A, B 를 수신하는 2 개의 입력 포트 A, 입력 포트 B, 및 그 신호 A, B 의 상이한 대수적 결합을 경로 (412, 414) 상에서 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 로 출력하는 2 개의 출력 포트 C, 출력 포트 D 를 포함하는 90°하이브리드 커플러이다. 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 의 출력은, 그 신호들을 결합하여 디지털 기저대역에서 빔 형성 동작을 수행하는 기저대역 프로세싱 모듈 (420) 에 커플링된다. 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 에 출력된 결합은 고유해야 하는 것이 중요하며, 그렇지 않으면, 수신기 (416, 418) 모두는 동일한 합성 신호를 수신할 것이고, 검출 이후, 2 개의 신호의 대수적 결합으로부터 어떠한 이득도 얻지 못하여 제 3 의 고유 안테나 패턴을 얻을 것이다. 이 고유성은 지향성 안테나 (402 및 404) 및 커플러 (410) 의 이용을 통해 보장된다. 이러한 접근법은, 제 1 수신기 (416) 가 일 주파수에 튜닝되면서 다른 하나의 수신기 (418) 가 또 다른 주파수에 튜닝되는 것을 허용하는 이점을 가지며, 2 개의 지향성 안테나 중 하나로부터의 신호는 그 신호의 도달 방향과는 무관하게 그 신호가 동작하는 주파수에 따라 수신기 중 하나에 의해 수신될 것이다. 전술한 바와 같이, 이러한 접근법은, 2 개의 주파수 중 하나에서 신호가 검출되면, 다른 하나의 수신기가 그 검출된 주파수로 리턴될 수도 있는 추가적 이점을 가진다. 이러한 접근법은, 수신기 모두가 신호 검출에 후속하여 동일한 주파수로 튜닝되면, 신호 A (406) 및 신호 B (408) 의 대수적 결합이 신호 C (412) 및 신호 D (414) 로부터 복원되게 한다.
또한, 중계기는 제 1 다이폴 안테나 및 제 2 다이폴 안테나 (도 2 참조) 에 커플링된 제 1 송신기 및 제 2 송신기 (미도시) 를 포함할 것이다. 전술한 바와 같이, 검출 및 패킷 중계 이전의 중계기 동작 동안, 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 는 제 1 주파수 및 제 2 주파수에서 동작하여, 2 개의 주파수 중 하나에서 송신된 신호의 존재를 검출한다. 예를 들어, 액세스 포인트로부터 단일 패킷을 검출한 이후, 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 모두는 동일한 주파수로 튜닝될 수 있다. 여기서, 제 1 패치 안테나 (402) 및 제 2 패치 안테나 (404) 로부터의 신호 A, B 가 지향성 커플러 (410) 에서 결합된다.
적응형 안테나 구성 (400) 의 동작을 예시의 방법으로 설명하며, 여기서, 90°하이브리드 커플러의 포트 A 가 포트 C 로의 -90°위상 시프트 및 포트 D 로의 -180°위상 시프트를 생성하고, 반대로 포트 B 가 포트 D 로의 -90°위상 시프트 및 포트 C 로의 -180°위상 시프트를 생성한다. 따라서, 신호 A, B 가 2 개의 포트 A 및 B 로 향하는 경우, 그 출력은 2 개의 입력 신호의 고유한 대수적 결합이다. 이 2 개의 출력이 고유하기 때문에, 이 2 개의 출력은 재결합되어, 기저대역 프로세싱 모듈 (420) 에 의해 원래 신호 A, B 의 임의의 결합 또는 임의의 혼합물을 복원할 수 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 제 1 수신기 (416) 로의 신호 (Rx1) = -90°에서의 A + -180°에서의 B 이고, 제 2 수신기 (418) 로의 신호 (Rx2) = -180°에서의 A + -90°에서의 B 이다. 기저대역 프로세싱 모듈 (420) 은, 예를 들어, 공식, +90°에서의 Rx1 + Rx2 에 따라 신호의 재결합을 수행할 수 있다. 따라서, 재결합된 신호는 +180°에서의 A + -90°에서의 B + -180°에서의 A + -90°에서의 B 가 되고, 최종적으로, -90°에서의 2B 가 되어, 신호 B 의 안테나 패턴을 효율적으로 복원한다.
이러한 구성 (400) 은, 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 가 중계기의 위상 검출 동안 상이한 주파수로 튜닝되는 경우, 거의 무지향성 패턴을 갖는 것을 허용한다. 그 후, 수신기들이 검출에 후속하여 동일한 주파수로 재튜닝된 이후, 신호들은 디지털 기저대역에서 빔 형성 동작을 수행하도록 결합될 수도 있다.
그 후, 이 방식에서, 제 1 수신기 (416) 및 제 2 수신기 (418) 는 적용된 가중치를 갖고, 수신기 안테나 적응을 수행한다. 가중치의 적용은 기저대역 프로세싱 모듈 (420) 에서 디지털로 적용되는 것이 바람직할 것이지만, 수신기 (416 및 418) 에서 아날로그로 적용될 수도 있다. 이 적용이 기저대역에서 디지털 가중으로서 구현되는 것이 바람직한 경우, 다수의 결합에서 "형성된 빔" 또는 가중된 합성 신호를 동시에 계산함으로써, 그리고, 결합의 세트 중 최상의 결합을 선택함으로써 가중 판단이 달성될 수도 있다. 이것은, 고속 푸리에 변환, 이산 가중치들의 세트의 버틀러 행렬 (butler matrix), 또는 결합된 출력의 세트를 생성하고 그 출력들 중 "최상의 출력" 을 선택하는 임의의 다른 기술로서 구현될 수도 있다. "최상의 출력" 은 신호 강도, 신호 대 잡음비 (SNR), 지연 확산, 또는 다른 품질 메트릭에 기초할 수도 있다. 대안적으로, "형성된 빔" 또는 가중된 합성 신호의 계산은 순차적으로 수행될 수도 있다. 또한, 제 1 패치 안테나 (402) 및 제 2 패치 안테나 (404) 로부터 신호 A, B 의 최상의 결합이 이용되도록, 임의의 가중 비율 (이득 및 위상, 등화) 에서 결합이 수행될 수도 있다.
중계기가 2 개의 수신기 및 2 개의 송신기를 이용하는 경우, 수신기의 일 레그에 어떠한 가중치가 적용되고, 송신기의 일 레그에 상이한 가중치가 적용될 수 있다. 이 경우, 송신기들은 2 개의 인쇄된 다이폴 안테나 중 하나에 각각 접속될 것이다. 이것은, 수신기-송신기 분리도를 증가시키도록 안테나를 적응시킴으로써, 안테나 설계 단독으로 제공된 것보다 더 큰 성능 이득을 허용할 것이다.
도 10 을 참조하여, 또 다른 적응형 안테나 구성 (1000) 의 블록도를 설명한다. 이 구성 (1000) 에서는, 더 높은 분리도를 달성하기 위해 수신기 및 송신기 모두에 가중치가 적용될 수 있다. 이 구성 (1000) 은, 예를 들어, 도 2 에 도시된 안테나 구성 (200) 에서 사용될 수 있다. 이 구성 (1000) 은, 수신된 신호를 증폭하는 제 1 저잡음 증폭기 (LNA; 1006) 및 제 2 저잡음 증폭기 (1008) 에 각각 커플링된 제 1 수신 안테나 (1002) 및 제 2 수신 안테나 (1004) 를 포함한다. 제 1 수신 안테나 (1002) 및 제 2 수신 안테나 (1004) 는, 예를 들어, 패치 안테나일 수 있다. LNA (1006, 1008) 의 출력은, 도 4 에 도시된 하이브리드 커플러 (410) 와 유사하게 구성될 수 있는 하이브리드 커플러 (1010) 에 커플링된다. 하이브리드 커플러 (1010) 는, 기저대역 프로세싱 모듈 (1014) 에 커플링된 제 1 수신기 (1012A) 및 제 2 수신기 (1012B) 에 커플링된다. 또한, 2 개의 컴포넌트일 수 있는 송신기 (1016) 가 기저대역 프로세싱 모듈 (1014) 의 출력에 커플링된다. 송신기 (1016) 는 제 1 전력 증폭기 (1018) 및 제 2 전력 증폭 기 (1020) 를 통해 제 1 송신 안테나 (1022) 및 제 2 송신 안테나 (1024) 에 커플링된다. 제 1 송신 안테나 (1022) 및 제 2 송신 안테나 (1024) 는, 예를 들어, 다이폴 안테나일 수 있다.
기저대역 프로세싱 모듈 (1014) 은, 수신기 (1012A, 1012B) 로부터의 채널들을 결합하는 결합기 (1026; 결합 채널), 신호를 필터링하는 디지털 필터 (1028), 및 신호 이득을 조절하는 조절가능한 이득 제어부 (AGC; 1030) 를 포함한다. 또한, 기저대역 프로세싱 모듈 (1014) 은, 신호 레벨을 검출하는 신호 검출 회로 (1032), 이득 조절을 위해 파라미터를 결정하는 AGC 메트릭 (1034), 및 마스터 제어 프로세서 (1036) 를 포함한다. AGC (1030) 로부터의 신호는, 가중 엘리먼트 (1040, 1042), 및 임의의 요구된 신호 변조 또는 복조를 수행하는 복조기/변조기 (복조 프로세스 변조; 1038) 로 출력된다. 가중 엘리먼트 (1040, 1042) 는 가중 회로 (312) 와 유사한 아날로그 엘리먼트 또는 디지털 엘리먼트일 수 있다. 가중 엘리먼트 (1040, 1042) 는 업컨버젼 회로 (1044, 1046) 에 커플링되고, 업컨버젼 회로의 출력은 송신기 (1016) 에 커플링된다.
도 3a 및 도 3b 에 도시된 구성에 비해, 구성 (1000) 은, 오직 가중 회로 (312) 에 의한 아날로그 보다는, 기저대역 프로세싱 (1014) 에 의한 디지털로 송신기 경로들 모두에 가중치를 적용할 수 있다. 대안적으로, 기저대역 프로세싱 (1014) 은, 수신기 경로에는 오직 디지털로 가중치를 적용하고, 송신기 경로에는 아날로그 회로가 가중치를 적용한다. 이 경우, 가중치 엘리먼트 (1040, 1042) 가 아날로그 엘리먼트일 수 있다. 프로세서 (1036) 는, 가중치를 조절하는 적 응형 알고리즘을 수행하고, 전술한 바와 같이, 형성된 빔을 계산하도록 프로그래밍될 수 있다.
전술한 바와 같이, 분리도를 달성하기 위해 안테나를 적응시키는 메트릭은, 중계기가 수신없이 송신물을 자체 발생시키는 시간 주기 동안 송신 신호를 수신기에서 측정하는 것 (예를 들어, 신호 검출 (1032)) 에 기초할 수 있다. 즉, 물리층 중계 동작이 수행중이 아니고, 어떠한 신호도 수신중이 아니지만, 송신기는 자체 발생된 송신을 전송중이다. 이것은, 송신기-수신기 분리도의 직접 측정 및 가중치의 적용이 분리도를 최대화하는 것을 허용한다.
본 발명자는, 다양한 예시적인 실시형태의 적응형 안테나 구성에 의해 달성된 더 높은 분리도를 증명하기 위해 다수의 테스트를 수행하였다. 도 5 는, 적응형 안테나 구성을 테스트하는데 이용된 테스트 장치의 블록도이다. 도 1b 에 도시된 것과 유사한 다이폴 패치 어레이 (504) 의 성능 데이터를 획득하기 위해 네트워크 분석기 (502) 가 이용되었다. 더 상세하게는, 네트워크 분석기 (502) 의 출력이 스플리터 (506) 에 커플링된다. 스플리터 (506) 의 제 1 출력은, 함께 직렬로 접속된 가변 이득부 (508) 및 가변 위상 시프터 (510) 로 구성된 가중 회로에 커플링된다. 스플리터 (506) 의 다른 하나의 출력은, 제 1 경로 상에서 발생된 지연 및 신호 손실을 보상하여 밸런싱된 경로를 유도하는 지연부 (512) 및 9 dB 감쇠기 (514) 에 커플링된다. 가변 위상 시프터 (510) 의 출력은 다이폴 패치 어레이 (504) 의 제 1 패치 안테나로 향하고, 9 dB 감쇠기의 출력은 다이폴 패치 어레이 (504) 의 제 2 패치 안테나로 향한다. 다이폴 패치 어레이 (504) 의 다이폴 안테나는 그 결합된 송신물을 수신하고, 네트워크 분석기 (502) 의 출력에 커플링된다.
도 6 및 도 7 을 참조하여, 안테나 어레이 (504) 에 물리적으로 근접한 몇몇 신호 산란 물체를 갖는 위치에서, 가중 회로가 없는 다이폴 패치 어레이 (적응 없음) 및 가중 회로를 갖는 다이폴 패치 어레이 (적응) 에 대해 2.36 GHz (마커 1) 및 2.40 GHz (마커 2) 에서 경로 손실을 측정하였다. 그 결과, 위상 및 이득 세팅을 조절하는 것이 특정한 주파수에서 분리도의 실질적 제어를 달성함을 증명하였다. 더 상세하게는, 도 6 의 마커 1 은 적응이 적용되지 않은 경우 -45 dB 의 S21 경로 손실를 나타내는 한편, 도 7 의 마커 1 은 가변 위상 및 이득의 튜닝 이후 -71 dB 의 경로 손실을 나타낸다. 그 결과, 추가적인 26 dB 의 분리도 이득이 존재한다. 도 6 의 마커 2 는 적응이 적용되지 않은 경우 -47 dB 의 S21 손실 경로를 나타내는 한편, 도 7 의 마커 2 는 가변 위상 및 이득의 튜닝 이후 -57 dB 의 경로 손실을 나타낸다. 그 결과, 추가적인 10 dB 의 분리도 이득이 존재한다. 또한, 이러한 2 개의 마커들은 주파수에서 대략 40 MHz 이격되어 있지만, 등화기를 이용함으로써 광대역이 될 수도 있다. 원하는 신호가 오직 2 내지 4 MHz 의 대역폭이면, 이 경우, 증가된 분리도의 25 dB 초과를 달성하기 위해 어떠한 등화기도 요구되지 않을 것이다.
도 8 및 도 9 를 참조하여, 신호 산란기로서 동작하며, 적응형 접근방식 없이 달성될 분리도 이득을 감소시키는 신호 반사를 최악의 동작 환경에 제공하도록 의도되는 금속판 근처에서, 가중 회로가 없는 다이폴 패치 어레이 (적응 없음) 및 가중 회로를 갖는 다이폴 패치 어레이 (적응) 에 대해 2.36 GHz (마커 1) 및 2.40 GHz (마커 2) 에서 경로 손실을 다시 측정하였다. 그 결과, 위상 및 이득 세팅을 조절하는 것이 특정한 주파수에서 분리도의 실질적 제어를 달성함을 다시 증명하였다. 더 상세하게는 도 8 의 마커 1 및 마커 2 는 적응이 적용되지 않은 경우 -42 dB 및 -41.9 dB 의 S21 경로 손실를 나타낸다. 도 9 의 마커 1 및 마커 2 는 가변 위상 및 이득의 튜닝 이후 -55 dB 및 -51 dB 의 경로 손실을 나타낸다. 그 결과, 2.36 GHz 에서 13 dB 의 추가적 분리도 이득 및 2.40 GHz 에서 9 dB 의 분리도 이득이 존재한다. 또한, 2 개의 마커 사이에서 대략 20 dB 의 추가적 분리도가 달성된다.
위상 및 이득 조절의 과정 및 제한된 성질은 상쇄를 제한함을 유의해야 한다. 더 정확하고 더 높은 범위에 대해 설계된 컴포넌트에서 현저하게 더 많은 상쇄가 달성될 것이 예측된다. 또한, 적응을 수행할 때 마이크로프로세서의 이용은 더 최적의 상쇄를 허용한다. 마지막으로, 독립적으로 조절가능한 주파수 의존 이득 및 위상 조절 (등화기) 을 이용하는 것은 더 넓은 대역폭의 상쇄를 허용할 것이다.
몇몇 실시형태에 따라, 다수의 안테나 모듈이, 전술한 바와 같은 다수의 지향성 안테나 또는 안테나 쌍, 및 다수의 무지향성 또는 준-무지향성 안테나와 같은 동일한 중계기 또는 디바이스 내에서 이용되도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 환경 또는 시스템에서 구성될 수 있다. 이 동일한 안테나 기술은, 다운링크가 일 주파수 상에 존재하고 업링크가 또 다른 주파수 상 에 존재하는 FDD 기반 시스템과 같은 멀티-주파수 중계기에 대해 이용될 수도 있다.
본 명세서는, 본 발명의 진정한 의도된 정당한 범주 및 사상을 제한하기 보다는, 본 발명에 따른 다양한 실시형태를 실시 및 이용하는 방법을 설명하기 위해 의도된다. 전술한 설명은, 포괄적이거나, 본 발명을 개시된 정확한 형태에 한정하려는 의도가 아니다. 전술한 교시에 따라 변형예 및 변환예가 가능하다. 실시형태(들)은, 본 발명의 원리 및 실용적인 애플리케이션의 최상의 설명을 제공하도록 선택 및 기술되었으며, 당업자들이, 고려되는 특정한 용도에 접합하도록 다양한 실시형태 및 다양한 변형예로 본 발명을 이용할 수 있도록 기술되었다. 모든 이러한 변형예 및 변환예는 본 발명의 범주에 속한다. 전술한 다양한 회로는, 구현예에서 원하는 바에 따라 별개의 회로 또는 통합된 회로에서 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 일부는 당업자에게 인식되는 바와 같이 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 전술한 컨텐츠와 연관된 방법으로서 구현될 수 있다.

Claims (33)

  1. 무선 통신 네트워크를 위한 중계기로서,
    수신 안테나, 제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나를 포함하며,
    상기 제 1 송신 안테나 및 상기 제 2 송신 안테나에 각각 커플링된 제 1 송신 경로 및 제 2 송신 경로를 통해 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나에 가중치를 적용하는 가중 회로; 및
    상기 가중 회로를 적응형 알고리즘에 따라 제어하여, 상기 수신 안테나에 커플링된 수신 경로와 상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로 사이의 분리도 (isolation) 를 증가시키도록 구성되는 제어 회로를 포함하는, 중계기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중 회로는, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나의 위상을 조절하는 가변 위상 시프터를 포함하는, 중계기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로를 통해, 자체 발생된 (self-generated) 신호를 송신하는 송신기; 및
    패킷 수신 동안 수신 신호 강도를 측정하는 수신기를 더 포함하며,
    상기 제어 회로는, 적어도 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여, 상기 수 신 경로와 상기 제 1 및 상기 제 2 송신 경로 사이의 초기 분리도 메트릭을 결정하고, 상기 가중 회로를 제어하여 상기 적응형 알고리즘에 따라 상기 가중치를 조절하도록 더 구성되고, 상기 적응형 알고리즘은 상기 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도를 최소화하는 것을 포함하는, 중계기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 가중 회로의 가중치 값을 설정하는 디지털-아날로그 변환기, 및 상기 적응형 알고리즘에 기초하여 상기 디지털-아날로그 변환기를 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는, 중계기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계기는 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 통해 송신 및 수신할 수 있는 주파수 변환 중계기 (frequency translating repeater) 이고,
    상기 중계기는, 상기 가중 회로에 커플링되어, 상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수 중 어느 주파수로 송신중인지에 따라 상기 가중 회로를 제 1 가중치 세팅과 제 2 가중치 세팅 사이에서 스위칭하는 아날로그 멀티플렉서를 더 포함하는, 중계기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계기는 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 통해 송신 및 수신할 수 있는 주파수 변환 중계기이고, 상기 제어 회로는 상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수 중 어느 주파수로 송신중인지에 따라 상기 가중 회로를 제 1 가중치 세팅과 제 2 가중치 세팅 사이에서 스위칭하는, 중계기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계기는 시분할 듀플렉스 중계기이고, 상기 무선 통신 네트워크는, Wi-Fi (Wireless-Fidelity) 및 Wi-max (Worldwide Interoperability for Microwave Access) 네트워크 중 하나인, 중계기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계기는 주파수 분할 듀플렉스 중계기이고, 상기 무선 통신 네트워크는, 셀룰러, GSM (Global System for Mobile communications), 코드분할 다중접속 (CDMA), 및 3 세대 (3G) 네트워크 중 하나인, 중계기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 안테나는 다이폴 안테나이고, 상기 제 1 송신 안테나 및 상기 제 2 송신 안테나는 제 1 패치 안테나 및 제 2 패치 안테나인, 중계기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계기는, 동일한 주파수로 상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경 로를 통해 송신하고, 상기 수신 경로를 통해 수신하는 동일 주파수 중계기인, 중계기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    송신기; 및
    상기 송신기에 커플링되어, 상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로를 통해 상기 송신기의 출력을 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호로 분할하는 무선 주파수 (RF) 스플리터를 더 포함하는, 중계기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중 회로는 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나의 이득을 조절하는 가변 감쇠기를 포함하는, 중계기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    송신기를 더 포함하며,
    상기 송신기는, 상기 송신기에 커플링되어, 상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로를 통해 상기 송신기의 출력을 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호로 분할하는 무선 주파수 (RF) 스플리터, 및 가중 회로를 포함하는, 중계기.
  14. 무선 통신 네트워크를 위한 중계기로서,
    제 1 수신 안테나, 제 2 수신 안테나, 및 송신 안테나를 포함하며,
    상기 제 1 수신 안테나 및 상기 제 2 수신 안테나에 각각 커플링된 제 1 수신 경로 및 제 2 수신 경로를 통해 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나에 가중치를 적용하는 가중 회로;
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나에 상기 가중치가 적용된 이후, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 합성 신호 (composite signal) 로 결합하는 결합기; 및
    상기 가중 회로를 적응형 알고리즘에 따라 제어하여, 상기 제 1 수신 경로 및 상기 제 2 수신 경로와 상기 송신 안테나에 커플링된 송신 경로 사이의 분리도를 증가시키는 제어기를 포함하는, 중계기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 가중 회로는, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 하나의 위상을 조절하는 가변 위상 시프터, 및 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 하나의 이득을 조절하는 가변 감쇠기를 포함하는, 중계기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    자체 발생된 신호를 송신하는 송신기를 더 포함하며,
    상기 결합기는, 패킷 수신 동안 상기 합성 신호의 수신 신호 강도를 측정하도록 더 구성되고,
    상기 제어 회로는, 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여, 상기 결합기의 출력과 상기 송신기 사이의 분리도 메트릭을 결정하고, 연속적인 가중치 세팅에서 측정된 초기 분리도 메트릭에 따라 상기 가중 회로를 제어하도록 더 구성되고, 상기 적응형 알고리즘은, 상기 가중치를 조절하여 상기 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도와 상기 분리도 메트릭을 최소화하는 것을 포함하는, 중계기.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 가중 회로에 의해 적용된 가중치의 가중치 값을 설정하는 디지털-아날로그 변환기, 및 상기 적응형 알고리즘에 기초하여 상기 디지털-아날로그 변환기를 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는, 중계기.
  18. 무선 통신 네트워크를 위한 주파수 변환 중계기로서,
    제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나에 커플링된 제 1 수신기 및 제 2 수신기, 및 송신 안테나에 커플링된 송신기를 포함하며, 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기는, 초기 패킷 검출까지 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 통해 수신하고, 상기 초기 패킷 검출 이후 동일한 주파수를 통해 수신하고,
    상기 주파수 변환 중계기는,
    상기 제 1 수신 안테나 및 상기 제 2 수신 안테나 각각으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호를 수신하고, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 상이한 대수적 결합 (algebraic combinations) 을 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기에 출력하 는 지향성 커플러; 및
    상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기에 커플링되며, 가중된 합성 신호의 다수의 결합을 계산하고, 상기 계산된 다수의 결합 중 특정한 결합을 선택하여, 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기에 적용하기 위한 제 1 가중치 및 제 2 가중치를 결정하는 기저대역 프로세싱 모듈을 포함하는, 주파수 변환 중계기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은, 상기 특정한 결합으로서 최적의 품질 메트릭을 갖는 결합을 선택하여, 상기 제 1 가중치 및 상기 제 2 가중치를 결정하고,
    상기 품질 메트릭은 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 지연 확산 중 적어도 하나를 포함하는, 주파수 변환 중계기.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 안테나 및 상기 제 2 수신 안테나는 제 1 패치 안테나 및 제 2 패치 안테나이고,
    상기 지향성 커플러는, 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기 각각이 실질적으로 무지향성 (omni-directional) 결합 안테나 패턴을 갖도록, 상기 제 1 패치 안테나 및 상기 제 2 패치 안테나로부터 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 수신하기 위한 2 개의 입력 포트 및 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 상이한 대수적 결합을 출력하기 위한 2 개의 출력 포트를 포함하는 90°하이브리드 커플러인, 주파수 변환 중계기.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 안테나 및 상기 제 2 수신 안테나는 제 1 패치 안테나 및 제 2 패치 안테나이고,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은, 상기 제 1 패치 안테나 및 상기 제 2 패치 안테나로부터의 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 실질적으로 하나는 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기에서 수신되고 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 다른 하나는 상쇄되도록, 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기에 적용하기 위한 제 1 가중치 및 제 2 가중치를 결정하기 위해 특정한 결합을 선택하는, 주파수 변환 중계기.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은 상기 제 1 신호 또는 상기 제 2 신호의 이득 및 위상을 조절함으로써 상기 제 1 가중치 및 상기 제 2 가중치를 적용하는, 주파수 변환 중계기.
  23. 무선 통신 네트워크를 위한 중계기로서,
    제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나를 통해 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호를 수신하는 제 1 수신기 및 제 2 수신기;
    제 1 송신 안테나 및 제 2 송신 안테나를 통해 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호를 송신하는 제 1 송신기 및 제 2 송신기; 및
    상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기와 상기 제 1 송신기 및 상기 제 2 송신기에 커플링되는 기저대역 프로세싱 모듈을 포함하며,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은,
    상기 제 1 수신 신호 및 상기 제 2 수신 신호에 적용하기 위한 제 1 수신 가중치 및 제 2 수신 가중치를 결정하고,
    상기 제 1 송신 신호 및 상기 제 2 송신 신호에 적용하기 위한 제 1 송신 가중치 및 제 2 송신 가중치를 결정하도록 구성되는, 중계기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은, 적응형 알고리즘에 기초하여, 상기 제 1 송신 가중치 및 상기 제 2 송신 가중치와 상기 제 1 수신 가중치 및 상기 제 2 수신 가중치를 결정하도록 더 구성되는, 중계기.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 송신기 및 상기 제 2 송신기는 자체 발생된 신호를 송신하고,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은,
    패킷 수신동안 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도를 측정하고,
    상기 자체 발생된 신호의 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여, 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기와 상기 제 1 송신기 및 상기 제 2 송신기 사이의 분리도 메트릭을 결정하고,
    연속적인 가중치 세팅에 따라, 상기 제 1 송신 가중치 및 상기 제 2 송신 가중치와 상기 제 1 수신 가중치 및 상기 제 2 수신 가중치를 결정하고,
    적응형 알고리즘에 따라 상기 제 1 송신 가중치 및 상기 제 2 송신 가중치와 상기 제 1 수신 가중치 및 상기 제 2 수신 가중치를 조절하여, 상기 제 1 수신기 및 상기 제 2 수신기와 상기 제 1 송신기 및 상기 제 2 송신기 사이의 분리도 메트릭을 증가시키도록 더 구성되는, 중계기.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세싱 모듈은, 상기 제 1 수신 신호 및 상기 제 2 수신 신호 중 하나의 주파수 및 상기 제 1 송신 신호 및 상기 제 2 송신 신호 중 하나의 주파수에 기초하여, 상기 제 1 송신 가중치 및 상기 제 2 송신 가중치를 조절하도록 더 구성되는, 중계기.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 안테나 및 상기 제 2 송신 안테나는 인쇄 회로 기판의 동일 표면의 반대쪽에 배치된 제 1 다이폴 안테나 및 제 2 다이폴 안테나이고,
    상기 제 1 수신 안테나 및 상기 제 2 수신 안테나는 상기 인쇄 회로 기판의 반대쪽에 배치된 제 1 패치 안테나 및 제 2 패치 안테나인, 중계기.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로를 통해 자체 발생된 신호를 송신하는 송신기; 및
    패킷 수신 동안 수신 신호 강도를 측정하는 수신기를 더 포함하며,
    상기 제어 회로는, 적어도 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여 상기 수신 경로와 상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로 사이의 초기 분리도 메트릭을 결정하고, 상기 가중 회로를 제어하여 상기 적응형 알고리즘에 따라 상기 가중치를 조절하도록 더 구성되고,
    상기 적응형 알고리즘은, 상기 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도를 최소화하는 것을 포함하고, 상기 자체 발생된 신호는 이전에 수신된 신호로부터 유도되는, 중계기.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로를 통해 자체 발생된 신호를 송신하는 송신기; 및
    패킷 수신 동안 수신 신호 강도를 측정하는 수신기를 더 포함하며,
    상기 제어 회로는, 적어도 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여 상기 수신 경로와 상기 제 1 송신 경로 및 상기 제 2 송신 경로 사이의 초기 분리도 메트릭을 결정하고, 상기 가중 회로를 제어하여 상기 적응형 알고리즘에 따라 상기 가 중치를 조절하도록 더 구성되고,
    상기 적응형 알고리즘은, 상기 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도를 최소화하는 것을 포함하고, 상기 자체 발생된 신호는 이전에 수신된 신호와 관련이 없는, 중계기.
  30. 제 14 항에 있어서,
    자체 발생된 신호를 송신하는 송신기를 더 포함하며,
    상기 결합기는, 패킷 수신 동안 상기 합성 신호의 수신 신호 강도를 측정하도록 더 구성되고,
    상기 제어기는, 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여 상기 결합기의 출력과 상기 송신기 사이의 분리도 메트릭을 결정하고, 연속적인 가중치 세팅에서 측정된 초기 분리도 메트릭에 따라 상기 가중 회로를 제어하도록 더 구성되고,
    상기 적응형 알고리즘은, 상기 가중치를 조절하여 상기 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도 및 상기 분리도 메트릭을 최소화하는 것을 포함하고, 상기 자체 발생된 신호는 이전에 수신된 신호로부터 유도되는, 중계기.
  31. 제 14 항에 있어서,
    자체 발생된 신호를 송신하는 송신기를 더 포함하며,
    상기 결합기는, 패킷 수신 동안 상기 합성 신호의 수신 신호 강도를 측정하도록 더 구성되고,
    상기 제어기는, 상기 측정된 수신 신호 강도에 기초하여 상기 결합기의 출력과 상기 송신기 사이의 분리도 메트릭을 결정하고, 연속적인 가중치 세팅에서 측정된 초기 분리도 메트릭에 따라 상기 가중 회로를 제어하도록 더 구성되고,
    상기 적응형 알고리즘은, 상기 가중치를 조절하여 상기 자체 발생된 신호의 수신 신호 강도 및 상기 분리도 메트릭을 최소화하는 것을 포함하고, 상기 자체 발생된 신호는 이전에 수신된 신호와 관련이 없는, 중계기.
  32. 제 25 항에 있어서,
    상기 자체 발생된 신호는 이전에 수신된 신호로부터 유도되는, 중계기.
  33. 제 25 항에 있어서,
    상기 자체 발생된 신호는 이전에 수신된 신호와 관련이 없는, 중계기.
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