KR100882865B1 - Method for installation of apparatus with multiple antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다중 안테나 장치 설치 방법은 중계기의 크기를 줄이고서도 다중 안테나를 이용하여 이전 중계기 크기에서 얻을 수 있었던 공간 채널의 분리도를 얻을 수 있으며, 시스템 용량을 향상시킬 수 있다. 또한, 중계기의 크기를 줄일 수 있기 때문에, 망 설치 및 운용 비용을 크게 절감할 수 있고, 기존에는 크기의 제약에 의해 중계기를 설치할 수 지역에도 중계기를 설치할 수 있게 됨으로써 음영지역을 줄이고 망의 운용 범위를 넓힐 수 있다.In the method of installing a multi-antenna device according to the present invention, it is possible to reduce the size of the repeater and to obtain the spatial channel separation obtained in the previous repeater size by using the multi-antenna, and to improve the system capacity. In addition, since the size of the repeater can be reduced, network installation and operation costs can be greatly reduced, and the repeater can also be installed in an area where the repeater can be installed due to the limitation of size, thereby reducing the shadow area and operating range of the network. You can widen it.

안테나, 중계기, 기지국, 간격, 공간 채널 분리도 Antenna, repeater, base station, spacing, spatial channel separation

Description

다중 안테나 장치 설치 방법{Method for installation of apparatus with multiple antenna}Method for installation of apparatus with multiple antenna

본 발명은 다중 안테나 장치 설치 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라인 오브 사이트(LOS:Line-of-Sight)환경에서 다중 안테나 채널 행렬(channel matrix)의 공간 분리도를 확보하며 다중 안테나를 통해 복수 개의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있도록 하는 다중 안테나 장치 설치 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a multi-antenna device installation method, and more particularly, to secure spatial separation of a multi-antenna channel matrix in a line-of-sight (LOS) environment, The present invention relates to a multi-antenna installation method for transmitting data streams at the same time.

중계기를 이용한 무선 통신 시스템은 음영지역이나 셀의 영역 밖에 위치한 사용자도 통신이 가능하도록 개발된 통신 시스템으로서, 수신한 신호를 증폭시켜 재전송하는 기능을 수행한다. 종래에 제안된 중계기는 단일 송수신 안테나를 주로 이용해 왔으나, 최근 다중 송수신 안테나를 이용한 중계기 기술 또한 연구되기 시작하였다. 일반적으로, 다중 송수신 안테나를 이용한 무선 통신 시스템은 제한된 대역폭 내에서 큰 비트의 전송율을 달성하기 위하여 개발된 통신 시스템이다. 송수신단에서 복수 개의 안테나를 사용하고 이에 적절한 송수신기의 구조를 채택함으로써, 서로 다른 공간 채널을 통해 복수 개의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다. 이와 같은 시스템에서 중계기를 사용하게 될 경우, 중계기 또한 복수 개의 안 테나를 구비하고 있어야 서로 다른 데이터 스트림을 동시에 전송할 독립적인 공간 채널들을 형성할 수 있다.The wireless communication system using a repeater is a communication system developed so that a user located outside a shaded area or a cell area can communicate, and amplifies and retransmits a received signal. Although the conventional repeater has mainly used a single transmit / receive antenna, a repeater technique using multiple transmit / receive antennas has also recently been studied. In general, a wireless communication system using multiple transmit / receive antennas is a communication system developed to achieve a large bit rate within a limited bandwidth. By using a plurality of antennas at the transmitting and receiving end and adopting an appropriate structure of a transceiver, a plurality of data streams may be simultaneously transmitted through different spatial channels. When a repeater is used in such a system, the repeater must also have a plurality of antennas to form independent spatial channels for transmitting different data streams simultaneously.

그러나, 중계기는 보통 건물의 옥상과 같이 기지국과 무선 통신이 용이한 곳에 고정설치된다. 따라서, 중계기와 기지국 사이에는 다중 경로 페이딩이 없는 LOS 채널이 형성될 가능성이 높다. 이러한, LOS 채널은 단일 경로를 거친 신호가 수신 안테나에 동시에 수신되기 때문에 복수 개의 안테나에 형성되는 공간 채널 간에 상호 연관 계수가 크며, 따라서 복수 개의 독립적인 데이터 스트림을 동시에 전송하기 부적합하다. 이러한, LOS 채널에서 공간 채널 간의 독립성을 확보하기 위해서는, 보통 안테나 간의 간격을 넓히는 것이 유리한데, 이는 기존의 다양한 연구를 통해 밝혀진 바 있다. 즉, 중계기와 기지국간 다중 안테나 채널 행렬의 공간 채널 분리도를 증가시키기 위해서는 중계기 또는 기지국의 안테나간 간격을 넓혀야 한다. 하지만, 기지국과는 달리 중계기는 설치대수가 상대적으로 많으며 설치 비용을 기지국보다 크게 줄여야 경제성이 있기 때문에, 기지국에 비해 공간의 제약이 심하다. 따라서, 단순히 중계기의 안테나 간격을 넓히는 데는 한계가 있으며, 중계기의 안테나 간격을 넓히지 않고도 LOS 채널에서의 공간 채널 분리도를 충분히 확보해 줄 수 있는 연구가 필요하다.However, the repeater is usually fixedly installed in a place where wireless communication with the base station is easy, such as on the roof of a building. Therefore, there is a high possibility that an LOS channel without multipath fading is formed between the repeater and the base station. The LOS channel has a large correlation coefficient between spatial channels formed in the plurality of antennas because signals passing through a single path are simultaneously received by the reception antennas, and thus are not suitable for simultaneously transmitting a plurality of independent data streams. In order to secure the independence between spatial channels in the LOS channel, it is usually advantageous to widen the distance between antennas, which has been found through various studies. That is, in order to increase the spatial channel separation of the multi-antenna channel matrix between the repeater and the base station, the distance between the antennas of the repeater or the base station should be widened. However, unlike the base station, the repeater has a relatively large number of installation units, and the installation cost is significantly reduced compared to the base station, and thus economical, space constraints are severe compared to the base station. Therefore, there is a limit to simply widening the antenna spacing of the repeater, and there is a need for a study that can sufficiently secure the spatial channel separation in the LOS channel without widening the antenna spacing of the repeater.

본 발명에서는 다중 안테나 중계기에서 중계기의 안테나 간격을 넓히지 않고도, 기지국과 중계기 사이 다중 안테나 채널 행렬의 공간 채널 분리도를 확보하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for securing spatial channel separation of a multi-antenna channel matrix between a base station and a repeater without increasing the antenna spacing of the repeater in the multi-antenna repeater.

본 발명에 따른 다중 안테나 장치 설치 방법은 다중 안테나를 갖는 기지국 및 중계기를 설치하는 방법에 있어서, 상기 기지국과 중계기간 다중 안테나 채널 행렬의 공간 분리도가 기설정된 조건을 만족하도록, 상기 기지국의 안테나 간 간격을 늘림으로써, 상기 중계기의 안테나 간 간격은 줄이도록 상기 기지국 및 중계기를 설치하는 것을 특징으로 한다.In the method of installing a multi-antenna device according to the present invention, in the method of installing a base station and a repeater having multiple antennas, the spacing between antennas of the base station so that the spatial separation degree of the base station and the relay period multi-antenna channel matrix satisfies a predetermined condition. By increasing, the base station and the repeater is installed so as to reduce the distance between the antenna of the repeater.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 중계기의 크기를 줄이고서도 다중 안테나를 이용하여 이전 중계기 크기에서 얻을 수 있었던 공간 채널의 분리도를 얻을 수 있으며, 시스템 용량을 향상시킬 수 있다. 또한, 중계기의 크기를 줄일 수 있기 때문에, 망 설치 및 운용 비용을 크게 절감할 수 있고, 기존에는 크기의 제약에 의해 중계기를 설치할 수 없었던 지역에도 중계기를 설치할 수 있게 됨으로써 음영지역을 줄이고 망의 운용 범위를 넓힐 수 있다.As described above, according to the present invention, even if the size of the repeater is reduced, it is possible to obtain the spatial channel separation obtained at the size of the previous repeater using multiple antennas, and to improve the system capacity. In addition, since the size of the repeater can be reduced, the network installation and operation cost can be greatly reduced, and the repeater can be installed even in areas where the repeater could not be installed due to the size constraints, thereby reducing the shadow area and operating the network. You can broaden your range.

본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명의 다중 안테나 장치는 다중 안테나를 갖는 기지국 및 중계기 또는 다중 안테나를 갖는 중계기를 지칭하는 것임을 명시한다.Prior to describing the present invention, it is stated that the multi-antenna device of the present invention refers to a base station having multiple antennas and a repeater or a repeater having multiple antennas.

또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

다중 안테나를 갖는 중계기에서 인접하는 두 안테나 간 간격을 넓히지 않고도, 기지국과 중계기 사이의 다중 안테나 채널 행렬의 공간 채널 분리도를 확보하는 다중 안테나 장치 설치방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 일반적으로, 중계기에 설치된 다중 안테나 간의 간격을 줄이더라도, 일정비율만큼 기지국에 설치된 안테나의 간격을 늘이면, 기지국과 중계기 사이의 다중 안테나 채널 행렬에 대하여 유사한 공간 채널 분리도를 얻을 수 있다.A method of installing a multi-antenna device for securing spatial channel separation of a multi-antenna channel matrix between a base station and a repeater without increasing the distance between two adjacent antennas in a multi-antenna repeater is as follows. In general, even if the spacing between the multiple antennas installed in the repeater is reduced, by increasing the spacing of the antennas installed in the base station by a certain ratio, similar spatial channel separation can be obtained for the multi-antenna channel matrix between the base station and the repeater.

보통 이러한 다중 안테나 채널 행렬의 공간 채널 분리도는 다중 송수신 안테나 간의 채널을 나타내는 행렬의 컨디션넘버(Condition number)나 m번째로 작은 싱귤라 벨류(Singular value)로 측정될 수 있다. 이들 지표들은 행렬의 특성을 표현하는 대표적 예로써, 선형대수학에서 이미 널리 알려져 있으며, 다중안테나 시스템의 특성을 나타내기에도 적합하다. (Gilbert Strang, Linear algebra and its applications, 3rd Ed., Harcourt Brace & Company, 1988.)In general, the spatial channel separation of the multi-antenna channel matrix may be measured by the condition number of the matrix representing the channel between the multiple transmit / receive antennas or the m-th small singular value. These indicators are representative examples of the properties of matrices, which are already well known in linear algebra, and are suitable for characterizing multiple antenna systems. (Gilbert Strang, Linear algebra and its applications, 3rd Ed., Harcourt Brace & Company, 1988.)

컨디션넘버는 행렬을 SVD 분해하여 얻은 복수 개의 싱귤라 벨류 중 가장 큰 값과 가장 작은 값의 비율을 나타내며, 그 값이 클수록 채널 행렬의 공간 채널 분리도가 작음을 의미한다. 즉, 컨디션넘버가 클수록 복수 개의 공간 채널이 동등한 이득을 갖지 못하기 때문에 동시에 복수 개의 데이터 스트림을 전송하기에는 적합하지 않은 상황을 나타낸다. 컨디션넘버는 최소 1로부터 무한하게 커질 수 있다.The condition number represents the ratio of the largest value and the smallest value among the singular values obtained by SVD decomposition of the matrix, and the larger the value, the smaller the spatial channel separation of the channel matrix is. In other words, the larger the condition number, the more the plurality of spatial channels do not have equal gains, which is not suitable for transmitting a plurality of data streams at the same time. The condition number can grow infinitely from at least one.

한편, m번째로 작은 싱귤라 벨류의 값은 복수 개의 공간 채널에서 얻는 총 M개의 싱귤라 벨류 중 m번째로 작은 값을 말하는데, 다중 송수신 안테나 시스템에서는 복수개의 공간 채널 중 채널 이득의 크기가 m번째로 작은 공간 채널을 의미한다. 즉, 복수개의 안테나를 통해 M-m+1개의 데이터 스트림을 전송할 경우, 가장 작은 전송률을 갖는 단일한 데이터 스트림의 전송률을 의미한다. 따라서, 보내고자 하는 데이터 스트림의 개수가 M-m+1개로 정해져 있을 경우, m번째로 작은 싱귤라 벨류의 값은 일정 전송률 이상으로 모든 데이터 스트림을 보내기 위한 지표가 될 수 있다.Meanwhile, the value of the m th small singular value is the m th small value among the total M singular values obtained from the plurality of spatial channels. In a multiple transmit / receive antenna system, the channel gain of the plurality of spatial channels is the m smallest. Refers to the spatial channel. That is, when M-m + 1 data streams are transmitted through a plurality of antennas, this means a data rate of a single data stream having the smallest data rate. Therefore, when the number of data streams to be sent is determined to be M-m + 1, the value of the m th small singular value may be an index for sending all data streams over a certain data rate.

이와 같이, 컨디션 넘버 및 m번째로 작은 싱귤라 벨류는 복수 개의 송수신 안테나를 통해 복수 개의 데이터 스트림을 전송할 경우, 전송 성능을 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 특히, 기지국과 단말기가 복수 개의 송수신 안테나를 사용하는 환경에서 중계기가 사용될 경우, 중계기 역시 복수 개의 데이터 스트림을 독립적으로 전송할 수 있어야 하며, 컨디션 넘버 또는 m번째로 작은 싱귤라 벨류는 중계기가 이러한 역할을 수행할 수 있는지를 판별하는 기준치가 될 수 있다.As such, the condition number and the m-th small singular value may be used as an index indicating transmission performance when transmitting a plurality of data streams through a plurality of transmit / receive antennas. In particular, when a repeater is used in an environment in which a base station and a terminal use a plurality of transmit / receive antennas, the repeater must also be able to transmit a plurality of data streams independently, and the repeater performs this role for the condition number or the m-th singular value. It can be a reference value for determining whether it can be done.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 장치 설치 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a multi-antenna device installation method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1에서는 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단이 2개의 안테나를 갖는 것으로 도시하였으나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이고, 송신단 및 수신단의 안테나 수가 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나의 수가 두 개 이상인 경우에도 사용할 수 있으며, 중계기(200)와 기지국(100) 사이의 채널이 LOS 환경이 아니더라도 채널 특성을 향상시키기 위해 본 발명을 사용할 수 있다. 또한, 중계기(200)가 3개인 것으로 도시하였으나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이고, 중계기(200)의 수가 이에 한정되는 것은 아니다.First, in FIG. 1, the transmitting end of the base station 100 and the receiving end of the repeater 200 are illustrated as having two antennas. It can be used even when the number of antennas is two or more, and the present invention can be used to improve the channel characteristics even if the channel between the repeater 200 and the base station 100 is not in the LOS environment. In addition, the repeater 200 is shown as three, but this is to help the understanding of the present invention, the number of the repeater 200 is not limited thereto.

도 1을 참조하면, S1은 기지국(100)의 제 1안테나(110a)와 제 2안테나(110b) 간의 간격, S2는 중계기(100)의 제 1안테나(210a)와 제 2안테나(210b) 간의 간격, D는 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(안테나 높이는 무시), θ는 기지국 안테나(110a,110b)에 대하여 중계기 안테나(210a,210b)의 배열상태를 나타내기 위한 배열각이다. 이때, 배열각은 기지국의 안테나 간의 중점과 중계기의 안테나 간의 중점을 연결한 직선의 수선과 중계기 안테나가 이루는 각으로 정의된다.Referring to FIG. 1, S1 is an interval between the first antenna 110a and the second antenna 110b of the base station 100, and S2 is between the first antenna 210a and the second antenna 210b of the repeater 100. The interval D is a distance between the base station 100 and the repeater 200 (ignoring the antenna height), and θ is an arrangement angle for indicating the arrangement state of the repeater antennas 210a and 210b with respect to the base station antennas 110a and 110b. . At this time, the array angle is defined as an angle formed by a straight line connecting the midpoint between the antennas of the base station and the midpoint between the antennas of the repeater and the repeater antenna.

도 2는 다중 안테나를 갖는 중계기의 안테나 간 간격 변화에 따른 컨디션 넘버의 변화를 나타내는 도표이다.2 is a diagram illustrating a change in condition number according to a change in the distance between antennas of a repeater having multiple antennas.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단의 안테나가 각각 2개인 환경이고, 송수신단 사이에 LOS 채널이 형성되어 있으며, 중 계기(200)가 원하는 공간 채널 분리도를 얻기 위해 기지국(100)과 중계기(200) 각각에 설치된 안테나 간의 간격이 최소 2m 이상이 되어야 하는 기존 시스템이다. 그리고, 반송파의 주파수 대역은 2.3GHz, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m, 기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)은 4m, 배열각(θ)이 0°인 경우이다.1 and 2, an environment in which two antennas of a transmitting end of the base station 100 and a receiving end of the repeater 200 are provided, respectively, an LOS channel is formed between the transmitting and receiving ends, and the desired space of the intermediate meter 200 is provided. In order to obtain channel separation, the distance between antennas installed in each of the base station 100 and the repeater 200 should be at least 2 m or more. The frequency band of the carrier wave is 2.3 GHz, the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m, the distance S1 between the antennas of the base station 100 is 4 m, and the array angle θ is 0 °. If

중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)이 늘어남에 따라, 컨디션 넘버가 S2가 약 1.6m가 되기 이전까지는 계속 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉, 컨디션 넘버가 작을수록 복수 개의 공간 채널이 동등한 이득을 갖기 때문에 동시에 복수 개의 데이터 스트림을 전송하기에는 적합한 상황임을 나타낸다.As the spacing S2 between the antennas of the repeater 200 increases, it can be seen that the condition number continues to decrease until S2 becomes about 1.6 m. That is, the smaller the condition number, the more the plurality of spatial channels have equal gain, which indicates that the situation is suitable for transmitting a plurality of data streams at the same time.

도 3은 컨디션 넘버가 2가 되기 위해 필요한 기지국 안테나 간의 간격과 그에 따른 중계기 안테나 간의 간격을 나타내는 도표이다.3 is a diagram showing the distance between the base station antennas required for the condition number to be 2 and the distance between the repeater antennas accordingly.

도 1 및 도 3을 참조하면, 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단의 안테나가 각각 2개인 환경이고, 송수신단 사이에 LOS 채널이 형성되어 있으며, 중계기(200)가 원하는 공간 채널 분리도를 얻기 위해 기지국(100)과 중계기(200) 각각에 설치된 안테나 간의 간격이 최소 2m 이상이 되어야 하는 기존 시스템이다. 그리고, 반송파의 주파수 대역은 2.3GHz, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m 및 500m 인 경우이다.1 and 3, two antennas are provided at a transmitting end of the base station 100 and a receiving end of the repeater 200, respectively, an LOS channel is formed between the transmitting and receiving ends, and the repeater 200 desires a spatial channel. In order to obtain a degree of separation, the distance between the antennas installed in each of the base station 100 and the repeater 200 should be at least 2 m or more. The frequency band of the carrier is 2.3 GHz, and the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m and 500 m.

예를 들어, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m일 때, 중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)을 2m에서 1m로 줄이고, 기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)을 2m에서 4m로 늘릴 경우에도 S2를 2m로 하고, S1을 2m로 하였을 경우와 동 일한 공간채널의 분리도를 갖는 것을 확인할 수가 있다. 즉, S2의 간격을 줄이더라도, S1의 간격을(도 2 참조) 늘려주게 되면, 간격을 조정하기 이전과 동일한 컨디션 넘버를 달성하면서도 중계기 안테나 간의 간격은 줄어들게 할 수 있다. 다시 말해, 비록 중계기(200)의 안테나 간 간격은 줄더라도 기지국의 안테나 간 간격이 늘어나면 이전과 동일한 다중 안테나 채널 행렬의 공간 분리도를 확보할 수 있다.For example, when the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m, the distance S2 between the antennas of the repeater 200 is reduced from 2 m to 1 m, and the distance between the antennas of the base station 100 is reduced. Even when (S1) is increased from 2m to 4m, it can be seen that the same spatial channel separation is obtained as when S2 is 2m and S1 is 2m. That is, even if the spacing of S2 is increased, increasing the spacing of S1 (see FIG. 2) can reduce the spacing between the repeater antennas while achieving the same condition number as before adjusting the spacing. In other words, although the spacing between the antennas of the repeater 200 is reduced, if the spacing between the antennas of the base station is increased, the spatial separation degree of the same multi-antenna channel matrix can be secured as before.

도 4는 다중 안테나를 갖는 중계기의 안테나 간 간격 변화에 따른 최소 싱귤라 벨류, 즉 제일 작은 싱귤라 벨류의 변화를 나타내는 도표이다. 4 is a diagram showing the change of the minimum singular value, that is, the smallest singular value according to the change of the interval between antennas of a repeater having multiple antennas.

도 1 및 도 4를 참조하면, 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단의 안테나가 각각 2개인 환경이고, 송수신단 사이에 LOS 채널이 형성되어 있으며, 중계기(200)가 원하는 공간 채널 분리도를 얻기 위해 기지국(100)과 중계기(200) 각각에 설치된 안테나 간의 간격이 최소 2m 이상이 되어야 하는 기존 시스템이다. 그리고, 반송파의 주파수 대역은 2.3GHz, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m, 기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)은 4m, 배열각(θ)이 0°인 경우이다.1 and 4, an environment in which two antennas are provided at a transmitting end of the base station 100 and a receiving end of the repeater 200, respectively, an LOS channel is formed between the transmitting and receiving ends, and the repeater 200 desired spatial channel. In order to obtain a degree of separation, the distance between the antennas installed in each of the base station 100 and the repeater 200 should be at least 2 m or more. The frequency band of the carrier wave is 2.3 GHz, the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m, the distance S1 between the antennas of the base station 100 is 4 m, and the array angle θ is 0 °. If

중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)이 늘어남에 따라 최소 싱귤라 벨류가 계속 증가하는 것을 볼 수 있다. 즉, 최소 싱귤라 벨류가 클수록 하나의 공간 채널로 보낼 수 있는 최소 전송률이 커지기 때문에 동시에 복수 개의 공간 채널을 통해 복수 개의 데이터 스트림을 전송할 때, 그 효율이 향상됨을 알 수 있다.It can be seen that the minimum singular value continues to increase as the spacing S2 between the antennas of the repeater 200 increases. In other words, the larger the minimum singular value, the greater the minimum data rate that can be sent to one spatial channel. Therefore, when the multiple data streams are simultaneously transmitted through the plurality of spatial channels, the efficiency is improved.

도 5는 최소 싱귤라 벨류가 1이 되기 위해 필요한 기지국 안테나 간의 간격 과 그에 따른 중계기 안테나 간의 간격을 나타내는 도표이다.FIG. 5 is a diagram showing the distance between base station antennas and the distance between repeater antennas necessary for the minimum singular value to be 1. FIG.

도 1 및 도 5를 참조하면, 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단의 안테나가 각각 2개인 환경이고, 송수신단 사이에 LOS 채널이 형성되어 있으며, 중계기(200)가 원하는 공간 채널 분리도를 얻기 위해 기지국(100)과 중계기(200) 각각에 설치된 안테나 간의 간격이 최소 2m 이상이 되어야 하는 기존 시스템이다. 그리고, 반송파의 주파수 대역은 2.3GHz, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m 및 500m인 경우이다.  1 and 5, an environment in which two antennas are provided at a transmitting end of the base station 100 and a receiving end of the repeater 200, respectively, an LOS channel is formed between the transmitting and receiving ends, and the repeater 200 desired spatial channel. In order to obtain a degree of separation, the distance between the antennas installed in each of the base station 100 and the repeater 200 should be at least 2 m or more. The frequency band of the carrier is 2.3 GHz, and the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m and 500 m.

예를 들어, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m일 때, 중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)을 2m에서 1m로 줄이고, 기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)을 2m에서 4m로 늘릴 경우에도, S2를 2m로 하고, S1을 2m로 하였을 경우와 동일한 최소 싱귤라 벨류를 갖는 것을 확인할 수가 있다. 즉, S2의 간격을 줄이더라도, S1의 간격을 늘려주게 되면, 간격을 조정하기 이전과 동일한 최소 싱귤라 벨류를 가지면서도 중계기 간 안테나 간의 간격은 줄어들게 할 수 있다. 다시 말해, 비록 중계기(200)의 안테나 간 간격이 줄더라도, 기지국의 안테나 간격을 늘려주면 이전과 동일한 최소 싱귤라 벨류를 확보할 수 있다.For example, when the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m, the distance S2 between the antennas of the repeater 200 is reduced from 2 m to 1 m, and the distance between the antennas of the base station 100 is reduced. Even when (S1) is increased from 2m to 4m, it can be confirmed that it has the same minimum singular value as when S2 is 2m and S1 is 2m. That is, even if the spacing of S2 is reduced, increasing the spacing of S1 can reduce the spacing between antennas between repeaters while having the same minimum singular value as before adjusting the spacing. In other words, even if the spacing between the antennas of the repeater 200 is reduced, increasing the antenna spacing of the base station may ensure the same minimum singular value as before.

이상, 본 발명에 따른 다중안테나 장치 설치방법에서는 복수 개의 송수신 안테나를 통해 복수 개의 데이터 스트림을 전송할 경우, 전송 성능을 나타내는 지표로서 컨디션 넘버와 m번째로 작은 싱귤라 벨류를 사용하였지만, 상기 전송 성능을 나타내는 지표가 이에만 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 중계기가 독립적으로 전 송하는 복수 개의 데이터 스트림을 판별하는 기준치라면 상기 전송 성능을 나타내는 지표로서 활용될 수 있을 것이다.In the multi-antenna device installation method according to the present invention, when a plurality of data streams are transmitted through a plurality of transmit / receive antennas, the condition number and the m th small singular value are used as an index indicating the transmission performance. Note that the indicator is not limited to this. If the repeater is a reference value for determining a plurality of data streams transmitted independently may be used as an indicator indicating the transmission performance.

상술한 바와 같이, 상대적으로 망 전체에서의 개체수가 적은 기지국은, 본래 복잡도가 커서 상대적으로 크기가 크고 설치비용의 증가를 감수할 수 있기 때문에, 안테나 간격이 증가하여 그 크기가 커지더라도 이에 따른 상대적 비용증가가 적다. 그러나 중계기는 기지국에 비해 망 전체에서의 개체수가 많고 설치의 용이성이 중요하기 때문에 크기 증가에 따른 상대적 비용증가가 크다. 따라서 보다 경제적인 동일한 채널 용량을 확보하면서도, 다중 안테나를 갖는 기지국의 안테나 간 간격은 늘리고 다중 안테나를 갖는 중계기의 안테나 간 간격은 오히려 줄일 수 있어 경제적이다.As described above, since the base station having a relatively small number of objects in the entire network is inherently large in complexity, the base station can be relatively large and can increase the installation cost. Low cost increase However, the repeater has a large relative cost increase due to the increase in size because the number of objects in the entire network and the ease of installation is important compared to the base station. Therefore, while securing the same channel capacity more economical, it is economical to increase the spacing between the antennas of the base station having multiple antennas and to reduce the spacing between antennas of the repeater having multiple antennas.

도 6은 중계기 안테나 간의 배열각을 달리하였을 때, 컨디션 넘버가 2가 되기 위해 필요한 기지국 안테나 간의 간격과 그에 따른 중계기 안테나 간의 간격을 나타낸 도표이다.FIG. 6 is a diagram showing the distance between base station antennas required for the condition number to be 2 and the distance between the repeater antennas when the arrangement angles between the repeater antennas are different.

도 1 및 도 6을 참조하면, 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단의 안테나가 각각 2개인 환경이고, 송수신단 사이에 LOS 채널이 형성되어 있으며, 중계기(200)가 원하는 공간 채널 분리도를 얻기 위해 기지국(100)과 중계기(200) 각각에 설치된 안테나 간의 간격이 최소 2m 이상이 되어야 하는 기존 시스템이다. 그리고, 반송파의 주파수 대역은 2.3GHz, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m인 경우이다.1 and 6, an environment in which two antennas are provided at a transmitting end of the base station 100 and a receiving end of the repeater 200, respectively, an LOS channel is formed between the transmitting and receiving ends, and the repeater 200 desired spatial channel. In order to obtain a degree of separation, the distance between the antennas installed in each of the base station 100 and the repeater 200 should be at least 2 m or more. The frequency band of the carrier is 2.3 GHz, and the distance D between the base station 100 and the repeater 200 is 100 m.

기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)이 10m로 고정되어 있다고 가정하였을 때, 배열각(θ)이 점차 증가함에 따라 중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)도 일정비율로 늘어나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)을 최소화하기 위해서는 배열각(θ)을 0°로 유지하는 것이 가장 바람직하다. Assuming that the distance between antennas S1 of the base station 100 is fixed at 10 m, it can be seen that the distance between antennas S2 of the repeater 200 also increases at a constant rate as the array angle θ gradually increases. have. Therefore, in order to minimize the distance S2 between the antennas of the repeater 200, it is most preferable to keep the array angle θ at 0 °.

도 7은 중계기 안테나 간의 배열각을 달리하였을 때, 컨디션 넘버의 변화를 나타낸 도표이다.7 is a diagram showing a change in the condition number when the arrangement angles between the repeater antennas are different.

도 1 및 도 7을 참조하면, 기지국(100)의 송신단 및 중계기(200)의 수신단의 안테나가 각각 2개인 환경이고, 송수신단 사이에 LOS 채널이 형성되어 있으며, 중계기(200)가 원하는 공간 채널 분리도를 얻기 위해 기지국(100)과 중계기(200) 각각에 설치된 안테나 간의 간격이 최소 2m 이상이 되어야 하는 기존 시스템이다. 그리고, 반송파의 주파수 대역은 2.3GHz, 기지국(100)과 중계기(200) 사이의 거리(D)가 100m, 기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)은 4m, 중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)은 1m인 경우이다.1 and 7, two antennas are provided at the transmitting end of the base station 100 and the receiving end of the repeater 200, respectively, an LOS channel is formed between the transmitting and receiving ends, and the repeater 200 desired spatial channel. In order to obtain a degree of separation, the distance between the antennas installed in each of the base station 100 and the repeater 200 should be at least 2 m or more. And, the frequency band of the carrier wave is 2.3GHz, the distance (D) between the base station 100 and the repeater 200 is 100m, the interval S1 between the antennas of the base station 100 is 4m, the interval between the antennas of the repeater 200 (S2) is the case of 1m.

기지국(100)의 안테나 간 간격(S1)은 4m, 중계기(200)의 안테나 간 간격(S2)은 1m로 고정되어 있다고 가정하였을 때, 배열각(θ)이 점차 증가함에 따라 컨디션 넘버의 수치가 일정비율로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 컨디션 넘버를 최소화하기 위해서는, 즉, 동시에 복수 개의 데이터 스트림을 전송하기에는 적합한 상황을 만들기 위해서는 배열각(θ)을 최소화하는 것이 바람직하다.Assuming that the interval S1 between the antennas of the base station 100 is 4 m and the interval S2 between the antennas of the repeater 200 is fixed to 1 m, the condition number increases as the array angle θ gradually increases. It can be seen that the rate increases. Therefore, it is desirable to minimize the array angle [theta] in order to minimize the condition number, i.e., to make a situation suitable for transmitting a plurality of data streams at the same time.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.As mentioned above, although the preferred embodiment of this invention was shown and described, this invention is not limited to the specific embodiment mentioned above, Usually, in the technical field to which this invention pertains without deviating from the summary of this invention claimed in a claim. Various modifications may be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 장치 설치 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a multi-antenna device installation method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 다중 안테나를 갖는 중계기의 안테나 간 간격 변화에 따른 컨디션 넘버의 변화를 나타내는 도표이다.2 is a diagram illustrating a change in condition number according to a change in the distance between antennas of a repeater having multiple antennas.

도 3은 컨디션 넘버가 2가 되기 위해 필요한 기지국 안테나 간의 간격과 그에 따른 중계기 안테나 간의 간격을 나타내는 도표이다.3 is a diagram showing the distance between the base station antennas required for the condition number to be 2 and the distance between the repeater antennas accordingly.

도 4는 다중 안테나를 갖는 중계기의 안테나 간 간격 변화에 따른 최소 싱귤라 벨류의 변화를 나타내는 도표이다. 4 is a diagram illustrating a change in the minimum singular value according to the change in the distance between antennas of a repeater having multiple antennas.

도 5는 최소 싱귤라 벨류가 1이 되기 위해 필요한 기지국 안테나 간의 간격과 그에 따른 중계기 안테나 간의 간격을 나타내는 도표이다.FIG. 5 is a diagram showing the distance between base station antennas and thus the distance between repeater antennas required for the minimum singular value to be 1. FIG.

도 6은 중계기 안테나 간의 배열각을 달리하였을 때, 컨디션 넘버가 2가 되기 위해 필요한 기지국 안테나 간의 간격과 그에 따른 중계기 안테나 간의 간격을 나타낸 도표이다.FIG. 6 is a diagram showing the distance between base station antennas required for the condition number to be 2 and the distance between the repeater antennas when the arrangement angles between the repeater antennas are different.

도 7은 중계기 안테나 간의 배열각을 달리하였을 때, 컨디션 넘버의 변화를 나타낸 도표이다.7 is a diagram showing a change in the condition number when the arrangement angles between the repeater antennas are different.

*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

100 : 기지국 110a : 기지국 제1안테나100: base station 110a: base station first antenna

110b : 기지국 제 2안테나 200 : 중계기110b: base station second antenna 200: repeater

210a : 중계기 제 1안테나 210b : 중계기 제 2안테나210a: repeater first antenna 210b: repeater second antenna

Claims (8)

다중 안테나를 갖는 중계기를 설치하는 방법에 있어서,In the method of installing a repeater having multiple antennas, 안테나 간 간격이 소정 간격을 갖도록 설치된 다중 안테나를 갖는 기지국에 대하여, 상기 기지국과 중계기 간 다중 안테나 채널 행렬의 공간 분리도가 기설정된 조건을 만족하는 범위 내에서, 상기 다중 안테나를 갖는 중계기의 안테나 간 간격을 좁히는 단계를 포함하고,For a base station with multiple antennas provided such that the spacing between antennas has a predetermined interval, the spacing between antennas of the repeater having the multiple antennas within a range where the spatial separation degree of the multi-antenna channel matrix between the base station and the repeater satisfies a preset condition Narrowing down the 상기 공간 분리도는 상기 다중 안테나 채널 행렬의 컨디션 넘버 및 상기 다중 안테나 채널 행렬의 최소 싱귤라 밸류 중 하나 이상에 근거하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 장치 설치 방법.And wherein the spatial separation is based on at least one of a condition number of the multi-antenna channel matrix and a minimum singular value of the multi-antenna channel matrix. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 기설정된 조건은,The preset condition is, 상기 다중 안테나 채널 행렬의 컨디션 넘버가 기설정된 기준치 이하가 되는 조건 및 상기 최소 싱귤라 밸류가 기설정된 기준치 이상이 되는 조건 중 하나 이상을 만족하는 조건인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 장치 설치 방법.And a condition satisfying at least one of a condition under which a condition number of the multi-antenna channel matrix is equal to or less than a preset reference value and a condition where the minimum singular value is equal to or greater than a preset reference value. 삭제delete 다중 안테나를 갖는 기지국을 설치하는 방법에 있어서,In the method for installing a base station having multiple antennas, 안테나 간 간격이 소정 간격을 갖도록 설치된 다중 안테나를 갖는 중계기에 대하여, 상기 기지국과 중계기 간 다중 안테나 채널 행렬의 공간 분리도가 기설정된 조건을 만족하는 범위 내에서, 상기 다중 안테나를 갖는 기지국의 안테나 간 간격을 넓히는 단계를 포함하고,For a repeater having multiple antennas provided such that the spacing between antennas has a predetermined interval, the spacing between antennas of the base station having the multiple antennas within a range in which the spatial separation degree of the multi-antenna channel matrix between the base station and the repeater satisfies a preset condition Including the step of widening, 상기 공간 분리도는 상기 다중 안테나 채널 행렬의 컨디션 넘버 및 상기 다중 안테나 채널 행렬의 최소 싱귤라 밸류 중 하나 이상에 근거하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 장치 설치 방법.And wherein the spatial separation is based on at least one of a condition number of the multi-antenna channel matrix and a minimum singular value of the multi-antenna channel matrix. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 기설정된 조건은,The preset condition is, 상기 다중 안테나 채널 행렬의 컨디션 넘버가 기설정된 기준치 이하가 되는 조건 및 상기 최소 싱귤라 밸류가 기설정된 기준치 이상이 되는 조건 중 하나 이상을 만족하는 조건인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 장치 설치 방법.And a condition satisfying at least one of a condition under which a condition number of the multi-antenna channel matrix is equal to or less than a preset reference value and a condition where the minimum singular value is equal to or greater than a preset reference value. 삭제delete 다중 안테나를 갖는 중계기를 설치하는 방법에 있어서,In the method of installing a repeater having multiple antennas, 안테나 간 간격이 소정의 간격을 갖도록 설치된 다중 안테나를 갖는 기지국에 대하여, 상기 기지국과 중계기 간 다중 안테나 채널 행렬의 공간 분리도가 기설정된 조건을 만족하는 범위 내에서, 상기 중계기의 안테나의 설치 방향을 조절하여 상기 중계기의 안테나 간 배열각을 설정하는 단계를 포함하고,For a base station having multiple antennas provided with a predetermined interval between antennas, the installation direction of the antenna of the repeater is adjusted in a range in which the spatial separation degree of the multi-antenna channel matrix between the base station and the repeater satisfies a preset condition. And setting an array angle between antennas of the repeater, 상기 공간 분리도는 상기 다중 안테나 채널 행렬의 컨디션 넘버 및 상기 다중 안테나 채널 행렬의 최소 싱귤라 밸류 중 하나 이상에 근거하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 장치 설치 방법.And wherein the spatial separation is based on at least one of a condition number of the multi-antenna channel matrix and a minimum singular value of the multi-antenna channel matrix. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 기설정된 조건은,The preset condition is, 상기 다중 안테나 채널 행렬의 컨디션 넘버가 기설정된 기준치 이하가 되는 조건 및 상기 최소 싱귤라 밸류가 기설정된 기준치 이상이 되는 조건 중 하나 이상을 만족하는 조건인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 장치 설치 방법.And a condition satisfying at least one of a condition under which a condition number of the multi-antenna channel matrix is equal to or less than a preset reference value and a condition where the minimum singular value is equal to or greater than a preset reference value.
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