KR101264963B1 - Method for arranging multiple antennas and communication apparatus for using multiple antennas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각 단말에 위치하는 다중 안테나의 배치를 통해, 단말이 회전하는 경우에도 각 단말의 다중 안테나의 방향이 서로 평행을 이루어 채널 용량을 확장시키는 장치 및 방법을 제안한다. 다중 안테나를 이용한 송신장치는 수신기의 다중 안테나 배열과 서로 마주 보며 평행하도록 배치된 제 1 안테나부 및 송신기의 회전 시, 상기 송신기의 다중 안테나의 배열이 상기 수신기의 다중 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행이 되도록 송신 안테나가 추가 배치된 제 2 안테나부를 포함한다.The present invention proposes an apparatus and a method for expanding channel capacity by arranging multiple antennas of each terminal in parallel with each other even when the terminal rotates through the arrangement of multiple antennas located in each terminal. In the transmission apparatus using multiple antennas, when the first antenna unit and the transmitter are rotated to face each other and parallel to the multiple antenna array of the receiver, the multiple antenna array of the transmitter faces parallel to the array of the multiple antennas of the receiver. And a second antenna unit in which a transmitting antenna is additionally disposed.
Description
본 발명은 다중 안테나를 이용한 통신에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Line-Of-Sight 신호와 반사 신호가 주류를 이루는 채널에서 다중 안테나의 배치에 관한 것이다.The present invention relates to communication using multiple antennas, and more particularly, to an arrangement of multiple antennas in a channel in which line-of-sight signals and reflected signals are mainstream.
본 명세서에 개시된 발명은 지식경제부 및 산업기술평가관리원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-F-047-01, 과제명: 개방형 mmWave 무선 인터페이스 플랫폼 기술개발].The invention disclosed in this specification is derived from a study conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Management [Task Management Number: 2009-F-047-01, Task Name: Open mmWave Air Interface Platform] Technology development].
다중 안테나는 무선 및 이동통신 분야에서 주로 사용된다. 다중 안테나를 사용하면, 같은 시간과 같은 주파수를 사용하면서 동시에 공간적으로 서로 분리 가능한 다수의 전송통로를 만들 수 있기 때문이다. 따라서, 다중 안테나를 사용하는 경우, 동일한 전력을 사용하더라도 전송 가능한 신호의 용량을 키울 수 있다는 장점이 있다.Multiple antennas are mainly used in wireless and mobile communication fields. This is because using multiple antennas, it is possible to create a plurality of transmission paths that can be spatially separated from each other while using the same time and frequency. Therefore, when using multiple antennas, there is an advantage that the capacity of the transmittable signal can be increased even when using the same power.
무선 LAN이나 이동통신에서 사용되는 신호에는 다중 경로 신호가 많고, 이 다중 경로 신호는 다른 물체에 반사 및/또는 산란되어 전달된다. 이 경우 산란 후의 신호는 입력 신호의 위상에 관계없이 랜덤하게 위상을 가진다. 이와 같이 송신기 및 수신기 주변에 산란을 일으키는 물체가 많은 채널 환경을 rich-scattering 환경이라고 하며, rich-scattering 환경은 다중 안테나 통신 기술이 높은 성능을 갖기 위한 주요한 조건이기도 하다. 그리고 또 다른 조건으로는 송신기 및 수신기 각각에 위치하는 다중 안테나의 간격이 전달되는 신호의 파장의 절반이 될 것을 요구한다. 그러나 rich-scattering 환경에서 송신기와 수신기의 다중안테나 사이의 방향은 성능에 영향을 주지 않는다.Signals used in wireless LANs or mobile communications include many multipath signals, which are reflected and / or scattered to other objects and transmitted. In this case, the signal after scattering has a random phase regardless of the phase of the input signal. As such, a channel environment with many scattering objects around a transmitter and a receiver is called a rich-scattering environment, and a rich-scattering environment is also a major condition for high performance of a multi-antenna communication technology. Another requirement is that the spacing of multiple antennas located in each of the transmitter and receiver should be half the wavelength of the transmitted signal. However, in a rich-scattering environment, the direction between the transmitter and receiver multiple antennas does not affect performance.
모든 무선 채널이 풍부한 rich-scattering 환경을 갖는 것은 아니다. 신호의 주파수가 매우 높아지면 즉, 신호의 파장이 작아지면 신호가 산란되기 어려워진다. 신호가 산란되기 위해서는 물체의 크기가 신호의 파장에 비해서 훨씬 작아야 하는데 신호의 파장이 매우 작아지게 되면 물체의 크기보다 작아져 물체는 신호를 산란 없이 반사만 시키게 된다. Not all wireless channels have a rich rich-scattering environment. If the frequency of the signal is very high, that is, the wavelength of the signal is small, the signal is difficult to scatter. In order for the signal to be scattered, the size of the object must be much smaller than the wavelength of the signal. When the wavelength of the signal becomes very small, it becomes smaller than the size of the object, and the object reflects the signal without scattering.
산란 현상이 없는 채널의 경우에는 전달되는 신호의 파장의 절반 크기에 해당하는 안테나 간격이 다중 안테나 통신 기술의 높은 성능을 보장 할 수 없다. 그리고 송신기와 수신기 각각에 위치하는 다중 안테나의 방향이 성능에 미치는 영향도 무시 할 수 없는 문제점이 있다. In the case of the channel without scattering phenomenon, the antenna spacing that is half the wavelength of the transmitted signal cannot guarantee the high performance of the multi-antenna communication technology. In addition, there is a problem that the influence of the performance of the direction of the multiple antenna located in each of the transmitter and the receiver can not be ignored.
따라서, 산란 현상이 없는 채널의 경우에 각 단말의 다중 안테나를 통한 통신 기술의 높은 성능을 보장하기 위한 안테나 간격에 대한 연구와 다중 안테나의 방향이 성능에 미치는 영향에 대한 연구가 계속적으로 이루어져야 한다.Therefore, in the case of a channel without scattering phenomenon, a study on the antenna spacing to ensure the high performance of the communication technology through the multi-antenna of each terminal and the effect of the direction of the multi-antenna on the performance should be continuously conducted.
본 발명은 산란 현상이 없는 채널의 경우에 각 단말에 위치하는 다중 안테나에 추가적으로 안테나를 배치함으로써, 단말이 회전하는 경우에도 각 단말의 다중 안테나의 방향이 서로 마주 보며 평행을 이루어 채널 용량을 확장시키는 장치 및 방법을 제안한다. According to the present invention, in the case of a channel without scattering, an antenna is additionally arranged in multiple antennas located in each terminal, so that even when the terminal rotates, the directions of the multiple antennas of each terminal are parallel to each other to extend the channel capacity. An apparatus and method are proposed.
또한, 본 발명은 각 단말에 위치하는 다중 안테나의 배열을 잇는 직선이 단말이 놓인 평면과 수직이 되게 다중 안테나를 배치함으로써, 단말이 회전하는 경우에도 각 단말의 다중 안테나의 방향이 서로 마주 보며 평행을 이루어 채널 용량을 확장시키는 장치 및 방법을 제안한다.In addition, the present invention by arranging the multiple antennas so that the straight line connecting the array of multiple antennas located in each terminal is perpendicular to the plane on which the terminal is placed, so that even when the terminal rotates, the directions of the multiple antennas of each terminal are parallel to each other The present invention proposes an apparatus and method for expanding channel capacity.
본 발명의 일실시예에 따른 다중안테나를 이용한 송신장치는 수신기의 다중 안테나 배열과 서로 마주 보며 평행하도록 배치된 제 1 안테나부, 송신기의 회전 시, 상기 송신기의 다중 안테나의 배열이 상기 수신기의 다중 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행이 되도록 다중 안테나가 추가 배치된 제 2 안테나부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a multi-antenna transmission apparatus includes a first antenna unit arranged to face each other in parallel with a multi-antenna array of a receiver, and when the transmitter rotates, the multi-antenna array of the transmitter is multiplied. And a second antenna unit in which multiple antennas are additionally arranged to face each other and parallel to the array of antennas.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나 배치방법은 송신기가 회전하는 경우를 고려하여, 상기 송신기에 위치하는 다중 안테나의 배열이 수신기의 다중 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행하도록 상기 송신기에 안테나를 추가 배치한다.In addition, in a method of arranging multiple antennas according to an embodiment of the present invention, in consideration of a case in which the transmitter rotates, the antenna of the transmitter is arranged so that the arrangement of the multiple antennas positioned in the transmitter is parallel to and parallel to the arrangement of the multiple antennas of the receiver. Place additional.
본 발명은 산란 현상이 없는 채널의 경우에 각 단말에 위치하는 다중 안테나에 추가적으로 안테나를 배치함으로써, 단말이 회전하는 경우에도 각 단말의 다중 안테나의 방향이 서로 마주 보며 평행을 이루어 채널 용량을 확장시킬 수 있다. According to the present invention, in the case of a channel without scattering, an antenna is additionally arranged in multiple antennas located in each terminal, so that even when the terminal rotates, the directions of the multiple antennas of each terminal are parallel to each other to expand the channel capacity. Can be.
또한, 본 발명은 각 단말에 위치하는 다중 안테나의 배열을 잇는 직선이 단말이 놓인 평면과 수직이 되게 다중 안테나를 배치함으로써, 단말이 회전하는 경우에도 각 단말의 다중 안테나의 방향이 서로 마주 보며 평행을 이루어 채널 용량을 확장시킬 수 있다.In addition, the present invention by arranging the multiple antennas so that the straight line connecting the array of multiple antennas located in each terminal is perpendicular to the plane on which the terminal is placed, so that even when the terminal rotates, the directions of the multiple antennas of each terminal are parallel to each other Channel capacity can be extended.
도 1은 Line-Of-Sight 채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 채널에서 안테나 간격에 따른 채널 용량을 나타내는 그래프의 예시도이다.
도 3은 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나의 방향이 서로 마주 보며 평행인 경우를 나타낸 도면이다.
도 4는 송신기가 회전하여 다중 안테나가 효율적으로 동작할 수 없는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나의 배치 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 송신기가 회전하더라도 여전히 다중 안테나의 성능이 유지되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단말이 놓인 평면과의 관계에서 다중 안테나의 배치를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 송신기가 회전하더라도 다중 안테나의 성능이 유지되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반사평면이 있는 다중 안테나 채널을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에서 주파수에 따라 채널 용량을 나타낸 그래프이다.1 is a diagram for explaining a line-of-sight channel.
2 is an exemplary diagram illustrating a channel capacity according to antenna spacing in the channel of FIG. 1.
3 is a diagram illustrating a case in which the directions of two transmitting antennas and two receiving antennas are parallel to each other.
4 is a diagram illustrating a case in which the multi-antenna cannot be efficiently operated because the transmitter rotates.
5 is a diagram illustrating an example of arranging multiple antennas according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a case in which the performance of multiple antennas is still maintained even when the transmitter rotates.
7 is a diagram illustrating the arrangement of multiple antennas in relation to a plane on which a terminal is placed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a case in which performance of multiple antennas is maintained even when the transmitter of FIG. 7 rotates.
9 is a diagram illustrating a multiple antenna channel with a reflection plane according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing channel capacity according to frequency in FIG. 9.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나로 구성되며 Line-of-Sight 경로만 있는 채널을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a channel composed of two transmit antennas and two receive antennas and having only a line-of-sight path.
도 1을 참조하면, 전송 신호는 Line-of-Sight 경로만 있는 채널에서 산란, 또는 반사되지 않고 수신 안테나에 직접 전달된다. 이 경우 2개의 송신 안테나의 배열과 2개의 수신 안테나의 배열은 서로 마주 보며 평행하고, 송신 안테나 1과 송신 안테나 2 및 수신 안테나 1과 수신 안테나 2의 간격은 d이며, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리 s11 = s22 = s 이고, s12 = s21 임이 전제 되었다. Referring to FIG. 1, a transmission signal is transmitted directly to a receiving antenna without being scattered or reflected in a channel having only a line-of-ight path. In this case, the array of two transmit antennas and the array of two receive antennas face each other and are parallel to each other, and the distance between transmit
도 2는 도 1의 채널에서 송신기와 수신기 사이의 거리가 s=5m 와 s=10m 인 경우 각각에 대해서 안테나 간격(d)에 따라 채널 용량을 나타낸 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing channel capacity according to antenna spacing d for each of a distance between s = 5m and s = 10m between a transmitter and a receiver in the channel of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리 s 가 5m, 10m 인 각 경우에 채널 용량이 최대가 되기 위해서는 일정 크기 이상의 최소 안테나 간격이 필요함을 알 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리 s 가 5m인 경우 필요한 최소 안테나 간격은 약 120mm이며, s 가 10m인 경우 약 160mm이다. Referring to FIG. 2, it can be seen that in each case where the distance s between the transmitting antenna and the receiving antenna is 5m or 10m, a minimum antenna spacing of a predetermined size or more is required in order to maximize the channel capacity. For example, when the distance s between the transmitting antenna and the receiving antenna is 5 m, the minimum antenna spacing required is about 120 mm, and when s is 10 m, about 160 mm.
다만, 도 1에서 보았듯이 이 결과는 다중 송신 안테나의 배열과 다중 수신 안테나의 배열이 서로 마주 보며 평행함을 전제로 한 것이다. 두 배열이 평행을 이루지 않는 다면 최대 채널 용량을 얻기 위해 더 큰 안테나 간격이 필요하다. 만약, 두 배열이 수직 하다면 안테나 간격이 커지거나, 어떤 값을 가지더라도 공간적으로 분리 가능한 병렬 채널을 얻을 수 없다. 즉, 다중 안테나의 장점을 활용할 수 없게 된다. However, as shown in FIG. 1, this result is based on the premise that the array of multiple transmit antennas and the array of multiple receive antennas face each other and are parallel. If the two arrays are not parallel, then larger antenna spacing is required to achieve maximum channel capacity. If the two arrays are vertical, the antenna spacing is increased, or even if the value is any value, the spatially separable parallel channel cannot be obtained. That is, the advantage of multiple antennas cannot be utilized.
도 3은 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나의 방향이 서로 마주 보며 평행인 경우를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a case in which the directions of two transmitting antennas and two receiving antennas are parallel to each other.
도 3을 참조하면, 서로 통신하고자 하는 두 개의 단말이 각각 2개의 안테나를 갖추고 있고, 두 단말에서의 안테나 배열이 서로 마주 보며 평행하게 놓여 있으며, 안테나 간격은 적정하여 큰 채널 용량을 갖는 다중 안테나 채널을 형성하였다고 가정한다. 이 경우 각 단말이 회전하는 경우 발생하는 결과를 아래에서 상세히 설명한다. Referring to FIG. 3, two terminals wishing to communicate with each other have two antennas, and antenna arrays of the two terminals face each other in parallel with each other. Assume that we have formed. In this case, the result of the rotation of each terminal will be described in detail below.
도 4는 송신기가 회전하여 다중 안테나가 효율적으로 동작할 수 없는 경우를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a case in which the multi-antenna cannot be efficiently operated because the transmitter rotates.
도 4를 참조하면, 송신기가 90도 시계방향으로 회전하여 송신기의 다중 안테나 배열과 수신기의 다중 안테나 배열이 수직을 이룬다. 이 경우 다중 안테나를 사용하고 있지만 공간적으로 서로 분리 가능한 병렬 채널을 형성할 수 없다. 즉, 최대 채널 용량을 얻을 수 없다. Referring to FIG. 4, the transmitter rotates 90 degrees clockwise such that the multiple antenna array of the transmitter and the multiple antenna array of the receiver are perpendicular to each other. In this case, although multiple antennas are used, parallel channels cannot be formed spatially separated from each other. In other words, the maximum channel capacity cannot be obtained.
그 이유를 살펴보면, 송신 안테나 1에서 수신 안테나 1과 수신 안테나 2에 이르는 거리가 같고, 송신 안테나 2에서 수신 안테나 1과 수신 안테나 2에 이르는 거리가 서로 같다. 즉, 송신 안테나 1 또는 송신 안테나 2에서 전송된 신호가 수신 안테나 1 과 2에서 수신되는 경우 위상 차이가 발생하지 않기 때문이다.The reason for this is that the distances from the transmitting
따라서, 단말이 회전하는 경우, 특히 90도 방향으로 회전 하는 경우 각 단말의 안테나 배열이 수직이 되는 것을 막기 위해 안테나를 추가하는 방법과 처음부터 안테나를 배치할 때 고려할 수 있는 방법이 제안된다. 이에 대해서는 아래에서 다시 상세히 설명한다. Therefore, in order to prevent the antenna array of each terminal from becoming vertical when the terminal rotates, especially when rotated in a 90 degree direction, a method that can be considered when arranging the antenna from the beginning is proposed. This will be described later in detail.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 회전을 고려하여 다중 안테나가 추가 배치된 도면이다.5 is a diagram in which multiple antennas are additionally disposed in consideration of rotation of a terminal according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 예에서, 송신기는 제 1 안테나부 및 제 2 안테나부를 포함한다. In the example shown in FIG. 5, the transmitter includes a first antenna portion and a second antenna portion.
제 1 안테나부는 수신기의 다중 안테나 배열과 서로 마주 보며 평행하도록 배치된다. 다중 안테나 배열과 평행하다는 것은 다중 안테나를 연결한 직선과 평행 하다는 것이다. 또한, 송신 안테나와 수신 안테나가 서로 마주 본다는 것은 다중 송신 안테나의 배열과 다중 수신 안테나의 배열이 평행할 뿐만 아니라 각각의 송신 안테나와 수신 안테나가 정면에서 일대일 대칭이 되는 것을 의미한다. 예를 들면, 송신 안테나의 배열과 수신 안테나의 배열이 평행하지만, 송신 안테나의 정면에 수신 안테나가 위치하지 않는 경우는 서로 마주 보는 경우가 아니다. 예를 들어, 송신 안테나 1 및 2는 수신 안테나 1 및 2를 연결한 직선과 평행할 뿐만 아니라 정면에서 일대일 대칭이 되므로 서로 마주 보며 배치된 것이다. The first antenna unit is disposed to be parallel to and face each other with the multiple antenna array of the receiver. Parallel to the multiple antenna array is parallel to the straight line connecting the multiple antennas. Further, the transmission antenna and the reception antenna facing each other means that the arrangement of the multiple transmission antennas and the arrangement of the multiple reception antennas are not only parallel but also each transmission antenna and the reception antenna are one-to-one symmetric in front. For example, the arrangement of the transmitting antenna and the arrangement of the receiving antenna are parallel, but the case where the receiving antenna is not located in front of the transmitting antenna is not a case facing each other. For example, the transmitting
제 2 안테나부는 송신기가 회전하는 경우를 고려하여, 송신 안테나의 배열이 수신 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행이 되도록 추가 배치된다. 회전을 고려한다는 것은 송신기가 회전하는 경우의 결과를 예상하여 계속적으로 수신 안테나의 배열과 송신 안테나의 배열이 서로 마주 보며 평행이 되도록 안테나를 추가 배치한다는 것이다. 예를 들어, 제 1 안테나부가 배치되어 있는 송신기가 90도 시계방향으로 회전하는 경우, 송신 안테나 배열과 수신 안테나 배열은 수직을 이루어 다중 안테나의 성능을 발휘할 수 없게 된다. 따라서, 송신기가 90도 시계방향으로 회전하는 경우에도 여전히 송신 안테나 배열이 수신 안테나 배열과 서로 마주 보며 평행을 이루도록 송신 안테나가 추가 배치되도록 한다. 결과적으로, 송신 안테나 배열 중의 일부와 수신 안테나 배열의 일부가 서로 마주 보며 평행을 이루도록 송신 안테나가 추가 배치되는 것이다.In consideration of the case where the transmitter rotates, the second antenna unit is additionally arranged such that the arrangement of the transmitting antennas is parallel to and facing each other with the arrangement of the receiving antennas. Considering the rotation, it is predicted that the transmitter will rotate and the antennas are additionally arranged so that the array of receiving antennas and the array of transmitting antennas are parallel to each other. For example, when the transmitter in which the first antenna unit is disposed rotates clockwise by 90 degrees, the transmitting antenna array and the receiving antenna array are vertical so that the performance of the multiple antennas cannot be exhibited. Therefore, even when the transmitter rotates 90 degrees clockwise, the transmitting antenna is further arranged such that the transmitting antenna array is parallel to and facing the receiving antenna array. As a result, the transmit antennas are additionally arranged such that some of the transmit antenna arrays and some of the receive antenna arrays face each other in parallel.
다만, 상기 제 1 안테나부 및 상기 제 2 안테나부를 송신 안테나 1, 2와 송신 안테나 3, 4로 구성한 것은 본 발명의 일실시예일 뿐이며, 다중 안테나에는 두 개 이상의 안테나가 포함될 수 있다. However, the configuration of the first antenna unit and the second antenna unit with the transmit
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 송신기는 수신기가 고정된 경우뿐만 아니라, 수신기가 회전하는 경우에도 수신 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행을 이루도록 상기 제 2 안테나부를 추가 배치 받을 수 있다. In addition, the transmitter according to an embodiment of the present invention may further receive the second antenna unit so as to be parallel to and face each other with the arrangement of the receiving antennas, not only when the receiver is fixed, but also when the receiver is rotated.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나의 배치방법은 송신기가 회전하는 경우를 고려하여 송신기에 안테나를 추가적으로 배치하는 방법과, 반대로 수신기가 회전하는 경우, 수신기에 안테나를 추가 배치하는 방법에도 적용될 수 있다. In addition, in the method of arranging multiple antennas according to an embodiment of the present invention, a method of additionally arranging an antenna in a transmitter in consideration of a case in which a transmitter rotates, and a method of additionally arranging an antenna in a receiver in case a receiver rotates, Can be applied.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나의 배치방법은 송신기가 고정된 경우뿐만 아니라, 송신기가 회전하는 경우에도 송신 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행을 이루도록 수신 안테나를 추가 배치 할 수 있다.In addition, in the method of arranging multiple antennas according to an embodiment of the present invention, the reception antennas may be additionally arranged to be parallel to each other in parallel with the arrangement of the transmission antennas when the transmitter is rotated as well as when the transmitter is rotated.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나의 배치방법은 단말이 회전함에 따라 안테나 배열이 불리한 방향으로 형성되는 것을 방지하기 위해 추가적인 안테나를 사용한다. 다중 안테나의 배치방법은 초기에 수신 안테나 1과 수신 안테나 2의 배열에 평행하게 송신 안테나 1과 2를 배치한다. 그리고 다중 안테나의 배치방법은 송신기의 회전을 고려하여 회전 결과 송신 안테나의 배열이 수신 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행을 이루도록 송신 안테나 3과 송신 안테나 4를 추가 배치한다.Referring to FIG. 5, the method of arranging multiple antennas according to an embodiment of the present invention uses an additional antenna to prevent the antenna array from being formed in an unfavorable direction as the terminal rotates. In the method of arranging multiple antennas, the transmitting
도 6은 송신기가 회전하더라도 여전히 다중 안테나의 성능이 유지되는 경우를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a case in which the performance of multiple antennas is still maintained even when the transmitter rotates.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 송신기는 도 5의 제 1 안테나부에 제 2 안테나부를 추가 배치한다. 송신기가 시계방향으로 90도 회전한 경우에도 수신 안테나 1 과 2의 배열과 서로 마주 보며 평행한 송신 안테나 배열을 유지한다. 다만, 이러한 결과는 송신기 또는 수신기가 90도의 방향으로 회전하는 경우에 다중 안테나를 통한 최대 채널 용량을 얻을 수 있는 방법으로 사용 될 수 있다. 단말이 90도가 아닌 임의의 각도로 회전하는 경우에는 최선의 채널 용량을 확보하기 위한 수단으로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 6, a transmitter according to an embodiment of the present invention further includes a second antenna unit in the first antenna unit of FIG. 5. Even when the transmitter is rotated 90 degrees clockwise, it maintains the parallel array of transmit antennas facing each other with the array of receive
따라서, 임의의 각도로 단말이 회전하는 경우에도 최대 채널 용량을 얻는 방법이 요구되고, 이를 아래에서 설명한다.Therefore, a method of obtaining a maximum channel capacity even when the terminal rotates at an arbitrary angle is required, which will be described below.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단말이 놓인 평면과의 관계에서 다중 안테나의 배치를 나타낸 도면이다. 7 is a diagram illustrating the arrangement of multiple antennas in relation to a plane on which a terminal is placed according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 송신기는 다중 안테나부 및 송신부를 포함한다.Referring to FIG. 7, a transmitter according to an embodiment of the present invention includes a multiple antenna unit and a transmitter.
다중 안테나부는 송신기 및 수신기에 위치한 다중 안테나의 배열을 잇는 직선이 송신기가 놓여있는 평면에 수직이 되도록 배치된다.The multiple antenna portion is arranged such that a straight line connecting the array of multiple antennas positioned at the transmitter and the receiver is perpendicular to the plane in which the transmitter is placed.
송신부에서는 다중 안테나를 통하여 전송하고자 하는 신호의 입력, 처리가 이루어진다. The transmitter receives and processes a signal to be transmitted through multiple antennas.
또한, 다중 안테나부는 송신기의 다중 안테나 배열을 잇는 직선과 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선을 포함하는 평면이, 송신기를 통해 전송되는 신호가 반사되는 반사 평면과 수직이 되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 다중 안테나부는 송신 안테나 2개를 잇는 직선 및 수신 안테나 2개를 잇는 직선을 포함하는 평면과 송신기에서 전송된 신호가 진행 중에 반사 평면을 만나 반사되는 경우, 그 반사평면과 수직이 되도록 배치되는 것이다. 반사평면이 있는 경우 다중 안테나를 통한 통신 성능의 향상은 도 9와 도10에서 설명한다.In addition, the multi-antenna part may be disposed such that a plane including a straight line connecting the multi-antenna array of the transmitter and a straight line connecting the multi-antenna array of the receiver is perpendicular to the reflection plane on which the signal transmitted through the transmitter is reflected. For example, the multi-antenna section includes a plane comprising a straight line connecting two transmitting antennas and a straight line connecting two receiving antennas, and perpendicular to the reflecting plane when a signal transmitted from a transmitter meets and reflects a reflecting plane in progress. To be deployed. Enhancement of communication performance through multiple antennas when there is a reflection plane will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나 배치방법은 단말이 놓여있는 평면과 안테나 배열을 잇는 직선이 수직이 되게 안테나를 배치한다. 즉, 단말이 놓여있는 평면의 법선 벡터와 안테나 배열을 잇는 직선이 평행이 되도록 안테나를 배치하는 것이다. In addition, the multi-antenna arrangement method according to an embodiment of the present invention arranges the antennas so that the plane on which the terminal is placed and the straight line connecting the antenna array are vertical. That is, the antenna is arranged so that the straight line connecting the antenna array and the normal line of the plane on which the terminal is placed is parallel.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나 배치방법은 송신기가 놓여있는 평면이 상기 송신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선 및 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선과 수직이 되도록 송신 안테나를 배치하여 송신기의 다중 안테나 배열과 수신기의 다중 안테나 배열이 서로 마주 보며 평행이 되도록 한다. Accordingly, in a multi-antenna arrangement method according to an embodiment of the present invention, the transmitting antenna is disposed such that the plane on which the transmitter is placed is perpendicular to the straight line connecting the array of the multi-antenna of the transmitter and the straight line connecting the array of the multi-antenna of the receiver. Make sure that the transmitter's multiple antenna array and the receiver's multiple antenna array face each other and are parallel.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나 배치방법은 수신기가 놓여있는 평면이 상기 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선 및 송신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선과 수직이 되도록 수신 안테나를 배치하여 수신기의 다중 안테나 배열과 송신기의 다중 안테나 배열이 서로 마주 보며 평행을 이루도록 한다. In addition, the multi-antenna arrangement method according to an embodiment of the present invention by arranging the receiving antenna so that the plane on which the receiver is placed is perpendicular to the straight line connecting the array of the multi-antenna of the receiver and the straight line connecting the array of the multi-antenna of the transmitter The multi-antenna array of the receiver and the multi-antenna array of the transmitter are parallel to each other.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나 배치방법은 송신기의 다중 안테나 배열을 잇는 직선과 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선을 포함하는 평면이, 송신기를 통해 전송되는 신호가 반사되는 반사 평면과 수직이 되도록 송신 안테나 또는 수신 안테나를 배치할 수 있다. 반사평면이 있는 경우 다중 안테나를 통한 통신 성능의 향상은 도 9와 도10에서 설명한다.In addition, the multi-antenna arrangement method according to an embodiment of the present invention is a plane including a straight line connecting the array of multiple antennas of the transmitter and a straight line connecting the array of multiple antennas of the receiver, the reflection plane reflecting the signal transmitted through the transmitter The transmitting antenna or the receiving antenna may be arranged to be perpendicular to the vertical direction. Enhancement of communication performance through multiple antennas when there is a reflection plane will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
도 8은 도 7의 송신기가 회전하더라도 다중 안테나의 성능이 유지되는 경우를 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a case in which performance of multiple antennas is maintained even when the transmitter of FIG. 7 rotates.
도 8을 참조하면, 도 7의 본 발명의 일실시예에 따른 송신기는 송신기를 시계방향으로 회전시키는 경우, 송신기의 다중 안테나 배열과 수신기의 다중 안테나 배열은 여전히 서로 마주 보며 평행을 유지하고 있다. Referring to FIG. 8, when the transmitter according to the embodiment of the present invention of FIG. 7 rotates the transmitter clockwise, the multi-antenna array of the transmitter and the multi-antenna array of the receiver still face each other and remain parallel to each other.
또한, 송신기를 90도로 회전하는 경우뿐만 아니라 송신기가 놓여있는 평면에서 임의의 각도로 회전시키는 경우에도 송신 안테나 배열과 수신 안테나 배열은 서로 마주 보며 평행을 유지하여 최대 채널 용량을 확보할 수 있다.In addition, even when the transmitter is rotated by 90 degrees as well as when the transmitter is rotated at an arbitrary angle in the plane on which the transmitter antenna array and the receiving antenna array can face each other in parallel to ensure the maximum channel capacity.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 반사평면이 있는 다중 안테나 채널을 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating a multiple antenna channel with a reflection plane according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 송신기는 Line-of-Sight 신호뿐만 아니라 반사신호가 있는 경우에 다중 안테나를 이용하여 최대 채널 용량을 확보할 수 있다. Referring to FIG. 9, the transmitter according to an embodiment of the present invention can secure the maximum channel capacity using multiple antennas when there is a reflected signal as well as a line-of-ight signal.
예를 들어, 도 9는 반사신호를 고려하기 위해 한 개의 반사평면이 있는 채널을 가정하고, 송신기의 다중 안테나 1 과 2의 배열과 수신기의 다중 안테나 1 과 2의 배열은 서로 마주 보며 평행함을 가정하였다. 이러한 가정은 단순히 Line-of-Sight 신호만 있는 채널의 경우에 최대 채널 용량을 확보하기 위한 조건에 비추어 보면 쉽게 예상할 수 있다.For example, FIG. 9 assumes a channel having one reflection plane to consider the reflected signal, and the arrangement of the
한 개의 반사평면은 송신 안테나 배열의 중심과 수신 안테나 배열의 중심을 잇는 직선으로부터 y1만큼 떨어져 있고, 상기 반사평면은 송신기 안테나 배열을 잇는 직선과 수신기 안테나 배열을 잇는 직선 모두에 수직하다고 가정하였다. One reflection plane is assumed to be y 1 away from the straight line connecting the center of the transmit antenna array and the center of the receive antenna array, and the reflect plane is perpendicular to both the straight line connecting the transmitter antenna array and the straight line connecting the receiver antenna array.
송신기 안테나 간격과 수신기 안테나 간격 d 는 모두 5mm이며, 반사평면까지의 거리 y1 은 2.5m 이다. 송신 안테나 1에서 수신 안테나 1 과 수신 안테나 2로 전송되는 신호의 위상차이는 x1만큼의 차이가 있어서 다중 안테나를 이용하는 경우에는 더 큰 용량의 채널을 확보 할 수 있을 것으로 예상할 수 있다.The transmitter antenna spacing and the receiver antenna spacing d are both 5 mm and the distance y 1 to the reflection plane is 2.5 m. Since the phase difference between the signals transmitted from the transmitting
도 10은 도 9에서 주파수에 따라 채널 용량을 나타낸 그래프이다. FIG. 10 is a graph showing channel capacity according to frequency in FIG. 9.
도 10을 참조하면, 그래프는 송신 안테나 1, 2 모두와 수신 안테나 1, 2로 구성된 채널(2x2), 송신 안테나 1과 수신 안테나 1, 2로 구성된 채널(1x2), 송신 안테나 2와 수신 안테나 1, 2로 구성된 채널(1x2)의 용량을 보여 준다.Referring to FIG. 10, the graph shows a channel (2x2) composed of both transmit
2x2 채널의 용량이 1x2 채널의 용량보다 확연히 큰 값을 가지며, 이는 2x2 채널이 공간적으로 분리 가능한 2개의 병렬채널을 통해 채널 용량을 확보하는 것을 의미한다. 1x2 채널의 경우 송신 안테나가 1 또는 2인 두 가지 경우가 있어 두 개의 그래프가 존재한다. The capacity of the 2x2 channel is significantly larger than that of the 1x2 channel, which means that the 2x2 channel can secure channel capacity through two parallel channels that can be spatially separated. In the case of 1x2 channel, there are two cases where the transmit antenna is 1 or 2, so there are two graphs.
반사 평면이 있는 경우, 도 2의 Line-of-Sight 경로만 있는 상황에 비해 더 작은 안테나 간격으로도 큰 용량 개선을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서 반사 경로는 다중 안테나를 이용한 최대 채널 용량을 확보하는데 있어 필요한 안테나 간격을 줄일 수 있는 방법이 될 수 있다. 이는 단말기의 소형화 및 비용을 효과적으로 절감할 수 있는 방안이 된다.It can be seen that in the presence of the reflecting plane, a large capacity improvement can be obtained even with a smaller antenna spacing compared to the situation with only the Line-of-Sight path of FIG. 2. Therefore, the reflection path may be a method of reducing the antenna spacing required to secure the maximum channel capacity using multiple antennas. This is a way to effectively reduce the size and cost of the terminal.
따라서, 산란 현상이 없는 채널의 경우에 각 단말의 다중 안테나를 통한 통신 기술의 높은 성능을 보장하기 위한 안테나 간격에 대해서는 반사 평면을 이용할 수 있다. Therefore, in the case of a channel without scattering phenomenon, a reflection plane may be used for antenna spacing to ensure high performance of a communication technology through multiple antennas of each terminal.
또한, 산란 현상이 없는 채널의 경우에 각 단말의 다중 안테나를 통한 통신 기술의 높은 성능을 보장하기 위한 다중 안테나 배치방법은 단말이 놓여있는 평면과 안테나 배열을 잇는 직선이 수직이 되게 안테나를 배치한다. 즉, 단말이 놓여있는 평면의 법선 벡터와 안테나 배열을 잇는 직선이 평행이 되도록 안테나를 배치하는 것이다.In addition, in the case of a channel without scattering phenomenon, a multi-antenna arrangement method for ensuring high performance of a communication technology through multiple antennas of each terminal arranges the antennas so that a straight line connecting the plane where the terminal is placed and the antenna array are perpendicular to each other. . That is, the antenna is arranged so that the straight line connecting the antenna array and the normal line of the plane on which the terminal is placed is parallel.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나는 60GHz 대역의 밀리미터파(millimeter wave)의 신호를 전송 할 수 있다. The multi-antenna according to an embodiment of the present invention may transmit a millimeter wave signal of 60 GHz band.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
Claims (12)
송신기의 회전 시, 상기 송신기의 다중 안테나의 배열이 상기 수신기의 다중 안테나의 배열과 서로 마주 보며 평행이 되도록 송신 안테나가 추가 배치된 제 2 안테나부
를 포함하는 송신장치.A first antenna unit disposed to face and parallel to the multiple antenna array of the receiver; And
A second antenna unit in which a transmitting antenna is additionally arranged such that the arrangement of the multiple antennas of the transmitter is parallel to each other and parallel to the arrangement of the multiple antennas of the receiver when the transmitter is rotated
Transmission device comprising a.
상기 수신기가 회전함에 따라, 상기 수신기에 위치한 다중 안테나의 배열이 회전하는 송신장치.The method of claim 1,
And as the receiver rotates, an array of multiple antennas positioned in the receiver rotates.
송신부를 포함하는 송신 장치.A multi-antenna section in which a transmitting antenna is disposed such that a straight line connecting the array of multiple antennas positioned at the transmitter and a straight line connecting the array of multiple antennas positioned at the receiver are perpendicular to a plane on which the transmitter is placed; And
Transmission device comprising a transmitter.
상기 다중 안테나부는,
상기 송신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선과 상기 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선을 포함하는 평면이, 상기 송신기를 통해 전송되는 신호가 반사되는 반사 평면과 수직이 되도록 배치되는 송신 장치.The method of claim 3,
The multiple antenna unit,
And a plane comprising a straight line connecting the array of multiple antennas of the transmitter and a straight line connecting the array of multiple antennas of the receiver is arranged such that the plane is perpendicular to the reflecting plane on which the signal transmitted through the transmitter is reflected.
상기 수신기가 회전함에 따라, 상기 수신기에 위치한 다중 안테나의 배열이 회전하는 다중 안테나 배치방법.The method of claim 5,
And as the receiver rotates, an array of multiple antennas positioned in the receiver rotates.
상기 송신기가 회전함에 따라, 상기 송신기에 위치한 다중 안테나의 배열이 회전하는 다중 안테나 배치방법.The method of claim 7, wherein
And as the transmitter rotates, an array of multiple antennas positioned in the transmitter rotates.
상기 송신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선과 상기 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선을 포함하는 평면이 상기 송신기를 통해 전송되는 신호가 반사되는 반사 평면과 수직이 되도록 송신 안테나를 배치하는 단계
를 더 포함하는 다중 안테나 배치방법.10. The method of claim 9,
Arranging a transmitting antenna such that a plane comprising a straight line connecting the array of multiple antennas of the transmitter and a straight line connecting the array of multiple antennas of the receiver is perpendicular to a reflecting plane on which the signal transmitted through the transmitter is reflected
Multiple antenna arrangement method further comprising.
상기 수신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선과 상기 송신기의 다중 안테나의 배열을 잇는 직선을 포함하는 평면이 상기 수신기를 통해 전송받는 신호가 반사되는 반사 평면과 수직이 되도록 수신 안테나를 배치하는 단계
를 더 포함하는 다중 안테나 배치방법.
The method of claim 11,
Arranging a receiving antenna such that a plane including a straight line connecting the array of multiple antennas of the receiver and a straight line connecting the array of multiple antennas of the transmitter is perpendicular to a reflecting plane on which a signal transmitted through the receiver is reflected;
Multiple antenna arrangement method further comprising.
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