KR101340964B1 - 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Abstract

본 발명은 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용한 편파 통신을 통해 데이터를 송수신함으로써, 채널간의 간섭을 최소화시킬 수 있는 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에 관한 것입니다.
이를 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템은 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 편파 통신을 수행하는 하나 또는 그 이상의 이동 노드와, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 이동 노드에 데이터를 전송하는 하나 또는 그 이상의 분산 노드와, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 이동 노드에게 전송할 모든 데이터를 자신의 관할 영역 내 분산 노드들에게 전송하는 거점 노드를 포함하며, 분산 노드는, 거점 노드로부터 수신한 모든 데이터를 병합하여 이동 노드들에게 전송하거나, 이동 노드들로부터 데이터를 수신한 후 이를 병합하여 거점 노드에 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템, 장치 및 방법 {COOPERATION MOBILE COMMUNICATION SYSTEM, APPARATUS AND METHOD BASED ON ELECTROMAGNETIC FIELD POLARIZATION ANTENNA}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지향성을 갖는 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 이동 통신 서비스는 3세대 이동 통신(3G : 3rd generation mobile communication)에서 4세대 이동 통신(이하 4G)으로 전환 중에 있다. 4G 시스템의 무선망 기술은 크게 다중 접속(Multiple access) 기술, 안테나 기술, 코딩 및 변조 기술, 무선 자원 관리 기술, 링크 적응(link adaptation) 기술로 분류할 수 있다.
다중 접속 기술은 시간, 주파수, 부호 등의 한정된 무선 자원을 여러 사용자나 시스템이 공유/분할하여 사용하는 것으로서, 3G 시스템에서는 CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access) 방식이 다중 접속 기술로 사용되었으나, 4G 시스템의 고속 데이터 전송을 위한 광대역 시스템을 위해서는 주파수를 분할하여 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), MC-CDMA, OFCDM 등의 방식이 연구되고 있다.
4G 시스템에서는 높은 주파수 효율성을 위하여 다중 안테나 기술이 사용될 계획이며, 시스템의 대용량화를 위해 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술이 적용된다. 다중 안테나를 사용하면 어레이 이득, 간섭 제거 이득, 다이버시티 이득, 다중화 이득을 얻을 수 있으며 이는 모두 고속 데이터 전송을 위한 장점이 된다.
그러나, 이와 같이 다중 안테나를 이용하는 경우 단말기간의 주파수 간섭이 일어나는 문제점과 어느 하나의 시스템에서 에러가 발생되는 경우 데이터를 전송하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2008-0030473(강화된 다이버시티를 구비하는 OFDM 기반 MIMO 시스템을 위한 방법 및 시스템, 공개일자 2008년 04월 04일)에는 무선 주파수 시스템 내 복수개의 안테나로부터 일군의 안테나를 선택하여 선택된 안테나군을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 기술이 기재되어 있다.
본 발명은 상기와 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용한 편파 통신을 통해 데이터를 송수신함으로써, 채널간의 간섭을 최소화시킬 수 있는 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정한 후 이를 기반으로 데이터를 송수신함으로써, 채널간의 간섭과 데이터의 손실을 최소화할 수 있는 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정한 후 분산 노드에 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 데이터를 전송하며, 협력 그룹 내 모든 분산 노드에서 협력 그룹 내 이동 노드들에게 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 데이터를 전송할 수 있는 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법을 제공한다.
본 발명은 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정하여 관리할 수 있는 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치를 제공한다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템은 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 편파 통신을 수행하는 하나 또는 그 이상의 이동 노드와, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 상기 이동 노드에 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 데이터를 전송하는 하나 또는 그 이상의 분산 노드와, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 상기 이동 노드에게 전송할 모든 데이터를 자신의 관할 영역 내 분산 노드들에게 전송하는 거점 노드를 포함하며, 상기 분산 노드는, 상기 거점 노드로부터 수신한 모든 데이터를 병합하여 상기 이동 노드들에게 전송하거나, 상기 이동 노드들로부터 데이터를 수신한 후 이를 병합하여 상기 거점 노드에 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 거점 노드는, 하나 또는 그 이상의 상기 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹을 설정하여 관리하며, 상기 이동 노드에게 전송할 모든 데이터를 상기 협력 그룹 내 분산 노드들에게 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 거점 노드는, 상기 이동 노드의 위치, 데이터 전송량 또는 이동 상태와 상기 분산 노드의 관할 영역에 대한 정보를 고려하여 상기 협력 그룹을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 N차 전자기장 편파 안테나는, 지향성을 갖는 편파 안테나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 이동 노드는, 상기 분산 노드로부터 병합한 데이터를 수신한 후 상기 병합한 데이터 중 자신의 요청한 데이터만을 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 분산 노드는, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 거점 노드 및 이동 노드와 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 분산 노드는, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 각각의 최대 용량, 분산 에러 최소 값 및 비트 에러율 최소 값 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 거점 노드는, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 분산 노드와 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템에서 상기 거점 노드는, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 각각의 최대 용량, 분산 에러 최소 값 및 비트 에러율 최소 값 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치는 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 구비하며, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 선택하며, 상기 선택된 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 이동 노드들에게 전송할 데이터를 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 하나 또는 그 이상의 분산 노드에 전송하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치에서 상기 제어 장치는, 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정하여 관리하며, 상기 선택된 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 상기 협력 그룹 내 이동 노드들에게 전송할 데이터를 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 상기 협력 그룹 내 각 분산 노드들에게 전송하며, 상기 분산 노드들로부터 상기 협력 그룹 내 이동 노드들로부터 송신되는 데이터들을 병합한 데이터를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치에서 상기 제어 장치는, 상기 이동 노드의 위치, 데이터 전송량 또는 이동 상태와 상기 분산 노드의 관할 영역 정보를 고려하여 상기 협력 그룹 내 분산 노드와 이동 노드를 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치에서 상기 제어 장치는, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 각각의 최대 용량, 분산 에러 최소 값 및 비트 에러율 최소 값 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치에서 상기 N차 전자기장 편파 안테나는, 지향성을 갖는 편파 안테나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치에서 상기 분산 노드는, 상기 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식을 수신한 데이터를 병합한 후 이를 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 상기 이동 노드 각각에게 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법은N차 전자기장 편파 안테나를 각각 구비하는 하나 또는 그 이상의 이동 노드, 분산 노드 및 거점 노드를 이용한 이동 통신 방법으로서, 상기 거점 노드에서 상기 이동 노드들에게 전송할 모든 데이터를 상기 분산 노드 각각에 전송하는 단계와, 상기 모든 데이터를 수신한 분산 노드 각각에서 상기 모든 데이터를 병합하는 단계와, 상기 병합된 데이터를 상기 협력 그룹 내 이동 노드 각각에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법은 상기 거점 노드에서 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹을 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 분산 노드 각각에 전송하는 단계는, 상기 협력 그룹 내 분산 노드에게 상기 협력 그룹 내기 이동 노드들에게 전송할 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법에서 상기 협력 그룹을 설정하는 단계는, 상기 이동 노드의 위치, 데이터 전송량 또는 이동 상태와 상기 분산 노드의 관할 영역 정보를 고려하여 상기 협력 그룹으로 설정될 이동 노드와 분산 노드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법에서 상기 거점 노드 및 분산 노드 각각은, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 구비하며, 상기 거점 노드 및 분산 노드에서 데이터를 전송할 때 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택한 후 상기 선택된 N차 전기장 편파 안테나를 이용하여 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법은, 상기 분산 노드에서 하나 또는 그 이상의 이동 노드로부터 데이터를 수신하는 단계와, 상기 분산 노드에서 수신한 데이터를 병합하여 상기 거점 노드에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정한 후 이를 기반으로 데이터를 송수신함으로써, 채널간의 간섭과 데이터의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정한 후 분산 노드에 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 데이터를 전송하며, 협력 그룹 내 모든 분산 노드에서 협력 그룹 내 이동 노드들에게 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 데이터를 전송함으로써, 어느 하나의 분산 노드에서 에러가 발생할 경우 데이터 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 지향성 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 데이터를 송수신함으로써, 간섭을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 편파 안테나를 이용한 이동 통신 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 협력 통신을 수행하는 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나를 이용한 이동 통신 시스템이 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나를 이용한 이동 통신 시스템과 그 동작 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나를 이용한 이동 통신 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자기장 편파 안테나를 이용한 이동 통신 시스템은 거점 노드(100), 거점 노드(100)와 통신을 수행하는 다수의 분산 노드(110) 및 다수의 이동 노드(120) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 거점 노드(100), 분산 노드(110) 및 다수의 이동 노드(120)들은 무선 통신을 위한 무선 통신 디바이스이다.
본 발명의 실시 예에 따른 거점 노드(100), 분산 노드(110) 및 이동 노드(120)는 무선 통신을 수행하는 무선 통신 디바이스로서, 적어도 하나 이상의 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 이용하여 다른 무선 통신 디바이스와 통신을 수행할 수 있다. 여기에서, N차 전자기장 편파 안테나(200)는 편파 다이버시티 효과를 갖는 이중 급전 안테나의 구조를 가질 수 있으며, 2개의 급전점에 위상을 변화시켜 원형 편파, 선형 편파를 모두 구현할 수 있다.
또한, N차 전자기장 편파 안테나(200)는 다수개의 전기장 및 자기장 안테나를 서로 연결하여 구현가능하며, 수직 편파 및 수평 편파 모두를 송수신할 수 있다. 이러한 N차 전자기장 편파 안테나(200)의 예로는 6 dimensions, 12 dimensions, 24 dimensions 전자기장 편파 안테나 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에서는 다수 개의 N차 전자기장 편파 안테나(200)간의 간섭에 대한 독립성을 보장하기 위해 전방향(omni-directional) 안테나보다 지향성 안테나를 이용하여 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 구성할 수 있다.
이러한 N 차 전자기장 편파 안테나(200)는 지향성을 우수하기 때문에, N차원 전자기장 편파 안테나(200)를 구비하는 이동 노드(120)는 분산 노드(110)와의 채널 형성 시 간섭 채널의 형성을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 N차 전자기장 편파 안테나(200)는 N-dimensional 편파 안테나를 의미하며, 각 편파 안테나를 직교(orthogonal)하지 않게 배치하고, 전방향(omi-directional) 안테나를 사용하는 것이 아니라 지향성(directional) 안테나를 사용하여 방출되는 신호에 대한 상호 결합(mutual coupling)을 줄이는 방식을 이용하여 구현할 수 있다. 그 예로서, 6-dimensional 편파 안테나는 3-dimensional 축(axis)에서 3-dimensional 자기 루프 안테나들(magnetic loop antennas)과 3-dimensional 전자 다이폴 안테나들(electric dipole antennas)이 서로 직교하게 배치될 수 있다.
지향성 편파 안테나의 예로는 패시브(passive)하게 고정적으로 지향성을 갖는 빔을 생성하는 편파 안테나, 액티브하게 지향성 빔을 조절할 수 있는 편파 안테나 등을 들 수 있다.
거점 노드(100)는 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 구비하며, 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 이용하여 분산 노드(110)와 채널을 형성한 후 형성된 채널을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
한편, 거점 노드(100)는 하나 또는 그 이상의 분산 노드(110)들과 이동 노드(120)들을 하나의 협력 그룹으로 설정하여 관리할 수 있는데, 그 방법으로는 이동 노드(120)들이 분산 노드(110)들의 관할 영역 내 경계면에 있을 경우 분산 노드(110)들과 이동 노드(120)들을 하나의 협력 그룹으로 설정할 수 있다. 다시 말해서, 거점 노드(100)는 이동 노드(120)들의 위치 정보와 분산 노드(110)들의 관할 영역에 대한 정보를 기반으로 하나의 협력 그룹을 설정할 수 있다.
한편, 거점 노드(100)는 협력 그룹을 이용하여 데이터를 송신할 수 있는데, 즉 협력 그룹 내 포함된 이동 노드(120)들에게 송신할 데이터를 협력 그룹 내 분산 노드(110)들에 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 전송하며, 데이터를 수신한 분산 노드(110)들은 협력 그룹 내 이동 노드(120)들에게 데이터를 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅하여 전송할 수 있다.
상술한 바와 같은 협력 통신을 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 거점 노드(100)는 제어 장치(105)를 구비할 수 있는데, 이러한 제어 장치(105)는 분산 노드(110)의 관할 영역 정보 및 이동 노드(120)들의 위치 및 이동 상태와 데이터 전송량 등을 고려하여 하나 또는 그 이상의 분산 노드(110)들과 이동 노드(120)들을 선택하여 협력 그룹을 설정한 후 설정된 협력 그룹 내 분산 노드(110)들에게 데이터를 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방법으로 송신하거나 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 구비하는 경우 제어 장치(105)는 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 하나 또는 그 이상을 선택하며, 선택된 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 통해 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 여기에서, 거점 노드(100)의 제어 장치(105)가 분산 노드(110)로부터 데이터를 수신할 경우 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 적어도 하나 이상을 선택하여 수신하며, 분산 노드(110)에 데이터를 전송할 경우 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 하나 또는 그 이상을 선택한 후 선택된 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 그룹핑하여 관리할 수 있다. 즉, 데이터를 전송할 때에는 그룹핑된 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 이용하여 데이터를 각 분산 노드(110)에 전송할 수 있다.
상술한 바와 같이, 하나의 거점 노드(100)에는 하나 또는 그 이상의 분산 노드(110)와 연결되어 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 통신을 수행하며, 거점 노드(100)와 연결된 각 분산 노드(110)는 거점 노드(100)로부터 병합한 데이터를 수신한 후 이를 자신의 영역(셀)에 존재하는 이동 노드(120)에 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 전송할 수 있다.
이러한 분산 노드(110)는 거점 노드(100)와 마찬가지로 적어도 하나 이상의N차 전자기장 편파 안테나(200)를 구비하며, N차 전자기장 편파 안테나(200)를 이용하여 이동 노드(120)와 채널을 형성한 후 형성된 채널을 통해 데이터를 송신할 수 있다.
분산 노드(110)는 이동 노드(120)들에게 거점 노드(100)로부터 제공받은 데이터를 병합하여 전송할 수 있다.
협력 그룹 내 분산 노드(110)들은 가상 편파 안테나 기반으로 MIMO를 형성한 후 이를 기반으로 거점 노드(100)로부터 수신한 데이터를 이동 노드(120)에 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 거점 노드(100) 및 분산 노드(110)는 다수 개(K)의 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 구비할 수 있으며, 다수 개의N차 전자기장 편파 안테나(200) 모두를 이용하여 데이터를 전송하지 않고 다수 개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 하나 또는 그 이상을 선택한 후 선택된 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 이용하여 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 여기에서, K는 N보다 작을 수 있다.
한편, 분산 노드(110)가 이동 노드(110)로부터 데이터를 수신할 경우 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 적어도 하나 이상을 선택하여 수신하며, 이동 노드(120)에 데이터를 전송할 경우 다수개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 하나 또는 그 이상을 선택한 후 선택된 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 그룹핑하여 관리할 수 있다. 즉, 데이터를 전송할 때에는 그룹핑된 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 이용하여 데이터를 각 이동 노드(120)에 전송할 수 있다.
거점 노드(100) 및 분산 노드(110)가 데이터를 송수신하기 전에 N차 전자기장 편파 안테나(200)를 선택하는 방법으로는 다양한 메트릭(metric)이 고려될 수 있다. 즉, 거점 노드(100) 및 분산 노드(110)는 각 N차 전자기장 편파 안테나(200)의 최대 용량(capacity maximization), 분산 에러 최소 값(mean square error minimization), 비트 에러율 최소 값(bit error rate minimization) 중 하나 또는 그 이상의 메트릭을 이용하여 다수 개의 N차 전자기장 편파 안테나(200) 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다.
한편, 분산 노드(110)는 하나 또는 그 이상의 이동 노드(120), 즉 협력 그룹으로 설정된 이동 노드(120)로부터 데이터를 수신한 후 이를 병합하여 거점 노드(100)에 전송할 수 있다. 이를 위하여 협력 그룹 내 분산 노드(110)는 분산된 협력 편파 채널을 형성하여 이동 노드(120)로부터 제공받은 데이터를 거점 노드(100)에 전송할 수 있다.
이동 노드(120)는 분산 노드(110)와의 통신을 위해N차 전자기장 편파 안테나(200)를 구비하며, N차 전자기장 편파 안테나(200)를 통해 분산 노드(110)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 이동 노드(120)는 협력 그룹 내 분산 노드(110) 각각에 데이터를 전송할 수 있다. 이를 위하여 협력 그룹 내 각 분산 노드(110)와 이동 노드(120)은 상향 링크 맥(MAC : Multiple Access Channel) 채널을 형성할 수 있다.
이러한 이동 노드(120)는 병합 데이터를 수신하며, 수신된 병합 데이터에서 자신이 필요한 데이터만을 추출한 후 이를 디코딩할 수 있다.
상술한 바와 같이 전자기장 편파 안테나를 이용한 협력 통신을 수행하는 경우에 대해 도 2을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 협력 통신을 수행하는 예를 도시한 도면이다.
도 2는 거점 노드(100)가 분산 노드 B1, B2, B3와 이동 노드 T1, T2, T3을 하나의 협력 그룹으로 설정하여 관리하는 경우를 도시한 것으로서, 거점 노드(100)는 이동 노드 T1, T2, T3에게 전송할 데이터를 협력 그룹 내 분산 노드인 B1, B2, B3에게 멀티캐스팅 방식으로 전송한다. 즉, 거점 노드(100)는 x1, x2, x3 모든 데이터를 협력 그룹 내 분산 노드 B1, B2, B3을 전송한다.
이에 따라, 분산 노드 B1, B2, B3는 데이터 x1, x2, x3을 병합한 후 이를 브로드캐스팅 방식으로 이동 노드 T1, T2, T3에 전송하게 된다. 즉, 분산 노드 B1은 병합한 데이터를 이동 노드 T1, T2, T3에 전송할 뿐만 아니라 분산 노드 B2, B3도 병합한 데이터를 이동 노드 T1, T2, T3에 전송한다.
이에 따라, 이동 노드 T1, T2, T3은 병합한 데이터인 x1, x2, x3을 분산 노드 B1, B2, B3으로부터 수신하게 된다.
이러한 병합 데이터를 수신한 이동 노드 T1, T2, T3은 병합 데이터에서 자신이 필요한 데이터, 즉 요청한 데이터만을 추출한 후 이를 디코딩할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 구성을 갖는 시스템이 동작하는 과정에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자기장 편파 안테나를 이용한 이동 통신 시스템이 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 거점 노드(100)는 하나 또는 그 이상의 분산 노드(110)들과 이동 노드(120)들을 협력 그룹으로 설정한다(S300). 협력 그룹을 설정하는 방법은 분산 노드(110)들의 관할 영역(셀)에 대한 정보와 이동 노드(120)들의 위치, 이동 정보, 데이터 량 등을 근거하여 설정하는 것을 예로 들 수 있다.
그런 다음, 거점 노드(100)는 협력 그룹 내 분산 노드(110)들과 하량 채널을 형성한 후 이를 통해 협력 그룹 내 이동 노드(120)들에게 송신할 데이터를 멀티캐스팅 방식으로 협력 그룹 내 분산 노드(110)들에게 전송한다(S302). 이에 따라, 이동 노드(120)들에게 송신할 데이터는 협력 그룹 내 모든 분산 노드(110)들에게 공유될 수 있다.
거점 노드(100)로부터 데이터를 수신한 분산 노드(110)들은 데이터를 병합하여 병합 데이터를 생성하며(S304), 이동 노드(120)들과 하향 링크 맥 채널을 형성한 후 병합 데이터를 브로드캐스팅 방식으로 협력 그룹 내 모든 이동 노드(120)들에게 전송한다(S306). 이에 따라, 협력 그룹 내 모든 이동 노드(120)들은 거점 노드(100)가 송신한 모든 데이터를 공유할 수 있다.
이동 노드(120) 각각은 병합 데이터에서 자신이 요청한 데이터만을 추출한 후 이를 디코딩한다(S308).
한편, 본 발명의 실시 예에서는 데이터를 이동 노드(120)에 전송하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 상향 채널에서도 동일한 방법을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 이동 노드(120)는 협력 그룹 내 분산 노드(110)들과 상향 링크 맥 채널을 형성한 후 이를 통해 데이터를 전송하고, 분산 노드(110) 각각은 분산된 협력 편파 채널을 형성하여 거점 노드(100)에 데이터를 전송할 수 있다.
상술한 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 분산 노드(110)들과 이동 노드(120)들을 협력 그룹으로 설정한 후 이를 기반으로 협력 통신을 수행하여 데이터를 송신함으로써, 어느 하나의 분산 노드(110)의 고장 또는 손실로 인해 이동 노드(120)가 데이터를 수신하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 거점 노드
105 : 제어 장치
110 : 분산 노드
120 : 이동 노드

Claims (20)

  1. N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 편파 통신을 수행하는 하나 또는 그 이상의 이동 노드와,
    하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 상기 이동 노드에 데이터를 전송하는 하나 또는 그 이상의 분산 노드와,
    하나 또는 그 이상의 상기 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹을 설정하여 관리하며, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 상기 이동 노드에게 전송할 모든 데이터를 상기 협력 그룹 내 분산 노드들 전송하는 거점 노드를 포함하며,
    상기 분산 노드는, 상기 거점 노드로부터 수신한 모든 데이터를 병합하여 상기 이동 노드들에게 전송하거나, 상기 이동 노드들로부터 데이터를 수신한 후 이를 병합하여 상기 거점 노드에 전송하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 거점 노드는,
    상기 이동 노드의 위치, 데이터 전송량 또는 이동 상태와 상기 분산 노드의 관할 영역에 대한 정보를 고려하여 상기 협력 그룹을 설정하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 N차 전자기장 편파 안테나는, 지향성을 갖는 편파 안테나인 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 노드는, 상기 분산 노드로부터 병합한 데이터를 수신한 후 상기 병합한 데이터 중 자신의 요청한 데이터만을 추출하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 노드는, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 거점 노드 및 이동 노드와 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분산 노드는, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 각각의 최대 용량, 분산 에러 최소 값 및 비트 에러율 최소 값 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 거점 노드는, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 분산 노드와 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 거점 노드는, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 각각의 최대 용량, 분산 에러 최소 값 및 비트 에러율 최소 값 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 시스템.
  10. 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 구비하며,
    하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹으로 설정하여 관리하며, 상기 N차 전자기장 편파 안테나를 이용하여 상기 협력 그룹 내 이동 노드들에게 전송할 데이터를 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 상기 협력 그룹 내 각 분산 노드들에게 전송하며, 상기 협력 그룹 내 이동 노드들로부터 송신되는 데이터들을 병합한 데이터를 상기 협력 그룹 내 분산 노드들로부터 수신하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 이동 노드의 위치, 데이터 전송량 또는 이동 상태와 상기 분산 노드의 관할 영역 정보를 고려하여 상기 협력 그룹 내 분산 노드와 이동 노드를 선택하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 N차 전자기장 편파 안테나 각각의 최대 용량, 분산 에러 최소 값 및 비트 에러율 최소 값 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치.
  14. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 N차 전자기장 편파 안테나는, 무지향/지향성을 갖는 편파 안테나인 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 분산 노드는,
    유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식을 수신한 데이터를 병합한 후 이를 상기 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 또는 브로드캐스팅 방식으로 상기 이동 노드 각각에게 전송하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 장치.
  16. N차 전자기장 편파 안테나를 각각 구비하는 하나 또는 그 이상의 이동 노드, 분산 노드 및 거점 노드를 이용한 이동 통신 방법으로서,
    상기 거점 노드에서 하나 또는 그 이상의 분산 노드와 이동 노드들을 협력 그룹을 설정하는 단계와,
    상기 거점 노드에서 상기 이동 노드들에게 전송할 모든 데이터를 상기 협력 그룹 내 분산 노드 각각에 전송하는 단계와,
    상기 모든 데이터를 수신한 분산 노드 각각에서 상기 모든 데이터를 병합하는 단계와,
    상기 병합된 데이터를 하나 또는 그 이상의 상기 분산 노드와 이동 노드들로 이루어진 협력 그룹 내 이동 노드 각각에 전송하는 단계를 포함하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 협력 그룹을 설정하는 단계는,
    상기 이동 노드의 위치, 데이터 전송량 또는 이동 상태와 상기 분산 노드의 관할 영역 정보를 고려하여 상기 협력 그룹으로 설정될 이동 노드와 분산 노드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 거점 노드 및 분산 노드 각각은, 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나를 구비하며,
    상기 이동 통신 방법은, 상기 거점 노드 및 분산 노드에서 데이터를 전송할 때 상기 하나 또는 그 이상의 N차 전자기장 편파 안테나 중 하나 또는 그 이상을 선택한 후 상기 선택된 N차 전기장 편파 안테나를 이용하여 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 이동 통신 방법은,
    상기 분산 노드에서 하나 또는 그 이상의 이동 노드로부터 데이터를 수신하는 단계와,
    상기 분산 노드에서 수신한 데이터를 병합하여 상기 거점 노드에 전송하는 단계를 더 포함하는
    전자기장 편파 안테나 기반의 이동 통신 방법.
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