KR101371997B1 - Method and apparatus for polarization antenna transmission using distributed nodes - Google Patents

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Abstract

편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템은 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하는 제1 거점 노드, 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하는 제2 거점 노드 및 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 분산 노드를 포함한다.A communication system for performing polarized antenna communication includes a first strong node node comprising a first polarized antenna using six different polarizations, a second strong node including a second polarized antenna using six different polarized waves, and the first strong node. And a distributed node that transmits data to the second node in cooperation with the first node to increase the degree of freedom gain between the node and the second node.

Description

분산 노드를 활용한 편파 안테나 전송 방법{METHOD AND APPARATUS FOR POLARIZATION ANTENNA TRANSMISSION USING DISTRIBUTED NODES}Method for transmitting polarized antenna using distributed node {METHOD AND APPARATUS FOR POLARIZATION ANTENNA TRANSMISSION USING DISTRIBUTED NODES}

본 발명은 아래의 실시예들은 분산 노드를 활용하여 편파 안테나의 전송용량 증가 시스템이다.The present invention is a transmission capacity increase system of a polarization antenna by using a distributed node.

스마트폰 어플리케이션의 증가, 멀티미디어 서비스 수요 증가로 인해, 노드들 간의 통신 용량을 증가하기 위한 연구가 진행되고 있다. 용량 증대를 위해 여러 안테나들을 이용하는 다중 안테나 시스템(MIMO 시스템)이 고안되었다. 그러나 이러한 MIMO 시스템은, 기지국과 같은 공간 제약 조건이 있는 환경에서 안테나들의 개수를 늘리지 못하는 한계점을 갖는다.Due to the increase in smart phone applications and the demand for multimedia services, research is being conducted to increase the communication capacity between nodes. To increase capacity, a multiple antenna system (MIMO system) using multiple antennas has been devised. However, such a MIMO system has a limitation in that the number of antennas cannot be increased in an environment having a space constraint such as a base station.

위와 같은 문제점을 해결하고자 서로 다른 편파 성분을 갖는 안테나에 분산 노드를 이용한 시스템이 제안되었으며, 현재 많은 연구와 기술 개발이 진행 중에 있다.In order to solve the above problems, a system using distributed nodes in antennas having different polarization components has been proposed, and a lot of research and technology development are currently in progress.

본 발명은 하나의 유효한 전자기파 진행에서 얻는 자유도 이득을 분산 노드를 이용하여 편파 안테나 통신 용량 증가를 제공한다.The present invention provides an increase in the polarization antenna communication capacity by using a distributed node with the degree of freedom gain obtained in one effective electromagnetic wave progression.

또한, 본 발명은 거점 노드와 분산 노드의 최소화된 환경을 제공한다.In addition, the present invention provides a minimized environment of base nodes and distributed nodes.

또한, 본 발명은 분산 노드를 사용하여 거점 노드의 전력을 최소화하는 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a system that minimizes the power of a base node using distributed nodes.

본 발명의 일실시예에 따른 분산 노드를 이용한 편파 안테나 통신 수행하는 통신 시스템은 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하는 제1 거점 노드, 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하는 제2 거점 노드 및 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 상기 분산 노드를 포함한다.A communication system for performing polarized antenna communication using a distributed node according to an embodiment of the present invention includes a first base node including a first polarized antenna using six different polarizations, and a second polarized antenna using six different polarized waves. A distributed node that transmits data to the second base node in cooperation with the first base node to increase a degree of freedom gain between the second base node and the first base node and the second base node; It includes.

상기 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 상기 제1 편파 안테나를 포함하는 상기 제1 거점 노드는 상기 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 채널에 대응하는 상기 6개의 고유값들은 크기 순으로 제1 고유값, 제2 고유값, 제3 고유값, 제4 고유값, 제5 고유값 및 제6 고유값을 포함하고, 상기 분산 노드는 상기 제3 고유값 및 상기 제4 고유값을 실효적으로 증가시키기 위하여 상기 제2 거점 노드와 협력하는 상기 편파 안테나 통신 시스템을 포함할 수 있다.The first base node comprising the first polarized antenna using the six different polarizations may be configured such that the six eigenvalues corresponding to the channel between the first base node and the second base node are in order of magnitude. A first eigenvalue, a second eigenvalue, a third eigenvalue, a fourth eigenvalue, a fifth eigenvalue, and a sixth eigenvalue, wherein the distributed node effectively applies the third eigenvalue and the fourth eigenvalue. The polarization antenna communication system cooperating with the second base node may be included to increase.

상기 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 상기 제2 편파 안테나를 포함하는 상기 제2 거점 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 채널에 대응하는 상기 6개의 고유값들은 크기 순으로 상기 제1 고유값, 상기 제2 고유값, 상기 제3 고유값, 상기 제4 고유값, 상기 제5 고유값 및 상기 제6 고유값을 포함하고, 상기 분산 노드는 상기 제3 고유값 및 상기 제4 고유값을 실효적으로 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하는 상기 편파 안테나 통신 시스템을 포함할 수 있다.The second base node including the second polarized antenna using the six different polarizations may include the six eigenvalues corresponding to the channel between the first base node and the second base node in order of magnitude. A first eigenvalue, the second eigenvalue, the third eigenvalue, the fourth eigenvalue, the fifth eigenvalue, and the sixth eigenvalue, wherein the distributed node comprises the third eigenvalue and the fourth eigenvalue. And the polarization antenna communication system cooperating with the first base node to effectively increase eigenvalues.

상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 상기 분산 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이에 존재하는 유효한 전자기파의 진행 경로들의 개수를 증가시키는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템을 포함할 수 있다.The distributed node, which transmits data to the second node, in cooperation with the first node to increase the degree of freedom gain between the first node and the second node, the first node and the node. And a polarization antenna communication that increases the number of propagation paths of valid electromagnetic waves existing between the second node nodes.

상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 각각은 서로 다른 편파를 갖는 세 개의 안테나들을 포함할 수 있다.Each of the first base node and the second base node may include three antennas having different polarizations.

상기 분산 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템을 포함할 수 있다.The distributed node may include a communication system for performing polarized antenna communication using six different polarizations.

상기 분산 노드는 적응적으로 상기 6 개의 서로 다른 편파들 중 일부를 사용하는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템을 포함할 수 있다.The distributed node may include a communication system for adaptively performing polarized antenna communication using some of the six different polarizations.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템은 제1 거점 노드, 제2 거점 노드 및 적어도 하나의 분산 노드를 포함하고, 상기 제1 거점 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하고, 상기 제2 거점 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하며, 상기 적어도 하나의 분산 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 경우, 상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 공유하는 단계 및 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 전송하는 단계를 포함한다.In addition, a communication system for performing polarized antenna communication according to an embodiment of the present invention includes a first node, a second node, and at least one distributed node, wherein the first node includes six different polarizations. A first polarization antenna for use, wherein the second strong node is a second polarization antenna for use of six different polarizations, and the at least one distributed node is disposed between the first strong node and the second strong node. When transmitting data to the second node in cooperation with the first node in order to increase the degree of freedom gain, the first node receives some of the data that must be transmitted from the first node to the second node. Sharing a node node and the at least one distributed node and the first node and the at least one distributed node cooperate with each other Transmitting the write data to the second base node.

상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 공유하는 단계는 상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 동시에 데이터를 전송하기 위해 데이터를 공유하는 단계를 포함할 수 있다.The sharing of some of the data that should be transmitted from the first node to the second node may be shared between the first node and the at least one distributed node from the first node to the second node. The first base node and the at least one distributed node share some of the data to transmit data at the same time.

상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 전송하는 단계는 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 공유한 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 동시에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.The first node and the at least one distributed node to cooperate with each other to transmit the data to the second node, the first node and the at least one distributed node in cooperation with each other sharing the data And simultaneously transmitting to the second base node.

본 발명은 하나의 유효한 전자기파 진행에서 얻는 자유도 이득을 분산 노드를 이용하여 편파 안테나 통신의 용량을 증가할 수 있다.The present invention can increase the capacity of polarized antenna communication by using a distributed node with the degree of freedom gain obtained in one effective electromagnetic wave progression.

또한, 본 발명은 거점 노드와 분산 노드의 최소화된 환경을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a minimized environment of base nodes and distributed nodes.

또한, 본 발명은 분산 노드를 사용하여 거점 노드의 전력을 최소화하는 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a system that minimizes the power of the base node using a distributed node.

도 1은 컨트롤 평면 및 사용자 평면 상에서 바라본 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 복수의 협력 클러스터들을 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 4는 두 개의 거점 노드들이 신호를 송/수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 일반적인 거점 노드 간의 통신에서 채널 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 환경에서 송수신단 사이 거리에 따른 고유값 분표를 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 5의 환경에서 송수신단 사이 거리에 따른 용량 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 5에서 분산 노드를 추가할 경우의 채널 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 환경에서 분산 노드의 안테나 수를 조정하면서, 송수신단 사이가 멀어짐에 따른 용량 분석을 나타낸 그래프이다.
1 is a diagram illustrating an organic topology network viewed from a control plane and a user plane.
2 is a diagram illustrating data flow in an organic topology network.
3 is a diagram illustrating an organic topology network including a plurality of cooperative clusters.
4 is a diagram illustrating two node nodes transmit and receive signals.
5 is a diagram illustrating a channel configuration in communication between general node nodes.
FIG. 6 is a graph illustrating the eigenvalue fraction according to the distance between the transmitter and the receiver in the environment of FIG. 5.
7 is a graph illustrating a capacity distribution according to a distance between a transmitting and receiving end in the environment of FIG. 5.
FIG. 8 is a diagram illustrating a channel configuration when a distributed node is added in FIG. 5.
FIG. 9 is a graph illustrating capacity analysis according to a distance between a transmitting and receiving end while adjusting the number of antennas of a distributed node in the environment of FIG. 8.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 컨트롤 평면 및 사용자 평면 상에서 바라본 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an organic topology network viewed from a control plane and a user plane.

도 1을 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 유기적 토폴로지 네트워크는 복수의 단말들, 단말들을 서빙하는 분산 노드들, 상기 분산 노드들을 관리하는 거점 노드들 및 상기 거점 노드들에 대한 트래픽을 관리하는 트래픽 집중 노드 및 상기 분산 노드들, 상기 거점 노드들 중 상기 트래픽 집중 노드를 제어하는 유기적 토폴로지 관리 장치를 포함한다.Before describing FIG. 1, the organic topology network according to the present invention includes a plurality of terminals, distributed nodes serving terminals, node nodes managing the distributed nodes, and traffic managing traffic for the node nodes. And an organic topology management device configured to control the centralized node, the distributed nodes, and the traffic concentrated node among the node nodes.

여기서, 단말들은 스마트폰, PC, 노트북, 스마트 TV 등일 수 있으며, 분산 노드들은 비교적 좁은 범위의 커버리지를 갖는 마이크로 셀(기지국), 피코 셀, 펨토 셀 등으로서 억세스 포인트의 역할을 수행한다. 특히, 분산 노드들은 L2 계층을 지원할 수 있다.Here, the terminals may be smartphones, PCs, laptops, smart TVs, etc., and the distributed nodes serve as access points as micro cells (base stations), pico cells, femto cells, etc., having a relatively narrow range of coverage. In particular, distributed nodes may support the L2 layer.

또한, 거점 노드들은 비교적 넓은 범위의 커버리지를 갖는 노드들(예를 들어, 매크로 셀)로서, L3 계층을 지원할 수 있다. 예를 들어, 분산 노드들이 수 m 에서 수 백 미터의 커버리지를 갖는다면, 거점 노드들은 수 백 m에서 수 km의 커버리지를 가질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 거점 노드들은 협력 클러스터를 적응적으로 형성하기 위해 필요한 정보를 유기적 토폴로지 관리 장치로 전달할 수 있다.Also, node nodes may support a L3 layer as nodes having a relatively wide range of coverage (eg, macro cells). For example, if distributed nodes have coverage of several meters to hundreds of meters, base nodes may have coverage of several hundred meters to several kilometers. As will be described below, the node nodes can pass the information needed to adaptively form a cooperative cluster to the organic topology management device.

트래픽 집중 노드는 거점 노드들로부터 수신되는 트래픽을 수집하여, 코어 네트워크로 전송하거나, 코어 네트워크로부터 수신되는 트래픽을 거점 노드들에게 전송한다.The traffic concentrating node collects the traffic received from the node nodes and transmits it to the core network or sends the traffic received from the core network to the node nodes.

또한, 유기적 토폴로지 관리 장치는 트래픽 집중 노드, 거점 노드 및 분산 노드 사이의 라우팅을 담당하며, 협력 클러스터들을 관리할 뿐만 아니라, 단말들의 위치들도 관리할 수 있다. 트래픽 집중 노드와 유기적 토폴로지 관리 장치는 물리적으로 하나의 장치로 구현될 수 있고, 별도로 구현될 수도 있다.In addition, the organic topology management apparatus is responsible for routing between the traffic concentrating node, the base node and the distributed node, and not only manage cooperative clusters, but also manage locations of terminals. The traffic concentrating node and the organic topology management device may be physically implemented as one device or may be implemented separately.

도 1을 참조하면, 유기적 토폴로지 네트워크를 컨트롤 평면 상에서 바라보면, 유기적 토폴로지 관리 장치(Organic Topology Controller: OTC)과 거점 노드들(Anchor Node: AN)은 컨트롤 채널(AN Control Channel)을 통하여 제어 정보를 송/수신한다. 그리고, 그러한 제어 정보는 컨트롤 채널(DN Control Channel)을 통하여 거점 노드들과 분산 노드들(Distributed Node: DN) 사이에서 송/수신된다.Referring to FIG. 1, when an organic topology network is viewed on a control plane, an organic topology controller (OTC) and an anchor node (AN) transmit control information through an control channel (AN Control Channel). Send / receive Such control information is transmitted / received between base nodes and distributed nodes (DNs) via a DN control channel.

유기적 토폴로지 네트워크를 사용자 평면 상에서 바라보면, 트래픽 집중 노드(Traffic Aggregation Node: TAN)는 트래픽을 거점 노드들을 통하여 분산 노드들로 전송하며, 분산 노드들로부터 송신되는 트래픽 역시 거점 노드들을 통하여 트래픽 집중 노드로 집중된다.
Looking at the organic topology network on the user plane, a traffic aggregation node (TAN) forwards traffic through the node nodes to the distributed nodes, and the traffic from the distributed nodes also passes through the node nodes to the traffic concentration node. Are concentrated.

도 2는 유기적 토폴로지 네트워크에서의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating data flow in an organic topology network.

도 2를 참조하면, 본 발명의 유기적 토폴로지 네트워크는 둘 이상의 트래픽 집중 노드들을 포함할 수 있다. 트래픽 집중 노드들 각각으로부터의 트래픽은 Link-12를 통하여 거점 노드들로 전송되며, 거점 노드들 각각은 해당 협력 클러스터에 속하는 분산 노드들로 Link-23을 통하여 트래픽을 전송한다. 분산 노드들은 Link-34를 통하여 단말로 트래픽을 전송하며, 단말은 분산 노드들뿐만 아니라 거점 노드들로부터 트래픽을 송/수신할 수 있다. 단말과 거점 노드 사이의 링크는 도 2에 도시되지 아니하였지만, Link-24로 불려질 수 있다. Referring to FIG. 2, the organic topology network of the present invention may include two or more traffic concentration nodes. Traffic from each of the traffic concentrating nodes is transmitted to the node nodes through Link-12, and each of the node nodes transmits the traffic through Link-23 to distributed nodes belonging to the cooperative cluster. The distributed nodes transmit traffic to the terminal through Link-34, and the terminal may transmit / receive traffic from node nodes as well as distributed nodes. Although the link between the terminal and the base node is not shown in FIG. 2, it may be called Link-24.

이러한 링크들은 유선 또는 무선 링크들일 수 있다. 보다 구체적으로, Link-12, 23는 유선 케이블로 구현되거나, 폴라메트릭 안테나 기반의 MIMO 빔포밍, BDMA(Beam Division Multiple Access: BDMA) 기술을 사용하는 무선 링크로 구현될 수 있다. Link-34는 무선 링크이다. 여기서, MIMO 빔포밍 기술에 따르면, 채널에서 산란이 발생하는 경우, 채널 정보(채널 상수값)는 송신단으로 통지되고, 송신단은 수신단 방향으로 빔포밍을 수행한다. 특히, 폴라메트릭 안테나 기반의 MIMO 빔포밍 기술에 따르면, 전기적 다이폴 또는 자기적 다이폴을 사용하여 채널의 자유도를 높임으로써, 다수의 스트림들을 전송할 수 있다.
Such links may be wired or wireless links. More specifically, Link-12 and 23 may be implemented by a wired cable, or may be implemented by a wireless link using MIMO beamforming and beam division multiple access (BDMA) technology based on a polar antenna. Link-34 is a wireless link. Here, according to the MIMO beamforming technique, when scattering occurs in a channel, channel information (channel constant value) is notified to the transmitting end, and the transmitting end performs beamforming in the receiving end direction. In particular, according to the MIMO beamforming technique based on the polar antenna, it is possible to transmit a plurality of streams by increasing the degree of freedom of the channel by using an electric dipole or a magnetic dipole.

도 3은 복수의 협력 클러스터들을 포함하는 유기적 토폴로지 네트워크를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an organic topology network including a plurality of cooperative clusters.

도 3을 참조하면, 유기적 토폴로지 네트워크는 복수의 협력 클러스터들을 포함한다. 협력 클러스터들 각각은 거점 노드 및 분산 노드들을 포함하고, 적어도 하나의 단말을 위해 협력한다.Referring to FIG. 3, an organic topology network includes a plurality of cooperative clusters. Each of the cooperating clusters includes a base node and distributed nodes and cooperates for at least one terminal.

분산 노드들 중 일부는 협력 클러스터에 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수 있다. 협력 클러스터에 포함된 분산 노드들은 해당 거점 노드들로부터 데이터 및 제어 정보를 송/수신한다.
Some of the distributed nodes may or may not be included in the cooperating cluster. Distributed nodes included in the cooperative cluster transmit / receive data and control information from the corresponding node nodes.

도 4는 두 개의 거점 노드들이 신호를 송/수신하는 것을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating two node nodes transmit and receive signals.

도 4에 도시된 바와 같이 거점 노드들 사이의 거리가 긴 경우 가정한다. 예를 들어, 셀룰라 통신 시스템의 매크로 기지국들은 펨토 셀들 혹은 피코 셀들 사이의 거리보다 상대적으로 긴 거리에 위치한다. As shown in FIG. 4, it is assumed that the distance between the base nodes is long. For example, macro base stations of a cellular communication system are located at a distance relatively longer than the distance between femto cells or pico cells.

거점 노드들이 무선으로 신호를 송/수신하는 경우, 거점 노드들은 서로 다른 편파를 갖는 둘 이상의 안테나들을 사용할 수 있다. 즉, 거점 노드들은 적어도 하나의 전기적 다이폴 및 적어도 하나의 자기적 다이폴을 사용하여 서로 다른 편파들을 발생시킬 수 있다. 하나의 전기적 다이폴 및 하나의 자기적 다이폴은 물리적으로 하나의 다이폴을 이용하여 구현될 수 있다.When node nodes transmit / receive signals wirelessly, node nodes may use two or more antennas with different polarizations. In other words, the node nodes can generate different polarizations using at least one electrical dipole and at least one magnetic dipole. One electrical dipole and one magnetic dipole may be physically implemented using one dipole.

예를 들어, 서로 직교하는 세 개의 전기적 다이폴 안테나들과 서로 직교하는 세 개의 자기적 다이폴 안테나들을 사용할 수 있다. 이러한 경우, 거점 노드들 사이에서는 6 개의 0이 아닌 고유값들이 존재할 수 있으며, 이것은 하나의 고유값이 존재하는 경우보다 이론적으로 6 배의 용량 향상을 야기할 수 있다.For example, three electrical dipole antennas orthogonal to each other and three magnetic dipole antennas orthogonal to each other may be used. In such a case, there may be six nonzero eigenvalues between the node nodes, which may theoretically result in six times the capacity improvement than when one eigenvalue exists.

그러나, 거점 노드들 사이의 거리가 멀거나, 거점 노드들 사이의 패스들 중 유효한 패스들의 개수가 적고, 상대적으로 패스들 사이의 상관도가 높은 경우, 고유값들 사이의 차이가 증가한다. 이것으로 인하여 용량이 제한될 수 있다. 특히, 셀룰라 통신 시스템의 매크로 기지국들은 서로 멀리 떨어져 있는 것이 일반적이므로, 세 개의 전기적 다이폴 안테나들과 세 개의 자기적 다이폴 안테나들을 사용하더라도, 6 배의 용량 향상을 기대하기 힘들 수 있다.However, when the distance between the node nodes is far, or the number of valid passes among the node nodes is small, and the correlation between the paths is relatively high, the difference between the eigenvalues increases. This may limit capacity. In particular, since macro base stations of a cellular communication system are generally far apart from each other, even six electric dipole antennas and three magnetic dipole antennas may be difficult to expect a six times capacity improvement.

도 5는 일반적인 거점 노드 간의 통신에서 채널 구성을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a channel configuration in communication between general node nodes.

도 5에 도시된 바와 같이 분산 환경에서는 하나의 점에서 단일 편파를 이용할 경우 1개의 고유값을 얻을 수 있다. 편파 기술을 활용할 경우, 총 6개의 0이 아닌 서로 다른 고유값을 얻을 수 있다. 하지만 일반적으로 거점 노드 사이의 거리가 매우 멀기 때문에 도 5와 같이 나머지 전자기파의 진행에 비해, 두 개 전자기파의 진행이 될 수 있다.
As shown in FIG. 5, in a distributed environment, when a single polarization is used at one point, one eigen value may be obtained. Using polarization techniques, a total of six nonzero eigenvalues can be obtained. However, in general, since the distance between the base node is very far, the progress of the two electromagnetic waves can be compared to the progress of the remaining electromagnetic waves as shown in FIG.

도 6은 도 5의 환경에서 송수신단 사이 거리에 따른 고유값 분표를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating the eigenvalue fraction according to the distance between the transmitter and the receiver in the environment of FIG. 5.

도 6에 도시된 바와 같이 일반적인 거점 노드 간의 통신에서 찾을 수 있는 고유값은 두 개의 큰 고유값과, 그 보다 낮은 또 다른 두 개의 고유값 및 그래프 상에 나타나있지 않는 0에 가까운 두 개의 고유값으로 나눌 수 있다. 이 중 채널의 용량 증대와 관련된 부분은 큰 고유값 두 개가 되며, 나머지 고유값을 높인다면 전송용량의 증가가 가능할 수 있다.
As shown in FIG. 6, the eigenvalues found in the communication between the general node nodes are two large eigenvalues, two lower eigenvalues, and two eigenvalues close to zero not shown on the graph. Can be divided. Among them, the portion related to the capacity increase of the channel becomes two large eigenvalues, and if the remaining eigenvalues are increased, the transmission capacity may be increased.

도 7은 도 5의 환경에서 송수신단 사이 거리에 따른 용량 분포를 나타낸 그래프이다.7 is a graph illustrating a capacity distribution according to a distance between a transmitting and receiving end in the environment of FIG. 5.

도 7에 도시된 바와 같이 분산 환경에서는 하나의 점에서 단일 편파를 이용할 경우 1개의 고유값을 얻을 수 있고, 편파 기술을 활용할 경우, 총 6개의 0이 아닌 서로 다른 고유값을 얻을 수 있다. 이러한 환경에서 송수신단 사이 거리에 따른 용량 분포는 신호 대 잡음비가 30dB일 때 가장 높음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 7, in a distributed environment, when a single polarization is used at one point, one eigen value may be obtained, and when a polarization technique is used, a total of six eigenvalues may be obtained instead of six zeros. In this environment, the capacity distribution according to the distance between the transmitter and the receiver is the highest when the signal-to-noise ratio is 30dB.

도 8은 도 5에서 분산 노드를 추가할 경우의 채널 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a channel configuration when a distributed node is added in FIG. 5.

도 8에 도시된 바와 도 5의 환경에서 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하는 제1 거점 노드, 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하는 제2 거점 노드, 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 분산 노드를 포함한다.A first point node comprising a first polarization antenna using six different polarizations in the environment of FIG. 8 and in FIG. 5, a second point node comprising a second polarization antenna using six different polarizations, wherein And a distributed node that transmits data to the second node in cooperation with the first node in order to increase the degree of freedom gain between the first node and the second node.

상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 채널에 대응하는 6개의 고유값들은 크기 순으로 제1 고유값, 제2 고유값, 제3 고유값, 제4 고유값, 제5 고유값 및 제6 고유값을 포함하고, 상기 분산 노드는 상기 제3 고유값 및 상기 제4 고유값을 실효적으로 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하는 편파 안테나 통신을 포함할 수 있다.The six eigenvalues corresponding to the channel between the first node and the second node may include a first eigenvalue, a second eigenvalue, a third eigenvalue, a fourth eigenvalue, a fifth eigenvalue and And a sixth eigenvalue, wherein the distributed node may include polarized antenna communications cooperating with the first base node to effectively increase the third eigenvalue and the fourth eigenvalue.

상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 각각은 서로 다른 편파를 갖는 세 개의 안테나를 포함할 수 있다.Each of the first base node and the second base node may include three antennas having different polarizations.

상기 분산 노드는 적응적으로 상기 6 개의 서로 다른 편파들 중 일부를 사용할 수 있다.The distributed node may adaptively use some of the six different polarizations.

상기 분산 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이에 존재하는 유효한 전자기파의 진행 경로들의 개수를 증가시킬 수 있다.
The distributed node may increase the number of propagation paths of valid electromagnetic waves existing between the first node and the second node.

도 9는 거점 노드들 사이에 적어도 하나의 분산 노드를 사용하여 고유값들의 용량 변화를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the capacity change of eigenvalues using at least one distributed node between node nodes.

도 9에 도시된 바와 같이 거점 노드들 사이에 적어도 하나의 분산 노드를 사용하여 고유값들의 용량 변화는 제1 거점 노드, 제2 거점 노드 및 적어도 하나의 분산 노드를 포함하고, 상기 제1 거점 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하고, 상기 제2 거점 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하며, 상기 적어도 하나의 분산 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 경우, 상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 공유하는 단계 및 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 전송하는 단계를 포함하는 편파 안테나 통신 방법에서 동일한 신호 대 잡음비(SNR)를 가정할 때 거리가 멀어짐에 따른 용량을 분석한 그래프이다.As shown in FIG. 9, the capacity change of the eigenvalues using at least one distributed node between the node nodes includes a first node, a second node and at least one distributed node, wherein the first node Includes a first polarized antenna using six different polarizations, the second base node comprises a second polarized antenna using six different polarizations, wherein the at least one distributed node comprises the first strong node and In case of transmitting data to the second node in cooperation with the first node in order to increase the degree of freedom gain between the second node, the node must be transmitted from the first node to the second node. Sharing some of the data between the first node and the at least one distributed node and the first node and the at least one A graph of the analysis of the capacity according to distance it goes away when acid node is assumed that the same signal-to-noise ratio (SNR) in a polarized antenna communication method comprising the step of the first transfer to the second base node to the data in cooperation with each other.

상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 동시에 데이터를 전송하기 위해 데이터를 공유할 수 있다.Some of the data to be transmitted from the first node to the second node may share the data for the first node and the at least one distributed node to transmit the data at the same time.

상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 공유한 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 동시에 전송할 수 있다.The data shared by the first node and the at least one distributed node in cooperation with each other may be simultaneously transmitted to the second node.

편파 안테나의 경우 하나의 유효한 전자기파 진행에 최대 자유도 이득을 2배 얻을 수 있다. 유효한 전자기파 진행이 2개라면 자유도 이득은 4배 증가할 수 있다. 유효한 전자기파 진행이 3개라면 자유도 이득은 6배 증가할 수 있다.In the case of polarized antennas, the maximum degree of freedom gain can be doubled with one effective electromagnetic wave propagation. If there are two valid electromagnetic wave propagation, the degree of freedom gain can be increased by four times. If there are three valid electromagnetic propagation, the degree of freedom gain can be increased six times.

예를 들어, 거점 노드 간에는 두 개의 유효한 전자기파 진행에 있어 4배의 자유도 이득은 얻었으나, 나머지 2배의 자유도 이득은 얻지 못한다. For example, four times the degree of freedom gain is obtained for two valid electromagnetic wave propagation between node nodes, but not two times the degree of freedom gain.

이때, 분산 노드를 이용하여 추가적으로 이득 2배를 얻는다면, 전체 자유도 이득이 6배가 되어 통신 용량을 증가시킬 수 있다.In this case, if the gain is additionally doubled by using the distributed node, the total degree of freedom gain may be 6 times to increase the communication capacity.

즉, 분산 노드에서 이미 두 개의 안테나 엘레먼트, 또는 두 개의 편파 성분을 이용하여 목표로 하는 자유도 이득 2배를 이미 얻을 수 있고, 추가적으로 엘레먼트를 분산 노드에서 사용하더라도 이미 전체 시스템에서 자유도 이득을 6배 얻어 추가적인 이득을 얻지 못 한다. 하지만 분산 노드에서 더 간소화된 구조를 이용하여 동일한 용량을 달성할 수 있고, 편파 안테나 간의 상호 간섭효과를 최소화시키며 여섯 개의 엘레멘트를 사용하는 경우에 비해, 더 적은 전력을 이용하므로, 전력 최소화할 수 있다.In other words, two antenna elements, or two polarization components, can be used to achieve a target of double the degree of freedom gain. In addition, even if the element is used in a distributed node, the gain of the degree of freedom is already increased in the entire system. You do not get any additional benefits. However, the same capacity can be achieved by using a more simplified structure in distributed nodes, minimizing mutual interference between polarized antennas, and using less power than using six elements, thereby minimizing power. .

Claims (9)

6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하는 제1 거점 노드;
6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하는 제2 거점 노드; 및
상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 분산 노드
를 포함하고,
상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 채널에 대응하는 6개의 고유값들은 크기 순으로 제1 고유값, 제2 고유값, 제3 고유값, 제4 고유값, 제5 고유값 및 제6 고유값을 포함하고,
상기 분산 노드는 상기 제3 고유값 및 상기 제4 고유값을 실효적으로 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템.
A first point node comprising a first polarized antenna using six different polarized waves;
A second base node comprising a second polarization antenna using six different polarizations; And
A distributed node that transmits data to the second node in cooperation with the first node in order to increase the degree of freedom gain between the first node and the second node;
Lt; / RTI >
The six eigenvalues corresponding to the channel between the first node and the second node may include a first eigenvalue, a second eigenvalue, a third eigenvalue, a fourth eigenvalue, a fifth eigenvalue and Including a sixth eigenvalue,
And the distributed node performs polarized antenna communication in cooperation with the first base node to effectively increase the third eigenvalue and the fourth eigenvalue.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 각각은
서로 다른 편파를 갖는 세 개의 안테나들
을 포함하는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템.
The method of claim 1,
Each of the first node and the second node
Three antennas with different polarizations
Communication system for performing polarized antenna communication comprising a.
제1항에 있어서,
상기 분산 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이에 존재하는 유효한 전자기파의 진행 경로들의 개수를 증가시키는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템.
The method of claim 1,
And wherein the distributed node performs polarized antenna communication to increase the number of propagation paths of valid electromagnetic waves existing between the first node and the second node.
제1항에 있어서,
상기 분산 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템.
The method of claim 1,
And the distributed node performs polarized antenna communication using six different polarizations.
제1항에 있어서,
상기 분산 노드는
적응적으로 상기 6 개의 서로 다른 편파들 중 일부를 사용하는 편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템.
The method of claim 1,
The distributed node
A communication system for adaptively performing polarized antenna communication using some of the six different polarizations.
편파 안테나 통신을 수행하는 통신 시스템은
제1 거점 노드, 제2 거점 노드 및 적어도 하나의 분산 노드를 포함하고,
상기 제1 거점 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제1 편파 안테나를 포함하고,
상기 제2 거점 노드는 6 개의 서로 다른 편파들을 이용하는 제2 편파 안테나를 포함하며,
상기 적어도 하나의 분산 노드는 상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 자유도 이득을 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하여, 상기 제2 거점 노드로 데이터를 송신하는 경우,
상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 공유하는 단계; 및
상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 거점 노드 및 상기 제2 거점 노드 사이의 채널에 대응하는 6개의 고유값들은 크기 순으로 제1 고유값, 제2 고유값, 제3 고유값, 제4 고유값, 제5 고유값 및 제6 고유값을 포함하고,
상기 분산 노드는 상기 제3 고유값 및 상기 제4 고유값을 실효적으로 증가시키기 위하여 상기 제1 거점 노드와 협력하는 편파 안테나 통신 방법.
A communication system for performing polarized antenna communication
A first node, a second node and at least one distributed node,
The first base node includes a first polarized antenna using six different polarized waves,
The second base node includes a second polarized antenna using six different polarized waves,
When the at least one distributed node transmits data to the second strong node, in cooperation with the first strong node, to increase the degree of freedom gain between the first strong node and the second strong node;
Sharing some of data to be transmitted from the first node to the second node by the first node and the at least one distributed node; And
The first node and the at least one distributed node cooperate with each other to transmit the data to the second node
Lt; / RTI >
The six eigenvalues corresponding to the channel between the first node and the second node may include a first eigenvalue, a second eigenvalue, a third eigenvalue, a fourth eigenvalue, a fifth eigenvalue and Including a sixth eigenvalue,
And the distributed node cooperates with the first base node to effectively increase the third eigenvalue and the fourth eigenvalue.
제7항에 있어서,
상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 공유하는 단계는
상기 제1 거점 노드로부터 상기 제2 거점 노드로 전송되어야 하는 데이터 중 일부를 상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 동시에 데이터를 전송하기 위해 데이터를 공유하는 단계
를 포함하는 편파 안테나 통신 방법.
8. The method of claim 7,
The step of sharing the part of the data to be transmitted from the first node to the second node node between the first node and the at least one distributed node is
Sharing some of the data to be transmitted from the first node to the second node, such that the first node and the at least one distributed node simultaneously transmit data
Polarization antenna communication method comprising a.
제7항에 있어서,
상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 전송하는 단계는
상기 제1 거점 노드 및 상기 적어도 하나의 분산 노드가 서로 협력하여 공유한 상기 데이터를 상기 제2 거점 노드로 동시에 전송하는 단계
를 포함하는 편파 안테나 통신 방법.
8. The method of claim 7,
The first node and the at least one distributed node cooperate with each other to transmit the data to the second node
Simultaneously transmitting the data shared by the first node and the at least one distributed node to the second node;
Polarization antenna communication method comprising a.
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KR20110018803A (en) * 2009-08-18 2011-02-24 주식회사 팬택 Transmission of cell-specific information of base station in coordinated multi-point transmission/reception system
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이주용, "Wireless Transmission Technology for B4G", KAIST IT 융합 연구소, 2011.6.28.. *
이주용, "Wireless Transmission Technology for B4G", KAIST IT 융합 연구소, 2011.6.28..*

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