KR101645996B1 - Ofdm symbol transmiting using espar antenna in beamspace mimo system - Google Patents

Ofdm symbol transmiting using espar antenna in beamspace mimo system Download PDF

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Abstract

본 발명은 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기 및 다중 OFDM 심볼 전송방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법은, 복수의 제약조건 하에서, 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 변수를 산출하는 단계; 및 ESPAR 안테나 송신기에 대하여 산출된 변수를 적용하여 다중 OFDM 심볼을 전송하는 단계를 포함한다. 이때, 변수는 빔 패턴을 나타내는 행렬, 능동 안테나와 연결된 RF 체인을 통해 능동 안테나에 인가되는 전압 값, 및 상기 기생 안테나에 연결된 임피던스 값을 포함한다.The present invention discloses an ESPAR antenna transmitter and a method for transmitting multiple OFDM symbols in a beam-space MIMO environment. A method for transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system according to an embodiment of the present invention is characterized in that a beam pattern of a beam-space MIMO system is applied to multiple OFDM symbols under a plurality of constraint conditions And a second current value that is implemented through the ESPAR antenna transmitter and is applied to the active antenna and the plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna, respectively, to minimize the difference between the first current value and the second current value, Calculating; And transmitting the multiple OFDM symbols by applying the calculated parameters to the ESPAR antenna transmitters. The variable includes a matrix representing a beam pattern, a voltage value applied to the active antenna through an RF chain connected to the active antenna, and an impedance value connected to the parasitic antenna.

Figure R1020150033866
Figure R1020150033866

Description

빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법 및 송신기{OFDM SYMBOL TRANSMITING USING ESPAR ANTENNA IN BEAMSPACE MIMO SYSTEM}Technical Field [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system,

본 발명은 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법 및 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기 송신기에 관한 것이다.The present invention relates to a method for transmitting independent multiple OFDM symbols via an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system and an ESPAR antenna transmitter transmitter in a beam-space MIMO environment.

OFDM 시스템은 무선 LAN 및 LTE 환경에서 사용되고 있다. 현대 통신 시스템에서는 여러개의 부반송파(sub-carrier)를 이용하여 신호를 보내는 OFDM 시스템과 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output)시스템을 접목시켜 사용하고 있다. OFDM systems are used in wireless LAN and LTE environments. In the modern communication system, an OFDM system that transmits signals using a plurality of sub-carriers is combined with a multiple input multiple output (MIMO) system.

하지만, 다중 안테나에 의한 다중 입출력(MIMO)시스템은 한정된 공간에 다수의 안테나 및 이들과 연결된 다수의 RF 체인을 포함하기 때문에, 하드웨어 복잡도 증가, 복수의 RF 체인 간 간섭 증가 및 전력 소비의 증가 등과 같은 시스템적 부담 문제가 발생한다.However, since a multiple input / multiple output (MIMO) system with multiple antennas includes a plurality of antennas and a plurality of RF chains connected to them in a limited space, it is possible to increase the complexity of hardware, increase interference between plural RF chains, A systematic burden problem arises.

이를 해결하기 위해서, 최근에는 하나의 RF 체인과 연결된 능동 안테나(active antenna)와 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나를 포함하고, 능동 안테나와 기생 안테나 사이에 상호 커플링(mutual coupling) 현상을 활용하는ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator)이 제안되었고, 다중 입출력(MIMO) 시스템에서 ESPAR을 활용하는 통신기술에 대한 연구가 수행되고 있다. In order to solve this problem, an active antenna including a plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna and a mutual coupling phenomenon between the active antenna and the parasitic antenna Electronically Steerable Parasitic Array Radiator (ESPAR) has been proposed, and communication technologies using ESPAR in a MIMO system are being studied.

한편, ESPAR송신기에서 OFDM 신호를 왜곡 없이 전송하기 위해서는 큰 범위의 임피던스들이 요구됨으로 임피던스 매칭 문제가 발생함은 물론, 음의 저항이 요구되어 송신기의 발진 상태를 유발할 수 있다. 더불어, 큰 범위의 전류 영역은 높은 PAPR을 유발할 수 있다. 따라서, 이를 해결하기 위한 Beamspace MIMO의 빔디자인, 임피던스값, 전압값들을 계산하는 새로운 방법이 요구되는 실정이다.On the other hand, in order to transmit the OFDM signal without distortion in the ESPAR transmitter, a large range of impedances are required, so that an impedance matching problem occurs and a negative resistance is required, which may cause the transmitter to oscillate. In addition, a large range of currents can cause high PAPR. Therefore, a new method for calculating the beam design, impedance value, and voltage value of the beam space MIMO to solve this problem is required.

한편, 미국등록특허 제 8,446,318호(발명의 명칭: “Controlling A Beamforming Antenna Using Reconfigurable Parasitic Elements”)는 ESPAR에 대한 전반적 개념을 개시하고 있으며, 논문 A. Kalis, A. G. Kanatas, and C. B. Papadias, “A novel approach to MIMO transmission using a single RF front end,” (IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 26, no. 6, pp. 972-980, Aug. 2008.)는 3개 또는 5개의 기생안테나를 사용하여, 변조방식이 PSK (BPSK, QPSK, 16-PSK)인 경우에 대하여 2개 또는 3개의 부채널(sub-channel)을 구현하는 시스템 (2x2 MIMO 등)을 개시하고 있다.US Pat. No. 8,446,318 (entitled " Controlling A Beamforming Antenna Using Reconfigurable Parasitic Elements ") discloses a general concept for ESPAR, and the paper A. Kalis, AG Kanatas, and CB Papadias, " A novel (IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 26, no. 6, pp. 972-980, Aug. 2008.) discloses a method for generating three or five parasitic antennas (2x2 MIMO or the like) which implements two or three sub-channels for the case where the modulation scheme is PSK (BPSK, QPSK, 16-PSK).

본 발명의 일 실시예는 복수의 제약조건 하에서, 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송시, 독립적인 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 빔 공간 다중 입출력 시스템(Beamspace MIMO system)의 빔 패턴을 나타내는 행렬, 전압 값, 및 임피던스 값을 계산하는 방법 및 송신기를 제공하는데 목적이 있다.In an embodiment of the present invention, when a plurality of independent OFDM symbols are transmitted through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system under a plurality of constraint conditions, a matrix representing a beam pattern is mapped to independent multiple OFDM symbols, A matrix representing a beam pattern of a beam space MIMO system that minimizes a difference between a first current value and a second current value implemented through an ESPAR antenna transmitter and applied to an active antenna and a parasitic antenna, Values, and impedance values, and to provide a transmitter.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may be present.

본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법은, 복수의 제약조건 하에서, 상기 다중 OFDM 심볼에 대하여 상기 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, 상기 ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 상기 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 변수를 산출하는 단계; 및 상기 ESPAR 안테나 송신기에 대하여 상기 산출된 변수를 적용하여 상기 다중 OFDM 심볼을 전송하는 단계를 포함한다. A method for transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system according to an embodiment of the present invention includes the steps of, for a plurality of OFDM symbols, A difference between a first current value calculated by mapping a matrix representing a pattern and a second current value that is implemented through the ESPAR antenna transmitter and applied to each of a plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna and the active antenna is minimized Calculating a variable to be used; And transmitting the multiple OFDM symbols by applying the calculated parameters to the ESPAR antenna transmitter.

이때, 변수는 상기 빔 패턴을 나타내는 행렬, 상기 능동 안테나와 연결된 RF 체인을 통해 상기 능동 안테나에 인가되는 전압 값, 및 상기 기생 안테나에 연결된 임피던스 값을 포함한다.The variable includes a matrix representing the beam pattern, a voltage value applied to the active antenna through an RF chain connected to the active antenna, and an impedance value connected to the parasitic antenna.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기는, 능동 안테나; 상기 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나; 상기 능동 안테나에 연결된 저항값 및 상기 기생 안테나에 연결된 임피던스 값에 대한 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부; 및 상기 능동 안테나와 연결되어 상기 능동 안테나에 전압 값을 인가하는 RF 체인을 포함한다.Also, an ESPAR antenna transmitter in a beam space MIMO environment according to an embodiment of the present invention includes: an active antenna; A plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna; An impedance matching unit for performing impedance matching on a resistance value connected to the active antenna and an impedance value connected to the parasitic antenna; And an RF chain connected to the active antenna to apply a voltage value to the active antenna.

이때, 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬, 상기 전압 값, 및 상기 임피던스 값은, 복수의 제약조건 하에서, 독립적인 다중 OFDM 심볼에 대하여 상기 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, 상기 ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 상기 능동 안테나 및 상기 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 산출한다.In this case, the matrix representing the beam pattern of the beam-space MIMO system, the voltage value, and the impedance value may be calculated by mapping a matrix representing the beam pattern to independent multiple OFDM symbols under a plurality of constraint conditions, Current value and a second current value, which is implemented through the ESPAR antenna transmitter and is applied to the active antenna and the parasitic antenna, respectively, is minimized.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 단일 RF체인으로 연결된 능동 안테나와 그 둘레에 배치된 기생안테나를 포함하는 ESPAR안테나 송신기를 통해 OFDM 심볼을 전송함으로써, RF하드웨어 복잡도 문제, RF체인 간 간섭문제, 회로 전력소비 문제를 해결할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by transmitting an OFDM symbol through an ESPAR antenna transmitter including an active antenna connected to a single RF chain and a parasitic antenna disposed around the RF antenna, the RF hardware complexity problem, The power consumption problem can be solved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단일 RF체인으로 연결된 능동 안테나와 그 둘레에 배치된 기생안테나를 포함하는 ESPAR안테나 송신기를 통해 OFDM심볼을 전송시, 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 최적의 변수를 계산하여 적용함으로써, 능동안테나의 방사에 따라 기생안테나로 유입되는 것을 방지할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, when an OFDM symbol is transmitted through an ESPAR antenna transmitter including an active antenna connected to a single RF chain and a parasitic antenna disposed around the active antenna, a beam- And a second current value applied to each of the plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna is minimized, thereby calculating and applying an optimum variable to the first current value, which is calculated by mapping a matrix representing the beam pattern of the first antenna, It is possible to prevent the parasitic antenna from flowing into the parasitic antenna according to the radiation of the active antenna.

또한, 최적의 변수 계산시, 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건, 전압 값의 크기에 대한 범위조건, 송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건, RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건, 빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건을 적용함으로써, OFDM 신호 전송시 발생하는 PAPR(Peak-to-Average Power Radio)문제, 음의 저항값으로 인한 발진 문제, 임피던스 매칭 문제 등 복합적인 문제해결이 가능할 수 있다.In addition, in the optimal parameter calculation, the range condition for the resistance value and the reactance value, the range condition for the magnitude of the voltage value, the constraint condition for the subchannel used for transmission, the range condition for the input impedance connected to the RF chain, (RAP) problem caused by OFDM signal transmission, an oscillation problem due to a negative resistance value, and impedance matching problems by applying a constraint on a rank of a matrix representing a pattern. Troubleshooting may be possible.

도 1은 ESPAR안테나의 구조에 대해 간략히 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 변수를 산출하는 과정의 일 예를 좀더 자세히 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 변수를 산출하는 과정을 반복함에 따라 제 1 전류 값과 제 2 전류 값 간의 차이가 수렴하는 일예를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에서 제안되는 다중 OFDM 심볼 전송 방법을 적용한 송신기의 성능을 살펴보기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a structure of an ESPAR antenna.
FIG. 2 illustrates an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO environment according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining an example of a process of calculating a variable in more detail.
5 is a diagram illustrating an example in which a difference between a first current value and a second current value converges as a process of calculating a variable is repeated.
FIGS. 6 to 8 are diagrams for explaining the performance of a transmitter to which the multiple OFDM symbol transmission method proposed in the present invention is applied.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다. In the following description with reference to the drawings, the same reference numerals will be used to designate the same names, and the reference numerals are merely for convenience of description, and the concepts, features, and functions Or the effect is not limited to interpretation.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "including" an element, it is to be understood that the element may include other elements as well as other elements, And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명은 빔 공간 다중 입출력 시스템(beamspace MIMO)에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송시 초래되는 큰 영역의 임피던스와 전압 값으로 인한 PAPR문제, 음의 저항이 요구되어 송신기의 발진상태를 유발하는 파워 소비문제, 큰 영역의 임피던스 변동으로 인한 임피던스 매칭의 문제를 해결하기 위한 최적의 빔을 디자인하는 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the finding that a PAPR problem due to a large area impedance and voltage value caused by transmission of independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beamspace MIMO system, And a method of designing an optimal beam for solving the problem of impedance matching due to impedance variation of a large area.

본 발명은 빔 공간 다중 입출력 시스템(beamspace MIMO)에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하기 위한 최적의 빔을 디자인하기 위해서, 복수의 제약조건 하에서, 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값간의 차이가 최소화되도록 하는 변수를 산출하기 위한 계산방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to design an optimal beam for transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beamspace MIMO system, A difference between a first current value calculated by mapping a matrix representing a beam pattern of the system and a second current value implemented by an ESPAR antenna transmitter and applied to a plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna and the active antenna, A calculation method for calculating a variable to be minimized is provided.

또한, 본 발명은 단일 RF chain 구조를 특징으로 하는 3-elements ESPAR 안테나를 대상으로 독립적인 2개의 OFDM 심볼들을 멀티플렉싱하여 전송하는 방법을 제공한다. 하지만, 이는 설명의 편의성을 위한 것일 뿐 하나를 포함하는 적은 수의 RF chain과 다수의 기생 안테나를 특징으로 하는 기생 안테나 기반 송신기로 쉽게 확장이 가능하고 전체 안테나 수 이하의 독립적인 OFDM 심볼을 멀티플렉싱하여 전송이가능할 수 있음을 밝혀두는 바이다.The present invention also provides a method for multiplexing and transmitting two independent OFDM symbols for a 3-elements ESPAR antenna featuring a single RF chain structure. However, this is merely for convenience of explanation and can easily be extended to a parasitic antenna based transmitter featuring a small number of RF chains and a plurality of parasitic antennas, and multiplexing independent OFDM symbols below the total number of antennas It is possible to transmit the data.

이하에서는 첨부된 도면을 통해 본 발명에서 제안하는 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법 및 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기에 대하여 자세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a method for transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter and an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO environment in a beam space MIMO system proposed in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 ESPAR안테나의 구조에 대해 간략히 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a structure of an ESPAR antenna.

본 발명의 일 실시예에 따른 ESPAR 안테나(100)는 능동 안테나(110), 기생 안테나(120 내지 125), 능동 안테나에 연결된 부하 저항(50옴), 기생 안테나에 연결된 가변 임피던스(130 내지 135)를 포함한다. The ESPAR antenna 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an active antenna 110, parasitic antennas 120 to 125, a load resistor (50 ohms) connected to an active antenna, variable impedances 130 to 135 connected to a parasitic antenna, .

능동안테나(110)는 능동 소자(가변 용량 소자)를 통해 안테나의 빔을 형성한다. 이때, 능동 안테나는(110) 능동안테나에 연결된 부하 저항(50옴)을 포함하여 구성된다.The active antenna 110 forms an antenna beam through an active element (variable capacitance element). At this time, the active antenna includes a load resistor (50 ohms) connected to the (110) active antenna.

기생안테나(120 내지 125)는 기생 안테나에 연결된 가변 임피던스(130 내지 135) 의 리액턴스 값을 조절하여 능동 안테나와의 빔과 상호 결합하는 빔을 형성한다. The parasitic antennas 120 to 125 adjust the reactance values of the variable impedances 130 to 135 connected to the parasitic antenna to form a beam which mutually couples the beam with the active antenna.

한편, 기생 안테나는 능동 안테나와 밀집되어 구성되기 때문에 RF chain에 연결된 능동 안테나로부터 방사되는 에너지가 유도적으로 기생 안테나들에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 기생 안테나에 유도되는 전류를 변형시켜주기 위해서 각 기생 안테나들에 연결된 가변 임피던스 값을 조절하게 되며, 이를 통하여 원하는 전류 값을 기생 안테나에 인가시킬 수 있다. 여기서, 임피던스의 조절을 위한 소자들은 캐패시터(capacitor), 인덕터(inductor), 양/음의 저항(positive/negative resister) 들로 구성될 수 있으며, 해당 값들의 조절은 스위칭 방법으로 이루어지거나, 캐패시터(capacitor)와 인덕터(inductor)의 경우엔 버랙터(varactor) 소자를 활용하여 수동적 조절이 이루어질 수 있다.On the other hand, since the parasitic antenna is composed of the active antenna, the energy radiated from the active antenna connected to the RF chain may induce parasitic antennas. Therefore, in order to modify the current induced in the parasitic antenna, the variable impedance value connected to each parasitic antenna is adjusted, and the desired current value can be applied to the parasitic antenna. Here, the elements for controlling the impedance may be composed of a capacitor, an inductor, and positive / negative resistors. The adjustment of the values may be performed by a switching method, In the case of capacitors and inductors, passive regulation can be achieved by using varactor elements.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 illustrates an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO environment according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기(100)는 능동 안테나(120), 기생 안테나(121,122), 각 안테나에 연결된 부하 저항(130) 및 가변 임피던스(131,132), 임피던스 매칭부(140), RF 체인(150), 산출모듈(160)을 포함한다. An ESPAR antenna transmitter 100 in a beam space MIMO environment according to an embodiment of the present invention includes an active antenna 120, parasitic antennas 121 and 122, a load resistor 130 connected to each antenna, variable impedances 131 and 132, An impedance matching unit 140, an RF chain 150, and a calculation module 160.

능동 안테나(120)는 단일 RF체인에 연결된다. The active antenna 120 is connected to a single RF chain.

기생 안테나(121,122)는 능동 안테나(122)의 둘레에 배치된다. The parasitic antennas 121 and 122 are disposed around the active antenna 122.

이때. 기생 안테나(121,122)는 능동 안테나의 방사 에너지가 유입되지 않도록 설계되며, 능동안테나로부터 방사된 빔과 상호결합이 이루어지도록 빔패턴이 설계될 수 있다. At this time. The parasitic antennas 121 and 122 are designed such that the radiant energy of the active antenna is not introduced, and the beam pattern can be designed such that mutual coupling is made with the beam emitted from the active antenna.

임피던스 매칭부(140)는 능동 안테나에 연결된 저항 값 및 기생 안테나에 연결된 임피던스 값에 대한 임피던스 매칭을 수행한다.The impedance matching unit 140 performs impedance matching on a resistance value connected to the active antenna and an impedance value connected to the parasitic antenna.

RF 체인(150)은 능동 안테나와 연결되어 능동 안테나에 전압 값을 인가한다.The RF chain 150 is connected to the active antenna to apply a voltage value to the active antenna.

각 안테나에 연결된 저항(130) 및 임피던스(131,132)는 임피던스 매칭을 위한 부하 저항 및 부하 임피던스 값이다. 능동안테나에 연결된 저항값은 50옴으로 임피던스 매칭이 이루어지며, 기생안테나에 연결된 부하 임피던스는 능동 안테나의 방사로 인해 유입되는 전류를 변형하기 위해서 가변적으로 값이 조절된다.The resistance 130 and the impedances 131 and 132 connected to each antenna are a load resistance and a load impedance value for impedance matching. The resistance value connected to the active antenna is impedance matching at 50 ohms, and the load impedance connected to the parasitic antenna is variably controlled in order to modify the current flowing due to radiation of the active antenna.

산출모듈(160)은 설명된 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬, 전압 값, 및 임피던스 값은, 복수의 제약조건 하에서, 독립적인 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 계산한다.The calculation module 160 calculates the matrix, voltage value, and impedance value representing the beam pattern of the beam space MIMO system described above by mapping a matrix representing a beam pattern for independent multiple OFDM symbols under a plurality of constraint conditions And the second current value, which is implemented through the ESPAR antenna transmitter and applied to the active antenna and the parasitic antenna, respectively, is minimized.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법은 제 1전류값과 제 2 전류값이 최소화 되도록 하는 변수를 산출하는 단계(S410), 산출된 변수를 사용하여 OFDM심볼을 전송하는 단계(S420)를 포함한다. A method of transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system according to an exemplary embodiment of the present invention includes calculating a variable for minimizing a first current value and a second current value (S410) , And transmitting the OFDM symbol using the calculated variable (S420).

S410은 복수의 제약조건 하에서, 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값(예를 들어, 도 2의

Figure 112015023853595-pat00001
,
Figure 112015023853595-pat00002
,
Figure 112015023853595-pat00003
값)과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값(예를 들어, 도 2의
Figure 112015023853595-pat00004
,
Figure 112015023853595-pat00005
,
Figure 112015023853595-pat00006
값) 간의 차이가 최소화되도록 하는 변수를 산출한다.In step S410, a first current value calculated by mapping a matrix representing a beam pattern of the beam-space MIMO system to multiple OFDM symbols under a plurality of constraint conditions (for example,
Figure 112015023853595-pat00001
,
Figure 112015023853595-pat00002
,
Figure 112015023853595-pat00003
And a second current value that is implemented through the ESPAR antenna transmitter and applied to a plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna and the active antenna, respectively (e.g.,
Figure 112015023853595-pat00004
,
Figure 112015023853595-pat00005
,
Figure 112015023853595-pat00006
Value) is minimized.

다음으로 S420은 ESPAR 안테나 송신기에 대하여 산출된 변수를 적용하여 다중 OFDM 심볼을 전송한다. 이때, 변수는 빔 패턴을 나타내는 행렬, 능동 안테나와 연결된 RF 체인을 통해 능동 안테나에 인가되는 전압 값 및 기생 안테나에 연결된 임피던스 값을 포함한다.Next, S420 transmits the multiple OFDM symbols using the calculated parameters for the ESPAR antenna transmitter. In this case, the variable includes a matrix representing a beam pattern, a voltage value applied to the active antenna through an RF chain connected to the active antenna, and an impedance value connected to the parasitic antenna.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 ESAPR 안테나 송신기(3-elements ESPAR 구조)의 독립적인 다중의 OFDM 심볼 전송은 빔 공간 다중 입출력 (Beamspace MIMO) 동작 과정과 부하 변수를 산출하고, 산출된 변수를 적용하여 다중 OFDM 심볼을 전송하는 과정에 따라 이루어질 수 있다.For example, independent multiple OFDM symbol transmission of an ESAPR antenna transmitter (3-elements ESPAR structure) according to an exemplary embodiment of the present invention calculates a beam space MIMO operation procedure and a load variable, And then transmitting the OFDM symbols.

먼저, 빔 공간 다중 입출력 (Beamspace MIMO) 동작 과정은 2개의 독립적인 OFDM 심볼로부터 하나의 샘플 시간에 대하여, 각 빔 패턴을 생성하는 벡터에 독립적인 OFDM 샘플을 맵핑하는 과정이다. 예를 들어, K개의 부반송파로 이루어진 OFDM 심볼(K-subcarriers OFDM Symbol)에 대한 빔 공간 다중 입출력 (beamspace MIMO) 동작은 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.First, a beam space MIMO operation is a process of mapping an OFDM sample independent of a vector generating each beam pattern for one sample time from two independent OFDM symbols. For example, a beamspace MIMO operation for K subcarriers OFDM symbols consisting of K subcarriers can be expressed by Equation (1).

Figure 112015023853595-pat00007
Figure 112015023853595-pat00007

다음으로, 변수를 산출하고, 산출된 변수를 적용하는 과정은 최적의 변수값을 계산하고, 계산된 변수값을 적용하여 과정은 OFDM 심볼을 전송한다. 여기서, 변수는 능동 안테나와 연결된 RF 체인을 통해 능동 안테나에 인가되는 전압 값, 및 기생 안테나에 연결된 임피던스 값을 포함할 수 있다.Next, the process of calculating the variable and calculating the calculated variable calculates the optimal variable value, and the process transmits the OFDM symbol by applying the calculated variable value. Here, the variable may include a voltage value applied to the active antenna through an RF chain connected to the active antenna, and an impedance value connected to the parasitic antenna.

이때, 변수는 빔 공간 다중 입출력(Beamspace MIMO) 동작을 통해 계산된 전류 값(=송신하고자 하는 전류 값(도 2의 i))이 각각의 ESPAR 안테나에 정확히 인가되도록 하는 전류값((=각각의 ESPAR 안테나에서 구현되는 전류 값(도 2의 ESPAR i))의 차이가 최소화되도록 산출된 값일 수 있다.At this time, the variable is a current value ((= (i-1)) that is a current value (i = i) to be transmitted through the beam space MIMO operation is correctly applied to each ESPAR antenna (ESPAR i in FIG. 2) implemented in the ESPAR antenna) may be a value calculated so as to minimize the difference.

예를 들어, 변수(예를 들어, 기생안테나에 연결된 부하 임피던스 값 (impedance load)) 는 능동 안테나로부터 방사되는 에너지가 기생안테나들에 유도되지 않도록 전류를 변형할 수 있는 가변 임피던스 값이다. For example, a variable (for example, a load impedance value connected to a parasitic antenna) is a variable impedance value that can modify the current so that the energy radiated from the active antenna is not induced in the parasitic antennas.

또한, 변수(예를 들어, 전압 값

Figure 112015023853595-pat00008
)는 독립적인 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값(
Figure 112015023853595-pat00009
)과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값(
Figure 112015023853595-pat00010
) 간의 차이가 최소화되도록 하는 부하 임피던스값 (impedance load)
Figure 112015023853595-pat00011
Figure 112015023853595-pat00012
과 상관관계가 있다.Also, a variable (e.g., voltage value
Figure 112015023853595-pat00008
) Maps a matrix representing a beam pattern for independent multiple OFDM symbols to a first current value
Figure 112015023853595-pat00009
), And a second current value that is implemented through the ESPAR antenna transmitter and applied to the active antenna and the parasitic antenna, respectively
Figure 112015023853595-pat00010
) To minimize the difference between the load impedance value (impedance load)
Figure 112015023853595-pat00011
Wow
Figure 112015023853595-pat00012
.

따라서, 변수값

Figure 112015023853595-pat00013
,
Figure 112015023853595-pat00014
는 독립적인 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값(
Figure 112015023853595-pat00015
)과, ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값(
Figure 112015023853595-pat00016
) 간의 차이가 최소화되도록 하는 [수학식 2]를 통해 도출될 수 있다. 여기서,
Figure 112015023853595-pat00017
는 RF 체인으로부터의 전압 값으로 능동안테나에 인가되는 전압이고, 50 옴은 능동 안테나에 연결된 임피던스 값(주로 임피던스 매칭 역할을 위해 사용)이며,
Figure 112015023853595-pat00018
Figure 112015023853595-pat00019
는 기생 안테나에 연결된 가변 임피던스 값을 타나낸다. 또한,
Figure 112015023853595-pat00020
는 안테나들간의 상호 결합(mutual coupling) 행렬을 나타낸다.Therefore,
Figure 112015023853595-pat00013
,
Figure 112015023853595-pat00014
A first current value calculated by mapping a matrix representing a beam pattern for independent multiple OFDM symbols
Figure 112015023853595-pat00015
), And a second current value that is implemented through the ESPAR antenna transmitter and applied to the active antenna and the parasitic antenna, respectively
Figure 112015023853595-pat00016
≪ / RTI > that minimizes the difference between < RTI ID = 0.0 > here,
Figure 112015023853595-pat00017
Is the voltage applied to the active antenna as a voltage value from the RF chain, 50 ohms is the impedance value (mainly used for impedance matching) connected to the active antenna,
Figure 112015023853595-pat00018
Wow
Figure 112015023853595-pat00019
Shows the variable impedance value connected to the parasitic antenna. Also,
Figure 112015023853595-pat00020
Represents a mutual coupling matrix between antennas.

Figure 112015023853595-pat00021
Figure 112015023853595-pat00021

구체적으로, [수학식 2]는 하기의 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다. Specifically, Equation (2) can be expressed as Equation (3) below.

Figure 112015023853595-pat00022
Figure 112015023853595-pat00022

따라서, [수학식 3]은 하기의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다. Therefore, [Equation 3] can be expressed as Equation 4 below.

Figure 112015023853595-pat00023
Figure 112015023853595-pat00023

또한, ESPAR 안테나의 각각에 인가되는 제 2전류값(

Figure 112015023853595-pat00024
)은 하기 [수학식 5]에 의해서 도출될 수 있다. Also, a second current value (< RTI ID = 0.0 >
Figure 112015023853595-pat00024
) Can be derived by the following equation (5).

Figure 112015023853595-pat00025
Figure 112015023853595-pat00025

따라서, [수학식 1] 및 [수학식 5]를 참고하여, 하기 [수학식 6]을 구할 수 있으며, 이를 통해서 RF 체인으로부터 인가되는 전압 값

Figure 112015023853595-pat00026
과 기생안테나에 연결된 부하 임피던스값 (parasitic impedance load)
Figure 112015023853595-pat00027
,
Figure 112015023853595-pat00028
를 구할 수 있다.Therefore, by referring to Equations (1) and (5), the following Equation (6) can be obtained and the voltage value
Figure 112015023853595-pat00026
And a parasitic impedance load connected to the parasitic antenna.
Figure 112015023853595-pat00027
,
Figure 112015023853595-pat00028
Can be obtained.

Figure 112015023853595-pat00029
Figure 112015023853595-pat00029

하지만, OFDM 심볼을 전송할 경우, 다이내믹 레인지(Dynamic range)의 범위가 커 관계로, [수학식 6]의 RF 체인으로부터 인가되는 전압 값

Figure 112015023853595-pat00030
과 기생안테나에 연결된 부하 임피던스값 (Parasitic Impedance Load)
Figure 112015023853595-pat00031
,
Figure 112015023853595-pat00032
역시 큰 범위를 가지게 되어 여러가지 문제가 발생할 수 있다. 예를 들면, 임피던스 값들의 범위가 커지게 될 경우 시스템의 발진 문제를 발생시키는 음의 저항이 요구되는 경우가 발생할 수 있다.However, when OFDM symbols are transmitted, since the range of the dynamic range is large, the voltage value applied from the RF chain of Equation (6)
Figure 112015023853595-pat00030
And the parasitic impedance load (Parasitic Impedance Load)
Figure 112015023853595-pat00031
,
Figure 112015023853595-pat00032
There is also a large range that can cause various problems. For example, when the range of the impedance values becomes large, a negative resistance that causes an oscillation problem of the system may be required.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 변수 계산은 OFDM 심볼 전송시 나타날수 있는 문제를 해결하기 위해서, 하기 [수학식 7]과 같이 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건(Impedance load chip constrains), 전압 값의 크기에 대한 범위조건(PAPR constrains), RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건(impedance matching constraints), 송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건(Channel constrains), 빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건(Rank constraints)에 대한 제한사항이 고려될 수 있다. Therefore, in order to solve the problem that may occur in transmission of OFDM symbols, the variable calculation according to an embodiment of the present invention may be classified into impedance and load condition constraints for a resistance value and a reactance value, PAPR constraints on the magnitude of the value, impedance matching constraints on the input impedance connected to the RF chain, channel constraints on the subchannels used in transmission, rank of the matrix representing the beam pattern Constraints on rank constraints can be considered.

Figure 112015023853595-pat00033
Figure 112015023853595-pat00033

여기서, B는 빔패턴을 나타내는 행렬, v는 RF체인을 통해 능동안테나에 인가되는 전압값, x는 기생 안테나의 임피던스 값, s는 OFDM 심볼을 나타낸다. 여기서, 각각의 변수는 제약 조건에 따라 변수값이 산출될 수 있다.Here, B is a matrix representing a beam pattern, v is a voltage value applied to an active antenna through an RF chain, x is an impedance value of a parasitic antenna, and s is an OFDM symbol. Here, each variable can be calculated according to a constraint condition.

상기 [수학식 7]의 각 제한 조건을 살펴보면, 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건(Impedance load chip constrains)은 기생 안테나의 임피던스를 가변 시켜주는 장치의 구현 범위 (Resistance, Reactance)를 제한하는 것이다. 즉, 설계자는 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건(Impedance load chip constrains)을 설정하여, 구현 가능한 범위의 임피던스값을 제한함으로써, 음의 저항값이 설정되지 않도록 할 수 있으며, 또한 양의 저항 범위를 설정하여 파워 소모를 낮출 수 있다.The impedance condition of the resistance value and the reactance value are limited to the range of resistance of the device that varies the impedance of the parasitic antenna . In other words, the designer can set impedance conditions for the impedance and reactance values to limit impedance values that can be implemented, thereby preventing the negative resistance value from being set. In addition, the positive resistance range Can be set to reduce power consumption.

전압 값의 크기에 대한 범위조건(PAPR constrains)은 OFDM 신호에 의해 높은 PAPR 특성이 나타날 수 있는데, 이를 해결하기 위해서 RF 체인의 입력 전압값에 magnitude 제한하는 것이다. 즉, 설계자는 전압 값의 크기에 대한 범위조건(PAPR constrains)을 설정하여, 사용되는 파워앰프의 효율을 극대화하기 위한 전압 값의 변동폭을 제한할 수 있다.The range condition (PAPR constraints) for the magnitude of the voltage value may have a high PAPR characteristic due to the OFDM signal. To solve this problem, the magnitude of the input voltage value of the RF chain is limited. That is, the designer can set the PAPR constraints on the magnitude of the voltage value to limit the variation of the voltage value to maximize the efficiency of the power amplifier used.

송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건(Channel constrains)은 송신기에 채널정보가 가용될 때 채널의 도미넌트(dominant)의 방향들이 스팬(span)하는 공간에 빔이 속하도록 하거나 또는 해당 공간으로의 projection 값이 크도록 제한하는 것이다. 여기서 dominant 방향은 채널의 singular vector중 dominant singular value가 해당되는 vector들로 구성되는 공간을 의미한다. The channel constraints for the subchannels used in the transmission are such that when the channel information is available to the transmitter, the beams belong to a space in which the dominant directions of the channel span, And to limit the value to be large. Here, the dominant direction means a space composed of vectors corresponding to a dominant singular value among the singular vectors of the channel.

RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건(impedance matching constraints)은 OFDM 신호로 인해 다이나믹 레인지(dynamic range)의 입력 임피던스

Figure 112015023853595-pat00034
가 발생되어 임피던스 매칭 회로에 영향을 주게 되는데, 이때, 입력 임피던스
Figure 112015023853595-pat00035
의 범위에 제한을 두어 임피던스 매칭 회로를 간소화를 위해 제한하는 것이다. 즉, 설계자는 신호로 인해 다이나믹 레인지(dynamic range)의 입력 임피던스 범위에 제한을 둠으로써, 입력 임피던스의 변화량을 제한시켜 임피던스 매칭 회로의 복잡도를 낮출 수 있다.Impedance matching constraints on the input impedance connected to the RF chain are due to the input impedance of the dynamic range due to the OFDM signal.
Figure 112015023853595-pat00034
Is generated to affect the impedance matching circuit. At this time, the input impedance
Figure 112015023853595-pat00035
To limit the impedance matching circuit for simplicity. That is, the designer limits the input impedance range of the dynamic range due to the signal, thereby reducing the complexity of the impedance matching circuit by limiting the variation of the input impedance.

빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건(Rank constraints)은 전송하고자 하는 빔의 수보다 빔 행렬의 rank가 부족함을 방지하기 위해 제한하는 것이다. 이때, 빔의 rank를 직접적으로 제한하는 방법과 간접적으로 빔 행렬의 singular value 범위를 제한하는 방법이 있다.Rank constraints on the rank of the matrix representing the beam pattern are limited to prevent the rank of the beam matrix from being insufficient than the number of beams to be transmitted. In this case, there is a method of directly limiting the rank of the beam and a method of limiting the singular value range of the beam matrix indirectly.

하지만, [수학식 7]은 non-convex 문제로서 한번에 다양한 변수에 대한 솔루션값을 도출하는 것은 쉽지 않다. 따라서 다음의 실시예와 같이 두가지의 convex 문제들로 분리하여 반복(alternating) 계산하여, 최적의 변수값을 계산할 수 있다. However, Equation (7) is a non-convex problem and it is not easy to derive a solution value for various variables at once. Therefore, it is possible to calculate optimal variable values by performing alternating calculations by separating two convex problems as in the following embodiments.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 변수를 산출하는 단계는 제 1 계산 단계, 제 2 계산 단계 및 제 1 계산 단계를 재수행하는 단계를 포함할 수 있다.  According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the variable may include re-executing the first calculation step, the second calculation step and the first calculation step.

제 1 계산 단계는 임피던스 값을 결정하는 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건 및 전압 값의 크기에 대한 범위조건 중 적어도 어느 하나의 제약조건 하에서, 임의의 빔 패턴을 나타내는 초기 행렬을 이용하여 전압 값과 임피던스 값을 산출할 수 있다. 이때, 제 1 계산 단계는 하기 [수학식 8]에 따라 산출할 수 있다.  The first calculation step calculates a voltage value (V1) by using an initial matrix representing an arbitrary beam pattern under a constraint condition of at least one of a resistance condition for determining an impedance value, a range condition for a reactance value, And the impedance value can be calculated. At this time, the first calculation step can be calculated according to the following equation (8).

Figure 112015023853595-pat00036
Figure 112015023853595-pat00036

여기서, B는 빔패턴을 나타내는 행렬이고, v는 전압값이며,

Figure 112015023853595-pat00037
은 제 1 기생 안테나의 임피던스 값,
Figure 112015023853595-pat00038
는 제 2 기생 안테나의 임피던스 값, s는 OFDM 심볼, Z는 상기 능동 안테나와 상기 기생 안테나 간의 상호 커플링을 나타내는 행렬을 나타낸다.Here, B is a matrix representing a beam pattern, v is a voltage value,
Figure 112015023853595-pat00037
Is an impedance value of the first parasitic antenna,
Figure 112015023853595-pat00038
Represents an impedance value of the second parasitic antenna, s represents an OFDM symbol, and Z represents a matrix representing mutual coupling between the active antenna and the parasitic antenna.

다음으로, 제 2 계산 단계는 다중 OFDM 심볼의 송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건, RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건, 및 빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건 중 적어도 어느 하나의 제약조건 하에서, 제 1 계산 단계를 통해 산출된 값을 이용하여 빔 패턴을 나타내는 행렬을 산출한다. 이때, 제 2 계산 단계는 하기 [수학식 9] 에 따라 산출할 수 있다.Next, the second calculation step includes a constraint on a subchannel used in transmission of multiple OFDM symbols, a range condition on an input impedance connected to an RF chain, and a constraint on a rank of a matrix representing a beam pattern A matrix representing the beam pattern is calculated using the values calculated through the first calculation step under at least any one constraint condition. At this time, the second calculation step can be calculated according to the following equation (9).

Figure 112015023853595-pat00039
Figure 112015023853595-pat00039

여기서, B는 빔패턴을 나타내는 행렬이고, v는 상기 전압값이며,

Figure 112015023853595-pat00040
은 제 1 기생 안테나의 임피던스 값,
Figure 112015023853595-pat00041
는 제 2 기생 안테나의 임피던스 값, s는 OFDM 심볼, Z는 상기 능동 안테나와 상기 기생 안테나 간의 상호 커플링을 나타내는 행렬을 나타낸다.Where B is a matrix representing a beam pattern, v is the voltage value,
Figure 112015023853595-pat00040
Is an impedance value of the first parasitic antenna,
Figure 112015023853595-pat00041
Represents an impedance value of the second parasitic antenna, s represents an OFDM symbol, and Z represents a matrix representing mutual coupling between the active antenna and the parasitic antenna.

마지막으로, 재수행하는 단계는 초기 행렬 대신에 제 2 계산 단계를 통해 산출된 행렬을 이용하여 제 1 계산 단계를 재수행한다. 이때, 재수행된 제 1 계산 단계를 통해 산출된 값을 이용하여 제 2 계산 단계를 재수행하고, 재수행된 제 2 계산 단계를 통해 산출된 행렬을 이용하여 제 1 계산 단계를 재수행하는 반복 계산 단계를 포함할 수 있다. 이때, 반복 계산 단계는 제 1 전류 값과 제 2 전류 값 간의 차이를 수렴시키는 변수가 산출될 때까지 반복해서 수행될 수 있다. 즉, 하기의 [수학식 10]이 수렴될 때까지 반복계산된다.Finally, the re-executing step re-executes the first calculation step using the matrix calculated through the second calculation step instead of the initial matrix. At this time, the second calculation step is performed again using the values calculated through the re-performed first calculation step, and an iterative calculation step is performed to re-execute the first calculation step using the matrix calculated through the re- . ≪ / RTI > At this time, the iterative calculation step may be repeatedly performed until a variable converging the difference between the first current value and the second current value is calculated. That is, it is repeatedly calculated until the following equation (10) converges.

Figure 112015023853595-pat00042
Figure 112015023853595-pat00042

도 4는 변수를 산출하는 과정의 일 예를 좀더 자세히 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining an example of a process of calculating a variable in more detail.

도 4를 자세히 살펴보면, 먼저, (1)과정은 RF체인 인가전압/각 안테나에 연결된 임피던스의 계산이 이루어진다. 이때, 임피던스 값을 결정하는 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건 및 전압 값의 크기에 대한 범위조건 중 적어도 어느 하나의 제약조건 설정하여 계산이 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 4, first, in step (1), the impedance of the RF chain / the impedance connected to each antenna is calculated. At this time, the calculation can be performed by setting a constraint condition of at least one of a resistance value for determining the impedance value, a range condition for the reactance value, and a range condition for the magnitude of the voltage value.

다음으로, (2)과정은 빔패턴 행렬 계산이 이루어진다. 이때, OFDM 심볼의 송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건, RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건, 및 빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건 중 적어도 어느 하나의 제약조건을 설정하여 이루어질 수 있다.Next, in (2), a beam pattern matrix calculation is performed. At this time, at least one of constraints on a subchannel used for transmission of an OFDM symbol, a range condition for an input impedance connected to an RF chain, and a constraint for a rank of a matrix representing a beam pattern .

마지막으로, (3)과정은 (2)과정후 다시 (1)과정을 수행하고, 수행한 결과는 다시 과정을 반복 계산하여 최적의 변수값을 산출한다. 이때, 반복계산은 제 1 전류 값과 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되는 변수값이 산출될 때까지 이루어질 수 있다. Finally, in (3), (1) is performed after (2), and the result is repeatedly calculated to calculate the optimal variable value. At this time, the iterative calculation can be performed until a variable value in which the difference between the first current value and the second current value is minimized is calculated.

한편, 도 4의 (1)과정, (2)과정,(3)과정에서 고려되는 제약조건의 적용 순서 및 제약조건의 적용 개수는 본 발명의 일 실시예일뿐이며, 설계자의 설계에 따라 제약조건의 적용 순서 및 제약조건의 적용 개수는 달라질 수 있다.Meanwhile, the application order of the constraint conditions and the number of application of the constraint conditions considered in the processes (1), (2), and (3) of FIG. 4 are only one embodiment of the present invention. The application order and the number of application of the constraint can be changed.

도 5를 통해 변수를 산출하는 과정이 계속될수록 에러가 0 혹은 일정 값으로 수렴해가는 것을 확인할 수 있다.5, it can be seen that the error converges to 0 or a constant value as the process of calculating the variable continues.

지금까지 설명한 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기 및 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법을 통해 OFDM 심볼의 왜곡없이 전송하는 것이 가능할 수 있다.In an ESPAR antenna transmitter and a beam-space MIMO system in the beam-space MIMO system described above, it is possible to transmit OFDM symbols without distortion through a method of transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단일 RF체인으로 연결된 능동 안테나와 그 둘레에 배치된 기생안테나를 포함하는 ESPAR안테나 송신기를 통해 OFDM심볼을 전송함으로써, RF하드웨어 복잡도 문제, RF체인 간 간섭문제, 회로 전력소비 문제를 해결할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an OFDM symbol is transmitted through an ESPAR antenna transmitter including an active antenna connected to a single RF chain and a parasitic antenna disposed around the active antenna, thereby improving RF hardware complexity, , The circuit power consumption problem can be solved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단일 RF체인으로 연결된 능동 안테나와 그 둘레에 배치된 기생안테나를 포함하는 ESPAR안테나 송신기를 통해 OFDM심볼을 전송시, 다중 OFDM 심볼에 대하여 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 최적의 변수를 계산하여 적용함으로써, 능동 안테나의 방사에 따라 전류가 기생안테나로 유입되는 것을 방지할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, when an OFDM symbol is transmitted through an ESPAR antenna transmitter including an active antenna connected to a single RF chain and a parasitic antenna disposed around the active antenna, a beam- And a second current value applied to each of the plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna is minimized, thereby calculating and applying an optimum variable to the first current value, which is calculated by mapping a matrix representing the beam pattern of the first antenna, It is possible to prevent the current from flowing into the parasitic antenna according to the radiation of the active antenna.

또한, 최적의 변수 계산시, 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건, 전압 값의 크기에 대한 범위조건, 송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건, RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건, 빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건을 적용함으로써, OFDM 신호 전송시 발생하는 PAPR문제, 음의 저항값으로 인한 발진 문제, 임피던스 매칭 문제 등 복합적인 문제해결이 가능할 수 있다.In addition, in the optimal parameter calculation, the range condition for the resistance value and the reactance value, the range condition for the magnitude of the voltage value, the constraint condition for the subchannel used for transmission, the range condition for the input impedance connected to the RF chain, By applying the constraint on the rank of the matrix representing the pattern, it is possible to solve a complex problem such as a PAPR problem occurring in OFDM signal transmission, an oscillation problem due to a negative resistance value, and an impedance matching problem.

도 6 내지 도 8은 본 발명에서 제안되는 다중 OFDM 심볼 전송 방법을 적용한 송신기의 성능을 살펴보기 위한 도면이다.FIGS. 6 to 8 are diagrams for explaining the performance of a transmitter to which the multiple OFDM symbol transmission method proposed in the present invention is applied.

도 6은 초기 빔 행렬을 사용했을시 임피던스 분포를 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 6은 산출 모듈을 통해 최적의 변수값을 적용하지 않았을 경우 임의의 10 OFDM 심볼에 대한 샘플구간 동안 요구되는 임피던스 분포를 나타낸다. 이때, 임피던스 값(저항 값)이 음에 값에 분포 되어있음을 확인할 수 있으며, 이는 음의 저항성분이 요구된다는 것을 의미한다.6 is a diagram for explaining an impedance distribution when an initial beam matrix is used. That is, FIG. 6 shows a required impedance distribution during a sample interval for arbitrary 10 OFDM symbols when an optimal variable value is not applied through the calculation module. At this time, it can be confirmed that the impedance value (resistance value) is distributed to the negative value, which means that the negative resistance value is required.

도 7은 본 발명에서 제안되는 산출모듈에서 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건(Impedance load chip constrains)에 따라 음의 저항을 제한을 반영하여 산출된 변수를 적용하였을때, 요구되는 임피던스 분포이다. 즉, 본 발명에 따라 최적의 변수값을 적용하였을시 성능 향상을 확인하기 위해선 해당 음의 저항 성분이 요구되지 않음을 확인해야한다. FIG. 7 is a required impedance distribution when a variable calculated based on the negative resistance limit is applied according to a range condition (impedance load chip constraints) for a resistance value and a reactance value in the calculation module proposed in the present invention. That is, in order to confirm the performance improvement when the optimal variable value is applied according to the present invention, it is necessary to confirm that the resistance component of the negative tone is not required.

즉, 도 7에 나타난 바와 같이 음의 저항 성분이 배제된 임피던스 분포되어 있음(양의 영역에 임피던스가 분포되어 있음)을 확인할 수 있다. 다시말하면, 본 발명에서 제안되는 ESPAR 송신기는 제약조건에 따라 산출된 최적의 변수를 적용하여 독립적인 OFDM 심볼을 왜곡 없이 음의 저항 성분을 배제한 채로 전송할 수 있다.That is, as shown in FIG. 7, it can be seen that the impedances excluding the negative resistance component are distributed (the impedance is distributed in the positive region). In other words, the ESPAR transmitter proposed in the present invention can transmit an independent OFDM symbol without distortion by excluding the negative resistance component by applying the optimum parameter calculated according to the constraint condition.

도 8은 본 발명에서 제안되는 OFDM심볼 전송방법의 성능을 비교설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining a comparison of the performance of the OFDM symbol transmission method proposed in the present invention.

도 8을 살펴보면, 임피던스 값을 결정하는 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건에 따라 디자인 된 단일 RF체인을 갖는 ESPAR안테나 송신기의 이득이 기존 다중 안테나 시스템의 다중화 이득 (multiplexing gain)보다 높은 이득을 달성함을 확인할 수 있다. 또한, 단일 RF chain안테나 송신기 Rate의 기울기가 다중화 이득 4를 달성함을 확인할 수 있다. 또한, Full-RF chain 송신기 대비 Rate (약 10bps/Hz)의 손실은 음의 저항 배제 이외의 채널정보에 기반한 제한 및 빔들간의 상관성에 대한 제한조건을 적용하면 보상될 수도 있다.Referring to FIG. 8, the gain of the ESPAR antenna transmitter having a single RF chain designed according to a resistance condition for determining an impedance value and a range condition for a reactance value achieves a gain higher than a multiplexing gain of a conventional multi-antenna system . Also, it can be seen that the slope of a single RF chain antenna transmitter rate achieves a multiplexing gain of 4. In addition, the loss of the full-RF chain transmitter (about 10 bps / Hz) loss may be compensated by applying restrictions based on channel information other than negative resistance exclusion and restrictions on correlation between beams.

본 발명에서 제안되는 빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법, 빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능 한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. 본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.In the beam space MIMO system proposed in the present invention, a method of transmitting independent multiple OFDM symbols through an ESPAR antenna transmitter, an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO environment is executed by a computer such as a program module executed by a computer But may also be embodied in the form of a recording medium including possible instructions. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium can include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism. While the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .

100: ESPAR 안테나 송신기
120: 능동안테나
121,122: 기생안테나
130: 부하 저항
131,132: 부하 임피던스
140: 임피던스 매칭부
150: RF체인
160: 빔패턴 산출 모듈
100: ESPAR Antenna Transmitter
120: active antenna
121, 122: parasitic antenna
130: Load resistance
131, 132: Load Impedance
140: Impedance matching unit
150: RF chain
160: Beam pattern calculation module

Claims (7)

빔 공간 다중 입출력 시스템에서 ESPAR 안테나 송신기를 통해 독립적인 다중 OFDM 심볼을 전송하는 방법에 있어서,
복수의 제약조건 하에서, 상기 다중 OFDM 심볼에 대하여 상기 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, 상기 ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 능동 안테나 및 상기 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 변수를 산출하는 단계; 및
상기 ESPAR 안테나 송신기에 대하여 상기 산출된 변수를 적용하여 상기 다중 OFDM 심볼을 전송하는 단계를 포함하되,
상기 변수는 상기 빔 패턴을 나타내는 행렬, 상기 능동 안테나와 연결된 RF 체인을 통해 상기 능동 안테나에 인가되는 전압 값, 및 상기 기생 안테나에 연결된 임피던스 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 OFDM 심볼 전송방법.
A method for transmitting independent multiple OFDM symbols via an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO system,
A first current value calculated by mapping a matrix representing a beam pattern of the beam-space MIMO system for the multiple OFDM symbols under a plurality of constraint conditions, and a second current value, which is implemented through the ESPAR antenna transmitter, Calculating a variable for minimizing the difference between the second current values applied to the plurality of parasitic antennas disposed around the first parasitic antenna; And
And transmitting the multiple OFDM symbols by applying the calculated parameters to the ESPAR antenna transmitter,
Wherein the variable includes a matrix representing the beam pattern, a voltage value applied to the active antenna through an RF chain connected to the active antenna, and an impedance value coupled to the parasitic antenna.
제 1 항에 있어서,
상기 기생 안테나가 2개인 경우 상기 변수를 산출하는 단계는 하기 수학식에 따라 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 OFDM 심볼 전송방법.
Figure 112015023853595-pat00043

(이때, B는 상기 빔패턴을 나타내는 행렬, v는 상기 전압값, x1은 제 1 기생 안테나의 임피던스 값, x2는 제 2 기생 안테나의 임피던스 값, s는 OFDM 심볼, Z는 상기 능동 안테나와 상기 기생 안테나 간의 상호 커플링을 나타내는 행렬임)
The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the variable when the parasitic antenna is 2 is calculated according to the following equation.
Figure 112015023853595-pat00043

Where x is the impedance value of the first parasitic antenna, x2 is the impedance value of the second parasitic antenna, s is the OFDM symbol, Z is the impedance of the active antenna, Lt; / RTI > is a matrix representing mutual coupling between parasitic antennas)
제 1 항에 있어서,
상기 변수를 산출하는 단계는
상기 임피던스 값을 결정하는 레지스턴스 값과 리액턴스 값에 대한 범위조건 및 상기 전압 값의 크기에 대한 범위조건 중 적어도 어느 하나의 제약조건 하에서, 임의의 빔 패턴을 나타내는 초기 행렬을 이용하여 상기 전압 값과 상기 임피던스 값을 산출하는 제 1 계산 단계;
상기 다중 OFDM 심볼의 송신시 사용되는 부채널에 대한 제약조건, 상기 RF 체인과 연결된 입력 임피던스에 대한 범위조건, 및 상기 빔 패턴을 나타내는 행렬의 랭크(Rank)에 대한 제약조건 중 적어도 어느 하나의 제약조건 하에서, 상기 제 1 계산 단계를 통해 산출된 값을 이용하여 상기 빔 패턴을 나타내는 행렬을 산출하는 제 2 계산 단계;
상기 초기 행렬 대신에 상기 제 2 계산 단계를 통해 산출된 행렬을 이용하여 상기 제 1 계산 단계를 재수행하는 단계; 및
상기 재수행된 제 1 계산 단계를 통해 산출된 값을 이용하여 상기 제 2 계산 단계를 재수행하고, 상기 재수행된 제 2 계산 단계를 통해 산출된 행렬을 이용하여 상기 제 1 계산 단계를 재수행하는 반복 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 OFDM 심볼 전송방법.
The method according to claim 1,
The step of calculating the variable
Wherein the voltage value is calculated using an initial matrix representing an arbitrary beam pattern under a constraint condition of at least one of a resistance condition for determining the impedance value, a range condition for a reactance value, and a range condition for a magnitude of the voltage value, A first calculation step of calculating an impedance value;
At least one constraint among a constraint on a subchannel used in transmission of the multiple OFDM symbols, a range condition on an input impedance connected to the RF chain, and a constraint on a rank of a matrix representing the beam pattern, A second calculation step of calculating a matrix indicating the beam pattern by using the value calculated through the first calculation step under the condition;
Performing the first calculation step again using a matrix calculated through the second calculation step instead of the initial matrix; And
Performing the second calculation step again using the value calculated through the re-performed first calculation step, and repeating the first calculation step using the matrix calculated through the re-performed second calculation step And a calculation step of calculating a transmission power of the OFDM symbol.
제 3 항에 있어서,
상기 반복 계산 단계는 상기 제 1 전류 값과 제 2 전류 값 간의 차이를 수렴시키는 변수가 산출될 때까지 반복해서 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 OFDM 심볼 전송방법.
The method of claim 3,
Wherein the iterative calculation is repeatedly performed until a variable for converging the difference between the first current value and the second current value is calculated.
제 3 항에 있어서,
상기 기생 안테나가 2개인 경우 상기 제 1 계산 단계는 하기 수학식에 따라 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 OFDM 심볼 전송방법.
Figure 112015023853595-pat00044

(이때, B는 상기 빔패턴을 나타내는 행렬, v는 상기 전압값, x1은 제 1 기생 안테나의 임피던스 값, x2는 제 2 기생 안테나의 임피던스 값, s는 OFDM 심볼, Z는 상기 능동 안테나와 상기 기생 안테나 간의 상호 커플링을 나타내는 행렬임)
The method of claim 3,
Wherein if the number of parasitic antennas is two, the first calculation step is calculated according to the following equation.
Figure 112015023853595-pat00044

Where x is the impedance value of the first parasitic antenna, x2 is the impedance value of the second parasitic antenna, s is the OFDM symbol, Z is the impedance of the active antenna, Lt; / RTI > is a matrix representing mutual coupling between parasitic antennas)
제 3 항에 있어서,
상기 기생 안테나가 2개인 경우 상기 제 2 계산 단계는 하기 수학식에 따라 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 OFDM 심볼 전송방법.
Figure 112015023853595-pat00045

(이때, B는 상기 빔패턴을 나타내는 행렬, v는 상기 전압값, x1은 제 1 기생 안테나의 임피던스 값, x2는 제 2 기생 안테나의 임피던스 값, s는 OFDM 심볼, Z는 상기 능동 안테나와 상기 기생 안테나 간의 상호 커플링을 나타내는 행렬임)
The method of claim 3,
And if the parasitic antenna is 2, the second calculation step is calculated according to the following equation.
Figure 112015023853595-pat00045

Where x is the impedance value of the first parasitic antenna, x2 is the impedance value of the second parasitic antenna, s is the OFDM symbol, Z is the impedance of the active antenna, Lt; / RTI > is a matrix representing mutual coupling between parasitic antennas)
빔 공간 다중 입출력 환경에서의 ESPAR 안테나 송신기에 있어서,
능동 안테나;
상기 능동 안테나의 둘레에 배치된 다수의 기생 안테나;
상기 능동 안테나에 연결된 저항 값 및 상기 기생 안테나에 연결된 임피던스 값에 대한 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부; 및
상기 능동 안테나와 연결되어 상기 능동 안테나에 전압 값을 인가하는 RF 체인을 포함하되,
상기 빔 공간 다중 입출력 시스템의 빔 패턴을 나타내는 행렬, 상기 전압 값, 및 상기 임피던스 값은, 복수의 제약조건 하에서, 독립적인 다중 OFDM 심볼에 대하여 상기 빔 패턴을 나타내는 행렬을 맵핑하여 계산된 제 1 전류 값과, 상기 ESPAR 안테나 송신기를 통해 구현되어 상기 능동 안테나 및 상기 기생 안테나로 각각 인가되는 제 2 전류 값 간의 차이가 최소화되도록 하는 산출되는 것을 특징으로 하는 ESPAR 안테나 송신기.
In an ESPAR antenna transmitter in a beam-space MIMO environment,
Active antenna;
A plurality of parasitic antennas disposed around the active antenna;
An impedance matching unit for performing impedance matching on a resistance value connected to the active antenna and an impedance value connected to the parasitic antenna; And
And an RF chain connected to the active antenna to apply a voltage value to the active antenna,
Wherein the matrix representing the beam pattern of the beam-space MIMO system, the voltage value, and the impedance value are generated by mapping a matrix representing the beam pattern for independent multiple OFDM symbols under a plurality of constraint conditions to a first current Value and a second current value that is implemented through the ESPAR antenna transmitter and applied to the active antenna and the parasitic antenna, respectively, is minimized.
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