KR101669354B1 - 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 궤도각운동량을 이용한 통신에서 송신기 안테나에서 보낸 신호가 수신기 안테나에 도착하는 최단, 최장 도착시간을 이용하여 축 틀어짐 또는 비평형 여부를 판단하고, 축 틀어짐이 감지되면 축 틀어짐의 크기를 계산하여 보정하고, 비평형이 감지되면 비평형으로 인한 기울기를 계산하여 보정하는 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 장치 및 방법{Apparatus and Method for compensation the position of the antenna in communication with the orbital angular momentum}
아래의 설명은 궤도각운동량을 이용한 통신에서 통신 성능을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적인 통신 시스템의 경우 전자기학의 Maxwell 이론에 따라 전자기파의 전송에서 보존되는 물리량인 에너지와 운동량을 이용하여 신호를 전송한다. 다중 입력 다중 출력(MIMO; Multi Input and Multi Output)을 비롯한 기존의 통신 시스템은 전자기학적으로 선운동량(linear momentum)을 이용한 방식으로, 통신시스템을 사용하는 사용자의 수와 요구하는 전송 용량이 증가할 수록 주파수, 시간 등의 사용할 수 있는 자원이 한정되어 있기 때문에 그 효율이 감소하고 있다. 따라서 전송 용량과 전송효율을 증가시키기 위해 통신을 수행할 수 있는 추가적인 새로운 차원 및 통신을 위한 새로운 물리량을 찾는 것이 매우 중요하다. 이러한 추세에 따라 기존의 선운동량 대신 궤도 각운동량(OAM; Orbital Angular Momentum)을 이용한 통신 방법이 큰 주목을 받고 있다.
하지만, 궤도 각운동량을 이용한 통신 방법은 송신기의 안테나와 수신기의 안테나의 정렬이 전송 용량에 매우 큰 영향을 끼치는 특성을 가지고 있다.
따라서, 송신기의 안테나와 수신기의 안테나의 정렬 상태를 감지하고 이를 보정하는 기술이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 궤도각운동량을 이용한 통신에서 송신기 안테나에서 보낸 신호가 수신기 안테나에 도착하는 최단, 최장 도착시간을 이용한 최적의 수신을 위한 수신기의 위치 및 방향을 도출하고 이를 보정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 궤도각운동량을 이용한 통신에서 송신기 안테나에서 보낸 신호가 수신기 안테나에 도착하는 최단, 최장 도착시간을 이용하여 축 틀어짐 여부와 축 틀어짐의 크기를 계산하고, 축 틀어짐을 보정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 궤도각운동량을 이용한 통신에서 송신기 안테나에서 보낸 신호가 수신기 안테나에 도착하는 최단, 최장 도착시간을 이용하여 비평형 여부와 비평형으로 인한 기울기를 계산하고, 비평형을 보정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 방법은, 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인하는 단계; 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 축 틀어짐 여부를 확인하는 단계; 및 상기 축 틀어짐이 존재한다고 확인되면 상기 축 틀어짐의 크기를 계산하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 수신기의 원형 안테나의 위치를 조정하여 상기 축 틀어짐을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 축 틀어짐의 크기를 상기 송신기로 송신하여 축 틀어짐을 보정하도록 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 축 틀어짐의 크기를 계산하는 단계는, 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 상기 송신기의 원형 안테나와 상기 수신기의 원형 안테나 간의 거리를 계산하고, 상기 수신기의 원형 안테나가 상기 송신기의 원형 안테나에 비해 상대적으로 얼마나 이동하였는지 나타내는 축 틀어짐 각도를 계산할 수 있다.
이때, 상기 축 틀어짐 각도는, 상기 송신기의 원형 안테나의 중심과 상기 수신기의 원형 안테나의 중심을 연결한 제1 선분과 상기 송신기의 원형 안테나의 중심에서 상기 수신기의 원형 안테나와 직각으로 연결되는 제2 선분 사이의 각도를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 방법은, 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인하는 단계; 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 상기 송신기의 원형 안테나와 상기 수신기의 원형 안테나 간의 비평형 여부를 확인하는 단계; 및 비평형이 감지되면 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 기울기가 '0'이 되도록 상기 수신기의 원형 안테나의 방향을 조정하여 상기 비평형을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 수신기의 원형 안테나의 상기 기울기를 상기 송신기로 송신하여 비평형을 보정하도록 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 비평형 여부를 확인하는 단계는, 최장 시간과 최단 시간이 동일한 상기 수신기의 안테나 쌍을 검색하고, 상기 검색된 안테나 쌍을 기준으로 반원에 위치한 안테나 쌍에 포함된 안테나들 사이의 최장 시간들이 서로 동일한지 여부와 최단 시간이 서로 동일한지 여부를 확인하여 모두 동일하지 않으면, 비평형 상태로 판단할 수 있다.
이때, 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 단계는, 상기 반원에 위치한 안테나 쌍에 대응하는 상기 송신기의 안테나 쌍을 확인하는 단계; 상기 반원에 위치한 안테나 쌍에 포함된 안테나들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 상기 반원에 위치한 안테나 쌍과 상기 송신기의 안테나 쌍 사이의 선분의 길이를 계산하는 단계; 상기 반원에 위치한 안테나 쌍과 상기 송신기의 안테나 쌍 사이의 선분들의 길이를 이용하여 상기 선분들 간의 각도, 상기 선분과 상기 송신기의 원형 안테나 사이의 각도, 상기 선분과 상기 수신기 원형 안테나 사이의 각도를 계산하는 단계; 및 상기 선분들 간의 각도, 상기 선분과 상기 송신기의 원형 안테나 사이의 각도, 상기 선분과 상기 수신기 원형 안테나 사이의 각도를 이용하여 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 장치는, 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인하는 시간 측정부; 상기 수신기의 원형 안테나의 축 틀어짐 여부 또는 상기 수신기의 원형 안테나의 비평형 여부를 감지하는 감지부; 및 상기 축 틀어짐이 감지되면 상기 축 틀어짐의 크기를 계산하고, 상기 비평형이 감지되면 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 계산부를 포함한다.
이때, 상기 축 틀어짐이 감지되면, 상기 수신기의 원형 안테나의 위치를 조정하여 상기 축 틀어짐을 보정하고, 상기 비평형 감지되면, 상기 기울기가 '0'이 되도록 상기 수신기의 원형 안테나의 방향을 조정하여 상기 비평형을 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 송신기의 원형 안테나와 상기 수신기의 원형 안테나는, 각기 포함하는 안테나들 간의 간격이 균일한 간격으로 구성되며, 각 안테나마다 위상(phase)을 0에서 2π까지 동일한 간격으로 나누어 사용할 수 있다.
본 발명은 궤도각운동량을 이용한 통신에서 송신기 안테나에서 보낸 신호가 수신기 안테나에 도착하는 최단, 최장 도착시간을 이용하여 축 틀어짐 또는 비평형 여부를 판단하고, 축 틀어짐이 감지되면 축 틀어짐의 크기를 계산하여 보정하고, 비평형이 감지되면 비평형으로 인한 기울기를 계산하여 보정하여서 궤도각운동량을 이용한 통신이 최적의 전송용량을 갖도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신을 위한 원형 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신에서 궤도 각운동량의 모드에 따라 생성되는 나선형 전자기파 형태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템에서 안테나의 위치를 보정하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 축 틀어짐을 보정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 축 틀어짐 여부와 축 틀어짐의 크기를 계산하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 비평형을 보정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 비평형 여부와 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나가 축 틀어짐인 상태일 때, 축 틀어짐의 크기를 계산하기 위해 참조하는 정보를 표시한 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나가 비평형 상태임을 감지하는 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나가 비평형 상태일 때, 비평형으로 인한 기울기를 계산하기 위해 참조하는 정보를 표시한 도시한 도면이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 장치 및 방법을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신을 위한 원형 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 궤도 각운동량을 이용한 통신의 방법은 광통신으로부터 시작 되었으며, 이를 radio frequency(RF)대역의 무선통신에 적용하기 위해 도 1과 같은 새로운 송신기의 안테나 구조와 수신기의 안테나 구조가 제안되어 있다. 송신기와 수신기는 도 1과 같은 균일간격을 갖는 원형 안테나(UCA; Uniform Circular Array)로 각 안테나마다 위상(phase)을 0에서 2
Figure 112015008312307-pat00001
까지 동일한 간격으로 나누어 그만큼 지연된 신호를 보냄으로써 도 2와 같은 나선형의 전자기파 형태를 갖는 신호를 전송하게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신에서 궤도 각운동량의 모드에 따라 생성되는 나선형 전자기파 형태를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 생성된 다수의 독립적인 나선형의 전자기파 형태의 신호를 궤도 각운동량을 이용한 통신에서는 모드(mode)라고 지칭한다. 균일간격을 갖는 원형 안테나의 구조에서 안테나의 수가 N개일 때 생성되는 모드 k의 경우는
Figure 112015008312307-pat00002
이며, 이때, k는 OAM 파동간 위상의 차이를 나타낸다. 또한, 총 생성할 수 있는 모드의 개수 K는
Figure 112015008312307-pat00003
이다.
또한, 채널모델의 경우 LoS(line of sight)를 갖는 자유공간(free space)인 경우를 고려하였다. 송신기의 원형 안테나에 포함된 하나의 안테나에서 수신기의 원형 안테나에 포함된 하나의 안테나의 거리를 d라고 하였을 때 채널의 값은 다음 <수학식 1>과 같다.
[수학식 1]
Figure 112015008312307-pat00004
여기서,
Figure 112015008312307-pat00005
는 환경에 따른 감쇄 상수이며,
Figure 112015008312307-pat00006
는 신호의 파장이다. 송신기, 수신기가 각각 균일간격을 갖는 원형 안테나이며 N개의 안테나를 가지고 있다고 하였을 때, 송신기와 수신기 사이의 채널은 <수학식 2>와 같은
Figure 112015008312307-pat00007
행렬로 표현 가능하다.
[수학식 2]
Figure 112015008312307-pat00008
여기서
Figure 112015008312307-pat00009
는 송신기의 i번째 안테나에서 수신기의 j번째 안테나까지의 거리를 의미하며 그 값은 다음 <수학식 3>과 같다.
[수학식 3]
Figure 112015008312307-pat00010
여기서 R은 균일 간격 원형안테나의 반지름이며, D는 송신기와 수신기 사이의 거리,
Figure 112015008312307-pat00011
는 송신기의 i번째 안테나에서 수신기의 j번째 안테나의 각도이다. 이때 채널 행렬 H는 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform, DFT)을 이용하여 분해 가능하다. 이는 모드가 k인 경우 0에서 2kπ까지의 위상을 안테나수로 나누어 2kπ/N의 간격만큼 각 안테나마다 위상을 지연시켜 보낸 것과 동일하며 이를 통해 궤도 각운동량을 적용한 나선형의 전자기파를 형성한다. 이때, 채널 행렬 H를 이산 푸리에 변환으로 분해한 표현은 <수학식 4>와 같다.
[수학식 4]
Figure 112015008312307-pat00012
여기서
Figure 112015008312307-pat00013
은
Figure 112015008312307-pat00014
유니타리(Unitary) 이산 푸리에 변환 행렬이며,
Figure 112015008312307-pat00015
는 채널 행렬에 대한 고유값(eigenvalue)를 대각성분으로 갖는 대각행렬(diagonal matrix)이다. 이때
Figure 112015008312307-pat00016
은 다음과 같이 <수학식 5>로 정의된다.
[수학식 5]
Figure 112015008312307-pat00017
여기서
Figure 112015008312307-pat00018
의 원소
Figure 112015008312307-pat00019
는 다음 <수학식 6>과 같다.
[수학식 6]
Figure 112015008312307-pat00020
이때, 특이값 분해(SVD; Singular Value Decomposition) 형태와 비교하기 위하여 고유값을 내림차순으로 정렬하면 <수학식 7>과 같다.
[수학식 7]
Figure 112015008312307-pat00021
이때, 채널 매트릭스 H의 특이값 분해에 따른 각 벡터들의 값은 다음 <수학식 8>과 같이 정의된다.
[수학식 8]
Figure 112015008312307-pat00022
여기서, M은
Figure 112015008312307-pat00023
Figure 112015008312307-pat00024
을 대각 성분으로 갖는 대각행렬이며 여기서,
Figure 112015008312307-pat00025
는
Figure 112015008312307-pat00026
의 i번째 고유값을 의미한다.
이때, 수신기에서 받은 신호를 r 이라 정의하면, 다음 <수학식 9>와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112015008312307-pat00027
여기서,
Figure 112015008312307-pat00028
는
Figure 112015008312307-pat00029
의 k번째 모드에 해당하는 모드 벡터이며 n은 잡음벡터이다. 여기서,
Figure 112015008312307-pat00030
는 <수학식 10>과 같이 서로 다른 모드와 직교하며 독립적이다.
[수학식 10]
Figure 112015008312307-pat00031
Figure 112015008312307-pat00032
이때, 송신기와 수신기의 정렬이 매우 중요하며, 정확하게 정렬되어 있지 않은 경우 모드간의 간섭(IMI; Inter-Mode Interference)가 발생하여 전송 용량이 감소하게 된다. 모드간의 간섭을 고려한 전체 모드에 대한 전송 용량의 합(sum-capacity)은 <수학식 11>과 같다.
[수학식 11]
Figure 112015008312307-pat00033
여기서,
Figure 112015008312307-pat00034
는 모드 벡터
Figure 112015008312307-pat00035
에 관련된 부분으로 모드간의 간섭을 의미하며 <수학식 12>와 같다.
[수학식 12]
Figure 112015008312307-pat00036
또한,
Figure 112015008312307-pat00037
은 잡음의 분산을 의미하며,
Figure 112015008312307-pat00038
는 송신파워로 <수학식 13>과 같이 표현된다.
[수학식 13]
Figure 112015008312307-pat00039
여기서
Figure 112015008312307-pat00040
는 신호 파워 대비 잡음 파워의 비율(SNR; Signal to Noise Ratio) 이다. 각 궤도운동량을 이용한 통신의 전송 용량의 합에 대해 단일 입력 단일 출력(SISO; Single Input Single Output) 시스템의 전송 용량을 기준으로 얻는 이득 G는 아래 <수학식 14>와 같이 정의 된다.
[수학식 15]
Figure 112015008312307-pat00041
여기서, 단일 입력 단일 출력 시스템의 전송 용량
Figure 112015008312307-pat00042
는 아래 <수학식 15>와 같다.
[수학식 15]
Figure 112015008312307-pat00043
<수학식 10>을 통해 설명 드린바와 같이 궤도 각운동량 통신 시스템에서는 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나의 정렬이 매우 중요하며, 정확하게 정렬되어 있지 않은 경우 모드간의 간섭(IMI; Inter-Mode Interference)가 발생하여 얻는 이득 G 가 감소하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템에서 안테나의 위치를 보정하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 궤도 각운동량 통신 시스템의 안테나 위치 보정 장치(330)는 제어부(340)를 포함하여 구성되며, 제어부(340)는 시간 측정부(341), 감지부(342), 계산부(343) 및 보정부(344)를 포함할 수 있다.
시간 측정부(341)는 수신기의 원형 안테나(310)에 포함된 안테나들(311, 312, 313, 314) 각각과 송신기의 원형 안테나(320)에 포함된 안테나들(321, 322, 323, 324) 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 수신기의 원형 안테나(320)에 포함된 안테나들(321, 322, 323, 324) 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인한다.
이때, 시간 측정부(341)는 송신기와 동기를 설정해서 시간을 측정할 수도 있고, 수신기 측에서 송신한 신호가 송신기를 통해 반사되어 돌아온 신호를 통해 측정할 수도 있다.
그리고, 송신기의 원형 안테나(310)와 수신기의 원형 안테나(320)는 각기 포함하는 안테나들 간의 간격이 균일한 간격으로 구성되며, 각 안테나마다 위상(phase)을 0에서 2π까지 동일한 간격으로 나누어 사용한다.
감지부(342)는 수신기의 원형 안테나(320)의 축 틀어짐 여부 또는 수신기의 원형 안테나(320)의 비평형 여부를 감지한다.
이때, 축 틀어짐이란 송신기의 원형 안테나(310)의 중심과 수신기의 원형 안테나(320)의 중심이 일치하지 위치에 있지 않고 위 아래로 얼마나 이동했는지를 나타낸다.
그리고, 비평형이란 수신기의 원형 안테나(320)가 송신기의 원형 안테나(310)와 평행하지 않고 기울어진 상태를 나타낸다.
계산부(343)는 축 틀어짐이 감지되면 축 틀어짐의 크기를 계산하고, 비평형이 감지되면 비평형으로 인한 기울기를 계산한다.
감지부(342)를 통해 축 틀어짐을 감지하고, 계산부(343)을 통해 축 틀어짐의 크기를 계산하는 구체적인 내용은 이후 도 4, 5, 8을 통해 보다 상세히 후술한다.
그리고, 감지부(342)를 통해 비평형을 감지하고, 계산부(343)을 통해 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 구체적인 내용은 이후 도 6, 7, 9, 10을 통해 보다 상세히 후술한다.
보정부(344)는 축 틀어짐이 감지되면, 수신기의 원형 안테나(320)의 위치를 조정하여 축 틀어짐을 보정하고, 비평형 감지되면, 기울기가 '0'이 되도록 수신기의 원형 안테나(320)의 방향을 조정하여 비평형을 보정한다.
한편, 보정부(344)는 수신기의 원형 안테나(320)를 보정하지 않고, 축 틀어짐에 관한 정보 또는 비평형에 관한 정보를 송신기로 송신하여 송신기의 원형 안테나(310)를 보정하도록 할 수도 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 축 틀어짐을 보정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인한다(410).
그리고, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 축 틀어짐 여부를 확인한다(420).
420단계의 확인결과 축 틀어짐이 존재한다고 확인되면, 그리고, 보정 장치(330)는 축 틀어짐의 크기를 계산한다(430). 축 틀어짐 여부와 축 틀어짐의 크기를 계산하는 것은 이후 도 5를 통해 후술한다.
그리고, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나의 위치를 조정하여 축 틀어짐을 보정한다(440). 이때, 보정 장치(330)는 축 틀어짐의 크기를 송신기로 송신하여 축 틀어짐을 보정하도록 요청할 수도 있다.
이때, 축 틀어짐의 크기는 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나 간의 거리와, 수신기의 원형 안테나가 송신기의 원형 안테나에 비해 상대적으로 얼마나 이동하였는지 나타내는 축 틀어짐 각도 일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 축 틀어짐 여부와 축 틀어짐의 크기를 계산하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 보정 장치(330)는 안테나 쌍에 포함된 안테나들을 안테나(i)와 안테나(j)라고 할 때, 안테나(i)의 최단 시간과 안테나(j)의 최단 시간이 동일하고, 안테나(i)의 최장 시간과 안테나(j)의 최장 시간이 동일하지 않을 조건을 만족하는지 확인한다(510).
510단계의 확인결과 만족하지 않으면, 보정 장치(330)는 안테나(i)의 최단 시간과 안테나(j)의 최장 시간이 동일하고, 안테나(i)의 최장 시간과 안테나(j)의 최단 시간이 동일하지 않을 조건을 만족하는지 확인한다(512).
512단계의 확인결과 만족하지 않으면, 보정 장치(330)는 안테나(i)의 최장 시간과 안테나(j)의 최단 시간이 동일하고, 안테나(i)의 최단 시간과 안테나(j)의 최장 시간이 동일하지 않을 조건을 만족하는지 확인한다(516).
516단계의 확인결과 만족하지 않으면, 보정 장치(330)는 본 알고리즘을 종료한다.
하지만, 510단계에서 516단계 중에서 하나의 조건이라도 만족하면, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나 간의 거리를 계산한다(518).
그리고, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나가 송신기의 원형 안테나에 비해 상대적으로 얼마나 이동하였는지 나타내는 축 틀어짐 각도를 계산한다(520).
그러면, 축 틀어짐을 감지하고 보정하는 과정을 아래의 도 8을 참조하여 보다 상세히 후술한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나가 축 틀어짐인 상태일 때, 축 틀어짐의 크기를 계산하기 위해 참조하는 정보를 표시한 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 축 틀어짐 상태에서 수신기가 어긋난 각도는
Figure 112015008312307-pat00044
라고 정의할 때 <수학식 16>을 통해 상태 인지 단계에서 축 틀어짐 상태임을 알 수 있다. 우선 i번째 안테나에서 수신 받은 신호의 최장 시간
Figure 112015008312307-pat00045
와 최단 시간
Figure 112015008312307-pat00046
를 이용하여, 임의의 두 안테나 i, j에 대해 i에서 측정한 수신 시각
Figure 112015008312307-pat00047
중 짧은 길이를 가진
Figure 112015008312307-pat00048
와 j에서 측정한 수신 시각
Figure 112015008312307-pat00049
중 하나와 길이가 같으며, 나머지 둘은 서로 다른 길이를 가지는 조건을 충족시키면 축 틀어짐 상태임을 인지할 수 있다.
[수학식 16]
Figure 112015008312307-pat00050
여기서, ti는 마주보는 안테나 i와 안테나 j 중에서 안테나 i의 최단 시간을 나타내고, Ti는 안테나 i의 최장 시간을 나타내고, tj는 안테나 j의 최단 시간을 나타내고, Tj는 안테나 j의 최장 시간을 나타낸다.
Figure 112015008312307-pat00051
를 이용한 축 틀어짐 각도를 계산하는 방법은 측정한
Figure 112015008312307-pat00052
를 통하여 <수학식 17>에 의해 거리
Figure 112015008312307-pat00053
를 구할 수 있다.
[수학식 17]
Figure 112015008312307-pat00054
여기서, c는 빛의 속도를 나타낸다.
도 8에 표기된
Figure 112015008312307-pat00055
을 꼭지점으로 하는 삼각형의 각 변 길이를 모두 알기 때문에 각 꼭지점의 각도인
Figure 112015008312307-pat00056
역시 사인 법칙을 따라 <수학식 18>을 통해 계산할 수 있다.
[수학식 18]
Figure 112015008312307-pat00057
꼭지점
Figure 112015008312307-pat00058
에서 선분
Figure 112015008312307-pat00059
로 내린 수선의 길이가 송신기와 수신기간 거리 D가 되므로 D는 <수학식 19>와 같이 적을 수 있다.
[수학식 19]
Figure 112015008312307-pat00060
또한 수신기가 얼마나 높이 올라가 있는지 나타내는 각도인
Figure 112015008312307-pat00061
는 <수학식 20>과 같이 구할 수 있다. 이 각도를 통해 수신기의 위치를 확인할 수 있다.
[수학식 20]
Figure 112015008312307-pat00062

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 비평형을 보정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인한다(610).
그리고, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 비평형 여부를 확인한다(620).
620단계의 확인결과 비평형 하다고 확인되면, 그리고, 보정 장치(330)는 비평형으로 인한 수신기의 원형 안테나의 기울기를 계산한다(730). 비평형을 판단하는 것과, 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 것은 이후 도 7을 통해 후술한다.
그리고, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나의 기울기가 '0'이 되도록 수신기의 원형 안테나의 방향을 조정하여 비평형을 보정한다(640). 이때, 보정 장치(330)는 수신기의 원형 안테나의 기울기 정보를 송신기로 송신하여 비평형을 보정하도록 요청할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 궤도 각운동량 통신 시스템의 수신기에서 원형 안테나의 비평형 여부와 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 보정 장치(330)는 최장 시간과 최단 시간이 동일한 수신기의 안테나 쌍이 존재하는지 검색한다(710).
710단계의 확인결과 검색결과 최장 시간과 최단 시간이 동일한 수신기의 안테나 쌍이 존재하면, 보정 장치(330)는 원형 안테나를 검색된 안테나 쌍을 기준으로 반으로 구분하는 경우, 한쪽의 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간이 다른쪽 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간 보다 상대적으로 작은지 확인한다(712).
712단계의 확인결과, 한쪽의 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간이 다른쪽 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간 보다 상대적으로 작으면, 보정 장치(330)는 비평형 상태로 판단하고 두개의 반원에 위치한 서로 마주보는 안테나 쌍에 대응하는 송신기의 안테나 쌍을 확인한다(714).
그리고, 보정 장치(330)는 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍에 포함된 안테나들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍과 송신기의 안테나 쌍 사이의 선분의 길이를 계산한다(716).
그리고, 보정 장치(330)는 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍과 송신기의 안테나 쌍 사이의 선분들의 길이를 이용하여 선분들 간의 각도, 선분과 송신기의 원형 안테나 사이의 각도, 선분과 수신기 원형 안테나 사이의 각도를 계산한다(718)
그리고, 보정 장치(330)는 선분들 간의 각도, 선분과 송신기의 원형 안테나 사이의 각도, 선분과 수신기 원형 안테나 사이의 각도를 이용하여 비평형으로 인한 기울기를 계산한다(720).
그러면, 비평형 여부를 감지하고 보정하는 과정을 아래의 도 9와 도 10을 참조하여 보다 상세히 후술한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나가 비평형 상태임을 감지하는 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 비평형 상태란 수신기가 송신기와 평행한 상태를 유지하지 않고 송신기 방향 또는 그 반대 방향으로 기울어 있는 상태를 의미한다.
비평형 상태에서 수신기가 기울어 있는 각도를
Figure 112015008312307-pat00063
라고 가정한다. 비평형 상태의 상태 인지를 위해 원형 안테나 내에서 서로 마주보는 위치에 있는 안테나 쌍 중 한 쌍의 수신신호 최장 시간과 최단 시간이 같은지 확인한다. 그리고 그 안테나 쌍을 기준으로 원형 안테나를 나누어 구분하는 경우, 한쪽의 반원에 위치한 안테나의 수신 시간들이 다른쪽 반원에 위치한 안테나의 수신 시간보다 짧음을 확인한다. 도 9을 통해 이를 확인할 수 있으며, <수학식 21>로 다음과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 21]
Figure 112015008312307-pat00064
where antenna i and j are being opposite site,
Figure 112015008312307-pat00065
where antenna a and b are in each half-UCA divided by i and j, respectively.
여기서, a와 b는 원형 안테나를 반으로 나누었을 때, 각 반원을 나타내고, ta는 반원 a에 포함된 안테나의 최단 시간을 나타내고, Ta는 반원 a에 포함된 안테나의 최장 시간을 나타내고, tb는 반원 b에 포함된 안테나의 최단 시간을 나타내고, Tb는 반원 b에 포함된 안테나의 최장 시간을 나타낸다.
즉, <수학식 21>을 만족하는 경우 비평형 상태로 판단할 수 있다.
비평형 상태에서
Figure 112015008312307-pat00066
Figure 112015008312307-pat00067
의 각도를 계산하기 위해서는 도 10을 참고한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원형 안테나와 수신기의 원형 안테나가 비평형 상태일 때, 비평형으로 인한 기울기를 계산하기 위해 참조하는 정보를 표시한 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 측정된 최장시간과 최단시간
Figure 112015008312307-pat00068
를 이용하여 거리
Figure 112015008312307-pat00069
를 <수학식 22>를 통해 구한다.
[수학식 22]
Figure 112015008312307-pat00070
Figure 112015008312307-pat00071
를 알면 삼각형
Figure 112015008312307-pat00072
과 삼각형
Figure 112015008312307-pat00073
의 각 변의 길이를 알 수 있다. 사인 법칙에 의해 <수학식 23>에서 두 삼각형이 포함하고 있는 각도들을 구할 수 있다.
[수학식 23]
Figure 112015008312307-pat00074
Figure 112015008312307-pat00075
도 10을 참고하여 다음 사항을 진행한다.
Figure 112015008312307-pat00076
에서 선분
Figure 112015008312307-pat00077
에 수선의 발을 내리고 교점을 P라고 할 때,
Figure 112015008312307-pat00078
는 <수학식 24>와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112015008312307-pat00079
는
Figure 112015008312307-pat00080
에서 수신기 방향(Q라 가정)으로 선분
Figure 112015008312307-pat00081
와 평행한 선분을 그을 때 생기는
Figure 112015008312307-pat00082
와 엇각 관계이므로, 두 각의 크기는 같다.
[수학식 24]
Figure 112015008312307-pat00083
Figure 112015008312307-pat00084
에서 선분
Figure 112015008312307-pat00085
로 수선을 내리고 수선의 발을 M이라고 가정할 때, 이를 통해 생기는
Figure 112015008312307-pat00086
은 우리가 구하고자 하는 각인
Figure 112015008312307-pat00087
와 같다. 따라서
Figure 112015008312307-pat00088
는 다음 <수학식 25>와 같이 정의할 수 있다.
[수학식 25]
Figure 112015008312307-pat00089
또한, 송신기와 수신기 사이의 거리 D는 <수학식 26>과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 26]
Figure 112015008312307-pat00090

본 발명의 일 실시 예에 따른 궤도 각운동량을 이용한 통신에서 안테나의 위치를 보정하는 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
310; 송신기의 원형 안테나
320; 수신기의 원형 안테나
330; 보정 장치
341; 시간 측정부
342; 감지부
343; 계산부
344; 보정부

Claims (15)

  1. 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 보정 장치에 있어서,
    상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인하는 단계;
    상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각에 대해 상기 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 모든 안테나들에 대한 신호 전송 시간을 측정하고, 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 별로 측정된 최장시간과 최단시간을 이용하여 축 틀어짐 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 축 틀어짐이 존재한다고 확인되면 상기 축 틀어짐의 크기를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 축 틀어짐 여부를 확인하는 단계는,
    서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍에 포함된 안테나들 각각의 최단 시간이 서로 동일하고 최장 시간이 서로 다른 경우, 축 틀어짐이 존재한다고 확인하고,
    상기 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍은,
    상기 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 마주보는 위치에 있는 안테나 쌍을 나타내는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신기의 원형 배열 안테나의 위치를 조정하여 상기 축 틀어짐을 보정하는 단계를 더 포함하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축 틀어짐의 크기를 상기 송신기로 송신하여 축 틀어짐을 보정하도록 요청하는 단계를 더 포함하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축 틀어짐 여부를 확인하는 단계는,
    아래 <수학식 27>의 조건을 만족하면, 상기 축 틀어짐이 존재한다고 확인하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
    [수학식 27]
    Figure 112016031868478-pat00102

    여기서, ti는 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 개별 안테나 i와 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 개별 안테나 j간의 전송 시간 중 최단 시간을 나타내고, Ti는 안테나 i의 최장 시간을 나타내고, tj는 안테나 j의 최단 시간을 나타내고, Tj는 안테나 j의 최장 시간을 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 축 틀어짐의 크기를 계산하는 단계는,
    상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 상기 송신기의 원형 배열 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나 간의 거리를 계산하고, 상기 수신기의 원형 배열 안테나가 상기 송신기의 원형 배열 안테나에 비해 상대적으로 얼마나 이동하였는지 나타내는 축 틀어짐 각도를 계산하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축 틀어짐 각도는,
    상기 송신기의 원형 배열 안테나의 중심과 상기 수신기의 원형 배열 안테나의 중심을 연결한 제1 선분과 상기 송신기의 원형 배열 안테나의 중심에서 상기 수신기의 원형 배열 안테나와 직각으로 연결되는 제2 선분 사이의 각도를 나타내는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  7. 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 보정 장치에 있어서,
    수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인하는 단계;
    상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 중에서 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 상기 송신기의 원형 배열 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나 간의 비평형 여부를 확인하는 단계;
    비평형이 감지되면 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 단계; 및
    상기 기울기를 기반으로 상기 수신기의 원형 배열 안테나를 보정하거나 또는 상기 송신기의 원형 배열 안테나를 보정하도록 하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 비평형 여부를 확인하는 단계는,
    최장 시간과 최단 시간이 동일한 상기 수신기의 안테나 쌍을 검색하고, 상기 원형 배열 안테나를 상기 검색된 안테나 쌍을 기준으로 반으로 구분하는 경우 한쪽의 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간이 다른쪽 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간 보다 상대적으로 작은지 확인하고,
    상기 한쪽의 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간이 상기 다른쪽 반원에 위치한 안테나의 최장 시간과 최단 시간 보다 상대적으로 작으면, 비평형 상태로 판단하고,
    상기 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍은,
    상기 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 마주보는 위치에 있는 안테나 쌍을 나타내는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기울기를 기반으로 상기 수신기의 원형 배열 안테나를 보정하거나 또는 상기 송신기의 원형 배열 안테나를 보정하도록 하는 단계는,
    상기 송신기의 원형 배열 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나 간의 기울기 차이가 '0'이 되도록 상기 수신기의 원형 배열 안테나의 방향을 조정하여 상기 비평형을 보정하는 단계를 포함하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기울기를 기반으로 상기 수신기의 원형 배열 안테나를 보정하거나 또는 상기 송신기의 원형 배열 안테나를 보정하도록 하는 단계는,
    상기 수신기의 원형 배열 안테나의 상기 기울기를 상기 송신기로 송신하여 비평형을 보정하도록 요청하는 단계를 포함하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 단계는,
    상기 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍에 대응하는 상기 송신기의 안테나 쌍을 확인하는 단계;
    상기 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍에 포함된 안테나들 각각의 최장 시간과 최단 시간을 이용하여 상기 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍과 상기 송신기의 안테나 쌍 사이의 선분의 길이를 계산하는 단계;
    상기 두개의 반원에 위치한 안테나 쌍과 상기 송신기의 안테나 쌍 사이의 선분들의 길이를 이용하여 상기 선분들 간의 각도, 상기 선분과 상기 송신기의 원형 배열 안테나 사이의 각도, 상기 선분과 상기 수신기의 원형 배열 안테나 사이의 각도를 계산하는 단계; 및
    상기 선분들 간의 각도, 상기 선분과 상기 송신기의 원형 배열 안테나 사이의 각도, 상기 선분과 상기 수신기의 원형 배열 안테나 사이의 각도를 이용하여 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 단계를 포함하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 방법.
  12. 제1항 내지 제9항 및 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  13. 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각과 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각 간의 신호 송신 시간을 측정하여 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 별로 최장 시간과 최단 시간을 확인하는 시간 측정부;
    상기 수신기의 원형 배열 안테나의 축 틀어짐 여부 또는 상기 수신기의 원형 배열 안테나의 비평형 여부를 감지하는 감지부; 및
    상기 축 틀어짐이 감지되면 상기 축 틀어짐의 크기를 계산하고, 상기 비평형이 감지되면 상기 비평형으로 인한 기울기를 계산하는 계산부 및
    상기 축 틀어짐이 감지되면, 상기 수신기의 원형 배열 안테나의 위치를 조정하여 상기 축 틀어짐을 보정하고, 상기 비평형이 감지되면, 상기 송신기의 원형 배열 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나 간의 기울기 차이가 '0'이 되도록 상기 수신기의 원형 배열 안테나의 방향을 조정하여 상기 비평형을 보정하거나 또는 상기 기울기를 상기 송신기로 송신하여 비평형을 보정하도록 요청하는 보정부
    를 포함하고,
    상기 감지부는,
    상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 각각에 대해 상기 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 모든 안테나들에 대한 신호 전송 시간을 측정하고, 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나들 별로 측정된 최장시간과 최단시간을 이용하여 축 틀어짐 여부를 확인하고, 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍에 포함된 안테나들 각각의 최단 시간이 서로 동일하고 최장 시간이 서로 다른 경우, 축 틀어짐이 존재한다고 확인하고,
    상기 서로 마주보는 위치에 위치한 안테나 쌍은,
    상기 송신기의 원형 배열 안테나에 포함된 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나에 포함된 마주보는 위치에 있는 안테나 쌍을 나타내는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 송신기의 원형 배열 안테나와 상기 수신기의 원형 배열 안테나는,
    각기 포함하는 안테나들 간의 간격이 균일한 간격으로 구성되며, 각 안테나마다 위상(phase)을 0에서 2π까지 동일한 간격으로 나누어 사용하는
    궤도 각운동량을 이용한 통신에서 송신기의 원형 배열 안테나 또는 수신기의 원형 배열 안테나 위치를 보정하는 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220046074A (ko) 2020-10-07 2022-04-14 금오공과대학교 산학협력단 무선 통신 신호의 전송 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6811155B2 (ja) * 2017-09-25 2021-01-13 日本電信電話株式会社 Ｏａｍ多重通信システムおよびアンテナ軸ずれ補正方法
US11336008B2 (en) 2018-08-02 2022-05-17 Nec Corporation Control apparatus, OAM transmission apparatus, OAM reception apparatus, control method, non-transitory computer-readable medium, and control system
KR20240037875A (ko) * 2021-07-29 2024-03-22 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 공간 위상 천이 빔을 통해 신호를전송하는 방법 및 장치
US11722202B1 (en) 2022-02-24 2023-08-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Communication systems, methods, and non-transitory computer-readable storage devices using orbital angular momentum beams

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101231799B1 (ko) * 2011-12-02 2013-02-08 충남대학교산학협력단 자기 위치정보 산출 시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU722052B2 (en) * 1996-03-12 2000-07-20 Ericsson Inc. Method and apparatus for antenna realignment in a mobile radiotelephone using an injected audio signal

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101231799B1 (ko) * 2011-12-02 2013-02-08 충남대학교산학협력단 자기 위치정보 산출 시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O. Edfors and A. J. Johansson,"IS orbital angular momentum (OAM) based radio communication an unexploited area?", IEEE TAP vol.60, no.2, pp.1126-1131, 2012*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220046074A (ko) 2020-10-07 2022-04-14 금오공과대학교 산학협력단 무선 통신 신호의 전송 방법

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