KR101718282B1 - Beamforming method and uniform circular array antenna system based on subarray architecture in los channel - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a uniform circular array antenna system using a subarray antenna in a line of sight channel environment and a beamforming method thereof. The uniform circular array antenna system using a subarray antenna in a line of sight channel environment can comprise a plurality of subarray antennas including a set of antennas of a certain shape arranged uniformly on a circle of a predetermined radius, and transmit data through the plurality of subarray antennas based on a beamforming matrix transforming an effective channel matrix of each of the plurality of subarray antennas into a circulant channel.

Description

가시선 채널 환경에서 부배열 안테나를 이용한 균일 원형 배열 안테나 시스템 및 그의 빔포밍 방법{BEAMFORMING METHOD AND UNIFORM CIRCULAR ARRAY ANTENNA SYSTEM BASED ON SUBARRAY ARCHITECTURE IN LOS CHANNEL} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a uniform circular array antenna system using sub-array antennas in a visible channel environment and a beam forming method thereof. [0002]

본 발명은 가시선(Line Of Sight: LOS) 채널 환경에서 빔포밍 이득 및 공간 다중화 이득을 얻을 수 있는 균일 원형 배열 안테나(Uniform Circular Array: UCA) 시스템 및 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍(Beamforming) 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a uniform circular array (UCA) system capable of obtaining beamforming gain and spatial multiplexing gain in a line-of-sight (LOS) channel environment, and beamforming in a uniform circular array antenna system. Technology.

가시선 채널 환경에서 무선 고속 전송에 대한 요구가 증가함에 따라, 소형 이동통신 기지국 사이의 무선 통신, 이동통신 기지국과 원격 안테나 사이의 무선 통신, 건물 사이의 고속 무선 전송 등이 관심을 받고 있다. 가시선(Line Of Sight)은 송신 안테나와 수신 안테나 간의 경로가 가시선 상에 존재하는 것을 나타내며, 가시선 채널 환경에서, 고속 전송을 실현할 수 있다고 알려진 기술로는 균일 선형 배열 안테나(Uniform Circular Array: UCA) 시스템이 존재한다.As the demand for wireless high-speed transmission increases in the visible channel environment, wireless communication between a small mobile communication base station, wireless communication between a mobile communication base station and a remote antenna, and high-speed wireless transmission between buildings are attracting attention. Line Of Sight indicates that a path between a transmitting antenna and a receiving antenna exists on a line of sight and a known technique capable of realizing high-speed transmission in a line-of-sight channel environment includes a uniform circular array (UCA) Lt; / RTI >

가시선 채널 환경에서 균일 선형 배열 안테나 시스템을 기반으로 데이터를 송수신하는 경우, 송수신 채널 행렬이 순환 행렬(circulant matrix)이 된다. 이처럼, 송수신 채널 행렬이 순환 행렬이 되면 송신 단에서 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)을 수행하여 신호를 전송하고, 수신 단에서 수신된 신호에 대해 역이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT)을 수행하면, 채널 행렬이 대각 행렬로 변환되는 특성을 가진다. 아래의 비특허문헌 [ 3]O . Edfors and A. J. Johansson, "Is orbital angular momentum ( OAM ) based radio communication an unexploited area?," IEEE Trans. Antennas and Propag ., vol. 60, no. 2, pp. 1126-1131, Feb . 2012.에 따르면, DFT 처리된 신호를 송신 측의 균일 원형 배열 안테나를 통해 전송하고, IDFT 처리된 신호를 수신 측의 균일 원형 배열 안테나를 통해 수신하면, UCA 시스템이 OAM(Orbital Angular Momentum: OAM) 시스템처럼 동작한다.In case of transmitting and receiving data based on the uniform linear array antenna system in the visible channel environment, the transmission channel matrix becomes a circulant matrix. When the transmission and reception channel matrix becomes a circulating matrix, a transmission end performs a discrete Fourier transform (DFT) to transmit a signal, and an inverse discrete Fourier transform (IDFT) ), The channel matrix is transformed into a diagonal matrix. Non-Patent Document following [3] O. Edfors and AJ Johansson, "Is orbital angular momentum ( OAM ) based radio communication an unexploited area ?, IEEE Trans. Antennas and Propag ., Vol. 60, no. 2, pp. 1126-1131, Feb. 2012. According to the UCA system, when a DFT-processed signal is transmitted through a uniform circular array antenna on a transmitting side and a IDFT-processed signal is received on a receiving side uniform circular array antenna, the UCA system is classified into an Orbital Angular Momentum (OAM) It works like a system.

기존의 균일 선형 배열 안테나 시스템의 경우, 가시선 채널 환경에서는 채널 행렬의 계수 부족(rank-deficient)으로 인하여 공간 다중화 이득을 얻기가 어려우나, 균일 선형 배열 안테나 시스템에서 최적화된 안테나 배치에 따라 가시선 채널 환경에서도 최대 계수(full-rank)의 채널을 얻을 수 있다. 이때, 균일 원형 배열 안테나 시스템에서도 최적화된 안테나의 배치 위치에 따라 가시선 채널 환경에서도 최대 계수(full-rank)의 채널을 얻어, 공간 다중화 이득을 획득 가능하다. 그러나, 균일 선형 배열 안테나를 이용한 송신단과 수신단의 통신 거리가 멀어질수록 높은 채널 계수를 얻을 수 있으므로, 공간 다중화 이득을 획득하기 위해서는 안테나 사이의 간격이 증가하는 문제가 존재한다. In the conventional uniform linear array antenna system, it is difficult to obtain the spatial multiplexing gain due to the rank-deficient channel matrix in the visible channel environment. However, according to the arrangement of the antennas optimized in the uniform linear array antenna system, A full-rank channel can be obtained. In this case, even in the uniform circular array antenna system, a full-rank channel can be obtained in the visible channel environment according to the position of the optimized antenna, and the spatial multiplexing gain can be obtained. However, as the communication distance between the transmitting end and the receiving end using a uniform linear array antenna is increased, a higher channel coefficient can be obtained. Therefore, there is a problem that an interval between antennas increases in order to obtain a spatial multiplexing gain.

균일 원형 배열 안테나 시스템에서도 안테나 개수가 4개 이하일 때는, 균일 선형 배열 안테나 시스템과 마찬가지로 통신 거리가 멀수록 높은 계수를 얻게 된다. 원형 배열 안테나의 직경은 전송 거리 및 반송 주파수에 의해 결정된다. 이에 따라, 균일 원형 배열 안테나 시스템에서 안테나 개수가 4개보다 커지면, 최대 계수를 얻기 어려워져 전송속도를 높일 수 있는 공간 다중화 이득을 최대로 얻는데 어려움이 존재한다. 공간 다중화 이득을 높이기 위해서는 균일 원형 배열 안테나의 반경을 크게 하고, 안테나의 개수를 증가시켜야 하는데, 상기 반경 및 개수의 증가는 균일 원형 배열 안테나 시스템의 크기를 증가시키는 문제점이 존재한다.In a uniform circular array antenna system, when the number of antennas is 4 or less, the higher the communication distance, the higher the coefficient is, as in the case of the uniform linear array antenna system. The diameter of the circular array antenna is determined by the transmission distance and the carrier frequency. Accordingly, if the number of antennas is larger than four in a uniform circular array antenna system, it is difficult to obtain the maximum coefficient, and it is difficult to obtain the maximum spatial multiplexing gain that can increase the transmission rate. In order to increase the spatial multiplexing gain, the radius of the uniform circular array antenna must be increased and the number of antennas must be increased. However, the increase of the radius and the number of antennas increases the size of the uniform circular array antenna system.

아래의 비특허 문헌 [2] Eric Torkildson , Upamanyu Madhow , and Mark Rodwell, "Indoor millimeter wave MIMO : feasibility and performance," IEEE Trans. Wireless Commun ., vol. 10, no. 12, pp. 4150-4160, Dec . 2011.에서는 가시선 성분이 큰 밀리미터 웨이브 채널에서 부배열 안테나를 선형으로 배치하는 다중입력 다중출력(Multi Input Multi Output: MIMO) 전송 시스템을 제시하고 있다. 부배열 안테나를 선형으로 배치한 MIMO 시스템의 경우, 선형으로 배치된 Ns개의 부배열 안테나들은 Ns의 공간 다중화 이득을 얻음과 동시에 각각의 부배열 안테나 내에서는 빔포밍 이득을 얻게 된다. 여기서, 부배열 안테나의 크기는 부배열 안테나를 구성하는 각 안테나의 배치 간격에 따라 결정되는 데, 밀리미터 웨이브 채널은 파장이 짧기 때문에 상기 안테나의 크기가 매우 작다. 이때, 각 부배열 안테나의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)은

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의 크기를 가지며, 부배열 안테나의 배치를 잘 조절하면 Ns만큼의 최대 계수를 얻게 된다. 이러한, 균일 선형 배열 안테나 시스템의 경우, 원형 배열 안테나 시스템과는 달리 채널 정보 없이는 유효 채널 행렬을 대각행렬로 변환할 수 없다. 송수신 단에서 채널 정보를 이용하여 무선 통신을 수행하는 경우, 송신단 또는 수신단의 이동에 따라 채널 정보가 계속 변경하므로, 변하는 채널 정보를 추정하기 위한 복잡한 연산 프로세스가 요구된다. [2] Eric Torkildson , Upamanyu Madhoud , and Mark Rodwell, "Indoor millimeter wave MIMO : feasibility and performance," IEEE Trans. Wireless Commun ., Vol. 10, no. 12, pp. 4150-4160, Dec. 2011. This paper proposes a multi-input multi-output (MIMO) transmission system in which subarray antennas are linearly arranged in a millimeter wave channel having a large visible-line component. In the case of a MIMO system in which sub-array antennas are linearly arranged, N s sub-array antennas arranged in a linear manner obtains a spatial multiplexing gain of N s and obtains beam-forming gain in each sub-array antenna. Here, the size of the sub-array antenna is determined according to the arrangement interval of the antennas constituting the sub-array antenna. Since the wavelength of the millimeter wave channel is short, the size of the antenna is very small. At this time, the effective channel matrix of each sub-array antenna is
Figure 112016034745790-pat00001
And if the arrangement of the sub-array antenna is well controlled, the maximum coefficient of N s is obtained. In the case of such a linear array antenna system, unlike a circular array antenna system, an effective channel matrix can not be converted into a diagonal matrix without channel information. In the case of performing wireless communication using channel information at the transmitting / receiving end, since the channel information continuously changes according to the movement of the transmitting end or the receiving end, a complicated calculation process for estimating changed channel information is required.

따라서, 가시선 채널 환경에서 원형 배열 안테나의 크기를 고려하고, 배열 안테나의 개수가 4개보다 커지더라도 채널 정보 없이 공간 다중화 이득을 제공하는 배열 안테나 시스템을 설계하는 기술이 요구된다. Accordingly, there is a need for a technique for designing an array antenna system that provides a spatial multiplexing gain without channel information even if the size of the circular array antenna is considered in the visible channel environment and the number of array antennas is larger than four.

한국공개특허 제10-2011-0051091호는 안테나 빔 조향 없이 항상 위성접속이 가능하도록 방사소자를 원형으로 배치하고, 방사소자들 중 하나를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 방사소자들의 배치 각도를 조절하여 전방위 방사패턴을 형성하는 평판 원형 배열 안테나를 제시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0051091 discloses a radar device in which a radiating element is circularly arranged so that satellite connection is always possible without steering an antenna beam, and the arrangement angle of radiating elements in a clockwise or counterclockwise direction A circular array antenna with a flat plate shape is formed.

[1] Liang Zhou and Yoji Ohashi, "Low complexity millimeter-wave LOS-MIMO precoding systems for uniform circular arrays," in Proc. IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Track 1(PHY and Fundamentals), pp. 1293-1297, Istanbul, Turkey, Apr. 2014.[1] Liang Zhou and Yoji Ohashi, "Low complexity millimeter-wave LOS-MIMO precoding systems for uniform circular arrays," Proc. IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Track 1 (PHY and Fundamentals), pp. 1293-1297, Istanbul, Turkey, Apr. 2014. [2] Eric Torkildson, Upamanyu Madhow, and Mark Rodwell, "Indoor millimeter wave MIMO: feasibility and performance," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 10, no. 12, pp. 4150-4160, Dec. 2011.[2] Eric Torkildson, Upamanyu Madhoud, and Mark Rodwell, "Indoor millimeter wave MIMO: feasibility and performance," IEEE Trans. Wireless Commun., Vol. 10, no. 12, pp. 4150-4160, Dec. 2011. [3] O. Edfors and A. J. Johansson, "Is orbital angular momentum (OAM) based radio communication an unexploited area?," IEEE Trans. Antennas and Propag., vol. 60, no. 2, pp. 1126-1131, Feb. 2012.[3] O. Edfors and A. J. Johansson, "Is orbital angular momentum (OAM) based radio communication an unexploited area ?," IEEE Trans. Antennas and Propag., Vol. 60, no. 2, pp. 1126-1131, Feb. 2012.

본 발명은 가시선 채널 환경에서 부배열 안테나를 균일 원형 배열 안테나에 적용하여 빔포밍 및 공간 다중화 이득을 얻기 위한 균일 원형 배열 안테나 시스템 및 빔포밍 기술에 관한 것이다. 구체적으로, 각 부배열 안테나의 유효 채널 행렬을 순환 행렬로 만드는 빔포밍 계수를 설계하여, 채널 정보 없이도 빔포밍 및 공간 다중화 이득을 획득하도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a uniform circular array antenna system and beamforming technique for applying beamforming and spatial multiplexing gain by applying sub-array antennas to a uniform circular array antenna in a visible channel environment. More specifically, the present invention relates to a technique for designing a beamforming coefficient for making an effective channel matrix of each sub-array antenna into a circulating matrix, thereby obtaining beamforming and spatial multiplexing gain without channel information.

가시선 채널 환경에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템에 있어서, 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치된 특정 모양의 안테나 셋(set)을 포함하는 복수의 부배열 안테나들을 포함하고, 상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 변환하는 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 복수의 부배열 안테나들을 통해 데이터가 전송될 수 있다.A uniform circular array antenna system in a line-of-sight channel environment, comprising: a plurality of sub-array antennas including a specific set of antennas uniformly arranged on a circle of a predetermined radius; The data can be transmitted through the plurality of sub-array antennas based on a beamforming matrix that transforms the effective channel matrix of the sub-array antenna into a circulant channel.

일측면에 따르면, 상기 부배열 안테나들 각각은, 상기 복수의 부배열 안테나들을 이용하여 가상의 서브(sub) 원형 배열 안테나가 복수개 형성되도록 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치될 수 있다.According to an aspect of the present invention, each of the sub-array antennas may be uniformly disposed on a circle having a predetermined radius so that a plurality of virtual sub-array antennas are formed using the plurality of sub-array antennas.

다른 측면에 따르면, 상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소마다 서로 다른 데이터가 실리고, 각 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소에 동일한 데이터가 실려서 전송될 수 있다.According to another aspect, different data may be stored for each of a plurality of antenna elements constituting the antenna set, and the same data may be carried on an antenna element corresponding to the same identifier in each antenna set.

또 다른 측면에 따르면, 상기 부배열 안테나들 각각은, 서로 다른 데이터를 전송하고, 상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소를 통해 동일한 데이터가 실어서 전송될 수 있다.According to another aspect, each of the subarray antennas transmits different data, and the same data may be transmitted through a plurality of antenna elements constituting the antenna set.

또 다른 측면에 따르면, 상기 빔포밍 행렬은, 상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 하는 동일한 상수값의 빔포밍 벡터를 포함할 수 있다.According to another aspect, the beamforming matrix may comprise a beamforming vector of the same constant value such that the effective channel matrix of each of the plurality of sub-array antennas is a circulant channel. have.

또 다른 측면에 따르면, 상기 순환 행렬은, 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)을 통해 채널 행렬을 대각 행렬(Diagonal Matrix)로 변환하는 행렬을 나타낼 수 있다.According to another aspect, the circulation matrix may represent a matrix for transforming a channel matrix into a diagonal matrix through a discrete Fourier transform.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 부배열 안테나들을 대상으로, 해당 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소들을 가상 연결함에 따라 상기 서브 원형 배열 안테나가 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the sub-circular array antenna may be formed by virtually connecting the antenna elements corresponding to the same identifier in the corresponding antenna set to the plurality of sub-array antennas.

또 다른 측면에 따르면, 상기 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소의 개수에 해당하는 상기 서브 원형 배열 안테나가 형성될 수 있다.According to another aspect, the sub-circular array antenna corresponding to the number of antenna elements constituting the antenna set may be formed.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 부배열 안테나들 각각은, 각 부배열 안테나의 중심이 상기 원 위에 위치하도록 배치될 수 있다.According to another aspect of the present invention, each of the plurality of subarray antennas may be disposed such that the center of each subarray antenna is positioned on the circle.

또 다른 측면에 따르면, 상기 안테나 셋은, 상기 원의 중심으로부터 부배열 안테나의 중심을 연결하는 가상의 선분과 상기 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소들을 연결하는 가상의 선분이 수직이 되도록 배치될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the antenna set may be arranged so that a virtual line segment connecting the center of the sub-array antenna from the center of the circle and an imaginary line segment connecting the antenna elements constituting the antenna set are vertical .

또 다른 측면에 따르면, 상기 안테나 셋은, 정사각형 모양으로 배열된 안테나 원소들로 구성될 수 있다.According to another aspect, the antenna set may be composed of antenna elements arranged in a square shape.

가시선 채널 환경에서 균일 원형 배열 안테나 시스템의 빔포밍 방법에 있어서, 특정 모양의 안테나 셋(set)을 포함하는 복수의 부배열 안테나들이 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치되는 단계, 및 상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 변환하는 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 복수의 부배열 안테나들을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.A method of beamforming a uniform circular array antenna system in a line-of-sight channel environment, the method comprising: arranging a plurality of sub-array antennas including a set of antennas of a particular shape uniformly over a circle of a predetermined radius; Transmitting data through the plurality of sub-array antennas based on a beamforming matrix that transforms each effective channel matrix of the antennas into a circulant channel.

일측면에 따르면, 상기 배치되는 단계는, 상기 복수의 부배열 안테나들을 이용하여 가상의 서브(sub) 원형 배열 안테나가 복수개 형성되도록, 상기 복수의 부배열 안테나들을 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of arranging includes arranging the plurality of sub-array antennas uniformly on a circle having a predetermined radius so that a plurality of virtual sub-array antennas are formed using the plurality of sub- .

다른 측면에 따르면, 상기 데이터를 전송하는 단계는, 상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소마다 서로 다른 데이터를 전송하고, 각 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소를 통해 동일한 데이터를 전송할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of transmitting the data may transmit different data for each of a plurality of antenna elements constituting the antenna set, and may transmit the same data through an antenna element corresponding to the same identifier in each antenna set .

또 다른 측면에 따르면, 상기 데이터를 전송하는 단계는, 상기 복수의 부배열 안테나 별로 서로 다른 데이터를 전송하고, 상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소를 통해 동일한 데이터를 전송할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of transmitting the data may transmit different data for each of the plurality of subarray antennas, and may transmit the same data through a plurality of antenna elements constituting the antenna set.

또 다른 측면에 따르면, 상기 빔포밍 행렬은, 상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 하는 동일한 상수값의 빔포밍 벡터를 포함할 수 있다.According to another aspect, the beamforming matrix may comprise a beamforming vector of the same constant value such that the effective channel matrix of each of the plurality of sub-array antennas is a circulant channel. have.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 부배열 안테나들을 대상으로, 해당 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소들을 가상 연결함에 따라 상기 서브 원형 배열 안테나가 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the sub-circular array antenna may be formed by virtually connecting the antenna elements corresponding to the same identifier in the corresponding antenna set to the plurality of sub-array antennas.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 중심은 상기 원 위에 위치하고, 상기 원의 중심으로부터 부배열 안테나의 중심을 연결하는 가상의 선분과 상기 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소들을 연결하는 가상의 선분이 수직이 되도록 상기 부배열 안테나들이 상기 원 위에 배치될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the center of each of the plurality of subarray antennas is located on the circle, and a virtual line segment connecting the center of the subarray antenna from the center of the circle is connected to the antenna elements constituting the antenna set The sub-array antennas may be disposed on the circle so that the imaginary line segments are vertical.

본 발명의 실시예들에 따르면, 가시선 채널 환경에서 부배열 안테나를 균일 원형 배열 안테나에 적용하여 빔포밍 및 공간 다중화 이득을 획득할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a sub-array antenna can be applied to a uniform circular array antenna in a visible channel environment to obtain beamforming and spatial multiplexing gain.

또한, 각 부배열 안테나의 유효 채널 행렬을 순환 행렬로 만드는 빔포밍 계수에 기초하여 빔포밍을 수행하여, 채널 정보없이도 DFT 변환 및 IDFT 변환 만으로 채널 행렬을 대각 행렬(Diagonal Matrix)로 구성할 수 있다.In addition, the beamforming is performed based on the beamforming coefficients for making the effective channel matrix of each sub-array antenna a circulating matrix, so that the channel matrix can be configured as a diagonal matrix only by performing DFT transform and IDFT transform without channel information .

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 복수의 부배열 안테나들이 원 위에 균일하게 배치된 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 송신단 및 수신단에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구조를 3차원 좌표계로 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 부배열 안테나를 이용한 균일 원형 배열 안테나 시스템에서 데이터를 빔포밍하여 전송하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일 인덱스의 안테나 원소들을 가상 연결하여 서브 원형 배열 안테나가 형성되는 구성을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 복수의 부배열 기반의 균일 원형 배열 안테나 시스템의 송수신단을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 거리에 따른 유효 채널의 특이값을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 거리에 따른 전송 효율(mutual information)을 도시한 그래프이다.1 is a diagram illustrating a structure of a uniform circular array antenna system in which a plurality of sub-array antennas are uniformly arranged on a circle in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a uniform circular array antenna system in a transmitting end and a receiving end in a three-dimensional coordinate system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of beamforming and transmitting data in a uniform circular array antenna system using a sub-array antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of a uniform circular array antenna system in an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a configuration in which a sub-circular array antenna is formed by virtually connecting antenna elements of the same index in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating transmission and reception ends of a plurality of sub-array-based uniform circular array antenna systems according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating the singular values of effective channels according to distances in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing transmission efficiency (mutual information) according to distance in one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 가시선 채널 환경에서 균일 원형 배열 안테나 시스템에 특정 모양의 안테나 셋들(antenna set)로 구성된 부배열(subarray) 구조를 적용하여 빔포밍 및 공간 다중화 이득을 획득하는 기술에 관한 것이다. 특히, 균일 원형 배열 안테나 시스템에 단순히 부배열 구조를 적용하는 것이 아니라, 각 부배열의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)을 순환 행렬(circulant channel)로 만드는 빔포밍 계수를 생성하고, 생성된 빔포밍 계수를 이용하여 빔포밍을 수행함으로써, 채널 정보없이도 각 부배열을 통한 빔포밍 이득과 공간 다중화 이득을 획득하려는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for obtaining a beamforming and spatial multiplexing gain by applying a subarray structure composed of antenna sets of a specific shape to a uniform circular array antenna system in a visible channel environment. Particularly, instead of simply applying a sub-array structure to a uniform circular array antenna system, a beam forming coefficient for making an effective channel matrix of each sub-array into a circulant channel is generated, And a technique for obtaining a beamforming gain and a spatial multiplexing gain through sub-arrays without channel information by performing beamforming using a coefficient.

본 발명은 가시선 채널 환경에서 송신 안테나 Ns개와 수신 안테나 Ns개로 이루어진 균일 원형 배열 안테나 시스템(

Figure 112016034745790-pat00002
)에서, 각 안테나 소자를 부배열 안테나로 대체한 안테나 시스템 구조(UCA-SA: Uniform Circular Array - subarray)를 가질 수 있다. 그리고, 유효 채널 행렬이 순환 행렬이 되도록 하는 최적의 부배열 빔포밍 계수가 모든 부배열 안테나에서 동일한 상수값, 예컨대, 1의 상수값을 가질 수 있다.The present invention relates to a uniform circular array antenna system comprising N s transmit antennas and N s receive antennas in a visible channel environment
Figure 112016034745790-pat00002
(UCA-SA: Uniform Circular Array - subarray) in which each antenna element is replaced with a subarray antenna. The optimal sub-array beamforming coefficient for making the effective channel matrix to be a circulating matrix may have the same constant value, for example, a constant value of 1 in all sub-array antennas.

본 발명의 실시예들은 송신 장치(송신단)과 수신 장치(수신단)이 페어(pair)를 이루어 데이터를 송수신하는 무선 통신 시스템에서 부배열 안테나를 이용한 균일 원형 배열 안테나 시스템을 적용한 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. 예컨대, (4,4) 송신 원형 배열 안테나가 송신 장치에 적용되고, 상기 송신 원형 배열 안테나와 z축이 가상으로 연결되어 xy 평면상에서 평행하며, 페어(pair)를 이루는 수신 원형 배열 안테나가 수신 장치에 적용될 수 있다. Embodiments of the present invention can be applied to a case where a uniform circular array antenna system using sub-array antennas is applied in a wireless communication system in which a transmitting apparatus (transmitting end) and a receiving apparatus (receiving end) . For example, a (4, 4) transmitting circular array antenna is applied to the transmitting apparatus, and a receiving circular array antenna, which is a pair of the transmitting circular array antenna and the z- Lt; / RTI >

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 복수의 부배열 안테나들이 원 위에 균일하게 배치된 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a structure of a uniform circular array antenna system in which a plurality of sub-array antennas are uniformly arranged on a circle in an embodiment of the present invention.

도 1에서는 각 부배열 안테나 M2=4개의 안테나 원소들로 구성되고, 전체 4개의 부배열 안테나들(110, 120, 130, 140)로 구성된

Figure 112016034745790-pat00003
의 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구조를 도시하고 있다. 예컨대, 부배열 안테나 1(110)은 정사각형 모양으로 배열된 안테나 원소 1 내지 안테나 원소 4(111 내지 114)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 부배열 안테나 2(120), 부배열 안테나 3(130) 및 부배열 안테나 4(140)도 정사각형 모양으로 배열된 안테나 원소들로 구성될 수 있다. 이처럼, 각 부배열 안테나들은 동일 모양의 안테나 원소들이 배열된 안테나 셋을 포함할 수 있다. 여기서, 안테나 원소들을 포함하는 안테나 셋(set)의 모양이 정사각형 모양의 배열 안테나로 한정되는 것이 아니라, 모든 부배열 안테나가 동일한 모양을 가지고, 각 부배열 안테나들의 회전 각도를 본 발명에서 고려하고 있는 시스템과 같은 형태로 배치한다면 다른 모양의 배열도 가능하다.In FIG. 1, each sub-array antenna M 2 is composed of four antenna elements, and is composed of four sub-array antennas 110, 120, 130, and 140 in total
Figure 112016034745790-pat00003
Of the antenna system of the present invention. For example, the sub-array antenna 1 110 may be composed of antenna elements 1 to 4 (111 to 114) arranged in a square shape. Similarly, the sub-array antenna 2 120, the sub-array antenna 3 130, and the sub-array antenna 4 140 may be configured with antenna elements arranged in a square shape. As such, each sub-array antenna may include an antenna set in which antenna elements of the same shape are arranged. Here, the shape of the antenna set including the antenna elements is not limited to the square-shaped array antenna, but all the sub-array antennas have the same shape, and the rotation angle of each sub-array antenna is considered in the present invention Other arrangements are possible if they are arranged in the same way as the system.

그리고, 각 부배열 안테나의 중심(115)이 반경이 R인 원(101) 위에 위치하도록 부배열 안테나들이 배치될 수 있으며, 부배열 안테나를 구성하는 각 안테나 원소들은 반송파 주파수의 파장을 λ라 할 때, 각 안테나 원소 사이의 간격이 λ/2가 되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 부배열 안테나 1(110)을 구성하는 안테나 원소 1 내지 안테나 4(111 내지 114) 사이의 간격이 λ/2가 되면서, 부배열 안테나 1(110)의 중심(115)이 원(101) 위에 위치하도록 부배열 안테나 1(110)이 배치될 수 있다. 동일한 방법으로, 부배열 안테나 2(120), 부배열 안테나 3(130), 및 부배열 안테나 4(140)가 원(101) 위에 배치될 수 있다. The sub-array antennas may be arranged so that the center 115 of each sub-array antenna is positioned on a circle 101 having a radius of R, and each antenna element constituting the sub-array antenna has a wavelength of? , The spacing between the respective antenna elements can be arranged to be? / 2. For example, when the center 115 of the subarray antenna 1 (110) becomes the center of the circle 101 while the interval between the antenna elements 1 to 4 (111 to 114) constituting the subarray antenna 1 (110) The subarray antenna 1 110 may be disposed so as to be positioned above the subarray antenna 110. In the same manner, the subarray antenna 2 120, subarray antenna 3 130, and subarray antenna 4 140 may be disposed on the circle 101.

그리고, 안테나 셋은 원의 중심(102)으로부터 부배열 안테나의 중심(115)을 연결하는 가상의 선분(103)과 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소들을 연결하는 가상의 선분(116)이 수직이 되도록 원 위에 배치될 수 있다.The antenna set is configured such that a virtual line segment 103 connecting the center 115 of the subarray antenna from the center 102 of the circle and a virtual line segment 116 connecting the antenna elements constituting the antenna set are vertical Can be placed on a circle.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 송신단 및 수신단에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구조를 3차원 좌표계로 표현한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a uniform circular array antenna system in a transmitting end and a receiving end in a three-dimensional coordinate system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 따르면, 송신단에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템(201)에서, 복수의 부배열 안테나들은 반경 RT인 원 위에 균일하게 배치되고, 수신단에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템(202)은 반경 Rr인 원 위에 균일하게 배치될 수 있다. 이때, z축은 송신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(201)의 중심(210)과 수신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(202)의 중심(220)을 가상으로 연결한 직선 방향을 나타낼 수 있다. 그리고, 송신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(201)과 수신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(202)은 xy 평면 상에 평행하게 위치하고, z축으로 일정 거리 D(230)만큼 이격된 위치에서 서로 통신을 수행할 수 있다. 이때, 빔포밍 이득을 얻기 위해, 각 부배열 안테나에 빔포밍 상수를 곱하여 부배열 빔(beam)이 형성될 수 있으며, 각 부배열 안테나에 곱해지는 빔포밍 상수는 유효 채널 행렬(effective channel matrix)가 순환 행렬(circulant matrix)이 되도록 하는 상수값을 나타낼 수 있다. 순환 행렬은, 송수신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(201, 202)에서 채널 정보없이 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)/이산 푸리에 역변환(Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT) 행렬을 통해 채널 행렬을 대각 행렬(Diagonal Matrix)로 변환하는 행렬로서, 유효 채널 행렬이 순환 행렬이 되면 공간 다중화가 쉽게 구현될 수 있다.2, in the uniform circular array antenna system 201 at the transmitting end, the plurality of sub-array antennas are uniformly arranged on a circle having a radius R T , and the uniform circular array antenna system 202 at the receiving end has a radius R r Can be uniformly placed on the circle. In this case, the z-axis may represent a straight line connecting the center 210 of the transmitter uniform circular array antenna system 201 and the center 220 of the uniform circular array antenna system 202 at the receiving end. The transmitting end uniform circular array antenna system 201 and the receiving end uniform circular array antenna system 202 are disposed parallel to each other in the xy plane and can communicate with each other at a position separated by a predetermined distance D 230 in the z axis have. In order to obtain a beamforming gain, a sub-array beam may be formed by multiplying sub-array antennas by a beamforming constant, and a beamforming constant multiplied by each sub-array antenna may be an effective channel matrix, May be a constant value that results in a circulant matrix. The circulating matrix can be obtained by performing discrete Fourier transform (DFT) / inverse discrete Fourier transform (IDFT) matrices on the channel matrix in the transmitter / receiver uniform circular array antenna systems 201 and 202 without channel information, (Diagonal Matrix). When the effective channel matrix becomes a circulating matrix, spatial multiplexing can be easily implemented.

도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 부배열 안테나를 이용한 균일 원형 배열 안테나 시스템에서 데이터를 빔포밍하여 전송하는 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 균일 원형 배열 안테나 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of beamforming and transmitting data in a uniform circular array antenna system using a sub-array antenna according to an embodiment of the present invention. And is a block diagram showing a configuration of a circular array antenna system.

도 4에서, 균일 원형 배열 안테나 시스템(400)은 원 위에 배치된 복수의 부배열 안테나들(410)과 상기 복수의 부배열 안테나들을 통해 데이터를 전송하는 데이터 전송부(420)를 포함할 수 있다.4, the uniform circular array antenna system 400 may include a plurality of subarray antennas 410 disposed on a circle and a data transmitter 420 transmitting data through the plurality of subarray antennas .

310 단계에서, 복수의 부배열 안테나들은 원 위에 균일하게 배치될 수 있다. 이때, 부배열 안테나에 포함된 안테나 셋, 즉, 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소들은 직사각형 등의 특정 모양의 배열로 원 위에 배치될 수 있다. 그리고, 각 부배열 안테나들은 동일 모양으로 원 위에 배치될 수 있다. 여기서, 원 위에 복수의 부배열 안테나들(410)이 배치되는 자세한 동작은 도 1 및 도 2에서 상세히 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In step 310, the plurality of sub-array antennas may be uniformly arranged on the circle. At this time, the antenna set included in the sub-array antenna, that is, the antenna elements constituting the antenna set, can be arranged in a circle with a specific arrangement such as a rectangle. And, each sub-array antenna can be arranged on a circle in the same shape. Here, the detailed operation in which the plurality of subarray antennas 410 are disposed on the circle has been described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. 2, and a duplicate description will be omitted.

320 단계에서, 데이터 전송부(420)는 원 위에 배치된 복수의 부배열 안테나들을 통해 빔포밍된 데이터를 전송할 수 있다. 예컨대, 데이터 전송부(420)는 상수 1의 빔포밍 벡터들로 구성된 빔포밍 행렬을 이용하여 빔포밍된 데이터들을 상기 복수의 부배열 안테나들을 통해 전송할 수 있다.In operation 320, the data transmission unit 420 may transmit the beamformed data through a plurality of sub-array antennas arranged on a circle. For example, the data transmission unit 420 may transmit the beamformed data through the plurality of sub-array antennas using a beamforming matrix composed of constant-number 1 beamforming vectors.

일례로, 데이터 전송부(420)는 복수의 부배열 안테나 별로 서로 다른 데이터를 실어서 전송할 수 있다. 4개의 부배열 안테나가 존재하는 경우, 데이터 전송부(420)는 부배열 안테나 1을 구성하는 안테나 원소 1 내지 안테나 원소 4를 통해 데이터 1을 전송하고, 부배열 안테나 2를 구성하는 안테나 원소 5 내지 안테나 원소 8을 통해 데이터 2를 전송하고, 부배열 안테나 3을 구성하는 안테나 원소 6 내지 안테나 원소 12를 통해 데이터 3을 전송하고, 부배열 안테나 4를 구성하는 안테나 원소 13 내지 16을 통해 데이터 4를 전송할 수 있다. For example, the data transmission unit 420 may transmit different data for each of a plurality of sub-array antennas. When there are four sub-array antennas, the data transmitter 420 transmits data 1 through the antenna elements 1 to 4 constituting the sub-array antenna 1, Data 2 is transmitted through the antenna element 8, data 3 is transmitted through the antenna element 6 to the antenna element 12 constituting the subarray antenna 3, data 4 is transmitted through the antenna elements 13 to 16 constituting the subarray antenna 4 Lt; / RTI >

이때, 각 부배열 안테나의 빔포밍 계수는 동일한 상수값을 가질 수 있다. 그러면, 빔포밍 계수가 각 데이터에 곱해져 각 안테나 부배열 안테나를 통해 전송될 수 있다. 여기서, 각 안테나에 곱해지는 빔포밍 계수는 유효 채널 행렬을 순환 행렬로 변환하는 것으로서, 예컨대, 상수값 1이 유효 채널 행렬을 순환 행렬로 변환하는 빔포밍 계수를 나타낼 수 있다.At this time, the beamforming coefficients of the subarray antennas may have the same constant value. Then, the beamforming coefficient may be multiplied by each data and transmitted through each antenna array antenna. Here, the beamforming coefficient multiplied by each antenna is used to convert an effective channel matrix into a circulating matrix. For example, a constant value 1 may indicate a beamforming coefficient for converting an effective channel matrix into a circulating matrix.

다른 예로, 데이터 전송부(420)는 복수의 부배열 안테나를 구성하는 안테나 원소들 중 동일 식별자(동일 인덱스)의 안테나 원소에 동일한 데이터를 실어서 전송할 수도 있다. 즉, 각 부배열 안테나에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소끼리 가상으로 연결하여 새로운 원형 배열 안테나가 형성될 수 있다. 예컨대, 부배열 안테나 1의 안테나 원소 1, 부배열 안테나 2의 안테나 원소 1, 부배열 안테나 3의 안테나 원소 1, 부배열 안테나 4의 안테나 원소 4를 가상으로 연결하여, 즉, 각 부배열 안테나의 안테나 원소 1에 동일한 데이터 1을 실어서 전송하는 새로운 서브(sub) 원형 배열 안테나가 형성될 수 있다. 이러한 서브 원형 배열 안테나들을 sub-UCA라고 부를 수 있다. As another example, the data transmitting unit 420 may transmit the same data to the antenna elements of the same identifier (same index) among the antenna elements constituting the plurality of sub-array antennas. That is, in each sub-array antenna, a new circular array antenna can be formed by virtually connecting antenna elements corresponding to the same identifier. For example, the antenna element 1 of the subarray antenna 1, the antenna element 1 of the subarray antenna 2, the antenna element 1 of the subarray antenna 3, and the antenna element 4 of the subarray antenna 4 are virtually connected, A new subarray array antenna for transmitting the same data 1 to the antenna element 1 may be formed. These sub-circular array antennas may be referred to as sub-UCA.

안테나 원소가 4개인 경우, 안테나 원소 1번끼리 가상 연결한 서브 원형 배열 안테나 1, 안테나 원소 2번끼리 가상 연결한 서브 원형 배열 안테나 2, 안테나 원소 3번끼리 가상 연결한 서브 원형 배열 안테나 3, 및 안테나 원소 4번끼리 가상 연결한 서브 원형 배열 안테나 4가 형성될 수 있다. 즉, 4개의 sub-UCA가 형성되고, 송수신단 각각의 sub-UCA 안테나 사이에는 하나의 UCA-sub 시스템이 형성될 수 있다. 이에 따라, 송수신단 각각에서 4개의 sub-UCA가 형성되므로 4x4의 UCA-sub 시스템이 형성될 수 있다. In the case of 4 antenna elements, the sub-circular array antenna 1, the sub-circular array antenna 2, the antenna element 3, and the sub-circular array antenna 3, which are virtually connected, A sub-circular array antenna 4 can be formed by virtually connecting the antenna elements 4 times. That is, four sub-UCAs may be formed and one UCA-sub system may be formed between the sub-UCA antennas of each of the transmitting and receiving ends. Accordingly, since four sub-UCAs are formed at each of the transmission and reception ends, a 4x4 UCA-sub system can be formed.

도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일 인덱스의 안테나 원소들을 가상 연결하여 서브 원형 배열 안테나가 형성되는 구성을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.5 is a diagram for explaining a configuration in which a sub-circular array antenna is formed by virtually connecting antenna elements of the same index in an embodiment of the present invention.

도 5에서는 송신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(510)의 구조와 수신단 균일 원형 배열 안테나 시스템(520)의 구조를 도시하고 있다.FIG. 5 illustrates the structure of the transmitter uniform circular array antenna system 510 and the structure of the receiver uniform circular array antenna system 520.

부배열 안테나 1의 안테나 원소 1(511), 부배열 안테나 2의 안테나 원소 1(512), 부배열 안테나 3의 안테나 원소 1(513), 및 부배열 안테나 4의 안테나 원소 1(514)을 가상 연결함으로써, 새로운 서브 원형 배열 안테나가 형성될 수 있다. 즉, 데이터 전송부(410)는 상기 안테나 원소 1(511, 512, 513, 514)을 통해 동일한 데이터, 예컨대, 데이터 1(x1)을 전송할 수 있다.The antenna element 1 511 of the subarray antenna 1, the antenna element 1 512 of the subarray antenna 2, the antenna element 513 of the subarray antenna 3, and the antenna element 514 of the subarray antenna 4 are virtual By connection, a new sub-circular array antenna can be formed. That is, the data transmission unit 410 may transmit the same data, for example, data 1 (x 1 ) through the antenna element 1 (511, 512, 513, 514).

예컨대, 도 5에서, 원의 안쪽으로 2개의 이너 서클(inner circle)이 형성되고, 원의 바깥쪽으로 2개의 아우터 서클(outer circle)이 형성될 수 있다. 즉, 4개의 서클 어레이(circle array)가 형성될 수 있으며, 이너 서클과 아우터 서클 중 어느 것이 더 좋다고 할 수 없이 똑같다. 즉, 4개의 서클의 빔포밍 계수가 상수값 1로 동일할 수 있다.For example, in Fig. 5, two inner circles are formed on the inside of the circle, and two outer circles are formed on the outside of the circle. That is, four circle arrays can be formed, and the inner circle and the outer circle are equally as good as one. That is, the beamforming coefficients of the four circles may be the same as the constant value 1.

도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 복수의 부배열 기반의 균일 원형 배열 안테나 시스템의 송수신단을 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating transmission and reception ends of a plurality of sub-array-based uniform circular array antenna systems according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6에서는

Figure 112016034745790-pat00004
인 원형 배열 안테나 시스템에서 상수 1의 빔포머를 사용한 경우의 등가적인 두 시스템(610, 620)을 도시하고 있다. 즉, 도 1의 구조로 부배열 안테나가 원 위에 배치된 원형 배열 안테나 시스템에 유효 채널 행렬이 순환 행렬이 되도록 변환하는 빔포밍 행렬로서, 빔포밍 행렬을 구성하는 빔포밍 상수 벡터가 1인 경우의 등가적인 두 시스템의 구조를 도시한 것이다. 도 1의 구조를 갖는 원형 배열 안테나 시스템은 시스템 610의 구조로 빔포밍 행렬이 설계될 수도 있고, 시스템 620의 구조로 빔포밍 행렬이 설계될 수도 있다. 6,
Figure 112016034745790-pat00004
Two equivalent systems 610 and 620 in the case of using a constant 1 beamformer in a circular array antenna system. That is, in the circular array antenna system in which the sub-array antennas are arranged on a circle in the structure of FIG. 1, a beam-forming matrix for transforming the effective channel matrix into a circulation matrix is used. In the case of a beam-forming constant vector constituting the beam- The structure of the two equivalent systems is shown. A circular array antenna system having the structure of FIG. 1 may be designed with the structure of the system 610 and the beamforming matrix may be designed with the structure of the system 620.

도 6에서 시스템 610은 복수의 부배열을 이용하여 형성된 서브 원형 배열 안테나를 통해 데이터를 전송하는 송수신단에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템(Sub-UCA) 기반의 UCA-SA 시스템)이고, 시스템 620은 부배열 안테나를 구성하는 안테나 원소에 동일한 데이터를 전송하는 송수신단에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템(부배열 안테나 기반의 UCA-SA 시스템)을 나타낼 수 있다.6, the system 610 is a UCA-SA system based on a uniform circular array antenna system (Sub-UCA) at a transmitting / receiving end for transmitting data through a sub-circular array antenna formed using a plurality of sub-arrays) And a uniform circular array antenna system (UCA-SA system based on a sub-array antenna) at the transmitting and receiving end for transmitting the same data to antenna elements constituting the sub-array antenna.

시스템 610(서브 원형 배열 안테나 시스템, sub-UCA 시스템) 각 부배열 안테나를 구성하는 동일 식별자의 안테나 원소에 동일한 데이터가 입력되도록 동일 식별자의 안테나 원소 별로 묶어서 데이터를 인가하는 구조의 시스템을 나타낼 수 있다. 즉, 도 1의 구조를 갖는 원형 배열 안테나에서, 16개의 안테나 원소들 중 1,5,9,13번의 안테나 원소에 데이터 1(x1)이 인가되고, 2,6,10,14번 안테나 원소에 데이터 2(x2)가 인가되고, 3,7,11,15번 안테나 원소에 데이터 3(x3)이 인가되고, 4,8,12,16번 안테나 원소에 데이터 4(x4)가 인가되어 전송될 수 있다.System 610 (Sub-circular Array Antenna System, Sub-UCA System) A system having a structure in which data is grouped by antenna elements of the same identifier so that the same data is input to the antenna elements of the same identifiers constituting each sub-array antenna . That is, in the circular array antenna having the structure of FIG. 1, the data 1 (x 1 ) is applied to the antenna elements 1 , 5, 9, 13 among the 16 antenna elements, applied to the data 2 (x 2) has been applied, it is applied to the data 3 (x 3) to 3,7,11,15 one antenna element, the data 4,8,12,16 one antenna element 4 (x4) Lt; / RTI >

시스템 620(부배열 안테나 기반의 UCA-SA 시스템)은 부배열 안테나 별로 서로 다른 데이터가 인가되도록 하는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 부배열 안테나 1에는 데이터 1(x1)이 인가될 수 있다. 그러면, 부배열 안테나 1을 구성하는 안테나 원소 1 내지 안테나 원소 4에 모두 동일한 데이터 1(x1)이 인가될 수 있다. 동일한 방법으로, 부배열 안테나 2에는 데이터 2(x2)가 인가 부배열 안테나 3에는 데이터 3(x3)이 인가, 부배열 안테나 4에는 데이터 4(x4)가 인가되어 전송될 수 있다.System 620 (UCA-SA system based on sub-array antenna) can have a structure for applying different data to each sub-array antenna. For example, data 1 (x 1 ) may be applied to subarray antenna 1. Then, the same data 1 (x 1 ) may be applied to the antenna element 1 to the antenna element 4 constituting the sub-array antenna 1. In the same manner, data 2 (x 2 ) is applied to subarray antenna 2, data 3 (x 3 ) is applied to subarray antenna 3, and data 4 (x 4 ) is applied to subarray antenna 4.

이때, 시스템 620에서,

Figure 112016034745790-pat00005
인 경우, 채널 행렬은
Figure 112016034745790-pat00006
일 수 있다. 즉, 부배열 안테나가 4개이고, 부배열 안테나가 4개의 안테나 원소로 구성된 경우, 송신단의 부배열 안테나(621)와 수신단의 부배열 안테나(622) 사이에 형성되는 채널을 나타내는 채널 행렬은
Figure 112016034745790-pat00007
로 나타낼 수 있다. At this time, in the system 620,
Figure 112016034745790-pat00005
, The channel matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016034745790-pat00006
Lt; / RTI > That is, when there are four sub-array antennas and the sub-array antenna is composed of four antenna elements, a channel matrix representing a channel formed between the sub-array antenna 621 of the transmitter and the sub-array antenna 622 of the receiver
Figure 112016034745790-pat00007
.

송신단에서의 빔포밍 행렬(623)은

Figure 112016034745790-pat00008
로 표현되고, 수신단에서의 빔포밍 행렬(624)은
Figure 112016034745790-pat00009
로 표현될 수 있다. GH는 G의 허미시안 행렬(Hermitian matrix)을 나타낼 수 있다. 빔포밍 행렬 F와 GH는 대각 원소들이 각각 송신단 m번째, 수신단 n번째 부배열 안테나에 곱해지는 빔포밍 상수 벡터
Figure 112016034745790-pat00010
를 포함하는 블록 대각 행렬
Figure 112016034745790-pat00011
로 표현될 수 있다. 이때, 유효 채널 행렬
Figure 112016034745790-pat00012
이 순환 행렬이 되면, 송신단에서 DFT 변환 행렬, 수신단에서 IDFT 변환 행렬이 대각 행렬이 되도록 하는 빔포밍 행렬 F, GH가 생성될 수 있다. 특히, 유효 채널 행렬
Figure 112016034745790-pat00013
을 순환 행렬로 만드는 빔포밍 행렬, 빔포밍 행렬을 구성하는 빔포밍 벡터(fm)들은 1로 표현될 수 있다. 즉, 부배열 안테나들 각각의 빔포밍 계수는 1이라는 동일한 상수값을 가질 수 있다. 이하에서는 빔포밍 계수가 모든 부배열 안테나에서 1임을 증명하고자 한다.The beamforming matrix 623 at the transmitting end
Figure 112016034745790-pat00008
And the beamforming matrix 624 at the receiving end is expressed by
Figure 112016034745790-pat00009
. ≪ / RTI > G H can represent a Hermitian matrix of G. The beamforming matrix F and G H is a constant beam-forming vectors are diagonal elements multiplied in each m th transmitting end, the receiving end (n) th sub-array antenna
Figure 112016034745790-pat00010
Block diagonal matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112016034745790-pat00011
. ≪ / RTI > At this time, the effective channel matrix
Figure 112016034745790-pat00012
In this case, the beamforming matrices F and G H can be generated such that the DFT transform matrix at the transmitting end and the IDFT transform matrix at the receiving end are diagonal matrices. In particular,
Figure 112016034745790-pat00013
And beamforming vectors f m constituting the beamforming matrix may be expressed as 1. [ That is, the beamforming coefficients of each of the sub-array antennas may have the same constant value of 1. Hereinafter, it is proved that the beamforming coefficient is 1 in all sub-array antennas.

아래의 표 1에서, 정리 1(Theorem 1)은 상기 모든 부배열 안테나에서 빔포밍 계수가 1이면, 유효 채널 행렬

Figure 112016034745790-pat00014
이 순환 행렬이 되는 상실을 수식적으로 정리한 것을 나타낼 수 있다.In the following Table 1, theorem 1 indicates that if the beamforming coefficient is 1 in all the sub-array antennas, the effective channel matrix
Figure 112016034745790-pat00014
It can be shown that the loss of this circulating matrix is formally organized.

Figure 112016034745790-pat00015
Figure 112016034745790-pat00015

위의 정리 1에서,

Figure 112016034745790-pat00016
는 모든 원소값이 1로 이루어진 벡터를 나타내고, FT는 송신단의 빔포밍 행렬 F의 트랜스포즈 행렬을 나타낼 수 있다. 표 1의 정리 1은 시스템 620(부배열 안테나 기반의 UCA-SA 시스템)이 시스템 610(sub-UCA 시스템)으로 표현함으로써 증명될 수 있다.In the above theorem 1,
Figure 112016034745790-pat00016
And F T can represent the transpose matrix of the beamforming matrix F of the transmitting end. Theorem 1 in Table 1 can be verified by representing system 620 (UCA-SA system based on sub-array antenna) with system 610 (sub-UCA system).

시스템 610에서, 동일 식별자(예컨대, 동일한 인덱스)의 안테나 원소들을 가상 연결하여 형성된 서브 원형 배열 안테나에서의 채널 행렬을

Figure 112016034745790-pat00017
로 가정할 수 있다. 여기서, 채널 행렬
Figure 112016034745790-pat00018
는 m번째 송신단의 서브 원형 배열 안테나와 n번째 수신단의 서브 원형 배열 안테나 간에 형성되는 채널 행렬을 나타낼 수 있다. 송신단의 전체 안테나 개수가 16개, 수신단에서의 전체 안테나 개수가 16개인 경우, 채널 행렬
Figure 112016034745790-pat00019
은
Figure 112016034745790-pat00020
를 원소로 하는 블록 행렬(block matrix) 형태로 표현될 수 있다. 이때, 시스템 610에서 유효 채널 행렬은
Figure 112016034745790-pat00021
로 표현될 수 있다. 여기서,
Figure 112016034745790-pat00022
은 시스템 610에서의 송신 빔포밍 행렬이고,
Figure 112016034745790-pat00023
은 시스템 610에서의 수신 빔포밍 행렬을 나타낼 수 있다.In the system 610, a channel matrix in a sub-circular array antenna formed by virtually connecting antenna elements of the same identifier (e.g., the same index)
Figure 112016034745790-pat00017
. Here, the channel matrix
Figure 112016034745790-pat00018
May represent a channel matrix formed between the sub-circular array antenna of the m-th transmitting terminal and the sub-circular array antenna of the n-th receiving terminal. When the total number of antennas in the transmitting end is 16 and the total number of antennas in the receiving end is 16,
Figure 112016034745790-pat00019
silver
Figure 112016034745790-pat00020
Can be expressed in the form of a block matrix having as an element. At this time, in the system 610,
Figure 112016034745790-pat00021
. ≪ / RTI > here,
Figure 112016034745790-pat00022
Is the transmit beamforming matrix at system 610,
Figure 112016034745790-pat00023
Lt; RTI ID = 0.0 > 610. < / RTI >

시스템 610 에서, 송신 빔포밍 행렬

Figure 112016034745790-pat00024
를 단위 행렬로 가정하면(
Figure 112016034745790-pat00025
), 송신단의 출력
Figure 112016034745790-pat00026
은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In system 610, a transmit beamforming matrix
Figure 112016034745790-pat00024
Is assumed to be a unit matrix (
Figure 112016034745790-pat00025
), The output of the transmitting end
Figure 112016034745790-pat00026
Can be expressed as Equation (1) below.

Figure 112016034745790-pat00027
Figure 112016034745790-pat00027

수학식 1에서, 각각의 벡터

Figure 112016034745790-pat00028
는 서브 원형 배열 안테나의 입력으로 사용되며, 4개의 원소 x1, x2, x3, x4이 각각의 서브 원형 배열 안테나를 구성하는 4개의 안테나 원소를 통해 동시에 전송될 수 있다. 예컨대, 부배열 안테나 1을 구성하고 있는 안테나 원소 1을 통해 x1, 안테나 원소 2를 통해 x2, 안테나 원소 3을 통해 x3, 안테나 원소 4를 통해 x4가 동시에 전송될 수 있다. 이때, 수신 신호
Figure 112016034745790-pat00029
는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.In Equation (1), each vector
Figure 112016034745790-pat00028
Is used as the input of the sub-circular array antenna, and the four elements x 1 , x 2 , x 3 , and x 4 can be simultaneously transmitted through the four antenna elements constituting the sub-circular array antennas. For example, x 1 through the antenna element 1 constituting the sub-array antenna 1, x 2 through the antenna element 2, x 3 through the antenna element 3, and x 4 through the antenna element 4 can be simultaneously transmitted. At this time,
Figure 112016034745790-pat00029
Can be expressed by the following equation (2).

Figure 112016034745790-pat00030
Figure 112016034745790-pat00030

수학식 2에서,

Figure 112016034745790-pat00031
이고,
Figure 112016034745790-pat00032
는 수신 잡음 벡터를 나타낼 수 있다. 여기서, 수신 신호
Figure 112016034745790-pat00033
가 수신단 빔포밍 벡터
Figure 112016034745790-pat00034
를 통과하면
Figure 112016034745790-pat00035
가 될 수 있다. 이때, 시스템 610에서의 출력 신호
Figure 112016034745790-pat00036
가 시스템 620에서의 출력
Figure 112016034745790-pat00037
과 같음을 증명하면, 표 1의 정리 1이 성립함이 증명될 수 있다.In Equation (2)
Figure 112016034745790-pat00031
ego,
Figure 112016034745790-pat00032
May represent a received noise vector. Here,
Figure 112016034745790-pat00033
Lt; RTI ID = 0.0 > beamforming vector
Figure 112016034745790-pat00034
If you pass the
Figure 112016034745790-pat00035
. At this time, the output signal
Figure 112016034745790-pat00036
Lt; RTI ID = 0.0 > 620 &
Figure 112016034745790-pat00037
, It can be proved that theorem 1 of Table 1 is satisfied.

이하에서는 시스템 610에서의 출력 신호

Figure 112016034745790-pat00038
가 시스템 620에서의 출력
Figure 112016034745790-pat00039
과 같음을 증명하는 과정에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the output signal
Figure 112016034745790-pat00038
Lt; RTI ID = 0.0 > 620 &
Figure 112016034745790-pat00039
And a process of proving that the same is true.

시스템 620의 송신단 출력 벡터

Figure 112016034745790-pat00040
와 시스템 610의 송신단 출력 벡터
Figure 112016034745790-pat00041
간의 관계를 조사하면, 두 벡터는 같은 개수의 원소들
Figure 112016034745790-pat00042
이 순서만 바뀐 형태로 표현되는 것임을 알 수 있다. 이때,
Figure 112016034745790-pat00043
와
Figure 112016034745790-pat00044
의 치환을 수행하는 치환 행렬(permutation matrix)
Figure 112016034745790-pat00045
를 아래의 수학식 3과 같이 정의할 수 있다.The transmitter output vector of the system 620
Figure 112016034745790-pat00040
And the transmitting-end output vector of the system 610
Figure 112016034745790-pat00041
The two vectors have the same number of elements
Figure 112016034745790-pat00042
It can be seen that this order is expressed in the changed form. At this time,
Figure 112016034745790-pat00043
Wow
Figure 112016034745790-pat00044
(Permutation matrix)
Figure 112016034745790-pat00045
Can be defined as Equation (3) below.

Figure 112016034745790-pat00046
Figure 112016034745790-pat00046

수학식 3에서, P는 단위 행렬(Unitary Matrix)이고,

Figure 112016034745790-pat00047
는 시스템 610에서의 송신단 출력 벡터를 나타낼 수 있다. 수학식 3에 따르면, 치환행렬 P에 기초하여 상기 송신단 출력 벡터
Figure 112016034745790-pat00048
는 시스템 620의 송신단 출력 벡터 w의 공간으로 변환될 수 있다. 마찬가지로, 상기 치환 행렬 P는 시스템 620에서의 수신단 신호 y를 시스템 610의 수신단 신호
Figure 112016034745790-pat00049
로 변환할 수 있다. 치환 행렬 P를 이용하여 시스템 620의 송신 빔포밍 행렬 F와 시스템 620의 송신 빔포밍 행렬
Figure 112016034745790-pat00050
의 관계는 아래의 표 2와 같이 표현될 수 있다.In Equation (3), P is a unitary matrix,
Figure 112016034745790-pat00047
May represent the transmit end output vector in system 610. According to Equation (3), based on the permutation matrix P, the transmitter output vector
Figure 112016034745790-pat00048
Can be transformed into the space of the transmitting end output vector w of the system 620. [ Similarly, the permutation matrix P may be calculated by multiplying the received signal y in system 620 by the received signal
Figure 112016034745790-pat00049
. ≪ / RTI > Using the permutation matrix P , the transmit beamforming matrix F of the system 620 and the transmit beamforming matrix F of the system 620
Figure 112016034745790-pat00050
Can be expressed as shown in Table 2 below.

Figure 112016034745790-pat00051
Figure 112016034745790-pat00051

위의 표 2에서 렘마 1(lemma 1)의 증명을 위해 위의 수학식 3에서 정의된 송신단 출력 벡터 w의 정의가 이용될 수 있다. 즉, 시스템 610의 송신 출력 벡터는

Figure 112016034745790-pat00052
이고, 수학식 3에서,
Figure 112016034745790-pat00053
이므로, 시스템 620의 송신 출력 벡터는
Figure 112016034745790-pat00054
의 관계가 성립될 수 있다. 이하에서는
Figure 112016034745790-pat00055
의 관계를 이용하여 표 1의 정리 1(Theorem 1)을 증명하기로 한다.For the proof of lemma 1 in Table 2 above, the definition of the transmitter output vector w defined in Equation 3 above can be used. That is, the transmission output vector of the system 610 is
Figure 112016034745790-pat00052
In Equation (3)
Figure 112016034745790-pat00053
, The transmission output vector of the system 620 is
Figure 112016034745790-pat00054
Can be established. Hereinafter,
Figure 112016034745790-pat00055
(Theorem 1) of Table 1 will be proved.

시스템 620의 수신단 빔포밍 출력 벡터

Figure 112016034745790-pat00056
는 위의 수학식 3을 이용하여 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.The receive beamforming output vector of the system 620
Figure 112016034745790-pat00056
Can be expressed as Equation (4) below using Equation (3).

Figure 112016034745790-pat00057
Figure 112016034745790-pat00057

위의 수학식 4를 이용하면, 시스템 610과 시스템 620 사이의 관계식이 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.Using Equation (4), the relation between the system 610 and the system 620 can be expressed as Equation (5) below.

Figure 112016034745790-pat00058
Figure 112016034745790-pat00058

수학식 5에서, 이므로, 시스템 610의 채널 행렬

Figure 112016034745790-pat00059
과 시스템 620의 채널 행렬 H은 아래의 수학식 6과 같은 관계를 가질 수 있다.In Equation (5), the channel matrix of the system 610
Figure 112016034745790-pat00059
And the channel matrix H of the system 620 may have a relationship expressed by Equation (6) below.

Figure 112016034745790-pat00060
Figure 112016034745790-pat00060

위의 수학식 4 및 수학식 6을 이용하여 표 1의 정리 1(Theorem 1)에서 정의한 시스템 620의 유효 채널 행렬

Figure 112016034745790-pat00061
는 아래의 수학식 7과 같이 정리될 수 있다.Using the above equations (4) and (6), the effective channel matrix of the system 620 defined in Theorem 1 of Table 1
Figure 112016034745790-pat00061
Can be summarized as Equation (7) below.

Figure 112016034745790-pat00062
Figure 112016034745790-pat00062

시스템 610에서, 송신 빔포밍 행렬(611)은

Figure 112016034745790-pat00063
이므로, 수학식 7의 관계가 성립될 수 있다. 시스템 610에서, 각 서브 원형 배열 안테나(sub-UCA)에 곱해지는 빔포밍 행렬
Figure 112016034745790-pat00064
이 단위 행렬 I 4 일 경우, 유효 채널 행렬이 각 서브 원형 배열 안테나들의 합으로 표현되어, 결국 유효 채널 행렬은 순환 행렬이 될 수 있다. 마찬가지로.
Figure 112016034745790-pat00065
를 시스템 620에서 표현할 경우, 각 부배열 안테나(subarray 1~4)에 곱해지는 빔포밍 벡터 fm은 모든 값이 1로 구성된 벡터로 표현될 수 있다. 즉, 부배열 안테나를 구성하는 안테나 원소들을 통해 전송되는 각 데이터에 곱해지는 빔포밍 벡터가 모두 1의 상수값으로 동일할 수 있다. 이처럼, 16x4의 빔포밍 행렬 F에 포함된 빔포밍 벡터들 fm이 1의 상수값을 가지고, 16개의 안테나 원소들을 통해 전송되는 각 데이터에 곱해짐으로써, 유효 채널 행렬은 순환 행렬이 될 수 있다.In system 610, a transmit beamforming matrix 611
Figure 112016034745790-pat00063
, The relationship of Equation (7) can be established. In system 610, a beamforming matrix multiplied by each sub-circular array antenna (sub-UCA)
Figure 112016034745790-pat00064
In the case of the unitary matrix I 4 , the effective channel matrix is represented by the sum of the sub-circular array antennas, so that the effective channel matrix can be a circulating matrix. Likewise.
Figure 112016034745790-pat00065
Is expressed in the system 620, the beamforming vector f m multiplied by the subarrays 1 to 4 can be expressed by a vector having all values of 1. That is, the beamforming vectors multiplied by the respective data transmitted through the antenna elements constituting the sub-array antenna may all be the same constant value of 1. As described above, the beamforming vectors f m included in the 16x4 beamforming matrix F have a constant value of 1, and each data transmitted through the 16 antenna elements is multiplied, whereby the effective channel matrix can be a circulating matrix .

시스템 610 및 시스템 620에서, 빔포밍 벡터(빔포밍 계수)가 1로 구성된 빔포밍 행렬을 이용하여 유효 채널 행렬을 순환 행렬로 만듦에 따라, 원형 배열 안테나 시스템을 적용한 송신단에서는 DFT 변환만으로도 채널 행렬을 대각 행렬로 변환시킬 수 있다. 마찬가지로, 원형 배열 안테나 시스템을 적용한 송신단에서도 IDFT 변환만으로 채널 행렬을 대각 행렬로 변환할 수 있다. 이에 따라, 송수신단 각각에서 DFT 변환/IDFT 변환의 간단한 프리코딩/디코딩만으로 공간 다중화 이득 및 고속 전송을 제공할 수 있다. 그리고. 송신단과 수신단 간의 무선 채널에 대한 정보 없이도 부배열 안테나의 빔포밍 이득을 획득할 수 있으며, 먼 거리의 통신을 가능하게 지원할 수 있다. In a system 610 and a system 620, a beamforming matrix having a beamforming vector (beamforming coefficient) of 1 is used to make an effective channel matrix a circulating matrix. Therefore, in a transmitter employing a circular array antenna system, It can be converted into a diagonal matrix. Likewise, a transmitting matrix to which a circular array antenna system is applied can convert a channel matrix into a diagonal matrix only by IDFT transformation. Accordingly, it is possible to provide a spatial multiplexing gain and a high-speed transmission only by simple precoding / decoding of the DFT transform / IDFT transform at each of the transmitting and receiving ends. And. The beamforming gain of the sub-array antenna can be obtained without information on the radio channel between the transmitter and the receiver, and it is possible to support a long distance communication.

이하에서는 아래의 조건에 따른 시뮬레이션 환경에서 유효 채널의 특이값과 전송 효율(mutual information)을 설명하면서, 균일 원형 배열 안테나 시스템의 성능에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the performance of the uniform circular array antenna system will be described while explaining the singular value of the effective channel and the transmission efficiency (mutual information) in the simulation environment according to the following conditions.

시뮬레이션 환경은, 4개의 전송 데이터 스트림을 동시에 전송하고, 수신 신호대잡음비(SNR)가 10dB가 되도록 송신 전력을 조절하고, 반송 주파수가 75Hz가 되도록 설정될 수 있다. 이때, 원형 배열 안테나 시스템에서, 원에 배치되는 각 부배열 안테나 내에서 각 안테나 사이의 간격은 인접한 안테나 거리가 λ/2가 되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 부배열 안테나에 해당하는 안테나 셋을 구성하는 각 안테나 원소들 간의 간격이 λ/2=2cm가 되도록 원 위에 배치될 수 있다. 위의 비특허문헌 [1] Liang Zhou and Yoji Ohashi , "Low complexity millimeter-wave LOS- MIMO precoding systems for uniform circular arrays," in Proc . IEEE Wireless Communications and Networking Conference ( WCNC ), Track 1( PHY and Fundamentals), pp. 1293-1297, Istanbul, Turkey, Apr. 2014.의 균일 원형 배열 안테나에서 4개의 안테나가 있을 때, 동일한 고유값(eigenvalue)를 가지는 최대 계수(full-rank) 채널을 얻기 위한 조건은 아래의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.The simulation environment may be set such that four transmission data streams are simultaneously transmitted, the transmission power is adjusted so that the received signal to noise ratio (SNR) is 10 dB, and the carrier frequency is 75 Hz. In this case, in the circular array antenna system, the spacing between the antennas in each sub-array antenna disposed in the circle may be arranged such that the adjacent antenna distance is? / 2. For example, the interval between the antenna elements constituting the antenna set corresponding to the sub-array antenna may be arranged on the circle such that? / 2 = 2 cm. [ Non-Patent Document 1] Liang Zhou and Yoji Ohashi , "Low complexity millimeter-wave LOS- MIMO precoding systems for uniform circular arrays, " in Proc . IEEE Wireless Communications and Networking Conference ( WCNC ), Track 1 ( PHY and Fundamentals), pp. 1293-1297, Istanbul, Turkey, Apr. The condition for obtaining a full-rank channel having the same eigenvalue when there are four antennas in a uniform circular array antenna of 2014. can be expressed by Equation (8) below.

Figure 112016034745790-pat00066
Figure 112016034745790-pat00066

수학식 8에서, Rt는 송신단에 적용된 원형 배열 안테나의 반지름, Rr은 수신단에 적용된 원형 배열 안테나의 반지름을 나타내고, D는 송신단에 적용된 원형 배열 안테나 시스템과 수신단에 적용된 원형 배열 안테나 시스템 사이의 거리를 나타낼 수 있다. α는

Figure 112016034745790-pat00067
로서, 예컨대, α인접 안테나 원소들 사이의 각도를 나타낼 수 있다. 본 시뮬레이션 환경에서, 1000m에서 4개의 데이터 스트림을 전송 시, 최적의 전송속도를 얻을 수 있는 반경 1m를 원형 배열 안테나의 반경 Rt와 Rr으로 설정될 수 있다. 즉, Rt= Rr=1m로 설정될 수 있다.In Equation (8), R t denotes a radius of a circular array antenna applied to a transmitter, R r denotes a radius of a circular array antenna applied to a receiver, D denotes a radius of a circular array antenna system applied to a transmitter, Distance can be indicated. alpha is
Figure 112016034745790-pat00067
For example, an angle between? Adjacent antenna elements. In this simulation environment, when transmitting four data streams at 1000 m, the radius R t and R r of the circular array antenna can be set to a radius of 1 m to obtain an optimum transmission rate. That is, R t = R r = 1 m can be set.

도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 거리에 따른 유효 채널의 특이값을 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating the singular values of effective channels according to distances in an embodiment of the present invention.

도 7에서는 16개의 안테나 원소들이 균일하게 배열된 기존의 원형 배열 안테나 시스템, 즉, (16,1)의 원형 배열 안테나 시스템((16,1) UCA)과 본 발명에서 제안하는 안테나 원소들을 4개씩 묶어 4개의 부배열 안테나로 구성된 원형 배열 안테나 시스템, 즉, (4,4)의 원형 배열 안테나 시스템((4,4) UCA-SA)에서 거리에 따른 채널 행렬의 특이값(singular value)를 도시하고 있다.In FIG. 7, a conventional circular array antenna system in which 16 antenna elements are uniformly arranged, that is, a circular array antenna system (16,1) UCA of (16,1) (4,4) UCA-SA) of a circular array antenna system composed of four sub-array antennas, ie, (4,4) UCA-SA, a singular value of the channel matrix along the distance .

그래프 710은 (16,1)의 원형 배열 안테나 시스템((16,1) UCA)에서의 거리에 따른 특이값들을 도시한 그래프를 나타낼 수 있다. 그래프 710을 참고하면, 모든 거리에서 총 16개의 특이값 중에서 9개의 특이값을 제외하고는 나머지 값들은 상대적으로 매우 작은 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 수신 신호대잡음비 10dB에서 최적의 전력 제어를 수행할 경우, 전력이 할당되는 독립적인 채널의 개수는 16개중 9개임을 알 수 있다. 예컨대, 실제로

Figure 112016034745790-pat00068
인 경우, 독립적인 채널의 개수가 7개로 줄고,
Figure 112016034745790-pat00069
인 경우, 상기 채널의 개수가 5개로 감소할 수 있다.Graph 710 may represent a graph showing the singular values along the distance in the circular array antenna system (16,1) UCA of (16,1). Referring to the graph 710, it can be seen that the remaining values are relatively small except for nine singular values out of a total of 16 singular values at all distances. Accordingly, when optimal power control is performed at a received signal-to-noise ratio of 10 dB, it can be seen that the number of independent channels to which power is allocated is 9 out of 16. For example,
Figure 112016034745790-pat00068
, The number of independent channels is reduced to seven,
Figure 112016034745790-pat00069
, The number of the channels may be reduced to five.

그래프 720은 (4,4)의 원형 배열 안테나 시스템((4,4) UCA-SA)에서 거리에 따른 유효 채널 행렬의 특이값을 도시한 그래프를 나타낼 수 있다. 그래프 720을 참고하면, 4개의 비슷한 값의 특이값을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 (4,4)의 원형 배열 안테나 시스템((4,4) UCA-SA)의 경우, 전력 제어를 하는 경우에도 4개의 독립적인 채널이 획득됨을 알 수 있다. 그리고, 거리가 1000m인 지점에서는 위의 수학식 8의 최대 계수(full-rank) 조건에 의해 4개의 동등한 크기의 특이값을 가질 수 있다.Graph 720 may represent a graph showing the singular values of the effective channel matrix along the distance in the circular array antenna system (4,4) UCA-SA of (4,4). Referring to the graph 720, it can be seen that it has a singular value of four similar values. That is, in the case of the (4, 4) circular array antenna system ((4, 4) UCA-SA) proposed in the present invention, four independent channels are obtained even when power control is performed. And, at a distance of 1000 m, it is possible to have four equal-sized singular values by the full-rank condition of Equation (8).

도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 거리에 따른 전송 효율(mutual information)을 도시한 그래프이다. FIG. 8 is a graph showing transmission efficiency (mutual information) according to distance in one embodiment of the present invention.

도 8은 도 7의 두 시스템((16,1)의 원형 배열 안테나 시스템과 (4,4)의 원형 배열 안테나 시스템)에서 전력 제어 여부 및 채널 정보를 송신단에서 알고 있는지 여부에 따라 세부적으로 총 4개의 시스템으로 구분하고, 거리에 따른 전송 효율을 비교한 그래프이다.FIG. 8 shows a total of four (4) and four (4) antennas according to whether or not power control and channel information are known at the transmitting end in the two systems of FIG. 7 (the circular array antenna system of (16, And the transmission efficiency according to the distance is compared.

도 8에서, 810은 (16,1)의 원형 배열 안테나 시스템에서 16x16 채널의 채널 정보를 송신단에서 모두 알고 있으며, 최적의 전력 제어를 수행하여 데이터를 전송하는 경우의 거리에 따른 전송 효율을 나타낸 그래프일 수 있다.In FIG. 8, reference numeral 810 denotes a 16-by-16 channel information in a 16-by-16 channel antenna system in a (16,1) antenna system, and is a graph showing transmission efficiency according to distance when data is transmitted by performing optimal power control. Lt; / RTI >

820은 (16,1)의 원형 배열 안테나 시스템에서 채널 정보 없이 DFT/IDFT로 송수신단 데이터를 신호 처리하여, 전력제어 없이 모든 스트림에 동일한 전력으로 16개의 데이터 스트림을 전송하는 경우의 거리에 따른 전송 효율을 나타낸 그래프일 수 있다.820 is a circular array antenna system of (16,1) transmitting signal data of DFT / IDFT without channel information and transmitting 16 data streams with equal power to all streams without power control It can be a graph showing efficiency.

830은 (4,4)의 원형 배열 안테나 시스템에서 상수 1의 빔포밍을 통해 4x4 유효 채널을 이용하여 4개의 데이터 스트림을 전송하는 경우의 거리에 따른 전송 효율을 나타낸 그래프일 수 있다. 이때, 송신 전력은 모든 데이터 스트림에서 동일하며, 송신단 채널 정보 없이 DFT 및 IDFT 만으로 송신 데이터와 수신 데이터가 신호 처리될 수 있다.830 can be a graph showing the transmission efficiency according to the distance when four data streams are transmitted using the 4x4 effective channel through the beamforming of the constant 1 in the circular array antenna system of (4, 4). At this time, the transmission power is the same in all data streams, and transmission data and reception data can be signal-processed only by DFT and IDFT without transmitting-end channel information.

840은 송신단에서 채널 정보를 알고 있는 경우에 (4,4)의 원형 배열 안테나 시스템에서 빔포밍 없이 16x16 채널의 16개의 특이값 중에서 값이 큰 상위 4개의 특이값을 선택하고, 선택된 채널을 통해 4개의 데이터 스트림을 전송하는 경우의 거리에 따른 전송 효율을 나타낸 그래프일 수 있다. 이때, 송신 전력은 최적의 전력 제어 기법을 통해 결정될 수 있다. 840, if the channel information is known in the transmitter, in the circular array antenna system of (4, 4), the upper four unique values having the largest value among the 16 singular values of the 16x16 channel are selected without beamforming, The data transmission efficiency may be a graph showing the transmission efficiency depending on the distance when the data streams are transmitted. At this time, the transmission power can be determined through an optimal power control technique.

830의 경우, 채널 정보없이 DFT 및 IDFT 만으로 송신 데이터와 수신 데이터가 신호 처리되어 810보다 전송 효율이 낮으나, DFT와 IDFT만으로 간단히 송수신기를 구현할 수 있다. 또한, 830에서

Figure 112016034745790-pat00070
인 경우, 시스템의 전송 효율이 감소하지 않고 거의 비슷한 값을 유지하는 반면, (16,1) 균일 원형 배열 안테나 시스템(810, 820)은 거리가 멀어질수록 전송 효율, 즉, 시스템의 성능이 감소함을 확인할 수 있다. 이에 따라, 거리가 멀어질수록 채널 정보를 알고 있는 810과 채널 정보 없이 상수 1의 빔포밍을 수행하여 데이터를 전송하는 830 간의 전송 효율이 점점 비슷해짐을 확인할 수 있다. 즉, (16, 1) 균일 원형 배열 안테나 시스템의 경우 독립적인 채널의 수가 거리가 점점 멀어질수록 5개로 감소하기 때문에, 거리가 멀어질수록 전송 효율이 830과 비슷해질 수 있다. 이에 따라, 도 8을 통해 채널 정보가 없어도 되는 (4,4) 균일 원형 배열 안테나 시스템이 다중화 이득 및 고속 전송을 위해 채널 정보가 모두 필요한 기존의 (16, 1) 균일 원형 배열 안테나 시스템의 좋은 대안이 됨을 확인할 수 있다.830, the transmission data and the received data are processed by only DFT and IDFT without channel information, and the transmission efficiency is lower than that of 810. However, the transceiver can be implemented simply by DFT and IDFT. Also, at 830
Figure 112016034745790-pat00070
(16,1) homogeneous circular array antenna systems 810 and 820, the transmission efficiency, that is, the performance of the system is reduced as the distance increases, while the transmission efficiency of the system does not decrease, . Accordingly, it can be seen that as the distance increases, the transmission efficiency between 810 that knows channel information and 830 that performs beamforming with constant 1 without channel information and transmits data becomes more and more similar. That is, in the case of the (16, 1) uniform circular array antenna system, since the number of independent channels decreases to 5 as the distance increases, the transmission efficiency may become similar to 830 as the distance increases. Accordingly, the (4, 4) uniform circular array antenna system in which no channel information is needed through FIG. 8 is a good alternative to the conventional (16, 1) uniform circular array antenna system requiring both channel information for multiplexing gain and high- .

다시 도 8을 참고하면, (4,4) 원형 배열 안테나 시스템은 채널 정보 없이 DFT/IDFT 변환을 수행하는 820보다

Figure 112016034745790-pat00071
에서 더 큰 전송 효율을 획득함을 확인할 수 있다. 이에 따라, (4,4) 원형 배열 안테나 시스템이 동일 반경과 안테나 개수를 가진 (16,1) 원형 배열 안테나 시스템보다 더 좋은 성능을 가짐을 확인할 수 있다. 그리고, (4,4) 구조의 UCA-SA에서 상수 빔포밍을 사용하지 않고 16x16 채널의 채널 정보를 이용하여 특이값 분해로 구현한 840과는 830의 전송 효율이 거의 비슷함을 확인할 수 있다. 이는 830의 경우, 채널의 특이값들이 거의 비슷하기 때문일 수 있다. 따라서, 채널 정보를 이용하고 복잡한 특이값 분해 연산을 통해 얻은 전송 효율(840)과 비교하여 채널정보 없이 상수 1의 빔포밍을 통해 DFT/IDFT만으로 신호 처리하는 경우의 전송 효율(830)이 비슷함을 확인할 수 있다. 즉, 전송 속도 측면에서 830과 840이 비슷한 성능을 가짐을 확인할 수 있다.Referring again to FIG. 8, the (4, 4) circular array antenna system is configured to perform DFT / IDFT conversion without channel information
Figure 112016034745790-pat00071
It can be confirmed that a larger transmission efficiency is obtained. Thus, it can be seen that the (4,4) circular array antenna system has better performance than the (16,1) circular array antenna system with the same radius and number of antennas. It can be seen that the transmission efficiencies of 840 and 830, which are implemented by singular value decomposition using channel information of 16x16 channels, are not nearly the same in UCA-SA of (4, 4) structure. This may be because, in the case of 830, the singular values of the channel are almost the same. Therefore, the transmission efficiency (830) is similar when signal processing is performed using only DFT / IDFT through beamforming with a constant 1 without channel information, compared with the transmission efficiency 840 obtained through complex singular value decomposition operation using channel information can confirm. That is, 830 and 840 have similar performance in terms of transmission speed.

이상에서 설명한 바와 같이, 상수 1의 빔포밍 벡터들을 포함하는 빔포밍 행렬을 이용하여 유효 채널 행렬을 순환 행렬로 구성함으로써, 송신단에서는 전송하려는 데이터에 대해 이산 푸리에 변환(DFT)만을 수행하더라도 채널 행렬을 대각 행렬로 변환하고, 수신단에서는 수신된 데이터에 대해 이산 푸리에 역 변환(IDFT)만을 수행하더라도 채널 행렬이 대각 행렬로 변환되도록 함으로써, 채널정보 없이도 공간 다중화 이득을 획득할 수 있다. 또한, DFT에 이용되는 행렬을 프리코딩 행렬로 이용하고, IDFT에 이용되는 행렬로 디코딩 행렬로 이용함으로써, 특이값 분해 등의 복잡한 연산 없이도, 간단한 구조로 다중화 이득 및 고속 전송을 제공하는 부배열 기반의 원형 배열 안테나 시스템이 적용된 송수신 시스템을 구현할 수 있다. As described above, by constructing the effective channel matrix as a circulating matrix using the beamforming matrix including the beamforming vectors of the constant 1, even if only the discrete Fourier transform (DFT) is performed on the data to be transmitted in the transmitting end, The receiving terminal can convert the channel matrix into the diagonal matrix even if only the discrete Fourier transform (IDFT) is performed on the received data, thereby obtaining the spatial multiplexing gain without channel information. In addition, by using the matrix used for the DFT as a precoding matrix and using the matrix used for the IDFT as a decoding matrix, a subarray based on a simple structure and providing a multiplexing gain and a fast transmission without complicated operations such as singular value decomposition A circular array antenna system of the present invention can be implemented.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (18)

가시선 채널 환경에서의 균일 원형 배열 안테나 시스템에 있어서,
일정 반경의 원 위에 균일하게 배치된 특정 모양의 안테나 셋(set)을 포함하는 복수의 부배열 안테나들
을 포함하고,
상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 변환하는 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 복수의 부배열 안테나들을 통해 데이터가 전송되는 것을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.In a uniform circular array antenna system in a visible channel environment,
A plurality of subarray antennas including a specific set of antennas uniformly arranged on a circle having a predetermined radius,
/ RTI >
And data is transmitted through the plurality of subarray antennas based on a beamforming matrix for transforming an effective channel matrix of each of the plurality of subarray antennas into a circulant channel. Uniform circular array antenna system. 제1항에 있어서,
상기 부배열 안테나들 각각은,
상기 복수의 부배열 안테나들을 이용하여 가상의 서브(sub) 원형 배열 안테나가 복수개 형성되도록 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
Wherein each of the sub-
A plurality of subarray array antennas are uniformly arranged on a circle having a predetermined radius so as to form a plurality of virtual subarray array antennas using the plurality of subarray antennas
Wherein the antenna system comprises: 제1항에 있어서,
상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소마다 서로 다른 데이터가 실리고, 각 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소에 동일한 데이터가 실려서 전송되는 것을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
Wherein different data are stored for each of a plurality of antenna elements constituting the antenna set, and the same data is carried in an antenna element corresponding to the same identifier in each antenna set. 제1항에 있어서,
상기 부배열 안테나들 각각은, 서로 다른 데이터를 전송하고,
상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소를 통해 동일한 데이터가 실어서 전송되는 것을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
Each of the sub-array antennas transmits different data,
Wherein the same data is transmitted through a plurality of antenna elements constituting the antenna set. 제1항에 있어서,
상기 빔포밍 행렬은,
상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 하는 동일한 상수값의 빔포밍 벡터를 포함하는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
The beamforming matrix,
And a beamforming vector having the same constant value such that an effective channel matrix of each of the plurality of subarray antennas becomes a circulant channel
Wherein the antenna system comprises: 제5항에 있어서,
상기 순환 행렬은,
이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)을 통해 채널 행렬을 대각 행렬(Diagonal Matrix)로 변환하는 행렬인 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.6. The method of claim 5,
The circulation matrix includes:
And is a matrix for converting a channel matrix to a diagonal matrix through a discrete Fourier transform
Wherein the antenna system comprises: 제1항에 있어서,
상기 복수의 부배열 안테나들을 대상으로, 해당 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소들을 가상 연결함에 따라 서브 원형 배열 안테나가 형성되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
A sub-circular array antenna is formed by virtually connecting the antenna elements corresponding to the same identifier in the corresponding antenna set with respect to the plurality of sub-array antennas
Wherein the antenna system comprises: 제7항에 있어서,
상기 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소의 개수에 해당하는 상기 서브 원형 배열 안테나가 형성되는 것을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the sub-circular array antenna corresponding to the number of antenna elements constituting the antenna set is formed. 제1항에 있어서,
상기 복수의 부배열 안테나들 각각은,
각 부배열 안테나의 중심이 상기 원 위에 위치하도록 배치되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of sub-
The center of each sub-array antenna being arranged on the circle
Wherein the antenna system comprises: 제1항에 있어서,
상기 안테나 셋은,
상기 원의 중심으로부터 부배열 안테나의 중심을 연결하는 가상의 선분과 상기 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소들을 연결하는 가상의 선분이 수직이 되도록 배치되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
The antenna set includes:
An imaginary line segment connecting the center of the sub-array antenna from the center of the circle and an imaginary line segment connecting the antenna elements constituting the antenna set are vertically arranged
Wherein the antenna system comprises: 제1항에 있어서,
상기 안테나 셋은,
정사각형 모양으로 배열된 안테나 원소들로 구성되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템.The method according to claim 1,
The antenna set includes:
Consisting of antenna elements arranged in a square shape
Wherein the antenna system comprises: 가시선 채널 환경에서 균일 원형 배열 안테나 시스템의 빔포밍 방법에 있어서,
특정 모양의 안테나 셋(set)을 포함하는 복수의 부배열 안테나들이 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치되는 단계; 및
상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 변환하는 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 복수의 부배열 안테나들을 통해 데이터를 전송하는 단계
를 포함하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.A beamforming method of a uniform circular array antenna system in a visible channel environment,
A plurality of sub-array antennas including a set of antennas of a specific shape are uniformly arranged on a circle having a predetermined radius; And
Transmitting data through the plurality of subarray antennas based on a beamforming matrix for transforming an effective channel matrix of each of the plurality of subarray antennas into a circulant channel;
/ RTI > A method for beamforming in a uniform circular array antenna system, comprising: 제12항에 있어서,
상기 배치되는 단계는,
상기 복수의 부배열 안테나들을 이용하여 가상의 서브(sub) 원형 배열 안테나가 복수개 형성되도록, 상기 복수의 부배열 안테나들을 일정 반경의 원 위에 균일하게 배치되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the disposing comprises:
The plurality of subarray antennas are uniformly arranged on a circle having a predetermined radius so that a plurality of virtual subarray array antennas are formed using the plurality of subarray antennas
Wherein the beamforming is performed in a uniform circular array antenna system. 제12항에 있어서,
상기 데이터를 전송하는 단계는,
상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소마다 서로 다른 데이터를 전송하고, 각 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소를 통해 동일한 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of transmitting the data comprises:
Wherein the transmitting unit transmits different data for each of a plurality of antenna elements constituting the antenna set and transmits the same data through an antenna element corresponding to the same identifier in each antenna set. . 제12항에 있어서,
상기 데이터를 전송하는 단계는,
상기 복수의 부배열 안테나 별로 서로 다른 데이터를 전송하고, 상기 안테나 셋을 구성하는 복수의 안테나 원소를 통해 동일한 데이터를 전송하는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of transmitting the data comprises:
Transmitting different data for each of the plurality of subarray antennas and transmitting the same data through a plurality of antenna elements constituting the antenna set
Wherein the beamforming is performed in a uniform circular array antenna system. 제12항에 있어서,
상기 빔포밍 행렬은,
상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 유효 채널 행렬(effective channel matrix)이 순환 행렬(circulant channel)이 되도록 하는 동일한 상수값의 빔포밍 벡터를 포함하는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.13. The method of claim 12,
The beamforming matrix,
And a beamforming vector having the same constant value such that an effective channel matrix of each of the plurality of subarray antennas becomes a circulant channel
Wherein the beamforming is performed in a uniform circular array antenna system. 제12항에 있어서,
상기 복수의 부배열 안테나들을 대상으로, 해당 안테나 셋에서 동일 식별자에 해당하는 안테나 원소들을 가상 연결함에 따라 서브 원형 배열 안테나가 형성되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.13. The method of claim 12,
A sub-circular array antenna is formed by virtually connecting the antenna elements corresponding to the same identifier in the corresponding antenna set with respect to the plurality of sub-array antennas
Wherein the beamforming is performed in a uniform circular array antenna system. 제12항에 있어서,
상기 복수의 부배열 안테나들 각각의 중심은 상기 원 위에 위치하고, 상기 원의 중심으로부터 부배열 안테나의 중심을 연결하는 가상의 선분과 상기 안테나 셋을 구성하는 안테나 원소들을 연결하는 가상의 선분이 수직이 되도록 상기 부배열 안테나들이 상기 원 위에 배치되는 것
을 특징으로 하는 균일 원형 배열 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법.13. The method of claim 12,
The center of each of the plurality of subarray antennas is located on the circle and a virtual line segment connecting the center of the subarray antenna from the center of the circle and a virtual line segment connecting the antenna elements constituting the antenna set are vertical The sub-array antennas are disposed on the circle
Wherein the beamforming is performed in a uniform circular array antenna system.
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