KR101733342B1 - 두 전파 채널을 고려한 LoS MIMO 시스템의 안테나 구조 - Google Patents

두 전파 채널을 고려한 LoS MIMO 시스템의 안테나 구조 Download PDF

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KR101733342B1
KR101733342B1 KR1020160010119A KR20160010119A KR101733342B1 KR 101733342 B1 KR101733342 B1 KR 101733342B1 KR 1020160010119 A KR1020160010119 A KR 1020160010119A KR 20160010119 A KR20160010119 A KR 20160010119A KR 101733342 B1 KR101733342 B1 KR 101733342B1
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정승재
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한국과학기술원
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Abstract

두 전파(two-ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템의 안테나 구조가 개시된다. 일 실시예의 송신 장치는, 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나를 포함하고, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 상기 송신 장치에 대응하는 수신 장치에 포함된 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나 사이의 간격, 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리 및 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장에 기초하여 결정된다.

Description

두 전파 채널을 고려한 LoS MIMO 시스템의 안테나 구조{ARRAY CONFIGURATION ANTENNA FOR LOS MIMO SYSTEM CONSIDERING TWO RAY CHANNEL}
아래 실시예들은 LoS(Line-of-Sight) MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템의 안테나 구조에 관한 것이다.
LoS 환경에서는 산란(scattering)이 존재하지 않고 송신기와 수신기 사이의 직접파만 존재하게 된다. 기존의 MIMO 시스템에서는 산란(scattering)이 매우 많이 발생하였으며, MIMO 전송 용량을 높이기 위해 산란(scattering)이 고려되었다. 일반적으로, 기존의 MIMO 시스템에서는 안테나 간격이 λ\2인 경우에 최대의 전송 용량이 기대된다. 그러나, 산란(scattering)이 없는 LoS 환경의 경우 반사파가 없기 때문에 기존 MIMO 기술로는 최대의 MIMO 전송 용량을 얻을 수 없다. 송신 안테나의 숫자가 n_t이고 수신 안테나의 숫자가 n_r인 MIMO 통신 시스템에서의 전송 용량은 수학식 1과 같다.
Figure 112016009074775-pat00001
여기서,
Figure 112016009074775-pat00002
는 MIMO 채널 행렬이고,
Figure 112016009074775-pat00003
은
Figure 112016009074775-pat00004
인 단위 행렬(identity matrix)이며,
Figure 112016009074775-pat00005
는 평균 수신 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)이다. 산란(scattering)이 매우 많은 경우, MIMO 채널 행렬
Figure 112016009074775-pat00006
의 각 열 벡터는 직교(orthogonal)하여,
Figure 112016009074775-pat00007
와 같이 표현되고, 이 때 MIMO 전송 용량은 수학식 2와 같다.
Figure 112016009074775-pat00008
하지만 산란(scattering) 없이 직접파만 존재하는 경우, MIMO 채널 행렬의 각 열 벡터는 서로 직교(orthogonal) 하지 않으며,
Figure 112016009074775-pat00009
와 같이 표현되고, 이 때 MIMO 채널 행렬의 rank는 1이 된다. 여기서
Figure 112016009074775-pat00010
은
Figure 112016009074775-pat00011
인 모든 채널 성분이 1인 행렬을 의미한다. 따라서, two-ray 채널을 고려한 LoS 채널 환경에서는 최대의 MIMO 전송 용량을 얻기 위해 기존 MIMO 기술과 다른 안테나 구조가 필요하다.
산란(scattering)이 매우 많은 경우 기존 MIMO 기술에서 안테나 간격이 반 파장일 경우 최적의 전송 용량을 얻을 수 있었으나, 산란(scattering)이 없는 LoS 채널 환경의 경우 MIMO 채널 성분들이 직접파로 인해 서로 높은 상관성(correlation)을 갖기 때문에 채널 행렬의 rank가 1이 되어 전송 용량이 매우 감소하게 된다. 즉, LoS 채널 환경에서 기존의 MIMO 기술을 적용하기 어렵다. 따라서, 아래 실시예들은 송신 안테나와 수신기의 안테나 수가 각각 2개인 2X2 선형 배열 안테나와, 일반적인 NXN 선형 배열 안테나가 직접파와 지면에 반사되어 들어오는 반사파를 고려할 경우, 최대의 MIMO 전송 용량을 얻기 위한 안테나 구조 및 이를 구하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측에 따르면, 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 송신 장치는, 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나를 포함하고, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 상기 송신 장치에 대응하는 수신 장치에 포함된 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나 사이의 간격, 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리 및 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장에 기초하여 결정된다.
상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 아래에서 설명될 수학식 18에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격과 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격이 동일한 경우, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 아래에서 설명될 수학식 19에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 채널
Figure 112016009074775-pat00012
에 대해
Figure 112016009074775-pat00013
의 off-diagonal 성분이 0이 되는 값으로 결정될 수 있다. 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 채널
Figure 112016009074775-pat00014
는 상기 송신 장치에서 송신되는 직접파와 반사파의 합으로 구성될 수 있다. 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나는 선형 배열 안테나일 수 있다.
일 측에 따르면, 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 송신 장치는, N개의 송신 안테나들을 포함하고, 상기 송신 안테나들 사이의 간격은 상기 송신 장치에 대응하는 수신 장치에 포함된 N개의 수신 안테나들 사이의 간격, 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장 및 안테나들의 수에 기초하여 결정된다.
상기 송신 안테나들 사이의 간격은 아래에서 설명될 수학식 24에 기초하여 결정될 수 있다.
일 측에 따르면, 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 수신 장치는, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 포함하고, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격은 상기 수신 장치에 대응하는 송신 장치에 포함된 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 사이의 간격, 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리 및 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장에 기초하여 결정된다.
상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격은 아래에서 설명될 수학식 18에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격과 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격이 동일한 경우, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격은 아래에서 설명될 수학식 19에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격은 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 채널
Figure 112016009074775-pat00015
에 대해
Figure 112016009074775-pat00016
의 off-diagonal 성분이 0이 되는 값으로 결정될 수 있다. 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 채널
Figure 112016009074775-pat00017
는 상기 수신 장치에서 수신되는 직접파와 반사파의 합으로 구성될 수 있다. 상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나는 선형 배열 안테나일 수 있다.
일 측에 따르면, 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 수신 장치는, N개의 수신 안테나들을 포함하고, 상기 수신 안테나들 사이의 간격은, 상기 수신 장치에 대응하는 송신 장치에 포함된 N개의 송신 안테나들 사이의 간격, 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장 및 안테나들의 수에 기초하여 결정된다.
상기 수신 안테나들 사이의 간격은 아래에서 설명될 수학식 24에 기초하여 결정될 수 있다.
아래 실시예들은 무선 백홀과 같이 대용량의 정보 전송이 필요하며, 반사파보다 직접파가 매우 큰 통신환경에서, 최적의 전송 용량을 얻기 위한 안테나 구조를 제공한다. 또한, mmWave와 같이 반송주파수가 올라갈 수록 거리에 다른 신호의 감쇄가 커지게 되며, 벽과 같은 장애물의 투과율, 반사율이 감소하기 때문에 산란(scattering)에 의한 반사파 신호의 크기가 감소되어 직접파에 의한 영향이 커지게 된다. 아래 실시예들에 따르면 직접파에 의한 영향이 큰 LoS 채널 환경에서 지면에 의한 반사파를 고려한 최적의 MIMO 전송 용량을 갖기 위한 안테나 간의 간격을 구할 수 있다. 아래의 실시예들은 대용량 무선 백홀 및 mmWave와 같이 반송주파수가 높아질 수록 산란(scattering)에 의한 반사파가 적어지는 통신 시스템에 적용가능하며, 특히 mmWave의 경우 massive mimo 기술과 적용하여 directivity gain이 증가하여 직접파의 영향이 커지게 된다. 지면의 경우 다른 산란(scattering)에 비해 면적이 크기 때문에 다른 산란(scattering)과 비교하여 반사파의 영향이 커지게 된다. 또한, indoor 근거리 device-to-device(D2D) 무선통신 또한 LoS 환경이기 때문에, 아래의 실시예들은 이에 적용 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 선형 안테나를 이용한 LoS 환경의 MIMO 시스템을 도시한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 수신 장치를 지면에 투영한 LoS 환경의 MIMO 시스템을 도시한 도면.
도 3은 일 실시예에 따라 일 실시예에 따른 다수의 안테나를 포함하는 LoS 환경의 MIMO 시스템을 도시한 도면.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 선형 안테나를 이용한 LoS 환경의 MIMO 시스템을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, MIMO 시스템의 송신 장치(110)과 수신 장치(120)이 도시되어 있다. 송신 장치(110)은 송신 안테나들(At1, At2)을 포함하고, 수신 장치(120)은 수신 안테나들(Ar1, Ar2)을 포함한다. 송신 안테나들(At1, At2)과 수신 안테나들(Ar1, Ar2)은 지지대나 빌딩 등에 설치될 수 있다. 실시예들에 따르면 지면에 의한 반사파가 존재하는 실제적인 통신 환경을 고려하여 two-ray 채널 모델에서 최적의 MIMO 전송 용량을 얻기 위한 안테나 간격을 구할 수 있다. 이 때 송신 안테나들(At1, At2)과 수신 안테나들(Ar1, Ar2) 사이의 거리 D와, 송신 안테나들(At1, At2)과 수신 안테나들(Ar1, Ar2)의 높이 h는 알고 있다고 가정한다. 구체적으로, 반사파와 직접파를 고려하였을 때 생성되는 MIMO 채널 행렬
Figure 112016009074775-pat00018
에 대해 각 열 벡터가 직교(orthogonal)하여
Figure 112016009074775-pat00019
과 같이 되는 조건의 송신 안테나 사이의 간격(dt)과 수신 안테나 사이의 간격(dr)을 통해, two-ray 채널 모델에서 최적의 MIMO 전송 용량을 얻을 수 있다.
기존의 MIMO 기술의 경우 산란(scattering)이 매우 많이 발생하였으므로, 안테나 간격이 λ\2인 경우에 최대의 MIMO 전송 용량을 얻을 수 있었다. 그러나, 산란(scattering)이 없는 LoS 채널의 경우 기존 MIMO 기술로는 최대의 MIMO 전송 용량을 얻을 수 없다. 따라서, 이와 같이 LoS 채널 환경에서는 최대의 MIMO 전송 용량을 얻기 위해 기존 MIMO 기술과 다른 안테나 구조가 필요하다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 라디오 통신망에서 전송 용량과 탐지확률을 고려한 협력 센싱 기법을 위한 방법을 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 수신 장치를 지면에 투영한 LoS 환경의 MIMO 시스템을 도시한 도면이다. 도 2는 송신 장치(210)이 2개의 송신 안테나들(At1, At2)를 포함하고, 수신 장치(220)은 2개의 수신 안테나들(Ar1, Ar2)을 포함하는, 2X2 MIMO 시스템을 나타낸다. 이 때 생성되는 n번째 송신 안테나에서 m번째 수신 안테나로 가는 채널 성분은 직접파의 경우
Figure 112016009074775-pat00020
이고 반사파의 경우
Figure 112016009074775-pat00021
이다. 각각의 채널 성분은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00022
수학식 3에서
Figure 112016009074775-pat00023
과
Figure 112016009074775-pat00024
은 각각 직접파와 반사파에 대해 n번째 송신 안테나에서 m번째 수신 안테나 사이의 거리이며,
Figure 112016009074775-pat00025
는 wave number로
Figure 112016009074775-pat00026
이다. 여기서, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리 D가 송, 수신 안테나 소자 간격
Figure 112016009074775-pat00027
과 높이
Figure 112016009074775-pat00028
Figure 112016009074775-pat00029
에 비해 매우 크다고 가정하면, 채널 성분의 path loss 부분
Figure 112016009074775-pat00030
,
Figure 112016009074775-pat00031
에서 안테나에 따른 차이는 거의 무시할 정도로 작다고 할 수 있고,
Figure 112016009074775-pat00032
로 근사할 수 있다. 따라서 path loss에 의한 gain은 동일하며, phase의 차이만을 고려한다. 이 때 직접파일 때와 간접파일 때의 송수신 안테나 간의 거리는 수학식 4 및 수학식 5와 같으며, 거리 D가 안테나 사이 간격
Figure 112016009074775-pat00033
과 높이
Figure 112016009074775-pat00034
에 비해 매우 크다고 가정할 경우, 즉 (x>>1)이면 (1+x)1/2 = 1+x/2 과 같이 근사할 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00035
Figure 112016009074775-pat00036
MIMO 채널
Figure 112016009074775-pat00037
는 직접파와 반사파의 합으로 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112016009074775-pat00038
이 때 수학식 6을 통해 반사파와 직접파를 고려하였을 때 생성되는 MIMO 채널 행렬
Figure 112016009074775-pat00039
에 대해, 각 열 벡터가 직교(orthogonal)하여
Figure 112016009074775-pat00040
과 같이 되는 조건의 송수신 안테나 간격을 구할 수 있다. 다음 수학식 7을 통하여
Figure 112016009074775-pat00041
을 직접 구할 수 있고, off-diagonal 성분이 0이 되는
Figure 112016009074775-pat00042
을 구할 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00043
여기서 각각 성분들을 구하여 보면, 다음 수학식 8 내지 수학식 11과 같다. 수학식 8과 수학식 11은
Figure 112016009074775-pat00044
행렬의 diagonal 성분이며, 수학식 9와 수학식 10은
Figure 112016009074775-pat00045
행렬의 off-diagonal 성분으로, 수학식 10은 수학식 9를 complex conjugate함으로써 얻을 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00046
Figure 112016009074775-pat00047
Figure 112016009074775-pat00048
Figure 112016009074775-pat00049
수학식 11를 간단하게 정리하기 위해, 위의 수학식 4와 수학식 5를 통해 각 안테나간 거리의 차이를 구하면 다음 수학식 12와 같다.
Figure 112016009074775-pat00050
수학식 12를 수학식 9에 대입하면 수학식 13과 같다.
Figure 112016009074775-pat00051
여기서 exponential을 cosine, sine값으로 표현하고 삼각 함수의 합 공식을 이용하여 수학식 13의 첫 번째 및 두 번째 항을 정리하면 수학식 14를 얻을 수 있다. 동일한 방법으로 수학식 13의 세 번째 및 여섯 번째 항을 정리하면 수학식 15를 얻을 수 있고, 수학식 13의 네 번째 및 다섯 번째 수식을 정리하면 수학식 16을 얻을 수 있다. 이들 수학식을 공통되는 항이 나오도록 정리하면 수학식 17을 얻을 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00052
Figure 112016009074775-pat00053
Figure 112016009074775-pat00054
Figure 112016009074775-pat00055
여기서 수학식 17이 0이 되기 위해서는
Figure 112016009074775-pat00056
이 되어야 한다. 따라서,
Figure 112016009074775-pat00057
(여기서, p는 임의의 양수)을 만족해야 한다. 이를 정리하면, two ray 채널을 고려한 LoS MIMO 시스템에서 최대의 전송 용량을 보장하는 안테나 소자의 최소 간격은 아래 수학식 18과 같다.
Figure 112016009074775-pat00058
수학식 10은 수학식 9와 complex conjugate 관계이기 때문에 부호만 바뀌고 동일한 조건을 만족하면 0이 된다.
만약 송신 안테나의 소자 간격인
Figure 112016009074775-pat00059
와 수신 안테나의 소자 간격인
Figure 112016009074775-pat00060
이
Figure 112016009074775-pat00061
로 동일하다고 가정할 경우, LoS MIMO 시스템에서의 안테나 소자간 최소 간격은 아래 수학식 19와 같다.
Figure 112016009074775-pat00062
도 3은 일 실시예에 따라 일 실시예에 따른 다수의 안테나를 포함하는 LoS 환경의 MIMO 시스템을 도시한 도면이다. 도 3에서 송신 장치(310)과 수신 장치(320)은 각각 N개의 안테나를 포함한다. 이 경우, m번째 수신 안테나(Arm)와 n번째 송신 안테나(Atn)가 받는 직접파와 반사파 신호는 수학식 4와 수학식 5를 고려하여 얻을 수 있고, 이는 다음의 수학식 20과 같다.
Figure 112016009074775-pat00063
MIMO 채널 행렬
Figure 112016009074775-pat00064
의 i번째 열 벡터를
Figure 112016009074775-pat00065
라 할 때, 전송 용량을 최대로 하기 위해서는 off-diagonal 부분을 0으로 만들어야 하며, 이를 위해 k 번째 열 벡터와 l 번째 열 벡터의 내적을 통해 off-diagonal 부분이 0이 되는 조건을 구할 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00066
수학식 21의 각각의 항을 계산하여 m에 관련된 부분만 정리하고
Figure 112016009074775-pat00067
은 D에 비해 매우 작다고 가정하여
Figure 112016009074775-pat00068
근사하면 다음 수학식 22를 얻을 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00069
수학식 22를 수학식 21에 대입하여 정리하면 다음 수학식 23을 얻을 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00070
수학식 23이 0이 되는 조건은 아래의 수학식 24와 같이 나오며, 여기서 d t = d r = d로 동일할 경우 수학식 19의 조건과 동일하게 나오는 것을 알 수 있다.
Figure 112016009074775-pat00071
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 송신 장치에 있어서,
    제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나를 포함하고,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 하기 수학식 25에 기초하여 결정되는, 송신 장치.
    [수학식 25]
    Figure 112016128003375-pat00072

    수학식 25에서, dt 는 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격을 의미하고, dr 은 상기 송신 장치에 대응하는 수신 장치에 포함된 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나 사이의 간격을 의미하고, λ는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장을 의미하고, D는 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리를 의미함.
  2. 삭제
  3. 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 송신 장치에 있어서,
    제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나를 포함하고,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격과 상기 송신 장치에 대응하는 수신 장치에 포함된 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나 사이의 간격이 동일한 경우, 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격은 하기 수학식 26에 기초하여 결정되는, 송신 장치.
    [수학식 26]
    Figure 112016128003375-pat00073

    수학식 26에서, d는 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격 및 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격을 의미하고, λ는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장을 의미하고, D는 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리를 의미함.
  4. 삭제
  5. 제1항 및 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 채널은 상기 송신 장치에서 송신되는 직접파와 반사파의 합으로 구성되는, 송신 장치.
  6. 제1항 및 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나는 선형 배열 안테나인, 송신 장치.
  7. 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 송신 장치에 있어서,
    N개의 송신 안테나들을 포함하고,
    상기 송신 안테나들 사이의 간격은 하기 수학식 27에 기초하여 결정되는, 송신 장치.
    [수학식 27]
    Figure 112016128003375-pat00074

    수학식 27에서, dt 는 상기 송신 안테나들 사이의 간격을 의미하고, dr 은 상기 송신 장치에 대응하는 수신 장치에 포함된 N개의 수신 안테나들 사이의 간격을 의미하고, D는 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리를 의미하고, λ는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장을 의미하고, N은 상기 송신 안테나들의 수 및 상기 수신 안테나들의 수를 의미함.
  8. 삭제
  9. 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 수신 장치에 있어서,
    제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 포함하고,
    상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격은 하기 수학식 28에 기초하여 결정되는, 수신 장치.
    [수학식 28]
    Figure 112016128003375-pat00075

    수학식 28에서, dt 는 상기 수신 장치에 대응하는 송신 장치에 포함된 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 사이의 간격을 의미하고, dr 은 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격을 의미하고, λ는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장을 의미하고, D는 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리를 의미함.
  10. 삭제
  11. 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 수신 장치에 있어서,
    제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 포함하고,
    상기 수신 장치에 대응하는 송신 장치에 포함된 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나 사이의 간격과 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격이 동일한 경우, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격은 하기 수학식 29에 기초하여 결정되는, 수신 장치.
    [수학식 29]
    Figure 112016128003375-pat00076

    수학식 29에서, d는 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나 사이의 간격 및 상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나 사이의 간격을 의미하고, λ는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장을 의미하고, D는 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리를 의미함.
  12. 삭제
  13. 제9항 및 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 채널은 상기 수신 장치에서 수신되는 직접파와 반사파의 합으로 구성되는, 수신 장치.
  14. 제9항 및 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 수신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나는 선형 배열 안테나인, 수신 장치.
  15. 두 전파(two ray) 채널을 고려한 LoS(Line-of-Sight) 환경의 MIMO(Multi-Input and Multi-Output) 시스템을 구성하는 수신 장치에 있어서,
    N개의 수신 안테나들을 포함하고,
    상기 수신 안테나들 사이의 간격은 하기 수학식 30에 기초하여 결정되는, 수신 장치.
    [수학식 30]
    Figure 112016128003375-pat00077

    수학식 30에서, dt 는 상기 수신 장치에 대응하는 송신 장치에 포함된 N개의 송신 안테나들 사이의 간격을 의미하고, dr 은 상기 수신 안테나들 사이의 간격을 의미하고, λ는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치로 전송되는 전파의 파장을 의미하고, D는 상기 송신 장치와 상기 수신 장치 사이의 거리를 의미하고, N은 상기 송신 안테나들의 수 및 상기 수신 안테나들의 수를 의미함.
  16. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014192865A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Fujitsu Ltd 近距離ｍｉｍｏのアンテナ配置方法、プログラムおよび伝送システム
JP2014236305A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 富士通株式会社 通信システム、通信装置及びアンテナ要素配置方法

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