KR102012263B1

KR102012263B1 - 빔 패턴 및 안테나 편파 특성을 이용하는 집중국 노드와 원격 노드 및 노드 간 무선 통신방법

Info

Publication number: KR102012263B1
Application number: KR1020130064934A
Authority: KR
Inventors: 방영조; 박윤옥
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2019-08-21
Also published as: KR20140048032A

Abstract

빔 패턴 및 안테나 편파 특성을 이용하는 집중국 노드와 원격 노드 및 노드 간 무선 통신방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 집중국 노드는 제1 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이와, 제2 편파 특성을 갖는 제2 안테나 어레이와, 빔 포밍 시 형성되는 빔 패턴과 각 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 다수의 원격 노드에 송신하는 송신부를 포함한다.

Description

빔 패턴 및 안테나 편파 특성을 이용하는 집중국 노드와 원격 노드 및 노드 간 무선 통신방법 {Apparatus and method for transmitting wireless signal using beam pattern and antenna polarization}

본 발명은 무선 통신기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빔 포밍을 이용한 무선 통신기술에 관한 것이다.

일반적으로 빔 포밍(beam forming)은 의도된 각각의 수신기 또는 송신기의 방향으로 신호 전력의 송신 또는 수신이 집중되는 경우에 행해진다. 신호의 송신 및 수신은 전방향성 패턴과 비교하여 빔 패턴들로부터 이점을 가질 수 있다. 송신기 관점으로부터, 빔 형성은 송신을 수행하는데 필요한 전력을 감소시키고, 비의도적인 수신기들로 지향된 간섭을 야기하는 전력을 감소시킨다. 수신기의 관점으로부터, 빔 형성은 원하는 수신 신호를 강화시키고, 다른 송신기 또는 신호 소스로 인한 간섭을 감소시킨다.

무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 이용하여 노드 간 통신이 가능하다. 일 예로, 무선 백홀 망(wireless backhaul network)에서, 코어 망(core network)과 연결된 집중국이 10GHz 이상의 캐리어 주파수를 사용하여 무선 빔을 통해 다수의 원격 노드와 통신한다.

무선 백홀 망에서는 집중국이 다수의 원격 노드와 대용량의 데이터를 송수신하는데 다수의 안테나를 통한 빔 패턴을 이용하여 각 원격 노드들 간의 간섭없이 송수신하는 방법을 사용한다. 그러나, 멀리 떨어진 두 원격 노드 사이의 간격이 송수신 안테나 거리에 비해 매우 작은 경우 두 빔 패턴 간의 각도가 너무 작아져서 빔 형성이 어려워질 수 있다.

일 실시 예에 따라, 신호 간섭을 최소화하도록 빔을 형성하여 전송 용량을 증대시키기 위해서, 빔 패턴 및 안테나 편파 특성을 이용하는 집중국 노드와 원격 노드 및 노드 간 무선 통신방법을 제안한다.

일 실시 예에 따른 집중국 노드는, 제1 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이와, 제2 편파 특성을 갖는 제2 안테나 어레이와, 빔 포밍 시 형성되는 빔 패턴과 각 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 다수의 원격 노드에 송신하는 송신부를 포함한다. 이때, 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이 중 하나는 수직 편파 특성을 갖고, 다른 하나는 수평 편파 특성을 갖을 수 있다. 집중국 노드는 무선 백홀 망에서 다수의 기지국과의 통신을 통해 코어 망과 다수의 기지국 간을 연결하는 장치일 수 있다.

송신부는 송신되는 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 다수의 안테나를 통한 빔 패턴을 이용하여 데이터를 송신하고, 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이 및 제2 안테나 어레이 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. 빔 패턴 간 각도는 송수신 안테나 거리와 원격 노드 간 거리를 이용하여 계산될 수 있다.

송신부는 전체 데이터를 각 원격 노드로 전송할 데이터들로 분류하는 데이터 분배부와, 데이터 분배부에서 분배된 데이터를 변조하는 데이터 변조부와, 데이터 변조부에서 변조된 데이터를 제1 안테나 어레이에 할당하여 제1 빔 패턴을 형성하는 제1 송신 빔 형성부와, 데이터 변조부에서 변조된 데이터를 제2 안테나 어레이에 할당하여 제2 빔 패턴을 형성하는 제2 송신 빔 형성부를 포함할 수 있다.

추가 실시 예에 따라, 집중국 노드는 각 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 수신부를 포함한다. 수신부는, 제1 빔 패턴을 형성하여 제1 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 제1 수신 빔 형성부와, 제2 빔 패턴을 형성하여 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 제2 수신 빔 형성부와, 제1 수신 빔 형성부와 제2 수신 빔 형성부를 통해 수신된 데이터를 각각 복조하는 데이터 복조부와, 데이터 복조부에서 복조된 데이터를 결합하는 데이터 결합부를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 원격 노드는, 단일 편파 특성을 갖는 단일 편파 안테나 어레이와, 집중국 노드가 빔 패턴과 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 송신하면 이를 단일 편파 안테나 어레이를 통해 수신하고, 단일 편파 안테나 어레이를 통해 집중국 노드에 데이터를 송신하는 송수신부와, 단일 편파 안테나 어레이의 편파 각을 제어하는 편파 각 제어부를 포함한다.

편파 각 제어부는 집중국 노드의 안테나 어레이의 편파 특성에 맞추어 스위칭할 수 있다. 원격 노드는 무선 백홀 망에서 집중국 노드에 의해 코어 망과 연결되는 기지국일 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라 집중국 노드가 다수의 원격 노드와 무선 통신하는 방법은, 서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이를 구비하는 단계와, 빔 포밍 시 형성되는 빔 패턴과 각 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 송신하는 단계를 포함한다. 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이 중 하나는 수직 편파 특성을 갖고, 다른 하나는 수평 편파 특성을 갖을 수 있다.

데이터를 송신하는 단계는, 송신되는 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 다수의 안테나를 통한 빔 패턴을 이용하여 데이터를 송신하는 단계와, 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 안테나 어레이 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 빔 패턴 간 각도는 송수신 안테나 거리와 원격 노드 간 거리를 이용하여 계산될 수 있다.

데이터를 송신하는 단계는, 전체 데이터를 각 원격 노드로 전송할 데이터들로 분류하는 단계와, 분배된 데이터를 변조하는 단계와, 변조된 데이터를 각각 서로 다른 편파 특성을 갖는 안테나 어레이에 할당하여 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

추가 실시 예에 따라, 각 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함하는데, 데이터를 수신하는 단계는, 제1 빔 패턴을 형성하여 제1 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 단계와, 제2 빔 패턴을 형성하여 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 단계와, 각각 수신된 데이터를 복조하는 단계와, 각각 복조된 데이터를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 집중국이 다수의 원격 노드와 대용량의 데이터를 송수신하는 데 있어서, 빔 패턴과 안테나 편파 특성을 이용하여 원격 노드 간에 형성되는 전파 간섭을 최소화함에 따라, 무선 통신 망, 특히 무선 백홀 망에서 획기적으로 전송 용량을 증대시킬 수 있다. 나아가, 무선 데이터 트래픽 급증에 따라 대규모로 설치되는 마이크로 기지국 또는 피코 기지국과 같은 소형 기지국에 적용되어 전송 용량을 확대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무선 백홀 망에서 두 빔 패턴 간 형성되는 각도를 도시한 참조도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집중국의 세부 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격 노드의 세부 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 집중국과 다수의 원격 노드 간 무선 통신 시 간섭 없이 빔을 형성하는 예를 도시한 참조도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신방법을 도시한 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 구성도이다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 집중국(2)과 다수의 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5) 간 빔 포밍(beam forming)을 이용하는 무선 통신 기술에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 무선 통신 시스템은 무선 백홀 망(wireless backhaul network)(1)에 적용될 수 있다. 무선 백홀 망(1)에서 코어 망(core network)(4)과 연결된 집중국(2)은 10GHz 이상의 캐리어 주파수를 사용하여 빔 포밍을 통해 다수의 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)와 데이터를 송수신한다. 무선 백홀 망(1)은 차세대 이동통신망을 포함한 IT 인프라 망의 백홀을 무선화하여 최근 소형 셀 기지국 중심의 무선망을 이동 코어 망에 연결시 유연한 망 연동과 비용절감을 제공하여 원활한 이동무선망 구축을 가능하게 한다.

도 1에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 무선 망을 무선 백홀 망(1)으로 한정하였으나, 본 발명은 집중국(2)과 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5) 간에 빔 포밍을 이용하여 무선 통신하는 모든 무선 망에 적용될 수 있으며, 집중국(2)과 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)의 연결 형태 및 그 개수 또한 다양하게 변형 가능하다.

원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)는 기지국일 수 있다. 기지국은 단말들과 통신하는 고정국일 수 있고 액세스 포인트, 노드 B, 진화된 노드 B(eNB)등으로서 또한 지칭될 수 있다. 기지국은 특정 지리적 영역에 대하여 통신 커버리지를 제공할 수 있다. 기지국의 전체의 커버리지 영역은 더 작은 영역들로 분할될 수 있고, 각각의 더 작은 영역은 각각의 기지국 서브시스템에 의하여 서빙(serve)될 수 있다. "셀"은 용어가 사용되는 문맥에 따라, 기지국의 커버리지 영역 및/또는 이런 커버리지 영역을 서빙하는 기지국 서브시스템을 지칭할 수 있다.

기지국은 매크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀 또는 몇몇의 다른 타입의 셀에 대하여 통신 커버리지를 제공할 수 있다. 매크로 셀은 상대적으로 넓은 지리적 영역(예를 들어, 반경 수 킬로미터)을 커버링(cover)할 수 있고 무선 망 내의 서비스 가입을 갖는 모든 단말들에 대하여 통신을 지원할 수 있다. 피코 셀은 상대적은 작은 지리적 영역을 커버링할 수 있고 서비스 가입을 갖는 모든 단말들에 대하여 통신을 지원할 수 있다. 펨토 셀은 상대적으로 작은 지리적 영역(예를 들어, 홈 (home))을 커버링할 수 있고 펨토 셀과 연관되는 단말들(예를 들어, 홈의 거주자들에게 속하는 단말들)의 세트에 대하여 통신을 지원할 수 있다. 매크로 셀에 대하여 기지국은 매크로 기지국으로서 지칭될 수 있다. 피코 셀에 대하여 기지국은 피코 기지국으로서 지칭될 수 있다. 펨토 셀에 대하여 기지국은 펨토 기지국 또는 홈 기지국으로서 지칭될 수 있다.

집중국(2)은 기지국들의 세트를 커플링하고 이런 기지국들에 대하여 제어 및 조정을 제공한다. 집중국(2)은 백홀 망을 통하여 기지국과 통신할 수 있다. 각각의 기지국에 대한 백홀 망은 임의의 인터페이스로 구현될 수 있고, 임의의 용량을 가질 수 있다.

도 1에서는 도시되지 않았으나, 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)와 연결되는 단말들은 무선 고정식 또는 이동식일 수 있고 액세스 단말(AT), 이동국(MS), 사용자 장비(UE), 가입자 유닛, 국 등으로 또한 지칭될 수 있다. 단말은 셀룰러 폰, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 원격 노드, 휴대용 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 무선 폰, 무선 지역 망(WLL)국 등일 수 있다. 단말은 다운 링크 및 업 링크를 통하여 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)와 통신할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무선 백홀 망에서 두 빔 패턴 간 형성되는 각도를 도시한 참조도이다.

도 2를 참조하면, 빔 패턴 간 각도는 송수신 안테나 간 거리(d₁)와, 두 원격 노드 사이의 간격(d₂)을 이용하여 계산할 수 있다. 해당 계산식은 식 1과 같다.

.... (식 1)

일 실시 예에 따라 송수신 안테나 간 거리를 100m, 두 원격 노드 간 간격을 20m이라 가정하면, 식 1에 의해서 빔 패턴 간 각도가 약 11도 이상이 되어, 빔 간 간섭이 없도록 빔 형성이 가능하다. 그러나, 송수신 안테나 거리가 1km로 늘어나면 빔 패턴 간 각도가 2도 미만이 되어, 빔 간 간섭이 없는 빔 형성이 불가능하다.

따라서, 본 발명은 두 원격 노드 사이의 간격이 송수신 안테나 간 거리에 비하여 매우 작은 경우에도 집중국이 각 원격 노드들 간의 간섭 없이 빔을 형성하도록 하기 위해서, 빔 패턴과 안테나 편파 특성을 이용한다. 이때, 집중국은 다중 이중 편파 안테나를 갖으며, 원격 노드는 다중 단일 편파 안테나를 갖을 수 있다. 이하, 후술되는 도 3과 도 4를 통해 집중국과 원격 노드의 세부 구성에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집중국(2)의 세부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 집중국(2)은 제1 안테나 어레이(20), 제2 안테나 어레이(22), 송신부(24) 및 수신부(26)를 포함한다.

제1 안테나 어레이(20)와 제2 안테나 어레이(22)는 각각 안테나들이 어레이 형태로 구성되는데, 각각 서로 다른 편파 특성을 갖는다. 예를 들어, 제1 안테나 어레이(20)의 안테나들이 수직 편파 특성을 갖으면, 제2 안테나 어레이(22)의 안테나들은 수평 편파 특성을 갖는다. 한편, 도 3에서는 제1 안테나 어레이(20)와 제2 안테나 어레이(22)만을 도시하였으나, 서로 다른 편파 특성을 갖는다면 2개 이상의 안테나 어레이를 더 구성할 수도 있다.

송신부(24)는 빔 포밍 시 형성되는 빔 패턴과 각 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 원격 노드에 송신한다. 이때, 송신부(24)는 송신되는 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 기존 방식대로 빔 패턴을 형성하여 데이터를 송신한다. 이에 비하여, 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이(20) 및 제2 안테나 어레이(22) 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신한다. 일 실시 예로, 집중국(2)을 기준으로, 원격 노드 1 및 원격 노드 2와 형성되는 빔 패턴 간 각도가 작은 경우, 집중국(2)의 수직 편파 특성을 갖는 안테나 어레이와 원격 노드 1의 안테나 어레이 간에 수직 빔 패턴을 형성하고, 집중국(2)의 수평 편파 특성을 갖는 안테나 어레이와 원격 노드 2의 안테나 어레이 간에 수평 빔 패턴을 형성하여 데이터를 송신한다.

일 실시 예에 따라 송신부(24)는 데이터 분배부(240), 데이터 변조부(242), 제1 송신 빔 형성부(244) 및 제2 송신 빔 형성부(246)를 포함한다.

데이터 분배부(240)는 전체 데이터를 각 원격 노드로 전송할 데이터들로 분류한다. 데이터 변조부(242)는 데이터 분배부(240)를 통해 분배된 데이터를 규격에 맞도록 변조한다. 제1 송신 빔 형성부(244)는 데이터 변조부(242)를 통해 변조된 데이터를 제1 안테나 어레이(20)에 할당하여 제1 빔 패턴을 형성하고, 제2 송신 빔 형성부(246)는 데이터 변조부(242)를 통해 변조된 데이터를 제2 안테나 어레이(22)에 할당하여 제2 빔 패턴을 형성한다.

수신부(26)는 제1 안테나 어레이(20)와 제2 안테나 어레이(22)를 통해 데이터를 수신한다. 일 실시 예에 따라 수신부(26)는 제1 수신 빔 형성부(260), 제2 수신 빔 형성부(262), 데이터 복조부(264) 및 데이터 결합부(266)를 포함한다.

세부적으로, 제1 수신 빔 형성부(260)는 제1 빔 패턴을 형성하여 제1 안테나 어레이(20)를 통해 데이터를 수신하고, 제2 수신 빔 형성부(262)는 제2 빔 패턴을 형성하여 제2 안테나 어레이(22)를 통해 데이터를 수신한다. 데이터 복조부(264)는 제1 수신 빔 형성부(260)와 제2 수신 빔 형성부(262)를 통해 수신된 데이터를 각각 복조한다. 데이터 결합부(266)는 데이터 복조부(264)에서 복조된 데이터를 결합하여 코어 망에 전달한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격 노드(3)의 세부 구성도이다.

도 4를 참조하면, 원격 노드(3)는 단일 편파 안테나 어레이(300), 송수신부(310) 및 편파 각 제어부(320)를 포함한다.

단일 편파 안테나 어레이(300)는 단일 편파 특성을 갖는다. 예를 들어, 수직 편파 특성을 갖거나 수평 편파 특성을 갖는다. 송수신부(310)는 집중국이 빔 패턴과 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 송신하면 이를 단일 편파 안테나 어레이(300)를 통해 수신한다. 또는, 단일 편파 안테나 어레이(300)를 통해 집중국에 데이터를 송신한다. 편파 각 제어부(320)는 데이터 송수신을 위해 단일 편파 안테나 어레이의 편파 각을 제어하는데, 집중국의 안테나 어레이의 편파 특성에 맞추어 스위칭하는 기능을 수행한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 집중국(2)과 다수의 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5) 간 무선 통신 시 간섭 없이 빔을 형성하는 예를 도시한 참조도이다.

도 5를 참조하면, 집중국(2)은 빔 포밍 시 형성되는 빔 패턴과 각 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 다수의 원격 노드(3-1,3-2,…,3-(N-1),3-N)에 송신한다. 이때, 집중국(2)은 송신되는 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 기존 방식대로 빔 패턴을 형성하여 데이터를 송신한다. 이에 비하여, 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이(20) 및 제2 안테나 어레이(22) 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신한다.

일 실시 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 안테나 어레이(20)가 수직 편파 특성을 갖고, 제2 안테나 어레이(22)가 수평 편파 특성을 갖는다고 가정한다. 이때, 집중국(2)을 기준으로 원격 노드 1(3-1) 및 원격 노드 2(3-2)와 형성되는 빔 패턴 간 각도가 작으면, 집중국(2)의 수직 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이(20)와 원격 노드 1(3-1)의 안테나 어레이(300-1) 간에 수직 빔 패턴을 형성하고, 집중국(2)의 수평 편파 특성을 갖는 제2 안테나 어레이(22)와 원격 노드 2(3-2)의 안테나 어레이(300-2) 간에 수평 빔 패턴을 형성하여 데이터를 송신한다.

마찬가지로, 집중국(2)을 기준으로 원격 노드 N-1(3-(N-1)) 및 원격 노드 N(3-N)와 형성되는 빔 패턴 간 각도가 작으면, 집중국(2)의 수직 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이(20)와 원격 노드 N-1(3-(N-1))의 안테나 어레이(300-(N-1)) 간에 수직 빔 패턴을 형성하고, 집중국(2)의 수평 편파 특성을 갖는 제2 안테나 어레이(22)와 원격 노드 N(3-N)의 안테나 어레이(300-N) 간에 수평 빔 패턴을 형성하여 데이터를 송신한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신방법을 도시한 흐름도이다.

도 1과 도 6을 참조하면, 집중국(2)은 다수의 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)와 무선 통신하기 위해서, 서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이를 구비한다(600). 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이 중 하나는 수직 편파 특성을 갖고, 다른 하나는 수평 편파 특성을 갖을 수 있다.

이어서, 집중국(2)은 빔 포밍 시 형성되는 빔 패턴과 각 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 데이터를 송신한다(610). 이때, 송신되는 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 다수의 안테나를 통한 빔 패턴을 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. 이에 비하여, 빔 패턴 간 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 안테나 어레이 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. 빔 패턴 간 각도는 송수신 안테나 거리와 원격 노드 간 거리를 이용하여 계산될 수 있다.

데이터를 송신하는 단계(610)에서, 집중국(2)은 전체 데이터를 각 원격 노드(3-1,3-2,…,3-5)로 전송할 데이터들로 분류하고 분배된 데이터를 변조한 후, 변조된 데이터를 각각 서로 다른 편파 특성을 갖는 안테나 어레이에 할당하여 빔 패턴을 형성할 수 있다.

나아가, 집중국(2)은 각 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신한다. 이때, 집중국(2)은 제1 빔 패턴을 형성하여 제1 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하고, 제2 빔 패턴을 형성하여 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신할 수 있다. 그리고, 각각 수신된 데이터를 복조한 후 각각 복조된 데이터를 결합하여 코어 망에 전달할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 : 집중국 3,3-1,3-2,…,3-(N-1),3-N : 원격 노드
20 : 제1 안테나 어레이 22 : 제2 안테나 어레이
24 : 송신부 26 : 수신부
240 : 데이터 분배부 242 : 데이터 변조부
244 : 제1 송신 빔 형성부 246 : 제2 송신 빔 형성부
260 : 제1 수신 빔 형성부 262 : 제2 수신 빔 형성부
264 : 데이터 복조부 266 : 데이터 결합부
300 : 단일 편파 안테나 어레이 310 : 송수신부
320 : 편파 각 제어부

Claims

복수의 원격 노드에 데이터를 송신하는 집중국 노드로서,
제1 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이;
제2 편파 특성을 갖는 제2 안테나 어레이; 및
상기 복수의 원격 노드에 상기 데이터를 송신하기 위해 사용되는 빔 패턴 간의 각도를 기초로, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 상기 데이터를 송신하는 송신부;
를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 빔 패턴 간의 각도는 상기 집중국 노드와 상기 복수의 원격 노드 사이의 제1 거리와 상기 복수의 원격 노드 간 제2 거리를 바탕으로 계산되는 집중국 노드.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이 중 하나는 수직 편파 특성을 갖고, 다른 하나는 수평 편파 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 집중국 노드.
복수의 원격 노드에 데이터를 송신하는 집중국 노드로서,
제1 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이;
제2 편파 특성을 갖는 제2 안테나 어레이; 및
상기 복수의 원격 노드에 상기 데이터를 송신하기 위해 사용되는 빔 패턴 간의 각도를 기초로, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 상기 데이터를 송신하는 송신부;
를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 송신부는,
상기 빔 패턴 간의 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 복수의 안테나를 통한 빔 패턴을 이용하여 데이터를 송신하고, 상기 빔 패턴 간의 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이 및 제2 안테나 어레이 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 집중국 노드.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 송신부는,
전체 데이터를 상기 복수의 원격 노드 각각에게 전송할 데이터들로 분류하는 데이터 분배부;
상기 데이터 분배부에서 분배된 데이터를 변조하는 데이터 변조부;
상기 데이터 변조부에서 변조된 데이터를 상기 제1 안테나 어레이에 할당하여 제1 빔 패턴을 형성하는 제1 송신 빔 형성부; 및
상기 데이터 변조부에서 변조된 데이터를 상기 제2 안테나 어레이에 할당하여 제2 빔 패턴을 형성하는 제2 송신 빔 형성부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 집중국 노드.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 수신부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집중국 노드.
제 6 항에 있어서, 상기 수신부는,
제1 빔 패턴을 형성하여 상기 제1 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 제1 수신 빔 형성부;
제2 빔 패턴을 형성하여 상기 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 제2 수신 빔 형성부;
상기 제1 수신 빔 형성부와 제2 수신 빔 형성부를 통해 수신된 데이터를 각각 복조하는 데이터 복조부; 및
상기 데이터 복조부에서 복조된 데이터를 결합하는 데이터 결합부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 집중국 노드.
제 1 항에 있어서, 상기 집중국 노드는,
무선 백홀 망에서 복수의 기지국과의 통신을 통해 코어 망과 복수의 기지국 간을 연결하는 장치인 것을 특징으로 하는 집중국 노드.
집중국 노드로부터 데이터를 수신하는 복수의 원격 노드 중 하나의 원격 노드로서,
단일 편파 특성을 갖는 단일 편파 안테나 어레이;
상기 집중국 노드가 상기 복수의 원격 노드에 상기 데이터를 송신하기 위해 사용되는 빔 패턴 간의 각도를 기초로, 상기 집중국 노드의 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 상기 데이터를 송신하면, 상기 데이터를 상기 단일 편파 안테나 어레이를 통해 수신하고, 상기 단일 편파 안테나 어레이를 통해 상기 집중국 노드에게 데이터를 송신하는 송수신부; 및
상기 단일 편파 안테나 어레이의 편파 각을 제어하는 편파 각 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 빔 패턴 간의 각도는 상기 집중국 노드에 의해, 상기 집중국 노드와 상기 복수의 원격 노드 사이의 제1 거리와 상기 복수의 원격 노드 간 제2 거리를 바탕으로 계산되는 원격 노드.
제 9 항에 있어서, 상기 편파 각 제어부는,
상기 집중국 노드의 안테나 어레이의 편파 특성에 맞추어 스위칭하는 것을 특징으로 하는 원격 노드.
제 9 항에 있어서, 상기 원격 노드는,
무선 백홀 망에서 상기 집중국 노드에 의해 코어 망과 연결되는 기지국인 것을 특징으로 하는 원격 노드.
집중국 노드가 복수의 원격 노드와 무선 통신하는 방법에 있어서,
서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이를 구비하는 단계; 및
상기 복수의 원격 노드에 데이터를 송신하기 위해 사용되는 빔 패턴 간의 각도를 기초로, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 상기 데이터를 송신하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 빔 패턴 간의 각도는 상기 집중국 노드와 상기 복수의 원격 노드 사이의 제1 거리와 상기 복수의 원격 노드 간 제2 거리를 바탕으로 계산되는 무선 통신방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이 중 하나는 수직 편파 특성을 갖고, 다른 하나는 수평 편파 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신방법.
집중국 노드가 복수의 원격 노드와 무선 통신하는 방법에 있어서,
서로 다른 편파 특성을 갖는 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이를 구비하는 단계; 및
상기 복수의 원격 노드에 데이터를 송신하기 위해 사용되는 빔 패턴 간의 각도를 기초로, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이의 편파 특성을 이용하여 상기 데이터를 송신하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 데이터를 송신하는 단계는,
상기 빔 패턴 간의 각도가 미리 설정된 각도보다 크면 복수의 안테나를 통한 빔 패턴을 이용하여 데이터를 송신하는 단계; 및
상기 빔 패턴 간의 각도가 미리 설정된 각도보다 작으면 서로 다른 편파 특성을 갖는 안테나 어레이 각각을 적어도 한 번씩 이용하여 데이터를 송신하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신방법.
삭제
제 12 항에 있어서, 상기 데이터를 송신하는 단계는,
전체 데이터를 상기 복수의 원격 노드 각각에게 전송할 데이터들로 분류 및 분배하는 단계;
상기 분배된 데이터를 변조하는 단계; 및
상기 변조된 데이터를 각각 서로 다른 편파 특성을 갖는 안테나 어레이에 할당하여 빔 패턴을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신방법.
제 17 항에 있어서, 상기 데이터를 수신하는 단계는,
제1 빔 패턴을 형성하여 상기 제1 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 단계;
제2 빔 패턴을 형성하여 상기 제2 안테나 어레이를 통해 데이터를 수신하는 단계;
상기 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 데이터와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 수신된 데이터를 각각 복조하는 단계; 및
상기 각각 복조된 데이터를 결합하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신방법.
제 12 항에 있어서,
상기 집중국 노드와 상기 복수의 원격 노드는 무선 백홀 망에서 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신방법.