KR102137900B1 - 가시선 다중 안테나 시스템의 송신 장치와 수신 장치 및 그의 동/직교 위상 성분 불균형 보상 방법 - Google Patents

가시선 다중 안테나 시스템의 송신 장치와 수신 장치 및 그의 동/직교 위상 성분 불균형 보상 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템의 송신 장치와 수신 장치 및 그의 동/직교 위상 성분 불균형 보상 방법은, 송신 장치가 다수 개의 안테나들을 통하여 신호를 송신하고, 수신 장치가 다수 개의 안테나들에 각각 연결된 위상 천이기들을 사용하여, 안테나들을 통하여 각각 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시키고, 국부 발진기를 사용하여, 위상 천이기들로부터 수신되는 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 위상 천이기들은, 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 각각 회전시킬 수 있다.

Description

가시선 다중 안테나 시스템의 송신 장치와 수신 장치 및 그의 동/직교 위상 성분 불균형 보상 방법{TRANSMITTING APPRATUS AND RECEIVING APPARATUS IN LINE-OF-SIGHT MIMO SYSTEM, AND METHOD FOR COMPENSATING I/Q IMBALANCE}
다양한 실시예들은 가시선 다중 안테나 시스템의 송신 장치와 수신 장치 및 그의 동/직교 위상 성분 불균형 보상 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가시선 다중 안테나 시스템은 가시선(line-of-sight; LoS)이 확보되는 근거리 통신 네트워크를 통하여 통신할 수 있다. 여기서, 가시선 다중 안테나 시스템은 근거리 통신 네트워크에서 지원되는 초고속 통신 기술에 기반하여, 많은 양의 데이터를 짧은 시간에 송수신할 수 있다. 이러한 이유로, 가시선 다중 안테나 시스템은, 전자 장치가 외부 기기에 접근하는 방식으로, 빠른 시간 안에 큰 용량의 데이터를 송수신할 수 있다.
그런데, 상기와 같은 가시선 다중 안테나 시스템은, 데이터를 송수신하는 데 이용되는 RF 소자에서 동/직교 위상 성분 불균형(inphase/quadrature phase imbalance; I/Q imbalance)이 발생될 수 있다. 이는 동 위상 성분과 직교 위상 성분의 직교성을 방해하고, 간섭을 발생시킬 수 있다. 이로 인하여, 가시선 다중 안테나 시스템의 성능이 저하될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템에서 국부 발진기를 갖는 수신 장치는, 다수 개의 안테나들, 및 상기 안테나들에 각각 연결되어, 상기 안테나들 사이의 간섭을 제거하는 위상 천이기들을 포함하며, 상기 위상 천이기들은, 상기 안테나들을 통하여 각각 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 상기 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 각각 회전시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템의 송신 장치는, 다수 개의 안테나들, 및 상기 안테나들에 각각 연결되어, 상기 안테나들을 통하여 송신될 신호의 성상도를 조절하는 성상도 조절부들을 포함하며, 상기 성상도 조절부들은, 동 위상 방향 또는 직교 위상 방향 중 적어도 어느 하나를 따라 상기 성상도를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템의 /직교 위상 성분 불균형 보상 방법은, 수신 장치가 다수 개의 안테나들에 각각 연결된 위상 천이기들을 사용하여, 상기 안테나들을 통하여 각각 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시키는 동작, 및 상기 수신 장치가 국부 발진기를 사용하여, 상기 위상 천이기들로부터 수신되는 신호를 검출하는 동작을 포함하며, 상기 제 1 동 위상 성분의 위상과 상기 제 1 직교 위상 성분의 위상을 회전시키는 동작은, 상기 제 1 동 위상 성분의 위상과 상기 제 1 직교 위상 성분의 위상을 상기 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 각각 회전시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 가시선 다중 안테나 시스템은 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 이 때 수신 장치가 위상 천이기를 이용하여 위상 불균형으로 인한 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 그리고 송신 장치가 성상도 조절기를 이용하여 수신 장치로 송신할 신호의 성상도를 조절함으로써, 진폭 불균형으로 인한 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 여기서, 위상 천이기나 성상도 조절기는 아날로그 방식으로 동작하기 때문에, 위상 천이기나 성상도 조절기에 의한 연산 지연이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 가시선 다중 안테나 시스템에서 동/직교 위상 성분 불균형으로 인한 성능 저하가 방지될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 송신 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 송신 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 송신 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 수신 장치를 도시하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 다양한 실시예들에 따른 수신 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 수신 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템의 성능을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템(100)은, 적어도 하나의 송신 장치(110)와 적어도 하나의 수신 장치(120)를 포함할 수 있다. 송신 장치(110)와 수신 장치(120)는, 가시선(line-of-sight; LoS)이 확보되는 근거리 통신 네트워크를 통하여 통신할 수 있다. 여기서, 송신 장치(110)와 수신 장치(120)는, 근거리 통신 네트워크에서 지원되는 초고속 통신 기술에 기반하여, 많은 양의 데이터를 짧은 시간에 송수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송신 장치(110)와 수신 장치(120)는 가시선 채널(130)을 통하여 통신할 수 있다. 송신 장치(110)는 다수 개, 예컨대 N 개의 안테나들, 즉 송신 안테나들을 이용하여 신호를 송신하고, 수신 장치(120)는 다수 개, 예컨대 N 개의 안테나들, 즉 수신 안테나들을 이용하여 신호를 수신할 수 있다. 이 때 송신 안테나들과 수신 안테나들의 사이의 안테나 간격에 따른 위상 차이를 기반으로, 가시선 채널(130)이 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송신 안테나들과 수신 안테나들 사이의 안테나 간격을
Figure 112019003225398-pat00001
로 가정하면, i 번째 송신 안테나와 j 번째 수신 안테나 사이에, 하기 [수학식 1]과 같이 정의되는 가시선 채널(130)이 형성될 수 있다. 이 때 수신 장치(120)는 RF 검출기를 이용하여 가시선 채널(130)을 격리시켜 다른 가시선 채널(130)로부터의 간섭을 제거할 수 있으며, RF 검출기는 하기 [수학식 2]와 같이 정의되는 요소(element)를 기반으로 채널을 격리시킬 수 있다.
Figure 112019003225398-pat00002
Figure 112019003225398-pat00003
그런데, 송신 장치(110) 또는 수신 장치(120) 중 적어도 어느 하나에서 동/직교 위상 성분(I/Q) 불균형이 발생될 수 있다. 이로 인하여, 수신 장치(120)에서 수신되는 신호(y)의 진폭 불균형 또는 위상 불균형 중 적어도 어느 하나가 발생될 수 있다. 이 때 송신 장치(110)에서 송신되는 신호(x)에 대하여, 하기 [수학식 3]과 같이 동/직교 위상 성분 불균형이 발생될 수 있으며, n 번째 송신 안테나의 국부 발진기(local oscillator)들이 동/직교 위상 성분 불균형에 하기 [수학식 4]와 같이 영향을 줄 수 있다. 이를 통해, 수신 장치(120)에서 수신되는 신호(y)에 대하여, 진폭 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형이 발생될 수 있다. 한편, 수신 장치(120)에서 수신되는 신호(y)에 대하여, 하기 [수학식 5]와 같이 동/직교 위상 성분 불균형이 발생될 수 있으며, n 번째 수신 안테나의 국부 발진기들이 동/직교 위상 성분 불균형에 하기 [수학식 6]과 같이 영향을 줄 수 있다. 여기서, 수신 장치(120)에서 수신되는 신호(y)에 대하여, 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형이 발생될 수 있다.
Figure 112019003225398-pat00004
Figure 112019003225398-pat00005
Figure 112019003225398-pat00006
Figure 112019003225398-pat00007
다양한 실시예들에 따르면, 송신 장치(110) 또는 수신 장치(120) 중 적어도 어느 하나가 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 송신 장치(110)는 수신 장치(120)로 송신될 신호의 성상도(constellation)를 조절할 수 있다. 이 때 송신 장치(110)는 동 위상 방향 또는 직교 위상 방향 중 적어도 어느 하나를 따라 조절할 수 있다. 수신 장치(120)는 송신 장치(110)로부터 수신되는 신호에서 동 위상 성분의 위상과 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시킬 수 있다. 이 때 수신 장치(120)는 송신 장치(110)로부터 수신되는 신호에서 동 위상 성분의 위상과 직교 위상 성분의 위상을 국부 발진기들의 위상에 직교하는 방향으로 각각 회전시킬 수 있다. 이를 위해, 송신 장치(110)과 수신 장치(120)는 상호의 국부 발진기들의 진폭 또는 위상과 같은 파라미터들을 저장하고 있을 수 있다. 여기서, 송신 장치(110) 또는 수신 장치(120)에서 국부 발진기들이 노후 또는 고장 등으로 인하여 교체되는 경우, 송신 장치(110)와 수신 장치(120)는 새로운 국부 발진기들에 대응하여, 저장된 파라미터들을 업데이트할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 송신 장치를 도시하는 도면이다. 도 3은 다양한 실시예들에 따른 송신 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 송신 장치(110)은, 다수 개의 송신 처리기(210)들을 포함할 수 있다. 송신 장치(110)는 다수 개의 안테나(220)들을 포함하며, 각각의 안테나(220)를 포함하도록 각각의 송신 처리기(210)가 구성될 수 있다. 각각의 송신 처리기(210)는 안테나(220), 성상도 조절기(230), 국부 발진기(240, 250)들 및 RF 송신기(260)를 포함할 수 있다.
성상도 조절기(230)는 입력되는 신호(x1, …, xn)의 성상도를 조절할 수 있다. 이 때 성상도 조절기(230)는 동 위상 방향 또는 직교 위상 방향 중 적어도 어느 하나를 따라 입력되는 신호(x1, …, xn)의 성상도를 조절할 수 있다. 이를 위해, 성상도 조절기(230)는 입력되는 신호(x1, …, xn)의 성상도에 대하여, 동 위상 방향으로 제 1 가중치를 적용하고, 직교 위상 방향으로 제 2 가중치를 적용할 수 있다. 이 때 성상도가 조절되더라도, 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 에너지, 즉 평균 소모 전력은 성상도 조절기(230)에 입력되는 신호(x1, …, xn)의 에너지, 즉 평균 소모 전력와 동일하게 유지될 수 있다. 이를 통해, 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호가 하기 [수학식 7]과 같이 정의될 수 있다. 여기서, 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 동 위상 성분과 직교 위상 성분의 진폭은 성상도 조절기(230)에 입력되는 신호의 동 위상 성분과 직교 위상 성분의 진폭에 반비례할 수 있다.
Figure 112019003225398-pat00008
예를 들면, 성상도 조절기(230)는 입력되는 신호(x1, …, xn)의 성상도를, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 동 위상 방향과 직교 위상 방향에 대하여 균일한 배치로부터 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 동 위상 방향과 직교 위상 방향에 대하여 비균일한 배치로 변경할 수 있다. 일 예로, 성상도 조절기(230)는 16-QAM(quadrature amplitude modulation)의 성상도에 대하여, 하기 [수학식 8]과 같이 동 위상 방향과 직교 위상 방향으로 동일한 가중치가 적용된 균일한 배치로부터, 하기 [수학식 9]와 같이 동 위상 방향과 직교 위상 방향으로 다른 가중치들, 즉 제 1 가중치와 제 2 가중치가 적용된 비균일한 배치로 변경할 수 있다.
Figure 112019003225398-pat00009
Figure 112019003225398-pat00010
국부 발진기(240, 250)들은 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호를 변환할 수 있다. 국부 발진기(240, 250)들은 제 1 국부 발진기(240) 및 제 2 국부 발진기(250)를 포함할 수 있다. 제 1 국부 발진기(240)는 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 동 위상 성분을 변환할 수 있다. 예를 들면, 제 1 국부 발진기(240)는 미리 정해진 제 1 국부 발진 신호에 기반하여, 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 동 위상 성분을 변환할 수 있다. 제 2 국부 발진기(250)는 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 직교 위상 성분을 변환할 수 있다. 예를 들면, 제 2 국부 발진기(250)는 미리 정해진 제 2 국부 발진 신호에 기반하여, 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 직교 위상 성분을 변환할 수 있다.
RF 송신기(260)는 안테나(220)를 통하여 국부 발진기(240, 250)들에서 출력되는 신호를 송신할 수 있다. RF 송신기(260)는 국부 발진기(240, 250)들에서 출력되는 신호를 가시선이 확보되는 근거리 통신 네트워크로 송신할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 송신 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 송신 장치(110)는 410 동작에서 신호를 생성할 수 있다. 이 때 송신 장치(110)는 수신 장치(120)로 송신하고자 하는 신호를 생성할 수 있다. 그리고 송신 장치(110)는 420 동작에서 신호의 성상도를 조절할 수 있다. 이 때 성상도 조절기(230)가 입력되는 신호의 성상도를 동 위상 방향 또는 직교 위상 방향 중 적어도 어느 하나를 따라 조절할 수 있다. 여기서, 성상도 조절기(230)는 입력되는 신호의 성상도를 동 위상 방향과 직교 위상 방향에 대하여 비균일한 배치로 변경할 수 있다. 이를 위해, 성상도 조절기(230)는 입력되는 신호의 성상도에 대하여, 동 위상 방향으로 제 1 가중치를 적용하고, 직교 위상 방향으로 제 2 가중치를 적용할 수 있다. 이 때 성상도가 조절되더라도, 성상도 조절기(230)에서 출력되는 신호의 에너지, 즉 평균 소모 전력은 성상도 조절기(230)에 입력되는 신호의 에너지, 즉 평균 소모 전력와 동일하게 유지될 수 있다. 이 후 송신 장치(110)는 430 동작에서 신호를 송신할 수 있다. 송신 장치(110)는 가시선이 확보되는 근거리 통신 네트워크를 통하여 수신 장치(120)로 신호를 송신할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 수신 장치를 도시하는 도면이다. 도 6 및 도 7은 다양한 실시예들에 따른 수신 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 수신 장치(120)는, 다수 개의 수신 처리기(510)들을 포함할 수 있다. 수신 장치(120)는 다수 개의 안테나(520)들을 포함하며, 각각의 안테나(520)를 포함하도록 각각의 수신 처리기(510)가 구성될 수 있다. 각각의 수신 처리기(510)는 안테나(520), RF 검출기(530), 위상 천이기(540, 550)들 및 국부 발진기(560, 570)들을 포함할 수 있다.
RF 검출기(530)는 안테나(520)를 통하여 신호를 수신할 수 있다. RF 검출기(530)는 가시선이 확보되는 근거리 통신 네트워크를 통하여 송신 장치(110)로부터 신호를 수신할 수 있다. 이 때 RF 검출기(530)는 안테나(520)에 의해 형성되는 가시선 채널(130)을 격리시킬 수 있다.
위상 천이기(540, 550)들은 안테나(520)에 연결되어, 다른 안테나(520)로 인한 간섭을 제거할 수 있다. 이를 위해, 위상 천이기(540, 550)들은 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시킬 수 있다. 위상 천이기(540, 550)들은 제 1 위상 천이기(540)와 제 2 위상 천이기(550)를 포함할 수 있다. 제 1 위상 천이기(540)는 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상을 회전시킬 수 있다. 제 2 위상 천이기(550)는 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 직교 위상 성분의 위상을 회전시킬 수 있다.
국부 발진기(560, 570)들은 위상 천이기(540, 550)들에서 출력되는 신호를 검출할 수 있다. 이 때 국부 발진기(560, 570)들은 위상 천이기(540, 550)들에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분과 제 2 직교 위상 성분을 각각 검출할 수 있다. 국부 발진기(560, 570)들은 제 1 국부 발진기(560) 및 제 2 국부 발진기(570)를 포함할 수 있다. 제 1 국부 발진기(560)는 제 1 위상 천이기(540)에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분을 검출할 수 있다. 예를 들면, 제 1 국부 발진기(560)는 미리 정해진 제 1 국부 발진 신호에 기반하여, 제 1 위상 천이기(540)에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분을 검출할 수 있다. 제 2 국부 발진기(570)는 제 2 위상 천이기(550)에서 출력되는 신호로부터 제 2 직교 위상 성분을 검출할 수 있다. 예를 들면, 제 2 국부 발진기(570)는 미리 정해진 제 2 국부 발진 신호에 기반하여, 제 2 위상 천이기(550)에서 출력되는 신호로부터 제 2 직교 위상 성분을 검출할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 위상 천이기(540, 550)들은 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분(TXI)의 위상과 제 1 직교 위상 성분(TXQ)의 위상을 국부 발진기(560, 570)들의 위상(P1, P2)에 직교하는 방향으로 각각 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 국부 발진기(560, 570)들이 위상 천이기(540, 550)들에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분(RXI)과 제 2 직교 위상 성분(RXQ)을 검출할 수 있다. 이에 따라, 수신 장치(120)가 원하는 신호(y1, …, yn)를 획득할 수 있다.
예를 들면, 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 직교 위상 성분(TXQ)의 위상과 제 1 국부 발진기(560)의 위상(P1)이 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 직교하지 않을 때, 제 1 위상 천이기(540)가, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 제 1 직교 위상 성분(TXQ)의 위상을 제 1 국부 발진기(560)의 위상(P1)에 직교하는 방향으로 회전시킬 수 있다. 일 예로, 제 1 위상 천이기(540)가 제 1 직교 위상 성분(TXQ)의 위상을
Figure 112019003225398-pat00011
만큼 회전시킬 수 있다. 이를 통해, 제 1 위상 천이기(540)가 제 2 동 위상 성분(RXI)에 대하여 제 1 직교 위상 성분(TXQ)의 간섭을 제거할 수 있다. 이 때 제 1 동 위상 성분(TXI)으로부터 하기 [수학식 10]과 같이 정의되는 만큼 감쇠가 발생될 수 있다. 이에 따라, 제 1 국부 발진기(560)가 제 1 위상 천이기(540)에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분(RXI)을 검출할 수 있다.
Figure 112019003225398-pat00012
예를 들면, 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분(TXI)의 위상과 제 2 국부 발진기(570)의 위상(P2)이 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 직교하지 않을 때, 제 2 위상 천이기(550)는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 제 1 동 위상 성분(TXI)의 위상을 제 2 국부 발진기(570)의 위상(P2)에 직교하는 방향으로 회전시킬 수 있다. 이 예로, 제 2 위상 천이기(550)가 제 1 동 위상 성분(TXI)의 위상을
Figure 112019003225398-pat00013
만큼 회전시킬 수 있다. 이를 통해, 제 2 위상 천이기(550)가 제 2 직교 위상 성분(RXQ)에 대하여 제 1 동 위상 성분(TXI)의 간섭을 제거할 수 있다. 이 때 제 1 직교 위상 성분(TXQ)으로부터 하기 [수학식 11]과 같이 정의되는 만큼 감쇠가 발생될 수 있다. 이에 따라, 제 2 국부 발진기(570)가 제 2 위상 천이기(550)에서 출력되는 신호로부터 제 2 직교 위상 성분(RXQ)을 검출할 수 있다.
Figure 112019003225398-pat00014
도 8은 다양한 실시예들에 따른 수신 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 수신 장치(120)는 810 동작에서 안테나(520)를 통하여 신호를 수신할 수 있다. 수신 장치(120)는 가시선이 확보되는 근거리 통신 네트워크를 통하여 송신 장치(110)로부터 신호를 수신할 수 있다. 그리고 수신 장치(120)는 820 동작에서 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시킬 수 있다. 이 때 위상 천이기(540, 550)들이 안테나(520)를 통하여 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 국부 발진기(560, 570)들의 위상에 직교하는 방향으로 각각 회전시킬 수 있다. 제 1 위상 천이기(540)가 제 1 직교 위상 성분의 위상을 제 1 국부 발진기(560)의 위상에 직교하는 방향으로 회전시키고, 제 2 위상 천이기(550)가 제 1 동 위상 성분의 위상을 제 2 국부 발진기(570)의 위상에 직교하는 방향으로 회전시킬 수 있다.
이 후 수신 장치(120)는 830 동작에서 제 2 동 위상 성분과 제 2 직교 위상 성분을 각각 검출할 수 있다. 이 때 국부 발진기(560, 570)들이 위상 천이기(540, 550)들에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분과 제 2 직교 위상 성분을 각각 검출할 수 있다. 제 1 국부 발진기(560)는 제 1 위상 천이기(540)에서 출력되는 신호로부터 제 2 동 위상 성분을 검출할 수 있다. 제 2 국부 발진기(570)는 제 2 위상 천이기(550)에서 출력되는 신호로부터 제 2 직교 위상 성분을 검출할 수 있다. 이에 따라, 수신 장치(120)가 원하는 신호(y1, …, yn)를 획득할 수 있다.
도 9 및 도 10은 다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템의 성능을 설명하기 위한 도면들이다. 여기서, 도 9는 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형에 대한 성능을 나타내며, 도 10은 진폭 불균형 및 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형에 대한 성능을 나타낸다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 가시선 다중 안테나 시스템(100)이 동/직교 위상 성분(I/Q) 불균형을 보상할 수 있다. 이 때 가시선 다중 안테나 시스템(100)은, 도 9에 도시된 바와 같이 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형을 완전히 보상할 수 있다. 여기서, 수신 장치(120)가 위상 천이기(540, 550)들을 이용하여 송신 장치(110)로부터 수신되는 신호에서 동 위상 성분의 위상과 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시킴으로써, 국부 발진기(560, 570)들에 의해 발생되는 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형을 완전히 보상할 수 있다. 한편, 가시선 다중 안테나 시스템(100)은, 도 10에 도시된 바와 같이 진폭 불균형 및 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 여기서, 송신 장치(110)가 성상조 조절기(230)를 이용하여 수신 장치(120)로 송신될 신호의 성상도를 불균일한 배치로 조절함으로써, 국부 발진기(240, 250)들에 의해 발생되는 진폭 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 아울러, 수신 장치(120)가 위상 천이기(540, 550)들을 이용하여 송신 장치(110)로부터 수신되는 신호에서 동 위상 성분의 위상과 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시킴으로써, 국부 발진기(560, 570)들에 의해 발생되는 위상 불균형에 따른 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 가시선 다중 안테나 시스템(100)은 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 이 때 수신 장치(120)가 위상 천이기(530)를 이용하여 위상 불균형으로 인한 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 그리고 송신 장치(110)가 성상도 조절기(230)를 이용하여 수신 장치(120)로 송신할 신호의 성상도를 조절함으로써, 진폭 불균형으로 인한 동/직교 위상 성분 불균형을 보상할 수 있다. 여기서, 위상 천이기(530)나 성상도 조절기(230)는 아날로그 방식으로 동작하기 때문에, 위상 천이기(530)나 성상도 조절기(230)에 의한 연산 지연이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 가시선 다중 안테나 시스템(100)에서 동/직교 위상 성분 불균형으로 인한 성능 저하가 방지될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 관해 설명되었으나, 본 문서의 다양한 실시예들의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 문서의 다양한 실시예들의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위 뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 가시선 다중 안테나 시스템에서 국부 발진기를 갖는 수신 장치에 있어서,
    다수 개의 안테나들;
    상기 안테나들에 각각 연결되고, 상기 안테나들 사이의 간섭을 제거하기 위해, 상기 안테나들을 통하여 각각 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시키는 위상 천이기들;
    상기 위상 천이기들 중 어느 하나로부터 수신되는 신호의 제 2 동 위상 성분을 검출하는 제 1 국부 발진기; 및
    상기 위상 천이기들 중 다른 하나로부터 수신되는 신호의 제 2 직교 위상 성분을 검출하는 제 2 국부 발진기를 포함하고,
    상기 제 1 국부 발진기의 위상 및 상기 제 2 국부 발진기의 위상은,
    미리 저장되어 있고, 상기 제 1 국부 발진기 및 상기 제 2 국부 발진기의 교체 시 업데이트되며,
    상기 위상 천이기들은,
    상기 제 1 직교 위상 성분의 위상을 상기 제 1 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 회전시키는 제 1 위상 천이기; 및
    상기 제 1 동 위상 성분의 위상을 상기 제 2 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 회전시키는 제 2 위상 천이기를 포함하는 수신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 위상 천이기는 상기 제 2 동 위상 성분에 대하여 상기 제 1 직교 위상 성분의 간섭을 제거하고,
    상기 제 2 위상 천이기는 상기 제 2 직교 위상 성분에 대하여 상기 제 1 동 위상 성분의 간섭을 제거하는 수신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나들과 위상 천이기들 사이에 각각 연결되어, 가시선이 확보되는 근거리 통신 네트워크로부터 상기 안테나들을 통하여 각각 신호를 수신하는 RF 검출기를 더 포함하는 수신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 RF 검출기는,
    상기 안테나들 각각의 가시선 채널을 격리시키는 수신 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 가시선 다중 안테나 시스템의 동/직교 위상 성분 불균형 보상 방법에 있어서,
    수신 장치가 다수 개의 안테나들에 각각 연결된 위상 천이기들을 사용하여, 상기 안테나들을 통하여 각각 수신되는 신호에서 제 1 동 위상 성분의 위상과 제 1 직교 위상 성분의 위상을 각각 회전시키는 동작; 및
    상기 수신 장치가 상기 위상 천이기들에 각각 연결된 국부 발진기들을 사용하여, 상기 위상 천이기들로부터 수신되는 신호를 검출하는 동작을 포함하며,
    상기 위상 천이기들로부터 수신되는 신호를 검출하는 동작은,
    제 1 국부 발진기를 사용하여, 제 1 위상 천이기로부터 수신되는 신호의 제 2 동 위상 성분을 검출하는 동작; 및
    제 2 국부 발진기를 사용하여, 제 2 위상 천이기로부터 수신되는 신호의 제 2 직교 위상 성분을 검출하는 동작을 포함하고,
    상기 제 1 국부 발진기의 위상 및 상기 제 2 국부 발진기의 위상은,
    상기 수신 장치에 미리 저장되어 있고, 상기 수신 장치에서 상기 제 1 국부 발진기 및 상기 제 2 국부 발진기의 교체 시 업데이트되며,
    상기 제 1 동 위상 성분의 위상과 상기 제 1 직교 위상 성분의 위상을 회전시키는 동작은,
    상기 제 1 위상 천이기를 사용하여, 상기 제 1 직교 위상 성분의 위상을 상기 제 1 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 회전시키는 동작; 및
    상기 제 2 위상 천이기를 사용하여, 상기 제 1 동 위상 성분의 위상을 상기 제 2 국부 발진기의 위상에 직교하는 방향으로 회전시키는 동작을 포함하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 직교 위상 성분의 위상을 회전시키는 동작은,
    상기 제 2 동 위상 성분에 대하여 상기 제 1 직교 위상 성분의 간섭을 제거하고,
    상기 제 1 동 위상 성분의 위상을 회전시키는 동작은,
    상기 제 2 직교 위상 성분에 대하여 상기 제 1 동 위상 성분의 간섭을 제거하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    송신 장치가 다수 개의 안테나들을 통하여 신호를 송신하는 동작을 더 포함하고,
    상기 신호를 송신하는 동작은,
    상기 송신 장치가 상기 신호의 성상도를 동 위상 방향 또는 직교 위상 방향 중 적어도 어느 하나를 따라 조절하는 동작을 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 성상도를 조절하는 동작은,
    상기 동 위상 방향과 직교 위상 방향에 대하여, 상기 성상도를 불균일하게 조절하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 성상도를 조절하는 동작은,
    상기 신호의 에너지를 유지하면서, 상기 성상도를 조절하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 성상도를 조절하는 동작은,
    상기 동 위상 방향으로 제 1 가중치를 적용하고, 상기 직교 위상 방향으로 제 2 가중치를 적용하여, 상기 성상도를 조절하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 신호를 송신하는 동작은,
    가시선이 확보되는 근거리 통신 네트워크를 통하여, 상기 수신 장치로 상기 신호를 송신하는 동작을 더 포함하는 방법.
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