KR102209380B1 - Rf lens apparatus for improving directivity of antenna array and transmitting-receiving antenna system including the same - Google Patents

Rf lens apparatus for improving directivity of antenna array and transmitting-receiving antenna system including the same Download PDF

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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • HELECTRICITY
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    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

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Abstract

안테나 어레이의 지향성을 개선하는 RF 렌즈 장치, 상기 RF 렌즈 장치를 포함하는 송수신 안테나 시스템 및 송수신 안테나 시스템에서 수행되는 빔포밍 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템은, 복수의 안테나들로 구성되는 안테나 어레이; 상기 안테나 어레이의 상부에 구비되는 안테나용 RF 렌즈들-상기 안테나용 RF 렌즈들은 상기 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치됨-; 및 상기 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되어, 안테나 어레이의 빔을 조절하는 어레이용 RF 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 안테나들 각각은, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행한다.Disclosed are an RF lens device for improving the directivity of an antenna array, a transmission/reception antenna system including the RF lens device, and a beamforming method performed in a transmission/reception antenna system. A transmission/reception antenna system according to an embodiment includes an antenna array including a plurality of antennas; RF lenses for antennas provided on the upper portion of the antenna array-the RF lenses for antennas are arranged to correspond to the plurality of antennas, respectively; And an array RF lens provided above the antenna RF lenses to control a beam of the antenna array, and each of the plurality of antennas interoperate with each other to generate signals and process signals.

Figure R1020190078782
Figure R1020190078782

Description

안테나 어레이의 지향성을 개선하는 RF 렌즈 장치 및 그를 포함하는 송수신 안테나 시스템{RF LENS APPARATUS FOR IMPROVING DIRECTIVITY OF ANTENNA ARRAY AND TRANSMITTING-RECEIVING ANTENNA SYSTEM INCLUDING THE SAME}An RF lens device that improves the directivity of an antenna array, and a transmission/reception antenna system including the same TECHNICAL FIELD [RF LENS APPARATUS FOR IMPROVING DIRECTIVITY OF ANTENNA ARRAY AND TRANSMITTING-RECEIVING ANTENNA SYSTEM INCLUDING THE SAME}

아래의 설명은 다중 안테나를 갖는 송수신 안테나 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 RF 렌즈를 이용함으로써 안테나 어레이의 지향성을 개선하는 송수신 안테나 시스템에 대한 것이다.The following description relates to a transmission/reception antenna system having multiple antennas, and in more detail, a transmission/reception antenna system for improving the directivity of an antenna array by using an RF lens.

무선 통신 시스템 또는 레이더 등은 무선 신호를 송수신하는 송수신 안테나 시스템을 포함한다. 현대의 송수신 안테나 시스템은 다중 안테나를 이용하는 경우가 많으며, 다중 안테나 기반의 송수신 안테나 시스템의 경우, MIMO(Multiple-input multiple-output) 기술 또는 빔포빙(beamforming) 기술을 사용하면 데이터의 전송 속도를 높이거나, 장치 간의 간섭을 줄이거나, 신호의 전송 거리를 늘리거나, 신호대잡음비를 높이는 등의 많은 장점을 갖는다.A wireless communication system or a radar, etc. includes a transmission/reception antenna system for transmitting and receiving wireless signals. Modern transmission/reception antenna systems often use multiple antennas, and in the case of multiple antenna-based transmission/reception antenna systems, the use of multiple-input multiple-output (MIMO) technology or beamforming technology increases the data transmission speed. Or, it has many advantages such as reducing interference between devices, increasing a signal transmission distance, or increasing a signal-to-noise ratio.

여기서, 송신 빔포밍(beamforming) 기술은 다중 안테나 각각에서 전송되는 신호의 위상(phase)과 크기(amplitude)를 조절하여 각기 다른 안테나에서 전송된 신호들이 방향에 따라 서로 보강 간섭(constructive interference) 또는 상쇄 간섭(destructive interference)을 일으키면서 송신 신호가 지향성을 가지고 전송되도록 하는 기술이다. 수신 빔포밍(beamforming) 기술은 다중 안테나 각각에서 수신된 신호의 위상(phase)과 크기(amplitude)를 조절하고 결합(combine)하여 특정 방향에 대해 수신 감도를 높여 지향성을 가지고 수신하도록 하는 기술로 기본 원리는 송신 빔포밍과 동일하다. 송신 또는 수신 빔포밍은 각 안테나에서 송신 또는 수신되는 신호가 서로 상관 관계가 높은 경우(stochastically highly correlated) 적용할 수 있는 기술이다.Here, the transmission beamforming technology adjusts the phase and amplitude of signals transmitted from each of the multiple antennas, so that signals transmitted from different antennas are mutually constructive interference or cancel each other according to directions. It is a technology that causes destructive interference and transmits a transmitted signal with directivity. Receive beamforming technology is a technology that adjusts the phase and amplitude of signals received from each of the multiple antennas and combines them to increase reception sensitivity in a specific direction to receive with directivity. The principle is the same as transmission beamforming. Transmission or reception beamforming is a technique that can be applied when signals transmitted or received by each antenna are stochastically highly correlated.

반면에, MIMO 기술은 빔포밍 기술과는 달리 각 안테나에서 송신 또는 수신되는 신호 간에 이상적으로는 서로 상관 관계가 없는 경우(stochastically uncorrelated) 사용하는 기술로, MIMO 기술은 다중 안테나를 이용하여 동시에 여러 개의 데이터 스트림을 송수신 하거나, 다중화 이득(diversity gain)을 이용하여 채널 환경 변화에도 강인한(robust) 성능을 얻을 수 있게 해준다. MIMO 기술은 각 안테나에서 송신 또는 수신되는 신호 간에 상관 관계가 높아짐에 따라 성능이 저하되는 경향이 있다.On the other hand, MIMO technology, unlike beamforming technology, is a technology used when signals transmitted or received from each antenna are ideally uncorrelated (stochastically uncorrelated).MIMO technology uses multiple antennas at the same time. Data streams can be transmitted/received, or by using a multiplexing gain, robust performance can be obtained even with channel environment changes. MIMO technology tends to degrade performance as the correlation between signals transmitted or received by each antenna increases.

최근 무선 통신 분야에서는 주파수 자원의 고갈과 함께 주파수 자원의 효율적 사용을 위한 방법들로서, 상술된 MIMO 및 빔포밍 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 MIMO 및 빔포밍 기술은 5세대(5G) 이동 통신의 핵심 기술이 될 전망이다. 또한, 첨단 운전자 보조시스템(Advanced Drier Assistance System; ADAS) 및 자율주행 자동차(self-driving cars)에 대한 관심이 높아짐에 따라 보다 성능이 우수한 자동차용 레이더 개발 경쟁이 치열해지면서 자동차용 레이더에도 점차 다중 안테나가 기본적으로 도입되고 있는 추세이다.Recently, in the field of wireless communication, as methods for efficient use of frequency resources along with depletion of frequency resources, research on the above-described MIMO and beamforming technology is being actively conducted. These MIMO and beamforming technologies are expected to become the core technologies of the 5th generation (5G) mobile communication. In addition, as interest in advanced driver assistance systems (ADAS) and self-driving cars increases, competition for developing more high-performance automotive radars intensifies. Antennas are basically being introduced.

이에, 아래의 실시예들은 다중 안테나를 갖는 송수신 안테나 시스템에서, MIMO 및 빔포밍의 문제를 해결하고 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 제안한다.Accordingly, the following embodiments propose a technique capable of solving the problem of MIMO and beamforming and improving performance in a transmission/reception antenna system having multiple antennas.

일 실시예들은 상호 연동하며 동작하는 복수의 안테나들로 어레이를 구성하는 송수신 안테나 시스템에서, 공간 주파수와 입사각(또는 방사각) 사이의 비선형성과 안테나의 지향성에 의해 발생되는 안테나 어레이의 지향 성능 열하를 해결하고, 단일 안테나 어레이로 넓은 각도를 커버하거나 안테나 어레이의 지향성을 향상할 수 있는 기술을 제공한다.In an exemplary embodiment, in a transmitting/receiving antenna system comprising a plurality of antennas that interoperate and operate, nonlinearity between a spatial frequency and an angle of incidence (or radiation angle) and the deterioration of the directivity of the antenna array caused by the directivity of the antenna. It provides a technology that can cover a wide angle with a single antenna array or improve the directivity of an antenna array.

구체적으로, 일 실시예들은 안테나 어레이를 구성하는 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치되는 안테나용 RF 렌즈들 및 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되는 어레이용 RF 렌즈를 포함하는 RF 렌즈 장치를 이용하는 송수신 안테나 시스템 및 빔포밍 방법을 제공한다.Specifically, one embodiment transmits/receives using an RF lens device including RF lenses for antennas disposed to correspond to a plurality of antennas constituting an antenna array, and RF lenses for arrays provided above the RF lenses for antennas. It provides an antenna system and a beamforming method.

일 실시예에 따르면, 안테나 지향성을 개선하는 송수신 안테나 시스템은, 복수의 안테나들로 구성되는 안테나 어레이; 상기 안테나 어레이의 상부에 구비되는 안테나용 RF 렌즈들-상기 안테나용 RF 렌즈들은 상기 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치됨-; 및 상기 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되어, 상기 안테나 어레이의 빔을 조절하는 어레이용 RF 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 안테나들 각각은, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행한다.According to an embodiment, a transmission/reception antenna system for improving antenna directivity includes an antenna array including a plurality of antennas; RF lenses for antennas provided on the upper portion of the antenna array-the RF lenses for antennas are arranged to correspond to the plurality of antennas, respectively; And an array RF lens provided above the antenna RF lenses to control a beam of the antenna array, and each of the plurality of antennas interoperate to perform signal generation and signal processing.

일 측면에 따르면, 상기 복수의 안테나들 각각은, 상기 복수의 안테나들의 개수, 상기 복수의 안테나들 각각의 위치, 상기 복수의 안테나들 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 기초로, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행할 수 있다.According to one aspect, each of the plurality of antennas interoperate with each other based on the number of the plurality of antennas, the positions of each of the plurality of antennas, and signal generation and signal processing performed by each of the plurality of antennas. Signal generation and signal processing can be performed.

다른 일 측면에 따르면, 상기 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하고, 상기 안테나 어레이는, 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성하며, 상기 어레이용 RF 렌즈는, 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도 범위가 상기 제1 각도 범위로부터 상기 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경되도록 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도를 굴절시킬 수 있다.According to another aspect, each of the antenna RF lenses changes a beam shape of each of the plurality of antennas, the antenna array forms a beam within a first angular range, and the array RF lens The directing angle of the beam of the antenna array may be refracted so that the directing angle range of the beam of the antenna array is changed from the first angle range to a second angle range that is wider or narrower than the first angle range.

다른 일 측면에 따르면, 상기 안테나 어레이는, 상기 복수의 안테나들 각각의 변경된 빔 모양에 의한 제약 조건을 만족시키는 상기 제1 각도 범위를 결정할 수 있다.According to another aspect, the antenna array may determine the first angular range that satisfies a constraint condition due to a changed beam shape of each of the plurality of antennas.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하여, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경할 수 있다.According to another aspect, each of the antenna RF lenses may change the beam shape of each of the plurality of antennas within a specific angular range by changing the energy distribution of the beams of each of the plurality of antennas.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 상기 빔의 에너지를 분산시키기 위한 오목 부분을 포함할 수 있다.According to another aspect, each of the plurality of antenna RF lenses may include a concave portion for dispersing energy of the beam.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 렌즈 초점 거리를 제어 가능하도록 구비되어 상기 특정 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있다.According to another aspect, each of the antenna RF lenses is provided to control a focal length of a lens, so that the specific angle range may be adaptively adjusted.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 상기 복수의 안테나들 각각의 이득이 상기 특정 각도 범위 내에서만 임계값을 갖도록 상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경할 수 있다.According to another aspect, each of the antenna RF lenses may change the energy distribution of a beam of each of the plurality of antennas so that the gains of each of the plurality of antennas have a threshold value only within the specific angular range. .

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들은, 상기 복수의 안테나들과 각각 일대일 대응하도록 배치될 수 있다.According to another aspect, the plurality of antenna RF lenses may be disposed to correspond to the plurality of antennas one-to-one, respectively.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 어레이용 RF 렌즈는, 렌즈 초점 거리를 제어 가능하도록 구비되어 상기 제2 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있다.According to another aspect, the RF lens for an array may be provided to control a focal length of a lens, so that the second angular range may be adaptively adjusted.

일 실시예에 따르면, 복수의 안테나들로 구성되는 안테나 어레이; 상기 안테나 어레이의 상부에 구비되는 안테나용 RF 렌즈들-상기 안테나용 RF 렌즈들은 상기 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치됨- 및 상기 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되는 어레이용 RF 렌즈를 포함하는 송수신 안테나 시스템에서 수행되는 빔포밍 방법은, 상기 복수의 안테나들 각각에서, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계; 상기 안테나용 RF 렌즈들 각각에서, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하는 단계; 상기 안테나 어레이가, 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성하는 단계; 및 상기 어레이용 RF 렌즈에서, 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도 범위가 상기 제1 각도 범위로부터 상기 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경되도록 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도를 굴절시키는 단계를 포함한다.According to an embodiment, an antenna array consisting of a plurality of antennas; Transmitting/receiving including RF lenses for antennas provided on top of the antenna array-the RF lenses for antennas are disposed to correspond to the plurality of antennas, respectively, and RF lenses for arrays provided above the RF lenses for antennas A beamforming method performed in an antenna system includes the steps of performing signal generation and signal processing by interworking with each of the plurality of antennas; Changing a beam shape of each of the plurality of antennas in each of the antenna RF lenses; Forming, by the antenna array, a beam within a first angular range; And in the RF lens for the array, the directing angle of the beam of the antenna array is refracted so that the directing angle range of the beam of the antenna array is changed from the first angle range to a second angle range wider or narrower than the first angle range. It includes the step of making.

일 측면에 따르면, 상기 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계는, 상기 복수의 안테나들 각각에서, 상기 복수의 안테나들의 개수, 상기 복수의 안테나들 각각의 위치, 상기 복수의 안테나들 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 기초로, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계일 수 있다.According to an aspect, the performing of the signal generation and signal processing may include, in each of the plurality of antennas, the number of the plurality of antennas, the positions of the plurality of antennas, and each of the plurality of antennas. It may be a step of performing signal generation and signal processing by interworking with each other based on signal generation and signal processing.

다른 일 측면에 따르면, 상기 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성하는 단계는, 상기 복수의 안테나들 각각의 변경된 빔 모양에 의한 제약 조건을 만족시키는 상기 제1 각도 범위를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, forming a beam within the first angular range may include determining the first angular range satisfying a constraint condition due to a changed beam shape of each of the plurality of antennas. have.

다른 일 측면에 따르면, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하는 단계는, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하여, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, the step of changing the beam shape of each of the plurality of antennas includes changing the energy distribution of the beam of each of the plurality of antennas, so that the beam shape of each of the plurality of antennas falls within a specific angular range. It may include a step of changing.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경하는 단계는, 상기 복수의 안테나들 각각의 이득이 상기 특정 각도 범위 내에서만 임계값을 갖도록 상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하는 단계일 수 있다.According to another aspect, the step of changing the beam shape of each of the plurality of antennas within a specific angular range includes the plurality of antennas so that a gain of each of the plurality of antennas has a threshold value only within the specific angular range. It may be a step of changing the energy distribution of each beam.

일 실시예들은 상호 연동하며 동작하는 복수의 안테나들로 어레이를 구성하는 송수신 안테나 시스템에서, 공간 주파수와 입사각(또는 방사각) 사이의 비선형성과 안테나의 지향성에 의해 발생되는 안테나 어레이의 지향 성능 열하를 해결하고, 단일 안테나 어레이로 넓은 각도를 커버하거나 안테나 어레이의 지향성을 향상할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.In an exemplary embodiment, in a transmitting/receiving antenna system comprising a plurality of antennas that interoperate and operate, nonlinearity between a spatial frequency and an angle of incidence (or radiation angle) and the deterioration of the directivity of the antenna array caused by the directivity of the antenna. To solve this problem, it is possible to provide a technology capable of covering a wide angle with a single antenna array or improving the directivity of an antenna array.

구체적으로, 일 실시예들은 안테나 어레이를 구성하는 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치되는 안테나용 RF 렌즈들 및 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되는 어레이용 RF 렌즈를 포함하는 RF 렌즈 장치를 이용하는 송수신 안테나 시스템 및 빔포밍 방법을 제공할 수 있다.Specifically, one embodiment transmits/receives using an RF lens device including RF lenses for antennas disposed to correspond to a plurality of antennas constituting an antenna array, and RF lenses for arrays provided above the RF lenses for antennas. An antenna system and a beamforming method may be provided.

도 1은 종래의 송수신 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 공간 주파수와 입사각 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나의 각도에 따른 이득 특성과 지향성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 0° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 30° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 60° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 90° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나의 각도에 따른 이득 특성과 지향성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 0° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 30° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 60° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 90° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.
도 14는 다중 안테나 기술이 적용된 송신 안테나 시스템 및 수신 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 안테나용 RF 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 안테나용 RF 렌즈를 설명하기 위한 또 다른 도면이다.
도 17은 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 어레이용 RF 렌즈의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 어레이용 RF 렌즈의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
1 is a diagram showing a conventional transmission and reception antenna system.
2 is a diagram showing a relationship between a spatial frequency and an angle of incidence.
3 is a diagram for explaining a gain characteristic and directivity according to an angle of an antenna in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure.
FIG. 4 is a diagram illustrating a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a 0° direction in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure.
FIG. 5 is a diagram illustrating a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a 30° direction in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure.
6 is a diagram for explaining a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a direction of 60° in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure.
7 is a diagram for explaining a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a 90° direction in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure.
8 is a view for explaining a gain characteristic and directivity according to an angle of an antenna in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure.
9 is a diagram for explaining a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a 0° direction in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure.
FIG. 10 is a diagram illustrating a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a 30° direction in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure.
FIG. 11 is a diagram illustrating a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a direction of 60° in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure.
12 is a view for explaining a gain of an antenna array according to an angle when the antenna array is oriented in a 90° direction in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure.
13 is a diagram illustrating a transmission/reception antenna system according to an embodiment.
14 is a diagram showing a transmit antenna system and a receive antenna system to which multi-antenna technology is applied.
FIG. 15 is a diagram illustrating an RF lens for an antenna included in the transmission/reception antenna system shown in FIG. 13.
FIG. 16 is another diagram illustrating an RF lens for an antenna included in the transmission/reception antenna system shown in FIG. 13.
17 is a view for explaining an embodiment of an RF lens for an array included in the transmission and reception antenna system shown in FIG.
18 is a diagram for explaining another embodiment of an RF lens for an array included in the transmission/reception antenna system shown in FIG. 13.
19 is a flowchart illustrating a beamforming method in a transmission/reception antenna system according to an embodiment.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in each drawing denote the same member.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(Terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of viewers or operators, or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

본 명세서에서 설명되는 실시예들은 다중 안테나를 갖는 송수신 안테나 시스템에 관한 것으로, 안테나 어레이를 구성하는 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치되어 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하는 안테나용 RF 렌즈들 및 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되어 안테나 어레이가 제1 각도 범위 내에서 형성한 빔의 지향 각도를 굴절시켜 안테나 어레이의 빔의 지향 각도 범위를 제1 각도 범위로부터 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경하는 어레이용 RF 렌즈를 포함하도록 송수신 안테나 시스템을 구성함으로써, 공간 주파수와 입사각 사이의 비선형성과 안테나의 지향성에 의해 발생되는 안테나 어레이의 지향 성능 열하를 해결하고, 단일 안테나 어레이로 넓은 각도를 커버할 수 있도록 한다.The embodiments described herein relate to a transmission/reception antenna system having multiple antennas, and RF lenses for antennas that are disposed to correspond to a plurality of antennas constituting an antenna array to change the beam shape of each of the plurality of antennas. And it is provided on the upper portion of the antenna RF lenses, the antenna array refracts the directing angle of the beam formed within the first angle range, so that the directing angle range of the beam of the antenna array is wider or narrower than the first angle range from the first angle range. By configuring the transmit/receive antenna system to include an RF lens for an array that changes to a second angular range, the nonlinearity between the spatial frequency and the angle of incidence and the deterioration in the directional performance of the antenna array caused by the directivity of the antenna are solved, and a single antenna array is used. Make it possible to cover a wide angle.

이하, 다중 안테나를 갖는 송수신 안테나 시스템은 상호 연동하며 동작하는 복수의 안테나들로 구성되는 안테나 어레이를 포함하여, 신호를 송수신하는 시스템을 의미한다. 또한, 본 발명은 설명의 편의를 위하여, 송수신 안테나 시스템에서의 빔포밍 기술을 예를 들어 설명되지만, 이에 제한되거나 한정되지 않고, MIMO 송수신 기술에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 이하, 안테나 어레이가 1차원 선형 어레이인 것으로 설명되나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 2차원 또는 3차원 어레이에도 확장되어 적용될 수 있다.Hereinafter, a transmission/reception antenna system having multiple antennas refers to a system for transmitting/receiving signals including an antenna array including a plurality of antennas that interoperate and operate. In addition, for convenience of description, the present invention describes a beamforming technique in a transmission/reception antenna system as an example, but is not limited thereto or is not limited thereto, and the same may be applied to a MIMO transmission/reception technique. In addition, hereinafter, the antenna array is described as being a one-dimensional linear array, but is not limited thereto or may be extended and applied to a two-dimensional or three-dimensional array.

도 1은 종래의 송수신 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a conventional transmission and reception antenna system.

도 1을 참조하면, 종래의 송수신 안테나 시스템은 복수의 안테나들(A0, A1, A2, A3, A4, A5)로 구성되는 선형 안테나 어레이(100)를 포함하는 구조를 갖는다. 이 때, 선형 안테나 어레이(100)에서 복수의 안테나들(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 간격은 등 간격으로 반송파 주파수의 반파장(λ/2)인 것으로 가정하나, 이에 제한되거나 한정되지는 않는다. 이하, 도 2 내지 12를 참조하여 후술되는 이상적인 송수신 안테나 시스템 및 현실적인 송수신 안테나 시스템은 도 1과 같은 구조를 갖는 것을 전제로 한다.Referring to FIG. 1, a conventional transmission/reception antenna system has a structure including a linear antenna array 100 consisting of a plurality of antennas A 0 , A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 . . At this time, the interval between the plurality of antennas (A 0 , A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 ) in the linear antenna array 100 is equal to the half wavelength of the carrier frequency (λ/2). It is assumed to be, but is not limited or limited thereto. Hereinafter, it is assumed that the ideal transmission/reception antenna system and the realistic transmission/reception antenna system described later with reference to FIGS. 2 to 12 have the structure as shown in FIG. 1.

도 2는 공간 주파수와 입사각 사이의 관계를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a relationship between a spatial frequency and an angle of incidence.

도 1을 참조하여 상술된 종래 구조의 송수신 안테나 시스템에서 선형 안테나 어레이에 신호가 수신되면, 선형 안테나 어레이를 구성하는 복수의 안테나들 각각에 수신되는 신호는 입사각에 따라 서로 다른 위상 값을 갖게 된다. 이렇게 공간에 따른 위상의 변화율을 공간 주파수라 하며, 공간 주파수는 신호의 입사각과 도 2의 그래프(200)와 같이 비선형 관계를 갖게 된다.In the transmission/reception antenna system of the conventional structure described above with reference to FIG. 1, when a signal is received by a linear antenna array, a signal received by each of a plurality of antennas constituting the linear antenna array has a different phase value according to an incident angle. In this way, the rate of change of the phase according to space is referred to as a spatial frequency, and the spatial frequency has a nonlinear relationship with the incident angle of the signal as shown in the graph 200 of FIG. 2.

도 3은 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나의 각도에 따른 이득 특성과 지향성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 0° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 30° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 60° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 90° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining gain characteristics and directivity according to an angle of an antenna in an ideal transmitting/receiving antenna system of a conventional structure, and FIG. 4 is a diagram for explaining an antenna array in the 0° direction in an ideal transmitting/receiving antenna system of a conventional structure 5 is a diagram for explaining the gain of the antenna array according to the angle when the antenna array is oriented in the 30° direction in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure 6 is a diagram for explaining the gain of the antenna array according to the angle when the antenna array is oriented in the direction of 60° in the ideal transmission/reception antenna system of the conventional structure, and FIG. 7 is , A diagram for explaining the gain of the antenna array according to the angle when the antenna array is oriented in the 90° direction.

도 3을 참조하면, 종래 구조의 이상적인 송수신 안테나 시스템에서 안테나의 각도에 따른 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계(cartesian coordinate system)에서 나타내었을 때 310과 같이 -90° 내지 90° 방향 범위에 대해서 항상 1인 특성을 갖는다면, 310을 극좌표계(polar coordinate system)에서 그래프로 그리면 320과 같이 나타난다. 이처럼 이상적인 경우의 송수신 안테나 시스템(종래 구조의 송수신 안테나 시스템)에서 선형 안테나 어레이가 특정 방향으로 지향(steering)되었을 때 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴은 도 4 내지 7과 같이 나타난다.Referring to FIG. 3, in an ideal transmission/reception antenna system of a conventional structure, when a gain according to the angle of the antenna, that is, a beam pattern is represented in a cartesian coordinate system, as shown in 310, it is always in a range of -90° to 90° direction. If it has a characteristic of 1, if you graph 310 in the polar coordinate system, it appears as 320. In such an ideal case, when the linear antenna array is steered in a specific direction in the transmission/reception antenna system (conventional transmission/reception antenna system), the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is shown in FIGS. 4 to 7.

이하, 빔 패턴은 안테나의 방사 패턴 또는 다중 안테나로 이루어진 안테나 어레이의 방사 패턴을 의미하고, 지향성(directivity)은 안테나 또는 안테나 어레이의 빔 패턴이 특정 방향에 집중되는 정도 또는 성질을 의미한다. 또한, 이하, 안테나 또는 안테나 어레이의 방사 패턴은, 안테나 또는 안테나 어레이에서 방향에 따라 에너지가 방사되는 정도(송신의 경우) 또는 방향에 따른 수신 감도(수신의 경우)를 패턴으로 나타낸 것이다. 지향성은 빔 패턴, 즉 빔 모양(빔의 모양; beam shape)에 의해서 결정되며 지향성이 높다, 크다, 낮다, 작다, 있다, 없다 등의 표현으로 사용될 수 있다. 이 때, 지향성이 높으면 빔 모양은 좁고, 지향성이 낮으면 빔 모양이 넓은 관계를 갖는다. 이하, 빔 모양은 빔의 폭(beam width)을 포함하는 개념으로서, "빔 모양을 변경하는 것"은 일정 각도 범위 외의 에너지 방사(또는 수신)를 제거하여 빔의 폭이 일정 각도 범위 내에 위치하도록 하는 동시에, 일정 각도 범위 내에서 안테나 이득을 유지시키는 것을 의미할 수 있다.Hereinafter, a beam pattern means a radiation pattern of an antenna or a radiation pattern of an antenna array composed of multiple antennas, and directivity means a degree or property of a beam pattern of an antenna or an antenna array being concentrated in a specific direction. In addition, hereinafter, the radiation pattern of the antenna or antenna array is a pattern representing the degree to which energy is radiated from the antenna or antenna array according to a direction (for transmission) or a reception sensitivity (for reception) according to the direction. Directivity is determined by the beam pattern, that is, the shape of the beam (beam shape), and the directivity can be used as an expression such as high, large, low, small, present, or absent. At this time, if the directivity is high, the beam shape is narrow, and if the directivity is low, the beam shape has a wide relationship. Hereinafter, the shape of the beam is a concept including the width of the beam, and "changing the shape of the beam" removes energy radiation (or reception) outside a certain angular range so that the width of the beam is located within a certain angular range. At the same time, it may mean maintaining the antenna gain within a certain angular range.

또한, 지향(steering)은 지향성 안테나 또는 지향성 안테나 어레이의 지향 각도가 원하는 방향으로 향하도록 하는 것을 의미한다.In addition, steering means that a directional antenna or a directional antenna array is directed toward a desired direction.

도 4를 참조하면, 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 0° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일(linear scale)의 그래프로 그리면 410과 같이 나타나며, 410의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 420과 같이 나타난다.Referring to FIG. 4, in an ideal transmission/reception antenna system, when the antenna array is oriented in the 0° direction, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system. When the beam pattern of 410 is drawn as a graph of linear scale in the polar coordinate system, it appears as 420.

이 때, 안테나 어레이의 빔 패턴은 안테나 어레이를 구성하는 안테나의 개수가 많을수록 지향성이 커지며, 날카롭게 형성될 수 있다. 그러나 안테나의 개수가 동일하다 하더라도 어레이가 0° 방향으로 지향(steering)되었을 때의 빔 패턴이 가장 지향성이 크며, 지향 각도가 90° 방향 또는 -90° 방향으로 갈수록 빔 패턴의 지향성이 떨어지는 특성을 가진다. 이러한 문제는 도 2에 도시된 바와 같이 신호의 입사각 및 공간 주파수 사이의 관계가 비선형 관계이기 때문에 발생될 수 있다.In this case, the beam pattern of the antenna array increases in directivity as the number of antennas constituting the antenna array increases, and may be sharply formed. However, even if the number of antennas is the same, the beam pattern when the array is steered in the 0° direction has the highest directivity, and the directivity of the beam pattern decreases as the directivity angle goes in the 90° direction or -90° direction. Have. This problem may occur because, as shown in FIG. 2, the relationship between the incident angle of the signal and the spatial frequency is a non-linear relationship.

이하, 지향 각도(steering angle)는 지향성을 가진 안테나 또는 지향성을 가진 안테나 어레이의 에너지 방사가 집중된 각도 또는 방향을 의미한다. 이 때, 지향 각도는 빔의 방향과 동일한 의미를 갖는다.Hereinafter, the steering angle means an angle or direction in which energy radiation from an antenna having a directionality or an antenna array having a directionality is concentrated. In this case, the directing angle has the same meaning as the direction of the beam.

도 5를 참조하면, 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 30° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 510과 같이 나타나며, 510의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 520과 같이 나타난다.Referring to FIG. 5, in an ideal transmission/reception antenna system, when the antenna array is oriented in the direction of 30°, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 510, and 510 If the beam pattern of is plotted as a graph of linear scale in the polar coordinate system, it appears as 520.

여기서, 안테나 어레이가 30° 방향으로 지향되었을 때의 빔 패턴은 도 4를 참조하여 상술된 빔 패턴에 비해서 지향성이 조금 떨어졌으나, 비교적 양호한 지향성을 유지하고 있음이 확인된다.Here, it is confirmed that the beam pattern when the antenna array is oriented in the 30° direction is slightly inferior to the beam pattern described above with reference to FIG. 4, but maintains relatively good directivity.

도 6을 참조하면, 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 60° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 610과 같이 나타나며, 610의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 620과 같이 나타난다.Referring to FIG. 6, in an ideal transmit/receive antenna system, when the antenna array is oriented in the direction of 60°, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 610, 610. If the beam pattern of is plotted as a graph of linear scale in the polar coordinate system, it appears as 620.

이 때, 안테나 어레이가 60° 방향으로 지향되었을 때의 빔 패턴은 도 4를 참조하여 상술된 빔 패턴 및 도 5 를 참조하여 상술된 빔 패턴에 비해 지향성이 눈에 띄게 저하되었으며, -90° 방향에 대한 안테나 어레이의 이득이 4.5 이상이기 때문에, 원하지 않는 방향인 -90° 방향으로부터의 신호에 의한 간섭이 크게 발생될 수 있는 문제를 갖는다.At this time, the beam pattern when the antenna array is oriented in the 60° direction has a remarkable decrease in directivity compared to the beam pattern described above with reference to FIG. 4 and the beam pattern described above with reference to FIG. 5, and the -90° direction Since the gain of the antenna array for is greater than or equal to 4.5, there is a problem that interference by a signal from the -90° direction, which is an undesired direction, may occur significantly.

도 7을 참조하면, 이상적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 90° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 710과 같이 나타나며, 710의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 720과 같이 나타난다.Referring to FIG. 7, in an ideal transmitting/receiving antenna system, when the antenna array is oriented in the 90° direction, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 710, and 710 If the beam pattern of is plotted in a linear scale graph in the polar coordinate system, it appears as 720.

여기서, 안테나 어레이가 90° 방향으로 지향되었을 때의 빔 패턴은 지향성이 크게 떨어진 것이 확인되며, 90° 방향으로부터 수신되는 신호와 -90° 방향으로부터 수신되는 신호를 구분하지 못하는 문제를 갖는다.Here, it is confirmed that the beam pattern when the antenna array is oriented in the 90° direction has a large decrease in directivity, and there is a problem in that the signal received from the 90° direction and the signal received from the -90° direction cannot be distinguished.

이상, 안테나의 각도에 따른 이득이 -90° 내지 90° 방향 범위에 대해서 항상 1인 특성을 갖는 이상적인 경우의 송수신 안테나 시스템이 설명되었으나, 실제 무선 송수신 환경에서는 안테나 자체의 이득 특성 또한 지향성을 갖게 됨에 따라, 안테나의 각도에 따른 이득과 지향성은 도 3과 다르게 나타난다. 이에 대한 상세한 설명은 도 8을 참조하여 기재하기로 한다.In the above, the transmission/reception antenna system in the ideal case where the gain according to the angle of the antenna is always 1 for the range of -90° to 90° has been described, but in the actual wireless transmission/reception environment, the gain characteristic of the antenna itself also has directivity. Accordingly, the gain and directivity according to the angle of the antenna appear different from that of FIG. 3. A detailed description of this will be described with reference to FIG. 8.

도 8은 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나의 각도에 따른 이득 특성과 지향성을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 0° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 30° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 60° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 종래 구조의 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이를 90° 방향으로 지향했을 때의 각도에 따른 안테나 어레이의 이득을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining the gain characteristics and directivity according to the angle of the antenna in a realistic transmission/reception antenna system of the conventional structure, and FIG. 9 is a view for explaining the antenna array in the 0° direction in the realistic transmission/reception antenna system of the conventional structure It is a diagram for explaining the gain of the antenna array according to the angle of, FIG. 10 is a diagram for explaining the gain of the antenna array according to the angle when the antenna array is oriented in the 30° direction in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure 11 is a view for explaining the gain of the antenna array according to the angle when the antenna array is oriented in the direction of 60° in a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure, and FIG. 12 is a realistic transmission/reception antenna system of a conventional structure , A diagram for explaining the gain of the antenna array according to the angle when the antenna array is oriented in the 90° direction.

도 8을 참조하면, 종래 구조의 송수신 안테나 시스템에서 안테나의 지향 각도에 따른 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 나타내었을 때 810과 같이 0° 방향에 대한 이득을 1로 정규화(normalize) 할 경우, -90° 방향 또는 90° 방향으로 각도가 이동됨에 따라 이득이 점차 감소되는 특성을 가지며, 810을 극좌표계에서 그래프로 그리면 820과 같이 나타난다. 이처럼 현실적인 경우의 송수신 안테나 시스템(종래 구조의 송수신 안테나 시스템)에서 선형 안테나 어레이가 특정 방향으로 지향되었을 때 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴은 도 9 내지 12와 같이 나타난다.Referring to FIG. 8, in the case of normalizing the gain in the 0° direction to 1 as in 810 when the gain according to the directing angle of the antenna, that is, the beam pattern is represented in a rectangular coordinate system in a conventional transmission/reception antenna system, As the angle moves in the -90° or 90° direction, the gain gradually decreases. If 810 is drawn as a graph in the polar coordinate system, it appears as 820. In such a realistic case, when a linear antenna array is directed in a specific direction in a transmission/reception antenna system (a conventional transmission/reception antenna system), the gain of the antenna array according to an angle, that is, a beam pattern, is shown in FIGS. 9 to 12.

도 9를 참조하면, 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 0° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 910과 같이 나타나며, 910의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 920과 같이 나타난다.Referring to FIG. 9, in a realistic transmit/receive antenna system, when the antenna array is oriented in the 0° direction, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 910, 910. If the beam pattern of is plotted on a linear scale graph in the polar coordinate system, it appears as 920.

이 때, 920과 같은 안테나 어레이의 빔 패턴은 도 4를 참조하여 상술된 빔 패턴보다 더 큰 지향성을 갖고 있음이 확인되는데, 이는 안테나 자체가 지향성을 가지고 있으며, 안테나의 지향 각도와 안테나 어레이의 지향 각도가 일치하기 때문이다.At this time, it is confirmed that the beam pattern of the antenna array, such as 920, has a greater directivity than the beam pattern described above with reference to FIG. 4, which means that the antenna itself has directivity, and the orientation angle of the antenna and the orientation of the antenna array. Because the angles match.

도 10을 참조하면, 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 30° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 1010과 같이 나타나며, 1010의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 1020과 같이 나타난다.Referring to FIG. 10, in a realistic transmit/receive antenna system, when the antenna array is oriented in the direction of 30°, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 1010, and 1010 If the beam pattern of is plotted as a graph of linear scale in the polar coordinate system, it appears as 1020.

여기서, 30° 방향으로 지향되었을 때 안테나 어레이의 실제 지향 방향은 의도한 30° 방향보다 약간 왼쪽으로 이동된 경향을 보이는 것이 확인된다. 즉, 현실적인 송수신 안테나 시스템과 같이 안테나 자체의 지향성이 있는 경우 안테나 자체의 지향 각도와 안테나 어레이의 지향 각도가 일치하지 않으면, 안테나 어레이의 지향 방향을 조절하는데 나쁜 영향을 미칠 수 있다.Here, when oriented in the 30° direction, it is confirmed that the actual directing direction of the antenna array is slightly shifted to the left than the intended 30° direction. That is, when there is a directivity of the antenna itself as in a realistic transmission/reception antenna system, if the directivity angle of the antenna itself and the directivity angle of the antenna array do not match, it may adversely affect the direction of the antenna array.

도 11을 참조하면, 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 60° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 1110과 같이 나타나며, 1110의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 1120과 같이 나타난다.Referring to FIG. 11, in a realistic transmit/receive antenna system, when the antenna array is oriented in the direction of 60°, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 1110, 1110. If the beam pattern of is plotted on a linear scale graph in the polar coordinate system, it appears as 1120.

이 때, 안테나 어레이가 60° 방향으로 지향되었을 때 안테나 어레이의 실제 지향 방향은 의도한 60° 방향으로부터 크게 벗어날 뿐만 아니라 빔 패턴의 메인 로브(main lobe)의 이득(gain)이 현저히 줄어든 것이 확인되며, 이는 지향성이 있는 안테나의 안테나 자체 지향 각도와 안테나 어레이의 지향 각도가 일치하지 않아서 발생하는 현상이다.At this time, when the antenna array is oriented in the 60° direction, it is confirmed that the actual direction of the antenna array is not only largely deviated from the intended 60° direction, but also the gain of the main lobe of the beam pattern is significantly reduced. , This is a phenomenon that occurs because the orientation angle of the antenna itself of the directional antenna and the orientation angle of the antenna array do not match.

도 12를 참조하면, 현실적인 송수신 안테나 시스템에서, 안테나 어레이가 90° 방향으로 지향되었을 때, 각도에 따른 안테나 어레이의 이득, 즉 빔 패턴을 직각좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 1210과 같이 나타나며, 1210의 빔 패턴을 극좌표계에서 선형 스케일의 그래프로 그리면 1220과 같이 나타난다.Referring to FIG. 12, in a realistic transmit/receive antenna system, when the antenna array is oriented in the 90° direction, the gain of the antenna array according to the angle, that is, the beam pattern is drawn as a graph of a linear scale in a rectangular coordinate system, and is shown as 1210, 1210 If the beam pattern of is plotted as a graph of linear scale in the polar coordinate system, it appears as 1220.

이와 같이 현실적인 송수신 안테나 시스템에서 빔포밍이 수행되는 경우, 안테나 자체의 지향성으로 인해, 안테나 어레이의 빔 지향 각도가 커지는 경우, 빔포밍 성능이 심하게 열하되는 문제가 발생된다. 또한, 종래 구조의 송수신 안테나 시스템은 상기 문제를 해결하지 못하였기 때문에, 안테나 어레이의 빔 패턴의 지향 각도가 120°보다 훨씬 좁은 각도 범위로 제한되는 단점을 갖는다.When beamforming is performed in a realistic transmission/reception antenna system as described above, when the beam directing angle of the antenna array increases due to the directivity of the antenna itself, the beamforming performance is severely deteriorated. In addition, since the transmission/reception antenna system of the conventional structure has not solved the above problem, the directing angle of the beam pattern of the antenna array is limited to a much narrower angular range than 120°.

그러나 이동 통신에서 섹터 안테나의 경우 120°를 커버하여야 하는 경우가 많으며, 최근 연구가 활발히 이루어지고 있는 자율주행 자동차용 근거리 레이더의 경우에도 약 120°를 커버해야 한다. 하지만 종래 구조의 송수신 안테나 시스템으로는 도 8 내지 12에서 설명된 바와 같이 단일 안테나 어레이로는 120°를 커버하는 것이 불가능하다.However, in the case of a sector antenna in mobile communication, it is often necessary to cover 120°, and in the case of a near-field radar for an autonomous vehicle, which has been actively researched recently, it must also cover about 120°. However, it is impossible to cover 120° with a single antenna array as described in FIGS. 8 to 12 with a conventional transmission/reception antenna system.

이에, 아래의 실시예들은 RF 렌즈 장치를 포함함으로써, 안테나 어레이의 지향 성능 열하를 해결하고, 단일 안테나 어레이로 넓은 각도를 커버할 수 있는 송수신 안테나 시스템을 제안한다.Accordingly, the following embodiments propose a transmission/reception antenna system capable of solving a deterioration in directional performance of an antenna array and covering a wide angle with a single antenna array by including an RF lens device.

도 13은 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템을 나타낸 도면이다.13 is a diagram illustrating a transmission/reception antenna system according to an embodiment.

도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템(1300)은, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)로 구성되는 안테나 어레이(1310) 및 RF 렌즈 장치(1320)를 포함한다. 이하, 안테나 어레이(1310)는 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)이 서로 상호 연동되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.Referring to FIG. 13, a transmission/reception antenna system 1300 according to an embodiment includes an antenna array 1310 and an RF lens device 1320 formed of a plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316. ). Hereinafter, the antenna array 1310 is characterized in that a plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 are configured to interwork with each other. A detailed description of this will be described below.

또한, 이하, 안테나 어레이(1310)에서 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)의 간격은 등 간격으로 반송파 주파수의 반파장(λ/2)인 것으로 가정하나, 이에 제한되거나 한정되지는 않는다. 또한, 안테나 어레이(1310)가 도면과 같이 1차원 선형 어레이인 것으로 설명되나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)이 2차원 또는 3차원으로 배치되는 2차원 또는 3차원 어레이일 수도 있다. 이러한 경우에도 후술되는 RF 렌즈 장치(1320)는 동일하게 적용될 수 있다.In addition, hereinafter, it is assumed that the spacing of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 in the antenna array 1310 is a half wavelength (λ/2) of the carrier frequency at equal intervals, but is limited thereto. Is not limited or limited. In addition, the antenna array 1310 is described as being a one-dimensional linear array as shown in the drawing, but is not limited or limited thereto, and a plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 are used in two or three dimensions. It may be a two-dimensional or three-dimensional array to be arranged. Even in this case, the RF lens device 1320 to be described later can be applied equally.

RF 렌즈 장치(1320)는 안테나 어레이(1310)의 상부에 구비되어 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)에 각각 대응하도록 배치되는 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) 및 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326)의 상부에 구비되는 어레이용 RF 렌즈(1330)를 포함한다.The RF lens device 1320 is provided on the antenna array 1310 and arranged to correspond to the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316, respectively, for antenna RF lenses 1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) and antenna RF lenses (1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) and an array RF lens 1330 provided on the upper portion of the.

여기서, 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326)은 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)과 각각 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, A0 안테나용 RF 렌즈(1321)는 A0 안테나(1311)의 상부에 배치되고, A1 안테나용 RF 렌즈(1322)는 A1 안테나(1312)의 상부에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 나머지 안테나용 RF 렌즈들(1323, 1324, 1325, 1326)은 각각 나머지 안테나들(1313, 1314, 1315, 1316)에 일대일 대응하도록 배치될 수 있다.Here, the antenna RF lenses 1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326 may be disposed to correspond to the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316, respectively. For example, the A 0 antenna RF lens 1321 may be disposed above the A 0 antenna 1311, and the A 1 antenna RF lens 1322 may be disposed above the A 1 antenna 1312. Likewise, the remaining antenna RF lenses 1323, 1324, 1325, and 1326 may be disposed to correspond to the remaining antennas 1313, 1314, 1315, and 1316, respectively.

안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) 각각은, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 빔 모양을 변경할 수 있다. 예를 들어, A0 안테나용 RF 렌즈(1321)는 A0 안테나(1311)의 빔 모양을, A1 안테나용 RF 렌즈(1322)는 A1 안테나(1312)의 빔 모양을, A2 안테나용 RF 렌즈(1323)는 A2 안테나(1313)의 빔 모양을, A3 안테나용 RF 렌즈(1324)는 A3 안테나(1314)의 빔 모양을, A4 안테나용 RF 렌즈(1325)는 A4 안테나(1315)의 빔 모양을, A5 안테나용 RF 렌즈(1326)는 A5 안테나(1316)의 빔 모양을 각각 빔 폭이 2*θ1으로 되도록 변경하여 대부분의 방사가 -θ11 내에서 이루어지도록 변경할 수 있다. 이하, 2*θ1은 안테나용 RF 렌즈(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326)에 의해 변경된 안테나 빔 패턴의 빔 모양(폭)을 나타내는 양으로, θ1은 변경된 안테나 빔 패턴과 관련된 파라미터를 의미한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 15를 참조하여 기재하기로 한다.Each of the antenna RF lenses 1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326 may change the beam shape of each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316. For example, the A 0 antenna RF lens 1321 is the beam shape of the A 0 antenna 1311, the A 1 antenna RF lens 1322 is the A 1 antenna 1312 beam shape, and the A 2 antenna The RF lens 1323 is the beam shape of the A 2 antenna 1313, the A 3 antenna RF lens 1324 is the A 3 antenna 1314 beam shape, and the A 4 antenna RF lens 1325 is A 4 the beam shape of the antenna (1315), a 5 RF lens 1326 for antenna a 5 antenna 1316 each beam width of the beam shape to be changed by 2 * θ 1 to the majority of the radiation of -θ 1 ~ θ It can be changed to take place within 1 . Hereinafter, 2*θ 1 is a quantity representing the beam shape (width) of the antenna beam pattern changed by the antenna RF lens (1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326), and θ 1 is related to the changed antenna beam pattern. Means parameter. A detailed description of this will be described with reference to FIG. 15.

본 명세서에서 방사는 송수신 안테나 시스템에서 송신 시 RF 신호가 방출되는 것을 의미한다. 만약 송수신 안테나 시스템이 수신 모드로의 동작을 설명하는 경우 방사는 RF 신호의 수신을 의미한다.Radiation in the present specification means that an RF signal is emitted during transmission in a transmission/reception antenna system. If the transmit/receive antenna system describes the operation in the receive mode, radiation means reception of an RF signal.

이 때, 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) 각각이 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 빔 모양을 변경한다는 것은, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 방사 특성(안테나 자체가 갖는 방사 특성)을 변경하는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) 각각은 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 자체 방사 특성을 고려하여 설계될 수 있다(일례로, 비구면 렌즈 등이 사용될 수 있으며, 1개 이상의 렌즈 요소(element)가 사용될 수 있음). 만약, 안테나가 패치 안테나(patch antenna)와 같이 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board) 위에 구현된 경우 안테나용 RF 렌즈는 인쇄 회로 기판에 밀착되면서 안테나에 해당되는 부분의 전체 또는 일부를 덥도록(cover) 구성될 수 있다.At this time, each of the antenna RF lenses 1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326 changes the beam shape of each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 It may mean changing the radiation characteristics (radiation characteristics of the antenna itself) of each of the antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 of. Therefore, each of the antenna RF lenses 1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326 can be designed in consideration of the self-radiation characteristics of each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316. Yes (for example, an aspherical lens or the like may be used, and one or more lens elements may be used). If the antenna is implemented on a printed circuit board (PCB) like a patch antenna, the RF lens for the antenna is in close contact with the printed circuit board to cover all or part of the antenna ( cover) can be configured.

안테나 어레이(1310)는 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성한다. 이 때, 안테나 어레이(1310)는 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) 각각에 의해 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 변경된 빔 모양에 의한 제약 조건을 만족시키는 제1 각도 범위를 결정함으로써, 결정된 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(1310)는 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 변경된 빔의 방사 범위인 -θ11 내에 제1 각도 범위인 -φ1~ φ1가 위치하도록(φ11) 제1 각도 범위인 -φ11의 값을 결정할 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 안테나 어레이(1310)는 빔을 형성하는 제1 각도 범위의 파라미터 φ1을 결정함에 있어, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 변경된 빔 모양의 파라미터 θ1에 의한 제약 조건으로서, φ11-(안테나 어레이(1310)의 빔 너비)/2의 식을 이용할 수 있다. 이하, 제1 각도 범위인 -φ11는 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도의 범위를 나타내는 값을 의미한다.The antenna array 1310 forms a beam within a first angular range. At this time, the antenna array 1310 is changed by each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 by each of the antenna RF lenses 1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326 By determining the first angle range that satisfies the constraint condition by the shape of the beam, a beam can be formed within the determined first angle range. For example, the antenna array 1310 includes a plurality of antennas (1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) of the first angular range in the -θ 1 ~ θ 1 is the radiation range of each of the modified beam -φ 1 A value of -φ 1 to φ 1 , which is the first angle range, may be determined so that ~ φ 1 is located (φ 11 ). For a more specific example, in determining the parameter φ 1 of the first angular range forming the beam, the antenna array 1310 has a modified beam of each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316. As a constraint condition by the shape parameter θ 1 , an equation of φ 11- (beam width of the antenna array 1310 )/2 can be used. Hereinafter, the first angular range of -φ 1 to φ 1 denotes a value representing the range of the directing angle of the beam of the antenna array 1310.

어레이용 RF 렌즈(1330)는 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도 범위가 제1 각도 범위로부터 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경되도록 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도를 굴절시킨다. 다시 말해, 어레이용 RF 렌즈(1330)는 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도 범위를 제1 각도 범위로부터 제2 각도 범위로 변경할 수 있다.The array RF lens 1330 is a directing angle of the beam of the antenna array 1310 so that the directing angle range of the beam of the antenna array 1310 is changed from the first angle range to a second angle range wider or narrower than the first angle range. Refracts In other words, the array RF lens 1330 may change the directing angle range of the beam of the antenna array 1310 from the first angle range to the second angle range.

예를 들어, 어레이용 RF 렌즈(1330)는 -φ11의 제1 각도 범위를 갖는 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도를 굴절시켜, 안테나 어레이(1310)의 빔이 -φ22의 제2 각도 범위를 갖도록 할 수 있다. 이에, 어레이용 RF 렌즈(1330)는 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도를 굴절시킴으로써, 안테나 어레이(1310)의 커버리지를 좁히거나 넓힐 수 있다. 이하, 제2 각도 범위인 -φ22는 안테나 어레이(1310)의 빔이 어레이용 RF 렌즈(1330)를 통과한 후 굴절에 의해 변경된 지향 각도의 범위를 나타내는 값을 의미한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 17 내지 18을 참조하여 기재하기로 한다.For example, the array RF lens 1330 refracts the directing angle of the beam of the antenna array 1310 having a first angular range of -φ 1 to φ 1 , so that the beam of the antenna array 1310 is -φ 2 - it may have a second angular range of φ 2. Accordingly, the array RF lens 1330 may narrow or widen the coverage of the antenna array 1310 by refracting the directing angle of the beam of the antenna array 1310. Hereinafter, the second angular range of -φ 2 to φ 2 denotes a value representing the range of the directing angle changed by refraction after the beam of the antenna array 1310 passes through the array RF lens 1330. A detailed description of this will be described with reference to FIGS. 17 to 18.

이처럼, 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템(1300)은, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 빔 모양을 변경하는 안테나용 RF 렌즈들(1321, 1322, 1323, 1324, 1325, 1326) 및 안테나 어레이(1310)가 제1 각도 범위 내에서 형성한 빔의 지향 각도를 굴절시켜 안테나 어레이(1310)의 빔의 지향 각도 범위를 제1 각도 범위로부터 제2 각도 범위로 변경하는 어레이용 RF 렌즈(1330)를 포함함으로써, 공간 주파수와 입사각 사이의 비선형성과 안테나의 지향성에 의해 발생되는 안테나 어레이의 지향 성능 열하를 해결하고, 단일 안테나 어레이로 넓은 각도를 커버할 수 있다.As such, the transmission/reception antenna system 1300 according to an embodiment includes RF lenses 1321, 1322, and 1323 for antennas that change the shape of each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316. , 1324, 1325, 1326) and the antenna array 1310 refracts the directing angle of the beam formed within the first angular range to change the directing angle range of the beam of the antenna array 1310 from the first angular range to the second angular range. By including the RF lens 1330 for an array that is changed to, it is possible to solve the deterioration in the directivity performance of the antenna array caused by the nonlinearity between the spatial frequency and the incident angle and the directivity of the antenna, and cover a wide angle with a single antenna array. .

안테나 어레이(1310)는 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)이 상호 연동되도록 구성됨을 특징으로 한다. 이하, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)이 상호 연동되도록 구성된다는 것은, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각이 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행하도록 구성된다는 것을 의미한다. 즉, 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각은 안테나 어레이(1310)를 구성하는 모든 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 개수, 안테나 어레이(1310)를 구성하는 모든 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 위치, 안테나 어레이(1310)를 구성하는 모든 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 기초로, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, A1 안테나(1312)는 안테나 어레이(1310)를 구성하는 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)의 개수, 안테나 어레이(1310)를 구성하는 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316) 각각의 상대적 위치, A0 안테나(1311), A2 안테나(1313), A3 안테나(1314), A4 안테나(1315) 및 A6 안테나(1316) 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 고려하여, 안테나 어레이(1310)의 성능이 극대화되도록 안테나 어레이(1310)를 구성하는 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)과 상호 연동하며 신호를 발생시키거나 신호를 처리할 수 있다.The antenna array 1310 is characterized in that a plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 are configured to interwork with each other. Hereinafter, the fact that the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 are configured to interwork with each other means that the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 are each interrelated to each other to signal It means that it is configured to perform generation and signal processing. That is, each of the plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 is the number of all antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 constituting the antenna array 1310, the number of antenna arrays ( The positions of all antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 constituting 1310), and all antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 constituting the antenna array 1310, respectively Based on the signal generation and signal processing performed, signal generation and signal processing may be performed in conjunction with each other. For example, the A 1 antenna 1312 includes the number of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316 constituting the antenna array 1310, antennas 1311 constituting the antenna array 1310, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316), each of the relative positions, A 0 antenna 1311, A 2 antenna 1313, A 3 antenna 1314, A 4 antenna 1315 and A 6 antenna 1316, respectively In consideration of signal generation and signal processing performed by the antenna array 1310, the signal is interworked with the antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 constituting the antenna array 1310 so that the performance of the antenna array 1310 is maximized. Can generate or process signals.

이는, 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템(1300)에 다중 안테나 기술이 적용되었기 때문이다. 다중 안테나 기술은 안테나 어레이를 구성하는 여러 개의 안테나들 중 어떤 안테나에서 어떤 신호를 전송할 지 또는 어떤 안테나에서 수신된 신호를 어떻게 처리할지를, 안테나들의 개수, 상대적 위치, 안테나들에서 어떤 신호가 전송 또는 수신되는지 등을 고려한다. 이러한 다중 안테나 기술은 크게 미모(MIMO: multiple-input and multiple-output) 기술과 빔포밍 기술로 나눌 수 있으며, 미모 기술 및 빔포밍 기술은 다중 안테나 기술이 적용된 송신 안테나 시스템 및 수신 안테나 시스템을 도시한 도 14를 참조한 아래의 수식들로 정의될 수 있다.This is because the multi-antenna technology is applied to the transmission/reception antenna system 1300 according to an embodiment. Multi-antenna technology is the number of antennas, the relative position, the number of antennas, the relative position, the number of antennas, the number of antennas, the number of antennas, the number of antennas, the number of antennas, which signal is transmitted or received. Consider whether it works. These multi-antenna technologies can be broadly divided into MIMO (multiple-input and multiple-output) technology and beamforming technology, and the mimo technology and beamforming technology are a transmission antenna system and a reception antenna system to which the multi-antenna technology is applied. It may be defined by the following equations with reference to FIG. 14.

도 14에서 송신 안테나 시스템(1410)은

Figure 112019067203439-pat00001
개의 송신 안테나들로 구성되는 어레이로 구현되며, 식 1과 같은 송신 신호 벡터
Figure 112019067203439-pat00002
를 구성하여 전송하는 역할을 하며, 송신 신호 벡터
Figure 112019067203439-pat00003
의 각 원소는 송신 안테나 시스템(1410)을 구성하는 복수의 안테나들 중 해당 원소에 대응하는 안테나에 의해 송신된다.In FIG. 14, the transmit antenna system 1410 is
Figure 112019067203439-pat00001
It is implemented as an array consisting of two transmit antennas, and a transmit signal vector as shown in Equation 1
Figure 112019067203439-pat00002
It serves to configure and transmit, and transmit signal vector
Figure 112019067203439-pat00003
Each element of is transmitted by an antenna corresponding to the element among a plurality of antennas constituting the transmission antenna system 1410.

<식 1><Equation 1>

Figure 112019067203439-pat00004
Figure 112019067203439-pat00004

식 1에서

Figure 112019067203439-pat00005
Figure 112019067203439-pat00006
의 송신 신호 벡터를 나타낸다.
Figure 112019067203439-pat00007
의 메시지 벡터
Figure 112019067203439-pat00008
는 아래의 식 2와 같은 구조를 가진다.In Equation 1
Figure 112019067203439-pat00005
Is
Figure 112019067203439-pat00006
Represents the transmission signal vector of.
Figure 112019067203439-pat00007
Message vector
Figure 112019067203439-pat00008
Has the structure as in Equation 2 below.

<식 2><Equation 2>

Figure 112019067203439-pat00009
Figure 112019067203439-pat00009

식 2에서

Figure 112019067203439-pat00010
는 송신 안테나 시스템(1410)이 신호를 보내고자 하는 수신자(수신 안테나 시스템(1420))의 수,
Figure 112019067203439-pat00011
는 수신자 1에게 송신하고자 하는 스트림 수,
Figure 112019067203439-pat00012
는 수신자 2에게 송신하고자 하는 스트림 수,
Figure 112019067203439-pat00013
는 수신자
Figure 112019067203439-pat00014
에게 송신하고자 하는 스트림 수를 나타낸다.In equation 2
Figure 112019067203439-pat00010
Is the number of receivers (receive antenna system 1420) to which the transmitting antenna system 1410 wants to send a signal,
Figure 112019067203439-pat00011
Is the number of streams you want to send to receiver 1,
Figure 112019067203439-pat00012
Is the number of streams you want to send to receiver 2,
Figure 112019067203439-pat00013
Is the recipient
Figure 112019067203439-pat00014
Shows the number of streams to be sent to.

식 1에서

Figure 112019067203439-pat00015
Figure 112019067203439-pat00016
의 프리코딩 행렬로서,
Figure 112019067203439-pat00017
개의 송신 안테나들 중 각 안테나에서 전송되는 신호를
Figure 112019067203439-pat00018
의 메시지 벡터
Figure 112019067203439-pat00019
의 요소들로부터 어떻게 구성할 지를 결정한다. 일례로,
Figure 112019067203439-pat00020
는 빔포밍 기술을 사용하는지 또는 미모 기술을 사용하는지, 만약 미모 기술을 사용할 경우 어떤 미모 기술을 사용하는지에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112019067203439-pat00021
Figure 112019067203439-pat00022
의 대각선 행렬로서, 아날로그 빔포밍을 정의하는 행렬이다.In Equation 1
Figure 112019067203439-pat00015
Is
Figure 112019067203439-pat00016
As the precoding matrix of,
Figure 112019067203439-pat00017
The signal transmitted from each antenna among the three transmit antennas
Figure 112019067203439-pat00018
Message vector
Figure 112019067203439-pat00019
You decide how to organize it from the elements of For example,
Figure 112019067203439-pat00020
May be determined according to whether a beamforming technique is used or a beauty technique is used, and if a beauty technique is used, which beauty technique is used.
Figure 112019067203439-pat00021
Is
Figure 112019067203439-pat00022
As a diagonal matrix of, it is a matrix that defines analog beamforming.

한편, 도 14에서

Figure 112019067203439-pat00023
는 무선 채널의 특성을 나타내는 채널 행렬로서,
Figure 112019067203439-pat00024
Figure 112019067203439-pat00025
번째 행
Figure 112019067203439-pat00026
번째 열의 원소는 송신 안테나 시스템(1410)에 포함되는
Figure 112019067203439-pat00027
번째 송신 안테나와 수신 안테나 시스템(1420)에 포함되는
Figure 112019067203439-pat00028
번째 수신 안테나 사이의 채널 특성을 나타낸다.
Figure 112019067203439-pat00029
개의 수신 안테나로 구성되어 어레이를 구현하는 수신 안테나 시스템(1420)에서의 수신 신호 벡터
Figure 112019067203439-pat00030
은 아래의 식 3과 같이 정의된다.Meanwhile, in FIG. 14
Figure 112019067203439-pat00023
Is a channel matrix representing the characteristics of a radio channel,
Figure 112019067203439-pat00024
of
Figure 112019067203439-pat00025
Second row
Figure 112019067203439-pat00026
The elements in the first column are included in the transmit antenna system 1410.
Figure 112019067203439-pat00027
Included in the first transmit antenna and receive antenna system 1420
Figure 112019067203439-pat00028
It represents the channel characteristics between the th receiving antenna.
Figure 112019067203439-pat00029
A received signal vector in the receiving antenna system 1420 that is composed of two receiving antennas to implement an array
Figure 112019067203439-pat00030
Is defined as Equation 3 below.

<식 3><Equation 3>

Figure 112019067203439-pat00031
Figure 112019067203439-pat00031

식 3에서

Figure 112019067203439-pat00032
Figure 112019067203439-pat00033
의 수신 신호 벡터를 의미한다.In equation 3
Figure 112019067203439-pat00032
silver
Figure 112019067203439-pat00033
Means the received signal vector.

이 때, 일반적으로 수신 안테나 시스템(1420)은

Figure 112019067203439-pat00034
를 모르기 때문에, 식 4와 같이
Figure 112019067203439-pat00035
대신에 추정값인
Figure 112019067203439-pat00036
를 사용한다. 만약 수신 안테나 시스템(1420)이
Figure 112019067203439-pat00037
Figure 112019067203439-pat00038
를 알고 있는 경우
Figure 112019067203439-pat00039
만을 추정하여
Figure 112019067203439-pat00040
대신에
Figure 112019067203439-pat00041
를 사용할 수 있다.At this time, in general, the receiving antenna system 1420
Figure 112019067203439-pat00034
Because we don't know
Figure 112019067203439-pat00035
Instead of
Figure 112019067203439-pat00036
Use. If the receiving antenna system 1420
Figure 112019067203439-pat00037
Wow
Figure 112019067203439-pat00038
If you know
Figure 112019067203439-pat00039
By estimating
Figure 112019067203439-pat00040
Instead of
Figure 112019067203439-pat00041
You can use

<식 4><Equation 4>

Figure 112019067203439-pat00042
Figure 112019067203439-pat00042

수신 안테나 시스템(1420)은 식 4에서

Figure 112019067203439-pat00043
의 의사 역행렬을 수신 신호 벡터
Figure 112019067203439-pat00044
의 앞에 곱해주어
Figure 112019067203439-pat00045
를 추정하거나, 최소 제곱법을 이용한 해(least squares solution)를 구함으로써
Figure 112019067203439-pat00046
를 추정할 수 있다.The receive antenna system 1420 is expressed in Equation 4
Figure 112019067203439-pat00043
Receive the pseudo inverse matrix of the signal vector
Figure 112019067203439-pat00044
Multiply in front of
Figure 112019067203439-pat00045
Either by estimating or by finding the least squares solution
Figure 112019067203439-pat00046
Can be estimated.

이처럼 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템(1300)은 송수신 안테나 시스템(1300)에 포함되는 복수의 안테나들(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)을 상호 연동하여 동작시킴으로써, 하나의 어레이로 동작함을 특징으로 한다.As described above, the transmission/reception antenna system 1300 according to an embodiment operates in conjunction with a plurality of antennas 1311, 1312, 1313, 1314, 1315, and 1316 included in the transmission/reception antenna system 1300 to form a single array. It is characterized by operation.

도 15는 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 안테나용 RF 렌즈를 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 안테나용 RF 렌즈를 설명하기 위한 또 다른 도면이다. 이하, 도 15를 참조하여 설명되는 안테나용 RF 렌즈(1500)는 도 13을 참조하여 상술된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 안테나용 RF 렌즈들 각각을 나타낸다.FIG. 15 is a view for explaining an RF lens for an antenna included in the transmission/reception antenna system shown in FIG. 13, and FIG. 16 is another view for explaining an RF lens for an antenna included in the transmission/reception antenna system shown in FIG. to be. Hereinafter, the RF lens 1500 for an antenna described with reference to FIG. 15 represents each of the RF lenses for an antenna included in the transmission/reception antenna system described above with reference to FIG. 13.

도 15를 참조하면, 안테나용 RF 렌즈(1500)는 실제 무선 송수신 환경에서 안테나의 빔 모양이 도 16과 같은 특성을 갖도록 한다. 보다 상세하게, 안테나용 RF 렌즈(1500)는 안테나의 빔의 에너지 분포를 변경하여 안테나의 빔 모양을 특정 각도 범위(일례로, -θ11) 내로 변경할 수 있다.Referring to FIG. 15, the RF lens 1500 for an antenna allows a beam shape of an antenna to have the same characteristics as in FIG. 16 in an actual wireless transmission/reception environment. More specifically, the RF antenna lens 1500 is for the beam shape of the antenna beam by changing the energy distribution of the antenna (for example, θ 11 ~) an angle range can be changed into.

예를 들어, 안테나용 RF 렌즈(1500)는 안테나의 빔의 에너지 중 0°에 가까운 방향으로 방사되는 에너지(1510)는 분산시켜 0°에 가까운 방향의 안테나 이득을 줄여주고, 안테나의 빔의 에너지 중 90° 또는 -90°에 가까운 방향으로 방사되는 에너지(1520)는 특정 각도 범위(-θ11) 내부에서 방사가 되도록 함으로써, 방사가 특정 각도 범위(-θ11)의 외부 방향으로 이루어 지는 것을 방지하고, 안테나의 이득이 특정 각도 범위(-θ11) 내에서 일정한 값을 갖도록 하거나 특정 범위의 값을 갖도록 할 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 일반적으로 사용되는 포탄형, 반구형, 또는 구형 RF 렌즈와는 다른 형태의 RF 렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어 도 15에 도시한 RF 렌즈의 경우, 0°에 가까운 방향으로 방사되는 에너지(1510)를 분산시켜 0°에 가까운 방향의 안테나 이득을 줄여주기 위해서 움푹한 모양의 오목 부분(1530)을 포함할 수 있다.For example, the RF lens 1500 for an antenna reduces the gain of the antenna in the direction close to 0° by dispersing the energy 1510 radiated in the direction close to 0° among the energy of the antenna beam, and the energy of the antenna beam by energy 1520 is emitted to the direction close to 90 ° or -90 ° to the radiation of which is within the specified angular range (-θ 1 ~ θ 1), the emission of a specific angular range (-θ 1 ~ θ 1) prevented from being carried in an outward direction, and the gain of the antenna to have a constant value within a specified angular range (-θ 1 ~ θ 1) or may have a value within a specific range. In order to achieve this purpose, an RF lens having a shape different from that of a commonly used shell type, hemispherical, or spherical RF lens may be used. For example, in the case of the RF lens shown in FIG. 15, in order to reduce the gain of the antenna in the direction close to 0° by dispersing the energy 1510 radiated in the direction close to 0°, a concave portion 1530 having a concave shape is formed. Can include.

기존의 RF 렌즈들이 주로 안테나의 방사 패턴을 특정 방향으로 집중시켜 그 특정 방향에 대한 이득을 높이는 것(광학에 비유하면 볼록 렌즈의 역할을 하는 것)이 목적인 것에 반해, 일 실시예에 따른 안테나용 RF 렌즈(1500)는 그 응용분야의 요구사항에 따라 안테나의 방사 패턴이 특정 모양을 가지도록 하는 것이 목적이다. 도 15 및 도 16은 안테나의 방사 패턴이 부채꼴 모양이 되도록 하는 것이 목적인 경우를 예를 들어 설명하였으나 안테나의 방사 패턴이 부채꼴이 아닌 다른 모양이 되도록 할 수 있으며 이를 위해서 안테나용 RF 렌즈(1500)의 모양은 도 15에서 도시한 오목 부분(1530)을 포함하는 형태뿐만 아니라 다양한 형태를 가질 수 있다.While conventional RF lenses mainly aim to increase the gain for a specific direction by concentrating the radiation pattern of the antenna in a specific direction (to act as a convex lens in comparison to optical), an antenna according to an embodiment The purpose of the RF lens 1500 is to make the radiation pattern of the antenna have a specific shape according to the requirements of the application field. 15 and 16 illustrate a case in which the purpose of the antenna radiation pattern is to have a fan shape, but the radiation pattern of the antenna may be made to have a shape other than a fan shape. For this purpose, the RF lens 1500 for an antenna The shape may have various shapes as well as the shape including the concave portion 1530 shown in FIG. 15.

도 16은 안테나용 RF 렌즈(1400)에 의해 안테나에서 방사되는 빔의 에너지 분포가 변경되면서 안테나의 빔 모양이 변경되는 도 15의 과정을 다른 방법으로 설명하고 결과적으로 변경된 안테나의 빔 패턴을 도시하고 있다. 이러한 경우, 안테나의 이득은 1610과 같이 -θ11 내에서 방향에 상관없이 항상 일정한 임계값(이하, 임계값은, 빔포밍 또는 통신에서 유의한 안테나의 이득의 값을 의미함)을 가지며, -θ1보다 작은 방향 또는 θ1보다 큰 방향에 대해서는 0의 값을 갖는 특성을 보이며, 1610을 극좌표계에서 그리면 1620과 같이 나타난다. 따라서, 안테나용 RF 렌즈(1500)는 안테나에서 원치 않는 방향으로부터의 간섭을 방지할 수 있다.FIG. 16 illustrates the process of FIG. 15 in which the shape of the beam of the antenna is changed while the energy distribution of the beam radiated from the antenna is changed by the RF lens 1400 for the antenna, and as a result shows the changed beam pattern of the antenna. have. In this case, the gain of the antenna is always constant regardless of the direction within -θ 1 ~ θ 1 as in 1610 (hereinafter, the threshold value means a significant antenna gain value in beamforming or communication). It has, showed a characteristic having the value of 0 for large direction smaller than the direction or θ 1 -θ 1, 1610 to draw in the polar coordinate system shown as 1620. Therefore, the RF lens 1500 for an antenna can prevent interference from an unwanted direction in the antenna.

이상 설명된 안테나의 빔 모양이 변경된 -θ11의 특정 각도 범위(안테나의 빔 패턴의 빔이 커버하는 각도 범위)는 상술된 안테나용 RF 렌즈(1500)의 구조 및 동작이 적용된 송수신 안테나 시스템(도 13을 참조로 설명된 송수신 안테나 시스템)에 포함되는 안테나 어레이가 빔을 형성하고자 하는 각도 범위(제1 각도 범위)를 결정하는 제약 조건에 영향을 줄 수 있다.The specific angular range of -θ 1 to θ 1 in which the beam shape of the antenna described above is changed (the angular range covered by the beam of the beam pattern of the antenna) is a transmission/reception antenna to which the structure and operation of the RF lens 1500 for the antenna is applied. An antenna array included in the system (a transmission/reception antenna system described with reference to FIG. 13) may affect a constraint condition for determining an angular range (first angular range) in which a beam is to be formed.

이에, 안테나용 RF 렌즈(1500)는 θ1값를 제어 가능하도록 구비되어(zooming 기능을 갖도록 구현되어) 특정 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있고, 안테나용 RF 렌즈(1500)가 적용된 송수신 안테나 시스템은 복수의 안테나들 각각의 조절된 빔 모양에 의한 제약 조건에 따라, 안테나 어레이의 빔이 형성되는 제1 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있다Accordingly, the antenna RF lens 1500 is provided to control the value of θ 1 (implemented to have a zooming function) to adaptively adjust a specific angular range, and the transmit/receive antenna system to which the RF lens 1500 for antenna is applied The first angular range in which the beam of the antenna array is formed may be adaptively adjusted according to a constraint condition by the adjusted beam shape of each of the plurality of antennas.

도 17은 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 어레이용 RF 렌즈의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.17 is a view for explaining an embodiment of an RF lens for an array included in the transmission and reception antenna system shown in FIG.

도 17을 참조하면, 도 13에서 상술된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 어레이용 RF 렌즈(1700)는, φ112인 상황에서, 제1 각도 범위인 -φ11의 지향 각도 범위를 갖는 안테나 어레이의 빔(1710)의 지향 각도를 굴절시켜, 안테나 어레이의 빔(1720)이 -φ11보다 넓은 제2 각도 범위인 -φ22의 지향 각도 범위를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 어레이용 RF 렌즈(1700)를 거치기 이전에 안테나 어레이의 빔(1710)의 지향 각도는 -θ11 내에 포함되지만, 어레이용 RF 렌즈(1700)를 거친 이후의 안테나 어레이의 빔(1720)의 지향 각도는 -θ11보다 더 넓은 각도 범위를 커버하면서도 기존의 빔포밍에서 발생되는 지향 성능 열하의 문제가 발생되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 어레이용 RF 렌즈(1700) 없이 빔포밍을 수행하는 가운데 -60o~60o와 같이 빔의 지향 방향의 범위를 넓게 할 경우 0o 방향에서는 우수한 빔포밍 성능을 성취할 수 있으나, 도 6과 도 11을 이용하여 설명한 바와 같이 -60o 와 60o 방향에서는 만족할 수 있는 빔포밍 성능을 얻는 것이 불가능하다. 그러나 어레이용 RF 렌즈(1700)를 이용하면, 어레이용 RF 렌즈(1700)를 거치기 전의 빔의 지향 방향 범위가 -30o~30o가 되도록 하고, 이렇게 형성된 빔을 어레이용 RF 렌즈(1700)를 이용해 각도를 변경해 주어 빔의 지향 범위가 -60o~60o가 되도록 함으로써, 빔포밍 성능 저하 없어 아주 넓은 빔의 지향 범위인 -60o~60o를 용이하게 확보하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 17, the RF lens 1700 for an array included in the transmission/reception antenna system described above in FIG. 13 is a first angle range of -φ 1 to φ 1 in a situation where φ 112 By refracting the directing angle of the beam 1710 of the antenna array having the directing angle range, the beam 1720 of the antenna array is a directing angle range of -φ 2 to φ 2 , which is a second angular range wider than -φ 1 to φ 1 You can have. Accordingly, the orientation angle of the RF lens arrays 1700 before the beam 1710 of the antenna array to undergo, but is included in the -θ 1 ~ θ 1, the beam of the antenna array after passed through the RF Lens Arrays (1700) ( The directing angle of 1720) may cover a wider angular range than -θ 1 to θ 1 and prevent the problem of directivity performance degradation occurring in conventional beamforming. For example, when beamforming is performed without the RF lens 1700 for an array, if the range of the beam direction is widened, such as -60 o to 60 o , excellent beamforming performance can be achieved in the 0 o direction. As described with reference to FIGS. 6 and 11, it is impossible to obtain satisfactory beamforming performance in the -60 o and 60 o directions. However, if the array RF lens 1700 is used, the directing direction range of the beam before passing through the array RF lens 1700 is -30 o to 30 o , and the thus formed beam is used for the array RF lens 1700. it is possible to use the beam forming performance of not -60 o ~ 60 o directional range of a very large beam by ensuring that the range of directivity of the subject changes the beam angle of -60 o ~ 60 o easily secured.

이러한 어레이용 RF 렌즈(1700)의 동작은, 어레이용 RF 렌즈(1700)가 초점의 위치를 조절하는 특정 형상(일례로, 오목 렌즈의 형상)으로 구현됨에 따라 수행될 수 있다. 또한, 어레이용 RF 렌즈(1700)는 zooming 기능을 갖도록 구현되어 제1 각도 범위가 변경되는 제2 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있다.The operation of the RF lens 1700 for an array may be performed as the RF lens 1700 for an array is implemented in a specific shape (for example, a shape of a concave lens) for adjusting the position of the focus. In addition, the array RF lens 1700 may be implemented to have a zooming function to adaptively adjust a second angle range in which the first angle range is changed.

도 18은 도 13에 도시된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 어레이용 RF 렌즈의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.18 is a diagram for explaining another embodiment of an RF lens for an array included in the transmission/reception antenna system shown in FIG. 13.

도 18을 참조하면, 도 13에서 상술된 송수신 안테나 시스템에 포함되는 어레이용 RF 렌즈(1800)는, φ211인 상황에서, 제1 각도 범위인 -φ11의 지향 각도 범위를 갖는 안테나 어레이의 빔(1810)의 지향 각도를 굴절시켜, 안테나 어레이의 빔(1820)이 -φ11보다 좁은 제2 각도 범위인 -φ22의 지향 각도 범위를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 어레이용 RF 렌즈(1800)를 거치기 이전의 안테나 어레이의 빔(1810)보다 어레이용 RF 렌즈(1800)를 거친 이후의 안테나 어레이의 빔(1820)이 날카로워짐에 따라, 더 높은 공간 분해능(spatial resolution)을 가지고 더 정교한 빔의 스티어링이 가능하게 될 수 있다. 이러한 특성은 이동 통신에서 셀 용량의 증가로 나타날 수 있으며 레이더 시스템에서는 대상 인식을 위한 개선된 공간 분해능으로 나타날 수 있다. 빔의 지향 방향의 변경은 각 안테나에서 전송 또는 수신되는 신호의 위상을 조절하여 이루어지는데, 빔의 지향 방향의 미세 조절을 위해서는 안테나 신호의 위상의 미세 조절이 필요하다. 그러나 안테나 신호의 위상 값을 적절한 오차 범위 내에서 미세 조절하는 것은 매우 어려운 경우가 발생한다(특히 아날로그 도메인에서 RF 빔포밍을 수행할 경우). 예를 들어 -10o~10o와 같이 빔의 지향 방향의 범위를 좁게 하고자 하는 경우, 어레이용 RF 렌즈(1800) 없이 빔포밍을 수행한다면 안테나 신호의 위상의 미세 조절이 필요하기 때문에 만족할 수 있는 빔포밍 성능을 얻는 것이 불가능할 수 있다. 그러나 어레이용 RF 렌즈(1800)를 이용하면 어레이용 RF 렌즈(1800)를 거치기 전의 빔의 지향 방향 범위가 -30o~30o가 되도록 하고, 이렇게 형성된 빔을 어레이용 RF 렌즈(1800)를 이용해 각도를 변경해 주어 빔의 지향 방향 범위가 -10o~10o가 되도록 함으로써, 안테나 신호의 위상의 미세 조절 없이 -10o~10o의 좁은 지향 방향 범위를 확보하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 18, the RF lens 1800 for an array included in the transmission/reception antenna system described above in FIG. 13 is a first angle range of -φ 1 to φ 1 in a situation where φ 211 By refracting the directing angle of the beam 1810 of the antenna array having the directing angle range, the beam 1820 of the antenna array is a directing angle range of -φ 2 to φ 2 which is a second angular range narrower than -φ 1 to φ 1 You can have. Therefore, as the beam 1820 of the antenna array after passing through the RF lens 1800 for array becomes sharper than the beam 1810 of the antenna array before passing through the RF lens 1800 for array, higher spatial resolution With (spatial resolution) more precise beam steering can be possible. This characteristic can appear as an increase in cell capacity in mobile communication and an improved spatial resolution for object recognition in radar systems. The direction of the beam is changed by adjusting the phase of the signal transmitted or received by each antenna. In order to finely adjust the direction of the beam, the phase of the antenna signal needs to be finely adjusted. However, it is very difficult to fine-tune the phase value of the antenna signal within an appropriate error range (especially when RF beamforming is performed in the analog domain). For example, in the case of narrowing the range of the beam direction, such as -10 o to 10 o , if beamforming is performed without the RF lens 1800 for an array, fine adjustment of the phase of the antenna signal is required. It may be impossible to obtain beamforming performance. However, if the RF lens 1800 for array is used, the directing direction range of the beam before passing through the RF lens 1800 for the array is -30 o to 30 o , and the formed beam is used by the RF lens 1800 for array. By changing the angle so that the directing range of the beam is -10 o to 10 o , it is possible to secure a narrow directing range of -10 o to 10 o without fine adjustment of the phase of the antenna signal.

이러한 어레이용 RF 렌즈(1800)의 동작은, 어레이용 RF 렌즈(1800)가 초점의 위치를 조절하는 특정 형상(일례로, 볼록 렌즈의 형상)으로 구현됨에 따라 수행될 수 있다. 또한, 어레이용 RF 렌즈(1800)는 zooming 기능을 갖도록 구현되어 제1 각도 범위가 변경되는 제2 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있다.The operation of the RF lens 1800 for an array may be performed as the RF lens 1800 for an array is implemented in a specific shape (for example, a shape of a convex lens) for adjusting the position of the focal point. In addition, the array RF lens 1800 may be implemented to have a zooming function to adaptively adjust a second angle range in which the first angle range is changed.

도 17과 도 18에서 φ112인 경우와 φ211인 경우의 예시가 기재되었으나, 상술된 원리는 φ121인 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.In Figures 17 and 18, examples of the case of φ 112 and the case of φ 211 are described, but the above-described principle is applied in the case of φ 121 as well. I can.

앞에서 설명한 대로 다중안테나 기술은 크기 미모(MIMO) 기술들과 빔포밍 기술들로 분류할 수 있다. 미모(MIMO) 기술의 경우 안테나 간의 신호 들이 서로 상관 관계가 없는 것이 바람직하기 때문에 인접한 안테나 간의 간격을 사용하는 반송파의 파장 보다 크게 구성하는 것이 바람직하다. 그러나 빔포밍 기술을 사용할 경우 안타나 간의 신호들이 서로 높은 상관 관계를 유지한다고 가정할 뿐만 아니라 인접한 안테나 간의 간격이 커지면 빔포밍을 수행할 경우 사이드 로브(side lobe)의 크기가 커지는 등 부작용이 발생하기 때문에 인접한 안테나 간의 간격이 사용하는 반송파의 파장의 절반 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 빔포밍 기술을 사용하는 경우 인접한 안테나 간의 간격이 반송파 파장이 0.5배가 되도록 하거나 0.6배가 되도록 할 수 있다. 그러나 일반적으로 RF Lens의 크기는 반송파의 파장보다 훨씬 크기 때문에 빔포밍 기술을 사용하는 일반적인 RF 렌즈를 사용하여 본 발명을 실시하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 효과적인 실시를 위해서는 기존의 설계 방식으로 설계된 RF 렌즈가 아닌 새로운 설계 방식을 이용한 RF 렌즈의 사용이 필요할 수 있다.As described above, multi-antenna technology can be classified into MIMO technologies and beamforming technologies. In the case of MIMO technology, since it is preferable that signals between antennas do not correlate with each other, it is preferable to configure the wavelength of a carrier wave using a distance between adjacent antennas. However, when using the beamforming technology, it is assumed that signals between Antanas maintain a high correlation with each other, and when the distance between adjacent antennas increases, side-lobes increase in size when beamforming is performed. Therefore, it is desirable that the distance between adjacent antennas be about half the wavelength of the used carrier. For example, when the beamforming technique is used, the distance between adjacent antennas can be made 0.5 times or 0.6 times the carrier wavelength. However, in general, since the size of the RF lens is much larger than the wavelength of the carrier wave, it may not be easy to implement the present invention using a general RF lens using a beamforming technique. Therefore, in order to effectively implement the present invention, it may be necessary to use an RF lens using a new design method rather than an RF lens designed using an existing design method.

일반적으로 RF 렌즈는 준광학(準光學; quasi-optics) 이론을 이용하여 설계하며, 이렇게 설계된 RF 렌즈는 반송파 파장보다 훨씬 크다(예: D > 3

Figure 112019067203439-pat00047
). 전자파의 레이(ray)의 굴절만을 고려하는 광학과 달리 준광학에서는 전자파의 레이의 굴절 현상뿐만 아니라 전자파의 회절(diffraction) 현상을 함께 고려하여야 한다. 그러나 RF 렌즈가 이보다 더 작아지면 전자파의 방사가 point source로부터 이루어진다고 가정할 수 없으며 준광학 이론을 사용하여 RF 렌즈를 설계하는 것이 불가능하기 때문에 근접장(near-field) 영역에서 Maxwell 방정식을 이용한 설계를 방식을 이용할 수 있다. In general, RF lenses are designed using quasi-optics theory, and RF lenses designed in this way are much larger than the carrier wavelength (e.g. D> 3
Figure 112019067203439-pat00047
). Unlike optics that only considers the refraction of the rays of electromagnetic waves, in quasi-optical, not only the refraction of the rays of the electromagnetic waves but also the diffraction of the electromagnetic waves must be considered. However, if the RF lens is smaller than this, it cannot be assumed that the emission of electromagnetic waves comes from the point source, and it is impossible to design an RF lens using quasi-optical theory. Therefore, the design using the Maxwell equation in the near-field domain Method can be used.

도 19는 일 실시예에 따른 송수신 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법을 나타낸 플로우 차트이다.19 is a flowchart illustrating a beamforming method in a transmission/reception antenna system according to an embodiment.

도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 빔포밍 방법은 도 13 및 15 내지 18에서 상술된 송수신 안테나 시스템(특히, RF 렌즈 장치)을 주체로 수행될 수 있다.Referring to FIG. 19, the beamforming method according to an embodiment may be performed mainly by the transmission/reception antenna system (especially, an RF lens device) described above in FIGS. 13 and 15 to 18.

단계(S1910)에서 복수의 안테나들 각각은, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행한다. 보다 상세하게, 단계(S1910)에서 복수의 안테나들 각각은 복수의 안테나들의 개수, 복수의 안테나들 각각의 위치, 복수의 안테나들 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 기초로, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행할 수 있다.In step S1910, each of the plurality of antennas interwork with each other to generate signals and process signals. In more detail, in step (S1910), each of the plurality of antennas is based on the number of the plurality of antennas, the positions of each of the plurality of antennas, the signal generation and signal processing performed by each of the plurality of antennas, and interworking with each other to obtain a signal. Generation and signal processing can be performed.

그 다음, 단계(S1920)에서 RF 렌즈 장치에 포함되는 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경한다.Then, in step S1920, each of the RF lenses for antennas included in the RF lens device changes a beam shape of each of the plurality of antennas.

구체적으로, 단계(S1920)에서 안테나용 RF 렌즈들 각각은, 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하여, 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경할 수 있다.Specifically, in step S1920, each of the RF lenses for antennas may change the beam shape of each of the plurality of antennas within a specific angular range by changing the energy distribution of each of the plurality of antennas.

또한, 안테나용 RF 렌즈들 각각은 렌즈 초점 거리를 제어 가능하도록 구비되어 특정 각도 범위를 적응적으로 조절할 수 있다.In addition, each of the RF lenses for antennas is provided to control the focal length of the lens, so that a specific angle range can be adaptively adjusted.

이 때, 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경하는 것은, 복수의 안테나들 각각의 이득이 특정 각도 범위 내에서만 임계값을 갖도록 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하는 것을 의미할 수 있다.In this case, changing the beam shape of each of the plurality of antennas within a specific angular range means changing the energy distribution of the beam of each of the plurality of antennas so that the gain of each of the plurality of antennas has a threshold value only within a specific angular range. Can mean that.

이어서, 단계(S1930)에서 RF 렌즈 장치가 구비되는 안테나 어레이는, 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성한다. 특히, 안테나 어레이는 복수의 안테나들 각각의 변경된 빔 모양에 의한 제약 조건을 만족시키는 제1 각도 범위를 결정한 뒤, 결정된 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 단계(S1920)에서 복수의 안테나들 각각의 빔 모양이 -θ11로 변경되었다면, 단계(S1930)에서 안테나 어레이는 φ11의 제약 조건을 만족시키는 -φ11로 제1 각도 범위를 결정하고, -φ11의 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성할 수 있다.Subsequently, in step S1930, the antenna array provided with the RF lens device forms a beam within a first angular range. In particular, the antenna array may form a beam within the determined first angular range after determining a first angular range that satisfies a constraint condition due to the changed beam shape of each of the plurality of antennas. For example, a plurality of antennas, each beam shape has been changed by -θ 1 ~ θ 1 in the step (S1920), the antenna array at step (S1930) is -φ 1 that satisfy the constraints of the φ 1 1 - determining a first angle φ 1 to the range, and it is possible to form a beam in a first angle range of 1 - φ 1 -φ.

그 후, 단계(S1940)에서 RF 렌즈 장치에 포함되는 어레이용 RF 렌즈는, 안테나 어레이의 빔의 지향 각도 범위가 제1 각도 범위로부터 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경되도록 안테나 어레이의 빔의 지향 각도를 굴절시킨다.Thereafter, in step S1940, the RF lens for an array included in the RF lens device is configured to change the directing angle range of the beam of the antenna array from the first angle range to a second angle range that is wider or narrower than the first angle range. Refracts the directing angle of the beam of the array.

다시 말해, 단계(S1940)에서 어레이용 RF 렌즈는 안테나 어레이의 빔의 지향 각도를 제1 각도 범위로부터 제2 각도 범위로 변경할 수 있다.In other words, in step S1940, the array RF lens may change the directing angle of the beam of the antenna array from the first angle range to the second angle range.

이상, 빔포밍 방법이 3개의 단계들(S1910 및 S1940)을 포함하는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 다른 단계들을 추가적으로 더 포함할 수 있다.As described above, the beamforming method has been described as including three steps S1910 and S1940, but is not limited thereto or may further include other steps.

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.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (15)

안테나 지향성을 개선하는 송수신 안테나 시스템에 있어서,
복수의 안테나들로 구성되는 안테나 어레이;
상기 안테나 어레이의 상부에 구비되는 복수의 안테나용 RF 렌즈들-상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은 상기 안테나 어레이를 구성하는 상기 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치되어, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔을 조절함-; 및
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되어, 상기 안테나 어레이의 빔을 조절하는 어레이용 RF 렌즈
를 포함하고,
상기 복수의 안테나들 각각은,
상호 연동하여 발생된 신호를 송신하거나, 수신된 신호를 상호 연동하여 처리하는 것을 특징으로 하는, 송수신 안테나 시스템.
In the transmission and reception antenna system for improving antenna directivity,
An antenna array composed of a plurality of antennas;
A plurality of antenna RF lenses provided on an upper portion of the antenna array-each of the plurality of antenna RF lenses is disposed to correspond to each of the plurality of antennas constituting the antenna array, and each of the plurality of antennas Adjusting the beam of -; And
An RF lens for an array that is provided above the plurality of RF lenses for an antenna and controls the beam of the antenna array
Including,
Each of the plurality of antennas,
A transmission/reception antenna system, characterized in that transmitting signals generated by interworking with each other, or processing received signals by interworking with each other.
제1항에 있어서,
상기 복수의 안테나들 각각은,
상기 복수의 안테나들의 개수, 상기 복수의 안테나들 각각의 위치, 상기 복수의 안테나들 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 기초로, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 1,
Each of the plurality of antennas,
A transmission/reception antenna system for performing signal generation and signal processing by interworking with each other based on the number of the plurality of antennas, the positions of each of the plurality of antennas, and signal generation and signal processing performed by each of the plurality of antennas.
제1항에 있어서,
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은,
상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하고,
상기 안테나 어레이는,
제1 각도 범위 내에서 빔을 형성하며,
상기 어레이용 RF 렌즈는,
상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도 범위가 상기 제1 각도 범위로부터 상기 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경되도록 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도를 굴절시키는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 1,
Each of the plurality of antenna RF lenses,
Changing the beam shape of each of the plurality of antennas,
The antenna array,
Forming a beam within a first angular range,
The array RF lens,
A transmission/reception antenna system for refracting the directing angle of the beam of the antenna array so that the directing angle range of the beam of the antenna array is changed from the first angle range to a second angle range wider or narrower than the first angle range.
제3항에 있어서,
상기 안테나 어레이는,
상기 복수의 안테나들 각각의 변경된 빔 모양에 의한 제약 조건을 만족시키는 상기 제1 각도 범위를 결정하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 3,
The antenna array,
A transmission/reception antenna system for determining the first angular range satisfying a constraint condition due to a changed beam shape of each of the plurality of antennas.
제3항에 있어서,
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은,
상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하여, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 3,
Each of the plurality of antenna RF lenses,
A transmission/reception antenna system for changing an energy distribution of a beam of each of the plurality of antennas to change a shape of a beam of each of the plurality of antennas within a specific angular range.
제5항에 있어서,
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은,
상기 빔의 에너지를 분산시키기 위한 오목 부분을 포함하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 5,
Each of the plurality of antenna RF lenses,
And a concave portion for dispersing energy of the beam.
제5항에 있어서,
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은,
렌즈 초점 거리를 제어 가능하도록 구비되어 상기 특정 각도 범위를 적응적으로 조절하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 5,
Each of the plurality of antenna RF lenses,
A transmission/reception antenna system provided to control a lens focal length to adaptively adjust the specific angular range.
제5항에 있어서,
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각은,
상기 복수의 안테나들 각각의 이득이 상기 특정 각도 범위 내에서만 임계값을 갖도록 상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 5,
Each of the plurality of antenna RF lenses,
A transmission/reception antenna system for changing an energy distribution of a beam of each of the plurality of antennas such that a gain of each of the plurality of antennas has a threshold value only within the specific angular range.
제3항에 있어서,
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들은,
상기 복수의 안테나들과 각각 일대일 대응하도록 배치되는, 송수신 안테나 시스템,
The method of claim 3,
RF lenses for the plurality of antennas,
A transmission/reception antenna system arranged to correspond to each of the plurality of antennas one-to-one,
제3항에 있어서,
상기 어레이용 RF 렌즈는,
렌즈 초점 거리를 제어 가능하도록 구비되어 상기 제2 각도 범위를 적응적으로 조절하는, 송수신 안테나 시스템.
The method of claim 3,
The array RF lens,
A transmission/reception antenna system provided to control a focal length of a lens to adaptively adjust the second angular range.
복수의 안테나들로 구성되는 안테나 어레이; 상기 안테나 어레이의 상부에 구비되는 복수의 안테나용 RF 렌즈들-상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들은 상기 복수의 안테나들에 각각 대응하도록 배치됨-; 및 상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들의 상부에 구비되는 어레이용 RF 렌즈를 포함하는 송수신 안테나 시스템에서 수행되는 통신 방법에 있어서,
상기 복수의 안테나들 각각에서, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계;
상기 복수의 안테나용 RF 렌즈들 각각에서, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하는 단계;
상기 안테나 어레이가, 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성하는 단계; 및
상기 어레이용 RF 렌즈에서, 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도 범위가 상기 제1 각도 범위로부터 상기 제1 각도 범위보다 넓거나 좁은 제2 각도 범위로 변경되도록 상기 안테나 어레이의 빔의 지향 각도를 굴절시키는 단계
를 포함하고,
상기 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계는,
상기 복수의 안테나들 각각이 상호 연동하여 발생된 신호를 송신하도록 신호 발생을 수행하거나, 수신된 신호를 상호 연동하여 처리하도록 신호 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
An antenna array composed of a plurality of antennas; A plurality of antenna RF lenses provided on an upper portion of the antenna array-the plurality of antenna RF lenses are disposed to correspond to the plurality of antennas, respectively; And In the communication method performed in a transmission/reception antenna system including an array RF lens provided on the plurality of antenna RF lenses,
Performing signal generation and signal processing by interworking with each other at each of the plurality of antennas;
Changing a beam shape of each of the plurality of antennas in each of the plurality of antenna RF lenses;
Forming, by the antenna array, a beam within a first angular range; And
In the RF lens for an array, the directing angle of the beam of the antenna array is refracted so that the directing angle range of the beam of the antenna array is changed from the first angle range to a second angle range that is wider or narrower than the first angle range. step
Including,
The step of generating the signal and performing signal processing,
And performing signal generation to transmit a signal generated by interworking with each of the plurality of antennas, or performing signal processing to process a received signal by interworking with each other.
제11항에 있어서,
상기 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계는,
상기 복수의 안테나들 각각에서, 상기 복수의 안테나들의 개수, 상기 복수의 안테나들 각각의 위치, 상기 복수의 안테나들 각각이 수행하는 신호 발생 및 신호 처리를 기초로, 상호 연동하여 신호 발생 및 신호 처리를 수행하는 단계인, 통신 방법.
The method of claim 11,
The step of generating the signal and performing signal processing,
In each of the plurality of antennas, based on the number of the plurality of antennas, the positions of each of the plurality of antennas, and signal generation and signal processing performed by each of the plurality of antennas, signal generation and signal processing are interworked with each other The step of performing, the communication method.
제11항에 있어서,
상기 제1 각도 범위 내에서 빔을 형성하는 단계는,
상기 복수의 안테나들 각각의 변경된 빔 모양에 의한 제약 조건을 만족시키는 상기 제1 각도 범위를 결정하는 단계
를 포함하는 통신 방법.
The method of claim 11,
Forming the beam within the first angular range,
Determining the first angular range that satisfies the constraint condition due to the changed beam shape of each of the plurality of antennas
Communication method comprising a.
제11항에 있어서,
상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 변경하는 단계는,
상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하여, 상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경하는 단계
를 포함하는 통신 방법.
The method of claim 11,
The step of changing the beam shape of each of the plurality of antennas,
Changing the energy distribution of the beam of each of the plurality of antennas to change the shape of the beam of each of the plurality of antennas within a specific angular range
Communication method comprising a.
제14항에 있어서,
상기 복수의 안테나들 각각의 빔 모양을 특정 각도 범위 내로 변경하는 단계는,
상기 복수의 안테나들 각각의 이득이 상기 특정 각도 범위 내에서만 임계값을 갖도록 상기 복수의 안테나들 각각의 빔의 에너지 분포를 변경하는 단계인, 통신 방법.
The method of claim 14,
The step of changing the beam shape of each of the plurality of antennas within a specific angular range,
Changing the energy distribution of the beam of each of the plurality of antennas so that the gain of each of the plurality of antennas has a threshold value only within the specific angular range.
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