KR102493761B1 - Data transmission method combining dual polarized antenna and index modulation - Google Patents
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Abstract
이중 편파 안테나와 인덱스 변조를 결합한 데이터 전송 방법은 제1 포트 및 제2 포트로 이루어진 능동 이중 편파 안테나에서 위상 편이(phase shift)를 이용하여 제1 포트 및 제2 포트의 신호의 위상을 변경하는 단계와, 수신단에서 위상차에 따른 수신된 편파 상태에 따라 인덱스 비트를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A data transmission method combining a dual polarization antenna and index modulation includes changing the phases of signals of a first port and a second port using a phase shift in an active dual polarization antenna composed of a first port and a second port. and allocating index bits according to the received polarization state according to the phase difference at the receiving end.
Description
본 발명은 통신 시스템의 데이터 전송방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 이중 편파 안테나와 인덱스 변조를 결합한 데이터 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data transmission method in a communication system, and more particularly, to a data transmission method combining a dual polarization antenna and index modulation.
5세대 이동 통신 시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 5세대 이동통신의 핵심 성과 지표는 단위 면적당 전송량을 증대하는 것으로 기존 LTE(Long Term Evolution) 시스템 대비 1000배의 전송 용량 증대를 화두로 다양한 무선 통신 기술을 개발하고 있다. Research on 5G mobile communication systems is being actively conducted. The key performance indicator of 5th generation mobile communication is to increase transmission per unit area, and various wireless communication technologies are being developed with the topic of increasing transmission capacity by 1,000 times compared to the existing LTE (Long Term Evolution) system.
대표적인 5세대 이동 통신 시스템의 후보 기술은 소형셀(small cell)과 거대 다중안테나[massive MIMO(Multiple Input Multiple Output)]이다. 소형셀 기술의 경우 현재 초고밀도 소형셀(hyper-dense small cell)로 진화하고 있어 기지국과 단말 사이의 통신 거리는 지속적으로 감소할 것으로 예상되고 있다. Candidate technologies for representative 5G mobile communication systems are small cells and massive multiple input multiple output (MIMO). In the case of small cell technology, it is expected that the communication distance between the base station and the terminal will continuously decrease as it is currently evolving into a hyper-dense small cell.
거대 다중안테나 기술의 경우 초고주파수(millimeter wave) 대역에서 동작하면서 매우 예리한 빔성형이 가능할 것으로 보인다. 소형셀에 의하여 송수신 거리가 감소하고 빔성형 기술에 의하여 계산되지 않은 반사 경로가 수신되지 않는 무선 통신 환경이 되면서 자연스럽게 가시광(line of sight, LoS) 통신 채널에서 무선 통신이 이루어지는 빈도가 증가될 것으로 판단된다. LoS 무선 통신 채널 환경에서 다중 안테나를 활용한 다중화 기술을 구현하기 위하여 최근 이중 편파 안테나 전송 기술이 주목 받고 있다.In the case of giant multi-antenna technology, very sharp beamforming is expected to be possible while operating in a millimeter wave band. It is judged that the frequency of wireless communication in the line of sight (LoS) communication channel will naturally increase as the transmission/reception distance is reduced by the small cell and the wireless communication environment in which the reflection path not calculated by the beamforming technology is not received do. In order to implement a multiplexing technology using multiple antennas in a LoS wireless communication channel environment, a dual polarization antenna transmission technology has recently been attracting attention.
이중 편파 안테나는 수직과 수평 두 개의 안테나가 수직으로 결합된 형태를 가지고 있으며, 전자기파의 편파 특징을 이용하여 수직과 수평 직교 무선 채널을 형성한다.The dual polarization antenna has a form in which two vertical and horizontal antennas are vertically combined, and forms vertical and horizontal orthogonal wireless channels by using polarization characteristics of electromagnetic waves.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 이중 편파(dual polarization) 안테나를 이용한 새로운 인덱스 변조 방식을 제안한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and proposes a new index modulation method using a dual polarization antenna.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 포트 및 제2 포트로 이루어진 능동 이중 편파 안테나에서 위상 편이(phase shift)를 이용하여 제1 포트 및 제2 포트의 신호의 위상을 변경하는 단계와, 수신단에서 위상차에 따른 수신된 편파 상태에 따라 인덱스 비트를 할당하는 단계를 포함하는 이중 편파 안테나와 인덱스 변조를 결합한 데이터 전송 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problem, in an active dual polarization antenna composed of a first port and a second port, the phases of signals of the first port and the second port are changed using phase shift. A data transmission method combining a dual polarization antenna and index modulation is provided, which includes changing and allocating an index bit according to a received polarization state according to a phase difference at a receiving end.
또한, 본 발명에 포함되는 수신단은 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위상차가 0도 일 때, 편파 벡터가 1,3 사분면을 향하는 선형 편파(Linear Polarization, LP) 신호를 수신하고, 제1 포트 및 제2 포트의 위상차가 180도 일 경우, 편파 벡터가 2,4 사분면을 향하는 선형 편파(Linear Polarization, LP) 신호를 수신하고, 제1 포트 및 제2 포트의 위상차가 90도 일 경우, 좌선회 원편파(Left Hand Circular Polarization, LHCP) 신호를 수신하며, 제1 포트 및 제2 포트의 위상차가 270도 일 경우 우선회 원편파(Right Hand Circular Polarization, RHCP) 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the phase difference between the first port and the second port is 0 degrees, the receiving end included in the present invention receives a linear polarization (LP) signal with a polarization vector directed to the 1st and 3rd quadrants, and the first port And when the phase difference of the second port is 180 degrees, the polarization vector receives a linear polarization (LP) signal directed to the 2nd and 4th quadrants, and when the phase difference between the first port and the second port is 90 degrees, the left line Receives a Left Hand Circular Polarization (LHCP) signal, and receives a Right Hand Circular Polarization (RHCP) signal when the phase difference between the first port and the second port is 270 degrees .
또한, 본 발명에 포함되는 수신단은 제1 포트 및 제2 포트의 위상차에 따라 수신된 편파 상태에 대응하는 2비트(bits)의 인덱스 비트를 할당하는 것을 특징으로 한다.In addition, the receiver included in the present invention is characterized by allocating 2-bit index bits corresponding to the received polarization state according to the phase difference between the first port and the second port.
이중 편파(dual polarization) 안테나를 이용한 새로운 인덱스 변조 방식을 제안하였다. 즉, 능동 이중 편파 안테나에서 각 포트의 위상을 변화시켜 안테나 편파를 제어할 수 있다. 이 때 포토의 위상차에 따라 편파 상태가 다른 점을 이용해 인덱스 비트를 할당한 새로운 인덱스 변조 기법을 제안한다.A new index modulation method using a dual polarization antenna is proposed. That is, in an active dual polarization antenna, antenna polarization can be controlled by changing the phase of each port. At this time, we propose a new index modulation technique that allocates index bits by using the fact that the polarization state is different according to the phase difference of the photo.
도 1은 위상차에 따른 편파 상태를 나타낸 도면
도 2는 인덱스 변조 매핑 테이블을 나타낸 도면1 is a diagram showing a polarization state according to a phase difference;
2 is a diagram showing an index modulation mapping table;
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough for those skilled in the art to easily implement the technical idea of the present invention.
도 1은 위상차에 따른 편파 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 인덱스 변조 매핑 테이블을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a polarization state according to a phase difference, and FIG. 2 is a diagram showing an index modulation mapping table.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이중 편파 안테나와 인덱스 변조를 결합한 데이터 전송 방법은, 이중 편파 안테나를 이용한 새로운 인덱스 변조 방식으로, 입력의 위상을 변화시켜 안테나 편파를 제어한다.Referring to FIGS. 1 and 2 , a data transmission method combining a dual polarization antenna and index modulation is a new index modulation method using a dual polarization antenna, and controls antenna polarization by changing the phase of an input.
이 때 편파에 따라 편파 상태에 다른 점을 이용해 인덱스를 할당하고 추가 비트를 전송한다.At this time, an index is assigned using a different polarization state according to polarization and additional bits are transmitted.
예를 들어 인덱스 변조는 통신 시스템의 구성 요소의 상태에 따라 OOK(On Off Keying) 원리를 이용하여 활성화/비활성화를 구분하여 추가 정보를 전송할 수 있다. For example, index modulation can transmit additional information by dividing activation/deactivation using the On Off Keying (OOK) principle according to the state of components of a communication system.
대표적으로 공간 변조(Spatial Modulation, SM)는 안테나의 활성화에 따라 인덱스 정보 비트를 추가로 전송하는 기법이다.Typically, spatial modulation (SM) is a technique for additionally transmitting index information bits according to activation of an antenna.
능동 이중 편파 안테나는 수평 포트와 수직 포트로 이루어진 이중 편파 안테나이다. An active dual polarization antenna is a dual polarization antenna consisting of a horizontal port and a vertical port.
능동 이중 편파 안테나에서 위상 편이(phase shift)를 이용하여 신호의 위상을 변경하는데 각 포트의 위상차에 따른 편파 상태가 도 1과 같이 표현된다.In an active dual polarization antenna, the phase of a signal is changed using a phase shift, and the polarization state according to the phase difference of each port is expressed as shown in FIG. 1.
여기서 파란색 화살표는 안테나 제1 포트의 위상을 의미하고, 노란색 화살표는 안테나 제2 포트의 위상을 의미한다. 검정색 화살표는 편이 벡터를 의미한다.Here, the blue arrow means the phase of the first antenna port, and the yellow arrow means the phase of the second antenna port. Black arrows indicate shift vectors.
예를 들어 각 포트의 위상차가 0도 일 때, 수신단은 선형 편파(Linear Polarization, LP) 신호를 수신한다. 이때, 편파 벡터는 1,3 사분면을 향한다.For example, when the phase difference of each port is 0 degrees, the receiving end receives a Linear Polarization (LP) signal. At this time, the polarization vector is directed to the 1st and 3rd quadrants.
위상차가 180도 일 경우, 선형편파로 편파 벡터는 2,4 사분면을 향한다. When the phase difference is 180 degrees, the polarization vector is directed to the 2nd and 4th quadrants with linear polarization.
위상차가 90도 일 경우는 좌선회 원편파(Left Hand Circular Polarization, LHCP)를 수신단에서 수신하고, 위상차가 270도 일 경우 우선회 원편파(Right Hand Circular Polarization, RHCP)를 수신단에서 수신할 수 있다.When the phase difference is 90 degrees, the left hand circular polarization (LHCP) is received at the receiving end, and when the phase difference is 270 degrees, the right hand circular polarization (RHCP) can be received at the receiving end. .
위상차에 따른 수신된 편파 상태를 도 1과 같이 4가지 상태로 표현할 수 있으며, 상태의 구분이 가능하다면 이에 인덱스 비트를 할당하고, 도 2와 같이 2bits를 추가로 전송 가능하다.The received polarization state according to the phase difference can be expressed in four states as shown in FIG. 1, and if the state can be distinguished, an index bit is allocated thereto, and 2 bits can be additionally transmitted as shown in FIG. 2.
본 발명에서는 이중 편파(dual polarization) 안테나를 이용한 새로운 인덱스 변조 방식을 제안하였다. 즉, 능동 이중 편파 안테나에서 각 포트의 위상을 변화시켜 안테나 편파를 제어할 수 있다. 이 때 포토의 위상차에 따라 편파 상태가 다른 점을 이용해 인덱스 비트를 할당한 새로운 인덱스 변조 기법을 제안하였다.In the present invention, a new index modulation method using a dual polarization antenna is proposed. That is, in an active dual polarization antenna, antenna polarization can be controlled by changing the phase of each port. At this time, we proposed a new index modulation technique that allocates index bits by using the fact that the polarization state is different according to the phase difference of the photo.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (3)
수신단에서 위상차에 따른 수신된 편파 상태에 따라 인덱스 비트를 할당하는 단계;를 포함하고,
상기 수신단은, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위상차에 따라 수신된 편파 상태에 대응하는 2비트(bits)의 인덱스 비트를 할당하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나와 인덱스 변조를 결합한 데이터 전송 방법.
changing phases of signals of the first port and the second port by using a phase shift in an active dual polarization antenna including a first port and a second port; and
Allocating index bits according to the received polarization state according to the phase difference at the receiving end; Including,
The receiving end allocates an index bit of 2 bits corresponding to the received polarization state according to the phase difference between the first port and the second port. .
상기 수신단은,
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위상차가 0도 일 때, 편파 벡터가 1,3 사분면을 향하는 선형 편파(Linear Polarization, LP) 신호를 수신하고,
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위상차가 180도 일 경우, 편파 벡터가 2,4 사분면을 향하는 선형 편파(Linear Polarization, LP) 신호를 수신하고,
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위상차가 90도 일 경우, 좌선회 원편파(Left Hand Circular Polarization, LHCP) 신호를 수신하며,
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위상차가 270도 일 경우 우선회 원편파(Right Hand Circular Polarization, RHCP) 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나와 인덱스 변조를 결합한 데이터 전송 방법.
According to claim 1,
The receiving end,
When the phase difference between the first port and the second port is 0 degrees, receiving a linear polarization (LP) signal with a polarization vector directed toward quadrants 1 and 3,
When the phase difference between the first port and the second port is 180 degrees, receiving a linear polarization (LP) signal with a polarization vector directed toward quadrants 2 and 4,
When the phase difference between the first port and the second port is 90 degrees, a Left Hand Circular Polarization (LHCP) signal is received;
A data transmission method combining a dual polarization antenna and index modulation, characterized in that for receiving a Right Hand Circular Polarization (RHCP) signal when the phase difference between the first port and the second port is 270 degrees.
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