KR20040039512A - Circularly polarized wave diversity apparatus using micro strip antenna and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다이버시티 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 마이크로 스트립 안테나를 사용한 원형편파 다이버시티 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diversity apparatus and a method thereof, and more particularly, to a circular polarization diversity apparatus using a microstrip antenna and a method thereof.
다이버시티(diversity) 기술은 이동 무선 환경하에서 다중 경로 페이딩(multi-path fading)을 극복하기 위하여 실질적으로 가장 유용하게 사용되는 기술 중의 하나이다. 일반적으로, 다이버시티 방법에는 공간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 및 편파 다이버시티 방법이 있다.Diversity technology is one of the most practically used techniques to overcome multi-path fading in a mobile wireless environment. In general, the diversity methods include spatial diversity, frequency diversity, and polarization diversity methods.
공간 다이버시티 방법은 안테나 사이에 수 파장 내지 수십 파장 정도의 충분한 공간이격이 필요하므로 비용 면에서 불리하다. 주파수 다이버시티방법은 동일한 정보를 서로 다른 두 주파수에 실어 보내므로 대역 효율과 전력 면에서 불리하다.편파 다이버시티는 동일한 위치에 두 개의 서로 다른 편파안테나를 사용하여 전파를 수신하는 다이버시티 방법이며 부가적인 대역폭이나 전력이 필요하지 않은 것이 장점이다.The space diversity method is disadvantageous in terms of cost since sufficient space separation of several wavelengths to several tens of wavelengths is required between antennas. The frequency diversity method is disadvantageous in terms of bandwidth efficiency and power since the same information is carried on two different frequencies. Polarization diversity is a diversity method that receives radio waves using two different polarization antennas at the same position. The advantage is that no bandwidth or power is required.
종래의 편파 다이버시티 방법에 따르면, 수직편파를 송신하고 수신측에서 서로 다른 두 편파 브랜치로 구성하여 각 브랜치에 수신된 신호를 합성한다. 일반적인, 다이버시티 합성기법으로는 최대비합성법(Maximal-ratio combining method), 등이득합성법(Equal-gain combining method), 선택절환법(Selection or Switching method) 등이 사용된다.According to the conventional polarization diversity method, a vertical polarized wave is transmitted and composed of two different polarized branches on the receiving side to synthesize signals received at each branch. In general, as a diversity synthesis method, a maximum-ratio combining method, an equal-gain combining method, a selection or switching method, or the like is used.
다이버시티의 일반적인 합성방법을 설명하기 위하여 도 1a와 도 1b 및 도 1c에는 각각 최대비 합성법, 등이득합성법, 및 선택절환법을 적용한 다이버시티의 구성도로써 나타내었다. 도 1a를 참조하면, 최대비합성법을 적용한 다이버시티 시스템은 위상동기장치, 가중치회로, 및 합성기로 구성된다. 도 1b를 참조하면, 등이득합성법을 적용한 다이버시티 시스템은 가중치를 사용하는 것을 제외하고는 최대비합성법의 구성 요소와 동일하다. 등이득합성법은 성능 면에서 최대비합성법의 경우보다 약간 낮다. 또한, 도 1c를 참조하면, 선택절환법을 적용한 다이버시티 시스템은 비교기와 스위치로 구성되며 위의 두 합성법보다는 구성이 간단한 장점이 있지만 성능 면에서 약간 떨어진다.In order to explain a general synthesis method of diversity, Figs. 1A, 1B, and 1C are shown as diagrams of diversity using a maximum ratio synthesis method, an equal gain synthesis method, and a selective switching method, respectively. Referring to FIG. 1A, a diversity system to which the maximum non-synthesis method is applied is composed of a phase synchronization device, a weight circuit, and a synthesizer. Referring to FIG. 1B, the diversity system to which the equal gain synthesis method is applied is the same as the component of the maximum nonsynthesis method except for using the weight. The equal gain synthesis method is slightly lower in performance than the maximum nonsynthesis method. In addition, referring to FIG. 1C, the diversity system using the selective switching method is composed of a comparator and a switch, and has a simpler configuration than the above two synthesis methods, but is slightly inferior in performance.
한편, 에스. 코조노(S. Kozono)와 에이치. 쯔루하라(H. Tsuruhara) 및 엠. 사카모토(M. Sakamoto)에 의한 "이동 무선을 위한 기지국 편파 다이버시티 수신(Base station polarization diversity reception for mobile radio), IEEETrans, Veh. Technol., vol. VT-33, no.4, pp.301-306, 1984)"라는 제목의 논문과, 이. 신(E. Shin)과 에스. 사파비-나시니(S. Safavi-Nacini)에 의한 "무선 이동 환경을 위한 간단한 이론적 모델(A Simple Theoretical Model for Polarization Diversity Reception in Wireless Mobile Environments), Antennas and Propagation Society, IEEE International Symposium 1999 , vol. 2 pp.1332-1335"라는 제목의 논문에 따르면 편파다이버시티의 성능을 평가할때, 상관 계수를 다음의 수학식 1과 같이 나타낸다.Meanwhile, S. S. Kozono and H. Tsuruhara and M. "Base station polarization diversity reception for mobile radio," by M. Sakamoto, IEEE Trans, Veh. Technol., Vol. VT-33, no.4, pp.301- 306, 1984) and this. E. Shin and S. "A Simple Theoretical Model for Polarization Diversity Reception in Wireless Mobile Environments," Antennas and Propagation Society, IEEE International Symposium 1999, vol. By S. Safavi-Nacini. According to a paper entitled 2 pp.1332-1335 ", when evaluating the performance of polarization diversity, the correlation coefficient is expressed as Equation 1 below.
여기서, α는 두 수신브랜치 간의 사이각, β는 입사파의 주빔에대한 입사각, Γ는 교차편파 분리도 이다. 도 2a와 도 2b 및 도 2c에는 입사각 α에 따른 상관계수의 크기 변화를 나타낸 그래프로써 나타내었다. 도 2a와 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 상관계수는 두 브랜치 사이의 교차편파분리도(XPD)가 적으면 상관계수가 낮아지고 다이버시티 효과가 상당히 우수함이 예상된다. 아직까지 기초적인 전파측정실험결과, 실내전파환경에서 실제 측정되는 교차편파분리(XPD: cross polarization discrimination)성능은 송신측에 원형편파를 사용한 경우가 수직편파를 사용한 경우보다 약 6 내지 7 dB 정도 낮게 됨을 알 수 있었다.Where α is the angle between the two receiving branches, β is the angle of incidence of the incident beam with respect to the main beam, and Γ is the cross-polarization separation. 2A, 2B and 2C are graphs showing the change in the correlation coefficient according to the incident angle α. Referring to FIGS. 2A, 2B, and 2C, it is expected that the correlation coefficient is low when the cross-polarization separation (XPD) between the two branches is low and the diversity effect is considerably excellent. As a result of basic radio wave measurement experiments, the performance of cross polarization discrimination (XPD) actually measured in indoor radio wave environment is about 6 to 7 dB lower when using circular polarization on the transmitting side than using vertical polarization. It could be known.
종래의 편파 다이버시티의 합성 방법에서는 검파이전(pre-detection)에 편파 다이버시티 합성하는 방법과 검파이후(post-detection)에 편파 다이버시티 합성하는 방법으로 나눌 수 있다. 검파이전에 합성하는 방식에 있어서, 최대비합성법은 다른 방법과 비교하여 가장 우수한 방식이지만 위상동기장치, 가중치회로, 합성회로가 요구되어 구성하기가 상당히 어렵다. 또한, 등이득합성법은 가중치회로만 제외하고 최대비 합성회로와 같고 성능개선은 최대비 합성보다는 약간 낮다. 다중경로 페이딩 전파환경에서 정확하고 안정한 위상동기를 추적하는 회로를 실현하기가 매우 어렵기 때문에 VHF(30M ~ 300MHz), UHF(300MHz ~ 3GHz) 및 그 이상의 주파수대인 마이크로파 이동무선통신에서는 최대비합성과 등이득합성법이 적합하지 않다. 이러한 두 방법과 비교하여 가장 높은 신호를 선택하는 선택절환방법은 두 방법보다는 성능이 약간 떨어지지만 회로구성이 간단하기 때문에 이동무선방식에서 더 선호하고 있다. 하지만, 신호의 연속적인 모니터링으로 다이버시티 브랜치 수만큼의 수신기가 필요하고, 스위칭(switching)에 의해 야기될 수 있는 반송파의 위상 변화(transient)와 스위칭시 발생하는 잡음으로 인하여 성능이 경감된다는 문제점이 있다.In the conventional method of synthesizing polarization diversity, it can be divided into a method of polarization diversity synthesis for pre-detection and a method of polarization diversity synthesis for post-detection. In the synthesis method before the GMP, the maximum nonsynthesis method is the best method compared with the other methods, but it is very difficult to configure the phase synchronization device, the weight circuit, and the synthesis circuit. Also, the equal gain synthesis method is the same as the maximum ratio synthesis circuit except for the weight circuit, and the performance improvement is slightly lower than the maximum ratio synthesis. Because it is very difficult to realize accurate and stable phase synchronization circuits in multipath fading propagation environment, the maximum incompatibility is achieved in microwave mobile wireless communication in VHF (30M ~ 300MHz), UHF (300MHz ~ 3GHz) and higher frequency bands. Equal-gain synthesis method is not suitable. Compared to these two methods, the selection switching method that selects the highest signal has a slightly lower performance than the two methods, but is preferred in the mobile radio method because the circuit configuration is simple. However, the continuous monitoring of the signal requires the number of diversity branch receivers, and the performance is reduced due to the phase shift of the carrier caused by switching and the noise generated during switching. have.
또한, 일반적인 다이버시티 시스템에서의 합성 방법은 앞에서 언급한대로 최대비합성, 등이득, 선택절환법이 있지만 구성이 복잡하다. 위상동기장치는 주파수가 높아질수록, 페이딩 환경일수록 실현이 곤란하고 선택절환법의 스위치 동작은 시스템의 성능저하를 야기한다는 문제점이 있다.In addition, the synthesis method in a general diversity system has a maximum non-synthesis, an equal gain, and a selective switching method as mentioned above, but the configuration is complicated. The phase synchronization device has a problem that it is difficult to realize the higher the frequency and the fading environment, and the switch operation of the selective switching method causes the performance of the system to decrease.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가시거리와 비가시 거리 전파 환경에서 페이딩을 경감시킴에 있어 비가시거리(NLOS) 전파환경에서도 편파특성이 우수한 원형 편파 안테나를 사용함으로써 종래의 다이버시티 시스템 합성법보다 구성이 간단하고 성능이 우수한 원형 편파 다이버시티 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the fading in the visible and invisible distance propagation environment by using a circular polarization antenna having excellent polarization characteristics even in the non-visible distance (NLOS) propagation environment than the conventional diversity system synthesis method It is to provide a simple and excellent circular polarization diversity device.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 원형 편파 다이버시티 장치내에서 수행되어 가시거리와 비가시 거리 전파 환경에서 페이딩을 경감시킬 수 있는 원형 편파 다이버시티 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a circular polarization diversity method that can be performed in the circular polarization diversity apparatus to reduce fading in visible and invisible distance propagation environments.
도 1a와 도 1b 및 도 1c는 각각 최대비 합성법, 등이득합성법, 및 선택절환법을 적용한 다이버시티의 구성도.1A, 1B, and 1C are diagrams illustrating diversity using the maximum ratio synthesis method, the equal gain synthesis method, and the selective switching method, respectively.
도 2a와 도 2b 및 도 2c는 입사각 α에 따른 상관계수의 크기 변화를 나타낸 그래프.2A, 2B and 2C are graphs showing changes in the correlation coefficient according to the incident angle α.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원형편파 다이버시티 장치의 개략적인 구조를 송신계와 수신계로 구분하여 도시한 구성도.3 is a block diagram illustrating a schematic structure of a circular polarization diversity apparatus according to an embodiment of the present invention divided into a transmission system and a reception system.
도 4a는 도 3의 다이버시티 합성부의 일 예를 설명하기 위한 블록도.FIG. 4A is a block diagram illustrating an example of the diversity combining unit of FIG. 3. FIG.
도 4b는 송신부분에서 일반적인 원형 편파 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면.Figure 4b is a view for explaining the structure of a general circular polarization antenna in the transmission portion.
도 5a는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치에서 적용할 수 있는 마이크로스트립 안테나의 급전점의 구조의 일예를 나타낸 도면.Figure 5a is a diagram showing an example of the structure of the feed point of the microstrip antenna that can be applied in the circular polarization diversity apparatus according to the present invention.
도 5b는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치에서 다이버시티 합성을 위하여 90도 위상기와 신호 합성기를 구현한 일 예를 나타낸 도면.5B illustrates an example of implementing a 90 degree phase shifter and a signal synthesizer for diversity synthesis in a circular polarization diversity apparatus according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 각편파에 따른 신호강도특성을 평가한 결과를 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the results of evaluating the signal strength characteristics according to the angular polarization in order to explain the effect of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 실내 비가시 거리 전파 환경에서의 이동 측정 결과를 나타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the results of the movement measurement in indoor invisible distance propagation environment to explain the effect of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 누적 확률 분포도에 의한 평가 결과를 나타낸 그래프.8 is a graph showing an evaluation result based on a cumulative probability distribution diagram in order to explain the effects of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 다이버시티에 의한 BER 평가 결과를 나타낸 그래프.9 is a graph showing the results of BER evaluation by diversity in order to explain the effect of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치는 제1 편파 신호와 제2 편파 신호를 입력하여 제1 편파 신호를 소정 각도로 위상 시프트시키고 위상 시프트된 제1편파 신호와 제2 편파 신호를 더하여 원형 편파를 송신하는 송신단; 및 원형 편파 수신 안테나를 사용하여 상기 송신단으로부터 제1 편파 신호와 제2 편파 신호가 더해진 원형 편파 신호를 수신하여 제1 편파 신호를 상기 소정 각도 위상 시프트하고 제2 편파 신호와 다이버시티 합성하는 수신단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Circular polarization diversity apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem is to phase-shift the first polarized signal at a predetermined angle by inputting the first polarized signal and the second polarized signal and the phase-shifted first polarized signal and the second polarized wave A transmitter for adding circular signals and transmitting circularly polarized waves; And a receiver configured to receive a circularly polarized signal obtained by adding a first polarized signal and a second polarized signal from the transmitter using a circularly polarized reception antenna to phase shift the first polarized signal by a predetermined angle, and to synthesize diversity with the second polarized signal. Characterized in that it comprises a.
또한, 상기 제1 편파 신호는 수직 편파 신호 또는 수평 편파 신호이고, 상기 제2 편파 신호는 수평 편파 신호 또는 수직 편파 신호이며, 상기 소정 각도는 90도 인 것이 바람직하다.The first polarization signal may be a vertical polarization signal or a horizontal polarization signal, the second polarization signal may be a horizontal polarization signal or a vertical polarization signal, and the predetermined angle may be 90 degrees.
또한, 상기 수신단은 상기 송신단으로부터 송신된 원형 편파 신호를 수신하는 원형 편파 수신 안테나; 수신된 편파 신호 중에서 하나의 편파 신호를 90도 위상 시프트하는 90도 위상기; 및 수평 편파 신호 부분과 수직 편파 신호 부분을 다이버시티 합성하는 다이버시티 합성부;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the receiving end includes a circular polarization receiving antenna for receiving a circular polarization signal transmitted from the transmitting end; A 90 degree phase shifter for phase shifting one polarized signal among the received polarized signals by 90 degrees; And a diversity synthesizing unit for diversity combining the horizontal polarization signal portion and the vertical polarization signal portion.
또한, 상기 원형 편파 수신 안테나는 마이크로스트립 안테나;인 것이 바람직하다.In addition, the circularly polarized reception antenna is preferably a microstrip antenna.
또한, 상기 마이크로스트립 안테나는 정사각형의 패치 형태로 이루어지고, 수직 편파를 위한 제1 급전점과 수평 편파를 위한 제2 급전점이 정사각형의 대각선을 중심으로 대략 대칭을 이루는 것이 바람직하다.In addition, the microstrip antenna has a square patch shape, and the first feed point for the vertical polarization and the second feed point for the horizontal polarization are preferably symmetric about the diagonal of the square.
또한, 상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 방법은 (a) 제1 편파 신호와 제2 편파 신호를 입력하는 단계; (b) 제1 편파 신호를 소정 각도로 위상 시프트시키고 위상 시프트된 제1편파 신호와 제2 편파 신호를 더하여 원형 편파를 송신하는 단계; (c) 원형 편파 수신 안테나를 사용하여 상기 송신단으로부터 원형 편파 신호를 수신하는 단계; 및 (d) 위상 시프트된 제1 편파 신호를 90도 위상 시프트하고 제2 편파 신호와 다이버시티 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the circular polarization diversity method according to the present invention for achieving the another technical problem comprises the steps of: (a) inputting a first polarized signal and a second polarized signal; (b) phase shifting the first polarized signal at a predetermined angle and transmitting the circularly polarized wave by adding the phase shifted first polarized signal and the second polarized signal; (c) receiving a circularly polarized signal from the transmitter using a circularly polarized reception antenna; And (d) phase shifting the phase shifted first polarized signal by 90 degrees and combining diversity with the second polarized signal.
이하 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 원형편파 다이버시티 장치의 개략적인 구조를 송신계와 수신계로 구분하여 나타내었다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원형편파 다이버시티 장치의 송신계는 수직 편파 안테나(302)와 수평 편파 안테나(304)를 구비한다. 이하에서는 우선회 원형 편파를 송출 및 수신하기 위한 예를 설명하고자 한다. 다음으로, 수직 편파 안테나(302)에는 90도 위상기(306)가 접속된다. 원형 편파 송신부(308)는 수직 편파 안테나(302)를 통하여 수신된 수직편파 신호의 위상을 90도 시프트한 신호와 수평 편파 안테나를 통하여 수신된 수평 편파 신호를 입력하여 원형 편파 신호를 송출한다.3 shows a schematic structure of a circular polarization diversity apparatus according to an embodiment of the present invention divided into a transmission system and a reception system. Referring to FIG. 3, the transmission system of the circular polarization diversity apparatus according to the embodiment of the present invention includes a vertical polarization antenna 302 and a horizontal polarization antenna 304. Hereinafter, an example for transmitting and receiving a preferential circular polarization will be described. Next, a 90 degree phaser 306 is connected to the vertically polarized antenna 302. The circular polarization transmitter 308 transmits a circular polarization signal by inputting a 90 degree shifted phase of the vertical polarization signal received through the vertical polarization antenna 302 and a horizontal polarization signal received through the horizontal polarization antenna.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 원형편파 다이버시티 장치의 수신계는 원형 편파 수신 안테나(320), 90도 위상기(322), 및 다이버시티 합성부(330)를 구비한다. 원형 편파 수신 안테나(320)는 송신계로부터 송신된 원형 편파 신호를 수신하는데, 이 때, 90도 위상기(322)는 수신된 편파 신호 중에서 하나의 편파 신호를 90도 위상 시프트함으로써 결국은 수직 편파 신호와 수평 편파 신호가 편파별로 구분 된다. 다음으로, 다이버시티 합성부(330)는 수평 편파 신호 부분(324)과 수직 편파 신호 부분(326)을 다이버시티 합성한다.Now, the reception system of the circular polarization diversity apparatus according to the embodiment of the present invention includes a circular polarization receiving antenna 320, a 90 degree phase shifter 322, and a diversity combining unit 330. The circularly polarized reception antenna 320 receives the circularly polarized signal transmitted from the transmission system. At this time, the 90-degree phase shifter 322 phase shifts one polarized signal among the received polarized signals by 90 degrees and eventually vertically polarizes it. Signal and horizontal polarized signal are classified by polarization. Next, the diversity synthesizer 330 diversity synthesizes the horizontally polarized signal portion 324 and the vertically polarized signal portion 326.
도 4a에는 도 3의 다이버시티 합성부의 일 예를 설명하기 위한 블록도를 나타내었다. 도 4a를 참조하면, 도 3의 다이버시티 합성부는 원형 편파 안테나(402), 상기 원형 편파 안테나(402)를 통하여 수신된 일 편파 신호, 예를 들어, 수직 편파 신호(V_POL)의 위상을 90도 변화시켜 수평 편파 신호(H_POL)를 출력하는 90도 위상기(404), 수직 편파 신호(V_POL)를 수신하는 제1 수신부(406), 수평 편파 신호(H_POL)를 수신하는 제2 수신부(408), 수평 편파 신호(H_POL)와 수직 편파 신호(V_POL)를 입력하여 합성함으로써 수평/수직 편파 신호를 구하는 신호 합성부(410)를 포함한다. 검파부(412)는 합성된 수평/수직 편파 신호를 검파한다.4A is a block diagram illustrating an example of the diversity combining unit of FIG. 3. Referring to FIG. 4A, the diversity synthesizer of FIG. 3 adjusts the phase of one polarization signal, for example, the vertical polarization signal V_POL, received through the circular polarization antenna 402 and the circular polarization antenna 402. A 90-degree phase shifter 404 that changes and outputs a horizontally polarized signal H_POL, a first receiver 406 that receives a vertically polarized signal V_POL, and a second receiver 408 that receives a horizontally polarized signal H_POL And a signal synthesizing unit 410 for obtaining a horizontal / vertical polarization signal by inputting and synthesizing the horizontal polarization signal H_POL and the vertical polarization signal V_POL. The detector 412 detects the synthesized horizontal / vertical polarization signal.
상기와 같은 다이버시티 장치는 편파특성이 좋은 원형편파안테나를 이용하였고 수신된 원형편파를 수직 및 수평 편파로 분리하여 다이버시티 합성을 행할 수 있다.The diversity apparatus described above uses a circularly polarized antenna having good polarization characteristics, and divides the received circularly polarized wave into vertical and horizontal polarized waves to perform diversity synthesis.
도 4b에는 송신부분에서 일반적인 원형 편파 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면을 나타내었다. 도 4b를 참조하면, 일반적인 원형 편파 안테나에서는 신호원(422)에서 출력된 신호를 90도 위상기, 일반적으로 위상 시프터(424)를 사용하여 위상 시프트하여 수직 편파와 수평 편파를 구하여 원형 편파를 송신한다.Figure 4b is a view for explaining the structure of a general circular polarization antenna in the transmission portion. Referring to FIG. 4B, in a general circular polarization antenna, a signal polarized by a phase shifted from a signal source 422 using a 90-degree phase shifter, generally a phase shifter 424, to obtain vertical polarization and horizontal polarization and transmit circular polarization. do.
한편, 도 5a에는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치에서 적용할 수 있는 마이크로스트립 안테나의 급전점의 구조의 일예를 나타내었다. 도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치에서 적용할 수 있는 마이크로스트립 안테나의 일예는 정사각형의 패치 형태로 이루어진다. 수직 편파를 위한 제1 급전점(504)과 수평 편파를 위한 제2 급전점(502)는 정사각형의 대각선을 중심으로 대략 대칭을 이룬다.On the other hand, Figure 5a shows an example of the structure of the feed point of the microstrip antenna that can be applied in the circular polarization diversity apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 5A, one example of a microstrip antenna applicable to the circularly polarized diversity device according to the present invention is formed in a patch form of a square. The first feed point 504 for vertical polarization and the second feed point 502 for horizontal polarization are approximately symmetric about a diagonal of a square.
도 5b에는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치에서 다이버시티 합성을 위하여 90도 위상기와 신호 합성기를 구현한 일 예를 나타내었다. 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치에서 다이버시티 합성을 위하여 90도 위상기와 신호 합성기를 구현한 일 예는 제1 입력단(522), 제2 입력단(524)으로 신호를 수신하고 제2 입력단에는 90도 페이저(phaser)를 구성하여 제2 입력단을 통하여 입력된 신호를 위상 시프트시킨다. 신호 합성부(526)는 제1 입력단(522)을 통하여 입력된 신호와 제2 입력단(524)를 통하여 수신되어 위상 시프트된 신호를 합성한다. 상기 예에서는 50옴 단자(528)과 출력단(530)을 구비한다.5B shows an example of implementing a 90 degree phase shifter and a signal synthesizer for diversity synthesis in the circular polarization diversity apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 5B, an example of implementing a 90 degree phase shifter and a signal synthesizer for diversity synthesis in a circular polarization diversity apparatus according to the present invention receives a signal from a first input terminal 522 and a second input terminal 524. In addition, a 90 degree phaser is configured at the second input terminal to phase shift the signal input through the second input terminal. The signal synthesizing unit 526 synthesizes a signal input through the first input terminal 522 and a signal received through the second input terminal 524 and phase shifted. In this example, a 50 ohm terminal 528 and an output terminal 530 are provided.
도 6에는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 각편파에 따른 신호강도특성을 평가한 결과를 그래프로써 나타내었다.도 6을 참조하면, 실내 가시거리(LOS) 전파환경에서 송수신안테나를 정선회원형파(C-C), 역선회원형편파(C-X), 수직편파(V-V), 수평편파(H-H)로 한 경우의 이동측정에 대한 신호강도특성곡선(각각, 참조번호 60, 64, 62, 및 66으로 참조 됨)이 나타내어져 있다. 가시거리 전파환경에서는 정선회 원형편파를 사용하는 경우는 기수회반사파의 억제효과로 상당한 페이딩 경감효과를 얻을 수 있고, 평균 신호강도의 경우에 있어서도 역선회 원형편파를 사용한 경우와 비교해서 약 15dB 정도 높게 나타남을 알 수 있다.6 is a graph showing the results of evaluating the signal strength characteristics according to the angular polarization to explain the effect of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention. Referring to FIG. Signal strength characteristic curves for movement measurements in the case of transmitting / receiving antennas as forward member CC, reverse member CC, vertical polarization, and horizontal polarization in the environment (refer to reference numeral 60, respectively). 64, 62, and 66). In the visible wave propagation environment, when the forward circular polarization is used, a significant fading reduction effect can be obtained due to the suppression of the radiant echo, and the average signal intensity is about 15 dB compared with the reverse circular circular polarization. It can be seen that high.
도 7은 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 실내 비가시 거리 전파 환경에서의 이동 측정 결과를 그래프로써 나타내었다. 도 7을 참조하면, 실내 비 가시거리 전파환경에서 원형편파송수신(C-C), 수직편파송수신(V-V), 수평 편파 송수신(H-H), 원형 편파 송신 및 다이버시티 합성기수신(C-VH45 Comb.), 수직편파송신 및 다이버시티합성기수신(V-VH45 Comb.)한 경우에 대하여 신호강도변동곡선(각각, 참조번호 78, 76, 74, 70, 및 72로 참조 됨)을 보이고 있다. 도 7에서 알 수 있듯이 정선회 원형편파의 신호특성은 가시거리환경과는 다르게 나쁘게 나타남을 알 수 있고, 제작된 다이버시티 합성기를 이용한 경우의 신호특성이 다이버시티를 하지 않은 경우보다 우수한 신호강도특성곡선을 보이고 있다.FIG. 7 is a graph illustrating a measurement result of movement in an indoor invisible distance propagation environment in order to explain the effect of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention. Referring to FIG. 7, circular polarized wave reception (CC), vertical polarized wave reception (VV), horizontal polarized wave transmission and reception (HH), circular polarized wave transmission and diversity synthesizer reception (C-VH45 Comb.) The signal intensity fluctuation curves (refer to reference numerals 78, 76, 74, 70, and 72, respectively) are shown for the case of vertical polarization transmission and diversity synthesizer reception (V-VH45 Comb.). As can be seen in FIG. 7, the signal characteristics of the forward circular polarization are shown to be differently different from those in the visible distance environment, and the signal characteristics of the fabricated diversity synthesizer are superior to those of the non-diversity. It is showing a curve.
도 8에는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 누적 확률 분포도에 의한 평가 결과를 그래프로써 나타내었다. 도 8을 참조하면, 레일레이 곡선(80)을 기준으로 할 때, 비가시거리 전파환경에서의 원형편파송신 및 다이버시티합성기수신(C-VH45 Comb.), 수직편파송신 및 다이버시티합성기수신(V-VH45 Comb.)한 경우의 중앙치에 대한 누적확률분포곡선(각각, 참조번호 82 및 84로 참조됨)이 있다. 본 발명에 따른 원형편파다이버시티 시스템은 기존의 편파 다이버시티와 비교했을 때 누적확률 1%에서 3 dB 정도의 다이버시티 효과가 있음을 알 수 있다.FIG. 8 is a graph illustrating evaluation results based on cumulative probability distributions in order to explain the effects of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention. Referring to FIG. 8, based on the Rayleigh curve 80, circularly polarized wave transmission and diversity synthesizer reception (C-VH45 Comb.), Vertically polarized wave transmission, and diversity synthesizer reception in an invisible distance propagation environment ( There is a cumulative probability distribution curve (references 82 and 84, respectively) for the median for V-VH45 Comb. Circular polarization diversity system according to the present invention can be seen that there is a diversity effect of about 3 dB at the cumulative probability of 1% compared with the conventional polarization diversity.
도 9에는 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법의 효과를 설명하기 위하여 다이버시티에 의한 BER 평가 결과를 그래프로써 나타내었다. 도 9를 참조하면, 비가시거리전파환경에서 원형편파다이버시티(C-VH45 Comb.) 와 직선편파다이버시티(V-VH45 Comb.)의 측정결과 데이터를 QPSK 시스템에 적용하여 BER 성능개선을 비교한 결과(직선 편파 다이버시티는 90으로 참조되고, 원평편파 다이버시티는 92로 참조됨), 원형편파 다이버시티의 경우가에서 약 11dB 개선됨을 알 수 있다.9 is a graph showing the results of BER evaluation by diversity in order to explain the effects of the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention. Referring to FIG. 9, the BER performance is compared by applying the measurement result data of the circular polarization diversity (C-VH45 Comb.) And the linear polarization diversity (V-VH45 Comb.) To the QPSK system in an invisible distance propagation environment. One result (linear polarization diversity is referred to as 90, circular polarization diversity is referred to as 92), and circular polarization diversity is It can be seen that about 11dB is improved.
즉, 원형편파특성은 기수회 반사파의 수신이 억제되는 것 때문에 가시거리전파환경(LOS)에서는 수직편파로 송수신(V-V)한 경우와 수평편파로 송수신(H-H)한 경우보다 원형편파로 송수신(C-C)한 경우가 가장 우수한 페이딩 경감효과를 나타낸다. 또한, 비가시거리(NLOS) 전파환경에서도 간단하게 페이딩을 경감시킬 수 있다.That is, since circular polarization characteristics are suppressed from receiving reflected wave, the transmission and reception by circular polarization (CC) is more than the case of transmission and reception by vertical polarization (VV) and horizontal polarization and transmission (HH) in visible distance propagation environment (LOS). ) Shows the best fading alleviation effect. In addition, fading can be easily reduced even in an invisible distance (NLOS) propagation environment.
이상의 실시예는 본원 발명에 대한 이해를 돕기 위한 설명적인 것이며 첨부된 청구항들에 의하여 정의되는 본원 발명의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 이용한 원형 편파 다이버시티 장치 및 그 방법의 권리 범위는 상기 실시예에 한정되지 아니한다.The above embodiments are illustrative for the purpose of understanding the present invention and various modifications and variations are possible within the scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the scope of rights of the circularly polarized diversity device and method using the microstrip antenna according to the present invention is not limited to the above embodiment.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 원형 편파 다이버시티 장치 및 방법은 가시거리와 비가시 거리 전파 환경에서 페이딩을 경감시킴에 있어 비가시거리(NLOS) 전파환경에서도 편파특성이 우수한 원형 편파 안테나를 사용함으로써 종래의 다이버시티 시스템 합성법보다 구성이 간단하고 성능이 우수하다.As described above, the circular polarization diversity apparatus and method according to the present invention uses a circular polarization antenna having excellent polarization characteristics even in an invisible distance (NLOS) propagation environment in reducing fading in a visible and invisible distance propagation environment. This makes the configuration simpler and superior in performance than conventional diversity system synthesis.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100775656B1 (en) * | 2006-10-31 | 2007-11-13 | 한국항공우주연구원 | Apparatus for estimating cross polarization using spectrum information and method for estimating thereof |
| WO2019165593A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 华为技术有限公司 | Method for determining polarization information and related devices thereof |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950013075A (en) * | 1993-10-25 | 1995-05-17 | 정장호 | Spatial Diversity Receiver and Received Signal Synthesis Method |
| KR970055824A (en) * | 1995-12-26 | 1997-07-31 | 김광호 | Polarization diversity device to reduce fading effects |
| JP2001513969A (en) * | 1997-03-03 | 2001-09-04 | セレトラ・リミテッド | Cellular communication system |
| KR100243105B1 (en) * | 1997-12-19 | 2000-02-01 | 정선종 | Polarization delayed distributed antenna system for cdma mobile communications |
| JP2002280828A (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Ee C Ii Tec Kk | Antenna system |
| KR20020078372A (en) * | 2001-04-09 | 2002-10-18 | 주식회사 팬택앤큐리텔 | Apparatus for forward polarization diversity in a IMT-2000 system |
-
2002
- 2002-11-01 KR KR10-2002-0067558A patent/KR100495536B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100775656B1 (en) * | 2006-10-31 | 2007-11-13 | 한국항공우주연구원 | Apparatus for estimating cross polarization using spectrum information and method for estimating thereof |
| WO2019165593A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 华为技术有限公司 | Method for determining polarization information and related devices thereof |
| CN111742501A (en) * | 2018-02-28 | 2020-10-02 | 华为技术有限公司 | Polarization information determination method and related equipment thereof |
| US11038580B2 (en) | 2018-02-28 | 2021-06-15 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for determining polarization information and related device thereof |
| CN111742501B (en) * | 2018-02-28 | 2022-02-18 | 华为技术有限公司 | Polarization information determination method and related equipment thereof |
Also Published As
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