KR20170065252A - Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치 - Google Patents

Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170065252A
KR20170065252A KR1020150171454A KR20150171454A KR20170065252A KR 20170065252 A KR20170065252 A KR 20170065252A KR 1020150171454 A KR1020150171454 A KR 1020150171454A KR 20150171454 A KR20150171454 A KR 20150171454A KR 20170065252 A KR20170065252 A KR 20170065252A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
channel capacity
antennas
transmission
transmit
Prior art date
Application number
KR1020150171454A
Other languages
English (en)
Inventor
이우용
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020150171454A priority Critical patent/KR20170065252A/ko
Priority to US15/369,682 priority patent/US20170162951A1/en
Publication of KR20170065252A publication Critical patent/KR20170065252A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H04B7/046—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H04B7/0608—Antenna selection according to transmission parameters
    • H04B7/061—Antenna selection according to transmission parameters using feedback from receiving side
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0691—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

다중 입출력 통신 방법 및 장치가 개시된다. 다중 입출력 통신 방법은 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하는 단계, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 단계 및 상기 현재 채널 용량이 상기 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성을 변경하는 단계를 포함한다.

Description

LOS 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INCREASING CHANNEL CAPACITY IN LINE OF SIGHT CIRCUMSTANCE}
본 발명은 다중 입출력 통신 기술에 관한 것으로 보다 구체적으로는 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성을 변경함으로써 채널 용량을 늘리는 기술에 관한 것이다.
종래의 낮은 반송 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 기술은 긴 전송 거리 및 작은 대역폭에서 낮은 전송률에 적합하도록 개발되어 왔다. 낮은 반송 주파수 대역을 사용하는 긴 전송 거리 통신 기술은 대용량 데이터의 전송을 위하여 다중 입출력 통신 기법을 사용하였다.
다중 입출력 통신은 MIMO (multiple input multiple output)라고 불리며, 무선 통신의 채널 용량 또는 전송 용량을 높이기 위한 안테나 기술이다. 구체적으로, MIMO는 송신 장치와 수신 장치에 복수의 안테나를 사용하고, 사용된 안테나 수에 비례하여 용량을 높이는 기술이다.
종래의 MIMO는 전파의 산란 등이 충분한 NLOS 환경에 적합하도록 개발되어 왔다. 도 1a은 종래의 NLOS 환경에서 다중 입출력 통신이 이루어지고 있는 상황을 도시한 도면이다. NLOS (non line of sight) 환경이란 통신 환경 내부에 장애물이 존재하는 환경을 의미한다. NLOS 환경에서 통신에 이용되는 전파는 반사, 회절, 산란 등에 의해 지연시간이 증가하기 때문에 수신 장치에 도달하는 시간이 지연되게 된다. 예를 들어, 송신 안테나(110)로부터 송신된 전파는 중간에 존재하는 장애물(130) 때문에 수신 안테나(120)로 직진하지 못하고 실내의 벽(131)에 의해 반사, 굴절 또는 산란되어 수신 안테나(120)로 전송될 수 있다.
일반적으로 MIMO 기술은 NLOS에 적용하기 용이하고 LOS (line of sight) 환경에선 적용이 어렵다고 알려져 왔다. 즉, 전파의 산란 등이 거의 없는 실외의 LOS 환경에서 MIMO 기술은 적합하지 않은 것으로 여겨져 왔다. 그러나 무선 통신 사용량의 증가에 따라 LOS 환경에서도 전송 용량 또는 채널 용량을 늘려야 할 필요성이 제기되고 있으며, 이에 따라 MIMO 기술을 LOS 환경에 적용하려는 연구가 진행되고 있다.
최근 연구되고 있는 Massive MIMO 기법은 전파의 산란을 인위적으로 유도하여 LOS 환경에서 MIMO를 적용하는 것을 시도하고 있다. 그러나, 이 기법은 매우 많은 수의 안테나를 요구하며, 이에 따라 계산 량과 필요 전력도 기하 급수적으로 증가할 것으로 예상된다. 한편, 이를 극복하기 위해 제시된 간섭 정렬(Inetference alignment, Neutralization) 기법은 정보 이론적 경계만을 제시하고 있으며 구체적인 해결 방안은 제시하고 있지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 LOS 환경의 다중 입출력 통신에 있어서 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열이나 속성을 변경함으로써 안테나의 개수에 비례하여 채널 용량을 늘릴 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은, 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하는 단계, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 단계 및 상기 현재 채널 용량이 상기 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 상기 송신 신호의 위상을 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 상기 송신 신호의 진폭을 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 거리를 변경할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나들 사이의 간격 또는 상기 수신 안테나들 사이의 간격을 변경할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나들 사이의 각도 또는 상기 수신 안테나들 사이의 각도를 변경할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나들 또는 상기 수신 안테나들 중에서 일부의 안테나들로 구성된 부분 집합을 선택할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경하는 단계는 적어도 하나의 기생 소자의 리액턴스를 변경하고, 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나는 능동 소자와 상기 적어도 하나의 기생 소자를 포함할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 변경된 송신 안테나 또는 상기 변경된 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹에 기초하여 상기 변경된 송신 안테나와 상기 변경된 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 단계 및 상기 다시 계산된 현재 채널 용량에 기초하여 상기 변경된 송신 안테나 또는 상기 변경된 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 방법은, 상기 설정하는 단계는 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹에 기초하여 계산된 최대 채널 용량 또는 평균 채널 용량의 미리 설정된 비율로 타겟 채널 용량을 설정할 수 있다.
일실시예에 따른 다중 입출력 통신 장치는, 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하는 채널 용량 설정부, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 채널 용량 계산부 및 상기 현재 채널 용량이 상기 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 안테나 변경부를 포함할 수 있다.
상기 다중 입출력 통신 장치는, 상기 안테나 변경부는, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 거리, 상기 송신 안테나들 사이의 간격, 상기 수신 안테나들 사이의 간격, 상기 송신 안테나들 사이의 각도 또는 상기 수신 안테나들 사이의 각도를 변경하거나, 상기 송신 안테나들 또는 상기 수신 안테나들 중에서 일부의 안테나들로 구성된 부분 집합을 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, LOS 환경의 다중 입출력 통신에 있어서 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열이나 속성을 변경함으로써 안테나의 개수에 비례하여 채널 용량을 늘릴 수 있다.
도 1a은 non-LOS 환경에서 다중 입출력 통신이 이루어지고 있는 상황을 도시한 도면이다.
도 1b는 일실시예에 따른 LOS 환경에서 다중 입출력 통신이 이루어지고 있는 상황을 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 LOS 환경에서 강한 간섭이 있는 경우 N개의 송신 안테나와 M개의 수신 안테나 사이의 다중 입출력 통신을 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 LOS 환경에서 강한 간섭이 있는 경우 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나 사이의 다중 입출력 통신을 도시한 도면이다.
도 4은 일실시예에 따른 LOS 환경에서의 다중 입출력 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5은 일실시예에 따른 LOS 환경에서의 다중 입출력 통신 장치를 나타낸 도면이다.
도 6는 일실시예에 따른 LOS 환경에서의 다중 입출력 통신을 위한 모의 실험을 도시한 도면이다.
도 7는 도 6에 따라 실시된 실험 결과를 도시한 그래프이다.
아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 특허출원의 범위가 본 명세서에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 설명한 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하며, "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급이 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이라고 이해되어서는 안 된다.
제1 또는 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 구분하기 위해 사용될 수 있지만, 구성요소들이 제1 또는 제2의 용어에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1b는 일실시예에 따른 LOS 환경에서 다중 입출력 통신이 이루어지고 있는 상황을 도시한 도면이다.
LOS (line of sight) 환경이란 NLOS 환경과 달리 통신 환경 내부에 장애물이 존재하지 않는 환경을 의미한다. 다시 말하면, LOS 환경은 통신에 이용되는 전파가 반사, 회절, 산란 등을 겪지 않는 통신 환경을 의미할 수 있다. LOS 환경에서 전파는 반사, 회절, 산란 등을 겪지 않으므로 다중 경로를 갖지 않으며, 다중 경로에 따른 전송 지연 시간의 문제도 발생하지 않는다. 예를 들어, LOS 환경은 장애물이 없는 실외 환경을 의미할 수 있다.
도 1a와 달리 LOS 환경은 중간에 장애물(130)이 없고 다중 경로를 형성하는 매체(131)도 존재하지 않는다. 따라서 송신 안테나(110, 111 및 112)는 수 신 안테나(120, 121 및 122)로 전파를 직접 전송할 수 있다. 다만, 안테나의 개수가 증가함에 따라 각 송신 안테나로부터 각 수신 안테나로 전송되는 전파의 수가 증가하게 되고, 이는 전파 간의 간섭을 증가시킬 수 있다.
일실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 방법에서 송신 장치(130)는 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하고, 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산할 수 있다. 송신 장치(130)는 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다. 다시 말하면, 송신 장치(130)가 다중 입출력 통신 방법을 제어할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 방법에서 수신 장치(140)는 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하고, 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산할 수 있다. 송신 장치(140)는 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다. 다시 말하면, 수신 장치(140)가 다중 입출력 통신 방법을 제어할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 방법에서 외부 제어 장치(150)는 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하고, 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산할 수 있다. 외부 제어 장치(150)는 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다. 다시 말하면, 외부 제어 장치(150)가 다중 입출력 통신 방법을 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 방법에 의해 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹이 변경되는 경우 송신 신호의 진폭 또는 위상이 변경될 수 있다.
이하, 도 2와 도 3에서는 현재 채널 용량과 최대 채널 용량을 도출하는 과정이 개시된다.
도 2는 일실시예에 따른 LOS 환경에서 강한 간섭이 있는 경우 N개의 송신 안테나와 M개의 수신 안테나 사이의 다중 입출력 통신을 도시한 도면이다.
송신 데이터 스트림은 복수의 송신 안테나들을 통해 무선으로 복수의 수신 안테나들로 전송될 수 있고, 복수의 수신 안테나들에서 수신된 신호들은 수신 데이터 스트림을 형성할 수 있다.
일실시예로 복수의 송신 안테나들(110 ~ 112)은 1차원 배열일 수 있으며, 3차원 공간 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나(110)는 송신 안테나(111)를 기준으로 방위각
Figure pat00001
, 고도
Figure pat00002
의 방향으로 거리 (또는 간격)
Figure pat00003
의 위치에 배치될 수 있다. 일실시예로 복수의 수신 안테나들(120 ~ 122) 역시 1차원 배열일 수 있으며, 3차원 공간 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 수신 안테나(120)는 수신 안테나(121)를 기준으로 방위각
Figure pat00004
, 고도
Figure pat00005
의 방향으로 거리 (또는 간격)
Figure pat00006
의 위치에 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 복수의 송신 안테나들 또는 복수의 수신 안테나들은 2차원 배열이나 3차원 배열일 수도 있다.
각각의 송신 안테나로부터 송신되는 송신 신호들과 각각의 수신 안테나로 수신되는 수신 신호들은 각각 송신 벡터
Figure pat00007
와 수신 벡터
Figure pat00008
로 표현될 수 있다. 송신 벡터와 수신 벡터는 다음과 같은 관계를 갖는다.
y=H×x+n
Figure pat00009
는 채널 벡터를 의미할 수 있다. H는 채널 행렬 또는 복소 채널 행렬로 지칭될 수 있다.
Figure pat00010
은 잡음의 일종으로 공분산(covariance)이
Figure pat00011
인 AWGN (additive white Gaussian noise)를 의미한다. 여기서 IN은 N차원의 단위 행렬을 의미한다. 순수한 LOS 환경에서 채널 벡터 H의 (m, n)번째 채널 이득 hmn은 송신 신호의 파장 λ 및 n번째 송신 안테나에서 m번째 수신 안테나까지의 유효 통신 거리 dmn과 다음과 같은 관계를 갖는다.
Figure pat00012
또한, 유효 통신 거리 dmn은 다음 식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00013
이때
Figure pat00014
을 가정한다면, 유효 통신 거리는 다음과 같이 근사할 수 있다.
Figure pat00015
이하 도 3에서 안테나의 개수가 한정됨으로써 더욱 간소화된 식이 개시된다.
도 3은 일실시예에 따른 LOS 환경에서 강한 간섭이 있는 경우 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나 사이의 다중 입출력 통신을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 M = 2, N = 2로 한정한 것이다. 이때 채널 벡터 H는 다음과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00016
이때
Figure pat00017
을 가정한다면 채널 벡터 H는 다음과 같이 근사할 수 있다.
Figure pat00018
채널 벡터 H를 가지는 N×N 다중입출력(MIMO) 채널의 Shannon 용량은 채널 벡터 H의 N개의 특이 값(singular values)들이 존재하고 동일할 때 극대화 된다. 이것은 행렬 H의 열이 직교해야 한다는 것을 의미한다. 다시 말하면 H의 열 사이의 내적이 영(zero)이 되는 것을 의미한다. 이 조건을 2×2 다중입출력(MIMO) 채널인 경우에 적용하면 다음 수식과 같이 표현된다.
Figure pat00019
여기서, LT|cos
Figure pat00020
cos
Figure pat00021
|= LR|cos
Figure pat00022
cos
Figure pat00023
| = L|cosθcosφ|라고 가정하는 경우 위 식은 다음과 같이 근사할 수 있다.
Figure pat00024
위 식을 정리하면 다음 식과 같다. 여기서 k는 자연수이다.
Figure pat00025
위 식을 송신 안테나 개수 = N 및 수신 안테나 개수 = M (M ≤ N)인 경우로 확장하면 다음과 같다.
[식 1]
Figure pat00026
여기서 l, l` ∈ [1…M]이다.
이때, N×M 다중입출력(MIMO) 채널 용량 C는 다음 수식으로 주어진다. 이를 통해 현재 채널용량이 계산될 수 있다. 채널 용량은 데이터 흐름(stream, rank)의 수, 전송률, 전송 거리, 수신 SNR을 포함하는 개념일 수 있다.
Figure pat00027
여기서 Rxx는 입력 신호의 공분산 행렬(covariance matrix)이고, IM은 M 차원 단위 행렬(Identity Matrix)이다. 이때 입력 신호의 공분산 행렬을 Rxx = IM 라고 가정하면 위 식은 다음과 같이 간소화 될 수 있다. 이를 통해 현재 채널용량이 계산될 수 있다.
Figure pat00028
예를 들어, 송신기 안테나 개수 = 2 및 수신기 안테나 개수 = 2 를 가정하면 HHH는 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00029
채널 용량을 계산하기 위한 행렬의 디터미넌트(determinant)는 다음 수식과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00030
그러므로 채널용량 C는 다음 식으로 나타낼 수 있다. 이를 통해 현재 채널용량이 계산될 수 있다.
Figure pat00031
이때, LT|cos
Figure pat00032
cos
Figure pat00033
|= LR|cos
Figure pat00034
cos
Figure pat00035
| = L|cosθcosφ|라고 가정하면 HHH와 채널용량 C는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다. 이를 통해 현재 채널용량이 계산될 수 있다.
Figure pat00036
Figure pat00037
이때 채널용량의 최대 값 Cmax은
Figure pat00038
인 경우에 얻어질 수 있고 그 값은 다음 식과 같다.
Figure pat00039
위 식을 송신기 안테나 개수 = N 및 수신기 안테나 개수 = M (M ≤ N)인 경우로 확장하면 다음 식과 같다.
Figure pat00040
이때 채널 용량의 최대값 Cmax은
Figure pat00041
인 경우에 얻을 수 있고, 여기서 k는 자연수 이다.
일실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 장치는 첫 번째 채널상태 (채널 Bandwidth, MCS(modulation and coding scheme), 가용한 송수신 안테나 등)를 고려하여 타겟 채널용량을 달성하기 위한 송수신 안테나 개수를 선택할 수 있다.
다중 입출력 통신 장치는 식 1에서
Figure pat00042
이라고 가정하고,
Figure pat00043
를 만족하는 범위에서 송수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 선택할 수 있다. 여기서 그룹이란 서로 다른 기지국 간의 적어도 하나 이상의 안테나의 조합을 지칭할 수 있다.
다중 입출력 통신 장치는 선택된 송수신 안테나 그룹에서 안테나들의 배열 또는 속성을 조정하여 식 1을 만족하는 송수신 안테나들의 조합을 찾을 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 기지국 간의 안테나의 조합을 변경하여 식 1을 만족하는 송수신 안테나들의 조합을 찾을 수 있다. 여기서 Cmax가 타겟 채널용량일 수 있다. 식 1을 만족하는 송수신 안테나들의 조합이 없다면 다중 입출력 통신 장치는 타겟 채널용량을 만족할 수 없는 것으로 판단할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 타겟 채널용량은 Cmax에 근접하는 값일 수 있다. 예를 들어, 다중 입출력 통신 장치는 Cmax의 미리 설정된 일정 비율의 채널용량을 타겟 채널 용량으로 설정할 수 있다.
이하, 평균 채널용량 (또는 채널 용량의 평균값)을 계산하는 과정에 대해 기술한다.
TX(송신기 안테나 개수) = 2 이고 RX(수신기 안테나 개수) = 2 인 경우의 채널용량을 분석하기 위하여 PDF (Probability density function), CDF(Cumulative density function) 및 채널용량의 평균값(Expectation of the Capacity)을 해석해 보면 다음과 같다.
분석을 간단히 하기 위하여 PDF f(u)가 안테나 이격 거리 L에서 독립적 균일분포(Independent and uniformly distributions)를 가지는 것으로 가정한다.
Figure pat00044
이때
Figure pat00045
이라고 하면
Figure pat00046
이다. 그래서 CDF F(u)는 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.
Figure pat00047
그러므로 채널용량의 평균값 Cmean은 다음 수식과 표현할 수 있다.
Figure pat00048
이때,
Figure pat00049
이고,
Figure pat00050
라고 하면 다음 수식과 같이 간단히 표현할 수 있다.
Figure pat00051
위 수식을 계산하면 다음과 같은 수식으로 근사화하여 표현할 수 있다.
Figure pat00052
채널용량의 평균값 Cmean에 대한 정확한 분석은 다음과 같다.
Figure pat00053
라는 조건을 만족하므로 채널용량의 평균값 다음 수식으로 표현할 수 있다.
Figure pat00054
도 4는 일실시예에 따른 LOS 환경에서의 다중 입출력 통신 방법을 나타내는 순서도이다. 도 4는 송신 장치(130) 및 수신 장치(140)가 함께 다중 입출력 통신 방법을 제어하는 실시예를 가정한다.
단계(411)에서 송신 장치(130)는 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정할 수 있다. 타겟 채널 용량은 사용자에 의해 미리 설정된 값일 수 있다.
단계(412)에서 송신 장치(130)는 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나의 수가 M이고 수신 안테나의 수가 N인 경우 채널 용량 C은 다음 식에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00055
예를 들어, 송신 안테나의 수와 수신 안테나의 수가 각각 2인 경우 채널 용량 C는 다음 식에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00056
즉, 주어진 주파수 대역에 의해 파장 λ가 정해지는 경우 현재 채널 용량은 송신 안테나 사이의 방위각
Figure pat00057
, 고도
Figure pat00058
및 거리
Figure pat00059
및 수신 안테나 사이의 방위각
Figure pat00060
, 고도
Figure pat00061
및 거리
Figure pat00062
에 의해 변경될 수 있다. 또한, 현재 채널 용량은 송신 안테나의 기준점과 수신 안테나의 기준점 사이의 거리인 d0에 의해 변경될 수 있다.
현재 채널 용량은 송신 신호 간의 간섭에 의해 데이터 전송량이 제한된 상태일 수 있다. 단계(413)에서 송신 장치(130)는 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 송신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경함으로써 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절할 수 있다.
예를 들어, 1 ≤ i, j ≤ N 일 때 i 번째 송신자는 j 번째 수신자에게 신호를 전송할 때 i(자신)가 전송한 신호가 아닌 N-1개의 송신 신호가 j 번째 수신자에게서 제거될 수 있도록, 송신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경함으로써 N개의 송신 신호들을 변경할 수 있다. 다시 말하면, 송신 장치(130)는 현재 채널 용량을 계산함으로써 수신 장치(140)가 받을 간섭을 예측한 후, 그 간섭이 제거되어 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량에 근접할 수 있도록 송신 신호들을 변경할 수 있다.
일실시예에 따르면, 송신 장치(130)는 송신 안테나의 기준점과 수신 안테나의 기준점 사이의 거리인 d0를 변경함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 송신 신호가 변경됨에 따라 현재 채널 용량도 타겟 채널 용량에 근접할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 송신 장치(130)는 송신 안테나들 사이의 간격
Figure pat00063
을 변경함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 송신 신호가 변경됨에 따라 현재 채널 용량도 타겟 채널 용량에 근접할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 송신 장치(130)는 송신 안테나들 사이의 각도를 변경함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 구체적으로, 송신 장치(130)는 송신 안테나들 사이의 방위각
Figure pat00064
또는 고도
Figure pat00065
를 변경함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 송신 신호가 변경됨에 따라 현재 채널 용량도 타겟 채널 용량에 근접할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 송신 장치(130)는 송신 안테나들 중에서 일부의 안테나들로 구성된 부분 집합을 선택함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 구체적으로, 복수의 송신 안테나들의 배열이 고정된 상태라고 하더라도 어떤 송신 안테나들을 선택하느냐에 따라 송신 안테나들 사이의 간격
Figure pat00066
또는 각도 (즉, 방위각
Figure pat00067
또는 고도
Figure pat00068
)가 변경될 수 있다. 송신 신호가 변경됨에 따라 현재 채널 용량도 타겟 채널 용량에 근접할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 송신 안테나가 하나의 능동 소자와 복수의 기생 소자를 포함하는 경우에, 송신 장치(130)는 적어도 하나의 기생 소자의 리액턴스를 변경함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나는 ESPAR (electronically steerable parasitic array radiator)일 수 있다. 송신 신호가 변경됨에 따라 현재 채널 용량도 타겟 채널 용량에 근접할 수 있다.
단계(414)에서 송신 장치(130)는 변경된 송신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹에 기초하여 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산할 수 있다. 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우 송신 장치(130)는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 신호를 수신 장치(140)로 전송할 수 있다.
단계(415)에서 수신 장치(140)는 송신 장치(130)로부터 수신한 신호에 기초하여 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다. 이때 변경되는 배열 또는 속성 또는 그룹은 송신 안테나의 기준점과 수신 안테나의 기준점 사이의 거리인 d0, 수신 안테나들 사이의 간격
Figure pat00069
, 수신 안테나들 사이의 각도 (즉, 방위각
Figure pat00070
또는 고도
Figure pat00071
), 수신 안테나들로 구성된 부분 집합일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 수신 안테나가 하나의 능동 소자와 복수의 기생 소자를 포함하는 경우에, 수신 장치(140)는 적어도 하나의 기생 소자의 리액턴스를 변경함으로써 송신 신호를 변경할 수 있다. 예를 들어, 수신 안테나는 ESPAR (electronically steerable parasitic array radiator)일 수 있다. 송신 신호가 변경됨에 따라 현재 채널 용량도 타겟 채널 용량에 근접할 수 있다.
단계(416)에서 수신 장치(140)는 변경된 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹에 기초하여 다시 현재 채널 용량을 계산할 수 있다. 단계(417)에서 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우 수신 장치(140)는 송신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 신호를 송신 장치(130)로 전송할 수 있다. 단계(418)에서 송신 장치(130)는 수신 장치(140)로부터 수신한 신호에 기초하여 송신 안테나(130)의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다.
일실시예에 따르면, 도 4의 과정은 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량에 도달할 때까지 반복될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 도 4의 과정은 일정한 기준을 만족할 때까지 반복될 수 있다. 예를 들어, 일정한 기준은 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량의 일정 비율에 도달하는 것, 반복 횟수가 미리 설정된 값에 도달하는 것 등일 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 LOS 환경에서의 다중 입출력 통신 장치를 나타낸 도면이다.
일실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 장치(500)는 송신 장치(130)일 수 있다. 이 경우 다중 입출력 통신 방법은 송신 장치(130)에 의해 제어될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 장치(500)는 수신 장치(140)일 수 있다. 이 경우 다중 입출력 통신 방법은 수신 장치(140)에 의해 제어될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 다중 입출력 통신 장치(500)는 외부 제어 장치일 수 있다. 이 경우 다중 입출력 통신 방법은 외부 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 다른 실시예에 따르면 다중 입출력 통신 방법은 위의 실시예들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
다중 입출력 통신 장치(500)는 프로세서(501), 채널 용량 계산부(502), 변경부(503) 및 송수신부(504)를 포함할 수 있다. 프로세서(501)는 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정할 수 있다. 채널 용량 계산부(502)는 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산할 수 있다.
프로세서(501)는 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하는 지를 판단할 수 있다. 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못한다고 판단되는 경우, 변경부(503)는 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경할 수 있다.
프로세서(501)는 다시 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하는 지를 판단할 수 있다. 현재 채널 용량이 타겟 채널 용량을 만족하지 못한다고 판단되는 경우, 송수신부(504)는 송신 장치(130) 또는 수신 장치(140)로 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 신호를 송신하거나 수신할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 LOS 환경에서의 다중 입출력 통신을 위한 모의 실험을 도시한 도면이다.
도 6의 LOS 환경은 2 개의 별도의 데이터 흐름이 존재하며, 산란이 없는 이상적인 상황을 가정한다. 반송 신호의 파장 (또는 송신 신호의 파장) λ는 5mm이고 송신 장치와 수신 장치 사이의 거리인 d (또는 d0)는 2m이다. 송신 안테나들 사이의 간격
Figure pat00072
및 수신 안테나들 사이의 간격
Figure pat00073
은 r로 동일하다.
도 7은 도 6에 따라 실시된 실험 결과를 도시한 그래프이다.
수신 안테나 당 수신된 Es/No (dB)에 대한 채널 용량 (bits/ symbol)은 수신 안테나 당 수신된 Es/No이 증가할수록 증가한다. 또한, 안테나 간의 간격 r이 증가함에 따라 채널 용량은 감소함을 알 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
500: 다중 입출력 통신 장치
501: 프로세서
502: 채널 용량 계산부
503: 변경부
504: 송수신부

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하는 단계;
    상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 단계; 및
    상기 현재 채널 용량이 상기 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 단계
    를 포함하는 다중 입출력 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 상기 송신 신호의 위상을 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성을 변경하는 다중 입출력 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 상기 송신 신호의 진폭을 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 다중 입출력 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 거리를 변경하는 다중 입출력 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나들 사이의 간격 또는 상기 수신 안테나들 사이의 간격을 변경하는 다중 입출력 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나들 사이의 각도 또는 상기 수신 안테나들 사이의 각도를 변경하는 다중 입출력 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 상기 송신 안테나들 또는 상기 수신 안테나들 중에서 일부의 안테나들로 구성된 부분 집합을 선택하는 다중 입출력 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 적어도 하나의 기생 소자의 리액턴스를 변경하고,
    상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나는 능동 소자와 상기 적어도 하나의 기생 소자를 포함하는
    다중 입출력 통신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변경된 송신 안테나 또는 상기 변경된 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹에 기초하여 상기 변경된 송신 안테나와 상기 변경된 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 단계; 및
    상기 다시 계산된 현재 채널 용량에 기초하여 상기 변경된 송신 안테나 또는 상기 변경된 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 단계
    를 포함하는 다중 입출력 통신 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성에 기초하여 계산된 최대 채널 용량 또는 평균 채널 용량의 미리 설정된 비율로 타겟 채널 용량을 설정하는
    다중 입출력 통신 방법.
  11. 적어도 하나의 송신 안테나와 적어도 하나의 수신 안테나 사이의 타겟 채널 용량을 설정하는 채널 용량 설정부;
    상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호에 기초하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 현재 채널 용량을 계산하는 채널 용량 계산부; 및
    상기 현재 채널 용량이 상기 타겟 채널 용량을 만족하지 못하는 경우, 상기 송신 안테나로부터 출력되는 송신 신호를 조절하기 위해 상기 송신 안테나 또는 상기 수신 안테나의 배열 또는 속성 또는 그룹을 변경하는 안테나 변경부
    를 포함하는 다중 입출력 통신 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 안테나 변경부는,
    상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 거리, 상기 송신 안테나들 사이의 간격, 상기 수신 안테나들 사이의 간격, 상기 송신 안테나들 사이의 각도 또는 상기 수신 안테나들 사이의 각도를 변경하거나,
    상기 송신 안테나들 또는 상기 수신 안테나들 중에서 일부의 안테나들로 구성된 부분 집합을 선택하는
    다중 입출력 통신 장치.
KR1020150171454A 2015-12-03 2015-12-03 Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치 KR20170065252A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150171454A KR20170065252A (ko) 2015-12-03 2015-12-03 Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치
US15/369,682 US20170162951A1 (en) 2015-12-03 2016-12-05 Method and apparatus for increasing channel capacity in line of sight environment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150171454A KR20170065252A (ko) 2015-12-03 2015-12-03 Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170065252A true KR20170065252A (ko) 2017-06-13

Family

ID=58798685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150171454A KR20170065252A (ko) 2015-12-03 2015-12-03 Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20170162951A1 (ko)
KR (1) KR20170065252A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190037083A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 한국과학기술원 그룹배열안테나 기반의 mimo 송수신 방법, mimo 송신기 및 mimo 수신기

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109450506B (zh) * 2018-11-16 2020-12-29 政务和公益机构域名注册管理中心 一种基于双路干扰信号调整的多干扰协作干扰对齐方法
JP2022028544A (ja) * 2020-08-03 2022-02-16 京セラ株式会社 電子機器
US20230344119A1 (en) * 2020-08-27 2023-10-26 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Positioning a device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1255369A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-06 TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (publ) Link adaptation for wireless MIMO transmission schemes
US20050238111A1 (en) * 2004-04-09 2005-10-27 Wallace Mark S Spatial processing with steering matrices for pseudo-random transmit steering in a multi-antenna communication system
KR100946924B1 (ko) * 2005-06-24 2010-03-09 삼성전자주식회사 제로 포싱 빔포밍 알고리즘에서의 사용자 단말 선택 방법
US20070153731A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-05 Nadav Fine Varying size coefficients in a wireless local area network return channel
JP4801755B2 (ja) * 2009-04-23 2011-10-26 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 無線通信装置及び方法
DE102009043439A1 (de) * 2009-09-29 2011-03-31 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Kanalqualitäts-Rückmeldungen von Mobilstationen
EP3567736A1 (en) * 2011-08-19 2019-11-13 Quintel Cayman Limited Method and apparatus for providing elevation plane spatial beamforming
CA2873420C (en) * 2012-05-13 2020-06-02 Amir Khandani Wireless transmission with channel state perturbation
CN103812540B (zh) * 2012-11-12 2017-06-27 华为技术有限公司 阵列天线及发射接收信号方法、装置
CN103887593B (zh) * 2012-12-20 2017-02-08 华为技术有限公司 一种单片射频双流传输的装置，使用方法，及天线系统
US9608705B2 (en) * 2013-05-30 2017-03-28 Nec Corporation MIMO communication system for propagation environment including deterministic communication channel, and antennas for MIMO communication system
JP2015073260A (ja) * 2013-09-04 2015-04-16 富士通株式会社 無線通信システム、及び、無線通信方法
WO2016024912A2 (en) * 2015-11-04 2016-02-18 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Precoding a transmission from a two-dimensional antenna array using a partially reshaped codebook

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190037083A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 한국과학기술원 그룹배열안테나 기반의 mimo 송수신 방법, mimo 송신기 및 mimo 수신기

Also Published As

Publication number Publication date
US20170162951A1 (en) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111355520B (zh) 一种智能反射表面辅助的太赫兹安全通信系统设计方法
US10014918B2 (en) Systems and methods for beam selection for hybrid beamforming
US10673503B2 (en) Method and device for performing beam forming
KR101562557B1 (ko) Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법, 장치 및 기록매체
US8553797B2 (en) Channel information prediction system and channel information prediction method
CN109997320A (zh) 包括天线的设备及其控制方法
KR20170065252A (ko) Los 환경에서 채널 용량을 늘리기 위한 다중입출력 방법 및 장치
CN111512567A (zh) 利用旋转波束管理进行无线通信的设备、方法和计算机程序
US8462869B2 (en) Channel information prediction system and channel information prediction method
US20230283105A1 (en) Apparatus and method for estimating channel of wireless power transmission system using intelligent reflecting surface
US10523302B2 (en) Apparatus and method for selecting beam pattern in communication system supporting beamforming scheme
JP2018514994A (ja) ビーム情報取得方法、装置及び通信システム
JP2010166316A (ja) Ｍｉｍｏ通信システム
KR101669857B1 (ko) 대규모 다중-입력 다중-출력 통신 시스템에서 채널 추정 및 피드백 방법
US11152986B2 (en) Fast spatial search using phased array antennas
Gante et al. Enhancing beamformed fingerprint outdoor positioning with hierarchical convolutional neural networks
Kutty et al. An improved numerical optimization method for efficient beam search in 60 GHz indoor millimeter wave wireless networks
Seo et al. Pilot beam sequence design for channel estimation in millimeter-wave MIMO systems: A POMDP framework
KR20150073739A (ko) 기회적 하향링크 간섭 정렬
KR102079436B1 (ko) 가시선 채널 환경에서 원형 배열 안테나를 이용한 다중 안테나 시스템과 그 설계 장치 및 방법
KR101742421B1 (ko) 송신 장치의 이동성 지원을 위한 송수신 빔 형성 방법 및 장치
KR101798341B1 (ko) 밀리미터 웨이브 채널에서의 빔 패턴 추정 방법
KR101813781B1 (ko) 파일럿 빔 생성 방법 및 이를 수행하는 장치
KR101606159B1 (ko) 거대배열 안테나 시스템을 위한 채널추정신호 설계방법
US10819539B2 (en) Signal source estimation method and apparatus performing the same