KR20230092304A - Precoder-Based Virtual Equal Space Uniform Circular Array for Orbital Angular Momentum - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배열 안테나 기반 통신 방법에 관한 것으로서 더 상세하게는 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)에 관한 것이다.The present invention relates to an array antenna-based communication method, and more particularly, to a precoder-based virtual Uniform Circular Array (UCA) for Orbital Angular Momentum (OAM).
이동 통신 기술은 다음과 같은 세 가지의 기술진화 방향을 목표로 삼고 있다.Mobile communication technology aims at the following three directions of technological evolution.
첫째, 초광대역 서비스(enhanced Mobile Broadband: eMBB): 4K 및 8K UHD(Ultra High Definition), 홀로그램, AR/VR 등의 대용량 데이터의 고속 전송을 목표로 하는 서비스로 주로 넓은 주파수 대역폭과 massive MIMO 기술을 바탕으로 최대 20Gbps, 사용자당 100Mbps까지의 전송 속도를 제공하고자 하는 기술이다.First, enhanced Mobile Broadband (eMBB): A service that aims for high-speed transmission of large-capacity data such as 4K and 8K UHD (Ultra High Definition), holograms, and AR/VR, mainly using wide frequency bandwidth and massive MIMO technology. Based on this technology, it is a technology that aims to provide transmission speeds of up to 20 Gbps and 100 Mbps per user.
둘째, 고신뢰/초저지연 통신(Ultra Reliable & Low Latency Communications: URLLC):공장 자동화, 로봇 원격 제어, 원격 의료, 자율주행자동차, 드론간 무선 연결, 실시간 게임 등 실시간 반응 속도가 필요한 서비스를 위한 것으로, 기존 약 10ms의 전송 지연시간을 1ms로, 전송 신뢰도는 99.999% 이상으로 제공하는 것을 목표로 하고 있다.Second, Ultra Reliable & Low Latency Communications (URLLC): For services that require real-time response speed, such as factory automation, remote control of robots, remote medical treatment, self-driving cars, wireless connection between drones, and real-time games, The goal is to reduce the existing transmission delay of about 10 ms to 1 ms and to provide transmission reliability of 99.999% or higher.
셋째, 대량연결(Machine-Type Communications: mMTC)은 수많은 가정용, 산업용 IoT 기기들이 상호 연결되어 동작할 미래 환경을 대비하기 위한 것으로 1km2 단위 면적 당 4G의 10배가 넘는 100만 개 이상의 연결을 지원하는 것을 목표로 하고 있다.Third, Machine-Type Communications (mMTC) is to prepare for a future environment in which numerous household and industrial IoT devices are interconnected and operate, supporting more than 1 million connections per 1km2 unit area, which is more than 10 times that of 4G. are aiming
5G 무선 액세스의 핵심 구성요소 중 하나는 새로운 무선 대역용으로 설계된 New Radio(NR)라는 혁신적인 무선 인터페이스이다. 5G 이동통신 표준으로서의 첫 릴리즈(Release) 인 3GPP Rel-15 NR은 mmWave와 massive MIMO(Multi-Input Multi-Output)를 기반으로 하고 있으며, 통신 용량을 증대시키기 위한 다양한 기법들이 제안되고 있다.One of the key components of 5G radio access is an innovative air interface called New Radio (NR) designed for the new radio band. 3GPP Rel-15 NR, the first release as a 5G mobile communication standard, is based on mmWave and massive MIMO (Multi-Input Multi-Output), and various techniques are being proposed to increase communication capacity.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 기지국 안테나에 신호처리를 이용하여 그대로 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용할 수 있는 궤도 각 운동량을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and is a precoder-based virtual precoder for orbital angular momentum that can use orbital angular momentum (OAM) as it is by using signal processing in an existing base station antenna. Provides a Uniform Circular Array (UCA).
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배열 형태의 기지국 안테나에서 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용하기 위해 신호처리함에 있어서, 상기 배열 형태의 기지국 안테나에서 미리 설정된 일부 영역의 안테나에 프리코더를 적용하여 신호를 변형하는 것을 특징으로 하는 궤도 각 운동량을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problem, in signal processing to use Orbital Angular Momentum (OAM) in an array type base station antenna, a preset part of the array type base station antenna A precoder-based virtual equally spaced circular array for orbital angular momentum, characterized in that a signal is transformed by applying a precoder to an antenna of an area, is provided.
또한, 본 발명에서 소프트웨어적인 곱셈연산을 통해 가상의 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 구성함에 있어서, 어떠한 배열연산을 곱하는지에 따라 서로 다른 형태의 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in constructing a virtual Uniform Circular Array (UCA) through a software multiplication operation in the present invention, different types of signals are generated depending on which array operation is multiplied.
본 발명의 실시예에 따른 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)는 기존의 기지국 안테나에 신호처리를 이용하여 그대로 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용할 수 있어 호환성을 있는 안테나를 구성하여 비용 절감 효과를 예상할 수 있다.Precoder-based virtual Uniform Circular Array (UCA) for Orbital Angular Momentum (OAM) according to an embodiment of the present invention uses signal processing for an existing base station antenna to obtain Orbital Angular Momentum (OAM) as it is ( Since Orbital Angular Momentum (OAM) can be used, a cost reduction effect can be expected by constructing a compatible antenna.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)의 예시도
도 2는 곱셈 연산을 통해 구성한 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)의 실시예를 나타낸 도면
도 3은 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 표현하는 성상도1 is an exemplary diagram of a virtual Uniform Circular Array (UCA) according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram showing an embodiment of a virtual Uniform Circular Array (UCA) constructed through a multiplication operation;
3 is a constellation diagram representing a virtual Uniform Circular Array (UCA)
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 본 발명의 실시예에 따른 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)의 예시도이고, 도 2는 곱셈 연산을 통해 구성한 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3은 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 표현하는 성상도이다.1 is an exemplary diagram of a virtual Uniform Circular Array (UCA) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of a virtual Uniform Circular Array (UCA) constructed through a multiplication operation. , and FIG. 3 is a constellation diagram representing a virtual Uniform Circular Array (UCA).
궤도 각운동량(Orbital angular momentum, OAM)은 신호 전송을 위해 OAM 모드로서 새로운 자유도를 활용하고 전파된 전자기파의 방위각과 관련된 위상 변화를 활용한다.Orbital angular momentum (OAM) utilizes a new degree of freedom as an OAM mode for signal transmission and utilizes the azimuth-related phase change of propagated electromagnetic waves.
OAM 기반 MIMO 기법은 서로 다른 모드 조합에 이상적인 가시선 채널 하에서 무선 네트워크의 채널 용량을 향상시키기 위해 사용된다. 즉, 모드 조합과 함께 OAM-MIMO 기술을 사용하면 개별 OAM 모드에서 여러 개의 독립적인 OAM 파형을 생성할 수 있다OAM-based MIMO techniques are used to improve the channel capacity of wireless networks under line-of-sight channels, which are ideal for different mode combinations. In other words, using OAM-MIMO technology in conjunction with mode combination, multiple independent OAM waveforms can be generated from individual OAM modes.
특히, 본원발명은 배열 형태의 기지국 안테나에서 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용하기 위해 신호처리함에 있어서, 배열 형태의 기지국 안테나에서 미리 설정된 일부 영역의 안테나에 프리코더를 적용하여 신호를 변형한다.In particular, in the present invention, in signal processing to use Orbital Angular Momentum (OAM) in an array type base station antenna, a precoder is applied to an antenna of a predetermined area in an array type base station antenna to transmit a signal. transform
즉, 소프트웨어적인 곱셈연산을 통해 가상의 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 구성할 때 어떠한 배열연산을 곱하는지에 따라 서로 다른 형태의 신호를 생성할 수 있다.That is, when constructing a virtual Uniform Circular Array (UCA) through a software multiplication operation, different types of signals can be generated depending on which array operation is multiplied.
즉, 본 발명에서는 배열 형태의 기지국 안테나에서 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용하기 위하여 프리코더라는 신호처리를 이용한다.That is, in the present invention, signal processing called a precoder is used to use Orbital Angular Momentum (OAM) in an array type base station antenna.
가로 세로 형태로 안테나를 배열하는 형태에서 프리코더를 사용하여 전파의 진행방향을 위상을 가지도록 변형하여 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 만든다. 따라서 소프트웨어 (Software)적인 요소를 통해서 물리적인 요소를 바꾸지 않음으로써 호환성을 가지도록 구성할 수 있다.In the form of arranging antennas horizontally and vertically, a precoder is used to transform the propagation direction of radio waves to have a phase to create a virtual Uniform Circular Array (UCA). Therefore, it can be configured to have compatibility by not changing physical elements through software elements.
즉, 기존의 기지국 안테나에 신호처리를 이용하여 그대로 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용할 수 있다.That is, it is possible to use Orbital Angular Momentum (OAM) as it is by using signal processing for an existing base station antenna.
도 1을 보면 전체 안테나의 영역에서 일부에만 프리코더를 적용하여 신호를 변형한다. 즉, 프리코더를 이용한 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM) 파형을 구현한다.Referring to FIG. 1, a signal is modified by applying a precoder to only a part of the entire antenna area. That is, an Orbital Angular Momentum (OAM) waveform is implemented using a precoder.
도 2에서는 도 1의 소프트웨어적인 곱셈 연산을 통해 구성한 가상 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 보여준다. 어떠한 배열 연산을 곱하는냐에 따라 다른 형태의 신호를 만들 수 있다.FIG. 2 shows a virtual Uniform Circular Array (UCA) constructed through the software multiplication operation of FIG. 1 . Different types of signals can be created depending on which array operation is multiplied.
또한, 도 3처럼 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM) 모드는 선정하는 축을 가상으로 구성하는 형태를 취한다.In addition, as shown in FIG. 3, the Orbital Angular Momentum (OAM) mode takes the form of virtually configuring an axis to be selected.
본 발명의 실시예에 따른 궤도 각 운동량을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이는 기존의 기지국 안테나에 신호처리를 이용하여 그대로 궤도 각 운동량(Orbital Angular Momentum, OAM)을 사용할 수 있어 호환성을 있는 안테나를 구성하여 비용 절감 효과를 예상할 수 있다.The precoder-based virtual equally spaced circular array for orbital angular momentum according to an embodiment of the present invention is a compatible antenna because it can use orbital angular momentum (OAM) as it is by using signal processing for an existing base station antenna. By configuring the cost reduction effect can be expected.
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 (2)
상기 배열 형태의 기지국 안테나에서 미리 설정된 일부 영역의 안테나에 프리코더를 적용하여 신호를 변형하는 것을 특징으로 하는 궤도 각 운동량을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이.
In signal processing to use Orbital Angular Momentum (OAM) in an array-type base station antenna,
A precoder-based virtual equally spaced circular array for orbital angular momentum, characterized in that the signal is modified by applying a precoder to an antenna of a predetermined partial area in the base station antenna of the array type.
소프트웨어적인 곱셈연산을 통해 가상의 등간격 원형 어레이(Uniform Circular Array, UCA)를 구성함에 있어서, 어떠한 배열연산을 곱하는지에 따라 서로 다른 형태의 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 궤도 각 운동량을 위한 프리코더 기반 가상 등간격 원형 어레이.According to claim 1,
In constructing a virtual Uniform Circular Array (UCA) through a software multiplication operation, a free for orbital angular momentum characterized in that different types of signals are generated depending on which array operation is multiplied. Coder-based virtual equispaced circular array.
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