WO2021075602A1 - 광대역 패치안테나 - Google Patents

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WO2021075602A1
WO2021075602A1 PCT/KR2019/013674 KR2019013674W WO2021075602A1 WO 2021075602 A1 WO2021075602 A1 WO 2021075602A1 KR 2019013674 W KR2019013674 W KR 2019013674W WO 2021075602 A1 WO2021075602 A1 WO 2021075602A1
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WO
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groove
antenna
signal
self
line
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/013674
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English (en)
French (fr)
Inventor
김동규
민병욱
박규태
이동현
Original Assignee
엘지전자 주식회사
연세대학교 산학협력단
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
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Priority to PCT/KR2019/013674 priority patent/WO2021075602A1/ko
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/35—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using two or more simultaneously fed points
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0442—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular tuning means

Definitions

  • the present specification relates to wireless communication, and more particularly, to a broadband patch antenna that improves isolation between ports in order to remove self-interference signals in a system supporting full duplex radio (FDR).
  • FDR full duplex radio
  • FDR Full Duplex Radio
  • FIG. 1 shows a conceptual diagram of a terminal and a base station supporting FDR.
  • Intra-device self-interference Since transmission/reception is performed with the same time and frequency resource, not only the desired signal but also the signal transmitted by itself is simultaneously received. At this time, since the signal transmitted by itself is received by its own receiving antenna with little attenuation, it means that it is received with much greater power than the desired signal and acts as interference.
  • UE to UE inter-link interference This means that an uplink signal transmitted by a UE is received by a UE located adjacent to it and acts as interference.
  • BS to BS inter-link interference It means that a signal transmitted between base stations or between heterogeneous base stations (Picocell, femtocell, relay node) in HetNet situation is received by the receiving antenna of another base station and acts as interference.
  • SI Intra-device self-interference
  • a technical problem to be achieved in the present specification is to provide a wideband patch antenna having a high degree of self-interference signal rejection by improving the degree of isolation between ports.
  • the broadband patch antenna according to the present specification for solving the above-described problem includes a substrate, a ground plate attached to one surface of the substrate, a radiating plate attached to the center of the other surface facing the one surface of the substrate, and And a feed line attached to the other surface of the substrate and having one end connected to the radiation plate.
  • the power supply line includes a first line and a second line
  • the ground plate has a'b' shape having a first groove, a second groove, and a third groove
  • the ground plate is the It may not include a portion corresponding to the radiation plate.
  • the first groove is located in a first portion corresponding to the connection portion between the first line and the radiation plate
  • the second groove is located in a second portion corresponding to the connection portion between the second line and the radiation plate
  • the The third groove may be spaced apart from the first groove and the second groove.
  • the third groove may be located between the first groove and the second groove.
  • the third groove may be located in a portion of the ground plate that generates a right handed circular polarization (RHCP) when a vertically polarized signal is input to the radiation plate through the feed line.
  • RHCP right handed circular polarization
  • the third groove may be located in a portion of the ground plate that generates a left handed circular polarization (LHCP) when a horizontal polarization signal is input to the radiation plate through the feed line.
  • LHCP left handed circular polarization
  • first line and the second line may form a right angle.
  • the radiation plate may have a square shape, one end of the first line may be connected to one side of the radiation plate, and one end of the second line may be connected to a side connected to one side of the radiation plate.
  • the radiating plate may have a square shape, and the third groove may be positioned at a portion bent by 90 degrees in the'L' shape.
  • the polarization separation of the patch antenna may be increased by forming the third groove in the ground plate.
  • FIG. 1 shows a conceptual diagram of a terminal and a base station supporting FDR.
  • FIG. 3 illustrates a wireless device applicable to the present specification.
  • FIG. 5 illustrates a conceptual diagram of a transmit/receive link and self-interference (SI) in an FDR communication situation.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a location where three interference techniques are applied in an RF transmitting/receiving end (or RF front end) of a device.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of a device for self-interference cancellation (Self-IC) in a communication device proposed in a communication system environment using OFDM based on FIG. 6.
  • Self-IC self-interference cancellation
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of removing a self-interference signal by generating a duplicate signal.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using a physical distance of an antenna.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using a direction of an antenna beam.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using an antenna arrangement.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of removing a self-interference signal by varying polarizations of a transmit antenna and a receive antenna, respectively.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using a circulator.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using antenna polarization.
  • FIG. 16 illustrates a ground plane of a broadband patch antenna.
  • FIG. 17 shows a circuit in which a broadband patch antenna, an RCC, and a circulator are combined.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an effect of removing a self-talk self-interference signal using an RCC.
  • 19 is a diagram illustrating an effect of removing a cross-talk self-interference signal using a third groove.
  • the terminal collectively refers to a mobile or fixed user end device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), and an advanced mobile station (AMS).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • AMS advanced mobile station
  • the base station collectively refers to an arbitrary node of a network end communicating with a terminal, such as Node B, eNode B, Base Station, and Access Point (AP).
  • a terminal or user equipment may receive information from a base station through a downlink, and the terminal may also transmit information through an uplink.
  • Information transmitted or received by the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist according to the type and purpose of information transmitted or received by the terminal.
  • a communication system 1 applied to the present specification includes a wireless device, a base station, and a network.
  • the wireless device refers to a device that performs communication using a wireless access technology (eg, 5G NR (New RAT), LTE (Long Term Evolution)), and may be referred to as a communication/wireless/5G device.
  • wireless devices include robots 100a, vehicles 100b-1 and 100b-2, eXtended Reality (XR) devices 100c, hand-held devices 100d, and home appliances 100e. ), an Internet of Thing (IoT) device 100f, and an AI device/server 400.
  • the vehicle may include a vehicle equipped with a wireless communication function, an autonomous vehicle, a vehicle capable of performing inter-vehicle communication, and the like.
  • the vehicle may include an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) (eg, a drone).
  • UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • XR devices include Augmented Reality (AR)/Virtual Reality (VR)/Mixed Reality (MR) devices. It can be implemented in the form of a computer, a wearable device, a home appliance, a digital signage, a vehicle, a robot, and the like.
  • Portable devices may include smart phones, smart pads, wearable devices (eg, smart watches, smart glasses), computers (eg, notebook computers, etc.).
  • Home appliances may include TVs, refrigerators, washing machines, and the like.
  • IoT devices may include sensors, smart meters, and the like.
  • the base station and the network may be implemented as a wireless device, and the specific wireless device 200a may operate as a base station/network node to other
  • the wireless devices 100a to 100f may be connected to the network 300 through the base station 200.
  • AI Artificial Intelligence
  • the network 300 may be configured using a 3G network, a 4G (eg, LTE) network, or a 5G (eg, NR) network.
  • the wireless devices 100a to 100f may communicate with each other through the base station 200/network 300, but may communicate directly (e.g. sidelink communication) without passing through the base station/network.
  • the vehicles 100b-1 and 100b-2 may perform direct communication (e.g.
  • V2V Vehicle to Vehicle
  • V2X Vehicle to Everything
  • the IoT device eg, sensor
  • the IoT device may directly communicate with other IoT devices (eg, sensors) or other wireless devices 100a to 100f.
  • Wireless communication/connections 150a, 150b, and 150c may be established between the wireless devices 100a to 100f/base station 200, and the base station 200/base station 200.
  • wireless communication/connection includes various wireless access such as uplink/downlink communication 150a, sidelink communication 150b (or D2D communication), base station communication 150c (eg relay, Integrated Access Backhaul). This can be achieved through technology (eg 5G NR)
  • the wireless communication/connection 150a, 150b, 150c may transmit/receive signals through various physical channels.
  • various signal processing processes eg, channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.
  • resource allocation process e.g., resource allocation process, and the like may be performed.
  • FIG. 3 illustrates a wireless device applicable to the present specification.
  • the first wireless device 100 and the second wireless device 200 may transmit and receive wireless signals through various wireless access technologies (eg, LTE and NR).
  • ⁇ the first wireless device 100, the second wireless device 200 ⁇ is the ⁇ wireless device 100x, the base station 200 ⁇ and/or ⁇ wireless device 100x, wireless device 100x) of FIG. 2 ⁇ Can be matched.
  • the first wireless device 100 includes one or more processors 102 and one or more memories 104, and may further include one or more transceivers 106 and/or one or more antennas 108.
  • the processor 102 controls the memory 104 and/or the transceiver 106 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • the processor 102 may process information in the memory 104 to generate first information/signal, and then transmit a radio signal including the first information/signal through the transceiver 106.
  • the processor 102 may store information obtained from signal processing of the second information/signal in the memory 104 after receiving a radio signal including the second information/signal through the transceiver 106.
  • the memory 104 may be connected to the processor 102 and may store various information related to the operation of the processor 102. For example, the memory 104 may perform some or all of the processes controlled by the processor 102, or instructions for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flow charts disclosed herein. It is possible to store software code including:
  • the processor 102 and the memory 104 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR).
  • the transceiver 106 may be coupled with the processor 102 and may transmit and/or receive radio signals through one or more antennas 108.
  • Transceiver 106 may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver 106 may be mixed with an RF (Radio Frequency) unit.
  • a wireless device may mean a communication modem/circuit/chip.
  • the second wireless device 200 includes one or more processors 202 and one or more memories 204, and may further include one or more transceivers 206 and/or one or more antennas 208.
  • the processor 202 controls the memory 204 and/or the transceiver 206 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • the processor 202 may process information in the memory 204 to generate third information/signal, and then transmit a wireless signal including the third information/signal through the transceiver 206.
  • the processor 202 may receive the radio signal including the fourth information/signal through the transceiver 206 and then store information obtained from signal processing of the fourth information/signal in the memory 204.
  • the memory 204 may be connected to the processor 202 and may store various information related to the operation of the processor 202. For example, the memory 204 may perform some or all of the processes controlled by the processor 202, or instructions for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flow charts disclosed in this document. It is possible to store software code including:
  • the processor 202 and the memory 204 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR).
  • the transceiver 206 may be connected to the processor 202 and may transmit and/or receive radio signals through one or more antennas 208.
  • the transceiver 206 may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver 206 may be used interchangeably with an RF unit.
  • a wireless device may mean a communication modem/circuit/chip.
  • one or more protocol layers may be implemented by one or more processors 102, 202.
  • one or more processors 102 and 202 may implement one or more layers (eg, functional layers such as PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, and SDAP).
  • One or more processors 102, 202 may be configured to generate one or more Protocol Data Units (PDUs) and/or one or more Service Data Units (SDUs) according to the description, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flow charts disclosed in this document. Can be generated.
  • PDUs Protocol Data Units
  • SDUs Service Data Units
  • One or more processors 102, 202 may generate messages, control information, data, or information according to the description, function, procedure, proposal, method, and/or operational flow chart disclosed herein. At least one processor (102, 202) generates a signal (e.g., a baseband signal) containing PDU, SDU, message, control information, data or information according to the functions, procedures, proposals and/or methods disclosed in this document. , Can be provided to one or more transceivers (106, 206).
  • a signal e.g., a baseband signal
  • One or more processors 102, 202 may receive signals (e.g., baseband signals) from one or more transceivers 106, 206, and the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein PDUs, SDUs, messages, control information, data, or information may be obtained according to the parameters.
  • signals e.g., baseband signals
  • One or more of the processors 102 and 202 may be referred to as a controller, microcontroller, microprocessor, or microcomputer.
  • One or more of the processors 102 and 202 may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • the description, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed in this document may be implemented using firmware or software, and firmware or software may be implemented to include modules, procedures, functions, and the like.
  • the description, functions, procedures, proposals, methods and/or operational flow charts disclosed in this document are configured to perform firmware or software included in one or more processors 102, 202, or stored in one or more memories 104, 204, and It may be driven by the above processors 102 and 202.
  • the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed in this document may be implemented using firmware or software in the form of codes, instructions, and/or sets of instructions.
  • One or more memories 104, 204 may be connected to one or more processors 102, 202, and may store various types of data, signals, messages, information, programs, codes, instructions and/or instructions.
  • One or more of the memories 104 and 204 may be composed of ROM, RAM, EPROM, flash memory, hard drive, registers, cache memory, computer readable storage media, and/or combinations thereof.
  • One or more memories 104 and 204 may be located inside and/or outside of one or more processors 102 and 202.
  • one or more memories 104, 204 may be connected to one or more processors 102, 202 through various technologies such as wired or wireless connection.
  • One or more transceivers 106 and 206 may transmit user data, control information, radio signals/channels, and the like mentioned in the methods and/or operation flow charts of this document to one or more other devices.
  • One or more transceivers (106, 206) may receive user data, control information, radio signals/channels, etc., mentioned in the description, functions, procedures, proposals, methods and/or operational flowcharts disclosed in this document from one or more other devices. have.
  • one or more transceivers 106 and 206 may be connected to one or more processors 102 and 202 and may transmit and receive wireless signals.
  • one or more processors 102, 202 may control one or more transceivers 106, 206 to transmit user data, control information, or radio signals to one or more other devices.
  • one or more processors 102, 202 may control one or more transceivers 106, 206 to receive user data, control information, or radio signals from one or more other devices.
  • one or more transceivers (106, 206) may be connected to one or more antennas (108, 208), one or more transceivers (106, 206) through the one or more antennas (108, 208), the description and functions disclosed in this document.
  • one or more antennas may be a plurality of physical antennas or a plurality of logical antennas (eg, antenna ports).
  • One or more transceivers (106, 206) in order to process the received user data, control information, radio signal / channel, etc. using one or more processors (102, 202), the received radio signal / channel, etc. in the RF band signal. It can be converted into a baseband signal.
  • One or more transceivers 106 and 206 may convert user data, control information, radio signals/channels, etc. processed using one or more processors 102 and 202 from a baseband signal to an RF band signal.
  • one or more of the transceivers 106 and 206 may include (analog) oscillators and/or filters.
  • the wireless device 4 shows another example of a wireless device applied to the present specification.
  • the wireless device may be implemented in various forms according to use-examples/services (see FIG. 2).
  • the wireless devices 100 and 200 correspond to the wireless devices 100 and 200 of FIG. 3, and various elements, components, units/units, and/or modules ).
  • the wireless devices 100 and 200 may include a communication unit 110, a control unit 120, a memory unit 130, and an additional element 140.
  • the communication unit may include a communication circuit 112 and a transceiver(s) 114.
  • the communication circuit 112 may include one or more processors 102 and 202 and/or one or more memories 104 and 204 of FIG. X1.
  • the transceiver(s) 114 may include one or more transceivers 106,206 and/or one or more antennas 108,208 of FIG. 3.
  • the control unit 120 is electrically connected to the communication unit 110, the memory unit 130, and the additional element 140 and controls all operations of the wireless device. For example, the control unit 120 may control the electrical/mechanical operation of the wireless device based on the program/code/command/information stored in the memory unit 130. In addition, the control unit 120 transmits the information stored in the memory unit 130 to an external (eg, other communication device) through the communication unit 110 through a wireless/wired interface, or externally through the communication unit 110 (eg, Information received through a wireless/wired interface from another communication device) may be stored in the memory unit 130.
  • an external eg, other communication device
  • the additional element 140 may be configured in various ways depending on the type of wireless device.
  • the additional element 140 may include at least one of a power unit/battery, an I/O unit, a driving unit, and a computing unit.
  • wireless devices include robots (FIGS. 2, 100a), vehicles (FIGS. 2, 100b-1, 100b-2), XR devices (FIGS. 2, 100c), portable devices (FIGS. 2, 100d), and home appliances.
  • Fig. 2, 100e) IoT device (Fig. 2, 100f), digital broadcasting terminal, hologram device, public safety device, MTC device, medical device, fintech device (or financial device), security device, climate/environment device, It may be implemented in the form of an AI server/device (FIGS. 2 and 400), a base station (FIGS. 2 and 200), and a network node.
  • the wireless device can be used in a mobile or fixed place depending on the use-example/service.
  • various elements, components, units/units, and/or modules in the wireless devices 100 and 200 may be entirely interconnected through a wired interface, or at least some may be wirelessly connected through the communication unit 110.
  • the control unit 120 and the communication unit 110 are connected by wire, and the control unit 120 and the first unit (eg, 130, 140) are connected through the communication unit 110.
  • the control unit 120 and the first unit eg, 130, 140
  • each element, component, unit/unit, and/or module in the wireless device 100 and 200 may further include one or more elements.
  • the control unit 120 may be configured with one or more processor sets.
  • control unit 120 may be composed of a set of a communication control processor, an application processor, an electronic control unit (ECU), a graphic processing processor, and a memory control processor.
  • memory unit 130 includes random access memory (RAM), dynamic RAM (DRAM), read only memory (ROM), flash memory, volatile memory, and non-volatile memory. volatile memory) and/or a combination thereof.
  • FIG. 5 illustrates a conceptual diagram of a transmit/receive link and self-interference (SI) in an FDR communication situation.
  • the self-interference can be divided into direct interference, in which a signal transmitted from a transmitting antenna directly enters its receiving antenna without path attenuation, and reflected interference by surrounding terrain.
  • the size is extremely larger than the desired signal due to the difference in physical distance. Due to such an extremely large intensity of interference, effective removal of magnetic interference is required to drive the FDR system.
  • a self-interference cancellation (Self-IC) performance of 119 dBm is required for the UE to effectively drive the FDR system in a bandwidth (BW) of 20 MHz.
  • the thermal noise value depends on the bandwidth of the mobile communication system. It can be changed as shown in the equation, and Table 1 is calculated assuming a bandwidth of 20 MHz.
  • Receiver Noise Figure (NF) considers the worst case by referring to the 3GPP specification requirement.
  • the receiver thermal noise level is determined by the sum of the thermal noise at a specific BW and the receiver NF.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a location where three interference techniques are applied in an RF transmitting/receiving end (or RF front end) of a device. 6 shows the application locations of the three Self-IC techniques. Hereinafter, three self-IC techniques will be briefly described.
  • the self-interference removal technique that should be executed first is the antenna self-interference removal technique.
  • SI removal is performed at the antenna end.
  • an object that can block signals between the transmitting and receiving antennas to physically block the transmission of SI signals, or by using multiple antennas to artificially adjust the distance between the antennas, or inverting the phase of a specific transmitted signal The SI signal can be partially removed by giving.
  • a part of the SI signal may be removed by using a multi-polarized antenna or a directional antenna.
  • Analog Self-IC This is a technique that removes interference from the analog stage before the received signal passes through the ADC (Analog-to-Digital Convertor). It is a technique that removes the SI signal by using the duplicated analog signal. This can be done in the RF region or the IF region.
  • a method of removing the SI signal is described in detail as follows. First, the transmitted analog signal is delayed in time, and then the size and phase are adjusted to create a duplicate signal of the actually received SI signal and subtract it from the signal received by the receiving antenna. However, since processing is performed using an analog signal, additional distortion may occur due to implementation complexity and circuit characteristics, and thus the interference cancellation performance may be greatly changed.
  • Digital Self-IC This is a technique that removes interference after the received signal passes through the ADC, and includes all interference cancellation techniques performed in the baseband domain. In the simplest way, it can be implemented by subtracting from the received digital signal by making a duplicate signal of the SI by using the transmitted digital signal. Alternatively, by performing precoding/postcoding in the baseband using multiple antennas, techniques for preventing a transmission signal from a terminal or base station from being received by a reception antenna can also be classified as Digital Self-IC. However, since Digital Self-IC can be quantized enough to restore information about a desired signal, a digitally modulated signal can be interfered by using one or more of the above techniques to perform Digital Self-IC. A prerequisite is required that the difference in the magnitude of the signal power between the desired signal and the remaining interfering signal after removing is within the ADC range.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of a device for self-interference cancellation (Self-IC) in a communication device proposed in a communication system environment using OFDM based on FIG. 6.
  • Self-IC self-interference cancellation
  • the location of the digital self-interference block (Digital Self-IC block) is shown in Fig. 7 as being performed using the digital SI information immediately before the DAC and after passing the ADC, but after passing the IFFT and before passing the FFT, It can also be performed using a self-interference signal.
  • 7 is a conceptual diagram of removing a self-interference signal by separating a transmitting antenna and a receiving antenna, but when an antenna interference cancellation technique using one antenna is used, a different antenna configuration method than that of FIG. 7 may be used.
  • Function blocks suitable for a purpose may be added or deleted at the RF transmitter and receiver shown in FIG. 7.
  • the self-interference signal includes self-talk interference in which the transmission port TX_N of antenna N is coupled with the reception port RX_N of antenna N, and TX_N is coupled with RX_M (however, N). There may be cross-talk interference.
  • being coupled means a phenomenon in which AC signal energy is transmitted to each other in an electric/magnetic manner between separate spaces or lines. That is, energy may be exchanged between a transmitting antenna and a receiving antenna existing in an independent space by coupling to generate an interference signal.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of removing a self-interference signal by generating a duplicate signal.
  • FIG. 8(a) shows a self-interference signal generated between one transmission antenna TX1 and a plurality of reception antennas RX1, RX2, and RXn.
  • FIG. 8(b) shows a self-interference signal generated between a plurality of transmission antennas TX1, TX2, and TXn and one reception antenna RX1.
  • a duplicate signal identical to the self-interference signal may be generated and added to the signal received from the receiving antenna.
  • FIG. 8 in the multi-antenna environment, the number of types of self-interference signals to be considered increases, and thus implementation complexity may increase.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using a physical distance of an antenna.
  • a physical distance as much as'D' may exist between the transmit antenna TX and the receive antenna RX. Free space loss may occur in a signal coupled from the transmit antenna to the receive antenna due to this physical distance. According to the free space loss, the signal radiated from the TX antenna is attenuated in inverse proportion to the distance squared. Accordingly, the self-interference signal can be eliminated by sufficiently distancing the transmitting antenna and the receiving antenna.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using a direction of an antenna beam.
  • a signal from a transmitting antenna is not transmitted in a null direction of an antenna beam. Accordingly, the self-interference signal can be removed by placing the receiving antenna in the null direction of the transmitting antenna and placing the transmitting antenna in the null direction of the receiving antenna.
  • the self-interference signal removal method using the direction of the antenna beam has a limitation in the self-interference removal performance.
  • the receiving antenna since the receiving antenna must be disposed at the null position of the transmitting antenna beam and the transmitting antenna must be disposed at the null position of the receiving antenna beam, there is a restriction on the adjustment of the beam direction. That is, when the method of removing the self-interference signal using the direction of the antenna beam is used, the self-interference signal is removed, but there is a disadvantage in that beam steering is limited. Also, since the transmitting antenna and the receiving antenna cannot see the same direction, the channels of the transmitting antenna and the receiving antenna are different from each other. Therefore, although this method can be applied to a relay, it is not suitable for general communication situations.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using an antenna arrangement.
  • the magnetic interference signal generated between the transmitting antenna 1 (TX1) and the receiving antenna 1 (RX1) has a phase of ⁇ degrees
  • the magnetic field generated between the transmitting antenna 2 (TX2) and the receiving antenna 1 (RX1) The transmission antenna 2 (RX2) is arranged so that the interference signal has a phase of ⁇ +180 degrees.
  • the self-interference signal can be removed by adding the self-interference signals having a phase difference of 180 degrees in the receiving antenna.
  • a plurality of transmit antennas may be arranged in a circular shape around one receive antenna.
  • the arrangement of the antennas should be set such that the phase difference between the self-interference signals is 180 degrees. Therefore, as the number of antennas increases, there is a disadvantage in that the size of the self-interference signal removing circuit increases due to the antenna arrangement.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of removing a self-interference signal by varying polarizations of a transmit antenna and a receive antenna, respectively.
  • a transmit antenna TX transmits a polarized signal in a horizontal direction
  • a receiving antenna RX receives a polarized signal in a vertical direction. Accordingly, the degree of isolation may be increased compared to when the transmit antenna and the receive antenna use polarization in the same direction.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using a circulator.
  • a self-interference signal may be removed by connecting a circulator having an isolation degree between ports to a mono polarization antenna.
  • the circulator is connected to a shared antenna that transmits and receives signals at the same time, and may function to separate a transmission signal and a reception signal.
  • the circulator is a non-reciprocal device using magnetism, and may have its own degree of isolation between ports. Since commercially available circulator elements generally have an isolation between ports of -15 to -20 dB, the isolation degree of commercial circulator elements does not reach the degree of isolation required by the antenna stage.
  • a reflection coefficient controller can be installed between the circulator and the antenna in order to improve the isolation between ports of the circulator itself.
  • RCC improves the isolation between ports of the circulator by changing the reflection coefficient when looking at the antenna from the circulator.
  • the self-talk signal leaking from the transmit (TX) port to the receive (RX) port can be expressed as the sum of the signal that leaks directly and the signal reflected by the antenna port.
  • the RCC can make the signal reflected by the antenna port into a signal of the same size with a phase difference of 180 degrees with respect to the signal directly leaking. Therefore, the self-talk signal can be removed by the RCC.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of removing a self-interference signal using antenna polarization.
  • the patch antenna may have a total of two linearly polarized waves depending on the direction in which the signal is incident.
  • the patch antenna is the most common type of printed antenna, and refers to an antenna made of a thin rectangular metal patch plate on a thin dielectric having a low loss rate.
  • the vertical arrow indicates the polarization of the TX signal
  • the horizontal arrow indicates the polarization of the RX signal.
  • the patch antenna has a narrow impedance matching frequency band, so there is a disadvantage of limiting the frequency band of removing the self-interference signal of the RCC. Therefore, in order to make an antenna module for full-duplex communication with a wide operating frequency band, it is necessary to design a patch antenna with a wide impedance matching frequency and high cross-talk rejection.
  • a broadband patch antenna includes a substrate 100, a ground plate 200, a radiation plate 300, and a feeding line 400.
  • the ground plate 200 may be formed of a thin metal plate.
  • the substrate 100 may be implemented as a printed circuit board (PCB), and may have a thin plate shape made of an insulator or a dielectric material.
  • PCB printed circuit board
  • one surface of the substrate 100 may contact the ground plate 200, and the other surface of the substrate 100 may contact the radiation plate 300 and the power supply line 400.
  • the radiation plate 300 may be formed as a rectangular thin metal plate, or may be formed as a metal piece of various shapes such as a circle, an ellipse, or a triangle. A current flows on the surface of the radiation plate 300 that has received a signal through the feed line 400, and a signal may be radiated due to the current on the surface of the radiation plate 300.
  • the radiation plate 300 may be generally formed of a metal having a resistance of about 50 ohms.
  • the feed line 400 serves to transmit and receive signals to and from the radiating plate 300.
  • the power supply line 400 may include a first line 410 and a second line 420.
  • One end of the first line 410 of the feed line 400 may be connected to one side of the radiation plate 300, and one end of the second line 420 is a side connected to one side of the radiation plate 300.
  • the first line 410 and the second line 420 may be formed to form a right angle.
  • FIG. 16 illustrates a ground plane of a broadband patch antenna.
  • FIG. 16 is a shape viewed from the top of a broadband patch antenna, and in order to show the shape of the ground plate corresponding to the radiation plate 300 and the power supply line 400, the radiation plate 300 and the power supply line ( 400) is indicated by a dotted line, and the ground plate 200 is indicated by a solid line.
  • the ground plate 200 may have a'L' shape that does not include a portion corresponding to the radiation plate 300. Due to this'a' shape, the patch antenna has a broadband impedance matching characteristic.
  • the operating frequency band of the patch antenna is related to the distance from the radiating plate to the ground plate and the relative permittivity of the physical properties of the substrate. The longer the distance from the radiating plate to the ground plate and the smaller the relative permittivity, the wider the operating frequency band of the patch antenna.
  • the ground plate 200 at the portion facing the radiating plate 300 is removed, the vertical distance from the radiating plate 300 to the ground plate 200 becomes infinite, so the operating frequency band of the patch antenna may increase. .
  • the patch antenna from which a part of the ground plate 200 is removed may not be impedance matched to 50 ⁇ . Therefore, a process of matching the impedance is required, and in general, a quarter wave transformer or an inset-fed method may be used, but in an example of the present specification, a method of forming a groove in the ground plate 200 is used. Can be used for impedance matching.
  • first groove 210 is formed in a portion facing one end of the first line 410
  • second groove 220 is formed in a portion facing one end of the second line 420 Can be.
  • first and second grooves 210 and 220 may be modeled as a series inductor and a shunt capacitor, and serve to match the impedance of the patch antenna to 50 ⁇ . I can.
  • the polarization of the antenna is determined by the current distribution on the surface of the radiation plate 300. More specifically, when a current vibrating in a vertical direction flows on the surface of the radiating plate, the polarization of the signal radiated from the radiating plate becomes a vertical polarized wave, and a current vibrating in a horizontal direction flows on the surface of the radiating plate. In this case, the signal radiated from the radiating plate has a horizontal polarization.
  • impedance matching is performed by forming the first groove 210 and the second groove 220 in the ground plate 200, the polarization separation characteristics of the antenna may deteriorate. This is because the current distribution on the surface of the radiation plate is changed by the first groove and the second groove.
  • the current on the surface of the radiation plate vibrates in a direction in which a signal is applied to the patch antenna.
  • the ground plate 200 is symmetrical with respect to the first line 410 and the second line 420 of the power supply line 400. Accordingly, the current on the surface of the radiating plate vibrates in the same direction of the signal applied to the antenna, and the radiating plate radiates linearly polarized waves.
  • the ground plate 200 is not symmetrical with respect to the first line 410 and the second line 420 of the power supply line. Will not be. Accordingly, the current flowing through the surface of the radiation plate may differ from the direction of vibration of the applied signal. For example, even if a signal is applied to the radiation plate in the vertical direction, a component vibrating in the horizontal direction may occur among the surface currents of the radiation plate. In addition, even if a signal is applied to the radiation plate in the horizontal direction, a component vibrating in the vertical direction may occur among the surface currents of the radiation plate.
  • the radiating plate emits radiation signals having both vertical and horizontal polarizations, polarization separation is deteriorated, and port-to-port isolation is also deteriorated. Therefore, it is necessary to adjust the current distribution on the surface of the antenna in order to increase the degree of isolation between antenna ports.
  • a method of changing the shape of the antenna can be used.
  • the shape of the antenna is changed, the symmetrical shape of the antenna may not be maintained, and when multiple antennas (MIMO) are applied, there is a problem in antenna arrangement, and antenna impedance matching and antenna gain are changed. .
  • MIMO multiple antennas
  • the third groove 230 in the ground plate 200 it is possible to increase the polarization separation characteristics while maintaining the symmetrical structure of the antenna.
  • a current flowing through the ground plate 200 may be changed to change the current flowing through the surface of the radiation plate 300. Therefore, it is possible to improve the polarization separation of the antenna.
  • the third groove 230 may be designed while viewing the current characteristics of the actual patch antenna, and may be formed by removing a part of the ground plate that creates unintended polarization.
  • a left handed circular polarization LHCP
  • right handed circular polarization RHCP
  • the ground plate 200 is not symmetric with respect to the first line 410 and the second line 420, a current having two components having different phases flows on the surface of the radiation plate 300. Therefore, a patch antenna having a'L'-shaped ground plate radiates different circular polarizations rather than linear polarizations.
  • the third groove 230 may be created to increase the degree of port isolation.
  • the third groove 230 is formed to be spaced apart from the first groove 210 and the second groove 220 and may be formed in a portion facing between the first line 410 and the second line 420. .
  • the third groove 230 may be formed in a portion that generates RHCP when a vertically polarized signal is input to the radiating plate 300.
  • the third groove 230 may be formed in a portion that generates LHCP when a horizontally polarized signal is input to the radiating plate 300.
  • the third groove 230 may be formed in a position that maintains the symmetry of the ground plate 200 as much as possible, and when the substrate 100 has a rectangular shape, it may be located in a diagonal direction of the substrate 100. have.
  • the third groove 230 may be formed in a diagonal direction of the radiation plate 300.
  • the shape of the third groove 230 is expressed in the most common rectangular shape, but may be formed in various shapes such as a circle, an oval, and a triangle.
  • FIG. 17 shows a circuit in which a broadband patch antenna, an RCC, and a circulator are combined.
  • the ground plate of the broadband patch antenna is formed in a'L' shape, and the first groove, the second groove, and the third groove are formed to achieve impedance matching in a wide frequency band and have high cross-talk self-interference signal rejection.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an effect of removing a self-talk self-interference signal using an RCC.
  • FIG. 18(a) is a diagram showing a self-talk self-interference signal rejection degree of antenna port 1
  • FIG. 18(b) is a diagram showing a self-talk self-interference signal rejection degree of antenna port 2;
  • a graph represented by a dotted line shows a self-interference signal rejection degree of a patch antenna in which RCC is not combined and only a circulator is combined.
  • the graph represented by a solid line represents the degree of self-interference signal removal of the patch antenna to which the RCC and the circulator are connected.
  • the patch antenna connected to the RCC has a higher self-talk self-interference signal rejection over a wide frequency band compared to the patch antenna without the RCC connected.
  • 19 is a diagram illustrating an effect of removing a cross-talk self-interference signal using a third groove.
  • FIG. 19(a) is a diagram showing a cross-talk self-interference signal rejection degree of antenna port 1
  • FIG. 19(b) is a diagram showing a cross-talk self-interference signal rejection degree of antenna port 2;
  • a dotted line indicates a cross-talk magnetic signal removal degree when a third groove is not formed on the ground plate, and a solid line indicates a third groove is formed on the ground plate.
  • the degree of cross-talk magnetic signal rejection is shown.
  • the patch antenna may have a high degree of self-interference signal rejection over a wide frequency band by forming a third groove in the ground plate.
  • Examples of the present specification can be applied to various wireless access systems.
  • various wireless access systems there is a 3rd Generation Partnership Project (3GPP) or a 3GPP2 system.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • 3GPP2 3rd Generation Partnership Project2
  • Examples of the present specification can be applied not only to the various radio access systems, but also to all technical fields to which the various radio access systems are applied.
  • the proposed method can be applied to a mmWave communication system using an ultra-high frequency band.

Landscapes

  • Transceivers (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

광대역 패치안테나는 기판, 상기 기판의 일면에 부착된 접지판(ground plate), 상기 기판의 상기 일면과 마주보는 타면의 중앙에 부착된 방사판 및 상기 기판의 상기 타면에 부착되고, 일단이 상기 방사판에 연결된 급전 라인을 포함한다. 상기 급전 라인은 제 1 라인 및 제 2 라인을 포함하고, 상기 접지판은 제 1 홈, 제 2 홈 및 제 3 홈을 가진 'ㄱ'자 형상('ㄱ' shape)이고, 상기 접지판은 상기 방사판에 대응하는 부분을 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 1 홈은 상기 제 1 라인과 상기 방사판의 연결부에 대응하는 제 1 부분에 위치하고, 상기 제 2 홈은 상기 제 2 라인과 상기 방사판의 연결부에 대응하는 제 2 부분에 위치하며, 상기 제 3 홈은 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈에 이격되어 위치할 수 있다.

Description

광대역 패치안테나
본 명세서는 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전 이중 통신 (Full Duplex Radio, FDR)을 지원하는 시스템에서 자기간섭 신호를 제거하기 위하여 포트간 격리도를 향상시키는 광대역 패치안테나에 관한 것이다.
FDR (Full Duplex Radio) 기술은 한 노드에서 송신과 수신을 동시에 수행함으로써 시간 자원 또는 주파수 자원을 직교하도록 분할하여 사용하는 기존의 반이중 통신 (Half-duplex communication) 에 비해서 시스템의 용량(capacity)를 이론적으로 2배 향상시킬 수 있는 기술이다.
도 1은 FDR 을 지원하는 단말과 기지국의 개념도를 나타낸다.
도 1과 같은 FDR 상황에서는 다음과 같은 총 3종류의 간섭이 존재하게 된다.
Intra-device self-interference: 동일한 시간 및 주파수 자원으로 송/수신을 수행하기 때문에, desired signal 뿐만 아니라 자신이 송신한 신호가 동시에 수신된다. 이때, 자신이 송신한 신호는 감쇄가 거의 없이 자신의 수신 안테나로 수신 되므로 desired signal 보다 매우 큰 파워로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.
UE to UE inter-link interference: 단말이 송신한 상향링크 신호가 인접하게 위치한 단말에게 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.
BS to BS inter-link interference: 기지국간 혹은 HetNet 상황에서의 이종 기지국간(Picocell, femtocell, relay node) 송신하는 신호가 다른 기지국의 수신 안테나로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.
이와 같은 3가지 간섭 중 Intra-device self-interference (이하 Self-interference (SI))는 FDR 시스템에서만 발생 하는 간섭으로 FDR 시스템의 성능을 크게 열화 시키며, FDR 시스템을 운용하기 위해서 가장 먼저 해결해야 할 문제이다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 포트간 격리도를 향상하여 높은 자기간섭 신호 제거도를 갖는 광대역 패치안테나를 제공하는 것이다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 광대역 패치안테나는 기판, 상기 기판의 일면에 부착된 접지판(ground plate), 상기 기판의 상기 일면과 마주보는 타면의 중앙에 부착된 방사판 및 상기 기판의 상기 타면에 부착되고, 일단이 상기 방사판에 연결된 급전 라인을 포함한다.
상기 급전 라인은 제 1 라인 및 제 2 라인을 포함하고, 상기 접지판은 제 1 홈, 제 2 홈 및 제 3 홈을 가진 'ㄱ'자 형상('ㄱ' shape)이고, 상기 접지판은 상기 방사판에 대응하는 부분을 포함하지 않을 수 있다.
상기 제 1 홈은 상기 제 1 라인과 상기 방사판의 연결부에 대응하는 제 1 부분에 위치하고, 상기 제 2 홈은 상기 제 2 라인과 상기 방사판의 연결부에 대응하는 제 2 부분에 위치하며, 상기 제 3 홈은 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈에 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 3 홈은 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈 사이에 위치할 수 있다.
그리고 상기 제 3 홈은 상기 접지판 중 상기 급전 라인을 통해 상기 방사판에 수직 편파 신호를 입력 시 우선회 원편파(Right handed Circular Polarization, RHCP)를 생성하는 부분에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 3 홈은 상기 접지판 중 상기 급전라인을 통해 상기 방사판에 수평 편파 신호를 입력 시 좌선회 원편파 (Left handed circular Polarization, LHCP)를 생성하는 부분에 위치할 수 있다.
그리고 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인은 직각을 이룰 수 있다.
또한, 상기 방사판은 사각형 일 수 있으며, 상기 제 1 라인의 일단은 상기 방사판의 일 변에 연결되고, 상기 제 2 라인의 일단은 상기 방사판의 일 변에 연결된 변에 연결될 수 있다.
그리고 상기 방사판은 사각형일 수 있으며, 상기 제 3 홈은 상기 'ㄱ'자 형상에서 90도로 꺾인 부분에 위치할 수 있다.
본 명세서의 예에 의하여 접지판에 제 3 홈을 형성함으로써 패치안테나의 편파 분리도를 증가시킬 수 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 FDR 을 지원하는 단말과 기지국의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 명세서에 적용되는 통신 시스템을 예시한다.
도 3은 본 명세서에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.
도 4는 본 명세서에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다.
도 5는 FDR 통신 상황에서 송신/수신 링크와 자기간섭 (SI)의 개념도를 예시하고 있다.
도 6은 장치의 RF 송수신단(혹은 RF front end)에서의 세 가지 간섭 기법을 적용하는 위치를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6을 바탕으로 하여 OFDM을 이용한 통신 시스템 환경에서 제안하는 통신 장치에서 자기간섭 제거(Self-IC)를 위한 장치의 블럭도를 도식화 한 도면이다.
도 8은 복제신호를 생성하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 안테나의 물리적 거리를 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 안테나 빔의 방향을 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 안테나 배치를 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 송신 안테나와 수신 안테나의 편파를 각각 달리하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 서큘레이터를 이용해 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 안테나 편파를 이용해 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 광대역 패치안테나를 예시한다.
도 16은 광대역 패치안테나의 접지판을 예시한다.
도 17은 광대역 패치안테나와 RCC 및 서큘레이터를 결합한 회로를 나타낸다.
도 18은 RCC를 이용한 Self-talk 자기간섭 신호 제거 효과를 나타내기 위한 도면이다.
도 19는 제 3 홈을 이용한 Cross-talk 자기간섭 신호 제거 효과를 나타내기 위한 도면이다.
이하, 본 명세서에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 명세서의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 명세서가 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
이하의 상세한 설명은 본 명세서의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 명세서가 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 명세서의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
이동 통신 시스템에서 단말 혹은 사용자 기기(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 명세서의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 명세서의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이로 제한되는 것은 아니지만, 본 문서에 개시된 본 명세서의 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다.
도 2는 본 명세서에 적용되는 통신 시스템을 예시한다.
도 2를 참조하면, 본 명세서에 적용되는 통신 시스템(1)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR(New RAT), LTE(Long Term Evolution))을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(eXtended Reality) 기기(100c), 휴대 기기(Hand-held device)(100d), 가전(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI기기/서버(400)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기는 AR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality)/MR(Mixed Reality) 기기를 포함하며, HMD(Head-Mounted Device), 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기는 센서, 스마트미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국, 네트워크는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(200a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.
무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)을 통해 네트워크(300)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI(Artificial Intelligence) 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(300)를 통해 AI 서버(400)와 연결될 수 있다. 네트워크(300)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)/네트워크(300)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국/네트워크를 통하지 않고 직접 통신(e.g. 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(e.g. V2V(Vehicle to Vehicle)/V2X(Vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.
무선 기기(100a~100f)/기지국(200), 기지국(200)/기지국(200) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(e.g. relay, IAB(Integrated Access Backhaul)과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 명세서의 다양한 예들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.
도 3은 본 명세서에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.
도 3을 참조하면, 제1 무선 기기(100)와 제2 무선 기기(200)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(100), 제2 무선 기기(200)}은 도 2의 {무선 기기(100x), 기지국(200)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.
제1 무선 기기(100)는 하나 이상의 프로세서(102) 및 하나 이상의 메모리(104)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(106) 및/또는 하나 이상의 안테나(108)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(102)는 메모리(104) 및/또는 송수신기(106)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)는 메모리(104) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(106)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 송수신기(106)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(104)에 저장할 수 있다. 메모리(104)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 프로세서(102)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(104)는 프로세서(102)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(102)와 메모리(104)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(106)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(108)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(106)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(106)는 RF(Radio Frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 명세서에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
제2 무선 기기(200)는 하나 이상의 프로세서(202), 하나 이상의 메모리(204)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206) 및/또는 하나 이상의 안테나(208)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202)는 메모리(204) 및/또는 송수신기(206)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202)는 메모리(204) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202)는 송수신기(206)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204)에 저장할 수 있다. 메모리(204)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 프로세서(202)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204)는 프로세서(202)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202)와 메모리(204)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 명세서에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
이하, 무선 기기(100, 200)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 계층(예, PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, SDAP와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(Service Data Unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.
하나 이상의 프로세서(102, 202)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 하나 이상의 DSP(Digital Signal Processor), 하나 이상의 DSPD(Digital Signal Processing Device), 하나 이상의 PLD(Programmable Logic Device) 또는 하나 이상의 FPGA(Field Programmable Gate Arrays)가 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(104, 204)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구동될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(104, 204)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있다.
하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 문서의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)를 통해 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 문서에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다(도 2 참조).
도 4를 참조하면, 무선 기기(100, 200)는 도 3의 무선 기기(100,200)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(112) 및 송수신기(들)(114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(112)는 도 X1의 하나 이상의 프로세서(102,202) 및/또는 하나 이상의 메모리(104,204) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(114)는 도 3의 하나 이상의 송수신기(106,206) 및/또는 하나 이상의 안테나(108,208)을 포함할 수 있다. 제어부(120)는 통신부(110), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 정보를 통신부(110)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(110)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(130)에 저장할 수 있다.
추가 요소(140)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(140)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(I/O unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(도 2, 100a), 차량(도 2, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 2, 100c), 휴대 기기(도 2, 100d), 가전(도 2, 100e), IoT 기기(도 2, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 2, 400), 기지국(도 2, 200), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.
도 4에서 무선 기기(100, 200) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200) 내에서 제어부(120)와 통신부(110)는 유선으로 연결되며, 제어부(120)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(100, 200) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(Application processor), ECU(Electronic Control Unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(130)는 RAM(Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
도 5는 FDR 통신 상황에서 송신/수신 링크와 자기간섭 (SI)의 개념도를 예시하고 있다.
도 5에서처럼 자기간섭(SI)은 송신 안테나로부터 송신된 신호가 경로 감쇄 없이 자신의 수신 안테나로 바로 들어오는 다이렉트 간섭(direct interference)과 주변의 지형에 의해 반사된 간섭(reflected interference)로 구분될 수 있으며, 그 크기는 물리적인 거리 차이에 의해 원하는 신호(desired signal) 보다 극단적으로 클 수 밖에 없다. 이렇게 극단적으로 큰 간섭의 세기 때문에 FDR 시스템의 구동을 위해서는 자기간섭의 효과적인 제거가 필요하다.
효과적으로 FDR 시스템이 구동되기 위해서는 장치의 최대 송신 파워에 따른 자기간섭 제거(Self-IC)의 요구 사항을 다음 표 1(이동통신 시스템에서의 FDR 적용 시 Self-IC 요구사항 (BW=20MHz))과 같이 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2019013674-appb-img-000001
상기 표 1을 참조하면, 단말(UE)이 20MHz 의 대역폭(BW)에서 효과적으로 FDR 시스템을 구동시키기 위해서는 119dBm 의 자기간섭 제거(Self-IC) 성능이 필요함을 알 수 있다. 이동통신 시스템의 대역폭에 따라서 Thermal noise 값이
Figure PCTKR2019013674-appb-img-000002
식과 같이 바뀔 수 있으며, 표 1은 20MHz 의 대역폭을 가정하고 구하였다. 표 1과 관련하여 Receiver Noise Figure (NF) 는 3GPP 표준 요구사항(specification requirement)를 참조하여 worst case를 고려하였다. Receiver thermal noise level 은 특정 BW 에서의 thermal noise 와 receiver NF의 합으로 결정된다.
자기간섭 제거(Self-IC) 기법의 종류 및 적용 방법
도 6은 장치의 RF 송수신단(혹은 RF front end)에서의 세 가지 간섭 기법을 적용하는 위치를 도시한 도면이다. 도 6에서는 3가지 Self-IC 기법의 적용 위치를 도시하고 있다. 이하 3가지 Self-IC 기법에 대해 간략히 설명한다.
Antenna Self-IC: 모든 Self-IC 기법 중 가장 우선적으로 실행되어야 할 자기간섭 제거 기법이 안테나 자기간섭 제거 기법이다. 안테나 단에서 SI 제거가 수행된다. 가장 간단하게는 송신 안테나 및 수신 안테나 사이에 신호를 차단할 수 있는 물체를 설치하여 SI 신호의 전달을 물리적으로 차단하거나, 다중 안테나를 활용하여 안테나 간의 거리를 인위적으로 조절하거나, 특정 송신 신호에 위상 반전을 주어 SI 신호를 일부 제거할 수 있다. 또한, 다중 편파 안테나 또는 지향성 안테나를 활용하여 SI 신호의 일부를 제거할 수 있다.
Analog Self-IC: 수신 신호가 ADC (Analog-to-Digital Convertor) 를 통과하기 이전에 Analog 단에서 간섭을 제거하는 기법으로 복제된 Analog 신호를 이용하여 SI 신호를 제거하는 기법이다. 이는 RF영역 혹은 IF 영역에서 수행될 수 있다. SI 신호를 제거하는 방법은 구체적으로 기술하면 다음과 같다. 우선 송신되는 Analog 신호를 시간지연 시킨 후 크기와 위상을 조절하여 실제로 수신되는 SI 신호의 복제 신호를 만들어 수신 안테나로 수신되는 신호에서 차감하는 방식으로 이루어진다. 그러나, Analog 신호를 이용하여 처리하기 때문에 구현 복잡도와 회로특성으로 인하여 추가적인 왜곡이 발생할 수도 있으며 이로 인하여 간섭제거 성능이 크게 달라질 수 있다는 단점이 있다.
Digital Self-IC: 수신 신호가 ADC를 통과한 이후에 간섭을 제거하는 기법으로 Baseband 영역에서 이루어지는 모든 간섭제거 기법들을 포함한다. 가장 간단하게는 송신되는 Digital 신호를 활용하여 SI 의 복제 신호를 만들어 수신된 Digital 신호에서 차감하는 방법으로 구현 가능하다. 혹은 다중 안테나를 이용하여 Baseband에서의 Precoding/Postcoding을 수행 함으로써 단말 혹은 기지국에의 송신 신호가 수신안테나로 수신되지 않게끔 하기 위한 기법들 또한 Digital Self-IC로 분류 할 수 있다. 그러나 Digital Self-IC는 Digital로 변조된 신호가 원하는 신호에 대한 정보를 복원 할 수 있을 정도로 양자화가 이루어져가 가능하기 때문에 Digital Self-IC를 수행하기 위해서는 상기의 기법들 중 하나 이상의 기법을 활용하여 간섭을 제거하고 난 이후의 남아있는 간섭 신호와 원하는 신호간의 신호 파워의 크기 차가 ADC range안에 들어와야 하는 전제조건이 필요하다.
도 7은 도 6을 바탕으로 하여 OFDM을 이용한 통신 시스템 환경에서 제안하는 통신 장치에서 자기간섭 제거(Self-IC)를 위한 장치의 블럭도를 도식화 한 도면이다.
디지털 자기간섭 블록(Digital Self-IC block)의 위치는 도 7에서는 DAC 전과 ADC 통과후의 디지털 자기간섭 신호(digital SI) 정보를 바로 이용하여 수행하는 것으로 도시하고 있으나, IFFT 통과 후 및 FFT 통과 전의 디지털 자기간섭 신호를 이용하여 수행될 수도 있다. 또한 도 7은 송신 안테나와 수신 안테나를 분리하여 자기간섭 신호를 제거하는 개념도이지만, 하나의 안테나를 이용한 안테나 간섭 제거 기법 사용시에는 도 7과는 다른 안테나의 구성법이 될 수 있다. 도 7에 도시된 RF 송신단 및 수신단에서 목적에 맞는 기능 block이 추가되거나 삭제될 수도 있다.
MIMO(multiple-input multiple-output) 전 이중 통신(Full Duplex Radio, FDR)에서 자기간섭 신호는 2 가지로 구분될 수 있다. 보다 구체적으로, 자기간섭 신호에는 안테나 N의 전송포트 TX_N이 안테나 N의 수신 포트 RX_N과 커플링(Coupling)되는 Self-talk interference와, TX_N이 RX_M(단, N핷)과 커플링(Coupling)되는 Cross-talk interference가 있을 수 있다.
여기서, 커플링 된다는 것은 독립된 공간 또는 선로간에서 전기/자계적으로 교류신호 에너지가 상호 전달되는 현상을 의미한다. 즉, 커플링에 의하여 독립된 공간상에 존재하는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 에너지가 교류되어 간섭 신호가 발생할 수 있다.
이러한 자기간섭 신호를 제거하기 위한 상기에서 설명한 복수개의 자기간섭 신호 제거 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 8은 복제신호를 생성하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8(a)는 하나의 송신 안테나(TX1)와 복수개의 수신 안테나(RX1, RX2,쪋, RXn) 간에 발생하는 자기간섭 신호를 나타낸다. 또한, 도 8(b)는 복수개의 송신 안테나(TX1, TX2,쪋,TXn)와 하나의 수신 안테나(RX1) 간에 발생하는 자기간섭 신호를 나타낸다.
여러 안테나간에 발생하는 자기간섭 신호(SI)를 제거하기 위하여 자기간섭 신호와 동일한 복제신호를 생성하여 수신 안테나에서 수신되는 신호에 더해줄 수 있다. 그러나 도 8과 같이 다중 안테나의 환경에서는 고려해야 하는 자기간섭 신호의 종류가 많아져 구현 복잡도가 증가하는 단점이 있을 수 있다.
도 9는 안테나의 물리적 거리를 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 송신 안테나(TX)와 수신 안테나(RX) 사이에 'D' 만큼의 물리적인 거리가 존재할 수 있다. 이러한 물리적인 거리에 의하여 송신 안테나로부터 수신 안테나로 커플링되는 신호에 자유 공간 손실 (Free space loss)이 발생할 수 있다. 자유 공간 손실 (Free space loss)에 의하면 TX 안테나에서 방사된 신호는 거리 제곱에 반비례하여 신호의 크기가 감쇄된다. 따라서, 송신 안테나와 수신 안테나의 거리를 충분히 많이 떨어뜨림으로써 자기간섭 신호를 제거할 수 있다.
그러나, 안테나의 물리적 길이를 조절하는 방법에 따르면, 높은 자기간섭 신호 제거도를 얻기 위해서 충분한 안테나 사이의 거리가 요구된다. 따라서, 다중 안테나를 사용하는 MIMO 통신의 경우 안테나 모듈 크기가 지나치게 비대해지는 문제가 있다.
도 10은 안테나 빔의 방향을 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 안테나 빔의 Null 방향으로는 송신 안테나의 신호가 송신되지 않는다. 따라서 수신 안테나를 송신 안테나의 Null 방향에 위치시키고, 송신 안테나를 수신 안테나의 Null 방향에 위치시키는 방법으로 자기간섭 신호를 제거할 수 있다.
그러나 실제 안테나의 경우 Null 방향으로 신호가 전혀 송신되지 않는 것은 아니기 때문에 안테나 빔의 방향을 이용한 자기간섭 신호 제거 방법은 자기간섭 제거 성능에 한계가 있다. 또한, 송신 안테나 빔의 Null 위치에 수신 안테나가 배치되어야 하고, 수신 안테나 빔의 Null 위치에 송신 안테나가 배치되어야 하기 때문에 빔 방향의 조정에 제약이 생긴다. 즉, 안테나 빔의 방향을 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 이용하면, 자기간섭 신호를 제거하는 효과는 있으나 빔 스티어링(Beam steering)에 제한이 생기는 단점이 있다. 또한, 송신 안테나와 수신 안테나가 서로 같은 방향을 볼 수 없기 때문에 송신 안테나와 수신 안테나의 채널은 서로 다르게 된다. 따라서, 이 방법은 릴레이(Relay)에는 적용될 수 있겠지만 일반적인 통신상황에는 적합하지 않은 방법이다.
도 11은 안테나 배치를 이용하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 송신 안테나 1(TX1)과 수신 안테나 1(RX1)간에 발생되는 자기간섭 신호가 θ도의 위상을 갖는 경우, 송신 안테나 2(TX2)와 수신 안테나 1(RX1)간에 발생되는 자기간섭 신호가 θ+180도의 위상을 갖도록 송신안테나 2(RX2)가 배열된다. 또한, 수신안테나에서 180도 위상차이를 갖는 자기간섭 신호끼리 더함으로써 자기간섭 신호가 제거될 수 있다.
다른 예로, 하나의 수신 안테나 주변에 복수개의 송신 안테나들이 원형으로 배열될 수 있다.
그러나 안테나의 배치를 이용하는 방법의 경우, 안테나의 배치는 자기간섭 신호 간의 위상차가 180도가 되도록 설정되어야 한다. 따라서 안테나의 개수가 많아질수록 안테나 배치로 인해 자기간섭신호 제거 회로의 크기가 비대해지는 단점이 있다.
도 12는 송신 안테나와 수신 안테나의 편파를 각각 달리하여 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참고하면 송신 안테나(TX)는 수평 방향의 편파 신호를 송신하고, 수신 안테나(RX)는 수직 방향의 편파 신호를 수신한다. 따라서, 송신 안테나와 수신 안테나가 동일한 방향의 편파를 이용할 때 보다 격리도가 상승할 수 있다.
그러나 이러한 방법 또한 송신 안테나와 수신 안테나가 분리된 형태이기 때문에 통신 모듈에서 안테나의 배치에 제한이 발생할 수 있다.
도 13은 서큘레이터를 이용해 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 단일 편파 안테나(Mono polarization antenna)에 포트간 격리도를 갖는 서큘레이터(circulator)를 연결하여 자기간섭 신호를 제거할 수 있다.
서큘레이터는 송수신 신호를 동시에 주고받는 공유안테나에 연결되어 송신 신호 및 수신 신호를 분리하는 기능을 할 수 있다. 여기서, 서큘레이터는 자성을 이용한 비 가역적 (non-reciprocal) 소자이며, 자체적으로 포트간 격리도를 가질 수 있다. 상용으로 판매되는 서큘레이터 소자는 일반적으로 -15~-20 dB의 포트간 격리도를 갖기 때문에, 상용 서큘레이터 소자의 격리도는 안테나 단에서 요구하는 격리도에 미치치 못한다.
서큘레이터 자체의 포트간 격리도를 향상시키기 위해 서큘레이터와 안테나 사이에 반사 계수 제어기(Reflection Coefficient Controller, RCC)를 설치할 수 있다. RCC는 서큘레이터에서 안테나를 바라볼 때의 반사계수를 변경하여 서큘레이터의 포트간 격리도를 향상시킨다. 송신(TX) 포트에서 수신(RX) 포트로 누설되는 self-talk 신호는 직접 누설되는 신호와 안테나 포트에 의해 반사되는 신호의 합으로 나타낼 수 있다. RCC는 안테나 포트에 의해 반사되는 신호를 직접 누설되는 신호에 대해 180도 위상차이를 갖는 동일 크기의 신호로 만들 수 있다. 따라서 RCC에 의하여 Self-talk 신호가 제거될 수 있다.
도 14는 안테나 편파를 이용해 자기간섭 신호를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참고하면, 패치 안테나는 신호가 입사되는 방향에 따라 총 2개의 선형편파를 가질 수 있다. 패치 안테나란 인쇄형 안테나(Printed Antenna)의 가장 일반적인 형태로써, 낮은 손실율을 가진 얇은 유전체 위에 얇은 직사각형 금속 패치판으로 이루어진 안테나를 말한다. 도 14에서 세로 방향의 화살표는 TX 신호의 편파를 의미하며, 가로 방향의 화살표는 RX 신호의 편파를 의미한다. 이 2개의 선형편파는 서로 직교 (orthogonal) 할 수 있다. 이론적으로 서로 직교하는 편파를 사용하는 수신단과 송신단은 서로 신호를 교환하지 않는다. 따라서 패치 안테나 수신단과 송신단이 각각 서로 다른 편파의 신호를 사용하여 자기간섭 신호를 제거할 수 있다.
그러나 패치 안테나와 RCC를 이용하여 전 이중 통신용 안테나 모듈을 만드는 경우, 패치 안테나는 협소한 임피던스 정합 주파수 대역을 갖기 때문에 RCC의 자기간섭 신호 제거 주파수 대역을 제한하는 단점이 있다. 따라서, 넓은 동작 주파수대역을 갖는 전 이중 통신용 안테나 모듈을 만들기 위해서 임피던스 정합 주파수가 넓으며, Cross-talk 제거도가 높은 패치 안테나의 설계가 필요하다.
도 15는 광대역 패치안테나를 예시한다.
도 15를 참조하면, 일 예에 따른 광대역 패치 안테나는 기판(100), 접지판(ground plate, 200), 방사판(300), 및 급전 라인(Feeding line)(400)을 포함한다.
접지판(200)은 얇은 금속판으로 형성될 수 있다. 기판(100)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구현될 수 있으며, 절연체 또는 유전체로 이루어진 얇은 판 형상일 수 있다. 또한, 기판(100)의 일면은 접지판(200)과 접촉하고, 기판(100)의 타면은 방사판(300) 및 급전 라인(400)과 접촉할 수 있다.
방사판(300)은 사각형의 얇은 금속 판으로 형성될 수 있으며, 혹은 원형, 타원형, 또는 삼각형 등의 다양한 형상의 금속 조각으로도 형성될 수도 있다. 급전 라인(400)을 통하여 신호를 전달받은 방사판(300)의 표면에 전류가 흐르고, 방사판(300) 표면의 전류로 인하여 신호가 방사될 수 있다. 방사판(300)은 일반적으로 50옴 정도의 저항을 갖는 금속으로 형성될 수 있다.
급전 라인(400)은 방사판(300)에 신호를 송수신하는 역할을 한다. 급전 라인(400)에 의하여 신호가 방사판(300)에 공급되면 특정 주파수에서 방사판(300)과 접지판(200)이 공진기(resonator)를 형성하게 된다. 급전 라인(400)은 제 1 라인(410) 및 제 2 라인(420)을 포함할 수 있다. 급전 라인(400)의 제 1 라인(410)의 한쪽 끝은 방사판(300)의 일 변에 연결될 수 있으며, 제 2 라인(420)의 한쪽 끝은 방사판(300)의 일 변과 연결된 변에 연결될 수 있다. 또한, 제 1 라인(410)과 제 2 라인(420)은 직각을 이루도록 형성될 수 있다.
도 16은 광대역 패치안테나의 접지판을 예시한다.
도 16을 참조하면, 도 16은 광대역 패치 안테나를 상단에서 바라본 형상으로, 방사판(300) 및 급전 라인(400)에 대응하는 접지판의 형상을 나타내기 위해 방사판(300) 및 급전 라인(400)을 점선으로 표시하고, 접지판(200)은 실선으로 표시하였다.
접지판(200)은 방사판(300)과 대응하는 부분을 포함하지 않는 'ㄱ'자 형상일 수 있다. 이러한 'ㄱ'자 형상으로 인하여 패치 안테나는 광대역 임피던스 정합 특성을 갖게 된다.
'ㄱ'자 형상으로 인한 광대역 임피던스 정합 특성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 패치 안테나의 동작 주파수 대역은 방사판으로부터 접지판까지의 거리와 기판(Substrate)의 물성 중 상대 유전율(Relative permittivity)과 관련이 있다. 방사판으로부터 접지판까지의 거리가 멀수록, 그리고 상대 유전율이 작을수록 패치 안테나의 동작 주파수 대역이 넓어진다. 방사판(300)과 마주보는 부분의 접지판(200)이 제거되는 경우, 방사판(300)으로부터 접지판(200)까지의 수직 거리가 무한대가 되므로 패치 안테나의 동작 주파수 대역이 증가할 수 있다.
그러나 접지판(200)의 일부가 제거된 패치 안테나는 50Ω에 임피던스 정합이 되어있지 않을 수 있다. 따라서, 임피던스를 정합하는 과정이 요구되며, 일반적으로 1/4파장 변성기(Quarter wave transformer) 또는 Inset-fed 방법이 사용될 수 있으나 본 명세서의 일 예에서는 접지판(200)에 홈을 형성하는 방법을 이용하여 임피던스 정합을 할 수 있다.
접지판(200)은 제 1 라인(410)의 일단과 마주보는 부분에 제 1 홈(210)이 형성되고, 제 2 라인(420)의 일단과 마주보는 부분에 제 2 홈(220)이 형성될 수 있다. 이러한 제 1 홈(210) 및 제 2 홈(220)은 직렬 연결 인덕터(Series inductor)와 션트 커패스터(Shunt capacitor)로 모델링 될 수 있으며, 패치 안테나의 임피던스를 50 Ω로 정합하는 역할을 할 수 있다.
방사판(300) 표면의 전류 분포에 의하여 안테나의 편파가 결정된다. 보다 구체적으로, 방사판 표면에 수직(Vertical) 방향으로 진동하는 전류가 흐르는 경우, 방사판으로부터 방사되는 신호의 편파는 수직 편파가 되고, 방사판 표면에 수평(Horizontal) 방향으로 진동하는 전류가 흐르는 경우, 방사판으로부터 방사되는 신호는 수평 편파를 갖는다. 접지판(200)에 제 1 홈(210) 및 제 2 홈(220)을 형성하여 임피던스 정합을 하는 경우, 안테나의 편파 분리도 특성이 나빠질 수 있다. 왜냐하면 제 1 홈 및 제 2 홈에 의하여 방사판 표면의 전류 분포가 변하기 때문이다.
일반적으로 패치 안테나에 신호가 인가되는 방향으로 방사판 표면의 전류가 진동한다. 패치 안테나의 접지판이 전혀 제거되지 않은 사각형 형태의 접지판의 경우, 급전 라인(400)의 제 1 라인(410) 및 제 2 라인(420) 기준으로 접지판(200)이 대칭을 이루게 된다. 따라서, 안테나에 인가하는 신호의 동일한 방향으로 방사판 표면의 전류가 진동하고, 방사판은 선형 편파를 방사한다.
그러나 광대역 임피던스 정합을 위하여 'ㄱ'자 형태의 접지판(200)을 형성하는 경우, 급전 라인의 제 1 라인(410) 및 제 2 라인(420)을 기준으로 접지판(200)이 대칭을 이루지 않게 된다. 따라서, 방사판 표면에 흐르는 전류는 인가하는 신호의 진동 방향과 다를 수 있다. 예를 들면, 방사판에 수직 방향으로 신호를 인가하더라도, 방사판 표면 전류 중 수평 방향으로 진동하는 성분이 생길 수 있다. 또한, 방사판에 수평 방향으로 신호를 인가하더라도, 방사판 표면 전류 중 수직 방향으로 진동하는 성분이 생길 수 있다. 따라서, 방사판은 수직 편파 및 수평 편파를 모두 갖는 방사 신호를 방사하기 때문에 편파 분리도가 악화되며 포트간 격리도 또한 나빠진다. 따라서, 안테나 포트간 격리도를 증가시키기 위해 안테나 표면의 전류분포를 조절할 필요가 있다.
안테나 표면의 전류 분포를 조절하기 위하여 안테나의 모양을 변경하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나 안테나의 모양을 변경하는 경우, 안테나의 대칭적 형태가 유지되지 않을 수 있으며, 다중 안테나(MIMO)가 적용되는 경우, 안테나 배치에 문제가 생기며, 안테나 임피던스 정합 및 안테나 게인이 변경되는 문제가 있다.
본 명세서의 일 예에서는 접지판(200)에 제 3 홈(230)을 형성함으로써 안테나의 대칭 구조를 유지하면서 편파 분리도 특성을 증가시킬 수 있다. 접지판(200)에 제 3 홈(230)을 형성함으로써, 접지판(200)에 흐르는 전류 방향을 변경하여 방사판(300) 표면에 흐르는 전류를 변경할 수 있다. 따라서 안테나의 편파 분리도를 향상시킬 수 있다. 제 3 홈(230)은 실제 패치 안테나의 전류 특성을 보며 설계가 진행될 수 있으며, 의도되지 않은 편파를 만드는 접지판의 일부분을 제거함으로써 형성될 수 있다.
'ㄱ'자 형태의 접지판(200)을 갖는 패치 안테나에 수직 방향으로 신호가 입사되는 경우, 좌선회 원편파 (Left handed circular Polarization, LHCP)가 방사될 수 있으며, 수평 방향으로 신호가 입사되는 경우, 우선회 원편파(Right handed Circular Polarization, RHCP)가 방사될 수 있다. 제 1 라인(410) 및 제 2 라인(420)을 기준으로 하여 접지판(200)이 대칭을 이루지 않기 때문에 방사판(300) 표면에 phase가 다른 2개의 성분을 갖는 전류가 흐르게 된다. 따라서, 'ㄱ'자 형태의 접지판을 갖는 패치 안테나는 선형 편파가 아닌 서로 다른 원형 편파를 방사하게 된다.
패치안테나에 수직 방향으로 신호가 입사하면 시간에 따라 수직 -> 수평 -> 수직 방향으로 전류가 진동할 수 있다. 또한, 패치 안테나에 수평 방향으로 신호가 입사하면 수평 -> 수직 -> 수평 방향으로 전류가 진동할 수 있다. 이 신호들은 매 순간 서로 직교하는(Orthogonal) 편파를 가지며, 이러한 직교 편파에 의하여 포트간 격리도가 유지된다. 그러나 접지판의 비대칭성에 이하여 수직 방향의 신호를 인가하여도 안테나 표면에 RHCP 성분을 만드는 전류가 일부 존재하며 이는 반대의 경우도 마찬가지다. 따라서 수직 방향 신호를 인가했을 때, RHCP 편파를 만들고, 수평 방향 신호 인가 시 LHCP 성분을 만드는 안테나 표면 전류 구역 아래의 접지판을 제거하여 홈을 형성함으로써 원치 않는 전류를 제거하고 편파 분리도를 증가시킬 수 있다. 본 명세서의 일 예에서는 제 3 홈(230)을 생성하여 포트 격리도를 증가시킬 수 있다. 제 3 홈(230)은 제 1 홈(210) 및 제 2 홈(220)에 이격되어 형성되며, 제 1 라인(410) 및 제 2 라인(420)의 사이와 마주보는 부분에 형성될 수 있다. 또한, 제 3 홈(230)은 방사판(300)에 수직 편파 신호를 입력하는 경우, RHCP를 생성하는 부분에 형성될 수 있다. 또한, 제 3 홈(230)은 방사판(300)에 수평 편파 신호를 입력하는 경우, LHCP를 생성하는 부분에 형성될 수 있다. 그리고 제 3 홈(230)은 접지판(200)의 대칭성을 최대한 유지하는 위치에 형성될 수 있으며, 기판(100)이 사각형 형태인 경우, 기판(100)의 대각선의 진행 방향상에 위치할 수 있다. 또는, 제 3 홈(230)은 방사판(300)의 대각선 진행방향으로 형성될 수 있다. 도 16에서 제 3 홈(230)의 모양은 가장 일반적인 직사각형 형태로 표현되었으나, 원형, 타원형, 삼각형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 17은 광대역 패치안테나와 RCC 및 서큘레이터를 결합한 회로를 나타낸다.
광대역 패치 안테나의 접지판을 'ㄱ'자 형태로 형성하고, 제 1 홈, 제 2 홈, 및 제 3 홈을 형성하여 넓은 주파수 대역에서 임피던스 정합을 이루고 높은 Cross-talk 자기간섭 신호 제거도를 갖는 패치 안테나를 제작하여 RCC에 결합하기 적합한 FDR용 패치 안테나를 만들 수 있다.
도 18은 RCC를 이용한 Self-talk 자기간섭 신호 제거 효과를 나타내기 위한 도면이다.
도 18(a)는 안테나 포트 1의 Self-talk 자기간섭 신호 제거도를 나타낸 도면이고, 도 18(b)는 안테나 포트 2의 Self-talk 자기간섭 신호 제거도를 나타낸 도면이다.
도 18(a) 및 도 18(b)를 참조하면, 점선으로 표현된 그래프는 RCC가 결합되지 않고 서큘레이터만 결합된 패치 안테나의 자기간섭 신호 제거도를 나타낸다. 또한, 실선으로 표현된 그래프는 RCC 및 서큘레이터가 연결된 패치안테나의 자기간섭 신호 제거도를 나타낸다. RCC를 연결한 패치 안테나는 RCC를 연결하지 않은 패치 안테나에 비해 비해 넓은 주파수 대역에 걸쳐 높은 Self-talk 자기간섭 신호 제거도를 갖는다.
도 19는 제 3 홈을 이용한 Cross-talk 자기간섭 신호 제거 효과를 나타내기 위한 도면이다.
도 19 (a)는 안테나 포트 1의 Cross-talk 자기간섭 신호 제거도를 나타낸 도면이고, 도 19(b)는 안테나 포트 2의 Cross-talk 자기간섭 신호 제거도를 나타낸 도면이다.
도 19(a) 및 도 19(b)를 참조하면, 점선은 접지판에 제 3 홈이 형성되지 않은 경우에 Cross-talk 자기신호 제거도를 나타내고, 실선은 접지판에 제 3 홈이 형성된 경우에 Cross-talk 자기신호 제거도를 나타낸다. 패치 안테나는 접지판에 제 3 홈을 형성함으로써 넓은 주파수 대역에 걸쳐 높은 자기간섭 신호 제거도를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 예들은 본 명세서의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 명세서의 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 명세서의 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 예의 일부 구성이나 특징은 다른 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 명세서는 본 명세서의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.
본 명세서의 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다. 본 명세서의 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 부착된 접지판(ground plate);
    상기 기판의 상기 일면과 마주보는 타면의 중앙에 부착된 방사판; 및
    상기 기판의 상기 타면에 부착되고, 일단이 상기 방사판에 연결된 급전 라인;을 포함하고,
    상기 급전 라인은 제 1 라인 및 제 2 라인을 포함하고,
    상기 접지판은 제 1 홈, 제 2 홈 및 제 3 홈을 가진 'ㄱ'자 형상('ㄱ' shape)이고,
    상기 접지판은 상기 방사판에 대응하는 부분을 포함하지 않으며,
    상기 제 1 홈은 상기 제 1 라인과 상기 방사판의 연결부에 대응하는 제 1 부분에 위치하고,
    상기 제 2 홈은 상기 제 2 라인과 상기 방사판의 연결부에 대응하는 제 2 부분에 위치하며,
    상기 제 3 홈은 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈에 이격되어 위치하는, 광대역 패치안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 홈은 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈 사이에 위치하는, 광대역 패치 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 홈은 상기 접지판 중 상기 급전 라인을 통해 상기 방사판에 수직 편파 신호를 입력 시 우선회 원편파(Right handed Circular Polarization, RHCP)를 생성하는 부분에 위치하는, 광대역 패치안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 홈은 상기 접지판 중 상기 급전라인을 통해 상기 방사판에 수평 편파 신호를 입력 시 좌선회 원편파 (Left handed circular Polarization, LHCP)를 생성하는 부분에 위치하는, 광대역 패치안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인은 직각을 이루는, 광대역 패치안테나.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사판은 사각형 이고,
    상기 제 1 라인의 일단은 상기 방사판의 일 변에 연결되고,
    상기 제 2 라인의 일단은 상기 방사판의 일 변에 연결된 변에 연결된, 광대역 패치안테나.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 방사판은 사각형이고,
    상기 제 3 홈은 상기 'ㄱ'자 형상에서 90도로 꺾인 부분에 위치하는, 광대역 패치안테나.
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