KR20140077400A

KR20140077400A - 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치

Info

Publication number: KR20140077400A
Application number: KR1020120146165A
Authority: KR
Inventors: 손경열; 방영조; 김준우; 김재권
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-24

Abstract

본 발명은 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치에 관한 것으로, 각 편파 안테나간에 직교성을 유지하는 적어도 2개의 다중 편파 안테나를 구비하되, 각 다중 편파 안테나간은 특정 거리만큼 이격되어 설치되고, 하나의 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들과 다른 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들간이 특정 각도만큼 회전되도록 구현함으로써 안테나의 배치를 위하여 차지하는 단위 면적을 줄여줄 뿐만 아니라, 다중편파 안테나들의 각 편파 안테나 각도 조절을 통해 전송 용량을 효율적으로 증대시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치{Multiple input/output apparatus having two or more multiple polarized antenna}

본 발명은 다중 편파 안테나 관련 기술로, 특히 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치에 관한 것이다.

4세대 이동 통신의 핵심 기술로 주목받는 몇 가지 기술 중에서 다중 입출력 기술(MIMO : Multi-Input Multi-Output)은 이동 통신 환경에서 다수의 안테나를 사용해 데이터를 송수신하는 다중 안테나 신호 처리 방식으로, 여러 개의 안테나를 사용해 동일한 무선 채널에서 두 개 이상의 데이터 신호를 전송함으로써 무선 통신의 범위를 넓히고, 데이터 전송속도를 높일 수 있는 핵심 기술이며, LTE(Long Term Evolution), Mobile WiMAX 등의 최근 이동통신 네트워크 시스템에 적용되고 있다.

현재, 이동통신의 보편화 및 무선 광대역 데이터 통신의 활성화에 따라, 부족한 주파수 대역을 충분히 확보하기 위하여 다양한 주파수 대역을 가용 주파수 대역화하고 있다. 이와 관련하여 10GHz이상의 반송주파수를 사용하여 코어망과 연결된 집중국과 무선으로 통신하는 원격 노드들간의 데이터를 전송하는 무선 백홀 망 기술이 도입되게 되었다.

무선 백홀 망은 차세대 이동통신망을 포함한 IT 인프라망의 백홀을 무선화하여 최근 소형셀 기지국 중심의 무선망을 이동 코어망(EPC 백본망)에 연결시 유연한 망연동과 비용절감을 제공하여 원활한 이동무선망 구축을 가능하도록 하는 기술이다.

도 1 은 무선 통신시스템에서 통상적인 다중 입출력 송수신을 위한 안테나 배열을 도시한 도면이다. 도 1 에 도시한 바와 같이 무선 백홀 망에서 전송용량을 증대시키는 다중 입출력 송수신 방식을 지원하기 위하여 다수의 안테나를 설치하여 사용할 수 있지만, 다수의 안테나 설치에 따른 설치 비용 및 관리 비용 증가 문제가 있고, 더욱이 안테나 설치 공간 제약, 입출력 장치 크기 제약 등의 여러가지 이유로 안테나를 무한 설치 가능하지도 않다.

따라서, 대한민국 특허공개 제10-2012-0088471호(2012. 08. 08) 등과 같이 다중 편파 안테나를 이용하여 공간 제약 문제를 해결하면서 전송용량을 증대시키는 기술이 등장하였다. 본 발명자는 이러한 다중 편파 안테나 기술을 기반으로 더욱 전송용량을 증대시킬 수 있는 기술에 대한 연구를 하게 되었다.

대한민국 특허공개 제10-2012-0088471호(2012. 08. 08)

본 발명은 집중국과 무선으로 통신하는 원격 노드들로 구성되는 무선 백홀 망에서 다중편파 안테나의 특성을 이용하여 전송 용량을 효율적으로 증대시킬 수 있는 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 다중 입출력 장치가 각 편파 안테나간에 직교성을 유지하는 적어도 2개의 다중 편파 안테나를 구비하되, 각 다중 편파 안테나간은 특정 거리만큼 이격되어 설치되고, 하나의 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들과 다른 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들간이 특정 각도만큼 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 집중국과 무선으로 통신하는 원격 노드들로 구성되는 무선 백홀 망에서 안테나의 배치를 위하여 차지하는 단위 면적을 줄여줄 뿐만 아니라, 다중편파 안테나들의 각 편파 안테나 각도 조절을 통해 전송 용량을 효율적으로 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 무선 통신시스템에서 통상적인 다중 입출력 송수신을 위한 안테나 배열을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치의 개요도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치를 2개의 이중 편파 안테나로 구현한 경우를 예시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치를 N개의 이중 편파 안테나로 구현한 경우를 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

10GHz이상의 반송주파수를 사용하는 무선 백홀 망에서 편파 안테나를 사용하여 다중 입출력 송수신을 수행하는 경우 안테나가 높은 고도에 설치가 되므로 가시선(Line of sight: 이하 'LOS'라 칭함)상황에 놓이고, 다중 경로가 최소화 되었을 경우 복수개의 편파간 직교성(Orthogonality)이 유지될 가능성이 가장 커지게 되므로, 집중국은 수십에서 수백 Gbps의 데이터를 수 Gbps의 데이터로 나누어 다수의 원격 노드와 송수신하는데 이 때, 도 2 에 도시한 바와 같이 다중편파 안테나를 다중 입출력 형태로 구성할 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치의 개요도이다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치(100)는 다중 입출력 송신장치 또는 다중 입출력 수신장치 형태로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치(100)는 각 편파 안테나(111)(112)간에 직교성을 유지하는 적어도 2개의 다중 편파 안테나(110)를 구비한다. 예컨대, 각 편파 안테나는 'L' 형태 또는 'X' 형태로 구현되어 직교성을 유지할 수 있다.

이 때, 각 다중 편파 안테나(110)간은 특정 거리 d만큼 이격되어 설치된다. 도 1 과 도 2 를 비교해 보면, 다중 입출력 장치의 안테나를 다중 편파 안테나로 구현한 도 2 의 경우, 다수의 일반 안테나로 다중 입출력 장치를 구현한 도 1 에 비해 안테나 배열 개수가 적어지므로, 공간 제약 문제를 해결할 수 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치를 2개의 이중 편파 안테나로 구현한 경우를 예시한 도면, 도 4 는 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치를 N개의 이중 편파 안테나로 구현한 경우를 예시한 도면이다.

도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치(100)는 하나의 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들과 다른 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들간이 특정 각도 θ만큼 회전되도록 설치된다.

도 3 을 참조해 보면, 서로 90°를 이루는 2개의 편파 안테나를 포함하는 2개의 이중 편파 안테나가 특정 거리 d만큼 이격되어 설치되고, 첫번째 이중 편파 안테나에 포함되는 2개의 편파 안테나와, 두번째 이중 편파 안테나에 포함되는 2개의 편파 안테나간이 특정 각도 θ를 가지도록 2개의 이중 편파 안테나가 배열되어 있음을 볼 수 있다.

한편, 도 4 를 참조해 보면, 서로 90°를 이루는 2개의 편파 안테나를 포함하는 N개의 이중 편파 안테나가 각각 특정 거리 d만큼 이격되어 설치되고, 각 이중 편파 안테나에 포함되는 2개의 편파 안테나와, 이웃하는 이중 편파 안테나에 포함되는 2개의 편파 안테나간이 특정 각도 θ를 가지도록 N개의 이중 편파 안테나가 배열되어 있음을 볼 수 있다.

이중 편파 안테나를 N개로 구현한 경우, 상기 각도 θ는 다음과 같은 수식을 통해 계산될 수 있다.

즉, 도 4 와 같이 구현된 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치의 이중 편파 안테나들의 총 간격은 'd×(N-1)'이 되고, 하나의 이중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 2개의 편파 안테나들과 이웃하는 이중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 2개의 편파 안테나들간의 각도가 θ만큼의 차이를 가지는 N개의 이중 편파 안테나들이 전방위(360°)의 신호를 송신 또는 수신할 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 집중국과 무선으로 통신하는 원격 노드들로 구성되는 무선 백홀 망에서 안테나의 배치를 위하여 차지하는 단위 면적을 줄여줄 뿐만 아니라, 다중편파 안테나들의 각 편파 안테나 각도 조절을 통해 전송 용량을 효율적으로 증대시킬 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

본 발명은 다중 편파 안테나 관련 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.

100 : 다중 입출력 장치
110 : 다중 편파 안테나
111, 112 : 편파 안테나

Claims

각 편파 안테나간에 직교성을 유지하는 적어도 2개의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치에 있어서,
각 다중 편파 안테나간은 특정 거리만큼 이격되어 설치되고, 하나의 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들과 다른 다중 편파 안테나에 포함되는 직교성을 유지하는 각 편파 안테나들간이 특정 각도만큼 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 복수의 다중 편파 안테나를 구비한 다중 입출력 장치.