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KR101670452B1 - Impedance noise robust loading method in load modulating communication system - Google Patents

Impedance noise robust loading method in load modulating communication system Download PDF

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KR101670452B1
KR101670452B1 KR1020150095680A KR20150095680A KR101670452B1 KR 101670452 B1 KR101670452 B1 KR 101670452B1 KR 1020150095680 A KR1020150095680 A KR 1020150095680A KR 20150095680 A KR20150095680 A KR 20150095680A KR 101670452 B1 KR101670452 B1 KR 101670452B1
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load
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antenna
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조동호
김민호
서혜인
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명에 따르면, 다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절에 있어서, 단일 RF 선로를 이용하여 로드 모듈레이션 송신기를 구현할 때 로드 임피던스 잡음에 강인하게 신호를 생성할 수 있는 최적의 부하 임피던스값을 구할 수 있다. According to the present invention, in a load impedance control in a multi-antenna communication system, when a load modulation transmitter is implemented using a single RF line, an optimum load impedance value capable of generating a signal robustly to the load impedance noise can be obtained.

Description

다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절방법{IMPEDANCE NOISE ROBUST LOADING METHOD IN LOAD MODULATING COMMUNICATION SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for adjusting a load impedance in a multi-antenna communication system,

본 발명의 다중 안테나 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 단일 RF 선로를 이용하여 로드 모듈레이션(load modulation) 송신기를 구현할 때 로드 임피던스 잡음(load impedance noise)에 강인(robust)하게 신호를 생성할 수 있는 최적의 부하 임피던스값을 구할 수 있도록 하는 다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-antenna communication system, and more particularly, to a multi-antenna communication system capable of generating a signal robust to load impedance noise when a load modulation transmitter is implemented using a single RF line. To a load impedance adjustment method in a multi-antenna communication system that allows a load impedance value to be obtained.

일반적으로, MIMO 시스템이라 함은 통신시스템의 송신기와 수신기에 각각 2개 이상의 안테나를 설치하여 신호를 전송하는 기술로써, 안테나별로 동일 대역내에서 각각 다른 신호의 전송이 가능하므로 한정된 주파수 자원으로 시스템 용량을 증가시킬 수 있는 시스템을 말한다.In general, a MIMO system is a technology for transmitting signals by installing two or more antennas in a transmitter and a receiver of a communication system. Since different signals can be transmitted in the same band for each antenna, Of the system.

한편, 기존에는 통신시스템에서 위와 같은 MIMO(multiple input multiple output) 시스템을 구현하기 위해 여러 개의 안테나와 여러 개의 RF 선로를 구성하는 방법으로 송수신기를 구성한다. 예를 들어 4x4 MIMO 시스템을 구성하기 위해서는 4개 이상의 안테나와 4개의 RF 선로를 이용하여 통신시스템을 구성할 수 있다. Meanwhile, in the conventional communication system, a transceiver is constructed by configuring several antennas and several RF lines in order to implement the MIMO (multiple input multiple output) system. For example, to configure a 4x4 MIMO system, a communication system may be configured using four or more antennas and four RF lines.

이때, 각각의 RF 선로에는 신호를 변조/복조(modulation/demodulation) 하는 모뎀(modem), 디지털 신호(digital signal)를 아날로그 신호(analog signal)로 바꿔주는 높은 성능의 DAC(digital to analog converter), 캐리어 주파수(carrier frequency)를 생성하는 오실레이터(oscillator), 신호를 증폭시키는 AMP(amplifier) 등이 포함된다. At this time, each RF line is provided with a modem for modulating / demodulating a signal, a high-performance digital-to-analog converter (DAC) for converting a digital signal into an analog signal, An oscillator for generating a carrier frequency, an amplifier for amplifying a signal, and the like.

이와 같이 RF 선로에는 다양한 소자들이 이용되기 때문에 RF선로는 부피가 크고 가격이 비싸다. 특히 N x N MIMO 시스템에서는 N이 커질수록 RF 선로의 수가 증가해야 하기 때문에 송수신기의 가격과 크기가 증가한다. Since the RF line uses various devices, the RF line is bulky and expensive. Especially, in N × N MIMO systems, as N increases, the number of RF lines increases, which increases the price and size of the transceiver.

도 1은 기존 통신 시스템에서의 MIMO 구성 방안을 도시한 것이다. 위 도 1을 참조하면, 종래 통신 시스템에서 송신되는 신호 s(t)는 아래의 [수학식 1], [수학식2]에서와 같이 크기와 방위로 구성되는 페이저(phasor)로 표현될 수 있으며, 또한 이러한 페이저는 2개의 독립 파라미터(independent parameter)인 s1과 s2로 나타내어진다. 즉, 하나의 RF에서 2개의 독립 파라미터를 제어하여 신호를 생성한 후, 이를 다시 더하여 안테나로 방사한다. 따라서 N개의 신호를 송신하기 위해서는 N개의 RF가 필요하다.1 shows a MIMO configuration scheme in a conventional communication system. 1, a signal s (t) transmitted in a conventional communication system can be represented by a phaser having a size and an orientation as shown in the following equations (1) and (2) , And these phasors are represented by two independent parameters s1 and s2. That is, two independent parameters are controlled in one RF to generate a signal, which is then added back to the antenna. Therefore, N RFs are required to transmit N signals.

Figure 112015065094026-pat00001
Figure 112015065094026-pat00001

Figure 112015065094026-pat00002
Figure 112015065094026-pat00002

이러한 단점을 극복하기 위한 종래 방법 중 하나로 1개의 액티브(active) 안테나 주위에 여러 개의 패러시틱(parasitic) 안테나를 배치하여 각 패러시틱 안테나의 부하 임피던스(loading impedance)를 조절함으로써 N개의 신호를 송신하도록 하는 단일 RF를 이용한 안테나 시스템이 제안된 바 있다. One conventional method to overcome this disadvantage is to place multiple parasitic antennas around one active antenna to adjust the load impedance of each parasitic antenna so that N signals An antenna system using a single RF for transmission is proposed.

도 2는 위에서 설명한 종래 부하 임피던스 조절을 이용하는 단일 RF MIMO 통신시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다. FIG. 2 shows a schematic configuration of a single RF MIMO communication system using the conventional load impedance adjustment described above.

위 도 2에서와 같은 종래 시스템에서는 액티브 안테나와 패러시틱 안테나가 근접한 거리에 배치되는 경우 뮤추얼 커플링(mutual coupling)이 생기게 되므로, 미리 측정한 뮤추얼 커플링 매트릭스(mutual coupling matrix)를 통해 패러시틱 안테나에 인가되는 부하 임피던스를 조절함으로써 각 안테나의 흐르는 전류를 제어하도록 하고 있다. In the conventional system as shown in FIG. 2, when the active antenna and the parasitic antenna are disposed at a close distance, mutual coupling is generated. Therefore, the parasitic antenna is transmitted through a mutual coupling matrix The current flowing through each antenna is controlled by adjusting the load impedance applied to the tick antenna.

또한, 불안정한 뮤추얼 커플링 관계에 의존하는 방식을 개선하여 각 안테나를 아이솔레이션(isolation)시켜 하나의 앰프(AMP)에 의해 전원이 공급되고, 정합회로(impedance matching circuit)를 이용하여 각 안테나에 일정한 전압을 공급해주도록 하고, 각 안테나에는 로드(loading) 모듈레이터를 구성하여 전류를 제어하도록 하고 있다.In addition, by improving the way of reliance on the unstable mutual coupling relation, each antenna is isolated, power is supplied by one amplifier (AMP), and a constant voltage is applied to each antenna using an impedance matching circuit And a loading modulator is provided in each antenna to control the current.

한편, 위와 같은 경우 각 안테나에 로딩(loading)되는 임피던스는 로스리스 소자(lossless element)로 구성해야 안테나 전력 효율(antenna power efficiency)를 높일 수 있다. 하지만 로스리스 소자로만 구성하였을 경우 실수값(real value)에 대한 신호를 생성할 수 없기 때문에 3개의 로딩 소자(loading element)로 이루어진 2 포트 네트워크(two port network)로 구성한다.Meanwhile, in the above case, the impedance to be loaded on each antenna should be composed of a lossless element to increase the antenna power efficiency. However, since it can not generate a signal with a real value when it is composed only of a Rossley element, it is configured as a two port network composed of three loading elements.

이때, 각 안테나에서의 전압과 전류 관계를 어드미턴스(admittance)로 표현을 하면 도 3과, [수식 3]과 같다. 그리고 제어하고자 하는 전류 신호인

Figure 112015065094026-pat00003
은 수식 4와 같이 2 포트 네트워크의 3개의 변수에 의해 결정된다(
Figure 112015065094026-pat00004
이기 때문에). 이처럼 2 포트 네트워크를 이용해 전류를 제어하게 되면 만들고자 하는 신호에 대해서 여러 조합의 3개의 변수 세트(set)가 존재하게 된다. 따라서 원하는 신호를 만들기 위해 단순히 랜던 세트(random set)를 선택하게 되면 잡음에 매우 취약한 어드미턴스 세트 또는 임피던스 세트가 선택되어 버릴 수 있다는 문제점이 있다.In this case, if the relationship between the voltage and the current in each antenna is represented by an admittance, it is as shown in FIG. 3 and [Equation 3]. And the current signal to be controlled
Figure 112015065094026-pat00003
Is determined by the three parameters of the two-port network as shown in equation (4)
Figure 112015065094026-pat00004
). When controlling the current using a two-port network, there are three sets of variables for the signal to be generated. Therefore, if a random set is simply selected to generate a desired signal, an admittance set or an impedance set which is very susceptible to noise may be selected.

Figure 112015065094026-pat00005
Figure 112015065094026-pat00005

Figure 112015065094026-pat00006
Figure 112015065094026-pat00006

대한민국 등록특허번호 10-0981571호(등록일자 2010년 09월 03일)Korean Registered Patent No. 10-0981571 (registered on September 03, 2010)

따라서, 본 발명에서는 단일 RF 선로를 이용하여 로드 모듈레이션 송신기를 구현할 때 로드 임피던스 잡음에 강인하게 신호를 생성할 수 있는 최적의 부하 임피던스값을 구할 수 있도록 하는 다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절방법을 제안한다. Accordingly, in the present invention, when a load modulation transmitter is implemented using a single RF line, a load impedance adjustment method is proposed in a multi-antenna communication system in which an optimum load impedance value capable of generating a signal robustly to a load impedance noise can be obtained do.

또한, 로스리스 2포트 네트워크로 이루어진 임피던스 로딩 시스템에서 원하는 신호를 만들기 위해 부하 임피던스값을 정하는데 있어 신호 대비 실수 저항 잡음값을 최소화시키는 부하 임피던스값을 정할 수 있도록 하는 방법을 제안한다.In addition, we propose a method to determine the load impedance value that minimizes the real - time resistance noise value in determining the load impedance value in order to make the desired signal in the impedance loading system composed of the Rossless 2 port network.

상술한 본 발명은 다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절방법으로서, m 번째 안테나에 연결되는 m 번째 모듈레이터의 제1입력 임피던스를 산출하는 단계와, 상기 제1 입력 임피던스를 구성하는 다수의 임피던스 매트릭스 중 포지티브 리얼 성분(positive real component)를 갖는 잡음에 가장 강한 임피던스 매트릭스 세트를 검색하는 단계와, 상기 검색된 임피던스 매트릭스 세트로 제2 입력 임피던스를 구성하는 단계와, 상기 제2 입력 임피던스를 상기 M 번째 안테나의 부하 임피던스로 결정하는 단계를 포함한다.A method of adjusting a load impedance in a multi-antenna communication system, the method comprising: calculating a first input impedance of an mth modulator connected to an mth antenna; calculating a first input impedance of a mth modulator connected to an mth antenna; The method comprising the steps of: retrieving a set of impedance matrices most resistant to noise having a positive real component; constructing a second input impedance with the sought impedance matrix set; And determining it as an impedance.

또한, 상기 검색하는 단계는, 상기 제1 입력 임피던스 중 상기 잡음이 발생한 경우에 대응되는 상기 M 번째 모듈레이터의 제1 임피던스 값을 산출하는 단계와, 상기 잡음이 포함되지 않은 제2 임피던스 값을 산출하는 단계와, 상기 제1 임피던스 값을 구성하는 다수의 임피던스 매트릭스 중 상기 제2 임피던스 값의 상기 포지티브 리얼 성분이 가장 크도록 하는 임피던스 매트릭스 세트를 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The searching may further include calculating a first impedance value of the Mth modulator corresponding to the noise of the first input impedance, calculating a second impedance value not including the noise And examining an impedance matrix set such that the positive real component of the second impedance value among the plurality of impedance matrices constituting the first impedance value is the largest.

또한, 상기 검사하는 단계에서, 상기 임피던스 매트릭스 세트내 각각의 임피던스 파라메타는 기설정된 임피던스값 범위에 포함되는 것을 특징으로 한다.Further, in the testing step, each impedance parameter in the impedance matrix set is included in a predetermined impedance value range.

또한, 상기 임피던스 매트릭스는, 다수의 로스리스 소자(loseless element)에 대응되는 다수의 임피던스 파라메타의 조합을 나타내는 것을 특징으로 한다.The impedance matrix may be a combination of a plurality of impedance parameters corresponding to a plurality of loseless elements.

또한, 상기 임피던스값 범위는, -500오옴∼+500오옴인 것을 특징으로 한다.The impedance value range is from -500 ohms to +500 ohms.

본 발명에 따르면, 다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절에 있어서, 단일 RF 선로를 이용하여 로드 모듈레이션 송신기를 구현할 때 로드 임피던스 잡음에 강인하게 신호를 생성할 수 있는 최적의 부하 임피던스값을 구할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, in the adjustment of the load impedance in a multi-antenna communication system, when the load modulation transmitter is implemented using a single RF line, an advantage that an optimal load impedance value capable of generating a signal robustly to the load impedance noise can be obtained .

또한, 로스리스 2포트 네트워크로 이루어진 임피던스 로딩 시스템에서 원하는 신호를 만들기 위해 부하 임피던스값을 정하는데 있어 신호 대비 실수 저항 잡음값을 최소화시키는 부하 임피던스값을 구할 수 있는 이점이 있다.In addition, an impedance loading system composed of a Rossless 2 port network has an advantage in that it can obtain a load impedance value that minimizes the real-time resistance noise value in setting the load impedance value in order to make a desired signal.

도 1은 종래 통신 시스템에서 MIMO를 구성하기 위한 안테나 시스템 구성도,
도 2는 종래 로드 모듈레이팅 송신기 구조도,
도 3은 종래 어드미턴스 로딩을 하는 2포트 네트워크 모델 예시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 로딩을 하는 2포트 네트워크 모델 예시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부하 임피던스 조절 처리 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른

Figure 112015065094026-pat00007
값에 따른
Figure 112015065094026-pat00008
의 실수 성분 그래프 예시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른
Figure 112015065094026-pat00009
값에 따른
Figure 112015065094026-pat00010
의 실수 성분과 잡음 비율 그래프 예시도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 각각의 임피던스 매트릭스에 따른 에러 크기 그래프 예시도.FIG. 1 is a block diagram of an antenna system for configuring MIMO in a conventional communication system;
2 is a block diagram of a conventional load modulating transmitter,
3 is a diagram illustrating a two-port network model for performing admittance loading,
4 illustrates an exemplary 2-port network model for impedance loading according to an embodiment of the present invention,
5 is a flowchart of a load impedance adjustment process according to an embodiment of the present invention,
Figure 6 is a block diagram of an embodiment of the present invention
Figure 112015065094026-pat00007
Depending on the value
Figure 112015065094026-pat00008
An example of a real component graph of Fig.
Figure 7 is a block diagram of an embodiment of the present invention
Figure 112015065094026-pat00009
Depending on the value
Figure 112015065094026-pat00010
A graph of real component and noise ratio graph of FIG.
8 is an exemplary graph of error magnitudes according to each impedance matrix in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the operation principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명에서는 도 4와 [수학식 5]에서와 같은 어드미턴스(admittance)가 아닌 투포트(two port) 임피던스 로딩(impedance loading)을 고려한다. The present invention considers two-port impedance loading rather than admittance as in FIG. 4 and (5).

Figure 112015065094026-pat00011
Figure 112015065094026-pat00011

또한, 본 발명에서는 m번째 로드 모듈레이터(load modulator)(400)의 임피던스 매트릭스(impedance matrix)를 구성하는

Figure 112015065094026-pat00012
의 세트(set) 중 포지티브 리얼 성분(positive real component)을 갖는 잡음(noise)에 가장 강인한 세트를 찾는다. 로스리스 구성요소(Lossless element)로만 구성된 시스템이라 하더라고 실제 구현에 있어서 이상적인 로스리스 시스템을 기대하기는 어렵기 때문에 회로 선로, 요소(element)의 저항 등에 의해서 예상보다 포지티브한 저항(resistor) 성분이 있을 것이란 것을 예상할 수 있다. 본 시스템이 적용되는 것이 신호제어인 만큼 이러한 잡음을 최대한 줄이는 방안이 필요하다. Also, in the present invention, the impedance matrices of the m-th load modulator (400)
Figure 112015065094026-pat00012
A set that is most robust to noise having a positive real component is searched. Although it is difficult to expect an ideal rossless system in actual implementation even if it is a system composed only of a lossless element, there is a more positive resistor component than expected due to the resistance of the circuit line and the element Can be expected. Since this system is applied to the signal control, it is necessary to reduce the noise as much as possible.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부하 임피던스 조절 처리 흐름을 도시한 것이다. 한편, 이러한 부하 임피던스 조절 처리 흐름은 별도의 컴퓨터 장치 등에서 계산되어 적용될 수도 있으며, 도 4의 안테나 시스템 구성상 정합 회로와 로드 모듈레이터 사이에 연결되는 로드 모듈레이터 결정 장치(도시하지 않음)에 의해서 계산되어 로드 모듈레이터(400)로 인가되도록 구현할 수도 있다.5 shows a flow of the load impedance adjustment process according to the embodiment of the present invention. The load impedance control process flow may be calculated and applied by a separate computer device or may be calculated by a load modulator determination device (not shown) connected between the matching circuit and the load modulator in the antenna system configuration of FIG. 4, Modulator 400 as shown in FIG.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 부하 임피던스 조절 처리 흐름을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the flow of the load impedance adjustment process of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

먼저, m번째 로드 모듈레이터(400)의 입력 임피던스(input impedance)

Figure 112015065094026-pat00013
을 산출한다(S500). 이때, 포지티브 리얼 잡음(Positive real noise)이 발생했을 때의 m번째 로드 모듈레이터(load modulator)의 입력 임피던스(input impedance),
Figure 112015065094026-pat00014
은 아래의 [수학식 6]과 같이 표현되며, 발생한 포지티브 리얼 잡음(positive real noise)
Figure 112015065094026-pat00015
Figure 112015065094026-pat00016
에 더해진 형태로 나타난다고 할 수 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 포지티브 리얼 잡음에 강한 임피던스 매트릭스(impedance matrix)를 찾을 수 있다.First, the input impedance of the m-th load modulator 400
Figure 112015065094026-pat00013
(S500). In this case, the input impedance of the m-th load modulator when positive real noise occurs,
Figure 112015065094026-pat00014
Is expressed as Equation (6) below, and the generated positive real noise is expressed by Equation (6)
Figure 112015065094026-pat00015
silver
Figure 112015065094026-pat00016
In the form of a combination of the two. Using these characteristics, we can find an impedance matrix that is strong against positive real noise.

Figure 112015065094026-pat00017
Figure 112015065094026-pat00017

이때, 임피던스 매트릭스(Impedance matrix)를 구성하는 성분인

Figure 112015065094026-pat00018
는 아래의 [수학식 7]과 같이
Figure 112015065094026-pat00019
Figure 112015065094026-pat00020
로 구성된 형태로 바꾸어 표현할 수 있다.At this time, the component constituting the impedance matrix
Figure 112015065094026-pat00018
Is expressed by Equation (7) below
Figure 112015065094026-pat00019
Wow
Figure 112015065094026-pat00020
As shown in Fig.

이어, M번째 로드 모듈레이터의 출력전류(

Figure 112015065094026-pat00021
,
Figure 112015065094026-pat00022
)를 산출한다(S502). 이때 포지티브 리얼 잡음을 포함하지 않는 m번째 로드 모듈레이터(400)의 출력(output) 전류
Figure 112015065094026-pat00023
과 포지티브 리얼 잡음을 포함하는 m번째 로드 모듈레이터(400)의 출력 전류
Figure 112015065094026-pat00024
은 아래의 [수학식 8]처럼
Figure 112015065094026-pat00025
와 포지티브 리얼 잡음이 존재하지 않을 경우의 m번째 로드 모듈레이터(400)의 입력 임피던스
Figure 112015065094026-pat00026
로 표현 가능하다(S504).Next, the output current of the Mth load modulator
Figure 112015065094026-pat00021
,
Figure 112015065094026-pat00022
(S502). At this time, the output current of the m-th rod modulator 400, which does not include positive real noise,
Figure 112015065094026-pat00023
And the output current of the mth load modulator 400 including the positive real noise
Figure 112015065094026-pat00024
Is expressed by Equation (8) below
Figure 112015065094026-pat00025
And the input impedance of the m-th load modulator 400 when there is no positive real noise
Figure 112015065094026-pat00026
(S504).

Figure 112015065094026-pat00027
Figure 112015065094026-pat00027

Figure 112015065094026-pat00028
Figure 112015065094026-pat00028

위 [수학식 8]에 유추할 수 있듯이 하나의

Figure 112015065094026-pat00029
을 만들 수 있는 임피던스 매트릭스는 수없이 많은데 그 중 포지티브 리얼 잡음의 영향을 가장 적게 받는 임피던스 매트릭스를 찾아내고자 한다. 잡음에 의한 왜곡을 가장 최소화 할 수 있는 방법은
Figure 112015065094026-pat00030
의 리얼 성분(real component)이 가장 크도록 하는 것인데 이를 만족하는 최적의 임피던스 매트릭스(optimal impedance matrix)는 아래의 [수학식 9]에서와 같이 optimization problem을 통해 찾을 수 있다. As can be inferred from equation (8) above, one
Figure 112015065094026-pat00029
There are a number of impedance matrices that can be made, and we want to find an impedance matrix that is least affected by positive real noise. A way to minimize noise distortion
Figure 112015065094026-pat00030
The optimal impedance matrix satisfying this condition can be found through an optimization problem as shown in Equation (9) below. ≪ EMI ID = 9.0 >

Figure 112015065094026-pat00031
Figure 112015065094026-pat00031

위와 같은 [수학식 9]의 제약조건(constraint) 1에서

Figure 112015065094026-pat00032
항을 [수학식 7]을 이용해서
Figure 112015065094026-pat00033
Figure 112015065094026-pat00034
으로 이루어진 관계식으로 치환하면 [수학식 10]처럼
Figure 112015065094026-pat00035
Figure 112015065094026-pat00036
으로만 표현된다.
Figure 112015065094026-pat00037
Figure 112015065094026-pat00038
에 대해서 정리하면 [수학식 10]과 같은 결과가 나온다. 따라서 [수학식 11]처럼
Figure 112015065094026-pat00039
의 실수부를
Figure 112015065094026-pat00040
로 나타낼 수 있다. 즉, [수학식 9]의 optimization 문제가
Figure 112015065094026-pat00041
라는 1개의 변수로 이루어진 함수로 표현되었다. In the above constraint 1 of Equation 9,
Figure 112015065094026-pat00032
(7) < RTI ID = 0.0 >
Figure 112015065094026-pat00033
Wow
Figure 112015065094026-pat00034
(10) as shown in Equation (10)
Figure 112015065094026-pat00035
Wow
Figure 112015065094026-pat00036
.
Figure 112015065094026-pat00037
of
Figure 112015065094026-pat00038
, The result is as shown in Equation (10). Therefore, as in Equation (11)
Figure 112015065094026-pat00039
The real part of
Figure 112015065094026-pat00040
. That is, the optimization problem of [Equation 9]
Figure 112015065094026-pat00041
As a function of one variable.

Figure 112015065094026-pat00042
Figure 112015065094026-pat00042

Figure 112015065094026-pat00043
Figure 112015065094026-pat00043

[수학식 12]는 [수학식 11]의 objective function을

Figure 112015065094026-pat00044
로 미분한 결과이다. [수학식 13]에서 [수학식 12]의 값이 0이 되도록 하는 값
Figure 112015065094026-pat00045
를 찾는다(S506).
Figure 112015065094026-pat00046
와 [수학식 11]의 제약조건 1에 따라 variable
Figure 112015065094026-pat00047
의 양 끝 값인 ㅁ500 중 [수학식 11]의 objective function을 최대화하는 값이 optimization problem의 optimal solution
Figure 112015065094026-pat00048
가 된다(S508). 이때, variable
Figure 112015065094026-pat00049
값은 예를 들어 -500오옴∼+500오옴으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Equation (12) represents the objective function of Equation (11)
Figure 112015065094026-pat00044
. In Equation (13), a value such that the value of [Equation (12)] becomes 0
Figure 112015065094026-pat00045
(S506).
Figure 112015065094026-pat00046
And the constraint 1 of Equation (11)
Figure 112015065094026-pat00047
The optimal value of the objective function of Equation (11) among the ㅁ 500 values at the both ends of the optimization solution
Figure 112015065094026-pat00048
(S508). At this time, variable
Figure 112015065094026-pat00049
The value may be set to, for example, -500 ohms to +500 ohms, but is not limited thereto.

Figure 112015065094026-pat00050
Figure 112015065094026-pat00050

Figure 112015065094026-pat00051
Figure 112015065094026-pat00051

이어, 위와 같이 선택된 임피던스 매트릭스로 m 번째 로드 모듈레이터의 부하 임피던스를 구성한다(S510).Next, the load impedance of the mth load modulator is configured with the impedance matrix selected as described above (S510).

도 6에서 특정

Figure 112015065094026-pat00052
값에 대하여
Figure 112015065094026-pat00053
에 따른 리얼 성분 값의 변화를 확인할 수 있으며 [수학식 11]의 솔루션(solution)인 최적의 임피던스 매트릭스를 찾을 수 있다. 도 7에서 optimal problem을 통해 찾아낸 솔루션에서 포지티브 리얼 잡음에 대한
Figure 112015065094026-pat00054
의 리얼 성분 값이 가장 큰 것을 보아 [수학식 11]을 통해 찾아낸 임피던스 매트릭스가 포지티브 리얼 잡음에 가장 강인한 것을 확인할 수 있다.6,
Figure 112015065094026-pat00052
About the value
Figure 112015065094026-pat00053
And the optimal impedance matrix, which is a solution of Equation (11), can be found. In Figure 7, the solution found through the optimal problem is that for positive real noise
Figure 112015065094026-pat00054
It can be seen that the impedance matrix found through Equation (11) is most robust to the positive real noise.

도 6과 도 7에 사용된 세가지 m번째 로드 모듈레이터(400)의 출력 전류

Figure 112015065094026-pat00055
중 하나의 (
Figure 112015065094026-pat00056
)에 대하여 앞서 설명한 optimal한 임피던스 매트릭스
Figure 112015065094026-pat00057
를 사용한 경우와 랜덤하게 고른 두 가지 임피던스 매트릭스
Figure 112015065094026-pat00058
Figure 112015065094026-pat00059
를 사용한 경우 각각의 출력 전류의 에러(error)를 도 8에서 비교하였다. The output currents of the three m-th rod modulators 400 used in Figs. 6 and 7
Figure 112015065094026-pat00055
One of the (
Figure 112015065094026-pat00056
The optimal impedance matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112015065094026-pat00057
And two randomly selected impedance matrices
Figure 112015065094026-pat00058
Wow
Figure 112015065094026-pat00059
The error of each output current is compared in FIG.

또한 [수학식 9]의 제약조건 1에 따라 variable

Figure 112015065094026-pat00060
의 범위 내에서 포지티브 리얼 잡음의 영향을 받아 나타나는 출력 전류의 평균 에러값을 도 8에서 확인할 수 있다. 제안한 최적화 방법을 통해 선택된 임피던스 매트릭스를 이용하는 경우 전류 신호값에서 확연히 적은 에러가 발생하는 것을 확인할 수 있다.Also, according to the constraint 1 of [Equation 9], variable
Figure 112015065094026-pat00060
The average error value of the output current which is affected by the positive real noise within the range of " 0 " If the selected impedance matrix is used through the proposed optimization method, it can be confirmed that a considerably small error occurs in the current signal value.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절에 있어서, 단일 RF 선로를 이용하여 로드 모듈레이션 송신기를 구현할 때 로드 임피던스 잡음에 강인하게 신호를 생성할 수 있는 최적의 부하 임피던스값을 구할 수 있다. 또한, 로스리스 2포트 네트워크로 이루어진 임피던스 로딩 시스템에서 원하는 신호를 만들기 위해 부하 임피던스값을 정하는데 있어 신호 대비 실수 저항 잡음값을 최소화시키는 부하 임피던스값을 구할 수 있다.As described above, according to the present invention, in a load impedance control in a multi-antenna communication system, when a load modulation transmitter is implemented using a single RF line, an optimum load impedance value capable of generating a signal robustly to a load impedance noise Can be obtained. Also, to determine the load impedance value to make the desired signal in an impedance loading system consisting of a Rossless 2 port network, the load impedance value that minimizes the signal-to-real-value resistance noise value can be obtained.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be limited by the described embodiments but should be defined by the appended claims.

400 : m 번째 로드 모듈레이터 400: m-th load modulator

Claims (7)

다중 안테나 통신 시스템에서 부하 임피던스 조절방법으로서,
m 번째 안테나에 연결되는 m 번째 모듈레이터의 제1입력 임피던스를 산출하는 단계와,
상기 제1 입력 임피던스를 구성하는 다수의 임피던스 매트릭스 중 포지티브 리얼 성분(positive real component)를 갖는 잡음에 가장 강한 임피던스 매트릭스 세트를 검색하는 단계와,
상기 검색된 임피던스 매트릭스 세트로 제2 입력 임피던스를 구성하는 단계와,
상기 제2 입력 임피던스를 상기 m 번째 안테나의 부하 임피던스로 결정하는 단계를 포함하며,
상기 검색하는 단계는,
상기 제1 입력 임피던스 중 상기 잡음이 발생한 경우에 대응되는 상기 m 번째 모듈레이터의 제1 임피던스 값을 산출하는 단계와,
상기 잡음이 포함되지 않은 제2 임피던스 값을 산출하는 단계와,
상기 제1 임피던스 값을 구성하는 다수의 임피던스 매트릭스 중 상기 제2 임피던스 값의 상기 포지티브 리얼 성분이 가장 크도록 하는 임피던스 매트릭스 세트를 검사하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 임피던스 조절방법.
A method of adjusting a load impedance in a multi-antenna communication system,
calculating a first input impedance of an mth modulator connected to the mth antenna,
Searching for a set of impedance matrices most resistant to noise having a positive real component among the plurality of impedance matrices constituting the first input impedance,
Configuring a second input impedance with the searched impedance matrix set;
And determining the second input impedance as the load impedance of the mth antenna,
Wherein the searching comprises:
Calculating a first impedance value of the m-th modulator corresponding to the noise of the first input impedance,
Calculating a second impedance value that does not include the noise;
Inspecting a set of impedance matrices such that the positive real component of the second impedance value among the plurality of impedance matrices constituting the first impedance value is largest
And adjusting the impedance of the load.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 검사하는 단계에서,
상기 임피던스 매트릭스 세트내 각각의 임피던스 파라메타는 기설정된 임피던스값 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 부하 임피던스 조절방법.
The method according to claim 1,
In the inspecting step,
Wherein each impedance parameter in the impedance matrix set is included in a predetermined impedance value range.
제 1 항에 있어서,
상기 임피던스 매트릭스는,
다수의 로스리스 소자(loseless element)에 대응되는 다수의 임피던스 파라메타의 조합을 나타내는 것을 특징으로 하는 부하 임피던스 조절방법.
The method according to claim 1,
Wherein the impedance matrix comprises:
And a plurality of impedance parameters corresponding to a plurality of loseless elements.
제 3 항에 있어서,
상기 임피던스값 범위는,
-500오옴∼+500오옴인 것을 특징으로 하는 부하 임피던스 조절방법.
The method of claim 3,
The impedance value range may be,
Wherein the load impedance is adjusted to -500 ohms to +500 ohms.
제 1 항에 있어서,
상기 m번째 모듈레이터는,
2포트 네트워크로 구성되는 것을 특징으로 하는 부하 임피던스 조절방법.
The method according to claim 1,
The m < th >
And a two-port network.
제 1 항에 있어서,
상기 m 번째 모듈레이터의 제1 입력 임피던스(
Figure 112016056056654-pat00061
)는,
아래의 수학식과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 부하 임피던스 조절방법.
[수학식]
Figure 112016056056654-pat00062

Figure 112016056056654-pat00063
: 포지티브 리얼 잡음,
Figure 112016056056654-pat00064
: 잡음이 없는 경우 m 번째 모듈레이터의 입력 임피던스
The method according to claim 1,
The first input impedance of the m-th modulator (
Figure 112016056056654-pat00061
),
Wherein the load impedance is calculated according to the following equation.
[Mathematical Expression]
Figure 112016056056654-pat00062

Figure 112016056056654-pat00063
: Positive real noise,
Figure 112016056056654-pat00064
: Input impedance of the mth modulator without noise
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