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근접장 다중입출력 안테나 배열 및 이를 이용한 근접장 다중입출력 통신의 채널 특성을 추정하는 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

  • 기술번호 : KST2015137415
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 근접장 다중입출력(near-field MIMO) 통신의 채널 특성을 추정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 전기 쌍극자(electric dipole)로 구현된 제1 안테나 요소, 및 상기 전기 쌍극자와 원점(origin)이 다르고 임의의(arbitrary) 거리를 두고 임의의 방향으로 배치될 수 있는 자기 쌍극자(magnetic dipole)로 구현된 제2 안테나 요소를 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나 요소를 통해 근접장 다중입출력(near-field MIMO) 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 안테나 배열이 제공된다. 본 발명에 의하면, 근접장 다중입출력 통신 환경에 적용이 가능하면서도 채널 특성을 용이하게 추정할 수 있는 근접장 다중입출력 안테나 배열을 제공할 수 있게 되는 효과가 달성되고, 근접장 다중입출력 통신의 전송 특성(transmission characteristics)과 안테나 배열에서 발생하는 상호 커플링 효과(mutual coupling effect)를 용이하게 산출하여 근접장 다중입출력 통신의 채널 특성(channel characteristics)을 효과적으로 추정할 수 있으며, 나아가, 이러한 추정 결과를 이용하여 근접장 다중입출력 통신의 채널 용량(capacity)을 쉽게 산출해 낼 수 있게 되는 효과가 달성된다.
Int. CL H01Q 21/06 (2018.01.01) H04B 7/04 (2017.01.01)
CPC H04L 25/0202(2013.01) H04L 25/0202(2013.01) H04L 25/0202(2013.01) H04L 25/0202(2013.01)
출원번호/일자 1020120020487 (2012.02.28)
출원인 서울대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1306502-0000 (2013.09.03)
공개번호/일자 10-2013-0098733 (2013.09.05) 문서열기
공고번호/일자 (20130909) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.02.28)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 남상욱 대한민국 서울 서초구
2 탁윤도 대한민국 대전광역시 서구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인 수 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로**길 **, *층(역삼동, 케이앤와이빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 서울특별시 관악구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2012.02.28 수리 (Accepted) 1-1-2012-0164497-75
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2012.03.19 수리 (Accepted) 1-1-2012-0222237-61
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2013.01.10 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2013.01.14 수리 (Accepted) 4-1-2013-5007213-54
5 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2013.02.06 수리 (Accepted) 9-1-2013-0008700-23
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2013.05.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0369919-29
7 [대리인선임]대리인(대표자)에 관한 신고서
[Appointment of Agent] Report on Agent (Representative)
2013.07.24 수리 (Accepted) 1-1-2013-0671003-38
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2013.07.29 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0687320-15
9 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2013.07.29 수리 (Accepted) 1-1-2013-0687269-84
10 등록결정서
Decision to grant
2013.08.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0604647-18
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.03.17 수리 (Accepted) 4-1-2015-5033829-92
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2015-5062924-01
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
14 출원인정보변경(경정)신고서
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2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
15 출원인정보변경(경정)신고서
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2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
16 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.11.25 수리 (Accepted) 4-1-2020-5265458-48
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근접장 다중입출력(near-field MIMO) 통신의 채널 특성을 추정하는 방법으로서 - 상기 근접장 다중입출력 통신은, 서로 원점이 다르고 임의의(arbitrary) 거리를 두고 임의의 방향으로 배치될 수 있는 전기 쌍극자(electric dipole) 및 자기 쌍극자(magnetic dipole)를 안테나 요소로서 각각 포함하는 송신 안테나 배열과 수신 안테나 배열 사이에서 수행됨 - ,(a) 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소로부터 송신되는 송신 신호값과 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 수신되는 수신 신호값을 산출하고, 덧셈 정리(addition theorem)를 이용하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 전송 매트릭스(transmission matrix)을 산출하고, 상기 산출된 송신 신호값, 수신 신호값 및 전송 매트릭스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링(mutual coupling) 효과가 반영되기 전의 제1 채널 매트릭스(channel matrix)를 산출하는 단계,(b) 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 송신 단자 전압 벡터(terminal voltage vector) 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 수신 단자 전압 벡터를 산출하고, 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열에 포함된 각 안테나 요소의 상호 임피던스(mutual impedance) 및 부하 임피던스(load impedance)를 산출하고, 상기 산출된 송신 단자 전압 벡터, 수신 단자 전압 벡터, 상호 임피던스 및 부하 임피던스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 송신 커플링 매트릭스(coupling matrix) 및 수신 커플링 매트릭스를 산출하는 단계, 및(c) 상기 산출된 송신 커플링 매트릭스, 제1 채널 매트릭스 및 송신 커플링 매트릭스를 순차적으로 곱함으로써 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링 효과가 반영된 제2 채널 매트릭스를 산출하는 단계를 포함하는 방법
7 7
제6항에 있어서,상기 전기 쌍극자의 크기는 상기 전기 쌍극자에서 발생되는 신호의 파장을 2π로 나눈 값보다 작은 범위 내에서 결정되고, 상기 자기 쌍극자의 크기는 상기 자기 쌍극자에서 발생되는 신호의 파장을 2π로 나눈 값보다 작은 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법
8 8
제6항에 있어서,상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 위치 및 방향은 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 안테나 구면(antenna sphere)이 서로 겹쳐지지 않는 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법
9 9
제6항에 있어서,상기 (a) 단계에서,상기 송신 안테나 배열의 전기 쌍극자인 제1 송신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Tx#1)이고, 상기 송신 안테나 배열의 자기 쌍극자인 제2 송신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Tx#2)이고, 상기 수신 안테나 배열의 전기 쌍극자인 제1 수신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Rx#1)이고, 상기 수신 안테나 배열의 자기 쌍극자인 제2 수신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Rx#2)이고, 상기 전송 매트릭스는 T이고, 상기 제1 채널 매트릭스는 Hω일 때,인 것을 특징으로 하는 방법
10 10
제6항에 있어서,상기 (b) 단계에서,전압 소스로부터 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소에 인가되는 소스 전압 벡터가 vs이고, 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 송신단에서의 임피던스 매트릭스가 ZT이고, 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 소스 임피던스를 성분으로 갖는 대각선 매트릭스는 ZS이고, [CT]mn = (ZTnn + Zsn)/ZTnn을 성분으로 갖는 대각선 매트릭스는 CT이고, 상기 송신 단자 전압 벡터는 v이고, 상기 근접장 다중입출력 통신의 송신 커플링 매트릭스가 CTX일 때,인 것을 특징으로 하는 방법
11 11
제6항에 있어서,상기 (b) 단계에서,상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 최초로 수신되는 전자기장 벡터가 x이고, 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 최종적으로 수신되는 단자 전압 벡터가 vr이고, 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 부하 임피던스가 Zㅣm이고, 상기 수신 안테나 배열의 i 번째 안테나 요소와 j 번째 안테나 요소 사이의 상호 임피던스가 Zij이고, 상기 근접장 다중입출력 통신의 수신 커플링 매트릭스가 CRX일 때,인 것을 특징으로 하는 방법
12 12
제6항에 있어서,(d) 상기 제2 채널 매트릭스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 채널 용량(capacity)를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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근접장 다중입출력(near-field MIMO) 통신의 채널 특성을 추정하는 시스템으로서 - 상기 근접장 다중입출력 통신은, 서로 원점이 다르고 임의의(arbitrary) 거리를 두고 임의의 방향으로 배치되어 있는 전기 쌍극자(electric dipole) 및 자기 쌍극자(magnetic dipole)를 안테나 요소로서 각각 포함하는 송신 안테나 배열과 수신 안테나 배열 사이에서 수행됨 - ,상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소로부터 송신되는 송신 신호값과 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 수신되는 수신 신호값을 산출하고, 덧셈 정리(addition theorem)를 이용하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 전송 매트릭스(transmission matrix)을 산출하고, 상기 산출된 송신 신호값, 수신 신호값 및 전송 매트릭스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링(mutual coupling) 효과가 반영되기 전의 제1 채널 매트릭스(channel matrix)를 산출하는 전송 특성 분석부,상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 송신 단자 전압 벡터(terminal voltage vector) 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 수신 단자 전압 벡터를 산출하고, 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열에 포함된 각 안테나 요소의 상호 임피던스(mutual impedance) 및 부하 임피던스(load impedance)를 산출하고, 상기 산출된 송신 단자 전압 벡터, 수신 단자 전압 벡터, 상호 임피던스 및 부하 임피던스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 송신 커플링 매트릭스(coupling matrix) 및 수신 커플링 매트릭스를 산출하는 상호 커플링 분석부, 및상기 산출된 송신 커플링 매트릭스, 제1 채널 매트릭스 및 송신 커플링 매트릭스를 순차적으로 곱함으로써 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링 효과가 반영된 제2 채널 매트릭스를 산출하는 채널 매트릭스 산출부를 포함하는 시스템
14 14
제13항에 있어서,상기 전기 쌍극자의 크기는 상기 전기 쌍극자에서 발생되는 신호의 파장을 2π로 나눈 값보다 작은 범위 내에서 결정되고, 상기 자기 쌍극자의 크기는 상기 자기 쌍극자에서 발생되는 신호의 파장을 2π로 나눈 값보다 작은 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템
15 15
제13항에 있어서,상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 위치 및 방향은 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 안테나 구면(antenna sphere)이 서로 겹쳐지지 않는 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템
16 16
제13항에 있어서,상기 채널 매트릭스 산출부는, 상기 제2 채널 매트릭스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 채널 용량(capacity)를 산출하는 것을 특징으로 하는 시스템
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근접장 다중입출력(near-field MIMO) 통신의 채널 특성을 추정하는 방법으로서 - 상기 근접장 다중입출력 통신은, 임의의(arbitrary) 거리를 두고 수직한 방향으로 배치되는 복수의 전기 쌍극자(electric dipole)를 안테나 요소로서 각각 포함하는 송신 안테나 배열과 수신 안테나 배열 사이에서 수행됨 - ,(a) 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소로부터 송신되는 송신 신호값과 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 수신되는 수신 신호값을 산출하고, 덧셈 정리(addition theorem)를 이용하고 상기 산출된 송신 신호값 및 수신 신호값을 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링 효과가 반영되기 전의 제1 채널 매트릭스를 산출하는 단계,(b) 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 송신 단자 전압 벡터(terminal voltage vector) 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 수신 단자 전압 벡터를 산출하고, 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열에 포함된 각 안테나 요소의 상호 임피던스(mutual impedance) 및 부하 임피던스(load impedance)를 산출하고, 상기 산출된 송신 단자 전압 벡터, 수신 단자 전압 벡터, 상호 임피던스 및 부하 임피던스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 송신 커플링 매트릭스 및 수신 커플링 매트릭스를 산출하는 단계, 및(c) 상기 산출된 송신 커플링 매트릭스, 제1 채널 매트릭스 및 송신 커플링 매트릭스를 순차적으로 곱함으로써 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링 효과가 반영된 제2 채널 매트릭스를 산출하는 단계를 포함하는 방법
23 23
제22항에 있어서,상기 전기 쌍극자의 크기는 상기 전기 쌍극자에서 발생되는 신호의 파장을 2π로 나눈 값보다 작은 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법
24 24
제22항에 있어서,상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 위치 및 방향은 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 안테나 구면(antenna sphere)이 서로 겹쳐지지 않는 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법
25 25
제22항에 있어서,상기 (a) 단계에서,상기 송신 안테나 배열의 전기 쌍극자인 제1 송신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Tx#1)이고, 상기 송신 안테나 배열의 전기 쌍극자인 제2 송신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Tx#2)이고, 상기 수신 안테나 배열의 전기 쌍극자인 제1 수신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Rx#1)이고, 상기 수신 안테나 배열의 전기 쌍극자인 제2 수신 안테나 요소의 임피던스가 Za(Rx#2)이고, 전파 상수는 k이고, 제2종 구면 항켈 함수는 hn(2)(x)이고, 제1종 부 르장드르 함수는 Pnm(x)이고, 상기 제1 채널 매트릭스는 T일 때,인 것을 특징으로 하는 방법
26 26
제22항에 있어서,상기 (b) 단계에서,전압 소스로부터 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소에 인가되는 소스 전압 벡터가 vs이고, 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 송신단에서의 임피던스 매트릭스가 ZT이고, 상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 소스 임피던스를 성분으로 갖는 대각선 매트릭스는 ZS이고, [CT]mn = (ZTnn + Zsn)/ZTnn을 성분으로 갖는 대각선 매트릭스는 CT이고, 상기 송신 단자 전압 벡터는 v이고, 상기 근접장 다중입출력 통신의 송신 커플링 매트릭스가 CTX일 때,인 것을 특징으로 하는 방법
27 27
제22항에 있어서,상기 (b) 단계에서,상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 최초로 수신되는 전자기장 벡터가 x이고, 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 최종적으로 수신되는 단자 전압 벡터가 vr이고, 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 부하 임피던스가 Zㅣm이고, 상기 수신 안테나 배열의 i 번째 안테나 요소와 j 번째 안테나 요소 사이의 상호 임피던스가 Zij이고, 상기 근접장 다중입출력 통신의 수신 커플링 매트릭스가 CRX일 때,인 것을 특징으로 하는 방법
28 28
제22항에 있어서,(d) 상기 제2 채널 매트릭스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 채널 용량(capacity)를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
29 29
근접장 다중입출력(near-field MIMO) 통신의 채널 특성을 추정하는 시스템으로서 - 상기 근접장 다중입출력 통신은, 임의의(arbitrary) 거리를 두고 수직한 방향으로 배치되는 복수의 전기 쌍극자(electric dipole)를 안테나 요소로서 각각 포함하는 송신 안테나 배열과 수신 안테나 배열 사이에서 수행됨 - ,상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소로부터 송신되는 송신 신호값과 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소에서 수신되는 수신 신호값을 산출하고, 덧셈 정리(addition theorem)를 이용하고 상기 산출된 송신 신호값 및 수신 신호값을 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링 효과가 반영되기 전의 제1 채널 매트릭스를 산출하는 전송 특성 분석부,상기 송신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 송신 단자 전압 벡터(terminal voltage vector) 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 상호 커플링 효과가 반영된 수신 단자 전압 벡터를 산출하고, 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열에 포함된 각 안테나 요소의 상호 임피던스(mutual impedance) 및 부하 임피던스(load impedance)를 산출하고, 상기 산출된 송신 단자 전압 벡터, 수신 단자 전압 벡터, 상호 임피던스 및 부하 임피던스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 송신 커플링 매트릭스 및 수신 커플링 매트릭스를 산출하는 상호 커플링 분석부, 및(c) 상기 산출된 송신 커플링 매트릭스, 제1 채널 매트릭스 및 송신 커플링 매트릭스를 순차적으로 곱함으로써 상기 근접장 다중입출력 통신의 상호 커플링 효과가 반영된 제2 채널 매트릭스를 산출하는 채널 매트릭스 산출부를 포함하는 시스템
30 30
제29항에 있어서,상기 전기 쌍극자의 크기는 상기 전기 쌍극자에서 발생되는 신호의 파장을 2π로 나눈 값보다 작은 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템
31 31
제29항에 있어서,상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 위치 및 방향은 상기 송신 안테나 배열 및 상기 수신 안테나 배열의 각 안테나 요소의 안테나 구면(antenna sphere)이 서로 겹쳐지지 않는 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템
32 32
제29항에 있어서,상기 채널 매트릭스 산출부는, 상기 제2 채널 매트릭스를 참조로 하여 상기 근접장 다중입출력 통신의 채널 용량(capacity)를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템
33 33
제6항 내지 제12항 및 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
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1 지식경제부 서울대학교 산학협력단 21C 프론티어사업 UWB 기술을 이용한 인체 내외 통신 기술