본 논문에서는 4G 이동 통신을 위한 메탈 폰용 보조 슬롯 하이브리드 MIMO 안테나를 설계하고, 이를 제작하였다. 보조 슬롯은 단말기 후면 메탈 커버에 슬롯을 내어 LTE class 40 대역을 담당하게 하였다. 보조 슬롯은 모노폴 안테나와 함께 하이브리드로 동작한다. 제안 안테나는 LTE class 13/ LTE class 14/ CDMA/ GSM/ DCS/ PCS/ W-CDMA/ LTE class 40 대역에서 VSWR 3:1 이하의 조건을 만족하였다. MIMO 동작을 위한 ECC(Envelope Correlation Coefficient)는 전 대역에서 0.2 이하의 특성을 보였다. MTG 무반사실 측정한 안테나의 평균 이득은 -5.57~-1.45 dBi이고, 효율은 27.75~71.6%로 측정되었다.
본 논문은 781MHz 대역에서 안테나 상관도를 고려한 MIMO 채널 측정을 통해, 측정 데이터를 분석하고 채널 특성을 도출하였다. 상기 주파수 대역은 DTV 시스템에서 이동통신 주파수로 할당이 예정된 대역이다. 781MHz 주파수 대역은 900MHz 이동통신 시스템의 채널특성이 일정부분 유사하지만, 상당히 다른 부분이 있음을 기존 연구를 통해 증명하였다. 또한, 안테나의 상관도를 고려할 경우 신호전달 과정에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 채널 특성 연구가 필요하다. 기존 DTV 방송과 혼신을 피하기 위하여 측정은 제주도 인근 도심지역에서 채널사운더와 $4{\times}4$ 안테나로 채널특성을 측정하였다. 측정된 데이터를 바탕으로 도심지역에서 안테나 상관도를 고려한 채널특성을 도출하였다.
주파수 비선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서 준 최적 빔 형성과 페이딩 상관이 폐루프 송신 안테나 다이버시티(CTD) 시스템에 주는 영향을 분석하였다. 이동국에서 채널을 완벽하게 예측하는 것은 빠르게 변하는 채널의 페이딩으로 매우 어렵기 때문에 각각의 송신 안테나에 불완전한 가중치를 곱하게 된다. 이 불완전한 가중치는 준 최적의 빔을 형성하게 되고, CTD 시스템의 성능을 저하시킨다. 무선 채널의 페이딩 상관 역시 다이버시티 이득을 감소시키는 하나의 요소이다. CTD 시스템의 비트오율을 채널 예측 에러, 채널 상관계수, 궤환지연, 그리고 페이딩 지수의 함수로 해석적으로 유도하였다. 해석 결과 채널 예측에러가 채널상관보다 시스템성능에 더 많은 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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제3권1호
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pp.117-125
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1998
In this paper, in order to investigate the fading reduction effect of narrowband and broadband signals in an indoor multipath propagation environment, both the received narrowband signal while a vehicle unit in motion and the frequency sweeped broadband signal received by vertical polarized antenna, horizontal polarized antenna and circularly polarized antenna are analyzed. Specifically, in order to evaluate polarization diversity effect, we examined the difference of fading reduction effect between the polarization diversity reception and the space diversity reception. Using the correlation coefficient and correlation graph for the polarization diversity branches, the diversity effect is evaluated. And also, using the cumulative distribution for the received signal strength simulated by diversity reception, the diversity effect is also estimated. From the evaluation results it was found that the polarization diversity which use a circularly polarized antenna at the transmitting end and the vertical and horizontal polarized antenna branches at the receiving end is markedly excellent.
본 논문은 LOS(Line of Sight) 및 NLOS(Non Line of Sight)등 실제 MIMO(Multi Input Multi Output) 환경에 서의 수신 안테나의 간격에 따른 전파 채널 특성에 관하여 기술 하였다. $2\times2$ MIMO 채널 측정 시스템을 구축하여 2.3GHz Wibro 대역에서 측정을 하였다. 수신안테나의 간격에 따른 특성을 분석하기 위해 반파장 표준 다이폴 안테나의 간격을 0.25, 0.5, 0.75 1.0 파장 간격 이격시켜 MIMO 안테나 수신 성능을 측정 하였으며, 측정 위치는 LOS 2곳 NLOS 4곳에 대하여 행하였다. 측정 곁과 직접파를 수신 하는 LOS 환경에서는 공간 상관계수가 NLOS 환경에 비해 높은 값을 나타내었다. MIMO 시스템에서는 0.9 이상의 높은 공간 상관계수는 성능의 열화를 가져 올 수 있으므로 이를 극복하기 위한 안테나 및 시스템의 설계가 이루어져야 한다.
본 논문에서는 다중 입출력(Multiple-Input Multiple-Output: MIMO) 무선 기계에 대한 안테나의 설계를 제안하였다. 제안된 안테나는 다양한 LTE(Long Term Evolution) 서비스 대역을 다룬다; 밴드(band) 17(704~746 MHz), 밴드 13(746~787 MHz), 밴드 5(824~894 MHz), and 밴드 8(880~960 MHz). 제안된 주(main) 안테나는 광대역 동작을 위해 역 L-형태의 슬릿(slit)을 가지고 있다. 그리고 LTE 부(sub) 안테나는 스위치(switch)를 결합한 루프(loop) 안테나 구조에 기초를 두었고, 논리 회로에 의해서 공진 주파수가 조절될 수 있다. LTE 수신 안테나에 대한 조절 기술은 원하는 대역의 실현을 위해, 그리고 임피던스(impedance) 조절을 위해 RF MEMS(Micro-Electro Mechanical System)를 사용하였다. 두 개의 제안된 안테나는 서로 수직으로 편파되기 때문에 원하는 주파수 대역에서 두 안테나는 -20 dB 이하의 격리도 특성을 가지며, 두 안테나 사이의 상관 계수(Envelope Correlation Coefficient: ECC) 특성은 0.06 이하의 매우 낮은 값을 가진다. 제안된 안테나는 통합된 LTE 다중 입출력 시스템의 단말기에 적용이 가능하다.
A small-sized ($15mm{\times}30mm$) planar monopole MIMO antenna that offers high-isolation performance is presented in this letter. The antenna is miniaturized using inductive coupling within a meander-line radiator and capacitive coupling between a radiator and an isolator. High isolation is achieved by a T-shaped stub attached to the ground plane between two radiators, which also contributes to the small size using a folded structure and the capacitive coupling with radiators. The proposed antenna operates for the WLAN band within 2.4 GHz to 2.483 GHz. The measured isolation (S21) is about -30 dB, and the envelope correlation coefficient is less than 0.1.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제15권1호
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pp.44-52
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2015
A worst-case estimate of an envelope correlation coefficient (ECC) is obtained for small multiple-input multiple-output (MIMO) mobile antennas operating below 1 GHz. The worst-case estimate is numerically derived in this paper using spherical and exponential wave functions. The derived result confirms that the worst-case ECC can be easily obtained from the rotation angle between the radiation patterns of two MIMO elements, which are attained directly from the amplitude of 2D electric field patterns without any additional phase and polarization information. As a practical example, MIMO mobile antennas with different antenna element arrangements are compared to verify the validity of the proposed worst-case estimate. Moreover, based on these analyses, we also suggest an effective approach to reduce the ECC of a small MIMO mobile antenna operating below 1 GHz by properly locating the antenna elements to make the radiation patterns perpendicular to each other.
Baek Kyung Hoon;Hyun Kwang Min;Yoon Dong Weon;Park Sang Kyu
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2004년도 학술대회지
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pp.653-657
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2004
The average bit error rate (HER) performance of a Gray coded arbitrary rectangular quadrature amplitude modulation (AR-QAM) signal with maximal ratio combining (MRC) diversity in an arbitrarily correlated Nakagami-m fading channel is derived and analyzed. The derived two types of general solutions are a simple closed-form and an integral form, depending on the types of the values (integer and non-integer) of the fading parameter. Using the derived equations in this paper, we analyzed the HER performances numerically based on the practical base station antenna configuration. The results show that MRC reception is a very effective scheme so far even though the combined signals are not independent each other because of the correlation values. The antenna height and separation of the MRC system relate to the correlation coefficient value between antennas, and go a long way with the diversity advantage. In particular, it is needed to be determined the antenna height that is carefully do for the diversity advantage because the correlation coefficient and the antenna height gain are contrary to each other from the aspect of the system performance. The expressions presented here can offer a convenient way to evaluate the exact HER performance of an arbitrary rectangular QAM signal with MRC diversity reception for various cases of practical interest on a correlated Nakagami fading channel.
In this paper, we investigate array calibration algorithms to derive a further improved version for correcting antenna array errors and RF transceiver errors in CDMA smart antenna systems. The structure of a multi-channel RF transceiver with a digital calibration apparatus and its calibration techniques are presented, where we propose a new RF receiver calibration scheme to minimize interference of the calibration signal on the user signals. The calibration signal is injected into a multi-channel receiver through a calibration signal injector whose array response vector is controlled in order to have a low correlation with the antenna response vector of the receive signals. We suggest a model-based antenna array calibration to remove the antenna array errors including mutual coupling errors or to predict the element patterns from the array manifold measured at a small number of angles. Computer simulations and experiment results are shown to verify the calibration algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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