采用透镜天线的基于空间调制的发射机和通信方法技术

公开了一种采用透镜天线的基于空间调制的发射机和通信方法。基于空间调制的发射机包括：多个单元天线；调制器，其被配置为对输入信号执行非正交多址接入和空间调制；以及控制器，其被配置为在多个单元天线中确定将在当前时间点以空间调制方式传输数据的目标单元天线。单元天线中的每个包括多个天线单元和使由多个天线单元中的至少一个天线单元输出的电磁波的相位偏移的透镜结构。透镜结构使相位偏移，使得多个天线单元可以具有不同的辐射图案。

【技术实现步骤摘要】
采用透镜天线的基于空间调制的发射机和通信方法相关申请的交叉引用本申请要求于2019年5月5日向韩国知识产权局提交的第10-201-0063690号韩国专利申请依据《美国法典》第35卷第119节第一段的权益，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
以下描述涉及采用集成多透镜天线的通信技术，更具体地，涉及采用透镜天线的基于空间调制(SM)的发射机和通信方法。
技术介绍
提出了一种通过在现有的蜂窝频带中使用SM技术而在有限的空间中集成许多天线来增加信道容量的方法。在使用SM技术时，仅使用选定的天线组。此外，通过利用图案或极化天线辐射图案的独特特性来分离指向同一方向的信号而不受干扰，或者通过使用轨道角动量技术根据波面的形式来区分信号，从而可以获得额外的容量增益。已经对作为用于在天线领域中的有限空间中集成多个天线的方法的来自图案或极化增益的多进多出(MIMO)增益进行了研究。在SM系统的情况下，已经对作为有效选择和使用多个天线的方法进行了研究。为了获得更高的MIMO增益，已经对通过使用图案特征来提高集成度的方法进行了研究。根据该方法，天线的辐射图案被不同地设计以减小天线的辐射图案之间的相关程度。通过这种方式，已经进行了研究以提高信道独立性并获得增加的信道容量。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本
技术实现思路
既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。在一个总体方面，提供了一种采用透镜天线的基于SM的发射机，其包括：多个单元天线；调制器，其被配置为对输入信号执行NOMA和SM；以及控制器，其被配置为在多个单元天线中确定将在当前时间点以SM方式传输数据的目标单元天线。单元天线中的每个包括多个天线单元和使由多个天线单元中的至少一个天线单元输出的电磁波的相位偏移的透镜结构。透镜结构使相位偏移，使得多个天线单元可以具有不同的辐射图案。在另一方面，提供了一种采用透镜天线的基于SM的通信方法，包括：通过多天线系统对输入信号执行NOMA和SM；通过多天线系统在多个单元天线中确定将在当前时间点以SM方式传输数据的目标单元天线；通过多天线系统通过目标单元天线传输空间调制数据。单元天线中的每个包括多个天线单元和使得多个天线单元中的至少一个天线单元输出的电磁波的相位偏移的透镜结构。透镜结构使相位偏移，使得多个天线单元可以具有不同的辐射图案。附图说明图1示出了现有的4端口集成天线的示例。图2示出了包括透镜结构的4端口集成天线的示例。图3示出了穿过透镜的电磁波的示例。图4示出了示出包括透镜结构的4端口集成天线的信道容量的曲线图的示例。图5示出了用于分析包括透镜结构的4端口集成天线的相关度的表的示例。图6示出了示出透镜天线的结构的一组示例。图7示出了采用透镜天线的发射机的结构的示例。图8示出了已经施加了空间调制(SM)的非正交多址接入(NOMA)系统的累积分布函数(CDF)的示例。图9示出了4端口集成天线的结构的示例。图10示出了图9的4端口集成天线的辐射图案的示例。图11示出了图9的4端口集成天线的S参数的示例。图12示出了波束扩展的示例。图13示出了采用透镜天线和接收机的发射机的结构的示例。在整个附图和详细说明中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可能不是按比例绘制的，并且为了清楚、说明和方便，附图中元件的相对尺寸、比例和描述可能被放大。具体实施方式由于本公开允许各种改变并具有各种实施例，因此将在附图中说明并详细描述特定实施例。然而，这并不旨在将本公开限于特定的实践模式，并且应当理解，本公开的精神和技术范围内所包括的所有修改、等同物和替代物均包含在本公开中。尽管可以使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”等来描述各种元件，但是这些元件不限于以上术语。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。术语“和/或”包括多个所列出的相关项目的任何或所有组合。如本文所用，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”和“具有”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部分或其组合的存在或增加。在详细描述附图之前，应注意，元件的区别是为了区分每个元件的主要功能。换句话说，可以将以下将描述的两个或更多个元件结合为一个元件，或者可以将一个元件在功能上分为两个或更多个元件。以下将描述的每个元件不仅可以执行其主要功能，还可以执行其他元件的一些或全部功能，并且与每个元件有关的一些主要功能可以由其他元件完全执行。以下将描述的每个元件不仅可以执行其主要功能，还可以执行其他元件的一些或全部功能，并且一些与每个元件有关的主要功能可以由其他元件完全执行。另外，在执行方法或操作方法时，可以按照与指定顺序不同的顺序来执行构成该方法的各个处理，除非在上下文中清楚地描述了特定顺序。换句话说，可以按指定的顺序执行、基本上同时执行或以相反的顺序执行各个处理。本公开涉及一种包括透镜结构的天线系统。在下文中，包括透镜结构的天线系统被称为透镜天线。透镜天线基本上包括多个天线单元。一个天线单元以均匀的辐射图案发射电磁波。下述透镜天线具有在一个装置中集成有多个天线单元的结构。以下描述的透镜天线可以是二维平面天线或三维天线。然而，为了便于描述，将主要描述二维平面天线。本公开采用非正交多址接入(NOMA)和空间调制(SM)来增大信道增益。现有的NOMA系统增加了信道容量，但是存在一个问题，即用户(终端)之间存在干扰。为了解决该问题，接收端基本上使用串行干扰抵消(SIC)。然而，即使是在接收端的干扰抵消也会引起开销，因此正在研究以另一种方式解决NOMA的干扰问题。SM技术可以应用于NOMA系统。基于多天线的SM仅激活一个发射天线即可解决天线间的干扰问题。然而，当在现有天线结构的环境中将SM应用于NOMA系统时，信道容量会大大降低。原因是NOMA系统在相同频带中同时向多个用户传输信号，但是当应用SM时，能够同时执行传输的天线数量受到限制。本公开采用透镜天线，因此在将SM应用于NOMA系统的同时保持了高信道容量。本公开提出了一种在使用SM的同时在相同区域中进一步集成天线的方法。在下文中，将描述透镜天线和采用该透镜天线的通信技术。本公开可以应用于各种形式的天线。然而，为了便于描述，将主要描述4端口集成天线。图1是现有的4端口集成天线50的示例。天线50包括多个天线单元P1、P2、P3和P4。天线50具有这样的结构：其中具有一般偏转角的天线单元P1、P2、P3和P4中的每一个都旋转90度。天线单元P1和P3是具有相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用透镜天线的基于空间调制的发射机，所述发射机包括：/n多个单元天线；/n调制器，所述调制器被配置为对输入信号执行非正交多址接入和空间调制；以及/n控制器，所述控制器被配置为在所述多个单元天线当中确定将在当前时间点以空间调制方式传输数据的目标单元天线，/n其中，所述单元天线中的每个包括多个天线单元和透镜结构，所述透镜结构使得由所述多个天线单元中的至少一个天线单元输出的电磁波的相位偏移，并且，/n所述透镜结构使所述相位偏移，使得所述多个天线单元具有不同的辐射图案。/n

【技术特征摘要】
20190530 KR 10-2019-00636901.一种采用透镜天线的基于空间调制的发射机，所述发射机包括：
多个单元天线；
调制器，所述调制器被配置为对输入信号执行非正交多址接入和空间调制；以及
控制器，所述控制器被配置为在所述多个单元天线当中确定将在当前时间点以空间调制方式传输数据的目标单元天线，
其中，所述单元天线中的每个包括多个天线单元和透镜结构，所述透镜结构使得由所述多个天线单元中的至少一个天线单元输出的电磁波的相位偏移，并且，
所述透镜结构使所述相位偏移，使得所述多个天线单元具有不同的辐射图案。


2.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述发射机根据非正交多址接入来传输数据，并且
所述单元天线中的每个包括以半波长λ/2或更小的间隔设置的多个天线单元。


3.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述控制器执行控制，使得包括在由所述调制器输出的数据中的相同数据被传送到所述目标单元天线，或者使得不同的数据被传送到所述目标单元天线。


4.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，与所述透镜结构相同并且被设置在所述多个天线单元中的输出相同辐射图案的天线单元上的透镜结构具有不同的折射率。


5.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述控制器基于方向性来确定所述多个单元天线中的所述目标单元天线。


6.根据权利要求5所述的基于空间调制的发射机，其中，针对空间调制，与所确定的目标单元天线相同的目标单元天线根据非正交多址接入在相同的频带中传输数据。


7.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述控制器从所述多个单元天线中选择具有不同方向性的单元天线，以支持执行多进多出通信的终端的移动性。


8.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述控制器选择所述目标单元天线用于向执行多进多出通信的终端进行波束成形，并且
所述调制器支持时间扩展、频率扩展和代码扩展中的至少一种，以支持所述终端的移动性。


9.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述控制器将所述多个单元天线中的具有不同方向性的单元天线组合在一起，并且利用属于同一组的单元天线来针对特定接收机执行波束成形。


10.根据权利要求1所述的基于空间调制的发射机，其中，所述控制器在所述多个单元天线中选择具有不同方向性的单元天线作为所述目标单元天线，并且执行波束成形，并且
所述调制器支持针对所述目标单元天线的时间扩展、频...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东浩，李康敏，金润植，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR