KR100990022B1 - 다중-안테나 무선 채널의 시뮬레이션 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치, 모듈 및 방법에 관한 것이다. 상기 장치는 전파 경로들에 따라 전파되는 무선 신호들을 나타내는 채널 신호들 내로 전파 영향들을 통합하는 채널 모듈들(4A 내지 4I)을 포함하며, 상기 채널 모듈들(4A 내지 4I)은 (m,n) 어레이 구성을 형성하는 이웃하는 채널 모듈들(4A 내지 4I)에 전기적으로 접속된다. (m,n)번째 채널 모듈(500)은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)를 수신하도록 구성되며, 채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 처리하여 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)를 발생시키는 처리 자원(502); 및 상기 처리된 (m,n)번째 신호(514) 및 제2 (m-1, n)번째 채널 신호(506)를 결합하여 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 발생시키는 결합기(504)를 포함한다. (m,n)번째 채널 모듈(500)은 부가적으로 상기 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 출력하도록 구성된다.
다중-안테나 무선 채널, 채널 모듈, 채널 신호, 처리 자원, 결합기.

Description

다중-안테나 무선 채널의 시뮬레이션{SIMULATION OF MULTI-ANTENNA RADIO CHANNEL}
본 발명은 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치, 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 채널 모듈, 및 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 방법에 관한 것이다.
MIMO(다중 입력, 다중 출력) 무선 채널들과 같은 다중-안테나 무선 채널들의 시뮬레이션은 송신 안테나들 및 수신 안테나들 사이의 무선 서브-채널을 통한 무선 신호의 전파의 시뮬레이션을 포함한다. 전형적인 무선 채널 시뮬레이터에서, 각각의 무선 서브-채널은 무선 채널 유닛에서 시뮬레이션된다. 전형적으로, 무선 채널 유닛들은 안테나 신호들을 적절한 무선 채널 유닛으로 스위칭하는 프리-라우터(pre-router) 다음에 온다. 무선 채널 유닛들에 의해 출력된 신호들은 상기 신호들을 결합하고 적절한 출력 채널들에 라우팅하는 포스트-라우터(post-router)에 공급된다.
그러나, 라우팅 및 결합 루틴들은 불량해지기 쉬운 외부 배선, 및 복잡한 스위칭 매트릭스들과 가산기들을 포함한다. 그러므로, 다중-안테나 무선 채널들을 시뮬레이션하는 보다 개선된 기술들을 고려하는 것이 유용하다.
본 발명의 목적은 개선된 장치, 모듈 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제1 양태에 따르면, 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치가 제공되는데, 상기 장치는 전파 경로들을 따라 전파되는 무선 신호들을 나타내는 채널 신호들 내로 전파 영향(propagation effect)들을 통합하는 채널 모듈들을 포함하며, 상기 채널 모듈들은 (m,n) 어레이 구성을 형성하는 이웃하는 채널 모듈들에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 (m,n)번째 채널 모듈은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 (m,n)번째 채널 모듈은: 채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호를 처리하여 처리된 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 적어도 하나의 처리 자원(processing resource); 및 상기 처리된 (m,n)번째 신호 및 제2 (m-1, n)번째 채널 신호를 결합하여 제2 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 결합기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 (m,n)번째 채널 모듈은 부가적으로 제2 (m,n)번째 채널 신호를 출력하도록 구성된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 채널 모듈이 제공되는데, 상기 채널 모듈은 (m,n) 어레이 구성의 이웃하는 채널 모듈들에 전기적으로 접속 가능하도록 구성되며, 상기 채널 모듈은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 채널 모듈은: 채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호를 처리하여 처리된 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 적어도 하나의 처리 자원; 및 상기 처리된 (m,n)번째 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 결합하여 제2 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 결합기를 포함하며, 상기 채널 모듈은 부가적으로 상기 제2 (m,n)번째 채널 신호를 출력하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은: 어레이 구성으로 구성되는 이웃하는 채널 모듈들에 전기적으로 접속되는 (m,n)번째 채널 모듈에서 제1 (m,n-1)번째 채널 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 수신하는 단계; 채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호를 처리함으로써 처리된 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 단계; 처리된 (m,n)번째 채널 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 결합하여, 제2 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 단계; 및 상기 제2 (m,n)번째 채널 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 여러 장점들을 제공한다. 무선 채널 시뮬레이터에서 전파되는 채널 신호들의 라우팅은 채널 신호들 내로 전파 영향들을 통합시키는 채널 모듈들의 어레이 구조 및 전자 접속들에 의해 국부적으로 실현된다. 국부적인 라우팅은 복잡한 라우팅 및 스위칭 시스템들에 대한 필요성을 감소시키므로, 무선 채널 시뮬레이터의 구조를 간단하게 한다. 실시예에서, 본 발명은 무선 채널 시뮬레이터가 용이하게 확장될 수 있는 모듈식 구조로 구현될 수 있도록 한다.
이하에서, 본 발명은 실시예들 및 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 무선 시스템의 전형적인 신호 전파 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 예시된 채널 모델을 블록도로 도시한 도면이다.
도 3은 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치의 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 4a는 시뮬레이션 어레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 4b는 시뮬레이션 어레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 채널 모듈의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 6은 채널 모듈의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 7은 채널 모듈의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 8은 채널 모듈의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9는 시뮬레이션 어레이의 제1 구현 예를 도시한 도면이다.
도 10은 시뮬레이션 어레이의 제2 구현 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 도시한 도면이다.
도 1은 송신 안테나(100) 및 수신 안테나(102)를 포함하는 송신-수신 안테나 쌍에 의해 형성된 전파 채널(114)을 도시한다. 송신 신호(116)는 상기 송신 신호(116)를 전자기파(120)로 변환하는 송신 안테나(100) 내로 입력된다. 전자기파(120)의 일부는 상기 전자기파(120)의 일부를 수신 신호(118)로 변환하는 수신 안테나(102)로 전파된다.
전파 채널(114)은 전자기파(120)에 대한 적어도 하나의 전파 경로(104, 106)를 포함한다. 전파 경로들(104, 106)은 송신 안테나(100)로부터 수신 안테나(118) 로의 전자기파(120)의 여러 루트들을 나타낸다. 전파 경로들(104, 106)은 전형적으로 수신 안테나(102)에서의 전자기파(120)의 수신 전력 면에서 전자기파(120)에 대한 가장 양호한 전파 영향들을 제공하는 루트들을 나타낸다. 각각의 전파 경로(104, 106)는 전자기파(120)에 대해 자신의 특징적인 전파 영향들을 가질 수 있다.
무선 시스템에서, 전자기파(120)는 정보를 송신 안테나(100)로부터 수신 안테나(102)로 운반한다. 다중-경로 전파에서, 전파 채널(114)은 다수의 전파 경로들(104, 016)을 포함한다. 전형적으로, 수신 신호(118)의 진폭은 전자기 필드(120)의 다중-경로 성분들의 벡터 합이다.
송신 안테나(100)로부터 수신 안테나(102)로 전파되는 동안, 전자기파(120)는 감쇠, 흡수, 반사, 산란, 회절, 및 굴절과 같은 전파 영향들을 받게 된다. 흡수, 반사, 산란, 회절, 및 굴절과 같은 전파 영향들 중 일부는 전자기파(120)가 마주치는 장애물들(108, 110), 112)에 기인할 수 있다. 장애물들(108, 110, 112) 중 일부는 송신 안테나(110) 및/또는 수신 안테나(102)에 대해 이동할 수 있다. 전형적으로, 감쇠는 전파 경로(104, 106)의 물리적인 길이의 함수로서 전자기파(120)의 전력 감소에 기인한다. 전자기파(120)의 특성들에 의하면, 전파 영향들은 전자기파(120)의 진폭, 위상 및 주파수에 영향을 줄 수 있다.
더구나, 전자기파(120)는 무선 송신기들, 및 외부 잡음과 같은 다른 신호 소스들에 의해 간섭을 받을 수 있다.
전파 채널(114)은 또한 송신 안테나(100) 및 수신 안테나(102)의 특성들에 따른다. 전자기파(120)와 관련된 파면(wave front)은 송신 안테나(100)의 유형에 따른다. 더구나, 수신 안테나(102)에 도달하는 전자기파(120)의 부분들의 샘플링은 수신 안테나(102)의 유형에 따른다. 따라서, 바람직하게는, 무선 채널 시뮬레이션에서 송신 안테나(100) 및 수신 안테나(102)의 안테나 특성들이 고려된다.
도 1에 도시되어 있는 예시된 전파 채널(114)이 하나의 송신 안테나(100) 및 하나의 수신 안테나(102)가 적용되는 경우를 나타낸다는 점이 주의된다. 다중-안테나 무선 채널들의 경우에, 무선 채널을 형성하기 위하여 적어도 3개의 안테나가 사용된다. 각각의 송신-수신 안테나 쌍은 안테나-쌍-특정 전파 경로들을 갖는 안테나-쌍-특정 전파 채널을 형성한다.
전형적으로, 무선 채널 시뮬레이션은 전파 채널들을 특징 지우는 채널 모델에 기초한다. 도 2는 무선 채널 및 관련된 무선 채널 파라미터들의 블록도 표현을 도시한다. 도 2에 도시되어 있는 예시된 무선 채널은 적어도 2개의 송신 안테나들(206, 208) 및 적어도 2개의 수신 안테나들(210, 212)을 사용함으로써 형성되는 MIMO(다중-입력 다중-출력)이다.
무선 채널 시뮬레이션은 무선 전기통신 시스템의 기지국 송수신기 및 이동국과 같은 2개의 송수신기들 사이에서 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명은 전기통신 시스템에 국한되는 것이 아니라, 무선 채널을 형성하는데 있어서 적어도 3개의 안테나를 사용하는 임의의 시스템에 적용될 수 있다.
MIMO 채널로부터 습득된 개념들을 MISO(다중-입력 단일-출력) 및 SIMO(단일-입력 다중-출력)과 같은 더 단순한 시스템들에 적용하는 방법이 당업자들에게 명백 하다.
도 2는 송신 안테나들(206, 208)에 접속된 송신기(200), 수신 안테나들(210, 212)에 접속된 수신기(202), 및 전파 경로들(104, 106)과 안테나들(208 내지 212)로부터의 영향들을 포함하는 무선 채널(204)을 도시한다.
송신기(200)는 송신 신호들(220A 및 220B)을 송신 안테나들(206 및 208) 내로 각각 입력한다. 수신기(202)는 송신 안테나들(206, 208)에 의해 생성되는 전자기파의 일부를 수신하고 수신 안테나들(210 및 212)로부터 수신 신호들(222A 및 222B)을 각각 출력한다.
도 2는 또한 전파 채널들(214, 216, 218, 및 220)을 도시한다.
실시예에서, 무선 채널(204)은 채널 식:
Figure 112008002152811-pct00001
을 사용하여 특징 지워질 수 있고,
여기서 송신 신호 벡터의 벡터 성분(xk(k=1,..,M))은 k번째 송신 안테나에서 지향된 송신 신호를 나타내고, 수신 신호 벡터의 벡터 성분(yj(j=1,..,N))은 j번째 수신 안테나에 의해 출력되는 수신 신호를 나타내며, 계수(hkj)는 k번째 송신 안테나 및 j번째 수신 안테나와 관련된 무선 채널의 부분을 나타낸다. 채널 계수들은 또한 채널 탭 및/또는 임펄스 응답이라 칭해질 수 있다. 대역폭(B)을 갖는 광대역 채널에서, 채널 탭들은 또한 전파 채널의 주파수 응답을 특징 지울 수 있다.
무선 채널 및 다중-경로 전파의 시간적 변동은 다음:
Figure 112008002152811-pct00002
을 기록함으로써 고려될 수 있고,
여기서 위첨자 I는 I번째 전파 경로를 나타낸다. 각각의 전파 경로(I)는 전파-경로-특정 채널 계수(hl kj(t)) 및 수신 신호(yl j(t))와 관련될 수 있다. 채널 계수(hl kj(t)) 및 수신 신호(yl j(t))는 시간 의존성을 가지거나 가지지 않을 수 있다. 채널 계수(hl kj(t))는 전형적으로 복소수 변수들이다.
도 3에 도시된 예를 참조하면, 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치(300)는 전형적으로 무선 주파수 입력 신호들(312)을 수신하고 상기 무선 주파수 입력 신호들(312)을 기저대역 입력 신호들(314)로 변환하는 입력 무선 주파수 도메인(IRFD)(302)을 포함한다.
무선 주파수 입력 신호들(312)은 예를 들어, 기지국 또는 이동국과 같은 무선 송신기를 나타내는 장치에서 발생되는 MIMO 신호들과 같은 무선 주파수 안테나 신호들을 송신할 수 있다.
기저대역 입력 신호들(314)은 상기 기저대역 입력 신호들(314)의 스케일링, 패킷화, 시간 공유, 주파수 분할 및/또는 IQ-분할과 같은 태스크들에 대한 책임이 있는 전-처리 유닛(PRPU)(304) 내로 입력된다.
전-처리 유닛(304)은 시뮬레이션될 전파 경로들(104, 106) 내로 들어가는 무선 신호들을 나타내는 채널 신호들(316)을 출력한다.
채널 신호들(316)은 다중-안테나 무선 채널의 전파 영향들을 상기 채널 신호들(316) 내로 통합하는 시뮬레이션 어레이(SA) 내에 입력된다. 다중-안테나 무선 채널에서의 채널 신호들의 전파는 채널 신호들을 수학적인 연산들의 체인들을 겪게 함으로써 시뮬레이션된다.
본 발명의 실시예에서, 시뮬레이션 어레이(306)는 M개의 송신 안테나들 및 N개의 수신 안테나들에 의해 제공된 M×N의 MIMO 무선 채널을 시뮬레이션하는데 사용된다. 이와 같은 경우에, 시뮬레이션 매트릭스의 각 열(column)은 시뮬레이션의 M×1 부분을 시뮬레이션한다.
시뮬레이션 어레이(306)는 전파 경로들(104, 106)을 빠져나가는 무선 신호들을 나타내는 채널 신호들(318)을 출력한다.
채널 신호들(318)은 예를 들어, 상기 채널 신호들(318)을 결합함으로써 상기 채널 신호들(318)을 처리하는 후-처리 유닛(POPU)(308) 내로 입력된다.
후-처리 유닛(308)은 기저대역 출력 신호들(320)을 출력 무선 주파수 도메인(ORFD)(310) 내로 출력하며, 상기 출력 무선 주파수 도메인은 상기 기저대역 출력 신호들(320)을 무선 주파수 출력 신호들(322)로 변환한다. 무선 주파수 출력 신호들은 예를 들어, MIMO 수신 신호들일 수 있다.
상기 장치(300)는 자신(300)의 기능 블록들(302 내지 310)을 제어하는 제어 기(324)를 더 포함한다. 제어는 장치(300)에서 비트 흐름을 동기화시키는 것, 채널 모델에 따라 시뮬레이션 어레이(306)의 채널 모듈들을 프로그래밍하는 것, 및 입/출력 트래픽의 제어와 같은 태스크들을 포함할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 시뮬레이션 어레이(306)는 전파 경로들(104, 106)을 따라 전파되는 무선 신호들을 나타내는 채널 신호들(404A 내지 404C, 3A 내지 3R) 내로 전파 영향들을 통합하는 채널 모듈들(CM)(4A 내지 4I)을 포함한다. 채널 모듈들(4A 내지 4I)은 (m,n) 어레이 구성으로 전기적으로 접속되며, 여기서 각각의 (m,n)번째 채널 모듈은 이웃하는 (m,n)번째 채널 모듈들에 전기적으로 접속된다. 채택된 표기법에서, 각각의 (m,n)번째 모듈은 상이한 (m,n) 인덱스들과 관련되어, m 및 n은 시뮬레이션 어레이(306)의 행들 및 열들을 각각 나타낸다.
채널 신호(404A 내지 404C, 3A 내지 3R)는 병렬 버스를 통하여 전송된 32 비트를 포함할 수 있다. 채널 신호(404A 내지 404C, 3A 내지 3R)는 Q 성분에 전용된 16 비트 및 I 성분에 전용된 16 비트를 포함할 수 있다. 데이터 전송의 클록 주파수는 예를 들어, 200 MHz일 수 있다.
시뮬레이션 어레이(306)의 디멘전들은 M 및 N이고, 여기서 M 및 N은 각각 m 및 n의 최대값이다.
채널 신호들(404A 내지 404C, 3A 내지 3R)은 (m,n) 라벨들로 식별된다. 제1 (m,n)번째 채널 신호(404A 내지 404C, 3A 내지 3C, 3G 내지 3I, 3P 내지 3R)는 (m,n)번째 채널 모듈 및/또는 전-처리 유닛(304)에서 발생되고 (m,n+1)번째 채널 모듈에 의해 수신되는 채널 신호이다. 제1 (m,n)번째 채널 신호들(404A 내지 404C, 3A 내지 3C, 3G 내지 3I, 3P 내지 3R)은 시뮬레이션 어레이(306)에서 수평 방향으로 전파된다.
제2 (m,n)번째 채널 신호들(406A 내지 406C, 3D 내지 3F, 3J 내지 3L, 3M 내지 3O)는 (m,n)번째 채널 모듈에 의해 출력되고 (m+1,n)번째 채널 모듈 또는 후-처리 유닛(308)에 의해 수신되는 채널 신호이다. 제2 (m,n) 채널 신호들(406A 내지 406C, 3D 내지 3F, 3J 내지 3L, 3M 내지 3O)는 시뮬레이션 어레이(306)에서 수직 방향으로 전파된다.
전-처리 유닛(304)에 의해 출력된 채널 신호들(404A 내지 404C)은 (m,n=0)으로 표시된다. 채널 식 (1)에 의하면, 전-처리 유닛(304)에 의해 출력된 채널 신호들(404A 내지 404C)은 식 (1)의 오른편의 열 벡터의 xm 성분들을 나타낼 수 있다.
시뮬레이션 어레이(306)에 의해 출력된 채널 신호들(406A 내지 406C)은 (M,n)으로 표시된다. 채널 식 (1)에 의하면, 시뮬레이션 어레이(306)에 의해 출력된 채널 신호들(406A 내지 406C)은 식 (1)의 왼편의 벡터의 yn 성분들을 나타낼 수 있다.
전-처리 유닛(304)에는 기저 대역 도메인에서 송신 안테나 신호들을 나타낼 수 있는 다수의 기저대역 입력 신호들(402A 내지 403C)이 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 전-처리 유닛(304)은 각각의 기저대역 입력 신호(402A 내지 402C)를 임의의 (m,n-1)번째 채널 모듈(4A, 4D, 4G) 내로 라우팅할 수 있다. 라우팅은 제어기(324)에 의해 제어되는 스위치들에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 후-처리 유닛(308)은 임의의 (m=M,n)번째 채널 신호(406A 내지 406C)를 임의의 기저 대역 출력 신호(408A 내지 408C)로 변환할 수 있다. 변환은 제어기(324)에 의해 제어되는 스위치들에 의해 구현될 수 있다. 후-처리 유닛(308)은 적어도 2개의 (m=M,n)번째 채널 신호들(406A 내지 406C)을 단일 기저대역 출력 신호(408A 내지 408C)로 결합하는 가산기와 같은 결합기를 더 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 4×4 MIMO 시스템을 시뮬레이션할 수 있는 시뮬레이션 어레이(410)를 고려하자.
이 경우에, 전-처리 유닛(304)은 4개의 기저대역 입력 신호들(402A 내지 402D)을 수신하고, 4개의 채널 신호들(404A 내지 404D)을 시뮬레이션 어레이(410) 내로 입력한다. 시뮬레이션 어레이(410)는 채널 신호들을 라우팅하고 처리하여, 4개의 채널 신호들(406A 내지 406D)을 후-처리 유닛(308)에 출력한다. 후-처리 유닛(308)은 4개의 채널 신호들(406A 내지 406D)을 수신하고, 4개의 기저대역 출력 신호들(408A 내지 408D)을 출력한다. 이 경우에, 시뮬레이션 어레이의 각 열은 4×1 MIMO 서브-채널을 시뮬레이션하는데 사용된다.
전-처리 유닛(304) 및 후-처리 유닛(308)에 의해 인에이블되는 라우팅 및 변환을 통하여 처리 능력을 요구하는 서브-채널들에 할당하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 4×4 시뮬레이션 어레이(410)는 채널 신호들(406A 및 406B)을 단일 기저대역 출력 신호(408A)로 결합함으로써 4×3 MIMO 시스템을 시뮬레이션하는데 사용될 수 있다. 이 경우에, 점선 사각형 내부의 열들은 1×3 MIMO 서브-채널들 중 하나를 할 당받는다.
시뮬레이션되는 무선 신호의 대역폭이 좁은 경우, 단일 채널 모듈(5A 내지 5P)이 다수의 서브-채널들을 시뮬레이션하는데 사용될 수 있다. 식 (1)의 채널 모델에 의하면, 단일 채널 모듈(5A 내지 5P)은 하나 이상의 hmn 채널 탭들을 구현한다. 서브-채널들은 상기 서브-채널들 사이에서 채널 모델을 시간-다중화함으로써 시뮬레이션될 수 있다.
도 5를 참조하면, (m,n)번째 채널 모듈(500)은 처리 자원(PR)(502) 및 상기 처리 자원(502)에 접속된 결합기(COMB)(504)를 포함한다.
처리 자원(502)은 (m,n-1)번째 채널 모듈 또는 전-처리 유닛(304)으로부터 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 수신하고, 무선 채널 시뮬레이션에 적용되는 채널 모델에 따라 상기 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 처리한다. 처리의 결과로서, 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)가 획득된다. 채널 식(1)에 의하면, (m,n)번째 채널 모듈은 식 (2)에 제시된 hmn(t) 채널 탭을 구현할 수 있다.
처리 자원(502)은 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)를 상기 처리된 (m,n)번째 채널 신호를 (m-1,n)번째 채널 모듈로부터 수신되는 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)와 결합하여 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 발생시키는 결합기(504) 내로 입력한다. 결합기(504)는 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 (m+1,n)번째 채널 모듈 또는 후-처리 유닛(308) 내로 출력한다.
시뮬레이션 어레이(306)의 동일한 행의 각 채널 모듈에는 동일한 제1 채널 신호가 제공된다. 예를 들어, 채널 신호들(3A 내지 3C)은 채널 신호(404A)와 동일하고, 채널 신호들(3G 내지 3I)은 채널 신호(404B)와 동일하며, 채널 신호들(3P 내지 3R)은 채널 신호(404C)와 동일하다.
본 발명의 실시예에서, 동일한 행의 채널 모듈들은 외부 접속을 통하여 이웃하는 채널 모듈들과 전기적으로 접속된다. 외부 접속은 채널 모듈들(4A 내지 4I)이부착되는 인쇄 기판 또는 다른 구조에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, (m,n)번째 채널 모듈(500)은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 제1 (m,n)번째 채널 신호(510)로 출력하여, 시뮬레이션 어레이(306)에서 수평 신호들의 국부적인 라우팅을 가능하게 하도록 구성된다. 국부적인 라우팅은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)의 입력 버스를 제1 (m,n)번째 채널 신호(510)의 출력 버스에 접속시킴으로써 구현될 수 있다.
결합기(504)는 예를 들어, 가산기 또는 승산기일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 시뮬레이션 어레이(306)의 채널 모듈들(4A 내지 4I)은 서로 동일하고, 처리 자원(502) 및 결합기(504)를 포함한다. (m=1,n)으로 표시된 최상부 채널 모듈들(4A 내지 4C)에는 제2 (m=0,n)번째 채널 신호들로서 제로 비트가 제공될 수 있다. 제로 비트들은 최상부 채널 모듈들(4A 내지 4C)에서 발생될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에서, (m=1,n)번째 채널 모듈(600)은 제1 (m=1,n-1)번째 채널 신호(602)를 수신하도록 구성된다. (m=1,n)번째 채널 모듈(600)은 예를 들어, 도 4A의 채널 모듈(4A 내지 4C)에 대응한다. (m=1,n)번째 채 널 모듈(600)은 전파 영향을 제1 (m=1,n-1)번째 채널 신호(602)에 통합하여, 제2 (m=1,n)번째 채널 신호(604)를 발생시키는 적어도 하나의 처리 자원(502)을 포함한다. (m=1,n)번째 채널 모듈(600)은 또한 제2 (m=1,n)번째 채널 신호(604)를 출력한다.
채널 모듈(600)은 제1 (m=1,n)번째 채널 신호(602)를 바이패스시켜 제1 (m=1,n+1)번째 채널 신호(606)를 출력할 수 있다.
도 7을 참조하면, (m,n)번째 채널 모듈(700)은 k개의 지연 요소들(704A 내지 704C), k개의 승산기들(706A 내지 706C) 및 가산기(708)를 포함할 수 있다. 지연 요소들(704A, 704B 및 704C)의 지연 길이들은 τ1,τ2,및 τK로 각각 표현된다. 승산기들(706A, 706B 및 706C)의 승산 계수들은 g1,g2,및 gK로 각각 표현된다. 지연 길이들 및 승산 계수들의 값들은 예를 들어, 제어기(324)의 제어에 따라 가변될 수 있다. 더구나, 지연 요소들(704A 내지 704C)의 상대적인 위치들 및 승산기들(706A 내지 706C)의 상대적인 위치들은 도 7에 도시되지 않은 스위치들에 의해 제어될 수 있다. 스위치 구성은 제어기(324)에 의해 제어될 수 있다.
도 7에서, 지연 요소(704A) 및 승산기(706A)는 (m,n)번째 전파 채널의 제1 전파 경로의 표현을 제공하고, 지연 요소(704B) 및 승산기(706B)는 (m,n)번째 전파 채널의 제2 전파 경로의 표현을 제공하며, 지연 요소(704C) 및 승산기(706C)는 (m,n)번째 전파 채널의 제3 전파 경로의 표현을 제공한다. 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)는 지연 요소들(704A 내지 704C)에서 지연되고, 3개의 전파 경로들의 요 구하는 특성에 따라 승산기들(706A 내지 706C)에서 승산된다. 전파 경로들을 통해 전파된 채널 신호들은 가산기(708)에서 결합된다. 더구나, 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)는 가산기(708)에서 채널 신호들과 결합될 수 있다.
도 8에서, L-1개의 지연 요소들(804A 내지 804C)은 직렬로 접속된다. 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)는 지연 요소들(806A, 806B, 806C)의 체인 내로 입력되고, 각각의 지연 요소(806A, 806B, 806C) 다음에, 신호는 승산기(806A 내지 806D)에 전달된다. 승산기들(806A 내지 806D)에 의해 출력된 신호들은 가산기(808)에서 함께-가산된다. 가산기(808)는 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(810)를 출력한다.
채널 모듈(700, 800)은 ASIC(주문형 반도체) 및/또는 FPGA(필드 프로그램 가능한 게이트 어레이)로 구현될 수 있다.
도 9를 참조하면, 장치는 채널 모듈들(9A 내지 9I)이 조립되고 접속될 수 있는 인쇄 기판(900)을 포함할 수 있다. 인쇄 기판(900)은 채널 모듈(9A 내지 9I)을 적응시키는 채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)을 포함할 수 있다.
채널 모듈들(9A 내지 9I)은 상기 채널 모듈들(9A 내지 9I)을 채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)에 부착시키기 위한 버스들(11A 내지 11C)을 포함한다.
채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)은 채널 모듈들(9A 내지 9I)의 채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)로의 즉각적인 설치를 가능하게 하는 고속-분리 커넥터들일 수 있다. 실시예에서, 채널 모듈들은 채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)에 영구적으로 접속된다.
채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)은 어레이 구성으로 서로 접속되므로, 채널 모듈들(9A 내지 9I)이 인쇄 기판(900)에 조립될 때 채널 모듈들(9A 내지 9I)의 어레이 구성이 형성될 수 있도록 한다.
인쇄 기판(900)은 장치의 구매 이후에 채널 모듈들이 인쇄 기판상에 추가될 수 있도록 하기 위하여 빈 채널 모듈 인터페이스들(10J 내지 10L)을 포함할 수 있다. 더구나, 빈 채널 모듈 인터페이스들(10J 내지 10L)은 채널 모듈들(9A 내지 9I)을 채널 모듈 인터페이스(10A 내지 10L)로부터 또 다른 채널 모듈 인터페이스로 이동시킴으로써 어레이 구성을 변화시킬 가능성을 제공한다. 이 절차에 의하여, 어레이 구성은 예를 들어, 4×4 구성으로부터 2×8 구성으로 변화될 수 있다.
도 10을 참조하면, 인쇄 기판(902)은 채널 모듈 인터페이스들(13A 내지 13D)을 포함하며, 이 채널 모듈 인터페이스들 각각은 다수의 채널 모듈들에 접속될 수 있다. 이 경우에, 채널 모듈들은 서브-유닛들(12A 내지 12D) 상에서 구현될 수 있고, 이 서브-유닛들 각각은 예를 들어, 시뮬레이션 어레이(306)의 한 열의 채널 모듈들을 포함한다. 이 경우에, 도 4에 도시된 채널 신호들(3D 내지 3F, 3J 내지 3L, 3M 내지 3O)과 같은 수직 신호들에 필요로 되는 접속들이 서브-유닛들(12A 내지 12D) 내에서 라우팅될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방법이 흐름도로 도시되어 있다.
940에서, 상기 방법이 시작된다.
942에서, 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)가 어레이 구성으로 구성되는 이웃하는 채널 모듈들에 전기적으로 접속된 (m,n)번째 채널 모듈(500)에서 수신된다.
944에서, 채널 모델에 따라 제1 (m,n-1) 채널 신호(508)를 처리함으로써 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)가 발생된다.
946에서, 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호가 결합되어, 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 발생시킨다.
948에서, 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)가 출력된다.
950에서, 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)가 제1 (m,n)번째 채널 신호(510)로서 출력된다.
952에서, 상기 방법은 종료된다.
본 발명이 첨부 도면들에 따른 예와 관련하여 상술 되었을지라도, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니라 첨부된 청구항들의 범위 내에서 여러 방식으로 변경될 수 있다는 것이 명백하다.

Claims (10)

  1. 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치에 있어서,
    전파 경로들을 따라 전파되는 무선 신호들을 나타내는 채널 신호들 내로 전파 영향들을 통합하는 채널 모듈들(4A 내지 4I)을 포함하며, 상기 채널 모듈들(4A 내지 4I)은 (m,n) 어레이 구성을 형성하는 이웃하는 채널 모듈들(4A 내지 4I)에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 (m,n)번째 채널 모듈(500)은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)를 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 (m,n)번째 채널 모듈(500)은:
    채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 처리하여, 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)를 발생시키는 적어도 하나의 처리 자원(502); 및
    상기 처리된 (m,n)번째 신호(514) 및 제2 (m-1, n)번째 채널 신호(506)를 결합하여, 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 발생시키는 결합기(504)를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 (m,n)번째 채널 모듈(500)은 부가적으로 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 (m,n)번째 채널 모듈(500)은:
    채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 처리하여, 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)를 발생시키는 적어도 하나의 프로세싱 자원(502); 및
    상기 처리된 (m,n)번째 신호(514) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)를 결합하여 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 발생시키는 결합기(504)를 포함하되,
    각각의 (m,n)번째 채널 모듈(500)은 부가적으로 상기 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (m,n)번째 채널 모듈(500)은 부가적으로 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 제1 (m,n)번째 채널 신호(510)로서 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    (m=1,n)번째 채널 모듈(4A 내지 4C)은 제1 (m=1,n-1)번째 채널 신호(404A, 3A 내지 3C)를 수신하도록 구성되며, 적어도 하나의 (m=1,n)번째 채널 모듈(600)은 제1 (m=1,n-1)번째 채널 신호(602) 내로 전파 영향을 통합하여, 제2 (m=1,n)번째 채널 신호(604)를 발생시키는 적어도 하나의 처리 자원(502)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 (m=1,n)번째 채널 모듈(600)은 부가적으로 상기 제2 (m=1,n)번째 채널 신호(604)를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치는 어레이 구성으로 접속되고 적어도 하나의 채널 모듈(9A 내지 9I)을 각각 적응시키기 위한 다수의 채널 모듈 인터페이스들(10A 내지 10L)을 더 포함하고;
    상기 채널 모듈(9A 내지 9I)은 채널 모듈 인터페이스(10A 내지 10L)에 접속하기 위한 버스(11A 내지 11I)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치.
  6. 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 채널 모듈에 있어서,
    상기 채널 모듈은 (m,n) 어레이 구성의 이웃하는 채널 모듈들(4A 내지 4I)에 전기적으로 접속 가능하도록 구성되며, 상기 채널 모듈은 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)를 수신하도록 구성되고, 상기 채널 모듈(500)은:
    채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 처리하여, 처리된 (m,n)번째 채널 신호(514)를 발생시키는 적어도 하나의 처리 자원(502); 및
    상기 처리된 (m,n)번째 신호(514) 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호(506)를 결합하여, 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 발생시키는 결합기(504)를 포함하되,
    상기 채널 모듈은 부가적으로 상기 제2 (m,n)번째 채널 신호(512)를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 채널 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 채널 모듈은 부가적으로 상기 제1 (m,n-1)번째 채널 신호(508)를 제1 (m,n)번째 채널 신호(510)로서 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 채널 모듈.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 채널 모듈(9A 내지 9I)은 채널 모듈 인터페이스(10A 내지 10L)와의 접속을 위한 버스(11A 내지 11I)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 채널 모듈.
  9. 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 방법에 있어서,
    어레이 구성으로 구성되는 이웃하는 채널 모듈들에 전기적으로 접속되는 (m,n)번째 채널 모듈에서 제1 (m,n-1)번째 채널 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 수신하는 단계(942);
    채널 모델에 따라 제1 (m,n-1)번째 채널 신호를 처리함으로써 처리된 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 단계(944);
    처리된 (m,n)번째 채널 신호 및 제2 (m-1,n)번째 채널 신호를 결합(946)하여, 제2 (m,n)번째 채널 신호를 발생시키는 단계; 및
    제2 (m,n)번째 채널 신호를 출력하는 단계(948)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 (m,n-1)번째 채널 신호를 제1 (m,n)번째 채널 신호로서 출력하는 단계(950)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-안테나 무선 채널을 시뮬레이션하는 방법.
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