KR101328760B1 - 오티에이 시험 - Google Patents

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KR101328760B1
KR101328760B1 KR1020117010323A KR20117010323A KR101328760B1 KR 101328760 B1 KR101328760 B1 KR 101328760B1 KR 1020117010323 A KR1020117010323 A KR 1020117010323A KR 20117010323 A KR20117010323 A KR 20117010323A KR 101328760 B1 KR101328760 B1 KR 101328760B1
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페카 쿄스티
주카-페카 누티넨
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아니테 텔레콤즈 오와이
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Abstract

시험 시스템은 안테나 요소들(402-416)의 가중치를 정하기 위해 안테나 요소들(402-416)로 얻어질 수 있는 이론적인 공간의 상호 상관 및 공간적 연관성의 비용함수를 최적화하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(402-416) 중 2개 이상의 안테나 요소들(402-416)로 모의의 무선 채널의 적어도 하나의 경로의 신호의 빔을 형성한다. 상기 적어도 2개의 안테나 요소들은 공지의 방법으로 상기 빔을 극성화 할 수 있다.

Description

오티에이 시험{Over-the-air test}
본 발명은 무반향실에서의 기기의 OTA(Over the air test) 시험에 관한 것이다.
무선 주파수 신호가 송신기에서 수신기로 전송되면, 상기 신호는 하나의 무선 채널로 도달각, 신호 지연 및 전력이 상이한 1개 이상의 경로를 따라 전파되는데, 상기 경로는 수신 신호에서 상이한 지속성과 강도를 가지는 페이딩(fading)을 유발한다. 게다가, 무선 접속에서 다른 송신기로 인하여 노이즈와 간섭이 발생된다.
송신기와 수신기는 실제환경을 모방하는 무선 채널 에뮬레이터(emulator)를 이용하여 시험할 수 있다. 디지털 무선 채널 에뮬레이터에서, 하나의 채널은 통상적으로 상이한 딜레이를 가지고 상이한 채널계수(예컨데, 탭계수)를 가지는 상기 신호에 가중치를 두고, 가중치가 부여된 신호 요소들을 합하여 채널 모듈과 해당 신호 사이에 컨벌루션(convolution)을 생성하는 FIR(Finite Impulse Response) 필터로 모델링 된다. 상기 채널 계수는 실제 채널의 순간적인 동작에 일치시키기 위한 시간의 함수이다. 종래의 무선 채널 에뮬레이터 시험은 송신기와 수신기가 케이블을 통하여 접속된 전도선을 통하여 이루어졌다.
무선 시스템의 가입자 터미널과 기지국 사이의 통신은 실제 가입자 터미널이 무반향실에 있는 에뮬레이터 내에 존재하는 다수의 안테나로 둘러싸인 OTA 시험을 이용하여 시험할 수 있다. 상기 에뮬레이터는 채널 모델에 따라 가입자 터미널과 기지국간 에뮬레이팅 경로에 결합되거나, 에뮬레이팅 경로로서 동작한다. 상기 시험에서, 하나의 경로의 방향은 하나의 안테나의 방향에 좌우되므로, 경로들의 방향은 제한적이고 더 나은 OTA 시험 솔루션이 필요하게 된다.
본 발명의 목적은 개선된 하나의 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 양상에 다르면, 에뮬레이터의 모의의 무선 채널을 통하여 피시험 전자 디바이스와 통신하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 안테나 요소들의 가중치를 정하기 위한 안테나 요소들로 얻을 수 있는 이론적 공간 상호 연관 및 공간 연관성의 비용 함수를 최적화하여, 상기 가중치에 근거하여, 무반향실의 에뮬레이터에 결합된 다수의 안테나 요소들 중 적어도 2개의 안테나 요소들로 모의의 무선 채널의 적어도 하나의 경로의 신호의 빔을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 에뮬레이터의 모의의 무선 채널을 통하여 전자 피시험장치로 통신하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 안테나 요소들의 가중치를 정하기 위한 안테나 요소들로 얻을 수 있는 이론적 공간 상호 연관성 및 공간적 연관성의 비용 함수를 최적화 하여, 상기 가중치에 근거하여, 무반향실의 에뮬레이터에 결합된 다수의 안테나 요소들 중 적어도 2개의 안테나 요소들로 모의의 무선 채널의 적어도 하나의 경로의 신호의 빔을 형성하는 것을 포함하되, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들은 공지의 방법으로 상기 빔을 극성화 한다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 에뮬레이터의 모의의 무선 채널을 통하여 전자 피시험장치와 통신하는 시험 시스템을 제공한다. 상기 시험 시스템은 안테나 요소들의 가중치를 정하기 위한 안테나 요소들로 얻을 수 있는 이론적 공간 상호 연관성과 공간 연관성의 비용 함수를 최적화하여, 상기 가중치에 근거하여 무반향실에서 에뮬레이터에 결합된 다수의 안테나 요소들 중 2개 이상의 안테나 요소들로 모의의 무선 채널의 적어도 1개 경로의 신호의 빔을 형성하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 에뮬레이터의 모의의 무선 채널을 통하여 전자 피시험장치와 통신하는 시험 시스템을 제공한다. 상기 시험 시스템은 안테나 요소들의 가중치를 정하기 위한 안테나 요소들로 얻을 수 있는 이론적 공간 상호 연관성과 공간 연관성의 비용 함수를 최적화하여, 상기 가중치에 근거하여 무반향실에서 에뮬레이터에 결합된 다수의 안테나 요소들 중 2개 이상의 안테나 요소들로 모의의 무선 채널의 적어도 1개 경로의 신호의 빔을 형성하도록 구성되되, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들은 공지의 방법으로 상기 빔을 극성화 하도록 구성된다.
본 발명에 따른 통신 방법은, 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 통신 방법에 있어서, 상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 상기 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 가중치를 구하는 단계(2300); 및 구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)로써, 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되는 것인 단계(2302)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 통신 방법은, 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 통신 방법에 있어서, 상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 상기 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 가중치를 구하는 단계(2400); 및 구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(2202-2216) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)로써, 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되는 것인 단계(2402);를 포함하되, 상기 단계(2402)에서, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)은 상기 빔(500, 700)을 극성화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시험 시스템은, 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 시험 시스템에 있어서, 상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 상기 안테나 요소들의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들의 가중치를 구하고, 구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)로써 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 시험 시스템은, 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 시험 시스템에 있어서, 상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 상기 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 가중치를 구하고, 구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(2202-2216) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)로써 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)은 상기 빔(500, 700)을 극성화하는 것을 특징으로 한다.
상기 발명은 여러 가지 이점을 제공한다. 공간적인 연관 특징 및/또는 극성화 특징들을 안테나 요소들의 가중치로 고려할 수 있다.
하기에서 본 발명은 실시예와 첨부도면에 의하여 더 자세하게 설명된다.
도 1은 무선 신호의 전파를 도시한 도면이다.
도 2는 수신 빔의 전력 방위각 전력 분포를 도시한 도면이다.
도 3은 전송 빔의 방위각 전력 분포를 도시한 도면이다.
도 4는 OTA 시험실에서의 측정 환경을 도시한 도면이다.
도 5는 안테나 요소들로 모델링 되는 빔을 도시한 도면이다.
도 6은 안테나 요소들의 그룹 및 관련된 안테나 그룹 스위칭 네트워크를 도시한 도면이다.
도 7은 안테나 요소들의 그룹들로 둘러싸인 피시험 디바이스를 도시한 도면이다.
도 8은 MIMO(Multiple In/Multiple Out) 구성을 가지는 안테나의 지연을 제어하는 것을 도시한 도면이다.
도 9는 OTA실 에서의 안테나의 지연을 제어하는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 OTA 실에서의 안테나의 지연을 제어하는 것을 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 안테나 구성요소의 안테나 가중치를 도시한 도면이다.
도 12는 3개의 안테나 요소들의 공간적 연관성을 도시한 도면이다.
도 13은 안테나 요소들의 가중치와 결과적인 PAS를 도시한 도면이다.
도 14는 이론적 연관성과 이상적인 공간적 연관성을 도시한 도면이다.
도 15는 6개의 클러스터들의 PDP를 도시한 도면이다.
도 16은 8개 채널의 지연 탭 매핑을 도시한 도면이다
도 17은 피시험장치 공간 해상도가 안테나 요소들의 공간보다 더 좁은 상황을 도시한 도면이다.
도 18은 도 17의 상황을 PAS로 도시한 도면이다.
도 19는 피시험장치 공간 해상도가 안테나 요소들의 공간보다 더 넓은 상황을 도시한 도면이다.
도 20은 도 19의 상황을 PAS로 도시한 도면이다.
도 21은 3개와 5개의 안테나 요소들의 PAS를 도시한 도면이다.
도 22는 극성화된 안테나 요소들을 도시한 도면이다.
도 23은 Lp-nom을 최적화하는 방법의 순서도를 도시한 도면이다.
도 24는 극성화된 안테나 요소를 가진 Lp-nom을 최적화하는 방법의 순서도를 도시한 도면이다.
정확한 연관성, 도착각 및 극성화 특성이 피시험장치에서 가능하도록 OTA에서 채널 임펄스 응답과 안테나 가중치의 최적화가 형성될 수 있다.
도 1은 송신기와 수신기 사이의 무선 신호의 전파를 도시한 도면이다. 상기 송신기(100)는 적어도 하나의 안테나 요소(104-110)를 가지는 하나의 안테나(102)를 포함할 수 있다. 예컨데, 상기 안테나는 안테나 구성요소 사이의 공간이 일정한(예컨데, 무선 신호의 반파장) ULA(Uniform Linear Array) 안테나 일 수 있다. 본 실시예에서 송신기(100)는 무선 시스템의 기지국 일 수 있다. 따라서, 상기 수신기(112)는 적어도 하나의 안테나 요소(116-122)의 안테나(114)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 상기 수신기(112)는 무선 시스템에서 가입자 단말 일 수 있다. 상기 송신기(100)가 무선 신호를 전송할 때, 전송 빔(124)은 각 φ1으로 유도될 수 있으며, 상기 각의 확산은 δφ(xδstd φ 일 수 있으며, x는 0보다 큰 실수이고 δstd φ 는 상기 각 φ1의 표준편차이다.)일 수 있다. 상기 전송 빔(124)은 상기 방사를 반사 및/또는 산란하는 적어도 1개 이상의 클러스터(126, 128)와 부딪친다. 각각의 클러스터(126, 128)는 대부분 상기 클러스터(126, 128)에서 반사 및/또는 산란되는 다수의 활성 영역(1260-1264, 1280-1286)을 가질 수 있다. 클러스터(126, 128)는 고정 또는 이동될 수 있으며, 클러스터(126, 128)은 빌딩, 기차, 산등의 자연물 혹은 인공물일 수 있다. 상기 활성 영역은 하나의 물체에 대하여 다소 더 미세한 구조적 특성일 수 있다.
상기 반사 및/또는 산란된 빔은 상기 수신기(112)의 상기 안테나(114)로 유도될 수 있다. 상기 안테나(114)는 수신 각
Figure 112011033412414-pct00001
을 가질 수 있으며, 그 각 확산은
Figure 112011033412414-pct00002
(
Figure 112011033412414-pct00003
일 수 있으며, y는 0보다 큰 실수 값이며,
Figure 112011033412414-pct00004
는 각
Figure 112011033412414-pct00005
의 표준편차이다.)일 수 있다. 클러스터(126)으로부터 반사 및/또는 산란되는 상기 빔(130)은 그리고 나서 수신될 수 있다. 동시에, 안테나(114) 또한 수신 각
Figure 112011033412414-pct00006
로부터 빔을 가질 수 있으며, 상기 각의 확산은
Figure 112011033412414-pct00007
일 수 있다. 적어도 하나의 클러스터(126, 128)를 통한 상기 송신기(100)에서 수신기(112)로의 전파로 인하여 송수신로를 따라 신호 회절에 관하여 신호에 추가적인 지연이 발생한다.
무선 채널의 클러스터(126, 128)들로 인하여 다중 경로 전파가 가능하다. 경로와 클러스터(126, 128)는 하나의 클러스터로부터 비롯된 하나의 수신경로란 점에서 비슷한 연관성을 가진다. 따라서, 무선 채널은 클러스터 전력, 지연, 도착각, 출발각 및 시작점과 끝점 모두에서의 클러스터들의 각 확산으로 설명될 수 있다. 게다가, 수신기 및 송신기 안테나 어레이에서의 정보가 필요하다. 상기 정보는 안테나 어레이의 기하학적인 매개 변수 값 및 안테나의 영역 패턴(빔)을 포함한다. 또한, 상기 가입자 터미널 속도 벡터 및/또는 클러스터 도플러 주파수 요소 또한 필요하다.
하기 표 1은 도시 환경에서의 무선 채널의 군집화된 지연 선 모델의 예를 도시한 것이다. 클러스터 1 및 3은 상이한 딜레이와 전력을 가지는 3개의 활성 영역을 가지고 있다.
클러스터 # 지연 [ns] 전력 [dB] 출발각 [º] 도착각[º]
1 0 5 10 -3.5 -5.7 -7.5 6 29
2 5 -9.2 44 -98
3 20 25 30 -3.0 -5.2 -7.0 2 8
4 45 -7.8 -34 -114
5 265 -3.7 26 70
6 290 -8.6 -41 107
7 325 -2.5 -17 59
8 340 -7.3 -33 -103
9 355 -3.8 24 73
10 440 -6.9 -34 -111
11 555 -8.9 -38 -112
12 645 -9.0 44 122
13 970 -9.8 53 129
14 1015 -15.0 54 153
15 1220 -13.4 53 -145
16 1395 -14.9 52 -157
17 1540 -16.7 57 -178
18 1750 -11.2 53 -114
19 1870 -18.2 -54 -160
20 1885 -17.8 -60 -175
출발각의 확산(ASD, Angle Spread of Departure)는 모든 클러스터들에서 일정(본 발명의 실시예에서 ASD = 2°)하다고 가정할 수 있다. 따라서, 도착각의 확산(ASA, Angle Spread of Arrival) 또한 모든 클러스터들에서 일정(본 발명의 실시예에서 ASA = 15°)할 수 있다. 게다가, 교차 편파 전력비(XPR, Cross Polarization Power Ratio)는 모든 클러스터들에서 일정(본 발명의 실시에에서 XPR = 7dB)하다고 가정할 수 있다. 상기 수치 들은 상이한 클러스터들에 대하여 상이할 수 있다.
무선 채널의 Hu,s,n(t,τ)로 추정되는 임펄스 응답은 하기 수 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00008
상기에서 Ftx,s는 전송 안테나 영역의 패턴(예컨데, 전송 빔)이며, 상기에서 Frx,s는 수신 안테나 영역의 패턴(예컨데, 수신 빔)이며, ds는 ULA 전송 안테나에서 안테나 요소 사이의 거리이며, du는 ULA 수신 안테나에서 안테나 요소 사이의 거리이며, k는 파동 상수(k=2π/λ0, λ0는 무선 신호의 파장 )이며, Pn은 클러스터 전력을 의미하며, M은 하나의 클러스터에서 활성영역의 수를 의미하며, m은 활성영역의 색인(index)을 의미하며, n은 클러스터의 색인을 의미하며, Φn,m은 산포 (n,m)의 정위상 항(term)을 의미하며, υn,m은 활성영역 (n,m)의 도플러 주파수를 의미하며, τ는 지연을 의미한다.
활성영역 (n,m)의 도플러 주파수는 하기 수 2와 같이 산출된다.
Figure 112011033412414-pct00009
상기에서
Figure 112011033412414-pct00010
는 속도 벡터이며,
Figure 112011033412414-pct00011
는 활성 영역과 상기 수신기 사이의 상대 속도를 의미한다.
상기 수 1에서의 임펄스 응답은 수신기 안테나가 전방향이라고 가정하면, 하기 수 3과 같이 간략화 될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00012

SCM, SCME, WINNER 및 IMT-Advanced 같은 채널 모델들은 양방향 클러스터들을 포함한 기하학 모델이다. 송신기 및 수신기 종단의 전력 방위 분포들은 도 2 및 도 3에 예에 도시된 바와 같다. 채널 계수의 생성은 수 1의 광선들(이산 방향들)을 합하여 수행될 수 있지만, 클러스터들은 전술한 매개 변수로 정의될 수 있다. 다시 말하면, 반사성 산란은 상기 모델의 필수적인 것이 아니라 단지 채널 계수들을 생성하기 위한 도구이다.
채널 지연 프로파일(profile)뿐만 아니라 도플러 및 가능한 BS 안테나 연관성을 포함한 상기 페이딩(fading)은 채널 계수에 포함된다.
단지 피시험장치 안테나 연관성 및 상이한 피시험장치 안테나 장치들이 OTA실에서 실제의 무선 전송에서 제외된다.
Figure 112011033412414-pct00013
도플러 주파수 υn,m은 도착각들로 산출될 수 있다. 상기 결과는 벡터 계수 H n(t,t)를 가지는 이산 펄스 응답일 수 있다. H n(t,t)의 차수는 1×S(S는 BS 안테나의 수이다.)일 수 있다. 이 단계는 NEWCOM 모델 등의 기하 채널 모델을 Matlab을 이용하여 수행할 수 있다.
클러스터 n의 매핑(Mapping)은 상기 클러스터의 공칭 방향 및 클러스터 각 확산(spread)에 따라 적절한 에뮬레이터 채널 및 OTA 안테나에 수행될 수 있다.
2개의 OTA 안테나들로 확산된 클러스터 도착각의 근사치는 부정확한 자료일 수 있다. 특히, 희소한 OTA 안테나 레이아웃과 좁은 클러스터들의 경우에 그렇다(예컨데, Δθ≫도착각 확산). 예컨데, 피시험장치 종단에서의 클러스터들의 각 확산 값은 채널모델 시나리오에 따라 SCM = 35°, WINNER는 3°~22°, IMT-Advanced는 3°~22°및 TGn은 14°~ 55°일 수 있다.
가능한 피시험장치의 안테나 사이에서의 상관성 제거를 위하여 적어도 2개의 OTA 안테나에서 하나의 클러스터를 분할할 필요가 있을 수 있다. 상기 신호가 단지 하나의 OTA 안테나에서 전송된다면, 상기 경우는 상기 피시험 장치에서 각 확산이 없고 전체 연관성이 있는 정반사와 동일하다.
도 2는 5개의 클러스터들로부터의 수신 빔의 전력 방위 분포를 도시한 도면이다. 도 2에서 x축은 각도 값이고, y축은 dB로 나타낸 전력 값이다. 5개의 빔(200, 202, 204, 206, 208)들은 상이한 도착각에서 수신된다. 상기 빔(200, 202, 204, 206, 208)들은 상이한 시간 모멘트(예컨데 그것들 중의 하나 이상은 상이한 빔들에 대하여 상이한 딜레이를 가질 수 있다.)에서 수신된다.
도 3은 도 2에 도시한 예에 따른 상기 5개의 클러스터들로 전송되는 빔들의 전력 방위 분포를 도시한 도면이다. 도 3에서, 축은 각도 값이고, y축은 dB로 나타낸 전력 값이다. 반사 및/또는 산란되는 클러스터들이 각도에서 약간 배포되기 때문에, 상기 5개의 빔(300, 302, 304, 306, 308)들은 약간 상이한 출발 각에서 전송된다.
도 4는 OTA 시험 실을 도시한 도면이다. 피시험장치(400)은 중앙에 있고, 공간 안테나 요소들(402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 416)은 일정 간격(예컨데, 45°씩 8부분)으로 상기 피시험장치(400) 주위에 원형으로 있다. θk(k=1,…,K)인 K개의 OTA 안테나들의 방향과 Δθ의 각 범위에서 안테나의 간격을 나타내보자. 하나의 안테나 요소가 고려된다면, 상기 에뮬레이터 구성은 2개 안테나 요소 2×8 MIMO 등을 가진 1×8 SIMO이다.
MS(피시험장치) 안테나 특성들은 알려지지 않았다고 가정한다. 다른 데서 이러한 정보는 OTA 모델리에서 사용될 수 없을 수도 있다.
상기 시험실은 무반향실 일 수 있다. 가입자 단말과 같은 피시험장치(400)는 에뮬레이터(418, 예컨데, Elektrobit Propsim
Figure 112011033412414-pct00014
C8 등)에 결합된 안테나 요소들(402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 416)에 둘러싸여 있다. 상기 에뮬레이터(418)는 프로세서, 메모리 및 적절한 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 45°의 일정 각도마다 원형으로 8개의 안테나 요소들이 있다. 일반적으로, 적어도 2개의 안테나 요소(402-416)들이 있을 수 있으며, 상호 Δθ의 이격각으로 이격될 수 있다. 적어도 3개 이상의 안테나 요소들(402-416)이 존재할 때, 상기 이격각 Δθ는 어느 2개의 연속한 안테나 요소들(402-416)에 대하여 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 안테나 요소들(402-416)들은 피시험장치(400)으로부터 동일하거나 상이한 거리에 있을 수 있으며, 상기 안테나 요소들(402-416)은 전 각도나 전 입체각도가 아닌 단지 하나의 부분에 위치할 수 있다. 상기 피시험장치(400)는 또한 안테나에서 하나이상의 요소들을 가질 수 있다.
상기 OTA 피시험장치(400)와 통신함으로써 경로의 방향을 자유롭게 시험 하여 안테나 디자인, 극성 및 배치효과를 시험 하는 것이 가능하다. 만약 상기 에뮬레이터(418)와 상기 피시험장치(400)의 사이를 케이블로 결합한다면 상기 시험은 불가능하다.
상기 에뮬레이터(418)는 시험을 위한 채널 모델을 가진다. 시험 수행자는 상기 채널 모델을 선택할 수 있다. 게다가, 시험에 간섭 및 노이즈가 바림직한 방법으로 입력될 수 있다. 상기에서 사용된 채널 모델은 실제 라디오 시스템으로부터의 기록된 채널에 기반한 재생 모델이거나 인공적으로 생성된 모델이거나 상기 재생 모델 및 인공모델을 조합한 것일 수 있다.
상기 에뮬레이터(418)가 라디오 시스템의 기지국에 결합되거나 기지국으로 작동하고, 상기 안테나 요소(402-416)들이 상기 라디오 시스템의 수신 가입자 단말로서 작동하는 상기 피시험장치(400)에 송신한다고 가정한다. 피시험장치 안테나 특성들이 알려지지 않았고, 상기 정보들이 다음 예에서 무시할 수 있다고 가정할 수 있다. 상기 OTA 안테나 요소들(402-416)은 상기 피시험장치로부터 각 θk의(상기 k는 1,…,K, K는 안테나 상수) 방향에 있다고 가정할 수 있다. 상기 안테나 요소들(402-416)의 각 간격은 일정(θk+1- θk=Δθ)할 수 있다.
상기 에뮬레이터(418)의 기하학 채널 모델은 OTA 안테나 요소들(402-416)과 연관될 수 있다. 상기 에뮬레이터(418)는 상기 기지국으로부터 송신된 방사가 클러스터들에 부딪히는 상황을 시뮬레이션 할 수 있다. 상기 에뮬레이터(418)는 또한 각각의 클러스터들로부터 반사 및/또는 산란되는 빔을 형성하며, 상기 클러스터의 출발 전력과 지연을 적어도 1개 이상의 안테나 요소들(402-416)로 적절하게 나눈다. 따라서, 안테나 요소(402-416)은 클러스터들의 반사 및/또는 산란된 빔을 재생산하도록 제어된다.
때때로 하나의 클러스터에서 반사 및/또는 산란된 빔을 나타내는 하나의 빔의 각도는 하나의 안테나 요소(402-416)의 각도(θk)와 기준치 이상(예컨데, 1°) 다르다. 그러면, 그러한 빔은 적어도 2개의 안테나 요소들(402-416)을 이용하여 전송할 수 있다.
일 실시예로 모의의 클러스터의 전력이 안테나 각(θk) 및 클러스터 각(
Figure 112011033412414-pct00015
)에 따라 2개의 안테나 요소로 나뉘어질 수 있다. 클러스터 각(
Figure 112011033412414-pct00016
)에 가장 가까운 안테나 요소 k의 각(θk)는 하기 수 5와 같이 표시될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00017
상기에서 min은 모든 θj값에서 상기 수식에서의 최소값을 의미하며, int는 상기 수식에서 0을 포함한 정수 값을 의미한다. 상기 k 값은
Figure 112011033412414-pct00018
이며, 상기 2번째 안테나 요소 k+1은 각 θk+1(=θk+ Δθ)일 수 있다. 따라서, 상기 선택된 안테나 요소들은 최소한 주로 피시험장치(400)와 관련된 클러스터로부터 반사 및/또는 산란되는 빔일 수 있다.
클러스터 n에 대한 OTA 안테나들의 선택은 θk의 2개의 가장 근접한 값을 도착각 (소위 )으로 선택하도록 수행될 수 있다. 클러스터 n의 전력은
θk
Figure 112011033412414-pct00020
사이의 각 거리에 따라 2개의 OTA 안테나들 사이에서 분배될 수 있다. 예컨데,
Figure 112011033412414-pct00021
이 θk와 θk+1 사이의 정확히 중간 값이라면, 상기 전력은 각각에 대하여 50%와 50%로 분배된다.
각각의 안테나 요소(402-416)에 대한가중치 wnk+1는 하기 수 6와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00022
상기에서 i는 1 또는 2이며, k는 클러스터 n의 각
Figure 112011033412414-pct00023
에 가장 가까운 안테나 요소의 지표(index) 값이다. 클러스터 n에서 안테나 요소 k로의 전력 Pn은 Pk+ Pk+1= Pn과 같은 가중치 wn,k로 곱하여진다.
도 10은 OTA 실에서 도착각을 도시한 도면이다. 라인(1000)은 도착각 벡터이고 원들은 피시험장치(400) 주변의 OTA 안테나 요소들이다.
도 11은 도 10의 안테나 요소들의 안테나 가중치를 도시한 도면이다. 곡선(1100)은 수신기로부터 보이는 안테나 요소들의 빔을 나타낸다. 안테나 요소들의 2개의 가중치(1102, 1104)는 0이 아니나, 나머지들은 0이다.
피시험장치에 원형으로 둘러싸인 8개의 안테나 요소들(예컨데, K=8, Δθ=45°), 하나의 기지국 안테나, 하나의 클러스터, 클러스터 전력 2, 도착각
Figure 112011033412414-pct00024
=37°를 가정해 본다. 안테나 k의 안테나 요소(402)의 전력 Pk
Figure 112011033412414-pct00025
이며, 안테나 k+1의 안테나 요소(402)의 전력 Pk+1
Figure 112011033412414-pct00026
이다.
도 5는 동일한 전력 분배를 갖는 안테나 요소들(402, 404)로 형성된 빔(500)을 도시한 도면이다. 상이한 안테나 요소들에 유입되는 상기 신호들 또한 지향성의 전력 분포가 변경되는 것과 같이 서로서로에 관하여 위상천이될 수 있다. 상기 위상천이는 신호의 전력과 상대적인 지연을 설정하는 적절하게 복잡한 계수로 기저대역의 신호를 가중치로 하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 위상 천이는 서로에 관하여 무선 주파수 신호를 지연시키도록 수행될 수 있다. 예컨데, 디지털 지연들(예컨데, 디지털 유한 펄스 응답 필터 구조)의 뱅크에서 적절하게 바람직한 지연을 선택할 수 있다. 모의의 무선 채널의 상이한 경로의 상이한 빔들은 상이한 순간에 형성될 수 있다. 모의의 무선 채널의 하나의 빔의 하나의 경로는 상이한 순간에 형성될 수 있다. 모의의 무선 채널의 상이한 경로들의 다수의 상이한 빔들은 한 시간의 순간에 형성될 수 있다.
도 6은 안테나 요소들의 그룹(600)을 도시한 도면이다. 일 실시예로, 상기 안테나는 안테나 요소들(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)의 적어도 하나의 그룹을 포함한다. 따라서, 안테나요소(402)대신에, 하나의 안테나 요소뿐 아니라 여러 요소들(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)일 수 있다. 예컨데, 각각의 안테나 요소(402-416)는 5개의 요소들로 이루어 질 수 있다. 일반적으로, 안테나요소(402-416) 대신에 적어도 2개의 안테나 요소들(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)에서 하나의 그룹(600)일 수 있다.
하나의 OTA 안테나 요소가 하나의 그룹(600)의 안테나 요소(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)로 대체된다면, OTA 안테나 요소들로의 맵핑(mapping)은 더 간단하고 더 정확할 수 있다. 하나의 그룹이 G 안테나 요소들(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)을 구성한다고 가정한다.
각각의 안테나 그룹(600)에 구비되는 상기 요소들(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)의 수는 채널 모델 도착(각각의 클러스터마다) 방위 확산에 기초하여 선택될 수 있다. 각각의 그룹들은 하나의 에뮬레이터에 출력 포트를 제공할 수 있으므로, 각각의 그룹의 안테나 요소들(6002, 6004, 6006, 6008, 6010)은 하나 이상의 분배기, 결합기, 감쇄기 및/또는 위상 천이기로 구성된 스위칭 네트워크(620)로 상기 에뮬레이터에 결합될 수 있다. 일 실시예로, 상기 스위칭(예컨데, 안테나 요소들의 선택)은 모든 그룹들에 유사할 수 있으며, 측정 시 마다 한번 행해질 수 있다.
상기 에뮬레이터로부터의 신호에 기초하여 빔 제어기(622)는 하나의 빔에 대하여 하나의 그룹에 필요한 안테나 요소의 수를 제어한다. 일반적으로, 임의의 최대치 이상의 양수개의 안테나 요소들이 사용될 수 있다.
일 실시예로, 요소들의 홀수개가 사용된다. 예컨데, G=5인 경우, 채널 모델의 시나리오에 따라 1개, 3개 또는 5개의 요소들이 선택될 수 있다. 채널 모델에서 클러스터들이 좁게 있다면, 상기 빔에 대하여 3개의 요소들로 충분할 수 있다. 상기 클러스터들이 더 넓다면, 상기 빔에 대하여 최대 수의 요소들이 사용될 수 있다.
하나의 그룹에서 안테나 요소들의 선택은 하기 수 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00027
상기 수 7에서 Z=G-2j이고, j는 0,…,(G-3)/2이며, round는 상기 나눗셈(최소 값은 1)의 값에 가장 가까운 정수 값으로의 반올림을 의미한다.
채널 모델을 OTA 안테나에 매핑하는 것은 하기 법칙을 적용하여 수행할 수 있다. 각각의 클러스터들을 클러스터의 공칭 방향에 따라 적절한 에뮬레이터 채널들과 OTA 안테나 요소들에 설정한다. 클러스터 n에 대한 OTA 안테나 요소들의 선택은 하나의 클러스터의 공칭 도착각
Figure 112011033412414-pct00028
을 갖는 클러스터의 가장 가까운 OTA 안테나 그룹의 중앙 θk을 선택하여 수행될 수 있다. 예컨데, 하나의 그룹에서 안테나 요소들의 수의 선택은 스위치(622)에 의하여 선택된다.
도 7은 안테나 요소들의 그룹들(600-614)에 둘러싸인 피시험장치(400)를 도시한 도면이다. 본 실시예에서, 각각의 그룹(600-614)은 3개의 안테나 요소를 가진다. 하나의 빔(700)은 하나의 그룹(602)을 이용하여 형성될 수 있다. 8개 그룹들과 각 그룹에서 5개의 요소들로 균일하게 위치한 안테나 요소들로 둘러싸인 원을 형성할 수 있다. 예컨데, 하나의 클러스터가 Δθ보다 더 넓은 매우 넓은 빔을 필요할 정도로 과도하게 넓다면, 상기 클러스터는 1개 이상의 안테나 그룹에 매핑될 수 있다.
또한, 하나의 힘을 형성하는 데 여러 그룹들이 이용될 수 있다. 상기 그룹들은 2개의 안테나 요소들을 선택하는 상기 수 4 및 수 5과 관련하여 동일한 방법이 적용될 수 있다. 그러면, 2개의 안테나 요소들을 선택하는 대신, 안테나 요소들의 2개의 그룹들이 하나의 빔에 대하여 선택될 수 있다. 도 7에서, 빔(700)은 그룹들(600, 602)을 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예로, 안테나 요소들에 대하여 고정된 가중치가 적용될 수 있다(예컨데, 가우시안 또는 라플라시안 유형의 클러스터 전력 방위 분포가 그대로 적용될 수 있다.).
적어도 2개의 안테나 요소들을 이용한 수신은 상응하는 방법으로 수행될 수 있다. 따라서, 상기 방법이 업링크와 다운링크 모두에 적용될 수 있다. 안테나 요소들(402-416)이 상기 피시험장치(400)으로부터 신호를 수신하고 있다고 가정한다. 적어도 2개의 안테나 요소들(402-416)들에 수신된 신호들은 모의의 무선 채널의 경로의 신호의 수신 빔을 형성하기 위한 에뮬레이터(418)에서 결합될 수 있다. 상기 결합은 수 4 및 수 5에서 계산된 가중치 wnk+1을 이용하여 2개의 안테나 요소들 또는 안테나 요소들의 그룹에서 전력에 가중치를 부여하는 것을 포함한다. 게다가, 상기 빔의 모양과 방향은 복잡한 계수 또는 위상천이의 또 다른 분류를 이용하여 가중치를 둘 수 있다.
상기 실시예들은 3GPP(Third Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), Wi-Fi 및/또한 WCDMA(Wide-band Code Division Multiple Access)에 적용될 수 있다. 또한, 적용 가능한 MIMO(Multiple In Multiple Out)에서, 전술한 실시예들에서 신호들은 다른 방법으로 안테나 요소들로 나누어 질 수 있다. 도 8은 2개의 송신 안테나 요소(800, 802)및 2개의 수신 안테나 요소(804, 806)을 가지는 MIMI 구성을 도시한 도면이다. 하나의 에뮬레이터(812)의 지연 요소들(814-820)에서 상이한 경로들을 나타내는 2개의 지연 탭들(808, 810)이 있다. 각각의 송신 안테나들(800, 802)에서의 신호들은 동일한 지연(탭 808, 810)을 가지는 신호들을 지연시키는 지연 요소들(814-820)에 공급된다. 양 지연(탭 808, 810)으로 지연시키는 지연 요소들(814-820)의 출력은 결합되고 안테나 요소(806)로 공급된다. 이에 따라, 지연(탭 808, 810)으로 지연시키는 지연 요소들(816-818)의 출력 또한 결합되고 안테나 요소(804)로 공급된다.
도 9는 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한 도면이다. 상기 실시예에서 또한 OTA 시험의 무반향실(922)에서의 다수의 안테나 요소들의 2개의 송신 안테나 요소(900, 902) 및 2개의 수신 안테나 요소(904, 906)들이 있다. 에뮬레이터(912)의 지연 요소들(914-920)에서 상이한 경로들을 나타내는 2개의 지연 탭(914-920)이 있다. 송신 안테나(900)로부터의 신호는 지연 요소(914, 916)으로 공급된다. 상기 지연 요소(914)는 지연 탭(908)에 따라 신호를 지연시키고, 상기 지연 요소(916)은 지연 탭(910)에 따라 신호를 지연시킨다.
송신 안테나(902)로부터의 신호는 지연 요소들(918, 920)에 공급된다. 상기 지연 요소(918)는 지연탭(910)에 따라 신호를 지연시키며 상기 지연 요소(920)는 지연탭(908)에 따라 신호를 지연시킨다. 동일한 지연(지연 탭 908)으로 지연시키는 지연요소(914 및 916)의 출력은 결합되고 안테나 요소(906)에 공급된다. 이에 따라, 동일한 지연(지연 탭 910)으로 지연되는 지연 요소들(916 및 918)의 출력은 결합되고 안테나 요소(904)에 공급된다. 따라서, 상이한 도착각을 나타나낸다면, 상이한 지연 탭들은 상이한 안테나 요소들(904, 906)에 공급된다.
OTA 실 내부의 공간 효과의 생성으로 채널 모델링에 기반한 사인 곡선의 합을 알려준다. 소위 Lp-norm 방법으로 불리우는 시공간 채널 모델에 대한 매개변수 계산에 대한 기술은 OTA 모델링으로 개선될 수 있다. 정확한 공간 연관 모델링을 위하여 L2-norm Eρ(g1, g2, …,gk)비용 함수는 하기 수 8과 같이 최적화 될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00029
상기에서 ρ(Δm,
Figure 112011033412414-pct00030
)는 안테나 요소들의 분리도 Δm에서 이론적인 공간 상호 상관도이며,
Figure 112011033412414-pct00031
는 도착각이며,
Figure 112011033412414-pct00032
는 각 확산이며,
Figure 112011033412414-pct00033
m)은 OTA 안테나 요소들로 산출된 공간 연관도이다. 상기 목적은 안테나 요소들의 가중치에 관하여 비용 함수 이상을 최소화함으로써 안테나 요소들의 가중치 gk를 결정하는 것이다. 그렇지 않으면, 상기 최적화는 구배(gradient) 방법, half space 방법 등에 의하여 수행될 수 있다.
라플라스 모양의 PAS에 대한 상기 이론적인 상호 연관 함수는 하기 수 9와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00034
실제로, 축소된 라플라스 PAS나 이산 시간 접근으로 계산될 수 있다. 상기 OTA 안테나 요소들로 산출된 공간 상관도는 하기 수 10과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00035
공간 안테나의 8개의 OTA 요소들의 방법으로, K’=3, θk∈{0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°,360°}로 선택될 수 있으며 gk는 gk⊂[0, 1]과 같이 한정될 수 있다. Δm의 실제 값은 0.6이고 M 값은 약 50이다. 식 8이 볼록 함수(convex function)상기 최적화는 K’차원 공간에서 2진 탐색을 적용함으로써 수치적으로 수행될 수 있다. 단지 log2LK’=K’log2L 에 관한 이진 탐색으로 반복(예컨데, 수 8의 계산)이 필요하다(상기에서 L은 gk⊂[0, 1]인 점의 개수이다.). L=1000이고 K’=3이라면, 단지 30번의 반복이 필요하다. 이러한 매개변수로 수 8에 대하여 10003=109 해에 대하여 무차별 대입이 필요할 수 있다.
상기 수 8은 구배 방법(gradient method) 또는 반 공간 방법(half method) 같은 수치적인 최적 방법(numerical optimization method)을 이용하여 수 9 및 수 10에 적용하여 산출할 수 있다.
여기서 상기 수식은 더 분석적인 항으로 전개될 수 있다. 상기 표시를 단순화하기 위하여 가중치를 하기 수 11과 같이 벡터로 표시한다.
Figure 112011033412414-pct00036
그리고 위상 항의 집합을 벡터로 나타내면 하기 수 12와 같다.
Figure 112011033412414-pct00037
그리고 이론적 상호 연관도를 스칼라로 나타내면 하기 수 13과 같다.
Figure 112011033412414-pct00038
이제 Eρ는 하기 수 14와 같이 구배가 0이 되도록 해를 구하여 최소화할 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00039
상기에서 u k는 k번째 기본 벡터이다. 상기 구배 방정식은 K’ 수식의 집합으로 접근할 수 있는데, 가중치 gk에 관하여 하기 수 15를 이용하여 해를 구할 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00040
수 15는 수 14의 구배를 0으로 만드는 방법 등으로 방정식의 분석적인 집합으로 나타낼 수 있다.
정확한 연관 모델링을 위하여 수 10 및 수 11의 공칭 도착 각
Figure 112011033412414-pct00041
은 가장 가까운 OTA 안테나 요소 방향 θk으로 반올림 될 수 있다. 그러면, K’OTA 안테나 요소들(홀수 개의 안테나들)은 안테나 ki주위로 대칭적으로 선택될 수 있다. 경험칙으로, 상기 수 K’은 180°이하일 것이다. 예컨데, K’=3 이고 Δθ=45°이면, 안테나 요소 각
Figure 112011033412414-pct00042
=-45°,
Figure 112011033412414-pct00043
=0°,
Figure 112011033412414-pct00044
=45°이 수 10에 대하여 설정될 수 있다. 계수들 {
Figure 112011033412414-pct00045
-1,
Figure 112011033412414-pct00046
,
Figure 112011033412414-pct00047
+1}은 수 8을 최소화함으로써 정해질 수 있다. 다른 계수 gk는 0과 같다. 마지막으로, 클러스터 n에 대한 가중치 wn,k와 안테나 요소 k는 하기 수 16과 같이 다시 산출될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00048
상기에서 계수 gk는 각각의 클러스터 n에 대하여 별도로 정하여 질 수 있다.
도 12는 3개의 안테나 요소들의 이론적 공간 연관도(1200) 및 35°라플라스 PAS, 45°간격을 가지는 8개의 OTA 안테나 요소들의 이상적인 공간 연관도(1202)를 도시한 도면이다.
OTA 실에서, 안테나 요소들의 위치는 고정된다. 임의의 도착각을 모델링 할 때, OTA 안테나들 사이의 방향은 보간될 필요가 있다. 이는 어떠한 반올림 없이 실질적인 공칭 도착각
Figure 112011033412414-pct00049
를 이용하여 수 6의 기준을 최소화 하는 방법으로 수행될 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 단계는 전술한 바이다.
도 13 및 도 14의 예에서, 안테나 요소의 가중치는 통합 최적화로 결정될 수 있다. 도 13은 안테나 요소의 가중치(1302, 1304, 1306, 1308, 1310) 및 결과적인 PAS(1300)을 도시한 도면이다. 도 14는 3개의 안테나 요소들의 이론적 공간 연관도(1400) 및 이상적인 공간 연관도(1402)를 도시한 도면이다. 본 예는 Rx에서의 2개의 요소 ULA, 45°간격, 도착각 100°인 8개의 OTA 안테나들을 나타낸다. 상기 목표 도착각은 100°이고, 0.5 파장 분리도에서의 목표 상호 연관도 |ρ|=0.2476이다. 결과적인 연관 행렬 Rrx_abs는
Figure 112011033412414-pct00050
이고, 도 4에서 PAS의 결과적인 최대값은 101°이다.
무선 채널 에뮬레이션에서, 채널 임펄스 응답은 에뮬레이터에 공급되고, 전송 신호와 컨볼루션(convolution)된다. 컨볼루션 에뮬레이션에서, MIMO채널(Tx/Rx 안테나쌍)에서의 임펄스 응답은 동일한 전력 지연 프로파일(profile) 및 탭(tab) 넘버를 가진다. OTA 환경에 대한 모델링은 상이하다. 채널 임펄스 응답은 분해되어 클러스터들(탭들)의 도착각 정보에 기초하여 상이한 OTA 안테나 요소들에 대하여 재조합될 수 있다. SCM 모델의 실현 예에서 6개의 클러스터들(1500, 1502, 1504, 1506, 1508, 1510)의 원래의 전력지연 프로파일(PDS, Power Delay Profile)은 도 15에 도시되어 있다. OTA 에뮬레이션 경우에서 8채널의 지연 탭 매핑은 도 16에 도시되어 있다. 각각 상이한 지연을 가지는 6개의 클러스터들이 있다.
전력으로 가중치한 OTA 안테나로의 탭들의 매핑에 더하여, 원 페이딩 신호는 또한 도플러 천이로 수정될 필요가 있다. 이는 바람직한 연관도 및 도착각 효과를 얻기 위하여 필요하다. 각각의 기하 채널 모델에서, 이동형 모바일 단말을 가정할 수 있다. 단말의 이동은 진행 각 θv의 특정 방향을 가진 속도 벡터로 나타낼 수 있다.
평면파가 방향
Figure 112011033412414-pct00051
방향 대신에 안테나 요소 k의 방향 θk를 가진다면, 수 2는 하기 수 17과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00052
이제, 도플러 수정 항은 OTA 안테나 요소 k와 클러스터 n에 대하여 하기 수 18과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00053
마지막으로, 전력 가중치에 추가하여, OTA 안테나 요소 k에서 전송된 클러스터 n의 도플러 분포는 하기 수 19와 같이 주파수 천이될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00054
상기에서 Hs,n(t,τ)는 수 1에서 채널 매개 변수를 의미한다.
OTA 채널 모델링의 정확성 또한 고려될 수 있다. 도 17은 피시험장치 공간 해상도가 24°, OTA 안테나 수가 8, 안테나 요소의 간격이 45°인 상황을 도시한 도면이다. 참고 번호(1700)은 도착각 벡터를 나타내며, 참고 번호(1702)는 속도 벡터를 나타낸다.
도 18은 도 17의 상황에서 수신기 측에서 보여지는 PAS(1800)를 도시한 도면이다. 원(1802)는 안테나 요소들의 상대 전력을 나타낸다. 상기 PAS(1800)는 2개의 극점을 가지는데, 이는 바람직하지 않다.
도 19는 피시험장치 공간 해상도가 24°, OTA 안테나 수가 16, 안테나 요소의 간격이 22.5°인 상황을 도시한 도면이다. 상기 OTA 안테나 요소들은 원으로 표시하였다. 참고 번호(1900)은 도착각 벡터를 나타내며, 참고 번호(1902)는 속도 벡터를 나타낸다.
도 20은 도 19의 상황에서 수신기 측에서 보여지는 PAS(2000)를 도시한 도면이다. 원(2002)는 안테나 요소들의 상대 전력을 나타낸다. 상기 PAS(2000)는 2개의 극점을 가지는데, 이는 바람직하지 않다. 상기 피시험 안테나 어레이 크기는 공간 해상도를 결정한다. 1/2 ULA에 대한 해상도는 경험상 96°/#피시험장치 안테나들이다. 예컨데, 2개의 안테나 ULA로 48°도착각이 산출되며, 4개의 안테나 ULA로 24°도착각이 산출된다. 따라서, OTA 안테나 요소들 사이의 공간은 피시험장치의 공간 해상도 보다 더 작은 것이 바람직하다.
라플라스 모양의 PAS와 35°와 실효 방위 확산일 때, OTA실의 8개의 안테나 요소들로 하나의 파장 크기의 어레이 및 OTA실의 16개의 안테나 요소들로 2개의 파장 크기의 어레이를 제어할 수 있다.
클러스터 PAS 모델링에 사용된 OTA 안테나의 수는 정확한 연관성을 가지는 피시험 장치 어레이 사이즈 크기를 결정한다. 피시험장치의 크기는 작지만 OTA에서 안테나 요소가 많아질수록 피시험 장치의 규모도 커진다.
도 21은 5개의 전송 안테나 요소들을 가진 PAS(2000) 및 3개의 전송 안테나 요소들을 가진 PAS(2102)를 도시한 도면이다.
채널 전력 지연 프로파일뿐만 아니라 도플러 및 OTA 안테나 요소의 가능한 연관성을 포함한 페이딩(fading)은 채널 계수에 포함될 수 있다.
채널 계수는 수 18을 수정한 하기 수 20에 의하여 산출될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00055
OTA 실이 양 극성화된 안테나 요소들을 가진다면, 채널 계수 공식은 하기 과 같이 각각 V 및 H 극성에 대하여 산출될 수 있다.
Figure 112011033412414-pct00056
Figure 112011033412414-pct00057
여기서
Figure 112011033412414-pct00058
Figure 112011033412414-pct00059
는 각각 안테나 요소들의 V(vertical) 및 H(Horizontal) 극성도의 공간 패턴(field pattern)이다. 위상 항
Figure 112011033412414-pct00060
등은 임의의 초기가 위상 값(∈[0,2π])을 가지고, κn,m은 상호 극성화 전력비(XPR, Cross Polarization Power Ratios)이다.
도플러 주파수 νn,m은 도착각에 따라 결정된다. 상기 결과는 행렬 계수 H n(t,τ)의 이산 임펄스 응답이다. H n(t,τ)의 차원은 단극화된 경우인 1×S 및 양극화된 경우인 2×S이다(여기서 S는 OTA 안테나 요소들의 수이다.).
이러한 단계는 SCME 또는 WINNER 모델 같은 기하 채널 모델의 Matlab 실행으로 산출될 수 있다.
다음으로, 클러스터 n을 적절한 에뮬레이터 채널 및 공칭 방향에 따른 OTA 안테나 요소들에 매핑하고 클러스터 각 확산이 수행될 수 있다. 상기 선택된 방법은 정확한 도착각(수 5를 참조), 정확한 공간 연관도(수 16을 참조) 또는 이들의 균형된 조합(도 14 및 그에 대한 설명 참조)이 강조되는지 여부에 달려있다. 상기 방법은 단극화된 경우에 대하여 설명하나, 그것들은 또한 양극화된 경우에 대하여도 적용될 수 있다. 유일한 차이는 양극화된 경우에서 수 21 및 수 22에서의 V(Vertical) 및 H(Horizontal) 극성화된 채널 임펄스 응답이 각각 V 및 H로 극성화된 OTA 안테나 요소들에 매핑될 수 있다는 점이다.
도 22는 8개의 균일하게 배치된 양극화된 챔버(chamber) 안테나 요소들(2202, 2204, 2206, 2208, 2210, 2212, 2214, 2216)를 구비한 OTA실 안테나 구성을 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 순서도를 도시한 도면이다. 2300 단계에서, 안테나 요소들로부터 산출되는 이론적인 공간 상호 연관도와 공간 연관도의 비용 함수는 안테나 요소의 가중치를 결정함으로써 최적화된다. 단계 2302에서, 가중치에 근거하여, 모의의 무선 채널의 적어도 하나의 경로의 신호의 빔은 무반향실에서의 에뮬레이터에 결합된 다수의 안테나 요소들 중 적어도 2개의 안테나 요소들로 형성된다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 순서도를 도시한 도면이다. 2400 단계에서, 안테나 요소들로부터 산출되는 이론적인 공간 상호 연관도와 공간 연관도의 비용 함수는 안테나 요소의 가중치를 결정함으로써 최적화된다. 단계 2402에서, 가중치에 근거하여, 모의의 무선 채널의 적어도 하나의 경로의 신호의 빔은 무반향실에서의 에뮬레이터에 결합된 다수의 안테나 요소들 중 적어도 2개의 안테나 요소들로 형성되되, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들은 공지의 방법으로 빔을 극성화 시킨다.
상기 실시예들은, 예컨데, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 또는 VLSI(Very Large Scale Integration)으로 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방법 단계들의 상기 실시예는 에뮬레이터의 모의의 무선 채널을 통하여 전자 피시험장치와 통신하기 위한 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위한 명령어를 포함한 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 상기 에뮬레이터는 전자 회로 및/또한 컴퓨터 프로그램에 근거하여 안테나 요소들의 사용 및 무반향실에서의 빔의 형성이 제어될 수 있다.
상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 또는 프로세서로 판독가능한 배포 매체에 저장될 수 있다. 예컨데, 상기 컴퓨터 프로그램 매체는 전기, 자기, 광학, 자외선 또는 반도체 시스템, 디바이스 또는 전송 매체에 국한되는 것은 아니다. 상기 컴퓨터 프로그램 매체는 컴퓨터 판독가능한 매체, 그로그램 저장 매체, 기록 매체, 컴퓨터 판독가능한 메모리, RAM(Random Access Memory), EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), 컴퓨터 판독 가능한 소프트웨어 배포 패키지, 컴퓨터 판독가능한 신호, 컴퓨터 판독가능한 통신신호, 컴퓨터 판도가능한 인쇄매체 및 컴퓨터 판독가능한 압축 소프트웨어 패키지 중 적어도 1개 이상을 포함한다.
본 발명은 첨부 도면에 따라 일 실시예를 참고적으로 전술하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 부가된 청구항의 범위 내에서 여러 방법으로 변경 가능하다.
100: 송신기 112: 수신기
124: 전송 빔 126,128: 클러스터
400: 피시험장치 418: 에뮬레이터
620: 스위칭 네트워크 622: 빔 제어기

Claims (4)

  1. 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 통신 방법에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 가중치를 구하는 단계(2300); 및
    구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)로써, 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되는 것인 단계(2302);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  2. 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 통신 방법에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 가중치를 구하는 단계(2400); 및
    구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(2202-2216) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)로써, 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되는 것인 단계(2402);를 포함하되,
    상기 단계(2402)에서, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)은 상기 빔(500, 700)을 극성화하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 시험 시스템에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 안테나 요소들의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들의 가중치를 구하고,
    구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)로써 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되는 것을 특징으로 하는 시험 시스템.
  4. 에뮬레이터(418)의 모의의 무선 채널을 통해 전자 피시험장치(400)와 통신하는 시험 시스템에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 이론적인 공간 상호 상관도, 및, 가중치가 반영된 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 신호들 간의 공간 상관도의 차이로 비용 함수를 정하고, 상기 비용 함수를 최적화하는 안테나 요소들(402-416, 6002-6010)의 가중치를 구하고,
    구한 가중치에 근거하여, 무반향실에서 에뮬레이터(418)에 결합된 다수의 안테나 요소들(2202-2216) 중 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)로써 신호 전송을 위한 빔(500, 700)을 형성하되, 상기 빔은 모의 무선 채널의 적어도 하나의 경로로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 요소들(2202-2216)은 상기 빔(500, 700)을 극성화하는 것을 특징으로 하는 시험 시스템.
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