KR101989373B1 - method for calibrating massive MIMO air-channel simulator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 연결하여 실시간적으로 채널을 생성하는 채널 시뮬레이터의 각 입출력 신호의 크기와 위상을 함께 교정할 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a method of calibrating a channel simulator for a massive MIMO. More particularly, the present invention relates to a method of calibrating a channel simulator for a massive MIMO system, To a method of calibrating a channel simulator for a massive MIMO.
근래 들어, 스마트 기기의 기하급수적인 증가에 따라 요구되는 무선 데이터량 역시 매우 빠른 속도로 증가하고 있으나 사용 가능한 주파수 대역폭과 무선 채널 용량이 한정되어 있기 때문에 기존 무선 자원(주파수 등)의 효율적인 활용이 어느 때보다 강하게 요구되고 있다.In recent years, the amount of wireless data required by the exponential increase of smart devices has also increased at a very high speed. However, since the usable frequency bandwidth and radio channel capacity are limited, efficient use of existing radio resources (frequency, etc.) It is demanding stronger than ever.
매시브 MIMO(Massive Multiple Input & Multiple Output)는 기지국에 현재보다 매우 많은, 수십 개 이상의 안테나를 장착하여 높은 전송 속도와 더불어 높은 에너지 효율을 얻고자 하는 다중 안테나 기술이다. TDD(Time Division Multiplexing) 시스템에서의 매시브 MIMO에 대한 최초의 연구 결과, 즉 업/다운링크의 채널 상관 관계를 이용하여 완벽한 채널 벡터를 얻을 수 있다면 안테나 수가 많아질수록 서로 다른 사용자의 채널 간 간섭이 상쇄되어 단순한 송수신 필터를 사용하여 여러 사용자를 동시에 서비스할 수 있다는 결과 발표 이후 매시브 MIMO에 대한 연구가 활발히 진행되어 현재는 가장 뜨거운 관심 분야 중 하나가 되었다.Massive Multiple Input and Multiple Output (MIMO) is a multi-antenna technology that aims to achieve high energy efficiency with a high transmission rate by attaching dozens or more antennas to the base station. If the complete channel vector can be obtained by using the uplink / downlink channel correlation as a result of the first study on the massive MIMO in a TDD (Time Division Multiplexing) system, interference between different users' Since the announcement that users can be served simultaneously by using simple transmit and receive filters canceled, studies on massive MIMO have been actively studied and become one of the hottest fields of interest nowadays.
이에 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 등의 국제 표준화 기구에서는 LTE-Advanced 시스템의 성능을 개선하기 위한 시도의 일환으로 빔포밍(beam forming)의 개념으로 다중 사용자가 동일한 무선 자원을 동시에 사용하여 기지국 셀의 무선 채널 용량 합(sum rate)을 극대화할 수 있는 FD-MIMO(Full Dimension(또는 3D) Multiple Input & Multiple Output) 기법을 릴리즈(release) 13을 통해 표준으로 채택하고 있다. 이하 매시브 MIMO를 FD-MIMO를 서브셋으로 포함하는 포괄적인 개념으로 사용하는바, 이러한 매시브 MIMO는 현재 개발이 진행되고 있는 5G 시스템에서도 필수 기술로 채택될 것으로 예측되고 있다.Accordingly, in an attempt to improve the performance of the LTE-Advanced system, an international standardization organization such as the 3GPP (Third Generation Partnership Project) has proposed a technique of beam forming, in which multiple users simultaneously use the same radio resources, (FD) -MIMO (Full-Dimension (or 3D) Multiple-Input and Multiple-Output) technique that maximizes the wireless channel capacity. Hereinafter, MIMO is used as a comprehensive concept including FD-MIMO as a subset, and it is predicted that such massive MIMO will be adopted as an essential technology in the 5G system which is under development.
한편, 다중경로 통신 채널에서는 송신기인 기지국(eNB; enhanced Node-B 또는 BS; Base Station)과 수신기인 단말(UE; User Equipment 또는 MS; Mobile Station) 사이에서 직접파(LOS: Line Of Sight) 성분과 반사파 성분 그리고 회절파 성분 등이 한꺼번에 서로 영향을 끼치며 존재한다. 이 신호들이 다중의 경로를 통하여 단말에 수신될 뿐 아니라 단말의 이동에 의해 도플러 확산이 발생하기 때문에 이동 통신은 고정 통신에 비해 열악한 전파 환경애 놓이게 된다.Meanwhile, in a multipath communication channel, a line-of-sight (LOS) component (hereinafter, referred to as a " LOS ") component is transmitted between a base station (eNB) And the reflected wave component and the diffraction wave component affect each other at the same time. Since these signals are received not only by the terminal but also by Doppler spreading due to the movement of the terminal, the mobile communication has a poor radio environment compared with the fixed communication.
일반적으로 직접파가 존재하는 시골이나 교외 환경은 라이시안(Ricean) 채널 모델로 설명될 수 있고, 직접 경로 신호가 희박하고 다중 경로에 의한 합성 신호가 많은 도심지는 레일리(Rayleigh) 모델로 설명될 수 있다. 그리고 주위 지형의 불균일성으로 인한 그림자 효과(shading effect)도 존재한다.Generally, rural or suburban environments in which direct waves exist can be explained by the Ricean channel model, and urban areas where the direct path signal is thin and the composite signal by multipath is large can be explained by the Rayleigh model have. There is also a shading effect due to the non-uniformity of the surrounding terrain.
이렇듯 무선 채널에 존재하는 전파 환경이 매우 다양하기 때문에 각각의 다른 전파 환경에서도 무선 시스템의 본래의 성능이 제대로 발휘되어야 하는데, 무선 시스템의 성능을 보장하기 위해서는 시뮬레이션과 분석을 통한 검증은 물론이고 프로토 타이핑과 필드 테스트까지 수행해야 한다. 그러나 개발한 무선 시스템을 모든 환경 조건에서 필드 테스트하는 데에는 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있기 때문에 보다 실용적인 방안으로 실시간 채널 시뮬레이터가 사용될 수 있다. 이는 무선 채널에서 실제 일어날 수 있는 거의 모든 환경을 모사해 볼 수 있는 시스템을 말한다.In order to guarantee the performance of the wireless system, it is necessary to verify the performance of the wireless system in addition to the verification through the simulation and analysis, as well as the prototype And a field test. However, real-time channel simulator can be used as a more practical method because field test of the developed wireless system in all environmental conditions is time consuming and costly. This is a system that can simulate virtually any environment that may actually occur in a wireless channel.
이에 본 출원인은 P(>2인 정수)개의 기지국과 Q(>2인 정수)개의 단말 사이의 모든 경로(P*Q)에 대하여 양방향 경로손실 및 양방향 실시간 페이딩을 손쉽게 적용할 수 있도록 구성한 대용량의 채널 시뮬레이터를 특허출원하여 등록번호 제1286023호로 특허받은 바 있고, 이후에도 관련 연구를 지속하고 있는 와중에 최근에 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터까지 개발하기에 이르렀다. 이하 '매시브 MIMO 기지국'은 10개 이상의 안테나를 구비한 기지국으로 정의하고, '매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터'는 매시브 MIMO 기지국이 1개 이상 연결될 수 있는 시뮬레이터로 정의한다.The applicant of the present invention has proposed a technique for efficiently applying bi-directional path loss and bidirectional real-time fading to all paths (P * Q) between P (> 2 integers) The channel simulator has been patented and has been patented under the registration number 1286023. While continuing the related research, the channel simulator for massive MIMO has recently been developed. A 'massive MIMO base station' is defined as a base station having 10 or more antennas, and a 'massive MIMO channel simulator' is defined as a simulator capable of connecting at least one massive MIMO base station.
한편, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터는 빔포밍 개념을 기반으로 하기 때문에 안테나 간 신호의 크기뿐만 아니라 위상 동기가 정확하게 맞아야 비로소 안정적인 성능을 보장할 수 있기 때문에 이를 실시간으로 신속하게 측정한 후 정확하게 교정하는 것이 매우 중요하다.On the other hand, since the channel simulator for a massive MIMO is based on the beam forming concept, it is not necessary to precisely correct the signal after measuring it in real time, It is important.
그러나 종래 대용량 채널 시뮬레이터에서는 단지 각 채널 간 신호의 크기를 동일하게 유지시키는 정도의 캘리브레이션 작업만을 수행하였기 때문에 이를 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에 그대로 적용할 경우에는 안정적인 성능을 전혀 보장할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.However, in the conventional large capacity channel simulator, only the calibration operation is performed to maintain the same signal size between channels, and therefore, when the same is applied to the channel simulator for the mass MIMO, stable performance can not be guaranteed at all .
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 연결하여 실시간적으로 채널을 생성하는 채널 시뮬레이터의 각 입출력 신호의 크기와 위상을 함께 교정할 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법을 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a channel simulator for real time channel generation by connecting a massive MIMO base station having a plurality of antennas and a terminal, And a method of calibrating a channel simulator for a massive MIMO.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되, BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 임의의 UE I/F 보드에서 교정 키트 측으로 참조 신호를 출력하는 (a) 단계; 각 BS I/F 보드에서 상기 참조 신호를 입력받은 후에 소정 샘플만큼씩 지연시켜 출력하는 (b) 단계; UE I/F 보드에서 상기 지연된 채로 합쳐진 합체 참조 신호를 캡쳐한 후에 원래의 참조 신호와의 자기 상관 값의 피크치에 의해 각각의 지연된 참조 신호의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 계산하는 (c) 단계; 상기 각각의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 동일하게 유지시키는 교정 값을 계산한 후에 교정을 수행하는 (d) 단계 및 상기 (d) 단계에서 계산된 교정 값을, 기지국을 메인 포트에 연결했을 때의 환산 교정 값으로 변환하여 최종 교정하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법이 제공된다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a mobile communication system including a BS I / F board for performing RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having at least one antenna, A main body having a board and an LP board for performing fading processing for each channel between the boards; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I / F board and the UE I / F board are provided. The BS I / F board and the UE I / F board are provided with a main port connected to the base station and the terminal, F unit and a UE I / F board are connected to the calibration kit side, and the UE I / F is connected to the calibration I / F board in the channel simulator for massive MIMO, (A) outputting a reference signal from the board to the calibration kit side; (B) receiving the reference signal from each BS I / F board and delaying the reference signal by a predetermined number of samples; (C) calculating the size and phase offset (? P ) of each delayed reference signal by the peak value of the autocorrelation value with the original reference signal after capturing the delayed combined reference signal on the UE I / F board; step; (D) performing a calibration after calculating a calibration value that keeps each of the magnitude and phase offsets (? P ) the same, and connecting the calibration value calculated in the step (d) And (e) a step of calibrating the channel simulator for a massive MIMO.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되, BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 임의의 UE I/F 보드에서 LP 보드 측으로 참조 신호를 출력하는 (h) 단계; 각 BS I/F 보드에서 상기 참조 신호를 입력받은 후에 소정 샘플만큼씩 지연시켜 출력하는 (i) 단계; UE I/F 보드에서 상기 지연된 채로 합쳐진 합체 참조 신호를 캡쳐한 후에 원래의 참조 신호와의 자기 상관 값의 피크치에 의해 각각의 지연된 참조 신호의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 계산하는 (j) 단계; 상기 각각의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 동일하게 유지시키는 교정 값을 계산한 후에 교정을 수행하는 (k) 단계 및 상기 (k) 단계에서 계산된 교정 값을, 기지국을 메인 포트에 연결했을 때의 환산 교정 값으로 변환하여 최종 교정하는 (l) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법이 제공된다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a radio communication system including a BS I / F board and a UE I / F board each performing RF signal processing for a base station having ten or more antennas and a terminal having one or more antennas, A main body having an LP board for performing fading processing for each channel; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I / F board and the UE I / F board are provided. The BS I / F board and the UE I / F board are provided with a main port connected to the base station and the terminal, F unit and a UE I / F board are connected to the calibration kit side, and the UE I / F is connected to the calibration I / F board in the channel simulator for massive MIMO, (H) outputting a reference signal from the board to the LP board side; (I) receiving the reference signal from each BS I / F board and delaying the reference signal by a predetermined number of samples; (J) calculating the magnitude and phase offset (Δ p ) of each delayed reference signal by the peak value of the autocorrelation value with the original reference signal after capturing the delayed combined reference signal on the UE I / F board, step; (K) performing calibration after calculating a calibration value that keeps each of the magnitude and phase offsets (? P ) the same, and connecting the calibration value calculated in step (k) And a step (l) of calibrating the channel simulator for a massive MIMO.
전술한 제1 및 제2 특징에서, LP 보드의 각 채널에 대해 페이딩 처리를 수행하지 않고 단순 연결시킨다.In the above-described first and second features, each channel of the LP board is simply connected without performing fading processing.
전술한 제1 및 제2 특징에서, 상기 환산 교정 값은 기지국의 각 안테나와 BS I/F 보드 사이의 RF 케이블에 의한 크기 및 위상 오프셋(Δc), 교정 키트의 내부 구성에 의한 크기 및 위상 오프셋(Δbu) 및 메인 포트와 테스트 포트 사이의 크기 및 위상 오프셋(Δmt)을 반영하여 수행되되, 상기 각각의 오프셋인 Δc, Δbu 및 Δmt는 미리 측정되어 캘리브레이션 서버에 저장된다.In the first and second aspects described above, the conversion correction value is determined by the size and phase offset (? C ) by the RF cable between each antenna of the base station and the BS I / F board, the size and phase The offset (Δ bu ) and the magnitude and phase offset (Δ mt ) between the main port and the test port are performed, and the respective offsets Δ c , Δ bu and Δ mt are measured and stored in the calibration server.
전술한 제1 및 제2 특징에서, 상기 각각의 지연된 참조 신호의 크기 및 위상 오프셋(Δp)의 계산은 상기 각각의 지연된 참조 신호의 프랙셔널 딜레이 오프셋을 보상한 상태에서 수행된다.In the first and second features described above, the calculation of the magnitude and phase offset (? P ) of each of the delayed reference signals is performed with the fractional delay offset of each of the delayed reference signals compensated.
전술한 제1 및 제2 특징에서, 상기 참조 신호는 자도프-추 신호이다.In the first and second aspects described above, the reference signal is a Zadoff-add signal.
전술한 제1 및 제2 특징에서, 상기 참조 신호는 해당 통신 시스템의 사용 대역폭에 의해 대역폭이 제한된 변형 자도프-추 신호 xu(n)로서, 과 같이 정의된다.In the first and second aspects described above, the reference signal is a modulator dop-boost signal x u (n) whose bandwidth is limited by the used bandwidth of the communication system, .
전술한 제1 및 제2 특징에서, UE I/F 보드에서 출력된 상기 변형 자도프-추 신호 가 BS I/F 보드의 i번째 테스트 포트를 거쳐서 UE I/F 보드에서 캡쳐되면 가 되고, 여기에서 및 는 각각 원래의 변형 자도프-추 신호에 대한 시간 지연 성분과 위상 및 크기 오프셋 성분이며, 상기 자기 상관 값의 피크치는 상관계수 함수인In the above-described first and second aspects, the modulated Zadoff-tripled signal outputted from the UE I / Is captured on the UE I / F board through the i-th test port of the BS I / F board , And here And Is a time delay component and a phase and magnitude offset component, respectively, for the original demodulator dop-add signal, and the peak value of the autocorrelation value is a correlation coefficient function
의 최대치를 검색하여 로 추정한다. The maximum value of Respectively.
전술한 제1 및 제2 특징에서, BS I/F 보드의 메인 포트를 통한 기지국 신호 입력단, 교정 키트에 대한 BS I/F 보드의 메인 포트와 테스트 포트 입력단 및 교정 키트의 입력단에서의 입력 반사 계수가 동일하게 유지되도록 교정하는 단계를 추가로 구비한다.In the first and second features described above, the input reflection coefficient of the base station signal input through the main port of the BS I / F board, the input port of the test port input terminal and the calibration port of the BS I / F board to the calibration kit, So as to remain the same.
본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법에 따르면, 채널 시뮬레이터에 매시브 MIMO 안테나를 채택한 기지국과 단말을 연결하여 실제에 가까운 또는 실제 환경을 반영할 수 있는 채널을 실험실 수준에서 생성하여 실시간 로깅 및 분석을 수행함에 있어서 사전에 각 채널별 신호의 크기 및 위상이 동일해지도록 교정함으로써 그 로깅 및 분석 결과에 높은 신뢰성을 부여할 수가 있다.According to the method of calibrating a channel simulator for massive MIMO of the present invention, a channel simulator can be connected to a base station employing a massive MIMO antenna and a terminal, It is possible to give high reliability to the logging and analysis results by correcting the signals so that the magnitudes and phases of the signals of the respective channels are equal beforehand.
도 1은 본 발명의 캘리브레이션 방법이 적용될 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 전반적인 시스템 구성도.
도 2는 도 1에서 BS I/F 보드의 내부 기능 블록도.
도 3은 도 1에서 교정 키트의 내부 구성도.
도 4는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법에서 사용되는 변형 자도프-추 신호를 시간 영역(time sample) 및 주파수 영역에서 보인 그래프.
도 6a 및 도 6b는 각각 기지국의 64개의 안테나에서 출력된 변형 자도프-추 신호의 합의 캡처 신호를 시간 영역(time sample) 및 주파수 영역에서 보인 그래프.
도 7은 64개의 기지국 안테나에서 수신된 변형 자도프-추 신호의 합에 대한 자기 상관 특성을 보인 그래프.1 is a general system configuration diagram of a channel simulator for a massive MIMO to which the calibration method of the present invention can be applied.
2 is an internal functional block diagram of the BS I / F board in FIG.
FIG. 3 is an internal configuration view of the calibration kit in FIG. 1; FIG.
4 is a flowchart illustrating a method of calibrating a channel simulator for massive MIMO of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing time-domain and frequency domain demodulator-adder signals used in the calibration method of the channel simulator for massive MIMO of the present invention, respectively.
6A and 6B are graphs showing a capture signal of the sum of the modulator-doped-add signals output from 64 antennas of the base station in time domain and frequency domain, respectively.
FIG. 7 is a graph showing autocorrelation characteristics of the sum of modulator dop-add signals received from 64 base station antennas; FIG.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method of calibrating a channel simulator for massive MIMO of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 캘리브레이션 방법이 적용될 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 전반적인 시스템 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 캘리브레이션 방법이 적용될 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터는 크게 매시브 MIMO 기지국(600)과 단말(700)을 연결하는 복수의 채널 신호에 대해 실시간 페이딩 처리, 즉 슬로우 페이딩 및 패스트 페이딩 처리를 수행하는 링크 프로세서 보드(Link Processor Board; 이하 간단히 'LP 보드'라 한다)(110), 기지국(600)과 LP 보드(110)를 연결하는 기지국 인터페이스 보드(Base Station Interface Board; 이하 간단히 'BS I/F 보드'라 한다)(120), LP 보드(110)와 단말(700)을 연결하는 단말 인터페이스 보드(User Equipment Interface Board; 이하 간단히 'UE I/F 보드'라 한다)(130)를 포함하여 이루어진 시뮬레이터 본체부(이하 간단히 '본체부'라 한다)(100), 기지국(600) 및 단말(700)을 연결하지 않은 상태에서 각 채널별 본체부(100)의 신호의 크기 및 위상을 측정하는데 사용되는 교정 키트(200), 사용자가 원하는 테스트 시나리오, 예를 들어 기지국(600)과 단말(700)의 위치나 거리 또는 각 안테나 방향 등을 GUI(Graphic User Interface) 기반으로 설정할 수 있도록 지원하는 테스트 매니저(Test Manager; TM)(300), 테스트 매니저(300)를 통해 사용자가 설정한 테스트 시나리오에 따른 채널 계수를 계산하여 LP 보드(110)를 제어하는 시나리오 서버(Scenario server; S-server)(400) 및 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 및 그 검증 과정을 관장하는 캘리브레이션 서버(Calibration server; Cal. server 또는 C-server)(500)를 포함하여 이루어질 수 있다.1 is a general system configuration diagram of a channel simulator for a massive MIMO to which the calibration method of the present invention can be applied. As shown in FIG. 1, a channel simulator for a massive MIMO system to which the calibration method of the present invention can be applied includes a real-time fading processing for a plurality of channel signals connecting the massive
도 1의 실시예에서는 64개의 안테나를 갖는 1개의 매시브 MIMO 기지국(600)과 2개의 안테나를 갖는 16개의 단말(700)이 연결된 64*32 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터를 도시하고 있다. 여기에서, BS I/F 보드(120)를 16개로 구성하고 UE I/F 보드(130)를 16개로 구성한 경우에 각 BS I/F 보드(120)에는 4개의 기지국 안테나가 연결되고, 각 UE I/F 보드(130)에는 1개의 단말(700)이 연결될 수 있다. 또한, 각각의 BS I/F 보드(120)와 UE I/F 보드(130)에는 각 채널당 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트(Main Port)(MP)와 교정 키트(200)에 연결되는 테스트 포트(Test Port)(TP)가 구비되어 있는데, 이들 포트 사이의 스위칭은 캘리브레이션 서버(500)의 제어에 따라 일괄적으로 수행될 수 있다. 한편, 테스트 매니저(300)와 캘리브레이션 서버(500)는 상시 서로 다른 시간에 동작하기 때문에 동일 PC 상에 탑재될 수 있다.1 illustrates a channel simulator for 64 * 32-mass MIMO in which one massive
도 1에서는 1개의 매시브 MIMO 기지국(600)에 16개의 단말(700)이 연결된 채널 시뮬레이터, 즉 64*32 채널 시뮬레이터를 예시하고 있으나 32개의 안테나를 갖는 기지국의 경우에는 2개가 연결될 수 있을 것이다. 나아가, 128*64 등으로 생성 가능한 채널을 확장할 수도 있을 것이다. 이하에서는 1개의 BS I/F 보드(120)에 1개의 기지국 안테나 포트가 대응되고, 1개의 UE I/F 보드에 1개의 단말 안테나 포트가 대응되는 것으로 하여 설명을 진행한다.In FIG. 1, a channel simulator, that is, a 64 * 32 channel simulator in which 16
도 2는 도 1에서 BS I/F 보드의 내부 기능 블록도인바, 편의상 1개의 업링크 채널 및 다운링크 채널 쌍에 대한 것만을 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 BS I/F 보드(120)는 먼저, 다운링크 채널용으로 신호 경로를 메인 포트(MP) 또는 테스트 포트(TP) 측으로 스위칭하는 RF 스위치(rfs), 다운링크 및 업링크의 양방향 통신을 지원하는 RF 듀플렉서(rfd), RF 신호를 다운 컨버젼하여 베이스밴드 신호(이하 간단히 'BB 신호'라 한다)로 변환하는 업/다운 컨버터(128), 아날로그 BB 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부(127d), 바람직하게는 가변 감쇠기나 가변 증폭기, 아날로그 BB 신호를 디지털 BB 신호로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)(126d), 후술하는 소수배 지연 성분을 교정하는 프랙셔널 딜레이 교정부(125d), 신호의 크기 및 위상을 교정하는 크기/위상(Amp./Phase) 교정부(124d) 및 교정용 참조 신호를 생성(Signal Generator; SG) 및 분석(Signal Analyzer; SA)하는 신호 생성/분석부(122d) 및 광전 변환 또는 그 역변환을 수행하는 광 트랜시버, 예를 들어 SFP I/F(Small Form Factor Pluggable Interface)(121d)를 순차적으로 구비하여 이루어질 수 있다.FIG. 2 is an internal functional block diagram of the BS I / F board in FIG. 1, only for one uplink channel and downlink channel pair for convenience. 2, the BS I /
다음으로, 업링크 채널용으로는 이와 반대로 SFP I/F(121u), 신호 생성/분석부(122u), 크기/위상 교정부(124u), 프랙셔널 딜레이 보상부(125u), 디지털 BB 신호를 아날로그 BB 신호로 변환하는 DAC(Digital to Analog Converter)(126u), 가변 감쇠기 또는 가변 증폭기로 이루어져서 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부(127u), BB 신호를 업 컨버젼하여 RF 신호로 변환하는 업다운 컨버터(128u), 전술한 RF 듀플렉서(rfd) 및 RF 스위치(rfs)가 순차적으로 구비되어 이루어질 수 있다.Next, for the uplink channel, the SFP I /
전술한 구성에서, 신호 생성/분석부(122d)의 신호 생성기(SG)는 후술하는 바와 같은 변형 자도프-추 신호를 생성하고, 그 신호 분석기(SA)는 샘플 버퍼를 구비하여 P개의 안테나 신호가 합쳐진 신호를 디지털 샘플로 캡쳐한 후에 각 안테나 신호 사이의 크기 및 위상 오프셋을 측정한다.In the above-described configuration, the signal generator SG of the signal generating / analyzing
한편, 도시하지는 않았으나 각각의 UE I/F 보드(130)의 다운링크 채널 및 업링크 채널 쌍에 대한 구성은 그 방향만 달리할 뿐 BS IF 보드(120)와 동일하게 이루어질 수 있다. 도면에서 일점쇄선으로 표시된 부분은 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 구성을 나타낸다.Although not shown, the configuration of the downlink channel and the uplink channel pair of each UE I /
도 3은 도 1에서 교정 키트의 내부 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 교정 키트(200)는 상호 다른 방향으로 결합된 제1 및 제 2 신호 분배기(Divider)(210),(220)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 경우에 제1 신호 분배기(210)는, 예를 들어 64*1의 신호 분배기로 이루어져서 BS I/F 보드(120)의 각 채널(안테나)별 테스트 포트(TP)의 RF 신호를 결합하여 제2 신호 분배기(220)로 전달(결합 기능)하거나 제2 신호 분배기(220)로부터 전달받은 RF 신호를 각 채널 별로 분리하여 BS I/F 보드(120)로 전달(분배 기능)한다.3 is an internal configuration diagram of the calibration kit in FIG. As shown in FIG. 3, the
마찬가지로 제2 신호 분배기(220)는, 예를 들어 1*32의 신호 분배기로 이루어져서 UE I/F 보드(130)의 각 채널별 테스트 포트(TP)의 RF 신호를 결합하여 제1 신호 분배기(210)로 전달하거나 제1 신호 분배기(210)로부터 전달받은 RF 신호를 각 채널별로 분리하여 UE I/F 보드(130)로 전달한다.Similarly, the
도면에서 참조부호 MP.BS#1, MP.BS#64, MP.UE#1 및 MP.UE#32는 각각 시뮬레이터 본체부(100)의 BS I/F 보드 및 UE I/F 보드에 각각 구비된 1번째 및 64번째 메인 포트(MP)와 1번째 및 32번째 메인 포트(MP)를 나타내고, TP.BS#1, TP.BS#64, TP.UE#1 및 TP.UE#32는 각각 시뮬레이터 본체부(100)의 BS I/F 보드 및 UE I/F 보드에 구비된 1번째 및 64번째 테스트 포트(TP)와 1번째 및 32번째 테스트 포트(TP)를 나타낸다.
한편, Δc, Δbu, Δmt 및 Δp는 각각 아래의 표 1과 같이 정의될 수 있다.On the other hand,? C ,? Bu ,? Mt and? P can be defined as shown in Table 1 below.
NA(Network Analyzer)에 케이블을 물려서 측정.Correction is possible only by linking with base station.
Measure by tapping the cable into the NA (Network Analyzer).
도 4는 각각 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 캘리브레이션 서버(500)의 제어 하에 수행될 수 있다. 또한, 다운링크 채널에 대한 캘리브레이션 작업을 먼저 수행하는 것으로 설명을 진행한다.4 is a flowchart for explaining the calibration method of the channel simulator for massive MIMO of the present invention, and may be performed under the control of the
먼저 전술한 바와 같이, 본 발명의 캘리브레이션 서버(500)에는 각 기지국 안테나에 대해 외부의 네트워크 분석기를 사용하여 측정한 Δc, Δbu 및 Δmt 값이 저장되어 있는데, 예를 들어 사용 가능한 캐리어 주파수 대역 내에서 10㎒ 내지 20㎒ 단위의 주파수 간격 및 사용 가능한 감쇠기 또는 증폭기의 이득 범위에 대해 측정한Δc, Δbu 및 Δmt 값이 저장(단계 S10)되어 있다.As described above, in the
이 상태에서, 도 4에 도시한 바와 같이 단계 S20에서는 채널 시뮬레이터를 캘리브레이션 모드로 전환한 후에 각종 파라미터를 설정하는데, 예를 들어 다운링크 채널이나 업링크 채널에 대한 캘리브레이션 순서나 샘플 지연 간격 설정 등을 수행한다. 그리고 이 과정에서 캘리브레이션 서버(500)는 자체 또는 시나리오 서버(400)를 통해 LP 보드(110)의 각 경로에 대한 채널 계수가 1이 되도록, 즉 어떠한 페이딩도 적용되지 않은 단순 연결 모드로 설정되도록 제어한다.In this state, as shown in Fig. 4, in step S20, various parameters are set after switching the channel simulator to the calibration mode. For example, a calibration sequence or a sample delay interval setting for the downlink channel or the uplink channel . In this process, the
다음으로, 단계 S30에서는 UE I/F 보드(130)의 신호 생성/분석부의 SG에서 참조 신호, 바람직하게는 변형 자도프-추 신호를 생성하여 교정 키트(200)로 지속적으로 출력한다.Next, in step S30, the SG of the signal generating / analyzing unit of the UE I /
이와 관련하여 본 발명의 캘리브레이션 방법에서는 복수의 다운링크 채널(경로)에 대한 크기/위상 오프셋을 동시에 측정하기 위해 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 신호의 일종으로서 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 및 자기 상관(auto-correlation) 특성이 우수한 자도프-추(Zadoff-Chu) 신호(이하 간단히 'ZC 신호'라 한다)를 참조 신호로 사용하는데, 전력 효율 등을 고려하여 대역폭이 일부 제한된 변형 자도프-추 신호를 사용하는 것이 바람직하다.In this regard, in the calibration method of the present invention, as a kind of a Constant Amplitude Zero Auto-Correlation (CAZAC) signal for simultaneously measuring the size / phase offset for a plurality of downlink channels (paths), Peak-to-Average Power Ratio ) And a Zadoff-Chu signal (hereinafter, simply referred to as a ZC signal) having excellent auto-correlation characteristics are used as reference signals. However, in consideration of power efficiency, It is preferable to use the Zadoff-add signal.
본 발명의 방법에서 사용되는 변형 ZC 신호는 아래의 수학식 1과 같이 규정되며, LTE를 대상으로 할 때 30.72㎒의 샘플링 주파수(Fs)로 NZC 개의 샘플만큼 주기적으로 10㎳ 동안 발생될 수 있어야 한다.The modified ZC signal used in the method of the present invention is defined as
일반적으로 ZC 신호의 샘플 수(NZC)는 소수(prime number)로 규정되지만, 본 발명의 방법에서는 디지털 연산을 용이하게 하기 위해 그 샘플 수를 2의 멱수(2n)로 하되 충분한 n(=14)을 확보, 예를 들어 소수인 16381에 근사한 16384(=2 14 )로 하여 구현을 단순화한다.Generally, the number of samples (N ZC ) of a ZC signal is defined as a prime number. However, in the method of the present invention, the number of samples is set to a power of 2 (2 n ) 14), for example, 16384 (= 2 14 ) which is close to 16381, which is a prime number, to simplify implementation.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법에서 사용되는 변형 ZC 신호를 시간 영역(time sample) 및 주파수 영역에서 보인 그래프로서, 콤플렉스 BB I(In-phase)/Q(Quad-phase) 신호를 보이고 있다. 도 5a에 도시한 바와 같이 변형 ZC 신호는 시간 영역에서 CAZAC 특성을 나타내는 것을 알 수 있으며, 도 5b에 도시한 바와 같이 주파수 영역에서는 LTE 주파수 대역폭인 9*2㎒로 대역이 제한된 평평한 스펙트럼을 보여주고 있다.5A and 5B are graphs showing a modified ZC signal used in the method of calibrating a channel simulator for a massive MIMO system according to the present invention in a time domain and a frequency domain, respectively, and a complex BB I / Q Quad-phase signals. As shown in FIG. 5A, the modified ZC signal shows the CAZAC characteristic in the time domain. As shown in FIG. 5B, the band is limited to the LTE frequency bandwidth of 9 * 2 MHz in the frequency domain and shows a flat spectrum have.
다시 도 4로 돌아가서, 단계 S40에서는 각 BS I/F 보드(120)가 소정 샘플, 예를 들어 13 샘플씩 지연된 참조 신호, 즉 변형 ZC 신호를 출력한다. 이와 관련하여, UE I/F 보드(130)에서 출력된 변형 ZC 신호는 교정 키트(200)의 제1 신호 분배기(210)를 거쳐서 64개의 신호로 분배된 후에 각 BS I/F 보드(120)에 입력되는데, 각 BS I/F 보드(120)는 입력된 변형 ZC 신호를 13 샘플만큼씩 지연시켜서 출력한다. 이에 따라 64번째 BS I/F 보드(120)에서 출력된 변형 ZC 신호는 1번째 변형 ZC 신호에 대해 819(=13*63) 샘플(1번째부터 지연된 경우에는 64*13 샘플)만큼 지연된 채로 출력된다. 그리고 이렇게 출력된 신호는 LP 보드(110)의 각 채널 경로를 따라 이동한 후 UE I/F 보드(130)에 합쳐진 채로 입력되는데, 단계 S50에서는 UE I/F 보드(130)의 신호 생성/분석부의 SA가 이렇게 합쳐진 BB 신호를 캡쳐하여 원래의 참조 신호, 즉 변형 ZC 신호와의 사이에서 자기 상관도를 계산한다.Referring back to FIG. 4, in step S40, each BS I /
이와 관련하여, 대역폭이 제한되지 않은 순수 ZC 신호를 사용한 경우에는 임의 샘플을 지연해도 별문제가 되지 않으나 본 발명의 방법에서는 대역폭이 제한된 변형 ZC 신호를 사용하기 때문에 특정 샘플만큼 지연된 경우에만 자기 상관 특성이 유지되는데, 이러한 지연 값은 사전 계산에 의해 구해질 수 있다.In this regard, if a pure ZC signal having no bandwidth is used, delaying arbitrary samples is not a problem. However, since the method of the present invention uses a modified ZC signal having a limited bandwidth, , And this delay value can be obtained by precomputation.
도 6a 및 도 6b는 각각 기지국의 64개의 안테나에서 출력된 변형 ZC 신호의 합의 캡처 신호를 시간 영역(time sample) 및 주파수 영역에서 보인 그래프이다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 64개의 시간 지연된 변형 ZC 신호의 합 신호에서는 PAPR이 증가하는 현상을 볼 수 있으며, 도 6b에 도시한 바와 같이 주파수 영역에서도 평평한 스펙트럼이 아님을 알 수 있다.6A and 6B are graphs showing a capture signal of a sum of modified ZC signals output from 64 antennas of a base station in a time domain and a frequency domain, respectively. As shown in FIG. 6A, the PAPR increases in the sum signal of the 64 time-delayed deformed ZC signals, and it can be seen that the spectrum is not a flat spectrum in the frequency domain, as shown in FIG. 6B.
도 7은 64개의 기지국 안테나에서 수신된 변형 ZC 신호의 합에 대한 자기 상관 특성을 보인 그래프인바, 이에 따르면 정해진 시간 지연, 예를 들어 13 샘플 간격으로 나타나는 64개의 기지국 안테나에서의 피크 검출을 통해 해당 안테나의 샘플링 타이밍 오프셋과 크기/위상 오프셋을 측정할 수 있다.FIG. 7 is a graph showing the autocorrelation characteristics of the sum of modified ZC signals received from 64 base station antennas. According to this graph, peak detection in 64 base station antennas is performed at a predetermined time delay, for example, You can measure the antenna's sampling timing offset and size / phase offset.
다시 도 4로 돌아가서, 단계 S60에서는 전술한 바와 같은 자기 상관 값의 피크치 검출에 의해 정수배 및 소수배 샘플 위치를 탐색한다. 이와 관련하여 비록 모든 BS I/F 보드(120)가 동일한 클록을 사용하더라도 로직이나 케이블 길이의 차이 등으로 인해 각 ADC(126d)의 시작 타이밍이 달라지기 때문에 어쩔 수 없이 소수배(프랙셔널 샘플링) 타이밍 오프셋이 발생하게 되고, 정확한 캘리브레이션을 위해서는 반드시 이를 보상해야 한다.Returning to Fig. 4, in step S60, an integer multiple and a fractional multiple sample position are searched for by detecting the peak value of the autocorrelation value as described above. In this regard, even if all the BS I /
이를 위해 단계 S70에서는 각 TP별 소수배 타이밍 오프셋 보상 필터 계수(Cff)를 계산하는데, 이러한 보상 필터 계수(Cff)는 예를 들어 오버 샘플을 통한 보간 기법 등에 의해 수행될 수 있다.To this end, in step S70, a fractional timing offset compensation filter coefficient (C ff ) for each TP is calculated, and this compensation filter coefficient (C ff ) can be performed by, for example, an interpolation method through oversampling.
다음으로, 단계 S80에서는 각 TP의 크기/위상 오프셋(Δp)을 측정하고, 다시 단계 S90에서는 각 TP별 보상 필터 계수(Cff) 및 크기/위상 오프셋(Δp) 교정 값을 적용하여 검증을 수행하는데, 이러한 교정 값은 예를 들어 각 TP별 크기/위상 오프셋(Δp)을 1번째 TP의 크기/위상 오프셋(Δp)을 기준으로 정규화한 상태에서 그 역수를 취하는 방식으로 구해질 수 있다.Next, in step S80 the measured magnitude / phase offset (Δ p) of each TP, and the step S90 again verified by applying the respective TP-specific compensation filter coefficient (C ff) and magnitude / phase offset (Δ p) the calibration value to carry out, such a correction value, for example, be obtained by each TP specific size / phase offset (Δ p) the first manner from the normalized based on the size / phase offset (Δ p) of the first TP state taking the reciprocal .
다음으로, 단계 S90에서는 이러한 검증 결과 1번째 TP의 크기 오프셋을 기준으로 할 때 모든 TP의 크기 오프셋이, 예를 들어 0.35dB 이내이고, 위상 오프셋이 예를 들어 3°이내인 지를 판단한다. 단계 S100에서의 판단 결과, 크기 및 위상 오프셋 중 어느 하나라도 기준치를 만족시키지 못하는 경우에는 단계 S10 이하를 반복 수행하는 반면에 모두 만족시키는 경우에는 단계 S110로 진행하여 Δc, Δbu 및 Δmt를 적용하여 각 MP에 대한 최종 교정 값을 계산하고 이에 의거하여 BS I/F 보드(120)의 프랙셔널 딜레이 교정부(125d) 및 크기/위상 교정부(124d)를 구성한다.Next, in step S90, it is determined whether the size offset of all the TPs is within 0.35 dB, and the phase offset is within 3 degrees, for example, based on the size offset of the first TP. When an If it is determined that any one at any that do not satisfy the reference value of the magnitude and phase offset at step S100 is satisfied all the while repeating the steps S10 or less, the process advances to step S110 to Δ c, Δ bu and Δ mt And calculates a final calibration value for each MP and configures a fractional
이를 정리하면 다음과 같다. 먼저, UE I/F 보드(130)의 SG에서 생성된 변형 ZC 신호 가 교정 키트(200) 및 BS I/F 보드(120)의 i번째 TP 포트를 거쳐서 UE I/F 보드(130)의 SA에 수신되면 가 된다. 즉, i번째 TP 포트의 신호에는 원 신호의 시간 지연 성분 와 위상/크기 오프셋 성분 가 포함되어 있다. 따라서, 아래의 수학식 2와 같은 상관계수 함수 의 최대치를 검색하여 을 추정한다.The following is summarized. First, the transformed ZC signal generated at the SG of the UE I /
마지막으로 이 값에 역수를 곱하면 캘리브레이션 작업이 완료되는데, 동일한 작업을 재수행하면 이론적으로 =1이 되어서 단계 S100에서 규정한 기준치를 만족시키게 된다. 도 4에의 각 단계에서의 계산 및 측정은 캘리브레이션 서버에 의해 수행될 수 있다.Finally, multiply this value by a reciprocal to complete the calibration operation. Theoretically, = 1 and the reference value defined in step S100 is satisfied. Calculation and measurement at each step in Fig. 4 can be performed by the calibration server.
한편, 업링크 채널에 대한 캘리브레이션 작업은 UE I/F 보드(130)의 SA에서 생성된 변형 ZC 신호가 LP 보드(110)를 거쳐서 BS I/F 보드(120)에 입력된 상태에서 각 채널(포트)마다 13 샘플씩 지연된 채로 출력되고, 이후 교정 키트(200)를 거쳐서 UE I/F 보드(130)의 SA에서 캡쳐된 후에 도 4와 동일한 과정을 거쳐서 수행된다.On the other hand, the calibration operation for the uplink channel is performed when the modified ZC signal generated in the SA of the UE I /
그리고 이러한 캘리브레이션 작업은 모든 UE I/F 보드(130)에서 교정 키트(200)를 거쳐서 모든 BS I/F 보드(120)으로 입력되는 다운링크 채널 및 모든 UE I/F 보드(130)에서 LP 보드(110)를 거쳐서 모든 BS I/F 보드(120)으로 입력되는 업링크 채널에 대해서 수행될 수 있다.The calibration operation is performed on the downlink channel input from all the UE I /
한편, 캘리브레이션 과정에서 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 BS I/F 보드(120)의 메인 포트를 통한 기지국 신호 입력단, 교정 키트(200)에 대한 BS I/F 보드(120)의 메인 포트와 테스트 포트 입력단 및 교정 키트(200)의 입력단에서는 미약하나마 입력 신호의 반사가 일어나고 이러한 반사에 의해 변형 ZC 신호의 크기 및 위상이 달라질 수 있기 때문에 이를 교정하는 작업이 추가로 필요할 수 있다.During the calibration process, a base station signal input terminal through the main port of the BS I /
이를 감안하여, 본 발명의 방법에서는 BS I/F 보드(120)의 메인 포트를 통한 기지국 신호 입력 반사 계수(S11C), 교정 키트(200)에 대한 BS I/F 보드(120)의 메인 포트와 테스트 포트의 입력 반사 계수(S11M 및 S11T) 및 교정 키트(200)의 입력 반사 계수를, 모든 장비가 구성된 상태에서 네트워크 분석기(Network Analyzer)를 통해 사전에 측정하여 저장해 둔 상태에서 각 입력단에서의 모든 반사 계수가 동일해지도록 크기/위상 교정부(124d)를 통해 교정할 수 있다.In consideration of this, in the method of the present invention, the reflection coefficient S11C of the base station signal input through the main port of the BS I /
본 발명의 캘리브레이션 방법은 사용 가능한 캐리어 주파수 대역 내에서 10㎒ 내지 20㎒ 단위의 주파수 간격 및 사용 가능한 감쇠기 또는 증폭기의 이득 범위에 대해 수행될 수 있다. 또한, 각 보드의 교체시나 시뮬레이터의 캘리브레이션 상태 검증시 등에 수행될 수 있을 것이다.The calibration method of the present invention can be performed for a frequency range of 10 MHz to 20 MHz within the usable carrier frequency band and for a gain range of an available attenuator or amplifier. Also, it can be performed at the time of replacement of each board or verification of the calibration state of the simulator.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다. 예를 들어 전술한 실시예에서는 LTE를 예로 들어 설명을 진행하였으나, 그 기술 사상을 유지하는 범위 내에서 향후의 5G 기술에도 응용될 수 있을 것이다.While the preferred embodiments of the method of calibrating a channel simulator for massive MIMO of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention . Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims. For example, in the above-described embodiment, LTE is taken as an example, but the present invention can be applied to future 5G technology within the scope of maintaining the technical idea.
또한, '보드'나 '키트' 등의 용어는 논리적 또는 기능적인 설명의 편의상 임의로 차용한 것일 뿐이기에 권리범위를 한정하는 용도로 사용돼서는 안 되며, 각 기능 구성 역시 더 큰 단위로 통합되거나 작은 단위로 분리되어 설명될 수도 있을 것이다.In addition, terms such as 'board' and 'kit' are arbitrarily borrowed for the sake of logical or functional explanatory convenience and should not be used to limit the scope of the rights, It may be explained separately in units.
예를 들어 전술한 실시예에서는 1개의 BS I/F 보드에 4개의 기지국 안테나가 연결되고, 1개의 UE I/F 보드에 단말의 2개의 안테나가 연결되는 것으로 설명을 진행하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고 1개의 BS I/F 보드에 1개의 기지국 안테나가 연결되거나 1개의 BS I/F 보드에 64개의 기지국 안테나가 모두 연결될 수도 있을 것이다.For example, in the above-described embodiment, four base station antennas are connected to one BS I / F board and two antennas of a terminal are connected to one UE I / F board. However, One base station antenna may be connected to one BS I / F board or all 64 base station antennas may be connected to one BS I / F board.
100: 시뮬레이터 본체부, 110: 링크 프로세서(LP) 보드,
120: 기지국 인터페이스(BS I/F) 보드,
121d, 121u: SFP I/F, 122d, 122u: 신호 생성/분석부,
124d, 124u: 크기/위상 교정부, 125d, 125u: 프랙셔널 딜레이 교정부,
126d, ADC, 126u: DAC,
127d, 127u: 이득 조정부, 128: 업/다운 컨버터,
130: 단말 인터페이스(BS I/F) 보드,
200: 교정 키트, 210: 제1 신호 분배기,
220: 제2 신호 분배기, 300: 테스트 매니저,
400: 시나리오 서버, 500: 캘리브레이션 서버,
600: 매시브 MIMO 기지국, 700: 단말,
MP: 메인 포트, TP 테스트 포트100: a simulator main body, 110: a link processor (LP) board,
120: a base station interface (BS I / F) board,
121d, 121u: SFP I / F, 122d, 122u: signal generating / analyzing unit,
124d, 124u: size / phase calibration unit, 125d, 125u: fractional delay calibration unit,
126d, ADC, 126u: DAC,
127d, 127u: gain adjustment unit, 128: up / down converter,
130: terminal interface (BS I / F) board,
200: calibration kit, 210: first signal distributor,
220: second signal distributor, 300: test manager,
400: scenario server, 500: calibration server,
600: Massive MIMO base station, 700: Terminal,
MP: Main port, TP test port
Claims (9)
BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 임의의 UE I/F 보드에서 교정 키트 측으로 참조 신호를 출력하는 (a) 단계;
각 BS I/F 보드에서 상기 참조 신호를 입력받은 후에 소정 샘플만큼씩 지연시켜 출력하는 (b) 단계;
UE I/F 보드에서 상기 지연된 채로 합쳐진 합체 참조 신호를 캡쳐한 후에 원래의 참조 신호와의 자기 상관 값의 피크치에 의해 각각의 지연된 참조 신호의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 계산하는 (c) 단계;
상기 각각의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 동일하게 유지시키는 교정 값을 계산한 후에 교정을 수행하는 (d) 단계 및
상기 (d) 단계에서 계산된 교정 값을, 기지국을 메인 포트에 연결했을 때의 환산 교정 값으로 변환하여 최종 교정하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.A BS I / F board and a UE I / F board each performing RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having one or more antennas, and an LP board for performing fading processing for each channel between these boards ; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I / F board and the UE I / F board are provided. The BS I / F board and the UE I / F board are provided with a main port connected to the base station and the terminal, And a test port connected to the kit, wherein the test port is performed under the control of a calibration server in a channel simulator for a massive MIMO,
(A) outputting a reference signal from an arbitrary UE I / F board to a calibration kit side while the BS I / F board and the UE I / F board are connected to the calibration kit side;
(B) receiving the reference signal from each BS I / F board and delaying the reference signal by a predetermined number of samples;
(C) calculating the size and phase offset (? P ) of each delayed reference signal by the peak value of the autocorrelation value with the original reference signal after capturing the delayed combined reference signal on the UE I / F board; step;
(D) performing a calibration after calculating a calibration value that keeps the respective magnitude and phase offsets (? P ) the same, and
And converting the calibrated value calculated in step (d) into a converted calibration value when the base station is connected to the main port, and finally calibrating the calibrated value, and (e) calibrating the calibrated value for the massive MIMO channel simulator.
BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 임의의 UE I/F 보드에서 LP 보드 측으로 참조 신호를 출력하는 (h) 단계;
각 BS I/F 보드에서 상기 참조 신호를 입력받은 후에 소정 샘플만큼씩 지연시켜 출력하는 (i) 단계;
UE I/F 보드에서 상기 지연된 채로 합쳐진 합체 참조 신호를 캡쳐한 후에 원래의 참조 신호와의 자기 상관 값의 피크치에 의해 각각의 지연된 참조 신호의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 계산하는 (j) 단계;
상기 각각의 크기 및 위상 오프셋(Δp)을 동일하게 유지시키는 교정 값을 계산한 후에 교정을 수행하는 (k) 단계 및
상기 (k) 단계에서 계산된 교정 값을, 기지국을 메인 포트에 연결했을 때의 환산 교정 값으로 변환하여 최종 교정하는 (l) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.A BS I / F board and a UE I / F board each performing RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having one or more antennas, and an LP board for performing fading processing for each channel between these boards ; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I / F board and the UE I / F board are provided. The BS I / F board and the UE I / F board are provided with a main port connected to the base station and the terminal, And a test port connected to the kit, wherein the test port is performed under the control of a calibration server in a channel simulator for a massive MIMO,
(H) outputting a reference signal from an arbitrary UE I / F board to the LP board side while the BS I / F board and the UE I / F board are connected to the calibration kit side;
(I) receiving the reference signal from each BS I / F board and delaying the reference signal by a predetermined number of samples;
(J) calculating the magnitude and phase offset (Δ p ) of each delayed reference signal by the peak value of the autocorrelation value with the original reference signal after capturing the delayed combined reference signal on the UE I / F board, step;
(K) performing a calibration after calculating a calibration value that keeps the respective magnitude and phase offset (? P ) the same, and
Converting the calibration value calculated in the step (k) into a conversion calibration value when the base station is connected to the main port, and finally calibrating the calibrated value; and (l) calibrating the calibration value for the massive MIMO channel simulator.
LP 보드의 각 채널에 대해 페이딩 처리를 수행하지 않고 단순 연결시킨 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method according to claim 1 or 2,
Wherein each channel of the LP board is simply connected without performing fading processing.
상기 환산 교정 값은 기지국의 각 안테나와 BS I/F 보드 사이의 RF 케이블에 의한 크기 및 위상 오프셋(Δc), 교정 키트의 내부 구성에 의한 크기 및 위상 오프셋(Δbu) 및 메인 포트와 테스트 포트 사이의 크기 및 위상 오프셋(Δmt)을 반영하여 수행되되,
상기 각각의 오프셋인 Δc, Δbu 및 Δmt는 미리 측정되어 캘리브레이션 서버에 저장된 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method of claim 3,
The conversion correction value is determined by the size and phase offset (? C ) of the RF cable between each antenna of the base station and the BS I / F board, the size and phase offset (? Bu ) Lt ; RTI ID = 0.0 > ( mt ), < / RTI >
Wherein the respective offsets [Delta] c , [Delta] bu and [Delta] mt are previously measured and stored in a calibration server.
상기 각각의 지연된 참조 신호의 크기 및 위상 오프셋(Δp)의 계산은 상기 각각의 지연된 참조 신호의 프랙셔널 딜레이 오프셋을 보상한 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method of claim 4,
Wherein the calculation of the magnitude and phase offset (? P ) of each delayed reference signal is performed in a state of compensating for a fractional delay offset of each of the delayed reference signals.
상기 참조 신호는 자도프-추 신호인 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method of claim 4,
Wherein the reference signal is a Zadoff-add signal.
상기 참조 신호는 해당 통신 시스템의 사용 대역폭에 의해 대역폭이 제한된 변형 자도프-추 신호 xu(n)로서,
과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method of claim 4,
The reference signal is a modulator dop-boost signal x u (n) whose bandwidth is limited by the bandwidth used by the communication system,
The method of claim 1, wherein the channel simulator is a channel simulator.
UE I/F 보드에서 출력된 상기 변형 자도프-추 신호 가 BS I/F 보드의 i번째 테스트 포트를 거쳐서 UE I/F 보드에서 캡쳐되면 가 되고,
여기에서 및 는 각각 원래의 변형 자도프-추 신호에 대한 시간 지연 성분과 위상 및 크기 오프셋 성분이며,
상기 자기 상관 값의 피크치는 상관계수 함수인
의 최대치를 검색하여 로 추정하는 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method of claim 7,
The modulated zero-add signal output from the UE I / F board Is captured on the UE I / F board through the i-th test port of the BS I / F board Lt; / RTI &
From here And Are the time delay components and the phase and magnitude offset components for the original modulator dope-add signal, respectively,
The peak value of the autocorrelation value is a correlation coefficient function
The maximum value of And estimating the channel simulator for the MIMO channel.
BS I/F 보드의 메인 포트를 통한 기지국 신호 입력단, 교정 키트에 대한 BS I/F 보드의 메인 포트와 테스트 포트 입력단 및 교정 키트의 입력단에서의 입력 반사 계수가 동일하게 유지되도록 교정하는 단계를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법.The method of claim 4,
The step of calibration is added so that the input reflection coefficient at the input port of the base station signal through the main port of the BS I / F board, the main port of the BS I / F board for the calibration kit, the input port of the test port and the input of the calibration kit remain the same. Wherein the channel simulator includes a plurality of channel simulators.
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