KR20010047500A

KR20010047500A - 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20010047500A
Application number: KR19990051751A
Authority: KR
Inventors: 최호영
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-11-20
Filing date: 1999-11-20
Publication date: 2001-06-15

Abstract

본 발명은 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터에 관한 것으로서, 특히 다중 경로 페이딩 환경하의 채널 시뮬레이터 및 그 제어방법에 관한 것이다.

무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 제어방법에 있어서, 측정하기 원하는 주파수 대역의 실제 채널 환경에서 순방향 채널 파라미터를 수집하는 과정과, 상기 수집된 순방향 채널 파라미터를 가지고 다중 경로 채널 환경을 형성하는 과정과, 상기 형성된 다중 경로 채널 환경이 시뮬레이팅시 실제 채널 환경과 유사한지를 검사하는 과정과, 상기 검사 결과 실제 채널 환경과 유사하면 상기 형성된 다중 경로 채널 환경을 시뮬레이팅하고자 하는 해당 가입자 단말기로 제공하는 과정으로 이루어진다.

Description

무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 및 그 제어방법{CHANNEL SIMULATOR IN WIRELESS LOCAL LOOP SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

무선환경에서 다경로 현상(Multipath Effect)에 의해 수신된 신호는 신호간 상호간섭에 의해 페이딩(Fading) 현상을 나타낸다. 이런 페이딩 현상은 크게 장구간 페이딩(Long-Term Fading)과 단구간 페이딩(Short-Term Fading)으로 구분할 수 있는데, 이중 상기 단구간 페이딩을 특히 다중 경로 페이딩이라고 하며, 빌딩, 가옥, 트럭 등 인위적인 구조물에 국부 산란된 다중 경로 반사파에 의해 발생한다. 일반적으로 도심 환경에서는 송신체에서 수신체로 직접 전달되는 신호는 없으며, 이 경우 수신된 신호의 포락선은 레일리(Rayleigh) 분포, 위상은 균일 분포를 가진다.

이와 같이 무선 채널 환경에 있어서, 다중 경로 페이딩으로 인해 무선 채널 환경은 악화되어 무선가입자망 시스템을 구현할 경우 상기 다중 경로 페이딩 현상을 극복할 수 있도록 채널 시뮬레이팅이 요구된다. 그런데 이런 채널 시뮬레이팅을 위한 채널 모델 및 정보가 제시되어 있지 않아 효율적인 무선 채널 환경을 가지는 무선가입자망 시스템 구현이 불가능하였었다.

따라서, 본 발명의 목적은 다중 경로 페이딩 환경에서 채널을 시뮬레이팅하는 채널 시뮬레이팅 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터에 있어서, 측정하기 원하는 주파수 대역의 실제 채널 환경에서 수집된 순방향 채널 파라미터를 입력받아 페이딩의 영향을 받는 다중 경로 채널 환경을 형성하는 페이딩 시뮬레이터와, 가우스 잡음 신호를 발생하는 잡음 발생기와, 상기 페이딩 시뮬레이터에서 발생하는 다중 경로 채널 환경과 상기 가우스 잡음 신호를 합성하는 결합기와, 상기 결합기를 통해 합성된 신호를 채널 시뮬레이팅하고자 하는 해당 가입자 단말기로 전송하고, 그로부터 피드백되어 오는 신호를 수신하는 듀플렉서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 제어방법에 있어서, 측정하기 원하는 주파수 대역의 실제 채널 환경에서 순방향 채널 파라미터를 수집하는 과정과, 상기 수집된 순방향 채널 파라미터를 가지고 다중 경로 채널 환경을 형성하는 과정과, 상기 형성된 다중 경로 채널 환경이 시뮬레이팅시 실제 채널 환경과 유사한지를 검사하는 과정과, 상기 검사 결과 실제 채널 환경과 유사하면 상기 형성된 다중 경로 채널 환경을 시뮬레이팅하고자 하는 해당 가입자 단말기로 제공하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 시뮬레이터 구성을 도시한 블록도

도 2는 도 1의 페이딩 시뮬레이터의 순방향 레일리 페이딩에 따른 임펄스 응답을 도시한 도면

도 3은 도 1의 페이딩 시뮬레이터의 순방향 리시안 페이딩에 따른 임펄스 응답을 도시한 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 시뮬레이터 구성을 도시한 블록도이다.

먼저, 기지국(200)에서 운용자가 측정하기 원하는 주파수 대역, 예를 들어 2GHz 주파수 대역에서 순방향 채널 파라미터(Forward Channel Parameter)를 독출한다. 여기서, 상기 순방향 채널 파라미터는 실제 무선 채널 환경에서 송수신되는 값을 나타내며, 다중 경로 페이딩 현상에 따른 신호 성분 각각의 상대 지연(Relative Delay)값과 평균전력(Average Power)값이다.

탭(Tap)수에 따른 상기 순방향 채널 파라미터값 각각을 하기 표 1에 나타내었다.

Tap	채널 A
Tap	상대 지연[nS]	평균전력[dB]
1	0	0
2	110	-9.7
3	190	-19.2
4	410	-22.8

이렇게 순방향 채널 파라미터값을 검출하면, 상기 기지국(200)은 송신단 (Tx)을 통해 상기 순방향 채널 파라미터값을 채널 시뮬레이터(100)의 감쇠기(Attenuator)(113)로 전송한다. 이에 상기 감쇠기(113)는 상기 기지국(200)으로부터 수신한 순방향 채널 파라미터값을 설정 감쇠량만큼 감쇠시켜 페이딩 시뮬레이터(Fading Simulator)(111)로 출력한다. 상기 페이딩 시뮬레이터(111)는 상기 감쇠기(113)로부터 입력받은 순방향 채널 파라미터값, 즉 한 채널의 탭 수, 상대 지연값, 평균 전력값을 기록한다.

여기서, 상기 페이딩 시뮬레이터(111)에 기록된 순방향 채널 파라미터값이 실제 환경과 유사한 다중 경로 채널 환경을 형성하는지를 검사하는 검증작업을 필요로 하게 되는데, 이때는 상기 페이딩 시뮬레이터(111)에 네트워크 애널라이저(Network Analyzer, 도시하지 않음)를 연결하여, 상기 페이딩 시뮬레이터에서 형성되는 다중 경로 채널 환경을 상기 네트워크 애널라이저에 입력시킨다. 그리고 나서 상기 형성된 다중 경로 채널 환경의 임펄스 응답(Impulse Response)을 검사하여 임펄스 응답 함수를 검출하고, 상기 임펄스 응답 함수로부터 알엠에스 지연 확산값(RMS Delay Spread)을 검출하여 검사한다.

여기서, 채널의 임펄스 응답은 전력지연 밀도함수로 해석할 수 있는데, 채널의 다중경로특성에 대한 정보를 가지고 있다. 이런 전력지연 프로파일은 지연밀도함수로 취급될 수 있으며, 각 지연은 그 지연 순간에서의 신호레벨로 가중치가 곱해지게 된다. 전력지연 프로파일의 특성을 잘 나타내는 방법이 바로 상기 알엠에스 다중 경로 지연 확산인데. 전력지연 프로파일의 표준편차로 정의된다. 상기 알엠에스 다중 경로 지연 확산보다 무선 채널을 통해 송수신되는 데이터 비트 길이가 크게되면 채널을 통해 발생되는 심벌간 간섭의 양이 매우 작게 되는 것이다.

그리고, 상기 알엠에스 다중 경로 지연 확산의 역은 채널의 코히런스 대역폭(Coherence Bandwidth)의 크기를 나타낸다. 상기 코히런스 대역폭은 신호의 전파전파특성이 서로 상관성을 가지는 대역폭, 즉 주파수 상관함수의 폭이다. 따라서 두개의 정현파 신호가 코히런스 대역폭보다 큰 주파수 차이를 가지는 경우 채널에 의해 받는 영향은 상이하다. 만약 코히런스 대역폭이 전송신호의 대역폭보다 작으면 채널은 주파수 선택적이 되어 서로 다른 주파수성분은 서로 다른 경로이득과 위상 편이를 가지는 반면, 코히런스 대역폭이 전송신호의 대역폭보다 크면 채널은 주파수에 비선택적이 되며, 모든 주파수성분들은 같은 감쇠와 위상편이를 가지게 되는 것이다.

상기 코히런스 대역폭을 검출하여 상기 채널이 광대역 혹은 협대역 채널인지를 판단하고, 또한 주파수 선택적 페이딩 현상의 유무를 판단하게 되는 것이다. 이런, 상기 페이딩 시뮬레이터(111)의 임펄스 응답은 도 2에 순방향 레일리 페이딩에 따른 임펄스 응답을 도시되어 있고, 도 3에 순방향 리시안 페이딩에 따른 임펄스 응답을 도시되어 있다.

그리고 상기 알엠에스 지연 확산의 계산은 하기 수학식 1을 이용하여 계산한다.

단,

여기서, 상기 h(τ)는 신호의 진폭(amplitude)이다. 그리고 상기 코히런스 대역폭은 하기 수학식 2를 이용하여 계산한다.

이렇게 상기 수학식 1과 수학식 2를 통해 상기 도 2에 도시한 레일리 페이딩과 상기 도 3에 도시한 리시안 페이딩을 겪은 순방향 다중 경로 페이딩 채널 파라미터값을 하기 표 2에 나타내었다.

페이딩 종류	링크	RMS 지연확산[nS]	코히런스 대역폭[MHz]
레일리(Rayleigh)	순방향	95.21	0.84
리시안(Rician)	순방향	104.1	0.76

상기 표 2에 나타난 바와 같이 무선가입자망 시스템의 한 채널의 대역폭이 10MHz라면 상기와 같은 다중 경로 페이딩 채널 환경에서 검출된 코히런스 대역폭보다 채널의 대역폭이 크므로 광대역 채널 시스템이며, 이러한 경우 상기 무선가입자망 시스템은 주파수 선택적 페이딩을 겪게 된다. 이에 상기와 같은 페이딩 시뮬레이터(111)의 다중 경로 페이딩 채널 환경은 실제 무선 채널 환경과 유사하다고 판단된다.

이렇게 상기 페이딩 시뮬레이터(111)에서 형성된 다중 경로 페이딩 채널 환경의 파라미터를 세팅하고, 신호 발생기(115)에서 발생된 신호를 상기 파라미터로 다중 경로 페이딩 채널 환경을 형성하고, 그리고 나서 잡음 발생기(119)에서 발생한 가우시안 잡음(Gaussian Noise)을 결합기(121)를 통해 결합한다. 그리고 상기 결합기(121)에서 출력되는 신호를 듀플렉서(123)를 통해 해당 가입자 단말기(300)로 전송한다. 이에 상기 해당 가입자 단말기(300)로부터 피드백되어 오는 신호를 가지고 운용자는 무선 환경을 판단하게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 이와 같이 무선 채널 환경에 있어서, 다중 경로 페이딩 현상을 가지는 무선 채널 환경 형성하여 가입자 단말기를 시뮬레이팅하는 것을 가능하게 하여 무선 채널 환경을 개선한 무선가입자망 시스템 구현을 가능하게 한다.

Claims

무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터에 있어서,

측정하기 원하는 주파수 대역의 실제 채널 환경에서 수집된 순방향 채널 파라미터를 입력받아 페이딩의 영향을 받는 다중 경로 채널 환경을 형성하는 페이딩 시뮬레이터와,

가우스 잡음 신호를 발생하는 잡음 발생기와,

상기 페이딩 시뮬레이터에서 발생하는 다중 경로 채널 환경과 상기 가우스 잡음 신호를 합성하는 결합기와,

상기 결합기를 통해 합성된 신호를 채널 시뮬레이팅하고자 하는 해당 가입자 단말기로 전송하고, 그로부터 피드백되어 오는 신호를 수신하는 듀플렉서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터.
제1항에 있어서,

상기 페이딩 시뮬레이터의 성능은 상기 페이딩 시뮬레이터에 네트워크 애널라이저를 연결하고,

상기 페이딩 시뮬레이터에서 형성되는 다중 경로 채널 환경을 상기 네트워크 애널라이저에 입력시켜 상기 다중 경로 채널 환경의 임펄스 응답을 검사하여 임펄스 응답 함수를 검출하고, 상기 임펄스 응답 함수로부터 알엠에스 지연 확산값을 검출하여 검사함을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터.
무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 제어방법에 있어서,

측정하기 원하는 주파수 대역의 실제 채널 환경에서 순방향 채널 파라미터를 수집하는 과정과,

상기 수집된 순방향 채널 파라미터를 가지고 다중 경로 채널 환경을 형성하는 과정과,

상기 형성된 다중 경로 채널 환경이 시뮬레이팅시 실제 채널 환경과 유사한지를 검사하는 과정과,

상기 검사 결과 실제 채널 환경과 유사하면 상기 형성된 다중 경로 채널 환경을 시뮬레이팅하고자 하는 해당 가입자 단말기로 제공하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 형성된 다중 경로 채널 환경이 시뮬레이팅시 실제 채널 환경과 유사한지를 검사하는 과정은;

상기 페이딩 시뮬레이터에서 형성되는 다중 경로 채널 환경의 임펄스 응답을 검사하여 그로부터 임펄스 응답 함수를 검출하고,

상기 임펄스 응답 함수로부터 알엠에스 지연 확산값을 검출하여 검사함을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 제어방법.
제4항에 있어서,

상기 순방향 채널 파라미터는 다중 경로 페이딩 현상을 겪은 신호 성분의 상대 지연과 평균 전력값임을 특징으로 하는 무선 가입자망 시스템의 채널 시뮬레이터 제어방법.