KR20080058871A - Channel modeling method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명의 실시예에 따른 채널 모델링 장치에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a channel modeling apparatus according to an embodiment of the present invention.
도2는 도1의 채널 모델링 장치에서 이루어지는 채널 모델링 방법에 대한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a channel modeling method performed in the channel modeling apparatus of FIG. 1.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 생성 시스템에 대한 블록도이다.3 is a block diagram of a multi-channel generation system according to an embodiment of the present invention.
도4는 도2의 다채널 생성 시스템에서 이루어지는 다채널 생성 방법에 대한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a multichannel generation method performed in the multichannel generation system of FIG. 2.
도5는 SIMO환경에서의 채널 모델링을 위한 파라미터를 설명하기 위한 참조도이다.5 is a reference diagram for describing a parameter for channel modeling in a SIMO environment.
*도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명** Description of the code for the main parts of the drawings *
100 : 채널 모델링 장치100: channel modeling device
101 : 파라미터 입력수단101: parameter input means
102 : 다채널 신호 생성수단102: multi-channel signal generating means
103 : 다채널 신호 전송수단103: multi-channel signal transmission means
200 : 채널생성기200: channel generator
본 발명은 다중 경로 환경에서 채널을 모델링하는 기술 및 채널을 생성하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to techniques for modeling channels in a multipath environment and techniques for creating channels.
근래에 들어 고속 대용량 통신을 위한 수요가 급증하면서 많은 기술이 대안으로 제시되고 있다.In recent years, as the demand for high-speed large-capacity communication has increased, many technologies have been proposed as alternatives.
그러한 기술들 중 MIMO(MUTI INPUT MUTI OUTPUT)는 복수의 안테나들끼리 형성된 채널을 통해 통신을 수행할 수 있도록 하는 것이며, 이에 대한 응용으로 SIMO(SINGLE INPUT MUTI OUTPUT)이나 MISO(MUTI INPUT MUTI OUTPUT)을 들 수 있다.Among these technologies, MIMO (MUTI INPUT MUTI OUTPUT) is to enable communication through a channel formed by a plurality of antennas. Can be mentioned.
MIMO는 다중 경로 환경에서 송신안테나마다 서로 독립적인 정보를 보내면 각 정보의 공간 특성이 서로 달라 같은 시간, 같은 주파수, 같은 코드 상에 있어도 신호를 분리할 수 있으므로 안테나 수에 비례하여 데이터를 보낼 수 있고, 송신된 신호는 수신측에 각각 시간과 공간 위치가 달리 분리된 신호로 입력되게 되므로, 분리된 신호를 별도로 처리하여 원래의 신호로 복원할 수 있으면, 데이터 전송속도는 안테나 수에 비례한다는 것을 이용한 기술이다. 이러한 MIMO 기술은 차세대 이동 통신 4G의 핵심 기술 중 하나로 손꼽히고 있을 정도로 다수의 기관에서 상용을 위한 테스트베드를 제작하고 있는 현실이다.MIMO can send data in proportion to the number of antennas because multi-path environment transmits independent information for each transmitting antenna because the spatial characteristics of each information are different so that signals can be separated even at the same time, same frequency, and same code. Since the transmitted signal is input to the receiver as a separate signal different from each other in time and space position, if the separated signal can be separately processed and restored to the original signal, the data rate is proportional to the number of antennas. Technology. MIMO technology is one of the core technologies of next-generation mobile communication 4G, and many organizations are making testbeds for commercial use.
그런데, 위와 같은 MIMO 기술에서는 시스템의 성능이 다양한 MIMO 채널환경(매크로, 마이크로, 피코환경 등)에 따라 달라지기 때문에 각각의 환경에 적합한 채널 모델링이 필요하고, 그러한 채널 모델링에 따른 채널을 생성하는 것이 필요하 다.However, in the MIMO technology as described above, since system performance varies according to various MIMO channel environments (macro, micro, pico environment, etc.), channel modeling suitable for each environment is required. need.
그러나 다양한 채널환경에서의 MIMO 시스템의 성능을 검증하기 위한 효율적인 검증 도구가 반드시 필요함에도 불구하고 이에 대한 기술 개발이 미진한 상태에 있으며, 현재까지 제시된 기법들은 수신안테나의 이동상황이 고려되지 않은 모델들을 사용하고 있어 제한적인 검증이 이루어질 수밖에는 없는 실정이다.However, despite the necessity of an efficient verification tool for verifying the performance of MIMO systems in various channel environments, the development of technology is incomplete. The techniques presented so far use models that do not take into account the movement of receiving antennas. Limited verification is inevitably made.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 이동상황을 고려하는 채널 모델링 및 다채널 생성 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a channel modeling and multi-channel generation technique that considers the mobile situation to solve the above problems.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 채널 모델링 장치는, 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터를 입력하기 위한 파라미터 입력수단; 상기 파라미터 입력수단을 통해 입력된 파라미터를 이용하여 다채널 신호를 생성하는 다채널 신호 생성수단; 및 상기 다채널 신호 생성수단에서 생성된 디지털 다채널 신호를 외부 전송장치로 전송하는 다채널 신호 전송수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a channel modeling apparatus including: parameter input means for inputting a multi-channel parameter including a mobile situation; Multi-channel signal generating means for generating a multi-channel signal using the parameter input through the parameter input means; And multichannel signal transmission means for transmitting the digital multichannel signal generated by the multichannel signal generation means to an external transmission device. Characterized in that it comprises a.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다채널 생성 시스템은, 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터에 의해 생성된 다채널 신호를 외부 전송장치로 전송하는 채널 모델링장치; 및 상기 채널 모델링장치로부터 상기 외부 전 송장치를 통해 입력되는 상기 다채널 신호에 따른 다채널을 생성하는 채널생성기; 를 포함하며, 상기 채널 모델링장치는, 가상적인 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터를 입력하기 위한 파라미터 입력수단; 상기 파라미터 입력수단을 통해 입력된 파라미터를 이용하여 다채널 신호를 생성하는 다채널 신호 생성수단; 및 상기 다채널 신호 생성수단에서 생성된 다채널 신호를 상기 외부 전송장치로 전송하는 다채널 신호 전송수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a multi-channel generation system according to the present invention for achieving the above object, the channel modeling apparatus for transmitting a multi-channel signal generated by a multi-channel parameter including a mobile situation to an external transmission device; And a channel generator for generating a multi-channel according to the multi-channel signal input from the channel modeling device through the external transmission device. The channel modeling apparatus includes: parameter input means for inputting a multi-channel parameter including a virtual movement situation; Multi-channel signal generating means for generating a multi-channel signal using the parameter input through the parameter input means; And multichannel signal transmission means for transmitting the multichannel signal generated by the multichannel signal generation means to the external transmission device. Characterized in that it comprises a.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 채널 모델링 방법은, 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터가 입력되면 상기 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터에 따른 다채널 신호를 생성하는 다채널 신호 생성단계; 및 상기 다채널 신호 생성단계에서 생성된 다채널 신호를 외부 전송장치로 전송하는 다채널 신호 전송단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the channel modeling method according to the present invention for achieving the above object, generating a multi-channel signal for generating a multi-channel signal according to the multi-channel parameter including the moving situation when the multi-channel parameter including the moving situation is input; step; And a multichannel signal transmission step of transmitting the multichannel signal generated in the multichannel signal generation step to an external transmission device. Characterized in that it comprises a.
상기 이동상황에 따른 파라미터는 이동속도나 이동방향을 포함하는 것을 더 구체적인 특징으로 한다.The parameter according to the movement situation is characterized in that it comprises a moving speed or a moving direction more specifically.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다채널 생성 방법은, 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터가 입력되면 상기 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터에 따른 다채널 신호를 생성하는 다채널 신호 생성단계; 및 상기 다채널 신호 생성단계에서 생성된 다채널 신호에 따른 다채널을 생성하는 다채널 생성단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-channel generation method according to the present invention for achieving the above object, the multi-channel signal for generating a multi-channel signal according to the multi-channel parameter including the moving situation when the multi-channel parameter including the moving situation is input; Generating step; And a multichannel generation step of generating a multichannel according to the multichannel signal generated in the multichannel signal generation step. Characterized in that it comprises a.
상기 이동상황에 따른 파라미터는 이동속도나 이동방향을 포함하는 것을 더 구체적인 특징으로 한다.The parameter according to the movement situation is characterized in that it comprises a moving speed or a moving direction more specifically.
또한, 본 발명은 상기한 방법들을 컴퓨터상에서 실행시킬 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.The invention also includes a computer readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing the above methods on a computer.
이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in detail.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 채널 모델링 장치(100)에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a
도1에서 참조되는 바와 같이 본 발명에 따른 채널 모델링 장치(100)는, 파라미터 입력수단(101), 다채널 신호 생성수단(102) 및 다채널 신호 전송수단(103)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the
파라미터 입력수단(101)은 물리적 채널환경에 따른 다양한 파라미터들을 입력시키기 위해서 마련되며, 이러한 다양한 파라미터들에는 이동상황에 대한 파라미터들이 포함된다. 이동상황의 예로는 이동방향이나 이동속도 등이 포함된다.The
다채널 신호 생성수단(102)은 파라미터 입력수단(101)을 통해 입력된 채널환경에 따른 다양한 파라미터들을 토대로 다채널 신호를 생성한다.The multi-channel signal generating means 102 generates a multi-channel signal based on various parameters according to the channel environment input through the parameter input means 101.
그리고 다채널 신호 전송수단(103)은 외부 전송장치로 TCP/IP, USB를 통하여 전송하는 역할을 수행한다.In addition, the multi-channel signal transmitting means 103 transmits to the external transmission device through TCP / IP and USB.
도2는 상기와 같은 채널 모델링 장치(100)에서 이루어지는 채널 모델링 방법 에 대한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a channel modeling method performed by the
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 채널 모델링 방법은, 입력수단(101)을 통해 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터가 입력<S201>되면, 상기 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터에 따른 다채널 신호를 생성<S202>한 후, 생성된 다채널 신호를 TCP/IP, USB를 통하여 외부 전송장치로 전송하게 된다.Referring to FIG. 2, in the channel modeling method according to the present invention, when a multi-channel parameter including a moving situation is input through the input means 101, the multi-channel according to the multi-channel parameter including the moving situation is input. After generating the signal <S202>, the generated multi-channel signal is transmitted to an external transmission device through TCP / IP and USB.
한편, 도3은 도1의 채널 모델링 장치(100)가 적용된 본 발명의 실시예에 따른 다채널 생성 시스템에 대한 블록도이다.3 is a block diagram of a multi-channel generation system according to an exemplary embodiment of the present invention to which the
도3에서 참조되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 생성 시스템은 상기한 채널 모델링 장치(100) 및 다채널생성기(200) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the multi-channel generation system according to the exemplary embodiment of the present invention includes the
다채널생성기(200)는 채널 모델링 장치(100)로부터 외부 전송장치(300)를 통해 입력되어 오는 다채널 신호를 바탕으로 다채널을 생성한다. 즉, 다채널생성기(200)에 의해 생성된 채널들에는 이동속도 및 이동방향 등을 포함하는 이동상황이 고려되어지는 것이다.The
계속하여 도4는 도3의 다채널 생성 시스템에서 이루어지는 다채널 생성 방법에 대한 흐름도이다.4 is a flowchart of a multi-channel generating method performed in the multi-channel generating system of FIG. 3.
도4에서 참조되는 바와 같이, 다채널 생성 시스템에서 이루어지는 다채널 생성 방법은, 이동속도 및 이동방향 등과 같은 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터가 입력<S401>되면, 이동상황을 포함하는 다채널 파라미터에 따른 다채널 신호를 생성<S402>하고, 이러한 다채널 신호에 따른 다채널을 생성<S403>한다.As shown in FIG. 4, in the multi-channel generating method of the multi-channel generating system, when a multi-channel parameter including a moving situation such as a moving speed and a moving direction is input, the multi-channel parameter including the moving situation is input. A multi-channel signal is generated <S402>, and a multi-channel according to the multi-channel signal is generated <S403>.
참고적으로 이동속도 및 이동방향이 반영된 채널 모델링은 GBSBEM(Geometrically Based Single Bounce Elliptical Model)을 따른다.For reference, channel modeling reflecting the moving speed and the moving direction follows GBSBEM (Geometrically Based Single Bounce Elliptical Model).
GBSBEM을 SIMO 채널 모델에 적용하는 경우를 도5를 참조하여 설명한다.A case where the GBSBEM is applied to the SIMO channel model will be described with reference to FIG.
도5에는 현재 송신측(Tx)과 수신측(Rx)가 d0만큼 떨어진 상황에서 Rx가 화살표방향 즉, 기준좌표축(X축)과 vθ의 각을 가지고 이동하는 상황이 묘사되어 있다. FIG. 5 depicts a situation in which Rx moves with the direction of the arrow, that is, the reference coordinate axis (X-axis) and v θ when the current transmitting side Tx and the receiving side Rx are separated by d 0 .
이러한 상황에서 Pref(수신신호의 파워)는 다음의 수학식(1)에 의해 결정된다.In this situation, P ref (power of the received signal) is determined by the following equation (1).
(1) (One)
(1)식에서 PT는 송신파워를 의미하고 f는 반송주파수이며, dref는 송수신기 사이의 거리를 의미하고 c는 빛의 속도를 의미한다.In Equation (1), P T means transmission power, f is carrier frequency, d ref means distance between transceivers, and c means speed of light.
그리고, Tx와 Rx 간의 직접경로(direct multipath)에서의 P0(수신신호의 파워)는 다음의 수학식(2)에 의해 결정된다.Then, P 0 (the power of the received signal) in the direct multipath between Tx and Rx is determined by the following equation (2).
(2) (2)
(2)식에서 Gr(0) 및 Gt(0)는 수신안테나 이득과 송신안테나 이득이다.In equation (2), G r (0) and G t (0) are the reception antenna gain and the transmission antenna gain.
따라서 i번째 스캐터로부터의 신호 파워와 배열응답백터(a, array responce vector)는 다음의 수학식 (3) 및 (4)로 표현된다.Therefore, the signal power from the i th scatter and the array response vector ( a, array responce vector ) are expressed by the following equations (3) and (4).
(3) (3)
(4) (4)
또한, i번째 스캐터에 기인한 도플러주파수(Fd)는 다음의 수학식(5)으로 표현된다.In addition, the Doppler frequency F d due to the i-th scatter is expressed by the following equation (5).
(5) (5)
수학식(5)에서 v는 Rx의 이동속력을 말한다.In Equation (5), v refers to the moving speed of Rx.
위와 같은 수학식(5)으로 표현되는 도플러주파수는 속력(v)과 각도(vθ)를 포함하는데, 이러한 도플러주파수는 채널 모델링에서 주요한 파라미터로 작용한다. 따라서 본 발명에 따르는 바와 같이 다채널에서 Rx의 이동상황까지 고려된 채널 모델링이 가능한 것이다.The Doppler frequency represented by Equation (5) includes a speed v and an angle v θ , and this Doppler frequency serves as a major parameter in channel modeling. Therefore, according to the present invention, it is possible to model the channel considering the movement of Rx in the multichannel.
참고적으로 각 scatterer에 의한 신호들이 위의 수학식(3)에서의 전력으로 수신안테나에 들어오면, 이러한 신호에 의해 수신안테나에서는 배열응답벡터를 생성하고, 최종적으로 이러한 배열응답벡터들이 합쳐져서 채널모델을 생성하는 것이다.For reference, when the signals from each scatterer enter the reception antenna with the power in Equation (3), the array response vectors are generated at the reception antenna by these signals, and finally, the array response vectors are summed to form a channel model. To generate
한편, MIMO나 MISO의 경우에도 상기한 SIMO에서와 동일한 방법으로 채널 모델링 파라미터들을 구할 수 있게 된다.Meanwhile, in the case of MIMO or MISO, channel modeling parameters can be obtained in the same manner as in SIMO.
이상과 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였 을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings. However, since the above-described embodiments have only been described with reference to preferred examples of the present invention, the present invention is limited to the above embodiments. It should not be understood that the scope of the present invention is to be understood by the claims and equivalent concepts described below.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the following effects.
첫째, 수신안테나의 이동상황까지 고려된 검증이 이루어질 수 있다.First, verification considering the mobile situation of the receiving antenna can be performed.
둘째, SDR(Software Defined Radio) 기반으로 SIMO, MISO, MIMO 채널 생성이 가능하다.Second, SIMO, MISO, and MIMO channels can be generated based on SDR (Software Defined Radio).
셋째, 다양한 실험 환경 생성을 통하여 손쉽게 SIMO, MISO, MIMO시스템을 검증할 수 있으며, 시스템 검증을 통하여 오프라인으로 확장된 시스템의 성능 유추 및 검증이 가능하다.Third, SIMO, MISO, and MIMO systems can be easily verified through the creation of various experimental environments, and performance inference and verification of off-line expanded systems are possible through system verification.
넷째, 소프트웨어 업데이트를 통하여 다양한 SDR 기반의 채널생성기 제작이 가능하다.Fourth, various SDR-based channel generators can be produced through software update.
다섯째, 다양한 표준에 맞는 파라미터 변환을 통한 소프트웨어 채널 생성 및 검증 도구 제작에 응용할 수 있다.Fifth, it can be applied to the creation of software channel generation and verification tools through parameter conversion in accordance with various standards.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101271972B1 (en) * | 2008-12-11 | 2013-06-10 | 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 | Apparatus for generating a multi-channel audio signal |
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2006
- 2006-12-22 KR KR1020060133051A patent/KR20080058871A/en not_active Application Discontinuation
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KR101271972B1 (en) * | 2008-12-11 | 2013-06-10 | 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 | Apparatus for generating a multi-channel audio signal |
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