KR20170077671A

KR20170077671A - 채널 시뮬레이터의 제어 방법

Info

Publication number: KR20170077671A
Application number: KR1020150187820A
Authority: KR
Inventors: 정진섭; 이주형; 임용훈; 주경환
Original assignee: 주식회사 이노와이어리스
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2017-07-06
Also published as: KR101972863B1; US20170188313A1; US10051579B2

Abstract

본 발명은 P개의 기지국과 Q개의 단말 인터페이스를 갖는 대용량의 채널 시뮬레이터에서 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 것에 의해 낮은 해상도를 갖는 ADC를 채택하면서도 업링크신호 수신부의 처리 가능한 다이내믹 레인지를 확장할 수 있도록 한 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법은 P개(P>2의 정수)의 BS I/F 카드, 링크 프로세서 블록 및 Q개(Q>2의 정수)의 UE I/F 카드를 구비하여 P개의 기지국과 Q개의 단말 사이의 모든 경로에 대한 채널 구성이 가능한 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 있어서, 경로손실 대 단말 송신 전력에 대한 로그 데이터에 의거하여 단말 송신 전력에 영향을 미치는 경로손실의 변동을 제거하기 위한 경로손실 대 UE I/F 카드의 업링크신호 수신부의 감쇠량 오프셋 테이블을 구축하는 (a) 단계; 업링크신호 처리 과정에 대한 경로손실 값이 특정된 경우 상기 특정된 경로손실 값을 상기 (a) 단계에서 구축된 테이블에서 조회하여 상응하는 감쇠량을 결정하는 (b) 단계 및 상기 (b) 단계에서 결정된 상기 감쇠량에 의거하여 UE I/F 카드의 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

채널 시뮬레이터의 제어 방법{channel simulator control method}

본 발명은 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 P개의 기지국과 Q개의 단말 인터페이스를 갖는 대용량의 채널 시뮬레이터에서 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 것에 의해 낮은 해상도를 갖는 ADC를 채택하면서도 업링크신호 수신부의 처리 가능한 다이내믹 레인지를 확장할 수 있도록 한 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 관한 것이다.

최근 정보화 사회가 가속화됨에 따라 무선 채널을 통한 고속 및 양질의 음성과 데이터를 동시에 수용하는 멀티미디어 통신 시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 한편, 이동통신 사용자들은 보다 높은 수준의 통화 품질과 낮은 에러 발생률 및 높은 데이터 전송 속도 등을 끊임없이 요구하고 있으나 이동통신 채널에서 요구되는 시스템을 설계하는 것은 매우 까다로운 일이다.

다중경로 통신 채널에서는 송신기인 기지국(BS; Base Station)과 수신기인 단말(MS(Mobile Station) 또는 UE(User Equipment)) 사이에서 직접파(line of sight) 성분과 반사파 성분 그리고 회절파 성분 등이 한꺼번에 서로 영향을 끼치며 존재한다. 이 신호들이 다중의 경로를 통하여 단말에 수신되고 단말의 이동에 의해 도플러 확산이 발생하므로 고정 통신에 비해 열악한 전파 환경이 된다.

일반적으로 직접 경로 신호가 존재하는 시골이나 교외 환경은 라이시안 채널 모델로 설명이 가능하고, 직접 경로가 희박한 다중 경로에 의한 합성 신호는 레일리 분포를 따른다. 그리고 주위 지형의 불균일성으로 인한 그림자 효과(shading effect)가 존재한다.

이렇듯 무선 채널에 존재하는 전파 환경이 매우 다양하기 때문에 각각의 다른 전파 환경에서도 무선 시스템의 본래의 성능을 제대로 발휘해야 한다. 어떤 사업자든지 무선 시스템의 성능을 보장하기 위해서는 시뮬레이션과 분석을 통한 검증은 물론 프로토 타이핑과 필드 테스트 또한 매우 중요하다. 그렇지만 개발한 무선 시스템을 모든 환경 조건에서 필드 테스트하는 데에는 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 보다 실용적인 방법은 실시간 채널 시뮬레이터를 사용하는 것이다. 이는 무선 채널에서 실제 일어날 수 있는 거의 모든 환경을 모사해 볼 수 있는 시스템을 말한다(DSP-FPGA 구조를 갖는 다중경로 페이딩 채널 시뮬레이터 구현, 한국음향학회지 제23권 제1호(2004.1) pp.17-23, 이주현 외 1).

한편, 페이딩(fading)은 신호 세기에 대한 공간적인 변동을 주로 의미하나 단말이 이동함에 따른 시간적 변동으로 볼 수도 있다. 이러한 페이딩에는 자유공간 전파손실(경로손실)이나 그림자 효과같이 단말이 넓은 지역에서 이동할 때 수신신호 세기가 느리게 변동하는 슬로우 페이딩(slow fading 또는 long-term fading)과 주파수 선택적 페이딩이나 주파수 비선택적 페이딩 또는 도플러 확산 페이딩 등과 같이 단말이 좁은 지역에서 이동할 때 수신 신호 세기가 급격하게 변동하는 패스트 페이딩(fasting fading 또는 short-term fading)이 있다. 실제 환경에서는 슬로우 페이딩과 패스트 페이딩이 중첩되는 모양으로 나타난다.

현재까지 페이딩 채널을 구현하는 방법으로는 도심지에서 신호를 예측할 때 가장 광범위하게 사용되는 방법인 Okumura 모델, 도심뿐만 아니라 교외 및 개방 환경에서도 사용할 수 있는 방법인 Hata 모델 및 Jake 모델 등이 있다. 슬로우 페이딩의 경우에 단순히 각각의 경로별로 출발 신호에 다른 딜레이만을 적용하여 구현되는 반면에 패스트 페이딩의 경우에는 슬로우 페이딩에 복소 게인(complex gain)을 추가로 곱하여 구현되며, 최종적으로 이러한 슬로우 페이딩과 패스트 페이딩이 합쳐져서 단말 또는 기지국으로 출력되게 된다.

복수의 기지국과 복수의 단말이 존재하여 상호 영향을 미치는 실제 채널 환경을 모사하기 위해 종래에는 1개의 기지국과 1개의 단말 사이의 채널 환경을 모사하는 단일 채널 시뮬레이터를 다수 사용해야 하고, 이는 기능면에서의 중복에 따른 엄청난 비용 증가나 공간 이용 효율 저하를 초래하는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 본 출원인은 P개의 기지국과 Q개의 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 있다.

한편, 3GPP LTE 시스템에 대한 대용량 채널 시뮬레이터의 업링크신호 수신부를 구성함에 있어서는 그 규격에 따라 다음과 같이 단말의 넓은 송신 전력 범위를 지원할 수 있어야 한다.

단말 최소 송신 전력: -40dBm

단말 최대 송신 전력: +23dBm

요구 SQNR(Signal to Quantization Noise Ratio)/EVM(Error Vector Magnotude): 30dB

지원 요구 송신 전력 범위: +23dBm - (-40dBm) + 30dB = 93dBm

대용량 채널 시뮬레이터에서는 또한 채널 페이딩 효과를 얻기 위해 디지털 신호 처리 방식을 적용하는데, 이를 위해 업링크신호 수신부에는 단말이 송신하는 아날로그 형태의 업링크신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 ADC가 구비되어 있다. 이러한 단말의 모뎀 또는 소형 기지국을 위한 ADC는 통상적으로 12비트의 해상도를 갖는데, 노이즈 레벨 등의 고려한 유효 비트를 10비트라 하고 각 비트당 6.06dB의 다이내믹 레인지를 갖는다고 가정할 때 대략 60dB(≒10 * 6.06dB) 내외의 다이내믹 레인지를 갖는다. 따라서, SQNR이 30dB라고 가정할 때 12비트 ADC로는 최대 30dB(60 - 30) 정도의 다이내믹 레인지 밖에 처리할 수 없게 된다.

결과적으로, WCDMA 또는 LTE 단말의 대략 90dBm(SQNR까지 고려) 이상의 넓은 송신 전력 범위를 지원하기 위해서는 대용량 채널 시뮬레이터의 업링크신호 수신부에 각 단말마다 16비트 내지 17비트의 해상도를 갖는 고성능 ADC를 구비시켜야 하는데, 이에 따라 채널 시뮬레이터의 제조 단가가 비약적으로 상승한다는 문제점이 있었다.

선행기술 : 10-1286023호 등록특허공보(발명의 명칭 : 채널 시뮬레이터)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, P개의 기지국과 Q개의 단말 인터페이스를 갖는 대용량의 채널 시뮬레이터에서 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 것에 의해 낮은 해상도를 갖는 ADC를 채택하면서도 업링크신호 수신부의 처리 가능한 다이내믹 레인지를 확장할 수 있도록 한 채널 시뮬레이터의 제어 방법을 제공함을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법은 P개(P>2의 정수)의 BS I/F 카드, 링크 프로세서 블록 및 Q개(Q>2의 정수)의 UE I/F 카드를 구비하여 P개의 기지국과 Q개의 단말 사이의 모든 경로에 대한 채널 구성이 가능한 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 있어서, 경로손실 대 단말 송신 전력에 대한 로그 데이터에 의거하여 단말 송신 전력에 영향을 미치는 경로손실의 변동을 제거하기 위한 경로손실 대 UE I/F 카드의 업링크신호 수신부의 감쇠량 오프셋 테이블을 구축하는 (a) 단계; 업링크신호 처리 과정에 대한 경로손실 값이 특정된 경우 상기 특정된 경로손실 값을 상기 (a) 단계에서 구축된 테이블에서 조회하여 상응하는 감쇠량을 결정하는 (b) 단계 및 상기 (b) 단계에서 결정된 상기 감쇠량에 의거하여 UE I/F 카드의 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서, 상기 테이블은 전체 경로손실 범위를 등 간격으로 구분하거나 또는 전체 감쇠량 오프셋 범위를 등간격으로 구분하여 구축되는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계에서 상기 특정된 경로손실 값에 상응하는 감쇠량 오프셋이 상기 테이블에 존재하지 않는 경우에는 상기 특정된 경로손실 값의 상하의 감쇠량 오프셋에 의거하여 보간을 수행하여 상응하는 감쇠량을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 (c) 단계에서 조정된 감쇠량에 의해 변동된 경로손실 값을 BS I/F 카드 또는 링크 처리 블록의 증폭기 이득을 조정하여 원래의 값으로 복원하는 (d) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 따르면, P개의 기지국과 Q개의 단말 인터페이스를 갖는 대용량의 채널 시뮬레이터에서 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 것에 의해 업링크신호 수신부의 처리 가능한 다이내믹 레인지를 확장함으로써 낮은 해상도를 갖는 ADC를 채택하는 것이 가능하고, 이에 따라 대용량 채널 시뮬레이터의 제조 단가를 획기적으로 낮출 수가 있다.

도 1은 본 출원인의 선행 특허에 개시된 대용량 채널 시뮬레이터의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법이 구현되는 대용량 채널 시뮬레이터 시스템의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 대용량 채널 시뮬레이터에서 업링크 신호 처리 과정에서의 경로손실을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 채널 시뮬레이터를 사용한 업링크신호 처리 과정에서 경로손실 대 단말 송신 전력 사이의 관계를 시뮬레이션한 결과를 보인 그래프.
도 5는 본 발명의 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 따라 입력 다이내믹 레인지가 조정된 채로 업링크신호 수신부의 ADC에 입력되는 전력 값을 보인 그래프.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하는데, 이에 앞서 본 출원인이 제안한 대용량 채널 시뮬레이터의 구성에 대해 설명한다.

도 1은 본 출원인의 선행 특허에 개시된 대용량 채널 시뮬레이터의 블록 구성도인바, 이하에서는 본 발명과 관련이 있는 업링크 신호 처리 기능에 대해서만 설명하며, 더욱이 이해를 돕기 위해 광신호를 전기신호로 변환하거나 그 반대의 기능을 담당하는 광-전 변환기(130, 210, 220, 310, 330, 410) 및 직렬 신호를 병렬 신호로 변환하거나 그 반대의 기능을 담당하는 직-병렬 변환기(120, 314, 334, 430)를 제외한 채로 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 업링크 처리 기능과 관련한 대용량 채널 시뮬레이터의 구성은 단말과 일대일 대응되며 복수(Q)의 단말로부터 입력되는 RF 업링크 신호를 다운 컨버전하여 얻어진 기저대역(baseband) 신호를 출력하는 복수(Q)의 단말 인터페이스 카드(400-1,…,400-Q)를 포함하여 이루어진 단말 인터페이스 블록(400); 복수(P')의 전단 입/출력부(310), 각각이 복수(Q')의 링크 프로세서(320) 및 복수(Q')의 후단 입/출력부(330)를 구비한 복수(M)의 링크 처리 그룹(300-1,…,300-M)으로 이루어져서 단말 인터페이스 블록(400)에서 출력되는 기저대역 업링크 신호를 복수(P') 만큼 복사한 후에 복수(P')의 단말에 대해 채널별로 패스트 페이딩과 슬로우 페이딩을 수행하는 링크 처리 블록(300); 링크 처리 블록(300)에서 출력된 총 Q개의 단말에 대한 모든 업링크 페이딩 신호 중에서 각 기지국으로 향하는 모든 업링크 페이딩 신호만을 통합한 후에 1대일로 대응되는 기지국 인터페이스 블록(100)의 기지국 인터페이스 카드(100-1,…,100-P)로 출력하는 분배/통합기(200-1,…,200-P)를 복수(P)만큼 구비하여 이루어진 분배통합 블록(200) 및 분배통합 블록(200)에서 출력되는 업링크 페이딩 신호를 업 컨버전하여 대응되는 기지국으로 출력하는 기지국 인터페이스 카드(100-1,…,100-P)를 복수(P)개 구비한 기지국 인터페이스 블록(100)을 포함하여 이루어진다. 도면에서 참조번호 110은 각각의 기지국 인터페이스 카드(100-1,…,100-P)에 구비되어 업 컨버전 및 다운 컨버전을 수행하는 업다운 컨버터를 나타내고, 420은 각각의 단말 인터페이스 카드(100-1,…,100-Q)에 구비되어 업 컨버전 및 다운 컨버전을 수행하는 업다운 컨버터를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법이 구현되는 대용량 채널 시뮬레이터 시스템의 블록 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제어 방법이 구현되는 채널 시뮬레이터 시스템은 크게 도 1에 도시한 채널 시뮬레이터(MAS; Massive Air interface channel Simulator)를 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 비록 도 1에는 도시하지 않았으나 각 기지국 인터페이스 카드(이하 'BS I/F 카드'라 한다)(100-1,…,100-P)의 업다운 컨버터(110)에는 기지국별로 서로 다른 경로손실을 갖는 환경을 설정(제공)할 수 있도록 하는 감쇠기(Attenuator; Att)와 증폭기(Amplifier; Amp) 및 A/D 변환을 수행하는 A/D 컨버터(ADC)가 다운링크 채널(다운 컨버터)을 위해 구비되어 있고, 이외에도 D/A 컨버터(DAC), 증폭기(Amp) 및 감쇠기(Att)가 업링크 채널(업 컨버터)를 위해 구비되어 있다.

마찬가지로, 각 단말 인터페이스 카드(이하 'UE I/F 카드'라 한다)(400-1,…,400-Q)의 업다운 컨버터(420)에는 단말별로 서로 다른 경로손실을 갖는 환경을 설정(제공)할 수 있도록 D/A 컨버터(DAC), 증폭기(Amp) 및 감쇠기(Att)가 다운링크 채널(업 컨버터)를 위해 구비되어 있고, 감쇠기(Att), 증폭기(Amp) 및 A/D 변환을 수행하는 A/D 컨버터(ADC)가 업링크 채널(다운 컨버터)을 위해 구비되어 있다.

여기에서 각 업다운 컨버터(110),(420)의 증폭기(Amp) 및 감쇠기(Att) 조합으로 이루어진 구성은 증폭기(Amp) 또는 감쇠기(Att) 중 적어도 하나를 외부에서 조정이 가능한 가변형으로 구성함으로써 달성될 수 있는바, 이 경우에 파워 레벨 조정 해상도가 서로 다른 가변 증폭기(Amp) 및 가변 감쇠기(Att)를 사용할 수도 있다. 물론 각 업다운 컨버터(110),(420)의 증폭기(Amp) 및 감쇠기(Att) 조합으로 이루어진 구성을 단일의 가변 증폭기 또는 단일의 가변 감쇠기로 구성하는 것도 가능할 것이다.

다시 도 2로 돌아가서, 본 발명의 방법이 적용되는 대용량 채널 시뮬레이터 시스템은 전술한 채널 시뮬레이터(MAS), 채널 시뮬레이터(MAS)의 기지국 인터페이스 블록(100)에 구비된 복수의 BS I/F 카드 각각에 1대1 또는 1대다로 연결되는 복수, 예를 들어 P개의 기지국(Base Station; BS)(500), 채널 시뮬레이터(MAS)의 단말 인터페이스 블록(400)의 복수의 UE I/F 카드에 1대1 또는 1대다로 연결되는 복수, 예를 들어 Q개의 사용자 단말(User Equipment; UE, 이하 간단히 '단말'이라 한다)(550), 채널 시뮬레이터(MAS)의 각 BS I/F 카드의 증폭기(Amp)의 이득 또는 감쇠기(Att)의 감쇠량을 조정하는 기지국(BS) 제어보드(600), 채널 시뮬레이터(MAS)의 각 UE I/F 카드의 증폭기(Amp)의 이득 또는 감쇠기(Att)의 감쇠량을 조정하는 단말(UE) 제어보드(650), 사용자 인터페이스(UI) 프로그램이 구비되어 있어서 사용자로부터 원하는 캐리어 주파수를 설정받거나 기지국과 단말 사이의 연결 및 이들 사이의 페이딩 파라미터 등과 같은 각종 시나리오를 설정받는 호스트 PC(800) 및 호스트 PC(800)에서 설정된 각종 시나리오 데이터를 파일 형태로 저장한 상태에서 이러한 시나리오 파일에 따라 기지국 제어보드(600), 단말 제어보드(650) 및 채널 시뮬레이터(MAS)의 동작을 제어하는 관리 서버(700)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전술한 구성에서, 1장의 기지국 제어보드(600) 및 1장의 단말 제어보드(650)는 각각 복수, 예를 들어 12장의 BS I/F 카드 및 12장의 UE I/F 카드를 관할할 수 있다. 관리 서버(700)는 경로손실 캘리브레이션과 관련하여 BS I/F 카드의 A/D 변환 데이터(이하 'ADC 데이터'라 한다) 또는 이에 대한 캘리브레이션 데이터를 저장하고 있다가 기지국 제어보드(600)에 캘리브레이션 명령, 즉 BS I/F 카드의 증폭기(Amp)의 이득이나 감쇠기(Att)의 감쇠량 조정 명령을 하달할 수 있다. 관리 서버(700)는 또한 각 단말로부터 DM(Diagnostic Monitoring) 메시지를 수집한 후에 이에 의거하여 단말 제어보드(650)에 캘리브레이션 명령, 즉 UE I/F 카드의 증폭기(Amp)의 이득이나 감쇠기(Att)의 감쇠량 조정 명령을 하달할 수 있다. 관리 서버(700)는 또한 시나리오 파일에 의거하여 채널 시뮬레이터(MAS)의 링크 프로세서를 제어함으로써 실시간, 예를 들어 LTE 시스템의 경우 1㎳ 단위의 페이딩 채널을 구현할 수 있다. 호스트 PC(800), 관리 서버(700), 기지국 제어카드(600) 및 단말 제어카드(650)는 상호간에 이더넷으로 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 대용량 채널 시뮬레이터에서 업링크 신호 처리 과정에서의 경로손실을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 대용량 채널 시뮬레이터에서 업링크 신호 처리 과정에서의 경로 손실, 즉 단말(UE)에서 기지국(BS)까지의 전체 경로손실(PL)은 크게, 아래의 수학식 1과 같이 단말에서 채널 시뮬레이터의 UE I/F 카드(UE b'd)를 연결하는 케이블에서의 경로손실(CL_ue), 채널 시뮬레이터 내부에서의 경로손실(G_sys; 이득으로 표현) 및 채널 시뮬레이터에서 기지국(BS)을 연결하는 케이블에서의 경로손실(CL_bs)을 포함하여 이루어진다.

한편, 채널 시뮬레이터 내부에서의 경로손실(G_sys)은 다시 UE I/F 카드(UE b'd)의 이득(G_ad), BS I/F 카드(BS b'd)의 이득(G_da) 및 링크 처리 블록(DM/LP)의 이득(G_sys)의 합으로 이루어진다. 이러한 구조에 의해 채널 시뮬레이터의 UE I/F 카드(UE b'd)나 BS I/F 카드(BS b'd)의 감쇠기(Att)의 감쇠량 또는 링크 처리 블록(DM/LP)의 증폭기 이득(Amp)을 적절하게 조정함으로써 단말로부터 기지국에 이르는 경로손실을 원하는 값으로 제어할 수가 있다.

도 4는 본 발명의 채널 시뮬레이터를 사용한 업링크신호 처리 과정에서 경로손실 대 단말 송신 전력 사이의 관계를 시뮬레이션한 결과를 보인 그래프이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 채널 시뮬레이터를 사용한 업링크신호 처리 과정에서 경로손실(PL) 대 단말 송신 전력(UE Tx power) 사이의 관계를 시뮬레이션한 결과에 따르면, 비록 경로손실이 증가할수록 단말의 송신 전력도 함께 증가함으로써 전체 경로손실에 대한 단말 송신 전력의 범위가 대략 50dBm 정도로 크더라도 경로손실을 특정, 즉 임의의 경로손실 값에서는 단말 송신 전력의 범위가 대략 20dBm 정도로 일정하게 제한됨을 알 수가 있다. 여기에서, 20dBm은 RB수와 페이딩 마진에 의한 전력 변화 등이 포함된 값인데, 추가로 요구되는 SQNR=30dB를 고려해도 임의의 특정 경로손실에 대해서는 최대 50dBm 내외의 다이내믹 레인지로 업링크신호의 수신이 가능함을 알 수 있고, 이는 UE I/F 보드, 즉 업링크신호 수신부에 12비트의 해상도를 갖는 ADC를 채택해도 충분하다는 것을 의미한다.

즉, 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법에서는 채널 시뮬레이터의 단말로부터 기지국까지의 업링크신호에 대한 경로손실의 크기에 따라 업링크신호 수신부의 감쇠기의 감쇠량을 조정하는 것에 의해 업링크신호 수신부에 입력되는 업링크 신호의 다이내믹 레인지를 12비트 해상도를 갖는 ADC가 처리할 수 있는 수준으로 낮출 수가 있다.

도 4의 시뮬레이션 결과에 따르면 경로손실과 단말 송신 전력 사이에는 부분적 선형 관계가 성립함을 알 수가 있는바, 예를 들어 45dB의 경로손실에서의 최대 -4dBm의 단말 송신 전력은 최대 RB(Resource Block)인 100RB를 상정한 것이다.

도 5는 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 전술한 바와 같이 관리 서버에 의해 수행되거나 관리 서버가 UE I/F 보드 및 BS I/F 보드와 협동하여 수행될 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 따르면, 먼저 단계 S10에서는 채널 시뮬레이터를 구동하여 업링크신호에 대한 경로손실(PL) 대 단말 송신 전력(UE Tx power)에 대한 로그 데이터를 수집한다. 다음으로, 단계 S20에서는 이렇게 수집된 로그 데이터에 의거하여 경로손실 대 감쇠량 오프셋 테이블을 구축한다.

부연 설명하면, 단계 S10에서 수집된 로그 데이터에 따른 경로손실 대 단말 송신 전력 사이의 관계식(도 4 참조)을 복수개로 양자화한 후에 이에 의거하여 경로손실 대 감쇠량 오프셋 테이블(룩업 테이블)을 구축하는데, 아래의 표 1은 도 4를 예로 하여 구축한 경로손실 대 감쇠량 오프셋 테이블(룩업 테이블)이다.

경로손실(dB)	감쇠량 오프셋(dBm)
45	0
50	2
55	3.5
60	5
65	7.5
70	10
75	13
80	17
85	21
90	25
95	30
100	34

도 4의 그래프에서 45~100dB의 경로손실을 균일하게 양자화하는 경우에 단말 송신 전력의 최대 다이내믹 레인지는 35dBm(=25-(-10))이고, 이를 5dB의 경로손실(PL) 간격으로 양자화하면 위의 표 1과 같은 룩업 테이블을 구축할 수가 있다. 참고적으로, 도 4의 그래프에 따르면 PL=50dB에 대한 로그 데이터가 없고, PL=45dB와 PL=56dB에 대한 로그 데이터만 존재하는바, 이 경우에는 PL=45dB와 PL=56dB 사이의 단말 송신 전력 값이 부분적 선형이라고 가정한 후에 보간에 의해 PL=50dB에서의 단말 송신 전력을 추정할 수 있다.

아래의 표 2는 표 1과 달리 감쇠량 오프셋을 균일 간격, 예를 들어 5dBm 간격으로 양자화한 결과를 보인 룩업 테이블인바, 표 2와 같이 룩업 테이블을 구축하는 것도 가능하다.

경로손실(PL)(dB)	감쇠량 오프셋(dBm)
45	0
60	5
70	10
77.5	15
83.5	20
90	25
96	30
101.5	35

이와 같이 하여 룩업 테이블이 구축된 상태에서 단계 S30에서는 사용자에 의해 업링크신호 처리 과정에서의 경로손실(PL)이 특정되었는지를 판단하는데, 특정된 경우에는 단계 S40으로 진행하여 특정된 경로손실 값을 룩업 테이블에서 조회하여 상응하는 감쇠량을 결정한다. 이 과정에서 특정된 경로손실 값이 룩업 테이블에 존재하지 않을 수도 있는데, 이 경우에는 특정된 경로손실 값의 상하 값에 의거하여 보간을 수행함으로써 상응하는 감쇠량을 결정한다.

다음으로, 단계 S50에서는 이렇게 확인된 감쇠량만큼 업링크신호 수신부, 즉 UE I/F 카드에 구비된 감쇠기의 감쇠량을 조정하는데, 이 과정을 거치게 되면 업링크신호 수신부 입력 신호의 전력 다이내믹 레인지가 12비트 해상도를 갖는 ADC가 충분히 처리할 수 있는 수준으로 감소하게 된다.

도 6은 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 따라 입력 다이내믹 레인지가 조정된 채로 업링크신호 수신부의 ADC에 입력되는 전력 값을 보인 그래프이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 따르면, 경로손실 값에 따라 업링크신호 수신부의 감쇠기의 감쇠량을 사전에 조정함으로써 업링크신호 수신부의 ADC 입력 전력의 다이내믹 레인지가 경로손실 값에 관계 없이 대략 25dBm 이내로 축소되었음을 알 수가 있다.

다시 도 5로 돌아가서, 단계 S60에서는 업링크신호 수신부의 감쇠기의 감쇠량 조정에 따라 원래의 요구 값과 차이가 발생한 경로손실 값을 채널 시뮬레이터의 타 부분, 즉 링크 프로세서 블록의 증폭기 이득이나 기지국 인터페이스 블록의 BS I/F 카드의 감쇠기의 감쇠량 또는 증폭기의 이득을 조정함으로써 원래대로 복원한다.

이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 채널 시뮬레이터의 제어 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, 경로손실 대 단말 송신 전력에 대한 로그 데이터에 의거하여 룩업 테이블을 구축할 때 로그 데이터의 구간별 경로손실 값의 밀집도 등에 따라 양자화 간격, 즉 경로손실 값(표 1의 경우) 또는 감쇠량 오프셋(표 2의 경우)의 간격을 상이하게 조정할 수도 있다.

100: 기지국 인터페이스 블록, 100-1,…,100-P: 기지국 인터페이스 카드,
200: 분배/통합 블록, 200-1,…,200-P: 분배/통합 카드,
300: 링크 처리 블록, 300-1,…,300-M: 링크 처리 그룹,
310: 전단 입/출력부, 320: 링크 프로세서,
330: 후단 입/출력부, 400: 단말 인터페이스 블록,
400-1,…,400-Q: 단말 인터페이스 카드,
500: 기지국 제어보드, 550: 단말 제어보드,
600: 기지국, 650: 단말,
700: 관리 서버, 800: 호스트 PC

Claims

P개(P>2의 정수)의 BS I/F 카드, 링크 프로세서 블록 및 Q개(Q>2의 정수)의 UE I/F 카드를 구비하여 P개의 기지국과 Q개의 단말 사이의 모든 경로에 대한 채널 구성이 가능한 채널 시뮬레이터의 제어 방법에 있어서,
경로손실 대 단말 송신 전력에 대한 로그 데이터에 의거하여 단말 송신 전력에 영향을 미치는 경로손실의 변동을 제거하기 위한 경로손실 대 UE I/F 카드의 업링크신호 수신부의 감쇠량 오프셋 테이블을 구축하는 (a) 단계;
업링크신호 처리 과정에 대한 경로손실 값이 특정된 경우 상기 특정된 경로손실 값을 상기 (a) 단계에서 구축된 테이블에서 조회하여 상응하는 감쇠량을 결정하는 (b) 단계 및
상기 (b) 단계에서 결정된 상기 감쇠량에 의거하여 UE I/F 카드의 업링크신호 수신부의 감쇠량을 조정하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진 채널 시뮬레이터의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 테이블은 전체 경로손실 범위를 등 간격으로 구분하여 구축되는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이터의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 테이블은 전체 감쇠량 오프셋 범위를 등 간격으로 구분하여 구축되는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이터의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 상기 특정된 경로손실 값에 상응하는 감쇠량 오프셋이 상기 테이블에 존재하지 않는 경우에는 상기 특정된 경로손실 값의 상하의 감쇠량 오프셋에 의거하여 보간을 수행하여 상응하는 감쇠량을 결정하는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이터의 제어 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 조정된 감쇠량에 의해 변동된 경로손실 값을 BS I/F 카드 또는 링크 처리 블록의 증폭기 이득을 조정하여 원래의 값으로 복원하는 (d) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이터의 제어 방법.