KR101520563B1

KR101520563B1 - OTA(over-the air) 시험용 에뮬레이팅 시스템 및, 그 장치와 방법

Info

Publication number: KR101520563B1
Application number: KR1020137019938A
Authority: KR
Inventors: 죽카-펙카 누우티넨; 펙카 쿄스티
Original assignee: 아니테 텔레콤즈 오와이
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2015-05-14
Also published as: EP2659606A4; KR20130122773A; JP2014507834A; US20130295857A1; JP5650850B2; EP2659606A1; CN103430466B; WO2012089892A1; CN103430466A

Abstract

프리셀렉터는, 각각의 프리셀렉션에 대해, 각 위치가, OTA(over- the-air) 안테나 소자에 대한 위치인 정해진 수의 임의의 위치들을 생성함으로써, 복수의 프리셀렉션들을 형성한다. 셀렉터는 시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론상 및 실제의 공간상 상관 관계 사이의 절대 에러가 정해진 한계 아래인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택한다. 커넥터는 선택된 프리셀렉션의 위치들에서의 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 피시험 장치 및 무선 채널 에뮬레이터용의 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하기 위하여 같이 연결한다.

Description

OTA(over-the air) 시험용 에뮬레이팅 시스템 및, 그 장치와 방법 { An emulating system, apparatus and method of an over-the-air test }

본 발명은 무반향 챔버(anechoic chamber)에서의 장치의 OTA(over-the-air) 시험에 대한 것이다.

무선 신호가 송신기에서 수신기로 전송될 때, 신호는 수신 신호의 다른 지속 기간의 페이딩과 강도를 유발하는 다른 도달 각도, 신호 지연, 편광과 파워를 가지는 하나 이상의 경로들을 따라 무선 채널에서 전파한다. 또한, 다른 송신기들에 기인하는 소음과 간섭은 무선 접속을 간섭한다.

송신기와 수신기는 실제 상황을 대행하는 무선 채널 에뮬레이터(emulator)를 사용하여 시험될 수 있다. 디지털 무선 채널 에뮬레이터에서, 무선 채널은 통상 FIR 필터(Finite Impulse Response filter)를 가지고 구성된다. 종래의 무선채널 에뮬레이션 시험은 송신기와 수신기가 케이블을 통해 같이 결합되도록 도전성 접속을 통해 실행된다.

가입자 단말과 무선 시스템의 기지국 사이의 통신은 OTA(무선) 시험을 사용하여 시행될 수 있으며, 실제 DUT(피시험장치)는 무반향 챔버에서 에뮬레이터의 복수의 안테나 소자들에 의해 둘러싸인다. 에뮬레이터는 기지국에 결합되고 기지국으로서 작용할 수 있으며 채널 모델에 따라 가입자 단말과 기지국 사이의 경로를 대행할 수 있다. 각 안테나와 에뮬레이터 사이에는 안테나-소자-특정 채널이 있다. 많은 안테나 소자들 따라서 많은 안테나-소자-특정 채널들이 자주 필요로 된다.

많은 수의 안테나 소자들이 필요할 수 있는 이유는 시험 챔버에는 충분히 큰 무소음 구간(quiet zone)이 필요하기 때문이다. 그러나, 안테나-소자-특정 채널들의 수가 증가할 때, 시험 시스템은 더욱 복잡해지고 비싸진다. 따라서, 다른 방안의 필요성이 있다.

이하는 본 발명의 일정 측면들의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 발명의 간략화된 요약을 설명한다. 이 요약은 본 발명의 확장적인 개관이 아니다. 이는 본 발명의 핵심 인자들을 특정하거나 또는 본 발명의 범위를 한정하기 위함이 아니다. 그 단 하나의 목적은 이하 설명되는 더욱 상세한 설명의 전제로서의 간단한 형태로서 본 발명의 일부 개념들을 설명하기 위함이다.

본 발명의 일 측면은, 각 프리셀렉션에 대해, OTA(over-the air) 시험에서 각각의 위치가 피시험 장치(DUT) 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자용인 정해진 수의 임의의 위치들을 생성함으로써 복수의 프리셀렉션들을 형성하도록 구성된 프리셀렉터; 시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론적인 및 실제적인 공간상 상관관계 사이의 절대 오차가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하도록 구성된 셀렉터; 상기 피시험 장치 및 무선 채널 에뮬레이터용 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하기 위하여, 선택된 프리셀렉션 위치들에서 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 같이 연결하도록 구성된 커넥터를 포함하는 장치에 대한 것이다.

본 발명의 다른 측면은, 각 프리셀렉션에 대해, OTA(over-the air) 시험에서 각각의 위치가 피시험 장치(DUT) 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자용인 정해진 수의 임의의 위치들을 생성함으로써 복수의 프리셀렉션들을 형성하며; 시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론적인 및 실제적인 공간상 상관관계 사이의 절대 오차가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하며; 상기 피시험 장치 및 무선 채널 에뮬레이터용 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하기 위하여, 선택된 프리셀렉션 위치들에서 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 같이 연결하는 것을 포함하는 방법에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은, 무선 채널 에뮬레이터, 복수의 안테나 소자들, 프리셀렉터, 셀렉터, 및 커넥터를 포함하는 OTA 시험의 에뮬레이팅 시스템이, 각각의 프리셀렉션에 대해, OTA 시험에서 각각의 위치가 피시험 장치(DUT) 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자용인 정해진 수의 임의의 위치들을 생성함으로써 복수의 프리셀렉션들을 형성하도록 구성된 상기 프리셀렉터; 시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론적인 및 실제적인 공간상 상호 관계 사이의 절대 오차가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하도록 구성된 상기 셀렉터; 상기 피시험 장치 및 무선 채널 에뮬레이터용의 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하기 위하여, 선택된 프리셀렉션의 위치들에서 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 같이 연결하도록 구성된 상기 커넥터를 포함한다.

본 발명의 여러 측면들, 실시예들과 특징들이 독립적으로 설명되었지만, 본 발명의 여러 측면들, 실시예들 및 특징들의 조합은 가능하며 청구된 바와 같은 본 발명의 범위에 있음이 이해되어야 한다.

본 발명은 최적 위치에서 적절한 수의 안테나-소자-특정 채널들과 안테나 소자에 의해 정확한 각도의 파워 분배를 제공한다.

이하에서, 본 발명은 첨부 도면들과 관련하여 예시적인 실시예들에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이며, 여기에서:
도 1은 OTA 시험 챔버의 평면 구조의 실시예를 도시하며;
도 2는 송신기와 수신기 사이의 신호 전파를 반사하는 클러스터들을 도시하며;
도 3은 각도 함수로서의 소정 파워을 도시하며;
도 4는 PAS의 푸리에 변환을 도시하며;
도 5는 안테나 소자들의 파워을 도시하며;
도 6은 OTA 챔버의 입방 형상의 실시예를 도시하며;
도 7은 3개의 공간상 상관관계의 라인들을 도시하며;
도 8은 라인들의 3개의 직교 부분들을 도시하며;
도 9는 본 발명의 방법의 흐름도를 도시한다.

본 발명의 예시적인 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하 상세하게 설명될 것인 데, 여기에서, 전부는 아닌 본 발명의 일부 실시예들이 도시된다. 실제로, 본 발명은 많은 다른 실시예들로 구현될 수 있으며 여기 설명되는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며; 오히려, 이러한 개시가 적용가능한 법적 요건들을 충족하도록 이들 실시예들은 제공된다.

명세서는 여러 위치들에서 "하나(an)", "일(one)", 또는 "일부(some)" 실시예들을 언급할 것이지만, 각각의 그러한 참조가 같은 실시예(들)을 언급하거나, 또는 특징이 단지 하나의 실시예에 적용가능한 것을 이것이 반드시 의미하지는 않는다. 다른 실시예들의 하나의 특징이 또한 다른 실시예들을 제공하기 위하여 결합될 수 있다. 그러므로, 모든 단어들과 표현은 넓게 해석되어야 하며 그들은 각각의 실시예를 한정하는 것이 아니며 설명하기 위한 것이다.

도 1은 평면 구조로 OTA 시험 챔버를 설명한다. 가입자의 단말일 수 있는 DUT(100)는 중심에 있으며, 활성 안테나 소자(102, 104, 106, 및 108)들은 프리셀렉터(150)에 의해 생성된 프리셀렉션의 위치들에서 분포된다. 도 1 도시의 프리셀렉션은, 프리셀렉터(150)에 의해 임의로 생성된 위치들을 각각의 프리셀렉션이 가지는, 복수의 프리셀렉션들로부터 셀렉터(152)에 의해 선택된다. 더 많은 안테나 소자들이 필요로 되면, 더 많은 안테나 소자(110, 112, 114 및 116)들이 존재할 수 있다.

위치들이 DUT로부터 일정한 거리들에 있다. 위치들은 DUT(100) 둘레에 원주에 분리되어 위치될 수 있다. 다시, DUT(100)는 시험 장소(126)에 대응하는 무소음 구간(quiet zone)일 수 있다. DUT(100)에 대한 J OTA 안테나 소자(102-108)들의 방향을 (θ_k) (여기서 k=1,--- J)로 표시하고, 각도 영역(Δθ_k)에서 안테나 소자들의 간격을 d1, d2, ----- dj로 표시(여기서 J는 각각의 시간 모멘트에서 활성 안테나 소자(102-108)들의 수를 표시)하면, 각도(Δθ_k)는 전자 장치(100)에 대한 두 안테나 소자(102-108)들의 각 분리 정도를 지시한다. 안테나 소자(102-108)들의 장소들이 임의로 선택되므로, 다른 간격(spacing)(d1, d2, --- dj)들은 다를 것이며, 유사하게, 분리각(Δθ_k)은 통상 다른 분리각(Δθ_j)(j≠k)과 다르다.

안테나 소자(102-108)들은 통상 DUT(100)로부터 같은 거리에 있으나, DUT(100)로부터 다른 거리들에 있을 수 있다. 대응해서, 안테나 소자(102-108)들은 전체 각도(full angle) 또는 전체 각도에 위치되는 대신, 일 섹터에 단지 위치될 수 있다. DUT(100)는 또한 안테나에 하나 이상의 소자들을 가질 수 있다.

시험 챔버는 무반향 챔버일 수 있다. 에뮬레이터(148)는 각각의 안테나-특정 채널을 형성하기 위한 적어도 하나의 FIR 필터를 포함할 수 있다. 부가적으로, 또는 대체적으로, 에뮬레이터(148)는 프로세서, 메모리, 및 안테나-특정 채널들을 제공하기 위한 적절한 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다.

에뮬레이터(148)는 시험을 위해 시뮬레이션된 무선 채널로서 사용되도록 그중 하나가 선택될 수 있는 적어도 하나의 무선 채널 모델을 가진다. 시뮬레이션된 무선 채널은 시험을 실행하는 자에 의해 선택될 수 있다. 사용된 시뮬레이션된 무선 채널은 실제 무선 시스템으로부터 기록된 채널에 기초한 플레이백(playback) 모델일 수 있으며 또는 인공적으로 생성된 모델일 수 있거나 또는 플레이백 모델과 인공적으로 생성된 모델의 조합일 수 있다. 적어도 하나의 무선 채널은 에뮬레이터(148)의 메모리에 저장될 수 있다.

EB(Elektrobit) Propsim®F8 과 같은 에뮬레이터(148)의 각각의 에뮬레이터 출력 포트(156)는 커넥터(154)의 입력 포트(158)에 연결될 수 있다. 유사하게, 각 안테나 소자(102-108)들은 커넥터(154)의 출력 포트(160)에 연결될 수 있다. 에뮬레이터(148)는 시뮬레이션된 무선 채널의 정해진 수의 안테나-소자-특정 채널들을 형성한다.

그러나, 에뮬레이터(148)가 안테나 소자(102 - 108)들을 위한 안테나-소자-특정 채널들을 형성하는 방법은, 특허출원 PCT/FI2009/050471에 더욱 완전하게 설명된다.

하나의 안테나-소자-특정 채널이 이어서 에뮬레이터(148)와 안테나 소자 사이의 접속에 의해 하나의 안테나 소자와 결합된다. 일반적으로, 적어도 하나의 안테나 소자(102 내지 108)는 경로가 시뮬레이션될 때마다 에뮬레이터(148)에 결합된다.

이제 정해진 수의 안테나 소자(102 내지 108)들이 사용될 것으로 상정한다. 프리셀렉터(150)는 정해진 수의 임의의 위치들을 각각 가지는 복수의 프리셀렉션들을 형성한다. 위치들은 DUT(100) 둘레의 미리 형성된 곡선(원둘레와 같은) 위의 정해진 위치로부터 정해진 방향 또는 거리(d1, d2, --- dj)에 대한 각도(θ₁, θ₂, ---, θ_J)에 의해 형성될 수 있다. 각각의 임의의 위치는 다른 안테나 소자(102 내지 108)들을 위한 것이다. 정해진 수의 안테나 소자(102 내지 108)들은 최대 가용일 수 있으며, 또는 안테나 소자(102 내지 108)들의 수는 최대 가용한 것보다 적은 수의 안테나 소자들의 보조 세트로 한정될 수 있다. 안테나 소자(102 내지 108)들의 수의 한정은 시뮬레이션될 무선 채널 또는 각 모멘트에서 적어도 하나의 경로의 방향들을 결정하는 각도 데이터 및 각도 확산에 기초할 수 있다. 안테나 소자(102 내지 108)들의 수의 제한들은 특허출원 PCT/FI2009/050419에서 더욱 완전하게 설명된다.

이제 무선 채널의 하나의 경로(120)에 대해 안테나 소자들이 필요로 되는 것으로 상정한다. 에뮬레이팅 시스템은 셀렉터(152)를 포함한다. 에뮬레이터(148)는 시뮬레이션된 무선 채널에 대한 데이터를 가진 셀렉터(152)를 제공한다. 데이터를 가지고 셀렉터(152)는, 시뮬레이션될 경로(120)에 대해, 프리셀렉터(150)에 의해 제공된 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택한다.

하나의 경로에 대한 프리셀렉션이 셀렉터(152)에 의해 선택되면, 다른 경로에 대한 프리셀렉션들은 프리셀렉터(150)에 의해 형성될 수 있으며, 셀렉터(152)에 의하여 그들 중에서 프리셀렉션이 선택될 수 있다. 대신에, 복수의 경로들 각각에 대한 프리셀렉션들은 프리셀렉터(150)에 의해 형성될 수 있으며, 유사한 방식으로 셀렉터(152)에 의하여 프리셀렉션들로부터 그들 각각에 대해 소정의 프리셀렉션이 선택될 수 있다. 하나 이상의 프리셀렉션들의 안테나 소자들에 대한 임의 위치들이 경로들의 각 숫자에 무관하게 생성될 수 있으므로 이것이 가능하다.

안테나 소자(102 내지 108)들은 하나의 위치로부터 다른 위치로 연속으로 이동가능할 수 있다. 이로써 안테나 소자들은 임의적으로 위치될 수 있으며 일정한 모멘트에 안테나 소자들이 필요한 섹터에서 더 높은 안테나 소자들의 밀도를 가질 수 있다. 안테나 소자들은 모터 또는 공압적으로 또는 유압적으로 이동될 수 있다.

하나 이상의 경로들에 대해, 커넥터(154)는 선택된 프리셀렉션의 위치들에서 DUT(100)용 시뮬레이션된 무선채널과 무선채널 에뮬레이터(148)를 물리적으로 구현하기 위하여 안테나 소자(102-108)들과 무선 채널 에뮬레이터(148)들을 연결한다.

시뮬레이션된 위치의 클러스터들이 신호들을 다르게 반사하므로, 에뮬레이터(150)와 피시험 장치(100) 사이의 도착 각도(ψ)들은 보통 다른 모멘트들에서 다르다. 클러스터라는 용어는 그룹으로 발생하고 파라미터들의 유사한 값들을 가지는 다수 경로 신호 부분들을 의미한다. 클러스터는 경로의 베이스로서 생각될 수 있다. 무선 채널의 그러한 다수 경로의 부분들은, 분산하는 물체들 또는 적어도 하나의 물체(object)의 부분들에 기인하여 발생한다. 클러스터들은 자주 MIMO(다중 입출력) 채널 모델과 결합될 수 있으나 이 용어는 다른 채널 모드들과 또한 결합하여 사용될 수 있다. 클러스터는 시간 종속적일 수 있다.

도 2는 일정 모멘트에서 송신기와 수신기 사이의 신호 전파를 반사하는 클러스터(200, 202, 204)들을 도시하며, 반사에 의하여 수신기에의 신호 부분들의 도착 각도가 형성된다. 일반적으로 클러스터들은 반사된 신호 부분들에 다른 지연들과 파워들을 초래하는 복수의 활성 영역(도 2에서 흑색 점들에 의하여 도시)을 가질 수 있다. 제1 클러스터(200)의 도착 각도(ψ)는 약 -15도이며, 제2 클러스터의 도착 각도(ψ)는 약 15도이며 제3 클러스터의 도달 각도(ψ)는 약 150도임을 알 수 있다. 클러스터의 각도 확산은 통상 1 내지 15도이며 클러스터의 확산의 파워 분포는 확산 영역 내의 위치들에서 안테나 소자들을 임의적으로 배치함으로써 적절하게 구현될 수 있다.

시뮬레이션된 무선 채널의 데이터는 수신 방향(들), 즉, 경로 방향들의 각도 분포에 대한 정보를 포함할 수 있다. 데이터는 DUT(100)가 있는 위치에 대한 좌표들을 제공하거나 또는 가질 수 있으며, 따라서 각도 데이터는, 데이터가 DUT(100) 또는 안테나 소자들에 의해 접수되는 여부에 무관하게 DUT(100)에 대해 표현될 수 있다.

예컨대, 경로(120 내지 124)들을 통해 DUT(100)에 신호를 전송하기 위하여 안테나 소자(102 내지 108)들이 사용될 때, DUT(100)는 수신기이며 이어서 데이터는 DUT(100)에 대해 도달 각도(ψ)들에 대한 직,간접적인 정보를 포함한다. 명확성을 위하여, 각도(ψ _s )는 도 1에서 ψ _s = ψ + 180°으로 정의된다. 예로서, 경로(122, 124)들의 두 개의 접수 방향들은 좁은 각도 차이를 가지며 구현하기 위하여 경로(120)보다 더 많은 안테나 소자들을 필요로 한다. 부가적으로 또는 대체적으로, DUT(100)는 안테나 소자(102 내지 108)들에 전송할 수 있다.

도달 각도(ψ)들은 DUT(100)로의 또는 그로부터의 경로(120 내지 124)들의 방향들일 수 있다. 따라서, 수신 방향들의 각도 분포는 경로(120 내지 124)들의 각도 분포일 수 있으며 분포는 에뮬레이터(148)의 시뮬레이션된 무선 채널로부터 추출되거나 또는 에뮬레이터(148)는 위치들의 프리셀렉션을 위하여 접수 방향들의 각도 분포에 대한 특정 데이터를 추출할 수 있는 프리셀렉터(150)에 시뮬레이션된 무선 채널을 공급할 수 있다.

도 3은 각도 함수로서의 하나의 클러스터의 소정 파워(300), 즉, DUT(100) 둘레의 PAS(파워 각 스펙트럼)을 그래프로 도시한다. 파워은 수직축에 도시되고 각도들은 수평축에 도시된다. 이 예에서, PAS는 보통의 경우와 같이 라플라시안(Laplacian) 형상이다. 피크는 도달 각도(ψ)에서이다. PAS의 피크에 대응하는 위치는 안테나 소자에 대한 모든 프리셀렉션들에서 생성된다. 이어서 다른 프리셀렉션들의 다른 안테나 소자들을 위한 모든 다른 위치들은 임의적으로 생성될 수 있다. 이와 같이, 다른 프리셀렉션들은 피크에서의 위치를 제외하고, 다를 것으로 보인다.

PAS는 푸리에 변환된 것일 수 있으며, 결과는 도 4에 도시된다. PAS 푸리에-변환된 PAS에 의해 공간상 상관관계 함수(400)를 발생한다. 상관 값들은 수직축에 표시되고 파장들의 위치들은 수평축에 도시된다.

이제 복수의 프리셀렉션들로부터의 하나의 프리셀렉션의 선택은 PAS를 따라서 경로들에 의존하는 공간상 상관 관계를 이용하여 실행될 수 있다. OTA 시험 챔버에서의 공간상 상관관계는, DUT(100)에서의 균일한 성형 어레이(ULA) 안테나 소자들의 공간상 분리(Δ_m), 공칭 도달 각도(ψ), 주장되는 바와 같은 도달 각도들의 각도 확산(σ_ψ)들에 의존한다. 일반적으로, 공간상 상관관계는 두 지점들 사이의 위상(phase) 거리로서 정의될 수 있다. 보통 무소음 구간에서의 시험 장소(126)의 위상 거리가 산출된다. 위상 거리는 두 지점들 사이의 거리를, 예컨대, 더욱 2π로 곱해질 수 있는 파장으로 나누어서 얻어질 수 있다.

프리셀렉션에서의 안테나 소자들의 장소들은 또한 임의적이므로, 공간상 분리(Δ_m) 또한 임의적이다.

셀렉터(152)는 예컨대, 하나 이상의 클러스터용 L²- 놈(norm)을 따라 형성된 에러 함수를 기초로 복수의 프리셀렉션들로부터 이하의 수학식(1)과 같이 최적의 프리셀렉션을 발견할 수 있다:

여기에서, (i)는 i번째 프리셀렉션이고 ρ(Δ_m, ψ, σ_ψ)는 이론상 공간 교차 상관이며,

은 여러 임의로 선택된 위치들에서의 OTA 안테나 소자들에 의해 얻어진 실제 공간상 상관관계이다.

셀렉터(152)는, 양의 실수들인 정해진 한계 이하인 복수의 에러(

)들로부터 최적의 에러(

)를 검색한다. 이와 같이, 셀렉터(152)는 복수의 프리셀렉션들 중에서 최적의 에러를 가진 소정의 프리셀렉션을 선택할 수 있다.

라플라시안 형상의 PAS(Power Angular Spectrum)의 이론상 크로스 상관 함수ρ(Δ_m, ψ₀, σ_ψ)는 이하의 식(2)으로 정의될 수 있다:

실제로, 이는 절단라플라시안 PAS 또는 구별 접근법에 의해 산출될 수 있다. OTA 안테나 소자들에 의해 얻어진 공간 상관은 식(3)에 의해 정의될 수 있다.

여기에서 용어(J)는 반복되는 활성 안테나 소자들의 수를 나타내며 g_k는, g_k ⊂ [0,1]이 되도록 제한될 수 있다. 가중치(g_k)는 PAS로부터 얻어질 수 있으며 그들은 이하의 식(4)과 같이 벡터 형태로 표현될 수 있다:

G = (g₁, g₂,--- g_J) --- (4)

식(1)은 식(2)과 식(3)을 곱하고 경사도(gradient) 방법 또는 해프 스페이스 (half space) 방법 등의 수치 최적화 방법들을 이용하여 산출될 수 있다.

이어서 하나 이상의 경로(즉, 클러스터)가 있으면 모든 경로(즉, 클러스터)들에 대해 유사하게 에러(E_ρ)가 해결된다. 다른 프리셀렉션들과 연관된 모든 에러(E_ρ)들을 얻은 후에, 최소 에러 또는 최적의 에러를 가지는 프리셀렉션은 복수의 프리셀렉션들로부터 선택될 수 있다.

도 5는 프리셀렉션(수평축)들의 함수로서 에러(E_ρ)(500) 값(수직축)을 나타낸다. 다른 프리셀렉션들에 의해 셀렉터(152)에서 다른 에러(E_ρ)들이 발생한다. 셀렉터(152)는 이론상 및 실제의 공간상 상관관계 사이의 절대 에러가 정해진 한계(502) 이하인 프리셀렉션을 선택한다. 한계는 최소 절대 에러(도 5에 도시없음)이거나, 도 5 도시와 같이, 그 위의 소정 값일 수 있다. 절대 에러가 정해진 한계(502) 아래인 많은 프리셀렉션(504, 506, 508, 510, 512 및 514)들이 있으면(가능), 먼저 발견된 프리셀렉션(504)이, 예컨대, 선택될 수 있다. 그러나, 선택은 그에 제한되지 않으며, 또한 다른 기준에 따라 실행될 수 있다.

도 6은 예컨대, DUT(100) 둘레의 프리셀렉션(506)을 따라 임의적으로 설치된 안테나 소자들의 파워(600)을 나타낸다. 또한 도 6의 분포는 각각의 가용성 안테나 소자에 대한 가중치(G)를 나타내는 것으로 생각될 수 있다. 분리된 분포는 셀렉터(152)에서의 최적화를 기초로 하는 선택 후에 도 4에 도시된 공간 상관관계 함수의 역-변환 형태를 나타낸다. 안테나 소자들의 간격이 임의적이며, 즉, 흑색 점들은 수평축 위에 임의의 분포를 가지며 점들은 PAS의 각도 확산 내에 있음을 알 수 있다. 이 예에서, PAS의 피크에 대응하는 위치는 선택된 프리셀렉션에 포함된다.

각각의 경로에 대해 에러(E_ρ)를 별개로 결정하는 대신에, 적어도 두 개의 경로들과 결합된 에러(E_ρ)들의 별도의 계산들을 하나의 결합된 에러 연산으로 결합시키고 복수의 경로들의 위치들의 별도의 결과들의 결합 없이 안테나 소자들에 대한 위치들을 가질 수 있다.

에러(E_ρ)는 안테나 소자들을 위한 최적 위치들과 부가적으로 또한 필요한 일정 수의 안테나 소자들을 발견하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 모든 프리셀렉션들에서 안테나 소자들을 위한 단일의 정해진 수의 임의 위치들을 가지는 대신에, 프리셀렉터(150)는 부가적으로 다른 정해진 수의 위치들을 가지는 적어도 하나의 프리셀렉션을 부가적으로 형성할 수 있다. 일반적으로, 프리셀렉터(150)는 안테나 소자(102 내지 108)들의 여러 정해진 수의 위치들을 가진 복수의 프리셀렉션을 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 그룹의 프리셀렉션들은 안테나 소자들의 NN의 임의로 사전 선택된 장소들을 가질 수 있다. 제2 그룹의 프리셀렉션들은 안테나 소자들을 위한 MM개의 임의로 사전 선택된 장소들을 가질 수 있으며, 여기서 NN과 MM은 0보다 큰 다른 정수들이다. 일반적으로, KK 그룹의 프리셀렉션들이 있을 수 있으며, 여기서 KK는 1보다 큰 정수이다. 셀렉터는 안테나 소자들에 대한 다른 수의 위치들을 가진 프리셀렉션들로부터의 하나의 프리셀렉션을 선택할 수 있다.

프리셀렉터(150)는 실현할 수 없는 위치들의 생성을 피할 수 있다. 실현할 수 없는 위치는, 두 개의 안테나 소자들이 동일한 위치에 설치될 수 없으므로 프리셀렉션에서 이미 있었던 위치일 수 있다. 실현할 수 없는 위치는 또한 두 개의 안테나 소자들이 적어도 부분적으로 서로 내측에 위치하는 것을 요구하는 위치일 수 있다. 따라서, 프리셀렉터(150)는 단지 두 개의 사전 선택된 위치들 사이의 거리가 정해진 거리보다 큰 프리셀렉션을 형성할 수 있다. 유사하게, 프리셀렉터(150)는 이미 생성된 어느 위치로부터 정해진 최소 거리에 또는 그보다 멀리 있는 위치만을 생성할 수 있음이 이해되어야 한다. 안테나 소자들이 서로 구조적으로 접촉을 가지도록 두 개의 안테나 소자들이 배치되는 거리가 정해진 최소 거리이다.

다른 한편, 실현가능한 위치는, 공통 공간을 필요로 하지 않고 하나의 안테나 소자가 다른 안테나 소자와 구조적으로 접촉을 가질 수 있는 위치이다. 안테나 소자의 외면이 더 먼저 사전에 선택된 위치에 위치될 다른 안테나 소자의 외면으로의 제로가 아닌 거리를 안테나소자의 외면이 가지도록 실현가능한 위치가 정해진다.

최소 거리가 안테나 소자들의 외면들로부터 측정되면, 정해진 최소 거리는 0이다. 안테나 소자의 위치가 DUT(100) 둘레 원주 위의 점으로 규정되면, 안테나 소자의 중심은 점과 일치되고, 정해진 최소 거리는 안테나 소자의 외부의 물리적 크기에 대략 대응하는 길이를 의미할 수 있다.

제1 안테나 소자의 위치는 자유로이 생성될수 있다.

부가적으로 또는 대체적으로, 셀렉터(152)는 선택 동안 적어도 하나의 실현할 수 없는 위치를 가지는 각각의 프리셀렉션을 무시할 수 있다.

도 7은 OTA 시험 챔버의 실선 형상 실시예를 도시한다. 이 예에서, 안테나 소자들은 구의 표면 위에 배치듯이 배치되며, DUT(100)는 구의 중간에 설치된다. 그러나, 안테나 소자들이 설치된 표면은 부피를 둘러싸는 어느 표면의 일부일 수 있다. 그러한 표면들의 예들이 입방체, 타원체, 또는 사면체 등의 표면일 수 있다.

안테나 소자들이 DUT(100) 둘레에 3차원적으로 설치될 때, 복수의 프리셀렉션들에서의 프리셀렉션의 선택은 1, 2 또는 3의 직교 공간들에서 실행될 수 있다. 입방 형상에서 결과를 달성하기 위하여, 공간상의 상관관계와 에러(E_ρ)는 모두 3개의 직교 방향들로 부분들을 가지는 적어도 3개의 라인들을 따라 산출될 수 있다.

도 8은 공간상 상관관계가 산출될 수 있는 3개의 라인(800 내지 804)들을 나타낸다. 라인들의 길이는 시험 장소(126)의 무소음 구간의 직경에 대응한다.

프리셀렉터(150)는 부피를 적어도 부분적으로 둘러 싸는 표면 위의 임의의 위치들을 선택할 수 있다. 평면 형상의 실시예에서와 같이, 안테나 소자(102 내지 108)들이 아지머스(azimuth) 위에 높이 평면 위에 장착되는 입방체 형상 실시예에는, 복수의 프리셀렉션들에서 하나의 프리셀렉션을 선택하는 복수의 선택 알고리즘들이 있다.

이 실시예에서, 복수의 프리셀렉션들로부터 하나의 적절한 프리셀렉션을 선택하는 것은 식 (1)로 표시되는 2차원 비용 함수에 대응하는 이하의 에러 함수를 기초로 이루어질 수 있다:

여기서, i는 i번째 프리셀렉션이며, W_n _,m 는 중요 가중치이며, 즉, 방위각 방향(n) 및 높이 방향(m)에서의 비용이며, ρ(Δ_n,m, ψ_n, σ_ψ, γ_m, σ_ψ )는 안테나 소자들의 2차원 공간 분리(Δ_{n, m}) 에 대한 이론상 공간상의 단면 상관관계이며, (ψ_n)는 방위각 방향에서의 도달 각도의 공칭 각도이며, (γ_m)은 높이 방향에서의 공칭 도달 각도이며, (σ_ψ)는 방위각 방향에서의 각 확산이며, (σ_γ)은 높이 방향의 각 확산이며,

는 OTA 안테나 소자들에 의해 얻어진 실제 공간 상관관계이다. 식(9)를 기초로 하는 복수의 프리셀렉션들에서의 하나의 프리셀렉션의 선택은 도 8 도시의 라인(800 내지 804)들의 3개의 직교 부분들에 대해 실행될 수 있다.

안테나 소자들의 위치들을 결정하는 프리셀렉션은 복수의 프리셀렉션들로부터 선택될 수 있으며 2차원 실시예들의 에러에 유사한 방식으로 최적화된 에러(E_ρ)의 발견에 기초할 수 있다.

이 솔루션은 MIMO 시스템에 역시 적용될 수 있다. MIMO OTA용 채널 모델은 독립적인 구조의 안테나이다. 실선 형상이 관련될 때, 무선 채널의 파라미터들은 이하와 같다:

- 파워(P), 지연(τ),

- 방위각 도달 각도(AoA), 도달 방위각 각도의 각도 확산(ASA), 클러스터 형상(PAS),

- 출발 방위각 각도(AoD), 출발 방위각 각도 확산(ASD), PAS 형상,

- 도달 높이 각도(EoA), 도달 높이 각도의 각도 확산(ESA), PAS 형상,

- 출발 방위각 각도(EoD), 출발 높이각도의 각도확산(ESD), PAS 형상,

- 교차 편광 파워비(XPR).

파라미터들은 최적화 알고리듬에 사용될 수 있다.

MIMI OTA 시스템의 도전들의 하나는 제한된 수의 OTA 안테나들을 가진 임의의 파워 각도스펙트럼(PAS)을 설계하기 위한 것이다. 모델링은 위에 설명된 바와 유사하게 안테나 특정 파워 가중량치(g_k)를 가진 다른 OTA 안테나들로부터 독립된 페이딩 신호들을 전송함으로써 실행될 수 있다(비상관 분산을 상정). 연속적인 PAS는 임의로 선택되나 최적으로 선택된 방향들에서 별도의 OTA 안테나 소자들을 사용하는 별개의 PAS에 의하여 모델화될 수 있다.

OTA 안테나 파라미터들은 위에 설명된 바와 유사한 에러 함수에 의하여 결정될 수 있다. OTA 안테나 위치들의 결정을 위한 에러 함수는 이하의 식(10)과 같이 표시될 수 있다:

여기에서,

는 OTA 안테나 소자의 벡터이며, G{g_k}, g_k∈[0, 1]는 OTA 안테나 소자 파워 가중치의 벡터이며, ρ(Pψ, Δm)는 이론상 공간 상관관계이며,

는 안테나 소자들에 의해 파라미터(

, G)들을 가지고 얻은 공간 상관 관계이며, Pψ는, 공칭 도달 각도(ψ₀), 및 rms 각도상 확산(σ_ψ), 및 공지 형상(예컨대, 라플라시안)을 가진 파워 각 스펙트럼이다.

OTA 안테나들로 얻어지는 공간 상관관계(

)는 이하의 식(11)으로 정의될 수 있다:

여기서, 가중치(G, g_k)는 PAS에 의하여 정의된다.

마지막으로, θ_k으로 규정된 OTA안테나 파워 소자들의 위치들은 에러(E_ρ)의 최소 검색에 의해 달성될 수 있다:

최소 대신에, 에러(E_ρ)의 적절한 최소가 검색될 수 있다.

도 9는 본 발명 방법의 흐름도를 도시한다. 단계(900)에서, 무선 시험에서의 시험 기구 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자에 하나의 위치가 각각 대응하는 정해진 수의 임의의 위치들을 생성함으로써 각각의 프리셀렉션에 대해 복수의 프리셀렉션들이 형성된다. 단계(902)에서, 이론상 및 실제 공간 상관관계 사이의 절대 에러가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 시뮬레이션된 무선 채널의 적어도 하나의 경로를 위하여 하나의 프리셀렉션이 선택된다. 단계(904)에서, 적어도 하나의 경로와 무선 채널 에뮬레이터의 선택된 프리셀렉션의 위치들에서 안테나 소자들은 피시험 장치 및 무선 채널 에뮬레이터를 위한 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하기 위하여 같이 연결된다.

에뮬레이터(148), 프리셀렉터(150) 및/또는 셀렉터(152)는 일반적으로 메모리에 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 프리셀렉터(150)와 셀렉터(152)는 단일 장치로 통합될 수 있거나 또는 분리될 수 있다. 일반적으로 프로세서는 중앙처리유닛이나, 프로세서는 또한 부가적인 동작 프로세서일 수 있다. 프로세서는 컴퓨터 프로세서, ASIC, FPGA(Field-Programmable Gate Array), 및/또는 실시예의 하나 이상의 기능들을 실행하기 위하여 프로그램된 다른 하드웨어 부품들을 포함할 수 있다.

메모리는 휘발성 및/또는 불휘발성 메모리를 포함할 수 있으며 통상적으로 데이터를 저장한다. 예컨대, 메모리는 실시예에 따른 장치의 작동과 결합된 단계들을 실행하기 위하여 소프트웨어 어플리케이션 또는 작동 시스템과 같은 컴퓨터 프로그램 코드, 프로세서용 정보, 데이터, 콘텐츠를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리는 RAM, 하드 드라이브, 또는 다른 고정된 데이터 메모리 또는 저장 장치일 수 있다. 또한, 메모리, 또는 그 일부는 에뮬레이션 시스템에 분리가능하게 연결된 제거가능한 메모리일 수 있다.

여기 설명된 기술은 여러 수단에 의해 실행될 수 있다. 예컨대, 이들 기술은 하드웨어, 펌웨어, 소프트 웨어, 또는 그 결합에 의하여 실행될 수 있다. 펌웨어나 소프트웨어의 경우, 여기 설명된 기능들을 수행하는 모듈들을 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어 코드는 하나 이상의 프로세서들/컴퓨터들에 의해 제조되고 실행되는, 어느 적절한 프로세서/컴퓨터 판독가능한 데이터 저장 매체(들) 또는 메모리 유닛(들) 또는 물품(들)에 저장될 수 있다. 데이터 저장 매체 또는 메모리 유닛은 프로세서/컴퓨터 내부에서 또는 프로세서/컴퓨터의 외부에서 실행될 수 있으며, 이 경우, 이 기술 분야에 알려진 여러 수단을 통해 이들은 프로세서/컴퓨터에 통신가능하게 결합될 수 있다.

실시예들은 3GPP, LTE, WiMAX, Wi-Fi 및/또는 WCDMA에 적용될 수 있다. MIMO는 또한 가능한 적용 분야이다.

기술 향상으로서 본 발명의 개념은 여러 방식으로 구현될 수 있음이 이 기술 분야의 보통의 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명과 그 실시예들은 여기 설명된 예들에 제한되지 않고 청구범위의 범위 내에서 변할 수 있다.

100: 피시험 장치 150: 프리셀렉터

Claims

각각의 프리셀렉션에 대해, OTA(over-the air) 시험에서 각각의 위치가 피시험 장치(DUT) 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자용인 정해진 수의 임의의 위치들(random locations)을 생성함으로써 복수의 프리셀렉션들을 형성하도록 구성된 프리셀렉터;
시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론적인 및 실제적인 공간상 상관관계 사이의 절대 오차가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하도록 구성된 셀렉터;
선택된 프리셀렉션 위치들에서의 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 같이 연결하도록 구성되어, 상기 피시험 장치 및 상기 무선 채널 에뮬레이터를 위한 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하도록 구성되는 커넥터를 포함하는 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 프리셀렉터는 안테나 소자들을 위한 복수의 다른 수의 위치들을 가진 프리셀렉션들을 형성하도록 구성되며, 상기 셀렉터는 안테나 소자들을 위한 복수의 다른 수의 위치들을 가진 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하도록 구성되는 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 셀렉터는 이론상 및 실제의 공간적 상관관계에 기초한 에러 함수 값이 최소화되도록 최적화되는 복수의 임의의 프리셀렉션들(random preselections) 중에서 소정의 프리셀렉션을 선택하도록 구성되는 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 실현할 수 없는 위치들의 생성을 피하도록 구성되되, 상기 실현할 수 없는 위치들 각각은 두 개의 안테나 소자들이 적어도 부분적으로 서로 내측에 위치하는 것을 요구하는 위치인 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 셀렉터는 셀렉션 동안 적어도 하나의 실현할 수 없는 위치를 가진 각각의 프리셀렉션을 무시하도록 구성되되, 상기 실현할 수 없는 위치는 두 개의 안테나 소자들이 적어도 부분적으로 서로 내측에 위치하는 것을 요구하는 위치인 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 프리셀렉터는 정해진 최소 거리보다 더 큰 어느 두 위치들 사이에서의 거리만을 형성할 수 있도록 구성되며, 프리셀렉션에서 제1 위치가 자유로이 생성되는 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 프리셀렉터는 각각의 이미 생성된 위치로부터 정해진 최소 거리보다 더 먼 위치만을 생성할 수 있도록 구성되며, 각각의 프리셀렉션에서의 제1 위치는 자유로이 생성되는 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 정해진 최소 거리는 서로 구조적으로 접촉을 가지는 두 안테나들 사이의 거리인 OTA 시험용 에뮬레이팅 장치.
각 프리셀렉션에 대해, OTA(over-the air) 시험에서 각각의 위치가 피시험 장치(DUT) 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자용인 정해진 수의 임의의 위치들(random locations)을 생성함으로써 복수의 프리셀렉션들을 형성하며;
시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론적인 및 실제적인 공간상 상관관계 사이의 절대 오차가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하며;
적어도 하나의 경로의 선택된 프리셀렉션 위치들에서의 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 같이 연결하여, 상기 피시험 장치 및 상기 무선 채널 에뮬레이터를 위한 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하도록 하는 것을 포함하는 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제9항에 있어서, 상기 방법은, 안테나 소자용의 복수의 다른 정해진 수의 위치들을 가진 프리셀렉션들을 형성하며, 안테나 소자용의 복수의 다른 정해진 수의 위치들을 가진 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하는 것을 더 포함하는 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제9항에 있어서, 이론상 및 실제 공간상의 상관관계를 기초로 에러 함수의 값이 최소화되도록 최적화되는 복수의 임의의 프리셀렉션들(random preselections) 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하는 것을 더 포함하는 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제9항에 있어서, 실현할 수 없는 위치들의 생성을 방지하는 것을 더 포함하되, 상기 실현할 수 없는 위치들 각각은 두 개의 안테나 소자들이 적어도 부분적으로 서로 내측에 위치하는 것을 요구하는 위치인 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제9항에 있어서, 셀렉션 동안 적어도 하나의 실현할 수 없는 위치를 가진 각각의 프리셀렉션을 무시하는 것을 더 포함하되, 상기 실현할 수 없는 위치는 두 개의 안테나 소자들이 적어도 부분적으로 서로 내측에 위치하는 것을 요구하는 위치인 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제12항에 있어서, 프리셀렉션에서의 두 위치들 사이의 거리가 정해진 최소 거리보다 더 크면, 단지 프리셀렉션의 형성을 허용하는 것을 더 포함하며, 프리셀렉션에서의 제1 위치는 자유로이 생성되는 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제12항에 있어서, 상기 방법은, 어느 이전에 생성된 위치로부터의 정해진 최소거리보다 더 먼 위치의 생성만을 허용하는 것을 더 포함하며, 각각의 프리셀렉션에서의 제1 위치는 자유로이 생성되는 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 정해진 최소 거리는 서로의 구조적인 접촉을 가지는 두 안테나 소자들 사이의 거리인 OTA 시험용 에뮬레이팅 방법.
무선 채널 에뮬레이터, 복수의 안테나 소자들, 프리셀렉터, 셀렉터, 및 커넥터를 포함하는 OTA 시험의 에뮬레이팅 시스템으로서:
각각의 프리셀렉션에 대해, OTA 시험에서 각각의 위치가 피시험 장치(DUT) 둘레의 정해진 수의 안테나 소자들의 하나의 안테나 소자용인 정해진 수의 임의의 위치들(random locations)을 생성함으로써 복수의 프리셀렉션들을 형성하도록 구성된 상기 프리셀렉터;
시뮬레이션될 무선 채널의 적어도 하나의 경로에 대해, 이론적인 및 실제적인 공간상 상관 관계 사이의 절대 오차가 정해진 한계 이하인 복수의 프리셀렉션들 중에서 하나의 프리셀렉션을 선택하도록 구성된 상기 셀렉터;
상기 피시험 장치 및 무선 채널 에뮬레이터용의 시뮬레이션된 무선 채널을 물리적으로 실현하기 위하여, 선택된 프리셀렉션의 위치들에서 안테나 소자들과 무선 채널 에뮬레이터를 같이 연결하도록 구성된 상기 커넥터를 포함하는 OTA 시험용 에뮬레이팅 시스템.