KR102003877B1 - beam space type channel emulator for massive MIMO - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에 관한 것으로, 특히 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 빔 스페이스 방식의 다중 경로로 연결함으로써 적은 리소스를 갖고도 실시간적이면서도 효율적으로 페이딩 채널을 생성할 수 있도록 한 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a beam-spaced MIMO channel emulator, and more particularly, to a beam-spaced MIMO base station having a plurality of antennas, To a beam-space-type mass-MIMO channel emulator capable of generating a beam-space-type MIMO channel emulator.
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 상쇄됨으로써 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 result of the cancellation of the result that a simple transmission / reception filter can be used to service several users at the same time, research on massive MIMO has been actively carried out and is now one of the hottest fields of interest.
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) MIMO) 기법을 릴리즈(release) 13을 통해 표준으로 채택하고 있다. 이하 매시브 MIMO를 FD-MIMO를 서브셋으로 포함하는 포괄적인 개념으로 사용하는데, 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) MIMO) technique that can maximize the radio channel sum rate is adopted as a standard through release 13. MIMO is a comprehensive concept that includes FD-MIMO as a subset, and it is predicted that such massive MIMO will be adopted as an essential technology in the 5G system currently under development.
한편, 매시브 MIMO는 채널을 기반으로 그 용량을 최대로 활용하는 기술이어서 성능 자체가 채널에 의해 정해지지만, 채널은 주어지는 환경이기 때문에 이를 변화시킬 수가 없다. 이 때문에 주어진 환경 즉, 채널에 대해서 장비가 최대의 성능을 얻을 수 있는지는 필드에 설치하기 전에 확인되어야 한다. 따라서 다양한 필드 환경을 실험실 수준에서 구현 또는 재현할 수 있는 채널 에뮬레이터가 절실히 요구되고 있다.On the other hand, since MIMO is a technique for maximizing the capacity based on a channel, performance itself is determined by the channel, but the channel can not be changed because it is a given environment. For this reason, it must be confirmed before installation in the field that the equipment can achieve the maximum performance for a given environment, ie, the channel. Therefore, there is an urgent need for a channel emulator capable of implementing or reproducing various field environments at the laboratory level.
다른 한편, 매시브 MIMO의 채널에 대해 신호의 AOA(입사각; Angle of Arrival)/AOD(방사각; Arrival of Departure) 등의 특성을 반영할 수 있는 채널 모델, 예를 들어 3차원 공간 채널 모델(3D SCM; 3D Spatial Channel Model) 등의 확장된 채널 모델을 개발하여 적용하는 것이 권고되고 있다. 즉, 신호 경로를 AOA/AOD를 기준으로 PAS(Power Angular Spectrum)가 형성되는 형태의 빔에 의해 다중 경로로 구성한 후에 이를 합의 형태로 조합하는 방식 등의 채널 모델을 적용하는 것이 권고되고 있다.On the other hand, a channel model capable of reflecting characteristics of an AOA (Angle of Arrival) / AOD (Arrival of Departure) of a signal for a channel of a massive MIMO, for example, a 3D spatial channel model SCM (3D Spatial Channel Model), and so on. That is, it is recommended to apply a channel model such as a method in which a signal path is formed into a multipath by a beam having a form of a PAS (Power Angular Spectrum) based on AOA / AOD and then combined into a sum form.
도 1은 종래 ES 방식을 채택한 채널 에뮬레이터의 패스트 페이딩 엔진의 기능 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 ES(Element Space) 방식을 채택한 채널 에뮬레이터는 패스트 페이딩(fast fading 또는 short-term fading) 채널을 생성함에 있어서 기지국 안테나별, 즉 엘리먼트 스페이스(Element-Space)별로 신호를 처리하는 방식을 사용한다. 예를 들어, 32개의 2*2 MIMO 기지국을 연결 가능하다고 할 때 종래 ES 방식의 채널 에뮬레이터는 각 안테나 경로(p=2*32=64) 별로 구비된 샘플 버퍼(sample buffer)를 통해 최대 6개까지의 다중 지연 경로(multi delay path 또는 multi path; 이하 간단히 '다중 경로'라 한다)를 형성한 상태에서 각각의 채널 계수를 곱한 후에 더하고, 다시 이렇게 모든 샘플 버퍼를 통한 다중 경로 신호를 합산하여 특정 단말을 향하는 패스트 페이딩 채널을 형성한다.1 is a functional block diagram of a fast fading engine of a channel emulator adopting a conventional ES system. As shown in FIG. 1, a channel emulator adopting a conventional ES (Element Space) scheme generates a fast fading (short fading or short-term fading) channel by generating a signal for each base station antenna, Is used. For example, supposing that 32 2 * 2 MIMO base stations can be connected, a channel emulator of the conventional ES system can transmit up to six (6) samples through sample buffers provided for each antenna path (p = 2 * 32 = 64) And multipath signals through all the sample buffers are summed up to be added to each of the multipath signals in a state where the multipath signals are multiplied by the respective channel coefficients. Thereby forming a fast fading channel toward the terminal.
이 방식은 다수의 기지국이 존재하는 경우에는 다중 경로/다중 단말에 대한 안테나 신호의 중복이 많이 발생하기 때문에 효율적인 처리 방법이 된다. 즉, 기존 소규모 MIMO, 예를 들어 2*2 또는 4*2 MIMO용의 채널 에뮬레이터는 각 기지국당 적은 안테나 수 때문에 공간적인 채널 특성보다는 시간적인 채널 특성, 즉 파워 딜레이 프로파일(PDP; Power Delay Profile)을 기반으로 하는 전통적인 페이딩 채널을 생성하는 것이 주목적이었다. 이때 일반적으로 기지국 안테나의 간격이 파장보다 매우 크기 때문에 각 안테나의 채널간 상관 관계가 없는 것으로 가정되는데, 이러한 가정이 실환경 채널 시험 결과와 크게 차이가 발생하지 않았다.In this method, when there are a plurality of base stations, the antenna signals for the multipath / multiple terminals are redundantly generated, which is an efficient processing method. That is, the existing small-scale MIMO, for example, a 2 * 2 or 4 * 2 MIMO channel emulator has a temporal channel characteristic rather than a spatial channel characteristic, that is, a power delay profile (PDP) , Which is based on a conventional fading channel. In this case, since the interval of the base station antennas is generally larger than the wavelength, it is assumed that there is no correlation between the channels of the respective antennas.
이에 반해 매시브 MIMO 기법은 빔포밍 및 MU(Multi-User)-MIMO 방식을 적용하여 공간적으로 구분된 개별 사용자가 전체 주파수 자원을 공유함으로써 개별 사용자의 최대 채널 용량을 증가시키지는 못하지만 셀 전체 채널 용량을 동시 사용자 수만큼 증가시키는 기법이다. 이러한 매시브 MIMO 기법을 채택한 경우에 기지국당 안테나 수가 기존보다 작게는 10배, 크게는 100배로 현저히 증가하면서 채널 생성시 중복되는 안테나 수가 훨씬 많아지게 된다. 따라서 채널 에뮬레이터를 통한 핸드오버 테스트 등을 위해 복수, 예를 들어 3개 이상의 매시브 MIMO 기지국을 지원해야 하는 경우 기지국 안테나 별로 샘플 버퍼 등을 구성하는 종래의 ES 방식은 상대적으로 많은 리소스를 요구하기 때문에 매우 비효율적이 된다.On the other hand, the massive MIMO scheme can not increase the maximum channel capacity of individual users by sharing the entire frequency resources by spatially dividing individual users by applying beamforming and MU (Multi-User) -MIMO scheme, It is a technique to increase by the number of users. In case of adopting such a massive MIMO scheme, the number of antennas per base station is significantly increased by a factor of 10 times, and by a factor of 100 times, the number of overlapping antennas becomes much larger. Therefore, when a plurality of, for example, three or more massive MIMO base stations are to be supported for a handover test or the like through a channel emulator, a conventional ES system constituting a sample buffer or the like for each base station antenna requires a relatively large amount of resources, It becomes inefficient.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 빔 스페이스 방식의 다중 경로로 연결함으로써 적은 리소스를 갖고도 실시간적이면서도 효율적으로 페이딩 채널을 생성할 수 있도록 한 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터를 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a fading channel in real time and efficiently with a small amount of resources by connecting a massive MIMO base station having a plurality of antennas, And to provide a beam-space-type mass-MIMO channel emulator capable of realizing a beam-space-type MIMO channel emulator.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터는 10개 이상의 안테나를 갖는 1개 이상의 기지국(eNB)과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말(UE)에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 eNB I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 안테나 전송 신호(P1,…,PP)에 대한 페이딩 처리를 수행하는 링크 프로세서(LP) 보드가 구비된 본체부를 포함하되, 상기 LP 보드는 기지국의 각 안테나 전송 신호에 대해 각각의 채널 계수(h1,…,hP)를 곱하는 복수의 채널 계수 곱셈기 및 각각의 채널 계수(h1,…,hP)가 곱해진 안테나 전송 신호를 합산하는 1개의 덧셈기를 구비한 빔 스페이스(BS) 블록을 적어도 다중 경로의 수만큼 구비한 패스트 페이딩 엔진을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a beam-space-based mass MIMO channel emulator for processing RF signals for at least one base station (eNB) having at least ten antennas and a terminal having at least one antenna And a link processor (LP) board for performing fading processing for each antenna transmission signal (P 1 , ..., P P ) between the eNB I / F board and the UE I / comprising the LP boards each channel coefficient for each antenna transmission signal of the base station (h 1, ..., h P ) for multiplying the plurality of channel coefficient multipliers and for each channel coefficient (h 1, ..., h P ) is And a fast fading engine including at least a number of beam paths (BS) blocks having one adder for summing the antenna transmission signals multiplied by the number of multipaths.
전술한 구성에서, 상기 패스트 페이딩 엔진은, 각 안테나의 전송 신호를 복수의 샘플만큼 저장하는 1개의 샘플 버퍼에서 1개의 시간 지연을 선택하는 구조로 이루어져서 각각의 상기 BS 블록의 후단에 연결되는 서빙 기지국용 탭 딜레이 라인(TDL) 필터를 구비한다.In the above-described configuration, the fast fading engine may include a structure for selecting one time delay from one sample buffer for storing a plurality of samples of transmission signals of each antenna, Lt; RTI ID = 0.0 > (TDL) < / RTI >
상기 패스트 페이딩 엔진은, 각 안테나의 전송 신호를 복수의 샘플만큼 저장하는 1개의 샘플 버퍼에서 다중 경로 수만큼의 시간 지연을 선택하고 각 시간 지연에 각각의 채널 계수를 곱한 후에 더하는 구조로 이루어져서 상기 BS 블록의 후단에 연결되는 네이버 기지국용 탭 딜레이 라인(TDL) 필터를 구비한다.The fast fading engine has a structure in which a time delay corresponding to the number of multipaths is selected from one sample buffer storing a plurality of samples of transmission signals of each antenna, and each time delay is multiplied by each channel coefficient, And a tap delay line (TDL) filter for a neighbor base station connected to the rear end of the block.
상기 LP 보드를 제어하는 시나리오 서버를 더 포함하며, 상기 시나리오 서버는 상기 LP 보드에 연결된 기지국 중에서 선택된 1개의 서빙 기지국에 대해 다중 경로 수만큼의 BS 블록 및 동수의 서빙 기지국용 TDL 필터를 조합하여 패스트 페이딩 채널을 형성하고, 선택된 1개 이상의 네이버 기지국에 대해 각 네이버 기지국 수만큼의 BS 블록 및 동수의 네이버 기지국용 TDL 필터를 사용하여 패스트 페이딩 채널을 형성한다.And a scenario server for controlling the LP board, wherein the scenario server combines BS blocks of the number of multi-paths and TDL filters of the same number of serving base stations for one serving base station selected from the base stations connected to the LP board, Fading channels and forms fast fading channels for the selected one or more neighbor base stations using the number of BS blocks corresponding to the number of neighbor base stations and the number of TDL filters for the same number of neighbor base stations.
본체부에 연결될 기지국과 단말의 수와 각각의 위치, 기지국과 단말 사이의 거리 정보를 포함하는 테스트 시나리오를 제공하는 테스트 매니저를 더 포함하며, 상기 시나리오 서버는 상기 테스트 매니저로부터 전달받은 테스트 시나리오에 따라 LP 보드에 연결된 모든 기지국의 경로 손실을 계산한 후에 최소 경로 손실을 갖는 기지국을 서빙 기지국으로 선택하고, 나머지 기지국을 네이버 기지국으로 선택한다.Further comprising: a test manager for providing a test scenario including a number of base stations and terminals to be connected to the main body unit, and information about the respective locations, and distance information between the base station and the terminals, wherein the scenario server After calculating the path loss of all the base stations connected to the LP board, the base station having the minimum path loss is selected as the serving base station, and the remaining base stations are selected as the neighbor base stations.
상기 매니저는 단말의 이동 속도 정보를 더 제공하고, 상기 시나리오 서버는 상기 단말의 속도에 따른 위치를 계산한 후에 서빙 기지국의 교체 여부를 결정한다.The manager further provides the moving speed information of the terminal, and the scenario server calculates the position according to the speed of the terminal and then determines whether to replace the serving base station.
본 발명의 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에 따르면, 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 빔 스페이스 방식의 다중 경로로 연결함으로써 아래의 표 1로 나타낸 바와 같이 ES 방식에 비해 상대적으로 적은 리소스를 갖고도 매우 효율적으로 페이딩 채널을 생성할 수가 있다.According to the beam-space-type mass-MIMO channel emulator of the present invention, a massive MIMO base station having a plurality of antennas and a terminal are connected by multipath in a beam-space manner, The fading channel can be generated very efficiently even with a small amount of resources.
(종래)ES system
(Conventional)
(본 발명)BS method
(Invention)
도 1은 종래 ES 방식을 채택한 채널 에뮬레이터의 패스트 페이딩 엔진의 기능 블록도.
도 2는 본 발명의 빔 스페이스(BS) 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 전반적인 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 패스트 페이딩 엔진의 기능 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 LP 보드의 기능 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에서 단위 BS 블록의 구성도.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에서 서빙 기지국 및 네이버 기지국용 TDL 필터의 구성도.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에서 서빙 기지국 및 네이버 기지국용 BS 블록과 TDL 필터 조합을 보인 블록 구성도.1 is a functional block diagram of a fast fading engine of a channel emulator employing a conventional ES scheme.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a channel emulator for a MIMO system.
3 is a functional block diagram of a fast fading engine of a channel-based MIMO channel emulator for a BS scheme according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a functional block diagram of an LP board of a channel-based MIMO channel emulator according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a unit BS block in a channel-based MIMO channel emulator according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are block diagrams of a TDL filter for a serving BS and a neighbor BS in a BS-based MIMO channel emulator, respectively, according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are block diagrams showing a combination of a BS block and a TDL filter for a serving BS and a neighbor BS in a BS-based MIMO channel emulator according to an embodiment of the present invention;
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 빔 스페이스(Beam Space; 이하 간단히 'BS'라고도 한다) 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a channel emulator for a massive MIMO scheme according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 빔 스페이스(BS) 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 전반적인 시스템 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터는 크게 복수, 예를 들어 3개의 매시브 MIMO 기지국(400)과 단말(500)을 연결하는 복수의 채널 신호에 대해 실시간 페이딩 처리, 즉 패스트 페이딩 및 슬로우 페이딩 처리를 수행하는 링크 프로세서 보드(Link Processor Board; 이하 간단히 'LP 보드'라 한다)(110), 기지국(400)과 LP 보드(110)를 연결하는 기지국 인터페이스 보드(e-Node B Interface Board; 이하 간단히 'eNB I/F 보드'라 한다)(120), LP 보드(110)와 단말(500)을 연결하는 단말 인터페이스 보드(User Equipment Interface Board; 이하 간단히 'UE I/F 보드'라 한다)(130)를 포함하여 이루어진 에뮬레이터 본체부(이하 간단히 '본체부'라 한다)(100), 사용자가 원하는 테스트 시나리오, 예를 들어 기지국(400)과 단말(500)의 개수나 위치 또는 그들 사이의 거리, 단말의 이동 속도 또는 각 안테나의 AOA/AOD 등을 GUI(Graphic User Interface) 기반으로 설정할 수 있도록 지원하는 테스트 매니저(Test Manager; TM)(300) 및 테스트 매니저(300)를 통해 사용자가 설정한 테스트 시나리오에 따라 각종 페이딩 채널 계수나 경로 손실(path loss) 등을 계산하여 LP 보드(110)를 제어하는 시나리오 서버(Scenario server; S-서버)(200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 도 2의 실시예에서는 64개의 안테나를 갖는 3개의 매시브 MIMO 기지국(400)과 2개의 안테나를 갖는 16개의 단말(500)이 연결된 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터를 도시하고 있다.FIG. 2 is a general system configuration diagram of a channel-based MIMO channel emulator according to the present invention. 2, a BS-based massive MIMO channel emulator according to the present invention includes a plurality of channel mul- tiplexers, for example, real-time fading channels for a plurality of channel signals connecting three ma- trix
도 3은 본 발명의 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 패스트 페이딩 엔진의 기능 블록도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 패스트 페이딩 엔진은 기지국의 안테나 수와는 무관하게 다중 경로의 수만큼으로 샘플 버퍼의 수가 고정(본 예에서는 6개)된다.FIG. 3 is a functional block diagram of a fast fading engine of a BS-type channel emulator for massive MIMO of the present invention. 3, the fast fading engine of the BS-mode MIMO channel emulator of the present invention has a fixed number of sample buffers (six in this example) as many as the number of multiple paths regardless of the number of antennas of the base station, do.
따라서, 예를 들어 64개(p)의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국을 지원 가능한 채널 에뮬레이터를 도 1의 ES 방식으로 구현하는 경우에는 안테나 수에 해당하는 64개의 샘플 버퍼가 요구되지만 본 발명에서는 단지 다중 경로의 수인 6개의 샘플 버퍼만이 요구되기 때문에 안테나 수가 증가하더라도 복잡도는 그대로 유지되고, 결과적으로 자원 대비 효율을 현저하게 제고시킬 수가 있다.Accordingly, for example, when a channel emulator capable of supporting a massive MIMO base station having 64 (p) antennas is implemented by the ES scheme of FIG. 1, 64 sample buffers corresponding to the number of antennas are required. However, Only six sample buffers are required. Therefore, even if the number of antennas increases, the complexity remains unchanged. As a result, the efficiency with respect to resources can be remarkably increased.
MIMO 기지국의 P개의 안테나에서 방사되어 채널을 통과한 후 단말에 입사되는 다운링크 베이스밴드 수신 신호 
특히 채널 계수 
그리고 이를 통해 
즉, 단말의 수신 신호는 기지국의 각 안테나에서 송신된 후 경로 차이가 있는 다중 경로를 통과하여 위상, 크기 및 시간 지연의 차이가 발생된 신호들의 합으로 표현된다. 그리고 이를 그 합의 순서를 변경함으로써 아래의 수학식 4와 같이 빔 스페이스(BS(n)) 방식으로 표현할 수 있다.That is, the received signal of the terminal is expressed by the sum of the signals having the difference in phase, size, and time delay after being transmitted from each antenna of the base station and passing through the multipath with the path difference. Then, by changing the order of the summation, it can be expressed by a beam space (BS (n)) method as shown in Equation (4) below.
이는 위의 수학식 4에서와 같이 
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 LP 보드의 기능 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 채널 에뮬레이터의 LP 보드(110)는 크게 복수의 BS 블록을 구비한 BS 블록 그룹(112a) 과 복수의 TDL(Tap Delay Line) 필터를 구비한 TDL 필터 그룹(112b)으로 이루어져서 패스트 페이딩 채널을 생성하는 패스트 페이딩 엔진(1112) 및 슬로우 페이딩(slow facing) 엔진(113)를 포함하여 이루어질 수 있다.FIG. 4 is a functional block diagram of an LP board of a channel-based MIMO channel emulator according to an embodiment of the present invention. 4, the
전술한 구성에서, LP 보드(110)는 기지국 사이의 핸드오버 테스트 등을 지원하기 위해 시나리오 서버(200)의 제어에 따라 본체부(100)에 연결된 복수, 예를 들어 3개의 기지국(eNB1, eNB2, eNB3) 중에서 1개의 서빙(serving) 기지국과 1개 이상의 네이버(neighbor) 기지국을 선택하는 멀티플렉서(MUX)(111)을 더 구비할 수 있다. 이 멀티플렉서(MUX)(111)는 서빙 기지국의 모든 안테나 전송 신호에 대해 3GPP 3D-SCM에서 필요로 하는 복수, 예를 들어 최대 24개의 다중 경로별 신호 묶음(M1_64x,…,M24_64x)을 만들고, 1개 이상(본 예에서는 2개)의 네이버 기지국에 대해서는 네이버 기지국 수만큼, 즉 2개의 신호 묶음(M25_64x, M26_64x)을 만들어서 BS 블록 그룹(112a)에 전달한다.The
LP 보드(110)는 또한 시나리오 서버(200)가 지시한 수만큼의 TDL 필터를 사용, 예를 들어 서빙 기지국용으로서 슬로우 페이딩 엔진(113)을 경유한 24개의 TDL 필터의 출력(T1, T24)을 조합(MT1)하고, 2개의 네이버 기지국용으로서 역시 슬로우 페이딩 엔진(113)을 경유한 각 1개씩의 TDL 필터의 출력(T25, T26)을 선택(MT2, MT3; 후술함)하는 디멀티플렉서(DE-MUX)(114)를 더 구비할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 에뮬레이터에서 단위 BS 블록의 구성도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 채널 에뮬레이터에서 사용되는 단위 BS 블록은 크게 기지국의 각 안테나 전송 신호(P1,…,PP)에 대해 각각의 채널 계수(h1,…,hP)를 곱하는 복수의 채널 계수 곱셈기 및 각각의 채널 계수(h1,…,hP)가 곱해진 안테나 전송 신호를 합산하는 1개의 덧셈기를 포함하여 이루어질 수 있다.5 is a block diagram of a unit BS block in a channel emulator according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 5, the unit BS block used in the channel emulator of the present invention is largely each antenna transmission signal of the base station (P 1, ..., P P ) , each of the channel coefficients (h 1, about ..., h P ), And one adder for summing the antenna transmission signals multiplied by respective channel coefficients (h 1 , ..., h P ).
한편, 일반적으로 셀 내의 특정 단말에 입력되는 서빙 기지국 신호는 코히어런트 처리 이득(coherent processing gain)을 얻기 위해 빔포밍되어 있는 반면에 다른 셀의 네이버 기지국 신호는 서빙 기지국 셀 내의 단말에 빔포밍되어 있지 않다. 이때 서빙 기지국 셀 내의 특정 단말에서 수신된 타 기지국 신호는, 이를 채널 에뮬레이터에서 생성할 때 자체 안테나별 독립성과 단말 사이에 형성된 채널에 의한 독립성의 중복 작용으로 인해 논-코히어런트(non-coherent), 즉 단순 잡음 신호로 가정될 수 있다. 따라서 타 기지국 신호는 서빙 기지국 신호와는 달리 다중 경로별 신호의 AOA/AOD를 정확히 표현할 필요가 없으며 타 기지국의 간섭 잡음의 발생을 위한 충분한 자유도(DOF; degree Of Freedom)를 제공할 수 있을 정도면 된다.Meanwhile, in general, a serving base station signal input to a specific terminal in a cell is beamformed to obtain a coherent processing gain, while a neighbor base station signal of another cell is beamformed to a terminal in a serving base station cell It is not. In this case, the other base station signals received at the specific base station in the serving base station cell are non-coherent due to their own antenna independence and independence due to the channels formed between the terminals when generating the other base station signals in the channel emulator. , That is, a simple noise signal. Therefore, unlike the serving base station signal, the other base station signal does not need to accurately represent the AOA / AOD of the multi-path signal and can provide a sufficient degree of freedom (DOF) for generation of interference noise of other base stations It is necessary.
이를 감안하여 본 발명의 채널 에뮬레이터에서는 서빙 기지국에 대해서는, 예를 들어 최대 24개의 다중 경로를 해당하는 수만큼의 BS 블록을 사용하여 패스트 페이딩 채널을 형성하는 반면에 각각의 네이버 기지국에 대해서는 1개의 BS 블록과 1개의 TDL 블록을 사용하여 패스트 페이딩 채널을 형성할 수 있도록 하고 있다.In consideration of this, in the channel emulator of the present invention, for example, a fast fading channel is formed by using a number of BS blocks corresponding to a maximum of 24 multipaths for a serving base station, while one BS Block and one TDL block can be used to form a fast fading channel.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 에뮬레이터에서 서빙 기지국 및 네이버 기지국용 TDL 필터의 구성도이다. 본 발명의 채널 에뮬레이터에서 TDL 필터는 각 단위 BS 블록의 출력(M1,…,M26)에 대해 다중 경로 신호를 생성한다. 먼저, 서빙(serving) 기지국용의 TDL 필터는 도 6a에 도시한 바와 같이, 예를 들어 1024 샘플을 저장하는 1개의 샘플 버퍼에서 1개의 시간 지연을 선택하는 구조로 이루어질 수 있다. 다음으로, 네이버(neighbor) 기지국용의 TDL 필터는 도 6b에 도시한 바와 같이, 예를 들어 1개의 1024 샘플 버퍼에서 복수, 예를 들어 24개의 시간 지연을 선택한 후에 여기에 각각의 채널 계수를 곱한 후에 더하는 구조로 이루어질 수 있다.6A and 6B are block diagrams of a TDL filter for a serving base station and a neighbor base station in a channel emulator according to an embodiment of the present invention, respectively. In the channel emulator of the present invention, the TDL filter generates a multipath signal for the outputs (M1, ..., M26) of each unit BS block. First, a TDL filter for a serving base station may be configured to select one time delay in one sample buffer storing, for example, 1024 samples, as shown in FIG. 6A. Next, as shown in FIG. 6B, a TDL filter for a neighbor base station selects a plurality of, for example, 24 time delays in one 1024 sample buffer, for example, and thereafter multiplies each channel coefficient by Can be made with a structure added later.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 BS 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터에서 서빙 기지국 및 네이버 기지국용 BS 블록과 TDL 필터 조합을 보인 블록 구성도이다. 먼저 도 7a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 채널 에뮬레이터에서는 서빙 기지국에 대해서는, 예를 들어 최대 24개의 다중 경로를 해당하는 수만큼의 BS 블록(BS1~BS24) 및 1개의 시간 지연 구조를 갖는 동수의 TDL 필터(TDL1 s~TDL24 s)를 사용하여 패스트 페이딩 채널을 형성한다.7A and 7B are block diagrams showing a combination of a BS block and a TDL filter for a serving BS and a neighbor BS in a BS-based MIMO channel emulator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7A, in the channel emulator of the present invention, for a serving base station, for example, up to 24 multipaths are divided into a corresponding number of BS blocks BS 1 to BS 24 and one time delay structure (TDL 1 s to TDL 24 s ) are used to form a fast fading channel.
반면에 네이버 기지국에 대해서는 도 7b에 도시한 바와 같이 1개의 BS 블록(BS1)과 1개의 TDL 필터(TDL1 n)를 사용하여 패스트 페이딩 채널을 형성할 수 있도록 하고 있다.On the other hand, for a neighbor base station, as shown in FIG. 7B, one BS block (BS 1 ) and one TDL filter (TDL 1 n ) are used to form a fast fading channel.
한편, 사용자가 테스트 매니저를 통해 네이버 기지국의 개수와 서빙 기지국 및 네이버 기지국의 위치 또는 그들 사이의 거리, 단말의 이동 속도, 사용하고자 하는 채널 모델, 이에 적용할 다중 경로의 수와 그 AOA/AOD 등을 설정하면, 시나리오 서버는 이에 따라 BS 블록 및 TDL 필터를 전술한 바와 같이 조합하여 서빙 기지국 및 네이버 기지국용 페이딩 채널을 형성한다.On the other hand, when the user inputs the number of neighbor base stations, the position of the serving base station and the neighbor base station or the distance between them, the moving speed of the terminal, the channel model to be used, the number of multipaths to be applied thereto and the AOA / The scenario server combines the BS block and the TDL filter as described above to form a fading channel for the serving base station and the neighbor base station.
이 과정에서, 시나리오 서버는 모든 기지국에 대한 슬로우 페이딩 경로 손실을 계산한 후에 최소 경로 손실을 갖는 기지국을 서빙 기지국으로 선정하고, 나머지 기지국을 네이버 기지국으로 선정할 수 있다. 그리고 단말이 이동하여 핸드오버가 요구되는 경우에는 인접한 네이버 기지국을 서빙 기지국으로 교체하는데, 이를 위해 BS 블록과 TDL 필터를 새롭게 조합하여 패스트 페이딩 채널을 형상하게 된다.In this process, the scenario server calculates the slow fading path loss for all the base stations, then selects the base station having the minimum path loss as the serving base station, and selects the remaining base station as the neighbor base station. If handover is required, the neighboring BS is replaced with a serving BS. For this purpose, a BS fb and a TDL filter are newly combined to form a fast fading channel.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터의 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. will be. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
예를 들어, '보드', '엔진', '블록' 및 '그룹' 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. For example, terms such as 'board', 'engine', 'block' and 'group' are arbitrary borrowings for logical or functional explanatory convenience and should not be used to limit the scope of rights, Functional organization may also be integrated into larger units or may be described in smaller units.
또한, 서빙 기지국의 다중 경로 수, 연결 가능한 네이버 기지국의 수와 다중 경로의 수도 역시 적절하게 증감할 수 있을 것이다.In addition, the number of multipaths of the serving base station, the number of connectable neighbor base stations, and the number of multipaths may also be appropriately increased or decreased.
100: 에뮬레이터 본체부, 110: 링크 프로세서(LP) 보드,
111: 멀티플렉서(MUX), 112: 패스트 페이딩 엔진,
112a: BS 블록 그룹, 112b: TDL 필터 그룹,
113: 슬로우 페이딩 엔진, 114: 디멀티플렉서(DE-MUX),
120: 기지국 인터페이스(eNB I/F) 보드,
130: 단말 인터페이스(UE I/F) 보드,
200: 시나리오 서버, 300: 테스트 매니저,
400: 기지국, 500: 사용자 단말100: emulator main unit, 110: link processor (LP) board,
111: multiplexer (MUX), 112: fast fading engine,
112a: BS block group, 112b: TDL filter group,
113: slow fading engine, 114: demultiplexer (DE-MUX)
120: base station interface (eNB I / F) board,
130: terminal interface (UE I / F) board,
200: scenario server, 300: test manager,
400: base station, 500: user terminal
Claims (6)
상기 LP 보드는 기지국의 각 안테나 전송 신호에 대해 각각의 채널 계수(h1,…,hP)를 곱하는 복수의 채널 계수 곱셈기 및 각각의 채널 계수(h1,…,hP)가 곱해진 안테나 전송 신호를 합산하는 1개의 덧셈기를 구비한 빔 스페이스(BS) 블록을 적어도 다중 경로의 수만큼 구비한 패스트 페이딩 엔진을 포함하는 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터.An eNB I / F board and a UE I / F board each performing RF signal processing for one or more base stations (eNBs) having ten or more antennas and a terminal (UE) having one or more antennas, And a link processor (LP) board for performing fading processing on the antenna transmission signals (P 1 , ..., P P )
The LP boards each channel coefficients (h 1, ..., h P ) a plurality of channel coefficient multipliers and for each channel coefficient (h 1, ..., h P ) the product made antenna is multiplied by the for each antenna transmitting signal of base station And a fast fading engine having a beam space (BS) block having one adder for summing transmission signals as many as the number of multipaths.
상기 패스트 페이딩 엔진은, 각 안테나의 전송 신호를 복수의 샘플만큼 저장하는 1개의 샘플 버퍼에서 1개의 시간 지연을 선택하는 구조로 이루어져서 각각의 상기 BS 블록의 후단에 연결되는 서빙 기지국용 탭 딜레이 라인(TDL) 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터.The method according to claim 1,
The fast fading engine includes a structure for selecting one time delay from one sample buffer for storing a plurality of samples of transmission signals of each antenna and a tap delay line for a serving base station connected to the rear end of each BS block TDL) filter. The channel emulator for a beam-space-type massive MIMO system includes:
상기 패스트 페이딩 엔진은, 각 안테나의 전송 신호를 복수의 샘플만큼 저장하는 1개의 샘플 버퍼에서 다중 경로 수만큼의 시간 지연을 선택하고 각 시간 지연에 각각의 채널 계수를 곱한 후에 더하는 구조로 이루어져서 상기 BS 블록의 후단에 연결되는 네이버 기지국용 탭 딜레이 라인(TDL) 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터.The method of claim 2,
The fast fading engine has a structure in which a time delay corresponding to the number of multipaths is selected from one sample buffer storing a plurality of samples of transmission signals of each antenna, and each time delay is multiplied by each channel coefficient, And a tap delay line (TDL) filter for a neighbor base station connected to a rear end of the block.
상기 LP 보드를 제어하는 시나리오 서버를 더 포함하며,
상기 시나리오 서버는 상기 LP 보드에 연결된 기지국 중에서 선택된 1개의 서빙 기지국에 대해 다중 경로 수만큼의 BS 블록 및 동수의 서빙 기지국용 TDL 필터를 조합하여 패스트 페이딩 채널을 형성하고, 선택된 1개 이상의 네이버 기지국에 대해 각 네이버 기지국 수만큼의 BS 블록 및 동수의 네이버 기지국용 TDL 필터를 사용하여 패스트 페이딩 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터.The method of claim 3,
And a scenario server for controlling the LP board,
The scenario server forms a fast fading channel by combining a number of multi-path BS blocks and a same number of TDL filters for a serving base station for one serving base station selected from the base stations connected to the LP board, Wherein a fast fading channel is formed using the BS blocks and the TDL filters for the same number of neighbor base stations for the number of neighbor base stations for each of the neighbor base stations.
본체부에 연결될 기지국과 단말의 수와 각각의 위치, 기지국과 단말 사이의 거리 정보를 포함하는 테스트 시나리오를 제공하는 테스트 매니저를 더 포함하며,
상기 시나리오 서버는 상기 테스트 매니저로부터 전달받은 테스트 시나리오에 따라 LP 보드에 연결된 모든 기지국의 경로 손실을 계산한 후에 최소 경로 손실을 갖는 기지국을 서빙 기지국으로 선택하고, 나머지 기지국을 네이버 기지국으로 선택하는 것을 특징으로 하는 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터.The method of claim 4,
Further comprising a test manager for providing a test scenario including a number of base stations and terminals to be connected to the main body, respective positions of the terminals, and distance information between the base stations and the terminals,
The scenario server calculates the path loss of all the base stations connected to the LP board according to the test scenario transmitted from the test manager and then selects the base station having the minimum path loss as the serving base station and selects the remaining base station as the neighbor base station And a beam-space-type MIMO channel emulator.
상기 테스트 매니저는 단말의 이동 속도 정보를 더 제공하고,
상기 시나리오 서버는 상기 단말의 속도에 따른 위치를 계산한 후에 서빙 기지국의 교체 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 빔 스페이스 방식의 매시브 MIMO용 채널 에뮬레이터.The method of claim 5,
The test manager further provides the moving speed information of the terminal,
Wherein the scenario server calculates a location according to a speed of the mobile station and then determines whether to replace the serving base station.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180042733A KR102003877B1 (en) | 2018-04-12 | 2018-04-12 | beam space type channel emulator for massive MIMO |
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| KR (1) | KR102003877B1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP4297299A1 (en) | 2022-06-22 | 2023-12-27 | Innowireless Co., Ltd. | Method and apparatus for calibrating array path of beam forming test equipment for base station |
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- 2018-04-12 KR KR1020180042733A patent/KR102003877B1/en active IP Right Grant
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