KR102129270B1

KR102129270B1 - method for calibrating I/Q imbalance of massive air-channel simulator

Info

Publication number: KR102129270B1
Application number: KR1020180113791A
Authority: KR
Inventors: 곽영수; 주경환
Original assignee: 주식회사 이노와이어리스
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-07-02
Also published as: KR20200034251A

Abstract

본 발명은 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 연결하여 실시간적으로 채널을 생성하는 채널 시뮬레이터에서 불가피하게 발생하는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 보정하기 위한 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되, BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 모든 I/Q 임밸런스 보상부를 정해진 초기값으로 설정하는 (a) 단계; 기준 UE I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 교정 키트로 출력하고, 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (b) 단계; 기준 BS I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 LP 보드로 출력하고, 각 UE I/F 보드 및 교정 키트를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (c) 단계; 상기 (b) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 기준 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_U1R)에서 각 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_UxR)를 빼서 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_U1R-C_UxR)를 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (d) 단계; 상기 (c) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 각 BS I/F 보드를 경유하여 기준 UE I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (e) 단계 및 상기 각 보상 계수를 적용하여 각 채널별 I/Q 임밸런스 보상부를 구성한 후에 검증을 수행하여 기준치를 충족할 때까지 상기 (b) 단계 이하를 반복 수행하는 (f) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법이 제공된다.The present invention connects between a massive MIMO base station having a plurality of antennas and a terminal, and I of a massive MIMO channel simulator for correcting I/Q imbalance and DC offset inevitably generated in a channel simulator that generates a channel in real time. /Q It is about the imbalance calibration method.
According to a first aspect of the present invention, each of the BS I/F board and the UE I/F board and each of these boards performs RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having one or more antennas, respectively. The main body unit is provided with an LP board for performing fading processing for each channel; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I/F board and the UE I/F board are provided, and the BS I/F board and the UE I/F board are equipped with main ports and calibration ports connected to the base stations and terminals for each antenna. Performed under the control of the calibration server in the channel simulator for massive MIMO equipped with a test port connected to the kit, but all I/Q imbalances with the BS I/F board and UE I/F board connected to the calibration kit (A) setting the compensation unit to a predetermined initial value; (B) the reference UE I/F board generates a reference signal, outputs it to a calibration kit, and sequentially receives and captures a reference signal that has passed through the calibration kit and each BS I/F board; (C) the reference BS I/F board generates a reference signal, outputs it to the LP board, and sequentially receives and captures reference signals that have passed through each UE I/F board and a calibration kit; Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (b), and I/Q imbalance of each UE I/F board in I/Q imbalance (C_U1R) of the reference UE I/F board ( (D) subtracting C_UxR) to calculate a receiving side I/Q imbalance compensation coefficient (C_U1R-C_UxR) and storing it as a compensation coefficient; Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (c), and subtract the I/Q imbalance of the signal collected in the SA of the reference UE I/F board via each BS I/F board. Step (e) after calculating the value and storing it as a compensation coefficient, and applying the above compensation coefficient to configure the I/Q imbalance compensation unit for each channel, and then performing verification to meet the reference value until step (b) below Provided is an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO, comprising (f) repeatedly performing.

Description

매시브 ＭＩＭＯ용 채널 시뮬레이터의 Ｉ／Ｑ 임밸런스 캘리브레이션 방법{method for calibrating I/Q imbalance of massive air-channel simulator}Method for calibrating I/Ｑ imbalance of a massive MIMO channel simulator{method for calibrating I/Q imbalance of massive air-channel simulator}

본 발명은 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 연결하여 실시간적으로 채널을 생성하는 채널 시뮬레이터에서 불가피하게 발생하는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 보상하기 위한 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO, in particular, I that occurs inevitably in a channel simulator that generates a channel in real time by connecting between a massive MIMO base station having multiple antennas and a terminal. It relates to an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO to compensate for /Q imbalance and DC offset.

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 growth of smart devices is also increasing rapidly, but since the available frequency bandwidth and wireless channel capacity are limited, efficient utilization of existing radio resources (frequency, etc.) It is demanded 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.Massive MIMO (Massive Multiple Input & Multiple Output) is a multi-antenna technology that is equipped with dozens of antennas, more than the current one, to achieve high energy efficiency along with high transmission speed.

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 사용하더라도 여러 사용자에게 동시에 서비스할 수 있다는 결과 발표 이후 매시브 MIMO에 대한 연구가 활발히 진행되어 현재는 가장 뜨거운 관심 분야 중 하나가 되었다.As a result of the first research on massive MIMO in a time division multiplexing (TDD) system, that is, if a perfect channel vector can be obtained by using up/downlink channel correlation, the larger the number of antennas, the more interference between different users' channels. As a result of canceling, it is possible to serve multiple users at the same time even if a simple transmit/receive filter is used. After the announcement, Massive MIMO has been actively conducted, making it one of the hottest areas 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) MultipleInput& MultipleOutput)기법을 릴리즈(release) 13을 통해 표준으로 채택하고 있다. 이하 FD-MIMO를 서브셋으로 포함하는 포괄적인 개념으로 '매시브 MIMO'라는 용어를 사용하는바, 이러한 매시브 MIMO는 현재 개발이 진행되고 있는 5G 시스템에서도 필수 기술로 채택될 것으로 예측되고 있다.Accordingly, in an international standardization organization such as 3GPP (3rd Generation Partnership Project), as part of an attempt to improve the performance of the LTE-Advanced system, the concept of beam forming is used to allow multiple users to simultaneously use the same radio resource to transmit the base station cell. FD-MIMO (Full Dimension (or 3D) MultipleInput & MultipleOutput) technique, which can maximize the sum rate of wireless channels, is adopted as a standard through release 13. Hereinafter, the term'massive MIMO' is used as a comprehensive concept including FD-MIMO as a subset. It is predicted that such massive MIMO will be adopted as an essential technology in a 5G system currently under development.

한편, 다중경로 통신 채널에서는 송신기인 기지국(eNB; enhanced Node-B 또는 BS; Base Station)과 수신기인 단말(UE; User Equipment 또는 MS; Mobile Station) 사이에서 직접파(LOS: Line Of Sight) 성분과 반사파 성분 그리고 회절파 성분 등이 한꺼번에 서로 영향을 끼치며 존재한다. 이 신호들이 다중의 경로를 통하여 단말에 수신될 뿐 아니라 단말의 이동에 의해 도플러 확산이 발생하기 때문에 이동 통신은 고정 통신에 비해 열악한 전파 환경에 놓이게 된다.On the other hand, in a multipath communication channel, a line of sight (LOS) component between an eNB (enhanced Node-B or BS; base station) as a transmitter and a UE (User Equipment or MS; Mobile Station) as a receiver And the reflected wave component and the diffraction wave component exist at the same time affecting each other. Since these signals are not only received by the terminal through multiple paths, but doppler spreading occurs due to the movement of the terminal, the mobile communication is placed in a poor radio wave environment compared to the fixed communication.

일반적으로 직접파가 존재하는 시골이나 교외 환경은 라이시안(Ricean) 채널 모델로 설명될 수 있고, 직접 경로 신호가 희박하고 다중 경로에 의한 합성 신호가 많은 도심지는 레일레이(Rayleigh) 모델로 설명될 수 있다. 그리고 주위 지형의 불균일성으로 인한 그림자 효과(shading effect)도 존재한다.In general, a rural or suburban environment in which direct waves exist may be described as a Ricean channel model, and a downtown area with many direct path signals and many multi-path composite signals may be described as a Rayleigh model. Can. Also, there is a shadowing effect due to non-uniformity of the surrounding terrain.

이렇듯 무선 채널에 존재하는 전파 환경이 매우 다양하기 때문에 각각의 다른 전파 환경에서도 무선 시스템의 본래의 성능이 제대로 발휘되어야 하는데, 무선 시스템의 성능을 보장하기 위해서는 시뮬레이션과 분석을 통한 검증은 물론이고 프로토 타이핑과 필드 테스트까지 수행해야 한다. 그러나 개발한 무선 시스템을 모든 환경 조건에서 필드 테스트하는 데에는 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있기 때문에 보다 실용적인 방안으로 실시간 채널 시뮬레이터가 사용될 수 있다. 이는 무선 채널에서 실제 일어날 수 있는 거의 모든 환경을 모사해 볼 수 있는 시스템을 말한다.As the radio wave environment existing in the radio channel is very diverse, the original performance of the radio system must be properly demonstrated in each different radio wave environment. In order to guarantee the performance of the radio system, it is possible to verify and prototype through simulation and analysis. And field tests. However, the field test of the developed wireless system under all environmental conditions has a disadvantage that it takes a lot of time and money, so a real-time channel simulator can be used as a more practical method. This is a system that can simulate virtually any environment that can actually occur in a wireless channel.

이에 본 출원인은 P(>2인 정수)개의 기지국과 Q(>2인 정수)개의 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 있고, 이후에도 관련 연구를 지속하고 있는 와중에 최근에 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터까지 개발하기에 이르렀다. 이하 '매시브 MIMO 기지국'은 10개 이상의 안테나를 구비한 기지국으로 정의하고, '매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터'는 매시브 MIMO 기지국이 1개 이상 연결될 수 있는 시뮬레이터로 정의한다.Accordingly, the present applicant has a large capacity configured to easily apply bidirectional path loss and bidirectional real-time fading to all paths (P*Q) between P (>2 integer) base stations and Q (>2 integer) terminals. The channel simulator was patented and registered as a registration number 1286023, and has continued to develop related channels, and has recently developed a channel simulator for massive MIMO. Hereinafter, the'massive MIMO base station' is defined as a base station having 10 or more antennas, and the'channel simulator for the massive MIMO' is defined as a simulator in which one or more massive MIMO base stations can be connected.

한편, 기지국은 단말로부터 받은 신호나 정보를 이용하여 채널 용량을 적응적으로 트래킹해야 하기 때문에 다운링크 채널과 업링크 채널은 실제 무선 채널(air channel) 환경을 정확히 반영할 수 있어야 한다.On the other hand, since the base station has to adaptively track the channel capacity using the signal or information received from the terminal, the downlink channel and the uplink channel must accurately reflect the actual air channel environment.

그러나 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서는 국부 발진기(Local Oscillator; OL)나 기타 부품의 성능 차이 등으로 인하여 원래의 I(In-phase) 신호 및 Q(Quad-phase) 신호(이하 'I/Q 신호'라 한다)와 RF 체인을 거친 I/Q 신호 사이에 진폭 및 위상의 불균형(이하 간단히 'I/Q 임밸런스'(imbalance)라 한다) 및 DC 옵셋 현상이 발생하기 때문에 실제 무선 채널 환경을 정확하게 반영하지 못하고, 이에 따라 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터를 통한 측정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the channel simulator for massive MIMO, the original I (In-phase) signal and Q (Quad-phase) signal (hereinafter referred to as the'I/Q signal' due to the performance difference of a local oscillator (OL) or other components) And the I/Q signal through the RF chain, the amplitude and phase imbalance (hereinafter simply referred to as'I/Q imbalance') and DC offset phenomenon occur, so it does not accurately reflect the actual wireless channel environment. Accordingly, there is a problem in that reliability of measurement through the channel simulator for massive MIMO is reduced.

선행기술 1: 10-1286023호 등록특허공보(발명의 명칭 : 채널 시뮬레이터)Prior Art 1: Registered Patent No. 10-1286023 (Invention name: Channel Simulator) 선행기술 2: 10-1606354호 등록특허공보(발명의 명칭: 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법)Prior art 2: Patent registration No. 10-1606354 (Invention name: calibration method of channel simulator) 선행기술 3: 10-2017-0077671호 특허출원(발명의 명칭 : 채널 시뮬레이터의 제어 방법)Prior art 3: Patent application for 10-2017-0077671 (Name of invention: Control method of channel simulator)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수의 안테나를 갖는 매시브 MIMO 기지국과 단말 사이를 연결하여 실시간적으로 채널을 생성하는 채널 시뮬레이터에서 불가피하게 발생하는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 보정하기 위한 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and I/Q imbalance and DC offset inevitably occur in a channel simulator that generates a channel in real time by connecting between a massive MIMO base station having multiple antennas and a terminal. It is an object of the present invention to provide an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO to correct.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되, BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 모든 I/Q 임밸런스 보상부를 정해진 초기값으로 설정하는 (a) 단계; 기준 UE I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 교정 키트로 출력하고, 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (b) 단계; 기준 BS I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 LP 보드로 출력하고, 각 UE I/F 보드 및 교정 키트를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (c) 단계; 상기 (b) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 기준 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_U1R)에서 각 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_UxR)를 빼서 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_U1R-C_UxR)를 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (d) 단계; 상기 (c) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 각 BS I/F 보드를 경유하여 기준 UE I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (e) 단계 및 상기 각 보상 계수를 적용하여 각 채널별 I/Q 임밸런스 보상부를 구성한 후에 검증을 수행하여 기준치를 충족할 때까지 상기 (b) 단계 이하를 반복 수행하는 (f) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법이 제공된다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, BS I/F board and UE I/F that perform RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having one or more antennas, respectively A main body having a board and an LP board performing fading processing for each channel between the boards; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I/F board and the UE I/F board are provided, and the BS I/F board and the UE I/F board are equipped with main ports and calibration ports connected to the base stations and terminals for each antenna. Performed under the control of the calibration server in the channel simulator for massive MIMO equipped with a test port connected to the kit, but all I/Q imbalance with the BS I/F board and UE I/F board connected to the calibration kit (A) setting the compensation unit to a predetermined initial value; (B) the reference UE I/F board generates a reference signal, outputs it to a calibration kit, and sequentially receives and captures a reference signal that has passed through the calibration kit and each BS I/F board; (C) the reference BS I/F board generates a reference signal, outputs it to the LP board, and sequentially receives and captures reference signals that have passed through each UE I/F board and a calibration kit; Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (b), and I/Q imbalance of each UE I/F board in I/Q imbalance (C_U1R) of the reference UE I/F board ( (D) calculating the receiving side I/Q imbalance compensation coefficients (C_U1R-C_UxR) by subtracting C_UxR) and storing them as compensation coefficients; Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (c), and subtract the I/Q imbalance of the signal collected in the SA of the reference UE I/F board via each BS I/F board. Step (e) after calculating the value and storing it as a compensation coefficient, and applying the above compensation coefficient to configure the I/Q imbalance compensation unit for each channel, and then performing verification to meet the reference value until step (b) below Provided is an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO, comprising (f) repeatedly performing.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되, BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 모든 I/Q 임밸런스 보상부를 정해진 초기값으로 설정하는 (h) 단계; 기준 BS I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 교정 키트로 출력하고, 교정 키트 및 각 UE I/F 보드를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (i) 단계; 기준 UE I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 LP 보드로 출력하고, 각 BS I/F 보드 및 교정 키트를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (j) 단계; 상기 (i) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 기준 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_B1R)에서 각 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_BxR)를 빼서 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_B1R-C_BxR)를 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (k) 단계; 상기 (j) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 각 UE I/F 보드를 경유하여 기준 BS I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (l) 단계 및 상기 각 보상 계수를 적용하여 각 채널별 I/Q 임밸런스 보상부를 구성한 후에 검증을 수행하여 기준치를 충족할 때까지 상기 (i) 단계 이하를 반복 수행하는 (m) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법이 제공된다.According to a second aspect of the present invention, each of the BS I/F board and the UE I/F board and each of these boards performs RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having one or more antennas, respectively. The main body unit is provided with an LP board for performing fading processing for each channel; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I/F board and the UE I/F board are provided, and the BS I/F board and the UE I/F board are equipped with main ports and calibration ports connected to the base stations and terminals for each antenna. Performed under the control of the calibration server in the channel simulator for massive MIMO equipped with a test port connected to the kit, but all I/Q imbalances with the BS I/F board and UE I/F board connected to the calibration kit (H) setting the compensation unit to a predetermined initial value; After the reference BS I/F board generates a reference signal, outputs it to a calibration kit, and sequentially receives and captures a reference signal that has passed through the calibration kit and each UE I/F board; (J) the reference UE I/F board generates a reference signal, outputs it to the LP board, and sequentially receives and captures reference signals that have passed through each BS I/F board and a calibration kit; All I/Q imbalance of the reference signal captured in step (i) is calculated, and I/Q imbalance of each BS I/F board in I/Q imbalance (C_B1R) of the reference BS I/F board ( Calculating a receiving side I/Q imbalance compensation coefficient (C_B1R-C_BxR) by subtracting C_BxR) and storing it as a compensation coefficient (k); Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (j), and subtract the I/Q imbalance of the signal collected in the SA of the reference BS I/F board via each UE I/F board. After calculating the value and storing it as a compensation coefficient (l) and applying each compensation coefficient to configure an I/Q imbalance compensation unit for each channel, perform verification and perform the verification until the threshold is met (i) or less Provided is an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO, which comprises the step (m) of repeatedly performing.

상기 I/Q 임밸런스 보상 시에 DC 옵셋을 함께 보상한다.When offsetting the I/Q, DC offset is compensated together.

상기 참조 신호는 자도프-추 신호이다.The reference signal is a Zadoff-Chu signal.

상기 참조 신호는 해당 통신 시스템의 사용 대역폭에 의해 대역폭이 제한된 변형 자도프-추 신호 x_u(n)로서,

과 같이 정의된다.The reference signal is a modified Zadoff-Chu signal x _u (n) where the bandwidth is limited by the bandwidth of the communication system.

Is defined as

본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에 따르면, 수십 개 이상의 안테나를 이용한 빔포밍 기술에 의해 MU(Multi User)-MIMO까지 지원할 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 불가피하게 발생하는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 보정하여 실제 무선(air) 환경과 마찬가지의 채널 환경을 제공함으로써 그 측정 결과의 신뢰성을 현저하게 제고시킬 수가 있다.According to the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention, it occurs inevitably in a massive MIMO channel simulator that can support MU (Multi User)-MIMO by beamforming technology using dozens or more of antennas. By calibrating the I/Q imbalance and the DC offset, a channel environment similar to that of an actual air environment can be provided to significantly improve the reliability of the measurement results.

도 1은 본 발명의 캘리브레이션 방법이 적용될 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 전반적인 시스템 구성도.
도 2는 도 1에서 BS I/F 보드의 내부 기능 블록도.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에서 사용되는 변형 자도프-추 신호를 시간 영역(time sample) 및 주파수 영역에서 보인 그래프.
도 4는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 보정 전의 I/Q 임밸런스를 예시적으로 보인 그래프.
도 5는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에서 사용되는 I/Q 임밸런스 보상부를 구체적인 예시한 기능 블록도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에서 다운링크 채널에 대한 I/Q 임밸런스 캘리브레이션을 위해 사용되는 각 보상부의 생성 원리를 설명하기 위한 도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에서 업링크 채널에 대한 I/Q 임밸런스 캘리브레이션을 위해 사용되는 각 보상부의 생성 원리를 설명하기 위한 도.
도 8은 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is an overall system configuration diagram of a channel simulator for massive MIMO to which the calibration method of the present invention can be applied.
FIG. 2 is an internal functional block diagram of the BS I/F board in FIG. 1;
3A and 3B are graphs showing transformed Zadoff-chu signals used in the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention in a time sample and a frequency domain, respectively.
4 is a graph showing an exemplary I/Q imbalance before correction in a massive MIMO channel simulator.
5 is a functional block diagram specifically illustrating an I/Q imbalance compensation unit used in an I/Q imbalance calibration method of a massive MIMO channel simulator of the present invention.
6A and 6B are diagrams for explaining the principle of generation of each compensation unit used for I/Q imbalance calibration for a downlink channel in the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention.
7A and 7B are diagrams for explaining the principle of generation of each compensation unit used for I/Q imbalance calibration for an uplink channel in the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an I/Q imbalance calibration method of a channel simulator for massive MIMO of the present invention.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 캘리브레이션 방법이 적용될 수 있는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터는 크게 매시브 MIMO 기지국(600)과 단말(700)을 연결하는 복수의 채널 신호에 대해 실시간 페이딩 처리, 즉 슬로우 페이딩 및 패스트 페이딩 처리를 수행하는 링크 프로세서 보드(Link Processor Board; 이하 간단히 'LP 보드'라 한다)(110), 기지국(600)과 LP 보드(110)를 연결하는 기지국 인터페이스 보드(Base Station Interface Board; 이하 간단히 'BS I/F 보드'라 한다)(120), LP 보드(110)와 단말(700)을 연결하는 단말 인터페이스 보드(User Equipment Interface Board; 이하 간단히 'UE I/F 보드'라 한다)(130)를 포함하여 이루어진 시뮬레이터 본체부(이하 간단히 '본체부'라 한다)(100), 기지국(600) 및 단말(700)을 연결하지 않은 상태에서 BS I/F 보드(120) 및 UE I/F 보드(130)를 외부에서 연결하는 교정 키트(200), 사용자가 원하는 테스트 시나리오, 예를 들어 기지국(600)과 단말(700)의 위치나 거리 또는 각 안테나 방향 등을 GUI(Graphic User Interface) 기반으로 설정할 수 있도록 지원하는 테스트 매니저(Test Manager; TM)(300), 테스트 매니저(300)를 통해 사용자가 설정한 테스트 시나리오에 따른 채널 계수를 계산하여 LP 보드(110)를 제어하는 시나리오 서버(Scenario server; S-server)(400) 및 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 캘리브레이션과 그 검증 과정을 관장하는 캘리브레이션 서버(Calibration server; Cal. server 또는 C-server)(500)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, the channel simulator for the massive MIMO to which the calibration method of the present invention can be applied is largely real-time fading processing for a plurality of channel signals connecting the massive MIMO base station 600 and the terminal 700, that is, slow Link Processor Board (hereinafter simply referred to as'LP Board') 110 that performs fading and fast fading processing, and Base Station Interface Board that connects the base station 600 and the LP board 110 ; Hereinafter simply referred to as'BS I/F board') (120), LP board 110 and a terminal interface board (User Equipment Interface Board) connecting the terminal 700 (hereinafter simply referred to as'UE I/F board') ) 130, the simulator main body portion (hereinafter simply referred to as the'body portion') 100, the base station 600 and the terminal 700 without the BS I / F board 120 and UE The calibration kit 200 that connects the I/F board 130 externally, a test scenario desired by the user, for example, a GUI (Graphic User) of the location or distance of the base station 600 and the terminal 700 or the direction of each antenna Interface) is a scenario that controls the LP board 110 by calculating channel coefficients according to a test scenario set by a user through a test manager (TM) 300 and a test manager 300 to support configuration. Server (Scenario server; S-server) (400) and the I/Q imbalance and DC offset calibration of the channel simulator and a calibration server (Calibration server; Cal. server or C-server) 500 that manages the verification process It can be made including.

도 1의 실시예에서는 64개의 안테나를 갖는 1개의 매시브 MIMO 기지국(600)과 4개의 안테나를 갖는 16개의 단말(700)이 연결된 64*64 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터를 도시하고 있다. 여기에서, BS I/F 보드(120)를 16개로 구성하고 UE I/F 보드(130)를 16개로 구성한 경우에 각 BS I/F 보드(120)에는 4개의 기지국 안테나가 연결되고, 각 UE I/F 보드(130)에는 1개의 단말(700)이 연결될 수 있다. 또한, 각각의 BS I/F 보드(120)와 UE I/F 보드(130)에는 각 채널당 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트(Main Port)(MP)와 교정 키트(200)에 연결되는 테스트 포트(Test Port)(TP)가 구비되어 있는데, 이들 메인 포트(MP)와 테스트 포트(TP) 사이의 스위칭은 캘리브레이션 서버(500)의 제어에 따라 자동적으로 수행될 수 있다. 한편, 테스트 매니저(300)와 캘리브레이션 서버(500)는 상시 서로 다른 시간에 동작하기 때문에 동일 PC 상에 탑재될 수 있다.The embodiment of FIG. 1 shows a channel simulator for 64*64 massive MIMO in which one passive MIMO base station 600 having 64 antennas and 16 terminals 700 having four antennas are connected. Here, when the BS I/F board 120 is composed of 16 and the UE I/F board 130 is composed of 16, four BS antennas are connected to each BS I/F board 120 and each UE One terminal 700 may be connected to the I/F board 130. In addition, each BS I/F board 120 and the UE I/F board 130 have a main port (MP) connected to a base station and a terminal for each channel and a test port connected to a calibration kit (200). (Test Port) (TP) is provided, the switching between the main port (MP) and the test port (TP) can be performed automatically under the control of the calibration server 500. Meanwhile, the test manager 300 and the calibration server 500 may be mounted on the same PC because they operate at different times at all times.

도 1에서는 1개의 매시브 MIMO 기지국(600)에 16개의 단말(700)이 연결된 채널 시뮬레이터, 즉 64*64 채널 시뮬레이터를 예시하고 있으나 32개의 안테나를 갖는 기지국의 경우에는 2개가 연결될 수 있을 것이다. 나아가, 128*64 등으로 생성 가능한 채널을 확장할 수도 있을 것이다. 이하에서는 편의상 1개의 BS I/F 보드(120)에 1개의 기지국 안테나 포트가 대응되고, 1개의 UE I/F 보드에 1개의 단말 안테나 포트가 대응되는 것으로 하여 설명을 진행한다.1 illustrates a channel simulator in which 16 terminals 700 are connected to one massive MIMO base station 600, that is, a 64*64 channel simulator, but in the case of a base station having 32 antennas, two may be connected. Furthermore, it is also possible to expand the channels that can be created with 128*64. Hereinafter, for convenience, one BS I/F board 120 corresponds to one base station antenna port, and one UE I/F board corresponds to one UE antenna port.

도 2는 도 1에서 BS I/F 내부 기능 블록도인바, 편의상 1개의 업링크 채널 및 다운링크 채널 쌍에 대한 것만을 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 BS I/F 보드(120)는 먼저, 다운링크 채널용으로 신호 경로를 메인 포트(MP) 또는 테스트 포트(TP) 측으로 스위칭하는 RF 스위치(rfs), 다운링크 및 업링크의 양방향 통신을 지원하는 RF 듀플렉서(rfd), RF 신호를 다운 컨버젼하여 베이스밴드 신호(이하 간단히 'BB 신호'라 한다)로 변환하는 업/다운 컨버터(128), 아날로그 BB 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부(127d), 바람직하게는 가변 감쇠기나 가변 증폭기, 아날로그 BB 신호를 디지털 BB 신호로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)(126d), 다운링크 및 업링크 채널 신호의 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 보정하는 I/Q 임밸런스 보상부(123d), I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 캘리브레이션용 참조 신호를 생성(Signal Generator; SG) 및 분석(Signal Analyzer; SA)하는 신호 생성/분석부(122d) 및 광전 변환 또는 그 역변환을 수행하는 광 트랜시버, 예를 들어 SFP I/F(Small Form Factor Pluggable Interface)(121d)를 순차적으로 구비하여 이루어질 수 있다.FIG. 2 is a BS I/F internal function block diagram in FIG. 1, for convenience, only one pair of uplink and downlink channels is illustrated. As shown in FIG. 2, the BS I/F board 120 according to the present invention firstly switches the signal path for the downlink channel to the main port (MP) or the test port (TP) RF switch (rfs) , RF duplexer (rfd) supporting bidirectional communication of downlink and uplink, up/down converter 128 converting RF signal to baseband signal (hereinafter simply referred to as'BB signal'), analog BB Gain adjuster 127d for adjusting the gain of the signal, preferably a variable attenuator or variable amplifier, an analog to digital converter (ADC) 126d for converting an analog BB signal to a digital BB signal, downlink and uplink channel signals. I/Q imbalance compensation unit (123d) for correcting I/Q imbalance and DC offset, and generating reference signals for I/Q imbalance and DC offset calibration (Signal Generator; SG) and analysis (Signal Analyzer; SA) The signal generation/analysis unit 122d and an optical transceiver that performs photoelectric conversion or inverse conversion, for example, may be sequentially provided with a Small Form Factor Pluggable Interface (SFP I/F) 121d.

다음으로, 업링크 채널용으로는 이와 반대로 SFP I/F(121u), 신호 생성/분석부(122u), I/Q 임밸런스 보상부(123d), 디지털 BB 신호를 아날로그 BB 신호로 변환하는 DAC(Digital to Analog Converter)(126u), 가변 감쇠기 또는 가변 증폭기로 이루어져서 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부(127u), BB 신호를 업 컨버젼하여 RF 신호로 변환하는 업다운 컨버터(128u), 전술한 RF 듀플렉서(rfd) 및 RF 스위치(rfs)가 순차적으로 구비되어 이루어질 수 있다.Next, for the uplink channel, on the contrary, SFP I/F (121u), signal generation/analysis section (122u), I/Q imbalance compensation section (123d), and DAC to convert digital BB signals to analog BB signals (Digital to Analog Converter) (126u), a gain adjuster (127u) that adjusts the gain of a signal by using a variable attenuator or variable amplifier, an up-down converter (128u) that up-converts and converts a BB signal into an RF signal, and the aforementioned RF duplexer (rfd) and RF switch (rfs) may be provided sequentially.

전술한 구성에서, RF 스위치 소자로 구성된 메인 포트(MP)와 테스트 포트(TP)의 주파수 특성과 반사 계수는 오차 범위 내에서 동일하여 테스트 포트(TP) 측정 결과를 메인 포트(MP)에 그대로 적용할 수 있는 것으로 한다.In the above-described configuration, the frequency characteristics and reflection coefficients of the main port (MP) and the test port (TP) composed of the RF switch element are the same within the error range, so the test port (TP) measurement result is applied to the main port (MP) as it is. Let's do it.

한편, 도시하지는 않았으나 각각의 UE I/F 보드(130)의 다운링크 채널 및 업링크 채널 쌍에 대한 구성은 그 방향만 달리할 뿐 BS IF 보드(120)와 동일하게 이루어질 수 있다. 도면에서 일점쇄선으로 표시된 부분은 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 구성을 나타낸다.On the other hand, although not shown, the configuration of the downlink channel and the uplink channel pair of each UE I/F board 130 may be made the same as the BS IF board 120 only in different directions. The part indicated by a dashed-dotted line in the figure represents a configuration implemented by a field programmable gate array (FPGA).

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에서 참조 신호로 사용되는 변형 자도프-추 신호를 시간 영역(time sample) 및 주파수 영역에서 보인 그래프로서, 콤플렉스 BB I(In-phase)/Q(Quad-phase) 신호를 보이고 있다.3A and 3B are graphs showing transformed Zadoff-Chu signals used as a reference signal in the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention in a time sample and a frequency domain, respectively. It shows a complex BB I (In-phase)/Q (Quad-phase) signal.

이와 같이 본 발명에서는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation)신호의 일종으로서 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 및 자기 상관(auto-correlation) 특성이 우수한 자도프-추(Zadoff-Chu) 신호(이하 간단히 'ZC 신호'라 한다)를 참조 신호로 사용하는데, 전력 효율 등을 고려하여 대역폭이 일부 제한된 변형 자도프-추 신호를 사용하는 것이 바람직하다.As described above, in the present invention, as a type of a constant amplitude zero auto-correlation (CAZAC) signal, a Zadoff-Chu signal having excellent peak-to-average power ratio (PAPR) and auto-correlation characteristics ( Hereinafter, a simple “ZC signal”) is used as a reference signal, and it is preferable to use a modified Zadoff-Chu signal in which bandwidth is limited in consideration of power efficiency.

도 3a에 도시한 바와 같이 변형 ZC 신호는 시간 영역에서 CAZAC 특성을 나타내는 것을 알 수 있고, 도 3b에 도시한 바와 같이 주파수 영역에서도 비교적 평평한 스펙트럼 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 변형 ZC 신호는 LTE 주파수 대역폭인 9㎒*2로 그 대역폭이 제한되어 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3A, it can be seen that the modified ZC signal exhibits CAZAC characteristics in the time domain, and as shown in FIG. 3B, it can be seen that it exhibits relatively flat spectral characteristics in the frequency domain. In addition, the modified ZC signal used in the present invention can be seen that the bandwidth is limited to 9MHz*2, which is an LTE frequency bandwidth.

본 발명의 방법에서 사용되는 변형 ZC 신호는 아래의 수학식 1과 같이 규정되며, LTE를 대상으로 할 때 30.72㎒의 샘플링 주파수(Fs)로 N_ZC 개의 샘플만큼 주기적으로 발생된다.The modified ZC signal used in the method of the present invention is defined as shown in Equation 1 below, and is periodically generated by N _ZC samples at a sampling frequency (Fs) of 30.72 MHz when targeting LTE.

일반적으로 ZC 신호의 샘플 수(N_ZC)는 소수(prime number)로 규정되지만, 본 발명의 방법에서는 디지털 연산을 용이하게 하기 위해 그 샘플 수를 2의 멱수(2ⁿ)로 하되 충분한 n(=14)을 확보, 예를 들어 소수인 16381에 근사한 16384(=2¹⁴)로 하여 구현을 단순화한다.Generally, the number of samples of the ZC signal (N _ZC ) is defined as a prime number, but in the method of the present invention, the number of samples is set to a power of 2 (2 ⁿ ) to facilitate digital computation, but sufficient n(= Simplify the implementation by securing 14), for example, 16384 (=2 ¹⁴ ), which approximates the prime number 16381.

도 4는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 보정 전의 I/Q 임밸런스를 예시적으로 보인 그래프인바, 가로축은 시간(샘플)을 나타내고, 세로축은 크기를 나타낸다. 도 3a에 도시한 바와 같은 ZC 신호를 다운링크 및 업링크 참조 신호로 송수신할 때 도 4에 도시한 바와 같이 국부 발진기(LO)나 기타 RF 소자의 성능 차이 등으로 인해 불가피하게 I/Q 임밸런스(I신호는 청색, Q신호는 황색)가 발생한다. 그리고 이는 채널 시뮬레이터의 신뢰성 문제를 야기하기 때문에 적절히 보상되어야 한다.4 is a graph showing an exemplary I/Q imbalance before correction in a massive MIMO channel simulator, the horizontal axis represents time (sample), and the vertical axis represents size. When transmitting and receiving a ZC signal as shown in FIG. 3A as a downlink and uplink reference signal, as shown in FIG. 4, inevitably I/Q imbalance due to a performance difference of a local oscillator (LO) or other RF device. (I signal is blue, Q signal is yellow). And it must be properly compensated because it causes reliability problems of the channel simulator.

이하에서는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 계산 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for calculating I/Q imbalance and DC offset will be described.

ZC 신호는 시간에 따라 미리 정해진 대역의 주파수를 스윕(sweep)하는 신호이므로 이에 대한 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 포함 신호

는 아래의 수학식 2와 같이 모델링할 수 있다.Since the ZC signal sweeps the frequency of a predetermined band according to time, a signal including I/Q imbalance and DC offset for this

Can be modeled as in Equation 2 below.

그리고 아래의 수학식 3과 같이 ZC 신호의 자기 상관(Auto Correlation)을 구할 수 있다.In addition, as shown in Equation 3 below, the autocorrelation of the ZC signal may be obtained.

수학식 3에서 각 항은 아래의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.In Equation 3, each term can be calculated as in Equation 4 below.

일반적으로

이므로, 아래의 수학식 5가 성립될 수 있다.Generally

Therefore, Equation 5 below can be established.

한편,

에 대해서는 아래의 수학식 6과 같이 평균을 구할 수 있다.Meanwhile,

For, can be averaged as shown in Equation 6 below.

일반적으로

이므로 아래의 수학식 7이 성립될 수 있다.Generally

Therefore, Equation 7 below can be established.

더 정확한 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 값은 수학식 3과 6을 연립 방정식으로 하여 구해질 수 있다.More accurate I/Q imbalance and DC offset values can be obtained by using equations 3 and 6 as simultaneous equations.

도 5는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 보상부의 블록 구성도인데,

은 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋이 포함된 입력 신호를 나타내고,

은 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋이 제거되어 보상이 완료된 신호를 나타낸다. 도 5에서

는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 제거하는 과정에서 줄어든 파워를 보상하기 위한 실수 보상 계수이다.5 is a block diagram of I/Q imbalance and DC offset compensation in a channel simulator for massive MIMO of the present invention,

Denotes an input signal with I/Q imbalance and DC offset,

Indicates a signal whose compensation is completed by removing I/Q imbalance and DC offset. In Figure 5

Is a real compensation factor for compensating for reduced power in the process of removing I/Q imbalance and DC offset.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법에서 다운링크 채널에 대한 I/Q 임밸런스 캘리브레이션을 위해 사용되는 각 보상부의 생성 원리를 설명하기 위한 도인바, 편의상 BS I/F 보드(120) 및 UE I/F 보드(130)에 각각 2개의 포트가 구비된 구성을 예로 들고 있다.6A and 6B are diagram bars for explaining the generation principle of each compensation unit used for I/Q imbalance calibration for the downlink channel in the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention; For convenience, a configuration in which two ports are provided on the BS I/F board 120 and the UE I/F board 130 is illustrated as an example.

도 6a에서 C_BxR 및 C_UxT는 각각 BS I/F 보드와 UE I/F 보드의 x번째 채널(포트)로 수신된 참조 신호의 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋(이하의 설명에서는 편의상 이들을 'I/Q 임밸런스'라 통칭한다)을 나타내고, C^BxR 및 C^UxT는 각각 수신 참조 신호의 I/Q 임밸런스를 보상하기 위한 보상부를 나타내는바, I/Q 임밸런스 캘리브레이션 과정에서는 송수신 보상 초기값을, 예를 들어 대표값(attn=0)으로 설정한다.In FIG. 6A, C_BxR and C_UxT are I/Q imbalance and DC offset of a reference signal received through the x-th channel (port) of the BS I/F board and the UE I/F board, respectively. Q Imbalance), and C^BxR and C^UxT represent compensation units for compensating for I/Q imbalance of the received reference signal, respectively, and the initial value of transmission/reception compensation in the I/Q imbalance calibration process. Is set to a representative value (attn=0), for example.

참조 번호 200은 BS I/F 보드(120)와 UE I/F 보드(130)의 각 테스트 포트(TP)를 외부에서 연결하는 교정 키트(200)를 나타내는바, 이러한 교정 키트(200)는 상호 다른 방향으로 결합된 제1 및 제2 신호 분배기(Divider)(210),(220)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 경우에 제1 신호 분배기(210)는, 예를 들어 64*1의 신호 분배기로 이루어질 수 있고, 제2 신호 분배기(220)는, 예를 들어 1*64의 신호 분배기로 이루어질 수 있다.Reference number 200 denotes a calibration kit 200 that connects each test port (TP) of the BS I/F board 120 and the UE I/F board 130 externally, and these calibration kits 200 are mutually It may include a first and second signal splitter (Divider) 210, 220 coupled in different directions. In this case, the first signal divider 210 may be composed of, for example, a 64*1 signal divider, and the second signal divider 220 may be composed of, for example, a 1*64 signal divider.

이러한 구성에서, 먼저 다운링크 채널에 대한 수신측 보상 계수(C^BxR)를 구하기 위해 모든 보상부의 초기값을 대표값인 0으로 설정한 상태에서 기준 UE I/F 보드, 예를 들어 1번째 UE I/F 보드(이하 동일하다.)의 SG에서 참조 신호를 생성하여 출력하는데, 이렇게 출력된 참조 신호는 교정 키트 및 1번째 BS I/F 보드를 순차적으로 경유하여 기준 UE I/F 보드의 SA에 수집된다. 이러한 방식으로 기준 UE I/F 보드에서 출력된 참조 신호는 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 경유하여 기준 UE I/F 보드의 SA에 순차적으로 수집되는데, 경유할 BS I/F 보드의 선택은 캘리브레이션 서버(500)가 해당 BS I/F 보드의 RF 스위치를 테스트 포트(TP) 측으로 스위칭하는 것에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 방식으로 P개의 BS I/F 보드를 경유한 참조 신호가 기준 UE I/F 보드의 SA에 수집된다.In such a configuration, a reference UE I/F board, for example, a first UE, in the state in which the initial values of all the compensation units are set to a representative value of 0 to obtain the receiving side compensation coefficient (C^BxR) for the downlink channel The reference signal is generated and output from the SG of the I/F board (hereinafter the same), and the reference signal thus output is sequentially passed through the calibration kit and the first BS I/F board to the SA of the reference UE I/F board. Is collected in. In this way, the reference signal output from the reference UE I/F board is sequentially collected in the SA of the reference UE I/F board via the calibration kit and each BS I/F board, and selection of the BS I/F board to pass The calibration server 500 may be performed by switching the RF switch of the corresponding BS I/F board to the test port (TP) side. In this way, reference signals via P BS I/F boards are collected in SAs of the reference UE I/F board.

그런데 이렇게 수집된 참조 신호에는 기준 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스가 공통적으로 포함되어 있다. 따라서 1번째 BS I/F 보드를 통해 수신된 값에서 나머지 각 BS I/F 보드를 통해 수신된 값을 뺀 결과를 수신 보상 계수로 적용하면 공통적으로 포함되어 있는 기준 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스 성분이 제거되고 모든 BS I/F 보드가 기준 BS I/F 보드와 동일한 I/Q 임밸런스를 갖게 된다.However, the reference signal collected in this way commonly includes I/Q imbalance of the reference UE I/F board. Therefore, if the result obtained by subtracting the value received through each BS I/F board from the value received through the first BS I/F board as the reception compensation coefficient, I/ of the reference UE I/F board that is commonly included The Q imbalance component is removed and all BS I/F boards have the same I/Q imbalance as the reference BS I/F board.

도 6b의 예에서 1번째 및 2번째 BS I/F 보드의 수신측 보상부는 각각 0 및 C_B1R-C_B2R 값을 갖게 되는데, 이를 각 수신측 참조 신호의 I/Q 임밸런스와 더하면 C_B1R로 동일해진다.In the example of FIG. 6B, the receiving side compensation units of the 1st and 2nd BS I/F boards have values of 0 and C_B1R-C_B2R, respectively, which is equal to C_B1R when added to the I/Q imbalance of each receiving side reference signal.

마찬가지 방식으로, 다운링크 채널에 대한 송신측 보상 계수(C^UxT)를 구하기 위해 모든 보상부의 초기값을 대표값인 0으로 설정한 상태에서 기준 BS I/F 보드의 SG에서 참조 신호를 생성하여 출력하는데, 이렇게 출력된 참조 신호는 LP 보드, 1번째 UE I/F 보드 및 교정 키트를 순차적으로 경유하여 기준 BS I/F 보드의 SA에 수집된다. 이러한 방식으로 기준 BS I/F 보드에서 출력된 참조 신호는 LP 보드, 각 UE I/F 보드 및 교정 키트를 경유하여 기준 BS I/F 보드의 SA에 순차적으로 수집되는데, 경유할 UE I/F 보드의 선택은 캘리브레이션 서버(500)가 해당 UE I/F 보드의 RF 스위치를 테스트 포트(TP) 측으로 스위칭하는 것에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 방식으로 Q개의 UE I/F 보드를 경유한 참조 신호가 기준 BS I/F 보드의 SA에 수집된다.In the same way, in order to obtain the transmission side compensation coefficient (C^UxT) for the downlink channel, the reference signal is generated in the SG of the reference BS I/F board while the initial values of all the compensation units are set to the representative value of 0. In the output, the reference signal thus output is collected in the SA of the reference BS I/F board via the LP board, the first UE I/F board, and the calibration kit sequentially. In this way, the reference signal output from the reference BS I/F board is sequentially collected on the SA of the reference BS I/F board via the LP board, each UE I/F board and the calibration kit, and the UE I/F to pass through The selection of the board may be performed by the calibration server 500 switching the RF switch of the UE I/F board to the test port (TP) side. In this way, a reference signal via Q UE I/F boards is collected in the SA of the reference BS I/F board.

그런데, 이렇게 수집된 참조 신호에는 기준 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스가 공통적으로 포함되어 있는데, 각 송신측 보상 계수를 각 UE I/F 보드를 경유하여 기준 BS I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값으로 구성하면 전술한 수신측 보상부와 함께 동작하여 다운링크 채널에 대한 모든 송신 신호 및 수신 신호의 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋이 동일해진다.By the way, I/Q imbalance of the reference BS I/F board is commonly included in the reference signal collected in this way, and the SA of the reference BS I/F board is transmitted through each UE I/F board for each transmission side compensation coefficient. If configured as the value obtained by subtracting the I/Q imbalance of the collected signals, the I/Q imbalance and DC offset of all the transmitted and received signals for the downlink channel are the same by operating together with the above-described receiver side compensation unit.

도 6b의 예에서, 1번째 및 2번째 UE I/F 보드의 송신측 보상 계수는 각각 -(C_B1R+C_U1T) 및 -(C_B1R+C_U2T)가 되는데, 이를 각 송신측 I/Q 임밸런스와 더하면 -C_B1R로 동일해지며, 결과적으로 모든 BS I/F 보드에서 모든 UE I/F 보드를 경유한 다운링크 채널의 I/Q 임밸런스가 동일해진다. 도 6b의 예를 통해 정리하면 아래의 표 1과 같다.In the example of FIG. 6B, the transmission side compensation coefficients of the first and second UE I/F boards are -(C_B1R+C_U1T) and -(C_B1R+C_U2T), respectively, which is added to the I/Q imbalance of each transmission side. It becomes the same as -C_B1R, and consequently, I/Q imbalance of the downlink channel through all UE I/F boards in all BS I/F boards becomes the same. Summarized through the example of FIG. 6B, it is shown in Table 1 below.

출발 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수Departure I/F board,
I/Q imbalance,
Compensation factor 도착 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수Arrival I/F board,
I/Q imbalance,
Compensation factor I/Q 임밸런스 + 보상 계수I/Q imbalance + compensation factor 결과result #1 BS,
C_B1R,
0 #1 BS,
C_B1R,
0 #1 UE,
C_U1T,
-(C_B1R+C_U1T)#1 UE,
C_U1T,
-(C_B1R+C_U1T) C_B1R+0-(C_B1R+C_U1T)+C_U1TC_B1R+0-(C_B1R+C_U1T)+C_U1T 0 0 #1 BS,
C_B1R,
0#1 BS,
C_B1R,
0 #2 UE,
C_U2T,
-(C_B1R+C_U2T)#2 UE,
C_U2T,
-(C_B1R+C_U2T) C_B1R+0-(C_B1R+C_U2T)+C_U2TC_B1R+0-(C_B1R+C_U2T)+C_U2T 0 0 #2 BS,
C_B2R,
C_B1R-C_B2R #2 BS,
C_B2R,
C_B1R-C_B2R #1 UE,
C_U1T,
-(C_B1R+C_U1T)#1 UE,
C_U1T,
-(C_B1R+C_U1T) C_B2R+(C_B1R-C_B2R)-(C_B1R+C_U1T)+C_U1TC_B2R+(C_B1R-C_B2R)-(C_B1R+C_U1T)+C_U1T 0 0 #2 BS,
C_B2R,
C_B1R-C_B2R#2 BS,
C_B2R,
C_B1R-C_B2R #2 UE,
C_U2T,
-(C_B1R+C_U2T)#2 UE,
C_U2T,
-(C_B1R+C_U2T) C_B2R+(C_B1R-C_B2R)-(C_B1R+C_U2T)+C_U2TC_B2R+(C_B1R-C_B2R)-(C_B1R+C_U2T)+C_U2T 0 0

도 7a 및 도 7b는 본 발명에서 업링크 채널에 대한 I/Q 임밸런스 캘리브레이션을 위해 사용되는 각 보상부의 생성 원리를 설명하기 위한 도인바, 그 방향만 반대일 뿐 도 6에 도시한 것과 동일한 원리에 의해 생성될 수 있다. 이에 따라 도 7에서는 BS I/F 보드가 송신측이 되고 UE I/F 보드가 수신측이 되며, 각각의 I/Q 임밸런스 및 그 보상 계수는 C_B1T와 C^B1T, C_B2T와 C^B2T 및 C_U1R와 C^U1R, C_U2R과 C^U2R이 된다.7A and 7B are diagram bars for explaining the principle of generation of each compensation unit used for I/Q imbalance calibration for the uplink channel in the present invention, the same principle as that shown in FIG. 6 in only the opposite direction Can be produced by Accordingly, in FIG. 7, the BS I/F board becomes the transmitting side and the UE I/F board becomes the receiving side, and each I/Q imbalance and its compensation coefficients are C_B1T and C^B1T, C_B2T and C^B2T, and It becomes C_U1R and C^U1R, C_U2R and C^U2R.

결과적으로 모든 UE I/F 보드에서 모든 BS I/F 보드를 경유한 업링크 채널의 I/Q 임밸런스는 동일해진다. 도 7b의 예를 통해 정리하면 아래의 표 2와 같다.As a result, I/Q imbalance of the uplink channel through all BS I/F boards in all UE I/F boards becomes the same. Summarized through the example of FIG. 7B, it is shown in Table 2 below.

출발 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수Departure I/F board,
I/Q imbalance,
Compensation factor 도착 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수Arrival I/F board,
I/Q imbalance,
Compensation factor I/Q 임밸런스 + 보상 계수I/Q imbalance + compensation factor 결과result #1 UE,
C_U1R,
0 #1 UE,
C_U1R,
0 #1 BS,
C_B1T,
-(C_U1R+C_B1T)#1 BS,
C_B1T,
-(C_U1R+C_B1T) C_U1R+0-(C_U1R+C_B1T)+C_B1TC_U1R+0-(C_U1R+C_B1T)+C_B1T 0 0 #1 UE,
C_U1R,
0#1 UE,
C_U1R,
0 #2 BS,
C_B2T,
-(C_U1R+C_B2T)#2 BS,
C_B2T,
-(C_U1R+C_B2T) C_U1R+0-(C_U1R+C_B2T)+C_B2TC_U1R+0-(C_U1R+C_B2T)+C_B2T 0 0 #2 UE,
C_U2R,
C_U1R-C_U2R#2 UE,
C_U2R,
C_U1R-C_U2R #1 BS,
C_B1T,
-(C_U1R+C_B1T)#1 BS,
C_B1T,
-(C_U1R+C_B1T) C_U2R+(C_U1R-C_U2R)-(C_U1R+C_B1T)+C_B1TC_U2R+(C_U1R-C_U2R)-(C_U1R+C_B1T)+C_B1T 0 0 #2 UE,
C_U2R,
C_U1R-C_U2R#2 UE,
C_U2R,
C_U1R-C_U2R #2 BS,
C_B2T,
-(C_U1R+C_B2T)#2 BS,
C_B2T,
-(C_U1R+C_B2T) C_U2R+(C_U1R-C_U2R)-(C_U1R+C_B2T)+C_B2TC_U2R+(C_U1R-C_U2R)-(C_U1R+C_B2T)+C_B2T 0 0

도 8은 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 캘리브레이션 서버(500)의 제어하에 수행된다.8 is a flow chart for explaining the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention, which is performed under the control of the calibration server 500.

도 8에 도시한 바와 같이, 먼저 단계 S10에서는 시스템을 캘리브레이션 모드로 전환한 후에 각종 파라미터를 설정하는데, 예를 들어 다운링크 채널이나 업링크 채널에 대한 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 순서나 보상부의 계수 산출에 필요한 상기 기준 BS I/F 보드 또는 UE I/F 보드(포트) 등을 설정한다. 그리고 이 과정에서 캘리브레이션 서버(500)는 자체 또는 시나리오 서버(400)를 통해 I/Q 임밸런스 보상부의 보상 계수의 초기값이 0이 되도록 제어한다. 본 실시예에서는 다운링크 채널에 대한 I/Q 임밸런스 캘리브레이션을 먼저 수행하는 것으로 설명을 진행한다.As shown in FIG. 8, first, in step S10, the system is switched to the calibration mode, and then various parameters are set, for example, calculation of the I/Q imbalance calibration order for the downlink channel or the uplink channel or the coefficient of the compensation unit Set the reference BS I/F board or UE I/F board (port) required for the above. And in this process, the calibration server 500 controls the initial value of the compensation coefficient of the I/Q imbalance compensation unit to be 0 through itself or the scenario server 400. In this embodiment, the I/Q imbalance calibration for the downlink channel is performed first, and the description proceeds.

단계 S20에서는 기준 UE I/F 보드(130)의 SG에서 참조 신호, 바람직하게는 전술한 변형 자도프-추 신호를 생성하여 교정 키트(200)로 출력한다. 단계 S30에서는 기준 UE I/F 보드의 SA에서 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 거친 P개의 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐한다.In step S20, a reference signal, preferably the above-described modified Zadoff-Chu signal, is generated by the SG of the reference UE I/F board 130 and output to the calibration kit 200. In step S30, a calibration kit and P reference signals that have passed through each BS I/F board are sequentially received and captured by the SA of the reference UE I/F board.

단계 S40에서는 기준 BS I/F 보드의 SG에서 참조 신호를 생성한 후에 시스템 내부, 즉 LP 보드로 송신하고, 이어지는 단계 S50에서는 기준 BS I/F 보드의 SA에서 각 UE I/F 보드 및 교정 키트를 순차적으로 거친 Q개의 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐한다.In step S40, a reference signal is generated from the SG of the reference BS I/F board, and then transmitted to the system inside, that is, to the LP board, and in the following step S50, each UE I/F board and calibration kit in SA of the reference BS I/F board And sequentially receives Q reference signals sequentially and captures them.

단계 S60에서는 단계 S30에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산한 후에 기준 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_B1R)에서 각 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_BxR)를 빼서 기준 UE 송신 I/Q 임밸런스가 제거된 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_B1R-C_BxR)를 산출한 후 저장하는데, 이에 관해서는 도 6에서 설명한 바와 같다.In step S60, after calculating all I/Q imbalances of the reference signal captured in step S30, the I/Q imbalance of each BS I/F board in I/Q imbalance (C_B1R) of the reference BS I/F board ( C_BxR) is subtracted to calculate and store the I/Q imbalance compensation coefficient (C_B1R-C_BxR) of the receiving side from which the reference UE transmission I/Q imbalance is removed, and this is as described in FIG. 6.

단계 S70에서는 단계 S50에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산한 후에 각 UE I/F 보드를 경유하여 기준 BS I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 보상 계수로 정하면 전술한 수신측 보상 계수와 함께 작용하여 다운링크 채널에 대한 모든 송신 신호 및 수신 신호의 I/Q 임밸런스가 동일해진다.In step S70, after calculating all I/Q imbalances of the reference signal captured in step S50, subtracting the I/Q imbalance of the signal collected in the SA of the reference BS I/F board via each UE I/F board. When the value is set as the compensation coefficient, the I/Q imbalance of all the transmission signals and the reception signals for the downlink channel becomes the same by working together with the above-described reception side compensation coefficient.

단계 S80에서는 이렇게 산출된 각 보상 계수를 적용하여 각 채널 별 I/Q 임밸런스 보상부를 구성한 후에 검증을 수행, 즉 각 UE I/F 보드의 SG에서 생성된 후에 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 순차적으로 거친 총 P*Q개의 참조 신호의 I/Q 임밸런스의 차이를 계산하고, 단계 S90에서는 이러한 검증 결과 모든 P*Q개의 참조 신호의 I/Q 임밸런스의 차이가 기준치를 충족, 예를 들어 -30dB 이내인지를 판단한다.In step S80, after applying the calculated compensation coefficient, I/Q imbalance compensation unit for each channel is configured, and verification is performed, that is, the calibration kit and each BS I/F board after being generated in the SG of each UE I/F board. The difference between the I/Q imbalances of the total P*Q reference signals that are sequentially processed is calculated, and in step S90, the difference between the I/Q imbalances of all P*Q reference signals is satisfied as a result of the verification. For example, it is determined whether it is within -30 dB.

단계 S90에서의 판단 결과, 모든 P*Q개의 참조 신호의 I/Q 임밸런스의 차이가 -30dB를 초과하는 경우에는 단계 S20 이하를 반복 수행하는 반면에 모두 충족한 경우에는 단계 S120으로 진행한다.As a result of the determination in step S90, when the difference in I/Q imbalance of all P*Q reference signals exceeds -30 dB, step S20 or less is repeatedly performed, but when all are satisfied, the process proceeds to step S120.

단계 S120에서는 기준 BS I/F 보드의 SG에서 참조 신호, 바람직하게는 변형 자도프-추 신호를 생성하여 교정 키트로 출력한다. 단계 S130에서는 기준 BS I/F 보드의 SA에서 교정 키트 및 각 UE I/F 보드를 거친 Q개의 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐한다.In step S120, a reference signal, preferably a modified Zadoff-Chu signal, is generated from the SG of the reference BS I/F board and output to the calibration kit. In step S130, the calibration kit and Q reference signals that have passed through each UE I/F board are sequentially received and captured in the SA of the reference BS I/F board.

단계 S140에서는 기준 UE I/F 보드의 SG에서 참조 신호를 생성한 후에 LP 보드로 출력하고, 이어지는 단계 S150에서는 기준 UE I/F 보드의 SA에서 각 BS I/F 보드 및 교정 키트를 순차적으로 거친 P개의 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐한다.In step S140, the reference signal is generated from the SG of the reference UE I/F board, and then output to the LP board. In the following step S150, each BS I/F board and the calibration kit are sequentially passed through the SA of the reference UE I/F board. P reference signals are sequentially received and captured.

단계 S160에서는 단계 S130에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산한 후에 기준 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_U1R)에서 각 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_UxR)를 빼서 기준 BS 송신 I/Q 임밸런스가 제거된 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_U1R-C_UxR)를 산출한 후 저장하는데, 이에 관해서는 도 7에서 설명한 바와 같다.In step S160, after calculating all I/Q imbalances of the reference signal captured in step S130, the I/Q imbalance of each UE I/F board in I/Q imbalance (C_U1R) of the reference UE I/F board ( C_UxR) is subtracted to calculate and store the I/Q imbalance compensation coefficient (C_U1R-C_UxR) of the receiving side from which the reference BS transmission I/Q imbalance is removed, and this is as described in FIG. 7.

단계 S170에서는 단계 S150에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산한 후에 각 BS I/F 보드를 경유하여 기준 UE I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 보상 계수로 정하면 전술한 수신측 보상부와 함께 동작하여 업링크 채널에 대한 모든 송신 신호 및 수신 신호의 I/Q 임밸런스가 동일해진다.In step S170, after calculating all I/Q imbalances of the reference signal captured in step S150, subtracting the I/Q imbalance of the signals collected in the SA of the reference UE I/F board via each BS I/F board. When the value is set as the compensation coefficient, the I/Q imbalance of all the transmission signals and the reception signals for the uplink channel is the same by operating together with the above-described receiving side compensation unit.

단계 S180에서는 이렇게 산출된 각 보상 계수를 적용하여 각 채널 별 보상 부를 구성한 후에 검증을 수행, 즉 각 UE I/F 보드의 SG에서 생성된 후 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 순차적으로 거친 총 P*Q개의 참조 신호의 I/Q 임밸런스의 차이를 계산하고, 단계 S190에서는 이러한 검증 결과 모든 P*Q개의 참조 신호의 I/Q 임밸런스의 차이가 기준치를 충족, 예를 들어 -30dB 이내인지를 판단한다.In step S180, verification is performed after configuring the compensation unit for each channel by applying each of the calculated compensation coefficients, that is, after the calibration kit and each BS I/F board are sequentially generated after being generated in the SG of each UE I/F board. The difference in I/Q imbalance of P*Q reference signals is calculated, and in step S190, the difference in I/Q imbalance of all P*Q reference signals meets the reference value in step S190, for example, within -30dB. Judge cognition.

단계 S190에서의 판단 결과, 모든 P*Q개의 참조 신호의 I/Q 임밸런스의 차이가 -30dB를 초과하는 경우에는 단계 S120 이하를 반복 수행하는 반면에 모두 충족한 경우에는 프로그램을 종료한다.As a result of the determination in step S190, when the difference in I/Q imbalance of all P*Q reference signals exceeds -30dB, step S120 or less is repeatedly performed, whereas if all are satisfied, the program is terminated.

이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 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 청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다. 예를 들어 전술한 실시예에서는 LTE를 예로 들어 설명을 진행하였으나, 그 기술 사상을 유지하는 범위 내에서 향후의 5G 기술에도 응용될 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the I/Q imbalance calibration method of the massive MIMO channel simulator of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but these are merely examples, and various modifications within the scope of the technical spirit of the present invention And change will be possible. Therefore, the scope of the present invention should be defined by the following claims. For example, in the above-described embodiment, the description has been made using LTE as an example, but may be applied to future 5G technologies within the scope of maintaining the technical idea.

또한, '보드'나 '키트' 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.In addition, terms such as'board' or'kit' are only arbitrarily borrowed for convenience of logical or functional explanation, and should not be used for purposes of limiting the scope of rights. It may be described separately in units.

예를 들어 전술한 실시예에서는 1개의 BS I/F 보드에 4개의 기지국 안테나가 연결되고, 1개의 UE I/F 보드에 단말의 2개의 안테나가 연결되는 것으로 설명을 진행하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고 1개의 BS I/F 보드에 1개의 기지국 안테나가 연결되거나 1개의 BS I/F 보드에 64개의 기지국 안테나가 모두 연결될 수도 있을 것이다.For example, in the above-described embodiment, it has been described that four base station antennas are connected to one BS I/F board, and two antennas of the terminal are connected to one UE I/F board, but it is not limited to this. Alternatively, one base station antenna may be connected to one BS I/F board, or all 64 base station antennas may be connected to one BS I/F board.

100: 시뮬레이터 본체부, 110: 링크 프로세서(LP) 보드,
120: 기지국 인터페이스(BS I/F) 보드,
121d, 121u: SFP I/F, 122d, 122u: 신호 생성/분석부,
123d, 123u: I/Q 임밸런스 보상부,
126d, ADC, 126u: DAC,
127d, 127u: 이득 조정부, 128: 업/다운 컨버터,
130: 단말 인터페이스(BS I/F) 보드,
200: 교정 키트, 210: 제1 신호 분배기,
220: 제2 신호 분배기, 300: 테스트 매니저,
400: 시나리오 서버, 500: 캘리브레이션 서버,
600: 매시브 MIMO 기지국, 700: 단말,
MP: 메인 포트, TP 테스트 포트100: simulator body, 110: link processor (LP) board,
120: base station interface (BS I/F) board,
121d, 121u: SFP I/F, 122d, 122u: signal generation/analysis unit,
123d, 123u: I/Q imbalance compensation unit,
126d, ADC, 126u: DAC,
127d, 127u: gain adjustment unit, 128: up/down converter,
130: terminal interface (BS I/F) board,
200: calibration kit, 210: first signal divider,
220: second signal distributor, 300: test manager,
400: scenario server, 500: calibration server,
600: massive MIMO base station, 700: terminal,
MP: main port, TP test port

Claims

10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되,
BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 모든 I/Q 임밸런스 보상부를 정해진 초기값으로 설정하는 (a) 단계;
기준 UE I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 교정 키트로 출력하고, 교정 키트 및 각 BS I/F 보드를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (b) 단계;
기준 BS I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 LP 보드로 출력하고, 각 UE I/F 보드 및 교정 키트를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (c) 단계;
상기 (b) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 기준 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_U1R)에서 각 UE I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_UxR)를 빼서 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_U1R-C_UxR)를 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (d) 단계;
상기 (c) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 각 BS I/F 보드를 경유하여 기준 UE I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (e) 단계 및
상기 (d) 단계 및 상기 (e) 단계에서 저장된 보상 계수를 적용하여 각 채널별 I/Q 임밸런스 보상부를 구성한 후에 검증을 수행하여 기준치를 충족할 때까지 상기 (b) 단계 이하를 반복 수행하는 (f) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법.BS I/F board and UE I/F board that perform RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having 1 or more antennas, respectively, and an LP board that performs fading processing for each channel between these boards Body portion provided with; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I/F board and the UE I/F board are provided, and the BS I/F board and the UE I/F board are equipped with main ports and calibration ports connected to the base stations and terminals for each antenna. It is performed under the control of the calibration server in the channel simulator for massive MIMO equipped with a test port connected to the kit,
(A) setting all I/Q imbalance compensation units to a predetermined initial value while the BS I/F board and the UE I/F board are connected to the calibration kit;
(B) the reference UE I/F board generates a reference signal, outputs it to a calibration kit, and sequentially receives and captures a reference signal that has passed through the calibration kit and each BS I/F board;
(C) the reference BS I/F board generates a reference signal, outputs it to the LP board, and sequentially receives and captures reference signals that have passed through each UE I/F board and a calibration kit;
Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (b), and I/Q imbalance of each UE I/F board in I/Q imbalance (C_U1R) of the reference UE I/F board ( (D) subtracting C_UxR) to calculate a receiving side I/Q imbalance compensation coefficient (C_U1R-C_UxR) and storing it as a compensation coefficient;
Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (c), and subtract the I/Q imbalance of the signal collected in the SA of the reference UE I/F board via each BS I/F board. (E) calculating a value and storing it as a compensation coefficient, and
After constructing the I/Q imbalance compensation unit for each channel by applying the compensation coefficients stored in steps (d) and (e), performing the verification and repeatedly performing steps (b) and below until the criteria are met. (f) I/Q imbalance calibration method of the channel simulator for massive MIMO, including step.

10개 이상의 안테나를 갖는 기지국과 1개 이상의 안테나를 갖는 단말에 대한 RF 신호 처리를 각각 수행하는 BS I/F 보드와 UE I/F 보드 및 이들 보드 사이의 각 채널별 페이딩 처리를 수행하는 LP 보드가 구비된 본체부; BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 외부에서 연결하는 교정 키트 및 캘리브레이션 서버가 구비되고, BS I/F 보드와 UE I/F 보드에는 각 안테나별로 기지국 및 단말에 연결되는 메인 포트와 교정 키트에 연결되는 테스트 포트가 구비된, 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 캘리브레이션 서버의 제어에 따라 수행되되,
BS I/F 보드와 UE I/F 보드를 교정 키트 측으로 연결한 상태에서 모든 I/Q 임밸런스 보상부를 정해진 초기값으로 설정하는 (h) 단계;
기준 BS I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 교정 키트로 출력하고, 교정 키트 및 각 UE I/F 보드를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (i) 단계;
기준 UE I/F 보드가 참조 신호를 생성한 후 LP 보드로 출력하고, 각 BS I/F 보드 및 교정 키트를 거친 참조 신호를 순차적으로 수신하여 캡쳐하는 (j) 단계;
상기 (i) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 기준 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_B1R)에서 각 BS I/F 보드의 I/Q 임밸런스(C_BxR)를 빼서 수신측 I/Q 임밸런스 보상 계수(C_B1R-C_BxR)를 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (k) 단계;
상기 (j) 단계에서 캡쳐된 참조 신호의 모든 I/Q 임밸런스를 계산하고, 각 UE I/F 보드를 경유하여 기준 BS I/F 보드의 SA에 수집된 신호의 I/Q 임밸런스를 뺀 값을 산출한 후 보상 계수로 저장하는 (l) 단계 및
상기 (k) 단계 및 상기 (l) 단계에서 저장된 보상 계수를 적용하여 각 채널별 I/Q 임밸런스 보상부를 구성한 후에 검증을 수행하여 기준치를 충족할 때까지 상기 (i) 단계 이하를 반복 수행하는 (m) 단계를 포함하여 이루어진 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법.BS I/F board and UE I/F board that perform RF signal processing for a base station having 10 or more antennas and a terminal having 1 or more antennas, respectively, and an LP board that performs fading processing for each channel between these boards Body portion provided with; A calibration kit and a calibration server for externally connecting the BS I/F board and the UE I/F board are provided, and the BS I/F board and the UE I/F board are equipped with main ports and calibration ports connected to the base stations and terminals for each antenna. It is performed under the control of the calibration server in the channel simulator for massive MIMO equipped with a test port connected to the kit,
(H) setting all I/Q imbalance compensation units to a predetermined initial value while the BS I/F board and the UE I/F board are connected to the calibration kit;
After the reference BS I/F board generates a reference signal, outputs it to a calibration kit, and sequentially receives and captures a reference signal that has passed through the calibration kit and each UE I/F board;
(J) the reference UE I/F board generates a reference signal, outputs it to the LP board, and sequentially receives and captures reference signals that have passed through each BS I/F board and a calibration kit;
All I/Q imbalance of the reference signal captured in step (i) is calculated, and I/Q imbalance of each BS I/F board in I/Q imbalance (C_B1R) of the reference BS I/F board ( Calculating a receiving side I/Q imbalance compensation coefficient (C_B1R-C_BxR) by subtracting C_BxR) and storing it as a compensation coefficient (k);
Calculate all I/Q imbalance of the reference signal captured in step (j), and subtract the I/Q imbalance of the signal collected in the SA of the reference BS I/F board via each UE I/F board. (L) calculating a value and storing it as a compensation coefficient, and
After applying the compensation coefficients stored in steps (k) and (l) to configure the I/Q imbalance compensation unit for each channel, performing verification and repeatedly performing steps (i) and below until the criteria are met. (m) I/Q imbalance calibration method of a massive MIMO channel simulator including steps.

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청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 참조 신호는 자도프-추 신호인 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법.The method according to claim 1 or 2,
The reference signal is a method of I/Q imbalance calibration of a channel simulator for massive MIMO, characterized in that it is a Zadoff-Chu signal.

청구항 4에 있어서,
상기 참조 신호는 해당 통신 시스템의 사용 대역폭에 의해 대역폭이 제한된 변형 자도프-추 신호 x_u(n)로서,

과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법.The method according to claim 4,
The reference signal is a modified Zadoff-Chu signal x _u (n) where the bandwidth is limited by the bandwidth of the communication system.

I/Q imbalance calibration method of the channel simulator for massive MIMO characterized in that it is defined as.