KR102129270B1 - 매시브 ｍｉｍｏ용 채널 시뮬레이터의 ｉ／ｑ 임밸런스 캘리브레이션 방법 - Google Patents

매시브 ｍｉｍｏ용 채널 시뮬레이터의 ｉ／ｑ 임밸런스 캘리브레이션 방법 Download PDF

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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.

Description

매시브 ＭＩＭＯ용 채널 시뮬레이터의 Ｉ／Ｑ 임밸런스 캘리브레이션 방법{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.
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.
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 사용하더라도 여러 사용자에게 동시에 서비스할 수 있다는 결과 발표 이후 매시브 MIMO에 대한 연구가 활발히 진행되어 현재는 가장 뜨거운 관심 분야 중 하나가 되었다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
선행기술 1: 10-1286023호 등록특허공보(발명의 명칭 : 채널 시뮬레이터) 선행기술 2: 10-1606354호 등록특허공보(발명의 명칭: 채널 시뮬레이터의 캘리브레이션 방법) 선행기술 3: 10-2017-0077671호 특허출원(발명의 명칭 : 채널 시뮬레이터의 제어 방법)
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.
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.
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.
상기 I/Q 임밸런스 보상 시에 DC 옵셋을 함께 보상한다.
상기 참조 신호는 자도프-추 신호이다.
상기 참조 신호는 해당 통신 시스템의 사용 대역폭에 의해 대역폭이 제한된 변형 자도프-추 신호 xu(n)로서,
Figure 112018094642547-pat00001
과 같이 정의된다.
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.
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.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 방법에서 사용되는 변형 ZC 신호는 아래의 수학식 1과 같이 규정되며, LTE를 대상으로 할 때 30.72㎒의 샘플링 주파수(Fs)로 NZC 개의 샘플만큼 주기적으로 발생된다.
Figure 112018094642547-pat00002
일반적으로 ZC 신호의 샘플 수(NZC)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.
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.
이하에서는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 계산 방법에 대해 설명한다.
ZC 신호는 시간에 따라 미리 정해진 대역의 주파수를 스윕(sweep)하는 신호이므로 이에 대한 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 포함 신호
Figure 112018094642547-pat00003
는 아래의 수학식 2와 같이 모델링할 수 있다.
Figure 112018094642547-pat00004
그리고 아래의 수학식 3과 같이 ZC 신호의 자기 상관(Auto Correlation)을 구할 수 있다.
Figure 112018094642547-pat00005
수학식 3에서 각 항은 아래의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112018094642547-pat00006
일반적으로
Figure 112018094642547-pat00007
이므로, 아래의 수학식 5가 성립될 수 있다.
Figure 112018094642547-pat00008
한편,
Figure 112018094642547-pat00009
에 대해서는 아래의 수학식 6과 같이 평균을 구할 수 있다.
Figure 112018094642547-pat00010
일반적으로
Figure 112018094642547-pat00011
이므로 아래의 수학식 7이 성립될 수 있다.
Figure 112018094642547-pat00012
더 정확한 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 값은 수학식 3과 6을 연립 방정식으로 하여 구해질 수 있다.
도 5는 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터에서 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋 보상부의 블록 구성도인데,
Figure 112018094642547-pat00013
은 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋이 포함된 입력 신호를 나타내고,
Figure 112018094642547-pat00014
은 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋이 제거되어 보상이 완료된 신호를 나타낸다. 도 5에서
Figure 112018094642547-pat00015
는 I/Q 임밸런스 및 DC 옵셋을 제거하는 과정에서 줄어든 파워를 보상하기 위한 실수 보상 계수이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
출발 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수		 도착 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수		 I/Q 임밸런스 + 보상 계수 결과
#1 BS,
C_B1R,
0 		#1 UE,
C_U1T,
-(C_B1R+C_U1T)		 C_B1R+0-(C_B1R+C_U1T)+C_U1T 0
#1 BS,
C_B1R,
0		 #2 UE,
C_U2T,
-(C_B1R+C_U2T)		 C_B1R+0-(C_B1R+C_U2T)+C_U2T 0
#2 BS,
C_B2R,
C_B1R-C_B2R 		#1 UE,
C_U1T,
-(C_B1R+C_U1T)		 C_B2R+(C_B1R-C_B2R)-(C_B1R+C_U1T)+C_U1T 0
#2 BS,
C_B2R,
C_B1R-C_B2R		 #2 UE,
C_U2T,
-(C_B1R+C_U2T)		 C_B2R+(C_B1R-C_B2R)-(C_B1R+C_U2T)+C_U2T 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.
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.
출발 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수		 도착 I/F 보드,
I/Q 임밸런스,
보상 계수		 I/Q 임밸런스 + 보상 계수 결과
#1 UE,
C_U1R,
0 		#1 BS,
C_B1T,
-(C_U1R+C_B1T)		 C_U1R+0-(C_U1R+C_B1T)+C_B1T 0
#1 UE,
C_U1R,
0		 #2 BS,
C_B2T,
-(C_U1R+C_B2T)		 C_U1R+0-(C_U1R+C_B2T)+C_B2T 0
#2 UE,
C_U2R,
C_U1R-C_U2R		 #1 BS,
C_B1T,
-(C_U1R+C_B1T)		 C_U2R+(C_U1R-C_U2R)-(C_U1R+C_B1T)+C_B1T 0
#2 UE,
C_U2R,
C_U1R-C_U2R		 #2 BS,
C_B2T,
-(C_U1R+C_B2T)		 C_U2R+(C_U1R-C_U2R)-(C_U1R+C_B2T)+C_B2T 0
도 8은 본 발명의 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 캘리브레이션 서버(500)의 제어하에 수행된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 포트

Claims (5)

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.
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.
삭제
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 참조 신호는 자도프-추 신호인 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 참조 신호는 해당 통신 시스템의 사용 대역폭에 의해 대역폭이 제한된 변형 자도프-추 신호 xu(n)로서,
Figure 112018094642547-pat00016
과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 매시브 MIMO용 채널 시뮬레이터의 I/Q 임밸런스 캘리브레이션 방법.
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