MIMO 페이딩 시뮬레이션

목표

MIMO 수신기가 실제 조건에서 성능 요구사항을 충족할 수 있는지 검증해야 합니다. 테스트 셋업에서 중요한 기준은 반복 가능성, 테스트 시간, 비용입니다.

배경

최신 무선 통신 시스템에서는 다양한 구축 시나리오에서 채널 장애에 대응하기 위한 신뢰할 수 있는 수신기가 필요합니다.

페이딩은 실사용 환경에서 불가피하게 발생하는 중대한 채널 장애입니다. 페이딩은 수신기 성능을 저하시켜 최종 사용자의 경험에 영향을 미칩니다. 다른 전파 경로를 통해 수신기에 도달한 신호가 중첩되면서 신호를 더욱 강하게 또는 약하게 만들어 신호 진폭과 위상이 변동하게 됩니다. 심한 페이딩 조건에서는 통신 링크가 끊어질 수도 있습니다. Wideband 채널에서는 멀티패스 전파가 IS(Intersymbol Interference, 부호 간 간섭)를 일으켜 수신기 성능이 크게 떨어질 수 있습니다.

다양한 페이딩 조건에서 수신기 면역을 개선하고 지정된 구축 시나리오에서 수신기 성능을 극대화하기 위해, MIMO로 예를 들면 반드시 칩셋 개발 초기 단계에서 MIMO 수신기 알고리즘의 성능을 검증 및 최적화해야 합니다. 수신 성능에 대한 표준 요구사항의 준수 여부를 검증하기 위한(예: 3GPP 및 IEEE에 따라) 적합성 테스트와 품질 보증 목적을 위한 사용자 정의 테스트도 실시해야 합니다. 하지만 현장에서 이러한 테스트를 수행하는 것은 까다로울 수 있습니다. 현장 테스트에서는 적절한 반복 테스트를 진행하기 어려우며, 많은 비용과 시간이 소요됩니다.

그 대신, 로데슈바르즈가 제공하는 포괄적 페이딩 프로필을 적용하여 연구실에서 실제 페이딩 조건을 에뮬레이션할 수 있습니다. 현장 테스트와 달리, 연구실에서 실시하는 페이딩 시뮬레이션은 통제 가능하며 테스트 조건을 확장 및 반복할 수 있어 많은 시간과 비용이 절감됩니다.

기존 테스트 셋업

기존 방식의 테스트 셋업은 일반적으로 하나 이상의 신호 소스와 RF 페이더로 구성됩니다. 다음 페이지에 나오는 첫 번째 그림은 2개의 MIMO 레이어 신호와 외부 RF 페이더를 제공하기 위해 두 개의 단일 채널 신호 발생기로 구성된 2x2 MIMO 테스트 시나리오를 나타냅니다. 이 셋업은 큰 설치 면적이 필요합니다(해당 예시에는 3대의 기기 필요). 크고 비용이 높은 셋업은 복수의 기기를 구성하고 개별적으로 관리해야 하기 때문에 운용도 어렵습니다. RF 출력 전력 레벨 보정과 같은 간단한 작업도 매우 복잡해집니다. 기존 테스트 셋업의 설치 면적, 비용, 복잡도는 MIMO 계층이 증가함에 따라 선형적으로 증가합니다.

로데슈바르즈 솔루션

하이엔드 R&S®SMW200A Vector Signal Generator는 실시간 Baseband 페이딩 시뮬레이션(옵션)을 이용하여 복수의 RF 경로를 지원하는 첨단, 컴팩트 솔루션입니다. R&S®SMW200A는 단일 기기에서 최대 8개의 개별 Baseband 신호를 발생하고 페이딩할 수 있어 최대 800 MHz의 페이딩 대역폭을 제공합니다. 기존 테스트 셋업과 달리, R&S®SMW200A 솔루션은 2x2 MIMO에 한 개 기기만 필요하며 컴팩트한 R&S®SGT100A RF Extension Unit을 추가해 최대 8x8 MIMO를 지원할 수 있습니다.

다음과 같은 이점이 있습니다.

• 단일 기기에서 신호 발생 및 통합 Baseband 페이딩이 포함된 컴팩트 셋업
• 페이딩 조건에서 자동 출력 레벨링. 추가 레벨 교정이 필요하지 않음
• 신호가 Baseband에서 페이딩되어 신호 변환 손실이 없음(업/다운 컨버전, A/D 변환)
• 외부 RF 페이더를 사용하는 셋업 대비 효율적인 솔루션

최대 8 계층까지 MIMO 계층을 지원하기 위한 R&S®SGT100A를 사용하여 RF 출력을 유연하게 확장하며 R&S®SMW200A에서 중앙집중식으로 관리

3GPP, IEEE 및 기타 표준에 따라 사전 정의된 채널 모델을 사전 설정으로 사용할 수 있습니다. 대부분의 표준 페이딩 프로필(순수 Doppler, Rayleigh, Rice 등)과 지연 프로필(탄생-사망, 이동 전파, 고속 트레인 등)도 사용할 수 있습니다. 사용자가 사용자 지정 페이딩과 지연 프로필을 만들 수도 있습니다. 일반적인 Use Case는 극한의 페이딩 조건에서 수신기 설계와 성능을 개선하기 위한 스트레스 테스트입니다.

사용자는 관련 대화상자를 통해 각각 특정 페이딩 프로필, 경로 손실, 경로 지연을 설정한 다양한 페이딩 경로를 이용해 페이딩 채널을 쉽게 정의 및 구성할 수 있습니다.

구성된 페이딩 채널을 직관적으로 표현한 그림이 사용자에게 제공됩니다. 멀티유저 MIMO, 캐리어 Aggregation, MSR과 같은 고급 구축 시나리오는 전도 및 OTA 테스트 환경에도 지원되며 기기 GUI를 통해 쉽게 구성할 수 있습니다.

요약

R&S®SMW200A에 통합된 페이더는 초소형 원박스 솔루션을 제공하므로 실시간 페이딩 시뮬레이션을 연구실에서 간단하고 직관적으로 수행할 수 있습니다. 페이딩 시나리오를 쉽고 유연하게 시뮬레이션하는 기능을 통해 표준에 적합한 수신기 성능 테스트가 가능할 뿐만 아니라, 통제할 수 있는 반복 및 확장 가능한 조건에서 사용자 지정 페이딩 시나리오를 기반으로 테스트를 실시할 수 있습니다.