Generalized Vector Channel Model for Communication Systems Using Antenna Arrays and Implementation of the Spatial Channel Simulator

안테나 배열을 사용하는 통신 시스템을 위한 일반화된 벡터 채널 모델과 공간 채널 시뮬레이터의 구현

In this paper, we propose a generalized vector channel model for wireless communication systems using antenna arrays. The proposed channel model reflects path loss. spatial-temporal variation of shadowing, multipath fading , Doppler effect, spatial distribution of local scatterers and delay spread due to remote dominant scatterers. In addition, we use a discrete ray model in which respective ray signal experiences independent shadowing, fading and Doppler shift, and impinges on antenna arrays at a distinct angle. Based on the proposed mode. we derive the relations on the spatial and temporal correlations of the received signals and implement a spatial channel simulator. By comparing the theoretical values with the simulated ones, we verify the effectiveness of the implemented simulator. The simulator is then used to generate an arbitrary channel impulse response and to analyze the channel characteristics under various environments.

본 논문에서는 안테나 배열을 사용하는 통신시스템을 위한 일반화된 벡터 채널 모델을 제안한다. 제안된 채널 모델에서는 실제적인 채널에서 발생할 수 있는 경로 감쇄, 전파 음영(shadowing)의 시간-공간적인 변화, 다중경로 페이딩, 도플러현상, 국지적인 산란체(scatterer)들의 공간적인 분포와 지배적인 원격 산란체들에 의한 지연 확산을 고려한다. 실제적인 채널 환경을 반영하기 위하여 이산 경로 모델을 사용하며, 각각의 이산 경로 신호는 독립적인 전파 음영과 페이딩, 도플러 영향을 받으며, 서로 다른 입사각을 가지고 안테나 배열에 수신된다. 제안된 모델을 바탕으로 수신되는 신호들에 대한 시간-공간적인 상관값에 대한 관계식을 유도하고, 공간 채널 시뮬레이터를 구성한다. 이론적인 상관값과 시뮬레이터를 통하여 얻은 결과를 비교함으로써 시뮬레이터의 유효성을 검증하고, 구성된 시뮬레이터를 사용하여 다양한 채널 환경하에서의 채널 특성의 변화를 분석한다.