Experimental Validation of Location-Aware Beam Alignment Using Beamforming Testbed

Abstract

이 논문에서는 13.8 GHz 송수신 테스트베드를 이용한 실험을 통해 위치기반 빔 정렬 기법의 효용성을 빔 시간단축과 정렬 신뢰도의 두 가지 측면에서 검증한다. 실험에서 사용한 테스트베드는 선형 배열안테나와 아날로그 빔형성기 보드를 탑재하였으며 상용 실내 측위 장치를 통해 위치정보를 수집한다. 기저대역 신호의 생성과 수신은USRP(Universal Software Radio Peripheral)를 통해 이루어지며, USRP와 빔 형성기 보드에 대한 조작은 NILabVIEW 와 C#기반의 애플리케이션으로 이루어진다. 실험 결과는 위치 정보를 활용한 빔 정렬 기법이 탐색을필요로 하는 빔 후보군을 대폭 줄임으로써 빔 정렬에 소요되는 시간을 줄여줄 수 있음을 보여준다. 또한 빔 정렬소요시간이 감소하면 단위 시간당 빔 정렬 횟수가 늘어난다. 잦은 빔 정렬이 수신단이 이동하는 상황에서 이동에따른 빔 조향 각도 변화를 더 정확하게 반영함을 실험으로 확인하였다.

In this paper, we validate the usefulness of location-aware based beam alignment in the two aspects of reduction of beam aligning time and improvement of beam aligning reliability through experiments using 13.8 GHz transmitter and receiver testbed. Transceivers which are used in the experiment consist of the uniform linear array antenna and analog beamformer boards. Baseband signal generation and reception are performed by universal software radio peripheral (USRP). Control of the beamformer boards and USRPs is performed via NI LabVIEW and C#-based application. Two testbeds collect the location information using commercial indoor positioning modules. The experiment results show that location-aware based beam alignment can reduce the aligning time by decreasing the number of beam candidates to be searched. Additionally, the number of beam aligning per unit time increases due to the reduced beam aligning time. We experimentally confirm that frequent beam aligning reflects a change of beam steering angle driven by movement of receiver more accurately.