KR101416667B1

KR101416667B1 - 시간 지연 미세조정 utp 펨토 분산 중계 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101416667B1
Application number: KR1020130076221A
Authority: KR
Inventors: 이주동
Original assignee: 주식회사 티제이이노베이션; 주식회사 서화정보통신; 콘텔라 주식회사
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2014-07-09
Also published as: WO2015002343A1; US9838988B2; US20160219536A1

Abstract

본 발명은 UTP 선로를 이용하여 펨토 기지국의 신호를 여러 개의 안테나로 분산하여 중계하는 중계 장치의 시간 지연을 미세 조정하는 것이다. 즉, UTP 펨토 분산 중계 장치의 구성요소인 신호 분배 장치와 다수의 원격 신호 송수신 장치와의 UTP 선로의 시간 지연을 각각 측정하여 다수의 원격 신호 송수신 장치가 동일한 시간에 펨토셀 신호를 중계할 수 있도록 장치 간 선로 시간 지연을 보상하는 것이다.
시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 펨토셀과 정합하고, 신호 분배 장치와 원격 신호 송수신 장치의 선로 지연을 측정하는 신호 분배 장치 및 신호 분배 장치의 신호를 궤환시키고, 단말기와 펨토셀 신호를 무선으로 접속하는 원격 송수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치 및 방법{Delay adjustable UTP femto remote solution and Method}

본 발명은 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는, UTP(Unshielded Twist Pair) 선로를 이용하여 펨토셀(femto-cell)의 신호를 여러 개의 안테나로 분산하고 UTP 선로 간 신호 시간 지연을 미세 조정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 예컨대, UTP 펨토 분산 중계 장치의 구성요소인 신호 분배 장치와 다수의 원격 신호 송수신 장치와의 시간 지연을 각각 측정하여 다수의 원격 신호 송수신 장치가 동일한 시간에 펨토 신호를 중계할 수 있도록 선로 시간 지연을 보상하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.

중계 장치란 기지국과 단말기의 사이에 위치하여 기지국 및 단말기의 신호를 수신 및 증폭하는 장치이다. 즉, 기지국 신호를 수신 및 증폭하여 단말기로 송신하고 단말기의 신호를 수신 및 증폭하여 기지국으로 송신하는 장치를 말한다. 중계 장치는 단말기와 기지국 간 무선 송수신 환경이 열악한 지역에 설치되어 신호를 중계하며, 기지국 신호가 도달하기 어려운 건물 지하 또는 건물 내부에 주로 설치된다. 건물 구조나 음영 지역의 특성에 따라 중계 장치의 구조가 다르며, 특히, 건물 내부에 사용되는 중계 장치의 경우 여러 개의 안테나를 분산하여 사용하는 분산 중계 장치를 사용하다.

한편, 분산 중계 장치는 분산 중계 장치에 연결되는 사용자의 용량에 따라 건물 외부에 위치한 옥외 기지국을 정합하여 중계하거나, 분산 중계 장치 전용으로 기지국을 정합하여 사용할 수도 있다. LTE(Long Term Evolution)의 경우 사용자가 점유하는 데이터의 용량이 크므로 건물 내부마다 초소형 기지국 즉, 펨토셀을 전용으로 정합하여 사용한다.

한편, 분산 중계 장치는 동축케이블을 사용하여 여러 개로 분산된 안테나와 연결한다. 동축케이블은 기지국에서 사용하는 고주파 신호를 주파수의 변경 없이 그대로 보낼 수 있는 특징이 있다. 그러나 동축 케이블을 건물 내부에 설치하는 비용은 과다하므로, LAN 케이블 중류 중 하나인 UTP 선로를 사용한 분산 중계장치가 연구되어 왔다.

그 일례로, 대한민국 공개특허공보 제 2010-0068688호는 유선 또는 무선 접속에 의해 기지국 또는 통신 시스템으로부터 수신한 고주파 신호를 디지털 신호로 변환한 후 디지털 신호처리부에 의해 이더넷(Ethernet) 선로에 시간분할 방식으로 전송하는 방식이다. 이 방식은 별도의 선로를 증설하지 않고 기존에 설치된 저가의 통신선로인 UTP 선로에 의해 신호 분배 장치와 다수의 원격 신호 송수신 장치를 접속하는 것으로서, 기존의 인터넷 신호와 이동통신 신호를 UTP 선로를 통해 동시에 전송할 수 있는 중계장치에 관한 것이다.

그러나 이 경우에도 LTE와 같이 기지국과 단말기 간의 무선 전송 규격이 고속인 방식에서는 신호 분배 장치와 다수의 원격 신호 송수신 장치 간에 전송 시간 지연이 상이할 경우 전송 품질에 열화를 초래한다. 따라서, 신호 분배 장치와 다수의 원격 신호 송수신 장치 간의 시간 지연을 보상하여 다수의 원격 신호 송수신 장치가 동시에 송수신할 수 있도록 신호 분배 장치와 다수의 원격 신호 송수신 장치 간의 시간 지연을 미세 조정하는 장치의 연구가 필요하다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0068688호(2010. 06. 24)

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 원격 신호 송수신 장치가 동일한 시간에 단말기와 무선접속서비스가 되도록 UTP 선로의 시간 지연을 보상하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명은 100[nsec] 이내의 정확도로 시간 지연을 보상하여 LTE의 통화 품질에 영향이 없도록 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

기술적 과제를 해결하기 위하여 신호 분배 장치는 펨토셀 송신 신호를 정합하여 원격 신호 송수신 장치로 송신 신호를 공급하는 신호 송신부, 원격 신호 송수신 장치로부터 궤환되어 수신된 송신 신호와, 펨토셀에 연결하려는 단말기의 신호와, 및 신호 송신부의 신호를 토대로 원격 신호 송수신 장치와의 궤환 신호 지연을 계산, 궤환된 신호를 제거, 및 단말기의 신호를 펨토셀에 중계하는 신호 수신부, 및 계산된 신호 지연 정보를 원격 신호 송수신 장치로 전송하는 신호 분배 장치 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 신호 송신부는, UTP선로와 정합하는 UTP변환 장치를 포함하고, 신호 수신부는, UTP선로와 정합하는 UTP변환 장치를 포함하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 신호 송신부는, 신호 분배 장치와 기저대역인 IQ 송신 신호로 정합하고, 신호 수신부는, 신호 분배 장치와 기저대역인 IQ 송신 신호로 정합하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 신호 송신부는, 원격 신호 송수신 장치와의 시간 지연을 측정하는 적어도 한 개 이상의 시간 지연 측정 모듈, 한 개 이상의 시간 지연 측정 모듈의 출력을 합성하는 궤환 신호 결합기를 포함하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 신호 수신부는, 궤환 신호의 시간 지연을 측정하는 시간 지연 측정부, 및 궤환 신호를 제거하여 단말기의 신호만 펨토셀로 전송하는 궤환 신호 제거부를 포함하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 신호 수신부는 시간 지연을 100[nsec] 이내의 오차로 측정하는 것이 더욱 바람직하다.

신호 분배 장치를 이용한 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 펨토셀 송신 신호를 정합하여 신호 궤환부로 송신 신호를 공급하는 신호 송신부, 신호 송신부에서 전송된 송신 신호를 신호 수신부로 궤환하여 전송하는 신호 궤환부, 신호 궤환부로부터 궤환되어 수신된 송신 신호와 신호 궤환부로부터 동시에 수신된 단말기의 신호를 수신하여 신호 궤환부와의 신호 지연을 계산, 궤환된 신호를 제거, 및 단말기의 신호를 펨토셀에 중계하는 신호 수신부, 계산된 신호 지연 정보를 하기 원격 신호 송수신 장치 제어부로 전송하는 신호 분배 장치 제어부, 신호 분배 장치 제어부에서 전송한 신호 지연 정보를 토대로 송신 신호 시간 지연부와 수신 신호 시간 지연부를 제어하는 원격 신호 송수신 장치 제어부, 원격 신호 송수신 장치 제어부의 제어로 신호 송신부의 신호를 시간 지연해 단말기에 무선으로 전송하는 송신 신호 시간 지연부, 및 원격 신호 송수신 장치 제어부의 제어로 단말기의 무선 신호를 시간 지연해 신호 궤환부로 전송하는 수신 신호 시간 지연부를 포함하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 송신 신호 시간 지연부는, 적어도 한 개 이상의 송신 신호 시간 지연부를 포함하고, 수신 신호 시간 지연부는, 적어도 한 개 이상의 수신 신호 시간 지연부를 포함하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 송신 시간 지연부는 최대한 100[nsec] 이내의 지연 특성을 갖는 하나 이상의 지연 소자로 시간 지연하고, 수신 시간 지연부는 최대한 100[nsec] 이내의 지연 특성을 갖는 하나 이상의 지연 소자로 시간 지연하는 것이 더욱 바람직하다.

일 실시예에서, 신호 궤환부는 궤환 신호의 이득을 조절하는 이득 조절 장치, 및 신호 송신부를 궤환하는 이득 조절 장치의 출력과 단말기의 무선 신호를 시간 지연하는 수신 신호 시간 지연부의 출력을 합성하는 궤환 신호 혼합부를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 방법은 펨토셀의 송신 신호를 원격 신호 송수신 장치로 송신하는 신호 송신 단계, 원격 신호 송수신 장치에서 수신된 펨토셀의 송신 신호를 신호 분배 장치로 궤환하는 송신 신호 궤환 단계, 원격 신호 송수신 장치로부터 궤환된 펨토셀 송신 신호의 궤환 신호를 수신하는 궤환신호 수신 단계, 펨토셀 송신 신호와 궤환된 신호의 시간 지연을 측정하는 궤환 신호 시간 지연 측정 단계, 측정된 시간 지연의 보상을 위해 원격 신호 송수신 장치로 시간 지연보상 정보를 전송하는 시간 지연 보상 정보 전송 단계, 신호 분배 장치의 제어에 의해 펨토셀 송신 신호의 시간 지연을 보상하는 송신 신호 시간 지연 보상 단계, 및 신호 분배 장치의 제어에 의해 단말기의 수신 신호 시간 지연을 보상하는 수신 신호 시간 지연 보상 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 펨토셀은 매크로셀 또는 피코셀로 대체하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 의한 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 다수의 원격 신호 송수신 장치가 동일한 시간에 단말기와 무선접속서비스가 되도록 UTP선로의 시간 지연을 보상하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 100[nsec] 이내의 시간 지연을 보상하여 LTE의 통화 품질에 영향이 없도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치를 상세히 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 신호 수신부를 상세히 나타낸 구성도.
도 3은 도 2의 궤환 신호 제거부를 상세히 나타낸 구성도.
도 4는 도 2의 궤환 신호 시간 지연 측정부를 상세히 나타낸 구성도.
도 5는 도 1의 궤환 신호 시간 지연 측정과 관련된 신호 특성을 나타낸 타이밍도.
도 6은 도 1의 송신 신호 시간 지연부를 상세히 나타낸 구성도.
도 7은 도 1의 수신 신호 시간 지연부를 상세히 나타낸 구성도.
도 8은 도 1의 신호 궤환부를 상세히 나타낸 구성도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치를 상세히 나타낸 신호 흐름도.
도 10은 도 1의 사용 예를 나타낸 개념도.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 펨토셀(100)과 정합하고 원격 신호 송수신 장치(300)와 신호를 송수신하는 신호 분배 장치(200) 및 신호 분배 장치(200)와 연결되어 단말기(400)와 무선으로 신호를 정합하는 원격 신호 송수신 장치(300)로 구성된다.

여기서, 펨토셀(100)은 단말기(400)와 정합을 위한 송수신 신호를 신호 분배 장치(200)로 공급하는 것으로서, 작은 지역에 위치한 단말기(400)에 이동통신 서비스를 제공하는 초소형 이동통신 기지국이다. 즉, 펨토셀(100)은 기지국과 같이 단말기(400)와 무선접속을 통해 이동통신 서비스를 제공하는 역할을 한다.

펨토셀(100)과 신호 분배 장치(200)와의 연결은 RF 주파수에서 정합을 하는 것이 일반적이나 펨토셀(100)과 신호 분배 장치(200)를 하나의 장치에 통합할 경우 효율적이지 못하다. 종래에는, 펨토셀(100) 내부에서 기저대역 IQ 디지털 신호를 RF 신호로 변환하는 기능을 수행함과 동시에, 신호 분배 장치(200)에서는 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300)와 연결을 위해 RF 신호를 기저대역 IQ 디지털 신호로 재변환하여야 한다. 따라서, 효율적인 정합을 위해서 펨토셀(100)과 신호 분배 장치(200)와의 연결은 RF변환 기능을 삭제한 기저대역 IQ 디지털 신호로 정합하는 것이 바람직하다.

신호 분배 장치(200)는 펨토셀(100)과 정합하고 원격 신호 송수신 장치(300)와 신호를 송수신하는 것으로서, 펨토셀(100)과 기저대역 IQ 디지털 신호로 송신 신호를 정합하는 신호 송신부(210), 펨토셀(100)과 기저대역 IQ 디지털 신호로 수신 신호를 정합하는 신호 수신부(220), 및 신호 분배 장치(200)를 제어하는 신호 분배 장치 제어부(230)로 구성된다.

펨토셀(100)과 기저대역 IQ 디지털 신호로 송신 신호를 정합하는 신호 송신부(210)는 원격 신호 송수신 장치(300)와 정합하기 위해 UTP변환을 수행한다. UTP 변환은 UTP 선로에 적합한 변조 방식으로 변환하는 것이다.

펨토셀(100)과 기저대역 IQ 디지털 신호로 수신 신호를 정합하는 신호 수신부(220)는 UTP선로로 수신된 신호를 기저대역 IQ 디지털 신호로 변환하여 펨토셀(100)로 전송하는 기능을 한다. 또한, 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 시간 지연을 측정하는 기능을 포함한다.

LTE의 경우 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)에서 송수신하는 시간 차이가 100[nsec]를 초과하지 않아야 성능 열화가 없다. 즉, 단말기(400)에 도달하는 시간 차이가 100[nsec]를 초과하지 않아야 하며, 단말기(400)에서 펨토셀(100)로 수신되는 시간 차이도 100[nsec]를 초과하지 않아야 성능 열화가 없다. 따라서, 신호 수신부(220)는 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 시간 지연을 100[nsec] 이내의 정확도로 측정하는 것이 바람직하다.

신호 분배 장치(200)를 제어하는 신호 분배 장치 제어부(230)는 신호 수신부(220)에서 측정한 시간 지연을 원격 신호 송수신 장치(300)로 전송하는 기능을 한다. 신호 분배 장치 제어부(230)는 측정한 시간 지연을 원격 신호 송수신 장치(300)로 전송하기 위해 UTP 변환을 수행하여 전송한다.

원격 신호 송수신 장치(300)는 신호 분배 장치(200)에 연결되어 단말기(400)와 무선으로 신호를 정합하는 것으로서, 신호 분배 장치(200)에서 전송된 송신신호를 신호 분배 장치(200)로 궤환시키는 신호 궤환부(310), 원격 신호 송수신 장치(300)를 제어하는 원격 신호 송수신 장치 제어부(320), 신호 분배 장치(200)에서 전송된 송신 신호를 시간 지연시키는 원격 신호 송수신 장치(300), 및 단말기(400)에서 수신된 수신 신호를 시간 지연시키는 수신 신호 시간 지연부(340)로 구성된다.

신호 분배 장치(200)에서 전송된 송신신호를 신호 분배 장치(200)로 궤환시키는 신호 궤환부(310)는 신호 분배 장치(200)에서 전송한 송신 신호를 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)의 제어에 의해 수신 신호 시간 지연부(340)의 출력과 혼합하여 신호 분배 장치(200)로 재전송한다. 재전송된 신호는 신호 분배 장치(200)에서 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300)와의 선로 시간 지연을 측정하기 위해 사용된다.

원격 신호 송수신 장치(300)를 제어하는 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)는 신호 분배 장치(200)로부터 신호 시간 지연 제어를 받아 송신 신호 시간 지연부(330)의 시간 지연을 설정하며, 설정된 시간 지연은 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)가 동시에 동일한 신호를 송신할 수 있도록 한다.

또한, 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)는 신호 분배 장치(200)로부터 신호 시간 지연 제어를 받아 수신 신호 시간 지연부(340)의 시간 지연을 설정하며, 설정된 시간 지연은 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)에서 수신된 단말기(400)의 신호가 펨토셀(100)에 동일하게 수신될 수 있도록 한다.

신호 분배 장치(200)에서 전송된 송신 신호를 시간 지연시키는 송신 신호 시간 지연부(330)는 시간 지연의 설정이 가능한 시간 지연 소자로 구성되어 있다. 즉, 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)의 제어를 받아 시간 지연이 설정되며 100[nsec] 이내의 정확도를 토대로 설정되는 것이 바람직하다. 한편, 송신 신호 시간 지연부(330)는 무선으로 단말기(400)와 정합되기 위해 RF 회로, 전력 증폭기, 및 안테나가 추가로 구비되어 있다.

단말기(400)에서 수신된 수신 신호를 시간 지연시키는 수신 신호 시간 지연부(340)는 시간 지연의 설정이 가능한 시간 지연 소자로 구성되어 있다. 즉, 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)의 제어를 받아 시간 지연이 설정되며 송신 신호 시간 지연부(330)와 마찬가지로 100[nsec] 이내의 정확도를 토대로 설정되는 것이 바람직하다. 한편, 수신 신호 시간 지연부(340)는 무선으로 단말기(400)와 정합되기 위해 RF 회로, 저잡음증폭기 및 안테나가 추가로 구비되어 있다.

단말기(400)는 원격 신호 송수신 장치(300)와 무선으로 신호를 정합하는 것으로서, 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)와 정합된다. LTE의 특성상 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)에서 송신된 신호가 단말기(400)에 100[nsec] 이내로 수신 되어야 다운링크(downlink) 신호 품질에 영향이 없으며, 한 단말기(400)에서 송신된 신호가 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)를 통해 펨토셀(100)에 수신될 경우에도 100[nsec] 이내로 수신되어야 업링크(uplink) 신호 품질에 영향이 없다.

도 2는 도 1의 신호 수신부(220)를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 신호 수신부(220)는 궤환 신호의 시간 지연을 측정하는 궤환 신호 시간 지연 측정부(221) 및 궤환 신호를 제거하는 궤환 신호 제거부(222)로 구성된다.

궤환 신호 시간 지연 측정부(221)는 궤환 신호의 시간 지연을 측정하는 것으로서, 신호 송신부(210) 신호와 원격 신호 송수신 장치(300)에서 궤환된 신호의 시간 지연을 측정한다. 즉, 신호 송신부(210)에서 송신된 신호는 원격 신호 송수신 장치(300)로부터 신호의 가공 없이 동일한 신호로 궤환된다.

따라서, 궤환 신호 시간 지연 측정부(221)에서는 궤환된 신호의 제거 위치를 정확히 파악할 수 있으며, 정확히 파악된 위치를 토대로 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 선로 시간 지연을 측정한다. 측정된 시간 지연 정보는 신호 분배 장치 제어부(230)로 제공되어 원격 신호 송수신 장치(300)로 전송된다. 또한, 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300)에서 기본적으로 발생하는 시간 지연을 예상하여 궤환 신호 시간 지연 측정부(221) 내부에 고정 시간 지연을 추가로 사용하여 회로 크기를 줄이는 것이 바람직하다.

궤환 신호 제거부(222)는 궤환 신호를 제거하는 것으로서, 원격 신호 송수신 장치(300)에서 전송된 궤환 신호를 완벽히 제거하는 기능을 수행한다. 실제로 원격 신호 송수신 장치(300)에서 전송된 신호는 궤환신호 이외에 단말기(400)에서 송출한 신호도 포함하므로 신호 시간 지연 측정에 사용된 궤환 신호는 완벽히 제거되어야 한다. 한편, 궤환 신호 제거부(222)는 원격 신호 송수신 장치(300)와 정합하기 위해 UTP변환 기능이 포함되는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2의 궤환 신호 제거부(222)를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 궤환 신호 제거부(222)는 두 개 이상의 신호를 혼합하는 구조로 되어 있으며, 원격 신호 송수신 장치(300)에서 전송한 신호에서 궤환 신호만 제거한다. 궤환신호는 송신신호와 동일한 신호이므로 정확한 선로 시간 지연의 측정에 의해 완벽히 제거한다.

도 4는 도 2의 궤환 신호 시간 지연 측정부(221)를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 궤환 신호 시간 지연 측정부(221)는 시간 지연을 측정하기 위해 다수의 시간 지연측정 모듈(2211,2212,2213)과 신호 혼합기(2214)로 구성된다.

다수의 시간 지연측정 모듈(2211,2212,2213)은 100[nsec] 이내의 시간 지연 간격으로 구성되어 있으므로, 궤환 신호 제거부(222)에서 출력되는 궤환 신호와 신호 송신부(210)에서 출력된 신호를 100[nsec] 이내로 비교할 수 있다. 시간 지연측정 모듈(2211,2212,2213) 중 선로 지연과 동일한 신호가 검출될 경우 해당 시간 지연측정 모듈(2211,2212,2213)의 출력이 궤환 신호 결합기(2214)로 공급된다.

궤환 신호 결합기(2214)로 공급된 신호는 궤환 신호 제거부(222)로 입력되어 궤환 신호가 출력되지 않도록 궤환 신호를 제거한다. 여기서, 궤환 신호 결합기(2214)는 다수의 시간 지연측정 모듈(2211,2212,2213)에서 출력하는 시간 지연된 신호 송신부(210)의 송신 신호를 혼합하여 궤환 신호 제거부(222)로 송출한다.

도 5는 도 1의 궤환 신호 시간 지연 측정과 관련된 신호 특성을 나타낸 타이밍도 이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 신호 송신부 출력(510)은 신호 송신부(210)의 출력 신호로서, 펨토셀(100)에서 단말기(400)로 송신하기 위해 발생한 신호이다. LTE의 경우 펨토셀(100)의 송신신호는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)로 구성되어 있으며 신호 예를 확대하여 표시하였다.

신호 궤환부 입력(520)은 신호 궤환부(310)의 입력으로써 수신 신호 시간 지연부(340)에서 수신된 단말기(400)의 송출신호를 나타낸다. LTE의 경우 단말기(400)의 송출 신호는 SC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)로 구성되어 있으며 신호 예를 확대하여 표시하였다.

신호 궤환부 출력(530)은 신호 궤환부(310)의 출력 신호로서, 신호 분배 장치(200)의 송신 신호와 수신 신호 시간 지연부(340)의 출력 신호가 혼합되어 나타남을 알 수 있다. 즉, 단말기(400)의 송출 신호와 펨토셀(100)의 송출 신호가 중첩되어 신호 분배 장치(200)로 전송된다. 따라서 신호 분배 장치(200)는 신호 송신부 출력(510) 신호와 신호 궤환부 출력(530)의 출력 신호를 비교하여 신호 송신부 출력(510) 신호가 궤환된 시간 지연(550)을 측정할 수 있다.

신호 수신부 출력(540)은 신호 수신부(220)의 출력으로서, 신호 궤환부(310)에서 전송된 신호에서 신호 분배 장치(200)의 송신 신호가 궤환된 신호를 제거하여 순수하게 단말기(400)의 신호만 출력된 것이다.

시간 지연(550)은 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 시간 지연을 나타내는 것으로서, 더욱 정확하게는 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 왕복 시간 지연(T_round_trip_delay)을 나타낸다. 따라서 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 단방향 선로 시간 지연(T_transmission_delay)은 다음의 수식과 같이 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 왕복 시간 지연(T_round_trip_delay)과 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 내부의 시스템 시간 지연(T_system_delay)으로 계산된다.

T_transmission_delay = (T_round_trip_delay - T_system_delay )/2

여기서, T_system_delay는 고정적으로 발생하는 시간 지연이므로 궤환 신호 시간 지연 측정부(221) 내부에 고정 시간 지연으로 사용하여 회로 크기를 줄이는 것이 바람직하다.

도 6은 도 1의 송신 신호 시간 지연부(330)를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 송신 신호 시간 지연부(330)는 다수의 송신 시간 지연부(3301,3302,3303)를 직렬로 연결하는 구조로 되어 있다. 따라서 신호 분배 장치(200)로부터 전송된 송신 신호는 N개의 송신 시간 지연부(3301,3302,3303)를 거쳐 단말기(400)로 공급되므로 송신 신호 시간 지연부(330)에서 제어되는 시간 지연(T_tx_delay)은 하나의 송신 시간 지연부(3301,3302,3303)에서 생기는 기본적인 시간 지연(T_fundamental)과 송신 시간 지연부(3301,3302,3303)의 개수(N)의 곱에 의해 아래와 같이 시간 지연이 계산된다.

T_tx_delay = T_fundamental * N

여기서 송신 시간 지연부(3301,3302,3303)의 개수(N)는 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)에 의해 제어되며, 다수의 원격 신호 수신 장치(300)가 동시에 송신할 수 있도록 설정된다. 또한, 송신 시간 지연부(3301,3302,3303)는 최대한 100[nsec] 이내의 지연 특성을 갖는 하나 이상의 지연 소자로 시간 지연하는 것이 바람직하다.

도 7은 도 1의 수신 신호 시간 지연부(340)를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 수신 신호 시간 지연부(340)는 다수의 수신 시간 지연부(3401,3402,3403)를 직렬로 연결하는 구조로 되어 있다. 따라서 단말기(400)로부터 전송된 수신 신호는 N개의 수신 시간 지연부(3401,3402,3403)를 거쳐 신호 궤환부(310)로 공급되므로 수신 신호 시간 지연부(340)에서 제어되는 시간 지연(T_rx_delay)은 하나의 수신 시간 지연부(3401,3402,3403)에서 생기는 기본적인 시간 지연(T_fundamental)과 수신 시간 지연부(3401,3402,3403)의 개수(N)의 곱에 의해 다음과 같이 계산된다.

T_rx_delay = T_fundamental * N

여기서 수신 시간 지연부(3401,3402,3403)의 개수(N)는 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)에 의해 제어되며, 다수의 원격 신호 수신 장치(300)를 통해 전송되는 단말기(400)의 신호가 동시에 펨토셀(100)로 수신될 수 있도록 설정된다. 또한, 수신 시간 지연부(3401,3402,3403)는 최대한 100[nsec] 이내의 지연 특성을 갖는 하나 이상의 지연 소자로 시간 지연하는 것이 바람직하다.

도 8은 도 1의 신호 궤환부(310)를 상세히 나타낸 구성도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 신호 분배 장치(200)로부터 신호를 궤환하는 이득조절장치(311)와 수신 신호 시간 지연부(340)의 신호와 이득조절장치(311)의 출력을 결합하는 궤환신호 혼합부(312)로 구성된다.

이득조절장치(311)는 원격 송수신 장치 제어부(320)의 제어를 받아 궤환 이득을 조절한다. 궤환 신호가 수신 신호 시간 지연부(340)의 출력대비 클 경우 수신 신호에 영향을 미치는 단점이 있다. 또한, 궤환 신호가 수신 신호 시간 지연부(340) 대비 작을 경우 추후 신호 분배 장치(200)에서 궤환 신호의 검출이 어려워 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 시간 지연 측정에 어려움이 있다.

따라서 이득 조절 장치(311)의 이득은 신호 분배 장치(200)에서의 궤환 신호의 검출이 잘 이루어질 수 있도록 신호 분배 장치(200)로부터 제어를 받는다.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 펨토셀(100)의 송신 신호를 원격 신호 송수신 장치(300)로 송신하는 신호 송신 단계(S100), 신호 분배 장치(200)로 펨토셀(100)의 송신 신호를 궤환하는 송신 신호 궤환 단계(S200), 원격 신호 송수신 장치(300)로부터 궤환된 신호를 수신하는 궤환 신호 수신 단계(S300), 궤환된 신호의 시간 지연을 측정하는 궤환 신호 시간 지연 측정 단계(S400), 측정된 시간 지연의 보상을 위해 원격 신호 송수신 장치(300)로 시간 지연 보상 정보를 제공하는 시간 지연 보상 제어 단계(S500), 신호 분배 장치(200)의 제어에 의해 펨토셀(100)의 송신 신호 시간 지연을 보상하는 송신 신호 시간 지연 보상 단계(S600), 및 신호 분배 장치(200)의 제어에 의해 펨토셀(100)의 수신 신호의 시간 지연을 보상하는 수신 신호 시간 지연 보상 단계(S700)로 수행된다.

신호 송신 단계(S100)는 펨토셀(100)의 송신 신호를 원격 신호 송수신 장치(300)로 송신하는 것으로서, 펨토셀(100)의 송신신호를 신호 송신부(210)에서 정합하고 정합된 신호를 원격 신호 송수신 장치(300)로 전송한다.

송신 신호 궤환 단계(S200)는 신호 분배 장치(200)로 펨토셀(100)의 송신 신호를 궤환하는 것으로서, 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)의 제어에 의해 궤환한다.

궤환신호 수신 단계(S300)는 원격 신호 송수신 장치(300)에서 궤환한 신호를 수신하는 것으로서, 신호 수신부(210) 신호를 신호 궤환부(310)에서 궤환한 신호를 수신한다.

궤환 신호 시간 지연 측정 단계(S400)는 궤환된 신호의 시간 지연을 측정하는 것으로서, 신호 송신부(210)에서 보낸 신호와 신호 궤환부(310)에서 전송된 신호와의 시간 지연을 측정하여 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 선로 시간 지연을 측정한다.

시간 지연 보상 정보 전송 단계(S500)는 측정된 시간 지연의 보상을 위해 원격 신호 송수신 장치(300)로 시간 지연 보상 정보를 제공하는 것으로서, 신호 분배 장치(200)에서 측정된 시간 지연을 원격 신호 송수신 장치(300)에서 시간 지연을 보상할 수 있도록 측정된 선로 시간 지연의 보상 정보를 전송한다.

송신 신호 시간 지연 보상 단계(S600)는 신호 분배 장치(200)에 제공되는 시간 지연의 보상 정보에 의해 선로 시간 지연을 보상하는 것으로서, 신호 수신부(220)에서 측정된 시간 지연을 토대로 다수의 원격 신호 송수신 장치가 동시에 펨토셀(100)의 송신 신호를 송신할 수 있도록 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)의 제어에 의해 송신 신호를 시간 지연시킨다.

수신 신호 시간 지연 보상 단계(S700)는 신호 분배 장치(200)의 제어에 의해 선로 시간 지연을 보상하는 것으로서, 신호 수신부(220)에서 측정된 시간 지연을 토대로 다수의 원격 신호 송수신 장치를 통해 펨토셀(100)에 단말기(400)의 신호가 동시에 수신될 수 있도록 원격 신호 송수신 장치 제어부(320)의 제어에 의해 수신 신호를 시간 지연시킨다.

도 10은 도 1의 사용 예를 나타낸 개념도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 하나의 펨토셀(100)은 하나의 신호 분배 장치(200)와 정합을 하며, 신호 분배 장치는 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)와 UTP로 연결되고 하나의 원격 신호 송수신 장치(300)에는 다수의 단말기(400)가 연결된다.

단말기(400)는 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)로부터 동일한 펨토셀(100)의 신호를 수신할 수 있으며, 이때, 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)로부터 수신한 신호의 시간 차이가 100[nsec] 이내로 수신되어야 전송 품질에 영향이 없다. 따라서, 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)는 펨토셀(100)의 신호를 동시에 송신할 수 있도록 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 시간 지연을 보상하여 사용한다.

또한, 하나의 단말기(400)는 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)를 통해 펨토셀(100)에 수신될 수 있으며, 이때, 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)에서 발생한 시간 지연 차이가 100[nsec] 이내에 있어야 수신 품질에 영향이 없다. 따라서, 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)는 단말기(400)의 신호가 펨토셀(100)에 동시에 수신될 수 있도록 신호 분배 장치(200)와 원격 신호 송수신 장치(300) 간의 시간 지연을 보상하여 사용한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치는 다수의 원격 신호 송수신 장치(300)가 동일한 시간에 단말기(400)와 무선접속서비스가 되도록 선로 시간 지연을 보상하는 장점이 있으며, 100[nsec] 이내의 시간 지연을 보상하여 LTE의 통화 품질에 영향이 없도록 하는 효과가 있다.

또한, 이상과 같이 설명한 펨토셀(100)과 신호 분배 장치(200)와의 정합 방식은 펨토셀(100) 대신에 매크로셀(macro-cell) 또는 피코셀(pico-cell)의 정합 방식에도 변경없이 사용가능하므로, 위의 펨토셀(100)은 펨토셀(100)에 한정하는 것이 아니라 매크로셀과 피코셀에도 적용이 가능하다.

100 : 펨토셀
200 : 신호 분배 장치
210 : 신호 송신부
220 : 신호 수신부
230 : 신호 분배 장치 제어부
300 : 원격 신호 송수신 장치
310 : 신호 궤환부
320 : 원격 신호 송수신 장치 제어부
330 : 송신 신호 시간 지연부
340 : 수신 신호 시간 지연부
400 : 단말기

Claims

펨토셀 송신 신호를 정합하여 UTP 선로를 통해 원격 신호 송수신 장치로 송신 신호를 공급하는 신호 송신부;
상기 원격 신호 송수신 장치로부터 UTP 선로를 통해 궤환되어 수신된 상기 송신 신호의 궤환 신호와, 펨토셀에 연결하려는 단말기의 신호와, 상기 신호 송신부의 상기 송신 신호를 토대로 상기 원격 신호 송수신 장치와의 궤환 신호 지연을 계산, 상기 궤환 신호를 제거, 및 상기 단말기의 신호를 상기 펨토셀에 중계하는 신호 수신부; 및
상기 계산된 신호 지연 정보를 UTP 선로를 통해 상기 원격 신호 송수신 장치로 전송하는 신호 분배 장치 제어부;를 포함하며,
상기 신호 송신부는 UTP 선로와 정합하는 UTP 변환 장치를 포함하고, 상기 신호 수신부는 UTP 선로와 정합하는 UTP 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 장치
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 신호 송신부는, 상기 펨토셀과 기저대역 IQ 디지털 신호로 정합하고, 상기 신호 수신부는, 상기 펨토셀과 기저대역 IQ 디지털 신호로 정합하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 장치
제 1 항에 있어서,
상기 신호 송신부는, 상기 원격 신호 송수신 장치와의 시간 지연을 측정하는 적어도 한 개 이상의 시간 지연 측정 모듈;
상기 한 개 이상의 시간 지연 측정 모듈의 출력을 합성하는 궤환 신호 결합기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 장치
제 1 항에 있어서,
상기 신호 수신부는, 상기 궤환 신호의 시간 지연을 측정하는 시간 지연 측정부; 및
상기 궤환 신호를 제거하여 단말기의 신호만 펨토셀로 전송하는 궤환 신호 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 장치
제 1 항에 있어서,
상기 신호 수신부는 상기 신호 지연을 100[nsec] 이내의 오차로 측정하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 장치
제 1 항에 있어서,
상기 펨토셀은 매크로셀 또는 피코셀로 대체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 장치
펨토셀 송신 신호를 정합하여 신호 궤환부로 송신 신호를 공급하는 신호 송신부;
상기 신호 송신부에서 전송된 송신 신호를 신호 수신부로 궤환하여 전송하는 신호 궤환부;
상기 신호 궤환부로부터 궤환되어 수신된 상기 송신 신호와 상기 신호 궤환부로부터 동시에 수신된 단말기의 신호를 수신하여 상기 신호 궤환부와의 신호 지연을 계산, 궤환된 신호를 제거, 및 단말기의 신호를 펨토셀에 중계하는 신호 수신부;
상기 계산된 신호 지연 정보를 하기 원격 신호 송수신 장치 제어부로 전송하는 신호 분배 장치 제어부;
상기 신호 분배 장치 제어부에서 전송한 상기 신호 지연 정보를 토대로 송신 신호 시간 지연부와 수신 신호 시간 지연부를 제어하는 원격 신호 송수신 장치 제어부;
상기 원격 신호 송수신 장치 제어부의 제어로 신호 송신부의 신호를 시간 지연해 단말기에 무선으로 전송하는 송신 신호 시간 지연부; 및
상기 원격 신호 송수신 장치 제어부의 제어로 단말기의 무선 신호를 시간 지연해 상기 신호 궤환부로 전송하는 수신 신호 시간 지연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치
제 8 항에 있어서,
상기 송신 신호 시간 지연부는, 적어도 한 개 이상의 송신 신호 시간 지연부를 포함하고, 상기 수신 신호 시간 지연부는, 적어도 한 개 이상의 수신 신호 시간 지연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치
제 8 항에 있어서,
상기 송신 시간 지연부는 최대한 100[nsec] 이내의 지연 특성을 갖는 하나 이상의 지연 소자로 시간 지연하고, 상기 수신 시간 지연부는 최대한 100[nsec] 이내의 지연 특성을 갖는 하나 이상의 지연 소자로 시간 지연하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치
제 8 항에 있어서,
상기 신호 궤환부는 궤환 신호의 이득을 조절하는 이득 조절 장치; 및
상기 신호 송신부를 궤환하는 이득 조절 장치의 출력과 상기 단말기의 무선 신호를 시간 지연하는 수신 신호 시간 지연부의 출력을 합성하는 궤환 신호 혼합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치
제 8 항에 있어서,
상기 펨토셀은 매크로셀 또는 피코셀로 대체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 장치
펨토셀의 송신 신호를 원격 신호 송수신 장치로 송신하는 신호 송신 단계;
원격 신호 송수신 장치에서 수신된 상기 펨토셀의 송신 신호를 신호 분배 장치로 궤환하는 송신 신호 궤환 단계;
상기 원격 신호 송수신 장치로부터 궤환된 상기 펨토셀 송신 신호의 궤환 신호를 수신하는 궤환신호 수신 단계;
상기 펨토셀 송신 신호와 상기 궤환된 신호의 시간 지연을 측정하는 궤환 신호 시간 지연 측정 단계;
상기 측정된 시간 지연의 보상을 위해 원격 신호 송수신 장치로 시간 지연보상 정보를 전송하는 시간 지연 보상 정보 전송 단계;
상기 신호 분배 장치의 제어에 의해 상기 펨토셀 송신 신호의 시간 지연을 보상하는 송신 신호 시간 지연 보상 단계; 및
상기 신호 분배 장치의 제어에 의해 단말기의 수신 신호 시간 지연을 보상하는 수신 신호 시간 지연 보상 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 방법
제 13 항에 있어서,
상기 펨토셀은 매크로셀 또는 피코셀로 대체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 미세조정 UTP 펨토 분산 중계 방법