KR100292952B1 - 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치 - Google Patents

이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국 모뎀 ASIC에 시스템 기준 클록을 변경시켜 공급함으로써 셀 통화 권역이 확장되도록 한 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, GPS 수신기로부터 10Mhz클록, TOD, 1PPS 신호를 받아 시스템 클록을 생성하는 시간 및 주파수 발생부, 시간 및 주파수 발생부에서 얻어지는 시스템 클록으로 각 통화 권역에 대응하는 다중 시스템 클록을 발생하고 채널 엘리먼트에서 그 다중 시스템 클록을 선택적으로 사용하여 송신 신호를 변조하고 수신 신호를 복조하여 처리하는 다수개의 디지털 처리기로 이루어진 디지털 처리부, 디지털 처리부에서 처리된 순방향 링크 송신 신호는 고주파로 상향 변환하여 송신 안테나를 통해 송출하고, 수신 안테나로 수신된 역방향 링크 신호는 중간주파수로 하향 변환하여 디지털 처리부에 전달해주는 고주파 처리부를 구비 함으로써, 셀 통화 권역의 확장이 가능하다.

Description

이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치{Apparatus for extending traffic coverage in mobile communication system}
본 발명은 코드분할 다중접속(CDMA) 방식 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장에 관한 것으로, 특히 기지국 시스템 기준 클록을 영역 수 만큼(Region 수 만큼)다중으로 발생하고 그 다중 시스템 클록을 디지털 처리부내의 채널 엘리먼트에서 선택적으로 사용하여 셀 통화권역을 확장토록 한 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치에 관한 것이다.
일반적으로, CDMA 이동통신 시스템에서 모든 이동국(단말기를 뜻함)과 기지국들은 CDMA 시스템 기준 시간을 기준으로 시간 동기를 맞춘다. 여기서 기지국은 GPS 수신기로부터 수신된 CDMA 시스템 기준 시간으로 시간 동기를 맞추고, 이동국은 기지국에서 보내주는 동기 채널 메시지로부터 CDMA 시스템의 롱 코드(Long Code) 타이밍과 시스템 타이밍의 시간 정보를 얻고, 그 롱 코드 타이밍 및 시스템 타이밍과 이동국의 롱 코드(Long Code) 타이밍 및 시스템 타이밍을 동기화한다. 이러한 동기화를 통해 이동국은 기지국으로부터 전송된 신호를 복구하고 또한 기지국은 이동국으로부터 전송된 신호를 복구한다.
여기서 이동국이 기지국에서 송신하는 메시지를 통해 시간 정보를 얻고 기준 시간을 설정하여 기지국과 동기를 맞추는 과정을 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
순방향 링크(기지국에서 이동국으로)에는 파일롯 채널, 동기 채널, 호출 채널 그리고 순방향 통화 채널이 있고, 역방향 링크(이동국에서 기지국으로)에는 접속 채널과 역방향 통화 채널이 있다. 이동국은 먼저 파일롯 채널을 획득하고 획득한 파일롯 채널에 동기를 맞추어 동기 채널(동기 채널 메시지)을 획득한다. 이동국은 동기 채널 메시지에 포함된 시스템 시간 데이터(SYS_TIMEs)로부터 시간 정보를 얻는데, 여기서 시스템 시간 데이터(SYS_TIMEs)는 이동국이 수신한 동기 채널 메시지의 마지막 80ms 수퍼 프레임의 끝인 320ms 지난 지점에서 파일롯 PN 오프셋을 뺀 시점의 시스템 시간을 의미한다.
이때 이동국이 설정한 기준 시간은 기지국 기준 시간에 비해 기지국에서 이동국까지의 신호 전파 지연과 이동국에서의 신호 처리 지연으로 인해 지연되어 설정된다. 상기와 같이 기준 시간을 설정한 이동국은 그 설정한 기준 시간에 맞추어 신호를 전송한다. 여기서 이동국이 기준 시간을 설정하고 그 설정한 기준 시간에 동기되게 신호를 전송하는 것은 CDMA 시스템이 시간을 인자로해서 신호를 만들어내고 또한 추출하기 때문이다. 이러한 역방향 링크 신호는 전파 지연만큼 지연되어 기지국에 수신된다. 즉, 기지국은 시스템 기준 시간에 맞추어 송신하지만 역방향 링크 신호는 시스템 기준 시간에 비해 시간 지연(이하, '양방향 전파 지연'이라고 함)을 갖고 수신된다.
CDMA 시스템에서는 이러한 양방향 전파 지연의 최대 허용치(416.5us)가 기지국 모뎀 ASIC의 하드웨어(Hardware) 적으로 제한이 된다. 즉, 타이밍적으로 최대 가능한 셀 통화 반경이 62.5Km(=416.5us * (3*108m/s))로 제한되고, 이로 인해 트래픽의 밀도가 낮고 넓은 지역에 불필요하게 많은 기지국을 설치하여야 하는 문제가 발생한다. 또한 해상과 같이 기지국의 설치가 어려운 경우에는 서비스 반경의 제한을 초래한다. 여기서 전파 손실로 인한 셀 반경의 제한은 없다고 가정한다.
이러한 타이밍의 문제를 해결하고자 개발된 종래 확장 커버리지 기지국(BTS)은 기지국과 이동국간 고정적인 양방향 신호 지연이 존재할 때 그 지연 만큼 기지국에서 사용되는 짝수 초 클록(시스템 클록)을 지연시켜 복조부의 CDMA 모뎀 ASIC에 입력함으로써 셀 통화 권역이 확장되도록 한다.
그러나 이러한 종래의 셀 통화 권역 확장방법은, 디지털 처리부(채널카드내)에서 채널 엘리먼트의 기준 클록과 지연된 클록을 미리 고정시켜 할당하므로써 채널 엘리먼트가 정해진 신호만 처리 가능하므로 자원의 낭비를 초래하고, 효율성이 저하되는 단점이 있었다.
즉, 호 할당시 채널 엘리먼트가 정해졌기 때문에 기준 클록에 의한 호가 많을때 지연된 클록에 의해 할당된 채널 엘리먼트를 사용할 수 없게 되므로 자원의 낭비를 초래한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 확장 커버리지 기지국 장치에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은, 기지국 시스템 기준 클록을 지역 수 만큼(Region 수 만큼)다중으로 발생하고 그 다중 시스템 클록을 디지털 처리부내의 채널 엘리먼트에서 선택적으로 사용하여 셀 통화권역을 확장토록 한 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
시스템 클록을 디지털 처리부에서 다중으로 발생하고 이를 채널 엘리먼트별로 할당하여 영역에 따라 채널 엘리먼트에서 시스템 클록을 선택토록 하여 셀 통화 권역을 확장한다.
또한, 시간 및 주파수 발생장치(TFC)에서 다중으로 짝수 초 클록(시스템 클록)을 발생하여 채널 카드에 입력하고, 채널 카드내에서 채널 엘리먼트 별로 이를 선택하여 사용토록 함으로써 셀 통화 권역을 확장한다.
즉, 영역 수 만큼 여러개의 짝수 초 클록(시스템 클록)을 채널 엘리먼트에 제공하고, 파일롯 채널, 동기 채널, 호출 채널은 기존의 짝수 초 클록을 사용하고, 접속채널은 영역에 따른 지연된 짝수 초 클록을 사용하며, 통화 채널은 필요(영역)에 따라 짝수 초 클록을 선택하여 사용함으로써 자원의 효율성을 기할 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치 블록도,
도2는 본 발명에서 통화 권역 분할도,
도3은 CDMA 이동통신 시스템에서 기지국 시스템 시간을 설명하기 위한 타이밍도,
도4(a) 내지 (d)는 CDMA 이동통신 시스템의 기지국내 클럭 발생기에서 통화 권역에 따라 차등적인 시스템 기준 클록을 발생하는 것을 설명하기 위한 타이밍도,
도5는 도1에서 디지털 처리부 상세 구성도,
도6은 본 발명의 다른 실시예도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 시간 및 주파수 발생부
210 : 클록 발생부
300 : 디지털 처리부
310 : 디지털 처리기
310-1 : 클록 발생부
310-2 ~ 310-n : 채널 엘리먼트1 - 채널 엘리먼트n
이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
〈실시예1>
첨부한 도면 도1은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치 제1실시예 블록도이다.
도시된 바와 같이, GPS 수신기로부터 10Mhz클록, TOD, 1PPS 신호를 받아 시스템 클록을 생성하는 시간 및 주파수 발생부(200)와; 상기 시간 및 주파수 발생부(200)에서 얻어지는 시스템 클록으로 각 통화 권역에 대응하는 다중 시스템 클록을 발생하고 채널 엘리먼트에서 그 다중 시스템 클록을 선택적으로 사용하여 송신 신호를 변조하고 수신 신호를 복조하여 처리하는 다수개의 디지털 처리기(310 ~300+n)로 이루어진 디지털 처리부(300)와; 상기 디지털 처리부(300)에서 처리된 순방향 링크 송신 신호는 고주파로 상향 변환하여 송신 안테나(610)를 통해 송출하고, 수신 안테나(620)(630)로 수신된 역방향 링크 신호는 중간주파수로 하향 변환하여 상기 디지털 처리부(300)에 전달해주는 고주파 처리부(500)로 구성된다.
상기에서, 디지털 처리부(300)내의 하나의 디지털 처리기(310)는 상기 시간 및 주파수 발생부(200)에서 얻어지는 시스템 클록(10)으로 각각의 통화 권역에 대응하는 다중 시스템 클록을 발생하는 클록 발생부(310-1)와, 상기 시간 및 주파수 발생부(200)에서 얻어지는 시스템 클록 및 상기 클록 발생부(310-1)에서 얻어지는 다중 시스템 클록(11 ~ 13)중 하나를 선택하고 그 선택한 시스템 클록에 동기하여 순방향 링크 신호를 변조하고, 역방향 링크 신호를 복조하는 복수개의 채널 엘리먼트(301-2 ~ 310-n)로 이루어짐을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치의 작용을 첨부한 도면 도1 내지 도5에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 도2에 도시한 바와 같이, CDMA 이동통신 시스템에서 기존 기지국 모뎀 ASIC의 하드웨어에 의해 타이밍적으로 제한된 통화 반경(115) 이상의 넓은 통화 반경(145)에 대해 일정 단위로 통화 반경을 구분하여 통화 권역 110, 120, 130, 140을 나눈다. 여기서 일정 단위는 기존 기지국 모뎀 ASIC이 허용하는 최대 양방향 전파 지연보다 작거나 같게 한다. 상기에서 통화 반경에 따라 구분한 통화 권역 수는 가변이 가능하다.
한편, 상기와 같이 각각 구분된 통화 권역 110, 120, 130, 140을 도1의 디지털 처리부(300)내의 각각의 디지털 처리기(310 ~ 300+n)에 각각 할당한다. 여기서 하나의 디지털 처리기는 한 개 이상의 채널 엘리먼트 또는 채널 카드로 이루어진다. 그리고 채널 엘리먼트는 한 세트의 기지국 모뎀 ASIC을 포함하여 디지털 신호를 변조 및 복조하며, 채널 카드는 한 개 이상의 채널 엘리먼트와 채널 카드 프로세서로 구성된다.
이와 같이 각각 구분된 통화 권역에 대응하는 디지털 처리기를 할당한 상태에서, 시간 및 주파수 발생부(200)는 GPS 수신기로부터 받은 10Mhz, TOD(Time Of Day), 1PPS(Pulse Per Second)신호를 받아 시스템 클록인 짝수 초 클록 10(도3참조)을 생성한다.
이렇게 생성된 시스템 클록(10)은 디지털 처리부(300)내 각각의 디지털 처리기(310 ~ 310+n)에 입력되는데, 여기서 각각의 디지털 처리기의 구성 및 동작은 동일하므로, 이하에서는 하나의 디지털 처리기(310)에 대해서만 설명한다.
즉, 디지털 처리기(310)는 그 입력되는 도4의 (a)와 같은 시스템 클록(10)을 셀 반경을 고려하여 보정한 후 도4의 (b) 내지 (d)와 같이 상기 시스템 클록(10 : 도4의 a)보다 일정 시간 지연된 다중 시스템 클록(11 ~ 13)을 생성하여 복수개의 채널 엘리먼트(310-2 ~ 310-n)에 각각 전달한다.
여기서 다중 시스템 클록(11 ~ 13)은 실제적으로 도2와 같이 분할된 통화 권역 120, 130, 140에 대한 최대 양방향 전파 지연 126, 136, 146만큼 각각 지연된 시스템 클록이 된다.
이렇게 발생된 다중 시스템 클록(11 ~ 13) 및 상기 시간 및 주파수 발생부(200)에서 얻어지는 시스템 클록(10)은 복수의 채널 엘리먼트(310-1 ~ 301-n)에 각각 전달되며, 상기 복수의 채널 엘리먼트(310-1 ~ 310-n)는 분할된 통화 권역에 따라 입력되는 다수의 시스템 클록(10 ~ 13)중 하나를 선택하며, 그 선택한 시스템 클록에 동기하여 순방향 링크 및 역방향 링크의 신호를 처리한다.
즉, 하나의 채널 엘리먼트는 상기 시스템 클록(10)에 동기하여 순방향 링크 신호(기지국에서 이동국 방향 신호)(410)를 변조 및 처리하고, 상기 시스템 클록(10)에 동기하여 역방향 링크 신호(이동국에서 기지국 방향)(420)를 복조한다.
여기서 상기 시스템 클록(10)으로는 전 통화 권역에 대한 순방향 링크의 파일롯 채널, 동기 채널, 호출 채널을 모두 다 처리하며, 접속 채널은 해당 영역에 따른 지연된 시스템 클록(11 ~ 13)중 하나를 선택하여 처리하며, 통화 채널은 영역에 따라 상기 다중 시스템 클록(11 ~ 13)중 하나를 선택하여 처리하게 된다.
또한, 역방향 링크에 대해서는 각각의 채널 엘리먼트가 상기 다중 시스템 클록(10 ~ 13)중 하나를 선택하여 전 통화 권역의 모든 사용자 신호를 처리하게 된다.
이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
순방향 링크 신호(410)의 파일롯(pilot) 채널, 동기(sync) 채널, 그리고 호출(paging) 채널은 디지털 처리기(310)내의 임의의 채널 엘리먼트에서 디지털 변조된 후 고주파 처리부(500)내의 고주파 송신부(510)에 입력되고, 고주파 송신부(510)에서 주파수 상향 변환된 후 증폭되어 기지국 송신 안테나(610)를 통해 외부로 송신된다. 이러한 파일롯 채널, 동기 채널, 호출 채널은 모든 통화 권역 110, 120, 130, 140내의 모든 사용자에게 수신된다.
아울러 상기 통화 권역 110,120,130,140내에 있는 사용자가 상기 파일롯 채널, 동기 채널, 호출 채널을 수신한 후 접속을 시도하기 위해 역방향 링크의 접속채널을 송신하면, 상기 접속 채널은 기지국 수신 안테나(620)(630)를 통해 수신된 후 고주파 처리부(500)내의 고주파 수신부(520)에 입력된다. 고주파 수신부(520)는 입력되는 수신 신호를 증폭하고 주파수 하향 변환하여 역방향 링크 신호(420)로 상기 디지털 처리기(310)에 입력한다. 그러면 디지털 처리기(310)는 다중 시스템 클록(10 ~ 13)중 그 통화 권역에 대응하는 시스템 클록을 선택하고, 접속 채널 복조를 담당하는 채널 엘리먼트에서 상기 선택한 시스템 클록에 동기하여 수신 신호를 검출하고 이를 복조한다.
즉, 모든 통화권역의 사용자에 대하여 시스템 클록(10)을 사용하여 순방향 링크 신호를 처리하며, 또한, 영역에 따라 다중 시스템 클록(10 ~ 13)중 하나를 선택하여 역방향 링크 신호를 처리하게 된다.
〈실시예2>
첨부한 도면 도6은 본 발명에 의한 통화 권역 확장 장치의 다른 실시예이다.
이는 다중 시스템 클록(10 ~ 13)을 시간 및 주파수 발생부(200)내의 클록 발생부(210)에서 발생토록 한 구성이다.
즉, 시간 및 주파수 발생부(200)내의 클록 발생부(210)에서 GPS 수신기로부터 얻어지는 10Mhz, TOD, 1PPS를 이용하여 기준이 되는 시스템 클록(10)을 생성하고, 동시에 상기 시스템 클록(10)을 일정 시간 지연시킨 다중 시스템 클록(11 ~ 13)을 생성하여 디지털 처리부(300)내 각각의 디지털 처리기에 전달해준다.
그러면 디지털 처리기(310)내의 복수의 채널 엘리먼트(310 ~ 300+n)는 그 입력되는 다중 시스템 클록(10 ~ 13)중 하나를 선택하고, 그 선택한 시스템 클록에 동기하여 송신 신호를 검출 및 변조하고, 수신 신호를 검출 및 복조하게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 통화 권역을 소정개로 분할하고, 그 분할한 통화 권역의 수에 대응하게 다중 시스템 클록을 만들고, 이를 채널 엘리먼트에서 선택적으로 이용하여 송신 및 수신 신호를 처리 함으로써, 통화 권역의 확장이 가능하며, 기존 기지국 모뎀 ASIC의 하드웨어 제한에 따른 통화 권역 이외의 통화 권역에서도 양질의 서비스가 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. CDMA 이동통신 시스템의 기지국 장치에 있어서,
    GPS 수신기로부터 10Mhz클록, TOD, 1PPS 신호를 받아 시스템 클록을 생성하는 시간 및 주파수 발생부와;
    상기 시간 및 주파수 발생부에서 얻어지는 시스템 클록으로 각 통화 권역에 대응하는 다중 시스템 클록을 발생하고 채널 엘리먼트에서 그 다중 시스템 클록을 선택적으로 사용하여 송신 신호를 변조하고 수신 신호를 복조하여 처리하는 다수개의 디지털 처리기로 이루어진 디지털 처리부와;
    상기 디지털 처리부에서 처리된 순방향 링크 송신 신호는 고주파로 상향 변환하여 송신 안테나를 통해 송출하고, 수신 안테나로 수신된 역방향 링크 신호는 중간주파수로 하향 변환하여 상기 디지털 처리부에 전달해주는 고주파 처리부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디지털 처리부내 하나의 디지털 처리기는 상기 시간 및 주파수 발생부에서 얻어지는 시스템 클록으로 각각의 통화 권역에 대응하는 다중 시스템 클록을 발생하는 클록 발생부와, 상기 시간 및 주파수 발생부에서 얻어지는 시스템 클록 및 상기 클록 발생부에서 얻어지는 다중 시스템 클록중 하나를 선택하고 그 선택한 시스템 클록에 동기하여 순방향 링크 신호를 변조하고, 역방향 링크 신호를 복조하는 복수개의 채널 엘리먼트로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치.
  3. CDMA 이동통신 시스템의 기지국 장치에 있어서,
    GPS 수신기로부터 10Mhz클록, TOD, 1PPS 신호를 받아 기준이 되는 시스템 클록을 생성하고, 그 생성한 기준 시스템 클록을 통화 권역에 따른 양방향 전파 지연 만큼 지연시켜 다중 시스템 클록을 생성하는 시간 및 주파수 발생부와;
    상기 시간 및 주파수 발생부에서 얻어지는 기준 시스템 클록 및 다중 시스템 클록중 하나를 선택하여 송신 신호를 변조처리하고 수신 신호를 복조처리하는 다수개의 디지털 처리기로 이루어진 디지털 처리부와;
    상기 디지털 처리부에서 처리된 순방향 링크 송신 신호는 고주파로 상향 변환하여 송신 안테나를 통해 송출하고, 수신 안테나로 수신된 역방향 링크 신호는 중간주파수로 하향 변환하여 상기 디지털 처리부에 전달해주는 고주파 처리부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 통화 권역 확장장치.
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