KR100292989B1 - 동적 채널 할당 이동통신 시스템 및 그 시스템에 사용되는채널카드 유닛 - Google Patents

동적 채널 할당 이동통신 시스템 및 그 시스템에 사용되는채널카드 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Celluar 시스템, PCS 시스템 그리고 IMT-2000 시스템의 기지국 및 기지국 제어기를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 특히 기지국 구조에서 채널카드유닛(CHU)을 분리시켜 기지국 제어기 내에 함께 구성하는 이동통신 시스템 및 그 시스템에 사용되는 채널카드유닛에 관한 것이다.
종래의 이동통신 시스템은 채널카드유닛을 각각의 기지국 마다 설치하여야 하므로 기지국 설비 비용이 증가되고 기지국의 부피가 커져 설치장소가 제한되는 문제점 등을 가지고 있었으므로 본발명은 가입자 신호를 처리하는 채널카드유닛을 기지국에서 분리하여, 기지국 제어기 내에 구성함으로써 기지국 설치 비용 및 설치 장소의 제약을 해결하고 채널을 절감하는 효과를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

동적 채널 할당 이동통신 시스템 및 그 시스템에 사용되는 채널카드 유닛 {Mobil communication system which dynamically allots channels and Channel card unit for the system}
본 발명은 Celluar 시스템, PCS 시스템 그리고 IMT-2000 시스템의 기지국 및 기지국 제어기를 포함하는 이동통신 시스템 및 그 시스템에 사용되는 채널카드 유닛에 관한 것으로, 특히 기지국 구조에서 채널카드유닛을 분리시켜 기지국 제어기 내에 함께 구성하는 시스템과 그 시스템에 사용되는 채널카드 유닛에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기지국은 크게는 IF UP/DOWN 변조부를 포함하는 채널카드유닛과 RF UP/DOWN 변조부를 포함하는 RF부로 구성되어 RF부와 채널카드유닛이 기지국내에 상호 의존적으로 항상 함께 구성되어야 하므로, 상기 기지국에서 서비스를 받고자 하는 가입자는 반드시 상기 기지국 내의 채널만을 할당받아야 한다. 따라서 종래의 기지국 및 기지국 제어기를 포함하는 이동통신 시스템은 i) 가입자의 수가 기지국의 채널 용량 기준에 따라서 제한되는 문제점 ii) 가입자의 수용 용량이 기지국 채널의 고장 시에 현저히 감소되는 문제점 iii) 채널카드 유닛을 기지국내에 포함하고 있으므로 기지국의 부피가 커져 설치 장소가 제한되고 설치비용 및 유지 보수비가 증가되는 문제점 iv) RF Path 의 고장시에 그 Path와 정합된 채널카드유닛도 고장난 것과 동일한 결과를 초래하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 적은 수의 채널로 많은 가입자를 수용하는 동적 채널 할당 시스템및 그 시스템에 사용되는 채널카드유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기지국 채널이 고장나더라도 수용 가능한 가입자 용량에는 영향을 미치지 않는 동적 채널 할당 시스템 및 그 시스템에 사용되는 채널카드유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 채널카드유닛을 기지국 구성에서 분리시켜 기지국 제어기 내에 함께 구성함으로써 기지국을 소형화시켜 설치 장소의 제약을 해결하고 설치비용 및 유지 보수 비용을 절감시키는 동적 채널 할당 시스템 및 그 시스템에 사용되는 채널카드유닛을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 기지국 구조의 블럭 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 개략 블럭 구성도
도 3은 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 상세 블럭 구성도.
본 발명은 채널 용량 설계시 적용되는 Erlang B Table이 가입자가 할당 받을 수 있는 채널의 수에 비례하는 특징을 가진다는 것을 이용하여 대용량의 채널 뱅크를 설계함으로써 적은 수의 채널로 많은 수의 가입자를 수용할 수 있게 한다. 그리고 본 발명은 이를 실현하기 위하여 i)기저 대역 신호부와 RF 신호 처리부 간의 광전송 기술을 적용하고 ii)고속으로 발생하는 디지털 신호를 해당 채널로 라우팅해 주기 위한 고속 라우터 기술을 적용하며 iii) 임의의 채널에서 수신한 신호를 해당 기지국으로 정합하기 위하여 해당 기지국과 신호 정합을 이루는 채널에 대하여 신호의 컴바이닝(combining)기술을 적용하고 iv) 고속 스위치와 정합하여 기저대역 신호를 처리하기 위한 로컬 스위치 기술을 사용한다.
본 발명의 동적채널 할당 이동통신시스템은 역방향 링크시에 수신 안테나로 수신된 이동국의 고주파 신호를 대역 제한하고 미세한 수신 신호를 증폭하는 수신부와,역방향링크시에는 상기 수신부로부터 수신된 고주파 신호를 기저대역 신호로 하향 변환하고 순방향 링크시에는 기저대역 신호를 고주파 신호로 상향 변환하는 상향/하향 변환부와, 역방향링크시에는 기저대역 신호를 광신호로 변조하고 순방향 링크시에는 상기 상향/하향 변환부로 전송하기 위하여 광신호를 기저대역 신호로 변조하는 제 1 광 인터페이스부와, 순방향 링크시 상기 상향/하향 변환부로부터 수신된 다 채널 고주파 신호를 하나의 입력으로 받아 동시에 증폭하는 다채널 증폭부와, 상기 다채널 증폭부로부터 수신한 고주파 신호를 지정된 대역폭 내로 제한하하여 공중으로 방사하는 송신부를 포함하는 기지국부와,
역방향 링크시에는 상기 기지국으로부터 송신된 광신호를 기저대역 신호로 변조하고, 순방향 링크시에는 기저대역 신호를 광신호를 변조하는 제 2 광 인터페이스부와, 고속 스위치부와, 역방향 링크시에는 상기 제 2 광인터페이스부로부터 전송된 기저대역 신호를 상기 고속스위치부로 배분하며 순방향 링크시에는 상기 고속스위치로부터 수신한 신호들을 디지털적으로 컴바이닝하는 결합유닛과, 상기 고속스위치로부터 수신한 신호를 디지털 처리하고 처리된 신호들을 상기 고속스위치부로 전송하는 채널카드유닛을 포함하는 기지국 제어부로 구성된다.
그리고 상기 결합유닛은 컴바이너와 프로세서 및 고속스위치부의 정합부를 포함한다.
또한 상기 채널유닛은 상기 고속스위치부와의 정합기능을 수행하며 고속스위치부로부터 수신한 신호를 해당 채널로 라우팅하고 고속을 구현하기 위하여 병렬방식을 사용하는 로컬 스위치와, 신호를 정합하는 방법으로 직렬방식을 사용하는 기지국 제어기 모뎀과,상기 로컬스위치와 모뎀간의 정합을 구현하기 위하여 직렬신호를 병렬신호로, 병렬신호를 직렬신호로 변환하며 상기 모뎀의 정합에 종속하는 직렬 및 병렬부를 포함하는 하나 이상의 채널 블럭을 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본발명에 의한 기지국 및 기지국 제어기를 포함하는 시스템의 블럭 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이동통신 시스템은 RxFU(Rx Front-End Unit,140),TxFU(Tx Front-End Unit,100), UDCU(UP/DOWN Converter,120), LPAU(Linear-Power Amplifier Unit,110),OIU(Optic Interface Unit,130)을 포함하는 기지국(1)과, OIU(Optic Interface Unit,150), COMU(Combiner Unit,160), HSSU(High Speed Switch Unit,170)와 CHU(Channel Card Unit,180)를 포함하는 기지국 제어기(2)로 구성된다.
기지국(1)의 구성을 살펴보면, RxFU(140)sms 역방향 링크시 RFU의 맨 첫단에 위치하며, 수신 안테나로 수신된 이동국의 고주파 신호를 대역 제한하는 BPF(Band Pass Filter)와 미세한 수신 신호를 증폭시키는 LNA(Low-Noise Amplifier)로 구성되며(도시되지 않음), 섹터 당 두개의 안테나에 대해 각각 독립적으로 두 개의 경로가 있고(안테나 다이버시티) 각 경로별로 독립된 블럭으로 구성되어 있다.
TxFU(100)는 공중으로 방사되는 고주파 신호를 BFP를 사용해 지정된 대역폭 내로 제한하여 송신 안테나로 송신한다.
상기 BPF는 3 섹터를 지원하는 시스템일 경우 총 9개(섹터 당 3개 : TX 1개 RX 2개)를 사용하며,수신측의 경우(RxFU) 수신안테나로부터의 신호를 여파하여 LNA에 전달하고, 송신측의 경우(TxFU) 선형 대전력 증폭기의 출력 신호를 여파한 후에 송신 안테나로 송신한다. 여기서 LNA는 수신 안테나를 통해 대역통과 여파기를 거친 고주파를 초단 저잡음 증폭하여 DNCA의 입력으로 공급하는 역활을 수행하는 초단 저잡음 증폭기이다.
UDCU(120)는 역방향링크시에는 상기 RxFU(140)으로부터 수신된 고주파 신호를 기저대역 신호로 변환하고 순방향 링크시에는 기저대역 신호를 고주파 신호로 상향 변환하는 상향/하향 변환기로서, DNCA, UPCA 및 RFCA로 구성된다. 여기서 DNCA는 수신된 이동국의 고주파 신호를 기저대역 신호로 하향 전환하여 CHU(180)로 공급하며 동적 셀제어를 위해 RFCA의 제어를 받아 신호레벨을 감쇄시킨다. UPCA는 기저대역 신호를 고주파 신호로 상향 변환하여 LPAU(110)로 보며, 동적 셀 제어를 위해 RFCA의 제어를 받아 신호레벨을 감쇄시킨다. RFCA는 RFU의 모든 모듈에 대해 관리, 제어, 감시한다.
OUI(130)은 기저대역 신호를 광신호로 변조하거나 광신호를 기저대역 신호로 변조하여 기지국과 기지국 제어기 사이에 광전송 인터페이스를 수행한다.
LPAU(110)는 다수의 UDCU로부터 공급되는 고주파 신호들을 하나의 입력으로 받아들여 동시에 증폭시키며 증폭기의 비선형성에서 오는 신호의 왜곡과 여러 개의 신호를 동시에 입력시킬 때 발생되는 상호 변조 왜곡이 적은 다채널 증폭기다.
이하에서는 도3과 관련하여 본발명의 기지국 제어기 구성에 대해 살펴보고자 한다.
OUI(150)은 기저대역 신호를 광신호로 변조하거나 광신호를 기저대역 신호로 변조하여 기지국과 기지국 제어기 사이에 광전송 인터페이스를 수행한다.
COMU(160)는 기저대역 신호를 배분하는 기능을 수행하는데, 역방향 링크시에는 UDCU를 통해 변조된 기저대역 신호를 CHU로 공급하며, 순방향 링크의 경우에는 각 신호들을 결합하여 LPA로 공급하는데, 크게는 컴바이너(combiner, 161)와 프로세서 및 고속스위치(Processor ＆ HSSU)정합부(162)로 구성된다. 상기 컴바이너(161)는 임의의 채널블럭으로부터 수신된 신호를 디지털적으로 컴바이닝하여 LPAU로 송신하는 기능을 하며, 동일 주파수 내의 가입자에 대한 신호가 공중파로 송신될 때 컴바이닝되어 증폭 및 필터링되므로 증폭 및 필터링을 수행하는 LPAU 와 TxFU와의 정합을 위하여 사용된다. 그리고 상기 프로세서 및 고속스위치 정합부(162)는 고속스위치(170)와의 정합을 위한 물리 계층 및 프로토콜의 처리를 수행하며 고속스위치(170)를 정합시킬 때 목적지의 주소를 할당하는 기능을 할뿐만 아니라 상기 COMU(160)의 모든 제어를 수행하며 필요한 소프트웨어를 다운 로드하고 상태를 관리한다.
HSSP(170)는 giga bit per second 이상의 초고속 스위칭이 가능한 것으로 현재 널리 사용되고 있는 것은 ATM 스위치이다.
CHU(180)는 각각이 로컬 스위치(Local Switch,181)와 직렬 및 병렬부(Serial-to-Parallel,182)와 기지국 제어기 모뎀(183)으로 이루어진 다수의 채널블럭으로 구성된다. 상기 로컬 스위치(181)는 고속스위치(170)와의 정합기능 및 기저대역 신호의 스위칭을 수행하며, 고속스위치(170)로부터 수신한 신호를 해당 채널로 라우팅하기 위하여 병렬방식을 사용한다. 상기 기지국 모뎀(183)은 CDMA 신호를 단말기와 송수신하기 위하여 변복조하며 신호를 정합하는 방법으로 직렬방식을 사용한다. 상기 직렬 및 병렬부(182)는 로컬 스위치(181)와 모뎀(183)간의 정합을 구현하기 위하여 직렬신호를 병렬신호로 그리고 병렬신호를 직렬신호로 변환한다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 위 설명한 각 구성요소간의 상호작용관계를 기지국에서 기지국 제어기로의 신호의 흐름과, 기지국 제어기로부터 기지국으로의 신호의 흐름을 나누어 살펴본다. 첫째 기지국에서 기지국 제어기로의 신호의 흐름을 살펴보면, 기지국에서 사용자의 단말기로부터 수신한 신호는 기지국과 통신하고자 하는 주파수 대역 필터에 의해 필터링되며, 상기 대역 필터링된 신호는 상기 UDCU(20)에 의해 기저대역 신호로 하향 변환되고, 상기 OUI(130)에 의해 광신호로 변환되어 기지국 제어기로 송신된다. 기지국 제어기에서 수신된 상기 광신호는 OUI(150)에 의해 기저대역 신호로 변조되고 COMU(160)를 거쳐 HSSU(170)와 CHU(160)으로 전송된다. 상기 CHU9160)에 전송된 신호는 그 내부의 로컬 스위치(181)를 통해 병렬로 처리되며 상기 직렬 및 병렬부(182)를 거쳐 직렬로 변환되어 상기 기지국 제어기 모뎀(183)에 전송된다. 둘째 기지국 제어기에서 기지국으로의 신호 흐름을 살펴보면, 상기 모뎀(183)에서 생성된 신호는 직렬 및 병렬부(182), 로컬 스위치(181)를 거쳐 HSSU(170)에 보내어져 COMU(160)의 컴바이너(161)에서 결합되고, 제 2 광인터페이스부(150)에 의해 광신호로 변환되어 기지국으로 보내어 진다. 그 다음 기지국에서 수신된 광신호는 제 1 광인터페이스부(130)에 의해 기저대역 신호로 변환되고 UDCU(120)에 의해 광신호로 변환되어 기지국으로 전송된다. 그 다음 기지국에서 수신된 광신호는 제 1 광인터페이스부(130)에 의해 기저대역 신호로 변조되고 UDCU(120)에 의해 고주파 신호로 상향 변환되어 LPAU(110)에 의해 증폭되며, 증폭된 신호는 TxFU(100)에서 주파수 대역 필터링된 후 안테나를 통하여 단말기로 송신된다.
상기한 구성의 본발명에 따른 효과는 다음과 같다.
본발명은 기지국의 채널 용량을 기지국 제어기의 Voice Codec 처럼 pool 개념 도입으로 적은 수의 채널로 더 많은 가입자를 수용할 수 있다. 예컨대 본 발명은 N개의 채널을 가지는 P개의 기지국과 M개의 채널블럭을 가지는 CHU를 포함하는 기지국 제어기로 구성된 이동통신 시스템은 P×N×M의 채널 수 만큼의 채널 pool을 형성하므로 종래의 N×M개의 채널 pool을 형성하는 기지국 구조보다 더 많은 가입자를 수용할 수 있어 현저한 채널 절감 효과를 가져온다.
또한 본 발명은 기지국 채널의 고장시 기지국에 수용 가능한 가입자 용량에 미치는 영향을 최소화하는 효과를 가져온다.
또한 본 발명은 CHU가 기지국에서 분리되어 기지국 제어기 내에 설치되므로 기지국이 소형화되어 설치 장소의 제약이 없어지며, 기지국 마다 CHU를 설치해야 하는 문제점이 없으므로 기지국 설비 비용이 절감되는 효과를 가져온다.
본 발명의 범위는 위 개시된 실시예에 제한되지 않으며, 본발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경가능한 변경예를 포함한다.

Claims (3)

  1. 기지국 및 기지국 제어기를 포함하는 이동통신 시스템에 있어서,
    역방향 링크시에 수신 안테나로 수신된 이동국의 고주파 신호를 대역 제한하고 미세한 수신 신호를 증폭하는 수신부와,
    역방향링크시에는 상기 수신부로부터 수신된 고주파 신호를 기저대역 신호로 하향 변환하고 순방향 링크시에는 기저대역 신호를 고주파 신호로 상향 변환하는 상향/하향 변환부와,
    역방향링크시에는 기저대역 신호를 광신호로 변조하고 순방향 링크시에는 상기 상향/하향 변환부로 전송하기 위하여 광신호를 기저대역 신호로 변조하는 제 1 광 인터페이스부와,
    순방향 링크시 상기 상향/하향 변환부로부터 수신된 다 채널 고주파 신호를 하나의 입력으로 받아 동시에 증폭하는 다채널 증폭부와,
    상기 다채널 증폭부로부터 수신한 고주파 신호를 지정된 대역폭 내로 제한하하여 공중으로 방사하는 송신부를 포함하는 기지국부와,
    역방향 링크시에는 상기 기지국으로부터 송신된 광신호를 기저대역 신호로 변조하고, 순방향 링크시에는 기저대역 신호를 광신호를 변조하는 제 2 광 인터페이스부와,
    고속 스위치부와,
    역방향 링크시에는 상기 제 2 광인터페이스부로부터 전송된 기저대역 신호를 상기 고속스위치부로 배분하며, 순방향 링크시에는 상기 고속스위치로부터 수신한 신호들을 디지털적으로 컴바이닝하는 결합유닛과,
    상기 고속스위치로부터 수신한 신호를 디지털 처리하고 처리된 신호들을 상기 고속스위치부로 전송하는 채널카드유닛을 포함하는 기지국 제어부로 구성된 동적채널할당 이동통신 시스템
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결합유닛은 컴바이너와 프로세서 및 고속스위치부의 정합부를 포함하는 동적채널할당 이동통신 시스템.
  3. 제 1항의 고속스위치부와의 정합기능을 수행하며 고속스위치부로부터 수신한 신호를 해당 채널로 라우팅하고 고속을 구현하기 위하여 병렬방식을 사용하는 로컬 스위치와,
    신호를 정합하는 방법으로 직렬방식을 사용하는 기지국 제어기 모뎀과,
    상기 로컬스위치와 모뎀간의 정합을 구현하기 위하여 직렬신호를 병렬신호로, 병렬신호를 직렬신호로 변환하며 상기 모뎀의 정합에 종속적인 직렬 및 병렬부를 포함하는 하나 이상의 채널 블럭을 가진 채널 유닛.
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