KR100350542B1 - 수신 다이버시티를 지원하는 무선 원격 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단위 셀 당 다수의 안테나 없이도 수신 다이버시티(receive diversity)를 실현하는 기법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제 1 무선 주파수에서 제 1 정보 보유 신호를 수신하는 제 1 안테나와, 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅(downconverting)하는 제 1 다운컨버터와, 제 1 중간 주파수에서 제 1 정보 보유 신호를 제 1 전선을 통하여 송신하는 제 1 송신기와, 제 1 전선으로부터 제 1 중간 주파수에서 제 1 정보 보유 신호를 수신하고 제 1 정보 보유 신호를 복조하는 수단을 포함하는 장치가 제공된다.

Description

수신 다이버시티를 지원하는 무선 원격 통신 장치 및 방법{A WIRELESS TELECOMMUNICATIONS SYSTEM ARCHITECTURE SUPPORTING RECEIVE DIVERSITY}
본 발명은 전반적으로 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 원격 통신 시스템의 아키텍쳐에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에서 전형적인 무선 원격 통신 시스템의 일부분을 개략적으로 도시하며, 이 시스템은 소정의 지역 내에 위치하는 많은 무선 단말기(예를 들어, 무선 단말기(101-1 내지 101-3))에 무선 원격 통신 서비스를 제공한다. 전형적인 무선 통신 시스템의 핵심은 무선 교환 센터(Wireless Switching Center : WSC)(120)이며, 이동 교환 센터(Mobile Switching Center : MSC)나 이동 전화 교환국(Mobile Telephone Switching Office : MTSO)으로도 알려져 있다. 전형적으로, 무선 교환 센터(120)는 무선 통신 시스템의 서비스 지역 도처에 분포되어 있는 다수의 기지국(예를 들어, 기지국(103-1 내지 103-5))과 지역 및 장거리 전화와 데이터 네트워크(예를 들어, 지역국(local-office)(130), 지역국(138), 시외국(toll-office)(140))에 연결되어 있다. 무선 교환 센터(120)는 특히 무선 단말기간 그리고 무선 단말기과 유선 터미널(이를테면, 유선 터미널(150))간의 호를 개설하고 유지시킬 책임이 있으며, 지역 및/또는 장거리 네트워크를 통하여 시스템에 연결되어 있다.
무선 통신 시스템의 서비스 지역은 "셀(cell)"이라 부르는 다수의 공간상의 별개의 영역으로 나뉘어 진다. 도 1에 도시한 바와 같이, 각 셀은 대략 육각형으로 나타내지만, 실제로 각 셀은 통상 시스템에 의해 서비스되는 지역의 지형적 특성에 따라 달라지는 불규칙한 형상을 갖는다. 전형적으로, 각 셀은 하나의 기지국을 포함하는데, 그 기지국은, 상기 기지국이 그 셀 안에 있는 무선 단말기와 통신하는데 사용하는 라디오 및 안테나를 포함하며, 또한 상기 기지국이 무선 교환 센터(120)와 통신하는데 사용하는 송신 장비를 포함한다.
예를 들어, 무선 단말기(101-1)가 무선 단말기(101-2)와 통신하려고 하는 경우, 무선 단말기(101-1)은 원하는 정보를 기지국(103-1)으로 송신하는데, 그 기지국(103-1)은 정보를 전선(wireline)(102-1)을 통하여 무선 교환 센터(120)로 중계한다. 정보를 수신하고 정보가 무선 단말기(101-2)로 전송될 것을 알게 되면, 무선 교환 센터(120)는 정보를 기지국(103-1)으로 돌려보내고, 기지국(103-1)은 정보를 전파(radio)를 통하여 무선 단말기(101-2)로 중계한다.
무선 통신 시스템(100)이 위성 기반 시스템과는 달리 지상 시스템이면, 서비스의 질과 사용가능도(availability)는 그 시스템을 둘러싸는 지역의 특성에 영향을 받는다. 예를 들어, 그 지역의 지형이 산지이거나, 건물 또는 나무가 존재하면, 무선 단말기가 전송한 신호는 기지국에 있는 안테나에 직접 도달하기도 하고 그 기지국 근처에 있는 물체에 의해 반사되어 도달하기도 한다. 둘 이상의 신호(이를테면, 하나의 직접 경로 신호와 하나 이상의 반사 신호, 둘 이상의 반사 신호, 등등)가 서로 다른 위상으로 안테나에 도달하면, 그 신호는 소멸 간섭(destructively interfere)하여, 기지국이 그 신호를 획득하고 처리하는 능력을 저하시킨다. 이 현상은 멀티패스 페이딩(multipath fading)이라 알려져 있다. 경험적으로, 멀티패스 페이딩은 위치에 상당히 의존하는 현상으로서, 한 위치에서 멀티패스 페이딩이 발생하면, 가까운 거리에 있는 위치에서는 발생하지 않을 가능성이 높다.
도 2는 종래 기술의 전형적인 기지국의 블럭도를 도시하며, 그 기지국은 전형적으로 동일 지역을 서비스하고 동일 정보 보유 신호(information-bearing signal)의 변화량(variations)을 포착하도록 구성된 두 개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)를 포함한다. 두 안테나가 서로 가까이 위치하면(이를 테면, 상호 각각의 정보 보유 신호의 반파장 내에), 두 안테나 모두 유사한 신호 강도를 갖는 정보 보유 신호의 변화량을 포착하게 될 것이다. 예를 들어, 두 안테나 중 하나가 멀티패스 페이딩으로 인해 약화된 정보 보유 신호의 변화량을 수신하면, 다른 안테나도 역시 약화된 정보 보유 신호의 변화량을 수신하게 될 것이다.
대조적으로, 두 안테나가 서로 멀리 떨어져 있으면(예를 들어, 서로 정보 보유 신호의 수 파장 이상 이격된 경우), 두 안테나 모두 유사한 신호 강도를 갖는 정보 보유 신호의 변화량을 포착하게 되지는 않을 것이다. 달리 말하면, 두 안테나가 동시에 멀티패스 페이딩으로 인해 약화된 정보 보유 신호의 변화량을 포착하게 되지는 않을 것이다. 따라서, 이러한 이유로 많은 기지국이 둘 이상의 수신 안테나를 사용하여, 강하고 처리에 이용할 수 있는 적어도 하나의 정보 보유 신호의 변화량을 포착할 수 있다. N 개의 수신 안테나를 사용하여 정보 보유 신호를 수신함에 있어서 로버스트니스(robustness)를 제공하는 기법은 N-웨이 수신 다이버시티(N-way receive diversity)로 알려져 있다.
기지국이 N-웨이 수신 다이버시티를 사용하면, 그 기지국은 다이버시티 조합기(diversity combiner)로서 알려진 장치를 구비하여, 복조된 정보 보유 신호의 변화량을 조합함으로써 하나의 안테나만을 사용하였을 경우의 추정치보다 더 나은 정보 보유 신호의 추정치를 생성할 수 있다. 종래 기술에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 다이버시티 조합기는 다양한 기법(예를 들어, 통상적인 선택 다이버시티, 동일 이득(equal-gain) 조합 다이버시티, 최대비(maximum-ratio) 조합 다이버시티, 등등)을 사용하여, N 개의 정보 보유 신호의 변화량을 처리할 수 있다.
N-웨이 수신 다이버시티를 지원하는 기지국 아키텍쳐의 주된 단점은 각 기지국 내에 N 개의 수신 안테나와, 복조될 각각의 정보 보유 신호에 대한 N 개의 라디오와, 하나의 다이버시티 조합기를 필요로 하여 기지국의 비용과 크기를 실질적으로 증가시킨다는 것이다. 게다가, 증가된 비용은 단일 기지국이 수백 개의 무선 단말기를 서비스하는 매크로셀룰러(macrocellular) 시스템 내에서는 종종 합리화될 수 있으나, 실내 및 마이크로셀룰러(microcellular) 시스템에 대해서는 전형적으로 과중한 것이다. 더욱이, 각각의 기지국 내의 추가된 라디오와 다이버시티 조합기는 한 기지국 내에서 고장 가능성이 있고 고가의 서비스 통화를 필요로 하는 장비의 양을 증가시킬 뿐이다.
따라서, 종래 기술의 해결책과 관련된 비용 및 단점을 갖지 않는 N-웨이 수신 다이버시티 기법과 관련된 로버스트니스를 제공하는 무선 원격 통신 시스템 아키텍쳐가 필요하다.
본 발명은 종래 기술의 기법과 관련된 비용 및 단점을 갖지 않고, N-웨이 수신 다이버시티와 관련된 로버스트니스를 제공하는 무선 원격 통신 시스템이다. 특히, 본 발명의 몇몇 실시예는 단위 셀 당 다수의 라디오 없이 그리고 각 셀 내에 하나의 다이버시티 조합기가 없어도, 단위 셀 당 하나의 수신 안테나로 수신 다이버시티의 장점을 실현할 수 있다. 이는 무선 원격 통신 시스템의 비용과 복잡도를 상당히 감소시킬 수 있으므로 장점이 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 의해, 둘 이상의 수신 안테나가 하나의 전선을 공유할 수 있어서, 무선 원격 통신 시스템의 다양한 구성 요소를 상호접속하는데 필요한 케이블의 양을 감축할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 몇몇 실시예는 동축 케이블과는 대조적으로, 저렴하며 용이하게 설치되는 전선(이를테면, 트위스트 페어(twisted-pair) 등)을 이용하여 시스템의 다양한 구성 요소를 상호접속할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 종래 기술에서 다수의 기지국에 의해 수행된 기능은 다수의 지리적으로 분산된 라디오 헤드와, 공유되고 중앙화된 베이스밴드 유닛에 의해 수행된다. 전형적으로, 각각의 라디오 헤드는 하나의 수신 안테나를 포함하고 베이스밴드 유닛은 라디오 헤드가 수신한 다양한 정보 보유 신호를 복조하고 다이버시티 조합하는 장비를 포함한다.
각각의 라디오 헤드는 하나의 셀 내에 있는 무선 단말기로부터 송신된 모든 무선 주파수(radio-frequency) 정보 보유 신호를 포착하고, 이들을 복조하지 않은 상태로 중간 주파수로 다운컨버팅(downconvert)하며, 이들을 베이스밴드 유닛으로 송신한다. 베이스밴드 유닛은 그 정보 보유 신호를 채널 디코딩하고, 복조하며, 역다중화하고, 조합하여 각각의 트래픽 채널(traffic channel)을 생성한다.
무선 단말기가 라디오 헤드 근처에 위치하면, 그 무선 단말기로부터의 정보 보유 신호는, 통상 수신 안테나가 수신시 페이드 중이어도 충분한 전력으로 적절히 수신된다. 대조적으로, 무선 단말기가 셀의 경계 가까이 위치하면, 그 무선 단말기로부터의 정보 보유 신호는 전형적으로 둘 이상의 인접 라디오 헤드에 있는 수신 안테나에 의해 수신된다. 이러한 경우, 각각의 라디오 헤드는 정보 보유 신호의 포착된 버전을 베이스밴드 유닛에 송신하는데, 다수의 정보 보유 신호 버전을 가짐으로써 그 버전에 대한 다이버시티 조합을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제 1 무선 주파수에서 제 1 정보 보유 신호를 수신하는 제 1 안테나와, 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 1 다운컨버터와, 제 1 중간 주파수에서 제 1 정보 보유 신호를 제 1 전선을 통하여 송신하는 제 1 송신기와, 제 1 전선으로부터의 제 1 중간 주파수에서 제 1 정보 보유 신호를 수신하고 제 1 정보 보유 신호를 복조하는 수단을 포함한다.
도 1은 종래 기술에서의 무선 원격 통신 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 수신 다이버시티를 사용하는 종래 기술에서의 기지국을 도시하는 블럭도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 원격 통신 시스템을 도시하는 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 원격 통신 시스템을 도시하는 블럭도.
도 5는 도 4의 무선 원격 통신 시스템에 따른 라디오 헤드를 도시하는 블럭도.
도 6은 도 4의 무선 원격 통신 시스템에 따른 베이스밴드 유닛의 제 1 실시예를 도시하는 블럭도.
도 7은 도 4의 무선 원격 통신 시스템에 따른 베이스밴드 유닛의 제 2 실시예를 도시하는 블럭도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
301-1 ∼ 301-6 : 라디오 헤드302-1 ∼ 302-3 : 전선
303 : 베이스밴드 유닛501 : 안테나
502 : 증폭기503 : 다운컨버터
504 : 송신기601-1 ∼ 601-3 : 수신기
602-2 ∼ 602-5 : 필터603-1 ∼ 603-6 : A/D 컨버터
604-1 ∼ 604-6 : 채널화기
605 : K×N×U 채널 다이버시티 조합기
701-1 ∼ 701-3 : 수신기703-1 ∼ 703-3 : A/D 컨버터
705 : K×N×U 채널 블럭 라디오
도 3은 무선 원격 통신 시스템(300)의 아키텍쳐를 개략적으로 도시하며, 이 시스템(300)은 하나 이상의 무선 단말기(도시되지 않음)에 무선 원격 통신 서비스를 제공한다. 본 기술의 당업자라면 "업링크(uplink)" 즉 "역방향(reverse)" 채널과 관련한 무선 통신 시스템 아키텍쳐의 측면만이 본 설명에 기술되어 있다는 것을 명확히 알 것이다. "다운링크(downlink)" 즉 "순방향(forward)" 채널과 관련한 아키텍쳐의 측면은 1998년 2월 13일 출원되어 공동으로 양도되고 계류 중인 "A Wireless Telecommunications System Architecture Supporting Block Radio Technology"라는 명칭의 미국 특허 출원에 기재되어 있으며, 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
본 실시예는 바람직하게 전선(302-1, 302-2, 302-3) 중 하나를 경유하여 베이스밴드 유닛(303)에 접속되는 다수의 라디오 헤드(예를 들어, 301-1 내지 301-6)를 포함한다. 본 실시예에 따르면, 하나의 라디오 헤드가 전용의 전선을 경유하여 베이스밴드 유닛(303)에 직접 접속되거나, 둘 이상의 라디오 헤드가 공유 전선을 통하여 베이스밴드 유닛(303)에 접속될 수 있다.
본 명세서에서, 각각의 무선 단말기는 트래픽 채널(traffic channel)을 송신하는데, 이 트래픽 채널은, 예를 들어 음성, 데이터, 멀티미디어 등을 포함할 수 있다. 몇몇 엑세스 기법(예를 들어, FDMA 등)에 따르면, 각각의 트래픽 채널은 무선 주파수 정보 보유 신호에 의해 고유하게 반송된다. 대조적으로, 몇몇 엑세스 기법(예를 들어, TDMA 등)에 의해, 각각의 라디오 헤드와 베이스밴드 유닛(303)에 의해 감지된 것을 U 개의 다중화된 트래픽 채널을 포함하는 단일 정보 보유 신호로서 생성하기 위해, 다수의 무선 단말기가 U 개의 트래픽 채널을 다중화한다.
베이스밴드 유닛(303)은 바람직하게 각각의 전선(302-1, 302-2, 302-3)으로부터 하나 이상의 정보 보유 신호를 수신하고, 잘 알려진 방식대로 특정 에어-인터페이스(air-interface) 표준(예를 들어, GSM, IS-54 TDMA, IS-95 CDMA 등)에 따라 각각의 정보 보유 신호를 채널 디코딩하며, 복조하고, 역다중화한다.
베이스밴드 유닛(303)은 또한, 잘 알려진 방식대로 정보 보유 신호에 대한 다이버시티 조합을 수행한다. 베이스밴드 유닛(303)의 세부 사항은 하기에 논의한다.
각각의 라디오 헤드(301-1 내지 301-6)는 바람직하게 무선 주파수로 정보 보유 신호를 포착하는 안테나와, 정보 보유 신호를 증폭하는 증폭기와, 정보 보유 신호를 중간 주파수로 다운컨버팅하는 다운컨버터와, 전선을 통하여 중간 주파수의 정보 보유 신호를 베이스밴드 유닛(303)으로 송신하는 송신기를 포함한다. 라디오 헤드(301-1 내지 301-6)의 세부 사항은 하기에 논의한다.
본 실시예에 따르면, 각각의 라디오 헤드는 그 라디오 헤드를 둘러싸는 지리적 영역 내에 있는 무선 단말기에 대해 무선 원격 통신 서비스를 제공하는데, 그 지리적 영역을 셀이라 지칭한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 각각의 셀은 라디오 헤드를 중심에 둔 원으로 대략 나타내지만, 실제로 각각의 셀은 그 라디오 헤드를 둘러싸는 지형적 특성과 환경에 따라 달라지는 불규칙한 형상을 갖는다.
바람직하게, 라디오 헤드는 인접한 셀이 중첩되어 간극(interstices)이나 갭(gap)이 서비스 구역(coverage) 내에 생기지 않도록 배치된다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 라디오 헤드(301-1)에 의해 서비스되는 셀은 라디오 헤드(301-2, 301-3)에 의해 서비스되는 셀과 중첩한다.
무선 단말기가 라디오 헤드 근처에 위치하면, 비록 그 무선 단말기로부터 정보 보유 신호가 수신될 때 수신 안테나가 페이드 중이어도, 그 신호는 전형적으로 수신되기에 적절한 충분한 전력을 가지고 수신된다.
대조적으로, 무선 단말기가 셀의 경계 근처에 위치하면, 그 무선 단말기로부터의 정보 보유 신호는 전형적으로 둘 이상의 인접 라디오 헤드에 있는 수신 안테나에 의해 수신된다. 예를 들어, 라디오 헤드(301-1, 301-2)를 포함하는 셀의 중첩 부분 내에 위치하는 무선 단말기의 보유 신호는 전형적으로 두 라디오 헤드(301-1, 301-2)에 있는 수신 안테나에 의해 수신될 것이다. 도 3에 도시한 안테나는 전방향성이지만, 본 기술 분야의 당업자라면 지향성인 본 발명의 실시예를 제조하여 사용하는 방법을 명확히 알 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 블럭도를 도시하는데, 바람직하게 도시한 바와 같이, 전선(302-1, 302-2, 302-3)으로 상호접속된 6 개의 라디오 헤드(301-1 내지 301-6)와 베이스밴드 유닛(303)을 포함한다. 전선(302-1, 302-2, 302-3)은 바람직하게 다수의 중간 주파수 신호를 반송할 수 있는 금속성 트위스트 페어(metallic twisted pair)이거나 또는 기타 케이블이다. 본 기술 분야의 당업자라면 임의의 수의 전선을 경유하여 베이스밴드 유닛(303)에 접속된 임의의 수의 라디오 헤드를 갖는 본 발명의 실시예를 제조하여 사용하는 방법을 명확하게 알 것이다.
본 기술 분야의 당업자라면 베이스밴드 유닛(303)이 다운링크 채널을 지원하는데 필요한 장비를 포함하고, 전선(302-1, 302-2, 302-3)이 또한 다운링크 신호를 반송할 수 있으며, 라디오 헤드(301-1 내지 301-6)가 다운링크 신호를 송신하는데 필요한 장비를 포함한다는 것을 명확하게 알 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라디오 헤드(301-i)의 블럭도를 도시하는데, 바람직하게, 그 라디오 헤드(301-i)는 도시한 바와 같이 상호 접속된 안테나(501), 증폭기(502), 다운컨버터(503), 송신기(504)를 포함한다.
안테나(501)는 바람직하게 제 1 지리적 영역을 서비스하는데, 이 제 1 지리적 영역은 또다른 라디오 헤드 내에 있는 또다른 안테나에 의해 서비스되는 제 2지리적 영역과는 실질적으로 별개이나 완전히 별개는 아니다. 안테나(501)는 바람직하게 제 1 지리적 영역으로부터의 하나 이상의 정보 보유 신호와 그 무선 원격 통신 시스템과 연관되거나 그렇지 않을 수도 있는 기타 의사 신호를 수신한다.
증폭기(502)는 바람직하게 잘 알려진 방식대로 각각의 정보 보유 신호의 신호 강도를 증가시키는 저잡음(low-noise) 증폭기이다.
다운컨버터(503)는 바람직하게 각각의 라디오 헤드로부터의 각각의 정보 보유 신호가 전선을 통하여 송신되도록 각각의 정보 보유 신호를 중간 주파수로 다운컨버팅한다. 둘 이상의 라디오 헤드가 하나의 전선을 공유하면, 다운컨버터(503)는 바람직하게 각각의 정보 보유 신호가 공유 전선을 통하여 베이스밴드 유닛(303)으로 주파수 분할 다중 송신되도록 각각의 정보 보유 신호를 중간 주파수로 다운컨버팅한다. 본 기술 분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 다운컨버터(503)는 예를 들어, 믹서(mixer), 국부적 발진기(local oscillator), 대역 통과 필터(bandpass filter)로 제조될 수 있다.
송신기(504)는 바람직하게 라디오 헤드(301-i)를 베이스밴드 유닛(303)에 접속하는 전선을 통하여 각각의 중간 주파수 정보 보유 신호를 송신한다. 둘 이상의 라디오 헤드가 하나의 전선을 공유하면, 송신기(504)는 바람직하게 공유 전선 상의 각각의 라디오 헤드로부터의 중간 주파수 정보 보유 신호가 베이스밴드 유닛(303)에 의해 복조될 수 있도록, 이들 신호를 주파수 분할 다중화한다. 본 기술 분야의 당업자라면, 송신기(504)를 제조하여 사용하는 방법을 명확하게 알 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제 1 베이스밴드 유닛(303)의 예시적인 블럭도를 도시한다. 베이스밴드 유닛(303)은 바람직하게, 도시한 바와 같이 상호접속된 수신기(601-1 내지 601-3), 필터(602-2 내지 602-5), 아날로그-디지탈 컨버터(603-1 내지 603-6), 채널화기(604-1 내지 604-6), K×N×U 채널 다이버시티 조합기(605)를 포함한다.
베이스밴드 유닛(303)은 바람직하게 최고 N 개의 라디오 헤드로부터 최고 K 개의 정보 보유 신호(최대 K×N 정보 보유 신호)를 수신하는데, 각각의 정보 보유 신호는 에어-인터페이스(air-interface) 표준에 따라 다중화되어 U 개의 개별적인 트래픽 채널(최대 K×N 트래픽 채널의 N 개의 버전)을 포함한다. 베이스밴드 유닛(303)은 바람직하게 잘 알려진 방식대로 K 개의 정보 보유 신호 각각을 채널 디코딩하고, 복조하며, 역다중화하고, 또한 최대 K×U 개의 복조된 트래픽 채널의 N 개의 변화량에 대해 N-웨이 다이버시티 조합을 수행하여 K×U 개의 트래픽 채널의 더 나은 추정치를 생성한다.
수신기(601-1 내지 601-3)는 전선(302-1 내지 302-3)의 말단에 연결되고, 그 전선 상의 중간 주파수 정보 보유 신호를 아날로그-디지탈 컨버터나 필터로 제공한다.
도 3과 4의 실시예가 6 개의 라디오 헤드를 포함하고, 그 중 4 개는 전선(302-2)을 공유하므로, 베이스밴드 유닛(303)은 바람직하게 그 라디오 헤드로부터 전선(302-2) 상으로 다중화된 중간 주파수 정보 보유 신호를 역다중화하는데 필요한 회로를 포함한다. 본 기술 분야의 당업자라면 임의의 수의 라디오 헤드와 임의의 수의 전선을 지원하기 위한 베이스밴드 유닛(303)을 제조하여 사용하는 방법을 명확히 알 것이다.
이를테면, 라디오 헤드(301-2 내지 301-5)가 그들 각각의 정보 보유 신호를 주파수 분할 다중화하여 전선(302-2) 상에 합성 신호를 형성하므로, 전선(302-2)은 대역 통과 필터(602-2 내지 602-5)로 인가되는데, 이는 바람직하게 전선(302-1) 상의 중간 주파수 정보 보유 신호를 역다중화하도록 설계된 것이다. 예를 들어, 라디오 헤드(301-i)로부터의 중간 신호만이 필터(602-i)를 통과한다. 라디오 헤드(301-1 내지 301-6)가 베이스밴드 유닛(303)에 직접 접속되므로, 각각은 아날로그-디지탈 컨버터로 직접 인가된다.
본 실시예가 3 개의 상이한 전선을 사용하는 6 개의 라디오 헤드를 포함하고 있기는 하지만, 본 기술 분야의 당업자라면 상이한 수의 라디오 헤드와 상이한 수의 전선을 포함하는 본 발명의 실시예를 제조하여 사용하는 방법을 명확히 알 것이다. 또한 본 기술 분야의 당업자라면 각각의 주파수 분할 다중화된 신호가 대역 통과 필터에 의해 분리(isolate)될 필요가 있다는 것과, 이러한 필터를 제조하여 사용하는 방법을 명확하게 알 것이다.
아날로그-디지탈 컨버터(603-1 내지 603-6) 각각은 중간 주파수 정보 보유 신호를 적절한 다이내믹 레인지(dynamic range)와 샘플링 레이트로 디지털화하여 대상이 되는 신호를 적절히 포착한다. 본 기술 분야의 당업자라면 아날로그-디지탈 컨버터(603-1 내지 603-6)를 제조하여 사용하는 방법을 명확히 알 것이다.
각각의 채널화기(604-1 내지 604-6)는 최대 K 개의 중간 주파수 정보 보유 신호를 채널 디코딩하고 복조하며 각각의 정보 보유 신호를 역다중화하여 최대 K×U 개의 개별적인 트래픽 채널의 추정치를 K×N×U 채널 다이버시티 조합기(605)로 제공할 책임이 있다. 본 기술 분야의 당업자라면 채널화기(604-1 내지 604-6)를 제조하여 사용하는 방법을 명확히 알 것이다.
K×N×U 채널 다이버시티 조합기(605)는 바람직하게 N 개의 채널화기로부터 최대 K×U 개의 개별적인 트래픽 채널의 추정치를 수신하고, 잘 알려진 다이버시티 조합 기법을 이용하여 N-웨이 다이버시티 조합을 수행하여, K×U 개의 개별적인 트래픽 채널의 더 나은 추정치를 생성한다. 본 기술 분야의 당업자라면 K×N×U 채널 다이버시티 조합기(605)를 제조하여 사용하는 방법을 잘 알 것이다.
도 7은 제 2 베이스밴드 유닛(303)의 예시적인 블럭도를 묘사하며, 이 베이스밴드 유닛(303)은 블럭 라디오 기법을 이용하는 것을 제외하고 제 1 베이스밴드 유닛(303)과 동일한 기능을 제공한다. 도 7의 베이스밴드 유닛(303)은 바람직하게, 도시된 바와 같이 상호 접속된 수신기(701-1 내지 701-3), 아날로그-디지탈 컨버터(703-1 내지 703-3), K×N×U 채널 블럭 라디오(705)를 포함한다.
수신기(701 내지 701-3)는 각각 전선(302-1 내지 302-3)의 말단에 연결되고, 그 전선 상의 중간 주파수 정보 보유 신호를 아날로그-디지탈 컨버터(703-1 내지 703-3)에 각각 제공한다.
아날로그-디지탈 컨버터(703-1 내지 703-3) 각각은 단일의 전선으로부터의 모든 중간 주파수 정보 보유 신호를 적절한 다이내믹 레인지와 샘플링 레이트로 디지털화하고 그 대상이 되는 신호를 적절히 포착한다. 본 기술 분야의 당업자라면 아날로그/디지탈 컨버터(703-1 내지 703-3)를 제조하여 사용하는 방법을 명확히 알 것이다.
블럭 라디오(705)는 바람직하게 아날로그-디지탈 컨버터(703-1 내지 703-3)로부터 디지탈 신호를 수신하고 디지탈 신호 처리 기법을 사용하여 K×U 개의 트래픽 채널을 생성하도록 프로그램된 디지탈 신호 처리기이다.
블럭 라디오(705)는 하나 이상의 통상적인 라디오와 동일한 기능을 수행하지만 통상적인 라디오와는 다른 몇 가지 특성을 갖는다. 첫째로, 통상적인 라디오는 하나의 정보 보유 신호를 처리한다. 대조적으로, 블럭 라디오는 통상적으로 다수의 정보 보유 신호를 동시에 처리할 수 있다.
둘째로, 통상적인 라디오는 무선 주파수 부품(예를 들어, 캐패시터, 인덕터, 발진기 등)을 이용하여 제조되며, 정보 보유 신호의 처리는 그 부품의 전기적 특성에 의해 수행되고, 주로 정의된다. 대조적으로, 블럭 라디오는 주로 디지탈 신호 처리기를 포함하며 정보 보유 신호의 처리는 소프트웨어와 소프트웨어 파라미터에 의해 정의된다.
셋째로, 정보 보유 신호의 특성의 변화(이를테면 변조 방식, 대역폭 등)는 하나 이상의 무선 주파수 부품을 바꿈으로써 통상적인 라디오 내에서 행해질 수 있다. 대조적으로, 정보 보유 신호의 특성의 변화는 블럭 라디오를 제어하는 소프트웨어 및/또는 소프트웨어 파라미터를 바꿈으로써 그 블럭 라디오 내에 구현될 수 있다. 이는 블럭 라디오가 원격 통신 링크를 경유하여 원격으로 재정의되고 업그레이드(upgrade)되게 한다.
넷째로, 블럭 라디오는 통상적으로 필적할 만한 질과 처리 능력을 갖는 다수의 통상적 라디오보다 저렴하다.
그리고 다섯째로, 블럭 라디오는 다수의 정보 보유 신호를 처리하므로, 하나의 정보 보유 신호만을 사용하는 통상적인 라디오가 수행할 수 없는 정보 보유 신호간 처리(inter-information-bearing signal processing)(예를 들어, 다이버시티 조합, 빔 형성(beamforming), 인접 채널 간섭 감소, 등)를 수행할 수 있다.
블럭 라디오(705)는 바람직하게, (1) 공유 전선으로부터의 각각의 중간 주파수 정보 보유 신호를 주파수 분할 역다중화하고, (2) 최대 K 개의 중간 주파수 정보 보유 신호를 채널 디코딩하고 복조하며, (3) 각각의 정보 보유 신호를 역다중화하여 최대 K×U 개의 개별적인 트래픽 채널의 추정치를 제공하고, (4) 잘 알려진 다이버시티 조합 기법을 이용하는 N-웨이 다이버시티 조합을 수행하여 K×U 개의 개별적인 트래픽 채널의 더 나은 추정치를 생성한다. 본 기술 분야의 당업자라면 블럭 라디오(705)를 제조하여 사용하는 방법을 명확하게 알 것이다.
상술한 실시예는 본 발명의 단순한 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 기술 분야의 당업자에 의해 다양한 변형이 고안될 수 있다. 따라서 이러한 변형도 후속의 청구 범위와 그 상당 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
본 발명에 따르면, 비용과 가격을 증가시키지 않으면서도 N-웨이 수신 다이버시티를 구현하는 무선 통신 시스템이 제공되어, 단위 셀 당 하나의 수신 안테나로 수신 다이버시티를 실현할 수 있다.

Claims (18)

  1. 제 1 무선 주파수로 제 1 정보 보유 신호를 수신하는 제 1 안테나와,
    상기 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 1 다운컨버터와,
    트위스트 페어인 제 1 전선을 통해 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 송신하는 제 1 송신기와,
    상기 제 1 전선으로부터 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 수신하며, 상기 제 1 정보 보유 신호를 복조하는 수단
    을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 무선 주파수로 제 2 정보 보유 신호를 수신하는 제 2 안테나와,
    상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 2 다운컨버터와,
    상기 제 1 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 제 2 송신기와,
    상기 제 1 전선으로부터 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 수신하며, 상기 제 2 정보 보유 신호를 복조하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 다이버시티 조합하는 수단을 더 포함하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 송신기와 제 2 송신기는 상기 제 1 전선을 통해 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 주파수 분할 다중화하고, 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 주파수 분할 다중화하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 2 무선 주파수로 제 2 정보 보유 신호를 수신하는 제 2 안테나와,
    상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 2 다운컨버터와,
    트위스트 페어인 제 2 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 제 2 송신기와,
    상기 제 2 전선으로부터 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 수신하며, 상기 제 2 정보 보유 신호를 복조하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 다이버시티 조합하는 수단을 더 포함하는 장치.
  7. 제 1 안테나를 이용하여 제 1 정보 보유 신호를 제 1 무선 주파수로 수신하는 단계와,
    제 1 다운컨버터를 이용하여 상기 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅하는 단계와,
    트위스트 페어인 제 1 전선을 통해 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 송신하는 단계와,
    상기 제 1 전선으로부터 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 수신하는 단계와,
    상기 제 1 정보 보유 신호를 복조하는 단계
    를 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 2 안테나를 이용하여 제 2 정보 보유 신호를 제 2 무선 주파수로 수신하는 단계와,
    제 2 다운컨버터를 이용하여 상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 단계와,
    상기 제 1 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 단계와,
    상기 제 1 전선으로부터 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 수신하는 단계와,
    상기 제 2 정보 보유 신호를 복조하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 다이버시티 조합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전선을 통해서 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 주파수 분할 다중화하고 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 주파수 분할 다중화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    제 2 안테나를 이용하여 제 2 정보 보유 신호를 제 2 무선 주파수로 수신하는 단계와,
    제 2 다운컨버터를 이용하여 상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 단계와,
    트위스트 페어인 제 2 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 단계와,
    상기 제 2 전선으로부터 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 수신하는 단계와,
    상기 제 2 정보 보유 신호를 복조하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 다이버시티 조합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. (1) 제 1 안테나 헤드로서,
    (a) 제 1 정보 보유 신호를 제 1 무선 주파수로 수신하는 제 1 안테나와,
    (b) 상기 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 1 다운컨버터와,
    (c) 트위스트 페어인 제 1 전선을 통해 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 송신하는 제 1 송신기
    를 포함하는 상기 제 1 안테나 헤드와,
    (2) 베이스밴드 유닛으로서,
    (a) 상기 제 1 전선으로부터 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 수신하는 수단과,
    (b) 상기 제 1 정보 보유 신호를 복조하는 수단
    을 포함하는 상기 베이스밴드 유닛
    을 포함하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    (3) 제 2 안테나 헤드를 더 포함하되,
    상기 제 2 안테나 헤드는
    (a) 제 2 정보 보유 신호를 제 2 무선 주파수로 수신하는 제 2 안테나와,
    (b) 상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 2 다운컨버터와,
    (c) 상기 제 1 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 제 2 송신기
    를 포함하며,
    상기 (2) 베이스밴드 유닛은
    (c) 상기 제 1 전선으로부터 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 수신하는 수단과,
    (d) 상기 제 2 정보 보유 신호를 복조하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  15. 제 1 정보 보유 신호를 제 1 무선 주파수로 수신하는 제 1 라디오 헤드내의 제 1 안테나와,
    상기 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 1 다운컨버터와,
    트위스트 페어인 제 1 전선을 통해 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 송신하는 상기 제 1 라디오 헤드내의 제 1 송신기와,
    제 2 정보 보유 신호를 제 2 무선 주파수로 수신하는 제 2 라디오 헤드내의 제 2 안테나와,
    상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 제 2 다운컨버터와,
    상기 제 1 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 제 2 라디오 헤드내의 제 2 송신기와,
    상기 제 1 전선으로부터 상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 수신하는 수단과,
    상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 다이버시티 조합하는 수단
    을 포함하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 2 정보 보유 신호로부터 분리하는 수단을 더 포함하는 장치.
  17. 제 1 라디오 헤드내의 제 1 안테나를 이용하여 제 1 정보 보유 신호를 제 1 무선 주파수로 수신하는 단계와,
    상기 제 1 정보 보유 신호를 제 1 중간 주파수로 다운컨버팅하는 단계와,
    트위스트 페어인 제 1 전선을 통해 상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 1 중간 주파수로 송신하는 단계와,
    제 2 라디오 헤드내의 제 2 안테나를 이용하여 제 2 정보 보유 신호를 제 2 무선 주파수로 수신하는 단계와,
    상기 제 2 정보 보유 신호를 제 2 중간 주파수로 다운컨버팅하는 단계와,
    상기 제 1 전선을 통해 상기 제 2 정보 보유 신호를 상기 제 2 중간 주파수로 송신하는 단계와,
    상기 제 1 전선으로부터 상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 수신하는 단계와,
    상기 제 1 정보 보유 신호와 상기 제 2 정보 보유 신호를 다이버시티 조합하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 정보 보유 신호를 상기 제 2 정보 보유 신호로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
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