KR100468159B1

KR100468159B1 - 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR100468159B1
Application number: KR10-2002-0016296A
Authority: KR
Inventors: 최중한
Original assignee: (주)에어포인트
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2005-01-26
Also published as: KR20030001228A

Abstract

옥내 또는 옥외에 설치된 랜(LAN)케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 GPS신호를 동시에 공급하는 옥내 CDMA 이동통신시스템 및 이의 제어방법에 대해 개시한다. 본 발명은 위성으로부터 출력된 GPS신호를 수신하는 GPS안테나(300, 400); 상기 수신된 GPS신호를 전송하는 동축케이블(310, 410); 상기 GPS신호를 전달받아 복조하는 GPS수신기(321, 4211)와, LAN케이블의 전기적, 기계적 특성을 고려하여 LAN케이블(330, 430)의 특성에 정합시켜 신호를 전송하기 위해 파형을 변조 및 부호화하는 부호화기(322, 4212)로 이루어진 GPS신호 정합기(320); 상기 LAN케이블(330, 430)을 통해 전송된 변조 및 부호화된 신호를 본래의 GPS신호로 변환시키는 GPS신호 복호화기(351, 451)를 포함하며, 상기 GPS신호 정합기(320)에 LAN케이블(330, 430)로 연결되어 적어도 하나 이상 마련되며, 상기 복호화된 GPS신호에 동기되어 동작되는 기지국시스템(350, 450);을 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따르면 별도의 설치 작업을 필요로 하지 않으며 범용으로 사용되는 LAN(Ethernet)케이블을 사용하므로 설비구성에 따른 비용을 절감할 수 있으며 가설에 따른 배선의 복잡성을 배제할 수 있다.

Description

랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템 및 이의 제어방법{Indoor CDMA mobile communication systems for supplying traffic signal, control signal and GPS signal simultaneously using existing LAN cable and method for controlling as the same}

본 발명은 옥내 CDMA 이동통신시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 옥내 또는 옥외 CDMA 셀룰러 이동통신시스템에서 기지국 내부시스템 및 기지국 외부 네트워크 동기를 이루기 위해 옥내 또는 옥외에 설치된 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 GPS신호를 동시에 공급하는 옥내 CDMA 이동통신시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

GPS로부터 CDMA 이동통신망에 제공되는 CDMA 동기관련 타이밍 신호는 TOD(Time of Date), 1PPS(Pulse Per Second), 10MHz이고, CDMA 셀룰러 이동통신시스템에서는 이 3개의 신호를 이용하여 통신망 시스템 동기를 맞추고 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 하나의 기지국마다 하나의 GPS를 설치하여 운영하는 것이 종래의 방식이었으나, 비용을 절감하기 위해 도 2와 같이 하나의 GPS신호를 여러 개의 기지국에서 사용하기 위한 방식도 제안되어 있다. 도 1 및 도 2를 참고로 하여 종래의 시스템 구성도와 그 기능을 설명한다.

도 1은 기존의 GPS 운영에 관한 CDMA 이동통신 서브시스템 구성도로서, 하나의 기지국에 하나의 GPS가 설치되어 운영되는 시스템이다. 도 1에 도시된 바와 같이 기존 CDMA 이동통신 서브시스템은, GPS 위성으로부터 신호를 수신하기 위해 옥외에 설치된 GPS안테나(100)와, 상기 GPS안테나(100)를 통하여 수신된 신호를 전송하는 동축케이블(110)과, 이 동축케이블(110)을 통하여 수신된 GPS신호를 복조하는 GPS수신기(120)와, 상기 복조된 신호를 전송하는 GPS신호 전송케이블(130)과, GPS신호 전송케이블(130)을 통해 수신된 타이밍 정보에 동기되어 동작되는 기지국시스템(140)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 CDMA 이동통신 서브시스템의 동작은 다음과 같이 이루어진다. GPS 위성으로부터 1.2GHz/1.5GHz의 고주파 신호가 GPS안테나(100)를 통하여 수신되고, 수신된 신호는 동축케이블(110)을 통하여 GPS수신기(120)로 입력되며, GPS수신기(120)는 이 신호를 복조하여 TOD, 1PPS, 10MHz의 타이밍 신호를 만들어낸다. 복조된 타이밍 신호는 GPS신호 전송케이블(130)을 통하여 기지국시스템(140)에 전달하고, 기지국시스템(140)은 상기 타이밍 신호를 이용하여 네트워크 시스템 동기를 맞추게된다. 한편, 음영지역을 서비스하기 위해서는 기지국시스템(140)에 중계기(160)를 연결하여 사용하게 되며, 기지국시스템(140)으로부터 중계기(160)로의연결은 광케이블(150)을 사용하게 된다. 도 1에 의한 방법은 기지국당 하나의 GPS수신기(120)를 필요로 하고 GPS수신기(120)와 기지국시스템(140)과의 거리에 따른 감쇠나 잡음영향 등을 최소화하기 위해 기지국시스템(140)에 가까이 위치시키는 것이 일반적이며 기지국시스템(140) 내에 GPS수신기(120)를 내장시키기도 한다.

그러나, GPS안테나(100)는 옥외에 설치되는 것이 일반적이고 GPS안테나(100)를 통하여 수신된 고주파 신호를 충실히 GPS수신기(120)까지 전송하기 위한 고가의 동축케이블(110)을 가설해야 하므로 많은 비용이 소요되며 중계기(160)까지 연결에도 광케이블(150)의 사용으로 많은 제약이 따르게 된다.

도 2는 GPS수신기와 기지국 인터페이스가 하나의 장치내에 구현된 원격GPS시스템을 별도로 위치시킨 구성도이다. 도 2를 참조하면, 기존 CDMA 이동통신 서브시스템은 GPS 위성신호를 수신하기 위한 GPS안테나(200), 수신된 신호를 GPS수신기(221)로 전송하기 위한 동축케이블(210), 동축케이블(210)을 통해 수신된 신호로부터 타이밍을 복구하는 GPS수신기(221)와 복구된 타이밍 신호를 기지국으로 분배하기 위한 기지국 인터페이스(222)로 구성되는 원격GPS시스템(220), 타이밍 정보를 전송하는 GPS신호 전송케이블(230), 트래픽 정보를 전송하는 트래픽신호 전송케이블(240), GPS신호 전송케이블(230)을 통해 수신된 GPS 정보를 분배하는 클럭분배부(251), 클럭분배부(251)로부터 출력되는 신호에 동기되어 동작되는 기지국시스템(250)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 CDMA 이동통신 서브시스템의 동작은 다음과 같이 이루어진다. GPS안테나(200)를 통하여 위성으로부터 수신된 고주파 신호는 동축케이블(210)을 거쳐 GPS수신기(221)로 입력되며 GPS수신기(221)는 타이밍 정보를 복원한다. 복원된 타이밍 정보는 기지국 인터페이스(222)를 통하여 기지국시스템(250)에서 필요로 하는 신호형태로 변환되어 GPS신호 전송케이블(230)을 통하여 클럭분배부(251)로 입력된다. 클럭분배부(251)는 기지국시스템(250)의 각 구성요소가 필요로 하는 신호형태로 변환하여 클럭을 분배하게 된다. 이 때, 원격GPS시스템(220)은 도시된 바와 같이 독립된 형태로 위치할 수도 있지만 기지국시스템(250) 중의 하나에 포함되어 운영할 수도 있다. 이 경우에 기지국시스템(250)으로부터 출력되는 트래픽신호는 트래픽신호 전송케이블(240)을 통해 전송된다.

그런데, 도 2에 의한 방법은 하나의 GPS수신기(221)를 이용하여 여러 개의 기지국시스템(250)에 GPS신호를 공급할 수 있으나 GPS신호 전송케이블(230)의 별도의 회선을 가설해야 하며, 중계기(270)까지 광케이블(260)의 사용으로 회선 가설에 많은 비용이 발생된다. 특히 기지국시스템(250)에서 필요로 하는 10MHz 고주파 신호는 기지국 인터페이스(222)와 기지국시스템(250) 사이의 신호 전송에 사용되는 전송매체 및 거리에 따라 전기적 전달 특성이 저하되어 먼 거리를 전송하기 위한 특별한 조작이 필요하다.

따라서 본 발명은 LAN 설비가 가설된 옥내 또는 옥외에서 하나의 GPS수신기를 통하여 수신한 GPS신호와, 사용자 데이터인 트래픽신호, 제어신호를 별도의 가설공사 없이 기 가설된 또는 가설될 범용의 LAN케이블(예를 들어 꼬임선: twistedpair cable)을 사용하여 트래픽신호, 제어신호 및 GPS신호를 동시에 공급하는 옥내 CDMA 이동통신시스템을 제공하는데 있다. 또한, LAN케이블을 사용하여 먼 거리까지 전송의 신뢰성을 높이기 위한 변조기법과 고정밀도를 유지하면서 클럭을 복원하기 위한 방법을 제안한다. 그리고, 부가적으로, 수신된 하나의 GPS신호를 여러 서브시스템에서 사용할 수 있도록 하는 방법도 제안한다.

한편, 기존의 LAN케이블에 재동작(reset) 신호를 전원 공급이 가능하도록 정의하여 GPS신호 정합기를 통하여 원격으로 기지국 서브시스템 재동작(reset) 제어 및 원격무선장치(중계기)로 전원공급이 가능하도록 하는 간편성 및 경제성을 갖는 옥내 CDMA 이동통신시스템을 제공한다. 게다가, 중계기로의 연결에 광케이블 대신에 범용 LAN케이블을 사용하므로 음영지역 서비스 확장에 유연성을 제공하며 운용 및 유지 보수가 간단한 장점을 갖는 옥내 CDMA 이동통신시스템을 제공한다.

좀 더 상세하게는, 다음과 같은 방법을 이용하여 본 발명이 이루고자하는 옥내 CDMA 이동통신시스템을 이룰 수 있다. 상기한 바와 같이 GPS수신기를 통해 옥내 CDMA 셀룰러 이동통신시스템에 제공하는 타이밍 관련 신호는 TOD, 1PPS, 10MHz 3가지 신호가 있으며, 핸드오프시 기지국간 동기 또는 기지국시스템 내부 동기신호로 이 3가지 정보를 사용하고 있다. 한편, 근거리 통신망에 사용되는 꼬임선(twisted pair cable)은 8가닥(4쌍) 구리선으로 구성되어 있으며, 트래픽신호를 전송하기 위하여 4선(2쌍)을 사용하고 나머지 4선(2쌍)은 예비용으로 정의되어 있는 상태이다. 기지국시스템에서 필요로 하는 GPS신호는 TOD, 10MHz, 1PPS 클럭신호로 이들을 전송하기 위해서는 최소한 3쌍의 선이 필요하다. 이를 해결하기 위해 세 가지 방식으로 운영될 수 있는데, 그 첫 번째 방법은 한 쌍의 선에 1PPS/10MHz 신호를 변조하여 전송하고, 나머지 한 쌍의 선에 Reset 신호를 정의하여 사용하며, TOD는 1PPS나 10MHz 클럭에 비해 엄격한 전달특성을 요구하지 않으므로 이를 IP패킷으로 처리하여 트래픽신호 전송케이블을 통하여 보낼 수 있도록 구현하는 것이다. 그 두 번째 방법은, 1PPS/10M 변조된 신호를 한 쌍의 선에 할당하고, 나머지 한쌍의 선에 TOD 정보를 전송하는 것이다. 그 세 번째 방법은, 1PPS, 10M 신호를 각각 할당하여 전송하는 것이다.

한편, 신호의 주파수가 증가하면 신호의 감쇄도 증가하므로 전달특성을 향상시키기 위해 10MHz를 N분주하여MHz 전송하고 수신단에서는 분주된 신호를 수신하여 이를 다시 원래의 10MHz로 복원하는 기법이 필요하게 된다. 이를 해결하기 위해, 10MHz 신호가 LAN케이블을 통하여 전송되는 경우 거리가 멀어짐에 따라 감쇄(attenuation)와 지연(delay)으로 전기적 전달 특성이 나빠지므로 이를 LAN케이블 전달 특성에 맞게 주파수를 분주하거나 전송매체의 전달특성에 적합하도록 부호화시키는 기능을 수행하며, 하나의 선을 통하여 2개의 신호를 혼합하여 전송할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 부호화기와, LAN케이블을 통하여 부호화된 GPS신호를 다시 본래의 신호로 복원시키는 기능을 수행하는 복호화기를 마련한다.

도 1은 GPS수신기가 별도 장치된 종래 CDMA 이동통신 서브시스템 구성도.

도 2는 GPS수신기와 기지국 인터페이스가 동일 장치 내에 존재하는 종래의 CDMA 이동통신 서브시스템 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 GPS신호 정합기가 별도 설치된 옥내 CDMA 이동통신 서브시스템 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 GPS신호 정합기가 제어국시스템에 위치된 옥내 CDMA 이동통신시스템 구성도.

도 5는 기지국시스템 구성도.

도 6은 허브의 제어블록도.

도 7은 기존 LAN케이블의 트래픽신호 할당도.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 의한 LAN케이블의 트래픽신호 및 제어신호 할당도.

도 11는 본 발명에 의한 1PPS 신호와 N 분주된 10MHz 신호를 하나의 선을 이용하여 공급하기 위한 부호화기법.

도 12은 종래의 DPLL 구성도.

도 13은 본 발명에 의한 고정밀도를 갖도록 설계된 누적평균 DPLL 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100, 200, 300, 400 : GPS안테나

110, 210, 310, 410 : 동축케이블

150, 260 : 광케이블

160, 270 : 중계기

140, 250, 350, 450 : 기지국시스템

130, 230 : GPS신호 전송케이블

120, 221, 321, 4211 : GPS수신기

220 : 원격GPS시스템

320, 421 : GPS신호 정합기

240 : 트래픽신호 전송케이블

222 : 기지국 인터페이스

322, 4212 : 부호화기

420 : 제어국

330, 360, 380, 430, 460, 480, 510, 640, 650, 680 : LAN케이블

340, 370, 440, 470, 520, 600 : 허브

351, 451 : 복호화기

500 : 기지국전송시스템(BTS)

390, 490, 530 : 중계기 또는 원격무선장치

610 : 이더넷 정합부1

620 : 패킷처리부

630, 660 : 이더넷 정합부2

670 : 클럭복원부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 GPS신호 정합기가 별도 설치된 옥내 CDMA 이동통신 서브시스템 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 GPS신호 정합기가 제어국시스템에 위치된 옥내 CDMA 이동통신시스템 구성도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 범용의 LAN케이블을 사용하여 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 옥내 CDMA 이동통신 서브시스템은, 위성으로부터 고주파 신호를 수신하기 위한 GPS안테나(300, 400), GPS안테나(300, 400)를 통하여 수신된 GPS신호를 전송하기 위한 동축케이블(310, 410), 동축케이블(310, 410)로부터 수신된 GPS신호를 수신 및 복조하는 GPS수신기(321, 4211), LAN케이블의 전기적, 기계적 특성을 고려하여 LAN케이블의 특성에 정합시켜 신호를 전송하기 위해 파형을 변조 및 부호화하는 부호화기(322, 4212), 수신된 GPS신호를 기지국으로 전송하기 위한 꼬임선과 같은 범용 LAN케이블(330, 430), LAN케이블(330, 430)을 통하여 수신된 신호를 이용하여 본래의 GPS신호로 변환시키는 GPS신호 복호화기(351, 451), 복호화된 GPS신호에 동기되어 동작되는 기지국시스템(350, 450)으로 구성된다.

이 때, GPS안테나(300, 400)를 통하여 수신된 정보를 기지국시스템(350, 450)으로 전달하기 위해, 기지국시스템(350, 450)과 GPS신호 정합기(320, 421) 사이 및 기지국시스템(350, 450)과 중계기 또는 원격무선장치(390, 490) 사이에 허브(hub ; 340, 370, 440, 470)를 한 개 이상 포함되는 것이 바람직하며, 허브에는 하나 이상의 중계기나 원격무선장치(390, 490)가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 부호화기(322, 4212)는 상기한 2쌍의 선에 3가지 신호를 전송하기 위한 변조기능을 수행하고, 필요시 제어신호를 효율적으로 전송하기 위한 전용허브를 채택할 수도 있다. 연결되는 기지국시스템의 수에 따라 임피던스 정합을 위한 부호화기(322, 4212) 또는 허브(340, 440) 내의 회로 구성이 달라질 수 있다. 복호화기(351, 451)는 1PPS/10MHz 변조된 신호를 복조하고 누적평균 DPLL 기능을 수행하여 클럭을 복원한다.

도 3 및 도 4를 참고하여 GPS신호 전달의 일례를 설명하면, 위성으로부터 GPS안테나(300, 400)를 통하여 수신된 GPS신호는 동축케이블(310, 410)을 통하여 GPS수신기(321, 4211)로 입력된다. GPS수신기(321, 4211)에서는 타이밍신호인 클럭신호(1PPS, TOD, 10MHz) 만들어 내고, 클럭신호는 부호화기(322, 4212)로 입력된다. 부호화기에서는 LAN케이블 특성에 맞도록 신호를 변조하여 허브(340)로 연결된 전송매체(LAN케이블)를 통하여 N 개의 기지국시스템(350, 450)으로 동기신호를 전달하고, 이에 기지국시스템(350, 450)은 상기 동기클럭에 맞춰 동작된다. 이 때, 기지국시스템(350, 450)에서는 음영지역을 서비스하기 위해 중계기나 원격무선장치(390, 490)를 사용할 수 있으며, 이 경우에 기지국시스템(350, 450)으로부터 출력되는 트래픽 정보와 제어 정보는 LAN케이블(360, 460)을 통해 허브(370, 470)로 입력되고 다시 허브(370, 470)를 통과한 신호는 LAN케이블(380, 480)을 통해 중계기 또는 원격무선장치(390, 490)로 전송되며 안테나를 통하여 신호가 공기 중으로 전파된다. 이동통신단말기(미도시)로부터 기지국시스템(350, 450)으로의 역방향 신호는 상기 기술한 과정의 역 과정을 거쳐 전달된다. 허브는 LAN케이블을 집선 및 구동(driving)하며 통과하는 허브 전달지연을 최소로 하기 위해 상위프로토콜을 사용하지 않고 하위 계층의 물리계층, 링크계층의 프로토콜만을사용한다.

한편, GPS신호 정합기(320, 421)는 도 3에서 보는 바와 같이 별도로 설치될 수도 있으며, 도 4에서 보는 바와 같이 GPS신호 정합기(421)는 제어국(420) 내부에 포함될 수도 있고, 기지국시스템 중의 하나에 포함되어 구성될 수도 있다. 또한, 음영지역이나 전파세기가 약한 지역을 서비스하기 위해 중계기 또는 원격무선장치로(370, 480, 530)의 전송에도 Hub(340, 360, 440, 470, 520)를 통한 LAN케이블 사용이 가능함을 보여준다. 여기서, 상기 제어국(420)은 임의의 개수, 예를 들어 4개 ∼ 5개 정도의 기지국시스템을 제어하는 기능을 수행한다.

도 5는 기지국시스템 구성도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 기지국전송시스템(Base station Transmission System ; BTS, 500)에는 랜케이블(510)을 통해 적어도 하나 이상의 허브(520)가 접속되게 되며, 이들 각 허브(520)에는 하나 이상의 중계기나 원격무선장치(530)가 연결될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 허브의 구성도이다. 도 6의 구성에서 Ethernet 정합부1(610)은 기지국시스템으로 연결되는 LAN케이블(680)의 접속선로를 구동하거나 클럭을 변복조하며, 패킷처리부(620)는 기지국시스템으로부터 입력된 정보를 다중화, 프레임화하여 Ethernet 정합부2(630, 660)로 보내거나 역으로 Ethernet 정합부2(630, 660)로부터 프레임 형태로 입력된 정보를 Ethernet 정합부1(610)로 보내는 역다중화 기능을 수행한다. 또한, 기지국시스템으로부터 프레임화된 정보를 Ethernet 정합부2(630, 660)로 보내기 위하여 프레임으로부터 정보를 분리하거나 역으로 Ethernet 정합부2(630, 660)로부터 오는 정보를 기지국시스템으로 보내기 위해 프레임화시키는 기능을 수행한다. 한편, 기지국시스템으로부터 오는 25MHz 클럭을 정밀 복원시켜 상기 패킷처리부(620)로 전송하는 클럭복원부(670)가 더 마련된다.

상기와 같이 구성된 도 3 내지 도 6과 이후 설명되는 도면을 통해 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.

상기한 바와 같이, GPS안테나(300, 400)를 통하여 수신된 신호는 동축케이블(310, 410)을 거쳐 GPS수신기(321, 4211)로 입력되며 GPS수신기(321, 4211)는 수신된 GPS신호로부터 TOD, 1PPS, 10MHz의 타이밍 신호를 복조한다. 복조된 3개의 타이밍 신호는 LAN케이블(330, 430)을 통하여 기지국시스템(350, 450)으로 전송된다. 이 때, 기존에 설치되어 사용되고 있는 LAN케이블(330, 430)은 4쌍으로 구성되어 있으며, 이 중에 2쌍은 이미 트래픽용으로 사용되고 있으므로 나머지 2쌍의 선을 사용하여 3개의 GPS신호(TOD, 1PPS, 10MHz)를 전송하여야 한다. 부호화기(322, 4212)는 2쌍의 선을 사용하여 3가지 신호를 전송하기 위한 부호화기능과 전송 매체의 특성에 맞도록 신호를 변형하여 기존의 LAN케이블(330, 430)로 전송한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 예비 2쌍의 선에 TOD, 1PPS, 10MHz 3가지 신호를 전송하기 위해 도 8 내지 도 10에 나타낸 바와 같이 다양한 방법을 이용한다.

도 8은 본 발명에 의한 일실시예로서, 앞에서 설명한 바와 같이 한 쌍의 선에 1PPS와 10MHz 신호를 부호화하여 동시에 전송하고 나머지 한 선에는 reset 신호를 할당하여 사용하고 TOD 신호는 고 정밀도를 요구하지 않으므로 트래픽선을 통하여 데이터로 전송한다. Reset 신호는 LAN케이블을 통하여 GPS 클럭을 공급받는 기지국 서브시스템이 비정상적인 동작을 할 경우 제어국에서 원격으로 기지국 서브시스템을 원격으로 reset 시키기 위한 용도로 사용한다.

도 9는 본 발명의 일실시예로서, 1PPS/MHz 신호를 하나의 선에 할당하고 나머지 선에는 TOD 신호를 할당하며 나머지 두 개의 선에는 트래픽용으로 활용하는 예를 보여준다.

도 10은 1PPS,MHz 신호를 각각의 선에 할당하는 예를 보여주고 있다.MHz 신호를 다시 10MHz로 복원하는 데는 1PPS 신호를 이용한 DPLL(Digital Phase Locked Loop) 회로를 사용하여 정확한 클럭을 복원한다.

도 11은 한 쌍의 선을 이용하여 10MHz 클럭 신호와 1PPS 신호를 동시에 전송하기 위해 변조하는 기법을 보여주는 예이다. 10MHz 신호는 케이블에 의한 감쇄 특성을 최소로 하기 위해 10MHz를 N분주한MHz 신호로 만든다. GPS수신기에서 출력되는 1PPS 신호와MHz 신호를 하나로 통합하기 위하여 펄스의 시작을 나타내는 펄스 논리를 논리 0 → 논리 1로 천이 되도록 한다. 본 발명에서는 두 개의 신호를 구분할 수 있도록 1PPS 신호를 도 11에서와 같이MHz 클럭의 중앙에서 논리 0에서 논리 1로 강제로 천이시키도록 하고MHz 신호와 1PPS 신호를 논리적으로 AND 시켜 전달 클럭을 만들어낸다. 전달 클럭은MHz 클럭에서는 00, 11 형태가 나타나게 되지만 1PPS 신호가 발생되는 지점에서는 01이 발생된다. 수신단에서는 한 쌍의 선을 통해 수신되는 신호의 파형을 보고 01이면 1PPS 신호로 판단하고 00, 11이면MHz 로 판단할 수 있으므로 1PPS와MHz 구분이 가능하다. 따라서 한 쌍의 선을 통해 1PPS와MHz 의 두 신호를 동시에 전송할 수 있으며 수신단에서 1PPS와MHz 를 각각 복조 가능하다.

도 12는 기 공지된 종래의 DPLL의 구성도로서, 기존 DPLL은 위상비교기(PC : Phase Comparactor), 디지털루프필터(DLP: Digital Loop Filter), 전압제어발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)로 구성된다. 위상비교기(PC)는 입력신호와 전압제어발진기(VCO) 출력과의 위상차에 해당되는 전압을 발생시키는 역할을 하며 전압제어발진기(VCO)는 전압제어에 의해 위상차에 해당되는 전압에 따라 발진주파수가 변화하는 발진기이고, 디지털루프필터(DLP)는 위상비교기(PC)에서 생긴 고주파 성분을 제거하고 PLL의 동기특성을 결정하는 요소이다. 위상비교기(PC)는 입력신호와 전압제어발진기(VCO)의 위상을 비교하여 위상차에 해당되는 전압을 발생시키고, 이 전압은 디지털루프필터(DLP)를 거쳐 전압제어발진기(VCO)로 들어간다. 전압제어발진기(VCO)는 입력된 전압에 해당되는 주파수의 신호를 출력하는 기능을 수행하며 위상비교기(PC)로 입력되는 입력신호와 전압제어발진기(VCO) 출력의 차가 작아지도록 주파수를 발생시키는 역할을 한다.그러나, 도 12에서와 같은 DPLL회로의 출력신호는 바로 이전에 입력된 하나의 샘플값에만 의존되므로 고정밀도를 요구하는 DPLL의 회로에는 부적합하다.

도 13은 정밀도를 높이기 위해 본 발명에서 제안된 누적평균 회로로 기존의 DPLL 회로의 전단에 입력신호의 누적평균을 구하는 누적평균기를 삽입하여 정해진 기간동안의 누적평균값을 이용하여 클럭을 복원하므로 고정밀도를 보장할 수 있는 장점이 있다. 도 13의 동작은 다음과 같다. 입력되는 신호가 1개이면 1개를, 2개이면 2개를, 3개이면 3개를 가지고 계속 누적 평균하여(최대 M개 샘플값) 위상비교기(PC)로 입력되며 이 누적평균값과 전압제어발진기(VCO) 출력을 비교하도록 하면 출력전압의 변화가 미세하게 조정되므로 처음에 비동기 상태에서 동기상태로 수렴하는데 소요되는 시간은 길지만 일단 동기가 이루어지면 높은 정밀도를 갖고 입력신호의 복원이 가능하다.

본 발명으로 CDMA 이동통신시스템의 동기에 필요한 고가의 GPS 케이블을 별도로 설치할 필요가 없으며, 옥내 또는 옥외에 트래픽용으로 설치되어 있는 LAN케이블(꼬임선)을 이용하여 GPS 정보를 전송할 수 있고, 중계기 또는 원격무선장치로 트래픽 정보, 제어 정보, 전원, reset 신호 등을 동시에 전송할 수 있어 설치가 간단하고, GPS 공급장치 설치에 드는 비용 및 중계기 또는 무선원격장치 설치 및 운영에 드는 비용을 절감할 수 있다.

본 발명으로 인하여 별도의 가설이 필요 없이 기존 빌딩에 설치된 LAN케이블을 이용하여 GPS신호와 트래픽신호를 사용할 수 있는 장점을 제공한다. 즉, 기존에 설치된 LAN케이블의 예비용으로 할당된 2쌍의 선을 이용하여 TOD, 1PPS, 10MHz 3가지 신호 또는 1PPS, 10MHz, reset 신호를 동시에 전송할 수 있는 구조를 제공하므로 기존의 LAN케이블을 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다. 특히, 10MHz 신호를 기존의 LAN케이블을 사용하여 전송시 발생되는 LAN케이블의 거리에 따른 감쇄, 왜곡을 최소화하기 위해 분주회로, 이를 복원하기 위한 누적평균 DPLL 기법의 적용으로 저가의 고정밀도용 DPLL을 발명하였다. 동시에 TOD 신호를 트래픽 선을 통하여 전송하고 reset 신호를 할당하여 GPS신호 정합기를 통하여 GPS신호를 공급받는 기지국 서브시스템의 원격 reset 제어가 가능하여 유지 보수에 드는 비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다. 부가적으로 옥내 또는 기지국 밀집지역에서 많은 GPS를 필요로 하는 경우 하나의 GPS를 설치하고 별도의 가설 없이 기존 LAN케이블을 그대로 이용하여 하나의 GPS 공유 사용이 가능하므로 경제적으로 GPS신호를 공급할 수 있으므로 설치, 유지보수, 운영 등의 측면에서 많은 비용을 절감시키고 공간의 활용도를 높여준다. 특히 지하에 설치되어 GPS 클럭을 공급받기 어려운 기지국 서브시스템에 GPS 클럭의 공유가 가능하므로 그 효과가 더욱 크다. 음영지역이나 전파가 약한 지역을 커버하기 위해 중계기 또는 원격무선장치 사용에 기존의 고가인 광케이블이나 특수 동축케이블을 사용하는 대신에 설치, 운용 유지가 간편한 LAN케이블을 사용함으로써 경제적으로 영역확장의 유연성을 제공할 수 있다.

Claims

위성으로부터 출력된 GPS신호를 수신하는 GPS안테나(300, 400)와;

상기 수신된 GPS신호를 전송하는 동축케이블(310, 410)와;

상기 GPS신호를 전달받아 복조하는 GPS수신기(321, 4211)와, LAN케이블의 전기적, 기계적 특성을 고려하여 LAN케이블(330, 430)의 특성에 정합시켜 신호를 전송하기 위해 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 변조 및 부호화하는 부호화기(322, 4212)로 이루어진 GPS신호 정합기(320)와;

상기 LAN케이블(330, 430)을 통해 전송된 변조 및 부호화된 신호를 본래의 GPS신호로 변환시키는 GPS신호 복호화기(351, 451)를 포함하며, 상기 GPS신호 정합기(320)에 LAN케이블(330, 430)로 연결되어 적어도 하나 이상 마련되며, 상기 복호화된 GPS신호에 동기되어 동작되는 기지국시스템(350, 450)을 포함하여 이루어지고,

상기 부호화기는 GPS수신기에서 수신된 타이밍신호중 10MHz신호를 N분주하여MHz 로 변환하고MHz 를 10MHz로 역변환 하고 1PPS를 기준으로 클럭을 복원하는 누적평균 DPLL 장치를 사용하며,

상기 복호화기는 입력신호의 누적평균을 구하는 누적평균기와, 입력신호와 전압제어발진기(VCO) 출력과의 위상차에 해당되는 전압을 발생시키는 위상비교기와, 위상비교기(PC)에서 생긴 고주파 성분을 제거하고 PLL의 동기특성을 결정하는 디지털루프필터와, 전압제어에 의해 위상차에 해당되는 전압에 따라 발진주파수가 변화하는 전압제어발진기로 구성된 DPLL회로를 사용한 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 GPS신호 정합기(320)와 기지국시스템(350, 450) 사이에 상기 LAN케이블을 집선하고 접속선로를 구동시키는 허브(340, 440)가 더 마련된 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 1 항에 있어서, 음영지역이나 서비스영역을 확장하기 위해 기지국시스템(350, 450)에는 적어도 하나 이상의 중계기 또는 원격무선장치(390, 490)를 더 연결하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 기지국시스템(350, 450)과 중계기 또는 원격무선장치(390, 490) 사이에 상기 중계기 또는 원격무선장치(390, 490)와 연결된 LAN케이블(380, 480)을 집선하고 접속선로를 구동시키는 허브(370, 470)가 더 마련된 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 허브는,

상기 LAN케이블의 접속선로를 구동하거나 클럭을 변복조시키는 제1 이더넷 정합부(610);

상기 기지국시스템과 원격 무선장치에서 요구하는 데이터 양식으로 변환, 전달하기 위한 프레임화/역프레임화 및 다중화/역다중화 기능을 갖고 원하는 원격무선장치를 식별할 수 있는 패킷처리부(620);

상기 기지국시스템으로부터 전달된 25MHz 클럭을 복원시키기 위한 클럭복원부(670);

원격무선장치의 LAN케이블을 구동하거나 클럭을 변복조시키는 적어도 하나 이상의 제2 이더넷 정합부(630, 660);

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 GPS신호 정합기(320)를 상기 임의의 개수의 기지국시스템(350, 450)을 제어하는 제어국(420)에 포함시키는 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 GPS신호 정합기(320)를 상기 기지국시스템(350, 450)중에서 어느 하나의 기지국시스템에 포함시키는 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 기지국시스템(350, 450)은, 랜케이블(510)에 연결된 적어도 하나 이상의 허브(520)와, 상기 허브(520)에 연결된 적어도 하나 이상의 중계기 또는 원격무선장치(530)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
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제 1 항에 있어서, 상기 랜케이블은 꼬임선인 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템.
GPS신호를 전달받아 복조하는 GPS수신기(321, 4211)와, 4쌍의 선중 2쌍의 선에 트래픽신호를 전송하고 예비 2쌍의 선을 갖는 LAN케이블(330, 430)의 특성에 정합시켜 신호를 전송하기 위해 파형을 변조 및 부호화하는 부호화기(322, 4212)를 포함하는 GPS신호 정합기(320)와, 상기 LAN케이블(330, 430)을 통해 전송된 변조 및 부호화된 신호를 본래의 GPS신호로 변환시키는 GPS신호 복호화기(351, 451)를 포함하는 기지국시스템(350, 450)으로 이루어진 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템의 제어방법에 있어서,

상기 GPS수신기(321, 4211)에 수신된 GPS신호로부터 TOD, 1PPS, 10MHz의 타이밍 신호를 복조하여 상기 예비 2쌍의 선으로 전송하기 위한 변복조기법을 적용하여 클럭신호를 전달하고,

상기 예비 2쌍의 선 중에서 한 쌍의 선에 1PPS와 10MHz 신호를 부호화하여 동시에 전송하고, 나머지 한 쌍의 선에 reset 신호를 할당하여 사용하고, TOD 신호는 트래픽신호가 전송되는 선을 통하여 전송하는 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템의 제어방법.
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제 12 항에 있어서, 상기 예비 2쌍의 선 중에서 한 쌍의 선에 1PPS/MHz 신호를 할당하고, 나머지 한 쌍의 선에는 TOD 신호를 할당하는 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템의 제어방법.
제 12 항에 있어서, 상기 예비 2쌍의 선 중에서 한 쌍의 선에 1PPS를 할당하고, 나머지 한 쌍에MHz를 할당한 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템의 제어방법.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 GPS수신기에서 수신된 타이밍신호중 10MHz신호를 N분주하여MHz 로 변환하고MHz 를 10MHz로 역변환 하고 1PPS를 기준으로 클럭을 복원하는 것을 특징으로 하는 랜케이블을 이용하여 트래픽신호, 제어신호 및 지피에스 신호를 동시에 공급하는 옥내 씨디엠에이 이동통신시스템의 제어방법.