KR100547827B1

KR100547827B1 - 이동 통신 시스템에서 송신 다이버시티를 지원하는 소용량기지국 장치

Info

Publication number: KR100547827B1
Application number: KR1020030000358A
Authority: KR
Inventors: 김규승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-01-03
Filing date: 2003-01-03
Publication date: 2006-01-31
Also published as: KR20040062827A

Abstract

본 발명은, 대용량 기지국으로부터 분리되어 상기 대용량 기지국과 통신하는 소용량의 기지국을 구비하는 이동통신 시스템에서, 상기 소용량 기지국에 송신 다이버시티를 지원하기 위한 장치에 있어서, 상기 대용량 기지국으로부터 적어도 두 개 이상의 주파수 대역별로 수신된 신호를 상기 주파수 대역별로 역다중화하여 메인경로로 트래픽 신호를 출력하고 더미 파이롯 경로로 파일롯 신호를 출력하는 디먹스부와, 상기 역다중화된 상기 주파수 대역별로 파이롯 신호를 미리 설정된 이득값으로 메핑하는 메핑부와, 상기 디먹스부로부터 출력된 상기 주파수 대역별 트래픽 신호들 및 상기 메핑부로부터 출력된 상기 주파수 대역별 파일롯 신호들을 각각 특정 주파수로 변환하는 주파수 변환부와, 상기 주파수 변환부로부터 변환된 상기 트래픽 신호들와 상기 파이롯 신호들을 상기 주파수 대역별로 가산하는 가산부와, 상기 가산부로부터 출력된 가산 신호들을 단말기로 각각 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 더미 파이롯 경로의 파일롯 신호만을 송신 다이버시티하여 페이딩에 의한 전송 품질 저하를 방지할 수 있고, 더미 파일롯에 의해 셀 경계면에서도 원활한 하드 핸드오프를 지원할 수 있도록 송신 다이버시티를 지원하는 소용량 기지국 장치를 제공된다.

소용량 이동통신 기지국, 송신 다이버시티, 더미 파일롯 경로.

Description

이동 통신 시스템에서 송신 다이버시티를 지원하는 소용량 기지국 장치{The small capacity Base Station for application transmission divercity in mobile communication system}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 기지국 시스템을 도시한 블록도,

도 2은 도 1의 중앙국과 원격국의 내부 구성을 도시한 블록도,

도 3은 도 2의 원격국을 보다 상세히 도시한 블록도.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 코드분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 다이버시티를 지원하는 소용량 기지국 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템의 기지국들은 주파수 특성에 따라 이동 단말들과 통신할 수 있는 서비스 영역 및 송신 전력이 달라질 수 있다.

이러한 서비스 영역 내에 장애물이 있을 경우, 서비스 영역에서는 전파가 도달하기 어려운 음영지역이 발생하게 되므로 음영지역 내의 가입자들은 양질의 서 비스를 받기 어렵게 된다. 예를 들어 도심지역에서는 빌딩이나 기타 지형물등에 의해 반사율이 높아지게 된다. 이로 인해 빌딩들 사이에서는 음영지역이 발생하게 되므로 이 곳에 위치한 이동 단말들은 기지국들과의 통신이 어려워지게 된다. 이를 위해 기지국들은 이동단말과 통신을 시도하기 위해 송신 전력을 높이게 된다.

그러나, 음영지역의 이동 단말과 통신이 이루어질 때까지 계속해서 송신전력을 높이게 되면 기지국들은 처리할 수 있는 용량의 한계를 초과하게 되므로 기지국내의 장비에 손상을 주거나 기지국간의 간섭이 일어나게 된다. 때문에 기지국은 음영지역에서 송신전력을 높이지 않더라도 이동 단말들과 통신할 수 있도록 대용량 기지국인 중앙국에서 소용량 기지국 시스템인 다수의 원격국을 분리하게 되었다.

한편, 이동통신 시스템 환경에서는 경로상의 건물이나 지형 등에 의한 반사파 때문에 다중경로 현상이 생겨 수신 신호의 진폭이 변동하는 페이딩 상태가 나타난다. 페이딩이 발생하면 위상이 불규칙하게 변하므로 위상변조방식을 사용하는 디지털 변조 방식일 경우에는 전송 품질에 심각한 영향을 준다. 이러한 페이딩에 의한 전송 품질 저하를 방지하기 위해 다이버시티 방식을 사용한다.

다이버시티는 2개이상의 전파를 송신/수신이 가능하도록하여 통화 품질을 향상시킨다. 통상 이동통신 시스템의 기지국에서 2개 이상의 안테나를 사용하는 공간 다이버시티 방식을 사용한다. 다이버시티 방식으로는 공간 시간 다이버시티(STTD)외에 직교전송 다이버시티(OTD), 시간교차 다이버시티(TSTD) 등이 있다.

그런데 다이버시티 사용은 주로 대용량에서 지원되고 있으며, 소용량 이동통 신 기지국에서는 고려되지 않고 있다. 소용량 기지국에서 다이버시티를 사용하는 경우에는 중앙국에서 별도의 경로를 위한 트래픽 데이터를 생성하는 추가적인 모뎀이 구성되어야 한다. 그리고 상기 모뎀에서부터 발생된 트래픽 신호를 전송하기 위해 별도의 전송 경로를 구성할 필요가 있으며, 이에 따른 추가적인 하드웨어 구성이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템의 소용량 기지국에서 송신 다이버시티를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템의 소용량 기지국에서 원할한 하드 핸드오프를 위해 중앙국에 포함된 별도의 파일롯 발생기와, 원격국에서 파일롯 비콘 기능을 필요로하는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템의 소용량 기지국에서 트래픽 경로를 유지하고 부가적인 더미 파이롯 경로를 이용한 송신 다이버시티를 제공함에 있다.

상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 장치는 대용량 기지국으로부터 분리되어 상기 대용량 기지국과 통신하는 소용량의 기지국을 구비하는 이동통신 시스템에서, 상기 소용량 기지국에 송신 다이버시티를 지원하기 위한 장치로서, 상기 대용량 기지국으로부터 적어도 두 개 이상의 주파수 대역별로 수신된 신호를 상기 주파수 대역별로 역다중화하여 파일럿 신호 및 트래픽 신호를 출력하고, 더미 파이롯 기능을 수행하기 위한 신호의 이득값을 출력하는 디먹스부와, 상기 디먹스부로부터 출력된 파이롯 신호를 상기 이득값으로 메핑하는 메핑부와, 상기 디먹스부로부터 출력된 상기 주파수 대역별 트래픽 신호들 및 상기 메핑부로부터 출력된 상기 주파수 대역별 파일롯 신호들을 각각 특정 주파수로 변환하는 주파수 변환부와, 상기 주파수 변환부로부터 변환된 상기 트래픽 신호들와 상기 파이롯 신호들을 상기 주파수 대역별로 가산하는 가산부와, 상기 가산부로부터 출력된 가산 신호들을 단말기로 각각 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한 하기 설명에서는 구체적인 신호 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 기지국 시스템을 도시한 블록도이 고, 도 2은 도 1의 중앙국과 원격국의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

상기 도 1을 참조하면, 소용량 이동통신 기지국은 중앙국(100)과 상기 중앙국(100)과 광선로로 연결된 다수의 원격국들(200a, 200b, 200c)로 구성되어 있다.

상기 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 중앙국(100)은 모뎀을 포함하는 채널처리부들(111, 112), 파일롯 발생기들(121, 122), 먹스들(131, 132), 프레이머(140)를 갖고 있다.

상기 채널 처리부들(111, 112)은 미리 설정된 시간마다 예를 들어 2초마다 기준 클럭 신호에 의해 동기되어 오버헤드(페이징 채널, 동기채널, 트래픽 채널등)를 포함하는 트래픽 신호를 발생한다.

상기 파이롯 발생기들(121, 122)은 상기 기준 클럭 신호에 동기되어 1비트의 PN I, Q의 파일롯 신호를 출력한다. 여기서 파일롯 신호는 채널 처리부들(111, 112)의 모듈레이터(도시되지 않음)에서도 발생할 수 있으며, 이러한 경우 채널처리부(111, 112)의 모듈레이터에서 출력되는 이득이 곱해진 출력 신호의 사인(sin) 신호만 취하여 1비트 파일롯 신호를 발생한다. 이렇게 출력된 파일롯 신호는 일반적으로 원격국에서 세이핑 필터를 통과한다. 그런데 세이핑 필터를 통과한 신호는 적어도 12비트의 크기를 가져야 송신 규격중 의사(Spurious) 규격을 만족할 수 있으므로 더미 파이롯 신호를 전송할 경우 적어도 12비트 크기를 가져야 하며, 칩률로 전송할 경우에는 8비트 이상의 크기를 필요로 한다. 그러므로 1비트의 칩률은 원격국으로 데이터를 전송하는 대역폭의 효율을 크게 개선할 수 있다.

파일롯 신호는 안테나 단에서 출력되는 신호가 중앙국(100)의 기준 클럭 신 호에 동기되어 기준시간의 차이가 없도록 전송선로를 통하여 원격국(200)으로 전송되기 이전에 지연 보상이 이루어져야 한다. 그러므로 더미 파일롯(Pilot Beacon)용 신호가 중앙국(100)에서 다른 신호(동기, 페이징, 트래픽 신호등)들의 보상 정보를 활용하여 보상된 후 원격국으로 전송된다. 여기서 지연 보상 방법은 기준 클럭 신호를 기준으로 미리 지연된 만큼을 먼저 발생하는 방법을 사용한다.

상기 먹스들(131, 132)은 채널 처리부들(111, 112)로부터 출력된 메인 경로의 트래픽 신호 즉, 페이징, 동기, 트래픽 채널등의 신호를 포함하는 트래픽 신호와 파이롯 발생기들(121, 122)로부터 출력된 파이롯 신호들을 다중화하여 프레이머(140)로 출력한다. 여기서 파일롯 신호와 다른 신호들과의 타이밍 옵셋은 50ns 이내로 설정된다.

한편, 상기 원격국(200)은 디프레이머(240), 디먹스부(230), 메핑부(220), 주파수 변환부(210), 가산부(250), 송신부(260)들을 갖고 있다. 특히 상기 원격국은 송신 다이버시티를 지원하기 위해 이중화된 경로들을 가진다. 이러한 원격국(200)에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

소용량 기지국에 할당된 주파수 대역을 2개라고 할 경우, 하나의 주파수 대역(FA)을 제1주파수 대역(1FA)라하고, 다른 하나의 주파수 대역(FA)을 제2주파수 대역(2FA)라 한다.

도 3은 도 2의 원격국을 보다 상세히 도시한 블록도이다.

상기 도 3을 참조하여 설명하면, 디먹스부(230)는 중앙국으로부터 수신된 파일롯 신호와 트래픽 신호를 분리하는 디먹스들(231, 232)과, 더미 파이롯 기능을 수행하기 위한 신호의 이득을 출력하는 이득 디먹스(233)를 갖고 있다. 여기서 더미 파일롯 신호는 인접한 기지국과 주파수 대역 수가 서로 다른 경우 인접한 기지국에서 핸드오프를 시도하는 단말에게 핸드오프 경계를 알려주기 위해 해당 기지국의 파일롯 신호와 동일한 전력으로 출력되는 신호이다.

이와 같은 더미 파이롯 신호는 기지국 간의 하드 핸드 오프를 하는 경우 셀 인접 지역에서는 송신 전력이 낮아지므로 핸드 오프할 기지국의 파일롯 신호를 찾지 못한다. 이를 위해 소용량 기지국 장치 즉, 원격국에서는 핸드 오프를 원할히 하기 위해 더미 파일롯 방식을 이용하며, 이러한 방법으로는 중앙국으로부터 전송되어 온 파일롯 신호, 동기 신호, 페이징 신호, 트래픽신호들을 포함하는 신호를 사용하여 해당 주파수로 주파수 변환하는 방법이 있다. 상기 방법은 별도의 전송경로 없이 사용할 수 있는 장점이 있으므로 상기 방법을 본 발명의 실시예를 적용하여 설명하면 다음과 같다.

상기 메핑부(220)는 디먹스부(230)로부터 출력된 상기 파일롯 신호에 이득 디먹스(233)로부터 출력된 상기 더미 파일롯용 이득값을 메핑하는 이득 메퍼들(221, 222)을 갖고 있다.

상기 주파수 변환부(210)는 상기 메핑된 신호를 특성에 따라 각 해당 주파수로 변환하는 제3주파수 변환기(211) 및 제4주파수 변환기(222)와, 디먹스(231, 232)들로부터 출력된 트래픽 신호를 각 해당 주파수로 변환하는 제1주파수 변환기(213) 및 제2주파수 변환기(214)를 갖고 있다.

상기 가산부(250)는 상기 1FA로 변환하는 제1주파수 변환기(211)와 상기 2FA 로 변환하는 제3주파수 변환기(213)로부터 출력된 신호들을 가산하는 제1가산기(251)와, 상기 2FA로 변환하는 제2주파수 변환기(212)와 상기 1FA로 변환하는 제4주파수 변환기(214)로부터 출력된 신호들을 가산하는 제2가산기(252)를 갖고 있다.

상기 송신부(260)은 제1가산기(251) 및 제2가산기(252)로부터 출력된 신호를 각각 증폭하는 제1파워 엠프(261) 및 제2파워 엠프(262)를 갖고 있으며, 상기 파워 엠프들(261, 262)로부터 출력된 신호들을 단말기로 전송하는 안테나들(263, 264)을 갖고 있다.

이와 같이 구성된 소용량 이동통신 기지국의 송신 다이버시티의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

중앙국(100)의 제1채널 처리부 및 제2채널 처리부(111, 112)는 각각 해당하는 주파수 대역 신호를 통해 전송되기 위한 정보를 입력 받아 오버헤드 채널 신호(페이징, 동기, 트래픽 채널 신호)를 포함하는 n비트의 트래픽 신호들을 생성하고, 2초마다 기준 클럭 신호에 동기시켜 출력한다. 이때 제1파이롯 발생기 및 제2파일롯 발생기(121, 122)에서는 각각 1비트의 파일롯 신호가 출력된다. 그러면 제1먹스(131)에서는 상기 제1채널 처리부(111)의 n비트의 트래픽 신호와, 상기 제1파이롯 발생기(112)의 1비트 파일롯 신호를 다중화하고, 제2먹스(132)에서는 제2채널 처리부(112)의 n비트의 트래픽 신호와, 제2파이롯 발생기(122)의 1비트 파일롯 신호를 다중화한다. 이렇게 다중화되어 출력된 신호들은 프레이머(140)로 입력되어 프레임으로 생성된 후 광신호로 변환되어 원격국(200)으로 전송된다.

그러면 원격국(200)의 디프레이머(240)는 상기 프레임을 주파수 대역별로 분리하여 제1주파수 대역(1FA)에 해당하는 제1출력 신호를 제1디먹스(231)로 전송하고, 제2주파수 대역(2FA)에 해당하는 제2출력 신호를 제2디먹스(232)로 전송한다. 이때 제1디먹스(231)는 디프레이머(240)으로부터 출력된 제1출력 신호에서 제1트래픽 신호와 제1파이롯 신호를 분리하고, 제2디먹스(232)는 디프레이머(240)으로부터 출력된 제2출력 신호에서 제1트래픽 신호와 제2파일롯 신호를 분리하여 각각 출력한다. 상기 제1트래픽 신호 및 제2트래픽 신호는 각 메인경로를 통해 제1주파수 변환기(211) 및 제2주파수 변환기(212)로 각각 출력한다. 반면, 분리된 제1파일롯 신호 및 제2파일롯 신호는 제1이득 메퍼(221) 및 제2이득 메퍼(222)로 입력된 후 이득 디먹스(233)부터 출력된 더미 파일롯용 이득에 메핑되어 제3주파수 변환기(213) 및 제4주파수 변환기(214)로 각각 입력된다.

그러면 제1주파수 변화기(211)는 입력된 제1트래픽 신호를 1FA로 변환하여 출력하고, 제3주파수 변환기(213)는 제1파일롯 신호를 2FA로 변환하여 출력한다. 그러면 메인경로의 상기 변환된 제1트래픽 신호와 더미 파일롯 경로의 상기 변환된 제1파일롯 신호를 제1가산기(251)로 가산한다. 그런 다음 상기 가산된 신호는 제1파워 엠프(261)에서 증폭되어 제1안테나(263)를 통해 단말기로 전송된다.

마찬가지로, 제2주파수 변환기(212)는 입력된 제2트래픽 신호를 2FA로 변환하여 출력하고, 제4주파수 변환기(214)는 제2파일롯 신호를 1FA로 변환하여 출력한다. 그러면 메인경로의 상기 변환된 제2트래픽 신호와 더미 파일롯 경로의 상기 변환된 제2파일롯 신호를 제2가산기(252)로 가산한다. 그런 다음 상기 가산된 신호는 제2파워 엠프(262)에서 증폭되어 제2안테나(264)를 통해 단말기로 전송된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 더미 파이롯 경로의 파일롯 신호만을 송신 다이버시티하므로 소용량 기지국에서 하드웨어 경로를 구성할 수 있으므로 페이딩에 의한 전송 품질 저하를 방지할 수 있으며, 더미 파일롯에 의해 셀 경계면에서도 원활한 하드 핸드오프를 지원할 수 있는 효과가 있다.

Claims

대용량 기지국으로부터 분리되어 상기 대용량 기지국과 통신하는 소용량의 기지국을 구비하는 이동통신 시스템에서, 상기 소용량 기지국에 송신 다이버시티를 지원하기 위한 장치에 있어서,

상기 대용량 기지국으로부터 적어도 두 개 이상의 주파수 대역별로 수신된 신호를 상기 주파수 대역별로 역다중화하여 파일럿 신호 및 트래픽 신호를 출력하고, 더미 파이롯 기능을 수행하기 위한 신호의 이득값을 출력하는 디먹스부와,

상기 디먹스부로부터 출력된 파이롯 신호를 상기 이득값으로 메핑하는 메핑부와,

상기 디먹스부로부터 출력된 상기 주파수 대역별 트래픽 신호들 및 상기 메핑부로부터 출력된 상기 주파수 대역별 파일롯 신호들을 각각 특정 주파수로 변환하는 주파수 변환부와,

상기 주파수 변환부로부터 변환된 상기 트래픽 신호들와 상기 파이롯 신호들을 상기 주파수 대역별로 가산하는 가산부와,

상기 가산부로부터 출력된 가산 신호들을 단말기로 각각 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 기지국 장치.
제1항에 있어서, 주파수 변환부는,

상기 주파수 대역별 중 제1주파수 대역에 해당하는 제1메인경로의 트래픽 신호를 제1주파수 대역으로 변환하는 제1주파수 변환기와,

상기 주파수 대역별 중 제2주파수 대역에 해당하는 제2메인경로의 트래픽 신호를 제2주파수 대역으로 변환하는 제2주파수 변환기와,

상기 제1주파수 대역에 해당하는 제1파이롯 경로의 파이롯 신호를 제2주파수 대역으로 변환하는 제3주파수 변환기와,

상기 제2주파수 대역에 해당하는 제2파이롯 경로의 파이롯 신호를 제1주파수 대역으로 변환하는 제4주파수 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 기지국 장치.
제 1항에 있어서, 상기 송신부는,

상기 주파수 대역별로 상기 가산 신호들을 증폭하는 파워 엠프들과,

상기 파워 엠프들로부터 출력된 증폭신호들을 각각 단말기로 전송하는 안테나들을 포함하는 것을 특징으로 하는 소용량 기지국 장치.
제 1항에 있어서,

상기 디먹스부는 상기 주파수 대역별로 최소 비트를 사용하여 상기 파일롯 신호를 상기 메핑부로 전송하고, 상기 최소 비트를 제외한 나머지 비트를 사용하여 상기 트래픽 신호를 상기 주파수 변환부로 전송함을 특징으로 하는 상기 장치.