KR100896893B1 - Ｏｆｄｍａ 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합구조를 갖는 기지국 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치에 관한 것이다.

본 발명의 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치는 각각 M 개의 RF부를 갖는 N 개 섹터 구조의 기지국을 포함하는 OFDMA 시스템의 기지국 장치로서, 상기 기지국은, 상기 각 섹터의 모든 RF부로부터 신호를 수신하여, M*N개의 수신 신호를 결합하여 자기 섹터의 신호를 추출하는 N 개의 모뎀부; 및 각각 자기 섹터로 수신된 RF 신호를 해당 기지국 내의 상기 각 섹터 별로 구분되는 N개의 모뎀부로 전송하는 M 개의 RF부; 로 이루어져, M*N 브랜치 수신 다이버시티 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

ＯＦＤＭＡ 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치{Base Station Apparatus with Sector Combining Structure for Improving Up-Link Efficiency of OFDMA System}

도 1은 종래 기지국 장치의 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110, 120, 210, 220, 310, 320 : RF부

130, 230, 330 : 모뎀부

400 : 무선 자원 할당부

본 발명은 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 OFDMA 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 섹터 당 분리되어 별도로 동작하는 수신 경로(RX Path)를 묶어서 모든 섹터의 수신 신호를 해당 섹터의 베이스 밴드에서 처리하여 다이버시티 효과를 얻을 수 있도록 하는 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치에 관한 것이다.

OFDMA 방식을 사용하는 와이브로(WIBRO) 시스템의 경우, 낮은 단말기 출력 및 인접 셀 간의 간섭(Interference)으로 인해 업링크 커버리지가 매우 열악해질 것으로 예상되며, 이로 인해 CDMA에 비해 다운링크와 업링크의 불균형이 심해진다. 따라서, 다운링크 커버리지는 크지만, 업링크 커버리지의 제약으로 전체적인 커버리지의 축소가 발생하게 된다.

현재, 와이브로 시스템의 업 링크 성능 개선을 위해, 기지국에서 4-브랜치 수신 다이버시티(RX Diversity) 적용이 검토되고 있다. 그러나, 4-브랜치 수신 다이버시티 적용을 위해서는 전단부(Front-End Unit, 예: 필터, 저잡음증폭기)와 안테나 등 RF부가 섹터 당 4 쌍이 필요하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이 3 섹터 기지국의 경우, 2 브랜치의 수신 다이버시티를 적용하면 각 섹터는 하나의 모뎀부(13, 23, 33)와, 2개의 RF부(11, 12, 21, 22, 31, 32)를 가지며, 업 링크 성능 개선을 위해 4 브랜치 수신 다이버시티를 적용하게 되면 결국 기지국 당 12 개의 RF부가 필요하게 된다.

그러나, 3 섹터 기지국 당 12개의 급전선, 안테나 등 공중선계 공사는 현실상 매우 어려우며 RF부의 증가로 인한 가격 상승이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 4-브랜치 수신 다이버시티 상용화 시의 문제점을 해결하기 위해, 4-브랜치 수신 다이버시티 대신 업 링크 개선을 위한 다른 방법으로 섹터 컴바이닝 기법을 적용한 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 각각 M 개의 RF부를 갖는 N 개 섹터 구조의 기지국을 포함하는 OFDMA 시스템의 기지국 장치로서, 상기 기지국은, 상기 각 섹터의 모든 RF부로부터 신호를 수신하여, M*N개의 수신 신호를 결합하여 자기 섹터의 신호를 추출하는 N 개의 모뎀부; 및 각각 자기 섹터로 수신된 RF 신호를 해당 기지국 내의 상기 각 섹터 별로 구분되는 N개의 모뎀부로 전송하는 M 개의 RF부; 로 이루어져, M*N 브랜치 수신 다이버시티 기능을 갖는 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치의 구성도이다.

본 발명의 기지국 장치는 기지국과 기지국 제어기로 구분되며, 기지국에서 각 섹터의 RF부는 자기 섹터의 모뎀부 뿐만 아니라 동시에 타 섹터들의 모뎀부로도 연결되도록 구성된다.

즉, 본 발명에서는 도 2와 같이 섹터 당 2 브랜치 수신 다이버시티를 사용하는 3 섹터 기지국인 경우, α 섹터의 RF부(110, 120)를 α 섹터의 모뎀부(130) 뿐 만 아니라, β 섹터의 모뎀부(230) 및 γ 섹터의 모뎀부(330)와 연결하며, β 섹터의 RF부(210, 220) 및 γ 섹터의 RF부(310, 320) 역시 자기 섹터의 모뎀부 뿐만 아니라 타 모뎀부로 연결된다. 도면에서는 복잡도를 낮추기 위하여 각 섹터의 RF부가 α 섹터의 모뎀부(130)로 연결되는 것만을 구체적으로 도시하였고, β 섹터의 모뎀부(230) 및 γ 섹터의 모뎀부(330)에 대해서는 간략 도시하였다.

도시된 구조에 의하여, α 섹터의 모뎀부(130)는 α섹터, 섹터, γ 섹터의 6개 수신 경로를 모두 사용하여, 6 브랜치 수신 다이버시티와 유사한 기능을 얻을 수 있다. 본 발명의 기지국은 물리적으로는 2 브랜치 수신 다이버시티 시스템의 기지국과 동일하지만, 기지국 내부적으로 섹터의 수신 경로를 결합하는 것이므로, 시스템의 가격 상승 요인이 없이 다이버시티 효과를 얻을 수 있게 된다.

상기에서 각 RF부(110, 120, 210, 220, 310, 320)는 저잡음 증폭기, 필터, 다운 컨버터 등을 포함하며, 기지국 수신 경로 상의 RF부의 역할은 공지된 기술이므로 본 발명에서는 구체적으로 기술하지 않는다.

한편, 상기와 같이 섹터 결합 구조를 사용하는 경우, 인접 섹터 안테나에서 수신되는 신호는 자기 신호보다 큰 인접 섹터 자체의 신호를 포함하고 있게 되며, 이에 따라 자기 신호에 대한 간섭이 매우 커지게 된다.

따라서, CDMA 시스템에서와 같이 동일 주파수로 들어오는 신호 중 자기 섹터와 인접 셀 신호를 베이스 밴드 즉, 모뎀부(130, 230, 330)에서 정확히 구별할 수 있어야 한다.

또한, OFDMA 방식의 와이브로 시스템은 다중 캐리어 방식으로 자기 셀과 인 접 셀이 동일한 자원을 사용하며, 셀간 간섭을 주는 캐리어 충돌은 다중 캐리어 분산 할당 방법을 이용하는 간섭 회피 기법을 사용하여 회피하도록 하고, 셀 로딩이 커져 캐리어 충돌이 발생할 경우에도 자기 셀 신호가 인접 셀 신호보다 크므로 어느 정도 간섭 애브리징(Averaging) 기법을 이용하여 극복할 수 있다. 만일, 에러가 발생할 경우에는 채널 코딩 기법으로 복구가 가능하다.

그리고, 와이브로 시스템에서 본 발명에서 제안하는 섹터 결합 구조의 기지국을 적용할 경우, 자기 셀 신호와 인접 셀 신호를 직접 결합하므로, 캐리어 충돌이 발생할 경우 간섭 애브리징 기법의 적용이 불가능하여 신호 검출을 할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는 캐리어 간 충돌이 근본적으로 발생하지 않도록 캐리어를 섹터별로 구분 할당하여 사용하여야 한다.

이를 위하여, 본 발명의 기지국 장치는 섹터 별로 캐리어를 구분하여 할당하기 위한 무선 자원 할당부(400)를 포함한다.

상기 무선 자원 할당부(400)는 와이브로 규격상의 캐리어 할당 방법 중 업링크 자원 할당 방법을 사용하여 캐리어를 섹터 별로 구분 할당한다. 업링크 자원 할당 방법으로는 규격에 정의된 일정한 규칙에 따라 전체 대역에서 분산해서 부반송파를 선택하여 채널을 구성하는 PUSC(Partial Usage of Subchannels), OPUSC(Optional PUSC) 방식과, 분산된 부반송파를 하나씩 선택하여 그 집합으로 채널을 만드는 것이 아니라 일정 대역에 인접해 있는 영역을 일괄 할당하는 BandAMC 방식이 있으며, 본 발명에서는 일정 대역을 일괄 할당하는 BandAMC 방식을 활용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 무선 자원 할당부(400)는 단말의 요청에 따라 기지국이 UL-MAP 메시지를 통해 할당하는 방식을 사용하여 자원을 할당하며, 자원 할당 시 각 섹터 별로 할당하고자 하는 자원의 영역을 구분하고, 그 영역에서 할당한다.

즉, 3 섹터 기지국의 경우 하나의 사용자에게 할당할 수 있는 업 링크 캐리어 자원은 1/3로 줄어들게 되며, 이 경우 섹터 당 자원은 줄어들지만 인접 섹터의 간섭이 줄고, 본 발명의 섹터 결합 구조를 적용하는 경우 간섭 개선 및 다이버시티 이득으로 업 링크 환경이 개선되므로, QPSK 변조 방식을 적용하던 캐리어에 64QAM 변조 방식을 사용할 경우 4 배 이상의 전송량 증가 효과를 얻을 수 있어, 전송 가능한 데이터량은 전체 캐리어를 사용할 경우와 큰 차이는 없다.

한편, 상기와 같이 기지국에서 업 링크 섹터 결합 구조 적용을 위해 섹터 별 업 링크 자원 영역을 구분하여 할당하기 위해서는, 기지국 제어기의 상기 무선 자원 할당부(400)가 모든 섹터의 업 링크 자원 상태를 섹터 별로 관리하는 것이 아니라 통합 관리하여, 업 링크 자원 스케줄링을 하여야 하며, 업 링크 자원 할당 알고리즘이 변경되더라도 사업자간 로밍 및 단말 기능에 따른 영향을 받지 않으므로 제약 사항은 발생되지 않는다.

즉, 상기 무선 자원 할당부(400)는 캐리어를 섹터 별로 구분하여 각 사용자에게 할당하는 역할을 수행하며, 이때 캐리어의 할당은 각 섹터의 트래픽 상태를 기초로 하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 발명의 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치에 의하면 물리적인 공중선계 시설 확장 및 시스템 유닛의 증설 없이 수신 다이버시티 효과를 얻을 수 있어 업 링크 커버리지가 확장되는 효과를 유발하며, 결국 망 구축을 위한 기지국 수요를 줄일 수 있어 투자비 절감에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 각각 M 개의 RF부를 갖는 N 개 섹터 구조의 기지국을 포함하는 OFDMA 시스템의 기지국 장치로서,

   상기 기지국은,

   상기 각 섹터의 모든 RF부로부터 신호를 수신하여, M*N개의 수신 신호를 결합하여 자기 섹터의 신호를 추출하는 N 개의 모뎀부; 및

   각각 자기 섹터로 수신된 RF 신호를 해당 기지국 내의 상기 각 섹터 별로 구분되는 N개의 모뎀부로 전송하는 M 개의 RF부;

   로 이루어져, M*N 브랜치 수신 다이버시티 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기지국 장치는 상기 기지국을 제어하는 기지국 제어기를 더 포함하며,

   상기 기지국 제어기는,

   기지국 단위로 무선 자원을 통합 관리하고, 섹터 간 부반송파 충돌을 방지하기 위하여 전체 주파수 대역의 부반송파를 상기 기지국의 섹터 수인 N 개의 그룹으로 구분하여, 상기 각 섹터에 상기 구분된 하나의 그룹에 대한 부반송파를 할당하는 무선 자원 할당부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 무선 자원 할당부는,

   각 섹터의 트래픽 상태에 따라 동적으로 부반송파 할당을 수행하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 업 링크 성능 향상을 위한 섹터 결합 구조를 갖는 기지국 장치.

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