KR100900700B1 - 펨토 셀용 잡음 발생 장치 - Google Patents

Abstract

펨토 셀용 잡음 발생 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치는 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 생성하는 RF 대역 잡음 플로어 생성부와, 상기 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 대역 통과 필터링함으로써 정해진 대역폭의 잡음 신호로 변환하는 대역 통과 필터, 및 정해진 대역폭의 잡음 신호를 적절한 레벨로 조정하여 RF 대역의 잡음 플로어를 출력하는 출력 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 3GPP 규격을 만족시키면서 펨토 셀내에서 사용자 단말기가 임의로 매크로 기지국에 셀 획득되지 않도록 보완하도록 구현된 펨토 셀용 잡음 발생 장치를 제공하며 스퓨리어스 방사 규격에 대한 제한이 없는 경우에 간단하고 저렴하게 구성할 수 있다.

펨토 셀, 잡음, 셀 획득

Description

펨토 셀용 잡음 발생 장치{Noise generator for Femto cell}

본 발명은 잡음 발생 장치에 관한 것으로 특히 2G, 3G, 와이브로(Wibro), 또는 LTE 등의 이동 통신에 적용될 수 있는 펨토 셀용 잡음 발생 장치에 관한 것이다.

펨토(Femto)란 10^-15의 매우 작은 단위를 의미한다. 펨토셀(femto cell)은 가정에 설치할 수 있는 초소형 저전력의 기지국에 의하여 형성되는 셀을 일컫는 용어로서 실제로 매크로 기지국이 제공하는 거의 모든 서비스를 제공하며 그러한 초소형 무선 접속(AP: Access Point) 장치는 전파를 단순 중계하는 게 아니라 초고속 인터넷 또는 전용선 등과 연결돼 자체 네트워크 용량으로 전파를 전달한다. 예컨대, 상기 AP 장치에 의하여 휴대폰으로 무료 인터넷전화를 쓰거나 휴대폰을 홈네트워크, 방송 등 다양한 서비스를 제공하는 홈 게이트웨이로 이용하게 해 인터넷 및 통신서비스의 환경의 변화를 이끌어 낼 잠재성이 있다.

이러한 펨토셀은 일반적인 매크로셀과는 별도로 실내 혹은 전파가 도달하기 못하는 음영지역에서 초소형의 기지국, 즉, 펨토 AP(무선접속장치: Access Point) 를 사용하여 독자적으로 구축된 셀로서 기능한다. 또한, 펨토셀은 매크로 기지국(Base-station Transceiver Subsystem: BTS)와의 리소스 공유에 의하여 데이터 통신 속도를 높이는 것 뿐만 아니라 개인, 가정, 또는 사무실에 공급되는 펨토 AP의 특성상 정해진 가입자에게 별도의 정해진 서비스를 공급하는 기능을 가진다.

도 1에는 일반적인 펨토 AP에 의한 서비스의 개념을 설명하기 위한 개념도를 나타내었다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 매크로 기지국(100)과 펨토 AP(102)는 동일한 서비스 제공자에 의하여 서비스가 이루어지기 때문에 사용자 단말기(104, UE: User Equipment)는 매크로 기지국(100)과 펨토 AP(102) 사이에서 자유롭게 핸드오버가 이루어져야 한다. 하지만, 펨토 셀(110) 영역내에서 사용자 단말기(104)가 임의로 매크로 셀(120)을 셀 획득(cell acquisition)하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 경우에는 소망하는 펨토 셀 서비스가 제대로 이루어지지 않아 펨토 AP로서의 기능이 제한된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 3GPP 규격을 만족시키면서 펨토 셀내에서 사용자 단말기가 임의로 매크로 기지국에 셀 획득되지 않도록 보완하도록 구현되며 스퓨리어스 방사 규격에 대한 제한이 없는 경우에 간단하고 저렴하게 구성할 수 있는 펨토 셀용 잡음 발생 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치는,
RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 생성하는 RF 대역 잡음 플로어 생성부;
상기 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 대역 통과 필터링함으로써 정해진 대역폭의 잡음 신호로 변환하는 대역 통과 필터; 및
정해진 대역폭의 잡음 신호를 적절한 레벨로 조정하여 RF 대역의 잡음 플로어를 출력하는 출력 조정부;를 포함하되,
상기 RF 대역 잡음 플로어 생성부는,
고정 주파수의 제1 발진 신호를 출력하는 제1 전압 제어 발진부; 및
상기 제1 전압 제어 발진부로부터 출력된 제1 발진 신호를 발진 주파수를 제어하기 위한 전압으로 입력하여 RF 대역에 속하는 서비스 대역 범위내에서 주파수가 제어되는 제2 발진 신호를 매크로 기지국(200)에 의하여 형성되는 매크로 셀(220)의 다운 링크 신호상에 덮여지는 잡음 플로어(Noise Floor)로서 출력하는 제2 전압 제어 발진부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따르면 3GPP 규격을 만족시키면서 펨토 셀 내에서 사용자 단말기가 임의로 매크로 기지국에 셀 획득되지 않도록 보완하도록 구현되며 스퓨리어스 방사 규격에 대한 제한이 없는 경우에 간단하고 저렴하게 구성할 수 있는 펨토 셀용 잡음 발생 장치가 제공된다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 설치 개념을 블록도로써 나타내었다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치(20)는 펨토 셀(210) 영역 내에 설치된다.

펨토 셀(210) 영역내에 설치되는 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치(20)는 RF 대역의 잡음 플로어를 방사한다. 방사된 잡음 플로어는 방해 노이즈(Interfere Noise)로 작용한다. 방해 노이즈는 매크로 기지국(200)에 의하여 형성되는 매크로 셀(220)의 다운 링크 신호상에 덮여진다. 따라서, 매크로 셀 내 다운 링크 신호에 대한 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ration: SNR), 캐리어 대 잡음비(Carrier-to-Noise Ration: CNR), 및/또는 셀의 에너지 대 잡음비(Ec/No)를 낮춘다.

결과적으로, 펨토 셀(210) 영역 안에 있는 사용자 단말기(204) 위치에서 매크로 셀(220)로부터 신호대 잡음비가 높은 펨토 AP(202) 쪽으로 자연스럽게 핸드오버되도록 한다. 즉, 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치(20)에 의하여 펨토 셀(210) 내에서 방해 전파를 송출함에 의하여 매크로 셀(220)의 신호를 교란시킨다. 이에 따라 사용자 단말기(204)는 펨토 AP(202) 측으로 셀 획득하게 되어 소망하는 서비스를 원활하게 제공할 수 있게 되는 것이다.

도 2에서는 펨토 셀용 잡음 발생 장치(20)가 펨토 AP(202)와 독립적으로 설치된 것을 예로써 설명하였으나 상기 펨토 셀용 잡음 발생 장치(20)는 펨토 AP(102: Access Point-무선접속장치)와 일체형으로 구현되는 것도 가능하다.

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 구조를 블록 도로써 나타내었다. 도 4에는 도 3에 도시한 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 신호 스펙트럼을 개략적으로 나타내었다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치는 RF 대역 잡음 플로어 생성부(30), 대역 통과 필터(32), 증폭부(34), 및 출력 조정부(34)로 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 동작을 설명한다. RF 대역 잡음 플로어 생성부(30)는 RF 방식의 변조로 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 생성하고, 대역 통과 필터(32)는 상기 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 대역 통과 필터링함으로써 정해진 대역폭의 잡음 신호로 변환한다. 증폭부(36)는 상기 대역 통과 필터(32)를 통과한 신호를 증폭하며, 출력 조정부(38)는 상기 증폭부(36)에서 출력된 정해진 대역폭의 잡음 신호를 적절한 레벨로 조정하여 RF 대역의 잡음 플로어를 출력한다.

예로써, RF 대역 잡음 플로어 생성부(30)는 입력 전압에 따라 출력 신호의 주파수가 제어되는 발진 신호를 출력하는 전압 제어 발진부(302), 및 상기 전압 제어 발진부(302)로부터 출력된 발진 신호를 변조하여 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 생성하는 신호 변조부(304)를 포함하여 이루어질 수 있다. 전압 제어 발진부(302)에서 출력되는 신호는 예컨데 MHz 대역 미만에서 선택된 단일 주파수를 가지는 신호이고 신호 변조부(304)는 단일 주파수의 신호를 입력하여 FM 변조 또는 그와 유사한 일종의 FM 변조를 통해 일정한 대역 폭을 가지는 RF 대역의 잡음 플로어를 출력하는 것이다.

변조된 신호의 스펙트럼을 도 4에서 참조번호 '402'로 나타내었다. 그런데, 이렇게 변조된 신호는 대역이 넓어서 3GPP 규격을 만족시키지 못하므로, 참조번호 '404'로 나타낸 대역 통과 특성을 가지는 대역 통과 필터(32)를 사용하여 정해진 대역폭의 잡음 신호(406)로 변환한다. 즉, 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치는 3G 서비스의 경우 3GPP TS 25.104 규격에 포함되어 있는 스펙트럼 방사(Spectrum Emission) 관련 요건 규격을 만족하기 위하여 대역 통과 필터링을 한다.

또한, 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치는 증폭부(36)와 출력 조정부(38)을 구비한다. 증폭부(36)는 신호(414)를 증폭하며, 출력 조정부(316)는 상기 증폭부(36)로부터 출력된 신호를 적절한 레벨로 조정하여 잡음 플로어를 출력한다.

도 5에는 잡음 플로어의 주파수 영역과 레벨을 설명하기 위한 주파수 스펙트럼을 나타내었다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 펨토 셀용 잡음 발생 장치에 의하여 출력되는 잡음 플로어의 주파수 레벨은 예컨대 FA(Frequency Assignment: 주파수 할당) 1, 2, 및 4로 할당된 매크로 셀(502, 504, 506)과 FA 3으로 할당된 펨토 셀(508)에 대하여 그 RF 대역 주파수는 FA 1, 2, 3 및 4의 전체를 커버하고 레벨은 상기 매크로 셀 주파수 대역의 파워 레벨에 근접하도록 설정하는 것이 바람직하다.

RF 대역의 잡음 플로어는 방해 노이즈(Interfere Noise)로 작용한다. 즉, 매크로 셀의 다운 링크 신호가 방해 노이즈(Interfere Noise)에 의하여 덮여진다. 따라서, 매크로 셀 내 다운 링크 신호에 대한 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ration: SNR), 캐리어 대 잡음비(Carrier-to-Noise Ration: CNR), 및/또는 셀의 에 너지 대 잡음비(Ec/No)를 낮춘다.

결과적으로, 펨토 셀 영역 안에 있는 사용자 단말기 위치에서 매크로 셀로부터 신호대 잡음비가 높은 펨토 AP 쪽으로 자연스럽게 핸드오버되도록 한다. 즉, 본 발명에 따른 장치에 의하여 펨토 셀 내에서 방해 전파를 송출함에 의하여 매크로 셀의 신호를 교란시킨다. 이에 따라 사용자 단말기는 펨토 AP 측으로 셀 획득하게 되어 소망하는 서비스를 원활하게 제공할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 잡음 플로어를 설계하면 펨토셀에도 좋지 않은 영향을 줄 수 있는 바, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 별도의 대역 소거 필터(미도시)를 사용하여 펨토 셀 주파수 영역에 해당하는 주파수 영역을 대역 소거후 출력하는 것도 가능하다. 도 6에는 잡음 플로어의 주파수 영역과 레벨을 설명하기 위한 주파수 스펙트럼을 나타내었다. 도 6을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치에 의하여 출력되는 잡음 플로어의 주파수 레벨은 예컨대 FA(Frequency Assignment: 주파수 할당) 1, 2, 및 4로 할당된 매크로 셀(602, 604, 606)과 FA 3으로 할당된 펨토 셀(608)에 대하여 그 RF 대역 주파수는 매크로셀의 FA 1, 2, 및 4를 커버하고 레벨은 상기 매크로 셀의 주파수 레벨에 근접하도록 하되, 펨토 셀 주파수 영역에 해당하는 주파수 영역을 대역 소거하여 펨토 셀 신호 품질의 향상을 꾀하였다.

다만, 상기와 같은 펨토셀용 잡음 발생 장치는 RF 변조로 직접 잡음 신호를 생성하는데 이는 고주파의 RF 신호를 핸들링하기 때문에 도 6에서 나타낸 바와 같이 밴드 리젝션된 주파수 영역이 일부 오버랩되는 등 정해진 대역 이외의 신호를 억제하는 능력을 일컫는 아웃밴드 리젝션(outband rejection) 특성은 다소 떨어지지만 구성이 비교적 간단하고 구현 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토셀용 잡음 발생 장치에서 RF 대역 잡음 플로어 생성부 를 전압 제어 발진부 의 캐스케이드 구조로 구현한 예를 설명하기 위한 블록도를 나타내었다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토셀용 잡음 발생 장치에서 RF 대역 잡음 플로어 생성부는 고정 주파수의 제1 발진 신호를 출력하는 제1 전압 제어 발진부(702a)와 상기 제1 전압 제어 발진부(702a)로부터 출력된 제1 발진 신호를 발진 주파수를 제어하기 위한 전압으로 입력하여 RF 대역에 속하는 서비스 대역 범위내에서 주파수가 제어되는 제2 발진 신호를 출력하는 제2 전압 제어 발진부(702b) 로 이루어진다.

여기서, 제1 전압 제어 발진부(702a)에서 출력되는 발진 신호는 주 발진부로서 기능하는 제2 전압 제어 발진부(702b)의 출력 신호의 주파수를 스윕시키기 위한 제어 전압으로서 사용되는 것이다. 따라서, 제1 전압 제어 발진부(702a)의 동작 주파수 대역은 제2 전압 제어 발진부(702b)의 동작 주파수 대역에 비하여 매우 낮다.

제1 전압 제어 발진기(702a)에서는 발진 신호가 출력되고 그 발진 신호는 제2 전압 제어 발진기(702b)의 발진 신호 주파수를 제어하기 위한 제어 전압으로서 입력되면, 제2 전압 제어 발진기(702b)에서 출력되는 신호는 도 8에서 나타낸 바와 같이 일정 주파수를 가지는 신호(800)가 소망하는 주파수 대역 범위 내에서 빠르게 반복적으로 스윕(802: sweeping)된다. 상기 소망하는 주파수 대역 범위를 RF 대역으로 설정하면 스윕(802)되는 제2 발진 신호는 제1 발진 신호를 일종의 FM 변조에 의하여 RF 대역으로 변조한 것에 해당하며, 마치 소망하는 RF 대역의 주파수 대역 범위(804)에 걸쳐 넓고 고르게 분포(spead)된 잡음 신호가 출력되는 것과 동일한 효과를 얻는다.

도 9에는 본 발명의 다른 실시예로서 도 3을 참조하여 설명한 펨토 셀용 잡음 생성 장치가 구비되는 AP 장치(무선 접속 장치)의 구조의 일예를 나타내었다. 도 9를 참조하면, 도 3을 참조하여 설명한 펨토 셀용 잡음 생성 장치가 펨토 셀용 잡음 발생부(900)로 구비되고 또한 펨토 AP부(902)가 구비된다. 상기 펨토 AP부(902)로부터 출력되는 신호와 상기 펨토 셀용 잡음 생성부(900)로부터 출력된 잡음 플로어는 커플러(904)를 통하여 결합되어 외부로 송출된다.

도 1은 일반적인 펨토 AP에 의한 서비스의 개념을 설명하기 위한 개념도,

도 2는 본 발명에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 설치 개념을 나타낸 블록도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 구조를 나타낸 블록도,

도 4는 도 3에 도시한 펨토 셀용 잡음 발생 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 신호 스펙트럼,

도 5는 잡음 플로어의 주파수 영역과 레벨을 설명하기 위한 주파수 스펙트럼,

도 6은 잡음 플로어의 주파수 영역과 레벨을 설명하기 위한 주파수 스펙트럼,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토셀용 잡음 발생 장치에서 RF 대역 잡음 플로어 생성부의 전압 제어 발진부를 캐스케이드 구조로 구현한 예를 설명하기 위한 블록도,

도 8은 도 7의 실시예의 작용 효과를 설명하기 위한 도면, 및

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서 도 3을 참조하여 설명한 펨토 셀용 잡음 생성 장치가 구비되는 AP 장치(무선랜 중계 장치)의 구조의 일예를 나타낸 블록도.

Claims (5)

1. RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 생성하는 RF 대역 잡음 플로어 생성부;

   상기 RF 대역의 잡음 플로어(Noise Floor)를 대역 통과 필터링함으로써 정해진 대역폭의 잡음 신호로 변환하는 대역 통과 필터; 및

   정해진 대역폭의 잡음 신호를 적절한 레벨로 조정하여 RF 대역의 잡음 플로어를 출력하는 출력 조정부;를 포함하되,

   상기 RF 대역 잡음 플로어 생성부는,

   고정 주파수의 제1 발진 신호를 출력하는 제1 전압 제어 발진부; 및

   상기 제1 전압 제어 발진부로부터 출력된 제1 발진 신호를 발진 주파수를 제어하기 위한 전압으로 입력하여 RF 대역에 속하는 서비스 대역 범위내에서 주파수가 제어되는 제2 발진 신호를 매크로 기지국(200)에 의하여 형성되는 매크로 셀(220)의 다운 링크 신호상에 덮여지는 잡음 플로어(Noise Floor)로서 출력하는 제2 전압 제어 발진부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토 셀용 잡음 발생 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 대역 통과 필터와 상기 출력 조정부 사이에는,

   상기 대역 통과 필터를 통과한 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토 셀용 잡음 발생 장치.
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5. 제1항 또는 제2항 에 따른 펨토 셀용 잡음 발생 장치를 포함하는 것을 펨토 셀용 무선 접속 장치.

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