KR100956170B1

KR100956170B1 - 동적 대역 할당 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100956170B1
Application number: KR1020070120642A
Authority: KR
Inventors: 양우석
Original assignee: 두원공과대학산학협력단
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2010-05-06
Also published as: KR20090054003A

Abstract

본 발명은 동적 대역 할당 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 광대역 무선 접속 통신 시스템에 있어서, 장치 전체의 제어를 담당하고 각종 신호를 측정하여 주파수 대역 변경 여부를 결정하는 디지털 제어 보드, 상기 디지털 제어 보드의 제어신호에 따라 설정된 주파수 대역 중 하나를 선택하는 동적 대역폭 할당 보드 및 수신되는 데이터를 상기 디지털 제어 보드로 전송하거나 상기 동적 대역폭 할당 보드에서 선택된 주파수 대역으로 데이터를 송수신하는 무선주파수 보드를 포함하는 장치 및 방법을 제공함으로써, 송수신 신호의 품질에 따라 변조를 달리할 수 있도록 가변적으로 주파수 할당을 할 수 있어 송수신의 품질을 항시 보장한다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 동적 대역 할당 제어장치 및 그 제어방법에 의하면, 대역 선택의 유연성 및 무선주파수의 선택이 쉬워 대역 할당이나 주파수 선택이 필요한 무선주파수 장치 전반에 걸쳐 활용이 가능하다는 효과도 얻어진다.

동적대역폭, 할당, 와이브로, 와이맥스

Description

동적 대역 할당 제어장치 및 그 제어방법{Dynamic bandwidth allocation control apparatus and control method thereof}

본 발명은 동적 대역 할당 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 와이브로(WiBro) 및 와이맥스(Wi-MAX)에서 최대의 전송 효율을 만족하도록 다중 대역 통과 필터(multi band pass filter, MBPF)를 동적으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선랜 접속 서비스는 11Mbps 대역폭의 802.11b와 54Mbps 대역폭의 802.11a/g 기술을 기반으로 하고 있으며, 이미 국내를 비롯하여 다수의 국가에서 제공되고 있다. 국내에서는 KT, 하나로통신 등의 통신 사업자들에 의해 제공되고 있다(KT는 NESPOT이라는 이름으로 서비스를 하고 있다).

가입자는 무선랜 접속 서비스를 통하여 노트북(Notebook Computer)이나 개인용 디지털 단말기(PDA) 또는 무선랜 기능이 있는 스마트폰 등의 무선랜 단말기를 이용하여 이동 중에도 필요한 때에 인터넷에 접속하여 필요한 서비스를 받을 수 있다.

상기 무선랜 단말기는 액세스 포인트(Access Point, AP)를 통해 무선으로 아 이피(IP) 네트워크에 접속하게 된다.

AP는 핫스폿(Hot spot)이라 불리는 무선랜 서비스가 가능한 영역 안에 위치하며 전용선(Ethernet, T1/E1 등) 또는 xDSL 망으로 통하여 코어(Core) 망에 연결된다.

코어(Core) 망의 또 다른 쪽에는 사용자 인증을 위한 무선랜 AAA 서버와 IP 주소 할당을 위한 무선랜 DHCP 서버가 있다.

또 다른 기술로 와이브로(WiBro) 서비스가 있는데, 와이브로 서비스는 IEEE802.16e 기술을 기반으로 하는 서비스이며, 2.3GHz 대의 주파수 대역(국내)을 이용하여 최고시속 60km 속도로 이동 중에도 고속 인터넷 접속을 가능하게 해준다.

와이브로(802.16e) 단말기는 기지국(Base Station, BS)이라 불리는 와이브로 기지국까지 무선으로 통신하고, 그 이후는 유선으로 인터넷 망에 연결되며, 와이브로 기지국은 사업자의 코어 망으로 연결된다.

상기 무선랜의 경우와 마찬가지로 코어 망의 한쪽에는 사용자 및 기기 인증을 위한 AAA 서버가 위치한다.

와이브로(802.16e) 서비스의 장점은 사용자가 한 와이브로 기지국의 영역 안에서 다른 와이브로 기지국의 영역으로 이동하는 중에도 끊김 없는 서비스를 제공해준다는 것이다.

현재 대중화된 무선랜 접속 서비스는 Hot spot이라 불리는 AP 장비가 설치된 지점을 중심으로 제한된 영역 안에서만 서비스가 제공되기 때문에 사용자가 Hot Spot을 벗어나게 되면 더 이상 인터넷 접속을 할 수 없지만, 와이브로(802.16e) 서 비스의 경우는 하나의 와이브로 기지국이 커버하는 범위가 무선랜보다 훨씬 넓고 일반적으로 와이브로 기지국이 도심지역을 모두 커버할 수 있도록 배치된다.

그러나, 와이브로 기지국간의 핸드-오버(Hand-over) 서비스를 제공하기 때문에 이동 중에도 끊김 없는 서비스를 사용할 수 있는 장점이 있지만, 새롭게 제공되는 서비스이기 때문에 초기에는 와이브로(802.16e)를 지원하는 단말기가 많지 않고, 기존 무선랜만 지원하는 무선랜 단말기는 이 서비스를 사용할 수는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 와이맥스(Worldwide Interoperability for Microwave Access, Wi-MAX) 서비스는 IEEE802.16d 기술을 기반으로 하는 서비스이며, 2.5GHz 대의 주파수 대역(국내)을 이용하여 전파 도달거리 반경 약 60Km 이하에서 40Mbps의 전송속도로 기존 무선랜장비와 호환되어 공중 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있게 되었다.

그러나 상기 종래의 와이브로 또는 와이맥스 서비스는 자원관리에 있어서 자원할당을 고정 주파수 대역에서만 함으로써, 송수신 신호의 품질이 저하되더라도 변경을 할 수 없기 때문에 통신효율이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 송수신 신호의 품질에 따라 변조를 달리할 수 있도록 가변적으로 주파수 할당을 능동적으로 하는 장치 및 방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1의 특징은, 광대역 무선 접속 통신 시스템에 있어서, 장치 전체의 제어를 담당하고 각종 신호를 측정하여 주파수 대역 변경 여부를 결정하는 디지털 제어 보드, 상기 디지털 제어 보드의 제어신호에 따라 설정된 주파수 대역 중 하나를 선택하는 동적 대역폭 할당 보드 및 수신되는 데이터를 상기 디지털 제어 보드로 전송하거나 상기 동적 대역폭 할당 보드에서 선택된 주파수 대역으로 데이터를 송수신하는 무선주파수 보드를 포함하는 것이다.

본 발명의 제2의 특징은 제1의 특징에 있어서, 상기 동적 대역폭 할당 보드는 다수개의 LC 저역 통과필터가 병렬로 구성되는 주파수 선택기를 포함하는 것이다.

본 발명의 제3의 특징은 제2의 특징에 있어서, 상기 다수개의 LC 저역 통과필터는 3.5㎒, 5㎒, 7㎒ 및 10㎒의 대역폭을 각각 가지는 것이다.

본 발명의 제4의 특징은 제2의 특징에 있어서, 상기 다수개의 LC 저역 통과필터는 설정하는 대역폭에 따라 각각 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 선택 구성하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 선택 구성하는 것이다.

본 발명의 제5의 특징은 제2의 특징에 있어서, 상기 다수개의 LC 저역 통과필터는 2개의 기저신호 중 I(In-phase) 신호를 받는 제1 필터부와 Q(Quad-phase) 신호를 받는 제2 필터부로 구성되고, 상기 제1,2 필터부는 각각 지연시간을 300nS 이하에서 가지는 것이다.

본 발명의 제6의 특징은 제2의 특징에 있어서, 상기 동적 대역폭 할당 보드는 상기 다수개의 LC 저역 통과필터로부터 인가되는 주파수 대역 중 하나를 제어신호에 따라 선택하는 다수개의 멀티플렉서 및 상기 무선주파수 보드에서 입력되는 I(In-phase) 신호와 Q(Quad-phase) 신호를 각각 일시 저장하는 수신 버퍼를 포함하는 것이다.

본 발명의 제7의 특징은, 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 무선 접속을 제공하는 방법에 있어서, 무선 접속 시 데이터의 송수신 상태를 검사하는 검사단계, 상기 검사단계에서 검사결과 송신 또는 수신 상태가 불량이라고 판단되면 설정되어 있는 대역폭 중 다른 대역폭으로 전환을 결정하는 대역폭결정단계 및 상기 대역폭결정단계에서 결정한 대역폭으로 송수신 대역폭을 전환하는 대역전환단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 제8의 특징은 제7의 특징에 있어서, 상기 대역폭결정단계는 대역폭 전환 결정시 설정된 대역폭 중 Spi를 이용한 AFC칩에서 선택한 대역폭으로 결정하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 동적 대역 할당 제어장치 및 그 제어방법에 의하면, 송수신 신호의 품질에 따라 변조를 달리할 수 있도록 가변적으로 주파수 할당을 할 수 있어 송수신의 품질을 항시 보장한다는 효과가 얻어진다.

본 발명에 대해 간략하게 설명하자면, 본 발명은 디지털 제어 보드(100), 동적 대역폭 할당 보드(200) 및 무선주파수 보드(300)로 구성된다. 특히, 상기 대역폭 할당 보드(200)는 데이터의 송수신의 안전성을 확보하기 위해 설정된 다수의 대역폭에서 능동적으로 대처하는 동적 대역 할당 방법을 이용한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직 한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동적 대역 할당 제어장치의 구성을 간략하게 보인 블록도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 장치 전체의 제어를 담당하고 각종 신호를 측정하여 주파수 대역 변경 여부를 결정하는 디지털 제어 보드(100), 상기 디지털 제어 보드(100)의 제어신호에 따라 설정된 주파수 대역 중 하나를 선택하는 동적 대역폭 할당 보드(200) 및 수신되는 데이터를 상기 디지털 제어 보드(100)로 전송하거나 상기 동적 대역폭 할당 보드(200)에서 선택된 주파수 대역으로 데이터를 송수신하는 무선주파수 보드(300)를 포함한다.

상기 동적 대역폭 할당 보드(200)는 제1~8 LC 저역 통과필터(211~218)가 병렬로 구성되는 주파수 선택기(210), 상기 제1~8 LC 저역 통과필터(211~218)로부터 인가되는 주파수 대역 중 하나를 제어신호에 따라 선택하는 제1~4 멀티플렉서(220~250) 및 상기 무선주파수 보드(300)에서 입력되는 I(In-phase) 신호와 Q(Quad-phase) 신호를 각각 일시 저장하는 수신 버퍼부(260)를 더 포함한다.

또한, 상기 제1~8 LC 저역 통과필터(211~218)는 2개의 기저신호 중 I(In-phase) 신호를 받는 제1 필터부(211~214)와 Q(Quad-phase) 신호를 받는 제2 필터부(215~218)로 구성되고, 상기 제1,2 필터부(211~218)는 주파수 전환을 위한 지연시간을 각각 300nS 이하에서 가진다.

이와 같이 구성한 본 발명에 따른 동작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동적 대역 할당 시 제어 과정을 보인 흐름도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 광대역 무선통신(외이브로 또는 와이맥스) 접속 시 데이터의 송수신 상태를 실시간 검사하고(Step 100), 검사결과 송신 또는 수신 상태가 불량이라고 판단되면 설정되어 있는 대역폭 중 다른 대역폭으로 전환을 결정한다. 즉, 상기 대역폭 전환을 결정 시 디지털 제어 보드(100)의 AFC 칩(미도시)에서 대역폭 설정함수를 이용한 Spi를 통해 설정된 대역폭 중 수신감도가 제일 좋은 대역폭을 선택하여 그에 해당하는 값을 동적 대역폭 할당 보드(200)의 제1~4 멀티플렉서(220~250)로 전송한다(Step 200 ~ Step 300).

이에 따라 상기 동적 대역폭 할당 보드(200)는 선택된 LC 저역 통과필터로 설정하는데, 본 발명의 실시예에서는 3.5㎒, 5㎒, 7㎒ 및 10㎒의 대역폭 범위를 가지도록 설정하며, 이에 따라 설정하는 대역폭에 따라 제1~8 LC 저역 통과필터(211~218)에서 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 선택 구성하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 선택 구성한다.

즉, 도 3 ~ 도 6은 본 발명의 실시예에서 대역폭에 따른 주파수 선택기의 저역 통과 필터의 구성의 예를 간략하게 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 대역폭을 3.5㎒로 설정하는 경우에 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 각각 선 택하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 각각 선택하여 구성하며, 대역폭을 5㎒로 설정하는 경우에 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 각각 선택하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 각각 선택한다.

그리고, 대역폭을 7㎒로 설정하는 경우에 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 각각 선택하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 각각 선택하며, 대역폭을 10㎒로 설정하는 경우에 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 각각 선택하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 각각 선택한다.

이후, 상기 디지털 제어보드(100)는 상기 결정한 대역폭으로 무선주파수 보드(300)에서 송수신 대역폭을 전환하도록 한다(Step 400).

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 필터의 변화에 따른 수신감도의 변화를 보인 표이다.

도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에서 설정한 대역폭&3㎒ ~ 10㎒) 에서는 수신감도가 -91.6dbm ~ -96.9dbm의 범위에서 변화하지만, 대역폭이 20㎒가 되면 감쇠율이 현저히 커져 -88.6dbm으로 변화하는 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 광대역 무선접속 통신 시스템에서 능동적으로 대역폭을 가변할 수 있는 기술에 관한 것이다. 그 응용 분야로는 와이브로 및 와이맥스 무선주파수 장치, 마이크로웨이브 시스템 등을 들 수 있다.

이외에도 동적 대역폭 할당의 활용 분야는 광범위하여 군 통신 시스템으로부터 SDR(soft defined radio), WLAN(WiFi) 무선주파수 장치 등등에 적용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으므로, 본 발명의 다양하게 활용될 것으로 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동적 대역 할당 제어장치의 구성을 간략하게 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동적 대역 할당 시 제어 과정을 보인 흐름도.

도 3 ~ 도 6은 본 발명의 실시예에서 대역폭에 따른 주파수 선택기의 저역 통과 필터의 구성의 예를 간략하게 보인 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 디지털 제어 보드 200 : 동적 대역폭 할당 보드

210 : 주파수 선택기 211~218 : 저역 통과 필터

220~223 : 멀티플렉서 230 : 버퍼부

300 : 무선주파수 보드

Claims

삭제
광대역 무선 접속 통신 시스템에 있어서,

장치 전체의 제어를 담당하고 각종 신호를 측정하여 주파수 대역 변경 여부를 결정하는 디지털 제어 보드,

상기 디지털 제어 보드의 제어신호에 따라 설정된 주파수 대역 중 하나를 선택하는 동적 대역폭 할당 보드 및

수신되는 데이터를 상기 디지털 제어 보드로 전송하거나 상기 동적 대역폭 할당 보드에서 선택된 주파수 대역으로 데이터를 송수신하는 무선주파수 보드를 포함하되,

상기 동적 대역폭 할당 보드는 다수개의 LC 저역 통과필터가 병렬로 구성되는 주파수 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 대역 할당 제어장치.
제2항 있어서, 상기 다수개의 LC 저역 통과필터는

3.5㎒, 5㎒, 7㎒ 및 10㎒의 대역폭을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 동적 대역 할당 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 다수개의 LC 저역 통과필터는

설정하는 대역폭에 따라 각각 커패시터(C)는 18pF ~ 1500pF의 범위에서 선택 구성하고, 인덕터(L)는 1.0uH ~ 3.9uH의 범위에서 선택 구성하는 것을 특징으로 하는 동적 대역 할당 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 다수개의 LC 저역 통과필터는

2개의 기저신호 중 I(In-phase) 신호를 받는 제1 필터부와 Q(Quad-phase) 신호를 받는 제2 필터부로 구성되고,

상기 제1,2 필터부는 각각 지연시간을 300nS 이하에서 가지는 것을 특징으로 하는 동적 대역 할당 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 동적 대역폭 할당 보드는

상기 다수개의 LC 저역 통과필터로부터 인가되는 주파수 대역 중 하나를 제어신호에 따라 선택하는 다수개의 멀티플렉서 및

상기 무선주파수 보드에서 입력되는 I(In-phase) 신호와 Q(Quad-phase) 신호를 각각 일시 저장하는 수신 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 대역 할당 제어장치.
삭제
광대역 무선 접속 통신 시스템에서 무선 접속을 제공하는 방법에 있어서,

무선 접속 시 데이터의 송수신 상태를 검사하는 검사단계,

상기 검사단계에서 검사결과 송신 또는 수신 상태가 불량이라고 판단되면 설정되어 있는 대역폭 중 다른 대역폭으로 전환을 결정하는 대역폭결정단계 및

상기 대역폭결정단계에서 결정한 대역폭으로 송수신 대역폭을 전환하는 대역전환단계를 포함하되,

상기 대역폭결정단계는 대역폭 전환 결정시 설정된 대역폭 중 Spi를 이용한 AFC칩에서 선택한 대역폭으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동적 대역 할당 제어방법.