KR101035690B1 - Antenna embedded remote radio head using a digital hub - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 리모트 라디오 헤드(Remote Radio Head, 이하 "RRH"로 약칭함)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종전의 RRH에 사용되는 디지털 전치왜곡 도허티 전력 증폭기의 출력 전력을 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)에 사용되는 패턴 개수만큼 분배하고, 각각의 패턴에 주입되는 신호의 위상을 조정하여 안테나의 빔을 능동적으로 제어하는 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna-integrated remote radio head (hereinafter abbreviated as "RRH") using a digital hub, and more particularly, to output the output power of the digital predistortion Doherty power amplifier used in the conventional RRH. The present invention relates to an antenna-integrated RRH using a digital hub that actively distributes the number of patterns used in the arrayed antenna and adjusts the phase of a signal injected into each pattern to actively control the beam of the antenna.
통상적으로, 고출력 기지국 및 중계기 시스템에서 송신 전력 증폭 시스템은 수 Watt에서 수십 Watt의 송신 전력을 생성하는 반면, 10%대의 낮은 효율로 동작하고, 따라서 고용량의 전원 공급기가 필요할 뿐만 아니라 발생된 열을 냉각하기 위한 냉각 장치 설비로 인해 환경적 부담이 크게 발생하므로 전력 증폭기의 고효율화가 필요하다.Typically, in high power base station and repeater systems, the transmit power amplification system generates transmit power from a few watts to tens of watts, while operating at a low efficiency of 10%, thus not only requiring a high capacity power supply but also cooling the generated heat. The environmental burden is largely caused by the installation of a cooling device to achieve high efficiency of the power amplifier.
또한, 최근 RF Front-End와 트랜스시버(Transceiver)가 안테나 단에 바로 탑재되는 RRH(Radio Remote Head) 구조가 이슈화되고 확대되고 있는 상황이며 RRH 시장의 높은 성장 가능성을 예측할 수 있다 [도 1a, 도 1b]의 기지국 개념도 참조. In addition, the RRH (Radio Remote Head) structure in which the RF front-end and the transceiver are directly mounted on the antenna stage has been recently introduced and expanded, and the high growth potential of the RRH market can be predicted [FIG. 1A and FIG. 1B]. See also Base Station Concept.
그러나, 4세대 이동통신 등 데이터 서비스를 위한 네트워크의 용량과 속도의 개선은 셀의 소형화를 통해 이루어질 것으로 예상할 수 있으나(더 작은 무선 셀의 경제성이 점차 부각되고 있음), RRH는 현재의 최적화된 셀에 맞춰져 있으며 셀 반경의 축소 시 RRH의 변화가 불가피하다(셀 반경의 축소는 대량의 기지국을 요구하며 고효율/저가 장비 공급이 절실한 상태임).However, improvements in network capacity and speed for data services, such as fourth-generation mobile communications, can be expected through miniaturization of the cell (the economics of smaller wireless cells are increasingly emerging), but RRH is currently optimized It is tailored to the cell and changes in the RRH are inevitable when the cell radius is reduced (reducing the cell radius requires a large number of base stations and the supply of high efficiency / low cost equipment is urgently needed).
따라서, 셀 반경이 축소됨에 따라 안테나와 현재의 RRH가 결합된 새로운 RRH 장비가 필요하다 [도 2] 참조. Therefore, as the cell radius is reduced, a new RRH equipment combining the antenna and the current RRH is needed.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 셀 반경이 축소됨에 따라 발생되는 여러 문제점을 해결함과 아울러 안테나의 빔을 능동적으로 효율적으로 제어할 수 있는 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve the above problems, and solves various problems caused by the reduction of the cell radius, as well as an antenna-integrated RRH using a digital hub capable of actively and efficiently controlling the beam of the antenna. The purpose is to provide a radio head).
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)는,An antenna-integrated Remote Radio Head (RRH) using a digital hub according to the present invention for achieving the above object,
다수의 단위 안테나를 구비한 위상 배열 안테나, 위상 배열 안테나의 단위 안테나별로 입력받은 RF 신호를 디지털 신호로 각기 변환하고, 신호 송신시에는 입력 디지털 신호를 RF 신호로 변환하여 해당 단위 안테나로 출력하는 다수의 디지털/RF 변환모듈, 신호 송신시 소정의 디지털 유닛으로부터 입력받은 광 신호를 디지털 신호로 순차 변환하여 병렬로 분산 전송하고, 신호 수신(Rx)시에는 병렬로 분산 전송된 데이터를 직렬 스트림, 광 신호로 순차 변환시켜 상기 디지털 유닛으로 전달하는 광 트랜스시버 및, 상기 광 트랜시버로부터 병렬로 분산 전송된 각 데이터를 설정 포맷에 따라 매핑, 프레밍한 후 디지털 허브를 사용해 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 신호의 위상, 진폭을 변환시켜 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈로 분배하고, 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈로부터의 각 디지털 신호는 디지털 허브를 사용해 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 나온 수신 신호를 디매핑, 디프레밍시켜 그 나온 결과를 상기 광 트랜스시버로 병렬로 분산 전송하는 디지털 처리 보드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
A phased array antenna having a plurality of unit antennas, each of the RF signals received for each unit antenna of the phased array antenna converts the digital signal into a digital signal, and when the signal is transmitted, converts the input digital signal into an RF signal and outputs to the corresponding unit antenna Digital / RF conversion module of the digital converter converts optical signals received from a predetermined digital unit into digital signals sequentially and transmits them in parallel. An optical transceiver that is sequentially converted to a signal and transmitted to the digital unit, and each data distributed and transmitted in parallel from the optical transceiver are mapped and framed according to a setting format, and then transferred to the same signal delay using a digital hub. The phase and amplitude of the signal are converted and distributed to the plurality of digital / RF conversion modules. Each digital signal from multiple digital / RF conversion modules is collected using a digital hub and then de-mapping and de-framing the received signal from selecting (or combining) a signal with low error and parallelizing the result to the optical transceiver. Characterized in that it comprises a digital processing board for distributed transmission to.
바람직하게, 상기 디지털 처리 보드는,Preferably, the digital processing board,
신호 송신(Tx)시 상기 광 트랜시버로부터 병렬로 분산 전송된 각 데이터를 설정 포맷에 따라 데이터 수(또는, 비트 수)만큼 IQ 도면에 매핑하여 그 결과로 나온 신호를 구분해서 추출하고, 신호 수신(Rx)시에는 복조된 수신 신호를 설정 포맷에 따라 IQ 도면에 의거하여 디맵핑시켜 생성한 데이터 스트림을 디프레이머를 통해서 설정 프로토콜에 따라 신호 분석하여 그 결과를 상기 광 트랜스시버로 전달하는 데이터 처리부 및, 신호 송신(Tx)시 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 상기 데이터 처리부의 추출 신호(또는, 변조 신호)의 위상, 진폭을 변환시켜 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈로 분배하고, 신호 수신(Rx)시에는 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈에 의해 변환된 각 디지털 신호를 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 수신 신호를 복조하여 상기 데이터 처리부로 전달하는 디지털 허브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.During signal transmission (Tx), each data distributed in parallel from the optical transceiver is mapped to the IQ drawing by the number of data (or the number of bits) according to the setting format, and the resulting signal is separated and extracted, and the signal reception ( In the case of Rx), a data processor for analyzing a data stream generated by demapping the demodulated received signal according to a setting format according to an IQ drawing according to a setting protocol through a deframer, and delivering the result to the optical transceiver; During signal transmission (Tx), the signal is transmitted with the same signal delay, and the phase and amplitude of the extracted signal (or modulated signal) of the data processor are converted and distributed to the plurality of digital / RF conversion modules, and the signal received ( Rx) collects each digital signal converted by the plurality of digital / RF conversion modules, selects (or combines) a signal with less error, and then receives the received signal. It characterized in that demodulates comprising an digital hub delivered to the data processor.
본 발명에 따른 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)는 지능형 안테나 기술에 기초를 두고 있으며 종전의 RRH에 사용되는 디지털 전치왜곡 도허티 전력 증폭기의 출력 전력을 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)에 사용되는 패턴 개수만큼 분배하고 각각의 패턴에 주입되는 신호의 위상을 조정하여 안테나의 빔을 능동적으로 제어하는 것으로, 그에 따른 효과는 다음과 같다.The antenna-integrated remote radio head (RRH) according to the present invention is based on intelligent antenna technology, and the number of patterns used in the phased array antenna is used to output the output power of the digital predistortion Doherty power amplifier used in the conventional RRH. By actively distributing and controlling the phase of the signal injected into each pattern, the beam of the antenna is actively controlled. The effects are as follows.
○ 셀 반경이 축소됨에 따라 발생되는 여러 문제점을 해결함과 아울러 안테나의 빔을 능동적으로 효율적으로 제어할 수 있다.○ It solves various problems that occur as the cell radius is reduced and can actively control the beam of the antenna.
○ 본 안테나 일체형 RRH는 SDR 기반으로 구현되어 다른 이동통신 시스템에서도 적용할 수 있는 기술의 모태가 된다. ○ This antenna-integrated RRH is implemented based on SDR, which is the basis of technology that can be applied to other mobile communication systems.
○ 본 안테나 일체형 RRH 구현으로 기술의 차별화 전략 수립이 가능하며 광신호/디지털신호부터 RF신호까지를 하나의 모듈 내에서 구현하여 소형화할 수 있다.○ With this antenna integrated RRH, it is possible to establish a differentiation strategy of technology and to miniaturize by implementing optical signal / digital signal to RF signal in one module.
○ 본 안테나 일체형 RRH는 기지국뿐만 아니라 중계기에도 적용 가능하다.○ This antenna integrated RRH can be applied to repeaters as well as base stations.
○ 수만 개에 이르는 기지국/중계기에 본 안테나 일체형 RRH 적용시 불필요한 에너지 소비량을 줄일 수 있어 IT 시스템에서도 저탄소 그린 개념 실현이 가능하다.○ The application of this antenna-integrated RRH to tens of thousands of base stations / relays reduces unnecessary energy consumption, making it possible to realize a low-carbon green concept in IT systems.
○ 차세대 무선통신 기지국 시스템의 RF 전단부 안테나 기술인 지능형 안테나 기술 확보는 차세대 무선통신 시스템의 RF 전단부에서 요구되는 다중모드 재구성의 지능형 안테나 기술 확보의 의미가 있으며, 산업 기술적으로 SDR/MIMO 기술의 발전을 기반으로 하는 차세대 다중모드 시스템의 실현을 가능하게 하는 기술적 기대성과가 있다.○ Securing intelligent antenna technology, RF front end antenna technology of next generation wireless communication base station system, means securing intelligent antenna technology of multi-mode reconfiguration required at RF front end of next generation wireless communication system. There is a technical expectation that enables the realization of next generation multimode system based on.
○ 차세대 다중모드 기지국 및 중계기 이동형 서비스에 직접 적용 가능하고 차세대 Wibro 및 mobile WiMAX 기지국 시스템의 안테나에 적용 가능하다.○ It can be directly applied to next generation multi-mode base station and repeater mobile service and can be applied to antenna of next-generation Wibro and mobile WiMAX base station system.
○ 차세대 MIMO/SDR 기반 다중모드 기지국 시스템에 적용하여 차세대 무선통신에 도입되는 MIMO/SDR 기술의 다양한 서비스 구현이 가능하게 하는 기술적 파급효과가 있다.○ There is a technical ripple effect that enables the implementation of various services of MIMO / SDR technology introduced in next generation wireless communication by applying to next generation MIMO / SDR based multimode base station system.
○ 다양한 무선통신 및 전파이용 장비 안테나에 핵심 요소기술 응용이 가능하여, 차세대기술인 이동통신 통합 기지국/중계기 기술, 차세대 텔레메틱스/RFID 통합 기술, Cognitive Radio 기술 분야의 기술발전에 기여할 수 있다.○ It is possible to apply core element technology to various wireless communication and radio equipment antennas, and it can contribute to the development of next-generation mobile communication integrated base station / repeater technology, next-generation telematics / RFID integration technology, and cognitive radio technology.
○ 미래 무선통신 서비스와 시스템의 핵심 요소기술인 차세대 안테나 핵심기술 확보로, 무선통신에서의 미래지향적 멀티미디어 서비스 구현이 가능해지고 새로운 무선통신 분야 산업의 성장 동력화 성공을 기대할 수 있다.○ Securing the next-generation antenna core technology, which is the core technology of future wireless communication services and systems, enables the future-oriented multimedia service implementation in wireless communication and can be expected to succeed in driving the growth of new wireless communication industry.
도 1a는 일반적인 표준 기지국, 도 1b는 RRH 기지국 개념도를 도시한 도면
도 2는 일반적인 셀 환경을 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)를 도시한 블록구성도
도 4는 본 발명에 따른 디지털 처리 보드를 예로 들어 도시한 상세 블록구성도
도 5는 본 발명에 따른 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH의 시스템 개념도1A is a diagram illustrating a general standard base station, and FIG. 1B is a conceptual diagram of an RRH base station.
2 illustrates a typical cell environment.
Figure 3 is a block diagram showing an antenna-integrated Remote Radio Head (RRH) using a digital hub according to the present invention
Figure 4 is a detailed block diagram showing an example of a digital processing board according to the present invention
5 is a system conceptual diagram of an antenna-integrated RRH using a digital hub according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention.
다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.However, the embodiments described below are merely to describe in detail enough to be able to easily carry out the invention by those skilled in the art to which the present invention pertains, thereby limiting the protection scope of the present invention It does not mean.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted and like reference numerals denote like parts throughout the specification.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification and claims, when a part includes a certain component, it means that it may include other components, not to exclude other components unless specifically stated otherwise.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)를 도시한 블록구성도이다.3 is a block diagram showing an antenna-integrated Remote Radio Head (RRH) using a digital hub according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 안테나 일체형 RRH(100)는 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)(110), 디지털/RF 변환모듈(120), 광 트랜스시버(Optic Transceiver)(130), 디지털 처리 보드(140)로 된 구조이다.As shown in FIG. 3, the antenna-integrated
즉, 다수의 단위 안테나를 구비한 위상 배열 안테나(110), 위상 배열 안테나(110)의 단위 안테나별로 입력받은 RF 신호를 디지털 신호로 변환하고, 신호 송신시에는 입력 디지털 신호를 RF 신호로 변환하여 해당 단위안테나로 출력하는 다수의 디지털/RF 변환모듈(120), 신호 송신시 소정의 디지털 유닛(150)으로부터 입력받은 광 신호를 디지털 신호로 순차 변환하여 병렬로 분산 전송하고, 신호 수신(Rx)시에는 병렬로 분산 전송된 데이터를 직렬 스트림, 광 신호로 순차 변환시켜 상기 디지털 유닛(150)으로 전달하는 광 트랜스시버(130) 및, 상기 광 트랜시버(130)로부터 병렬로 분산 전송된 각 데이터를 설정 포맷(또는, 프로토콜)에 따라 매핑, 프레밍한 후 디지털 허브를 사용해 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 신호의 위상, 진폭을 변환시켜 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로 분배하고, 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로부터의 각 디지털 신호를 디지털 허브를 사용해 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 나온 수신 신호를 디매핑, 디프레밍시켜 그 나온 결과를 상기 광 트랜스시버(130)로 병렬로 분산 전송하는 디지털 처리 보드(140)로 된 구조이다.That is, the RF signal received for each of the
여기서, 상기 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)(110)는 위상 조절이 가능하도록 배열된 단위 안테나(도면상의 십자 표시)로 이루어진 것으로 RF 신호로 송/수신한다. 구체적으로는, 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로부터 출력된 RF 신호를 RF 인터페이스(예: RF 전용 케이블 등)를 통해 해당 단위 안테나로 입력받아 송신하거나, 외부로부터 수신한 RF 신호를 단위 안테나별로 RF 인터페이스를 통해 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로 분산 입력하는 것이다. 참고로, 상기 위상 배열 안테나(110)는 기존의 고정된 빔의 형태를 갖는 안테나가 서로 간의 위치에 따라서 수신감도가 나빠지는 문제점을 해결하기 위해서 창안된 것으로, 안테나의 상호 위치에 따라 지향성이 있는 빔의 방사 방향을 바꾸어주는 것이다.Here, the
디지털/RF 변환모듈(120)은 RF 인터페이스(예: RF 전용 케이블 등)를 통해 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)(110)의 특정 단위 안테나에 직렬 연결되고, LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스를 통해 디지털 처리 보드(Board)(140)에 연결된다. 그렇게 하여, 디지털 처리 보드(140)로부터 입력되는 디지털 신호는 RF 신호로 변환시켜 위상 배열 안테나(110)의 해당 단위 안테나로 출력하고, 위상 배열 안테나(110)의 단위 안테나를 통해 입력되는 RF 신호는 디지털 신호로 변환하여 디지털 처리 보드(140)로 입력한다. 상기 LVDS 인터페이스는 저전압 차분 신호로 고속 데이터 통신을 위한 인터페이스 중 어느 하나를 사용할 수 있다. The digital /
광 트랜스시버(Optic Transceiver)(130)는 디지털 유닛(150)과 디지털 처리 보드(140) 사이에 설치된 것으로, 고속 통신을 위해 신호 송신시에는 디지털 유닛(150)으로부터 입력 받은 광 신호로 변환하고, 변환된 광 신호를 디지털 신호로 변환하여 병렬로 디지털 처리 보드(140)로 분산 전송한다. 그리고, 신호 수신시에는 디지털 처리 보드(140)로부터 병렬로 분산 전송된 데이터를 직렬 스트림으로 변환하고, 변환된 직렬 스트림을 광 신호로 변환시켜 연결된 디지털 유닛(150)으로 송신하는 것이다.The
디지털 처리 보드(140)는 광 트랜스시버(130)와 디지털/RF 변환모듈(120) 사이에 설치된 것으로, 신호 송신시에는 상기 광 트랜시버(130)로부터 병렬로 분산 전송된 데이터를 설정 포맷에 따라 매핑, 프레밍한 후 내장된 디지털 허브를 사용해 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 신호의 위상, 진폭을 변환시켜 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로 분배하고, 신호 수신시에는 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로부터의 각 디지털 신호를 디지털 허브를 사용해 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 나온 수신 신호를 디매핑, 디프레밍시켜 그 나온 결과를 상기 광 트랜스시버(130)로 병렬로 분산 전송하는 것이다.The
이하, 첨부된 도 4를 참조하여 도 3의 본 발명에 따른 디지털 처리 보드에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
Hereinafter, the digital processing board according to the present invention of FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIG. 4.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 처리 보드를 예로 들어 도시한 블록구성도이다.4 is a block diagram illustrating a digital processing board according to the present invention as an example.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 디지털 처리 보드는 크게, 데이터 처리부(141)와 디지털 허브(142)로 구성된 것이다.As shown in FIG. 4, the digital processing board is largely composed of a
여기서, 상기 데이터 처리부(141)는 광 트랜스시버(130)와 디지털 허브(142) 사이에 설치된 것으로, 신호 송신(Tx)시에는 광 트랜시버(130)로부터 병렬로 분산 전송된 데이터를 설정 포맷에 따라 데이터 수(또는, 비트 수)만큼 IQ 도면에 매핑하고, 매핑한 결과로 나온 신호를 구분해서 추출하여 디지털 허브(142)로 입력한다.Here, the
그리고, 신호 수신(Rx)시에는 디지털 허브(142)가 수신 신호를 복조한 경우 즉, 각 디지털 신호(위상 배열 안테나의 단위 안테나들이 외부로부터 각기 수신한 RF 신호를 디지털로 변환하여 나온 신호)를 취합하여 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 수신 신호를 복조한 경우, 그 복조된 신호를 설정 포맷에 따라 IQ 도면에 의거하여 디맵핑시켜 데이터 스트림을 생성하고, 생성한 데이터 스트림을 디프레이머를 통해서 설정 프로토콜에 따라 신호 분석(예: 데이터 구간 지정, 시작점 또는 끝점 지정 등)하여 그 결과를 광 트랜스시버(130)로 전달하는 것이다.When the
디지털 허브(142)는 신호 송신을 위한 입력단은 상기 데이터 처리부(141), 출력단은 디지털/RF 변환모듈(120)에 연결되고, 신호 수신용 입력단은 디지털/RF 변환모듈(120), 출력단은 데이터 처리부(141)에 연결된 것으로, 신호 송신(Tx)시에는 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 데이터 처리부(141)의 추출 신호(즉, 변조 신호)의 위상, 진폭을 변환시켜 안테나의 메인 빔을 제어(예: 상하 각도 조정 등)하고, 신호 수신(Rx)시에는 각 디지털 신호(위상 배열 안테나의 단위 안테나들이 외부로부터 각기 수신한 RF 신호를 디지털로 변환하여 나온 신호)를 취합하여 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 수신 신호를 복조한 다음, 복조된 신호를 데이터 처리부(141)로 입력하는 것이다.The
이하, 이러한 도 4의 디지털 처리 보드를 사용해 도 3의 본 발명에 따른 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the antenna integrated RRH using the digital hub according to the present invention of FIG. 3 using the digital processing board of FIG. 4 will be described.
동작 설명은 송신(Tx) 동작과 수신(Rx) 동작으로 나누어 설명한다(도 1, 도 2 함께 참조).
The operation description will be described by dividing the transmission (Tx) operation and the reception (Rx) operation (refer to FIGS. 1 and 2 together).
① 송신(Tx) 동작① Tx operation
먼저, 광 트랜스시버(130)는 디지털 유닛(150)으로부터 입력 받은 광 신호를 디지털 신호로 변환하여 병렬로 분산 전송한다.First, the
다음, 데이터 처리부(141)는 병렬로 분산 전송된 데이터를 설정 포맷에 따라 데이터 수(또는, 비트 수)만큼 IQ 도면에 매핑한다.Next, the
그리고, 매핑한 결과로 나온 신호를 구분해서 추출한다.The signals resulting from the mapping are separated and extracted.
다음, 디지털 허브(142)는 추출된 신호(즉, 변조된 신호)의 위상, 진폭을 변환시켜 동일한 케이블 전송 시간(또는, 동일한 신호 지연(delay))으로 전달되도록 한다.Next, the
그 결과, 안테나의 메인 빔을 제어(예: 상하 각도 조정 등)할 수 있게 된다.As a result, the main beam of the antenna can be controlled (eg, vertical angle adjustment, etc.).
한편, 디지털 허브(142)는 위상, 진폭 등의 변환이 완료되면, 변환이 완료된 신호를 다수의 디지털/RF 변환모듈(120)로 분배한다.Meanwhile, when the conversion of the phase, amplitude, and the like is completed, the
그리고, 디지털/RF 변환모듈(120)은 분배된 디지털 신호를 RF 신호로 변환한다.The digital /
마지막으로, 변환된 RF 신호는 해당 디지털/RF 변환모듈(120)에 연결된 위상 배열 안테나(110)의 단위 안테나를 통해 송신된다.
Finally, the converted RF signal is transmitted through the unit antenna of the phased
② 수신(Rx) 동작② Receive (Rx) operation
먼저, 위상 배열 안테나(110)의 단위 안테나를 통해 단위 안테나별로 각기 RF신호를 수신한다.First, RF signals are received for each unit antenna through the unit antenna of the phased
그런 다음, 해당 단위 안테나에 연결된 각각의 디지털/RF 변환모듈(120)이 수신된 각 RF신호를 디지털 신호로 변환한다.Then, each digital /
다음, 디지털 허브(142)는 변환된 각 디지털 신호를 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 수신 신호를 복조한다.Next, the
그런 다음, 데이터 처리부(141)는 그 복조된 신호를 설정 포맷에 따라 IQ 도면에 의거하여 디맵핑시켜 소정의 데이터 스트림을 생성한다.Then, the
그리고, 생성한 데이터 스트림을 디프레이머를 통해서 설정 프로토콜에 따라 신호 분석(예: 데이터 구간 지정, 시작점 또는 끝점 지정 등)한다.Then, the generated data stream is analyzed through a deframer according to a set protocol (eg, data section designation, start point or end point designation, etc.).
그런 다음, 신호 분석하여 나온 데이터를 병렬로 광 트랜스시버(130)로 분산 전송한다.Then, the data from the signal analysis is distributed and transmitted to the
그러면, 광 트랜스시버(130)는 병렬로 분산 전송된 데이터를 직렬 스트림으로 변환하고, 변환된 직렬 스트림을 광 신호로 변환시켜 연결된 디지털 유닛(150)으로 전달하여 수신(Rx) 동작을 완료한다.Then, the
마지막으로, 첨부된 도 3을 참조하여 도 1의 본 발명에 따른 안테나 일체형 RRH의 기반이 되는 시스템과 그의 이론적 개념에 대해 설명한다.
Finally, with reference to the accompanying Figure 3 will be described the system and the theoretical concept underlying the antenna-integrated RRH according to the present invention of FIG.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)의 시스템 개념도이다.5 is a system conceptual diagram of an antenna integrated remote radio head (RRH) using a digital hub according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)의 시스템은 지능형 안테나 기술에 기반을 둔 것으로, 종전의 RRH에 사용되는 디지털 전치왜곡 도허티 전력 증폭기의 출력 전력을 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)에 사용되는 패턴 개수만큼 분배하고, 각각의 패턴에 주입되는 신호의 위상을 조정하여 안테나의 빔을 능동적으로 제어하는 것이다.
As shown in FIG. 5, a system of an antenna-integrated remote radio head (RRH) using the digital hub is based on intelligent antenna technology, and phases the output power of a digital predistortion Doherty power amplifier used in conventional RRHs. The number of patterns used in the arrayed antenna is distributed and the phase of the signal injected into each pattern is adjusted to actively control the beam of the antenna.
[참고 1][Reference 1]
참고로, 본 발명에 따른 안테나 일체형 RRH와, 종래 안테나 분리형 RRH의 특징 간 비교는 하기의 [표 1]과 같다.For reference, a comparison between the features of the antenna-integrated RRH and the conventional antenna-separated RRH according to the present invention is shown in Table 1 below.
(안테나 등 포함)Antenna detachable RRH
(Including antennas)
EIRP
EIRP
비교적 높다
Relatively high
높다
high
-. 빔 패턴 조정으로 비교적 낮은 EIRP를 극복-. Since cell radius is small, it doesn't have to be as high
-. Beam pattern adjustment overcomes relatively low EIRP
[참고 2][Reference 2]
참고로, 본 발명에 따른 안테나 일체형 RRH(Remote Radio Head)의 개발 방법은 표 2와 같다. For reference, the development method of the antenna integrated remote radio head (RRH) according to the present invention is shown in Table 2.
설계
Optic interface
design
- 이중 대역용 transceiver 구현Multi-cascade optic transceiver implementation
-Dual band transceiver implementation
Digital Processing
- 상위 통신 알고리즘 개발
- 하부 모듈 제어 알고리즘 개발
- DRF 모듈 제어 알고리즘 개발-Digital beam control algorithm development
-Development of upper communication algorithm
-Development of lower module control algorithm
-DRF module control algorithm development
Digital Interface Design
- FPGA를 활용한 고속 데이터 통신 구현-LVDS implementation for high speed communication
-High speed data communication using FPGA
Digital Hub Design
- FPGA를 활용하여 디지털 허브 기능 구현Digital signal distribution design and implementation
Leveraging FPGAs to Deliver Digital Hub Functionality
DRF module design
- Packaging 기술
-Digital (input) / RF (output) design technology
-Packaging technology
정확한 LO 주파수 구현 필요
Difficult implementation of the initial idea stage
Need to Implement Accurate LO Frequency
Packaging 기술을 적용하여 소형화차별화 방안 제시
LO 주파수 Cal. 기능 구현Optimal structure suggestion through simulation
Proposal of miniaturization differentiation by applying packaging technology
LO frequency Cal. Feature implementation
Antenna 설계 기술
Phased array
Antenna design technology
- 최적의 배열 구조 구현-Optimal antenna element development
-Optimal array structure
차별화 구조 제시Present antenna structure for optimal beam control
Presenting Differentiation Structure
열 해석
Enclosure design and
Thermal analysis
- 열 해석 근거 기구 설계-Optimized heat dissipation design
-Thermal analysis ground mechanism design
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 위상 배열 안테나 120 : 디지털/RF 변환모듈
130 : 광 트랜스시버 140 : 디지털 처리 보드
150 : 디지털 유닛 141 : 데이터 처리부
142 : 디지털 허브Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110: phased array antenna 120: digital / RF conversion module
130: optical transceiver 140: digital processing board
150: digital unit 141: data processing unit
142: digital hub
Claims (2)
위상 배열 안테나의 단위 안테나별로 입력받은 RF 신호를 디지털 신호로 각기 변환하고, 신호 송신시에는 입력 디지털 신호를 RF 신호로 변환하여 해당 단위안테나로 출력하는 다수의 디지털/RF 변환모듈;
신호 송신시 소정의 디지털 유닛으로부터 입력받은 광 신호를 디지털 신호로 순차 변환하여 병렬로 분산 전송하고, 신호 수신(Rx)시에는 병렬로 분산 전송된 데이터를 직렬 스트림, 광 신호로 순차 변환시켜 상기 디지털 유닛으로 전달하는 광 트랜스시버; 및
상기 광 트랜시버로부터 병렬로 분산 전송된 각 데이터를 설정 포맷에 따라 매핑, 프레밍한 후 디지털 허브를 사용해 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 신호의 위상, 진폭을 변환시켜 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈로 분배하고, 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈로부터의 각 디지털 신호는 디지털 허브를 사용해 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 나온 수신 신호를 디매핑, 디프레밍시켜 그 나온 결과를 상기 광 트랜스시버로 병렬로 분산 전송하는 디지털 처리 보드를 포함하여 이루어진 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH. A phased array antenna having a plurality of unit antennas;
A plurality of digital / RF conversion module for converting the RF signal received for each unit antenna of the phased array antenna into a digital signal, and converts the input digital signal into an RF signal when outputting the signal to the corresponding unit antenna;
When transmitting a signal, an optical signal received from a predetermined digital unit is sequentially converted into a digital signal and distributed in parallel. When receiving a signal (Rx), the distributed data is transmitted in parallel into a serial stream and an optical signal. An optical transceiver for transmitting to the unit; And
After mapping and framing each data transmitted in parallel from the optical transceiver according to a setting format, the data is transmitted with the same signal delay using a digital hub, and the signal phase and amplitude are converted to convert the plurality of digital / RF signals. Module, and each digital signal from the plurality of digital / RF conversion modules is collected using a digital hub and demapping and deframing the received signal resulting from selecting (or combining) a signal with low error. An antenna-integrated RRH using a digital hub comprising a digital processing board for transmitting transmission in parallel to the optical transceiver.
상기 디지털 처리 보드는
신호 송신(Tx)시 상기 광 트랜시버로부터 병렬로 분산 전송된 각 데이터를 설정 포맷에 따라 데이터 수(또는, 비트 수)만큼 IQ 도면에 매핑하여 그 결과로 나온 신호를 구분해서 추출하고, 신호 수신(Rx)시에는 복조된 수신 신호를 설정 포맷에 따라 IQ 도면에 의거하여 디맵핑시켜 생성한 데이터 스트림을 디프레이머를 통해서 설정 프로토콜에 따라 신호 분석하여 그 결과를 상기 광 트랜스시버로 전달하는 데이터 처리부; 및
신호 송신(Tx)시 동일한 신호 지연(delay)으로 전달되도록 하고 상기 데이터 처리부의 추출 신호(또는, 변조 신호)의 위상, 진폭을 변환시켜 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈로 분배하고, 신호 수신(Rx)시에는 상기 다수의 디지털/RF 변환모듈에 의해 변환된 각 디지털 신호를 취합한 후 에러가 적은 신호를 선택(또는 조합)해서 수신 신호를 복조하여 상기 데이터 처리부로 전달하는 디지털 허브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 허브를 이용한 안테나 일체형 RRH.
The method of claim 1,
The digital processing board
During signal transmission (Tx), each data distributed in parallel from the optical transceiver is mapped to the IQ drawing by the number of data (or the number of bits) according to the setting format, and the resulting signal is separated and extracted, and the signal reception ( Rx), a data processing unit for analyzing a data stream generated by demapping the demodulated received signal according to a setting format according to an IQ drawing according to a setting protocol through a deframer, and transferring the result to the optical transceiver; And
During signal transmission (Tx), the signal is transmitted with the same signal delay, and the phase and amplitude of the extracted signal (or modulated signal) of the data processor are converted and distributed to the plurality of digital / RF conversion modules, and the signal received ( Rx) includes a digital hub that collects each digital signal converted by the plurality of digital / RF conversion modules, selects (or combines) a signal with less error, demodulates a received signal, and delivers the received signal to the data processor. Antenna-integrated RRH using a digital hub, characterized in that made.
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