KR101401930B1 - Mimo rf 중계기 및 그 운영 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 MIMO RF 중계기 및 그 운영 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 MIMO RF 중계기는 자신의 채널 정보를 주기적 또는 비 주기적으로 기지국에 보고하는 통신 모듈; 상기 채널 정보를 보고 받은 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신하는 수신 안테나; 수신된 상기 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하는 ADC(Analog Digital Converter); 변환된 상기 디지털 신호로부터 다수의 수신 채널을 분리하는 곱셈기; 수신 채널이 분리된 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC(Digital Analog converter); 및 변환된 상기 아날로그 신호를 해당 서비스 영역 내 단말기에 송신하는 송신 안테나를 포함한다.

Description

MIMO RF 중계기 및 그 운영 방법{MIMO RF REPEATER AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 MIMO(Mutiple Input Multiple Output) RF(Radio Frequency) 중계기에 관한 것으로, 특히, MIMO RF 중계기 내에 통신 모듈을 구비하고 그 구비된 통신 모듈을 통해 자신의 채널 정보를 기지국에 제공하여 기지국에서 제공받은 채널 정보를 이용하여 송신 신호를 전송하면 전송된 송신 신호를 채널 행렬을 이용하여 신호를 분리하여 전송하도록 하는 MIMO RF 중계기 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
최근 차세대 이동통신 인프라에 대한 투자가 본격화되면서 음영지역 해소 및 전송 용량의 증대를 목적으로 하는 중계기 시장에 대한 투자가 급증하고 있다. 특히 경제적인 면이나 설치의 용이성 면에서 기존의 광 중계기나 변파 중계기 등에 비해 우수한 특성을 가지는 무선 중계기에 대한 투자가 국내외 통신업체들 간에 본격화되고 있다.
일반적으로 중계기는 이동통신 시스템의 기지국과 단말기의 중간에서 약해진 신호를 증폭하여 재송신하거나 찌그러진 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정 또는 재구성하여 송신하는 장치로서, 기지국에서 전파를 수신하여 이를 증폭한 후 서비스 영역으로 방사하는 순방향 링크 기능을 수행하고, 서비스 영역에서 전파를 수신하여 이를 증폭한 후 기지국으로 송신하는 역방향 링크 기능을 수행한다.
4G LTE와 Wibro 같은 이동통신 시스템에서 기지국과 단말기 사이에 SISO(Single Input Single Output) 중계기가 사용되면 키-홀(key-hole) 효과로 인하여 기지국과 단말기에서 모두 MIMO 안테나를 사용한다 하더라도 그 효과를 볼 수 없게 된다.
또한 기지국과 단말기 사이에 MIMO 중계기를 사용한다 하더라도 기지국과 중계기 사이의 MIMO 채널 정보를 가지고 있지 않으면 다수의 안테나로부터 수신되는 신호로부터 원래 기지국이 다수의 안테나를 통해 각기 다른 데이터를 전송한 신호를 복원하지 못하기 때문에 역시 MIMO 효과를 볼 수 없다는 문제점이 있다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 MIMO RF 중계기 내에 통신 모듈을 구비하고 그 구비된 통신 모듈을 통해 자신의 채널 정보를 기지국에 제공하여 기지국에서 제공받은 채널 정보를 이용하여 송신 신호를 전송하면 전송된 송신 신호를 채널 행렬을 이용하여 신호를 분리하여 전송하도록 하는 MIMO RF 중계기 및 그 운영 방법을 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 MIMO RF 중계기는 자신의 채널 정보를 주기적 또는 비 주기적으로 기지국에 보고하는 통신 모듈; 상기 채널 정보를 보고 받은 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신하는 수신 안테나; 수신된 상기 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하는 ADC(Analog Digital Converter); 변환된 상기 디지털 신호로부터 다수의 수신 채널을 분리하는 곱셈기; 수신 채널이 분리된 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC(Digital Analog converter); 및 변환된 상기 아날로그 신호를 해당 서비스 영역 내 단말기에 송신하는 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 채널 정보는 CQI(channel quality indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MIMO RF 중계기는 상기 ADC로부터 출력된 상기 디지털 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 기저대역의 디지털 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 DDC(Digital Down Converter)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MIMO RF 중계기는 상기 곱셈기로부터 출력된 디지털 신호를 RF 대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 RF 대역의 디지털 신호를 상기 DAC로 출력하는 DUC(Digital Up Converter)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 곱셈기는 변환된 상기 디지털 신호에 기 설정된 채널 행렬을 곱셈 연산하여 그 곱셈 연산한 결과로 다수의 수신 채널을 각각 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 MIMO RF 중계기의 운영 방법은 자신의 채널 정보를 주기적 또는 비 주기적으로 기지국에 보고하는 통신 단계; 상기 채널 정보를 보고 받은 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신하는 수신 단계; 수신된 상기 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하는 아날로그-디지털 변환 단계; 변환된 상기 디지털 신호로부터 다수의 수신 채널을 분리하는 곱셈 단계; 수신 채널이 분리된 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환 단계; 및 변환된 상기 아날로그 신호를 해당 서비스 영역 내 단말기에 송신하는 송신 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 채널 정보는 CQI(channel quality indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MIMO RF 중계기의 운영 방법은 상기 아날로그 디지털 변환 단계로부터 출력된 상기 디지털 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 기저대역의 디지털 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 디지털 다운 변환 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 MIMO RF 중계기의 운영 방법은 상기 곱셈 단계로부터 출력된 디지털 신호를 RF 대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 RF 대역의 디지털 신호를 상기 DAC로 출력하는 디지털 업 변환 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 곱셈 단계는 변환된 상기 디지털 신호에 기 설정된 채널 행렬을 곱셈 연산하여 그 곱셈 연산한 결과로 다수의 수신 채널을 각각 분리하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 MIMO RF 중계기 내에 통신 모듈을 구비하고 그 구비된 통신 모듈을 통해 자신의 채널 정보를 기지국에 제공하여 기지국에서 제공받은 채널 정보를 이용하여 송신 신호를 전송하면 전송된 송신 신호로부터 채널 행렬을 이용하여 신호를 분리하여 분리된 신호를 단말기에 전송하도록 함으로써, MIMO 기능을 지원하는 RF 중계기를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 MIMO RF 중계기 내에 통신 모듈을 구비하고 그 구비된 통신 모듈을 통해 자신의 채널 정보를 기지국에 제공하여 기지국에서 제공받은 채널 정보를 이용하여 송신 신호를 전송하면 전송된 송신 신호로부터 채널 행렬을 이용하여 신호를 분리하여 분리된 신호를 단말기에 전송하도록 함으로써, MIMO 기능을 지원하는 RF 중계기를 통해 효율적으로 MIMO 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO RF 중계기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 MIMO RF 중계기의 운영 방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 MIMO RF 중계기 및 그 운영 방법을 첨부한 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
특히, 본 발명은 MIMO RF 중계기 내에 통신 모듈을 구비하고 그 구비된 통신 모듈을 통해 자신의 채널 정보를 기지국에 제공하여 기지국에서 제공받은 채널 정보를 이용하여 송신 신호를 전송하면 전송된 송신 신호로부터 채널 행렬을 이용하여 신호를 분리하여 분리된 신호를 단말기에 전송하도록 하는 새로운 방안을 제안한다.
이때, MIMO 시스템은 다중의 입출력을 갖고 있는 안테나 시스템을 뜻하며 안테나마다 서로 다른 정보를 전송할 수 있어 정보의 양과 신뢰를 높일 수 있는 것이 특징이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템은 기지국(110), MIMO RF 중계기(120), 단말기(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
기지국(110)은 채널 정보를 이용하여 송신하고자 하는 신호를 생성하고 생성된 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 채널 정보는 CQI(channel quality indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 등을 포괄하는 개념일 수 있다.
이때, 채널 정보는 MIMO 기법을 사용하는 폐루프 시스템에서 사용되는데, 여기서, CQI는 채널 품질 지시자로 채널의 품질 상태를 나타내고, RI는 랭크 지시자로 하향 링크의 전송 방법을 지시하며, PMI는 프리코딩 행렬 지시자로 채널의 상태에 맞도록 부호화 시키기 위한 프리코딩 행렬 또는 선 부호화 행렬을 지시한다.
MIMO RF 중계기(120)는 자신의 채널 정보를 기지국에 제공하여 기지국에서 제공받은 채널 정보를 이용하여 송신 신호를 전송하게 되면 그 전송된 신호로부터 채널 행렬을 이용하여 수신 채널을 분리하여 수신 채널이 분리된 신호를 단말기에 전송할 수 있다.
MIMO RF 중계기(120)는 주기적 또는 비주기적으로 채널 정보를 보고할 수 있다.
단말기(130)는 MIMO RF 중계기(120)로부터 전송된 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 단말기(130)는 다수의 안테나를 사용하는 단말기로 예컨대, 휴대폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), 태블릿 PC, 노트북 등을 포괄하는 개념일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO RF 중계기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO RF 중계기(120)는 통신 모듈(121), 수신 안테나(122), ADC(Analog Digital Converter)(123), DDC(Digital Down Converter)(124), 곱셈기(125), DUC(Digital Up Converter)(126), DAC(Digital Analog Converter)(127), 송신 안테나(128) 등을 포함할 수 있다.
통신 모듈(121)는 자신의 채널 정보를 주기적 또는 비 주기적으로 기지국에 보고할 수 있다. 이동통신 단말기 내 통신 모듈은 자신의 채널 정보를 기지국에 보고하는데, 본 발명에서는 이러한 기능의 통신 모듈을 MIMO RF 중계기에 적용하고자 한다.
수신 안테나(122)는 다수 개의 안테나로 구성되어 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신할 수 있다.
ADC(123)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 즉, ADC(123)는 아날로그 신호를 수신하면 수신된 아날로그 신호를 샘플링(sampling)할 수 있다.
DDC(124)는 RF 대역의 디지털 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환할 수 있다. DDC(124)는 ADC(123)로부터 오버샘플링된 데이터를 수신하여 칩속도와 동일한 기저대역의 디지털 신호를 변환하며 이득조정 및 주파수 및 위상동기 등의 역할을 수행한다.
곱셈기(125)는 기저대역의 디지털 신호와 채널 행렬 Hx를 곱셈 연산을 수행하고 그 수행한 결과로 수신 채널을 분리할 수 있다.
DUC(126)는 수신 채널이 분리된 기저대역의 디지털 신호를 RF 대역의 디지털 신호로 변환할 수 있다.
DAC(127)는 RF 대역의 디지털 신호를 RF 대역의 아날로그 신호를 변환할 수 있다.
송신 안테나(128)는 다수 개의 안테나로 구성되어 변환된 RF 대역의 아날로그 신호를 해당하는 서비스 영역 내에 위치하고 있는 단말기에 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 MIMO RF 중계기의 운영 방법을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 MIMO RF 중계기는 자신의 채널 정보 예컨대, CQI, RI, PMI 중 적어도 하나의 정보를 기지국에 제공할 수 있다(S310).
이때, MIMO RF 중계기는 주기적 또는 비주기적으로 채널 정보를 보고할 수 있다.
다음으로, MIMO RF 중계기는 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신하고(S320), 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다(S330).
다음으로, MIMO RF 중계기는 RF 대역의 디지털 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환할 수 있다(S340).
다음으로, MIMO RF 중계기는 기저대역의 디지털 신호와 채널 행렬 Hx를 곱셈 연산을 수행하여 그 수행한 결과로 수신 채널을 분리할 수 있다(S350).
다음으로, MIMO RF 중계기는 수신 채널이 분리된 기저대역의 디지털 신호를 RF 대역의 디지털 신호로 변환할 수 있다(S360).
다음으로, MIMO RF 중계기는 RF 대역의 디지털 신호를 RF 대역의 아날로그 신호를 변환하고(S370), 변환된 RF 대역의 아날로그 신호를 단말기에 전송할 수 있다(S380).
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 기지국
120: MIMO RF 중계기
121: 통신 모듈
122: 수신 안테나
123: ADC
124: DDC
125: 곱셈기
126: DUC
127: DAC
128: 송신 안테나
130: 단말기

Claims (10)

  1. 자신의 채널 정보를 주기적 또는 비주기적으로 기지국에 보고하는 통신모듈;
    상기 채널 정보를 보고 받은 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신하는 수신 안테나;
    수신된 상기 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하는 ADC(Analog Digital Converter);
    변환된 상기 디지털 신호로부터 다수의 수신 채널을 분리하는 곱셈기;
    수신 채널이 분리된 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC(Digital Analog converter); 및
    변환된 상기 아날로그 신호를 해당 서비스 영역 내 단말기에 송신하는 송신 안테나를 포함하여 구성되며,
    상기 곱셈기는 변환된 상기 디지털 신호에 기 설정된 채널 행렬을 곱셈 연산하여 그 곱셈 연산한 결과로 다수의 수신 채널을 각각 분리하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 채널 정보는,
    CQI(channel quality indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 ADC로부터 출력된 상기 디지털 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 기저대역의 디지털 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 DDC(Digital Down Converter);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 곱셈기로부터 출력된 디지털 신호를 RF 대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 RF 대역의 디지털 신호를 상기 DAC로 출력하는 DUC(Digital Up Converter);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기.
  5. 삭제
  6. 자신의 채널정보를 주기적 또는 비주기적으로 기지국에 보고하는 통신 단계;
    상기 채널 정보를 보고 받은 기지국으로부터 전송된 RF 대역의 아날로그 신호를 수신하는 수신 단계;
    수신된 상기 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하는 아날로그-디지털 변환 단계;
    변환된 상기 디지털 신호로부터 다수의 수신 채널을 분리하는 곱셈 단계;
    수신 채널이 분리된 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환 단계; 및
    변환된 상기 아날로그 신호를 해당 서비스 영역 내 단말기에 송신하는 송신 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 곱셈 단계는 변환된 상기 디지털 신호에 기 설정된 채널 행렬을 곱셈 연산하여 그 곱셈 연산한 결과로 다수의 수신 채널을 각각 분리하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기의 운영 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 채널 정보는,
    CQI(channel quality indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기의 운영 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 변환 단계로부터 출력된 상기 디지털 신호를 기저대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 기저대역의 디지털 신호를 곱셈기로 출력하는 디지털 다운 변환 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기의 운영 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 곱셈 단계로부터 출력된 디지털 신호를 RF 대역의 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 RF 대역의 디지털 신호를 DAC로 출력하는 디지털 업 변환 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO RF 중계기의 운영 방법.
  10. 삭제
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