KR101662879B1 - 분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처 - Google Patents

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숀 패트릭 스테플턴
사샤 트라이코 트라이코빅
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달리 시스템즈 씨오. 엘티디.
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Abstract

분산 안테나 시스템에서 높은 데이터 전송률의 통신을 달성하기 위한 리모트 무선 헤드 유닛(RRU) 시스템이 개시된다. 상기 분산 안테나 시스템은 다수의 오퍼레이터가 하나의 DAS 시스템 상에 존재할 수 있게 하는 뉴트럴 호스트로서 구성된다. 본 발명은 리모트 무선 헤드 유닛이 필드 재구성가능하고, 다중 변조 방식(변조에 독립적임), 다중 캐리어, 다중 주파수 대역 및 다중 채널을 지원할 수 있게 한다. 결과적으로, 리모트 무선 헤드 시스템은 기지국, 중계기, 및 실내 신호 커버리지 시스템과 같은 무선 전송 시스템에 특히 적합하다.

Description

분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처{NEUTRAL HOST ARCHITECTURE FOR A DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM}
아래 미국 특허 출원들은 참조에 의해 본 명세서에 편입된다.
출원번호 출원일 명칭
61/374,593 8/17/2010 분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)
61/382,836 9/14/2010 원격으로 재구성가능한 분산 안테나 시스템 및 방법(Remotely Reconfigurable Distributed Antenna System and Methods)
12/928,931 12/21/2010 변조에 무관한 디지털 하이브리드 모드 전력 증폭기 및 방법(Modulation Agnostic Digital Hybrid Mode Power Amplifier System and Method)
12/928,933 12/21/2010 광대역 전력 증폭기를 갖는 리모트 무선 헤드 유닛 시스템 및 방법(Remote Radio Head Unit System with Wideband Power Amplifier and Method)
12/928,934 12/21/2010 멀티 밴드 광대역 전력 증폭기 디지털 사전왜곡 시스템 및 방법(Multi-Band Wideband Power Amplifier Digital Predistortion System and Method)
12/928,943 12/21/2010 무선 통신을 위한 고효율의, 원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛 시스템 및 방법(High Efficiency, Remotely Reconfigurable Remote Radio Head Unit System and Method for Wireless Communications)
61/439,940 2/7/2011 분산 안테나 시스템을 위한 리모트 유닛의 데이지 체인형 링(Daisy Chained Ring of Remote Units for a Distributed Antenna System)
[미정] 8/16/2011 분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)
[미정] 8/16/2011 원격으로 재구성가능한 분산 안테나 시스템 및 방법(Remotely Reconfigurable Distributed Antenna System and Methods)
[미정] 8/16/2011 분산 안테나 시스템을 위한 리모트 유닛의 데이지 체인형 링(Daisy Chained Ring of Remote Units for a Distributed Antenna System)
본 발명은 일반적으로, 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna Systems; DAS)을 이용하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 분산 무선 네트워크 기지국의 일부인 DAS에 관련되고, 여기서, 주어진 영역에 대해 네트워크 커버리지 및/또는 용량을 제공하는 모든 무선 관련 기능들은 무선 관련 기능들을 수행하지 않는 나머지 분산 무선 네트워크 기지국 유닛 또는 유닛들로부터 멀리 떨어진 위치에 배치될 수 있는 작은 단일 유닛에 포함된다. 향상된 소프트웨어 구성용이성(configurability)을 갖는 GSM, HSPA, LTE, TD-SCDMA, UMTS 및 WiMAX 표준에 따라 동작할 수 있는 다중 모드 무선 기기들은 더 유연하고 에너지 효율적인 무선 네트워크의 배치의 특징을 이룬다. 본 발명은 또한 무선 네트워크 장비 및 무선 네트워크 배치와 관련된 비용을 줄이기 위해 다수의 오퍼레이터(operator) 및 하나의 DAS 내의 각 오퍼레이터에 대해 다중 주파수 대역을 지원할 수 있다.
무선 및 모바일 네트워크 오퍼레이터들은 언제나 높은 데이터 트래픽 성장률을 효과적으로 관리하는 네트워크를 구축해야 하는 과제에 직면한다. 최종 사용자를 위한 향상된 수준의 멀티미디어 콘텐츠와 이동성은 새로운 서비스와 함께 광대역 및 정액 인터넷 접속에 대한 증가된 요구를 모두 지원하는 단대단(end-to-end) 네트워크 적응성(adaptation)을 요구한다. 또한, 네트워크 오퍼레이터들은 4G 및 다른 진보된 네트워크 역량을 향한 비용면에서 가장 효율적인 발전을 고려해야 한다. 무선 및 모바일 기술 표준은 순간 최대 속도 및 셀 스루풋(cell throughput) 증가를 위한 더 높은 대역폭에 대한 요구를 향해 진화한다. 이러한 더 높은 대역폭에 대한 요구를 지원하는 가장 최근의 표준은 HSPA+, WiMAX, TD-SCDMA 및 LTE이다. 이러한 표준에 기초하여 네트워크를 배치하기 위해 요구되는 네트워크 업그레이드는 새로운 스펙트럼의 제한된 가용성을 처리하고, 기존 스펙트럼을 지배하며, 원하는 모든 무선 기술 표준의 동작을 보장해야 한다. 미래에도 경쟁력을 갖는 구현을 보장하면서 부족한 리소스를 최적화하는 프로세스들은 과도(transition) 단계에서 동시에 일어나야 하는데, 이러한 과도 단계는 몇 년에 걸쳐 지속되고 미래의 수많은 향상을 포괄할 수 있다. 분산 개방형 기지국 아키텍처 개념은 무선 액세스의 발전을 관리하는 유연한, 더 낮은 비용의, 보다 확장성있는(scalable) 모듈식 환경을 제공하기 위한 다양한 기술 표준의 진보와 병행하여 발전해 왔다. 이러한 진보된 기지국 아키텍처는 선행 기술을 도시한 도 1로부터 개괄적으로 파악될 수 있고, 도 1은 선행 기술인 분산 무선 네트워크 기지국(Distributed Wireless Network Base Station)을 위한 아키텍처를 도시한다. 도 1에서, 도면 부호 100은 분산 무선 네트워크 기지국을 가리킨다. 기지국 송수신기(Base Transceiver Station; BTS) 또는 디지털 액세스 유닛(Digital Access Unit; DAU) 101은 리모트 무선 헤드 유닛(Remote Radio Head Unit) 102, 103 및 기지국 제어기(Base Station Controller; BSC) 간의 통신을 조정한다. BTS는 광섬유를 통해 다수의 리모트 무선 헤드들과 통신한다. 예를 들어, 개방형 기지국 아키텍처 계획(Open Base Station Architecture Initiative; OBSAI), 공공 무선 인터페이스(Common Public Radio Interface; CPRI), 및 IR 인터페이스 표준들은 광섬유 전송을 채용함으로써 기지국 송수신기(BTS) 또는 디지털 액세스 유닛과 기지국의 리모트 무선 헤드 유닛(RRU) 부분을 분리시키는 공적으로 정의된 인터페이스를 도입하였다.
RRU 개념은 진보된 최첨단 기지국 아키텍처의 본질적인 부분을 구성한다. RRU 기반의 시스템 구현은 자본 비용(Capital Expenses; CAPEX) 및 운영비(Operating Expenses; OPEX)의 지속적인 감소를 달성하고 보다 최적화된, 에너지 효율적인, 그리고 환경 친화적인 기지(base) 배치를 가능하게 하려는 필요성에 의해 유도된다. 기존의 응용 분야는 2G/3G/4G 기지국이 다수의 광섬유를 통해 RRU들(RRUs라고도 함)로 연결되는 아키텍처를 사용한다. 무선 셀 사이트(radio cell site)에 대응하는 구획화된 무선 네트워크 커버리지(coverage) 영역을 커버하기 위해 CPRI, OBSAI 또는 IR 인터페이스 중 어느 하나가 RRUs로 RF 데이터를 반송하는데 사용될 수 있다. 3 구획 셀의 전형적인 구현은 세 개의 RRU를 이용한다. RRU는 다수의 디지털 인터페이스 및 프로세싱 기능을 통합한다. 그러나, 상업적으로 이용가능한 RRU들은 전력 효율이 낮고, 비싸며 유연성이 떨어진다. 좋지 않은 DC-RF 전력 변환으로 인해, 이 RRU들은 생성된 열을 소모하는 것을 돕는 큰 기계적 하우징을 가질 필요가 있게 된다. 미래의 RRU에 대한 무선 서비스 공급자들로부터의 요구는 또한 현재로서는 이용할 수 없는, RRU 플랫폼에 있어서의 더 큰 유연성을 포함한다. 표준이 진화할수록, 하나의 광대역 전력 증폭기를 사용하여 둘 또는 그 이상의 오퍼레이터를 수용할 수 있는 다중 대역(multi-band) RRU들에 대한 요구가 존재할 것이다. 하나의 DAS 시스템 내에 다수의 오퍼레이터를 함께 배치하는 것은 인프라스트럭처 비용을 감소시키고 네트워크 상의 다수의 오퍼레이터의 원격 감시 기능을 중앙 집중화할 것이다. 다수의 오퍼레이터 및 오퍼레이터 당 다수의 대역을 수용하는 것은 기존의 설계로는 성취할 수 없는, RRU로의 매우 높은 광 데이터 전송률(optical data rate)을 요구할 것이다.
본 발명은 상기한 선행 기술의 한계를 실질적으로 극복한다. 따라서, 본 발명의 목적은 다수의 오퍼레이터들의 각각이 다중 주파수 대역을 사용할 수 있게 하는 RRU 기반의 접근 방법을 위한, 높은 성능을 갖고 비용면에서 효율적인 DAS 시스템, 아키텍처 및 방법을 제공하는 것이다. 본 출원의 내용은 참조에 의하여 본 출원에 편입된, 원격으로 재구성가능한 전력 증폭기 시스템 및 방법(Remotely Reconfigurable Power Amplfier System and Method)이라는 명칭의 2009년 4월 24일자 미국 특허출원 US 61/172,642호(DW1016P), 디지털 하이브리드 모드 전력 증폭기 시스템(Digital Hybrid Mode Power Amplifier Systemt)이라는 명칭의 2008년 4월 23일자 미국 특허출원 US 12/108,502(DW1011U), 멀티 밴드 광대역 전력 증폭기 디지털 사전 왜곡 시스템(Multi-band Wideband Power Amplifier Digital Predistortion System)이라는 명칭의 2009년 12월 21일자 미국 특허출원 US 61/288,838(DW1018P), 광대역 전력 증폭기를 갖는 리모트 무선 헤드 유닛 및 방법(Remote Radio Head Unit with Wideband Power Amplifier and Method)이라는 명칭의 2009년 12월 21일자 미국 특허출원 US 61/288,840(DW1019P), 변조 방식에 무관한 디지털 하이브리드 모드 전력 증폭기 시스템(Modulation Agnostic Digital Hybrid Mode Power Amplifier System)이라는 명칭의 2009년 12월 21일자 미국 특허출원 US 61/288,844(DW1020P), 및 무선 통신을 위한 고효율의 원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛 시스템 및 방법(High Efficiency Remotely Reconfigurable Remote Radio Head Unit System and Method for Wireless Communications)이라는 명칭의 2009년 12월 21일자 미국 특허출원 61/288,847(DW1021P)에 개시된 바와 같이, RRU가 필드 재구성가능하게 한다. 또한, 본 발명의 시스템 및 방법은 다중 변조 방식(변조에 독립적임), 다중 캐리어(multi-carriers), 다중 주파수 대역, 및 다중 채널(multi-channels)을 지원한다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 비용 효율적인 아키텍처에서 리모트 무선 헤드 유닛으로의 데이터 전송률을 최대화한다. 도 2 및 3은 저전력 RRU와 고전력 RRU를 도시한다. 도 2와 3에 도시된 RRU들은 다중 대역 및 다중 채널 구성으로 확장될 수 있다. 다중 대역은 둘 이상의 주파수 대역을 암시하고 다중 채널은 안테나 시스템으로의 하나 이상의 출력을 암시한다. 본 발명의 다양한 실시예들이 개시된다.
본 발명의 일 실시예는 RRU 액세스 모듈(Access Module)을 이용한다. 상기 액세스 모듈의 목적은, 지리적으로 분산되어 있는 복수의 RRU 대역 모듈(Band Module)의 동작에 충분한 총 전송률(aggregate data rate)을 얻기 위해 고속 데이터를 역다중화(de-multiplex) 및 다중화하는 것이다. 본 발명의 다른 실시예는 광섬유 케이블, 이더넷(Ethernet) 케이블, RF 케이블 및 다른 임의의 형태의 모듈간 접속을 사용하는, RRU 대역 모듈들의 RRU 액세스 모듈로부터의 물리적 분리를 이용한다. 다른 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 RRU 대역 모듈로 구성되는 리모트 무선 유닛은 안테나 또는 안테나들과 병설(collocation)될 수 있다. 또 다른 실시예에서, RRU 액세스 모듈은 또한 상호연결 케이블에 DC 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 다른 국면에서는, 향상된 네트워크 배치, 네트워크 관리, 및 최적화를 가능하게 하기 위해 제어 및 특정 알고리즘이 구현된다.
본 발명의 응용은 모든 무선 기지국, 리모트 무선 헤드, 분산 기지국, 분산 안테나 시스템, 액세스 포인트(access point), 중계기(repeater), 분산 중계기, 광 중계기(optical repeater), 디지털 중계기, 모바일 장비 및 무선 터미널, 휴대용 무선 디바이스, 및 마이크로파와 위성 통신 같은 다른 무선 통신 시스템들과 함께 사용되기에 적합하다. 본 발명은 또한 리모트 컴퓨팅 센터로의 이더넷 접속과 같은 링크를 통해 필드 업그레이드 가능하다(field upgradable).
부록 I은 본 명세서에서 사용되는 두문자어를 포함하는 용어들의 해설 목록이다.
본 발명의 다른 목적과 이점은 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 더 완전히 파악될 수 있다.
도 1의 [선행 기술]은 분산 무선 기지국(Distributed Wireless Base Station) 시스템의 선행 기술의 기본 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 채널 고전력 리모트 무선 헤드 유닛(High Power Remote Radio Head Unit)을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 채널 고전력 리모트 무선 헤드 유닛을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 리모트 무선 헤드 유닛 하이-레벨(high level) 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈(Remote Radio Head Unit Access Module)의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈(Remote Radio Head Unit Band Module)을 도시한다.
본 발명은, 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈과 상호 연결된 고속(high speed) 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈을 이용하는 신규한 분산 안테나 시스템이다.
본 발명에 의한 리모트 무선 헤드 유닛의 일 실시예는 도 2에 도시된다. 200A로서 표시된 파이버(fiber) 1은 BTS와 리모트 무선 헤드 유닛 사이에서 데이터를 전송하는 고속 파이버 케이블이다. 200B로서 표시된 파이버 2는 BTS 또는 DAU에 상호 연결되는 다른 리모트 무선 헤드 유닛을 데이지 체인(daisy chain) 연결하는데 사용된다. 소프트웨어 정의(software-defined) 디지털 플랫폼 216은 일반적으로 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array; FPGA) 또는 그에 등가인 부분에서 베이스밴드(baseband; "기저 대역"이라고도 함) 신호 처리를 수행한다. 빌딩(building) 블록 203은 직렬화기(Serializer)/비직렬화기(Deserializer)이다. 비직렬화기 부분은 광섬유 201로부터 직렬 입력 비트 스트림을 추출하고 이것을 병렬 비트 스트림으로 변환한다. 직렬화기 부분은 리모트 무선 헤드 유닛으로부터 BTS로 데이터를 전송하기 위한 반대 동작을 수행한다. 일 실시예에서, 두 개의 다른 비트 스트림은 하나의 파이버를 통해 서로 다른 광 파장을 사용하여 BTS와 통신하지만, 다른 구성에서는 다수의 파이버가 사용될 수도 있다. 디프레이머(deframer) 204는 유입되는 비트 스트림의 구조를 판독하고 디프레이밍(deframing)을 거친 데이터를 파고율 감소(Crest Factor Reduction; CFR) 알고리즘 209로 보낸다. 파고율 감소 블록 209는 전력 증폭기의 DC-RF 변환 효율을 향상시키기 위해 상기 유입 신호의 첨두 대 평균비(Peak-to-Average Ratio)를 감소시킨다. 다음으로 파형이 디지털 사전 왜곡(Digital Predistortion) 블록 208로 제공된다. 디지털 사전 왜곡기는 적응적(adaptive) 피드백 루프에서 전력 증폭기 221의 비선형성을 보상한다. 디지털 업 컨버터(Digital Upconverter) 210은 디프레이밍된 신호를 필터링하고 IF 주파수로 디지털 방식으로 변환한다. 프레이머(framer) 204는 두 개의 디지털 다운 컨버터 206, 207로부터 데이터를 받아 광섬유 201을 통해 BTS로 전송하기 위한 프레임(Frame)으로 패킹(packing)한다. 구성요소 211 및 212는 두 개의 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위해 사용되는 아날로그-디지털 컨버터이다. 수신기는 다운 컨버터 217 및 대역 통과(Band Pass) 필터 223을 포함하는 다이버시티 브랜치(diversity branch)를 포함한다. 주(main) 브랜치는 송수 전환기(duplexer) 224 및 다운 컨버터 218로 구성되는 수신기 경로를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 다운 컨버터 217 및 218의 어느 하나 또는 모두는 일체형(integral) 업링크 저소음 증폭기를 포함할 수 있다.
전력 증폭기는 피드백 경로에서 출력 신호의 복제(replica)를 추출하는 출력 커플러를 갖는다. 피드백 신호는 다운 컨버터 219에 의해 IF 주파수 또는 베이스밴드의 어느 하나로 주파수 변환되고 아날로그-디지털 컨버터 213으로 제공된다. 이 피드백 신호는 전력 증폭기에 의해 생성되는 비선형성을 보상하기 위해 디지털 사전 왜곡을 수행하는 적응 루프에서 사용된다.
이더넷 케이블은 리모트 무선 헤드 유닛과 국지적으로 통신하기 위해 사용된다. 스위치 226은 FPGA 또는 CPU의 어느 하나로의 용이한 액세스를 허용하기 위해 사용된다. DC 전력 컨버터 228 및 229는 리모트 무선 헤드 유닛을 위한 원하는 DC 전압을 얻기 위해 사용된다. 외부 전압이 RRU로 직접 연결되거나 DC 전력이 이더넷 케이블을 통해 공급될 수도 있다.
상기 실시예의 설명은 제2 광섬유 케이블 접속이 다른 리모트 무선 헤드 유닛으로의 데이지 체인 연결 능력을 제공하는 응용에 관한 것이지만, 다른 실시예는 적합한 용도를 위한 개조된 "하이브리드 스타(hybrid star)" 배열을 지원하기 위해 다수의 광섬유 접속을 제공하고, 이러한 용도는 이러한 특정 광 전송 네트워크 구성을 좌우한다.
도 3은 리모트 무선 헤드 유닛을 도시한다. 적어도 일부의 설계에서, 이러한 아키텍처는 RF 출력 전력이 상대적으로 낮을 때 유용하다. 도 3에 도시된 실시예에서는, 도 2에서와 같은 디지털 사전 왜곡 및 파고율 감소(crest factor reduction)는 사용되지 않는다. 이러한 토폴로지(topology)는 단일 수신기(non-diversity) 구성을 개시하지만, 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 리모트 무선 헤드 유닛의 개발을 위해 추가적인 송신기 경로와 함께 다중 수신 브랜치가 추가될 수 있다.
리모트 무선 헤드 유닛 하이 레벨 시스템은 도 4에 도시된다. 상기 시스템은 BTS 또는 DAU와 직접 통신하는 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈 400을 포함한다. 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈 400의 기능은 고속 데이터(도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대, 10Gbps와 같은 임의의 원하는 속도로)("데이터 속도")를 다수의 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈들로 라우팅(route)하는 것이고 이더넷을 통해 이들과 국지적으로 통신할 수 있게 한다. 백플레인(backplane) 401은 상기 데이터 속도보다 낮은 속도로(예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 3Gbps보다 작거나 이와 같음) 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈 400을 다양한 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈들 402, 403, 404, 405와 상호 연결하기 위해 사용된다. 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈들의 출력 포트는 결합되어 전송용 안테나로 보내진다. 또 다른 실시예는 다음과 같다. 상기 실시예의 설명은 네 개까지의 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈들을 위한 응용에 관한 것이지만, 또 다른 실시예는 더 많은 수의 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈에 다수의 옥타브의 주파수 영역에 걸친 다양한 주파수 대역에서 다양한 대역폭의 신호를 공급하는 것을 포함하고, 이는 위치 기반 서비스, 모바일 인터넷, 공안(public safety) 통신, 민간 기업 텔레커뮤니케이션과 브로드밴드, 및 다른 무선 분야를 포함하는 넓은 범위의 응용 분야를 지원한다. 상기 시스템은 이론적으로 무한한 개수의 RRU를 지원한다. 또한, 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈들은 위치 기반 무선 신호 전파 인자(location-specific radio signal propagation factors)뿐 아니라 원하는 특정 응용 분야에 기초하여 선택된 RF 전력 값을 갖도록 원격으로 셋업될 수 있다. 또 다른 실시예는 유연성있는 동시 송출(Flexible Simulcast)로 알려진 기능을 제공하기 위해 도 4에 도시된 아키텍처의 유연성을 활용한다. 유연성있는 동시 송출로, 각각의 RRU 액세스 모듈에 의해 특정 RRU 또는 RRU들의 그룹에 할당되는 (RF 캐리어, CDMA 코드 또는 TDMA 타임 슬롯과 같은) 무선 리소스의 양이 원하는 용량 및 스루풋(throughput) 목표 또는 무선 가입자들의 요구를 충족시키기 위해 소프트웨어 제어를 통하여 설정될 수 있다.
리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈의 상세한 토폴로지(topology)는 도 5에 도시된다. 도 5는 두 개의 다른 파장에서 동작하는 소형 폼팩터 플러그형 광 송수신기(Small form Factor Pluggable optic transceiver; SFP) 500을 포함하며, 상기 두 개의 파장 중 하나는 BTS로부터 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로의 통신을 위한 것이고 다른 하나는 반대 방향으로의 통신을 위한 것이다. SFP는 전자 신호를 광 신호로 변환하는 레이저 다이오드 및 상기 광 신호를 전자 신호로 변환하는 광 검출기를 포함한다. 다중화기(multiplexer)/역다중화기(demultiplexer) 501은 고속 데이터를 FPGA 502로의 전달을 위한 다수의 저속 데이터 경로로 변환한다. 다중화기/역다중화기 501은, 데이터가 BTS 또는 DAU로 돌려보내질 때, 반대 기능을 수행한다. 프레이머/디프레이머 503은 데이터를 적합한 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈로 라우팅한다. 부가적인 다중화기/역다중화기 506은 저속 리모트 무선 헤드 유닛의 추가적인 확장을 허용한다. 리모트 무선 헤드 유닛의 수는 FPGA의 능력에 의해서만 제한된다. 리모트 무선 헤드 유닛의 액세스 모듈의 FPGA 또는 개별 리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈과의 로컬(local) 통신은 이더넷 접속 508을 통해 이루어진다. 본 실시예의 설명은 주로 BTS 또는 DAU(또는 다수의 BTS 또는 DAU)가 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로 신호를 공급하는 응용 분야에 관한 것이지만, 다른 실시예가 다음과 같이 설명된다. 다른 실시예는 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로 공급되는 디지털 광 신호가 RF-디지털 인터페이스에 의해 생성될 수 있는 실시예이고, 상기 RF-디지털 인터페이스는 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로부터 일정 거리에 위치한 하나 또는 그 이상의 기지국을 향하는 하나 또는 그 이상의 안테나에 의해 RF 신호를 수신한다. 또 다른 실시예는 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로 공급되는 디지털 신호가 다음 방식들의 조합으로 생성될 수 있는 실시예이다: 일부는 RF-디지털 인터페이스에 의해 생성될 수 있고 일부는 BTS 또는 DAU에 의해 생성될 수 있다. 뉴트럴 호스트의 일부 응용 분야는 상기 또 다른 실시예를 이용하면 비용 효율 면에서 유리하다. 상기 바람직한 실시예 및 다른 실시예에서 설명된 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로 공급되는 광 신호들은 디지털이지만, 상기 광 신호들은 디지털로 제한되지 않고 아날로그 또는 아날로그와 디지털의 조합일 수도 있다. 또 다른 실시예는 리모트 무선 헤드 유닛 액세스 모듈로 공급되는 하나 또는 다수의 광 파장에서의 전송을 이용한다.
리모트 무선 헤드 유닛 대역 모듈은 도 6에 도시된다. 도 6은 소프트웨어 정의 디지털(Software Defined Digital; SSD) 부문 610과 RF 부문 622를 포함한다. 다른 실시예는 다수의 플러그-인(plug-in) 모듈 슬롯 및 RRU 대역 모듈 결합기(Combiner)를 갖는 광대역 안테나를 포함하는 리모트 안테나 유닛을 이용하고, 상기 모듈 슬롯으로 서로 다른 주파수 대역에서 동작하도록 된 다수의 RRU 대역 모듈이 삽입된다. 시각적 영향이 낮은, 전체적으로 콤팩트한 유닛을 제공하기 위해, 이 실시예는 각각 물리적으로 작은 폼팩터를 갖는 RRU 대역 모듈들을 이용한다. RRU 대역 모듈에 있어서 적절하게 작은 폼팩터의 일 예는 PCMCIA 모듈 포맷이다. 또 다른 실시예는 각각 일체형(integral) 안테나를 갖는 RRU 대역 모듈들을 이용하고, 상기 실시예는 다수의 RRU 대역 모듈들에 의해 공유되는 공통의 안테나를 필요로 하지 않는다.
요약하면, 본 발명의 뉴트럴 호스트 분산 안테나 시스템(Neutral Host Distributed Antenna System; NHDAS)은 다수 오퍼레이터 및 다중 대역 구성을 위해 리모트 무선 헤드가 사용될 수 있게 하고, 이는 결과적으로 하드웨어 리소스를 절약하고 비용을 절감한다. NHDAS 시스템은 또한 재구성가능하고 원격으로 필드 프로그래머블한데, 이는 상기 알고리즘들이 디지털 프로세서 내의 소프트웨어처럼 언제나 조정될 수 있기 때문이다.
아울러, NHDAS 시스템은 CDMA, TD-SCDMA, GSM, WCDMA, CDMA2000, LTE 및 무선 LAN 시스템에서 QPSK, QAM, OFDM, 등과 같은 다양한 변조 방식을 지원할 수 있는 것과 관련하여 유연성을 갖는다. 이는 NHDAS 시스템이 다중 변조 방식, 다중 대역, 및 다수의 오퍼레이터를 지원할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 설명되었지만, 본 발명은 상기 상세한 설명으로 국한되지 않음을 이해할 수 있다. 상기 기재에서 다양한 치환 및 변경이 제안되었고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다른 치환과 변경을 생각해 낼 수 있다. 따라서, 이러한 모든 치환 및 변경은 첨부된 청구범위에 정의된 발명의 범위에 속한다.
부록 I
용어의 해설
ACLR: 인접 채널 누설비(Adjacent Channel Leakage Ratio)
ACPR: 인접 채널 전력비(Adjacent Channel Power Ratio)
ADC: 아날로그-디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)
AQDM: 아날로그 직교 복조기(Analog Quadrature Demodulator)
AQM: 아날로그 직교 변조기(Analog Quadrature Modulator)
AQDMC: 아날로그 직교 복조기 보정기(Analog Quadrature Demodulator Corrector)
AQMC: 아날로그 직교 변조기 보정기(Analog Quadrature Modulator Corrector)
BPF: 대역 통과 필터(Bandpass Filter)
CDMA: 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access)
CFR: 파고율 감소(Crest Factor Reduction)
DAC: 디지털-아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)
DET: 검출기(Detector)
DHMPA: 디지털 하이브리드 모드 전력 증폭기(Digital Hybrid Mode Power Amplifier)
DDC: 디지털 다운 컨버터(Digital Down Converter)
DNC: 다운 컨버터(Down Converter)
DPA: 도허티 전력 증폭기(Doherty Power Amplifier)
DQDM: 디지털 직교 복조기(Digital Quadrature Demodulator)
DQM: 디지털 직교 변조기(Digital Quadrature Modulator)
DSP: 디지털 신호 처리(Digital Signal Processing)
DUC: 디지털 업 컨버터(Digital Up Converter)
EER: 포락선 제거 및 복구(Envelope Elimination and Restoration)
EF: 포락선 추종(Envelope Following)
ET: 포락선 추적(Envelope Tracking)
EVM: 오류 벡터치(Error Vector Magnitude)
FFLPA: 전방 귀환 선형 전력 증폭기(Feedforward Linear Power Amplifier)
FIR: 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response)
FPGA: 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array)
GSM: 무선 이동 통신 세계화 시스템(Global System for Mobile communications)
l-Q: 동상/직교(ln-phase/Quadrature)
IF: 중간 주파수(Intermediate Frequency)
LINC: 비선형 컴포넌트를 이용한 선형 증폭(Linear Amplification using Nonlinear Components)
LO: 국지 발진기(Local Oscillator)
LPF: 저주파 통과 필터(Low Pass Filter)
MCPA: 다중 캐리어 전력 증폭기(Multi-Carrier Power Amplifier)
MDS: 다방향 검색(Multi-Directional Search)
OFDM: 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
PA: 전력 증폭기(Power Amplifier)
PAPR: 첨두 대 평균 전력비(Peak-to-Average Power Ratio)
PD: 디지털 기저 대역 사전 왜곡(Digital Baseband Predistortion)
PLL: 위상 동기 루프(Phase Locked Loop)
QAM: 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation)
QPSK: 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying)
RF: 무선 주파수(Radio Frequency)
RRH: 리모트 무선 헤드(Remote Radio Head)
RRU: 리모트 무선 헤드 유닛(Remote Radio Head Unit)
SAW: 표면 탄성파 필터(Surface Acoustic Wave Filter)
UMTS: 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)
UPC: 업 컨버터(Up Converter)
WCDMA: 광대역 코드 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access)
WLAN: 무선 구내 네트워크(Wireless Local Area Network)

Claims (12)

  1. 무선 주파수 신호를 전송하는 원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛에 있어서,
    원격지로부터 재구성 파라미터를 수신하는 적어도 하나의 원격으로 재구성가능한 액세스 모듈;
    복수의 대역 모듈 - 상기 복수의 대역 모듈의 각각은 상기 적어도 하나의 원격으로 재구성가능한 액세스 모듈로부터 수신된 상기 재구성 파라미터에 따라서 개별적으로 재구성가능한 파라미터를 갖고, 상기 복수의 대역 모듈의 각각은 전송 중인 무선 주파수 신호의 복수의 주파수 대역 중 하나를 지원함 - ; 및
    상기 복수의 대역 모듈의 각각과 상기 적어도 하나의 원격으로 재구성가능한 액세스 모듈 사이에 양방향 통신을 제공하고, 상기 복수의 대역 모듈을 장착하기 위한 전기적 연결 및 기계적 연결을 제공하는 인터페이스
    를 포함하는 원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개별적으로 재구성가능한 파라미터는 오퍼레이터, 주파수 또는 캐리어 중 적어도 하나를 포함하는, 원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 대역 모듈의 각각은, 해당 대역 모듈에 대한 상기 개별적으로 재구성가능한 파라미터를 저장하는 필드 프로그래머블 게이트 어레이를 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 대역 모듈의 각각은 프레이머(framer), 디프레이머(deframer), 직렬화기 및 비직렬화기를 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 대역 모듈의 각각은 하나 또는 그 이상의 전력 증폭기를 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 대역 모듈의 각각은 하나 또는 그 이상의 디지털 사전 왜곡기를 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    유입 신호의 첨두 대 평균비 시그너처(signature)를 감소시킬 수 있는 파고율 감소(crest factor reduction) 알고리즘을 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 일체형 업링크 저소음 증폭기를 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    복수의 원격으로 재구성가능한 액세스 모듈이, 변형된 하이브리드 스타 형태로 배치되는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    유연성있는 동시 송출 기능을 제공하는 무선 리소스를 더 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액세스 모듈은, 적어도 두 개의 다른 파장에서 동작하는 소형 폼팩터 플러그형 광 송수신기를 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 상기 대역 모듈은 소프트웨어 구성가능 디지털 부문 및 무선 주파수 부문을 포함하는,
    원격으로 재구성가능한 리모트 무선 헤드 유닛.
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