KR101829517B1 - 원격으로 재구성가능한 분산 안테나 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 새로운 유용성을 갖는 필드-재구성가능한 소프트웨어 정의 무선(software defined radio; SDR) 기반 분산 안테나 시스템(DAS)을 개시하고, 다중 변조 방식(변조에 독립적임), 다중 캐리어, 다중 주파수 대역 및 다중 채널을 지원한다. 본 발명은 높은 유연성으로 인해, 유연성 있는 동시 송출(flexible simulcast), 자동 트래픽 로드 밸런싱(load-balancing), 네트워크 및 무선 리소스 최적화, 네트워크 교정(calibration), 자립형(autonomous)/지원형(assisted) 커미셔닝(commissioning), 캐리어 풀링(pooling), 자동 주파수 선택, 주파수 캐리어 배치, 트래픽 감시, 트래픽 태킹(tagging), 파일럿 비콘 등과 같은 분산 무선 네트워크의 이용과 성능을 관리하고, 제어하고, 향상시키고, 실현할 수 있다. 결과적으로, SDR DAS는 오퍼레이터의 무선 네트워크의 효율 및 트래픽 용량을 증가시킬 수 있다.

Description

원격으로 재구성가능한 분산 안테나 시스템 및 방법{Remotely Reconfigurable Distributed Antenna System and Methods}
본 출원은 2010년 9월 14일자로 출원된 "원격으로 재구성가능한 분산 안테나 시스템 및 방법(Remotely Reconfigurable Distributed Antenna System and Methods)"이라는 명칭의 미국특허출원 제61/382,836호를 우선권 주장의 기초로 하고, 상기 출원의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 편입된다.
본 발명은 일반적으로, 분산 무선 네트워크의 일부로서 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna Systems; DAS)을 이용하는 무선 통신 시스템에 관련된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 소프트웨어 정의 무선(software defined radio; SDR)을 이용하는 DAS에 관련된다.
무선 및 모바일 네트워크 오퍼레이터(operator)들은 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. 네트워크 오퍼레이터들이 직면하는 가장 어려운 과제 중 하나는 가입자들이 한 위치로부터 다른 위치로 물리적으로 이동함으로써 발생하는데, 특히 많은 수의 무선 가입자들이 한 위치에 모일 때 그러하다. 주목할만한 예는 점심 시간 동안의 기업 시설이고, 많은 수의 무선 가입자들이 건물 내의 카페테리아 장소를 방문한다. 이때, 많은 수의 가입자들이 사무실과 통상의 업무 구역을 떠나 이동한다. 점심 시간 동안은 시설 내에 가입자들이 거의 없는 장소가 다수 존재할 것이다. 설계 과정에서 실내 무선 네트워크 리소스가 가입자들이 그들의 통상적인 업무 구역에 있는 통상의 업무 시간 동안의 가입자 로드(load)에 적합한 크기를 갖도록 설계된다면, 점심 시간 시나리오는 이용가능한 무선 용량(capacity) 및 데이터 스루풋(throughput)과 관련하여 예상치못한 몇 가지 과제를 야기할 것이다.
가입자 로드에 있어서의 이러한 변화를 수용하기 위해서, 고려할 수 있는 종래의 방식이 몇 가지 존재한다.
하나의 방식은 시설 전체에 저전력, 고용량의 기지국을 다수 배치하는 것이다. 기지국의 수량은 각 기지국의 커버리지(coverage) 및 서비스가 도달되어야 하는 총 공간에 기초하여 결정된다. 이러한 기지국의 각각에는 충분한 무선 리소스, 즉, 하루 업무 시간과 주당 근무 시간 동안 발생하는 최대 가입자 로드를 수용할 수 있는 용량 및 광대역 데이터 스루풋이 제공된다. 이 방식은 일반적으로 서비스 품질을 높이지만, 이 방식의 중요한 단점은 상당한 시간 동안 다수의 기지국의 용량이 낭비되고 있다는 점이다. 일반적인 실내 무선 네트워크 배치는 각 기지국에 있어서 가입자 1인당 부과되는 자본 지출과 운영비를 포함하기 때문에, 어떤 기업 시설에 있어서 총 수명 주기 비용(life cycle cost)이 일상적으로 높은 것은 결코 최적이라고 할 수 없다.
고려할 수 있는 두 번째 방식은 DAS 전용 기지국들의 중앙 집중된 그룹과 함께 DAS를 배치하는 것을 포함한다. 종래의 DAS 배치는 두 개의 카테고리 중 하나에 속한다. 첫 번째 타입의 DAS는 "고정되고," 시스템 설정은 시간대 또는 다른 사용 정보에 따라 변하지 않는다. DAS와 연관된 리모트 유닛(remote unit)들은 기지국 무선 리소스의 특정 블록이 작은 DAS 리모트 유닛 그룹의 각각을 지원하기에 충분하다고 여겨질 수 있도록 설계 과정에서 셋 업 된다. 이 방식의 중요한 단점은 대부분의 회사들이 회사 내의 다양한 그룹들의 재배열과 재구성을 자주 겪는 것 같다는 점이다. 따라서, 시간이 지남에 따라 무선 네트워크에 관한 적절한 수준의 전문가를 포함하는 추가의 스태프와 계약 리소스의 배치가 요구되고, 초기의 셋업은 변경되어야 할 가능성이 높다.
두 번째 타입의 DAS는 소정 타입의 네트워크 스위치를 포함하고, 이는 특정의 중앙집중식 기지국과 연관된 DAS 리모트 유닛들의 위치와 수량이 수동으로 변화될 수 있게 한다. 이 방식은 기업의 요구에 기초한 또는 시간대에 기초한 동적 재구성을 허용할 수 있겠지만, 네트워크의 실시간 관리를 위한 추가적인 스태프 리소스의 배치를 빈번히 요구한다. 또 다른 문제는 동일한 DAS 리모트 유닛 구성이 일주일의 각 날마다 동일한 시간에 왔다갔다 변하도록 하는 것이 언제나 옳거나 가장 좋은 것은 아니라는 점이다. 기업 IT 관리자들이 각 기지국의 가입자 로드를 감시하는 것은 어렵거나 비현실적인 경우가 많다. 그리고 기업 IT 관리자들이 각각의 DAS 리모트 유닛에 대해서 하루 동안 어떤 주어진 시간에서의 로드를 결정하는 실용적인 방법을 갖고 있지 않다는 것은 거의 틀림없고, 그들은 단지 추측할 뿐이다.
종래의 DAS 배치의 또 다른 중요한 한계는 이들의 설치, 커미셔닝(commissioning), 및 최적화 프로세스에 관련된다. 반드시 해결되어야 하는 몇 가지 도전 과제들은, 실외의 매크로 셀 사이트(macro cell site)로부터의 다운링크 간섭(downlink interference)을 최소화하고, 실외의 매크로 셀 사이트로부터의 업링크(uplink) 간섭을 최소화하며, 실내에서 그리고 실외로부터 실내로(그 반대의 경우도 포함) 이동하는 동안 적절한 시스템 내(intra-system) 핸드오버(handover)를 보장하면서 적절한 커버리지를 보장하기 위한 리모트 유닛 안테나 위치의 선택을 포함한다. 이러한 배치 최적화를 수행하는 프로세스는 종종 시행착오를 특징으로 하고 그 결과는 고품질의 서비스와 일치하지 않을 수 있다.
광섬유 또는 유선 이더넷(Ethernet)과 같은 디지털 전송 링크를 이용하는 종래의 DAS 설비의 중요한 한계는 종래의 RF-디지털 변환 기술이 이용하는 방식은 시스템이, 예컨대, 10 내지 25MHz의 하나의 광대역 RF 대역폭을 디지털로 변환하는 것이라는 사실이다. 따라서, 필요하든 그렇지 않든 간에 광 대역폭 내에 포함된 모든 신호는 약하든 강하든, 원하는 것이든 원하지 않는 것이든, 디지털로 변환된다. 이 방식은 자주 DAS 내에 DAS 네트워크 용량을 제한하는 비효율성을 가져온다. 특히, 뉴트럴 호스트(neutral host) 응용 분야에 있어서는, 더 큰 효율성과 향상된 유연성을 제공하는 다른 방식을 이용하는 것이 바람직할 것이다.
2008년, FCC(연방 통신 위원회)는 모바일 무선 네트워크를 위한 페이스(Phase) 2 정확도에 관한 E-911 요건을 더욱 명확히 하였다. 페이스 2에 요구되는 정보는 모바일 전화 번호 및 통화가 이루어진 곳으로부터 수십 야드(yard) 이내의 물리적 위치이다. 소문에 의하면 캐나다 정부는 유사한 요건의 제정을 고려하고 있다. 또한 FCC는 미국 모바일 네트워크 오페레이터들이 실내(indoor) 가입자들을 위한 E-911의 정확성이 향상된 측위(測位; positioning) 서비스를 제공하기를 매우 바라고 있다. FCC는 앞으로 2년 내에 실내 페이스 2 정확성을 강제하려고 시도하고 있다고 알려져 있다.
다수의 무선 네트워크는 GPS 기반의 E-911 위치 추적 서비스를 이용하는 모바일 및 고정 광대역 무선 터미널을 채용한다. 야외 위성으로부터의 GPS 신호는 실내 공간으로 잘 전파되지 않는다고 입증되었다. 따라서, 실내를 위한 다른, 좀더 견고한 E-911 위치 결정 방식이 요구되는데, 특히 ECC 요건이 좀더 엄격하게 변한다면 더욱 그러하다.
미국의 몇몇 오퍼레이터들은 그들이 실제로 그리고 비용 효율적으로 이러한 향상된 정확도의 위치 추적 능력을 획득할 수 있을지에 대해 우려를 표해 왔다. 오퍼레이터들은 향상된 정확도의 위치 추적을 위해 실내에서 이용될 수 있는 비용 효율적인 방식을 매우 간절히 찾고 있다.
CDMA 네트워크를 위한 실내용 위치 추적의 정확도 향상을 위해 제안된 접근 방식 중 하나는 CDMA 파일럿 비콘(Pilot Beacon)으로 알려진 별개의 유닛을 이용한다. 실내 DAS에 이 방식을 적용함에 있어서 중요한 단점은, CDMA 파일럿 비콘 유닛은 별개의 전용 디바이스이고 DAS 내에 통합되지 않기 때문에, 배치하는데 비용이 많이 들 것이라는 점이다. CDMA 네트워크를 위한 파일럿 비콘 방식은 특정 CDMA 네트워크 커버리지 영역(예컨대, 실내)을 다수의 작은 구역(각각 저전력 파일럿 비콘의 커버리지 영역에 대응함)으로 효율적으로 분할하는 (그 지역 내에서의) 고유한 PN 코드를 갖는 파일럿 비콘을 이용한다. 각각의 파일럿 비콘의 위치, PN 코드 및 RF 전력 레벨은 네트워크에 의해 알려져 있다. 각각의 파일럿 비콘은 GPS 또는 로컬(local) 기지국 접속을 통해 CDMA 네트워크에 동기화되어야 한다. 가변 지연 설정은 각각의 파일럿 비콘이 삼각법(triangulation) 및/또는 셀 ID 위치 결정을 허용하기에 적합한 시스템 타이밍을 가질 수 있게 한다. 이 방식에 대한 선택가능한 그러나 잠재적으로 비용이 많이 드는 개선은 각각의 파일럿 비콘의 제어 및 감시, 원격 경보(Alarm)를 제공하기 위해 각각의 파일럿 비콘에 대해서 무선 모뎀(Wireless Modem)을 사용하는 것이다. WCDMA 네트워크에 대해서는 실내 위치 추적 정확도 향상을 위한 공지된 해법이 알려져 있지 않다.
GSM 네트워크를 위한 실내 위치 추적 정확도 향상을 위해 고려될 수 있는, 기술적으로 입증된 하나의 방식은 위치 측정 유닛(Location Measurement Unit) 또는 LMU로 알려진 별개의 유닛을 사용하는 것이다. 실내 DAS 분야에 대한 이 방식의 중요한 단점은, LMU는 별개의 전용 디바이스이고 DAS 내에 통합되지 않기 때문에, 배치하는데 비용이 많이 들 것이라는 점이다. 각각의 LMU는 LMU 측정을 분석하는 중앙 서버로의 백홀(backhaul) 설비를 필요로 한다. LMU 백홀 비용은 GSM 네트워크를 위한 향상된 정확성의 E-911 솔루션을 배치하는 총 비용에 추가된다. 이미 기술적으로 입증된 LMU 방식의 유용성에도 불구하고, 실내 DAS와 결합하여 널리 사용되고 있지는 않다.
종래의 방식들에 관하여 본 명세서에 개시된 바에 의하면, 종래의 시스템과 기능들에 의해서는 고도로 효율적이고, 용이하게 배치되며 동적으로 재구성가능한 무선 네트워크를 얻을 수 없다는 것이 분명하다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 한계를 실질적으로 극복한다. 본 발명의 진보된 시스템 아키텍처는 분산 무선 네트워크의 무선 리소스 효율, 이용률, 및 전체 성능을 관리하고, 제어하고, 향상시키고 실현하기 위해 높은 수준의 유연성을 제공한다. 이러한 진보된 시스템 아키텍처는 유연성있는 동시 송출(flexible simulcast), 자동 트래픽 로드 밸런싱(load-balancing), 네트워크 및 무선 리소스 최적화, 네트워크 교정(calibration), 자립형(autonomous)/지원형(assisted) 커미셔닝(commissioning), 캐리어 풀링(pooling), 자동 주파수 선택, 무선 주파수 캐리어 배치, 트래픽 감시, 트래픽 태킹(tagging), 및 파일럿 비콘을 사용하는 실내 위치 결정을 포함하는 특별한 용도 및 향상을 가능하게 한다. 본 발명은 또한 다수의 오퍼레이터에게 서비스를 제공하고, 오퍼레이터의 무선 네트워크의 효율 및 트래픽 용량을 증가시키기 위해 각 오퍼레이터마다 다중-모드 무선(변조에 독립적임) 및 다중 주파수 대역을 지원한다.
따라서, 본 발명의 목적은 유연성있는 동시 송출(Flexible Simulcast) 기능을 제공하는 것이다. 유연성있는 동시 송출과 함께, 각각의 RRU 액세스 모듈에 의해 특정 RRU 또는 RRU들의 그룹에 할당되는 무선 리소스(예컨대, RF 캐리어, CDMA 코드 또는 TDMA 타임 슬롯)의 양은 원하는 용량과 스루풋에 대한 목표 또는 무선 가입자들의 요구를 만족시키기 위해 이하에 개시된 바와 같이 소프트웨어 제어를 통해 설정될 수 있다. 상기의 그리고 다른 목표를 달성하기 위해, 본 발명의 일 국면은 소프트웨어-프로그래머블(programmable) 주파수 선택적 디지털 업 컨버터들(Digital Up-Converters; DUCs)과 디지털 다운 컨버터들(Digital Down-Converters; DDCs)을 이용한다. 소프트웨어 정의(software-defined) 리모트 무선 헤드 아키텍처는 무선 성능의 비용 효율적인 최적화를 위해 사용된다. 리모트 무선 헤드(Remote Radio Head)에서 주파수 선택적(frequency selective) DDC와 DUC는 스루풋 데이터 전송률을 최대화하는 높은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR)를 가능케 한다. 도 1에 도시된 실시예는 기본 구조를 도시하고, 유연성있는 동시 송출 다운링크 전송 시나리오의 일 예를 제공한다. 도 2는 유연성있는 동시 송출 업링크 전송 시나리오의 기본 구조의 일 실시예를 도시한다.
본 발명의 다른 목적은 몇 개의 상대적으로 좁은 RF 대역폭들의 변환 및 전송을 용이하게 하는 것이다. 본 발명의 다른 국면에서, 일 실시예는 유용한 정보를 반송하는 이러한 복수의, 상대적으로 좁은 특정 대역폭들만을 변환한다. 따라서, 본 발명의 이 국면은 뉴트럴 호스트 응용 분야를 위한 이용가능한 광섬유 전송 대역폭의 보다 효율적인 사용을 가능하게 하고, 광섬유를 통한 보다 많은 오퍼레이터의 대역 세그먼트(segment)들의 전송을 용이하게 한다. 이러한 결과를 얻기 위해, 본 발명은 리모트 무선 헤드에서 주파수 선택 필터링을 이용하고, 이는 시스템 성능을 향상시킨다. 본 발명의 상기 국면의 몇몇 실시예에서, 리모트 무선 헤드에서의 주파수 선택 필터링을 통한 잡음 감소는 SNR을 최대화하고 결과적으로 데이터 스루풋을 최대화하기 위해 사용된다. 본 발명의 또 다른 목적은 CDMA 및 WCDMA 실내 위치 추적 정확도 향상을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 국면에서, 일 실시예는 파일럿 비콘을 사용함으로써 향상된 위치 추적 정확성을 제공한다. 도 3은 다수의 리모트 무선 헤드 유닛(Remote Radio Head Units; RRUs)과 중앙 디지털 액세스 유닛(Digital Access Unit; DAU)을 이용하는 전형적인 실내 시스템을 도시한다. 리모트 무선 헤드는 특정 실내 셀을 식별하고 서로 구별되는 고유한 비콘을 갖는다. 모바일 사용자는 특정 셀로의 위치 결정을 돕기 위해 비콘 정보를 사용할 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 GSM 및 LTE 실내 위치 추적 정확도를 향상시키는 것이다. 다른 국면에서, 본 발명의 일 실시예는 모바일 디바이스의 무선 시그너처(radio signature)에 기초한 사용자 위치 결정을 제공한다. 도 4는 다수의 리모트 무선 헤드 유닛(RRUs)과 중앙 디지털 액세스 유닛(DAU)을 이용하는 전형적인 실내 시스템을 도시한다. 본 발명에 의하면, 각각의 리모트 무선 헤드는 수신된 데이터 상에 고유의 헤더 정보를 제공한다. 본 발명의 시스템은 사용자의 위치를 특정 셀로 결정하기 위해 모바일 사용자의 무선 시그너처와 함께 이러한 헤더 정보를 사용한다.
본 발명의 또 다른 목적은 국부적인 트래픽을 인터넷 VOIP(voice over Internet Protocol), Wi-Fi 또는 WiMAX로 리라우팅(re-route)하는 것이다. 본 발명의 이러한 국면에서, 일 실시예는 DAU 또는 DAU들의 아일랜드 내에서 개별 사용자들의 무선 시그너처를 결정하고 상기 사용자들이 특정 DAU 또는 DAU들의 아일랜드와 연관된 커버리지 영역 내에 위치하는지 식별하기 위해 이 정보를 사용한다. DAU들은 그 네트워크 내의 활성화된 모든 사용자들의 무선 시그너처를 추적하고 이들에 관련된 정보를 포함하는 운용 데이터베이스를 기록한다. 본 발명의 일 실시예는 네트워크 운영 센터(Network Operations Center; NOC)가 도 6에 도시된 바와 같이 DAU에, 예컨대, 두 특정 사용자들이 동일한 DAU 또는 DAU들의 아일랜드에 함께 위치한다는 것을 알려주는 것이다. DAU들은 상기 사용자들을 적절히 VOIP, Wi-Fi 또는 WiMAX로 리라우팅한다. 본 발명의 다른 실시예는 개별 사용자들의 Wi-Fi 접속의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol; IP) 어드레스를 결정하는 것이다. 만약 개별 사용자들의 IP 어드레스가 동일한 DAU 또는 DAU들의 아일랜드 내에 있다면, 이러한 사용자들에 대한 데이터 콜(call)은 인터넷 네트워크를 통해 리라우팅된다.
본 발명의 응용 분야는 분산 기지국, 분산 안테나 시스템, 분산 중계기(repeater), 모바일 장비 및 무선 터미널, 휴대용 무선 디바이스, 및 마이크로파와 위성 통신과 같은 다른 무선 통신 시스템과 사용되기에 적합하다. 본 발명은 또한 리모트 컴퓨팅 센터로의 이더넷(Ethernet) 접속과 같은 링크를 통해 필드 업그레이드가능하다(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 1은 본 발명의 일 실시예에 의한, 2 DAU 및 4 DRU를 포함하는 유연성있는 동시 송출(Flexible Simulcast) 다운링크 전송 시나리오의 기본 구조 및 일 예를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한, 2 DAU 및 4 DRU를 포함하는 유연성있는 동시 송출 업링크 전송 시나리오의 기본 구조 및 일 예를 도시하는 블록도이다.
도 3은 다수의 리모트 무선 헤드 유닛들(Remote Radio Head Units; RRUs)과 중앙 디지털 액세스 유닛(Digital Access Unit; DAU)을 이용하는 실내 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 다수의 리모트 무선 헤드 유닛들(RRUs)과 중앙 디지털 액세스 유닛(DAU)을 이용하는, 본 발명에 의한 실내 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 의한, 다수의 리모트 무선 헤드(Remote Radio Head)를 이용하는 셀룰러 네트워크 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 로컬 연결(local connectivity)을 도시한다.
도 7은 본 발명에 의한, DAU와 RRU의 주요 기능들을 관리하는 내장(embedded) 소프트웨어 제어 모듈의 기본 구조의 일 실시예를 도시한다.
본 발명은 분산 무선 네트워크의 무선 리소스 효율, 활용률 및 전반적 성능을 관리하고, 제어하고, 재구성하고, 향상시키고 실현하기 위해 높은 유연성을 제공하는 신규한, 재구성가능한(reconfigurable) 분산 안테나 시스템이다. 본 발명에 의한 재구성가능한 분산 안테나 시스템의 일 실시예는 도 1에 도시된다. 유연성있는 동시 송출 시스템 100은 다운링크 신호들과 관련하여 유연성있는 동시 송출 동작을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 상기 시스템은 디지털 액세스 유닛(Digital Access Unit) 기능(이하, "DAU"라고 함)을 이용한다. DAU는 기지국(base station; BTS)에 대해 인터페이스로서 동작한다. DAU는 (일단에서) BTS에 접속되고, 다른 쪽에서는 다수의 RRU들에 접속된다. 다운링크(downlink; DL) 경로에 있어서, BTS로부터 수신된 RF 신호들은 개별적으로 다운 컨버팅되고, 디지털화되며, 베이스밴드(baseband)로 변환된다(디지털 다운 컨버터를 사용). 데이터 스트림들은 다음으로 I/Q 매핑되고 프레이밍된다(framed). 다음으로 특정 병렬 데이터 스트림들은 플러거블(pluggable) SFP 모듈을 사용하여 독립적으로 직렬화되고(serialized) 광 신호로 변환되며, 광섬유 케이블을 거쳐 서로 다른 RRU들로 전달된다. 업링크(uplink; UL) 경로에 있어서, RRU들로부터 수신된 광 신호들은 디시리얼라이징(deserializing; 역직렬화) 및 디프레이밍(deframing)되고, 디지털 업-컨버터를 사용하여 디지털적으로 업 컨버팅된다. 다음으로 데이터 스트림들은 독립적으로 아날로그 도메인으로 변환되고 적합한 RF 주파수 대역으로 업 컨버팅된다. RF 신호는 BTS로 전달된다. 상기 시스템의 일 실시예는 크게 101로 표시된 DAU1, 103으로 표시된 RRU1, 104로 표시된 RRU2, 102로 표시된 DAU2, 105로 표시된 RRU3, 및 106으로 표시된 RRU4로 구성된다. 예컨대, 하나의 무선 오퍼레이터에 속하는 기지국으로부터의 복합 다운링크 입력 신호 107은 DAU1 RF 입력 포트에서 DAU1으로 들어간다. 복합 신호 107은 캐리어 1 내지 4로 구성된다. 예컨대, 동일한 무선 오퍼레이터에 속하는 제2 기지국으로부터의 제2 복합 다운링크 입력 신호는 DAU2 RF 입력 포트에서 DAU2로 들어간다. 복합 신호 108은 캐리어 5 내지 8로 구성된다. DAU1, DAU2, RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4의 기능은 부록으로서 본 명세서에 편입된 "분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)"라는 명칭의 2010년 8월 17일자 미국 임시특허출원 제61/374,593호에 상세히 설명되어 있다. DAU1의 하나의 광 출력은 RRU1으로 공급된다. DAU1의 제2 광 출력은 양방향 광 케이블 113을 거쳐 DAU2로 공급된다. 이러한 접속은 DAU1과 DAU2의 네트워킹을 용이하게 하고, 이는 DAU1과 DAU2로 구성되는 DAU 네트워크 시스템 내의 소프트웨어 설정에 따라 DAU1과 DAU2 내에서 모든 캐리어 1 내지 8이 RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4로 전송하는데 이용가능함을 의미한다. RRU1 내의 소프트웨어 설정은 캐리어 1 내지 8이 RRU1의 안테나 포트에서의 다운링크 출력 신호 109에 존재하도록 수동으로 또는 자동으로 구성된다. 8개의 캐리어가 모두 존재한다는 것은 RRU1이 잠재적으로 DAU1과 DAU2에 신호를 공급하는 모든 기지국의 모든 기능에 액세스할 수 있음을 의미한다. RRU1의 가능한 응용 분야는 무선 분산 시스템으로, 예컨대, 많은 수의 무선 가입자들이 모이는 점심 시간 동안의 회사 빌딩 내의 카페테리아이다. RRU2에는 RRU1의 제2 광 포트에 의해 RRU2로의 양방향 광 케이블 114를 거쳐 신호가 공급된다. 광 케이블 114는 RRU2를 RRU1과 데이지 체인 연결(daisy chainig)하는 기능을 수행한다. RRU2 내의 소프트웨어 설정은 캐리어 1, 3, 4 및 6이 RRU2의 안테나 포트에서의 다운링크 출력 신호 110에 존재하도록 수동 또는 자동으로 구성된다. RRU2의 용량은 특정 디지털 업 컨버터(Digital Up Converter) 설정 때문에 RRU1보다 훨씬 낮은 값으로 설정된다. 개별 리모트 무선 유닛들은 각 캐리어에 대한 이득 제어가 있는 통합된 주파수 선택적 DUCs와 DDCs를 갖는다. DAU들은 이득 제어 파라미터를 통해 개별 캐리어들을 원격으로 켜거나 끌 수 있다.
RRU1에 대해서 상기한 것과 유사한 방식으로, RRU3 내의 소프트웨어 설정은 캐리어 2와 6이 RRU3의 안테나 포트에서의 다운링크 출력 신호 111에 존재하도록 수동 또는 자동으로 구성된다. RRU2의 안테나 포트에서의 다운링크 신호 110에 비해서, RRU3의 소프트웨어 설정에 의해 설정되는 RRU3의 용량은 RRU2의 용량보다 훨씬 작다. RRU4에는 RRU3의 제2 광 포트에 의해 RRU4로의 양방향 광 케이블 115를 거쳐 신호가 공급된다. 광 케이블 115는 RRU4를 RRU3와 데이지 체인 연결하는 기능을 수행한다. RRU4 내의 소프트웨어 설정은 캐리어 1, 4, 5 및 8이 RRU4의 안테나 포트에서의 다운링크 출력 신호 112에 존재하도록 수동 또는 자동으로 구성된다. RRU4의 용량은 RRU1보다 훨씬 낮은 값으로 설정된다. RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4의 상대적 용량 설정은 RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4에 각각 접속된 안테나들의 물리적 위치에 의해 결정되는 커버리지 구역 내에서의 용량에 대한 요구를 충족시키기 위해 도 7과 관련하여 논의되는 바와 같이 동적으로 조정될 수 있다.
본 발명은 몇 개의 분산된, 상대적으로 좁은 RF 대역폭의 변환 및 전송을 용이하게 한다. 이 방식에 의해 유용한 정보 또는 특정 정보를 반송하는, 다수의 상대적으로 좁은 특정 대역폭들만 변환하는 것이 가능하게 된다. 이 방식은 또한 뉴트럴 호스트 응용 분야를 위한 이용가능한 광섬유 전송 대역폭의 보다 효율적인 사용을 가능하게 하고, 광섬유를 통한 보다 많은 개별 오퍼레이터들의 대역 세그먼트의 전송을 가능하게 한다. "분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)"라는 명칭의 2010년 8월 17일자 미국 임시특허출원 제61/374,593호에 개시된 바와 같이 그리고 도 1을 참조하면, 이하에서 논의되는 바와 같이 RRU 내에 위치된 동적 소프트웨어 프로그래머블 디지털 업 컨버터(Digital Up Converter)들은 DAU 입력으로부터 특정 RRU 출력으로 특정의 좁은 주파수 대역 또는 대역들, RF 캐리어들 또는 어느 하나의 DAU의 각각의 RF 입력 포트에서 이용가능한 RF 채널들을 전송하도록 재구성될 수 있다. 이 기능은 도 1에 도시되는데, 여기서 특정의 주파수 대역들 또는 RF 캐리어들만이 주어진 RRU의 출력에 나타난다.
본 발명의 연관된 기능은 각각의 RRU 내에 위치된 디지털 업 컨버터가 DAU 입력으로부터 특정의 RRU 출력으로 특정의 좁은 주파수 대역을 전송하도록 구성될 뿐 아니라, 각각의 RRU 내에 위치된 디지털 다운 컨버터도 DAU 입력으로부터 특정 RRU 출력으로 각 캐리어의 특정 타임 슬롯 또는 타임 슬롯들을 전송하도록 구성될 수 있는 것이다. DAU는 어떤 캐리어와 대응하는 타임 슬롯이 활성인지를 검출한다. 이 정보는 이하에서 논의되는 관리 제어 및 감시 프로토콜 소프트웨어에 의해 개별 RRU들로 전달된다. 다음으로 이 정보는 개별 캐리어들과 이들의 대응 타임 슬롯들을 끄거나 켜기 위해 RRU들에 의해 적절히 사용된다.
도 1을 참조하여, 다음과 같이 본 발명의 다른 실시예가 설명될 수 있다. 도 1에 관한 이전의 설명에서, 이전의 실시예는 동일한 무선 오퍼레이터에 속하는 두 개의 별개의 기지국으로부터의 다운링크 신호들이 각각 DAU1과 DAU2의 입력 포트들로 들어가게 하였다. 다른 실시예에서, 예컨대, 다른 무선 오퍼레이터에 속하는 제2 기지국으로부터의 제2 복합 다운링크 입력 신호는 DAU2 RF 입력 포트에서 DAU2로 들어간다. 이 실시예에서, 제1 오퍼레이터 및 제2 오퍼레이터 모두에 속하는 신호는 변환되어 RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4의 각각으로 전송된다. 이 실시예는 다수의 무선 오퍼레이터들이 DAU1, DAU2, RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4로 구성된 공통의 인프라스트럭처를 공유하는 뉴트럴 호스트 무선 시스템의 일 예를 제공한다. 상기한 특징과 이점들은 모두 두 개의 무선 오퍼레이터들의 각각에도 해당된다.
"분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)"라는 명칭의 2010년 8월 17일자 미국 임시특허출원 제61/374,593호에 개시된 바와 같이 그리고 도 1을 참조하면, RRU 내에 존재하는 디지털 업 컨버터는 FDMA, CDMA, TDMA, OFDMA 등을 포함하는 다양한 변조 타입과 신호 포맷을 처리하도록 프로그램될 수 있다. 또한, 개별 RRUs 내에 존재하는 디지털 업 컨버터들은, "분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)"라는 명칭의 2010년 8월 17일자 미국 임시특허출원 제61/374,593호에 개시된 시스템 아키텍처의 능력 및 한계의 지배를 받는 다양한 주파수 대역 내의, 전송되어야 할 신호들과 동작하도록 프로그램될 수 있다. 광대역 CDMA 신호가, 예컨대, DAU1으로의 입력 포트에서 캐리어 1에 대응하는 대역폭 내에 존재하는 본 발명의 일 실시예에서, RRU1, RRU2 및 RRU4의 안테나 포트에 있어서 전송된 신호는 DAU1으로의 상기 입력 포트에서 캐리어 1에 대응하는 대역폭 내에 존재하는 상기 신호와 사실상 동일한 광대역 CDMA 신호가 될 것이다.
"분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)"라는 명칭의 2010년 8월 17일자 미국 임시특허출원 제61/374,593호에 개시된 바와 같이, 그리고, 도 1을 참조하면, 각각의 RRUs에 존재하는 디지털 업 컨버터들이 RRU 안테나 포트들의 각각에 원하는 임의의 복합 신호 포맷을 전송하도록 프로그램될 수 있음을 이해할 수 있다. 일 예로서, RRU1과 RRU2에 존재하는 디지털 업 컨버터들은, RRU1의 안테나 포트에 존재하는 신호가 도 1에 110으로서 도시된 스펙트럼 프로파일에 대응하고 RRU2의 안테나 포트에 존재하는 신호가 도 1에 109로서 도시된 스펙트럼 프로파일에 대응하게 되도록, 상기한 바와 같이 동적으로 소프트웨어 재구성(software reconfigured)될 수 있다. 이러한 RRU 용량의 동적 재배열의 응용 분야는, 예컨대, RRU2의 커버리지 영역에 대응하는 회사의 영역에서 갑자기 회의가 소집되는 때이다. 본 출원의 일부 실시예의 설명은 기지국 신호 107과 108이 서로 다른 주파수에 있는 것으로 언급하지만, 본 발명의 시스템과 방법은 기지국 신호 107 및 108의 일부인 하나 또는 그 이상의 캐리어가 동일한 주파수인 구성을 쉽게 지원한다. 이는 상기 기지국 신호들이 디지털화되고, 패킷화되며, 원하는 RRU로 라우팅되고 스위칭되기 때문이다.
본 발명에 따른 분산 안테나 시스템의 다른 실시예는 도 2에 도시된다. "분산 안테나 시스템을 위한 뉴트럴 호스트 아키텍처(Neutral Host Architecture for a Distributed Antenna System)"라는 명칭의 2010년 8월 17일자 미국 임시특허출원 제61/374,593호에 개시된 바와 같이, 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 유연성있는 동시 송출 시스템 200은 업링크 신호에 관한 유연성있는 동시 송출 동작을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 위에서 다운링크 신호와 관련하여 도 1을 참조로 논의된 바와 같이, 도 2에 도시된 업링크 시스템은 크게 201로 표시된 DAU1, 203으로 표시된 RRU1, 204로 표시된 RRU2, 202로 표시된 DAU2, 205로 표시된 RRU3, 및 206으로 표시된 RRU4로 구성된다. 도 1을 참조로 설명된 다운링크 동작과 유사하게, 도 2에 도시된 업링크 시스템의 동작은 다음과 같이 이해될 수 있다.
RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4의 각각에 존재하는 디지털 다운 컨버터들은 이전에 설명한 바와 같이, RRU1, RRU2, RRU3 및 RRU4 각각의 수신 안테나 포트에 존재하는 원하는 적합한 신호 포맷(들)의 업링크 신호들이 처리 및 필터링되고, 변환되어 DAU1 또는 DAU2 어느 하나의 적합한 업링크 출력 포트에 전송되어야 하는 원하는 업링크 대역(들)에 기초하여 선택되도록, 동적으로 소프트웨어 구성된다. DAU들과 RRU들은 공공 무선 접속 표준(Common Public Interface Standard; CPRI)을 사용하여 그들 각각의 무선 시그너처(radio signature)에 대응하는 개별 데이터 패킷들을 프레이밍한다. 개별 RRU로 데이터 패킷들을 고유하게 식별할 수 있다면 다른 인터페이스 표준도 적용가능하다. RRU와 개별 데이터 패킷에 대응하는 DAU를 식별하는 헤더(header) 정보가 데이터 패킷과 함께 전송된다.
도 2에 도시된 실시예에 대한 일 예에서, RRU1 및 RRU3는 캐리어 2 대역폭 내의 업링크 신호들을 수신하도록 구성되는 한편, RRU2 및 RRU4는 모두 캐리어 2 대역폭 내의 업링크 신호들을 거부하도록 구성된다. RRU3가 그 수신 안테나 포트에서 적절히 필터링되고 처리되도록 캐리어 2 대역폭 내에서 충분히 강한 신호를 수신할 때, RRU3 내의 디지털 다운 컨버터들은 처리 및 변환을 용이하게 한다. 유사하게, RRU1이 그 수신 안테나 포트에서 적절히 필터링되고 처리되도록 캐리어 2 대역폭 내에서 충분히 강한 신호를 수신할 때, RRU1 내의 디지털 다운 컨버터들은 처리 및 변환을 용이하게 한다. RRU1 및 RRU3로부터의 신호들은 활성(active) 신호 결합 알고리즘에 기초하여 결합되고, DAU1의 업링크 출력 포트에 연결된 기지국으로 공급된다. 동시 송출(simulcast)이라는 용어는 캐리어 2 대역폭 내의 업링크 및 다운링크 신호들에 대한 RRU1 및 RRU3의 동작을 묘사하기 위해 자주 사용된다. 유연성있는 동시 송출(Flexible Simulcast)이라는 용어는, 본 발명이 특정 RRU가 각 캐리어 대역폭을 위한 신호 결합 프로세스에 관여하게 되는 동적 및/또는 수동 재배열을 지원한다는 사실을 가리킨다.
도 2를 참조하면, RRU1에 존재하는 디지털 다운 컨버터들은 캐리어 1-8 대역폭 내의 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된다. RRU2에 존재하는 디지털 다운 컨버터들은 캐리어 1, 3, 4, 6 대역폭 내의 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된다. RRU3에 존재하는 디지털 다운 컨버터들은 캐리어 2, 6 대역폭 내의 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된다. RRU4에 존재하는 디지털 다운 컨버터들은 캐리어 1, 4, 5, 8 대역폭 내의 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된다. 네 개의 RRU의 각각에서 수행되는 처리의 결과인 고속 디지털 신호들은 개별적으로 두 개의 DAU로 라우팅된다. 상기와 같이, 네 개의 RRU로부터의 업링크 신호들은 각 기지국에 대응하는 각각의 DAU 내에서 결합된다.
본 발명의 일 국면은 각 RRU 내의 통합된 파일럿 비콘 기능을 포함한다. 일 실시예에서, 각 RRU는 이하에서 논의되는 것과 같이 고유한 소프트웨어 프로그래머블 파일럿 비콘을 포함한다. 이 방식은 CDMA 및/또는 WCDMA 실내 DAS 네트워크에서의 사용을 위한 것이다. 이와 매우 유사한 방식이 LTE 및 WiMAX와 같은 다른 타입의 네트워크를 위한 실내 위치 추적 정확도 향상에 매우 효율적일 수 있다. 각 RRU는 네트워크를 구성하는 DAU들을 통해 이미 제어되고 감시되기 때문에, 파일럿 비콘의 원격 감시 및 제어를 위해서 비용이 많이 드는 추가적인 전용 무선 모뎀을 배치할 필요가 없다.
RRU 통합 파일럿 비콘 방식은 CDMA와 WCDMA 네트워크 모두를 위해 사용된다. RRU 내의, 가동 준비가 된 각각의 파일럿 비콘 기능은 WCDMA 또는 CDMA 실내 네트워크 커버리지 영역을 다수의 작은 "구역(zone)"으로 분할하는 (어떤 지역 내에서의) 고유한 PN 코드를 사용한다(각각의 구역은 저전력 파일럿 비콘의 커버리지 영역에 대응한다). 각 파일럿 비콘의 위치, PN 코드 및 RF 전력 레벨은 네트워크에 의해 알려진다. 각 파일럿 비콘은 DAU로의 접속을 통해 WCDMA 또는 CDMA 네트워크에 동기화된다.
"동적(dynamic)"인 기지국으로부터의 전송 신호와 달리, 파일럿 비콘 전송 신호는 실질적으로 "정적(static)"이고 그 다운링크 메시지는 네트워크 상태를 기초로 시간의 경과에 따라 변화하지 않을 것이다.
WCDMA 네트워크에 있어서, 아이들(idle) 모드에서 각 모바일 가입자 터미널은 기지국과 파일럿 비콘에 의해 전송된 다운링크 신호의 파일럿 신호(Pilot Signal) 측정을 수행할 수 있다. WCDMA 모바일 가입자 터미널은 활성(Active) 모드로 바뀔 때, 기지국과 파일럿 비콘에 대한 모든 파일럿 신호 측정 결과를 서빙 셀(serving cell)에 통지한다. CDMA 네트워크에 있어서, 그 동작은 매우 유사하다. 실내 네트워크에 배치된 몇몇 RRU에 대해서, RRU는 파일럿 비콘으로서 또는 특정 오퍼레이터 대역폭에서 모바일 가입자에게 서비스를 제공하기 위해 제공될 수 있지만, 양쪽 모두를 위한 것은 아니다.
WCDMA 네트워크에 있어서, 국제 표준(globally standardized) 네트워크의 현재 내재되어 있는 기능들이 사용된다. WCDMA 모바일 가입자 터미널은 아이들 모드 또는 몇 가지 활성 모드 중 하나에서 가장 강한 CPICH RSCP(파일럿 신호 코드 전력)를 측정할 수 있다. 또한, 아이들 모드 또는 몇 가지 활성 모드 중 하나에서 모바일 가입자 터미널에 의한 CPICH Ec/No 측정이 가능하다. 결과적으로, 모바일 가입자 터미널은 서비스 제공 기지국(실내이든 실외이든)을 통해 네트워크로 모든 이용가능한 RSCP 및 Ec/No 측정 결과를 통지한다. 이 정보에 기초하여, 가장 가능성이 높은 모바일 가입자 터미널 위치가 계산 및/또는 결정된다. CDMA 네트워크에 있어서의 동작은 상기한 프로세스와 매우 유사하다.
위에서 도 1을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는, 예컨대, DAU1으로의 입력 포트에서 캐리어 1에 대응하는 대역폭 내에 존재하는 광대역 CDMA 신호를 포함하였다. 상기한 이전의 실시예에서, RRU1, RRU2 및 RRU4의 안테나 포트에 있어서 전송된 신호는, DAU1으로의 입력 포트에서 캐리어 1에 대응하는 대역폭 내에 존재하는 상기 신호와 사실상 동일한 광대역 CDMA 신호이다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 광대역 CDMA 신호가 예컨대, DAU1으로의 입력 포트에서 캐리어 1에 대응하는 대역폭 내에 존재한다. 그러나, 상기 다른 실시예에서, RRU1의 안테나 포트에 있어서 전송된 신호는 상기 이전 실시예와 조금 다르다. 상기 다른 실시예에서, 광대역 CDMA 신호는 DAU1으로의 입력 포트에서 캐리어 1에 대응하는 대역폭 내에 존재한다. RRU1으로부터 전송된 신호는 DAU1으로의 입력 포트에 존재했던 광대역 CDMA 신호와, 특별한 WCDMA 파일럿 비콘 신호의 조합이다. 상기 WCDMA 파일럿 비콘 신호는 의도적으로 기지국 파일럿 신호의 레벨보다 훨씬 낮게 설정된다.
도 1을 참조로 또 다른 실시예가 설명될 수 있고, 이 실시예는 CDMA 신호들이 DAU1으로의 입력 포트에 접속된 기지국에 의해 생성되는 경우에 적용된다. 본 발명의 상기 또 다른 실시예에서, RRU1의 안테나 포트에 있어서 전송된 신호는 DAU1으로의 입력 포트에 존재했던 CDMA 신호와, 특별한 CDMA 파일럿 비콘 신호의 조합이다. 상기 CDMA 파일럿 비콘 신호는 의도적으로 기지국 파일럿 신호의 레벨보다 훨씬 낮게 설정된다.
본 발명의 실시예는 실내 무선 가입자들의 위치를 결정함에 있어 향상된 정확도를 제공한다. 도 4는 다수의 리모트 무선 헤드 유닛(RRUs)과 중앙 디지털 액세스 유닛(DAU)을 이용하는 전형적인 실내 시스템을 도시한다. 각각의 리모트 무선 헤드는 당해 리모트 무선 헤드에 의해 수신되는 데이터 상에 고유의 헤더 정보를 제공한다. 이 헤더 정보는 모바일 사용자의 무선 시그너처와 함께 상기 사용자의 위치를 특정 셀로 정하기 위해 사용된다. DAU 신호 처리는 개별 캐리어와 그에 대응하는 타임 슬롯을 식별할 수 있다. 각각의 데이터 패킷과 함께 대응하는 RRU를 고유하게 식별하는 헤더가 포함된다. DAU는 캐리어 주파수와 개별 RRUs와 연관된 대응하는 타임 슬롯을 검출할 수 있다. DAU는 개별 RRU와 함께 각각의 캐리어 주파수 및 타임 슬롯을 식별하는 운용 데이터베이스를 갖는다. 캐리어 주파수 및 타임 슬롯은 GSM 사용자를 고유하게 식별하는 무선 시그너처이다.
DAU는 도 5에 도시된 바와 같이 이더넷 접속 또는 외부 모뎀을 통해 네트워크 운영 센터(NOC)와 통신한다. E911 콜(call)이 개시되면, NOC와 함께 모바일 스위칭 센터(Mobile Switching Center; MSC)는 사용자가 콜을 요청한, 대응하는 기지국 송수신기(Base Transceiver Station; BTS)를 식별할 수 있다. BTS 셀 내에서 사용자의 위치가 결정될 수 있다. 다음으로 NOC는 개별 DAU들에 이들의 실내 셀에서 E911 무선 시그너처가 활성인지를 결정하도록 요청한다. DAU는 그 데이터베이스에서 활성 캐리어 주파수 및 타임 슬롯을 확인한다. 만약 해당 무선 시그너처가 DAU 내에서 활성이면, DAU는 대응하는 RRU의 위치 정보를 NOC에 제공할 것이다.
본 발명의 다른 실시예는 실내 무선 가입자들의 위치를 결정함에 있어서 향상된 정확도를 제공하기 위해 LTE를 포함한다. GSM은 사용자들을 구별하기 위해 개별 캐리어들과 타임 슬롯들을 사용하는 반면, LTE는 사용자들을 구별하기 위해 다수의 캐리어들 및 타임 슬롯 정보를 사용한다. DAU는 동시에 다수의 캐리어와 그들에 대응하는 타임 슬롯들을 검출하여 LTE 사용자들을 고유하게 식별할 수 있다. DAU는 각각의 RRU에 대해서 캐리어 주파수 및 타임 슬롯 무선 시그너처를 식별하는 운용 데이터베이스를 갖는다. 이 정보는 DAU로 요청이 올 때 NOC로부터 추출될 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하면, DAU 내장 소프트웨어 제어 모듈과 RRU 내장 소프트웨어 제어 모듈이 DAU 및 RRU의 주요 기능들과 관련하여 더 잘 이해될 수 있다. 하나의 주요 기능은 원하는 용량과 스루풋 목표를 만족시키기 위해 특정 RRU 또는 RRU의 그룹에 할당되는 적절한 무선 리소스(예컨대, RF 캐리어, CDMA 코드 또는 TDMA 타임 슬롯)의 양을 결정 및/또는 설정하는 것이다. DAU 내장 소프트웨어 제어 모듈은 각 RRU에 대해 어떤 캐리어 및 대응 타임 슬롯이 활성인지를 검출하는 DAU 감시 모듈을 포함한다. DAU 내장 소프트웨어 제어 모듈은 또한, 제어 프로토콜을 통하여 광섬유 링크 제어 채널을 거쳐 RRU 관리 제어 모듈과 통신하는 DAU 관리 제어 모듈을 포함한다. RRU 관리 제어 모듈은, 특정 무선 리소스가 특정 RRU 또는 RRU들의 그룹에 의해 전송되게 하거나 전송되지 않게 하기 위해 모든 RRU 디지털 업 컨버터들의 개별 파라미터들을 설정하고, 특정 업링크 무선 리소스가 특정 RRU 또는 RRU들의 그룹에 의해 처리되게 하거나 처리되지 않게 하기 위해 모든 RRU 디지털 다운 컨버터들의 개별 파라미터들을 설정한다.
일 실시예에서, 각 RRU에 대해서 어떤 캐리어와 이에 대응하는 각 캐리어의 타임 슬롯이 활성 상태인지를 검출하는 DAU 감시 모듈 내에서 동작하는 알고리즘은, 예컨대, 그 값이 DAU의 리모트 감시 및 제어 기능에 의해 DAU 관리 제어 모듈로 송신되는 미리 정해진 문턱값보다 더 큰 퍼센티지로 특정 다운링크 캐리어가 로딩되는 때를 식별하는 것을 돕기 위해 DAU 관리 제어 모듈로 정보를 제공한다. 이렇게 되면, DAU 관리 제어 모듈은 시스템 구성을 적응적으로 변경하여 커버리지 영역 내의 추가적인 무선 리소스들(예컨대, RF 캐리어, CDMA 코드 또는 TDMA 타임 슬롯)을 필요로 하는 특정 DRU에 의한 사용을 위해 서서히 이러한 무선 리소스들을 배치하기 시작한다. 동시에, 적어도 몇몇 실시예에서는, DAU 관리 제어 모듈이 시스템 구성을 적응적으로 변경하여, 특정 RRU가 커버리지 영역 내의 일정한 무선 리소스들(예컨대, RF 캐리어, CDMA 코드 또는 TDMA 타임 슬롯)을 더 이상 필요로 하지 않는 경우 상기 무선 리소스들을 서서히 제거하기 시작한다. DAU 내장 소프트웨어 제어 모듈과 RRU 내장 소프트웨어 제어 모듈의 또 다른 주요 기능은 각 RRU 내에 포함된 통합 파일럿 비콘 기능을 위한 적절한 전송 파라미터 및 감시 파라미터를 결정 및/또는 설정 및/또는 분석하는 것이다. 이러한 파일럿 비콘 전송 및 감시 파라미터는 비콘 이네이블(Enable)/디스에이블(Disable), 비콘 캐리어 주파수, 비콘 전송 전력, 비콘 PN 코드, 비콘 다운링크 BCH 메시지 콘텐츠, 비콘 경보(Alarm), 비콘 비연 설정 및 비콘 지연 조정 분해능을 포함한다. RRU 파일럿 비콘 제어 모듈은 본 명세서에 열거된 파일럿 비콘 파라미터들을 설정하고 감시하기 위해 RRU 내의 파일럿 비콘 생성기 기능과 통신한다.
요약하면, 본 명세서에 개시된 본 발명의 재구성가능한 분산 안테나 시스템은 리소스를 효율적으로 아끼고 비용을 절감한다. 상기 재구성가능한 시스템은 그 알고리즘이 디지털 프로세서 내의 소프트웨어처럼 언제나 조정될 수 있기 때문에 적응적 또는 수동적으로 필드 프로그래머블하다.
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)
BTS: 기지국 송수신 시스템(Base Transceiver System) 또는 기지국(Base Station)
CDMA: 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access)
CFR: 파고율 감소(Crest Factor Reduction)
DAC: 디지털-아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)
DAU: 디지털 액세스 유닛(Digital Access Unit)
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 반송파 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)
PN: 의사 잡음(Pseudo-Noise)
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 (16)

  1. 분산 안테나 시스템(DAS)을 동작시키는 방법에 있어서,
    복수의 리모트 무선 유닛을 제공하는 단계 - 상기 복수의 리모트 무선 유닛의 각각은 하나 또는 그 이상의 다운링크 무선 주파수를 수신하고 하나 또는 그 이상의 업링크 무선 주파수를 전송하도록 구성됨 - ;
    상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 적어도 일부와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛(DAU)을 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛에서, 신호 소스(source)로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛에서, 디지털화된 신호를 제공하기 위해 상기 수신된 신호를 디지털화하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛에서, 복수의 캐리어를 포함하는 패킷화된 다운링크 신호를 제공하기 위해 상기 디지털화된 신호를 I/Q 매핑 및 프레이밍하는 단계;
    상기 패킷화된 다운링크 신호를 상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛으로부터 상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 적어도 하나로 전송하는 단계; 및
    상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 상기 적어도 하나에서,
    상기 패킷화된 다운링크 신호 중 일부를 다운링크 신호로 변환하는 단계 - 상기 패킷화된 다운링크 신호 중 상기 일부는 상기 복수의 캐리어의 부분 집합에 대응하고, 상기 복수의 캐리어의 상기 부분 집합 내의 캐리어의 수는 상기 복수의 캐리어의 캐리어 수보다 적고, 상기 복수의 캐리어의 상기 부분 집합 내의 캐리어의 수는 구성가능함 - ;
    상기 다운링크 신호를 무선 주파수 신호로서 전송하는 단계;
    업링크 신호를 수신하는 단계;
    상기 업링크 신호를 패킷화된 업링크 신호로 변환하는 단계 - 상기 패킷화된 업링크 신호는 상기 복수의 캐리어의 상기 부분 집합에 대응함 - ; 및
    상기 패킷화된 업링크 신호를 상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛으로 송신하는 단계
    를 포함하는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 신호를 디지털화하는 단계는 상기 수신된 신호를 다운 컨버팅하는 단계, 상기 다운 컨버팅된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계, 및 상기 디지털 신호를 베이스밴드로 변환하는 단계를 포함하는,
    분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디지털 신호를 베이스밴드로 변환하는 단계는 디지털 다운 컨버터를 이용하여 행해지는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패킷화된 다운링크 신호를 전송하는 단계는 광섬유 케이블을 거쳐 광 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    프레이밍은 공공 무선 접속(CPRI) 표준에 따라서 행해지는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패킷화된 다운링크 신호는 각각 데이터 패킷을 상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 하나와 연관시키는 목적지(destination) 어드레스를 포함하는,
    분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 목적지 어드레스는 상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 하나를 식별하는 헤더 정보에 포함되는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패킷화된 업링크 신호는 광 신호이고, 상기 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법은,
    상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛에서, 상기 광 신호를 수신하는 단계;
    디지털화된 업링크 신호를 제공하기 위해 상기 광 신호를 디프레이밍(deframing)하는 단계;
    업 컨버팅된, 디지털화된 신호를 제공하기 위해 상기 디지털화된 업링크 신호를 업 컨버팅하는 단계;
    상기 업 컨버팅된, 디지털화된 신호를 업링크 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 업링크 신호를 상기 신호 소스로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디지털화된 업링크 신호를 업 컨버팅하는 단계는 디지털 업 컨버터를 이용하여 행해지는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 업 컨버팅된, 디지털화된 신호를 변환하는 단계는, 상기 업 컨버팅된, 디지털화된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계 및 상기 아날로그 신호를 업링크 신호로 변환하는 단계를 포함하는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 광 신호는, 상기 광 신호를 상기 디지털 액세스 유닛과 연관시키는 목적지 어드레스를 포함하는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 패킷화된 다운링크 신호를 전송하는 단계는 양방향 광섬유 케이블을 거쳐 상기 패킷화된 다운링크 신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 광 신호를 수신하는 단계는 상기 양방향 광섬유 케이블을 거쳐 상기 광 신호를 수신하는 단계를 포함하는,
    분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 신호 소스는 기지국(base station)이고, 상기 DAU는 상기 기지국으로부터 분리되어 있는,
    분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 DAU는 제1 DAU이고, 상기 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법은,
    상기 제1 DAU로부터, 상기 제1 DAU와 분리되어 있는 제2 DAU로 상기 패킷화된 다운링크 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 제2 DAU로부터 상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 하나로 상기 패킷화된 다운링크 신호를 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  15. 분산 안테나 시스템(DAS)을 동작시키는 방법에 있어서,
    복수의 리모트 무선 유닛을 제공하는 단계 - 상기 복수의 리모트 무선 유닛의 각각은 하나 또는 그 이상의 다운링크 무선 주파수를 수신하고 하나 또는 그 이상의 업링크 무선 주파수를 전송하도록 구성됨 - ;
    상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 적어도 일부와 통신하도록 구성된 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛(DAU)을 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛에서, 신호 소스(source)로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛에서, 복수의 캐리어를 포함하는 패킷화된 다운링크 신호를 제공하기 위해 상기 신호를 I/Q 매핑 및 프레이밍하는 단계;
    상기 패킷화된 다운링크 신호를 상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛으로부터 상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 적어도 하나로 전송하는 단계; 및
    상기 복수의 리모트 무선 유닛 중 상기 적어도 하나에서,
    상기 패킷화된 다운링크 신호 중 일부를 다운링크 신호로 변환하는 단계 - 상기 패킷화된 다운링크 신호 중 상기 일부는 상기 복수의 캐리어의 부분 집합에 대응하고, 상기 복수의 캐리어의 상기 부분 집합 내의 캐리어의 수는 상기 복수의 캐리어의 캐리어 수보다 적고, 상기 복수의 캐리어의 상기 부분 집합 내의 캐리어의 수는 구성가능함 - ;
    상기 다운링크 신호를 무선 주파수 신호로서 전송하는 단계;
    업링크 신호를 수신하는 단계;
    상기 업링크 신호를 패킷화된 업링크 신호로 변환하는 단계 - 상기 패킷화된 업링크 신호는 상기 복수의 캐리어의 상기 부분 집합에 대응함 - ; 및
    상기 패킷화된 업링크 신호를 상기 적어도 하나의 디지털 액세스 유닛으로 송신하는 단계
    를 포함하는, 분산 안테나 시스템을 동작시키는 방법.
  16. 삭제
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