KR101967924B1

KR101967924B1 - Mimo 신호들을 위한 분산 안테나 시스템

Info

Publication number: KR101967924B1
Application number: KR1020137017151A
Authority: KR
Inventors: 루이지 타를라찌; 사무엘레 브리겐티; 피에르 파친
Original assignee: 앤드류 와이어리스 시스템즈 게엠베하
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2019-04-10
Also published as: ITBO20100714A1; EP3490159A1; US20130188753A1; US20160065293A1; US9787385B2; CN103563266B; WO2012075137A1; US9246559B2; IT1403065B1; EP2647133B1; US10700754B2; CN103563266A; US20150023444A1; KR20130124339A; EP2647133A1; US9184962B2; US20180034530A1

Abstract

분산 안테나 시스템 (251)은 적어도 제1 신호 및 제2 신호를 출력하도록 구성된 다중-입력 및 다중-출력 (MIMO) 기지국 (252)을 포함한다. 적어도 하나의 마스터 유닛 (260)은 상기 MIMO 기지국과 통신한다. 적어도 하나의 원격 유닛 (262)이 상기 마스터 유닛 (260)과 통신한다. 적어도 하나의 안테나 (270)가 상기 원격 유닛으로부터 신호를 수신하기 위해 상기 원격 유닛 (262)과 연결된다. 하이브리드 커플러 (274)는 상기 원격 유닛과 안테나 사이에 연결되며 그리고 상기 원격 유닛으로부터 상기 제1 신호 Ch1 및 상기 제2 신호 Ch2를 제1 포트 및 제2 포트 상으로 각각 수신하고 그리고 적어도 하나의 출력 포트 상으로 출력 신호를 제공하도록 구성된다. 상기 출력 신호는 상기 제1 신호의 적어도 일부 그리고 상기 제2 신호의 적어도 일부를 포함한다. 상기 안테나 (270)는 상기 출력 포트와 연결된다.

Description

MIMO 신호들을 위한 분산 안테나 시스템{Distributed antenna system for MIMO signals}

본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템들에 관한 것이며, 더 상세하게는 무선 MIMO 통신을 위한 분산 안테나 시스템에 관한 것이다.

분산 안테나 시스템 (10)과 같은 현재의 무선 통신 시스템이 도 1에서 보이며, 분산된 여러 원격 유닛들 (12)을 포함하여, 상기 시스템의 서비스 영역 내에서 커버리지를 제공한다. 특히, 각 원격 안테나 유닛 (12)은 안테나 (14) 그리고 적절한 전자 장치들을 포함하는 것이 일반적이다. 각 원격 유닛은 마스터 유닛 (16)에 연결된다. 각 마스터 유닛 (16)은, 적어도 하나의 단일-입력 및 단일-출력 (single-input and single-output ("SISO")) 기지 트랜시버 국 (base transceiver station ("BTS" 또는 더 간단하게는, "기지국 (base station)") (20) (이하에서는, "SISO BTS" (20))으로부터의 신호들을 결합하는 RF 결합 네트워크 (18)에 연결된다. 상기 시스템 (10)은 각 마스터 유닛 (16)의 동작을 제어하기 위한 시스템 제어기 (22)를 더 포함할 수 있을 것이다. 도 1에 도시된 것처럼, 상기 시스템 (10)은 복수의 마스터 유닛들 (16) 및 복수의 SISO BTS들 (20)을 포함할 수 있을 것이며, 각 마스터 유닛 (16)은 적어도 두 개의 SISO BTS들 (20)로부터의 신호들을 결합하여 자신의 각 원격 유닛들 (12)로 제공하도록 구성된다.

도 1에 도시된 것처럼, 각 원격 유닛 (12)은 전화기 기기 또는 컴퓨팅 기기와 같은 모바일 기기일 수 있을 무선 기기 (26)에 의해서 수신될 수 있을 무선 신호 (24)를 브로드캐스트할 수 있을 것이다. 특히, 그리고 상기에서 설명된 것처럼, 각 원격 유닛 (12)으로부터의 상기 무선 신호 (24)는 상기 적어도 두 개의 SISO BTS들 (20)로부터의 신호들의 결합일 수 있다. 그래서, 상기 무선 기기 (26)는 상기 원격 유닛들 (12)로부터의 상기 무선 신호들 (24) 중 어떤 것을 통해서 상기 시스템 (10)과 통신할 수 있을 것이다.

기지국으로부터 모바일 기기들까지의 통신들과 같은 무선 통신들을 개선하기 위해서, 다중-입력/다중-출력 (Multiple-Input/Multiple-Output ("MIMO")) 기술이 성능 상승 및 브로드밴드 무선 통신 시스템들을 위한 진보된 솔루션들을 제공하기 위해 활용될 수 있을 것이다. 다양한 정보 시리즈 학습들을 통해서, 전통적인 SISO 시스템들에 관련하여 MIMO 기술을 활용하여 실질적인 향상들이 실현될 수 있을 것이라는 것이 보여졌다. MIMO 시스템들은 그 시스템들이 무선 채널의 다중-경로의 풍부함을 완전하게 활용하게 허용하는 능력들을 가진다. 이는 다중-경로 영향들을 포용하는 것보다는 방해하도록 시도하는 전통적인 기술들과 대조된다. MIMO 시스템들은 기지국에서와 같은 그리고 또한 모바일 기기에서와 같은 통신 링크들 양 단 모두에서 다중-엘리먼트 안테나들에 의존하는 것이 보통이다. 바람직한 빔-형성 (beam-forming) 및 다이버시티 특성들에 추가로, MIMO 시스템들은 멀티플렉싱 이득을 또한 제공할 수 있을 것이며, 이는 공간적으로-독립적인 병렬 서브-채널들을 통해서 다중 데이터 스트림들이 전송되는 것을 허용한다. 이는 시스템 용량에서의 의미있는 증가로 이끌 수 있을 것이다. 일반적으로, 도 1에 도시된 상기 시스템들은 MIMO 기술의 유리함을 가질 수 없다.

예를 들면, 비록 도 1의 무선 기기 (26)가 복수의 원격 유닛들 (12)의 범위 내에 있더라도, 상기 무선 기기 (26)는 상기 원격 유닛들 (12) 중 단 하나의 원격 유닛과만 통신한다. 각 원격 유닛으로부터의 상기 무선 신호들 (24)은 보통은 동일한 주파수에 있으며 그리고 동일한 데이터를 운반하며, 그리고 복수의 원격 유닛들 (12) 및 상기 무선 기기 (26) 사이의 통신은 동시에 신호 하락 및 충돌들로 귀결된다. 더욱이, 상기 무선 기기 (26)로부터의 데이터 대역폭은 하나의 원격 유닛 (12)으로부터의 데이터 수신 및 프로세싱의 속도로 제한된다.

그러므로, MIMO 신호들 처리를 위해서 설치될 전반적인 새로운 시스템을 필요로 하지 않으면서도, 분산 안테나 시스템과 같은 무선 시스템 내 MIMO 신호들의 유리함들을 취하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같은 MIMO 신호들을 위한 분산 안테나 시스템을 제공하려고 한다.

본 발명의 실시예들은 분산 안테나 시스템 (distributed antenna system ("DAS")) 그리고 단일-입력 및 단일-출력 ("SISO") 동작 모드 및 다중-입력 및 다중-출력 ("MIMO") 동작 모드를 제공하기 위해서 사용될 수 있는 사용 방법들을 제공한다. 특히, 몇몇의 실시예들은 적어도 제1 신호 및 제2 신호를 출력하도록 구성된 MIMO 기지국 그리고 상기 MIMO 기지국에 연결된 하이브리드 커플러를 포함한다. 상기 커플러는 제1 포트 및 제2 포트 상으로 상기 MIMO 기지국으로부터 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 각각 수신하고 그리고 적어도 하나의 출력 포트 상으로 출력 신호를 제공하도록 구성된다. 상기 출력 신호는 상기 제1 신호의 적어도 일부 그리고 상기 제2 신호의 적어도 일부를 포함한다. 상기 시스템은, 상기 커플러와 통신하며 그리고 상기 출력 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 마스터 유닛, 그리고 상기 마스터 유닛과 통신하며 그리고 소비자의 무선 기기와 같은 기기로 적어도 상기 출력 신호를 전달하도록 구성된 적어도 하나의 원격 유닛을 더 포함한다. 상기 실시예들에서, 상기 시스템은 상기 분산 안테나 시스템을 SISO 동작 모드에서의 동작으로부터 MIMO 동작 모드로 동적으로 재-구성하도록 선택적으로 동작될 수 있을 것이다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

도 1은 현재의 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예들과 일치하는 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
도 2b는 본 발명의 실시예들과 일치하는 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
도 3은 실내 환경에서 사용되는 본 발명의 실시예들과 일치하는 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에서 활용될 마스터 유닛의 상세한 블록 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에서 활용된 원격 유닛의 일부의 상세한 블록 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에서 활용된 원격 유닛 일부의 대안의 상세한 블록 도면이다.
도 7a는 야외 시나리오에서의 MIMO BTS의 블록 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예들과 일치하는 대안의 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
도 8은 90° 3dB 하이브리드 커플러의 블록 도면 및 전달 함수 표현이다.
도 9는 LTE 물리적 채널 프로세싱의 개관의 블록 도면이다.
도 10은 본 발명을 구현하기 위한 분산 안테나 시스템이다.
도 11은 본 발명의 실시예들과 일치하는 대안의 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들과 일치하는 대안의 분산 안테나 시스템의 블록 도면이다.
첨부된 도면들은 반드시 크기에 맞추진 것이 아니며, 본 발명의 실시예들의 기본적인 원칙들의 예가 되는 다양한 바람직한 특징들의 얼마간의 간략화된 표현을 제시한다는 것이 이해되어야만 한다.
예를 들면, 다양하게 도시된 컴포넌트들의 특정 크기들, 방위들, 위치들 및 모습들을 포함하는, 여기에서 개시된 시스템 및/또는 동작 시퀀스들의 특별한 설계 특징들은 특정의 의도된 응용 및 사용 환경에 의해서 부분적으로 결정될 것이다. 도시된 실시예들의 어떤 특징들은 시각화 및 명백한 이해를 용이하게 하기 위해서 확대되고, 왜곡되고 또는 그렇지 않고 다른 것들과 상대적으로 상이하게 표현될 수 있을 것이다.

도 2a는 MIMO 시스템의 하나의 가능한 구현의 개략적인 모습을 도시하여, 이 시스템에서 MIMO 기지국은 도 1에서 보이는 것과 같이 분산 안테나 시스템과 통합된다. 도 1에 관련하여, 적용할 수 있는 경우에는 유사한 레퍼런스 번호들이 도 2a에서 활용된다. 도시된 것처럼, 두 개의 SISO 기지국들 (20) (각각 SISO 기지국 (20), "SISO BTS" (20))이 상기 원격 유닛들 각각과 연결된다. 추가로, 안테나들 (31 및 32)을 포함하는 MIMO 기지국 (30)은 상기 원격 유닛들 (12)과 연결된다. 상기 MIMO BTS (30)의 안테나 (1)는 제1 마스터 유닛 (16) (마스터 유닛 1)을 통해서 원격 유닛들 (12a 및 12b)과 연결된다. 상기 MIMO BTS (30)의 안테나 (2)는 제2 마스터 유닛 (16) (마스터 유닛 2)을 통해서 원격 유닛들 (12b 및 12c)과 연결된다. 그처럼, 각 원격 유닛에서 산출된 상기 무선 신호들 (24)에 의해 도시된 것처럼, 각 마스터 유닛은 상기 MIMO BTS (30)로부터의 신호들을, 상기 SISO BTS들 (20)에 의한 신호들 출력을 결합한 것으로부터의 결합된 신호에 추가하여, 전송할 것이다. 그러나, 각 안테나가 모든 원격 유닛들에 연결되지 않았기 때문에, 각 원격 유닛은 도시된 것처럼 두 개의 이용 가능한 MIMO 신호들 중 하나만을 전송할 것이다. 파형 프론트들 각각은 도 2a 내 적절한 안테나들 (31, 32) 각각으로부터의 피드 또는 접속 라인들에 대응하여 도시된다.

도 2a에 도시된 실시예는 분산 안테나 시스템 내에 MIMO 신호들의 이용 가능함을 제공하기 위해서 활용될 수 있을 것이지만, 그런 시스템은 MIMO 시스템과 연관된 바람직한 성능 향상들 전부를 실현하지 않을 수 있을 것이다. 예를 들면, 무선 기기 (26)가 적어도 두 개의 상기 원격 유닛들의 결합으로부터 모든 MIMO 신호들을 수신하면, 상기 무선 기기 (26)가 하나의 원격 유닛 (12)에 다른 원격 유닛보다 아주 더 가깝게 위치할 수 있을 것이기 때문에, 수신 RF 전력 불균형이 존재할 수 있을 것이다. 또한, MIMO 특징들을 지원하는 무선 표준들에 따라, 상기 MIMO BTS 안테나들 (31, 32) 중 하나만에 의해서 전송되거나 또는 실제로 전송될 수 있는 WiMAX 프레임 프리엠블 (Frame Preamble) 또는 LTE 프라이머리 동기화 신호 (Primary Synchronization Signal ("P-SS"))와 같은 몇몇의 시그날링 파라미터들이 존재한다. 그러므로, 도 2에서와 같은 MIMO 시스템에서, 이 신호들이 상기 모든 원격 유닛들에 의해서 전송되지 않는 경우에, 상기 원격 유닛들 사이에 아주 높은 수준의 커버리지 여분/중복의 존재하지 않는다면, 상기 시스템은 충분하게 신뢰할만하지 않을 수 있다. 동작에 있어서, SISO 동작 모드 및 MIMO 동작 모드 사이에서의 동적인 스위칭은 성능 문제점들을 드러낼 수 있을 것이다.

도 2b는 본 발명의 실시예들과 일치하는 MIMO 특징들을 통합하는 분산 안테나 시스템 (40)의 다른 가능한 구현의 개략적인 모습을 도시한다. 시스템 (40)은 서비스 영역 내 커버리지를 제공하기 위한 적어도 하나의 원격 유닛 (42)을 포함한다. 특히, 시스템 (40)은 복수의 원격 유닛들 (42a - 42h)을 포함한다. 각 원격 유닛 (42a - 42h)은 적어도 하나의 커버리지 안테나 (44)를 포함하고 그리고 마스터 유닛 (46a - 46b)에 연결된다. 각 마스터 유닛 (42a - 42b)은, 차례로, 적어도 두 개의 입력들을 결합하도록 구성될 수 있을 합산 회로 (48a - 48b) 각각에 연결된다. 특히, 각 합산 회로 (48a - 48b)는 SISI BTS들 (54a 및 도 54b)에 연결된 RF 결합 회로 (50)로부터의 신호를 상기 MIMO BTS (58)로부터의 신호와 결합한다. 상기 MIMO 기지국으로부터의 신호들 (68, 70)은 상기 MIMO BTS (58)의 안테나들 (31 및 32)로부터의 신호들과 연결된 하이브리드 커플러 (52)를 통해서 제시된다. 상기 RF 결합 네트워크 (50)는 복수의 SISO BTS들 (54a - 54b)에 연결되며 그리고 적어도 하나의 결합된 SISO BTS 신호를 참조번호 56a - 56b에서 출력한다.

본 발명의 한 가지 모습에서, 하이브리드 커플러 (52)는 상기 MIMO BTS (58)에 연결되어, 모든 MIMO 신호들 (이 예에서는 두 개의 MIMO 신호들로 도시됨)을 상기 원격 유닛들 (42) 각각으로 상호 연결시킨다. 그러므로, 상기 원격 유닛들 (42) 각각은 상기 SISO BTS들 (54)로부터의 결합된 데이터 스트림들은 물론이며 상기 MIMO BTS (58) 데이터 스트림들 모두를 전송한다. 상기 하이브리드 커플러 (52)는 제1 포트 및 2 포트 (도 2a - 2b에서 포트 1 및 포드 2로 도시됨) 각각에서 각각의 안테나들 (31 및 32)로부터 적어도 두 개의 MIMO 신호들을 수신하고, 그리고 적어도 하나의 출력 포트 (도 2a - 도 2b에서 포트 3 및 포트 4로 도시됨) 상으로 출력 신호를 제공하도록 구성된다. 이 도시된 실시예에서, 두 MIMO BTS 안테나들 (31 및 32)로부터의 결합된 신호들은 상기 출력 포트들 (3 및 4)에서 제공된다. 각 출력 신호는 참조번호 31의 안테나로부터의 제1 신호의 적어도 일부 그리고 참조번호 32의 안테나로부터의 제2 신호의 적어도 일부를 포함한다. 상기 하이브리드 커플러 회로에서, 상기 입력 포트들 (1, 2) 중 하나의 입력 포트에 제시된 상기 제1 신호 (예를 들면, 안테나 1)의 일부 또는 상기 제2 신호 (예를 들면, 안테나 2)의 일부는 제1 커플러 포트 (1) 및 제2 커플러 포트 (2) 중 각 다른 것에서 수신된 상기 제1 신호 및/또는 제2 신호에 관하여 위상 시프트된다. 특히, 상기 하이브리드 커플러 (52)는 MIMO BTS (58) 그리고 마스터 국 (46a - 46b) 사이에 배치되며, 그래서 상기 하이브리드 커플러 (52)는 제1 MIMO 안테나 (31)로부터의 제1 신호 (62) 그리고 제2 MIMO 안테나로부터의 제2 신호 (64)를 포함하여, 상기 MIMO BTS (58)로부터 상기 제1 신호 및 제2 신호를 수신하도록 구성된다. 다음에, 상기 하이브리드 커플러 (52)는 상기 제1 신호 (62)의 일부를 상기 제2 신호 (64)의 위상 시프트된 (phase shifted) 일부와 결합하며 그리고 제1 출력 포트 (예를 들면, 참조번호 3의 출력 포트) 상으로 참조번호 68에서 그 제1 출력 신호를 출력한다. 커플러 (52)는 상기 제2 신호 (64)의 일부를 상기 제1 신호 (62)의 위상 시프트된 일부와 결합하며 그리고 그 제2 출력 신호를 제2 출력 포트 (예를 들면, 참조번호 4의 출력 포트) 상으로 출력한다. 예시적인 일 실시예에서, 상기 하이브리드 커플러 (52)는 90° 3dB 하이브리드 커플러이다 (또한 "직교 (quadrature)" 커플러라고도 불린다).

또한, 몇몇의 실시예들에서, 도 2a에서 보이는 실시예와 같이, 상기 MIMO BTS (58)로부터의 제1 신호 및 제2 신호는 하이브리드 커플러 (58)를 통해서 지나가기보다는 각각의 합산 회로들 (48a - 48b) 및/또는 마스터 유닛들 (46a - 46b)로 개별적으로 제공될 수 있을 것이라는 것이 인정될 것이다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 합산 회로 (48a)는 상기 결합된 SISO BTS 신호 (56a)와 상기 제1 결합된 MIMO 신호 (68)의 결합인 제1 마스터 유닛 신호 (72)를 제공하도록 구성된다. 합산 회로 (48b)는 상기 결합된 SISO BTS 신호 (56b)와 상기 제2 결합된 MIMO 신호 (70)의 결합인 제2 마스터 유닛 신호 (74)를 제공하도록 구성된다. 상기 마스터 유닛들 (46a - 46b) 그리고 원격 유닛들 (42a - 42h)은 다음에는 시스템 제어기 (76)에 의해서 제어될 수 있을 것이며, 이 시스템 제어기는 알람 포워딩은 물론이며, 상기 마스터 유닛들 (46a - 46b) 그리고 원격 유닛들 (42a - 42h)의 전반적인 감독 및 제어를 제공할 수 있을 것이다.

몇몇의 실시예들에서, 각 원격 유닛 (42a - 42h)은 고속 디지털 전송 매체들 또는 링크들 (80a - 80b, 82, 84a - 84b 그리고/또는 86a - 86b)을 경유하여 자신들 각각의 마스터 유닛들 (46a - 46b)에 연결될 수 있을 것이다. 대안으로, 상기 원격 유닛들을 각각의 마스터 유닛들과 연결시키기 위해서 아날로그 전송 매체/링크가 사용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 전송 링크들은 아래에서 설명되는 것처럼 광섬유 (optical fiber)를 이용하여 광 링크들로서 구현될 수 있을 것이다. 그런 파이버 (fiber)를 이용하여, 상기 원격 유닛들과 마스터 유닛들 사이의 트래픽은 RoF (radio-over-fiber) 포맷을 이용하여 구현될 수 있을 것이다. 이 방식에서, 상기 제1 마스터 유닛 신호 (72) 및/또는 상기 제2 마스터 유닛 신호 (74)는 상기 원격 유닛들 (42a - 42h)의 적어도 일부로 디지털 포맷으로 제공되며, 이는 전송 라인 영향들로 인한 적어도 몇몇의 저하를 방지하는데 있어서 도움이 될 수 있을 것이다.

본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게는, 특별한 신호들의 분배를 허용하고 그리고/또는 방해하기 위해서 필터링이 또한 사용될 수 있을 것이라는 것이 인정될 것이다. 그처럼, 몇몇의 실시예들에서, 상기 링크들 (80a - 80b, 82, 84a - 84b 그리고/또는 86a - 86b) 각각은 광섬유 케이블과 같은 광대역 디지털로 변조된 광 인터페이스일 수 있다. 그래서, 각 마스터 유닛 (46a 및/또는 46b)은 자신들의 각 마스터 유닛 신호들 (72 및/또는 74)을 디지털화하고 그리고 그리고 자신들의 각 원격 유닛들 (42a - 42d 및/또는 42e - 42h) 용의 그 디지털 신호들을 출력하도록 구성될 수 있을 것이다. 이 디지털 출력 신호들은, 몇몇의 실시예들에서, 프레임들로 시 분할 다중화되고 (time division multiplexed) 그리고 시리얼 스트림으로 변환될 수 있을 것이다. 상기 원격 유닛들 (42a - 42d 및/또는 42e - 42h)은, 다음에, 자신의 각 마스터 유닛들 (46a 및/또는 46b)로부터 디지털 출력 신호들을 수신하고, 상기 디지털 출력 신호들을 전기 신호들로 변환하고, 필요하다면 다양한 타임 슬롯들을 디-프레임 (de-frame)하고 그리고/또는 상기 전기 신호들을 탈-직렬화 (de-serialize)하며, 그리고 상기 전기 신호들을 자신들의 로컬 안테나 (44)를 경유하여 적어도 하나의 무선 유닛 (90)으로 전송하도록 구성된다.

상기 원격 유닛들 (42a - 42h)은 디지털 RF 음성 및/또는 데이터 신호들을 자신들의 로컬 안테나들 (44)을 경유하여 무선 유닛 (90)으로 송신하고 그리고/또는 그 무선 유닛으로부터 수신하도록 구성된다. 아래에서 설명되는 것처럼, 얼마나 많은 원격 유닛들이 상기 마스터 유닛들에 연결되는가에 따라서, 상기 원격 유닛들 (42b, 42d 및/또는 42f)은, 체인에서 자신에 앞서는, 원격 유닛들 (42a, 42c 및/또는 42e) 각각으로부터 디지털 신호를 수신하도록 또한 구성될 수 있을 것이다. 원격 유닛들 사이의 이 디지털 신호는 선행하는 원격 유닛들 (42a, 42c 및/또는 42e)에 의해서 수신된 상기 무선 유닛 (90)으로부터의 신호들을 포함할 수 있을 것이다. 상기 디지털 신호는 그러면 상기 원격 유닛들 (42a, 42c 및/또는 42e)에 의해 수신된 다른 신호와 결합될 수 있을 것이다. 그처럼, 무선 유닛들 (90)로부터의 디지털 무선 신호들은 결합되고 그리고/또는 각 마스터 유닛 (46a 및/또는 46b)으로 거꾸로 전송될 수 있을 것이다. 상기 마스터 유닛들 (46a 및/또는 46b)은 그러면 자신의 각 원격 유닛들 (42a - 42d 및/또는 42e - 42h)로부터의 신호를 광 신호로부터 전기적인 신호로 변환하고 그리고 그 전기적인 신호를 상기 SISO BTS들 (54a - 54b) 그리고 MIMO BTS (58)로 송신할 수 있을 것이며, 상기 SISO BTS들 (54a - 54b) 그리고 MIMO BTS (58)는 상기 신호의 자신들의 일부들을 탐지하고 그리고 수신하도록 구성될 수 있을 것이다. 대안으로, 상기 마스터 유닛들 (46a 및/또는 46b)은 그러면 자신의 각 원격 유닛들 (42a - 42d 및/또는 42e - 42h)로부터의 신호를 광 신호로부터 전기적인 신호로 변환하고, 상기 전기적인 신호를 상기 SISO BTS들 (54a - 54b) 그리고 MIMO BTS (58)에 의해서 활용된 신호들에 대응한 복수의 대역들 내 복수의 전기적인 신호들로 분리하고, 상기 복수의 전기적 신호들을 복수의 아날로그 신호들로 변환하고, 그리고 상기 복수의 아날로그 신호들을 상기 SISO BTS들 (54a - 54b) 그리고 MIMO BTS (58)로 송신할 수 있을 것이다.

도 2b에 도시된 것처럼, 예로서, 마스터 유닛 (46a - 46b)은 각 원격 유닛들 (42a - 42h)로 다양한 방법들로 선택적으로 연결될 수 있을 것이다. 예를 들면, 마스터 유닛 (46a)은 상기 원격 유닛들 (42a - 42b)로의 업링크 용의 반-이중 (half-duplex) 링크 (80a)를 통해서 원격 유닛들 (42a - 42b)로 그리고 다운링크 용의 반-이중 링크 (80b)로 연결되는 것으로서 도시된다. 그러나, 마스터 유닛 (46a)은 전-이중 링크 (82)를 통해서 원격 유닛들 (42c - 42d)로 연결되는 것으로서 도시된다. 유사하게, 마스터 유닛 (46b)은 상기 원격 유닛들 (42e - 42f)로의 업링크 용의 반-이중 (half-duplex) 링크 (84a) 그리고 다운링크 용의 반-이중 링크 (84b)를 통해서 원격 유닛들 (42e - 42f)로 연결되는 것으로서 도시된다. 그러나, 마스터 유닛 (46b)은 전-이중 링크 (86a)를 통해서 원격 유닛 (42g)으로 연결되고 그리고 전-이중 링크 (86b)를 통해서 원격 유닛 (42h)으로 연결되는 것으로서 도시된다. 그처럼, 전-이중 링크에서, 상기 업링크 신호들 및 다운링크 신호들은 상이한 파장들 상으로 운반되며 그리고 상기 마스터 유닛들 (43a - 43b) 및 원격 유닛들 (42a - 42h)에서 두 개의 광 신호들을 결합하고 그리고/또는 분리하기 위해서 파장 분할 멀티플렉서 (wavelength division multiplexer ("WDM"))가 채택된다. 대안으로, 상기 마스터 유닛들 (43a - 43b) 및 원격 유닛들 (42a - 42h)은 무엇보다도 동축 케이블, 트위스티드 페어 구리 와이어들, 자유 공간 RF 또는 광과 같은, 또는 많은 것들 중에서도 이더넷, SONET, SDH, ATM 및/또는 PDH와 같은 공유 네트워크들과 같은 고속 데이터 레이트 매체용의 상이한 트랜시버를 통해서 통신할 수 있을 것이다. 인정될 수 있을 것처럼, 도 2b에 도시된 것과 같이 하나 또는 그 이상의 예시의 링크들은 상기 원격 유닛들 모두를 상기 마스터 유닛들에게 연결시키기 위해서 선택될 수 있을 것이다.

몇몇의 실시예들에서, 도 2b에 도시된 상기 시스템 (40)은 SISO 시스템 그리고/또는 MIMO 시스템으로서 선택적으로 그리고 동적으로 활용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 하이브리드 커플러 (52)가 활성화되지 않으면, 상기 SISO BTS들 (54a - 54b)로부터의 신호들은 상기 원격 유닛들 (42a - 42h)의 적어도 일부로 전송될 수 있을 것이며 그리고 상기 시스템은 SISO 시스템과 유사하게 활용될 수 있을 것이다. 이 방식에서, 상기 원격 유닛들 (42a - 42h) 각각은 상기 SISO BTS들 (54a - 54b)에 의해서 사용되는 주파수들에 대응하는 적어도 두 개의 무선 주파수들을 통해서 통신한다. 그러나, 상기 하이브리드 커플러 (52)가 선택적으로 활성화되면, 상기 SISO BTS들 (54a - 54b)로부터의 신호들은 상기 결합된 MIMO 출력 신호들 (68, 70)과 결합되어, 각 원격 유닛 (42a - 42h)이 SISO BTS들 (54a - 54b)로부터의 신호들을 상기 SISO BTS들 (54a - 54b)에 의해 사용된 주파수들에 대응하는 적어도 두 개의 무선 주파수들을 통해서 전달하고 그리고 상기 MIMO 신호들 중 둘 또는 모두를 전달하도록 한다. 그래서, 상기 하이브리드 커플러 (52)의 선택적 활성화가 상기 시스템 (40)을 SISO 모드 동작으로부터 MIMO 모드 동작으로 동적으로 재구성하는 결과로 이끈다. 그처럼, 상기 시스템 (40)은 상기 MIMO BTS 안테나들 중 하나의 안테나만에 의해서 전송되거나, 또는 옵션으로는 전송될 수 있는 WiMAX 프레임 프리앰블 및/또는 LTE P-SS (Primary Synchronization Signal)를 처리하도록 구성된 실내 MIMO 시스템으로서 사용될 수 있을 것이다.

그래서, 상기 MIMO BTS (58)로부터의 상기 제1 신호 (62)의 일부 및 제2 신호 (64)의 일부는 상호-연결되고 결합되며 그리고 상기 MIMO BTS의 MIMO 동작에 영향을 미치지 않으면서도 상기 원격 유닛들 (42a - 42h) 모두로 송신될 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 시스템 (40)의 각 원격 유닛 (42a - 42h)은 상기 MIMO BTS (58) 및 그것의 안테나들 (31, 32) (예를 들면, 참조번호 68의 출력 신호들 또는 참조번호 70의 출력 신호)로부터의 데이터 스트림들 둘 (또는 모두)을 상기 결합된 SISO BTS 신호들 (56a - 56b)과 함께 전송하도록 구성될 수 있을 것이다.

도 3은 도 2b의 시스템 (40)과 유사하지만 실내 환경 (104)에서 사용된 복수의 원격 유닛들 (42a - 42d)를 포함하는 무선 통신 시스템 (100)의 개략적인 모습을 도시한다. 특히, 도 3은 원격 유닛들 (42a - 42b)을 도시하며, 상기 마스터 유닛 (46a)에 연결된 이 원격 유닛들 (42a - 42b)은 실내 환경 (104) 주위에 위치하여, 그 원격 유닛들의 신호들이 실질적으로 겹치지 않도록 한다. 원격 유닛들 (42c - 42d)은 유사하게 위치할 수 있을 것이다. 그처럼, 상기 환경 (104)의 일부 내의 무선 기기 (90)는 두 개의 원격 유닛들로부터 신호들을 수신할 수 있을 것이다 (도 3에 도시된 것처럼, 무선 기기 (90)는 원격 유닛들 (42a 및 42d)로부터 신호들을 수신한다). 그처럼, 상기 무선 기기 (90)가 두 개의 상이한 마스터 유닛들 (46a 및 46b) 각각에 의해서 피딩되는 두 원격 유닛들 (42a 및 42d)로부터 두 개의 같지 않은 신호들을 수신할 수 있고, MIMO 공간 멀티플렉싱이 활용될 수 있을 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 분산 안테나 시스템에 하이브리드 커플러를 통합하여, MIMO 신호들 모두는 (이 경우에는, MIMO 신호들 둘 모두) 상호-연결되고 그리고 MIMO 동작에 영향을 미치지 않으면서 상기 원격 유닛들 모두로 송신될 수 있다. 각 원격 유닛은 인터-스트림 (inter-stream) 간섭을 생성하지 않으면서도 양 MIMO 병렬 데이터 스트림들을 전송할 수 있으며, 이는 이 스트림들 사이에 90° 위상 시프트가 존재하기 때문이다. 즉, 분산 MIMO 개념은 두 병렬 분산 MIMO 시스템들 내에서의 분리 (split)이다. 첫 번째 것은 "동상 (in phase)"이며, 두 번째 것은 "90° 위상 시프트"된 것이다. 물론, MIMO 공간 멀티플렉싱을 활용하기 위해서, 상기 무선 기기 (90)가 상이한 마스터 유닛들에 의해서 피딩된 적어도 두 개의 원격 유닛들로부터 실질적인 전력 기여 (power contribution)들을 수신하는 것이 필요하다. 그러므로, 그처럼, MIMO 공간 멀티플렉싱을 유지하기 위해서, 상기 무선 기기 (90)는 상이한 마스터 유닛들과 연결된 두 개의 원격 유닛들 (에를 들면, 참조번호 42a, 42d) 중 하나 이상의 원격 유닛들로부터 전력을 수신하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 가지 이득은 상기 원격 유닛들이 상기 MIMO 기지국 안테나들 중 단 하나의 MIMO 기지국 안테나와만 연관된 신호들을 전송하는 경우인 상기 논의된 문제점들을 본 발명이 해결한다는 것이다. 유사하게, 특정 원격 유닛 (42a - 42d)에 더 가깝게 위치할 때에 무선 유닛 (90)에 영향을 미칠 수 있을 전송된 병렬 데이터 스트림들 사이의 성능 감소들이 중점을 두어 다루어질 수 있을 것이며, 두 개의 원격 유닛들 (42a - 42d)로부터의 두 신호들에 대해 수신된 전력 레벨들은 실내 환경 (104) 내 대부분의 위치들에서 보통 유사하며, 그래서 데이터 처리량을 증가시킨다. 이 문제는 단일의 데이터 스트림만을 전송하는 원격 유닛들을 구비한 분산 MIMO 시스템에 영향을 미치는 "근거리-원거리 문제 (near-far problem)"로 종종 불린다. 이 문제는 본원에서 3dB 90°하이브리드 커플러를 이용하여 아래에서 설명되는 것처럼 다루어진다.

본 발명의 다른 특별한 이점은 원래 SISO 시스템을 위해서 구현된 현존하는 분산 안테나 하부구조 내에 MIMO 시스템 배치를 제공할 수 있는 능력이다. 본 발명은 MIMO 기지국에 의해서 수행된 SISO 및 MIMO 동작 모드 사이에서의 선택적인 연결 또는 동적 스위칭을 하면서 또한 동작할 수 있을 것이다. 또한, 상기 MIMO 기지국이 다운링크 공간 다중화 모드에서 동작할 때에, 본 발명은 전송된 병렬 데이터 스트림들에 관련된 성능 균등화 (performance equalization)를 제공한다. 즉, 논의된 것처럼, 90° 3dB 하이브리드 커플러는 상기 "근거리-원거리 문제"를 해결하기 위해서 사용된다. 상기 하이브리드 커플러를 통해서 수행된 상기 인터-스트림 상호-연결 (cross-coupling)은 두 개의 데이터 스트림들 사이의 성능에 있어서의 잠재적인 불합치를 중점을 두어 다루기 위해서 3GPP LTE 표준에 의해서 규정된 것과 같은 MIMO 프리-코딩과 유사하게 또는 그 MIMO 프리-코딩의 대체로서 행동한다. 즉, 본 발명에 의해서 제공된 프리-코딩 (pre-coding)은 상이한 채널 상태들을 겪는 두 개의 데이터 스트림들의 (비트 오류 레이트, 오류 벡터 크기 등과 같은) 성능을 균등하게 하려고 의도된 것이다. "근거리-원거리 문제"의 경우에, 두 스트림들은 상이한 채널 경로-손실들을 겪는다. 또한, LTE 표준 고유의 동작에 대해, 프리-코딩 코딩 방식은 직교 (orthogonal)여서, 원래의 심볼들이 수신기에서 복구될 수 있어서 인터-스트림 간섭을 피하도록 하는 것이 강제된다. 이 조건은 본 발명의 한 가지 모습에 관련하여 아래에서 설명되는 것과 같은 90° 하이브리드 입력-출력 전달 함수에 의해 충족된다.

도 8을 참조하면, 90° 3dB 하이브리드 커플러가 보이며 그리고 "근거리-원거리 문제"로 인해서 데이터 스트림들 (코드-워드들) 사이에서의 있을 수 있는 성능 감소에 대해서 보상하기 위한 "하드웨어" MIMO 프리-코딩 회로로서 행동한다. 도 8에서 보이는 방정식은 입력 및 출력 포트 관계 및 90° 3dB 하이브리드 커플러의 전달 함수를 각각 도시한다. 그처럼, 본 발명의 모습에 따라, 도 8에서 반영된 전달 함수 행렬은 90° 3dB 하이브리드 커플러의 MIMO 프리-코딩 행렬로서 또한 간주될 수 있다. 도 9는 전형적인 LTE 물리 채널 프로세싱 스트림에서 MIMO 프리-코딩 블록의 위치를 도시한다. 본 발명의 모습에 따라서, 90° 3dB 하이브리드 커플러의 여기에서 개시된 것과 같은 LTE MIMO 분산 안테나 시스템으로의 이용은 상기 프리-코딩의 실행을 BTS 물리 채널 프로세싱에서라기보다는 BTS 안테나 포트들에 위치하도록 한다. 그러므로, 본 발명은 사용자 장비의 피드백 기초 상에 프리-코딩 선택을 담당하는 MIMO BTS 스케줄러 회로에 대한 하드웨어 향상을 또한 나타낸다.

본 발명의 다른 모습에 따라서, 본 발명의 실시예에서 활용된 상기 하이브리드 커플러는 서로에게 직교하는 입력 신호들을 만든다. 입력 포트들 1, 2 그리고 출력 포트들 3, 4 사이의 기기의 상호성은, 심지어는 입력 포트와 출력 포트를 교환했다고 하더라도 그 결과인 전달 함수 행렬이 동일하게 유지된다는 것을 제공한다. 이는 공간 멀티플렉싱을 지원하는 MIMO 신호들을 지원하는 능력에 영향을 미치치 않으면서 MIMO 신호들을 결합하는 능력을 본 발명에게 제공한다.

도 4 - 도 6은 본 발명의 실시예들을 구현하기 위한 예시의 분산 안테나 시스템을 도시한다. 마스터 유닛 (46)에 집중하면, 도 4는 상기 마스터 유닛 (46)의 상세한 블록 도면이다. 각 마스터 유닛 (46)은 한 개 내지 여섯 개의 라디오 채널들 (이하에서는 "경로"로 부른다) (110), 한 개 내지 네 개의 디지털 변조 광 채널들 (112), 제어기 (114), 클록 생성기 (116), 및 이더넷 스위치 (118)를 포함한다.

일 실시예에서, 참조번호 110a와 같은 각 경로는, 예를 들면, SISO BTS들 (54a - 54b) 및/또는 MIMO BTS (58)로의 그리고 그것들로부터의 신호를 처리하도록 구성될 수 있을 것이다. FDD 에어 인터페이스에 대해서, 상기 경로들 (110a)은 상기 업링크 신호 및 상기 다운링크 신호를 다루기 위해서 결합기 및 듀플렉서 (120)를 채택한다. RF 다운컨버터 (122)는 A/D 컨버터 (124)가 완전하게 로딩되는 것을 보장하기 위해서 상기 결합기/듀플렉서 (120)로부터 수신한 신호를 증폭한다. 상기 RF 다운컨버터 (122)는 A/D 컨버터 통과 대역 내에서 대역의 중심 주파수를 세팅한다. 광대역 A/D (124)는 모든 다운링크 채널들의 디지털화되는 것을 보장하기 위해서 상기 에어 인터페이스의 전체 다운링크 대역을 디지털화한다. 리샘플러 (126)는 상기 신호를 복소수 포맷으로 변환하고, 몇몇의 경우들에서는 상기 주파수 대역을 디지털로 다운컨버트하고, 상기 신호를 십분의 일씩을 제거하고 필터링하며, 그리고 그것을 리샘플 (resample)한다. 이는 광 라인들을 통해서 전달되어야만 하는 참조번호 128a와 같은 다운링크 신호와 연관된 데이터의 양을 줄여주며 그리고 상기 디지털화된 데이터의 레이트를 상기 광 네트워크 비트 레이트에 동기화한다.

상기 라디오 채널 (11a)의 업링크 섹션은 상기 마스터 유닛 (46)에 연결된 원격 유닛들 (42)로부터의 자신이 할당된 대역용의 참조번호 129a - 129d의 신호들과 같은 업링크 신호들을 그 신호들이 전기적인 신호로 변환된 이후에 합산한다 (130). 상기 합산 (130)된 것은 몇몇의 경우들에서의 상이한 데이터 레이트로의 변경에 보간되며, 그리고 리샘플러 (132)에 의해서 업컨버트되며 그리고 그 후에 D/A 컨버터 (134)에 의해서 아날로그 모습으로 변환된다. RF 업컨버터 (136)는 상기 아날로그 신호의 중심 주파수를 에어 인터페이스용의 적절한 주파수로 변환하고 그리고 그것을 증폭한다. 그 증폭된 신호는 결합기/듀플렉서 (120)에 인가하고 그리고 상기 SISO BTS들 (54a - 54b) 및/또는 MIMO BTS (58)로 거꾸로 라우팅된다.

TDD 에어 인터페이스들을 활용하는 실시예들에서, 상기 결합기 및 듀플렉서는 도 4에서 예를 들면 라디오 채널 (110b)에서 보여지고 그리고 도 5에서 상세하게 보여진 스위칭 기능 (138)에 의해서 대체된다. 상기 마스터 유닛 (46)이 상기 다운링크 신호를 수신하고 있을 때에, RF 업컨버터 내의 RF 증폭기는 기능이 억제되며 그리고 상기 스위칭 기능 (138) 내 션트 스위치는 누설을 추가로 줄이기 위해서 상기 RF 증폭기를 그라운드로 분기시킬 수 있을 것이다. 상기 마스터 유닛 (46)이 업링크 신호를 기지국 (42)으로 송신하고 있는 구간들 동안에, 상기 RF 증폭기는 기능이 활성화되며, 상기 션트 스위치는 개방되며 그리고 상기 스위칭 기능 (138) 내 직렬 스위치는 고전력 레벨들로 인한 손상으로부터 상기 RF 다운컨버터를 보호하기 위해서 개방될 수 있을 것이다. 상기 스위치 제어 타이밍 (144)은 마스터 유닛 제어기 (114)에 의해서 상기 다운링크 신호 (128b)로부터 결정된다. 추가로, 직렬 데이터 스트림이 전기-광 트랜시버 (148) 내 전송기로 송신되기 이전에 그 직렬 데이터 스트림 내에 포함된 중복 디지털 정보를 줄이기 위해서 데이터 압축에 포맷기 (146)가 적용될 수 있을 것이다. 상기 압축은 대역폭을 절약하는 것을 또는 더 낮은 비트 레이트로 덜 비싼 트랜시버를 사용하는 것을 허용할 수 있을 것이다. 그 압축된 직렬 데이터는 참조번호 148의 광 수신에서의 반대 말단들 상으로 수신된 이후에, 상기 수신기 측 포맷기 (146)에 의해서 압축되지 않은 데이터 스트림으로 변환될 수 있을 것이다.

각 디지털 변조된 광 채널 (112a - 112b)은 포맷기 (146) 및 전기-광 트랜시버 (148)로 구성된다. 나가는 (outgoing) 측에서, 상기 포맷기 (146)는 상기 디지털화된 다운링크 신호 (128a - 128b)를 감소된 매체 독립적 인터페이스 (Media Independent Interface ("RMII")) 포맷 (150a - 150b) 내 커스토머 이더넷, 동작 및 유지 (operation and maintenance ("O&M")) 데이터 (152a - 152c) 그리고 동기화 정보와 함께 시분할 다중화된 프레임들로 블록한다. 다른 실시예들에서, 많은 것들 중에서도 MII, RMII, GMII, SGMII, XGMII와 같은 다른 인터페이스들이 상기 RMII 인터페이스의 자리에서 사용될 수 있을 것이다. 논리 1들 또는 0들의 긴 스트링들을 제거하기 위해서, 상기 프레임 데이터는 그 프레임 데이터를 선형 피드백 시프트 레지스터의 출력과 배타적 OR (XOR)한 것에 의해서 랜덤화될 수 있을 것이다. 8비트/10비트 또는 64비트/66비트 코딩과 같은 다른 알려진 코딩 포맷들이 또한 사용될 수 있을 것이지만, 그 디지털 직렬 링크의 사용에 있어서의 효율성의 감소로 귀결될 수 있을 것이다. 그러면 이 디지털 데이터는 전기-광 트랜시버 (148) 내 광 전송기를 변조하기 위해서 사용되는 직렬 스트림으로 변환된다. 단일의 광섬유 구현에서, 상기 두 개의 광 신호들을 결합하고 또는 분리하기 위해서 파장 다중화 멀티플렉서 (wavelength division multiplexer ("WDM")) (149)가 채택될 수 있을 것이다.

상기 원격 유닛들 (44)로부터의 인입 신호들에 대해서, 상기 전기-광 트랜시버 (148)는 상기 광 신호를 전기적인 신호로 변환한다. 상기 포맷기 (146)는 상기 인입 비트 스트림을 위상 잠금 (phaselock)하고 그리고 상기 데이터 레이트로 위상 잠금되고 그리고 상기 직렬 데이터 스트림에 정렬된 비트 클록을 생성한다. 그러면 상기 포맷기 (146)는 상기 직렬 스트림을 병렬 디지털 데이터 스트림으로 변환하고, 그것을 탈-랜덤화하고 그리고 프레임 동기화를 수행한다. 그러면 그것은 상기 디지털화된 업링크 신호를 각 대역 용으로 분해하고, 각 대역을 버퍼링하며 그리고 필요하다면 그 대역들을 적절한 라디오 채널들 (110a, 110b)로 라우팅한다. 마지막으로, 상기 포맷기 (146)는 상기 버퍼들 그리고 O&M 이더넷 데이터 (152a - 152c)와 사용자 이더넷 데이터 (150a - 150b)를 분해하고 그리고 그것들을 각각 상기 제어기 (114) 및 상기 이더넷 스위치 (118)로 라우팅한다.

상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 상기 마스터 유닛 (46) 내 다른 블록들을 구성하고 제어하기 위해서, 로컬에서 저장된 정보 및 상기 O&M 이더넷 데이터로부터의 정보를 사용한다. 그것은 이 정보를 상기 원격 유닛들 (42)로 또한 통과시키고 그리고 상기 원격 유닛들 (42) 및 상기 마스터 유닛 (46)의 상태를 상기 시스템 제어기 (76)로 보고한다. 참조번호 110b와 같은 라디오 채널이 TDD 에어 인터페이스에 할당될 때에, 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 TDD 스위치 제어기 타이밍 (114)을 유도하기 위해서 상기 대응 다운링크 신호 (128b)를 또한 사용한다.

상기 시스템 제어기 (76)는 일반적으로 전반적인 시스템 제어를 가진다. 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 개별 모듈들을 감독하는 것은 물론이며 개별 모듈들을 구성하는 기능을 한다. 상기 구성 및 감독 기능들의 일부로서, 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 다운링크 시그날링을 디코딩함으로써 또는 타임 변형 UL RSSI와 같은 다른 소스나 외부 소스로부터 제공된 몇몇의 기지국 클록 신호로부터 타이밍을 획득함으로써 상기 업링크/다운링크 스위치 타이밍을 결정하도록 동작할 수 있다. 업링크 또는 다운링크 뮤팅 (muting), 타임 슬롯들 내 업링크 또는 다운링크 수신 신호 강도 표시 (Received Signal Strength Indication ("RSSI")) 측정들, 업링크 및 다운링크 트래픽 분석 등와 같은 타임 슬롯 기반의 기능들을 허용하기 위해서, TDMA 시스템들의 다운링크 프레임 클록은 상기 다운링크 시그날링을 디코딩함으로써 결정되고 분배될 수 있을 것이다. 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 리샘플러 (126, 132) 내 필터 구성을 돕거나 또는 자동적으로 구성하기 위해서 상기 RF 스펙트럼 내 액티브 채널들을 탐지할 수 있을 것이다. 상기 리샘플러 내 개별 신호들의 최적의 레벨링 (leveling)은 상기 다운링크 RF 대역 내 다양한 신호들의 RSSI 측정에 의해서 또한 결정될 수 있을 것이다. 원격 유닛 제어기는 상기 원격 유닛 (42)의 업링크에서 유사한 작업들을 수행할 수 있을 것이다.

클록 생성기 (116)는 마스터 유닛 (46) 기능 블록들을 위한 안정된 클록들 및 레퍼런스 신호들을 생성하기 위해서 온도 보상 전압 제어 수정 (temperature compensated voltage controlled crystal ("TCVXO"))을 사용할 수 있을 것이다. 비록, 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자는 상기 시스템이 필요로 하는 안정된 클록들을 생성할 수 있는 한은 클록 신호들을 생성하기 위해서 다른 기기들 또는 수정들이 또한 사용될 수 있을 것이라는 것을 인정할 것이다.

이제 원격 유닛 (42)에 집중하면, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일시예와 일치하는 원격 유닛 (42)의 상세한 블록 도면을 포함한다. 각 유닛 (44)은 한 개 내지 여섯 개의 라디오 채널들 (160), 하나 또는 그 이상의 DMOC들 (162), 원격 유닛 제어기 (164) 및 이더넷 스위치 (166)을 포함할 수 있을 것이다.

상기 DMOC들 (162)은 다운스트림 채널 (168) 및 업스트림 채널 (170)로 표시될 수 있을 것이다. 상기 다운스트림 채널 (168)은, 그렇게 연결되었다면, 데이지 체인에서 이 원격 유닛 (42)에 앞에 있는 원격 유닛 (42)에 연결된다. 상기 업스트림 채널 (1720)은 마스터 유닛 (46) 또는 다른 원격 유닛 (42)에 연결된다. 상기 DMOC (162) 기능 블록들은 상기 마스터 유닛 (46) 내 그 기능 블록들과 유사하다. 둘 모두는 포맷기 (172) 그리고 전기-광 트랜시버 (174)로 구성된다. 나가는 (outgoing) 데이터는 버퍼링되고, 프레임들로 포맷팅되고, 랜덤화되며, 병렬에서 직렬로 변환되며 그리고 상기 전기-광 트랜시버 (174) 내 광 전송기를 변조하기 위해서 사용된다. 인입 데이터는 광 포맷으로부터 전기적인 포맷으로 변환되며, 비트 동기화되며, 탈-랜덤화되며, 프레임 동기화되고 그리고 병렬 포맷으로 변환된다. 그러면 다양한 데이터 유형들은 분할되어 상기 원격 유닛 (42) 내 다른 기능 블록들로 버퍼링되고 분산된다. 몇몇의 실시예들에서, 포맷기 (172)는 상기 디지털 광 링크를 통해서 대역폭을 줄이기 위해서 압축 및 압축해제 방식들을 구현할 수 있을 것이다.

상기 원격 유닛 (42) 내 라디오 채널들은 상기 마스터 유닛 (46) 내의 라디오 채널들과 기능적으로 유사하다. 각 라디오 채널은 단일의 RF 대역을 처리하도록 구성된다. 상기 마스터 유닛 (46) 라디오 채널 (110)과는 다르게, 상기 원격 유닛 (42) 라디오 채널들 (160)은 크로스밴드 커플러 (176)를 경유하여 자신의 안테나 (44)와 연결된다. FDD 에어 인터페이스들에 대해서, 라디오 채널 (160a)과 같은 상기 라디오 채널들은 상기 업링크 및 다운링크 신호를 분리하기 위해서 듀플렉서 (178)를 채택한다. 듀플렉서들, 크로스-밴드 결합기들 및 커플러들은 상기 마스터 유닛 (46) 또는 원격 유닛들 (42) 어느 하나의 몇몇의 실시예들에 대해서는 옵션일 수 있을 것이다. 이 실시예들에서, 추가의 안테나들이 상기 원격 유닛들 (42) 내 듀플렉서 (178) 및 크로스-커플러 (176)를 대체할 수 있을 것이다. 추가의 케이블들이 상기 마스터 유닛 (46)에서 필요할 수 있을 것이다. RF 다운컨버터 (180)는 A/D 컨버터 (182)가 완전히 로딩되는 것을 보장하기 위해서 상기 안테나 (44)로부터 수신한 업링크 신호를 증폭하고 그리고 A/D 컨버터 통과 대역 내에 상기 대역의 중심 주파수를 세팅한다. 광대역 A/D (182)는 모든 업링크 채널들이 디지털화되는 것을 보장하기 위해서 상기 에어 인터페이스의 전체 업링크 대역을 디지털화한다. 리샘플러 (184)는 상기 업링크 신호를 복소수 포맷으로 변환하고, 몇몇의 경우들에서는 상기 신호를 디지털로 다운컨버트하고, 그 신호를 십분의 일씩을 제거하고 필터링하며, 그리고 그것을 다중-레이트 필터 뱅크로 리샘플링한다. 이는 광 링크들을 통해서 전달되어야만 하는 데이터의 양을 줄여주며 그리고 상기 디지털화된 데이터의 레이트를 상기 광 네트워크 비트 레이트에 동기화한다. 상기 리샘플러 (184)의 출력은 합산기 (187)에서 다운스트림 원격 유닛들 (42)로부터의 업링크 신호들 (186a)에 추가된다. 각 대역에 대해 상기 합산된 업링크 신호 (188a)는 그러면 상기 DMOC (162) 내 업스트림 채널 (170) 내 포맷기 (172)로 송신된다.

각 대역 (190a, 190b))에 대한 상기 다운링크 신호 (190)는 상기 리샘플러 (192)에서 보간되고 그리고 주파수 시프트된다. 개별 스펙트럼 성분들의 그룹 지연은 상기 리샘플러 (192) 내 필터들 또는 지연 엘리먼트들을 경유하여 조절될 수 있다. 그러면 상기 신호는 상기 D/A 컨버터 (194)에 의해서 아날로그 모습으로 변환된다. 상기 RF 업컨터버 (196)는 상기 아날로그 다운링크 대역의 중심 주파수를 에어 인터페이스용의 적절한 주파수로 변환하고 그리고 그것을 증폭한다. 그 증폭된 신호는 그러면 상기 안테나 (44)에 인가되고 그리고 무선 유닛 (90)으로 전송된다.

TDD 에어 인터페이스들에 대해서, 상기 듀플렉서 (178)는 라디오 채널 (160b) 그리고 도 5a에서 보여진 스위칭 기능 (138)에 의해서 대체된다. 상기 원격 유닛 (42)이 상기 업링크를 수신하고 있을 때에, 상기 RF 업컨버터 (196) 내 상기 RF 전력 증폭기는 기능이 억제되며 그리고 상기 스위칭 기능 (138) 내 션트 스위치는 누설을 추가로 줄이기 위해서 상기 RF 증폭기를 그라운드로 분기시킨다. 상기 원격 유닛 (42)이 상기 다운링크 신호를 전송하고 있을 때에, 상기 RF 증폭기는 기능이 활성화되며, 상기 션트 스위치는 개방되어 상기 다운링크 신호가 상기 안테나 (44)에 도달하도록 허용하며 그리고 상기 스위칭 기능 (138) 내 직렬 스위치는 개방되어 고전력 레벨들로 인한 손상으로부터 RF 다운컨버터 (180)를 보호하도록 한다. 상기 마스터 유닛 (46)과 함께, 상기 스위치 제어 타이밍 (144)은 상기 제어기 (164)에 의해서 상기 다운링크 신호 (190a, 190b)로부터 결정된다.

상기 클록 생성기 (198)는 협대역 위상 잠금 루프 (phaselocked loop ("PLL"))를 경유하여 상기 인입 직렬 데이터 스트림 비트 레이트로 위상 잠금된 전압-제어 수정 발진기 (voltage-controlled crystal oscillator ("VCXO"))를 포함한다. 상기 VCXO 출력은 분리되고 그리고 각 라디오 채널 (160a - 160b)에서 로컬 발진기들을 위한 주파수 레퍼런스 (200), 상기 A/D 컨버터 (182) 및 D/A 컨버터 (194) 용의 샘플링 클록들, 그리고 상기 원격 유닛 (42) 내 다른 블록들 용의 클록으로서 사용된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자는 로컬 발진기들이 주파수 상에 위치한다는 것을 보장하기 위해서 긴 기간의 주파수 정밀도는 양호해야만 하며 그리고 상기 A/D 및 D/A 변환 프로세스들을 저하시키기 않는다는 것을 보장하기 위해서 짧은 기간 지터 레벨들이 또한 낮아야만 한다는 것을 이해할 것이다. 상기 마스터 유닛 (46) 내 안정한 TCVCXO로부터 유도된, 상기 광 링크의 데이터 레이트로 위상 잠금함으로써, 상기 원격 유닛 (42)은 긴 기간 주파수 정확성을 유지하기 위해서 값비싼 오븐 보상 발진기 또는 GPS 훈련 방식을 필요로 하지 않으며, 그럼으로써 더욱 많은 원격 유닛들 (42)이 덜 비싸도록 한다. 협대역 PLL 및 수정 제어 발진기를 사용하는 것은 A/D 및 D/A 컨버터 클록들 용의 짧은 기간 지터를 줄이는데 있어서 도움이 될 수 있을 것이다. 각 원격 유닛 (42)에서 상기 광학 링크들에서의 전송 데이터에 다시 클록을 공급하기 위해서 상기 복구된, 지터 감소된 클록을 사용하는 것은 다운스트림 원격 유닛들 (42)에서 A/D 및 D/A 컨버터 클록들을 향상시키는데 있어서 도움을 줄 수 있을 그리고 광 통신 채널들 (162)의 비트 오류 레이트 (bit error rate ("BER"))를 축소시키는데 있어서 도움을 줄 수 있을 지터 축적을 감소시킨다.

상기 원격 유닛 제어기 (remote unit controller ("RUC")) (164)는 상기 원격 유닛 (42)에서 다른 블록들을 구성하고 제어하기 위해서 로컬에서 저장된 정보 그리고 상기 O&M 이더넷으로부터의 정보를 사용한다. 다운스트림 RMII (152d) 그리고 업스트림 RMII (152e)는 상기 포맷기 (172)로 또한 공급될 수 있을 것이다. 추가로, 로컬 O&M 데이터 (206)는 로컬 O&M 단말 (204)에서 구성될 수 있을 것이다. 원격 유닛 (42)은 이 정보를 업 및 다운스트림 원격 유닛들 (42) 및/또는 마스터 유닛 (46)으로 통과시킨다. 상기 RUC (164)는 필요할 때에는 TDD 스위치 제어 타이밍 (144)을 유도하기 위해서 적절한 다운링크 신호를 추가로 사용한다.

원격 유닛 (42)에서 활용된 라디오 채널 (160c)의 대안의 실시예에서, 상기 라디오 채널 (160c)은 상기 전력 증폭기를 선형화하기 위해서 디지털 선-왜곡 (pre-distortion)을 또한 사용할 수 있을 것이다. 원격 유닛 (42) 내 라디오 채널 (160c)의 이 실시예는 도 6의 블록 도면들에서 보인다. 이 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 라디오 채널들 (160c)에 세 번째 신호 경로가 추가될 수 있을 것이다. 그 세 번째 경로는 전력 증폭 이후에 상기 다운링크 신호를 연결 해제하고 그리고 그것을 디지털화한다. 상기 안테나 (44)로부터의 신호는 RF 다운컨버터 (208)에서 수신되며, 이 RF 다운컨버터는 A/D 컨버터 (210)가 완전히 로딩되는 것을 확실하게 하기 위해서 상기 수신된 신호를 증폭하며 그리고 상기 A/D 컨버터 통과 대역 내에서 상기 대역의 중심 주파수를 세팅한다. 상기 광대역 A/D (210)는 모든 업링크 채널들이 디지털화되는 것을 확실하게 하기 위해서 상기 에어 인터페이스의 전체 업링크 대역을 디지털화한다. 상기 디지털화된 신호는 상기 디지털 선-왜곡 유닛 (212) 내 상기 다운링크 신호의 지연된 버전과 비교되며 그리고 그 차이는, 상기 전력 증폭기 내 비-선형성을 교정하기 위해 D/A 변환 이전에 상기 신호의 이득 및 위상을 적응적으로 조절하기 위해서 사용된다.

본 발명의 상기 실시예들의 설명에 의해서 본 발명이 도시되고, 그리고 상기 실시예들은 아주 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구항들의 범위를 그런 상세한 내용으로 한정하거나 또는 어떤 방식으로라도 제한하는 것은 본 출원인의 의도는 아니다. 추가적인 유리함들 및 수정들은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 쉽게 나타날 것이다. 예를 들면, 본 발명의 실시예들과 일치하는 분산 안테나 시스템은 도시된 것들보다 더 많은 또는 더 적은 원격 유닛들 (42), 마스터 유닛들 (46), 합산 회로들 (48), RF 결합 네트워크들 (50), 하이브리드 커플러들 (52), SISO BTS들 (54), MIMO BTS들 (58) 및/또는 시스템 제어기들 (76)을 구비할 수 있을 것이다. 특히, 각 MIMO BTS (58)는 더 많은 또는 더 적은 출력 포트들 (62 및/또는 64)을 포함할 수 있을 것이다.

추가로, 각 마스터 유닛 (46)은 도시된 것보다 더 많은 또는 더 적은 원격 유닛들 (42)에 연결될 수 있을 것이다. 그처럼, 복수의 원격 유닛들 (42)이 두 개의 링크들을 통해서 그리고/또는 단일의 링크를 따라서 각 마스터 유닛 (46)에 연결될 수 있을 것이다. 대안으로, 각 원격 유닛 (42)은 전용의 링크를 통해서 마스터 유닛 (46)에 연결될 수 있을 것이다. 몇몇의 실시예들에서, 여섯 개까지의 원격 유닛들 (42)은 마스터 유닛 (46)으로부터 직렬로 연결될 수 있을 것이다. 그처럼, 원격 유닛들 (42)은 커버리지 영역 내 커버리지를 최적화하기 위해서 위치할 수 있을 것이다.

또한, 시스템 (40 및/또는 100)은 합산 회로들 (48a - 48b)를 포함할 수 있을 것이다. 그처럼, 상기 마스터 유닛 (46a)은 상기 결합된 SISO BTS 신호 (56a) 및 첫 번째 출력 신호 (68)를 결합할 수 있을 것이며, 이때에 상기 마스터 유닛 (46b)은 상기 결합된 SISO BTS 신호 (56b)와 두 번째 출력 신호 (70)를 결합할 수 있을 것이다. 추가로, 상기 시스템 (40)은 RF 결합 네트워크 (50)를 또한 포함할 수 있을 것이다. 그처럼, 상기 마스터 유닛 (46a)은 상기 SISO BTS들 (54)로부터의 하나 또는 그 이상의 신호들을 상기 첫 번째 출력 신호 (68)와 결합할 수 있을 것이며, 상기 마스터 유닛 (46b)은 상기 SISO BTS들 (54)로부터의 하나 또는 그 이상의 신호들을 상기 두 번째 출력 신호 (70)와 결합할 수 있을 것이다.

더욱이, 그리고 몇몇의 실시예들에서, 상기 RSSI가 상이한 용량 로딩에서 변할 수 있기 때문에, 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 상기 다운링크 신호들의 레벨을 적당히 세팅하기 위해서 CDMA 또는 직교 주파수-분할 멀티플렉싱 (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing ("OFDM")) 신호들의 파일럿 신호 강도 (strength)를 측정할 수 있을 것이다. 상기 파일럿 신호들은 파일럿 레벨 그리고 풀 로딩에 대한 최대 혼합 사이의 설정된 비율로 일정하게 남아있는 것이 보통이며, 상기 신호들 용으로 필요한 헤드룸은 유지될 수 있을 것이다. 마스터 유닛 제어기 (114)는 제공된 다운링크 채널들의 신호 품질을 또한 측정하고 그리고 감독할 수 있을 것이다. 신호 하락의 경우에, 알람이 세팅될 수 있을 것이며 그리고 오퍼레이터는 전체 시스템 (40 및/또는 100)에 대한 고장 처리를 할 필요 없이 기지국 (예를 들면, SISO BTS 또는 MIMO BTS)에 초점을 맞출 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 GSM (Global System for Mobile communications)과 같은 협대역 기지국 표준을 위한 채널들의 양을 결정한다. 전력에 있어서 일정한 브로드캐스트 제어 채널 (Broadcast Control Channel ("BCCH")) 측정과 함께, 멀티채널 서브대역을 위해서 필요한 적절한 헤드룸이 결정될 수 있을 것이며 그리고 오버드라이브 (overdrive) 또는 언더드라이브 (underdrive) 상태들이 피해질 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 상기 마스터 유닛 제어기 (114)는 다중 채널들이 존재하는 경우 전송된 스펙트럼의 파고율 (crest factor)을 모니터링한다. 상기 파고율은 상기 시스템의 특별한 이득 단계들의 전력 백오프 (back-off) 또는 전송 전력의 레벨링 (leveling)에 입력을 제공할 수 있을 것이다. 상기 구성된 헤드룸은 잘라냄 (clipping) 또는 왜곡으로 인한 신호 저하를 피하기 위해서 상기 측정된 파고율보다 더 높은 것이 보통이다. 추가로, 상기 파고율을 축소시키고 그리고 상기 원격 유닛 (42)에서 상기 RF 전력 증폭기의 더욱 효율적인 사용을 하거나 또는 상기 링크를 통해서 전송될 필요가 있는 샘플 당 필요한 비트들을 수를 줄이는데 도움을 주기 위해서 상기 리샘플러 내에 파고율 감소 메커니즘이 채택될 수 있을 것이다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 것처럼, 본 발명은 MIMO 통신 시스템의 업링크 경로에 관하여 이익들을 제공한다. WiMAX 및 LTE 무선 표준들 둘 모두는 업링크 MIMO 특징들을 포함한다. 특히, "업링크 협력 (Uplink Collaborative) MIMO"는 모바일 WiMAX에서 구현되며, 반면에 "업링크 다중-사용자 (Uplink Multi-User) MIMO"는 동일한 기술을 표시하기 위해서 LTE에서 채택된 용어이다. 이 MIMO 방식의 특색은, 다운링크 단일-사용자 MIMO (공간 멀티플렉싱 (Spatial Multiplexing))에 관한 단일 사용자 당 데이터 레이트를 증가시키기보다는, 상이한 UE들 (User Equipments) 또는 모바일 기기들에 할당된 시간/주파수 자원들을 재사용함으로써 전체 업링크 섹터 용량을 증가시킨다는 것이다.

도 7a는 옥외 시나리오에서의 MIMO BTS (300)를 보여주며, 이는 각각 단일 전송기 (Tx) 안테나가 장착된 두 개의 상이한 모바일 기기들 A 및 B로부터의 데이터 수신을 조정할 수 있으며, 그리고 그 후에 그것들에게 동일한 시간/주파수 자원들을 할당할 수 있다. 그것들 각각의 데이터 스트림들을 디코딩하는 것은 단일-사용자 MIMO 상황에 관한 동일한 신호 처리를 통해서 상기 BTS에 의해서 수행된다. 즉, 두 개의 동시-위치한 Tx 안테나들을 가진 단일 사용자에게 속한 것이 아니라, 공간적으로 분리된 사용자들에 속한 두 데이터 스트림들은 공간적으로 다중화된다 (multiplexed). 결과적으로 상기 절약된 시간/주파수 자원들은 상기 전체 업링크 섹터 용량을 증가시키기 위해서 더욱 많은 사용자들에게 할당될 수 있다. 결국, 상기 MIMO 전송은 두 개의 전송기들이 크게 분리되어, 성공적인 MIMO 동작을 위한 한 가지 중요한 필요사항인 상관되지 않은 (uncorrelated) 라디오 채널들을 가질 확률을 결과적으로 증가시키는 것으로 이끈다.

도 7b는 실내 시스템에서 그런 잠재적인 이점을 강조한다. 도 7b는 도 3의 시스템 (100)과 약간 유사한 무선 통신 시스템 (220)의 적어도 일부의 개략적인 모습을 보여주지만, 복수의 SISI BTS들 (54a - 54b), RF 결합 네트워크 (50), 그리고 합산 회로들 (48a - 48b)을 보여주지는 않는다. 도 3에 관하여, 적용 가능한 경우에는 유사한 참조번호들이 도 7b에서도 사용된다. 도 7의 시스템 (220)은 복수의 마스터 유닛들 (46a - 46b)을 포함하며, 이 마스터 유닛들은 실내 환경 (224)의 각자의 일부들 (208a - 208b) 내에 위치한 단일의 Rx 안테나를 각각 구비한 각자의 원격 유닛들 (42a - 42b)에게 신호들을 제공한다. 특히, 상기 실내 환경 예는 벽 (230)에 의해서 분리된 두 개의 공간들 (228a - 228b)로서 도시된다.

도 7b에 도시된 것처럼, 상기 실내 환경 (224)의 각 부분들 (228a - 228b)은 얼마간은 전자기적으로 격리된다 (예를 들면, 다른 부분 (228)의 원격 유닛 (42)에 의해서 탐지된 한 부분 (228) 내 무선 기기 (232) (기기 A 또는 B)로부터 송신된 신호의 낮은 레벨들). 특별한 실시예들에서, 각 부분들 (228a - 228b)은 파티션 또는 벽 (230)에 의해서 분리된다. 이 도면은 상이한 원격 유닛들 (42a - 42b) 그리고 관련된 모바일 기기들 (232a 및 232b) 사이의 양호한 업링크 전력 격리의 경우를 보여준다. 그러므로, BTS 안테나 포트들에서 상기 두 기기들 (232a - 232b)로부터의 신호들의 상호 간섭은 상기 실내 라디오 계획에 의해서 제공된 격리에만 의존하기 때문에, 상기 업링크 다중-사용자 MIMO 특징은 바람직하게 동작한다. 비록 상기 원격 유닛들의 배치 그리고 상기 사용자들과 모바일 기기들의 위치에 의해서 격리가 결정될 것이지만, 실내 시나리오들은 다중의 벽들 및 바닥들의 존재로 인해서 양호한 격리를 제공한다. 또한, 본 발명의 상기 하이브리드 커플러는 BTS MIMO 디코더에 영향을 미치지 않으며, 이는 상기 모바일 기기들 (232a - 232b)로부터의 신호들이 상기 BTS 안테나 포트들에 직교하여 상호-연결되며 그래서 그것들의 상호 간섭을 회피하기 때문이다. 그러므로, 상이한 마스터 유닛들에 연결된 두 개의 원격 유닛들에 의해서 서빙되는 두 개의 완전하게 격리된 사용자 그룹들을 가진 본 발명의 다른 모습에서, 상기 업링크 다중-사용자 MIMO 특징은 상기 BTS의 시간/주파수 자원들을 완전하게 재사용하는 것을 달성할 수 있다. 그 결과, 상기 MIMO BTS에 의해서 상기 업링크 경로에서 관리 가능한 사용자들의 수는 증가될 것이며 그리고 아마도 두 배가 될 수 있을 것이다.

본 발명의 그런 모습은 DAS를 통해서 구현될 때에 다운링크 단일-사용자 MIMO에 의해서 요청된 것과 같이 원격 유닛들 사이에서의 신호 커버리지 겹침의 특정 정도를 유지하는, 여기에서 설명된 특징에 대조적일 수 있을 것이라는 것이 인정될 것이다. 그러므로, 그런 유리함들 두 가지 모두를 실현하기 위해서, 상기 MIMO 특징들 둘 모두의 이점들을 균형잡기 위해서 트레이드 오프 (trade-off)가 고려되고 그리고 관리되어야만 한다. 이 환경에서, MIMO 신호들을 위한 실내 DAS의 다운링크 경로 및 업링크 경로 둘 모두에서 동일한 90° 3dB 하이브리드 커플러가 활용될 수 있다.

그래서, 각 원격 유닛 (42a - 42b)은 그 각각의 부분들 (228a - 228b) 내에 존재하는 각 무선 기기들 (232a - 232b)로 신호들을 제공하고 그리고 그 무선 기기들로부터 신호들을 수신한다. 논의된 것과 같은 이 배치의 한 가지 이점은, 상이한 무선 기기들 (232a - 232b)과 연관된 시간 및/또는 주파수 자원들을 재사용함으로써 전체 업링크 용량을 증가시키기 위해서 (WiMAX 용의) 업링크 협력 MIMO 및/또는 (LTE 용의) 업링크 다중-사용자 MIMO가 사용될 수 있을 것이라는 것이다.

본 발명의 더 넓은 모습들에서의 본 발명은 특정 상세한 대표적인 장치 및 방법, 그리고 도시되고 설명된 도면의 예시들로 제한되지 않는다. 따라서, 본 출원인들의 일반적인 특허적인 개념의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서도 그런 상세한 내용들로부터 이탈될 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 2a의 시스템 (10), 도 2b의 시스템 (40), 도 3의 시스템 (100), 그리고/또는 도 7의 시스템 (220)은 마스터 유닛 (46)과 그 마스터 유닛의 대응 원격 유닛들 (42) 사이에 배치된 확장 유닛 (도시되지 않음)과 함께 구성될 수 있을 것이다. 그 확장 유닛은 마스터 유닛 (46)을 추가의 원격 유닛들 (42)로 연결시키기 위한 추가적인 링크들을 제공할 수 있을 것이며 그리고/또는 상기 확장 유닛은 마스터 유닛 (46)과 원격 유닛들 (42) 사이의 연결의 범위를 확장시킬 수 있을 것이다. 더욱이, 도 2a의 시스템 (10), 도 2b의 시스템 (40), 도 3의 시스템 (100), 그리고/또는 도 7의 시스템 (220)은 본 발명의 실시예들과 일치하는 더 많은 또는 더 적은 무선 기기들 (26, 29, 및/또는 232)을 지원하는 것은 물론이며, 더 많은 또는 더 적은 원격 유닛들 (12 또는 42), 마스터 유닛들 (16 또는 46), SISO BTS들 (20 또는 54), MIMO BTS들 (30 또는 58), 시스템 제어기들 (22 또는 76), 합산 회로들 (48), RF 결합 네트워크들 (50), 그리고/또는 하이브리드 커플러들 (52)로 구성될 수 있을 것이다. 유사하게, 도 2a의 시스템 (10), 도 2b의 시스템 (40), 도 3의 시스템 (100), 그리고/또는 도 7의 시스템 (220)은 본 발명의 실시예들과 일치하는, 더 많은 또는 더 적은 입력들 또는 출력들로 구성된 마스터 유닛 (16 또는 46)은 물론이며 더 많은 또는 더 적은 안테나들 (31 및/또는 32)을 가진 MIMO BTS들 (30 또는 58), 더 많은 또는 더 적은 포트들을 가진 하이브리드 커플러 (52)를 포함할 수 있을 것이다.

추가로, 도 3 및 도 7b의 실내 환경들 (104 및 224) 각각은 본 발명의 실시예들의 동작을 보여주기 위해서 단순하게 포함된 것이며 그리고 본 발명의 그 실시예들은 본 출원인들의 일반적인 특허적 개념의 범위로부터 벗어나지 않으면서도 실외 환경들에서 사용될 수 있을 것이라는 것이 인정될 것이다. 더욱이, 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자는 도 7b의 시스템 (220)이 본 발명의 대안의 실시예들과 일치하는, RF 결합 네트워크 (50) 및 합산 회로들 (48a - 48b)은 물론이며 SISO BTS들 (54a - 54b)을 포함할 수 있을 것이라는 것을 인정할 것이다.

또한, 몇몇의 실시예들에서, 도 7b의 상기 실내 환경 (224)은 참조번호 230의 파티션을 단지 포함하는 것이 아닌 다른 방식들로 구성될 것이다. 그처럼, 각각의 무선 기기들 (232a - 232b)은 다른 방식들로 격리될 수 있을 것이다.

도 10 내지 도 12는 분산 안테나 시스템 내에서 본 발명의 실시예들을 통합하기 위한 추가의 대안의 시스템들을 도시한다. 특히, 도 10에 도시된 시스템 (250)은 인터리빙된 분산 안테나 시스템이며, MIMO 신호들을 통합하며, 이 경우에 상기 시스템의 배치는 신호 분배를 목적으로, RF 수동 분산 네트워크는 물론이며 광섬유들의 결합을 활용하여 구현된다. 특히, 광섬유는 상기 마스터 유닛들과 원격 유닛들 사이의 트래픽을 처리하기 위한 링크로서 사용되며, RF 분산 네트워크는 상기 원격 유닛들 그리고 상기 원격 유닛들에 연결된 하나 또는 그 이상의 수동 안테나들 사이에서 구현된다. 그 목적을 위해서, 시스템 (250)은 하나 또는 그 이상의 안테나들 (253, 254)로부터의 신호들을 처리하기 위한 MIMO BTS (252)를 통합하는 특정의 분산 안테나 시스템을 예시한다. 그런 시스템은 본 발명을 이용할 수 있을 것이다. 비록 도 10 내지 도 12에서 도시된 실시예들이 여기에서 논의된 것처럼 두 개의 안테나들 그리고 두 개의 MIMO 신호들 (n=2)을 통합하지만, 본 발명의 MIMO 시스템은 추가의 안테나 엘리먼트들 그리고 신호들을 역시 통합할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 상이한 MIMO 안테나들 또는 MIMO 채널들의 예시된 개수로 한정되지 않는다.

상기 MIMO BTS의 각 MIMO 안테나들 (253, 254)로부터의 MIMO 신호들 (255, 256)은 상기 시스템의 원격 컴포넌트들을 통한 분배를 위해서 RF 네트워크 (예를 들면, 동축 케이블들)를 이용하는 것처럼 적합한 방식으로 마스터 유닛 (260)으로 배송된다. 유사하게, 무선 기기들로부터의 업링크 신호들은 상기 마스터 유닛 (260)을 통해서 MIMO BTS로 배송된다. 비록 여기에서는 단일의 마스터 유닛이 도시된 도면들에서 도시되고 설명되지만, 상기 시스템 (250)은 하나 또는 그 이상의 마스터 유닛들을 활용할 수 있을 것이다.

그것을 위해서, 상기 MIMO 신호들은 그 신호들을 셀룰러 전화기들과 같은 무선 기기들 및 장비로 더 분배하기 위해서 하나 또는 그 이상의 원격 유닛들 (262, 264)로 적절하게 처리되고 배송된다. 파이버 링크 (266, 268)와 같은 적합한 신호 링크가 상기 마스터 유닛 (260)과 상기 다양한 각자의 원격 유닛들 사이에서 통합된다. 상기 마스터 유닛 (260) 및 원격 유닛들 (262, 264) 은 상기 파이버 링크들 (266, 268)을 통해서 적절한 방식으로 다중의 MIMO 신호들 또는 채널들 (255, 256)을 다룰 수 있다. 예를 들면, 주파수 변환이 구현될 수 있을 것이며, 이 경우에 상기 다중 MIMO 채널들 (도시된 예에서는 두 개의 채널들)이 주파수에서 변환되며, 그래서 그 채널들의 흠 없음 (integrity)이 상기 파이버 링크들 (266, 268)을 통해서 유지되도록 한다. 대안으로, 상기 파이버 링크들 (266, 268)은 다중의 파이버들을 통합할 수 있을 것이며, 이 경우 상기 마스터 유닛 (260)과 상기 다중의 원격 유닛들 (262, 264) 사이에서 MIMO 신호들의 흠 없음을 유지하기 위해서 각 파이버는 분리된 MIMO 채널 신호 (안테나 1/채널 1 또는 안테나 2/채널 2)를 운반한다. 또 다른 실시예에서, 파장 분할 다중 멀티플렉싱 (WDM)은 상기 MIMO 채널들의 흠 없음을 유지하기 위해서 상기 마스터 유닛과 원격 유닛 사이에서 파이버 링크들 (26, 268) 상에서 구현될 수 있을 것이다.

도 10에 도시된 시스템 (250)에서, 상기 MIMO 신호들을 포함하는 다양한 신호들은 상기 RF 분산 네트워크 내 원격 유닛들로부터 수동 안테나 엘리먼트들 (270a - 270d)로 수동적으로 분배된다. 예를 들면, 상기 원격 유닛들 (262, 264)은 동축 케이블들과 같은 RF 케이블들을 구현한 것일 수 있을 적합한 RF 링크들을 통해서 상기 안테나들 (270a - 270d)에 연결될 수 있을 것이며, 그리고 상기 신호들을 다중의 수동 안테나들 (270a - 270d)로 배송하기 위한 적합한 전력 분할기들에 연결될 수 있을 것이다. 상기 시스템 (250)에서, 상기 MIMO 채널들은 여전히 분리되며, 그래서, 각 특정 안테나 유닛 (270a - 270d)은 상기 MIMO 채널들 중 단 하나만을 다룰 수 있을 것이다.

이제 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라, 하이브리드 커플러 회로가 시스템 (251)에서 구현된다. 특히, 하이브리드 커플러 회로는 각 원격 유닛 (262, 264)과 각 수동 안테나 (270a - 270d) 사이에서 구현된다. 도 11에 도시된 것처럼, 여기에서 설명된 것과 같이 90°, 3dB 하이브리드 RF 커플러들일 수 있는 하이브리드 커플러 회로들 (274)은 다양한 원격 유닛들과 안테나들 사이에 위치한 것이 도시된다. 도 11에 도시된 것처럼, 그러면 각 안테나 (270a - 270d)는 무선 기기 (280)와 같은 무선 기기와 통신하기 위해서 본 발명에 따라서 상기 MIMO 신호들 중 각각의 일부를 처리한다.

상기에서 설명된 것처럼, 상기 하이브리드 커플러 회로들은 각각의 제1 포트 및 제2 포트에서 각 원격 유닛으로부터 제1 MIMO 신호 (안테나 1/채널 1) 및 제2 MIMO 신호 (안테나 2/채널 2)를 수신하도록 구성된다. 그러면 출력 신호들은 상기 커플러들의 출력 포트들에서 제공되며, 그리고 그 출력 신호들은 상기 제1 MIMO 신호 및 상기 제2 MIMO 신호의 일부들을 포함한다. 그러면 그 출력 신호들은 상기 결합된 MIMO 신호 부분들과 함께 상기 다양한 안테나 엘리먼트들 (270a 및 270d)로 배송되며 그리고 신호에 근접한 무선 기기들로 적절하게 브로드캐스트한다. 그 방식에서, 실내 환경 내 각 안테나는 도시된 양 MIMO 채널들 또는 모든 MIMO 채널들을 처리한다.

도 12는 본 발명의 다른 대안의 실시예를 도시하며, 이 경우 하이브리드 커플러 회로 (274)는 광섬유 및 RF 분산 시스템 (258) 내에서 구현되며, 이는 도 10에 도시된 것과 비슷하다. 하이브리드 커플러 회로를 원격 유닛들 각각과 통합시키는 것이라기보다는, 하이브리드 커플러 회로 (274)는 상기 MIMO BTS (252)와 상기 마스터 유닛 (260) 사이에 통합된다. 상기 커플러 회로는 설명된 것과 같은 출력 포트들 상의 다중의 MIMO 채널들을 결합하고 그리고 상기 다양한 출력 포트들은 상기 마스터 유닛과 연결된다. 그러면 상기 마스터 유닛들에서 상기 결합된 MIMO 신호들은 파이버를 활용하여 상기 원격 유닛들 (262, 264)로 적절하게 향하고, 그리고 그 후 RF 링크 또는 수동의 분산 네트워크를 통해서 상기 안테나들 (270a - 270d)로 더 분배되며, 이는 상기에서 설명된 것과 같다. 도 11에서의 실시예와 유사하게, 실내 환경 내 각 안테나는 도시된 것과 같은 양 MIMO 채널들 또는 모든 MIMO 채널들을 처리한다.

다른 수정들이 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명은 아래에서 첨부된 청구항들에 위치한다. 또한, 본 발명의 실시예들이 다양한 실시예들과 상기 예들의 설명에 의해서 예시되었지만, 그리고 이 실시예들이 아주 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 범위를 그런 상세한 내용으로 제한하거나 또는 어떤 방식으로건 한정하는 것은 본 출원인들의 의도는 아니다. 추가적인 유리함들 및 변경들은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 쉽게 나타날 것이다. 그러므로, 본 발명의 더 넓은 모습들에서 본 발명은 특정 상세한 내용, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 보여지고 설명된 예시적인 예로 한정되지 않는다. 따라서, 출원인들의 일반적인 특허적인 개념의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서도 그런 상세한 내용들로부터 이탈된 것이 만들어질 수 있을 것이다.

Claims

다중-입력 및 다중-출력 (MIMO) 신호의 소스로, 상기 MIMO 신호의 제1 신호 분기 및 상기 MIMO 신호의 적어도 제2 신호 분기를 출력하도록 구성된 MIMO 신호 소스;
상기 MIMO 소스와 통신하며 그리고 상기 MIMO 소스로부터 상기 MIMO 신호의 제1 신호 분기 및 상기 MIMO 신호의 제2 신호 분기를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 마스터 유닛;
상기 마스터 유닛과 통신하며 그리고 상기 마스터 유닛으로부터 상기 MIMO 신호의 제1 신호 분기 및 상기 MIMO 신호의 제2 신호 분기를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 원격 유닛;
상기 원격 유닛으로부터의 전송을 위해 상기 원격 유닛으로부터 신호들을 수신하기 위해서 상기 원격 유닛과 연결된 복수의 안테나들;
상기 원격 유닛과 안테나들 사이에 연결되며 그리고 상기 원격 유닛으로부터 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기 및 상기 MIMO 신호의 상기 제2 분기를 제1 포트 및 제2 포트 상으로 각각 수신하도록 구성되며 그리고 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기의 적어도 일부 및 상기 MIMO 신호의 각 제2 분기에 관해서 수직으로 위상 시프트된 상기 MIMO 신호의 상기 제2 분기의 적어도 일부 두 가지 모두를 포함하는 출력 신호를 제1 출력 포트 상으로 제공하고 그리고 상기 MIMO 신호의 상기 제2 분기의 적어도 일부 및 상기 MIMO 신호의 각 제1 분기에 관해서 수직으로 위상 시프트된 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기의 적어도 일부 두 가지 모두를 포함하는 출력 신호를 제2 출력 포트 상으로 제공하도록 구성된 하이브리드 커플러;
상기 하이브리드 커플러의 상기 제1 출력 포트에 연결되어, 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기 및 제2 분기 둘 모두의 일부들을 포함하는 출력 신호를 상기 제1 출력 포트로부터 전송하는 적어도 하나의 안테나; 그리고
상기 하이브리드 커플러의 상기 제2 출력 포트에 연결되어, 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기 및 제2 분기 둘 모두의 일부들을 포함하는 출력 신호를 상기 제2 출력 포트로부터 전송하는 적어도 하나의 안테나를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 원격 유닛은 광 링크를 통해서 상기 마스터 유닛과 통신하는, 시스템.
제2항에 있어서,
상기 광 링크는:
업링크 신호들을 운반하는 제1 광섬유; 및
다운링크 신호들을 운반하는 제2 광섬유를 포함하는, 시스템.
제2항에 있어서,
상기 광링크는:
업링크 신호 및 다운링크 신호를 상이한 파장들 상으로 운반하기 위한 광섬유; 및
상기 업링크 신호 및 다운링크 신호를 상기 광섬유 상에서 결합하거나 또는 분할하도록 구성된 파장 분할 멀티플렉서를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 커플러는 RF 링크를 통해서 상기 원격 유닛과 통신하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 하이브리드 커플러는 90° 3 dB 하이브리드 커플러인, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 마스터 유닛과 통신하는 복수의 원격 유닛들을 더 포함하는, 시스템.
시스템으로, 상기 시스템은:
다중-입력 및 다중-출력 (MIMO) 신호의 제1 분기 및 상기 MIMO 신호의 적어도 제2 분기를 제공하도록 구성된 MIMO 신호 소스와 연결된 회로로, 상기 MIMO 신호의 상기 분기들은 동일한 주파수 채널에 있는, 회로;
적어도 하나의 마스터 유닛 및 상기 마스터 유닛과 연결된 복수의 원격 유닛들로, 상기 적어도 하나의 마스터 유닛은 상기 MIMO 신호 소스와 연결되며 그리고 상기 MIMO 신호들의 RF 프로세싱을 제공하기 위해 그리고 하나 이상의 원격 유닛들에게 신호들을 분배하기 위해 구성된, 적어도 하나의 마스터 유닛 및 상기 마스터 유닛과 연결된 복수의 원격 유닛들;
적어도 하나의 다른 마스터 유닛 및 상기 다른 마스터 유닛과 연결된 복수의 원격 유닛들로, 상기 다른 마스터 유닛은 상기 MIMO 신호 소스와 연결되며 그리고 상기 MIMO 신호들의 RF 프로세싱을 제공하기 위해 그리고 하나 이상의 원격 유닛들에게 신호들을 분배하기 위해 구성된, 적어도 하나의 다른 마스터 유닛 및 상기 다른 마스터 유닛과 연결된 복수의 원격 유닛들;
상기 MIMO 신호의 제1 분기 및 상기 MIMO 신호의 제2 분기를 제1 포트 및 제2 포트 상으로 각각 수신하기 위해 연결되며 그리고 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 상으로 신호들을 제공하도록 구성된 하이브리드 커플러로서, 상기 제1 출력 포트의 출력 신호는 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기의 적어도 일부 및 상기 MIMO 신호의 각 제2 분기에 관해서 수직으로 위상 시프트된 상기 MIMO 신호의 상기 제2 분기의 적어도 일부를 포함하며 그리고 상기 제2 출력 포트 상의 출력 신호는 상기 MIMO 신호의 상기 제2 분기의 적어도 일부 및 상기 MIMO 신호의 각 제1 분기에 관해서 수직으로 위상 시프트된 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기의 적어도 일부를 포함하는, 하이브리드 커플러;
제1의 복수의 원격 유닛들로, 각 원격 유닛은 상기 제2 출력 포트로부터의 출력 신호가 아니라 상기 하이브리드 커플러의 상기 제1 출력 포트의 출력 신호를 각 원격 유닛과 연결된 단일의 안테나로부터 전달하도록 구성되며, 상기 제1 출력 포트의 출력 신호는 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기 및 제2 분기 둘 모두의 일부들을 포함하는, 제1의 복수의 원격 유닛들; 그리고
제2의 복수의 원격 유닛들로, 각 원격 유닛은 상기 제1 출력 포트의 출력 신호가 아니라 상기 하이브리드 커플러의 상기 제2 출력 포트의 출력 신호를 각 원격 유닛과 연결된 단일의 안테나로부터 전달하도록 구성되며, 상기 제2 출력 포트의 출력 신호는 상기 제1 출력 포트의 출력 신호와는 상이한 상기 MIMO 신호의 상기 제1 분기 및 제2 분기 둘 모두의 일부들을 포함하는, 제2의 복수의 원격 유닛들을 포함하며,
상기 시스템은 상기 제1 출력 포트의 출력 신호 및 상기 제2 출력 포트의 출력 신호 둘 모두를 상이한 복수의 원격 유닛들을 통해, MIMO 통신을 제공하기 위해서 기기에 의해 사용될 각자의 단일 안테나를 이용하여 전달하도록 구성된, 시스템.
제8항에 있어서,
상기 원격 유닛들은 광 링크들을 통해서 각자의 마스터 유닛과 연결된, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 광 링크들 중 적어도 하나는:
업링크 신호들을 운반하는 제1 광섬유; 및
다운링크 신호들을 운반하는 제2 광섬유를 포함하며,
상기 제1 광섬유 및 제2 광섬유는 반-이중 (half duplex) 채널들로 구성된, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 광 링크들 적어도 하나는:
업링크 신호 및 다운링크 신호를 상이한 파장들 상으로 운반하기 위한 광섬유; 및
상기 업링크 신호 및 다운링크 신호를 상기 광섬유 상에서 결합하거나 또는 분할하도록 구성된 파장 분할 멀티플렉서를 포함하는, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 광 링크들은 변조된 디지털 신호 또는 RoF (radio-over-fiber) 신호 중 적어도 하나를 운반하는, 시스템.
제8항에 있어서,
상기 원격 유닛들은 RF 링크들을 통해 각자의 안테나와 연결된, 시스템.
제8항에 있어서,
상기 원격 유닛들 중 적어도 하나는 동축 케이블, 동축 케이블, 트위스티드 페어 구리 와이어들, 자유 공간 라디오 주파수 링크, 및 공유 네트워크 그리고 그것들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 고속 데이터 레이트 매체를 통해 상기 마스터 유닛들 중 적어도 하나와 통신하는, 시스템.
제14항에 있어서,
상기 공유 네트워크는 이더넷, SONET, SDH, ATM, PDH, 및 그것들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 시스템.
제8항에 있어서,
상기 하이브리드 커플러는 90° 3 dB 하이브리드 커플러인, 시스템.
제8항에 있어서,
SISO 기지국을 더 포함하며,
상기 SISO 기지국은 상기 마스터 유닛들 중 적어도 하나와 선택적으로 연결되며 그리고 SISO 출력 신호를 제공하는, 시스템.
제17항에 있어서,
상기 시스템은 상기 SISO 기지국으로부터의 출력 신호를 상기 제1 출력 포트의 출력 신호 및 상기 제2 출력 포트의 출력 신호와 동시에 전달하도록 더 구성된, 시스템.
제8항에 있어서,
상기 복수의 원격 유닛들 중 적어도 하나는 출력 포트의 각자의 출력 신호를 안테나 및 방사 케이블 중 적어도 하나를 포함하는 에어 인터페이스를 구비한 기기로 전달하도록 구성된, 시스템.
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