KR19990016286A

KR19990016286A - 부호분할다중접속 방식의 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템

Info

Publication number: KR19990016286A
Application number: KR1019970038788A
Authority: KR
Inventors: 정종민; 김태규; 서상훈; 임재성; 박순
Original assignee: 서정욱; 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-03-05
Also published as: JP2952249B2; JPH11164348A; CN1166230C; KR100244979B1; US6477154B1; CN1224986A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

CDMA 방식의 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.

2. 발명이 해결할려고 하는 기술적 요지

설치 비용을 줄이면서 마이크로셀 구조에 적합한 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

각 모듈에 필요한 타이밍 정보 및 기준 클럭신호를 발생하는 GPS 수신장치; 기지국 제어장치와 정합되고, 확산 변복조 기능을 수행하며, 셀간 동적 채널 할당 기능과 소프터 핸드오버 처리를 위한 스위칭 동작을 통해 발생된 신호를 합성하고, 상기 합성된 신호를 중간 주파수로 업컨버팅하여 케이블 주파수로 출력하거나, 이의 역기능을 수행하는 소형기지국 제어장치; 상기 소형기지국 제어장치 및 GPS 수신장치와 연결되어 제어신호에 따라 케이블 주파수 신호를 전송하는 전송수단; 및 마이크로셀 형태로 구성되어 상기 전송수단을 통해 상기 소형기지국 제어장치와 주파수 신호를 송수신하는 다수개의 소형기지국장치를 구비한다.

4. 발명의 중요한 용도

개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템에 이용됨.

Description

부호분할다중접속 방식의 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템

본 발명은 부호분할다중접속(CDMA: Code Division Multiplex Access) 방식을 이용하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 기존 셀룰라 이동통신 서비스보다 향상된 서비스 품질을 유지할 수 있으며, 수백미터 반경의 소형 셀을 중심으로 이동통신 서비스를 제공함으로써, 가입자에게 보다 안정적으로 고속 이동통신 서비스를 제공할 수 있고, 주파수 사용 효율을 증대시킬 수 있는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템에 관한 것이다.

마이크로셀룰라 이동통신 시스템은 셀 반경이 작아 단말기 수명을 연장시킬 수 있으며, 다양한 서비스(예를 들어, 데이타 및 화상) 적용이 가능한 구조로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 마이크로셀룰라 이동통신 시스템은 엄청난 수의 기지국을 필요로 하며, 이는 초기 시설 투자비 및 운영 관리비를 증가시킬 것이다.

종래의 CDMA 셀룰라 이동통신 시스템에서 기지국 장비(BTS: Base Station transceiver System)는 E1, T1 또는 고속디지탈 가입자 선로(HDSL: High-speed Digital Subscriber Line)를 통해 다른 장비와 접속된다. 따라서, 기지국 장비(BTS)는 CDMA 방식의 신호를 변복조하기 위한 CCEA(CDMA Channel Element Assembly)를 포함한 디지탈 유니트, 무선 주파수(RF) 신호 처리 유니트, 기지국 제어장치(BSC) 인터페이스 및 운용관리 인터페이스를 포함한 제어 프로세서, 그리고 기지국간 동기를 위한 GPS(Global Positioning System) 등이 포함되어 있다.

이러한 기지국 장비는 그 무게나 부피 등을 고려할 때, 마이크로 셀 형태로 구성되는 이동통신 시스템에는 적합하지 못하다. 물론 소용량 구조의 옥외용 기지국 장비도 있으나, 이 역시 수백미터마다 도시의 여러가지 무선주파수 환경에 맞게 기지국 장비를 설치하는데, 많은 어려운 점이 있으며, 또한 용량 확장 등이 매우 어렵다.

이러한 문제점을 해결하고 음영 지역 해소를 위해 분산 안테나 또는 광을 이용한 안테나 기술이 적용되고 있다. 하지만 이 기술 역시 기존 기지국 장비(BTS)로부터 단순히 무선 주파수 신호를 동축 케이블 또는 광섬유를 통해 원격 안테나로 전송하는 것으로, 이 또한 기존 기지국 장비(BTS)와 이들 안테나 사이에 동기 문제 등이 대두되게 되는 등 향후 대규모 마이크로 셀 형태의 이동통신 시스템에 적용하는데 적합하지 못하다. 즉, 이들은 가입자의 수용 용량을 증대시키기 위해 새로운 셀을 확장하거나, 기존 서비스 품질을 유지하면서 자원을 관리하거나, 3개 셀 이상에서 소프트 핸드오버 처리를 수행하는 등 마이크로 셀 환경에서 요구되는 다양한 기능들을 수행할 수 없다.

상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 마이크로셀룰라 이동통신 시스템에서 요구되는 다양한 기능 즉, 자원의 중앙 집중 관리, 용량 증대, 기지국 장비의 소형화, 소형 기지국 간의 동기화, 동적 자원 관리, 다수의 셀간 소프터 핸드오버, 트래픽 분포에 따른 기지국 그룹화/비그룹화 등의 기능을 수행할 수 있는 마이크로셀룰라 이동통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 개략도.

도 2 는 본 발명에 따른 순방향 경로의 기능 동작을 설명하기 위한 소형기지국 제어장치와 소형기지국간의 연결 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 파일롯 의사잡음(PN) 코드에 옵셋(Offset)을 적용한 예를 나타낸 예시도.

도 4 는 본 발명에 따른 소형기지국(mBS) 송신부의 블럭 구성도.

도 5a 는 순방향 주파수 분포도.

도 5b 는 순방향 케이블 주파수 할당 방법을 나타낸 예시도.

도 6 은 본 발명에 따른 역방향 경로 기능 동작을 설명하기 위한 소형기지국 제어장치와 소형기지국간 연결 구성도.

도 7 은 본 발명에 따른 소형기지국(mBS) 수신부의 블럭 구성도.

도 8a 는 역방향 주파수 분포도.

도 8b 는 역방향 케이블 주파수 할당 방법을 나타낸 예시도.

도 9 는 본 발명에 따른 소형기지국 제어장치(mBSC)의 블럭 구성도.

도 10 은 본 발명에 따른 코드 스트림 스위치(CSS) 내의 스위칭 모듈 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

101 : 소형 기지국 제어장치 102 : 소형 기지국

103 : 광섬유 또는 HFC 104 : GPS 수신기

105 : 기지국 제어장치 106 : ATM 네트워크

107 : HFR망 노드

201, 401 : 개인휴대통신서비스용 모듈

202, 404 : CDMA 채널 소자 어셈블리(CCEA)

203, 405 : 코드스트림 스위치(CSS)

204 : CDMA 중간 주파수 전송 어셈블리

205, 403 : 채널 인터페이스 프로세서(CIP)

206, 402 : 기지국 장비 제어 프로세서(BCP)

207, 407 : 주파수 변환 보드(XCVB)

208, 408 : HFR 망 제어기 209 : 제어신호 발생기

210, 410 : HFR 망관리 시스템(NMS)

211 : 케이블 주파수 합성기

212 : GPS 수신기 213, 219, 224 : 전-광 변환기

214, 413 : 광신호 분배기 혹은 광노드

406 : CDMA 중간 주파수 수신 어셈블리(CIRA)

409 : 제어신호 추출기 412 : 광-전 변환기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시스템 및 네트워크의 동기를 유지하기 위해 각 모듈에 필요한 타이밍 정보 및 기준 클럭신호를 발생하는 GPS 수신장치; 기지국 제어장치와 정합되고, 확산 변복조 기능을 수행하며, 셀간 동적 채널 할당 기능과 소프터 핸드오버 처리를 위한 스위칭 동작을 통해 발생된 신호를 합성하고, 상기 합성된 신호를 중간 주파수로 업컨버팅하여 케이블 주파수로 출력하거나, 이의 역기능인 수신된 케이블 주파수를 다운 컨버팅하여 중간 주파수로 변환시켜, 패킷화된 메시지를 상기 기지국 제어장치로 전송하는 소형기지국 제어장치; 상기 소형기지국 제어장치 및 GPS 수신장치와 연결되어 제어신호에 따라 케이블 주파수 신호를 전송하는 전송수단; 및 마이크로셀 형태로 구성되어 상기 전송수단을 통해 상기 소형기지국 제어장치와 주파수 신호를 송수신하며, 이동국과는 무선 주파수 송수신기능만을 제공하는 다수개의 소형기지국장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 크게 디지탈 하드웨어 부분과 무선주파수 송수신 부분으로 나누어지고, 이 두 부분 사이는 SCM(Subcarrier Multiplexing) 기술을 바탕으로 한 광섬유 또는 광동축 혼합(HFC: Hybrid Fiber Coaxial) 망을 이용하여 연결되었다. 여기서, SCM은 송신단에서 전기적으로 서로 다른 주파수에 정보를 싣고, 이를 컴바이닝한 후, 전-광 변환하여 광섬유를 통해 전송하고, 수신단에서 광-전 변환 및 대역통과필터링을 통해 원래 신호를 복원하는 전송 방식을 의미한다.

본 발명은 요구되는 자원을 중앙에서 관리하며, 다수의 마이크로 셀을 지원할 수 있는 소형 기지국 제어장치(mBSC)와, SCM 기술을 기반으로 한 HFR(Hybrid Fiber Radio) 네트워크, 그리고 상기 소형 기지국 제어장치에 연결된 다수의 소형 기지국(mBS)을 포함한다. 여기서, HFR은 유선(광섬유)의 광대역성과 무선의 이동성을 접목한 기술로, RF 또는 중간 주파수(IF)를 광섬유를 통해 전송하는 것을 의미한다.

본 발명에서 제시되는 소형 기지국(mbs)은 HFR 네트워크 정합모듈, 간단한 제어신호 처리기, 주파수 업(UP)/다운(Down) 컨버터, 증폭기, 필터, 전원부 등 단순한 기능만 보유한 장비로서, 각 마이크로 셀내에 설치된다. 소형 기지국들은 광섬유 또는 광동축 혼합망(HFC)을 통해 소형 기지국 제어장치(mBSC)와 연결된다. 소형 기지국을 중앙 제어하는 소형 기지국 제어장치(mBSC)에는 기존 기지국 장비의 디지탈 하드웨어 부분과, 동적 자원 할당 및 소프터 핸드오버를 가능케 하는 코드 스트림 스위치(CSS: Code-Stream Switch), HFR 네트워크 관리 모듈, 그리고 HFR 네트워크 정합모듈 등이 포함된다.

또한, 소형 기지국 제어장치는 코드 스트림 스위치(CSS)를 통해 소형기지국을 중앙 집중 관리하며, 각 셀간 통신을 위한 채널을 동적으로 할당함으로써, 마이크로셀 이동통신 시스템의 구축을 위한 초기 시설 투자비를 초소화하고, 최적의 용량을 만족할 수 있는 셀 설계가 가능하게 된다. 즉, 기존의 기지국들의 분산제어 네트워크와 비교해 본 발명은 중앙 집중적으로 네트워크를 관리하여 채널을 동적으로 할당하고, 기지국의 그룹화 운용이 가능하며, 소형 기지국간 핸드오버를 소프터 핸드오버로 처리할 수 있다.

순방향 경로를 살펴볼 때, 소형 기지국 제어장치(mBSC)는 각 소형 기지국(mBS)으로 전송되는 신호를 케이블 주파수로 변환하여 HFR 네트워크를 통해 전송하며, 소형 기지국(mBS)은 이 신호를 수신하여 개인휴대통신용 무선 주파수로 업(UP) 컨버팅하여 안테나를 통해 송출한다. 한편, 단말기로부터 수신한 무선 주파수는 소형 기지국(mBS)에서 수신되어 역방향 경로를 통해 소형 기지국 제어장치(mBSC)로 전달된다.

특히, 본 발명은 이들 소형 기지국 각각에 GPS 수신기를 별도로 설치하지 않고, 소형 기지국 제어장치(mBSC)에 GPS 수신기를 설치하여 이 GPS 수신기로부터 출력되는 기준 클럭 신호를 HFR 네트워크를 통해 전송하여 각 소형 기지국간의 동기를 유지한다. 이렇게 함으로써, 소형 기지국(mBS)을 설치하기 위한 비용을 절감시키고, GPS 안테나 설치가 어려운 실내, 터널 등에도 별도의 셀 설계가 가능해 진다. 또한 이러한 기능을 보유한 본 발명의 시스템 및 네트워크는 타 통신망과의 연동이 용이하며, 다양한 무선통신 서비스를 수용할 수 있도록 설계된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 CDMA 방식의 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템의 개략적인 전체 구성도이다.

본 발명은 기존의 기지국(BTS)에 구비되었던 무선 주파수 전단부, HFR 네트워크 정합모듈 등을 소형 기지국(mBS; 102)에 구비시키고, 디지털 모듈에 해당하는 부분과 제어부 등은 소형 기지국 제어장치(mBSC; 101)에 구비시켜 중앙 집중식 제어 관리 및 동적인 채널 할당 등을 수행한다. 소형 기지국 제어장치(101)와 소형 기지국(102) 간에는 HFR 네트워크(103)를 통해 연결되고, 순방향 경로는 소형 기지국 제어장치(101)에서 소형 기지국(102)으로의 방향이고, 역방향 경로는 소형 기지국(102)에서 소형 기지국 제어장치(101)로의 방향이다. HFR 네트워크(103)를 통해 전송되는 신호는 SCM 방식이나 광파장 다중화 방식(WDM : Wavelength Division Multiplexing)을 이용한 신호이다. 소형 기지국 제어장치(mBSC)는 E1/T1, HDSL 등의 디지탈 접속과 프로세서간 통신(IPC: Inter-Processor Communication)의 신호 접속을 통해 기존 기지국 제어장치(BSC)와 접속된다. 상위 통신망이 다른 망 예를 들어 ATM 네트워크(106)로 진화하는 경우 본 발명의 소형 기지국 제어장치는 이 ATM 네트워크(106)와 접속될 수 있도록 구성되며, 이 경우에는 소형 기지국 제어장치(mBSC; 101)의 상위 통신망 인터페이스 모듈만을 변경하는 것으로 가능하다. 즉, 소형 기지국 제어장치(mBSC) 이하 HFR 네트워크 및 소형 기지국(mBS; 102)은 상위 통신망이 지능망 구조 및 ATM 네트워크 구조로 진화되더라도 그대로 적용될 수 있다.

소형 기지국 제어장치(mBSC; 101)에 연결되는 GPS 수신기(104)를 통해 각 소형 기지국(mBS)간 동기를 맞추며, 소형 기지국(mBS; 102)간 동기를 맞추기 위해 기준 클럭 신호를 HFR 네트워크(103)를 통해 소형 기지국(102)으로 전송한다.

HFR 네트워크(103)는 광섬유를 통해 HFR망 노드(107)와 접속되어 향후 공중망 형태로 발전될 수 있으며, 이때는 유/무선 케이블 티.브이(CATV) 등 다양한 서비스 엑세스 네트워크로 활용될 수 있다.

즉, 본 발명에서 제시되는 마이크로셀룰라 이동통신 시스템은 CDMA 방식의 개인휴대통신 서비스를 효율적으로 지원할 수 있으며, 향후 상위 통신망의 진화에 적응력이 뛰어나고, 다양한 무선 통신 서비스를 HFR 공중망 형태로 지원할 수 있는 구조이다.

도 2 는 본 발명에 따른 순방향 경로의 기능 동작을 설명하기 위한 소형기지국 제어장치와 소형기지국간의 연결 구성도이다.

소형 기지국 제어장치(mBSC)내의 개인휴대통신 서비스(PCS)용 모듈은 종래 기지국 장비(BTS)의 디지탈 유니트에 해당하는 역할을 담당한다. 종래 기술과 같이 기지국 장비 제어 프로세서(BCP: BTS Control Processor; 206)는 종래 기지국 제어장치(BSC)와의 인터페이스를 담당하는 모듈을 포함하고 있다. 기지국 장비 제어 프로세서(BCP; 206)는 또한 채널 인터페이스 프로세서(CIP: Channel Interface Processor; 205)를 제어하며, 이 채널 인터페이스 프로세서(CIP; 205)는 CDMA 채널 소자 어셈블리(CCEA: CDMA Channel Element Assembly; 202)와 코드 스트림 스위치(CSS; 203)를 제어한다.

본 발명에서 기지국 장비 제어 프로세서(BCP; 206)는 코드 스트림 스위치(CSS; 203)의 제어를 위한 채널 인터페이스 프로세서(CIP; 205)와의 통신기능 및 HFR 망 제어기(208)와의 통신을 위한 인터페이스 기능 등이 추가된다. 그리고, 채널 인터페이스 프로세서(CIP; 205)에는 동적자원관리 및 셀간 소프터 핸드오버 처리를 위해 코드 스트림 스위치(CSS) 제어 기능이 추가된다.

종래 기술과 같이 CDMA 채널 소자 어셈블리(CCEA; 202)는 CDMA 방식에 따른 확산 변/복조 기능들을 수행한다. 본 발명에서 CDMA 채널 소자 어셈블리(CCEA; 202)는 각 채널별로 α, β, γ 각 섹터별 I, Q신호를 코드 스트림 스위치(CSS; 203)로 출력한다.

코드 스트림 스위치(CSS; 203)는 3 섹터 구조를 다수의 마이크로셀로 매핑시키는 역할을 담당하여 셀간 동적 채널 할당 및 소프터 핸드오버를 가능하게 하기 위해 본 발명에서 제안된 구조이다. 코드 스트림 스위치(CSS: 203)는 CDMA 채널 소자 어셈블리(CCEA; 202)로부터 수신된 신호를 채널 인터페이스 프로세서(CIP; 205) 제어에 따라 적절히 스위칭하여 각 마이크로셀별로 수신된 디지탈 신호를 합성한다. 이러한 신호들은 CDMA 중간 주파수 송신 어셈블리(CITA: CDMA IF Transmitting Assembly; 204)에서 QPSK 변조를 통해 CDMA 중간 주파수(IF) 4.95MHz로 업컨버팅된다.

XCVB(207)는 네트워크 정합모듈을 의미하며, 기능은 각 CITA(204)의 출력신호를 마이크로셀별 케이블 주파수로 변환시키는 역할을 담당한다.

케이블 주파수 합성기(211)는 XCVB(207)의 출력신호들, 소형 기지국(216, 221, 225) 유지/관리 기능 등 HFR 네트워크 관리를 위한 순방향 제어신호, 그리고 기준 클럭 신호를 주파수 도메인에서 합성한다. 이렇게 합성된 전기 신호들은 전-광 변환기(213)를 통해 광주파수 λ₁으로 변환된다. 즉, SCM 방식으로 전송된다.

도면에서 214는 순방향 경로에서 광신호 분배기(Optical Splitter) 또는 HFC 네트워크와 정합될 수 있는 광노드일 수 있다. 214가 광신호 분배기 역할을 하는 경우, 215는 스타(Star)형 광섬유 네트워크 구조가 되며, 214가 광노드 역할을 하는 경우, 215는 동축 네트워크 구조가 된다. 결국, 소형 기지국(mBS; 216)은 XCVB(207)로부터 전송된 케이블 주파수에 실린 메시지를 개인휴대통신서비스(PCS)용 무선 주파수로 업컨버팅하여 개인국으로 송출한다.

HFR 망제어기(208)는 소형 기지국(mBS)을 포함한 HFR 네트워크의 운용/관리 및 소형 기지국(mBS)의 그룹화/비그룹화, 전력 제어, 다수 FA 전송, 무선 주파수 변경 등을 제어한다. 여기서, HFR 망제어기(208)는 각 소형 기지국(mBS)에 대해 폴링 방식으로 제어하며, 제어신호 발생기(209)를 통해 순방향 제어 채널 신호를 발생시켜 각 소형 기지국으로 전송한다.

한편, HFR 망제어기(208)에는 HFR 망관리 시스템(NMS)이 연결된다.

종래와 같이 GPS 수신기(212)는 시스템 및 네트워크 동기를 유지하기 위해 각 모듈에 필요한 타이밍 정보 및 기준 클럭 신호를 발생한다. 본 발명에서는 소형 기지국 간 동기를 위해 소형 기지국(mBS)마다 GPS 수신기를 설치하지 않고, 소형 기지국 제어장치에 GPS 수신기(212)를 구비하여 케이블 주파수 합성기(211)를 통해 각 소형 기지국으로 기준클럭 신호를 전송한다.

즉, 각 소형 기지국(mBS)간 주파수 코히어런스를 위해 소형 기지국 제어장치(mBSC)의 GPS 수신기(212)로부터 발생된 기준 클럭 신호(예를 들어, 10MHz)를 HFR 네트워크를 통해서 각 소형 기지국(mBS)으로 전송한다.

상기와 같은 본 발명의 구조에는 무선 국부 루프 서비스를 제공하기 위한 WLL(Wireless Local Loop) 서비스용 모듈(217)과 제3세대 이동통신 서비스를 제공하기 위한 서비스용 모듈(222)이 연결될 수 있다. 즉, WLL 서비스용 모듈(217)은 서비스 맞게 케이블 주파수로 업컨버팅하여 별도의 중간 주파수 변환기(218)를 통해 변환된 신호를 본 발명의 채널 주파수 합성기(211)로 제공하거나, 별도의 전-광 변환기(219)에 의해 광신호로 변환시켜 광파장 커플러(220)를 통해 광신호 분배기 혹은 광노드(214)로 제공한다. 마찬가지로, 제3세대 이동통신 서비스용 모듈(222)도 서비스에 맞게 케이블 주파수로 업컨버팅하여 별도의 중간 주파수 변환기(223)를 통해 변환된 신호를 본 발명의 채널 주파수 합성기(211)로 제공하거나, 별도의 전-광 변환기(224)를 통해 광파장 커플러(220)로 제공한다. 광신호 분배기 혹은 광노드(214)에는 이들 각 서비스를 제공하기 위한 각각의 소형 기지국(221, 225)이 연결된다.

여기서, 각 서비스별 수용 요구가 많은 경우에는 넓은 대역의 스펙트럼이 요구되기 때문에 파장분할다중(WDM: Wavelength Division Multiplex) 방식을 적용할 수도 있다. 전-광 변환기 219와 224는 광 파장이 전-광 변환기 213과 다른 λ₂, λ₃를 가지고 있으며, 이 신호들은 광파장 커플러(220)를 통해 각 소형 기지국으로 전송될 수 있다. 이 신호들은 요구에 맞게 각각의 소형 기지국(221, 25)에서 광파장에 따라 선택되어 원하는 무선 주파수 대역으로 송출된다.

본 발명에서는 각 셀별로 다른 파일롯 채널의 의사잡음(PN) 코드의 옵셋(offset) 값을 적용하여 각 셀을 구분한다. 이를 위해서 소형 기지국 제어장치(mBSC)와 소형 기지국(mBS)간 신호의 전송 지연 시간을 설치시 측정하거나 계산하여야 하며, 이 전송 지연 시간에 따라 소형 기지국 제어장치(mBSC)에서 `Store Forward' 방식을 적용하여 각 소형 기지국(mBS)에 타이밍을 맞추어 파일롯 메시지 등을 전송한다.

이러한 과정을 도 3 에 나타내었다.

도 3 은 본 발명에 따른 파일롯 의사잡음(PN) 코드에 옵셋(Offset)을 적용한 예를 나타낸 예시도이다.

소형 기지국 제어장치(mBSC) 모듈에서는 모든 소형 기지국(mBS)의 안테나까지의 지연 시간을 고려하여, 이 값에 옵셋(offset) 값을 적용한다. 즉, 도면의 226과 같이 각 소형 기지국(mBS)까지의 HFR 망 전송지연 시간을 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)등을 이용하여 측정하고, 소형 기지국(mBS) 자체 전송지연시간을 알아 GPS 타임(Even Second)을 기준으로 도면의 227과 같이 저장시간을 정하면 각 소형 기지국(mBS) 안테나로부터는 228과 같이 파일롯 의사잡음 코드(Point_PN) 값에 따라 메시지가 송출된다. 이러한 타이밍 조정은 소형 기지국 제어장치(mBSC) 내의 CDMA 채널 소자 어셈블리(CCEA) 또는 CDMA 중간 주파수 전송 어셈블리(CITA)에서 구현될 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 소형 기지국의 송신부의 블럭 구성도를 나타낸다.

광섬유 링크(301)를 통해 전송된 광신호는 광-전변환기(302)에 의해 케이블 주파수의 전기신호로 변환된다. 이 신호들 중에서 개인휴대통신 서비스 신호들은 가변 업컨버터(305)에 의해 무선 주파수 대역으로 변환된다.

기준 클럭 신호(예를 들어, 10MHz)는 위상고정루프(PLL: Phase Locked Loop) 필터(308)에 의해 필터링된 후, 가변 업컨버터(305)로 제공되어 전기신호를 업컨버팅하는데 기준 주파수로 이용된다. 이러한 기준 주파수는 소형 기지국(mBS) 간 코히어런스를 보장하게 된다.

순방향 제어채널 신호는 제어 신호 처리기(309)에서 해독되어 소형 기지국(mBS)의 제어 및 유지 관리 기능을 수행하는데 이용된다. 대역 통과필터(306)는 불필요한 스퓨리어스 성분 및 대역외 성분을 제거하며, 전력 증폭기(307)는 안테나를 통해 적정한 전력을 송출할 수 있도록 하는 증폭기이다. 여기서, 증폭기(307)에는 HFR 네트워크 링크이득 및 송신출력을 제어할 수 있도록 자동이득제어(AGC) 기능이 추가된다. 이때, 물론 증폭기(307)는 제어신호 처리기(309)의 제어명령을 받게 된다.

도 2 에서 214가 광노드일 때, 즉 HFC 망을 이용할 때에는 동축 케이블(303)을 통해 신호를 전달받는다. 광노드와 소형 기지국(mBS)의 연장거리를 고려하여 선로 증폭기가 동축 케이블(303)에 포함될 수 있다. 광노드로부터 각 소형 기지국으로 동축 케이블(303)을 통해 전송된 케이블 신호는 저잡음 증폭기(LNA; 304)로 입력되며, 이후 신호 처리는 광섬유를 이용한 것과 같은 방식으로 처리된다.

도 2 에서 파장분할다중(WDM) 방식을 이용해 신호를 전송하는 경우, 광섬유(301)와 광-전 변환기(302) 사이에는 광파장 커플러가 삽입될 수 있으며, 이 소자의 기능은 원하는 광파장의 신호만 추출하는 역할을 담당한다.

도 5a 는 순방향 경로의 케이블 주파수 할당 과정의 일예를 나타낸다.

310은 네트워크 코히어런스 보장을 위한 CW(Continuous Wave) 기준 클럭 신호이며, 311은 순방향 경로의 제어 채널 정보를 싣고 있는 신호이며, 여기에는 소형 기지국을 제어하는 여러 파라메타, 케이블 주파수 업컨버팅 범위, 전력 제어 정보 등이 포함된다. 이 순방향 제어 채널은 소형기지국 제어장치(mBSC)에서 폴링(Polling) 방식에 의해 전달되며, 데이타 포맷에는 소형기지국(mBS) 식별번호, 명령어, 데이타 필드, 체크섬(Check Sum) 등이 포함된다.

312는 서비스를 위한 순방향 케이블 주파수 스펙트럼 분포이며, 이는 n개의 마이크로셀에 대해 2 FA 사용할 때 2n 개의 신호 스펙트럼을 표시하고 있다. 여기에서, IF_f11과 IF_f21의 구분은 기본적으로 다른 마이크로셀을 의미한다. 1번셀과 2번셀은 같은 무선 주파수(317)로 송출되지만 서로 다른 의사잡음 코드의 옵셋 값을 갖는다. IF_f11과 IF_f12는 같은 1번셀로 가는 신호를 의미하며, 서로 다른 무선 주파수(317 내의 2FA)로 송출된다.

임의의 소형 기지국(mBS)이 1번 마이크로셀을 형성하기 위해서는 313과 같이 주파수 업컨버팅을 수행하고, 2번 마이크로셀을 형성하기 위해서는 314와 같이 주파수 업컨버팅을 조정한다. 같은 방법으로 n번 마이크로셀을 형성할 수 있다. 필요한 경우 다수의 소형 기지국들은 같은 번호의 마이크로셀 주파수를 업컨버팅할 수 있으며, 이때 이들 소형 기지국들은 그룹화되었다고 한다. 이러한 그룹화 방법은 서비스 품질을 향상시킬 수 있고, 동적자원 할당을 다수의 셀 규모에서 처리하도록 함으로써, 트래픽이 많지 않은 지역에서 시설 투자비를 크게 감소시킬 수 있다.

도면에서 315 및 316은 WLL 서비스용 및 제3세대 이동통신 서비스용으로 추가 할당될 수 있으며, LMDS 등 다양한 서비스에 대해 확장성을 가질 수 있다. 한편, 파장분할다중(WDM) 방식으로 신호를 전송하는 경우 315 및 316 주파수는 312와 구분될 필요가 없다.

도 5b 는 도 5a 에서의 순방향 케이블 주파수 스펙트럼에 대해 상세 할당예를 나타낸다.

도면에서 321은 소형 기지국당 케이블 스펙트럼의 할당 대역폭 6MHz를 나타낸 것이고, 이 겨우 소형 기지국은 3FA까지 확장이 가능하다. 318은 1FA(1.25MHz) 사용할 때 차지하는 케이블 주파수 대역폭(2MHz)이고, 319, 320은 2, 3FA 확장용이다. 예를 들어, 마이크로셀 수가 8개일때의 스펙트럼 분포는 322와 같이 48MHz를 차지한다.

도 6 은 본 발명에 따른 역방향 경로 기능 동작을 설명하기 위한 소형기지국 제어장치와 소형기지국간 연결 구성도를 나타낸다.

소형 기지국 제어장치(mBSC)내의 PCS 서비스 수신모듈(401)은 HFR 네트워크를 통해 저송된 PCS 서비스 신호를 수신하는 모듈로, 기능적으로는 종래디지탈 유니트의 수신 기능을 수행한다. 도2에서와 같이 기지국 장비 제어 프로세서(BCP; 402)는 기지국 제어장치(BSC)와의 인터페이스 및 소형 기지국 제어장치를 제어하는 제어 프로세서로서, 기존 기지국 제어장치(BSC)와 프로세서간 통신(IPC)을 이용해 접속된다. 본 발명에서 기지국 장비 제어 프로세서(BCP; 402)는 코드 스트림 스위치(CSS; 405)의 제어를 위해 채널 인터페이스 프로세서(CIP; 403)과 접속되며, 역방향 경로 HFR 네트워크의 유지/관리를 위해 HFR망제어기(408)와 접속된다. HFR 망관리 시스템(NMS; 410)은운용자 터미널로 명령어 입력 등 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 기능을 보유한 외부 모니터링 터미널이다.

개인국으로부터 무선 주파수 신호를 수신한 소형 기지국(415)은 이 신호를 할당된 케이블 주파수로 다운컨버팅하여 HFR 네트워크 정합모듈의 링크(414)를 통해 소형 기지국 제어장치의 PCS 서비스 수신모듈(401)로 전송한다. 광신호 분배기 또는 광노드(413)와 소형 기지국을 연결하는 링크(414)는 광섬유 또는 동축 케이블이 될 수 있다. 역방향 경로에서 광신호 분배기는 수동소자로서, 광신호 결합기능을 가지고 있어 각 소형 기지국에서 전송된 광신호를 합성하여 소형 기지국 제어장치(mBSC)로 전공한다. 414가 동축 케이블인 경우 광노드(413)에는 케이블 주파수 합성기, 전-광 변환모듈등이 포함되며, 동축 케이블 특성을 고려하여 등화기가 내장된 증폭기를 포함할 수 있다.

각 소형 기지국에서 전송된 신호들은 소형 기지국 제어장치의 광-전 변환모듈(412)에 의해 전기신호로 변환되며, 이 변환된 전기신호는 각 마이크로셀에 할당된 케이블 주파수 대역을 분리하기 위해 대역통과필터(411)에 의해 필터링된 후, 주파수 변환보드(XCVB; 407)로 입력된다.

주파수 변환보드(XCVB; 407)에서는 이 신호를 다운컨버팅하여 CDMA 중간 주파수 4.95MHz 대역 신호로 만든다. 그리고, 주파수변환보드(XCVB; 407)에서는 수신신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 측정하며, 역방향 링크 이득을 제어한다. 주파수변환보드(XCVB; 407)의 출력신호는 CDMA 중간 주파수 수신 어셈블리(CIRA: CDMA IF Receiving Assembly; 406)로 입력되며, CDMA 중간 주파수 수신 어셈블리(406)는 CDMA 중간 주파수(4.95MHz) 신호를 I 및 Q 채널 성분으로 QPSK 복조를 통해 다운 컨버팅하고, 디지탈 신호로 샘플링하여 코드 스트림 스위치(CSS; 405)로 전달한다.

역방향 경로의 코드 스트림 스위치(CSS; 405)는 각 마이크로셀에서 전달된 신호를 채널 인터페이스 프로세서(403)의 제어에 의해 적절한 채널 소자에 연결해 주는 기능을 수행하며, 이에 대한 자세한 블럭도는 도9에 도시되어 있다.

각 마이크로셀에서 입력되는 수신신호는 역방향 경로 CDMA 채널소자 어셈블리(CCEA; 404)에서 확산 복조, 디인터리빙, 디코딩 등이 수행되고, 기지국 장비 제어 프로세서(BCP; 402)를 통해 기지국 제어장치로 전달되기 위해 패킷처리된다.

제어신호 추출기(409)는 대역통과필터(BPF; 411)를 통해 각 소형 기지국의 폴링응답 제어신호를 추출하여 HFR 망제어기(408)로 전달한다. 이러한 내용은 필요에 따라 HFR 망관리 시스템(410)에 표시된다. 이 수신 제어신호에는 각 소형 기지국의 장애 메시지, 명령어 수행 결과, 상태 모니터링 결과 등이 포함되며, 각 소형 기지국을 구별하기 위한 소형 기지국 인식 번호가 포함된다.

역방향 경로에서 각 소형기지국은 광신호 비트(beat) 노이즈를 줄이기 위해 일정 간격 이상씩 이격된 광파장을 갖는 레이저 다이오드 또는 대역폭을 고려하여 발광 다이오드(LED)를 포함한 전-광 변환기를 가져야 하며, 순방향 경로와 다른 물리적 링크를 갖는다. 도2의 213과 도7의 전-광 변환기(507)의 광주파수를 달리 설정하는 경우 순방향 및 역방향 경로에 대해 한 개의 광섬유 링크를 파장분할다중 방식으로 공유할 수 있다. 도2의 214 및 도6의 413이 광노드인 경우 소형기지국 제어장치와 광노드 간에는 위와 같은 개념이 적용될 수 있으며, 광노드와 소형 기지국간 연결은 각각 다른 또는 같은 동축 케이블을 이용할 수 있다. 여기서, 같은 동축 케이블을 이용하는 경우 케이블 주파수는 순방향 및 역방향에 대해 각각다르게 할당되어야 한다. 특히, 동축 케이블을 이용함으로써 광노드에 연결된 동축케이블을 통해 각 소형 기지국에 필요한 전력을 원격으로 공급할 수 있다.

별도 또는 동일 소형기지국 제어장치내에 WLL 서비스 수신모듈(416), 제3세대 이동통신 서비스 수신모듈(417)을 운용할 수 있다. 즉, WLL 서비스 수신모듈(416), 제3세대 이동통신 서비스 수신모듈(417) 또는 그외 서비스 모듈이 존재하며, HFR 네트워크 SCM 전송 용량이 충분한 경우는 경로 418을 통해 각 해당 기지국(421, 422)에서 전송된 신호가 WLL 서비스 수신모듈(416), 제3세대 이동통신 서비스 수신모듈(417)로 전달될 수 있다. 파장분할다중(WDM)을 이용한 경우는 별도의 광-전 변환기를 통한 경로(419, 420)를 통할 수 있다. 여기에서, 419는 412와 다른 광파장을 수신하는 광수신 모듈이고, 420은 광파장 커플러로 우너하는 파장의 광신호만을 추출하는 소자이다.

도 7 은 본 발명에 따른 소형기지국(mBS) 수신부의 블럭 구성도를 나타낸다.

개인국으로부터 소형기지국의 안테나를 통해 수신된 신호는 2개의 경로를 통해 전달된다. 이 두 개의 경로는 페이딩 환경에서 신호품질을 보장하기 위한 것으로 각각 다른 저잡음 증폭기(LNA; 501), 대역통과필터(502), 가변 다운 컨버터(503)를 거쳐 제어신호 처리기(504)에서 생성된 역방향 제어채널 신호와 함께 HFR 네트워크 정합모듈의 케이블 주파수 합성기(506)로 입력된다. 케이블 주파수 도메인에서 합성된 이 신호들은 전-광 변환기(507) 또는 증폭기(509)를 통해 각각 광섬유 또는 동축 케이블로 전송된다.

가변 다운 컨버터(503)는 위상고정루프(PLL)필터(505)로부터 출력되는 기준 클럭신호를 이용하여 무선 주파수를 케이블 주파수로 다운 컨버팅한다. 제어신호 처리기(504)는 이 가변 다운 컨버터(503)의 다운 커버팅 범위를 지정하여 준다.

이외에도 소형 기지국에는 전원공급모듈 및 급전 피뢰기(Surge Arrester), 그리고 안테나 등이 포함된다. 특히, 송/수신 안테나를 공유하기 위해 듀플렉서가 추가된다.

도 8a 는 역방향 케이블 주파수의 분포 예를 나타낸 도면이다.

510은 소형 기지국의 상태, 전력제어, 모듈상태 등의 정보를 가지고 있는 역방향 제어채널이다. 케이블 주파수 511 대역은 PCS용으로 할당된 대역을 나타내며, 임의의 자연수 n개의 마이크로셀을 형성할 때, 각 셀당 2FA 용량에 대해 도시한 것이다.

IF_r11과 IF_r12는 1번셀에 대해 각각 다른 FA를 적용할 경우의 케이블 주파수이며, IF_r11과 IF_r21는 1번셀과 2번셀에 대해 같은 FA를 이용하며, 서로 다른 파일롯 의사잡음 코드의 옵셋값을 이용할 경우의 케이블 주파수이다. 도7의 가변 다운컨버터(503)는 수신대역의 필터링된 무선 주파수(514)를 515, 516 또는 그외 경로로 임의의 마이크로셀용 케이블 주파수로 다운 컨버팅할 수 있어 소형 기지국의 단독 운용 및 그룹화가 가능하게 된다. 도면에서 512, 513은 WLL 서비스용, 제3세대 이동통신 서비스용의 SCM 방식 케이블 주파수의 분포를 각각 나타낸다. 파장분할다중(WDM)을 사용할 경우에는 PCS와 같은 케이블 주파수대를 사용해도 무방하다.

도 8b 는 도 8a에 대한 보다 상세한 역방향 케이블 주파수의 할당 예을 나타낸 예시도이다.

특히, 이 여기에서는 수신 안테나 다이버시티를 적용한 경우에 대해 설명한다. 주 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 도면의 517과 같이 할당되며, 다이버시티 신호의 경우는 518과 같이 할당된다. 519는 1FA시 CDMA 1.25MHz 대역 신호를 소형기지국 제어장치로 전송하기 위해 할당된 2MHz 대역의 케이블 주파수를 나타낸다. 2/3FA로 확장하기 위해서는 520과 같이 케이블 주파수를 할당한다. 결국, 안테나 다이버시티를 적용하는 경우 각 마이크로셀에는 12MHz의 케이블 주파수 대역폭이 할당된다. 마이크로셀의 수가 증가함에 따라 요구되는 케이블 주파수 대역은 증가하게 된다.

도 9 는 본 발명에 따른 소형기지국 제어장치(mBSC)의 일실시예 블럭 구성도로서, 소형기지국 제어신호 및 클럭/주파수 동기신호 경로를 제외한 트래픽 신호 흐름도를 나타낸다.

기존 방식의 기지국은 3섹터 구조를 가지고 있어, 최대 3개의 셀을 담당할 수밖에 없어 마이크로셀 시스템으로의 확장에 난점이 있다.

이를 극복하기 위해 본 발명에서 제안된 소형기지국 제어장치의 구조의 특징은 코드 스트림 스위치(CSS; 603)를 적용하여 여러개의 셀간에 소프터 핸드오버가 가능하며, 동적채널 할당이 가능하다는 것이다.

한 개의 CDMA채널소자 어셈블리(CCEA; 601)는 두 개의 채널소자모듈(CEM: Channel Element Module; 602)로 구성되며, 각 채널소자모듈에는 16개의 채널소자가 포함된다.

이러한 CDMA 채널소자 어셈블리는 M개로 확장할 수 있으며, 이 경우 채널 소자 수는 M x 32채널이 된다. 순방향 경로에서 각 채널 소자는 기지국 제어장치(BSC)로부터의 부호화된 음성 데이타와 제어정보를 수신하여 각 채널별로 α, β, γ 각 섹터별 I, Q 신호를 코드스트림 스위치(CSS)의 해당 스위칭 모듈(SM: Switching Module; 604)로 출력한다. 상세한 채널별 신호 종류는 610과 같다.

스위칭모듈(604)은 채널소자모듈(602)로부터 전달된 각 채널별 신호를 채널 인터페이스 프로세서(CIP; 609)의 제어에 의해 주어진 목적지 셀별로 스위칭하는 역할을 담당한다. 각 목적지 셀로 가는 I, Q 신호들은 각각의 32 x 1 디지탈 결합기(DC: Digital Combiner; 605)를 통해 1차 결합된다. 여기서, N개의 셀에 대해서 CDMA 채널소자 어셈블리(601)당 2N개의 32 x 1 디지탈 결합기(605)가 요구된다. 1차 디지탈 결합된 I, Q신호는 각각의 M x 1 디지탈 결합기(606)에서 2차 결합된다. 2차 결합된 M x 1 디지탈 결합기(606)의 출력 I, Q 신호는 CDMA 중간 주파수 신호로 전송하는 CDMA 중간주파수 전송 어셈블리(CITA; 607)로 입력된다. CDMA 중간 주파수 전송 어셈블리(607)는 이 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 합성하고, QPSK 변조를 통해 중간 주파수로 업컨버팅한다. 각 목적지 셀별 CDMA 중간 주파수 신호들은 HFR 네트워크 정합모듈인 주파수변환보드(XCVB; 206)로 입력된다.

역방향 경로의 경우, HFR네트워크 정합모듈 XCVB(407)를 통해 CDMA 중간주파수 수신 어셈블리(CIRA; 608)로 입력된 각 셀별 주 신호 및 다이버시티 신호는 각각 기저대역 I, Q신호로 다운컨버팅된다. 주 신호 및 다이버시티 신호는 디지탈 신호로 변환된 후, 다중화되어 코드스트림 스위치(CSS)로 입력된다. 이 신호들은 모든 스위칭모듈(604)로 입력된다.

채널 인터페이스 프로세서(CIP)는 필요한 채널 소자와 이 신호를 연결하기 위해 기지국 장비 제어 프로세서(BCP) 및 기지국 제어장치(BSC)와 통신하여 스위칭모듈(604)을 제어한다. 역방향 경로의 상세한 신호 종류는 610'과 같다. 각 채널 소자는 요구에 따라 데이타 송/수신이 가능하므로 채널소자모듈(602)와 스위칭모듈(604)은 양방향 통신 경로를 제공한다.

본 발명에서 제시된 소형기지국 제어장치는 마이크로셀 시스템에 필요한 다수의 셀을 지원할 수 있으며, 3섹터와 N개 셀 사이의 변환을 위한 코드스트림 스위치(CSS) 구조를 갖는다. 특히, 코드 스트림 스위치(CSS)를 이용함으로써, 마이크로셀간 동적자원 관리가 가능해지고, 소프터 핸드오버를 N개 셀로 확장할 수 있다.

도 10 은 본 발명에 따른 코드 스트림 스위치(CSS) 내의 스위칭 모듈의 상세 구조도를 나타낸다.

스위칭모듈(SM)은 소형기지국 제어장치내 코드 스트림 스위치의 핵심 모듈로, 효율적인 동적자원 관리를 가능하게 하며, 다수의 마이크로셀 환경에서 셀간 소프터 핸드오버를 가능하게 한다. 동적 자원 관리는 기본적으로 특정 채널소자를 N개의 셀 중에 한 개의 셀에 필요에 따라 할당할 수 있게 하며, 마이크로셀 환경에서 시간 및 장소에 따라 트래픽 밀도가 불균일하기 때문에 반드시 필요한 기능이다. 소프터 핸드오버는 통화중인 개인국이 다른셀로 이동할 때, 통화단절 없이 이동국 셀간 이동을 보장할 수 있게 지원하는 기능이다. 보통의 경우, 이동국은 N개의 셀 중에서 임의로 최대 3개의 셀 중첩지역을 통과할 수 있으므로, 각 채널 소자는 N개의 셀 중에서 이동국에 필요한 3개의 셀에 신호를 송수신할 수 있어야 한다. 이러한 기능을 지원하기위해 코드스트림 스위치(CSS)내의 스위칭 모듈(SM)은 회선 스위치 구조로 단일점 다중반사(SPMT: Single Pole Multi Throw) 스위치 복합체로 구성된다.

송신(Tx), 수신(Rx) 모두 I, Q신호로 분리되어 처리도므로 N개 셀에 대해 3 x N 스위치가 송신(Tx)에 2개, 수신(Rx)에 2개해서 모두 4개(701 내지 704)가 필요한다. 도면에서 705, 706은 1번 셀 측으로 전송 및 수신되는 송수신 신호를 나타내며, 이신호들은 각 셀별로 별도 존재한다.

도면에서 707은 N개의 셀 중에 특정 채널소자와 개인국간의 통신을 위해 필요한 α, β, γ 각 섹터에 해당하는 3개셀 각각의 I, Q 수신신호를 나타낸다. 709는 제어포트로서, N개의 셀에서 3개의 셀을 선택하여 연결하도록 제어하는 역할을 담당한다.

예를 들어, 셀 1번에서 수신된 711의 수신신호가 712에 의해 710으로 연결된 다면, 710과 연결된 특정 채널소자는 1번셀 신호의 특정채널을 수신하는 역할을 담당한다고 할 수 있다. 스위칭모듈을 통해 각 채널소자와 셀을 가변 연결할 수 있기 때문에 트래픽이 요구되는 특정셀에 동적으로 채널을 할당할 수 있게 된다.

소프터 핸드오버가 구현되는 예는 다음과 같이 설명할 수 있다. 순방향 경로와 역방향 경로에 대해 같은 개념이 적용되므로 여기에서는 역방향 경로에 대해 설명하기로 한다.

개인국이 2번셀에서 통화를 하고 있는 경우, 707과 연결된 채널소자가 이 개인국과의 트래픽 채널을 처리한다. 이때, 707의 수신 데이타(RxDa)는 2번셀과 연결된다. 이 개인국이 2번셀에서 3번셀로 이동할 때, 중첩지역에서 핸드오버가 발생한다. 이때, 707의 수신데이타(RxDa)는 2번셀로, 수신데이타(RxDb)는 3번셀로 각각 연결된다. 개인국이 완전히 3번셀로 이동해 버렸을 경우, 707의 수신데이타(RxDa)는 3번셀로 연결된다. 이렇게 함으로써, 채널소자와 개인국 사이에 연결이 끊기지 않고, 핸드오버가 처리되는 소프터 핸드오버가 구현된다. 이 개인국이 또 다른 셀로 이동하는 경우에도 같은 개념으로 소프터 핸드오버를 처리한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 다음과 같은 효과를 가지고 있다.

1) 셀의 소형화를 통해 무선 주파수 자원의 이용 효율을 극대화함으로써, 가입자 수용용량을 증대시키고, 신뢰도 높은 서비스를 제공할 수 있으며, 저출력 통신을 유도해 개인국의 베터리 수명을 연장시키고, 향 후, 광대역 무선 멀티미디어 서비스를 수용할 수 있는 무선 채널 용량을 확보할 수 있다.

2) HFR 기술을 적용하여 CDMA 디지탈 하드웨어와 무선 주파수 트랜시버 유니트를 분리함으로써, 기지국 장비가 소형화됨에 따라 셀 반경이 수십미터에서 수백미터인 피코셀 혹은 마이크로셀 환경하에서 많은 수의 기지국을 설치하는데 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있다. 또한, 장비가 작기 때문에 별도의 기지국 선정이 필요 없으며, 도심환경의 무선 환경을 고려하여 쉽게 치국할 수 있다. 아울러 소형기지국 장비의 소비전력을 줄일 수 있고, 신뢰성을 높일 수 있다.

3) HFR 네트워크에 SCM 전송 기술 및 파장분할다중(WDM) 전송 기술을 적용함으로써, 한 개의 전송링크를 통해 다수의 캐리어를 전송할 수 있다.

4)트래픽 밀도가 지역별로 큰 차이를 보이며, 또한 시간에 따라 크게 변화하는 복잡한 도심환경하에서 동적자원 관리를 통해 효율적으로 자원을 배분할 수 있다.

5) 옥외 뿐만 아니라 옥내, 건물 지하, 지하터널, 기타 음영지역 등에 효율적으로 설치될 수 있고, 옥내에서도 단독셀을 구성할 수 있으며, 분산 안테나 또는 단독셀 구성으로 쉽게 전환할 수 있다.

6) 새로운 기지국 채널 요소들의 설치 등이 중앙에서 이루어지므로 시스템 용량 확장이 용이하며, 소형기지국의 광대역화로 음성 서비스를 포함한 고속 데이타 서비스 지원이 가능하고, 유지보수 및 초기 시설 투자비의 부담을 줄일 수 있다.

7) 상위 통신망의 발전을 소형기지국 제어장치의 인터페이스 모듈을 단지 변경하여 수용할 수 있어, 통신망 발전에 따른 각 기지국의 장비의 변경없이 수용할 수 있다. 또한, 필요한 응용서비스 모듈을 추가하여 동일 HFR 네트워크를 통해 이들 서비스를 제공할 수 있으며, 이러한 HFR 네트워크는 향 후 공중망 형태로 제공될 수 있다.

8) 소형 기지국의 필요한 장애보고 및 간단한 제어등이 가능하여 중앙집중 관리를 통하여 신뢰성 있는 서비스를 제공할 수 있다.

9) 주요 노드까지 광케이블을 별도로 설치할 필요없이 기존 CATV 케이블망 등을 이용하여 HFR 네트워크를 구축함으로써, 초기 시설 투자비용을 절감할 수 있으며, 광노드 또는 광신호 분배기 이하 HFR 네트워크는 지선 광케이블망 구축 또는 기존 HFC의 동축 케이블망 등을 통해 구현할 수 있다.

10) 본 발명은 3개 이상의 마이크로셀을 지원할 수 있다.

11) 마이크로셀간의 핸드오버를 기존의 섹터간 소프터 핸드오버와 같이 처리하여 통화품질을 높일 수 있다.

12) 기존의 기지국 장비제어 프로세서(BCP)와 호환성을 가짐으로써, 가입자 밀도가 높은 지역에서 기지국 제어장치의 상위 네트워크의 변경없이 마이크로셀 시스템으로 전환이 가능하다.

13) 소형 기지국간 동기방식을 적용하여 신뢰성 있는 서비스를 제공할 수 있다. 특히 각 소형 기지국에 GPS 수신기를 장착하지 않고, 'Store Forward) 방식 및 기준 클럭신호 전송을 통해 동기방식을 구현한다.

14) 각 소형기지국은 필요에 따라 그룹화 및 그룹화 해제가 가능하여 서비스 초기에 그룹화하여 매크로셀처럼 운용할 수 있고, 트래픽분포에 따라 한정된 자원을 분배할 수 있으며, 수요가 늘어나면서 동일 인프라를 이용 마이크로셀 시스템으로 전환할 수 있다.

Claims

시스템 및 네트워크의 동기를 유지하기 위해 각 모듈에 필요한 타이밍 정보 및 기준 클럭신호를 발생하는 GPS 수신장치;

기지국 제어장치와 정합되고, 확산 변복조 기능을 수행하며, 셀간 동적 채널 할당 기능과 소프터 핸드오버 처리를 위한 스위칭 동작을 통해 발생된 신호를 합성하고, 상기 합성된 신호를 중간 주파수로 업컨버팅하여 케이블 주파수로 출력하거나, 이의 역기능인 수신된 케이블 주파수를 다운 컨버팅하여 중간 주파수로 변환시켜, 패킷화된 메시지를 상기 기지국 제어장치로 전송하는 소형기지국 제어장치;

상기 소형기지국 제어장치 및 GPS 수신장치와 연결되어 제어신호에 따라 케이블 주파수 신호를 전송하는 전송수단; 및

마이크로셀 형태로 구성되어 상기 전송수단을 통해 상기 소형기지국 제어장치와 주파수 신호를 송수신하며, 이동국과는 무선 주파수 송수신기능만을 제공하는 다수개의 소형기지국장치

를 포함하여 이루어진 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 소형기지국 제어장치는, 상기 소형기지국장치의 안테나까지의 지연시간을 계산하고, 상기 소형기지국장치의 자체 전송지연시간을 고려하여 각 셀별로 다른 파일롯 의사잡음 코드의 옵셋값을 적용하여 각 셀을 구분하는 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 소형기지국 제어장치는,

상기 기지국 제어장치와 상기 전송수단에 접속되어 기지국의 전반적인 제어동작을 수행하는 기지국 장비 제어수단;

상기 기지국 장비 제어수단과 연결되어 동적 자원 관리 및 셀간 소프터 핸드오버 처리를 위한 제어기능을 수행하는 채널 인터페이스 처리수단;

상기 채널 인터페이스 처리수단의 제어를 받으며, 각 채널별 신호의 확산 변/복조 기능을 수행하는 채널신호 발생수단;

상기 채널 인터페이스 처리수단의 제어를 받아 상기 채널신호 발생수단으로부터 출력된 채널별 변조 신호를 스위칭하여 합성하는 스위칭수단;

상기 스위칭수단의 출력신호를 변조하여 중간 주파수로 업컨버팅하거나, 이의 역기능을 통해 샘플링된 신호를 상기 스위칭수단으로 제공하는 송수신수단; 및

상기 송수신수단과 접속되며, 중간 주파수를 마이크로셀별 케이블 주파수로 변환시켜 상기 전송수단으로 출력하거나, 상기 전송수단으로부터 수신된 케이블 주파수를 중간 주파수로 변환시켜 상기 송수신수단으로 출력하는 주파수변환수단

을 포함하여 이루어진 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 채널신호 발생수단은,

임의의 자연수 M개의 모듈을 구비하되, 상기 M개의 모듈 각각은 적어도 두 개의 채널소자모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 채널소자모듈은 적어도 16개의 채널 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 스위칭수단은,

상기 채널 인터페이스 처리수단의 제어에 의해 상기 다수개의 채널신호 발생수단으로부터 입력된 채널신호를 각각 스위칭하는 다수개의 스위치모듈;

상기 다수개의 스위치모듈에 연결되어 해당되는 목적지 셀로 전송되는 신호를 결합하는 다수개의 제1 결합수단; 및

상기 다수개의 제1 경합수단에 의해 1차 결합된 디지탈신호를 2차 결합하는 제2 결합수단

을 포함하여 이루어진 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 스위치모듈은, 동적자원 할당 및 소프터 핸드오버 처리를 위해 회선스위치 구조인 단일점 다중반사의 스위치 복합체로 구성된 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 스위치모듈은, 임의의 자연수 N개의 셀에 있어서, 송신 및 수신 각각에 대해 각각 2개씩의 3 x N 스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 전송수단은,

전송망의 운용/관리, 상기 소형기지국장치의 그룹화/비그룹화, 전력제어, 주파수 변경 등의 제어기능을 수행하는 전송망 제어수단;

상기 전송망 제어수단에 연결되어 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단;

상기 소형기지국 제어장치로부터 출력된 케이블 주파수와, 상기 제어신호 발생수단에 의해 발생된 순방향 제어신호, 그리고 상기 GPS 수신장치의 기준 클럭을 합성하는 제1 주파수합성수단;

상기 제1 주파수합성수단의 출력을 광신호로 변환시키는 제1 전-광변환수단;

상기 제1 전-광변환수단의 광신호를 다수개의 상기 소형기지국장치로 분배하거나, 그 역기능을 수행하는 분배수단;

상기 분배수단으로부터 전달된 역방향 광신호를 전기신호로 변환하는 제1 광-전변환수단;

상기 제1 광전변환수단의 출력을 각각 입력받아 각 마이크로셀에 할당된 케이블 주파수 대역을 분리하기 위해 필터링하는 다수개의 제1 필터링수단; 및

대응되는 하나의 상기 제1 필터링수단의 입력신호로부터 상기 소형기지국 제어장치에 대응되는 폴링응답 제어신호를 추출하여 상기 전송망 제어수단으로 제공하는 제어신호 추출수단

을 포함하여 이루어진 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 전송망 제어수단은, 폴링방식을 이용하여 상기 다수개의 소형기지국장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 분배수단은, 스타형 광섬유 네트워크를 통해 상기 다수개의 소형기지국장치와 결합되는 광신호 분배기인 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 분배수단은, 동축 네트워크를 통해 상기 다수개의 소형기지국장치와 결합되는 광노드인 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 제1 주파수합성수단은, 다른 이동통신 서비스 모듈로부터 각 서비스에 대응되는 케이블 주파수로 업컨버팅된 신호를 수신받아 혼합하는 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

다양한 이동통신 서비스를 수용하기 위해 상기 다른 이동통신 서비스모듈로부터 발생된 서로 다른 광신호를 결합하기 위해 상기 분배수단 전단에 결합된 광커플링수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 광노드는, 제2 주파수합성수단과 제2 전-광 변환수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 다수개의 제1 필터링수단 각각은, 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 소형기지국장치는,

이동국으로 무선 주파수를 송신하는 송신부와 상기 이동국으로부터 무선 주파수를 수신하는 수신부를 구비하되,

상기 송신부는,

상기 전송수단을 통해 전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 제2 광-전변환수단;

상기 제2 광-전변환수단의 출력신호로부터 기준 주파수를 필터링하는 제2 필터링수단;

상기 제2 광-전변환수단의 출력신호중 순방향 제어신호를 입력받아 상기 소형기지국장치의 제어 및 유지관리 기능을 수행하는 제1 제어신호 처리수단;

상기 제1 제어신호 처리수단의 제어를 받고, 상기 제2 필터링수단의 기준 주파수를 이용하여 상기 제2 광-전변환수단의 신호를 무선 주파수 대역으로 변환하는 제1 업컨버팅수단;

상기 제1 업컨버팅수단의 출력을 필터링하는 제3 필터링수단; 및

상기 제3 필터링수단의 출력을 증폭하여 안테나를 통해 송출하는 제1 증폭수단을 포함하고,

상기 수신부는,

상기 안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하는 제1 저잡음증폭수단;

상기 제1 저잡음증폭수단의 출력을 필터링하는 제4 필터링수단;

상기 제2 필터링수단의 기준 주파수를 이용하여 상기 제4 필터링수단으로부터 입력된 신호를 다운컨버팅하는 제1 다운컨버팅수단;

상기 제1 다운컨버팅수단을 제어하고, 역방향 제어신호를 생성하는 제2 제어신호 처리수단;

상기 제1 다운컨버팅수단의 출력과 상기 제2 제어신호 처리수단의 출력을 합성하는 제3 주파수합성수단; 및

상기 제3 주파수합성수단의 출력을 광신호로 변환시켜 상기 전송수단으로 출력하는 제3 전-광변환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 소형기지국장치는,

이동국으로 무선 주파수를 송신하는 송신부와 상기 이동국으로부터 무선 주파수를 수신하는 수신부를 구비하되,

상기 송신부는,

상기 전송수단의 동축 케이블을 통해 전송된 케이블 주파수를 증폭하는 제2 저잡음증폭수단;

상기 제2 저잡음증폭수단의 출력신호로부터 기준 주파수를 필터링하는 제5 필터링수단;

상기 제2 저잡음증폭수단의 출력신호중 순방향 제어신호를 입력받아 상기 소형기지국장치의 제어 및 유지관리 기능을 수행하는 제3 제어신호 처리수단;

상기 제3 제어신호 처리수단의 제어를 받고, 상기 제5 필터링수단의 기준 주파수를 이용하여 상기 제2 저잡음증폭수단의 신호를 무선 주파수 대역으로 변환하는 제2 업컨버팅수단;

상기 제2 업컨버팅수단의 출력을 필터링하는 제6 필터링수단; 및

상기 제6 필터링수단의 출력을 증폭하여 안테나를 통해 송출하는 제2 증폭수단을 포함하고,

상기 수신부는,

상기 안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하는 제3 저잡음증폭수단;

상기 제3 저잡음증폭수단의 출력을 필터링하는 제7 필터링수단;

상기 제5 필터링수단의 기준 주파수를 이용하여 상기 제7 필터링수단으로부터 입력된 신호를 다운컨버팅하는 제2 다운컨버팅수단;

상기 제2 다운컨버팅수단을 제어하고, 역방향 제어신호를 생성하는 제4 제어신호 처리수단;

상기 제2 다운컨버팅수단의 출력과 상기 제4 제어신호 처리수단의 출력을 합성하는 제4 주파수합성수단; 및

상기 제4 주파수합성수단의 출력을 동축 케이블을 통해 상기 전송수단으로 출력하는 제3 증폭수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 증폭수단은, 링크이득 및 송신출력을 제어할 수 있도록 자동이득제어 기능이 포함된 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 18 항에 있어서,

상기 제2 저잡음증폭수단의 전단의 동축 케이블에 선로 증폭기가 더 포함된 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제3 및 제5 필터링수단은, 위상고정루프를 이용한 필터인 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제3, 제4, 제6, 제7 필터링수단은, 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 개인휴대통신용 마이크로셀룰라 이동통신 시스템.