KR20020011180A - 기지국의 디지털 유닛과 무선주파수 유닛간의 중계장치 - Google Patents

기지국의 디지털 유닛과 무선주파수 유닛간의 중계장치 Download PDF

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KR20020011180A
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Abstract

본 발명은 무선통신 기지국에서 변복조를 수행하는 디지털 유닛과 주파수 변환을 수행하는 RF 유닛간의 원거리 인터페이스를 위한 중계장치를 개시한다.
기지국의 디지털 유닛에 연결되는 제 1 중계기와 기지국의 RF 유닛에 연결되는 제 2 중계기는, RF 유닛과 디지털 유닛간에 송수신되는 신호를 원거리 송수신에 적합하도록 변환한다. 제 1 중계기와 제 2 중계기간은 광 케이블로 연결되므로, 제 1 중계기와 제 2 중계기는 기지국 송신 I,Q 신호의 변조 및 복조 기능과, 기지국 수신 IF 신호의 주파수 변환 및 역변환 기능을 가진다.
이로써 본 발명은 각 RF 유닛이 고유한 기지국 RF 자원(채널 소자, 주파수 채널, PN 옵셋 등)을 보유하도록 하여, 기존의 중계기와 동일한 수준의 기지국 서비스영역을 유지하면서도 기지국의 송수신 특성을 우수하게 유지할 수 있고 기존의 RF/IF 중계기나 광 중계기에 비하여 셀 계획을 용이하게 한다.

Description

기지국의 디지털 유닛과 무선주파수 유닛간의 중계장치{INTERFACE APPARATUS BETWEEN DIGITAL UNIT AND RADIO FREQUENCY UNIT OF BASE STATION}
본 발명은 셀룰러 무선통신 기지국(Cellular Wireless Telecommunication Base Station)에 관한 것으로서, 특히 기지국의 서비스영역을 확장시키기 위한 중계장치에 관한 것이다.
셀룰러 무선통신 시스템은 이동 단말기(Mobile Station: MS)에게 통신 서비스를 제공하는 다수의 기지국(Base Station)과, 상기 다수의 기지국을 다른 네트워크로 연결하는 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)으로 구성된다. 상기 각기지국은 하나의 셀 영역을 서비스하는데, 기지국의 서비스영역을 확장시키고 주파수 효율을 증대시키기 위하여 중계기가 사용된다. 상기 중계기는 통상 기지국으로부터 멀리 떨어진 곳에 위치하는 이동 단말기에게 서비스를 제공하기 위하여, 기지국으로부터의 신호를 증폭하여 이동 단말기에게 전송하고 이동 단말기로부터의 신호를 증폭하여 기지국으로 전송한다.
도 1 은 종래기술에 의한 RF/IF 중계기의 구성도를 나타낸 것이다.
도 1 을 참조하면, 기지국으로부터 송출된 RF(Radio Frequency) 기지국 송신 신호는 안테나(101)와 듀플렉서(Duplexer: DUP)(103)를 통해 RF/IF 중계기의 송신경로로 전달된다. 송신경로로 전달된 신호는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)(105)에 의하여 증폭되고 믹서(Mixer)(107)에 의하여 IF(Intermediate Frequency) 신호로 하강 변환되고 증폭기(109)와 필터(111) 및 증폭기(113)를 통과한 후, 믹서(115)를 통해 다시 상승 변환되고 대전력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)(117)에 의하여 증폭되고 듀플렉서(119)를 통과한 후, 안테나(121)에 의하여 이동 단말기로 송출된다.
마찬가지로 이동 단말기로부터 송출된 RF 기지국 수신 신호는 안테나(121)로 수신되어, 듀플렉서(119), 저잡음 증폭기(123), 믹서(125), 증폭기(127), 필터(129), 증폭기(131), 믹서(133), 저잡음 증폭기(135) 및 듀플렉서(103)를 통과한 후, 안테나(101)에 의하여 기지국으로 송출된다.
도 2 는 종래기술에 의한 광 중계기의 구성도를 나타낸 것이다.
도 2 를 참조하면, 기지국(201)의 RF 송신신호(TX RF)와 10MHz기준신호(REF)는 제 1 중계기(210)로 전달된다. 제 1 중계기(210)로 전달된 기지국 RF 송신 신호(TX RF)는, E/O(Electric to Optic) 변환기(211)에 의하여 광신호로 변환되고, 파장분할 다중화기(Wavelength Division Multiplexer: WDM)(213)에 의하여 다중화된 후, 광 케이블(220)을 통해 원거리의 제 2 중계기(230)로 전달된다. 제 2 중계기(230)로 전달된 광신호는 파장분할 다중화기(231)에 의하여 역다중화되고 O/E 변환기(233)에 의하여 본래의 RF 송신신호(TX RF)로 변환되고, 대전력 증폭기(235)에 의하여 증폭되고, 듀플렉서(237)를 통과한 후, 안테나(239)를 통해 이동 단말기로 송출된다.
마찬가지로 이동 단말기로부터 송출된 RF 기지국 수신 신호는 안테나(239)로 수신되어 저잡음 증폭기(243)와 믹서(245)를 거치거나 또는 안테나(241)로 수신되어 대역통과필터(Band Pass Filter: BPF)(247)와 저잡음 증폭기(249)를 거친 후, E/O 변환기(251)에 의하여 광신호로 변환되고, 파장분할 다중화기(231)와 광 케이블(220), 파장분할 다중화기(213), O/E 변환기(215) 및 믹서(217)를 통과하여 기지국으로 수신된다.
이와 같이 종래기술에 의한 중계기는 기지국과 이동 단말기간의 RF 신호를 전달한다. 기지국은 디지털 유닛(Digital Unit)에 의하여 변조된 IF 신호를 RF 신호로 변환하기 위하여 다수의 기지국 RF 자원(채널소자, 주파수채널, PN 옵셋 등)을 사용하는 RF 유닛을 필요로 하는데, 상기에 언급된 종래기술에 의한 중계기들은 별도의 RF 자원을 가지지 않고 기지국의 RF 자원을 사용하고 있다.
한편, 기지국의 서비스영역을 증가시켜야 하는 필요성에 따라 다수의 중계기들이 하나의 기지국에 연결되는데, 이러한 경우 기지국 RF 자원을 다수의 중계기가 공유함으로 인하여 기지국 RF 자원들이 정상적으로 동작하지 못하며, 결과적으로 기지국의 송수신 특성이 나빠진다는 문제점이 발생된다. 게다가 이러한 문제를 해결하기 위해서는 복잡한 셀 계획을 통해 기지국과 그에 연결되는 중계기들의 구성을 결정하여야 했다. 또한 종래의 중계기는 RF 신호를 전달하기 때문에 특정한 송수신 특성을 만족하도록 설계되어야 했다는 부담이 있었다.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 원거리 인터페이스를 가능하게 하여 RF 유닛이 중계기의 기능을 수행하도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간을 원거리 인터페이스함으로써 각 중계기가 고유의 RF 자원을 보유하도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간을 광 케이블을 사용하여 원거리 인터페이스하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적들을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 기지국의 디지털 유닛과 무선주파수 유닛간의 광 중계장치의 실시예는,
상기 디지털 유닛에 연결되며, 상기 디지털 유닛과 상기 RF 유닛간에 송수신되는 신호를 원거리 송수신에 적합하도록 변환하는 제 1 중계기;
상기 RF 유닛에 연결되며, 상기 RF 유닛과 상기 디지털 유닛간에 송수신되는신호를 원거리 송수신에 적합하도록 변환하는 제 2 중계기; 및
상기 제 1 중계기와 상기 제 2 중계기간을 연결하는 연결수단을 포함한다.
도 1 은 종래기술에 의한 RF/IF 중계기의 구성도.
도 2 는 종래기술에 의한 광 중계기의 구성도.
도 3 은 본 발명에 의한 광 중계장치의 구성도.
도 4 는 본 발명에 의한 무선 중계장치의 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명은 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간에 원거리 인터페이스를 가능하게 하기 위하여, 디지털 유닛에 제 1 중계기를 연결하고 RF 유닛에 제 2 중계기를 연결한 뒤, 별도의 연결수단을 사용하여 제 1 중계기와 제 2 중계기간을 연결한다. 상기 제 1 중계기와 제 2 중계기는 상기 디지털 유닛과 RF 유닛간에 송수신되는 신호를 원거리 송수신에 적합하도록 RF 신호 또는 광 신호등으로 변환한다.
이하 본 발명의 일 실시예로서, 광 케이블을 사용하여 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간을 인터페이스하는 장치에 대하여 개시한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어 디지털 유닛과 RF 유닛간을 광 케이블이 아닌 무선으로 연결할 수도 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 하기에 설명되는 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 3 은 본 발명에 의한 광 중계장치의 구성도를 나타낸 것이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명은 디지털 유닛(310)과, 상기 디지털 유닛(310)에 연결된 제 1 중계기(320), RF 유닛(370), 상기 RF 유닛(370)에 연결된 제 2 중계기(350) 및 상기 제 1 중계기(320)와 상기 제 2 중계기(350) 간을 연결하는 광 케이블(340)을 포함하여 구성된다.
상기 제 1 중계기(320)는 I,Q 변조기(321)와, 위상동기루프(Phase Locked Loop: PLL)(323), E/O(Electronic to Optic) 변환기(325), 파장분할 다중화기(327), O/E 변환기(Optic to Electronic)(329), 믹서(331)를 포함하여 구성된다. 또한 상기 제 2 중계기(350)는 파장분할 다중화기(351)와, O/E 변환기(353), I,Q 복조기(355), 위상동기루프(357), 믹서(359), E/O 변환기(361)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 중계기(320)(350)는 기지국의 디지털 유닛(310)과 RF 유닛(370)간에 원거리 인터페이스를 가능하게 하여, 디지털 유닛(310)과 RF 유닛(370)간의 인터페이스를 위한 송신 기저대역(I,Q) 신호와, 2개의 수신 IF 신호, 10 MHz 기준신호(Reference: REF) 및 제어 데이터 신호들이 전송되도록 한다.
이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 광 중계장치를 사용한 기지국의 송신 동작에 대하여 설명한다.
도 3 에 나타낸 기지국의 디지털 유닛(310)은 이동 교환국(도시되지 않음)으로부터 수신된 음성 데이터를 변조하여 송신 I,Q 신호(TX_I, TX_Q)를 생성하며, 또한 제어신호인 송신 제어 신호(DTX)와 10 MHz의 기준신호(REF)를 생성하여 출력한다.
I,Q 신호처럼 같은 주파수대역의 신호들은 파장분할 다중화기(329)를 이용하여 단일 코어(Single Core)의 광 케이블을 통해 전송할 수 없다. 따라서 제 1 중계기(320)의 I,Q 변조기(321)는 상기 디지털 유닛(310)으로부터 입력된 송신 I 신호와 Q 신호를 변조하여 하나의 RF 신호로서 출력한다. 이때 I,Q 변조기(321)는 위상동기루프(323)가 디지털 유닛(310)으로부터의 10 MHz 기준신호(REF)를 사용하여 생성한 국부신호(Local Signal)를 사용하여 변조를 수행한다.
상기 I,Q 변조된 신호와 상기 REF 신호 및 디지털 유닛(310)으로부터 전달된 송신 제어 신호(DTX)는 E/O 변환기(327)에서 광신호로 변환된다. 파장분할 다중화기(329)는 광신호로 변환된 모든 송신 신호(및 수신 신호)를 하나의 광 케이블(340)을 통해 전송하기 위하여 결합(및 분배) 기능을 갖는다.
파장분할 다중화기(329)에서 합쳐진 광신호는 광 케이블(340)을 통하여 원거리 지역에 있는 제 2 중계기(350)의 파중분할 다중화기(351)로 입력된다. 광 케이블(340)을 통해 수신된 광신호는 파장분할 다중화기(351)에서 역다중화되며, 역다중화된 신호는 O/E 변환기(353)에 의하여 RF 신호인 송신 제어 신호(DTX)와 기준신호(REF) 및 I,Q 변조된 신호로 변환된다.
상기 I,Q 변조된 신호는 I,Q 복조기(355)에 의하여 송신 I 신호 및 송신 Q 신호로 분리된다. 이때 I,Q 복조기(355)는 위상동기루프(357)가 O/E 변환기(353)으로부터의 기준신호(REF)를 사용하여 생성한 국부신호를 사용하여 복조를 수행한다. RF 유닛(370)은 상기 송신 제어 신호(DTX)와 기준신호(REF) 및 송신 I,Q 신호를 입력받아, 기지국 RF 송신 신호를 생성하여 이동 단말기(도시하지 않음)로 송출한다.
또한, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 광 중계장치를 사용한 기지국의 수신 동작에 대하여 설명한다.
도 3 에 나타낸 기지국의 RF 유닛(370)은 이동 단말기(도시되지 않음)로부터 다이버시티 수신된 2개의 RF 신호를 하강 변환하여 2개의 수신 IF 신호(RX IF_1, RX IF_2)를 생성하며, 또한 제어를 위한 수신 제어 신호(DRX)를 생성하여 출력한다.
다이버시티 수신된 2개의 수신 IF 신호는 같은 주파수 대역의 신호이므로, 파장분할 다중화기(351)를 이용하여 단일 코어의 광 케이블을 통해 전송할 수 없다. 따라서 제 2 중계기(350)의 믹서(359)는 상기 2개의 수신 IF 신호 가운데 하나의 신호인 RX IF_1을 다른 주파수 대역의 신호인 RX IF_1A로 상승 변환 또는 하강 변환하여, 다른 하나의 수신 IF 신호(RX IF_2)와 다른 주파수 대역에 있도록 한다. 이때 믹서(359)는 위상동기루프(357)가 O/E 변환기(353)로부터의 10 MHz 기준신호(REF)를 사용하여 생성한 국부신호를 사용하여 주파수 변환을 수행한다.
상기 주파수 변환된 IF 신호(RX IF_1A)와 다른 하나의 IF 신호(RX IF_2) 및 RF 유닛(370)으로부터 전달된 수신 제어 신호(DRX)는 E/O 변환기(361)에서 광신호로 변환된다. 파장분할 다중화기(351)는 변환된 모든 광신호들을 하나의 광 케이블(340)을 통해 전송하기 위하여 다중화한다.
파장분할 다중화기(351)에서 합쳐진 신호는 광 케이블(340)을 통하여 제 1 중계기(320)의 파중분할 다중화기(327)로 입력된다. 광 케이블(340)을 통해 수신된광신호는 파장분할 다중화기(327)에서 역다중화되며, 역다중화된 신호는 O/E 변환기(329)에 의하여 상기 주파수 변환된 IF 신호(RX IF_1A)와 상기 다른 하나의 IF 신호(RX IF_2) 및 상기 수신 제어 신호(DRX)로 변환된다.
이때 상기 주파수 변환된 IF 신호(RX IF_1A)는 디지털 유닛(310)으로 입력되기 전에 본래의 주파수 대역으로 변환되어야 하므로, 믹서(331)는 위상동기루프(323)가 디지털 유닛(310)으로부터의 기준신호(REF)를 사용하여 생성한 국부신호를 사용하여 주파수 하강 변환 또는 상승 변환을 수행함으로써 본래의 IF 신호(RX IF_1)를 생성하여 출력한다. 이때 믹서(359)가 주파수 상승 변환을 수행한 경우 믹서(331)는 주파수 하강 변환을 수행하고, 믹서(359)가 주파수 하강 변환을 수행한 경우 믹서(331)는 주파수 상승 변환을 수행한다.
디지털 유닛(310)은 상기 믹서(331) 및 O/E 변환기(329)로부터 2개의 수신 IF 신호(RX IF_1, RX IF_2) 및 상기 수신 제어 신호(DRX)를 입력받아, 복조하여 음성 데이터를 얻는다.
도 4 는 본 발명에 의한 무선 중계장치의 구성도를 나타낸 것이다. 도 4 를 참조하면, 제 1 중계기(380)는 기지국의 디지털 유닛(310)으로부터 수신된 기지국 송신 신호를 RF 신호로 변환하여 안테나를 통해 송출하며, 제 2 중계기(385)는 안테나를1. 통해 수신된 RF 신호를 IF 신호로 변환하여 RF 유닛(370)으로 전달한다. 마찬가지로, 제 2 중계기(385)는 RF 유닛(370)으로부터의 신호를 안테나를 통해 송출하며, 제 1 중계기(380)는 안테나로부의 신호를 디지털 유닛(310)으로 전달한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 기지국 디지털 유닛의 IF단 출력을 받아 원거리 지역이나 음영지역에 설치된 RF 유닛과 송수신하기 때문에, 본 기지국과 중계장치간의 송수신을 위해 특정한 주파수 특성을 만족시킬 필요가 없다. 게다가 본 발명은 하나의 디지털 유닛에 다수개의 RF 유닛을 연결할 수 있도록 하여 각 RF 유닛이 고유한 기지국 RF 자원(채널 소자, 주파수 채널, PN 옵셋 등)을 보유하도록 함으로써, 기지국의 송수신 특성을 우수하게 유지할 수 있고 기존의 RF/IF 중계기나 광 중계기에 비하여 셀 계획을 용이하게 한다는 효과가 있다.
따라서 본 발명은 기존의 중계기와 동일한 수준의 기지국 서비스영역을 유지하면서도 보다 우수한 송수신 특성을 가지므로, 통화량이 적은 외곽지역 또는 고속 도로 등과 같이 넓은 서비스영역이 필요한 지역에 적합하다.

Claims (8)

  1. 무선통신 기지국에서 변복조를 수행하는 디지털 유닛과 주파수 변환을 수행하는 RF 유닛간의 원거리 인터페이스를 위한 중계장치에 있어서,
    상기 디지털 유닛에 연결되며, 상기 디지털 유닛과 상기 RF 유닛간에 송수신되는 신호를 원거리 송수신에 적합하도록 변환하는 제 1 중계기;
    상기 RF 유닛에 연결되며, 상기 RF 유닛과 상기 디지털 유닛간에 송수신되는 신호를 원거리 송수신에 적합하도록 변환하는 제 2 중계기; 및
    상기 제 1 중계기와 상기 제 2 중계기간을 연결하는 연결수단을 포함하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결수단은 광 케이블인, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 중계기와 제 2 중계기는, 기지국 송신 I 신호 및 Q 신호에 대한 변조 및 복조를 각각 수행하여, 상기 송신 I,Q 신호가 상기 광 케이블을 통하여 전송될 수 있도록 하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 중계기와 제 2 중계기는, 2개의 기지국 수신 IF 신호 가운데 하나의 IF 신호에 대한 주파수 변환 및 역변환을 각각 수행하여, 상기 2개의 수신 IF 신호가 상기 광 케이블을 통하여 전송될 수 있도록 하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 중계기는,
    상기 디지털 유닛으로부터 출력된 기준신호(Reference signal)를 입력받아 제 1 국부신호를 생성하는 제 1 위상동기루프(PLL);
    상기 디지털 유닛으로부터 출력된 송신 기저대역 I 신호 및 Q 신호를 상기 제 1 국부신호를 사용하여 변조하여 하나의 RF 신호로서 출력하는 I,Q 변조기;
    상기 RF 신호와, 상기 기준신호 및 상기 디지털 유닛으로부터 출력된 제어를 위한 송신 제어 신호를 입력받아 광신호로 변환하는 제 1 E/O(electronic to optic) 변환기; 및
    상기 변환된 광신호를 다중화하여 상기 광 케이블을 통해 상기 제 2 중계기로 전달하는 제 1 파장분할 다중화기를 포함하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 중계기는,
    상기 광 케이블을 통해 상기 제 1 중계기로부터 전달된 광신호를 역다중화하는 제 2 파장분할 다중화기;
    상기 역다중화된 광신호를 상기 송신 제어 신호와 상기 기준신호 및 RF 신호로 변환하는 제 1 O/E(optic to electronic) 변환기;
    상기 제 1 O/E 변환기로부터 출력된 기준신호를 입력받아 제 2 국부신호를 생성하는 제 2 위상동기루프; 및
    상기 제 1 O/E 변환기로부터 수신된 상기 RF 신호를 상기 제 2 국부신호를 사용하여 복조하고, 복조결과 생성된 송신 I 신호와 Q 신호를 상기 RF 유닛으로 전달하는 I,Q 복조기를 포함하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 중계기는,
    상기 RF 유닛으로부터 출력된 제 1 및 제 2 수신 IF 신호 가운데 하나인 제 1 수신 IF 신호를 입력받아 상기 제 2 국부신호를 사용하여 주파수 변환하는 제 1 믹서;
    상기 주파수 변환된 제 1 수신 IF 신호와 상기 제 2 수신 IF 신호 및 상기 RF 유닛으로부터 출력된 제어신호인 수신 제어 신호를 광신호로 변환한 후 상기 제 2 파중분할 다중화기로 전달하는 제 2 E/O 변환기를 더 포함하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 중계기는,
    상기 제 1 파장분할 다중화기로부터 전달된 광신호를 상기 주파수 변환된 제 1 수신 IF 신호와 상기 제 2 수신 IF 신호 및 상기 수신 제어 신호로 변환하고, 상기 제 2 수신 IF 신호와 상기 수신 제어 신호를 상기 디지털 유닛으로 전달하는 제 2 O/E 변환기;
    상기 주파수 변환된 제 1 수신 IF 신호를 입력받아 상기 제 1 국부신호를 사용하여 주파수 역변환하여 상기 제 1 수신 IF 신호를 생성한 후 상기 디지털 유닛으로 전달하는 제 2 믹서를 추가로 포함하는, 기지국의 디지털 유닛과 RF 유닛간의 중계장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100579484B1 (ko) * 2003-07-31 2006-05-12 주식회사 케이티프리텔 이동 통신 시스템의 디지털 유닛의 공유를 통한 기지국의 구성 방법 및 장치
KR100594096B1 (ko) * 2003-07-30 2006-07-03 삼성전자주식회사 통신/방송 융합 ｆｔｔｈ에서의 가입자 정합 장치

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