KR20020085581A - 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치와 그 수신 방법 - Google Patents

셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치와 그 수신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치와 그 수신 방법에 관한 것으로, 개시된 기지국 신호 수신 장치는 기지국 셀이 분할된 복수의 섹터가 재분할된 복수의 서브섹터에 각각 할당되는 복수의 안테나와, 각각의 안테나를 통하여 수신되는 개별의 신호를 각각 다운 컨버전하는 복수의 다운 컨버터와, 다운 컨버전된 각각의 아날로그 신호를 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력하는 복수의 A/D 컨버터와, A/D 컨버터의 출력 데이터를 각각 입력받아 복수의 서처(searcher)에서 각각 상관을 취하며, 이전 상관값과 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거(finger)로 할당하는 단일의 모뎀을 포함하며, 기지국 셀이 분할된 섹터를 복수의 서브섹터로 재분할 및 각각의 안테나를 할당하여 수신 신호를 하나의 모뎀에서 처리함으로써, 간섭량을 줄여 핸드 오프 회수는 증가하지 않으면서도 수신 성능이 향상되는 이점이 있다.

Description

셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치와 그 수신 방법{SIGNAL RECEIVER FOR A BASE STATION OF THE CELLULAR SYSTEM AND RECEIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치와 그 수신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기지국 셀이 분할된 섹터를 복수의 서브섹터로 재분할 및 각각의 안테나를 할당하여 간섭량을 줄이면서도 수신 신호를 하나의 모뎀에서 처리하도록 하여 핸드 오프 회수는 증가되지 않도록 한 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치와 그 수신 방법에 관한 것이다.
셀룰러 시스템은 부족한 주파수 사용 효율을 향상시키기 위하여 개발되었으며, 주파수 효율을 더 증대시키기 위하여 셀 분할 개념을 도입하게 되었다. 셀을 더 작게 분할하면 주파수 재사용 회수가 많아지므로 더 많은 가입자를 수용할 수 있으며, 분할된 섹터의 개수가 커질수록 간섭은 줄어드는 효과를 보인다. 그러나 이동 중에 통화 절체가 이루어지는 속도가 빨라지므로 셀을 소형화하는 데에는 한계가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 셀에서 섹터 구조도로서, 하나의 셀을 각각의 안테나를 이용하여 세 개의 섹터 A, B, C로 나누어짐을 알 수 있다.
섹터화는 동일 채널 재사용률을 높이고 수용 용량을 높일 수 있으나 중계선 효율은 감소시키므로 보다 많은 채널이 필요하며, 특히 섹터의 수가 증가할수록 핸드 오프 회수가 증가하므로 현재 셀룰러 시스템에서는 섹터의 개수를 3개 이상으로 늘리지 않고 있다.
각 섹터에 대하여 섹터 전체를 커버하는 신호 수신 장치가 설치되며, 각 섹터를 담당하는 안테나를 각각 a, b, c라 할 때에 안테나 a를 통하여 들어오는 신호는 섹터 A에 존재하는 모든 단말기의 신호를 포함한다.
도 2는 종래 기술에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치의 블록 구성도로서, 안테나(1), 다운 컨버터(3), A/D 컨버터(5), 모뎀(7)으로 이루어진다.
안테나(1)는 할당된 섹터 내의 단말기 전체로부터 오는 신호를 수신하여 다운 컨버터(3)로 전달한다.
다운 컨버터(3)는 안테나(1)를 통하여 수신되어 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)를 통하여 들어오는 신호를 다운 컨버전한다.
A/D 컨버터(5)는 다운 컨버전된 아날로그 신호를 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력한다.
모뎀(7)은 A/D 컨버터(5)로부터의 입력 데이터에 대하여 서처(searcher)에서 상관을 취하여 가장 큰 값을 찾으며, 상관값이 기준치(threshold)보다 높으면 이를 갖는 입력 데이터를 핑거(finger)로 할당한다.
한편, 상기와 같이 구성된 기지국 신호 수신 장치의 성능 향상을 위하여 셀에서의 간섭량을 줄이기 위한 연구가 지속되고 있으며, 특히 섹터 단위로의 셀 분할 개념에서는 핸드 오프 회수는 그대도 유지하면서 간섭량을 줄일 수 있는 기술의 개발이 아직까지 연구 과제로 남아 있는 실정이다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 그 목적하는 바는 기지국 셀이 분할된 섹터를 복수의 서브섹터로 재분할 및 각각의 안테나를 할당하여 간섭량을 줄이면서도 수신 신호를 하나의 모뎀에서 처리하도록 하여 핸드 오프 회수는 증가되지 않도록 한 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기의 기지국 신호 수신 장치에서 복수의 안테나로 수신되는 모뎀으로 입력되는 신호 중 어느 하나의 신호에 대응하는 상관값을 갖는 데이터를 핑거에 할당하는 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 한 견지로서 기지국 셀이 복수의 섹터로 분할된 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치는, 상기 섹터가 분할된 복수의 서브섹터에 각각 할당되는 복수의 안테나와, 각각의 상기 안테나를 통하여 수신되는 개별의 신호를 각각 다운 컨버전하는 복수의 다운 컨버터와, 상기 다운 컨버전된 각각의 아날로그 신호를 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력하는 복수의 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터의 출력 데이터를 각각 입력받아 서처에서 상관을 취하며, 이전 상관값과 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거로 할당하는 단일의 모뎀을 포함한다.
본 발명의 다른 견지로서 기지국 셀이 복수의 섹터로 분할된 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 방법은, 상기 섹터가 분할된 복수의 서브섹터에 각각 할당된 복수의 안테나를 통하여 단말기로부터 상기 서브섹터별로 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신되는 개별의 신호를 각각 다운 컨버전과 샘플링 및 양자화를 거쳐 상관을취하며, 이전 상관값과 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거로 할당하는 단계를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 셀에서 섹터 구조도,
도 2는 종래 기술에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 셀에서 섹터 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치의 블록 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치의 신호 수신 과정을 설명하는 플로우차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
107 : 모뎀 111,121 : 안테나
113,123 : 다운 컨버터 115,125 : A/D 컨버터
116,126 : 버퍼
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 셀에서 섹터 구조도이다.
이에 나타난 바와 같이, 하나의 셀을 각각의 안테나를 이용하여 세 개의 섹터 A, B, C로 분할하며, 각각의 섹터는 각각 두 개의 서브섹터로 재분할한다. 즉 섹터 A는 섹터 A1과 섹터 A2로 분할된다. 여기서는 도시 생략되었으나 섹터 B, C 또한 섹터 A의 경우와 마찬가지로 각각 두 개의 서브섹터로 재분할된다.
여기서, 서브섹터의 영역은 섹터 영역의 약 1/2로 분할하면 간섭양도 약 1/2로 줄어들게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치의 블록 구성도이다.
이에 나타난 바와 같이, 제 1 안테나(111), 제 1 다운 컨버터(113), 제 1 A/D 컨버터(115), 제 1 버퍼(116), 제 2 안테나(121), 제 2 다운 컨버터(123), 제 2 A/D 컨버터(125), 제 2 버퍼(126), 모뎀(107)으로 이루어진다.
제 1 안테나(111)는 할당된 서브섹터 내의 단말기 전체로부터 오는 신호를 수신하여 제 1 다운 컨버터(113)로 전달한다.
제 1 다운 컨버터(113)는 제 1 안테나(111)를 통하여 수신되어 저잡음 증폭기(LNA)를 통하여 들어오는 신호를 다운 컨버전한다.
제 1 A/D 컨버터(115)는 제 1 다운 컨버터(113)를 통하여 다운 컨버전된 아날로그 신호를 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력한다.
제 2 안테나(121)는 할당된 서브섹터 내의 단말기 전체로부터 오는 신호를 수신하여 제 2 다운 컨버터(123)로 전달한다.
제 2 다운 컨버터(123)는 제 2 안테나(121)를 통하여 수신되어 저잡음 증폭기(LNA)를 통하여 들어오는 신호를 다운 컨버전한다.
제 2 A/D 컨버터(125)는 제 2 다운 컨버터(123)를 통하여 다운 컨버전된 아날로그 신호를 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력한다.
제 1 버퍼(116)와 제 2 버퍼(126)는 제 1, 2 A/D 컨버터(115,125)와 모뎀(107)과의 사이에 각각 접속되어 제 1, 2 A/D 컨버터(115,125)의 두 출력 데이터를 임시 저장하여 모뎀(107)으로 동시에 출력한다.
모뎀(107)은 제 1, 2 버퍼(116,126)로부터의 입력되는 두 데이터에 대하여 두 개의 서처에서 각각 상관을 취하여 최대 상관값을 찾으며, 최대 상관값과 기준치(threshold), 즉 이전 상관값과 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거로 할당한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 기지국 수신 장치에 의하여 단말기로부터서브섹터별로 신호가 수신 및 처리되는 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 제 1 안테나(111)와 제 2 안테나(121)는 각 서브섹터 내의 단말기 신호를 입력값으로 수신 받으며, 제 1 다운 컨버터(113)와 제 2 다운 컨버터(123)는 두 안테나(111,121)를 통하여 수신되어 각각의 저잡음 증폭기(LNA)를 통하여 들어오는 신호를 각각 서브섹터별로 다운 컨버전한다(S201∼S202).
그리고, 제 1 A/D 컨버터(115)와 제 2 A/D 컨버터(125)는 두 다운 컨버터(113,123)를 통하여 다운 컨버전된 두 개의 아날로그 신호를 각각 서브섹터별로 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 다시 서브섹터별로 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력한다(S203).
제 1 버퍼(116)와 제 2 버퍼(126)는 제 1, 2 A/D 컨버터(115,125)의 두 출력 데이터를 각각 임시 저장한 후 모뎀(107)의 두 입력단에 동시에 입력한다(S204).
다음으로, 모뎀(107)에서 두 개의 서처는 입력되는 두 데이터에 대하여 각각 상관값을 계산하며, 두 상관값 중에서 최대 상관값을 추출한다(S205∼S206).
그리고, 최대 상관값과 기준치, 즉 이전 상관값과 비교하여 최대 상관값이 더 크면 최대 상관값을 갖는 입력 데이터를 핑커에 할당하며(S207∼S211), 이전 상관값이 더 크면 이전 상관값을 갖는 데이터를 핑거로 할당한다(S207∼S212).
여기서, 두 서브섹터의 신호가 최종적으로 더해져서 하나의 모뎀(107)을 통하여 처리되므로 서브섹터 사이에서는 핸드 오프가 발생하지 않는다.
전술한 바와 같은 본 발명은 기지국 셀이 분할된 섹터를 복수의 서브섹터로 재분할 및 각각의 안테나를 할당하여 수신 신호를 하나의 모뎀에서 처리함으로써, 간섭량을 줄여 핸드 오프 회수는 증가하지 않으면서도 수신 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 기지국 셀이 복수의 섹터로 분할된 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치에 있어서:
    상기 섹터가 분할된 복수의 서브섹터에 각각 할당되는 복수의 안테나와,
    각각의 상기 안테나를 통하여 수신되는 개별의 신호를 각각 다운 컨버전하는 복수의 다운 컨버터와,
    상기 다운 컨버전된 각각의 아날로그 신호를 샘플링을 거쳐서 디지털 신호로 변환하며, 샘플링된 신호는 양자화를 거쳐서 불연속한 몇 개의 값으로 출력하는 복수의 A/D 컨버터와,
    상기 A/D 컨버터의 출력 데이터를 각각 입력받아 복수의 서처(searcher)에서 각각 상관을 취하며, 이전 상관값과 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거(finger)로 할당하는 단일의 모뎀을 포함하는 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 A/D 컨버터와 상기 모뎀과의 사이에 각각 접속되어 상기 A/D 컨버터의 출력 데이터를 임시 저장하여 상기 모뎀으로 출력하는 복수의 버퍼를 더 포함하는 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 장치.
  3. 기지국 셀이 복수의 섹터로 분할된 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 방법에 있어서:
    상기 섹터가 분할된 복수의 서브섹터에 각각 할당된 복수의 안테나를 통하여 단말기로부터 상기 서브섹터별로 신호를 수신하는 단계와,
    상기 수신되는 개별의 신호를 각각 다운 컨버전과 샘플링 및 양자화를 거쳐 상관을 취하며, 이전 상관값과 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거(finger)로 할당하는 단계를 포함하는 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 핑거 할당 단계는,
    수신되는 각각의 신호에 대하여 각각 상관을 취하여 상관값을 계산하는 단계와,
    상기 계산된 상관값들을 비교하여 최대 상관값을 추출하는 단계와,
    상기 추출된 최대 상관값과 이전 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 갖는 데이터를 핑거로 할당하는 단계를 포함하는 셀룰러 시스템의 기지국 신호 수신 방법.
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