KR20050111227A - 다중 캐리어 방식 비동기 이동통신 시스템을 위한 기지국송신기 및 신호 전송 방법 - Google Patents

다중 캐리어 방식 비동기 이동통신 시스템을 위한 기지국송신기 및 신호 전송 방법 Download PDF

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Abstract

다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서 신호간 왜곡을 방지하기 위한 기지국 송신기 및 신호 전송 방법을 제시한다.
본 발명의 기지국 송신기는 코딩된 디지털 음성 신호를 확산 신호로 변환하기 위한 채널 모뎀부, 채널 모뎀부에서 각 섹터별로 출력된 확산 신호를 결합하는 디지털 정합부, 디지털 정합부에서 출력된 디지털 신호를 중간 주파수 신호로 주파수 상향 변환하는 디지털 신호 처리부, 디지털 신호 처리부에서 출력된 중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하고 증폭하는 무선 주파수 처리부 및 무선 주파수 신호를 지정된 시간 간격에 의해 순차적으로 방사되도록 하기 위한 오프셋 할당부를 포함한다.
본 발명에 의하면 기지국의 고주파 성능을 개선하여 기지국 용량 증대 및 통화품질을 개선할 수 있다.

Description

다중 캐리어 방식 비동기 이동통신 시스템을 위한 기지국 송신기 및 신호 전송 방법{Transmitter of Base Station for Multi Carrier Typed Asynchronous Mobile Communication System and Method for Transmission Method in the Same}
본 발명은 이동통신 시스템을 위한 기지국 송신기 및 신호 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서 신호간 왜곡을 방지하기 위한 기지국 송신기 및 신호 전송 방법에 관한 것이다.
비동기 이동통신 시스템은 동기 이동통신 시스템과 비교하여 기지국의 용량 증가와 다양한 데이터 전송 속도를 지원하도록 설계된다. 이러한 기능을 만족시키기 위해서는 기지국 송신기의 최적화가 필요하다. 비동기 이동통신 시스템은 가입자의 증가로 인하여 동일한 섹터 내에서 캐리어 증설을 통한 안정된 통화 품질을 제공한다. 하지만, 단순한 하드웨어 증설에 의해 캐리어를 증설한다면 캐리어간 간섭 등에 의해 오히려 기지국 용량이 감소하고 통화품질이 열화되게 된다.
도 1은 일반적인 기지국 송신기의 구조도이다.
도시한 것과 같이, 기지국 송신기는 코딩된 디지털 음성 신호를 확산 신호로 변환하기 위한 채널 모뎀부(10), 채널 모뎀부(10)에서 각 섹터별로 출력된 확산 신호를 더하는 디지털 정합부(20), 디지털 정합부(20)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 이 아날로그 신호를 중간 주파수 신호로 주파수 상향 변환하는 디지털 신호 처리부(30) 및 디지털 신호 처리부(30)에서 출력된 중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하고 증폭하는 무선 주파수 처리부(40)를 포함한다. 아울러, 무선 주파수 처리부(40)의 출력인 무선 고주파 신호는 선형 증폭기(도시하지 않음)에서 증폭된 후 안테나를 통하여 공중으로 방사된다.
기지국 송신기의 최적 동작점을 찾기 위해서는 고주파 신호의 전력 특성을 정확히 알아야 하며, 이러한 고주파 신호의 전력 특성을 규정하고 분석하기 위한 방법으로서 전력보상 누적분포함수(Power Complementary Cumulative Distribution Function; CCDF)를 이용할 수 있다.
즉, CCDF는 디지털로 변조된 신호의 피크 전력 통계치의 특성 분석에 사용되는 방법 또는 그 통계치를 나타내는 것으로, 다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서 최대 캐리어 수가 증가할수록 CCDF값은 증가한다.
그런데, 도 1과 같은 기지국 송신기에서 무선 주파수 처리부(40) 내의 선형 증폭기 통과시 각 캐리어의 중첩으로 인하여 피크 전력값이 증가하게 되고, 이에 따라 고주파 신호의 파형에 왜곡이 발생하게 된다. 이와 같이 왜곡이 발생한 신호를 공중으로 방사하게 되면 기지국 용량이 감소하고 통화 품질이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서, 기지국 송신기에서 공중으로 신호를 방사하기 전 각 캐리어마다 방사 시점을 변경하는 시간 오프셋을 부여함으로써 기지국의 용량을 증대시키고 통화품질을 개선할 수 있는 기지국 송신기 및 이를 이용한 신호 전송 방법을 제공하는 데 기술적 과제가 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 코딩된 디지털 음성 신호를 확산 신호로 변환하기 위한 채널 모뎀부; 상기 채널 모뎀부에서 각 섹터별로 출력된 확산 신호를 결합하는 디지털 정합부; 상기 디지털 정합부에서 출력된 디지털 신호를 중간 주파수 신호로 주파수 상향 변환하는 디지털 신호 처리부; 상기 디지털 신호 처리부에서 출력된 중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하고 증폭하는 무선 주파수 처리부; 및 상기 무선 주파수 신호를 지정된 시간 간격에 의해 순차적으로 방사되도록 하기 위한 오프셋 할당부;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 재참조하여 설명하면, 기지국 송신기는 코딩된 다수의 디지털 음성 신호를 각각 확산 신호로 변환하기 위한 채널 모뎀부(10), 채널 모뎀부(10)에서 각 섹터별로 출력된 확산 신호를 각각 더하는 디지털 정합부(20), 디지털 정합부(20)에서 출력된 각 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 이 아날로그 신호 각각을 중간 주파수 신호로 주파수 상향 변환하는 디지털 신호 처리부(30) 및 디지털 신호 처리부(30)에서 출력된 중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 각각 변환하고 증폭하는 무선 주파수 처리부(40)를 포함한다.
아울러, 채널 모뎀부(10)는 각 무선 주파수 신호가 지정된 시간 간격에 의해 순차적으로 방사되도록 하기 위한 시간 오프셋 정보를 부여하며, 이러한 오프셋 정보 할당 기능은 채널 모뎀부(10)에서 수행하거나 별도의 독립적인 장치를 구현하여 수행하도록 할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명에서는 무선 주파수 신호의 특성을 나타내는 파라미터에 시간 오프셋 정보를 나타내기 위한 필드를 추가한다.
이와 같은 기지국 송신기에서 채널 모뎀부(10)의 보코더(도시하지 않음)는 입력되는 디지털 음성 신호에 오프셋을 할당하고, 디지털 기저 대역 신호로 직접 대역 확산 변조하여 I 채널신호 및 Q 채널신호로 출력하며, 디지털 정합부(20)는 각 섹터별로 입력되는 I 채널신호 및 Q 채널신호를 합산한 후 디지털 신호 처리부(30)로 전송한다.
디지털 신호 처리부(30)는 I 채널신호 및 Q 채널신호의 위상을 보상하고 불필요한 신호 성분을 제거한 후 중간 주파수 신호로 변환하며, 이어서 중간 주파수의 신호를 결합한다. 그리고, 무선 주파수 처리부(40)는 중간 주파수의 신호를 무선 고주파 신호로 주파수 상향 변환하고, 선형 증폭기(도시하지 않음)를 통해 증폭하여 공중으로 전송한다. 이때, 채널 모뎀부(10)에서 부여한 오프셋에 의해 고주파 신호는 지정된 시간 간격으로 방사되게 된다.
본 발명에서는 이와 같이, 다중 캐리어 고주파 신호를 방사하는 데 있어서 시간 오프셋을 적용함으로써 기지국 송신기에서의 전력 분포 함수에 대한 파형이 왜곡되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 서비스 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
기지국 송신단에서 방사되는 고주파 신호에 시간 오프셋을 적용한 경우 전력 특성이 개선된 결과를 도 2 내지 도 4에 나타내었다.
실험을 위하여, [표 1]과 같은 조건을 적용하였다.
[표 1]에서, 스크램블링 코드는 0~511의 범위이고, 시간 오프셋은 0~2560칩의 범위이다. 또한, 각 조건에 속하는 캐리어 1의 시간 오프셋은 0칩, 캐리어 2의 시간 오프셋은 256칩, 캐리어 3의 시간 오프셋은 512칩, 캐리어 4의 시간 오프셋은 768칩으로 할당할 수 있다.
[표 2]는 [표 1]과 같은 조건의 디지털 신호에 대한 인접 채널 누설 전력비(Adjacent Channel Leakage Ratio; ACLR)를 기지국 송신기의 출력단에서 측정한 결과를 나타내고, 도 2 및 도 3은 이러한 경우의 신호 출력 특성을 설명하기 위한 그래프를 나타내는 것으로, 기지국 송신기로부터 출력되는 신호를 증폭기(예를 들어, 선형 증폭기)에 의해 증폭하여 측정한 것이다.
조건 캐리어 스크램블링 코드 시간 오프셋
1 캐리어 1 0 0
캐리어 2 1 1
캐리어 3 2 2
캐리어 4 3 3
2 캐리어 1 0 0
캐리어 2 1 0
캐리어 3 2 0
캐리어 4 3 0
3 캐리어 1 0 0
캐리어 2 0 1
캐리어 3 0 2
캐리어 4 0 3
4 캐리어 1 0 0
캐리어 2 0 0
캐리어 3 0 0
캐리어 4 0 0
조건 캐리어 수 스크램블링 코드 시간 오프셋 ACLR
-5Mhz -10Mhz +5Mhz +10Mhz
1 4 비동일 비동일 -58391dB -60.18dB -59.70dB -60.82dB
2 4 비동일 동일 -36.22dB -39.28dB -36.32dB -39.73dB
3 4 동일 비동일 -58.98dB -60.23dB -59.72dB -60.83dB
4 4 동일 동일 -32.18dB -35.57dB -32.47dB -35.75dB
도 2a는 조건 1(스크램블링 코드와 시간 오프셋인 동일하지 않은 경우)에 대한 기지국 송신단에서의 출력 특성을 나타내고, 도 2b는 조건 2(스크램블링 코드가 동일하지 않고 시간 오프셋이 동일한 경우)에 대한 기지국 송신단에서의 출력 특성을 나타낸다.
또한, 도 3a는 조건 3(스크램블링 코드가 동일하고 시간 오프셋이 동일하지 않은 경우)에 대한 기지국 송신단에서의 출력 특성을 나타내고, 도 3b는 조건 4(스크램블링 코드와 시간 오프셋이 동일한 경우)에 대한 기지국 송신단에서의 출력 특성을 나타낸다.
도 2 및 도 3에서 알 수 있는 것과 같이, 시간 오프셋이 동일한 경우(도 2b, 도 3b) 고주파 신호의 파형에 왜곡이 발생하여 기지국 성능이 열화되지만, 본 발명에서 제시한 것과 같이 각 캐리어에 시간 오프셋을 적용한 경우(도 2a, 도 3a)에는 파형에 왜곡이 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 기지국 송신기를 적용한 경우 전력보상 누적분포함수 특성을 설명하기 위한 도면으로, 도 4a는 각 캐리어에 대한 시간 오프셋이 동일한 경우의 CCDF 특성을 나타내고, 도 4b는 각 캐리어의 시간 오프셋이 상이한 경우의 CCDF 특성을 나타낸다.
CCDF 커브는 신호의 평균 전력을 넘어서는 dB양을 나타내는 것으로서, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 각 캐리어에 각기 다른 시간 오프셋을 적용한 경우, 기지국 송신기의 전력 누적값이 감소한 것을 알 수 있다. 즉, 캐리어마다 시간 오프셋을 적용하여 방사하는 경우 캐리어간 간섭이 줄어들어 고주파 신호의 파형이 왜곡되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에서 캐리어 간의 시간 오프셋은 캐리어의 수 및 무선 환경에 따라, 비동기 이동통신 시스템의 기지국 운영자가 적절히 책정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 비동기 이동통신 시스템에서 가입자 증가로 인한 캐리어의 증설시 각 캐리어에 대한 시간 오프셋을 둠으로써 고전력(high power) 고주파 신호의 열화 현상을 사전에 방지할 수 있고, 이에 따라 기지국의 고주파 성능을 개선하여 궁극적으로 기지국 용량 증대 및 통화품질을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 기지국 송신기의 구성도,
도 2a 및 2b는 스크램블링 코드가 동일하지 않은 경우 시간 오프셋 적용에 따른 신호 출력 특성을 설명하기 위한 도면,
도 3a 및 3b는 스크램블링 코드가 동일한 경우 시간 오프셋 적용에 따른 신호 출력 특성을 설명하기 위한 도면,
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 기지국 송신기를 적용한 경우 전력보상 누적분포함수 특성을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 채널 모뎀부 20 : 디지털 정합부
30 : 디지털 신호 처리부 40 : 무선 주파수 처리부

Claims (3)

  1. 비동기 이동통신 시스템에서, 디지털 음성 신호를 디지털 기저 대역 신호로 직접 대역 확산 변조하여 I 채널신호 및 Q 채널신호로 출력하는 단계;
    상기 I 채널신호 및 Q 채널신호를 합산하는 단계;
    상기 합산된 I 채널신호 및 Q 채널신호의 위상을 보상하고 불필요한 신호 성분을 제거한 후 중간 주파수 신호로 변환하는 단계;
    상기 중간 주파수 신호를 결합하는 단계;
    상기 결합된 중간 주파수의 신호를 무선 고주파 신호로 주파수 상향 변환하고 증폭하는 단계; 및
    상기 증폭된 다수의 무선 고주파 신호를 지정된 시간 간격에 따라 공중으로 방사하는 단계;
    를 포함하는 다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서의 신호 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 간격은 상기 디지털 음성 신호를 디지털 기저 대역 신호로 직접 대역 확산 변조하는 단계에서 각 디지털 음성 신호마다 부여되는 것을 특징으로 하는 다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서의 신호 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 간격에 대한 정보는 상기 디지털 음성 신호의 특성을 나타내는 파라미터에 추가되는 필드에 기록되는 것을 특징으로 하는 다중 캐리어 방식의 비동기 이동통신 시스템에서의 신호 전송 방법.
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