KR20060019489A - 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및그를 이용한 중계기 도너 시스템 - Google Patents

휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및그를 이용한 중계기 도너 시스템 Download PDF

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KR20060019489A
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pulse
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임채현
류규태
이성춘
김정휘
이상호
김세훈
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주식회사 케이티
동원시스템즈 주식회사
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및 그를 이용한 중계기 도너 시스템에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 TDD 방식의 휴대 인터넷 시스템에 중계기를 적용할 때 일정한 주기를 갖는 송신(Tx), 수신(Rx) 신호의 송수신을 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및 그를 이용한 중계기 도너 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치에 있어서, 외부로부터 입력된 중간주파수(IF) 신호의 레벨을 검출하여 직류전압으로 출력하기 위한 무선주파수(RF) 전력 검출수단; 상기 직류전압을 기준전압과 비교하여 IF 신호의 유입여부를 펄스신호로 출력하기 위한 비교수단; 상기 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스를 발생시키기 위한 펄스발생수단; 상기 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운팅수단; 및 상기 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호를 생성하기 위한 동기추출수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 휴대 인터넷용 TDD 중계기 등에 이용됨.
휴대 인터넷, TDD, OFDM, 광 중계기, 스위칭 동기신호, 프레임 동기신호,

Description

휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및 그를 이용한 중계기 도너 시스템{Switching signal abstraction apparatus and method for repeater in wireless broadband access network, repeater donor system using it}
도 1 은 종래의 OFDM 모뎀에서 순환 프리픽스(Cyclic Prefix)를 이용한 동기신호 추출 과정을 보여주는 설명도,
도 2 는 종래의 OFDM 모뎀에서 매치 필터(Match Filter)를 이용한 동기신호 추출 과정을 보여주는 설명도,
도 3 은 OFDM 심볼을 나타내는 설명도,
도 4 는 상기 도 1의 OFDM 모뎀에서 순환 프리픽스(Cyclic Prefix)를 이용한 동기신호 추출 과정을 보여주는 상세 설명도,
도 5 는 본 발명에 따른 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치의 일실시예 구성도,
도 6 은 상기 도 5의 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치의 일실시예 상세 구성도,
도 7 은 본 발명에 따른 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치의 다른 실시예 상세 구성도,
도 8 은 본 발명이 적용되는 중계기 도너(Donor)와 기지국과의 연결 구성도,
도 9 는 시간축에서 표시된 TDD 방식 입력 IF 파형 예시도,
도 10 은 본 발명에 따른 스위칭 동기신호 추출 장치에서 비교기를 통과한 후 펄스 발생기에 입력되는 파형 예시도,
도 11 은 상기 도 6의 스위칭 동기신호 추출 장치에서 발생되는 신호 파형 예시도,
도 12 는 본 발명에 따른 스위칭 동기신호 추출 장치 중 동기 추출기의 일실시예 상세 구성도,
도 13 은 기지국/중계기 도너에서 원격 중계기(Remote)까지의 거리가 각각 다르게 설치된 예시도,
도 14 는 상기 도 13의 각 원격 중계기(Remote) 간의 거리가 다른 경우 차이 보상을 위한 지연소자(Delay) 삽입 예시도,
도 15 는 광 지연 자동 측정 구성 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
51 : RF 파워 검출기 52 : 비교기
53 : 펄스 발생기 54 : 카운터
55 : 동기 추출기 71 : 누산기
본 발명은 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및 그를 이용한 중계기 도너 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TDD(Time division duplex) 방식의 휴대 인터넷 시스템에 중계기를 적용할 때 일정한 주기를 갖는 송신(Tx), 수신(Rx) 신호의 송수신을 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및 그를 이용한 중계기 도너 시스템에 관한 것이다.
휴대 인터넷의 기본 개념은 "정지 및 이동 중에도 언제 어디서나 고속으로 무선 인터넷에 접속이 가능한 휴대형 인터넷 서비스"를 말한다. 여기서, "정지 및 이동 중에도"라는 말은 기본적으로 가정 및 사무실의 실내는 물론, 공원 및 길거리 등과 같은 실외에서도 유연하게 인터넷에 접속이 가능해야 한다는 것을 의미하고, "고속으로"라는 말은 기본적으로 초고속유선인터넷 수준의 전송속도(가입자당 1 ~ 2Mbps)를 지원해야 한다는 것을 의미한다.
현재, 2.3GHz 대역에서 고속 무선인터넷 접속을 가능하게 하는 기술방식으로, 국내 개발 예정 기술인 WiBro(Wide Broadband)와 WDSL(Wireless Digital Subscriber Line) 계열의 외국기술(i-burst, flash-OFDM 등), 무선 LAN(Local Area Network) 개량 기술 등이 있다.
이러한 2.3GHz 대역의 휴대 인터넷 서비스는 휴대용 무선 단말기를 이용해 정지 및 보행 상태에서 고속의 전송속도로 인터넷에 접속, 다양한 정보와 컨텐츠를 제공할 수 있는 서비스를 말한다.
현재, 통신 전문가들의 구상대로라면 휴대용 단말기로는 노트북 PC(Personal Computer)나 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 다양한 형태의 단말기가 사용될 것으로 예상된다. 하지만, 이러한 초기 전용 단말기들은 장기적으로 통신 기술의 발전에 따라 통합형 멀티모드 단말기로 진화할 가능성이 높다. 이동성의 경우 기술 방식에 따라 각각 다르지만, 현재 2.4GHz 대역의 무선 LAN보다는 다소 높은 보행 수준의 준 이동성(Nomadic Mobility)을 보장하며, 전송속도면에서도 기술 방식에 따라 다르지만 평균 1 Mbps급 이상의 안정적인 속도를 제공함으로써, 원활한 무선 인터넷이 가능할 것으로 보고 있다.
휴대 인터넷은 2.3GHz 대역을 활용해 사용 영역과 요금 측면에서 기존 시스템이 갖는 한계를 극복하고, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 수준의 품질과 비용으로 정지 상태는 물론, 이동중에도 고속 인터넷 접속이 가능한 무선인터넷 서비스를 의미한다.
이러한 휴대 인터넷은 기존 IMT-2000(International Mobile Telecommunication - 2000)에서 추구하는 이동중 전송속도보다 빠르며, WLAN(Wireless LAN)과는 달리 실내 뿐만 아니라, 실외 이동 환경에서도 인터넷 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 휴대 인터넷은 기존 이동통신 서비스와 마찬가지로 셀간의 핸드오프를 지원하며, 이동중에도 끊김없는 서비스 제공이 가능하다. 또한, 유선 인터넷과 마찬가지로 정액제 과금 기반의 상시 연결이 가능토록 하기 위해 대역 효율성의 극대화를 추구하고 있다. 즉, 경제성 확보를 통해 기존 이동통신 서비스가 가지고 있는 시장 한계를 극복하고, 나아가 노트북 PC를 포함한 다양한 휴대형 컴퓨터 단말을 이용해 유선과 동일한 인터넷 접속 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 주파수 확보가 큰 문제로 대두되고 있는 현재의 무선통신 시장에 있어, 단일 주파수로 통신을 가능케 하는 TDD(Time division duplex) 방식이 최근들어 더욱 각광을 받고 있다. 이는 과거와는 달리, 정확한 시간에 동기를 맞출 수 있는 부품과 장비들의 발전이 이를 가능케 한 것으로 여겨진다.
TDD 방식은 이론적으로 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식보다 작은 시간슬롯(Timeslot)을 이용하여 동일한 서비스 지원이 가능할 뿐만 아니라, 상/하향 시간슬롯의 비대칭적인 배치를 이용하여 현재 인터넷과 비슷한 구조를 가져 많은 어플리케이션의 전송에 적합한 기술적 특성을 갖는다. 결국, 주파수는 FDD 방식에 비하여 반밖에 사용하지 않으면서도 고속의 전송속도를 가능케 하여 상대적으로 저렴한 비용으로 서비스를 가능케 한다.
이러한 특성으로 인하여 무선 통신사업자로 하여금 매우 매력적인 기술로 자리 매김 해왔으나, 그 동안 시간슬롯의 동적할당에 대한 동기 검출이 매우 어렵고 전송 거리에 따른 시간 지연에 대한 문제를 해결하지 못하여 통신 업계에서 외면을 당했었다. 그러나, 최근 다양한 기술로 이를 극복하여 시장을 넓혀 가고 있으며, 전술한 바와 같이 하향링크가 월등히 많은 현재의 유선 인터넷 통신 시스템과도 쉽게 접목될 수 있기 때문에 다시 각광을 받고 있다.
현재 TDD 방식의 광 중계기를 사용하여 상용서비스를 구축한 예가 없는 실정에서 TDD 방식을 사용하여 시스템을 구축하는데, 가격과 효율적인 면에서 광 중계 기가 고려된다. 하지만, TDD 방식이 가지고 있는 한계로 인하여 셀(Cell) 반경의 제한이 발생하고, 더불어 광 중계기를 사용시, 무선(Air)상의 전파속도(3 x 108m/s)와 광 섬유(Fiber) 전파속도(2 x 108m/s) 사이의 차로 인하여 광 중계기를 사용시 기지국 셀(Cell) 반경이 축소되는 효과가 나타난다. 또한, 전파속도의 차에 의하여 시스템과 광 중계기 간에 동기가 일치되지 않아, TDD 프레임에 간섭을 일으켜 통신장애를 발생시킨다. 이를 방지하기 위해, 전체 TDD 시스템의 동기일치가 필요하다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
TDD 시스템의 경우, 같은 주파수 대역 자원을 송신(Tx)과 수신(Rx)에 시분할로 할당하므로, 시스템과 단말기간, 그리고 시스템과 시스템간에 동기 일치가 중요시 된다.
하지만, 만약 시스템과 단말기간에 동기가 일치되지 않을 경우, 서로간에 통신두절은 말할 것도 없이, 주변 단말기에도 영향을 미쳐 오동작 혹은 한 시스템내의 모든 단말기의 통신 두절을 야기할 수도 있다. 또한, 각 시스템 간에 동기가 일치되지 않는 경우, 단말기 핸드오버(Handover) 발생시 통신 두절 현상이 심해지고, 셀(Cell)의 경계에서는 Tx와 Rx 프레임(Frame)이 교차하여 통신 두절 현상이 발생한다. 따라서, 각 시스템 간에 동기가 정확히 일치하여야 최대전송률(Maximum Throughput)을 얻을 수 있다.
그럼, 도 1 및 도 2를 참조하여 OFDM 모뎀에서 순환 프리픽스(Cyclic Prefix) 및 매치 필터(Match Filter)를 이용한 동기신호 추출 과정을 살펴보기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 동기신호 추출 장치는 DSP 처리를 위한 지연기(Delay Tap), 곱셈기, 덧셈기(/적분기), 비교 판단부 등으로 구성된다.
종래에 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 사용하는 시스템의 동기신호 추출 방식은, OFDM 심볼내의 순환 프리픽스(CP)를 사용한 자동 상관(Auto Correlation)과 훈련 심볼(Training Symbol)을 사용한 동기 검출 방식이 있다.
참고적으로, OFDM 심볼의 구성을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 직교(Orthogonal) 특성을 유지하기 위해 OFDM 심볼 구성상 전후가 같은 데이터(Data) 형태를 갖게 된다. 이를 '순환 프리픽스(CP : Cyclic Prefix)'라고 하고, 심볼의 전후 데이터가 일치한다는 조건을 이용하여 심볼 동기를 검출한다. 심볼 동기를 검출하면, 서로 규약된 훈련 심볼(Training Symbol)의 계수(Coefficent)들을 이용한 매치 필터(Match Filter)(지연기, 곱셈기 등)를 사용하여 프레임의 동기를 검출한다.
즉, OFDM 심볼은 전체 심볼 길이를 Ts라고 할 때, Ts는 본래의 OFDM 심볼의 Tb 구간과, Tb의 종단부분과 같은 데이터를 전단에 붙인 Tg 구간으로 구성된다.
여기서, Tg는 OFDM 심볼 전송시 직교성(Orthogonality)을 보장하기 위한 것으로, Ts의 구간에서 Tb 시간으로 샘플을 추출하여도 본래의 데이터를 유실없이 복원하기 위한 것이다. 따라서, 전단과 후단의 데이터가 동일하므로, 전단의 Tg 구간 을 샘플로 저장하였다가 심볼내에서 자동 상관(Auto correlation)을 통하여 종단부분을 검색할 수 있다.
그럼, 도 4를 참조하여 상기 도 1의 OFDM 모뎀에서 순환 프리픽스(Cyclic Prefix)를 이용한 동기신호 추출 과정을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
OFDM 심볼에서 "1"에 해당하는 샘플을 취하여 메모리에 저장하였다가 상관(Correlation) 계산을 위하여 샘플을 역순으로 배치한다. 곱셈기에서는 순번이 반대로 된 신호와 "3"의 신호를 곱하여서 적분기(Integration Block)에 저장한다. 이때, 계산값들을 보면, 직교(Orthogonal) 특성으로 CP 부분이 아닌 구간에서의 상관(Correlation)값은 거의 제로(Zero)에 가까운 값을 갖고, CP 부분을 정확히 찾은 경우에는 적분기(Integration Block)에서 최대값을 취하게 된다. 이러한 정보를 이용하여 심볼(Symbol)의 에지(Edge)를 찾게 된다.
이러한 정보로도 기타 부수적인 사항들(예를 들면, TTG(Transmit/Receive transition Gap)과 RTG(Receive/Transmit Gap))을 적용하면 프레임 동기신호 검출이 가능하다.
한편, 보다 정확한 프레임 동기신호 추출 복원을 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이 매치 필터(Match Filter)를 이용한 동기(Synchronization)신호를 사용해야 한다. 이와 같이 매치 필터(Match Filter)를 사용하는 경우는, 송신단과 수신단이 미리 약속한 훈련 심볼(Training Symbol)을 이용하여 수신단에서 동기신호를 검출한다. 이는 훈련 심볼(Training Symbol)의 계수(Coefficient)들을 수신단에서 저장하였다가 각각의 입력되는 심볼들과 비교하여 가장 일치하는 심볼을 검색하는 방 식이다. 이 방식은 한 프레임의 심볼들 중 한 심볼만이 정확히 일치하므로, 이를 통해 프레임의 동기를 검출할 수 있다.
상기와 같은 OFDM 모뎀(Modem)에서의 동기신호 추출방식은, 하드웨어가 복잡하고 구현이 매우 난이하다. 그러므로, 상용 칩셋(Chipset)으로 나오지 않는 한 중계기에의 사용은 경제적인 측면을 고려할 때 적합하지 않다. 또한, 현재 중계기를 고려하여 개발된 칩셋(Chipset)들이 없는 상황에서 상기와 같은 방식으로 하드웨어를 구현한다면 조기 휴대 인터넷 서비스 제공을 위한 중계기 개발에 지연 요인의 소지가 크다.
즉, 기존의 방법을 사용할 때 디지털 하드웨어의 복잡도가 증가하고 이종의 TDD 중계기 개발시 시스템 규격과 포맷(Format)에 맞게 재구성되어야 하므로 개발시간과 많은 개발 인력이 투자되어야 한다. 따라서, 단말기에 비하여 양산되는 양이 상당히 적고 기지국에 비해서는 현격한 가격적인 우위를 가져야 하고 기지국과 단말기의 제공시점에 맞추어 출시되어야 하는 중계기로서는 구현에 용이하지 않다.
따라서, 현재 출시되어 있는 상용 칩들은 단말기와 기지국을 위해 설계되어있고 중계기에 대한 고려가 전혀 되어 있지 않는 상황을 감안해 볼 때, TDD 중계기 사용에 적합하고 이용에 용이한 휴대 인터넷용 TDD 중계기 고유의 스위칭 동기신호 추출 방안이 절실히 요구된다.
본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, TDD 방식의 휴대 인 터넷 시스템에 중계기를 적용할 때 일정한 주기를 갖는 송신(Tx), 수신(Rx) 신호의 송수신을 위한 스위칭 동기신호 추출 장치 및 그를 이용한 중계기 도너 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치에 있어서, 외부로부터 입력된 중간주파수(IF) 신호의 레벨을 검출하여 직류전압으로 출력하기 위한 무선주파수(RF) 전력 검출수단; 상기 직류전압을 기준전압과 비교하여 IF 신호의 유입여부를 펄스신호로 출력하기 위한 비교수단; 상기 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스를 발생시키기 위한 펄스발생수단; 상기 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운팅수단; 및 상기 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호를 생성하기 위한 동기추출수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치에 있어서, 외부로부터 입력된 디지털 변환된 중간주파수(IF) 신호를 소정 시간동안 신호의 절대값을 취하여 저장하고, 이 값을 기준값과 비교하여 비교 결과에 따라 펄스신호를 출력하기 위한 누산수단; 상기 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스를 발생시키기 위한 펄스발생수단; 상기 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운팅수단; 및 상기 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호(스위칭 동기신호)를 생성하기 위한 동기추출수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 스위칭 동기신호 추출 장치가 적용되는 TDD(Time division duplex) 방식의 휴대 인터넷 중계기 도너 시스템에 있어서, 추출된 스위칭 동기신호를 각각의 원격(Remote) 시스템으로 전송하여, 각각의 원격(Remote) 시스템으로의 전송 시간 차이 만큼 프레임 동기신호 및 아날로그/디지털 데이터에 지연시간차에 해당하는 지연 보상을 통해 전체 시스템의 동기를 일치시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 TDD 방식의 휴대 인터넷 시스템에 중계기를 적용할 때 일정한 주기를 갖는 Tx, Rx 신호의 송수신을 위한 스위칭 동기신호 추출 방안에 관한 것으로, 기지국으로부터 케이블을 통해 직접 신호를 받는 광 중계기에서 타 신호에 의한 잡음 및 간섭이 최소인 특징을 이용하여 아날로그 파워 검출기(Analogue Power Detector)를 사용하는 방안과, 디지털 프로세싱(Digital Processing)(Accumulator)을 통하여 스위칭 동기신호를 추출한다. 이때, 일시적인 신호 이상에 의한 스위칭 동기신호 감시 기능을 구현하고, 또한 기지국으로부터 입력되는 신호를 이용한 스위칭 동기신호 추출 실패시 자체 클럭을 이용하여 동기신호를 생성한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
우선, 아날로그 전력 검출기(Analogue Power Detector)(RF 전력 검출기(51))를 사용한 TDD 프레임 동기 검출(스위칭 동기신호 추출) 방안에 대해 살펴보기로 한다.
도 5 는 본 발명에 따른 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치의 일실시예 구성도이다. 이를 보다 상세하게 나타내면 도 6과 같다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 아날로그 전력 검출기(Analogue Power Detector)를 사용한 TDD 프레임 동기 검출 장치(스위칭 동기신호 추출 장치)의 기본 구성은, IF 신호의 레벨(Level)을 검출(Detection)하는 RF 전력 검출기(RF Power Detector)(51)와 비교기(Comparator), 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스(Frame Pulse)를 발생시키는 펄스 발생기(Pulse Genenerator)(53)와 카운터(Counter)(54), 그리고 실제 프레임 동기를 추출하는 동기 추출기(Sync Regenerator)(55)로 구성한다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치는, 외부로부터 입력된 중간주파수(IF) 신 호의 레벨을 검출하여 직류전압으로 출력하기 위한 무선주파수(RF) 전력 검출기(RF Power Detector)(51)와, 직류전압을 기준전압(Reference Voltage)과 비교하여 IF 신호의 유입여부를 펄스신호로 출력하기 위한 비교기(Comparator)(52)와, 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스(Frame Pulse)를 발생시키기 위한 펄스 발생기(Pulse Generator)(53)와, 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운터(Counter)(54)와, 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호를 생성하기 위한 동기 추출기(Sync Regenerator)(55)를 포함한다.
먼저, RF 전력 검출기(51)에 입력된 IF 신호는 RF 전력 검출기(51)에 의하여 일정량의 직류 전압으로 출력된다. 이러한 직류 전압을 비교기(52)를 통과시키면, 비교전압과 비교되어 IF 신호의 유입여부를 펄스 발생기(53)에 알려준다.
이후에, 펄스 발생기(53)에서는 비교기(52)에서 전달받은 펄스(Pulse)를 이용하여 카운터(54)를 동작시키는 프레임 펄스(Frame Pulse)를 발생시키고, 동기 추출기(55)에서는 카운터(54)에서 발생한 카운터(Counter) 값을 이용하여 TDD 프레임 동기신호를 만들어 낸다. 이때, 재 구성된 프레임 동기신호의 적합여부를 판단하기 위하여, 모니터링 및 판정부(Monitoring & Decision Block)를 동기 추출기(55)내에 구성한다.
한편, 누산기(Accumulator)를 사용한 TDD 프레임 동기 검출(스위칭 동기신호 추출) 방안에 대해 살펴보기로 한다.
도 7 은 본 발명에 따른 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치의 다른 실시예 상세 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 누산기(Accumulator)를 사용한 TDD 프레임 동기 검출 장치(스위칭 동기신호 추출 장치)의 기본 구성은, 디지털 변환된 중간주파수(IF) 신호의 레벨을 검출(Detection)하는 누산기(Accumulator)(71), 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스(Frame Pulse)를 발생시키는 펄스 발생기(Pulse Genenerator)(53)와 카운터(Counter)(54), 그리고 실제 프레임 동기를 추출하는 동기 추출기(Sync Regenerator)(55)로 구성한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치는, 외부로부터 입력된 디지털 변환된 중간주파수(IF) 신호를 소정 시간동안 신호의 절대값을 취하여 저장하고, 이 값을 기준값(Reference Value)과 비교하여 비교 결과에 따라 펄스신호를 출력하기 위한 누산기(Accumulator)(71)와, 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스(Frame Pulse)를 발생시키기 위한 펄스 발생기(Pulse Generator)(53)와, 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운터(Counter)(54)와, 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호를 생성하기 위한 동기 추출기(Sync Regenerator)(55)를 포함한다.
먼저, 누산기(71)에 입력된 디지털 변환된 IF(Digital Conversed IF) 신호는 일정 시간(예를 들면, 64 샘플 기간) 동안 신호의 절대값을 취하여 누산기(71)에 저장된다. 이 값을 기준값(Reference Value)과 비교하여, 비교값보다 높으면 "1", 낮으면 "0"으로 동기 데이터 펄스(Data Pulse)를 펄스 발생기(53)에 입력한다.
이후에, 펄스 발생기(53)에서는 누산기(71)에서 전달받은 펄스(Pulse)를 이 용하여 카운터(54)를 동작시키는 프레임 펄스(Frame Pulse)를 발생시키고, 동기 추출기(55)에서는 카운터(54)에서 발생한 카운터(Counter) 값을 이용하여 TDD 프레임 동기신호(스위칭 동기신호)를 만들어낸다. 이때, 재 구성된 프레임 동기신호의 적합여부를 판단하기 위하여, 모니터링 및 판정부(Monitoring & Decision Block)를 동기 추출기(55)내에 구성한다.
도 8 은 본 발명이 적용되는 중계기 도너(Donor)와 기지국과의 연결 구성도이다. 여기서, 실선은 신호의 흐름을 나타내고, 점선은 제어신호의 흐름, 그리고 굵은 실선은 광 신호의 흐름을 각각 나타낸다.
TDD 방식에서는 하향 링크(Forward 방향)과 상향 링크(Reverse 방향)의 스위칭 타이밍(Switching Timing)이 결정되어 있으므로, 중계기 적용에서 프레임 동기신호 추출은 하향 링크(Forward 방향)에서만 이루어져야 하고, 하향 링크(Forward 방향)에서의 동기신호 추출을 위하여 하향 링크(Forward 방향)의 IF 입력신호는 스위칭(Switching)되지 않은 상태에서(즉, 기지국에서 중계기 도너의 RF 스위치를 바이패스함) RF 전력 검출기(도 6의 비교기를 포함한 구성임) 또는 누산기(DSP 내부 구성요소임)로 입력되어야 한다. 중계기 도너(Donor)에서 만들어진 동기신호는 디지털 변환된 아날로그/디지털(A/D) 데이터와 더불어 원격(Remote) 중계기로 광 전송된다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 휴대 인터넷 기지국(BTS)에서 2.3GHz 주파수를 갖는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호가 일정한 프레임 주기 TFS로 TDD 중계기 도너의 RF 스위치(RF Switch)로 입력된 후 RF 스위치(RF Switch)를 통하여 바이패 스되어 하향 변환기(Down Converter)로 전송된다.
이때, RF 스위치(RF Switch)는 상향 링크(Reversed 방향) 신호에 대해서만 스위칭(Switching)하고, 프레임 동기신호 검출 수행을 위하여 하향 링크(Forward 방향)로 스위칭(Switching)하지 않고 기지국의 RF 신호를 하향 변환기(Down Converter)로 전달한다.
그러면, 하향 변환기(Down Converter)는 2.3GHz RF 신호를 IF 대역의 신호(예를 들면, 62.5MHz)로 변환하여 아날로그/디지털 변환기(Analogue to Digital Converter)와 RF 전력 검출기(RF Power Detector)(도 6의 비교기를 포함한 구성임)로 동시에 전달한다.
이때, RF 전력 검출기(RF Power Detector)는 입력되는 IF 신호의 전력에 따라 직류 전압으로 출력하며, RF 전력 검출기(RF Power Detector)에서 검출된 전압은 DSP(Digital Signal Processing) 블록으로 전달된다. 또한, 아날로그/디지털 변환기(A/D Converter)에 입력되는 IF 신호는 A/D 변환된 후, 이를 바탕으로 DSP 블록내의 누산기(Accumulator)를 통해 데이터 펄스가 발생되어 DSP 블록내의 펄스 발생기(Pulse Generator)로 전달된다.
상기에서, 도 6의 펄스 발생기(53), 카운터(54), 동기 추출기(55)를 DSP로 구성할 수 있고, 아울러 도 7의 누산기(71), 펄스 발생기(53), 카운터(54), 동기 추출기(55)를 DSP로 구성할 수 있다.
상기 도 6에서, RF 전력 검출기(51)로 입력되는 신호는 TDD 방식의 신호이므로 도 9와 같이 간헐적인 파형의 형태를 이루게 된다. 이러한 신호는 RF 전력 검출 기(51)를 사용하면 신호가 전송되는 Tx, Rx 구간에서 최대 전압을 출력하고, 전송이 이루어지지 않는 TTG(Transmit/Receive transition Gap)과 RTG(Receive/Transmit Gap)에서는 최소 전압을 출력하게 된다.
도 9의 파형을 비교기(52)를 통과시키면 도 10과 같은 파형이 생성된다. 비교기(52)를 사용하여 나온 펄스(Pulse)는 입력신호를 수신하여 처리되었으므로, 시간적으로 입력에 대하여 지연된 신호이다. 따라서, 가공하지 않은 채 프레임 동기신호로 사용하기에는 적합치 않다. 그러므로, 도 9의 신호 파형을 이용하여 새로운 주기의 프레임 펄스(Frame Pulse)를 만들고 카운터(Counter)와 디지털 로직(Digital Logic)을 사용하여 "Time Advanced 프레임 동기신호"를 생성한다.
도 11 은 상기 도 6의 스위칭 동기신호 추출 장치에서 발생되는 신호 파형 예시도로서, 신호발생에 따른 프레임 동기신호 발생과 재 생성에 대하여 설명하고 있다.
"Stage 1"은 IF 입력단으로의 입력신호와 입력신호 처리를 위한 프레임 동기신호를 나타낸다.
"Stage 2"는 펄스 발생기(53)를 통과한 신호로, "Stage 1"에 비해 지연된 신호이다. 따라서, "Stage 3"에서 신호를 재 생성하여 입력단의 신호를 손실없이 원격(Remote) 중계기를 통하여 휴대 인터넷 단말기까지 전달시킨다.
상기 도 6 및 도 7에서, 동기 추출기(55)의 구성을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 12 는 본 발명에 따른 스위칭 동기신호 추출 장치 중 동기 추출기의 일실 시예 상세 구성도이다.
도 12를 참조하여 동기 추출기(Sync Regenerator)(55)를 살펴보면, 동기 펄스 발생기(551)는 카운터(54)의 출력 값으로 동기 펄스(즉, 'Detected FP(Frame Pulse)'(검출된 동기신호))를 만들어 판정부(Decision Block)(553)로 전달한다.
모니터링부(Monitoring Pulse Block)(552)는 'Detected FP(Frame Pulse)'(검출된 동기신호)가 정상이라고 판단할 경우 동기신호 갱신 메시지(Sync Update Message)를 받아 카운터(Counter)를 사용하여 'Self-made FP'(자체 생성된 동기신호)를 생성한다. 이때, 동기신호 갱신 메시지(Sync Update Message)가 발생하지 않는 경우 자체 클럭(Clock)을 사용하여 'Self-made FP'를 발생시켜서 판정부(553)로 전달한다.
판정부(Decision Block)(553)는 동기 펄스 발생기(551)의 'Detected FP'와 모니터링부(552)의 'Self-made FP'를 비교하여 동일 여부를 판단한다.
즉, 초기화 상태에서는 'Self-made FP'는 무시하고 'Detected FP'를 사용한다. 이때, 'Detected FP'를 사용하여 모니터링부(552)로 동기신호 갱신 메시지(Sync Update Message)를 전달하여, 모니터링부(552)에서 'Self-made FP'를 발생시킨다. 이렇게 생성된 'Self-made FP'를 전달받아, 'Detected FP'를 비교한다.
비교 결과, 정상적인 상태에서는 'Detect FP'와 'Self-made FP'가 동일하므로 'Detect FP'를 출력시키고, 'Detect FP'와 'Self-made FP'가 허용 가능한 오차 범위내에 있을 경우 'Detect FP'를 사용하면서 경보메시지(Loss_FP_ALM)를 발생시킨다. 이때, ALM이 1초 이상 지속되면 'Detect FP'에 이상이 있는 것으로 판단하고 프레임 동기신호를 정상상태로 복원되기까지 발생시키지 않는다. 한편, 'Detect FP'와 'Self-made FP'가 허용오차 범위밖에 위치하는 경우 경보메시지(Loss_FP_ALM)를 발생시키고 프레임 동기신호를 정상상태로 복원되기까지 발생시키지 않는다.
이와 같이 판정부(553)를 통해서 보다 안전한 TDD 프레임 동기신호를 추출하게 된다.
상기와 같은 스위칭 동기신호 추출 장치를 광 중계기에 적용할 경우, 기지국에 직접 연결되어 TDD 방식의 휴대 인터넷 신호를 RF 케이블을 통하여 직접 수신 가능한 도너(Donor) 시스템에서 이루어진다. 실질적으로, 서비스하는 중계기는 원격지에 장착되는 원격(Remote) 시스템이므로, 위에서 설명한 동기신호는 원격(Remote) 시스템으로 A/D 데이터와 스위칭 신호를 동시에 전달하여야 한다.
그러나, 본 발명에서는 디지털 광 중계기에서 가능한 도너(Donor) 시스템과 원격(Remote) 시스템간 전송 시간 측정 기능을 이용하여 도너(Donor) 시스템에서 추출한 스위칭 동기신호(프레임 동기신호)를 각각의 원격(Remote) 시스템으로 전송하여, 각각의 원격(Remote) 시스템으로의 전송 시간 차이 만큼 프레임 동기신호 및 A/D 데이터에 지연시간차에 해당하는 지연(Delay) 보상을 통해 전체 시스템의 동기를 일치시킬 수 있다.
예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이 광 거리간의 차가 10Km 광에 대하여 2Km, 5Km씩 존재하므로, 이를 보상하기 위해 절대적인 Delay TD가 필요하다. TD에서 자신의 원격(Remote) 시스템과 기지국까지의 거리를 측정하여 해당하는 지연(Delay) 만큼을 제외한 지연(Delay)을 각각의 원격(Remote) 시스템에 적용되면, 전체 시스템의 동기가 일치하게 된다. 도 14는 절대적인 Delay TD를 적용하였을 때, 프레임간의 동기일치를 보여준다.
도 15는 광 거리 측정을 위한 일예로, 도너(Donor)에서 일정한 패턴(Pattern)의 데이터를 각각의 원격(Remote) 시스템으로 전달한다. 그러면, 원격(Remote) 시스템에서는 수신한 거리 측정용 패턴 데이터(Pattern Data)를 도너(Donor)로 루프백(Loop Back)시켜 도너(Donor)에서 패턴 데이터(Pattern Data)의 발생에서 수신까지의 시간을 계산하여 1/2을 곱한 값을 거리 지연(Delay)으로 사용한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, TDD용 광 중계기 사용시 문제되는 스위칭 동기신호를 간단하게 추출할 수 있고 하드웨어의 복잡도도 상당량 감소시킬 수 있으므로, 개발비에 대한 부담을 감소시키고 하드웨어가 간단해져 가격적인 우위를 점유할 수 있으며, TDD용 상용 칩 출시전에도 제품을 공급할 수 있어 가격적인 측면과 시간적인 측면에서 우월한 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치에 있어서,
    외부로부터 입력된 중간주파수(IF) 신호의 레벨을 검출하여 직류전압으로 출력하기 위한 무선주파수(RF) 전력 검출수단;
    상기 직류전압을 기준전압과 비교하여 IF 신호의 유입여부를 펄스신호로 출력하기 위한 비교수단;
    상기 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스를 발생시키기 위한 펄스발생수단;
    상기 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운팅수단; 및
    상기 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호를 생성하기 위한 동기추출수단
    을 포함하는 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치.
  2. 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치에 있어서,
    외부로부터 입력된 디지털 변환된 중간주파수(IF) 신호를 소정 시간동안 신호의 절대값을 취하여 저장하고, 이 값을 기준값과 비교하여 비교 결과에 따라 펄스신호를 출력하기 위한 누산수단;
    상기 펄스신호에 따라, 동기 프레임 재구성을 위한 프레임 펄스를 발생시키 기 위한 펄스발생수단;
    상기 프레임 펄스에 의거하여, 카운터값을 발생하기 위한 카운팅수단; 및
    상기 카운터값을 이용하여 TDD(Time division duplex) 프레임 동기신호(스위칭 동기신호)를 생성하기 위한 동기추출수단
    을 포함하는 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 동기 추출수단은,
    재 구성된 프레임 동기신호(스위칭 동기신호)의 적합 여부를 판단하고, 스위칭 동기신호를 감시하며, 스위칭 동기신호 추출 실패시 자체 클럭을 발생하여 스위칭 동기신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 동기 추출수단은,
    동기 펄스 발생기가 상기 카운팅수단의 출력 값으로 동기 펄스(즉, 'Detected FP'(검출된 동기신호))를 만들어 판정부로 전달하고,
    모니터링부가 'Detected FP'(검출된 동기신호)가 정상이라고 판단할 경우 동 기신호 갱신 메시지(Sync Update Message)를 받아 카운터(Counter)를 사용하여 'Self-made FP'(자체 생성된 동기신호)를 생성하고, 동기신호 갱신 메시지(Sync Update Message)가 발생하지 않는 경우 자체 클럭(Clock)을 사용하여 'Self-made FP'를 발생시켜서 상기 판정부로 전달하며,
    상기 판정부에서 상기 동기 펄스 발생기의 'Detected FP'와 상기 모니터링부의 'Self-made FP'를 비교하여 동일 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 판정부에서 'Detected FP'와 'Self-made FP'를 비교하여 동일 여부를 판단하는 과정은,
    초기화 상태에서는 'Self-made FP'는 무시하고 'Detected FP'를 사용하고, 이때 'Detected FP'를 사용하여 상기 모니터링부로 동기신호 갱신 메시지(Sync Update Message)를 전달하여 'Self-made FP'를 발생시키며, 생성된 'Self-made FP'와 'Detected FP'를 비교하여,
    비교 결과, 정상적인 상태에서 'Detect FP'와 'Self-made FP'가 동일하므로 'Detect FP'를 출력시키고,
    비교 결과, 'Detect FP'와 'Self-made FP'가 허용 가능한 오차 범위내에 있을 경우 'Detect FP'를 사용하면서 경보메시지(Loss_FP_ALM)를 발생시키며, 이때 경보메시지가 1초 이상 지속되면 'Detect FP'에 이상이 있는 것으로 판단하고 프레임 동기신호를 정상상태로 복원되기까지 발생시키지 않으며,
    비교 결과, 'Detect FP'와 'Self-made FP'가 허용오차 범위밖에 위치하는 경우 경보메시지(Loss_FP_ALM)를 발생시키고 프레임 동기신호를 정상상태로 복원되기까지 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 휴대 인터넷 중계기를 위한 스위칭 동기신호 추출 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항의 스위칭 동기신호 추출 장치가 적용되는 TDD(Time division duplex) 방식의 휴대 인터넷 중계기 도너 시스템에 있어서,
    추출된 스위칭 동기신호를 각각의 원격(Remote) 시스템으로 전송하여, 각각의 원격(Remote) 시스템으로의 전송 시간 차이 만큼 프레임 동기신호 및 아날로그/디지털 데이터에 지연시간차에 해당하는 지연 보상을 통해 전체 시스템의 동기를 일치시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 TDD 방식의 휴대 인터넷 중계기 도너 시스템.
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