KR20100080062A

KR20100080062A - 기지국 및 이를 이용한 기지국 시스템

Info

Publication number: KR20100080062A
Application number: KR1020080138680A
Authority: KR
Inventors: 한건재; 박선우; 차영재
Original assignee: 주식회사 포스코아이씨티
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-07-08
Also published as: KR101024574B1

Abstract

기지국의 크기를 축소시키면서 일반 기지국에 의해 수행되는 각 기능들을 모두 수행할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 기지국은, 상향링크 신호를 대역 필터링하여 전달하거나, 하향링크 신호를 대역 필터링하여 송신하는 RF 프론트 엔드 유닛; 상기 대역 필터링된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고 주파수 하향 변환하여 주파수 하향 변환 신호를 출력하거나, 주파수 상향 변환 신호에 대해 신호 레벨을 조절하여 상기 하향링크 신호로 출력하는 송수신 유닛; 및 상기 주파수 하향 변환 신호에 대한 기저대역 상향링크 신호를 역 변조하고 상향 IP 패킷으로 변경하여 ACR(Access Control Router)로 전달하거나, 상기 ACR로부터 전달되는 하향 IP 패킷을 수신하고 상기 하향 IP 패킷을 변경하여 상기 주파수 상향 변환 신호에 대한 기저대역 하향링크 신호로 변조하는 메인 유닛을 포함하고, 상기 메인 유닛은, 상기 ACR과의 인터페이싱 기능 및 데이지 체인(Daisy Chain) 방식으로 확장 가능한 인터페이싱 기능을 지원하는 인터페이스부; 및 GPS 신호 또는 동기 메시지를 이용하여 클럭 신호를 생성하고, 생성된 클럭신호를 제공하는 클럭 동기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기지국, GPS, 공유, 동기

Description

기지국 및 이를 이용한 기지국 시스템{Base Station and Base Station System}

본 발명은 통신 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 기지국 및 이를 이용한 기지국 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템에 포함되는 통신 장치들 중 하나인 기지국(Radio Access Station: RAS)은 도 1에 도시된 바와 같이 무선 단말(Mobile Station: MS)로부터 무선으로 전송되는 관련 신호 및 상향 트래픽 데이터를 제어국(Access Control Router: ACR)을 통해 네트워크(Network)로 전달하고, 그 역으로 네트워크로부터 전송되는 관련 신호 및 하향 트래픽 데이터를 제어국을 통해 수신하여 무선으로 단말에게 제공하는 역할을 수행한다.

즉, 무선 통신 시스템에서 기지국은 제어국과의 연동을 위한 인터페이스 기능, 기저 대역 신호(Base Band Signal)의 처리 기능, RF(Radio Frequency) 신호의 처리 기능, 및 단말과의 연동을 위한 인터페이스 기능 등을 수행하는 통신 장치이다.

상술한 기능을 담당하는 기지국은 해당 기지국이 담당해야 할 서비스 지역의 크기에 따라 다양한 크기를 가질 수 있는데, 최근에는 건물의 내부 또는 지하와 같은 음영 지역의 커버 또는 일반 기지국이 커버하는 가입자수에 비해 상대적으로 적은 수의 가입자가 존재하는 지역을 커버할 수 있는 소규모의 기지국에 대한 관심이 증가하고 있다.

즉, 일반 기지국이 담당하는 서비스 지역보다 적은 서비스 지역을 담당할 수 있는 소규모 기지국에 대한 수요가 증가하고 있다.

이러한 소규모 기지국의 경우에도 일반적인 기지국에 의해 수행되는 상술한 모든 기능들을 수행하여야 하기 때문에, 상술한 각 기능 들을 수행할 수 있는 하드웨어적인 구성요소들을 단일한 장치 내에 모두 포함하여야 한다.

하지만, 소규모 기지국은 일반 기지국에 비해 그 크기가 상대적으로 작고 무게 또한 가벼워야 하므로 상술한 각 기능을 구현할 수 있는 모든 하드웨어적인 구성요소들을 포함할 수 있는 기지국을 구현하는 것이 쉽지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기지국의 크기를 축소시키면서 일반 기지국에 의해 수행되는 각 기능들을 모두 수행할 수 있는 기지국 및 이를 이용한 기지국 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명은 각 기지국 간에 GPS 신호를 공유할 수 있는 기지국 및 이를 이용한 기지국 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 용량과 설치 환경에 따라 확장이 용이한 기지국 및 이를 이용한 기지국 시스템을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기지국은 상향링크 신호를 대역 필터링하여 전달하거나, 하향링크 신호를 대역 필터링하여 송신하는 RF 프론트 엔드 유닛; 상기 대역 필터링된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고 주파수 하향 변환하여 주파수 하향 변환 신호를 출력하거나, 주파수 상향 변환 신호에 대해 신호 레벨을 조절하여 상기 하향링크 신호로 출력하는 송수신 유닛; 및 상기 주파수 하향 변환 신호에 대한 기저대역 상향링크 신호를 역 변조하고 상향 IP 패킷으로 변경하여 ACR(Access Control Router)로 전달하거나, 상기 ACR로부터 전달되는 하향 IP 패킷을 수신하고 상기 하향 IP 패킷을 변경하여 상기 주파수 상향 변환 신호에 대한 기저대역 하향링크 신호로 변조하는 메인 유닛을 포함하고, 상기 메인 유닛은, 상기 ACR과의 인터페이싱 기능 및 데이지 체인(Daisy Chain) 방식으 로 확장 가능한 인터페이싱 기능을 지원하는 인터페이스부; 및 GPS 신호 또는 동기 메시지를 이용하여 클럭 신호를 생성하고, 생성된 클럭신호를 제공하는 클럭 동기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 기지국 시스템은, GPS 안테나로부터 수신되는 GPS 신호를 직접 이용하여 제1 1PPS 신호, 제1 클럭 신호, 및 슬레이브 기지국과의 동기 설정을 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 슬레이브 기지국으로 전송하는 마스터 기지국; 및 상기 마스터 기지국으로부터 전송되는 동기 메시지를 이용하여 제2 1PPS 신호 및 제2 클럭 신호를 생성하는 적어도 하나의 슬레이브 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 일반 기지국에 의해 수행되는 제어국과의 연동기능, 기저대역 신호처리 기능, 인터페이스 기능, RF 신호처리 기능, 단말과의 Air구간에서의 RF 신호 인터페이스 기능들을 수행할 수 있는 유닛들을 단일 장치 내에 구현함으로써 기지국의 크기를 축소시킬 수 있어 외부 환경에 제약 받지 않고 기지국을 자유롭게 설치할 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명은 각 기지국 중 마스터 기지국에만 GPS 안테나 및 GPS 수신 모듈을 포함시키고 슬레이브 기지국들은 마스터 기지국의 GPS 신호를 공유할 수 있도록 각 기지국들을 구성함으로써 기지국의 제조 단가를 낮출 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 데이터 체인을 이용하여 제어국과의 인터페이싱 기능 또는 네트워크 동기를 수행하므로 1FA/Omni 서비스뿐만 아니라 용량과 설치 환경에 따라 기지국 3개를 이용하여 최대 1FA/3Secotr 서비스까지 확장하여 제공할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유닛 단위가 아니라 함체 단위로 교체가 가능하여 유지 보수가 용이하며, 기지국 구현시 각 기능들의 중복적인 설계를 지양하여 적은 소모전력에서도 동작할 수 있다는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 개략적인 블록도이다. 본 발명에 따른 기지국은 건물의 내부 또는 지하와 같은 음영 지역의 커버 또는 일반 기지국이 커버하는 가입자수에 비해 상대적으로 적은 수의 가입자가 존재하는 지역을 커버할 수 있는 소규모의 기지국으로서, 하나의 기지국이 1FA(Frequency Assignment)/1섹터(Sector) 기능을 수행할 수 있는 것으로서, 3FA/3Sector 기능을 수행하는 대용량 기지국에서 지원하는 1FA/1Sector 용량과는 동일한 가입자 용량 및 성능을 지원할 수 있다.

구체적으로, 일반적인 3FA/3Sector의 대용량 기지국에서, 네트워크 인터페이스 처리부(1개의 유니트)와 기지국 메니지먼트 처리부(1개의 유니트)는 각각 1개의 대표적인 Processor 에서 그 기능이 수행되고, 그리고 802.16d/e의 MAC 기능 처리부(최대 9개의 유니트)는 각 FA/Sector 마다 구성되는 각기 다른 하드웨어 Processor 에서 그 기능이 수행된다.

이와 반대로 본 발명에 따른 소규모의 기지국은, 네트워크 인터페이스 처리, 기지국 메니지먼트 처리, 802.16d/e의 MAC 기능 처리 등의 세 가지 기능을 1개의 Processor에서 수행할 수 있는 것으로서, History 기억을 위한 메모리 저장 기능을 통합화함으로써 메모리의 낭비를 줄이고, 각 기능의 특징에 맞게 소프트웨어를 모듈화하여 각 기능이 메모리를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있도록 하기 위해 이를 위한 별도의 메모리 메니지먼트 모듈을 사용한다.

그리고, 본 발명에 따른 소규모의 기지국은 각 기능별로 공통적으로 수행되는 하위 모듈들은 통합화하고, 동시에 그 기능이 수행되어야 하는 모듈과 그렇지 않아도 되는 모듈을 구분한 후 각 태스크(Task) 별로 우선 순위를 설정하여 하드웨어의 가중을 최소화하며, 운영자에게 필요한 온라인 명령어를 운용중 모드, 숨김 모드, 및 쉘(Shell) 모드로 구분하여 대기 동작이 필요한 부하의 가중을 최소화하여 제한된 하드웨어의 성능 안에서 기지국의 모든 기능이 정상적으로 수행될 수 있도록 한다.

특히, 본 발명의 경우 1FA/1섹터 기능을 수행하는 각 기지국들이 서로 GPS 신호를 공유하여 각 기지국 간의 동기를 맞추게 된다.

이러한 기지국(200)은 도시된 바와 같이 메인 유닛(210), 송수신 유닛(220), RF 프런트 엔드 유닛(230), 및 증폭 유닛(240)을 포함한다.

메인 유닛(210)은 크게 WiMAX의 PHY/MAC 모뎀 기능, 1FA 기능, 기지국 전체 시스템 운영 기능, R6 인터페이스를 지원하기 위한 라우팅 인터페이스 기능, 제어국(ACR)과 기지국간의 연결 인터페이스 기능, Fast Ethernet 또는 Gigabit Ethernet 인터페이스 기능, 기지국 내부 또는 외부와의 IP 기반 인터페이스 기능, 기지국의 동작과 관련된 운영 상태를 감지함으로써 기지국에 포함된 각 유닛이나 모듈의 고장과 경보상태를 감지하는 기능 등을 수행한다. 이하에서는 도 3을 참조하여, 이러한 메인 유닛(210)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 유닛의 개략적인 블록도이다. 도시된 바와 같이, 메인 유닛(210)은 주처리부(300), 인터페이스부(310), 주파수 변환부(320), 물리계층 처리부(330), 및 클럭 동기부(340)를 포함한다.

주 처리부(300)는 기지국의 전체의 시스템 운영을 담당하는 것으로서, 단말의 접속을 위한 호 처리 기능을 수행하는데, 여기서 호 처리 기능이란 단말이 무선 통신 시스템(미도시)에 접속을 시도하는 경우 제어 신호를 통해 무선 통신 시스템 또는 코어 네트워크(미도시)와 연동하여 단말의 권한을 확인 한 후 단말을 무선 통신 시스템에 접속 시키는 기능을 의미한다.

또한, 주 처리부(300)는 기지국(200)에 포함된 각 유닛(210~240)에 대한 통신을 수행하고, 기지국(200)에 포함된 각 유닛(210~240) 또는 각 유닛(210~240)에 포함된 구성요소들을 제어하며, 기지국(200)에서 발생되는 최종 알람을 취합하여 구성요소 관리 서버(Element Management Server: EMS)로 보고하는 기능을 수행한다.

또한, 주 처리부(300)는 IEEE 802.16d/e에서 정의하고 있는 다양한 MAC 계층과 관련된 신호처리 기능을 지원하는데, 예컨대, 주처리부(300)는 자동 재전송 요구(Automatic Repeat Request: ARQ), 복합 자동 재전송 요구(Hybrid Automatic Repeat Request: HARQ), 및 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding) 기능, 샘플링 주파수 제공(예컨대, 10MHz/11.2MHz) 기능을 지원할 수 있으며, 최초 레인징(Initial Ranging) 및 주기적 레인징(Periodic Ranging) 기능이나 다중 입력 다중 출력(Multi Input Multi Output: MIMO) 다이버시티(Diversity) 기능, 디지털 I&Q 인터페이스 기능, 및 MRC (Maximum Rate Combining) Diversity 기능 등을 선택적으로 지원할 수도 있다.

이러한 주 처리부(300)는 RMP(RAS Main Processor)를 이용하여 구현될 수 있다.

인터페이스부(310)는 제어국 또는 다른 기지국과의 통신이나 각 유닛들 간의 통신을 위한 이더넷 L2 스위칭 기능을 수행한다. 즉, 인터페이스부(310)는 기지국의 내부(Internal) 및 외부(External) 통신을 위한 L2 스위칭 기능을 구비하며, 제어국과의 외부 이더넷 인터페이스 및 기타 부가 장치에 대한 이더넷 인터페이스를 제공한다. 이러한 인터페이스부(310)를 통해 제어국으로 상향링크 데이터를 전송하거나 제어국으로부터 하향링크 데이터를 수신하게 된다. 한편, 기지국이 후술하는 바와 같이 슬레이브(Slave) 기지국으로 동작하는 경우, 인터페이스부(310)는 마스터(Master) 기지국과의 데이지 체인을 통한 인터페이싱 기능을 지원하며, 이를 통해 마스터 기지국으로부터 후술할 기지국간 동기 설정을 위한 동기 메시지를 수신한다. 또한, 기지국이 슬레이브 기지국으로 동작하는 경우, 마스터 기지국의 경유를 통한 인터페이싱 기능을 통해 제어국과 통신을 수행하게 된다.

주파수 변환부(320)는 도 1에 도시된 송수신 유닛(220)으로부터 제공되는 대 역 필터링 된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고, 주파수 하향 변환(Down Conversion)하여 주파수 하향 변환 신호를 후술할 물리계층 처리부(330)로 제공하고, 물리계층 처리부(330)로부터 제공되는 기저대역 하향링크 신호를 주파수 상향 변환(Up Conversion)하여 송수신 유닛(220)으로 제공하는 역할을 수행한다.

한편, 본 발명에 따른 주파수 변환부(320)는 대역 필터링 된 상향링크 신호를 주파수 하향 변환함에 있어서 디지털 전치 왜곡(Digital Pre Distortion: DPD) 기능을 수행할 수 있다.

물리계층 처리부(330)는 무선 통신 시스템의 물리계층과 관련된 신호 처리를 수행하는 것으로서, 본 발명에 따른 물리계층 처리부(330)는 1FA/1Sector의 신호를 처리한다. 구체적으로, 물리계층 처리부(330)는 데이터 랜덤화(Data Randomization) 기능, 및 인터리빙(Interleaving) 기능, 컨벌루션(Convolution) 코드(CC)/컨벌루션-터보(Convolution Turbo) 코드(CTC) 기능, 및 FUSC(Full Usage Sub-Channel) 또는 PUSC(Partial Usage Sub-Channel)에 대한 서브 채널의 할당 기능 등을 선택적으로 수행한다.

한편, 물리계층 처리부(330)는 주파수 변환부(320)로부터 전송되는 기저대역 상향링크 신호를 처리하여 인터페이스부(310)로 출력하며, 인터페이스부(310)를 통해 수신되는 하향링크 신호를 처리하여 주파수 변환부(320)로 출력하도록 한다.

한편, 클럭 동기부(340)는 각 기지국 간에 GPS 신호를 공유하여 동기된 클럭 신호를 생성하고, 생성된 클럭 신호를 각 유닛에 분배하는 기능을 수행한다. 이러한 클럭 동기부(340)는 클럭 동기부(340)가 포함되는 기지국이 마스터 기지국인 경 우에는 마스터 블록을 포함하고, 클럭 동기부(340)가 포함되는 기지국이 슬레이브 기지국인 경우에는 슬레이브 블록을 포함할 수 있다.

먼저, 기지국이 마스터 기지국인 경우에 클럭 동기부(340)에 포함되는 마스터 블록은 기지국에 포함된 GPS 안테나(미도시)로부터 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호를 직접 이용하여 클럭 신호를 생성하며, 적어도 하나의 슬레이브 기지국(미도시)과의 동기 설정을 위해 GPS 신호를 이용하여 동기 메시지를 슬레이브 기지국으로 전송하는 역할을 수행한다. 이러한 마스터 블록의 기능을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 마스터 블록의 개략적인 블럭도이다. 도시된 바와 같이 마스터 블록(400)은 GPS 엔진(410), 마스터 제어부(420), PLL 수단(425), 및 출력/분배부(430)를 포함한다.

먼저, GPS 엔진(410)은, GPS 안테나로부터 GPS 신호를 입력 받아 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호를 추출하는 역할을 수행한다.

다음으로, 마스터 제어부(420)는, GPS 엔진(410)으로부터 제공되는 1PPS 신호와 자체적으로 발생시킨 1PPS 신호의 시간차를 이용하여 제어 신호를 출력하고, 슬레이브 기지국에 제공하기 위한 이더넷(Ethernet) 형식의 동기 메시지를 생성하여 후술할 출력/분배부(430)를 통해 슬레이브 기지국으로 출력한다.

다음으로, PLL 수단(425)은 GPS 엔진(410)으로부터 제공되는 1PPS 신호와 마스터 제어부(420)로부터 제공되는 제어 신호를 이용하여 정밀한 1PPS 신호를 출력하고, 정밀한 1PPS 신호를 이용하여 클럭 신호를 생성한다. 이를 위해 이러한 PLL 수단(425)은 주파수 발진기(미도시)와 클럭 발생기(미도시)를 포함할 수 있다.

출력/분배부(430)는 PLL 수단(425)으로부터 출력되는 정밀한 1PPS 신호와 클럭 신호들을 필요한 숫자만큼 분기하여 각 유닛들로 제공하고, 마스터 제어부(420)로부터 출력되는 동기 메시지를 슬레이브 기지국으로 전송한다.

다음으로, 기지국이 슬레이브 기지국인 경우에 클럭 동기부(340)에 포함되는 슬레이브 블록은 마스터 기지국으로부터 제공되는 동기 메시지를 이용하여 클럭 신호를 생성한 후 이를 각 유닛들로 분배한다. 이러한 슬레이브 블록의 기능을 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 슬레이브 블록의 개략적인 블럭도이다. 도시된 바와 같이 슬레이브 블록(500)은 슬레이브 제어부(510), PLL 수단(520), 및 출력/분배부(530)를 포함한다.

먼저, 슬레이브 제어부(510)는 마스터 기지국으로부터 수신되는 동기 메시지를 이용하여 정밀한 1PPS 신호를 발생시키고, 정밀한 1PPS 신호와 자체적으로 발생시킨 1PPS 신호의 시간차를 이용하여 제어 신호를 생성하여 출력한다.

다음으로, PLL 수단(520)은 슬레이브 제어부(510)로부터 제공되는 제어 신호를 이용하여 정밀한 1PPS 신호를 생성하고, 정밀한 1PPS 신호를 이용하여 클럭 신호를 생성한다. 이를 위해 이러한 PLL 수단(425)은 주파수 발진기(미도시)와 클럭 발생기(미도시)를 포함할 수 있다.

다음으로, 출력/분배부(530)는 PLL 수단(520)으로부터 제공되는 정밀한 1PPS 신호 및 클럭 신호를 필요한 숫자만큼 분기하여 각 유닛들에게 제공하는 역할을 수 행한다.

상술한 바와 같이, 기지국(200)이 마스터 기지국인 경우에는 GPS 안테나로부터 획득된 GPS 신호를 이용하여 직접 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성하고, 기지국(200)이 슬레이브 기지국인 경우에는 마스터 기지국으로부터 전송되는 동기 메시지를 이용하여 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성할 수 있기 때문에, 모든 기지국들이 GPS 신호 수신을 위한 장치(예컨대, GPS 안테나 및 GPS 엔진)를 포함할 필요가 없게 되어 기지국의 크기는 물론 기지국의 단가를 낮출 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 상술한 기지국들 간의 동기 설정 방법을 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 6은 기지국 중 마스터 기지국과 슬레이브 기지국 간의 동기 설정 방법을 설명하기 위한 기지국 시스템을 보여주는 도면이다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 마스터 기지국(600)은 GPS 엔진(미도시)이 구비된 마스터 블록(602)과 GPS 안테나(604)를 포함하며, 적어도 하나의 슬레이브 기지국(610, 620)들은 GPS 엔진이 구비되지 않은 슬레이브 블록(612, 622)을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 이러한 마스터 블록(602)과 슬레이브 블록(612, 622)들은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1588 규격에서 정의된 프로토콜에 따라 동작할 수 있다.

먼저, 마스터 기지국(600)에 포함된 마스터 블록(602)은 GPS 안테나(604) 로부터 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호로부터 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성하며, 생성된 1PPS 신호 및 클럭 신호를 주 처리부(606)의 제어하에 인터페이스 부(608)를 통해 마스터 기지국(600)에 포함된 각 유닛들에게 분배한다.

또한, 마스터 블록(602)은 GPS 신호를 이용하여 마스터 기지국(600)의 이더넷 형태의 동기 메시지를 생성한 후, 인터페이스부(608)을 통해 각 슬레이브 기지국(610, 620)으로 제공한다.

한편, 각 슬레이브 기지국(610, 620)의 인터페이스부(614, 624)가 마스터 기지국(600)으로부터 전송된 동기 메시지를 MII (Medium Independent Interface)를 통해 슬레이브 기지국(610, 620)의 주 처리부(616, 626)로 제공하면, 주 처리부(616, 626)는 동기 메시지를 분석하여 슬레이브 블록(612, 622)으로 제공한다.

이후, 각 슬레이브 블록(612, 622)들은 마스터 기지국(600)의 동기 메시지를 이용하여 슬레이브 기지국(610, 620)에서의 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성하고, 생성된 1PPS 신호 및 클럭 신호를 주 처리부(616, 626)의 제어하에 슬레이브 기지국(610, 620)에 포함된 각 유닛들에게 분배한다.

이와 같이, 본 발명의 경우 마스터 기지국(600)만이 GPS 안테나(604)로부터 직접 GPS 신호를 수신하여 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성하고, 슬레이브 기지국(610, 620)들은 마스터 기지국(600)과 GPS 신호를 공유할 수 있기 때문에 마스터 기지국(600)으로부터 제공되는 동기 메시지를 이용하여 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성하게 된다.

이하에서는 도 7을 참조하여, 도 6에서 제시된 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국(610)간에 송수신되는 동기 메시지를 이용하여 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국(610)이 동기를 맞추는 과정에 대해 구체적으로 설명한다. 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국(610)간의 동기를 맞추는 과정은 크게 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국(610)의 현재 시간의 오프셋 차이의 측정을 통해 슬레이브 기지국(610)의 현재 시간을 조정하는 과정과, 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국(610) 간의 네트워크 지연을 측정하는 과정으로 이루어 진다.

먼저, 슬레이브 기지국(610)의 현재 시간을 조정하기 위해 마스터 기지국(600)은 동기 메시지(700)가 전송되면, 슬레이브 기지국(610)은 동기 메시지가 도착한 시간을 계산한다. 이후, 마스터 기지국(600)이 마스터 기지국의 정확한 시간이 포함된 후속 메시지(Follow Up Message, 710)를 전송하면, 슬레이브 기지국(610)은 후속 메시지에 포함된 시간과 동기 메시지가 도착한 시간의 차이를 이용하여 자신의 현재 시간을 수정한다.

다음으로, 네트워크 지연을 측정하기 위해, 슬레이브 기지국(610)은 마스터 기지국(600)으로 슬레이브 기지국(610)과 마스터 기지국(600) 사이의 시간 지연을 측정하기 위한 요청 메시지(720)를 전송하고, 요청 메시지의 전송 시간을 기억해 놓는다. 이후, 마스터 기지국(600)으로부터 시간 지연을 측정하기 위한 응답 메시지(730)가 전송되면, 슬레이브 기지국(610)은 시간 지연을 측정하기 위한 요청 메시지의 전송 시간과 시간 지연을 측정하기 위한 응답 메시지의 수신 시간을 이용하여 네트워크 지연을 계산한다.

이러한 과정을 통해, 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국은(610) 동일한 시간을 공유하게 되고, 슬레이브 기지국(610)은 상술한 바와 같은 주기적인 메시지 교환을 통해서 얻은 현재 시간의 Offset 차이와 Network 지연을 정밀한 클럭 신호 를 발생시키는 데에 사용하게 된다.

이와 같이 슬레이브 기지국(610)과 마스터 기지국(600)을 데이지 체인을 이용하여 자체 네트워크를 구성함으로써, 보다 안정적이고, 예측 가능한 고정된 시간 지연을 제공할 수 있어 슬레이브 기지국(610)에서의 안정적인 클럭 신호 생성을 보장 할 수 있게 된다.

일 실시예에 있어서, 마스터 기지국(600)에 포함된 주 처리부(606) 및 슬레이브 기지국(610, 620)에 포함된 주 처리부(616, 626) 각각은 모두 공용(Public) IP 주소를 가질 수 있고, 마스터 기지국(600)에 포함된 마스터 블록(602) 및 슬레이브 기지국(610, 620)에 포함된 슬레이브 블록(612, 622)들은 사설(Private) IP 주소를 가질 수 있다.

또한, 마스터 기지국(600) 및 슬레이브 기지국(610, 620)은 서로 데이지 체인(Daisy-Chain) 타입으로 연결될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 기지국 시스템에 있어서, 마스터 기지국에 의해 생성된 동기 메시지가 상용 네트워크로 유입되는 것을 방지하기 위하여 각 기지국(600, 610, 620)에 포함된 인터페이스부(606, 614, 624)들은 각 포트 별로 Tagged VLAN 기능을 보유하는 것이 바람직하다. 이는, 마스터 기지국(600)과 슬레이브 기지국(610, 620) 간에 송수신되는 이더넷 패킷 형태의 동기 메시지가 상용 네트워크로 유입되는 경우 사설 IP 주소의 중복으로 인하여 상용 네트워크 상에서 심각한 혼란을 야기시킬 수 있기 때문이다.

다시 도 2를 참조하면, 송수신 유닛(220)은 메인 유닛(210)으로부터 전송되 는 주파수 상향 변환 신호의 신호 레벨을 조절하여 하향링크 신호로 후술할 RF 프론트 엔드 유닛(230)으로 제공하고, RF 프론트 엔드 유닛(230)으로부터 전송되는 대역 필터링된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고, 주파수 하향 변환하여 주파수 하향 변환 신호를 상술한 메인 유닛(210)으로 전송하는 역할을 수행한다.

이러한 송수신 유닛(220)은 TDD(Time Division Duplex) 동기에 의해 수신경로와 송신 경로가 동작하게 되며, 내부에 디지털 감쇄기가 포함되어 있어 이득 제어 기능을 수행할 수 있다. 특히, 수신 경로에서는 자동 이득 제어(Automatic Gain Control: AGC)/ 수신 신호 강도 표시(Receive Signal Strength Indicator: RSSI) 기능을 이용하여 RF 신호가 입력된 레벨에 따라 이득을 보상할 수도 있다.

RF 프론트 엔드 유닛(230)은 단말로부터 전송되는 상향링크 신호를 대역 통과 필터(Band Pass Filter: BPF)를 이용하여 필터링 하여 송수신 유닛(220)으로 전송하고, 송수신 유닛(220)으로부터 전송되는 하향링크 신호를 대역 통과 필터를 이용하여 대역 필터링 하여 단말로 전송하는 역할을 수행한다.

한편, 상술한 기지국(200)은 송수신 유닛(220)으로부터 제공되는 하향링크 신호를 증폭하기 위한 증폭 유닛(240)을 더 포함할 수 있다. 증폭 유닛(240)은 단말로 전송될 하향링크 신호를 선형적으로 왜곡 없이 증폭하는 역할을 수행한다. 즉, 송수신 유닛(220)으로부터 제공되는 하향링크 신호를 규격화된 하향링크 신호 레벨이 되도록 증폭하는 것이다. 이때, 증폭 유닛(240)은 TDD 프레임의 동기에 맞추어서 단말로 전송될 하향링크 신호가 존재하는 시간 동안에만 하향링크 신호를 증폭한다.

일 실시예에 있어서, 메인 유닛(210)이 MIMO 기능을 지원하는 경우, 상술한 RF 프런트 엔드 유닛(230)과 증폭 유닛(240)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수개로 구현될 수 있다. 도 2는 메인 유닛(210)이 2ⅹ2 MIMO를 지원하는 경우를 도시한 것으로서, 메인 유닛(210)이 2ⅹ2 MIMO를 지원하기 때문에 RF 프런트 엔드 유닛(230) 및 증폭 유닛(240)은 2개로 구현됨을 알 수 있다.

상술한 기지국에 포함된 각 유닛들의 기능은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.

또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언 어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

예컨대, 상술한 실시예에 있어서는 마스터 기지국과 슬레이브 기지국이 각각 마스터 블록과 슬레이브 블록을 포함함으로써, 마스터 기지국에 의해 생성된 동기 메시지에 포함된 동기 메시지를 이용하여 슬레이브 기지국이 별도로 1PPS 신호 및 클럭 신호를 생성하는 것으로 기재하였다. 그러나, 변형된 실시예에 있어서는 마스터 기지국에 의해 생성된 클럭 신호 자체를 슬레이브 기지국으로 전송할 수도 있을 것이다. 이러한 경우, 슬레이브 기지국은 별도로 클럭 신호를 생성할 필요 없이 마스터 기지국으로부터 전송되는 클럭 신호를 자신의 클럭 신호로 이용할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 무선 통신 시스템의 네트워크 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.

도 3은 도 2에 도시된 메인 유닛의 개략적인 구성을 보여주는 블록도.

도 4는 도 3에 도시된 클럭 동기부의 마스터 블록의 개략적인 구성을 보여주는 블록도.

도 5는 도 3에 도시된 클럭 동기부의 슬레이브 블록의 개략적인 구성을 보여주는 블록도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.

도 7은 본 발명에 따른 동기 메시지를 이용하여 마스터 기지국과 슬레이브 기지국 간의 동기를 맞추는 과정을 보여주는 도면.

Claims

상향링크 신호를 대역 필터링하여 전달하거나, 하향링크 신호를 대역 필터링하여 송신하는 RF 프론트 엔드 유닛;

상기 대역 필터링된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고 주파수 하향 변환하여 주파수 하향 변환 신호를 출력하거나, 주파수 상향 변환 신호에 대해 신호 레벨을 조절하여 상기 하향링크 신호로 출력하는 송수신 유닛; 및

상기 주파수 하향 변환 신호에 대한 기저대역 상향링크 신호를 역 변조하고 상향 IP 패킷으로 변경하여 ACR(Access Control Router)로 전달하거나, 상기 ACR로부터 전달되는 하향 IP 패킷을 수신하고 상기 하향 IP 패킷을 변경하여 상기 주파수 상향 변환 신호에 대한 기저대역 하향링크 신호로 변조하는 메인 유닛을 포함하고,

상기 메인 유닛은,

상기 ACR과의 인터페이싱 기능 및 데이지 체인(Daisy Chain) 방식으로 확장 가능한 인터페이싱 기능을 지원하는 인터페이스부; 및

GPS 신호 또는 동기 메시지를 이용하여 클럭 신호를 생성하고, 생성된 클럭신호를 제공하는 클럭 동기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제1항에 있어서, 상기 메인 유닛은,

상기 기저 대역 상향링크 신호 또는 상기 기저대역 하향링크 신호에 대해 IEEE 802.16 d/e의 물리 계층(PHY Layer) 프로토콜 신호를 처리하는 물리계층 처리부; 및

IEEE 802.16 d/e의 호처리(Call Process) 기능, IP 패킷의 변경, 및 상기 기지국의 제어 및 관리 기능을 수행하는 주 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제1항에 있어서, 상기 메인 유닛은,

상기 주파수 하향 변환된 신호를 상기 기저대역 상향링크 신호로 처리하여 출력하거나, 상기 기저대역 하향링크 신호를 주파수 상향 변환하여 상기 주파수 상향 변환 신호를 출력하는 주파수 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 기지국.
제1항에 있어서, 상기 클럭 동기부는,

GPS 안테나로부터 상기 GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호를 직접 이용하여 상기 클럭 신호를 생성하며, 다른 기지국과의 동기 설정을 위해 상기 GPS 신호를 이용하여 동기 메시지를 생성하는 마스터 블록; 또는

상기 동기 메시지를 이용하여 상기 클럭 신호를 생성하는 슬레이브 블록 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제4항에 있어서, 상기 마스터 블록은,

상기 GPS 안테나로부터 상기 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호로부터 제1 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호를 추출하는 GPS 엔진;

상기 제1 1PPS 신호와 직접 발생시킨 제2 1PPS 신호의 시간차를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 상기 동기 메시지를 생성하는 마스터 제어부;

상기 제1 1PPS 신호와 상기 제어 신호를 이용하여 제3 1PPS 신호 및 상기 클럭 신호를 생성하는 PLL 수단; 및

상기 PLL 수단에 의해 생성된 상기 제3 1PPS 신호 및 상기 제1 클럭 신호를 상기 각 유닛들로 분배하고, 상기 동기 메시지를 상기 인터페이스부를 통해 상기 다른 기지국으로 전송하는 출력/분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제4항에 있어서, 상기 슬레이브 블록은,

다른 기지국으로부터 전송되는 상기 동기 메시지를 이용하여 생성된 제4 1PPS 신호와 직접 발생시킨 제5 1PPS 신호의 시간차를 이용 하여 제어 신호를 생성하는 슬레이브 제어부;

상기 슬레이브 제어부에 의해 생성된 제어 신호를 이용하여 제6 1PPS 신호 및 상기 클럭 신호를 생성하는 PLL 수단; 및

상기 PLL 수단에 의해 생성된 상기 제6 1PPS 신호 및 상기 클럭 신호를 상기 각 유닛들로 분배하는 출력/분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제4항에 있어서,

상기 마스터 블록은 상기 동기 메시지를 이더넷(Ethernet) 패킷 형태로 생성 하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제1항에 있어서,

상기 주처리부는 공용(Public) IP 주소를 가지고, 상기 클럭 동기부는 사설(Private) IP 주소를 가지는 것을 특징으로 하는 기지국.
제1항에 있어서,

상기 인터페이스부는 각 포트 별로 Tagged VLAN 기능이 구비되는 것을 특징으로 하는 기지국.
제1항에 있어서,

상기 메인 유닛이 상기 기지국의 MIMO(Multi Input Multi Output) 기능을 지원하는 경우, 상기 RF 프런트 엔드 유닛은 복수개로 구현되는 것을 특징으로 하는 기지국.
제1항에 있어서,

상기 송수신 유닛으로부터 상기 하향링크 신호를 수신하여 선형적으로 증폭시키는 증폭 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제11항에 있어서,

상기 메인 유닛이 상기 기지국의 MIMO 기능을 지원하는 경우, 상기 증폭 유닛은 복수개로 구현되는 것을 특징으로 하는 기지국.
GPS 안테나로부터 수신되는 GPS 신호를 직접 이용하여 제1 1PPS 신호, 제1 클럭 신호, 및 슬레이브 기지국과의 동기 설정을 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 슬레이브 기지국으로 전송하는 마스터 기지국; 및

상기 마스터 기지국으로부터 전송되는 동기 메시지를 이용하여 제2 1PPS 신호 및 제2 클럭 신호를 생성하는 적어도 하나의 슬레이브 기지국을 포함하는 기지국 시스템.
제13항에 있어서,

상기 마스터 기지국은 상기 동기 메시지를 이더넷(Ethernet) 패킷 형태로 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
제13항에 있어서,

상기 마스터 기지국 및 상기 적어도 하나의 슬레이브 기지국들은 데이지 체인(Daisy Chain) 타입으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
제13항에 있어서, 상기 마스터 기지국은,

상향링크 신호를 대역 필터링하여 전달하거나, 하향링크 신호를 대역 필터링 하여 송신하는 RF 프론트 엔드 유닛;

상기 대역 필터링된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고 주파수 하향 변환하여 주파수 하향 변환 신호를 출력하거나, 주파수 상향 변환 신호에 대해 신호 레벨을 조절하여 상기 하향링크 신호로 출력하는 송수신 유닛; 및

상기 주파수 하향 변환 신호에 대한 기저대역 상향링크 신호를 역 변조하고 상향 IP 패킷으로 변경하여 ACR(Access Control Router)로 전달하거나, 상기 ACR로부터 전달되는 하향 IP 패킷을 수신하고 상기 하향 IP 패킷을 변경하여 상기 주파수 상향 변환 신호에 대한 기저대역 하향링크 신호로 변조하는 메인 유닛을 포함하고,

상기 메인 유닛은,

상기 ACR과의 인터페이싱 기능 및 데이지 체인(Daisy Chain) 방식으로 확장 가능한 인터페이싱 기능을 지원하는 인터페이스부; 및

상기 GPS 안테나로부터 상기 GPS 신호를 수신하고, 상기 수신된 GPS 신호를 이용하여 상기 제1 1PPS 신호와 상기 제1 클럭 신호와 상기 적어도 하나의 슬레이브 기지국과의 동기 설정을 위한 동기 메시지를 생성하며, 상기 생성된 제1 1PPS 신호 및 제1 클럭 신호를 상기 마스터 기지국에 포함된 각 유닛들로 분배하고, 상기 동기 메시지를 상기 적어도 하나의 슬레이브 기지국으로 전송하는 클럭 동기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬레이브 기지국은,

상향링크 신호를 대역 필터링하여 전달하거나, 하향링크 신호를 대역 필터링하여 송신하는 RF 프론트 엔드 유닛;

상기 대역 필터링된 상향링크 신호를 저잡음 증폭하고 주파수 하향 변환하여 주파수 하향 변환 신호를 출력하거나, 주파수 상향 변환 신호에 대해 신호 레벨을 조절하여 상기 하향링크 신호로 출력하는 송수신 유닛; 및

상기 주파수 하향 변환 신호에 대한 기저대역 상향링크 신호를 역 변조하고 상향 IP 패킷으로 변경하여 ACR(Access Control Router)로 전달하거나, 상기 ACR로부터 전달되는 하향 IP 패킷을 수신하고 상기 하향 IP 패킷을 변경하여 상기 주파수 상향 변환 신호에 대한 기저대역 하향링크 신호로 변조하는 메인 유닛을 포함하고,

상기 메인 유닛은,

상기 마스터 기지국과의 데이지 체인(Daisy Chain)의 인터페이싱 기능을 통해 상기 마스터 기지국으로부터 상기 동기 메시지 수신하는 인터페이스부; 및

상기 마스터 기지국으로부터 수신되는 동기 메시지를 이용하여 상기 제2 1PPS 신호 및 상기 제2 클럭 신호를 생성하고, 상기 제2 1PPS 신호 및 상기 제2 클럭 신호를 상기 슬레이브 기지국에 포함된 각 유닛들로 분배하는 클럭 동기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템.