KR20140001909A

KR20140001909A - 듀얼-모드 기지국

Info

Publication number: KR20140001909A
Application number: KR1020137013047A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 리드; 시몬 게일; 앤드류 어큐하트
Original assignee: 록스타 비드코, 엘피
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2014-01-07
Also published as: CA2817195A1; EP2647131A1; BR112013013006A2; RU2013130003A; US8971220B2; US20120140682A1; JP2014509460A; CN103238274A; WO2012073008A1; WO2012073008A4

Abstract

적어도 트랜시버 스위치를 포함하는 기지국은 기지국을 활성화시켜서 FDD 모드 또는 TDD 모드에서 안테나로부터 데이터를 송수신하도록 된다. 기지국에는 FDD 모드에서 TDD 모드 또는 그 반대로 재동조화 할 수 있는 합성기, FDD 합성기와 TDD 합성기 및 데이터를 FDD 모드 데이터 또는 TDD 모드 데이터를 각각 처리할 수 있기 위하여 기지국의 송신부와 수신부를 활성화시키는 스위치가 제공될 수 있다.

Description

듀얼-모드 기지국{DUAL-MODE BASE STATION}

본 발명은 FDD 모드와 TDD 모드에서 송수신이 가능한 장치 및 FDD 모드와 TDD 모드에서 송수신이 가능한 장치를 활성화시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 무선 네트워크의 기지국 내에서 사용하는데 적용가능하다. 본 발명은 특히, 이러한 기지국을 포함하는 무선 네트워크의 인-밴드 백홀(in-band backhaul)을 실행하는데 적용 가능하다.

모바일 핸드셋과 같은 사용자 단말기를 포함하여, 이동 전화 시스템은 많은 세대를 거쳐 빠르게 발전해 왔다. 이동 전화 시스템에서, 사용자 단말기는 무선링크를 통하여 통신망과 연결된 기지국의 네트워크와 통신한다. 통신에 아날로그 변조를 사용하는 이동 전화 시스템의 초기 전개는 제2세대 디지털 시스템으로 대체되었고, 이는 현재, UMTS와 CDMA와 같은 제3세대 디지털 시스템으로 대체된다. 제3세대 표준은 제2세대 시스템에 의해 제공되는 데이터 처리량보다 많은 데이터 처리량을 제공한다. 이 경향은 소위 롱텀에볼루션(Long Term Evolution; 종종, 간략하게 LTE 라고 함) 시스템의 제3세대 파트너쉽 프로젝트(Third Generation Partnership Project)에 의한 계획과 함께 계속되는데, 상기 3세대 파트너쉽 프로젝트는 더 넓은 주파수 밴드, 스펙트럼-효율적인 변조 기술, 및 잠재적으로, 용량 증가를 위해 공간적으로 발산하는 전파경로(spatially diverse propagation path)의 이용(다중입력 다중출력)에 의하여, 여전히 더 큰 용량을 잠재적으로 제공한다.

이동 전화 시스템과 별도로, 무선 데이터 액세스 시스템도 발전해 왔다. 무선 데이터 액세스 시스템은 초기에 가입자의 부지에서의 사용자 단말기와 공중교환 전화망(public switched telephone network, PSTN) 사이에 "라스트 마일(last mile)" (또는 그 부근) 연결을 제공하는 것이 목표였다. 일반적으로, 사용자 단말기는 전화기 또는 컴퓨터가 연결된 단말기이다. 와이맥스 표준(WiMax standard, IEEE 802.16)은 이러한 단말기를 고속 데이터 무선 액세스 시스템을 통하여 PSTN에 연결할 수단을 제공하였다.

WiMax와 LTE가 상이한 루트를 통하여 진화되었지만, 이 둘은 모두 유사한 목적을 수행하고, 일반적으로 유사한 기술을 사용하는 고성능 무선 데이터 시스템으로 특징될 수 있고, 또한, 이 둘은 모두 셀룰러 레이아웃에서 셀룰러 무선 시스템으로 사용된다. 일반적으로 이러한 셀룰러 무선 시스템은 이동 전화 핸드셋 또는 무선 단말기와 같은 사용자 단말기, 복수의 기지국(각각은 셀로 알려진 통신 가능 구역에 위치된 많은 사용자 단말기로 액세스 링크로 통칭되는 것과 가능하게 통신함) 및 각각의 기지국과 PSTN과 같은 통신망 사이에 백홀로 알려진 양방향 접속부를 포함한다.

셀룰러 무선 시스템의 데이터 용량이 증가함에 따라, 증가된 수요는 백홀(무선-발신 트래픽(wireless-originating traffic)을 목적지, 종종 완전히 다른 네트워크로 운반하는 접속부)의 용량에 기반을 둔다. 셀룰러 무선 시스템의 이전 세대로서는, 백홀에는 또 다른 통신 작업자(이러한 접속부는 기지국 주위에 존재함)로부터 전용한 하나 이상의 접속부가 제공된다. 그러나, 증가하는 데이터 속도는 데이터를 운반하는데 필요한 전용선(leased line)의 수를 증가시킨다. 결과적으로, 복수의 전용선을 채용하는 것과 관련된 영업 지출 또한 증가되고, 이는 고성능 시스템에 대한 잠재적으로 비싼 선택을 하게 만든다. 전용선에 대안적으로, 전용(專用) 백홀 링크에 마이크로웨이브 링크 또는 광섬유 링크를 포함하는 복수의 방법이 제공될 수 있다. 그러나, 백홀의 이들 방법 각각은 관련 비용을 가진다. 전용(專用) 섬유 링크는 설치에 있어 주로 토목 공사의 비용때문에 자본 지출의 측면에서 비쌀 수 있고, 이 문제는 특히 도시 지역에서 극심하다. 또한, 마이크로웨이브 링크는 장비의 자본 지출과 관련 있고, 안테나의 정교한 정렬에 대한 요구사항으로 이어지는 협 빔 폭 때문에 설치 기술자를 필요로 한다.

각각의 개별적인 기지국을 위한 전용(專用) 백홀 링크를 제공하는 것의 대안으로, 하나의 기지국에서 다른 기지국으로의 백홀 트래픽에 응답하기 위하여 셀룰러 무선 시스템의 무선 자원을 사용하는 것이 가능하다. 일반적으로, 백홀을 위한 셀룰러 무선 자원을 사용하는 기지국은 중계 노드로 알려진 전방향 안테나를 가진 작은 저전력 기지국이다. 이러한 시스템은 전용(專用) 백홀을 이미 갖춘 종래의 기지국의 통신 가능 구역을 넘어 셀룰러 무선 통신 가능 구역을 확장시키는데 사용될 수 있다.

도 1은 종래의 인-밴드 무선 셀룰러 네트워크(2)를 나타낸다. 이 예에서, 기지국 또는 중계기(base station, relay, 4a-4d)는 무선 채널로 집합 노드(aggregation node, 6)와 연결된다. 또한, 집합 노드(6)는 사용자 단말기를 위한 기지국으로서의 역할을 하고, 기지국(4)과 동일한 셀룰러 플래닝 레이아웃에 포함된다. 집합 노드(6)는 예를 들어, 마이크로웨이브 또는 섬유 링크(microwave link, fiber link, 10)에 의하여 게이트웨이(gateway, 12)와 연결된다. 그리고 나서, 게이트웨이(12)는 또한 무선 채널을 사용이 가능하여, 결국 다시 통신망(미도시)과 연결된다. 이 아키텍쳐는 데이터 링크를 위해 사용자에게 이미 제공된 무선 설비와 전파 할당을 재활용하고, 또한, 기지국 군 사이에 백홀 통신을 제공한다.

기지국(4a-4d)을 사용자 단말기와 연결하고, 집합 노드(6)를 사용자 단말기에 연결하는 채널에 시분할 듀플렉싱(Time Division Duplexing, TDD) 시스템 또는 주파수분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing) 시스템을 사용하는 것이 일반적이다. 종종, 동일한 통신 가능 구역 내에서 서로 다른 운용자(operator)는 기지국 중 하나(4 또는 6)을 통하여 사용자 단말기에 연결 가능한 하나 또는 두 개의 시스템을 가질 것이다.

TDD에서, 기설정된 주파수 범위를 가진 각각의 채널은 복수의 타임 프레임으로 분할된다. 각각의 프레임은 복수의 타임슬롯으로 다시 분할된다. 사용자 단말기의 각 부분이 특정한 통신 세션에 대한 특정한 업링크 타임슬롯과 다운링크 타임슬롯으로 할당되면서, 각각의 프레임 내의 타임슬롯의 일부는 업링크를 위해 지정되고, 일부는 다운링크를 위해 지정된다. 물론, 일반적으로 서로 다른 운용자는 그들에게 할당된 서로 다른 주파수 채널을 가진다.

FDD에서, 두 개의 주파수 밴드가 통신 채널로서 이용 가능한데, 하나는 업링크용(사용자 단말기에서 기지국으로의 데이터 링크를 의미함)이고, 다른 하나는 다운링크용(기지국에서 사용자 단말기로의 데이터 링크를 의미함)이다. 사용자 단말기를 가진 특정한 통신 세션에 대하여, 운용자는 업링크 채널로서 업링크 밴드로부터 사용자 단말기까지 복수의 주파수 채널을 할당할 것이고, 다운링크 채널로서 다운링크 밴드로부터 사용자 단말기까지 복수의 주파수 채널을 할당할 것이다. 그리고 나서, 사용자 단말기는 그 특정한 주파수 채널을 사용하여 통신 세션의 기간동안에 데이터를 전송 및 수신할 것이다. 사용자 단말기의 다양한 부분은 데이터 전송을 구별하기 위한 다양한 확산 코드 또는 OFDM 부-반송파를 할당함에 의하여 동일한 업링크 및 다운링크를 공유할 수 있다.

종래에, 무선 네트워크 내의 기지국과 집합 노드는 TDD 모드 또는 FDD 모드에서 작동할 것이다. 이는 다양한 운용자에 의해 지원되는 사용자 단말기에 제공하는 기지국의 능력을 제한한다. 또한, 네트워크 내의 인-밴드 백홀의 사용을 제한한다.

본 발명의 제1 태양에 따르면,

(ⅰ) 입력부 - 가령, 기지국 안테나로부터의 착신 신호와 같은 - 와,

(ⅱ) 출력부 - 가령, 기지국 안테나로의 발신 신호와 같은 - 와,

(ⅲ) 상기 출력부에 의한 전송을 위하여 데이터를 처리하기 위한 송신 프로세서와,

(ⅳ) 상기 입력부에 의한 수신을 위하여 데이터를 처리하기 위한 수신 프로세서와,

(ⅴ) 상기 입력부 및 상기 출력부와 연결되고, 제1 및 제2 포트를 포함하는 송수 전환기 - 상기 송수 전환기는 제1 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 상기 입력부와 상기 출력부 중 하나와 상기 제1 포트 사이에서 전달하고, 제2 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 상기 입력부와 상기 출력부 중 하나와 상기 제2 포트 사이에서 전달하도록 구성됨 - 와,

(ⅵ) 송신 프로세서, 수신 프로세서, 제1 포트 및 제2 포트와 연결되고, 송신 프로세서와 수신 프로세서 중 하나를 제1 포트와 제2 포트 중 하나와 스위칭 가능하게 연결하기 위한 트랜시버 스위치를 포함하는 장치가 제공된다.

송신 프로세서와 수신 프로세서를 송수 전환기 내의 포트와 선택적으로 연결시킴에 의하여, 장치는 동일한 타임슬롯(장치가 기지국을 FDD 모드에서 작동할 경우)과 서로 다른 타임슬롯(장치가 기지국을 TDD 모드에서 작동할 경우)에서 데이터를 전송 및 수신할 수 있다.

트랜시버 스위치는 송신 프로세서를 제2 포트와 연결시키고, 수신 회로를 제1 포트 또는 제2 포트와 스위칭 가능하게 연결시켜서, 수신 프로세서가 제1 주파수 밴드 또는 제2 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 처리할 수 있도록 할 수 있다. 이는 수신 프로세서를 활성화시켜서, 데이터가 전송되는 동일한 시간에 수신된 데이터를 처리하거나(기지국이 FDD 모드에서 작동할 경우), 수신 데이터와 관련된 타임슬롯에서 수신된 데이터만을 처리하도록 한다(기지국이 TDD 모드에서 작동할 경우).

제1 포트와 제2 포트 중 적어도 하나로부터 수신 프로세서로 전달되는 데이터는 수신 프로세서에 전달되기 전에 증폭될 수 있다. 이 전개는, 본 발명에 따라서 부가된 추가 부품을 통한 신호 손실의 영향 때문에, 수신부 감도의 저하를 방지하므로 바람직하다.

트랜시버 스위치는 제2 포트와 연결되는 서큘레이터를 포함하고, 상기 서큘레이터는 제2 포트와 송신 프로세서를 연결하는 경로 및 제2 포트와 수신 프로세서를 연결하는 또 다른 경로로 번갈아가며 데이터를 전송하도록 구성된다. 이 전개는 서큘레이터의 사용이 고신뢰성과 저신호 감쇠를 가진 고전력 기지국 응용분야에서 작동하기에 특히 적절하기 때문에 바람직하다. 서큘레이터의 사용은 전류 기술은, 전류 기술을 사용하여 더 비싸고, 전송될 신호에 손실을 야기함에 의해 전반적인 시스템 성능을 저하시킬 수 있는 고전력 RF 스위치보다 더 우수하다.

선택적으로, 트랜시버 스위치는 수신 회로를 제1 포트와 연결시키고, 송신 프로세서를 제1 포트 또는 제2 포트와 연결시켜서, 제1 주파수 밴드 또는 제2 주파수 밴드에서 전송될 데이터를 전달할 수 있다. 이는 수신 프로세서를 활성화시켜서, 데이터가 수신되는 동일한 시간에서 데이터가 송신되거나(기지국이 FDD 모드에서 작동할 경우) 전송 데이터와 관련된 타임슬롯에서의 데이터만 전송되도록 한다(기지국이 TDD 모드에서 작동할 경우).

송신 프로세서에서 제1 포트 또는 제2 포트로 전달되는 데이터는 제1 포트 또는 제2 포트로 전달되기 전에 증폭된다.

트랜시버 스위치는 제1 포트와 연결되는 서큘레이터를 포함하고, 상기 서큘레이터는 제1 포트와 송신 프로세서를 연결하는 경로 및 제1 포트와 수신 프로세서를 연결하는 또 다른 경로로 번갈아가며 데이터를 전송하도록 구성된다.

바람직하게는, 본 장치는

(ⅰ) 제1 주파수 합성기와,

(ⅱ) 제2 주파수 합성기와,

(ⅲ) 송신 프로세서, 수신 프로세서, 제1 주파수 합성기 및 제2 주파수 합성기와 연결되고, 송신 프로세서와 수신 프로세서 중 하나를 제1 주파수 합성기와 제2 주파수 합성기 중 하나와 스위칭 가능하게 연결시키는 합성기 스위치를 더 포함한다

합성기 스위치는 송신 프로세서를 제1 주파수 합성기와 연결시키고, 수신 프로세서를 제1 주파수 합성기 또는 제2 주파수 합성기와 스위칭 가능하게 연결시켜서, 수신 프로세서가 데이터를 처리하여 제1 주파수 또는 제2 주파수에서 수신될 수 있도록 한다. 이는 송신 프로세서와 수신 프로세서가 동일한 주파수에서 작동(TDD 모드에서 작동할 경우)하거나, 서로 다른 주파수에서 작동(FDD 모드에서 작동할 경우)할 수 있다는 것을 의미한다.

바람직하게는, 합성기 스위치는 제1 주파수 합성기와 송신 프로세서 및 수신 프로세서 사이의 경로에 스플리터를 포함하여, 제1 주파수 합성기는 합성기 스위치가 제1 형상인 경우에 송신 프로세서와 수신 프로세서 모두에 데이터를 공급할 수 있고, 상기 합성기 스위치가 제2 형상인 경우에 송신 프로세서에만 데이터를 공급할 수 있다. 이는 하나의 합성기가 TDD 작동을 위하여 송신 프로세서와 수신 프로세서를 동시에 구동할 수 있도록 한다.

대안적으로, 합성기 스위치는 수신 프로세서를 제1 주파수 합성기와 연결시키고, 송신 프로세서를 제1 주파수 합성기 또는 제2 주파수 합성기와 스위칭 가능하게 연결시켜서, 송신 프로세서가 제1 주파수 또는 제2 주파수에서 전송될 데이터를 처리할 수 있도록 한다. 이는 송신 프로세서와 수신 프로세서가 동일한 주파수에서 작동(TDD 모드에서 작동할 경우)하거나, 서로 다른 주파수에서 작동(FDD 모드에서 작동할 경우)할 수 있다는 것을 의미한다.

바람직하게는, 합성기 스위치는 제1 주파수 합성기와 송신 프로세서 및 수신 프로세서 사이의 경로에 스플리터를 포함하여, 제1 주파수 합성기는 합성기 스위치가 제1 형상인 경우에 송신 프로세서와 수신 프로세서 모두에 로컬 오실레이터(local oscillator)를 공급할 수 있고, 상기 합성기 스위치가 제2 형상인 경우에 송신 프로세서에만 로컬 오실레이터를 공급할 수 있다. 이는 하나의 합성기가 송신 프로세서와 수신 프로세서를 동시에 구동할 수 있도록 한다.

대안적으로, 본 장치는 하나의 주파수 합성기를 포함하되, 상기 주파수 합성기는 두 개 이상의 주파수 사이에서 재동조화 가능하다. 이는 송신 회로와 수신 회로가 서로 다른 주파수에서 작동하나 동일한 합성기에 의해 구동되도록 한다.

본 장치는 기지국일 수 있고, 종래의 기지국이 TDD 모드 또는 FDD 모드에서 작동하기 위하여 기지국과 연결가능할 수 있다.

또한, 본 장치는 집합 노드일 수 있고, TDD 모드 또는 FDD 모드에서 작동하기 위하여 집합 노드와 연결가능할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 장치는 기지국(4) 또는 집합 노드(6)에서 사용된다. 기지국(4)에서 집합 노드(6)로 전송된 데이터는 백홀 업링크를 나타내고, 집합 노드(6)에서 기지국(4)으로 전송된 데이터는 백홀 다운링크를 나타낸다. 양 쪽 링크 방향이 동일한 주파수 밴드에서 전송되기 위하여, 기술된 본 장치는 링크의 양 말단에서 선택된 TDD 타임슬롯과 함께, 양 쪽 노드에서 활용된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 상기 단락에 열거된 장치를 포함하는 통신망이 제공된다.

당업자에 의해 이해될 것과 같이, 첨부한 도면과 함께 후술하는 본 발명의 구체적 실시예의 설명을 검토한다면, 본 발명의 다른 태양과 특징은 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 셀룰러 무선 네트워크를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 기지국을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 제1 실시예의 합성기 스위치의 대안적인 상태를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 제1 실시예의 트랜시버 스위치의 대안적인 상태를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 제2 실시예의 합성기 스위치의 대안적인 상태를 나타낸다.
도 9 및 도 10은 제2 실시예의 트랜시버 스위치의 대안적인 상태를 나타낸다.
도 11 및 도 12는 또 다른 실시예의 트랜시버 스위치의 대안적인 상태를 나타낸다.
도 13 및 도 14는 추가 실시예의 트랜시버 스위치의 대안적인 상태를 나타낸다.

도 2는 데이터를 전송 및 수신하는 FDD 모드와 TDD 모드를 선택적으로 사용하기 위한 기능을 활성화시키는 기지국(base station, 4)을 나타낸다. 기지국(4)은 데이터를 수신 및 전송하기 위한 안테나(14)를 포함한다. 또한, 기지국(4)은 다운링크 합성기(downlink synthesiser, 16) 및 업링크 합성기(uplink synthesiser, 18)를 포함하는데, 다운링크 합성기(16)는 다운링크 주파수에 동조화(tune)되고, 업링크 합성기(18)는 업링크 주파수에 동조화된다. 중간 주파수 아키텍쳐를 가진 기지국 장치에서, 합성기 주파수(synthesizer frequency)는 원하는 밴드에서 라디오 출력에 해당하는 것이고, 합성기 출력(synthesizer output)은 기지국의 주파수 전환 설계(frequency conversion design)에 따른 주파수 오프셋(frequency offset)을 포함할 수 있다.

합성기 스위치(synthesiser switch, 20)는 다운링크 합성기(16)를 송신 회로(trnasmitter circuit, 22) 또는 수신 회로(receiver circuit, 24)와 연결시키고, 업링크 합성기(18)를 송신 회로(22) 또는 수신 회로(24)와 연결시키는 것을 제공한다. 이에 따라, 기지국(4)은 데이터 업링크에 종래 할당된 주파수의 밴드 또는 데이터 다운링크에 대해 종래 할당된 주파수의 밴드에서 전송 및 수신을 할 수 있다.

더구나, 송신 회로(22)를 기지국(4) 내의 송수 전환기(duplexer, 28)의 업링크 포트 또는 다운링크 포트(미도시) 중 하나와 연결시키고, 수신 회로(24)를 송수 전환기(28) 내의 업링크 포트 또는 다운링크 포트 중 하나와 연결시키는 트랜시버 스위치(tranceiver switch, 26)가 제공된다.

송수 전환기(28)는 업링크 주파수 밴드에서의 전송을 위하여 업링크 포트에서 수신된 데이터를 안테나(14)로 전달시키고, 안테나(14)에서 수신된 데이터를 업링크 주파수 밴드에서 업링크 포트로 전달시키도록 구성된다. 또한, 송수 전환기(28)는 다운링크 주파수 밴드에서의 전송을 위하여 데이터를 안테나(14)로 전달시키고, 안테나(14)에서 수신된 데이터를 다운링크 주파수 밴드에서 다운링크 포트로 전달시키도록 구성된다. 송신 회로(22) 또는 수신 회로(24)를 관련 포트와 선택적으로 연결하여, 트랜시버 스위치(26)는 기지국(4)이 업립크 주파수 밴드 또는 다운링크 주파수 밴드에서 데이터를 수신하거나 데이터를 전송하도록 한다.

이제, 도 3 및 도 4를 참조하면서 본 발명의 제1 실시예가 좀 더 자세히 설명될 것이다.

이 실시예에서, 기지국 내의 인-밴드 백홀(in-band backhaul)이 집합 노드로 전송하고 집합 노드로부터 수신할 때, 인-밴드 백홀은 주파수의 다운링크 밴드를 사용하여 TDD 모드에서 작동한다. 기지국이 데이터를 다운링크로 전송하고 업링크 사용자 단말기로부터 데이터를 수신할 때, 기지국은 FDD 모드에서 작동한다. 따라서, 기지국의 수신 회로(24)는 사용자 단말기로부터 수신된 데이터를 처리하기 위하여 업링크 주파수에서 수신된 데이터를 처리할 수 있어야 하고, 집합 노드로부터 수신된 데이터를 처리하기 위하여 다운링크 주파수에서 수신된 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 이전에 논의된 바와 같이, 종래에는, 단지, 수신된 데이터는 업링크 주파수에서 수신될 때, FDD 시스템의 기지국에 의해 처리되거나, 업링크 타임슬롯에서 수신될 때, TDD 시스템의 기지국에 의해 처리된다. 추가적인 융통성을 달성하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기지국에 합성기 스위치(20)가 제공된다.

기지국이 FDD 모드에서 작동 할 때, 합성기 스위치 형상을 고려하면, 합성기 스위치는 어떤 합성기가 데이터를 수신 회로(24)로 전달하는지 선택하는데 사용된다. 기지국이 FDD 모드에서 작동할 때, 수신 회로(24)는 도 3에 나타난 바와 같이, 업링크 합성기(18)에 의해 전달된다. 도 3에서, 데이터가 FDD 모드에서 수신될 때 작동하는 업링크 합성기(18)는 스위치(switch, 20)를 통하여 수신 회로(24)와 연결된다. 또한, 다운링크 합성기(16)는 스위치 내의 스플리터(splitter)를 통하여 송신 회로(22)와 연결된다. 이에 따라, 다운링크 합성기(16)는 데이터를 송신 회로(22)로 영구적으로 전달한다. 그러나, 기지국이 FDD 모드에서 작동할 때, 스위치는 다운링크 합성기(16)와 수신 회로(24) 사이의 연결을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 이 형상에서, 송신 회로(22)와 수신 회로(24)는 서로 다른 주파수에서 작동하여, 기지국은 FDD 모드에서 작동할 수 있다.

반대로, 기지국이 TDD 모드에서 작동한다면, 송신 회로(22) 및 수신 회로(24)는 동일한 주파수에서 작동하고, 이에 따라, 동일한 합성기와 연결된다. 이를 달성하기 위하여, 도 4에 나타난 바와 같이, 스위치(20)는 형상을 전환시킨다. 도 4에서, 송신 회로(22) 및 수신 회로(24)는 모두 다운링크 합성기(16)와 연결되어, 이를 사용하여 구동되어 동일한 주파수에서 작동한다. 이를 달성하기 위하여, 스위치(20)는 수신 회로(24)와 업링크 합성기(18) 사이의 연결을 끊고, 스위치(20) 내의 스플리터의 출력부를 수신 회로(20)와 연결한다. 이에 따라, 송신 회로(22) 및 수신 회로(24)는 다운링크 합성기에 의해 전달되고, 기지국은 TDD 모드에서 작동할 수 있다.

바람직하게는, 이 스위칭된 전개는 양 합성기들이 동일한 주파수에 잠긴 채로 유지되도록 하여, 주파수 출력이 항상 안정된다. 또한, 이는 수신부에 연결된 합성기가 다운링크 주파수 밴드에 재-동조된다면 신호 크로스-커플링(signal cross-coupling) 때문에 발생할 수 있는 합성기 위상 잡음의 저하를 방지한다.

종래의 TDD 기지국에서, 듀플렉싱(duplexing)은 스위치 및/또는 서큘레이터에 의해 수행된다. 송수 전환기(28)는 단일 주파수 밴드 필터에 의해 대체될 수 있다.

본 실시예의 기지국은 FDD 기지국과 TDD 기지국으로서의 역할을 하도록 구성되어서, 업링크 주파수에서 수신되는 데이터뿐만 아니라 다운링크 주파수에서 집합 노드로부터의 데이터를 처리할 수 있다. 이러한 스위치의 예는 기지국이 이를 달성할 수 있도록 하는 트랜시버 스위치(26)가 도 5 및 도 6에 나타나고, 아래에서 좀 더 자세히 논의된다.

기지국은 항상 다운링크 주파수에서 전송할 것이고, 이에 따라, 송신 회로(22)는 송수 전환기의 다운링크 포트와 연결된 채로 유지된다. 업링크 주파수와 다운링크 주파수에서 데이터를 수신할 수 있기 위하여, 수신 회로(24)는 송수 전환기(28)의 업링크 포트 또는 다운링크 포트에 스위칭 가능하게 연결된다.

기지국의 송수 전환기(28)는 업링크 주파수에서 수신된 데이터를 업링크 포트로, 다운링크 주파수에서 수신된 데이터를 다운링크 포트로 자동적으로 송신한다.

도 6은 업링크 주파수에서 수신된 데이터가 수신 회로로 전달되지 않아서 기지국에 의해 처리되지 않고, 다운링크 주파수에서 수신된 데이터가 수신 회로에 의해 처리되는 TDD 모드에서 작동하는 기지국을 나타낸다. 이 형상에서, 데이터는, 안테나(14)에 의해 수신될 때, 데이터를 다운링크 포트로 전송하는 송수 전환기(28)로 전달된다. 도 6에서, 다운링크 포트는 트랜시버 스위치(26)를 통하여 수신 회로(24)와 연결되어서, 다운링크 주파수 밴드에서 수신된 데이터는 처리를 위하여 수신 회로(24)에 직접 전달된다. 업링크 주파수 밴드에서 수신된 데이터는 수신 회로로 전달되지 않아서, 기지국은 TDD 기지국의 역할을 한다.

그러나, 기지국이 업링크 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 처리하여 FDD 모드에서 역할을 하기를 원할 때, 기지국은 트랜시버 스위치(26)가 도 5에 나타난 것의 형상으로 변하도록 한다. 도 5에서, 스위치 전개는 바뀌어서, 업링크 주파수에서의 데이터가 보낸, 송수 전환기의 업링크 출력이 처리되기 위하여 수신 회로로 전달되어서, 기지국은 업링크 주파수에서 수신된 (일반적으로 사용자 단말기로부터의) 데이터를 처리한다.

바람직하게는, 송신 손실을 줄이기 위하여, 트랜시버 스위치에서, 종래의 스위치보다는 서큘레이터가 사용된다.

대안적인 실시예가 도 7 내지 도 10에 나타난다. 이 실시예에서, 송신 회로는 선택적으로 업링크 합성기와 송수 전환기의 관련 포트와 연결되어서 인-밴드 백홀이 업링크 주파수 밴드에서 작동할 수 있다.

제1 실시예와 같이, 합성기 스위치(20)가 있다. 그러나, 합성기 스위치(20)는 수신 회로보다는 송신 회로(22)를 구동하는 합성기를 선택한다. 기지국이 FDD 모드에서 작동하기 위하여, 스위치는 도 7에 나타난 형상을 갖는다. 볼 수 있는 바와 같이, 다운링크 합성기(16)는 송신 회로(22)와 연결되고, 업링크 합성기(18)는 스플리터로 전송하고, 하나의 카피(copy)는 수신 회로(24)로 전송하고, 다른 카피는 내부 스위칭 회로로 전달한다. 그러나, 내부 스위치 회로가 업링크 합성기(18)를 송신 회로(22)와 연결시키지 않아서, 수신 회로 및 송신 회로는 서로 다른 합성기에 의해 전달되어서, 기지국은 FDD 모드에서 작동할 수 있다.

반대로, 기지국이 TDD 모드에서 작동한다면, 스위치 형상은 바뀌어서, 도 8에 나타난 바와 같이, 수신부 및 송신 회로가 모두 업링크 합성기에 의해 전달된다. 수신 회로(24)는 업링크 합성기(18)에 의해 계속 전달된다.

트랜시버 전환 스위치도 기지국에 존재하는데, 이러한 스위치의 한 예는 도 9 및 도 10에 나타난다. 이 스위치는 송신 회로(22)가 송수 전환기의 업링크 포트와 다운링크 포트 모두에 연결하도록 작동하고, 이에 의해, 업링크 주파수 밴드와 다운링크 주파수 밴드 모두에서 인-밴드 백홀을 활성화시키기 위하여 전송한다.

업링크 주파수에서 수신할 때, 데이터가 다운링크 주파수에서 전송되고, 즉, 사용자 단말기로 전송되고, 수신 회로(24)에 의해 처리된다면, 그리고 나서 스위치는 도 9에 나타난 바와 같은 형상이 된다. 볼 수 있는 바와 같이, 스위치는 송신 회로(22)를 송수 전환기(28)의 다운링크 포트에 연결시켜서, 이에 의해 다운링크 주파수에 대한 데이터의 전송을 활성화시킨다.

반대로, 데이터가 집합 노드로 전송된다면, 이 후, 데이터는 업링크 주파수 밴드에서 전송될 것이다. 이 예에서, 도 10에 나타난 바와 같이, 스위치는 송신 회로(22)를 송수 전환기(28)의 업링크 포트와 연결되도록 전환한다. 이는 업링크 주파수 밴드를 사용하여 데이터를 집합 노드로 전송되도록 하여, 이에 의해, 업링크 주파수 밴드에 대한 인-밴드 백홀을 활성화시킨다.

선택적으로, 도 11 및 도 12에 도시된 한 쌍의 증폭기는 스위치의 전송측 상의 단일 증폭기로 대체될 수 있다. 이는 스위치가 고 RF 전력으로 작동하도록 요구되고, 또한, 전력 출력 레벨이 사용자 단말기로의 다운링크 데이터와 인-밴드 백홀 데이터와 유사하다는 단점을 가진다. 그러나, 적절한 스위치 기술이 가능하거나, 증폭기가 출력 전력 레벨에서 고 민첩성(agility)으로 개발되어서, 단일 증폭기가 비용과 복잡성을 감소시키는데 사용될 수 있다.

선택적으로, 트랜시버 스위치의 증폭기는 제1 및 제2 실시예의 트랜시버 스위치로부터 생략될 수 있다. 예로서, 증폭기를 생략한 트랜시버 스위치가 도 11 및 도 12에 나타난다.

또한, 제1 및 제2 실시예의 트랜시버 스위치에서, 서큘레이터는 종래의 스위치로 대체될 수 있다. 예로서, 증폭기를 생략한 트랜시버 스위치는 도 13 및 도 14에 나타난다.

원한다면, 각 실시예의 합성기 스위치와 합성기는 다운링크 주파수와 업링크 주파수를 재동조화(retune) 할 수 있는 단일 합성기로 대체될 수 있다.

본 발명이 기지국과 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 기지국에 연결가능하고, 기지국내의 안테나(또는 다른 부품)로부터 데이터를 수신하고 안테나로 데이터를 전송하도록 구성된 분리된 장치에서도 사용될 수 있다.

Claims

(ⅰ) 입력부와,
(ⅱ) 출력부와,
(ⅲ) 상기 출력부에 의한 전송을 위하여 데이터를 처리하기 위한 송신 프로세서(22)와,
(ⅳ) 상기 입력부에 의한 수신을 위하여 데이터를 처리하기 위한 수신 프로세서(24)와,
(ⅴ) 상기 입력부 및 상기 출력부와 연결되고, 제1 및 제2 포트를 포함하는 송수 전환기(28) - 상기 송수 전환기는 제1 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 상기 입력부와 상기 출력부 중 하나와 상기 제1 포트 사이에서 전달하고, 제2 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 상기 입력부와 상기 출력부 중 하나와 상기 제2 포트 사이에서 전달하도록 구성됨 - 와,
(ⅵ) 송신 프로세서, 수신 프로세서, 제1 포트 및 제2 포트와 연결되고, 송신 프로세서와 수신 프로세서 중 하나를 제1 포트와 제2 포트 중 하나와 스위칭 가능하게 연결하기 위한 트랜시버 스위치(26)를 포함하는
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 트랜시버 스위치는 송신 프로세서를 제2 포트와 연결시키고, 수신 프로세서를 제1 포트 또는 제2 포트와 스위칭 가능하게 연결시켜서, 수신 프로세서가 제1 주파수 밴드 또는 제2 주파수 밴드에서 수신된 데이터를 처리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 포트와 제2 포트 중 적어도 하나로부터 수신 프로세서까지 전달된 데이터는 수신 프로세스로 전달되기 전에 증폭되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 트랜시버 스위치는 제2 포트와 연결되는 서큘레이터를 포함하고, 상기 서큘레이터는 제2 포트와 송신 프로세서를 연결하는 경로 및 제2 포트와 수신 프로세서를 연결하는 또 다른 경로로 번갈아가며 데이터를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 트랜시버 스위치는 수신 프로세서를 제1 포트와 연결시키고, 송신 프로세서를 제1 포트 또는 제2 포트와 연결시켜서, 제1 주파수 밴드 또는 제2 주파수 밴드에서 전송될 데이터를 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항에 있어서,
송신 프로세서에서 제1 포트 또는 제2 포트까지 전달된 데이터는 제1 포트 또는 제2 포트에 전달되기 전에 증폭되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 트랜시버 스위치는 제1 포트와 연결되는 서큘레이터를 포함하고, 상기 서큘레이터는 제1 포트와 송신 프로세서를 연결하는 경로 및 제1 포트와 수신 프로세서를 연결하는 또 다른 경로로 번갈아가며 데이터를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 한 항에 있어서,
(ⅶ) 제1 주파수 합성기(16)와,
(ⅷ) 제2 주파수 합성기(18)와,
(ⅸ) 송신 프로세서, 수신 프로세서, 제1 주파수 합성기 및 제2 주파수 합성기와 연결되고, 송신 프로세서(22)와 수신 프로세서(24) 중 하나를 제1 주파수 합성기와 제2 주파수 합성기 중 하나와 스위칭 가능하게 연결시키며, 제1 주파수 합성기와 송신 프로세서 및 수신 프로세서 사이의 경로에 스플리터를 포함하는 합성기 스위치(20) - 상기 제1 주파수 합성기는 상기 합성기 스위치가 제1 형상인 경우에 송신 프로세서와 수신 프로세서 모두에 데이터를 공급할 수 있고, 상기 합성기 스위치가 제2 형상인 경우에 송신 프로세서에만 데이터를 공급함 - 를 더 포함하는
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 합성기 스위치는 송신 프로세서를 제1 주파수 합성기와 연결시키고, 수신 프로세서를 제1 주파수 합성기 또는 제2 주파수 합성기와 스위칭 가능하게 연결시켜서, 수신 프로세서가 제1 주파수 또는 제2 주파수에서 수신된 데이터를 처리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 합성기 스위치는 수신 프로세서를 제1 주파수 합성기와 연결시키고, 송신 프로세서를 제1 주파수 합성기 또는 제2 주파수 합성기와 스위칭 가능하게 연결시켜서, 송신 프로세서가 제1 주파수 또는 제2 주파수에서 전송될 데이터를 처리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 주파수 합성기를 더 포함하되, 상기 주파수 합성기는 두 개 이상의 주파수 사이에서 재동조화 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 집합 노드, 기지국, 집합 노드와 연결 가능한 장치 및 기지국과 연결 가능한 장치를 포함하는 군 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 기지국은 입력부 및 출력부와 연결된 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에서 청구된 장치를 포함하는 통신망.