KR20160075160A - Td-lte 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치는 기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신호프레임을 분석하여 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 스위칭을 위한 동기신호를 검출하고, 주기적 기준신호를 생성하는 모뎀과; 상기 모뎀으로부터 수신한 동기신호를 스위칭블록으로 제공하는 제어부와; 상기 모뎀으로부터 수신한 기준신호와 상기 제어부로부터 수신한 동기신호에 따라 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 전환을 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치{SYNCHRONIZATION CONTROL DEVICE FOR TD-LTE BASED WIRELESS REPEATER}

본 발명은 무선 중계기에 관한 것으로서, 특히 TD-LTE(Time Division-LTE) 통신 방식의 무선 중계기에서 기지국과 단말기 사이에서 전송되는 업 링크 또는 다운 링크 신호의 동기를 확보할 수 있는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치에 관한 것이다.

이동통신 기술 방식은 크게 주파수분할(Frequnecy Division)과 시분할(Time Division) 두 가지로 나뉜다. LTE 역시 주파수 분할방식(FDD), 시분할방식(TDD)으로 구분된다.

주파수분할방식은 업 링크(UL)와 다운 링크(DL)에 각각 별개의 주파수를 사용한다. 가령 20MHz의 주파수 대역폭이 있다면 10MHz는 다운 링크를 위해 사용하고 나머지 10MHz는 업 링크를 위해 사용된다. 한국을 비롯해 대부분의 선진국 이동통신사들은 이 방식을 채용하고 있다.

반면 시분할방식은 업 링크와 다운 링크를 동일 주파수 대역에서 시간차를 두고 전송한다. 대부분의 사용자들은 업 링크에 비해 다운 링크에 많은 데이터를 사용한다. 주파수분할방식에 비해 효율성을 높이는 것이 시분할방식의 대표적인 장점이다. 특히나 요즘과 같은 주파수 부족 현상이 심화되는 상황에서 더욱 각광받는 모습이다. 중국을 비롯해 인도, 러시아 등의 신흥 시장에 있는 이통사들도 이 기술을 채택하고 있다.

이러한 TDD 방식을 적용한 LTE(Long Term Evolution) 방식인 TD-LTE(Time Division-LTE) 서비스에서는 다운 링크와 업 링크 간의 스위칭 타이밍이 정확하게 동기 되어야 안정적으로 동작할 수 있다.

한편, 중계기는 기지국과 단말기 사이에 전파가 미약하거나 도달하지 못하는 곳에 위치하여 그 지역에 양호한 신호를 제공하여 해당 서비스를 가능케 하는 장치를 말한다.

이러한 중계기는 기지국과 단말기 사이에 위치하여 기지국으로부터 발생된 미약한 신호를 양호한 신호로 변환하여 단말기로 전송(다운 링크)하거나, 단말기로부터 발생된 미약한 신호를 양호한 신호로 변환하여 기지국으로 전송(업 링크)할 수 있다.

그런데, TD-LTE 기반 중계기의 경우, 다운 링크와 업 링크의 스위칭 타이밍에 정확하게 동기 되어 동작하여야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 시분할 무선 중계기에 사용되는 동기제어장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 시분할 무선 중계기의 동기제어장치(10)는 일정 주파수 신호로 발진하는 로컬 오실레이터(local oscillator)(11)와, 업 링크의 RF 신호가 커플러를 통해 전달될 경우 이 신호와 로컬 오실레이터(11)의 신호를 믹싱하여 베이스 밴드로 다운 컨버팅하는 믹서(12)와, 믹서(12)의 베이스 밴드 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(13)와, ADC(13)에서 변환된 디지털 신호를 복조 과정을 거쳐 시분할 프레임 정보 중에서 동기 확보에 관련된 OFDM 파일럿 심볼을 추출하여 중계기 내의 다운 링크 또는 업 링크 방향으로 스위칭 되는 제1 스위치 또는 제2 스위치를 구동하기 위한 스위치 제어신호를 발생하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)(15)를 포함한다. 여기서 FPGA(15)는 MICOM(14)의 제어를 받는다.

한편 도면에 상세하게 도시하지 않았지만, FPGA(15)는 다운 링크 또는 업 링크의 전환을 위한 스위칭(Switching) 신호를 무선 중계기에 제공하는 스위칭 블록을 구비한다.

그러나, 전술한 종래의 동기제어장치는 로컬 오실레이터, 믹서, ADC 등의 고가 부품을 사용하고, 다른 시분할 중계기, 예를 들어, CDMA 등의 프레임 구조가 상이한 시분할 방식의 무선 통신 서비스에 대해서는 호환성을 가지지 못하는 단점이 있다.

따라서, 기지국 장비와 달리 수량이 많고 가격이 상대적으로 낮은 무선 중계기에 고가의 동기제어장치를 사용하는데 한계가 있다.

대한민국 공개특허 2008-0016496호(2008년2월21일 공개)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생하는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은 모뎀을 이용하여 무선 중계기의 스위치 제어신호를 생성하는 동기제어장치를 구현함으로써 저가 부품으로도 다운 링크 및 업 링크의 동기신호를 안정적으로, 빠르고 정확하게 생성할 수 있는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치는 기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신호프레임을 분석하여 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 스위칭을 위한 동기신호를 검출하고, 주기적 기준신호를 생성하는 모뎀과; 상기 모뎀으로부터 수신한 동기신호를 스위칭 블록으로 제공하는 제어부와; 상기 모뎀으로부터 수신한 기준신호와 상기 제어부로부터 수신한 동기신호에 따라 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 전환을 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치에서, 상기 동기신호는 기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신프호레임으로부터 검출된 컨피규레이션 넘버(configuration number)와 스페셜 서브 프레임 포맷(special sub-frame format) 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치에서, 상기 스위칭블록은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 내에 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치에서, 상기 모뎀은 일정 주기의 기준신호를 생성하는 클럭 생성부와; 기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신호레임을 분석하여 컨피규레이션 넘버(configuration number)와 스페셜 서브 프레임 포맷(special sub-frame format) 정보를 검출하는 신호프레임 분석부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치에 의하면, 모뎀을 이용하여 기준신호를 획득하고, 컨피규레이션 값을 전달받아 다운 링크 또는 업 링크로의 전환을 위한 스위칭 신호를 생성함으로써 저가 부품으로도 다운 링크 및 업 링크의 동기신호를 안정적으로, 빠르고 정확하게 생성하며, 이에 따라 정확한 동기화로 송신 시간 슬롯이 수신 시간 슬롯을 침범하지 않도록 보장할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 시분할 무선 중계기에 사용되는 동기제어장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 TD-LET의 신호 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 TD-LTE 컨피규레이션 넘버(configuration-number)를 나타낸 도면이다.
도 5는 TD-LTE 스페셜 서브 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치(1)는 모뎀(100)과, 제어부(200)와, 스위칭블록(300)을 포함하며, 상기 스위칭블록(300)은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 내에 구비될 수 있다. 여기서, FPGA는 사용자가 원하는 디지털 로직(digital logic)을 프로그래밍(혹은 컨피규레이션)을 통해 구현할 수 있는 칩(chip)으로 중계기에서는 통상 전송신호의 신호 흐름을 제어하고, 디지털 신호로 변환하는 ADC 기능을 수행할 수 있다.

상기 모뎀(100)은 주기적 기준신호(예를 들면 10ms)를 생성하는 클럭 생성부(110)와, 기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신호프레임을 분석하여 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 스위칭을 위한 컨피규레이션 넘버(configuration-number)와 스페셜 서브 프레임 포맷(special sub-frame format) 정보를 MCU(200)에 제공하는 신호프레임 분석부(120)를 포함한다.

도 3은 TD-LET의 신호 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 하나의 신호 프레임(frame)은 10ms의 길이로 이루어지며, 0부터 9까지의 10개의 서브 프레임(sub-frame)으로 구성된다. 따라서, 하나의 서브 프레임 길이는 1ms가 된다.

이러한 신호 프레임은 다운 링크와 업 링크에서 나누어 사용되며, 1번 서브 프레임에 위치하는 스페셜(special) 서브 프레임은 다운 링크와 업 링크를 구분하기 위한 전환 스위치로 5ms 또는 10ms 간격으로 사용되며, 스페셜 서브 프레임을 기준으로 다운 링크에서 업 링크로 스위치 된다.

스페셜 서브 프레임은 DwPTS/GP/UpPTS로 구성되며, DwPTS는 다운 링크 파일롯 타임 슬롯(Downlink Pilot Time Slot), UpPTS는 업 링크 파일롯 타임 슬 롯(Uplink Pilot Time Slot)을 의미하고, GP는 보호구간(Guard Period)으로 다운 링크에서 업 링크로 전환되는 시점을 의미한다.

도 4는 TD-LTE 컨피규레이션 넘버(configuration-number)를 나타낸 것으로, 컨피규레이션 넘버에 따라 업 링크(UL)와 다운 링크(DL)의 비율이 바뀌게 되어 결과적으로 스위칭 신호가 바뀌게 된다.

또한, 도 5는 TD-LTE 스페셜 서브 프레임 포맷을 나타낸 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 각 포맷 넘버(format number)에 따라 DwPTS/GP/UpPTS 구간이 달라지게되어 업 링크와 다운 링크 간격이 달라진다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 제어부(200)는 FPGA에 데이터(data), 어드레스(address), 리드(read), 라이트(wright) 등의 명령을 보내고, FPGA의 전반적인 동작을 제어하며, 특히, 상기 모뎀(100)의 신호프레임 분석부(120)로부터 수신한 컨피규레이션 넘버와 스페셜 서브 프레임 포맷 정보를 FPGA 내의 스위칭블록(300)에 제공한다. 이러한 제어부(200)는 예를 들면 MCU(Micro Controller Unit)로 구현할 수 있다.

상기 스위칭블록(300)은 상기 모뎀(100) 내의 클럭 생성부(110)로부터 수신한 일정 주기의 기준신호와 상기 MCU(200)를 통해 모뎀(100) 내의 신호프레임 분석부(120)로부터 컨피규레이션 넘버와 스페셜 서브 프레임 포맷 정보를 바탕으로 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 전환을 위한 스위칭(Switching) 신호를 생성한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 모뎀에서 제공되는 주기적 기준신호와 모뎀을 통해 획득한 컨피규레이션 넘버와 스페셜 서브프레임 포맷을 통해 빠르고 안정적인 업 링크와 다운 링크의 시작 타이밍을 나타내는 스위칭 신호를 생성함으로써 정확한 동기화가 가능하고 송신 시간 슬롯이 수신 시간 슬롯을 침범하지 않도록 보장할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 동기제어장치
100 : 모뎀 110 : 클럭 생성부
120 : 신호프레임 분석부 200 : MCU
300 : 스위칭블록

Claims (4)

1. 기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신호프레임을 분석하여 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 스위칭을 위한 동기신호를 검출하고, 주기적 기준신호를 생성하는 모뎀과;
   상기 모뎀으로부터 수신한 동기신호를 스위칭블록으로 제공하는 제어부와;
   상기 모뎀으로부터 수신한 기준신호와 상기 제어부로부터 수신한 동기신호에 따라 다운 링크 구간과 업 링크 구간의 전환을 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 동기신호는
   기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신프호레임으로부터 검출된 컨피규레이션 넘버(configuration number)와 스페셜 서브 프레임 포맷(special sub-frame format) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭블록은
   FPGA(Field Programmable Gate Array) 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모뎀은
   일정 주기의 기준신호를 생성하는 클럭 생성부와;
   기지국으로부터 수신한 다운 링크 신호의 신호레임을 분석하여 컨피규레이션 넘버(configuration number)와 스페셜 서브 프레임 포맷(special sub-frame format) 정보를 검출하는 신호프레임 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 TD-LTE 기반 무선 중계기에서의 동기제어장치.

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