KR20170020926A - 고용량 무선 통신을 위한 팔랑크스 무선 시스템 아키텍처 - Google Patents

고용량 무선 통신을 위한 팔랑크스 무선 시스템 아키텍처 Download PDF

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Abstract

고용량 무선 통신을 위한 시스템 및 장치가 제공된다. 실시예에서, 고용량 무선 통신을 위한 시스템은 복수의 SRUM(small radio unit module); 및 고속 TL(transport layer)을 통해 복수의 SRUM에 연결되도록 구성된 단일 CM(central module)을 포함하고, 복수의 SRUM 각각은 SRUM RF(radio frequency) 요소 및 안테나를 포함하고, CM은 DSP(digital signal processor), A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF 요소를 포함하며, 복수의 SRUM 각각은 하나의 CM RF 요소 및 하나의 D/A 컨버터와 개별적으로 연관됨으로써, 다른 RU(radio unit)와 독립적으로 동작하도록 구성된 RU를 형성한다.

Description

고용량 무선 통신을 위한 팔랑크스 무선 시스템 아키텍처{PHALANX RADIO SYSTEM ARCHITECTURE FOR HIGH CAPACITY WIRELESS COMMUNICATION}
본 출원은 2014년 7월 17일자로 미국 특허청에, ‘고용량 무선 통신을 위한 팔랑크스 무선 시스템 구조’의 명칭으로 출원된 미국출원번호 14/333,803의 우선권을 주장하며, 이 문헌은 전체로서 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 고용량 무선 통신을 위한 팔랑크스 무선 시스템 구조에 관한 것이다.
전 세계 스마트폰, 태블릿 및 모바일 광대역 동글(mobile broadband dongle)의 폭발적인 성장과 함께, 모바일 광대역에 대한 수요는 어느 때보다 성장한다. 따라서 고용량 기술이 미래의 무선 통신 시스템의 핵심 포인트가 된다.
소형 셀 기술은 네트워크 용량을 증가시키고, 계속 증가하는 트래픽 요구를 충족시키기 위한 기술적 해결 수단 중 하나로 예측된다. 소형 셀은 좁은 관련 영역에서 동작하는 저 전력 무선 액세스 노드이다.
매크로 셀(macro cell)에 비해, 소형 셀은 네트워크 용량을 크게 늘리고 스펙트럼을 보다 효율적으로 관리할 수 있다. 한편, 소형 셀은 모바일 네트워크 오퍼레이터에 장비 비용 및 크기 조정, 백홀(backhaul) 가용성, 및 설치와 운영 복잡성을 포함하는 새로운 과제를 제시한다.
실시예에 따르면, 고용량 무선 통신을 위한 시스템은, 복수의 SRUM(small radio unit module); 및 고속 TL(transport layer)을 통해 상기 복수의 SRUM에 연결되도록 구성된 단일 CM(central module)을 포함하고, 상기 복수의 SRUM 각각은 SRUM RF(radio frequency) 요소 및 안테나를 포함하고, 상기 CM은 DSP(digital signal processor), A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF 요소를 포함하며, 상기 복수의 SRUM 각각은 하나의 CM RF 요소 및 하나의 D/A 컨버터와 개별적으로 연관됨으로써, 다른 RU(radio unit)와 독립적으로 동작하도록 구성된 RU를 형성한다.
다른 실시예에 따르면, 고용량 무선 통신을 위해 구성된 네트워크 요소는, 백홀 네트워크(backhaul network)에 대한 링크에 접속하도록 구성된 CM(central module) - 상기 CM은, DSP(digital signal processor), 복수의 A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF(central module radio frequency) 요소를 포함함 - ; 및 복수의 SRUM(small radio unit module) 을 포함하고, 상기 SRUM 각각은 SRUM RF 요소 및 안테나를 포함하고, 상기 SRUM 각각은 고속 TL(transport layer)을 통해 상기 CM에 접속하도록 구성되며, 상기 복수의 SRUM 각각은 하나의 CM RF 요소 및 하나의 D/A 컨버터에 개별적으로 연관됨으로써, 다른 RU와 독립적으로 동작하도록 구성된 RU를 형성한다.
다른 실시예에 따르면, 고용량 무선 통신을 위한 송신 포인트(TP: transmission point)는, 복수의 저 전력 RU(radio unit)를 포함하고, 상기 RU 각각은 복수의 무선 컴포넌트를 포함하며, 상기 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 CM(central module)에 위치하고, 상기 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 SRUM(small radio units module)에 위치하고, 상기 CM에 위치한 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 복수의 RU에 의해 공유되며, 상기 SRUM에 있는 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 고속 TL(transport layer)을 통해 상기 CM 내의 무선 컴포넌트 일부와 연결되도록 구성된다.
본 발명 및 그에 따른 이점의 더욱 완전한 이해를 위해, 참조는 첨부 도면을 참조한 다음 설명으로 이루어진다.
도 1은 데이터 통신을 위한 네트워크를 도시한다.
도 2는 PRA(phalanx radio architecture) 실시예의 블록도이다.
도 3은 단일 RU(radio unit) 실시예의 블록도이다.
도 4는 TDMx(time division multiplex) MRX(multiplex receiver) 실시예의 블록도이다.
도 5는 FDMx(frequency division multiplex) MRX 실시예의 블록도이다.
도 6은 TL(transmission layer)에 대한 옵티컬 링크 실시예의 블록도이다.
도 7은 TL에 대한 마이크로파 실시예의 블록도이다.
도 8은 TL에 대한 전기적 링크 실시예의 블록도이다.
도 9는 무선 아키텍쳐의 세 가지 유형의 개략도이다.
도 10은 다양한 실시예를 구현하는데 사용될 수 있는 처리 시스템이다.
현재 바람직한 실시예의 제작 및 사용을 이하에서 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 다양한 특정 내용으로 구체화될 수 있는 많은 적용 가능한 발명개념을 제공함을 이해해야 한다. 설명된 특정 실시예는 단지 본 발명을 구성하고 사용하는 예시이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
여기에서, 일련의 소형 RU(radio unit)가 함께 고집적 된 PRA(phalanx radio architecture)를 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 상이한 작은 셀을 커버하기 위해 RU가 상이한 위치로 물리적으로 분배되는 종래 소형 셀 네트워크와는 달리, 개시된 고집적 RU는 동일한 물리적 위치에 있다. 단일 RU를 가지는 종래 매크로 셀과는 달리, 본 발명에 따른 PRA는 복수의 RU를 포함한다. 실시예에서, 소형 RU는 섹션 A 및 섹션 B의 두 섹션으로 나뉜다. 섹션 A에 있는 컴포넌트는 크기와 무게를 줄이기 위해 단순화되어 단일 모듈- a SRUM(small radio units module)에 설치할 수 있다. 예를 들어, SRUM은 무선 또는 셀 타워, 건물 측면 등에 장착될 수 있다. 예를 들어, CM(central module)과 같은 대형 RF 요소와 디지털 처리 및 제어 요소는 섹션 B에 위치한다. CM은 SRUM과 함께 배치될 필요가 없으며, 예를 들어, 셀 타워 근처의 땅에 위치할 수 있다.
각각의 무선 유닛은 내장형 안테나 독립형 RF(radio frequency) 트랜시버를 갖추고, 독립적으로 동작할 수 있다. 전체 시스템을 줄이기 위해 다중 구조가 CM에 적용된다. SRUM 및 CM은 TL(transport layer)을 통해 연결된다. 집적 소형 셀 구조는 백홀의 설계를 용이하게 하며 설치의 복잡성을 감소시킨다.
일련의 소형 RU는 무선 시스템의 용량을 늘린다. RU의 수에 의해 시스템 용량은 증가한다. 따라서 시스템 업그레이드가 쉽다. 실시예에서, 각 RU는 독립적으로 작동하고, 따라서, 시스템 용량은 쉽게 할당되어, 결과적으로 유연하다. 현재 소형 셀 아키텍처와 대조적으로, 개시된 집적 RU 구조는 백홀의 설계를 용이하게 하고, 설치의 복잡성을 줄여, 결과적으로 설치 비용을 줄인다. 단순 SRUM은 크기를 줄인다.
단순히 현재 기지국을 대체 할 수 있으므로 단순화된 SRUM은 크기를 줄이고, 운영 비용을 줄일 수 있다. 멀티플렉스 수신기 구조는 전체 시스템 비용을 줄인다. 또한, 현재의 소형 셀 아키텍처와 달리, 개시된 팔랑크스(phalanx) 구조는 예를 들어, MIMO(Multiple-Input, Multiple-Output) 시스템 및 안테나 어레이 시스템과 같은 다양한 기술과 통합하기 쉽다.
다른 위치에 분산되는 전형적인 소형 셀 RU와 비교하여, PRA 시스템은 하나의 물리적 위치에 설치될 수 있다. 또한, 전형적인 매크로 셀은 일반적으로 하나의 고출력 RU를 갖는 반면, 개시된 PRA는 단일 위치에 배치된 복수의 저 전력 RU를 갖는다. 실시예에서, 고 전력 RU는 약 20W 이상의 전력 증폭기가 장착된 RU를 말하며, 대체로 약 40W와 약 80W 사이의 전력 증폭기를 사용한다. 실시예에서, 저 전력 RU는 약 10W 이하, 전형적으로 약 1W 내지 약 5W의 전력 증폭기를 구비한 RU를 말한다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템, 방법, 및 장치에서, 무선 AP(wireless access point), TP(transmission point), BTS(base station transceiver), 또는 BS(base station)는 개시된 PRA 고용량 무선 아키텍처로 구현된다. PRAM는, 각 RU가 다른 RU와 독립적으로 작동하지만 고집적 될 수 있는 복수의 작은 RU를 포함한다. 각 RU는 SRUM, CM, 및 TL에 걸쳐 분포한다. SRUM은 서로 독립 작동하는 RF 요소를 포함한다. CM은 RF 요소, IF(intermediate frequency) 요소, 베이스 밴드 요소, 및 디지털 처리와 제어 요소를 포함한다. TL은 SRUM 및 CM 간 고속 연결을 포함하고, 옵티컬 링크, 전기적 링크, 또는 이러한 링크의 조합으로서 구현될 수 있다.
실시예에서, 고용량 무선 통신을 위한 시스템은 무선 타워에 상승한 위치에 위치할 수 있는 복수의 SRUM(small radio unit module) 및, 예를 들어, 고속 TL(transport layer)에 의해 복수의 SRUM에 연결되도록 구성된 단일 중앙 모듈(central module )을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 고속 TL은 약 700MHz와 약 3800MHz의 사이의 주파수에서 아날로그 RF 신호를 전송한다. 일 실시예에서, 피크 데이터 레이트(peak data rate)는 RF 신호 변조 방식에 따라 10Gb/s(Gigabits/second)를 초과할 수 있다.
SRUM 각각은 SRUM RF(radio frequency) 요소 및 안테나를 포함한. CM은 DSP(digital signal processor), A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF 요소를 포함한다. 각각의 SRUM 무선 요소는 하나의 CM RF 요소 및 하나의 D/A 컨버터와 개별적으로 연관됨으로써, 다른 RU들과 독립적으로 동작하도록 구성된 RU의 적어도 일부를 형성한다. DSP와 A/D 컨버터는 복수의 RU에 의해 공유된다. 실시예에서, SRUM_ 각각은 TX(transmitter), PA(power amplifier), AGC(automatic gain control) 증폭기, 안테나, 및 안테나, Tx PA, 및 the AGC 증폭기에 연결된 듀플렉서(duplexer)를 포함하고, 듀플렉서는 Tx PA로부터 안테나로 Tx 신호를 송신하고 안테나로부터 AGC 증폭기로 Rx 신호를 송신한다. 실시예에서, MRX는 TDMx(time division multiplex) MRX 또는 FDMx(frequency division multiplex ) MRX일 수 있다. RU는 저 전력 RU이다. 실시예에서, CM은 무선 타워의 SRUM 위치에 인접한 높은 위치(elevated position)에 배치되지 않는다.
실시예에서, 고용량 무선 통신을 위한 송신 포인트(TP)는 복수의 저 전력 RU(radio unit)를 포함한다. 각각의 RU는 복수의 무선 컴포넌트를 포함하며, 이러한 컴포넌트 중 일부는 CM(central module)에 위치하고, 일부 무선 컴포넌트는 SRUM(small radio units module)에 위치한다. SRUM은, 예를 들어, 무선 송신 타워 상의 상승한 위치(elevated location)에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, SRUM에 위치한 무선 컴포넌트들의 총 가중치는 CM에 위치한 무선 컴포넌트들의 총 가중치보다 낮다. 다른 실시예에서, SRUM의 가중치는 구체적 설계에 따라, CM보다 클 수 있다. 그러나 일 실시예에서, SRUM을 가능한 작고 가벼운 것으로 만드는 것이 바람직하다. CM에 있는 일부 무선 구성 요소는 복수의 RU에서 공유한다. SRUM 내의 무선 구성 요소는 TL(Transport Layer)에 의해 CM 내의 무선 컴포넌트에 연결되도록 구성된다.
실시예에서, 고용량 무선 통신을 위한 송신 포인트(TP)는 복수의 저 전력 RU(radio unit)를 포함한다. 각각의 RU는 복수의 무선 컴포넌트를 포함하며, 이러한 컴포넌트 중 일부는 CM(central module)에 위치하고, 일부 무선 컴포넌트는 SRUM(small radio units module)에 위치한다. SRUM은 무선 전송 타워의 높은 곳(elevated location)에 위치할 수 있다. CM에 있는 일부 무선 구성 요소는 복수의 RU에 의해 공유된다. SRUM의 무선 구성 요소는 TL(transport layer)에 의해 CM의 무선 구성 요소에 연결되도록 구성된다.
도 1은 데이터 통신을 위한 네트워크(100)를 도시한다. 네트워크(100)는 커버리지 영역(112), 복수의 UE(user equipment, 120) 및 백홀 네트워크(backhaul network, 130)를 갖는 AP(access point, 110)를 포함한다. 여기서 사용된 용어 AP는 TP로 지칭될 수 있고, 2개의 용어 AP 및 TP는 본 명세서 전반에 걸쳐 상호 교환적으로 사용될 수 있다. AP(110)는, 특히 BTS(base transceiver station), eNB(enhanced base station), 펨토셀(femtocell), 및 다른 무선 장치와 같이, UE(120)와의 업 링크(점선) 및/또는 다운 링크(점선) 연결을 구축하여 무선 액세스를 제공할 수 있는 임의의 구성 요소를 포함할 수 있다. UE(120)는 AP(110)와 무선 접속을 구축할 수 있는 임의의 구성 요소를 포함할 수 있다. 백홀 네트워크(130)는 AP(110)와 원격 단(미도시)간 데이터가 교환될 수 있게 하는 임의의 구성 요소 또는 구성 요소 집합일 수 있다. 일부 실시예에서, 네트워크(100)는 릴레이(relay), 펨토셀 등과 같은 다양한 다른 무선 장치를 포함할 수 있다.
실시예에서, AP(110) 및 UE(120)는 FD 모드로 동작하도록 구성된다. AP(110) 내의 동일 위치의 주파수 수신기들로부터 송신기 전력의 높은 격리(high isolation)를 제공하기 위해, AP(110)는 이하에서보다 상세하게 설명되는, 자기 - 간섭 제거 시스템 또는 회로(self-interference cancellation system or circuit)를 포함한다. 일 실시예에서, AP(110)는 셀룰러(cellular) AP이다. 다른 실시예에서, AP(110)는 WiFi AP이다.
실시예에서, AP(110)는 PRA로서 구현되고, SRUM과 CM 사이에서 분할된 각 RU의 컴포넌트를 가진 복수의 RU를 포함한다. 실시예에서, 네트워크(100)는 제5 세대 모바일 네트워크 또는 제5 세대 무선 시스템(5G)이다.
도 2는 일 실시예에 따른 PRA(200)의 블록도이다. PRU(200)는 복수의 RU(202)를 포함한다. 각 RU(202)의 다양한 컴포넌트는 TL(206)에 의해 접속된 2개의 섹션으로 분할된다. 2개의 섹션은 CM(204) 및 SRUM(208)이다.
각 RU(202)는 저 전력 노드이고, 다른 사용자와 통신하기 위한 독립 실행형 컴포넌트(standalone component)로 작동한다. SRUM은 예컨대 셀 타워(cell tower) 상에서의 동작을 위해 설계됐지만, CM(204)은 예컨대 지상 모듈(ground module)로서 설계된다. 그러나 CM(204)은 지상 또는 그 근방의 배치에 제한되지 않고, 특정 구현에 적합한 임의의 방식 및 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, SRUM(208)은 소형 및 경량을 달성하기 위해, 실질적으로 최소 개수의 요소들을 가지도록 실질적으로 최적화된다. 대체로 최대 무선 커버리지를 제공하고 지면상의 또는 지면 근방의 물체에 의해 야기되는 간섭을 감소시키기 위해, SRUM(208)의 요소는 대체로 셀 타워(cell tower)의 정상 근처 또는 다른 상승한 위치에 배치되어야 하는 요소를 포함한다.
실시예에서, SRUM(208)은 복수의 RF 요소(222)(각 RU(202)에 하나) 및 복수의 안테나 요소(224)(각 RU(202)에 하나)를 포함한다. 각각의 RF 소자(222)는 대응하는 안테나 소자(224)에 접속된다. SRUM(208) 및 TL은 전형적으로 아날로그 컴포넌트만 포함한다.
실시예에서, CM(202)는 디지털 컴포넌트(210) 및 아날로그 컴포넌트(212)를 포함한다. CM(204)의 디지털 컴포넌트(210)는 다수의 RU(202)에 의해 공유될 수 있는 DSP(216)를 포함하고, 또한 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터(218)(RU(202) 당 1개)를 포함한다. CM(204)의 아날로그 컴포넌트(212)는 복수의 RF 요소(220)(RU(202) 당 1개)를 포함한다. 각각의 RF 요소(220)는 TL(206)을 통해 연결된 SRUM(208) 내의 RF 요소(222) 각각에 연결된다. TL(206)은 광대역 연결을 지원한다. TL(206)은 옵티컬 링크, 전기적 링크, 마이크로파 링크, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
도 3은 단일 RU(300) 실시예의 블록도이다. RU(300)는 도 2의 RU들(202) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. RU(300)의 컴포넌트들은 CM(302) 및 SRUM(306)의 두 섹션으로 분리된다. 두 섹션은 TL(304)을 통해 연결된다. RU(300)는 송신기(308) 및 수신기(310)를 포함한다. SRUM은 송신기용 PA(power amplifier, 324), 수신기(310)용, 가변 AGC(automatic gain control)증폭기(326), 안테나(330), 및 안테나(330)로 신호를 이중 송신하고 안테나(330)로부터 신호를 수신하는 듀플렉서(328)를 포함한다. CM(302)은 DSP(312), 송신기(308)용 DUC(digital up-converter, 314), 송신기(308)용 D/A, 수신기(310)용 MRX(multiplex receiver, 322), 및 수신기용 A/D 컨버터(318)를 포함한다.
수신기(310)는 디지털 DPD(pre-distortion) 피드백 및 안테나(330)로부터의 RF 신호를 포함한다. 송신기(308)에서, 디지털 송신(Tx) 신호는 디지털 DUC(314)를 통해 상향 변환(up-convert)된다.
안테나로부터의 수신기(Rx) 신호 및 DPD 피드백 신호는 TL(304)을 통해 SRUM(306)으로부터 CM(302)로 전송된다. 다음으로, 신호는 MRX(322)를 통해 하향 변환(down-converted)되고 디지털화되고, 처리를 위해 DSP(312)로 송신된다. MRX(322)에서, RU들의 그룹으로부터의 Rx 신호 및 DPD 피드백 신호는 다양한 멀티플렉스 기술을 적용함으로써 하나의 다운 컨버터 및 단일 A/D(318)를 공유한다.
도 4는 TDMx(time division multiplex) MRX(400) 실시예의 블록도이다. TDMx MRX(400)는 도 3의 MRX(322)로 구현될 수 있다. TDMx MRX(400)는 복수의 믹서(418), 단일 LO(local oscillator, 416), 복수의 BPF(band pass filter, 414), 복수의 가변 AGC 증폭기(412), 스위치(410), 고속 ADC(analog-to-digital) 컨버터(406), 및 클록(CLK, 408)을 포함한다. 각 믹서(418)는 각각의 RF 신호(예를 들어, RF1, RF2, ..., RFn)를 수신하고, 수신된 RF 신호를 LO(416)로부터의 출력과 믹싱한다. 각 믹서(418)의 출력은 각각의 BPF(414)를 통과한 다음 각각의 AGC(412)를 통과한다. 각 AGC(412)로부터의 출력(예를 들어, IF1, IF2, ..., IFn)은 각각의 출력 신호(예를 들어, IF1, IF2, ..., IFn)를 차례로 고속 ADC(406)에 공급하는 스위치(410)에 제공된다. 고속 ADC(406)의 출력은 처리를 위해 DSP(402)에 제공된다.
도 5는 FDMx(frequency division multiplex ) MRX(500) 실시예의 블록도이다. FDMx MRX(500)는 도 3의 MRX(322)로 구현될 수 있다. FDMx MRX(500)는 복수의 믹서(518), 복수의 LO(516), 복수의 BPF(514), 및 복수의 가변 AGC 증폭기(512), 결합기(510), 고속 ADC(506), 및 CLK(518)을 포함한다. 각 믹서(518)는 각각 RF 신호(예를 들어, RF1, RF2, ..., RFn)를 수신하고 수신된 RF 신호를 믹서 각각의 LO(516)로부터의 출력과 믹싱한다. 각 믹서(518)의 출력은 각각의 BPF(514)를 통과한 다음, 각 AGC(512)를 통과한다. 각각의 AGC(512)로부터의 출력(예를 들어, IF1, IF2, ... IFn)은 고속 ADC(506)에 단일 출력 신호(예를 들어, IF)를 고속 ADC(506)으로 제공하는 결합기(510)에 제공된다. 고속 ADC(506)의 출력은 처리를 위해 DSP(502)에 제공된다.
도 6은 TL에 대한 옵티컬 링크(600)의 실시예 블록도이다. 옵티컬 링크(600)는 도 2의 TL(206)을 구현하는데 사용될 수 있다. 옵티컬 링크(600)는 CM(602) 및 SRUM(604) 각각에 연결된 O/E(optical-to-electrical) 컨버터(606)를 포함한다. 두 O/E 컨버터(606)는 옵티컬 도파관(608), 예를 들어, 광섬유(optical fiber) 이다. 전송을 위해, O/E 컨버터(606)는 광 도파관(608)을 통해 전기 신호를 옵티컬 신호로 변환한다. O/E 컨버터(606)는 또한 옵티컬 도파관(608)으로부터 수신된 옵티컬 신호를 전기 신호로 변환한다.
도 7은 TL에 대한 마이크로파 링크(700) 실시예의 블록도이다. 마이크로파 링크(700)는 도 2의 TL(206)을 구현하는데 사용될 수 있다. 마이크로파 링크는 CM(702)에 연결된 안테나(706) 및 SRUM(704)에 연결된 안테나(706)를 포함한다. SRUM과 CM(702) 사이의 신호는 2개의 안테나(706) 사이에 설정된 마이크로파 링크에 의해 무선으로 송신된다.
도 8은 TL에 대한 전기적 링크(800) 실시예의 블록도이다. 전기적 링크(800)는 도 2의 TL(206)을 구현하는데 사용될 수 있다. 전기 링크(806)는, SRUM(804)과 CM(802) 사이에서 전기 신호를 전송하기 위한 전기 도파관(806)을 포함한다. 전기 도파관(806)은 전기 전도성 와이어(electrically conducting wire), 동축 케이블 또는 신호를 전기적으로 전송하기 위한 다른 수단 일 수 있다.
도 9는 세 가지 상이한 유형의 무선 아키텍처를 도시하는 개략도이다. 3가지 유형의 무선 아키텍처는 매크로 셀 아키텍처(macro cell architecture, 902), 소형 셀 아키텍처(small cell architecture, 904), 및 개시된 PRA(906)의 실시예를 포함한다. 매크로 셀 아키텍처(902)는 커버리지 영역(914) 내의 복수의 UE(916)에 무선 서비스를 제공하는 단일 RU(912)를 가진 단일 셀 타워(single cell tower, 910)를 포함한다.
소형 셀 아키텍처(904)는, 각각에 소형 RU(922)를 가진 복수의 셀 타워(920)를 포함한다. 각 RU는, 그 각각의 커버리지 영역(924)을 가진 복수의 UE(926)에 무선 서비스를 제공한다. 각 셀 타워(920)는 매크로 셀 타워(910)의 커버리지 영역(916)에 의해 제공되는 것 보다 좁은 커버리지 영역을 가진다.
소형 셀의 커버리지 영역(924)의 전부에 의해 제공되는 소형 셀 아키텍처(904)의 총 커버리지 영역은, 매크로 셀의 커버리지 영역(916)의 크기보다 대략 비슷할 수 있다. 그러나 소형 셀 아키텍처(904)는 매크로 셀 타워(910)에 의해 제공될 수 있는 것보다 더 많은 무선 서비스를 UE(926)에 제공할 수 있다.
PRA(906)는 셀 타워(930)의 정상(top)에 복수의 SRUM(932)을 가진 단일 셀 타워(930)를 포함한다. CM은 셀 타워(930)의 베이스(base), 셀 타워(930) 근처, 또는 몇몇 다른 위치에 배치될 수 있다. SRUM(932)에 의해 서비스되는 커버리지 영역(934)은 매크로 셀 구조(902)의 커버리지 영역과 대략 동일하다. 그러나 SRUM(932)에 의해 서비스되는 UE(936)의 수는 매크로 셀 타워(910)에 의해 서비스되는 UE(916)의 수보다 크다. 타워(930) 상의 SRUM(932) 각각은 커비리지 영역(934) 내의 UE(936)의 서브 셋의 일부를 서비스한다. 따라서, PRA(906)는 소형 셀 아키텍처(예를 들어, 매크로 셀이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 UE에 대한 고용량 무선 통신)의 이점을 가지는 매크로 셀(902)(예를 들어, 소정의 커버리지 영역에 대한 단일 셀 타워)의 이점들을 제공한다. 그러나 단일 셀 타워(930)는 주어진 커버리지 영역 크기에 이용될 수 있고, 최소 수의 컴포넌트만이 셀 타워의 정상에 배치되기 때문에, PRA(906)는 소형 셀 아키텍처(904)보다 저렴하고 구현하기 쉽다. 따라서 더 많은 RU를 구현하기 위한 공간을 절약할 수 있다. 또한, PRA는 복수의 RU가 공유할 수 있는 일부 요소의 중복을 방지하지만, 소형 셀 아키텍처에서는, RU가 물리적으로(예를 들어, 지리적으로) 서로 분산되어있기 때문에, RU 간 공유될 수 없는 완전한 컴포넌트의 세트를 가져야 한다. 또한, 소형 셀 아키텍처(904)에 대한 백홀은 PRA(906)보다 더 복잡하다.
도 10은 본 발명에서 개시된 장치 및 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 처리 시스템(1000)의 블록도이다. 구체적 장치는 도시된 모든 구성 요소를 활용하거나, 또는 구성 요소의 서브 세트와 통합 수준이 장치마다 다를 수 있습니다. 또한, 장치는, 다중 처리 유닛, 프로세서, 메모리, 송신기, 수신기 등과 같은 컴포넌트의 복수의 인스턴스(instance)를 포함할 수 있다. 처리 시스템(1000)은, 하나 이상의 입/출력 장치, 예컨대 스피커, 마이크로폰, 마우스, 터치 스크린, 키패드, 키보드, 프린터, 디스플레이 등이 장착된 처리 유닛(1001)을 포함할 수 있다. 처리 유닛(1001)은 버스(1040)에 연결된, CPU(central processing unit, 1010), 메모리(1020), 대용량 저장 장치(1030), 네트워크 인터페이스(1050), I/O 인터페이스(1060) 및 안테나 회로(1070)를 포함할 수 있다. 처리 유닛(1001)은 또한 안테나 회로에 연결된 안테나 요소(1075)를 포함한다.
버스(1040)는, 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스(peripheral bus), 비디오 버스 등을 포함하는 임의의 유형의 몇몇 버스 아키텍처들 중 하나 이상일 수 있다. CPU(1010)는 임의의 유형의 전자 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(1020)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchronous DRAM), ROM(Read-Only Memory) 또는 이들의 조합 등과 같은 임의의 유형의 시스템 메모리를 포함할 수 있다. 실시예에서, 메모리(1020)는 부트 업(boot-up)시 사용되는 ROM 및 프로그램을 실행하는 동안 사용되는, 프로그램 및 데이터 저장을위한 DRAM을 포함할 수 있다.
대용량 저장 장치(1030)는 데이터, 프로그램, 및 다른 정보를 저장하고, 버스(1040)를 통해 액세스 가능한 데이터, 프로그램, 및 다른 정보를 생성하도록 구성된 임의의 유형의 저장 장치를 포함할 수 있다. 대용량 저장 장치(1030)는, 예를 들어, 솔리드 스테이트 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 광학 디스크 드라이브 등을 포함할 수 있다.
I/O 인터페이스(1060)는 외부 입력 및 출력 장치들을 처리 유닛(1001)에 연결하기 위한 인터페이스들을 제공할 수 있다. I/O 인터페이스(1060)는 비디오 어댑터를 포함할 수 있다. 입력 및 출력 장치의 예는, 비디오 어댑터에 연결된 디스플레이 및 I/O 인터페이스에 결합 된 마우스/키보드/프린터를 포함할 수 있다. 다른 장치들이 처리 유닛(1001)에 결합 될 수 있고, 더 많거나 더 적은 인터페이스 카드가 사용될 수 있다. 예를 들어, USB(Universal Serial Bus)(도시되지 않음)와 같은 직렬 인터페이스는 프린터에 대한 인터페이스를 제공하는데 사용될 수 있다.
안테나 회로(1070) 및 안테나 요소(1075)는, 처리 유닛(1001)이 네트워크를 통해 원격 유닛과 통신할 수 있게 한다. 실시예에서, 안테나 회로(1070) 및 안테나 요소(1075)는 LTE(Long Term Evolution), CDMA(Code Division Multiple Access), 광대역 CDMA(WCDMA: Wideband CDMA), 및 GSM(Gobal System for Mobile Communications) 네트워크를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 안테나 회로(1070)는 FD(Full Duplex) 모드로 동작한다. 일부 실시예에서, 안테나 회로(1070) 및 안테나 요소(1075)는 또한 다른 장치에 블루투스 및/또는 WiFi 접속을 제공할 수 있다. 실시예에서, 안테나 회로(1070)는 송신 된 신호 제거 시스템을 포함한다.
처리 유닛(1001)은 또한, 이더넷 케이블 등과 같은 유선 링크 및/또는 액세스 노드 또는 상이한 네트워크에 대한 무선 링크를 포함하는 하나 이상의 네트워크 인터페이스들(1050)을 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1001)는 처리 유닛(1001)이 네트워크 1080)를 통해 원격 유닛과 통신할 수 있도록 한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스(1050)는, 하나 이상의 송신기/송신 안테나 및 하나 이상의 수신기/수신 안테나를 통해 무선 통신을 제공할 수 있다. 실시예에서, 처리 유닛(1001)은, 데이터 처리 및, 다른 처리 유닛, 인터넷, 원격 저장 설비 등과 같은 원격 장치와의 통신을 위해 근거리 통신망(local-area network) 또는 광역 네트워크(wide-area network)에 연결된다.
본 발명이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변경, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 당업자는, 본 명세서의 개시 내용으로부터 현재 존재하거나 나중에 개발될 공정, 기계, 제조, 물질의 조성물, 수단, 방법 또는 단계가 여기에서 설명된 실시예에 대응하는 결과와 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있음을 쉽게 알 수 있기 때문에, 개시의 범위는 본원에 기술된 특정 실시예에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 그러한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성물, 수단, 방법 또는 단계를 그 범위 내에 포함하고자 한다.

Claims (26)

  1. 고용량 무선 통신을 위한 시스템으로서,
    복수의 SRUM(small radio unit module); 및
    고속 TL(transport layer)을 통해 상기 복수의 SRUM에 연결되도록 구성된 단일 CM(central module)
    을 포함하고,
    상기 복수의 SRUM 각각은 SRUM RF(radio frequency) 요소 및 안테나를 포함하고, 상기 CM은 DSP(digital signal processor), A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF 요소를 포함하며,
    상기 복수의 SRUM 각각은 하나의 CM RF 요소 및 하나의 D/A 컨버터와 개별적으로 연관됨으로써, 다른 RU(radio unit)와 독립적으로 동작하도록 구성된 RU를 형성하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SRUM 각각은 Tx(transmitter) PA(power amplifier), AGC(automatic gain control) 증폭기, 안테나, 및 상기 안테나, 상기 Tx PA, 및 상기 AGC 증폭기에 연결된 듀플렉서(duplexer)를 포함하고,
    상기 듀플렉서는 상기 Tx PA로부터 상기 안테나로 Tx 신호를 송신하고, 상기 안테나로부터 상기 AGC 증폭기로 Rx 신호를 송신하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 CM은 복수의 RU에 의해 공유되는 MRX(multiplex receiver)를 더 포함하는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 MRX는 TDMx(time division multiplex) MRX인, 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 MRX는 FDMx(frequency division multiplex ) MRX인, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RU는 저 전력 RU(low-power RU)인, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 TL은 옵티컬 링크(optical link), 마이크로파 링크(microwave link), 및 전기 링크(electrical link) 중 하나를 포함하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 DSP 및 상기 A/D 컨버터는 복수의 RU에 의해 공유되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 CM은 상기 SRUM과 인접한 무선 타워(radio tower) 상의 상승한 위치에 함께 배치되지 않는, 시스템.
  10. 고용량 무선 통신을 위해 구성된 네트워크 요소로서,
    백홀 네트워크(backhaul network)에 대한 링크에 접속하도록 구성된 CM(central module) - 상기 CM은, DSP(digital signal processor), 복수의 A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF(central module radio frequency) 요소를 포함함 - ; 및
    복수의 SRUM(small radio unit module)
    을 포함하고,
    상기 SRUM 각각은 SRUM RF 요소 및 안테나를 포함하고, 상기 SRUM 각각은 고속 TL(transport layer)을 통해 상기 CM에 접속하도록 구성되며,
    상기 복수의 SRUM 각각은 하나의 CM RF 요소 및 하나의 D/A 컨버터에 개별적으로 연관됨으로써, 다른 RU와 독립적으로 동작하도록 구성된 RU를 형성하는, 네트워크 요소.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 SRUM 각각은 Tx(transmitter) PA(power amplifier), AGC(automatic gain control) 증폭기, 안테나, 및 상기 안테나, 상기 Tx PA, 및 상기 AGC 증폭기에 연결된 듀플렉서(duplexer)를 포함하고,
    상기 듀플렉서는 상기 Tx PA로부터 상기 안테나로 Tx 신호를 송신하고, 상기 안테나로부터 상기 AGC 증폭기로 Rx 신호를 송신하는, 네트워크 요소.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 CM은 복수의 RU에 의해 공유되는 MRX(multiplex receiver)를
    더 포함하는, 네트워크 요소.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 MRX는 TDMx(time division multiplex) MRX인, 네트워크 요소.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 MRX는 FDMx(frequency division multiplex ) MRX인, 네트워크 요소.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 RU는 저 전력 RU(low-power RU)인, 네트워크 요소.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 TL은 옵티컬 링크(optical link), 마이크로파 링크(microwave link), 및 전기 링크(electrical link) 중 하나를 포함하는, 네트워크 요소.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 CM은 상기 SRUM과 인접한 무선 타워(radio tower)의 상부 가까이에 함께 배치되지 않는, 네트워크 요소.
  18. 고용량 무선 통신을 위한 송신 포인트(TP: transmission point)로서,
    복수의 저 전력 RU(radio unit)를 포함하고,
    상기 RU 각각은 복수의 무선 컴포넌트를 포함하며,
    상기 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 CM(central module)에 위치하고, 상기 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 SRUM(small radio units module)에 위치하고, 상기 CM에 위치한 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 복수의 RU에 의해 공유되며, 상기 SRUM에 있는 복수의 무선 컴포넌트의 일부는 고속 TL(transport layer)을 통해 상기 CM 내의 무선 컴포넌트 일부와 연결되도록 구성된, 송신 포인트.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 CM은 DSP(digital signal processor), 복수의 A/D(analog-to-digital) 컨버터, 복수의 D/A(digital-to-analog) 컨버터, 및 복수의 CM RF(central module radio frequency) 요소를 포함하는, 송신 포인트.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 DSP와 상기 A/D 컨버터는 복수의 RU에 의해 공유되는, 송신 포인트.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 SRUM의 각각은 SRUM RF(radio frequency) 요소 및 안테나를 포함하는, 송신 포인트.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 SRUM 각각은 Tx(transmitter) PA(power amplifier), AGC(automatic gain control) 증폭기, 안테나, 및 상기 안테나, 상기 Tx PA, 및 상기 AGC 증폭기에 연결된 듀플렉서(duplexer)를 포함하고,
    상기 듀플렉서는 상기 Tx PA로부터 상기 안테나로 Tx 신호를 송신하고, 상기 안테나로부터 상기 AGC 증폭기로 Rx 신호를 송신하는, 송신 포인트.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 CM은 복수의 RU에 의해 공유되는 MRX(multiplex receiver)를
    더 포함하는, 송신 포인트.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 MRX는 TDMx(time division multiplex) MRX인, 송신 포인트.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 MRX는 FDMx(frequency division multiplex ) MRX인, 송신 포인트.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 TL은 옵티컬 링크(optical link), 마이크로파 링크(microwave link), 및 전기 링크(electrical link) 중 하나를 포함하는, 송신 포인트.
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