KR20220016195A - 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국 - Google Patents

기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국 Download PDF

Info

Publication number
KR20220016195A
KR20220016195A KR1020217043089A KR20217043089A KR20220016195A KR 20220016195 A KR20220016195 A KR 20220016195A KR 1020217043089 A KR1020217043089 A KR 1020217043089A KR 20217043089 A KR20217043089 A KR 20217043089A KR 20220016195 A KR20220016195 A KR 20220016195A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
phase
phase difference
base station
local oscillation
Prior art date
Application number
KR1020217043089A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102656996B1 (ko
Inventor
페이 두안
Original Assignee
지티이 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지티이 코포레이션 filed Critical 지티이 코포레이션
Publication of KR20220016195A publication Critical patent/KR20220016195A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102656996B1 publication Critical patent/KR102656996B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/004—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
    • H04B17/21—Monitoring; Testing of receivers for calibration; for correcting measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0008—Synchronisation information channels, e.g. clock distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0035—Synchronisation arrangements detecting errors in frequency or phase
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 개시는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국에 관한 것이며, 본 개시에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치는, 복수의 채널, 클럭 회로 및 교정 회로를 포함한다. 각 채널 상에는 국부 발진 신호를 생성하는 국부 발진 회로가 설치되고, 클럭 회로는 각 채널로 클럭 신호를 제공하도록 각 채널에 연결된다. 교정 회로는 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하고, 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 교정을 수행하도록 구성된다. 본 개시에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치는 각 채널에 국부 발진 회로가 별도로 설치되고, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다.

Description

기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국
본 개시는 통신기술 분야에 관한 것으로, 특히 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국에 관한 것이다.
최신 통신기술은 신호 위상 제어에 대한 요구가 더 높고, Massive MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 및 빔포밍(beamforming) 기술은 어레이 유닛의 위상 및 진폭을 정밀하게 제어할 것을 요구하고 있다.
채널 간 위상의 동기화 상태를 유지하기 위하여, 관련 기술 중 대다수의 기지국은 공통 국부 발진 방식을 사용하고 있다. 그러나, 시스템 어레이 유닛의 개수가 지속적으로 증가하고 채널 개수가 증가함에 따라, 공통 국부 발진 방식 중 국부 발진 분배 및 배선에 대한 설계가 어려울 뿐만 아니라 PCB면적을 차지하므로 장치의 전체 부피를 증가시킨다.
본 개시는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 문제를 해결하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치는, 각 채널마다 국부 발진 신호(local oscillation signal)를 생성하는 국부 발진 회로가 설치되어 있는 복수의 채널; 각 상기 채널로 클럭 신호를 제공하도록 각 상기 채널에 연결되는 클럭 회로(clock circuit); 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하고 상기 위상차에 의해 각 상기 채널에 대해 위상 교정을 수행하도록 구성되는 교정 회로;를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법은, 상기 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치를 이용하여 다중 채널 위상 동기화를 진행하되, 상기 방법은 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계; 상기 위상차에 의해 각 상기 채널에 대해 위상 교정을 수행하는 단계;를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국은 상기 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치를 다중 채널 위상 동기화 장치로 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국은 각 채널마다 별도의 국부 발진 회로가 설치되어 있고, 모든 채널이 하나의 클럭을 공동으로 사용한다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치는, 각 채널마다 국부 발진 회로가 별도로 설치되되, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다. 이에 따라, 공통의 클럭 기준을 통해 각 채널의 위상을 어느 정도 동기화시킬 수 있다. 이에, 시스템 배선이 더욱 간편하고, 유연해질 수 있다. 게다가, 클럭 신호의 주파수가 낮고 삽입 손실(insertion loss)이 적으므로 증폭기를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 스퍼(spur)의 영향을 지나치게 고려하지 않아도 되므로 기지국의 전체 구조를 효율적으로 단순화시켜 기지국의 다중 채널 위상 동기화의 문제를 해결하였다. 한편, 각 채널에 대해 실시간으로 위상 교정을 진행하므로 하드웨어를 단순화시킨 후에도 위상 동기화 성능에 영향 주지 않도록 보장할 수 있다.
본 개시에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법은, 각 채널마다 국부 발진 회로가 별도로 설치되되, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다. 이에 따라, 공통의 클럭 기준을 통해 각 채널의 위상을 어느 정도 동기화시킬 수 있다. 이에 시스템 배선이 더욱 간편하고, 유연해질 수 있다. 게다가, 클럭 신호의 주파수가 낮고 삽입 손실(insertion loss)이 적으므로 증폭기를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 스퍼(spur)의 영향을 지나치게 고려하지 않아도 되므로 기지국의 전체 구조를 효율적으로 단순화시켜 기지국의 다중 채널 위상 동기화의 문제를 해결하였다. 한편, 각 채널에 대해 실시간으로 위상 교정을 진행하므로 하드웨어를 단순화시킨 후에도 위상 동기화 성능에 영향 주지 않도록 보장할 수 있다.
도 1은 관련 기술 중 공통 국부 발진 방식의 시스템 개략도이다.
도 2는 관련 기술 중 공통 국부 발진 방식의 시스템 위상차 분석도이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 공통 클럭 방식의 시스템 개략도이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 공통 클럭 방식의 시스템 위상차 분석도이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법의 플로우 차트이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 방법의 플로우 차트이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법의 플로우 차트이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법의 플로우 차트이다.
도 9는 관련 기술 중 참조용 시스템 실예의 개략도이다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 공통 클럭 기준의 실예를 보여준 개략도이다.
본 개시의 목적을 구현하기 위해 사용된 기술수단 및 효과를 더욱 상세하게 설명하기 위하여, 이하 첨부된 도면 및 바람직한 실시예를 결합하여 본 개시를 상세하게 설명한다.
관련 기술에서, 기지국의 각 채널 간 위상 동기화 상태를 유지하기 위하여, 대다수 기지국에서는 도 1에 도시된 공통 국부 발진 방식을 사용한다. 공통 국부 발진 방식의 기지국 시스템은 동일한 클럭 발생기(122), PLL(국부 발진기)(101), 국부 발진 분배기(102) 및 증폭 회로(103, 109, 114)로 구성된다.
공통 국부 발진 방식의 가장 큰 특징은 전체 장치의 모든 송수신 채널의 국부 발진 신호가 모두 하나의 국부 발진기(101)로부터 수신되는 것인데, 이를 통해 각 채널의 믹서에 도착한 위상이 동일하도록 보장할 수 있으며 기저대역 신호 위상이 일치하기만 하면 N개의 채널(TX1～N)이 같은 위상을 송신하도록 보장할 수 있다.
공통 국부 발진 방식은 교정을 진행해야 하는데, 이는 국부 발진 분배기의 각 채널의 인쇄회로판(Printed Circuit Board; PCB)의 배선 및 연결 헤드 등의 차이로 인해 일정한 위상차가 생겨 교정을 진행한 후 기저대역에서 보상을 진행해야 하기 때문이다. 공통 국부 발진 방식의 위상차가 시간에 따른 변화가 적으므로 공통 국부 발진의 교정이 아주 간단하며, 교정을 초기화한 후 몇 시간 지나서 교정을 한번 진행하기만 하면 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공통 국부 발진 방식을 사용할 경우 동일한 PLL(국부 발진기)에서 N개의 송수신 링크로 국부 발진 신호를 제공해야 하는데, 이 경우 국부 발진 신호가 분배되어 각 링크에 도착할 때 레벨(Level)이 낮아질 뿐만 아니라 국부 발진 신호 주파수가 높고, PCB 소모가 크므로 증폭 회로 등을 증설해야 한다. 이로 인해 시스템에 칩면적을 별도로 추가해야 하고, 전력소모 및 원가도 증가하게 된다. 동시에 국부 발진 신호 주파수가 상대적으로 높으므로 국부 발진의 분배 배선에 의해 시스템에 스퍼(spur)가 쉽게 발생하므로 불안정한 리스크를 초래한다. 시스템 어레이 유닛의 개수가 지속적으로 증가하고 채널의 개수가 증가함에 따라 64 채널 또는 128 채널의 전체 장치에서 국부 발진 분배 및 배선과 면적 간의 모순은 거의 해결할 수 없다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치는, 복수의 채널, 클럭 회로 및 교정 회로를 포함한다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국은 복수의 채널을 포함하고, 각 채널에는 국부 발진 신호를 생성하는 국부 발진 회로가 설치된다. 클럭 회로는 각 채널로 클럭 신호를 제공하도록 각 채널에 연결된다. 교정 회로는 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하고, 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 교정을 수행하도록 구성된다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치는, 각 채널마다 국부 발진 회로가 별도로 설치되되, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다. 이에 따라, 공통의 클럭 기준을 통해 각 채널의 위상을 어느 정도 동기화시킬 수 있다. 이에 시스템 배선이 더욱 간편하고, 유연해질 수 있다. 게다가, 클럭 신호의 주파수가 낮고 삽입 손실(insertion loss)이 적으므로 증폭기를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 스퍼(spur)의 영향을 지나치게 고려하지 않아도 되므로 기지국의 전체 구조를 효율적으로 단순화시켜 기지국의 다중 채널 위상 동기화의 문제를 해결하였다. 한편, 각 채널에 대해 실시간으로 위상 교정을 진행하므로 하드웨어를 단순화시킨 후에도 위상 동기화 성능에 영향 주지 않도록 보장할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 교정 회로는 획득 모듈 및 교정 모듈을 포함한다.
여기서, 획득 모듈은 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하도록 구성된다.
교정 모듈은 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 교정을 수행하도록 구성된다.
유의해야 할 것은, 본 개시에서, 각 채널에는 국부 발진 회로가 별도로 설치되고, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다. 본 개시는 이를 공통 클럭 기준 방식으로 정의한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일부 실시예에 따르면, 획득 모듈은,
교정 신호를 각 채널로 송신하고;
복수의 채널 중 하나를 선택하여 기준 채널로 사용하고 교정 신호에 의해 나머지 채널과 기준채널과의 위상차를 계산하도록 구성된다.
도 3를 결합하면, 디지털 기저대역 처리 유닛(208)은 각 채널로 하나의 특수 교정 신호를 발송할 수 있으며, 이 교정 신호는 각 채널을 통과한 후 교정 채널(226)에서 디지털 기저대역 처리 유닛(208)으로 리턴한다. 복수의 채널 중 하나를 선택하여 기준채널로 사용하고, 기준채널을 기준으로 나머지 채널과 기준채널과의 위상차를 계산한다.
이에 따라, 디지털 기저대역 처리 유닛(208)은 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 보상을 수행하여 모든 채널의 위상이 기준채널에 정렬되도록 할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에서, 위상차는 각 채널의 국부 발진 위상차 및 배선 위상차를 포함할 수 있다.
여기서, 국부 발진 위상차는 전압 제어 발진기 위상차, 주파수 분주기 위상차 및 위상 검출기 위상차를 포함할 수 있고, 배선 위상차는 국부 발진 배선 위상차 및 클럭 배선 위상차를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, PLL(국부 발진기)은 위상 잡음을 발생시킬 수 있는데, 이 위상 잡음은 VCO(전압 제어 발진기), 주파수 분주기 및 위상 검출기에 존재한다. 이러한 잡음 성분은 PLL(국부 발진기)의 위상이 기준 클럭의 위상으로부터 편이되게 만든다. 그러므로 서로 다른 PLL이 출력한 위상들 간에 위상 변동(Δpll)이 존재한다. 클럭 회로(CLK)와 PLL 사이의 배선은 Δclkpath를 발생시킬 수 있으며, 국부 발진 회로 배선은 ΔLO_path를 발생시킬 수 있다. 즉, 본 개시에 사용된 공통 기준 방식에서, 위상 변동은 Δpll, Δclkpath 및 ΔLO_path를 포함한다. 여기서, Δclkpath 및 ΔLO_path은 모두 배선에 의해 발생된 위상차에 속하며, 위상차는 PCB 배선의 길이, 굵기, 재질, 코너에 의해 발생할 수 있고, 또한 동축 케이블의 어댑터, 길이, 재질에 의해서도 발생할 수 있음을 실험을 통해 알 수 있다.
각 채널과 기준채널과의 위상차를 계산하여 상기 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 보상을 수행함으로써 모든 채널 위상이 기준채널에 정렬되도록 할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에서, 장치는,
예정된 위상 교정 조건을 만족하는지 여부를 판단하고;
예정된 위상 교정 조건을 만족할 경우, 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하도록 획득 모듈을 트리거하는 판단 모듈을 더 포함한다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 예정된 위상 교정 조건은 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과하는 것과; 및/또는, 예정된 교정 시간에 도달한 것을 포함한다.
다시 말해, 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과할 경우, 각 채널에 대해 위상 교정 보상을 수행한다. 또는, 바로 이전 교정 보상과의 시간간격이 예정된 교정 시간에 도달한 경우, 각 채널에 대해 위상 교정 보상을 수행한다. 또는, 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과하되, 바로 이전 교정 보상과의 시간간격이 예정된 교정 시간에 도달한 경우, 각 채널에 대해 위상 교정 보상을 수행한다.
유의해야 할 것은, 앞서 설명한 바와 같이, 본 개시에 사용된 공통 클럭 기준 방식에서, 위상 변동은 Δpll, Δclkpath 및 ΔLO_path을 포함한다. 비록 이러한 위상차들은 일정하지만, 온도가 변화할 경우, 위상차 변동이 생기므로 공통 기준 방식의 전체 장치는 교정된 후 각 채널 위상이 이미 정렬되었으나, 온도가 크게 변화한 경우에 Δclkpath 및 ΔLO_path로 인한 위상차 변화가 과도하게 커져 각 채널 간의 위상차가 상응한 요구를 벗어나 트래픽에 영향을 미친다. 그러므로 전체 장치 설계에서 Δclkpath 및 ΔLO_path가 최대한 작은 값을 유지하도록 PCB배선을 제어해야 하지만 시스템의 복잡성으로 인해 Δclkpath 및 ΔLO_path가 완전히 해소되지 못하므로 교정 보상을 수행해야 한다. Pll에 의해 발생한 위상차(Δpll)도 시간 및 온도에 따라 수시로 변화하므로 마찬가지로 교정 보상을 수행해야 한다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 각 채널 상의 국부 발진 회로의 국부 발진 배선의 길이는 동일하다. 각 채널 상의 국부 발진 회로의 국부 발진 배선의 길이를 동일하게 하므로 각 채널의 서로 다른 PLL가 출력한 위상에 존재하는 위상 변동(Δpll)을 낮출 수 있으며, 이로써 각 채널의 위상 일치성을 향상시키는데 유리함을 이해할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에서, 클럭 회로에서 각 상기 채널로 연결되는 클럭 배선의 길이는 동일하다. 클럭 회로에서 각 상기 채널에 연결되는 클럭 배선의 길이를 동일하게 설치하므로 클럭 회로(CLK)와 PLL 사이의 배선에 의해 발생되는 클럭 배선 위상차(Δclkpath)를 낮출 수 있고, 이로써 각 채널의 위상 일치성을 향상시키는데 유리함을 이해할 수 있다.
도 3 및 도 5에서 도시된 바와 같이, 본 개시의 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법에 따르면, 상기 방법은 상기 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치를 이용하여 다중 채널 위상 동기화를 수행하며, 상기 방법은,
S101: 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계;
S102: 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 교정을 수행하는 단계;를 포함한다.
본 개시에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법은, 각 채널마다 국부 발진 회로가 별도로 설치되되, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다. 이에 따라, 공통의 클럭 기준을 통해 각 채널의 위상을 어느 정도 동기화시킬 수 있다. 이에 시스템 배선이 더욱 간편하고, 유연해질 수 있다. 게다가, 클럭 신호의 주파수가 낮고 삽입 손실(insertion loss)이 적으므로 증폭기를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 스퍼(spur)의 영향을 지나치게 고려하지 않아도 되므로 기지국의 전체 구조를 효율적으로 단순화시켜 기지국의 다중 채널 위상 동기화의 문제를 해결하였다. 한편, 각 채널에 대해 실시간으로 위상 교정을 진행하므로 하드웨어를 단순화시킨 후에도 위상 동기화 성능에 영향 주지 않도록 보장할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일부 실시예에 따르면, 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계는,
S201: 교정 신호를 각 채널로 송신하는 단계;
S202: 복수의 채널 중 하나를 선택하여 기준채널로 사용하고, 교정 신호에 의해 나머지 채널과 기준채널과의 위상차를 계산하는 단계;를 포함하고,
도 3을 결합하면, 디지털 기저대역 처리 유닛(208)은 각 채널로 하나의 특수 교정 신호를 발송할 수 있으며, 이 교정 신호는 각 채널을 통과한 후 교정 채널(226)에서 디지털 기저대역 처리 유닛(208)으로 리턴하고
도 3을 결합하면, 복수의 채널 중 하나를 선택하여 기준채널로 사용하고, 기준채널을 기준으로 나머지 채널과 기준채널과의 위상차를 계산한다.
이에 따라, 디지털 기저대역 처리 유닛(208)은 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 보상을 수행하여 모든 채널의 위상이 기준채널에 정렬되도록 한다.
본 개시의 일부 실시예에서, 위상차는 각 채널의 국부 발진 위상차 및 배선 위상차를 포함할 수 있다.
여기서, 국부 발진 위상차는 전압 제어 발진기 위상차, 주파수 분주기 위상차 및 위상 검출기 위상차를 포함할 수 있고, 배선 위상차는 국부 발진 배선 위상차 및 클럭 배선 위상차를 포함할 수 있다.
유의해야 할 것은, 도 2에 도시된 바와 같이, 관련 기술에 사용된 공통 국부 발진 방식에서, PLL(국부 발진기)에서 믹서까지의 배선 차이로 인해 위상 변동(ΔLO_path)을 발생할 수 있다. 이에 따라, 공통 국부 발진 방식의 위상 변동에는 국부 발진 회로 배선에 의해 발생한 ΔLO_path만 존재하게 되는데, 이는 기존 방식이 복잡한 국부 발진 방식에 의해 위상에 영향주는 요소가 감소하였기 때문이다.
본 개시에 따른 공통 클럭 방식에서, 도 4에 도시된 바와 같이, PLL(국부 발진기)은 위상 잡음을 발생시킬 수 있는데, 이 위상 잡음은 VCO(전압 제어 발진기), 주파수 분주기 및 위상 검출기에 존재한다. 이러한 잡음 성분은 PLL(국부 발진기)의 위상이 기준 클럭의 위상으로부터 편이되게 만든다. 그러므로 서로 다른 PLL 출력 위상에 위상 변동(Δpll)이 존재한다. 클럭 회로(CLK)와 PLL 사이의 배선은 Δclkpath를 발생시킬 수 있으며, 국부 발진 회로 배선은 ΔLO_path를 발생시킬 수 있다. 즉, 본 개시에 사용된 공통 기준 방식에서, 위상 변동은 Δpll, Δclkpath 및 ΔLO_path를 포함한다. 여기서, Δclkpath 및 ΔLO_path은 모두 배선에 의해 발생한 위상차에 속하며, 위상차는 PCB 배선의 길이, 굵기, 재질, 코너에 의해 발생할 수 있고, 또한 동축 케이블의 어댑터, 길이, 재질에 의해서도 발생할 수 있음을 실험을 통해 알 수 있다.
각 채널과 기준채널과의 위상차를 계산하고 상기 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 보상을 수행함으로써 모든 채널 위상이 기준채널에 정렬되도록 할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일부 실시예에서, 상기 방법은,
S301: 예정된 위상 교정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
S302: 예정된 위상 교정 조건을 만족할 경우, 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계;를 포함한다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 예정된 위상 교정 조건은, 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과하는 것과; 및/또는, 예정된 교정 시간에 도달한 것을 포함한다.
다시 말해, 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과할 경우, 각 채널에 대해 위상 교정 보상을 수행한다. 또는, 바로 이전 교정 보상과의 시간간격이 예정된 교정 시간에 도달한 경우, 각 채널에 대해 위상 교정 보상을 수행한다. 또는, 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과하되, 바로 이전 교정 보상과의 시간간격이 예정된 교정 시간에 도달한 경우, 각 채널에 대해 위상 교정 보상을 수행한다.
유의해야 할 것은, 앞서 설명한 바와 같이, 본 개시에 사용된 공통 클럭 기준 방식에서, 위상 변동은 Δpll, Δclkpath 및 ΔLO_path을 포함한다. 비록 이러한 위상차들은 일정하지만, 온도가 변화할 경우, 위상차 변동이 생기므로 공통 기준 방식의 전체 장치는 교정된 후 각 채널 위상이 이미 정렬되었으나, 온도가 크게 변화한 경우에 Δclkpath 및 ΔLO_path로 인한 위상차 변화가 과도하게 커져 각 채널 간의 위상차가 상응한 요구를 벗어나 트래픽에 영향을 미친다. 그러므로 전체 장치 설계에서 Δclkpath 및 ΔLO_path가 최대한 작은 값을 유지하도록 PCB배선을 제어해야 하지만 시스템의 복잡성으로 인해 Δclkpath 및 ΔLO_path가 완전히 해소되지 못하므로 교정 보상을 수행해야 한다. Pll에 의해 발생한 위상차(Δpll)도 시간 및 온도에 따라 수시로 변화하므로 마찬가지로 교정 보상을 수행해야 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 각 채널에 대한 교정 보상을 촉발시키는 요소는 시간 및 온도이다. 전체 장치의 온도 변화가 일정 범위를 초과하거나 또는 일정 시간을 경과하면 위상 교정 보상을 수행하기 시작한다. 운영 사업자가 제시한 5°이하의 위상 오차 요구에 따라 전체 장치의 온도 변화가 10℃를 초과하는 것과, 30분의 시간 변화를 교정 촉발 조건으로 설정할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 시스템에 전원을 연결한 후 교정을 초기화한다. 기지국이 작동하는 과정에 시스템 CPU은 전체 장치의 온도를 되판독할 수 있으며, 온도 변화가 10℃를 초과할 경우, 위상 교정을 1회 수행한다. 동시에 바로 이전 위상 교정한 시점으로부터 30분이 지나면, 시스템은 위상 교정을 1회 수행한다. 이에 따라, 공통 기준 방식의 기지국 시스템의 트래픽 등 서비스가 정상으로 이루어지도록 보장할 수 있다.
도 3 및 도 4를 결합하면, 신호는 안테나 포트로부터 커플링되어 N-웨이 결합기에 진입하여 교정 채널을 통과한 후 기저대역에 진입하고, 디지털 기저대역 처리 유닛(208)은 N채널과 기준채널과의 위상차(ΔPhaseN)를 계산하고, 기저대역 신호에서 위상 보상(ΔCalN)를 수행한다. 이를 통해 보상한 후의 N채널과 기준채널과의 위상차가 0이 된다. 여기서,
ΔPhaseN＝Δpll+Δclkpath+ΔLO_path;
ΔPhaseN+ΔCalN＝0.
본 개시의 공통 클럭 기준 방식은 5G 기지국 중 Massive 및 beamforming이 위상에 대한 요구를 만족할 수 있으며, 동시에 레이어아웃이 더욱 유연하고, 부피가 작을 뿐만 아니라 원가 및 전력소모를 낮출 수 있어 다중 채널(64 또는 128)의 빔포밍에 사용 가능하다.
도 10은 공통 클럭 기준 방식이 적용된 전체 장치의 송수신 시스템의 회로 실예를 도시한다. 동시에 도 9은 N채널 공통 국부 발진 방식(관련 기술 방식)이 적용된 전체 장치의 송수신 시스템의 회로 실예를 대조예로 도시하고 있다. 도 10에서 시스템은 2T2R 송수신 집적 칩을 사용하며, N개의 송신 채널과 N개의 수신 채널을 공동으로 사용한다. 하나의 클럭 칩은 N/2개의 집적 칩에 기준을 제공하고, 각 집적 칩 중 두 채널은 공통 국부 발진이다. N개의 수신 채널은 하나의 채널을 송신 위상 교정 채널(이로써, 아날로그 채널의 개수를 줄일 수 있음)로 선택하고, N개의 채널은 결합기를 통해 교정 채널에 진입하게 되는데(N개의 채널은 동시에 교정을 수행할 수 있으므로 교정 효율을 향상시킬 수 있다) 이렇게 되면 송신 교정이 끝난다. 하나의 송신 채널을 수신 위상 교정 채널로 선택하고, 결합기를 통해 교정 채널을 각 수신 채널에 할당하여 수신 채널의 교정을 완료한다. 전체 장치의 단일 보드 배선에서 클럭 배선, RF배선 및 cable의 길이는 가능한 동일해야 한다.
도 9와 도 10의 실예를 비교하여 알 수 있듯이, 본 개시에 사용된 공통 기준 방식의 시스템은 리스크가 작고 스퍼(spur)가 더욱 적을 뿐만 아니라 관련 기술에 사용된 공통 국부 발진 방식의 시스템에 비해 칩의 개수, 원가, 전력소모, 면적이 모두 적은 편이다. 또한, 적어도 하나의 PLL칩, N개의 증폭기 및 N/4개의 전력 분할기를 절감할 수 있다. 한편, 송수신기 및 RF 샘플링 칩 내부 PLL에 대한 낭비를 감소시킬 수 있다.
본 출원에 사용된 공통 기준 방식 및 관련 기술에 사용된 공통 국부 발진 방식은 배선에 대한 요구가 각각 다르다. 공통 기준 방식은 클럭 배선의 난이도를 증가시키는 반면, 공통 국부 발진 방식은 국부 발진 배선의 복잡도를 증가시킨다. 결과적으로 국부 발진 신호의 주파수가 클럭 신호보다 높으므로 공통 기준 방식이 배선에 대한 요구가 낮다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 기지국은, 상기 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치를 다중 채널 위상 동기화 장치로 포함한다.
여기서, 각 채널에는 국부 발진 신호를 생성하는 국부 발진 회로가 설치된다. 클럭 회로는 각 채널로 클럭 신호를 제공하도록 각 채널에 연결된다. 교정 회로는 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하고, 위상차에 의해 각 채널에 대해 위상 교정을 수행한다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 본 개시에 사용된 공통 클럭 기준 방식의 기지국은 클럭 생성 및 분배 회로(distribution circuit), 송수신 회로 및 시스템 위상 교정의 3부분으로 구성된다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 클럭 생성 및 분배 회로는 주로 클럭 발생기(224), 클럭 분배기(225), 클럭 칩에서 각 채널까지의 배선(204, 211, 219)을 포함한다. 상기 회로는 주로 클럭을 회복하고 스퍼(spur)를 필터링한 후 각 채널로 분배하는 역할을 담당한다. 배선(204, 211, 219) 상의 위상 지연이 일치하면 각 채널의 국부 발진기에 도착한 클럭 위상의 일치성을 보장할 수 있다.
송수신 회로는 각 채널을 송수신하는 주파수 합성기(frequency synthesizer, 201, 209, 216), 국부 발진 배선(205, 212, 220) 및 RF 송수신 링크 상의 다른 디바이스를 포함한다. 주파수 합성기1~3는 클럭 신호를 기준으로 국부 발진(LO) 신호를 생성하고, 기저대역 신호와 주파수를 혼합한 후 RF 링크를 통해 송신한다. 이상적인 상태에서, 국부 발진 신호의 위상은 기준 위상과 일치하고, 배선과 기타 디바이스의 위상 지연이 일치하므로 안테나의 각 채널에 도착하는 위상도 일치하다.
본 개시의 실시예에 따른 기지국은, 각 채널의 국부 발진 회로가 상대적으로 독립적이고, 모든 채널이 하나의 동기화 클럭을 공동으로 사용한다. 이에 따라, 시스템 배선이 더욱 간편하고, 유연해질 수 있다. 클럭 신호의 주파수가 낮고 삽입 손실(insertion loss)이 적으므로 증폭기를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 스퍼(spur)의 영향을 지나치게 고려하지 않아도 되므로 기지국의 다중 채널 위상 동기화 문제를 해결하였다. 5G 기지국 중 Massive 및 beamforming이 위상에 대한 요구를 만족할 수 있으며, 다중 채널(64 또는 128)의 빔포밍에 사용 가능하다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대한 설명을 통해, 본 개시에서 해결하려는 과제를 위해 사용된 기술수단 및 효과에 대하여 더 깊이 더 구체적으로 이해하게 될 것이다. 그러나 첨부된 도면은 참조 및 설명의 용도로 제공될 뿐, 본 개시를 한정하기 위한 것은 아니다.

Claims (16)

  1. 각 채널마다 국부 발진 신호(local oscillation signal)를 생성하는 국부 발진 회로가 설치되어 있는 복수의 채널;
    각 상기 채널로 클럭 신호를 제공하도록 각 상기 채널에 연결되는 클럭 회로(clock circuit);
    각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하고, 상기 위상차에 의해 각 상기 채널에 대해 위상 교정하도록 구성되는 교정 회로;를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정 회로는,
    기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하도록 구성되는 획득 모듈;
    상기 위상차에 의해 각 상기 채널에 대해 위상 교정을 수행하도록 구성되는 교정 모듈;을 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 획득 모듈은,
    교정 신호를 각 상기 채널로 송신하고;
    상기 복수의 채널 중 하나를 선택하여 기준채널로 사용하되, 상기 교정 신호에 의해 나머지 상기 채널과 상기 기준채널과의 위상차를 계산하도록 구체적으로 구성되는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 위상차는 각 상기 채널의 국부 발진 위상차 및 배선 위상차를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 국부 발진 위상차는 전압 제어 발진기(Voltage controlled oscillator) 위상차, 주파수 분주기(frequency divider) 위상차 및 위상 검출기(phase detector) 위상차를 포함하고,
    상기 배선 위상차는 국부 발진 배선 위상차 및 클럭 배선 위상차를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 장치는,
    예정된 위상 교정 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 예정된 위상 교정 조건을 만족할 경우, 상기 획득 모듈을 트리거하여 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하도록 구성되는 판단 모듈;을 더 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 예정된 위상 교정 조건은,
    상기 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과하는 것과; 및/또는, 예정된 교정 시간에 도달하는 것을 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    각 상기 채널 상의 국부 발진 회로의 국부 발진 배선 길이가 동일한 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 클럭 회로부터 각 상기 채널까지 연결되는 클럭 배선의 길이가 동일한, 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치를 이용하여 다중 채널 위상 동기화를 진행하되,
    기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계;
    상기 위상차에 의해 각 상기 채널에 대해 위상 교정을 수행하는 단계;를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계는,
    교정 신호를 각 상기 채널로 송신하는 단계;
    상기 복수의 채널 중 하나를 선택하여 기준채널로 사용하되, 상기 교정 신호에 의해 나머지 상기 채널과 상기 기준채널과의 위상차를 계산하는 단계;를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 위상차는 각 상기 채널의 국부 발진 위상차 및 배선 위상차를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 국부 발진 위상차는 전압 제어 발진기 위상차, 주파수 분주기 위상차 및 위상 검출기 위상차를 포함하고,
    상기 배선 위상차는 국부 발진 배선 위상차 및 클럭 배선 위상차를 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 방법은,
    예정된 위상 교정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 예정된 위상 교정 조건을 만족할 경우, 기지국의 각 채널과 기준채널과의 위상차를 획득하는 단계;를 더 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 예정된 위상 교정 조건은,
    상기 기지국의 시스템 온도 변화가 예정된 온도를 초과하는 것과; 및/또는, 예정된 교정 시간에 도달하는 것을 포함하는 기지국의 다중 채널 위상 동기화 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치를 다중 채널 위상 동기화 장치로 포함하는 기지국.
KR1020217043089A 2019-07-31 2020-07-24 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국 KR102656996B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910698141.8 2019-07-31
CN201910698141.8A CN112312535A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 基站多通道相位同步装置、方法及基站
PCT/CN2020/104644 WO2021018057A1 (zh) 2019-07-31 2020-07-24 基站多通道相位同步装置、方法及基站

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220016195A true KR20220016195A (ko) 2022-02-08
KR102656996B1 KR102656996B1 (ko) 2024-04-15

Family

ID=74230209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217043089A KR102656996B1 (ko) 2019-07-31 2020-07-24 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7399196B2 (ko)
KR (1) KR102656996B1 (ko)
CN (1) CN112312535A (ko)
WO (1) WO2021018057A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315561B (zh) * 2021-05-25 2022-04-08 之江实验室 一种mimo系统中共参考多通道相位噪声抑制方法
CN114401169A (zh) * 2021-12-09 2022-04-26 普源精电科技股份有限公司 多路信号相干电路和射频信号源
CN115001646B (zh) * 2022-08-01 2022-11-18 杭州加速科技有限公司 一种适用于多板卡的时钟同步校准方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05129980A (ja) * 1991-10-31 1993-05-25 Toshiba Corp 平面状アンテナを備えた無線通信装置
JP2000101464A (ja) * 1998-09-24 2000-04-07 Alps Electric Co Ltd 信号受信装置
JP2004312600A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 通信機
KR20100120976A (ko) * 2009-05-07 2010-11-17 한국전자통신연구원 단일 발진기를 이용한 다중 출력 발진기 및 다중 출력 생성 방법
KR20200141340A (ko) * 2019-06-10 2020-12-18 삼성전자주식회사 위상차 검출기 및 이를 포함하는 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6154641A (en) * 1998-10-27 2000-11-28 Lucent Technologies Inc. Wideband multiple channel frequency converter
CN101424730A (zh) * 2007-11-02 2009-05-06 杰脉通信技术(上海)有限公司 一种多通道定位系统的校准方法
US9979408B2 (en) * 2016-05-05 2018-05-22 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for phase synchronization of phase-locked loops
CN108234037B (zh) * 2017-12-29 2021-07-20 鹤壁天海电子信息系统有限公司 一种相位的校准方法和电路
CN109818596B (zh) * 2019-01-29 2021-03-12 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种多通道射频信号波形和相位精确控制电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05129980A (ja) * 1991-10-31 1993-05-25 Toshiba Corp 平面状アンテナを備えた無線通信装置
JP2000101464A (ja) * 1998-09-24 2000-04-07 Alps Electric Co Ltd 信号受信装置
JP2004312600A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 通信機
KR20100120976A (ko) * 2009-05-07 2010-11-17 한국전자통신연구원 단일 발진기를 이용한 다중 출력 발진기 및 다중 출력 생성 방법
KR20200141340A (ko) * 2019-06-10 2020-12-18 삼성전자주식회사 위상차 검출기 및 이를 포함하는 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN112312535A (zh) 2021-02-02
JP2022538665A (ja) 2022-09-05
WO2021018057A1 (zh) 2021-02-04
JP7399196B2 (ja) 2023-12-15
KR102656996B1 (ko) 2024-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102656996B1 (ko) 기지국의 다중 채널 위상 동기화 장치, 방법 및 기지국
KR101829974B1 (ko) 고속 아날로그 빔형성 시스템 및 방법
EP2843839B1 (en) Circuit and method for suppressing a phase mismatch between the outputs of a plurality of phase synchronisation circuits in an electronic circuit
EP2544301A1 (en) Array antenna device
US9866222B2 (en) System and method for synchronizing multiple oscillators using reduced frequency signaling
CN108155956B (zh) 用于射频信号路径校准的设备、系统和方法
KR20180107012A (ko) 개별신호발생기를 이용한 무선 전력 송신 장치 및 방법
JP2000151255A (ja) アンテナ・アレイの校正方法及び装置
CN115603763A (zh) 多通道信号合成电路及多通道信号合成方法
Krueckemeier et al. Synchronization of multiple USRP SDRs for coherent receiver applications
CN209690498U (zh) 一种s波段测波雷达的信号源
CN216851959U (zh) 一种复杂电磁环境中多通道宽带射频信号的相参同步装置
KR101351589B1 (ko) 다중 안테나 송수신 시스템
US11171682B2 (en) Dual polarization millimeter-wave frontend integrated circuit
Hidvégi et al. Timing and triggering system for the European XFEL project-a double sized AMC board
US11870451B1 (en) Frequency synthesizer using voltage-controlled oscillator (VCO) core of wideband synthesizer with integrated VCO
WO2020167300A1 (en) Method and system for self-alignment of signals in large-scale phased array systems
US11668793B2 (en) Radar system
EP4312375A1 (en) Frequency synthesizer and method for generating an rf clock signal
Nguyen et al. Clock synchronisation in multi-transceiver HF radar system
Li et al. Development of RF modules for channel emulator with small size
GB2356989A (en) A low-noise multi-channel radar receiver
CN117762189A (zh) 一种基于独立dds的分布式全相参同步中频产生系统
KR20230084219A (ko) 다중-안테나 트랜시버 시스템의 주파수 생성
Rutkowski et al. LO board for 704.42 MHz cavity simulator for ESS

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant