KR20220068562A

KR20220068562A - 분산안테나시스템의 상향링크노이즈제거방법 및 중계기

Info

Publication number: KR20220068562A
Application number: KR1020200155472A
Authority: KR
Inventors: 장광재; 박진실; 윤은비
Original assignee: 주식회사 티제이이노베이션
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2022-05-26
Also published as: KR102487089B1

Abstract

본 발명은, 분산안테나시스템의 중계기에 있어서, 기지국으로부터 상기 중계기에 도달하는 빔(beam) 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔의 인덱스를 근거로 상기 기지국에 대한 상향링크신호에 대한 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계기를 제공한다.

Description

분산안테나시스템의 상향링크노이즈제거방법 및 중계기 {METHOD AND REMOTE STATION FOR REMOVING UPLINK NOISE IN DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM}

본 발명은, 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 분산안테나시스템(DAS; Distributed Antenna System)에서 상향링크의 노이즈를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 음성, 데이터와 같은 다양한 종류의 대용량 데이터를 고속으로 전송할 수 있는 기술이 요구됨에 따라, 다수의 분산 안테나를 이용하여 음영지역을 해소하거나 커버리지(coverage)를 확장하기 위해 분산안테나시스템(DAS; Distributed Antenna System)이 도입되고 있다.

분산안테나시스템(DAS)은 단일 기지국(base station)과 유선 또는 전용회선으로 연결된 다수의 분산 안테나를 활용한 시스템으로, 단일 기지국은 기지국이 서비스하는 셀 내부에 소정 거리 이상 떨어져 위치하는 복수 개의 안테나를 관리한다. 복수 개의 안테나들이 셀 내에서 소정 거리 이상 떨어져 분산되어 위치한다는 점에서 복수 개의 기지국 안테나들이 셀 중앙에 집중되어 있는 중앙집중형안테나시스템(centralized antenna system: CAS)과 구별된다.

중앙집중형안테나시스템(CAS)은 일반적으로 WCDMA(wideband code division multiple access), HSPA(high speed packet access), LTE(long term evolution)/LTE-A(long term evolution-advanced), 802.16과 같은 셀룰러 통신 시스템으로 셀 기반의 구조에서 하나의 기지국에 다중 안테나를 설치하여 OLMIMO(open loop-multi input multi output), CL-SU-MIMO(close loop-single user-multi input multi output), CL-MU-MIMO(close loop-multi user-multi input multi output), Multi-BS-MIMO(multi-base station-multi input multi output) 등과 같은 다양한 다중 안테나 기법을 사용하는 시스템이다.

분산안테나시스템(DAS)은 분산 안테나 각각의 유닛이 해당 안테나의 영역을 자체적으로 관할하는 것이 아닌 셀 중앙의 기지국에서 셀 내 위치한 모든 분산 안테나 영역을 관할한다는 점에서 펨토 셀(Femto cell)과 구별된다. 또한, 분산 안테나 유닛들이 유선 또는 전용회선으로 연결되어 있다는 점에서 기지국과 중계기(Remote Station: RS) 사이가 무선으로 연결된 다중 홉 방식의 릴레이 시스템(relay system) 또는 애드혹(ad-hoc) 네트워크와도 구별된다. 또한, 기지국의 명령에 따라 분산 안테나 각각이 안테나에 인접한 각각의 단말에 서로 다른 신호를 전송할 수 있다는 점에서 단순히 신호를 증폭해서 전송하는 리피터(repeater) 구조와도 구별된다.

이러한 분산안테나시스템(DAS)은 분산 안테나들이 동시에 서로 다른 데이터 스트림을 송수신하여 단일 또는 다중의 이동 단말(mobile station)을 지원할 수 있다는 점에서 일종의 다중 입출력(multiple input multiple output: MIMO) 시스템으로 볼 수 있다. 다중입출력(MIMO)시스템 관점에서, 분산안테나시스템(DAS)은 셀 내에 다양한 위치에 분산된 안테나들로 중앙집중형안테나시스템(CAS)에 비해 각 안테나별로 전송 영역이 축소되어 송신 전력을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 안테나와 단말 간의 전송 거리 단축을 통해 경로 손실을 감소시켜 데이터의 고속 전송이 가능하게 함으로써, 셀룰러 시스템의 전송 용량 및 전력 효율을 높일 수 있고, 셀 내의 사용자의 위치에 상관없이 중앙집중형안테나시스템(CAS)에 상대적으로 균일한 품질의 통신성능을 만족시킬 수 있다. 또한, 기지국과 다수의 분산 안테나들이 유선 또는 전용회선으로 연결되어 있어, 신호 손실이 적고 안테나 간의 상관도 및 간섭이 감소되어 높은 신호대간섭잡음비(signal to interference plus noise ratio: SINR)를 가질 수 있다.

이와 같이, 분산안테나시스템(DAS)은 차세대 이동 통신 시스템에서 기지국 증설 비용과 백홀망의 유지 비용을 줄이는 동시에, 서비스 커버리지의 확대와 채널용량 및 신호대간섭잡음비(SINR)의 향상을 위해, 기존의 중앙집중형안테나시스템(CAS)과 병행하거나 또는 중앙집중형안테나시스템(CAS)을 대체하여 셀룰러 통신의 새로운 기반이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산안테나시스템의 구성도로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산안테나시스템(1)은 기지국(10)과, 중계기(20)를 매개로 기지국(12)과 통신 가능하도록 연결되는 단말기(30)와, 기지국(12)에 상향링크 신호를 전송하거나 기지국(12)으로부터 하향링크 신호를 전송를 수신하는 중계기(20)를 포함할 수 있다.

중계기(20)가 기지국(10)과 단말기(30) 사이에 신호를 중계할 때 잡음이 발생하며, 중계기(20)의 상향링크는 통상 처리량(throughtput) 위주가 아닌 커버리지(coverage) 위주의 변조가 이루어지기 때문에, 기지국(10)에 연결된 중계기(20)의 수가 많이질 수록 상향링크의 커버리지(coverage) 문제가 발생하게 된다.

즉, 도 2는 중계기의 상향링크신호의 잡음을 도식화한 도면으로서, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 중계기(20)가 하나인 경우에는 잡음지수(NF; Noise Factor)가 6db 이하를 유지할 수 있지만, 중계기(20)의 개수가 증가함에 따라 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 잡음지수(NF) 역시 중계기(20)의 개수만큼 증가하는 문제가 있다.

따라서, 하나의 기지국(10)에 복수의 중계기(20)가 연결되는 경우 발생하는 상향링크노이즈에 대한 문제를 해소하기 위한 기술 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

KR 10-1745669 B1 KR 10-1566295 B1

본 발명은, 분산안테나시스템에서 중계기의 개수가 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 노이즈를 제거할 수 있는 분산안테나시스템에서 상향링크노이즈제거방법 및 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 분산안테나시스템의 중계기에 있어서, 기지국으로부터 상기 중계기에 도달하는 빔(beam) 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔의 인덱스를 근거로 상기 기지국에 대한 상향링크신호에 대한 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계기를 제공한다.

일 실시예에 따라, 상기 기지국은, n개의 빔을 형성하여 빔을 돌려가며 각각의 빔 방향에 대하여 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)/PBCH(Physical Broadcast CHannel)을 포함한 SSB(Synchronization Signal Block)를 전송하고, 상기 중계기는, 상기 SSB의 RS(Reference Signal)을 이용하여 RSRP(Reference Signal Received Power)를 계산하여, 상기 중계기에 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 분산안테나시스템의 복수 중계기 각각은, 상기 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 시분할방식으로 통신함으로써, 상기 중계기의 개수에 따라 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 상향링크노이즈를 제거할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 중계기는, 일측에 상기 기지국과 통신 가능하도록 연결되는 마스터유닛과, 일측에 상기 마스터유닛과 통신 가능하도록 연결되고 타측에 단말기와 통신 가능하도록 연결되는 서비스유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 마스터유닛은, 상기 기지국과 무선신호를 송수신하기 위한 제1 안테나와, 상기 제1 안테나가 특정 방향성을 갖는 빔 패턴을 형성토록 하는 빔형성부(beam former)와, 상기 제1 안테나를 통해 상기 기지국과 외부로 전송하거나 수신하는 신호를 처리하기 위한 제1 RF트랜시버모듈과, 상기 기지국으로부터 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하고 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 스위칭신호를 생성하는 제1 처리부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 처리부는, 상기 기지국으로부터 전송된 SSB로부터 PSS/SSS를 검출하여 PCI(Physical Cell Identifier)를 획득하고, 상기 SSB로부터 PBCH를 검출하여 상기 SSB의 인덱스 및 RSRP를 계산하며, 상기 RSRP를 근거로 가장 신호의 세기가 큰 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔의 상기 SSB의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 상기 스위칭신호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 서비스유닛은, 상기 단말기와 무선신호를 송수신하기 위한 제2 안테나와, 상기 기지국과 송수신되는 신호를 필터링하고 신호의 레벨을 조절하는 RF전치단부와, 상기 제2 안테나를 통해 상기 단말기와 외부로 전송하거나 수신하는 신호를 처리하기 위한 제2 RF트랜시버모듈과, 상기 제1 처리부에 의해 생성된 스위칭신호에 따라 상기 RF전치단부가 상기 기지국에 대한 상향링크를 개폐하도록 제어하는 제2 처리부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 중계기를 포함하는 분산안테나시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 분산안테나시스템의 중계기의 상향링크노이즈제거방법에 있어서, 상기 중계기는, 기지국으로부터 도달하는 빔(beam) 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 빔의 인덱스를 근거로 상기 기지국에 대한 상향링크신호에 대한 스위칭을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크노이즈제거방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 분산안테나시스템에서 상향링크의 노이즈를 제거할 수 있다. 구체적으로, 중계기의 개수가 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산안테나시스템의 구성도이다.
도 2는 중계기의 상향링크신호의 잡음을 주파수영역에서 도식화한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기에서의 빔포밍을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기가 상하향링크신호가 전송되는 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기가 상향링크신호를 전송하는 스위칭 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 6은 SSB(Syncronization Signal Block) 구조의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터유닛과 서비스유닛의 연결관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터유닛과 서비스유닛의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크노이즈제거방법의 단계별 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

중계기

본 발명의 일 실시예에 따른 분산안테나시스템(1)의 중계기(20)는, 기지국(10)으로부터 중계기(20)에 도달하는 빔(beam) 중 신호(signal)의 세기(strenth)가 가장 큰 빔을 선택하고, 선택된 빔의 인덱스(index)를 근거로 기지국(10)에 대한 상향링크(Up-Link)신호에 대한 스위칭을 제어함으로써, 상향링크의 노이즈를 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(20)는 기지국(10)과 단말기(30) 사이에 위치하여 신호를 전달하거나 중계하는 것을 총칭하는 것으로, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.

통상 기지국(10)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 단말기(30)를 검색하기 위해 빔 스위핑(beam sweeping)을 수행한다.

기지국(10)은 빔(beam)의 방향을 어느 한 방향으로 돌려가면서 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)/PBCH(Physical Broadcast CHannel) 등의 신호를 빔 포밍(beam forming)하여 전송할 수 있다. 이렇게 빔의 방향을 돌려가면서 신호를 전송하거나 수신하는 것을 빔 스위핑(beam sweeping) 또는 빔 스캐닝(beam scanning)이라 한다. 여기서 빔 스위핑은 기지국(10) 측에서 바라본 행동이고, 빔 스캐닝은 수신기 측에서 바라본 행동을 가리킬 수 있다.

일 예로, 기지국(10)이 n개의 빔 방향(b1-1~b1-4)을 가질 수 있다고 한다면, 기지국(10)은 n개의 빔 방향 각각에 대하여 지원하고자 하는 방향들을 스위핑하면서 PSS/SSS/PBCH 등의 신호를 전송할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 빔들이 그룹화될 수 있으며, 이 경우에는 빔 그룹별로 PSS/SSS/PBCH 등의 신호를 전송할 수 있다.

동일 방향으로 전송되는 PSS/SSS/PBCH 등의 신호는 하나의 SSB(Synchronization Signal Block)로 정의될 수 있으며, 한 셀 내에는 복수의 SSB들이 존재할 수 있다. 이때 복수의 SSB들이 존재하는 경우, 각 SSB의 구분을 위해서 SSB 인덱스(index)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 시스템에서 10개의 빔 방향으로 PSS/SSS/PBCH가 전송되는 경우, 동일 방향으로의 PSS/SSS/PBCH가 하나의 SSB를 구성할 수 있다.

중계기(20)가 전원이 켜지거나 새로이 셀(cell)에 접속하고자 하는 경우 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 셀의 식별자(cell identity)를 검출하는 등의 셀 탐색(cell search) 과정(procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해, 중계기(20)는 기지국(10)으로부터 전송되는 셀의 동기신호, 예를 들어, 1차 동기신호(PSS; Primary Synchronization Signal) 및 2차 동기신호(SSS; Secondary Synchronization Signal)를 수신하여 셀과 동기를 맞추고, 셀 식별자(ID; identity) 등의 정보를 획득할 수 있다.

중계기(20)는 PSS/SSS를 이용한 셀 탐색 과정을 수행하여 하향링크신호 및 상향링크신호의 전송을 정확한 시점에 수행하는 데 필요한 시간 및 주파수 파라미터 등을 결정할 수 있다. 또한, 중계기(20)는 기지국(10)으로부터 중계기(20)의 시스템 설정(system configuration)에 필요한 시스템 정보를 획득하고, 기지국(10)과 통신할 수 있다.

한편, 중계기(20)는 SSB의 RS(Reference Signal)를 이용하여 참조신호수신전력(RSRP; Reference Signal Received Power)를 계산함으로써, 중계기(20)에 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택할 수 있다.

여기서 RS(Reference Signal)는 기지국(10)과 중계기(20)가 서로 알고 있는 기 정의된 특별한 파형의 신호를 가리키며, 중계기(20)는 SSB의 RS, 일 실시예에 따라 SSB 인덱스를 이용하여, 참조신호수신전력(RSRP)을 계산할 수 있다.

이에 따라 중계기(20)는 기지국(10)의 빔 스위핑에 따라 복수의 빔들에 대한 참조신호수신전력(RSRP)을 계산하여, 복수의 빔들 중 중계기(20)에 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택할 수 있고, 가장 신호의 세기가 큰 빔의 방향으로 중계기(20)는 빔(b2)을 일치시키도록 빔 포밍(beam forming)을 할 수 있다(도 3 참조).

빔 포밍은 무선통신시스템에서 전파 경로 손실을 완화시켜 전파 도달 거리를 증가시키기 위한 것으로, 특히 고주파의 특성상 파장이 짧아 경로 손실이 증가하기 때문에 이러한 문제를 해결하기 위해 각각의 빔을 셀의 특정 부분에 집중시켜 신호를 전송할 수 있다. 반대로 특정 방향으로부터 들어오는 전파를 집중적으로 수신하여 수신 감도를 증가시킬 수 있으며, 원하는 특정 방향 이외에 다른 방향으로 수신되는 신호는 간섭으로 간주하여 신호를 차단하여 수신 감도를 더욱 증가시킬 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기가 상하향링크신호가 전송되는 구간을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 기지국(10)의 빔 스위핑에 따라 중계기(20)는 복수의 빔들에 대해 참조신호수신전력(RSRP)을 계산하여 복수의 빔들 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택할 수 있다. 구체적으로 기지국(10)은 PSS/SSS/PBCH 등을 포함한 SSB를 전송하고, 중계기(20)는 SSB의 RS를 이용하여 RSRP를 계산함으로써, 기지국(10)의 빔이 b1-2의 방향을 가질 때, 그에 대한 빔의 신호세기가 가장 큰 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 중계기(20)는 가장 신호의 세기가 큰 빔의 방향 b1-2로 중계기(20)가 빔(b2)을 일치시키도록 빔 포밍할 수 있다.

한편, 도 6은 SSB(Syncronization Signal Block) 구조의 예시도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, SSB는 4개의 심볼, 즉 PSS, PBCH, SSS/PBCH, PBCH로 구성되어 전송될 수 있다.

PSS는 중계기(20)가 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용될 수 있고, SSS는 중계기(20)가 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용될 수 있다. PBCH는 중계기(20)가 SSB인덱스 검출을 위해 사용될 수 있다.

SSB는 SSB 주기(periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송될 수 있으며, 일 예로 초기 셀 선택 시에 사용되는 SSB 기본 주기는 20ms일 수 있다. 셀 접속 후, SSB 주기는 5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms 및 160ms 중 하나로 설정될 수 있다.

중계기(20)는 SSB에 기반하여 하향링크의 동기를 획득하거나, 셀 ID(Identifier)(일 예로 PCI; Physical Cell Identifier)를 획득하거나, 특히 SSB의 RS를 이용하여 중계기(20)에 도달하는 신호의 세기를 계산할 수 있다.

이에 따라, 중계기(20)는 기지국(10)의 신호세기가 가장 큰 빔에 대한 인덱스(또는 SSB의 인덱스)(일 예로, SSB2)를 근거로 기지국(10)에 대한 상향링크신호의 스위칭을 제어할 수 있다. 즉, RSRP가 가장 큰 빔의 인덱스(또는 SSB의 인덱스)(일 예로 SSB2)에 상응하는 구간(일 예로 UL2)에서만 기지국(10)에 대한 상향링크신호를 전송하도록 통신할 수 있다.

마찬가지로, 중계기(20)는 기지국(10)의 신호세기가 가장 큰 빔에 대한 인덱스(또는 SSB의 인덱스)(일 예로, SSB2)를 근거로 기지국(10)에 대한 하향링크신호의 스위칭도 제어할 수 있다.

여기서, 상향링크 중 RSRP가 가장 큰 빔의 인덱스에 상응하는 구간은, 하나의 상향링크구간과 하나의 하향링크구간을 포함하는 한 사이클 내에 속한 상향링크구간 전체에 대하여 기지국(10)의 빔 방향의 개수인 n개로 분할한 것들 중 하나일 수 있다. 한 사이클 내에 속한 상향링크구간 전체에 대하여 n개로 분할한 각 구간의 길이는 균등할 수 있으나, 이에 한하는 것은 아니며, 사용환경(일 예로 접속 예측 단말기의 수 등)에 따라 각 구간의 길이는 차등할 수 있다.

결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산안테나시스템(1)이 하나의 기지국(10)에 복수의 중계기(20)가 연결되는 경우, 복수의 중계기(20)는 시분할방식(TDD; Time Division Duplex)으로 통신하되, 각 중계기(20)는 기지국(10)의 신호세기가 가장 큰 빔에 대한 인덱스(일 예로, SSB2)를 근거로 기지국(10)에 대한 상향링크신호의 스위칭을 제어하여 시분할방식으로 통신함으로써, 중계기(20)의 개수가 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 노이즈가 발생하지 않도록 그 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.

구체적인 일 예로, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기가 상향링크신호를 전송하는 스위칭 타이밍을 나타낸 도면이다.

도 5(a)에 도시한 바와 같이, 제1 중계기(20a)가 기지국(10)으로부터 수신한 빔의 신호세기 중 가장 큰 빔의 인덱스는 SSB2이고, 제2 중계기(20b)가 기지국(10)으로부터 수신한 빔의 신호세기 중 가장 큰 빔의 인덱스는 SSB62일 수 있다.

종래 제1 및 제2 중계기(20a, 20b)는 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 기지국(10)에 대한 상향링크구간 전부에 대하여 스위칭을 온(on)시켜 단말기(30)의 신호를 기지국(10)에 전송하였으나, 이 경우 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 중계기(20)의 개수가 증가함에 따라 누적적으로 상향링크노이즈가 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 중계기(20a)는 상기 빔의 인덱스 SSB2에 상응하는 구간인 UL2 구간에 대해서만 스위칭을 온(on)시키고, 제2 중계기(20b)는 상기 빔의 인덱스 SSB62에 상응하는 구간인 UL62 구간에 대해서만 스위칭을 온(on)시켜, 제1 및 제2 중계기(20a, 20b)가 동시에 상향링크신호를 전송하지 않도록 시분할함으로써, 중계기(20)의 개수가 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 상향링크노이즈 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터유닛과 서비스유닛의 연결관계를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(20)는 기지국(10)과 단말기(31, 32) 사이에 위치한 마스터유닛(MU; Master Unit)(11)과, 서비스유닛(SU; Service Unit)(21, 22)을 포함할 수 있다.

마스터유닛(11)은 기지국(10)에 통신 가능하도록, 유선(일 예로 광케이블) 또는 무선으로 연결되어, 단말기(31, 32)와 기지국(10) 간 통신시 신호를 중계하고 필요에 따라 신호를 증폭할 수 있다.

또한, 서비스유닛(21, 22)은 단말기(31, 32)와 통신 가능하도록 연결되어, 기지국(10)과 단말기(31, 32) 사이, 또는 마스터유닛(11)과 단말기(31, 32) 사이에 위치하여 신호를 중계할 수 있다.

필요에 따라 분산안테나시스템(1)은, 집선 장치, 즉 허브(hub)로서, 하나의 마스터유닛(11)과 여러 개의 서비스유닛(21, 22) 간에 신호를 양방향으로 전달하기 위한 익스텐션유닛(EU; Extension Unit)(25)을 더 포함할 수 있다.

일 예로, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 건물에는 기지국(10)과 유선 및/또는 무선으로 연결된 하나의 마스터유닛(11)이 설치될 수 있고, 이 이외에 단말기(31, 32)와 연결되는 복수의 서비스유닛(21, 22)과, 하나의 마스터유닛(11)과 복수의 서비스유닛(21, 22) 사이에 통신 신호를 분배하기 위한 익스텐션유닛(25)이 마련될 수 있다. 이때 통상 서비스유닛(21, 22)은 건물에 설치될 때 층별로 설치되는 것이 일반적이다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터유닛(11)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 기지국(10)과 무선신호를 송수신하기 위한 제1 안테나(111)와, 제1 안테나(111)가 특정 방향성을 갖는 빔 패턴을 형성토록 하는 빔형성부(beam former)(112)와, 제1 안테나(111)를 통해 기지국(10)과 외부로 전송하거나 수신하는 신호를 처리하기 위한 제1 RF트랜시버모듈(113)과, 기지국(10)으로부터 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하고 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 기지국(10)에 대한 상향링크신호를 전송하도록 스위칭신호를 생성하는 제1 처리부(114)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스유닛(21, 22)은, 도 8에서 도시한 바와 같이, 단말기(30)와 무선신호를 송수신하기 위한 제2 안테나(214)와, 기지국(10)과 송수신되는 신호를 필터링하고 신호의 레벨을 조절하는 RF전치단부(213)와, 제2 안테나(214)를 통해 단말기(30)와 외부로 전송하거나 수신하는 신호를 처리하기 위한 제2 RF트랜시버모듈(212)과, 상기 제1 처리부(114)에 의해 생성된 스위칭신호에 따라 RF전치단부(213)가 기지국(10)에 대한 상향링크의 개폐를 제어토록 하는 제2 처리부(211)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 안테나(111, 214)는 적어도 하나의 물리 안테나를 포함할 수 있고, 복수의 경우에는 복수의 안테나의 조합에 의해 구성될 수 있다. 빔형성부(112)는 적어도 하나의 제1 및 제2 안테나(111, 214)에 의해 송수신되는 신호를 특정한 방향으로 집중시켜 송수신되는 신호의 전파 도달 거리를 증가시킴으로써 송수신 감도를 증가시키기 위한 것으로, 제1 및 제2 안테나(111, 214)에 의한 전파의 방사 패턴을 형성하되, 기지국(10)의 빔 스위핑에 따라 복수의 빔들 중 중계기(20)에 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔의 방향과 일치하도록 빔 포밍(beam forming)을 할 수 있다.

또한, 제1 RF트랜시버모듈(113)은, 기지국(10)과 신호를 무선으로 송수신할 수 있도록 그 신호를 처리하기 위한 수단이고, 제2 RF트랜시버모듈(212)은, 단말기(30)과 신호를 무선으로 송수신할 수 있도록 그 신호를 처리하기 위한 수단으로, 제1 및 제2 RF트랜시버모듈(113, 212)은 무선신호를 수신할 때 무선신호를 기저대역 신호로 주파수 하향변환하거나, 반대로 무선신호를 송신할 때 오실레이터(oscillator)를 이용하여 무선신호로 주파수 상향변환할 수 있다.

또한, 제1 처리부(114)는 기지국(10)으로부터 전송된 SSB로부터 PSS/SSS를 검출하여 셀 ID(Identifier)인 PCI(Physical Cell Identifier)를 획득하고, 상기 SSB로부터 PBCH를 검출하여 상기 SSB의 인덱스 및 RSRP를 계산할 수 있다. 이때 제1 처리부(114)는 상기 RSRP를 근거로 가장 신호의 세기가 큰 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔의 상기 SSB의 인덱스에 상응하는 구간에서만 기지국(10)에 대한 상향링크신호를 전송하도록 스위칭신호(일 예로 도 5(b) 참조)를 생성할 수 있다. 이때 스위칭신호는 상향링크/하향링크를 온/오프시키기 위한 신호로, 스위칭신호에 따라 상향링크/하향링크는 트리거(trigger)되어 소정 시간으로 이루어진 온/오프 구간을 형성할 수 있다.

제2 처리부(211)는 상기 제1 처리부(114)에 의해 생성된 상기 스위칭신호에 따라 RF전치단부(213)가 상향링크를 개폐하도록 제어할 수 있다.

마스터유닛(11)의 제1 처리부(114)와 서비스유닛(21, 22)의 제2 처리부(211)는 유선(일 예로 광케이블)으로 통신 가능하도록 연결되어, 상기 제1 처리부(114)에 의해 생성된 스위칭신호를 제2 처리부(211)에 전송하여 제2 처리부(211)가 상기 스위칭신호에 따라 RF전치단부(213)의 스위칭 개폐 동작을 제어할 수 있다.

또한 RF전치단부(213)는 상기 제2 처리부(211)의 제어명령에 따라 상향링크/하향링크를 개폐하는 스위칭 동작을 수행하되, 제2 안테나(214)를 통해 송수신되는 신호를 필터링하고, 필터링된 신호의 파워 레벨을 조절하여 분산안테나시스템(1)의 요구에 만족하도록 할 수 있다.

상향링크노이즈제거방법

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크노이즈제거방법의 단계별 흐름도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산안테나시스템의 중계기(20)의 상향링크노이즈제거방법은, 중계기(20)가 기지국(10)으로부터 도달하는 빔(beam) 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하는 단계(S10)와, 상기 선택된 빔의 인덱스를 근거로 기지국(10)에 대한 상향링크신호에 대한 스위칭을 제어하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.

이때, 분산안테나시스템(1)의 하나의 기지국(10)과 통신 가능하도록 연결된 복수의 중계기(20) 각각은, 상기 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 기지국(10)에 대한 상향링크신호를 전송하도록 시분할방식으로 통신함으로써, 중계기(20)의 개수에 따라 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 상향링크노이즈를 제거할 수 있다.

다만, 도 9에 도시된 단계 또는 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 단계들은 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 단계들을 갖거나 그보다 적은 단계들을 갖는 상향링크노이즈제거방법이 구현될 수도 있다.

각 단계에 대한 설명은 전술한 것과 중복되므로, 이에 대한 설명은 생략하고 그에 갈음하기로 한다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 분산안테나시스템 10: 기지국
11: 마스터유닛 111: 제1 안테나
112: 빔형성부 113: 제1 RF트랜시버모듈
114: 제1 처리부 211: 제2 처리부
212: 제2 RF트랜시버모듈 213: RF전치단부
214: 제2 안테나 20, 20a~20c: 중계기
21, 22: 서비스유닛 25: 익스텐션유닛
30, 31~33: 단말기 b1-1~b1-4, b2: 빔

Claims

분산안테나시스템의 중계기에 있어서,
기지국으로부터 상기 중계기에 도달하는 빔(beam) 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔의 인덱스를 근거로 상기 기지국에 대한 상향링크신호에 대한 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 1 항에 있어서,
상기 기지국은, n개의 빔을 형성하여 빔을 돌려가며 각각의 빔 방향에 대하여 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)/PBCH(Physical Broadcast Channel)을 포함한 SSB(Synchronization Signal Block)를 전송하고,
상기 중계기는, 상기 SSB의 RS(Reference Signal)을 이용하여 RSRP(Reference Signal Received Power)를 계산하여, 상기 중계기에 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 1 항에 있어서,
상기 분산안테나시스템의 복수 중계기 각각은, 상기 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 시분할방식으로 통신함으로써, 상기 중계기의 개수에 따라 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 상향링크노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 1 항에 있어서,
상기 중계기는, 일측에 상기 기지국과 통신 가능하도록 연결되는 마스터유닛과, 일측에 상기 마스터유닛과 통신 가능하도록 연결되고 타측에 단말기와 통신 가능하도록 연결되는 서비스유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 4 항에 있어서,
상기 마스터유닛은,
상기 기지국과 무선신호를 송수신하기 위한 제1 안테나와, 상기 제1 안테나가 특정 방향성을 갖는 빔 패턴을 형성토록 하는 빔형성부(beam former)와, 상기 제1 안테나를 통해 상기 기지국과 외부로 전송하거나 수신하는 신호를 처리하기 위한 제1 RF트랜시버모듈과, 상기 기지국으로부터 도달하는 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하고 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 스위칭신호를 생성하는 제1 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 처리부는,
상기 기지국으로부터 전송된 SSB로부터 PSS/SSS를 검출하여 PCI(Physical Cell Identifier)를 획득하고, 상기 SSB로부터 PBCH를 검출하여 상기 SSB의 인덱스 및 RSRP를 계산하며, 상기 RSRP를 근거로 가장 신호의 세기가 큰 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔의 상기 SSB의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 상기 스위칭신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 5 항에 있어서,
상기 서비스유닛은,
상기 단말기와 무선신호를 송수신하기 위한 제2 안테나와, 상기 기지국과 송수신되는 신호를 필터링하고 신호의 레벨을 조절하는 RF전치단부와, 상기 제2 안테나를 통해 상기 단말기와 외부로 전송하거나 수신하는 신호를 처리하기 위한 제2 RF트랜시버모듈과, 상기 제1 처리부에 의해 생성된 스위칭신호에 따라 상기 RF전치단부가 상기 기지국에 대한 상향링크를 개폐하도록 제어하는 제2 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 중계기를 포함하는 분산안테나시스템.
분산안테나시스템의 중계기의 상향링크노이즈제거방법에 있어서,
상기 중계기는, 기지국으로부터 도달하는 빔(beam) 중 신호의 세기가 가장 큰 빔을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 빔의 인덱스를 근거로 상기 기지국에 대한 상향링크신호에 대한 스위칭을 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크노이즈제거방법.
제 9 항에 있어서,
상기 분산안테나시스템의 복수 중계기 각각은, 상기 선택된 빔의 인덱스에 상응하는 구간에서만 상기 기지국에 대한 상향링크신호를 전송하도록 시분할방식으로 통신함으로써, 상기 중계기의 개수에 따라 증가함에 따라 누적적으로 발생하는 상향링크노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 상향링크노이즈제거방법.