WO2015174719A1 - 믹스트 모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템 - Google Patents

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lte
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김창
강형창
신정호
문경윤
조태현
정진욱
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㈜와이브로텍
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems

Definitions

  • the present invention relates to a mixed mode signal environment-based frequency relocation system, and more particularly, when a wireless repeater forming a wireless link between a base station and a terminal processes a mixed mode signal in which a WCDMA signal and an LTE signal are mixed, a wireless repeater
  • the present invention relates to a mixed mode signal environment-based frequency relocation system that efficiently processes mixed mode signals processed by the system and flexibly processes the frequency relocation configuration.
  • the frequency repeater consists of the service provider's identity and defines a set of frequencies to be relayed. Receive a message, the frequencies associated with a service provider that matches a pre-configured identity, the digital filter receives an incoming signal from the service provider, and filters and relays the frequencies defined in the received message.
  • the frequency receiver may determine the set of frequencies to be filtered and relayed based on the cell search procedure performed with the modem residing on the repeater, and the policy established by the service provider is to define the set of symbols to be relayed.
  • the signal quality metrics associated with the separation and the performance is by using a metric, a set of filters, and frequency may be adapted to be relayed in real time "and has a bar disclosed.
  • the data communication method of the mobile communication system has evolved rapidly through the second generation (2G), the third generation (3G) to the fourth generation (4G; LTE), and the data transmission amount performed by the mobile communication terminal is rapidly increasing,
  • the type of data and the composition ratio of the data also vary widely.
  • the change of data communication amount is made possible by the improvement of the data communication speed, but the configuration of the wireless repeater relaying such data communication is also faced with the necessity to be changed to suit the technical improvement.
  • the ratio of composing the WCDMA signal and the LTE signal becomes very diverse. There is an increasing need to relocate frequencies quickly to facilitate data processing.
  • the WCDMA signal is formed as shown in FIG.
  • it is composed of a WCDMA signal and an LTE signal like (B) (C) (D) (E) .
  • B WCDMA signal
  • C WCDMA signal
  • D LTE signal like
  • E LTE signal like
  • the mixed mode signal is also easily shifted to any one signal, and its configuration is also divided by region and time. It varies greatly from country to country.
  • a block hatched by an oblique line is an LTE signal block
  • a block hatched by a dotted line is a WCDMA signal block.
  • frequencies In a wireless repeater that relays such mixed mode signals, frequencies must be rearranged appropriately according to circumstances to prevent a problem of data communication congestion without properly using the resources of the wireless repeater.
  • the present invention has been conceived to meet the above-mentioned needs, and the mixed mode that the wireless repeater processes when the wireless repeater forming the radio link between the base station and the terminal processes the mixed mode signal in which the WCDMA signal and the LTE signal are mixed.
  • the objective is to provide a mixed-mode signal environment-based frequency relocation system that effectively processes signals and improves software relocation flexibility.
  • the present invention for achieving the above object is implemented as a mixed mode signal environment-based frequency relocation system of a wireless repeater forming a wireless communication link between the base station and the terminal.
  • the sampling frequency of ADC is implemented at least twice as large as the service band, making it possible to cope with both current and future mobile frequencies.
  • the wireless repeater of the system includes an ADC for converting an analog signal into a digital signal;
  • the type of digital signal converted by the ADC is divided into WCDMA, LTE, GSM, CDMA, calculates the ratio according to the shape of each signal to the total signal, and the case close to the calculated ratio among the plurality of cases for relocating frequencies (CASE)
  • an FPGA for rearranging frequencies and generating synchronization signals for distinguishing transmission and reception timings of a wireless communication link;
  • a DAC for converting the digital signal output from the FPGA into an analog signal.
  • the FPGA includes an FIR filter.
  • the unit of relocating frequency is 5 MHz.
  • Wireless repeater is the data communication type of mobile communication system, that is, WCDMA.
  • LTE, GSM / CDMA has the advantage that can be designed in consideration of the bandwidth (BW) of each service.
  • 1 is a graph for explaining a mixed mode signal environment.
  • Figure 2 is a frequency relocation table to look at each case (CASE) when performing a frequency relocation with a SAW analog filter in a mixed mode signal environment.
  • FIG. 3 is a frequency relocation table for explaining each case (CASE) when performing frequency relocation with a FIR digital filter in accordance with the present invention in a mixed mode signal environment.
  • Figure 4 is a block diagram showing the main configuration of a mixed mode signal environment based frequency relocation system according to the present invention.
  • FIG 3 is a frequency relocation table for explaining a case (CASE) when performing frequency relocation with the FIR digital filter in accordance with the present invention in a mixed mode signal environment
  • Figure 4 is a mixed mode signal environment based frequency relocation according to the present invention
  • the wireless repeater 10 of the present invention includes an ADC 11 and a DAC 13 to facilitate frequency relocation, which converts an analog signal into a digital signal to perform frequency relocation. Because.
  • the wireless repeater 10 includes an ADC 11 for converting an analog signal into a digital signal;
  • the ratio of the digital signal converted by the ADC 11 into WCDMA, LTE, GSM, CDMA, calculates a ratio according to the shape of each signal to the total signal, and calculates a ratio among a plurality of cases for relocating frequencies
  • An FPGA 12 for rearranging frequencies in a case close to the CASE and generating a synchronization signal for distinguishing transmission / reception timing of a wireless communication link;
  • a DAC 13 for converting the digital signal output from the FPGA into an analog signal.
  • the FPGA 12 in which frequency relocation is substantially performed divides the digital signal type converted by the ADC into WCDMA, LTE, GSM, CDMA, calculates a ratio according to the shape of each signal to the total signal, and frequency The frequency is rearranged into a case close to the calculated ratio among the plurality of cases for relocating the signal, and a function of generating a synchronization signal for distinguishing transmission / reception timing of the wireless communication link is performed.
  • the FIR filter is provided inside the FPGA 12. As a finite impulse response (FIR) filter, the FIR filter obtains an output signal from an input signal without returning an output.
  • FIR finite impulse response
  • the FIR filter Since the FIR filter is stable and linear in phase, it is not affected by the distortion of the phase, and the FIR filter requires a lot of coefficients of the filter. LTE 5/10/15/20, WCDMA 5/10/15 / 20 Filtering is performed by reloading the FIR filter coefficients.
  • the frequency relocation system of the present invention can provide a time-division LTE service without an additional synchronization module.
  • TD Time Division
  • LTE divides the time into small units in data communication, and each minute at a certain interval
  • It is a technique that transmits a part of data by using micro time and upload and download with time difference in one channel.
  • It is LTE method adopted by countries such as China and India.
  • FD-LTE adopted by South Korea and the United States, divides the upload and download frequency channels.
  • the TD-LTE requires Tx / Rx Enable / Disable Signal to distinguish the transmitting and receiving timings, and an additional Sync Signal Generation Module is additionally installed in the case of the analog repeater.
  • the sync signal is basically generated in the FPGA.
  • an embodiment of the frequency relocation system according to the present invention has a bandwidth of 30 MHz and the number of analog paths differently depending on 25 cases.
  • the hatched portion is the LTE signal block and the hatched portion is the WCDMA signal block.
  • various signal combinations are possible, so that the closest signal combination, even if a variable such as the region, time, user orientation, etc., where the base station is installed, occurs, It can be set directly to the closest case (CASE), and this setting has a software-configurable effect without adding or changing hardware devices.

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Abstract

본 발명은 기지국과 단말기 사이의 무선링크를 형성시키는 무선중계기가 WCDMA 신호와 LTE 신호가 혼재하는 믹스트모드 신호를 처리할 때, 무선중계기가 처리하는 믹스트모드신호를 효과적으로 처리하고 주파수 재배치 구성을 소프트웨어적으로 유연하게 향상시키도록 한 믹스트 모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템에 관한 것으로, 상기 시스템의 상기 무선중계기에는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 ADC와; 상기 ADC에서 변환된 디지털신호의 형태를 WCDMA, LTE, GSM, CDMA로 구분하고, 전체 신호 대비 각 신호의 형태에 따른 비율을 연산하며, 주파수를 재배치하기 위한 복수개의 케이스 중에서 연산된 비율에 근접한 케이스(CASE)로 주파수를 재배치하며, 무선통신링크의 송수신타이밍 구분을 위한 동기신호를 발생시키는 FPGA와; 상기 FPGA로부터 출력된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 DAC를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

믹스트 모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템
본 발명은 믹스트모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 기지국과 단말기 사이의 무선링크를 형성시키는 무선중계기가 WCDMA 신호와 LTE 신호가 혼재하는 믹스트모드 신호를 처리할 때, 무선중계기가 처리하는 믹스트모드신호를 효과적으로 처리하고 주파수 재배치 구성을 소프트웨어적으로 유연하게 처리하도록 한 믹스트 모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템에 관한 것이다.
공개번호 10-2009-0113916호(중계기의 구성)에 따르면, "주파수 중계기를 구성하기 위해 방법들 및 시스템들이 제공된다. 그 주파수 중계기는 서비스 제공자의 아이덴티티로 구성되고, 중계될 주파수들의 세트를 정의하는 메시지를 수신하며, 그 주파수들은 미리 구성된 아이덴티티와 매칭하는 서비스 제공자와 관련된다. 디지털 필터는 서비스 제공자로부터 인커밍 신호를 수신하고, 그 수신된 메시지에서 정의된 주파수들을 필터링 및 중계한다. 또한, 주파수 수신기는, 그 중계기에 상주하는 모뎀으로 수행되는 셀 탐색 절차에 기초하여 필터링 및 중계될 주파수들의 세트를 결정할 수 있다. 또한, 서비스 제공자에 의해 확립되는 정책은 중계될 기호들의 세트를 정의하는 것을 용이하게 하는데 이용될 수 있다. 중계기에 의해 이용되는 수신 및 송신 안테나의 성능과 관련된 신호 품질 메트릭 및 분리도 메트릭을 이용함으로써, 필터링 및 중계될 주파수들의 세트가 실시간으로 적응될 수 있다."고 개시된 바가 있다.
최근, 이동통신시스템의 데이터통신방식은 2세대(2G), 3세대(3G)를 거쳐 4세대(4G; LTE)로 급격히 진화하면서 이동통신단말기가 수행하는 데이터전송량이 급격히 증가하고 있고, 송수신되는 데이터의 형태와 데이터의 구성비율도 매우 다양하다.
이러한 데이터통신량의 변화는 데이터통신속도가 향상되면서 가능해진 일이지만, 이러한 데이터통신을 중계하는 무선중계기의 구성도 기술향상에 적합하도록 변화되어야 할 필요성에 직면해 있다.
특히, 도 1에 나타낸 바와 같이, 무선중계기가 처리하는 신호구성이 WCDMA 신호와 LTE 신호가 혼재된 믹스트 모드 신호가 주축을 이루는 환경에서는 WCDMA 신호와 LTE 신호를 구성하는 비율이 매우 다양해지면서 무선중계기의 데이터처리가 원활해지도록 신속하게 주파수를 재배치할 필요성이 증대되고 있다.
도 1을 살펴보면, (A)와 같이 WCDMA 신호로만 구성된 경우도 있지만 (F)와 같이 LTE 신호로만 구성된 경우도 존재한다. 현재의 이동통신환경에서는 (B)(C)(D)(E)와 같이 WCDMA 신호와 LTE 신호로 구성되는데, 이러한 믹스트모드 신호도 어느 한 신호로 치우쳐 구성되기 쉽고 그 구성 또한 지역별로, 시간별로, 나라별로 매우 다양하다.
아날로그 SAW 필터를 이용하여 주파수를 재배치할 수 있는 각각의 경우(CASE)를 살펴본다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 사선으로 해칭된 블록은 LTE 신호블록이고, 점선으로 해칭된 블록은 WCDMA 신호블록이다. 아날로그 중간주파수(Analog IF)가 최대 3 경로(Path), 최소 1 경로(Path)가 필요하고, 각 경로(Path) 별 Saw Filter는 5/10/15/20이 필요하다. 따라서, 최대 3 X 4 = 12개의 Saw Filter와 스위치(Switch) 사용하고, 이때 CDMA/WCDMA와 LTE의 밴드폭(BW) 차이 없이 설계할 수 있다.
이러한 믹스트 모드 신호를 중계하는 무선중계기로서는 상황에 따라서 주파수를 적절히 재배치하여야 무선중계기의 자원을 제대로 사용하지도 못한채 데이터통신정체를 야기시키는 문제점을 미리 방지할 수 있다.
또한, 하드웨어 구성을 추가시키지 않고도 이러한 문제점을 해결할 수 있는 장치가 필요하다.
본 발명은 상술한 필요성을 충족시키기 위해서 착안된 것으로, 기지국과 단말기 사이의 무선링크를 형성시키는 무선중계기가 WCDMA 신호와 LTE 신호가 혼재하는 믹스트모드 신호를 처리할 때, 무선중계기가 처리하는 믹스트모드신호를 효과적으로 처리하고 주파수 재배치 구성을 소프트웨어적으로 유연하게 향상시키도록 한 믹스트 모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기지국과 단말기 사이의 무선통신링크를 형성하는 무선중계기의 믹스트모드신호 환경 기반 주파수재배치 시스템으로 구현된다. 상용 대역 전체에서 서비스 및 대역폭에 따른 Filter 위치 혹은 대역을 자유롭게 구현하기 위해 ADC의 Sampling 주파수를 서비스 대역의 최소 2배 이상으로 구현하여, 현재 및 미래의 이동 주파수에 모두 대응이 가능한 구조로 만든다.
기지국과 단말기 사이의 무선통신링크를 형성하는 무선중계기의 믹스트모드신호 환경 기반 주파수재배치 시스템에 있어서; 상기 시스템의 상기 무선중계기에는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 ADC와; 상기 ADC에서 변환된 디지털신호의 형태를 WCDMA, LTE, GSM, CDMA로 구분하고, 전체 신호 대비 각 신호의 형태에 따른 비율을 연산하며, 주파수를 재배치하기 위한 복수개의 케이스 중에서 연산된 비율에 근접한 케이스(CASE)로 주파수를 재배치하며, 무선통신링크의 송수신타이밍 구분을 위한 동기신호를 발생시키는 FPGA와; 상기 FPGA로부터 출력된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 DAC를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 상기 FPGA에는 FIR필터가 포함된 것이다.
실시예에서, 상기 재배치하는 주파수의 단위는 5MHz인 것이다.
본 발명의 바람직한 효과에 따르면, 1)어느 경우이건 중간주파수(IF) 1 경로(Path)로 고정되기 때문에 하드웨어적인 추가구성이 불필요한 장점이 있고, 2)FIR필터가 FPGA 내부에 탑재되어 이를 이용하여 신호 분할(Dividing) 및 결합(Combining)이 수행되기 때문에 무선상황에 적합한 경우(CASE)로 자동 혹은 수동으로 적용시킬 수 있는 장점이 있으며, 3)무선중계기를 이동통신시스템의 데이터통신형태 즉, WCDMA, LTE, GSM / CDMA 등으로 된 각 서비스의 대역폭(BW)을 고려하여 설계할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 믹스트모드신호 환경을 설명하기 위한 그래프.
도 2는 믹스트모드신호 환경에서 SAW 아날로그필터로 주파수 재배치를 실행할 때 각각의 경우(CASE)를 살펴보기 위한 주파수재배치 테이블.
도 3은 믹스트모드신호 환경에서 본 발명에 따라서 FIR 디지털필터로 주파수 재배치를 실행할 때 각각의 경우(CASE)를 설명하기 위한 주파수재배치 테이블.
도 4는 본 발명에 따른 믹스트모드신호환경 기반 주파수재배치 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 믹스트모드신호 환경에서 본 발명에 따라서 FIR 디지털필터로 주파수 재배치를 실행할 때 각각의 경우(CASE)를 설명하기 위한 주파수재배치 테이블이고, 도 4는 본 발명에 따른 믹스트모드신호환경 기반 주파수재배치 시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 무선중계기(10)에는 주파수재배치를 용이하게 하기 위해서 ADC(11), DAC(13)가 구비되는데, 이는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 주파수재배치를 수행하기 때문이다.
즉, 상기 무선중계기(10)에는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 ADC(11)와; 상기 ADC(11)에서 변환된 디지털신호의 형태를 WCDMA, LTE, GSM, CDMA로 구분하고, 전체 신호 대비 각 신호의 형태에 따른 비율을 연산하며, 주파수를 재배치하기 위한 복수개의 케이스 중에서 연산된 비율에 근접한 케이스(CASE)로 주파수를 재배치하며, 무선통신링크의 송수신타이밍 구분을 위한 동기신호를 발생시키는 FPGA(12)와; 상기 FPGA로부터 출력된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 DAC(13)를 포함하여 구성된다.
또한, 주파수재배치가 실질적으로 실행되는 FPGA(12)는 상기 ADC에서 변환된 디지털신호의 형태를 WCDMA, LTE, GSM, CDMA로 구분하고, 전체 신호 대비 각 신호의 형태에 따른 비율을 연산하며, 주파수를 재배치하기 위한 복수개의 케이스 중에서 연산된 비율에 근접한 케이스(CASE)로 주파수를 재배치하며, 무선통신링크의 송수신타이밍 구분을 위한 동기신호를 발생시키는 기능을 수행한다.
상기 FPGA(12) 내부에는 FIR필터가 구비되는데, 유한 임펄스 응답(FIR; finite impulse response) 필터로서, FIR 필터는 출력이 귀환되지 않고 입력신호에 의해 출력신호를 구한다.
FIR필터는 안정성이 보장되어 있고 위상이 선형이므로 위상의 왜곡에 큰 영향을 받지 않으며, FIR 필터를 사용하려면 필터의 계수들이 많이 필요한데, LTE 5/10/15/20, WCDMA 5/10/15/20 FIR 필터계수(FIR Filter Coefficients)를 재로딩(Reloading)하여 필터링을 수행한다.
또한, 본 발명의 주파수재배치시스템은 부가적인 동기화모듈 없이 시분할 LTE 서비스를 제공할 수 있는데, 참고로, TD(Time Division) LTE란 데이터 통신에서 시간을 소단위로 분할하고, 어떤 간격으로 개개의 미소(微小) 시간을 써서 데이터의 일부를 전송하는 기법으로 하나의 채널에서 시간차를 두고 업로드와 다운로드를 진행하는 방식으로 중국이나 인도 등의 국가가 채택한 LTE 방식이다. 이에 반해 한국이나 미국이 채택하고 있는 FD-LTE는 업로드와 다운로드의 주파수 채널을 나눠 운영한다. 여기서, TD-LTE에는 송신 및 수신 타이밍(Timing) 구분을 위한 Tx / Rx Enable / Disable Signal이 필요하고, 아날로그 중계기(Analog Repeater)의 경우 별도의 동기 신호 발생 모듈(Sync Signal Generation Module)을 추가 장착하여야 하지만, 본 발명에 따른 디지털 중계기(Digital Repeater)의 경우에는 동기신호(Sync Signal)를 FPGA에서 기본적으로 생성하기 때문에 추가적인 비용이 없다.
한편, 본 발명의 주파수재배치시스템의 일 실시예를 도 3으로 살펴보면, 밴드폭 30MHz, 아날로그 경로(Path) 수는 25가지 케이스(case)에 따라서 다르게 나타난다.
도 3에서 빗금있는 부분이 LTE신호블록, 빗금없는 부분이 WCDMA신호블록인데, 이와같이 다양한 신호조합이 가능해지기 때문에 기지국이 설치된 지역, 시간, 사용자성향에 등의 변수가 발생하더라도 가장 근접한 신호조합 즉, 가장 근접한 케이스(CASE)로 바로 설정가능하고, 이러한 설정도 하드웨어장치의 추가나 변경 없이 소프트웨어적으로 설정가능한 작용효과를 가진다.
부호의 설명:
10 ; 무선중계기
11 ; ADC
12 ; FPGA
13 ; DAC

Claims (3)

  1. 기지국과 단말기 사이의 무선통신링크를 형성하는 무선중계기의 믹스트모드신호 환경 기반 주파수재배치 시스템에 있어서,
    상기 무선중계기에는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 ADC와;
    상기 ADC에서 변환된 디지털신호의 형태를 WCDMA, LTE, GSM, CDMA로 구분하고, 전체 신호 대비 각 신호의 형태에 따른 비율을 연산하며, 주파수를 재배치하기 위한 복수개의 케이스 중에서 연산된 비율에 근접한 케이스(CASE)로 주파수를 재배치하며, 무선통신링크의 송수신타이밍 구분을 위한 동기신호를 발생시키는 FPGA와;
    상기 FPGA로부터 출력된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 DAC를 포함하는 믹스트모드신호 환경 기반 주파수 재배치시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 FPGA에는 FIR필터가 포함된 믹스트모드신호 환경 기반 주파수 재배치시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주파수의 단위는 5MHz인 믹스트모드신호 환경 기반 주파수 재배치시스템.
PCT/KR2015/004744 2014-05-15 2015-05-12 믹스트 모드 신호 환경 기반 주파수재배치시스템 WO2015174719A1 (ko)

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