KR100692654B1 - 다단 주파수 변환 중계 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CDMA 이동 통신 시스템에서 주파수 변환 중계기를 다단으로 하여 통신 서비스가 가능한 셀 커버리지를 확대시키고 발진을 방지하는 중계 시스템에 관한 것이다. 기준 주파수 채널로 이동 통신을 담당하는 기지국 및 수신한 입력 신호의 입력 주파수 채널과는 서로 다른 채널로 상기 입력 주파수 채널을 변환한 출력 주파수 채널을 통해 출력 신호를 송출하는 주파수 변환 중계기로 구성된 다단 주파수 변환 중계 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템에 의하면 중계기의 입력 주파수와 출력 주파수를 다르게 함으로써 중계기에서의 발진을 방지할 수 있다.

다단 주파수 변환 중계 시스템, 주파수 변환, 핸드오프, 셀 커버리지, 발진

Description

다단 주파수 변환 중계 시스템{Network system using frequency converted through multistage}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 발진 방지를 위한 이동 통신 중계 시스템을 도시한 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에 있어서 주파수 변환 중계 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템의 구성도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템에서 각 주파수 변환 중계기마다의 주파수 할당 예시도.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템의 구성도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템에서 각 주파수 변환 중계기마다의 주파수 할당 예시도.

도 7은 일반적인 압축 모드 전송(compressed mode transmission)구조를 나타낸 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200, 230, 300, 301, 302, 303, 304, 500, 501, 502, 503, 504 : 이동국

210, 310, 510 : 기지국

220, 321, 322, 323, 324, 521, 522, 523, 524, : 주파수 변환 중계기

710 : 정상 프레임

720 : 압축 프레임

본 발명은 CDMA 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CDMA 이동 통신 시스템에서 주파수 변환 중계기를 다단으로 하여 통신 서비스가 가능한 셀 커버리지를 확대시키고 발진을 방지하는 중계 시스템에 관한 것이다.

이동 통신망에서 커버리지를 경제적으로 확장하기 위해서 이동 통신 중계기가 많이 이용되고 있다. 이동 통신 중계기는 기지국으로부터 공중선을 이용하여 미약한 기지국 신호를 기지국 대향 안테나를 통하여 수신하고, 수신된 신호를 증폭한 후 이동국 대향 안테나를 통하여 이동국으로 전송한다. 또한, 중계기는 이동국 대향 안테나를 통해 이동국으로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호를 증폭한 후 기지 국 대향 안테나를 통하여 기지국으로 신호를 전송한다.

종래 기술에 따른 이동 통신 중계 시스템은 기지국, 기지국과 무선 통신을 하는 이동국 및 기지국 또는 이동국으로부터 신호를 수신 및 증폭하여 이동국 또는 기지국으로 전송하는 이동 통신 중계기를 포함한다. 여기서, 이동 통신 중계기는 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나를 포함하고, 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나는 송수신 겸용 안테나이다.

종래 기술에 따른 이동 통신 중계기는 기지국 대향 안테나, 제1 듀플렉서, 순방향 신호 처리부, 제2 듀플렉서, 이동국 대향 안테나 및 역방향 신호 처리부를 포함한다. 여기서, 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나는 송수신 겸용 안테나이다. 이동 통신 중계기의 기지국 대향 안테나는 제1 듀플렉서에 의해 기지국으로부터 신호를 수신하고, 순방향 신호 처리부는 수신된 신호를 필터링, 주파수 변환 및 증폭 등의 과정을 통해 제2 듀플렉서로 출력한다. 제2 듀플렉서는 송신 세기가 변환된 신호를 이동국 대향 안테나를 통하여 이동국으로 전송한다. 한편, 이동 통신 중계기는 제2 듀플렉서에 의해 이동국 대향 안테나를 통하여 이동국으로부터 신호를 수신하고, 역방향 신호 처리부는 수신된 신호를 필터링, 주파수 변환 및 증폭 등의 과정을 통해 제1 듀플렉서로 출력한다. 제1 듀플렉서는 역방향 신호 처리부로부터 입력되는 신호를 기지국 대향 안테나를 통하여 기지국으로 전송한다.

상기와 같이 구성되어 동작하는 종래 기술에 따른 이동 통신 중계기는 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 순방향 링크와 이동국에서 기지국으로 신호를 전송하는 역방향 링크가 동시에 존재한다. 즉, 이동국 대향 안테나를 통해 이동국 으로 전송되는 신호는 기지국 대향 안테나로 일정 부분 회송(feedback)되고, 기지국 대향 안테나를 통해 기지국으로 전송되는 신호는 이동국 대향 안테나로 일정 부분 회송된다. 이 때, 회송되는 신호로 인하여 이동국 대향 안테나 또는 기지국 대향 안테나를 통해 출력되는 신호가 증가되고, 이로 인해 다시 증가된 입력을 가져오게 되는 과정이 반복된다. 따라서, 이동 통신 중계기 내의 순방향 신호 처리부 또는 역방향 신호 처리부는 증폭되는 출력의 최대 값에 해당하는 잡음을 방출하는데, 이를 발진이라고 한다. 이러한 잡음은 기지국에 전송되어 이동 통신 품질에 치명적인 영향을 끼치고, 심할 경우 기지국에 장애를 일으킨다.

따라서, 이동 통신 시스템에서 기지국의 셀 커버리지를 확장하기 위하여 사용하는 중계기는 원천적으로 발진 문제를 지니게 되는 바, 커버리지를 확장하는데 제한이 많다. 발진문제로 인해 출력전력을 높게 사용할 수가 없으며, 발진을 방지하는 부가회로나 격리도(isolation)의 확보를 고려한 안테나 배치가 필요하다. 또한, 어떠한 환경에서 발진문제를 해결하여도 다른 환경에서는 또 다른 발진 문제가 발생할 수 있는 확률이 높다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 발진 방지를 위한 이동 통신 중계 시스템을 도시한 예시도이다. 도 1a를 참조하면, 일반 RF 중계기의 경우 입력 주파수와 출력 주파수가 동일하기 때문에 항상 발진의 위험이 있다. 이를 방지하기 위하여 DU(Donor Unit; 주 중계장치)가 있어 이동 통신 기지국의 기준 주파수인 f1을 변환 주파수인 f2로 변환한 뒤 이를 RU(Remote Unit; 원격 중계장치)로 전송한다. 그리고 RU에서는 입력받은 주파수인 f2를 다시 단말과 통화할 수 있는 주파수 f1으로 변환한다. 또 다른 방법으로 도 1b에 도시된 바와 같이 ICS(Interference Cancellation System) 중계기를 이용하여 입력된 신호와 출력된 신호를 디지털 신호처리로 비교, 분석하여 발진 성분을 제거하는 방법도 있다.

그러나, 도 1a 및 도 1b에 도시된 방법들은 추가적인 새로운 장치들을 설치해야 하므로 비용의 부담이 가중되고 추가적인 관리를 필요로 하는 문제점이 있어 중계기에서의 발진 문제를 해결하기 위한 근본적인 대책이 되지는 못한다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 중계기의 입력 주파수와 출력 주파수를 다르게 함으로써 중계기에서의 발진을 방지할 수 있는 다단 주파수 변환 중계 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동 통신 시스템에 있어서 기지국의 셀 커버리지를 획기적으로 확장시키고자 다단 주파수 변환 중계 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존 대역 변환 중계 장비에서 필수적인 DU(주 중계장치)의 사용이 없더라도 중계기에서 발진을 방지할 수 있는 다단 주파수 변환 중계 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기준 주파수 채널로 이동 통신을 담당하는 기지국 및 수신한 입력 신호의 입력 주파수 채널과는 서로 다른 채널로 상기 입력 주파수 채널을 변환한 출력 주파수 채널을 통해 출력 신호를 송출하는 주파수 변환 중계기-여기서, 상기 입력 주파수 채널과 상기 출력 주파수 채널은 동일 주파수 할당 대역 내에 있음-를 포함하되, 상기 주파수 변환 중계기는 n(n ≥2) 개가 있고, 1단의 주파수 변환 중계기의 상기 입력 주파수 채널은 상기 기지국으로부터 수신하는 신호의 상기 기준 주파수 채널이며, 순차적으로 전단의 주파수 변환 중계기의 상기 출력 주파수 채널이 후단의 주파수 변환 중계기의 상기 입력 주파수 채널이고, 상기 기지국은 기준 주파수 채널을 통해 이동 통신 단말기와 통신이 가능하며 상기 주파수 변환 중계기는 상기 출력 주파수 채널을 통해 상기 이동 통신 단말기와 통신이 가능함을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템을 제공한다.

바람직하게는, 상기 기지국의 기준 주파수 채널과 상기 주파수 변환 중계기의 짝수번째 단의 출력 주파수 채널이 동일하고, 상기 주파수 변환 중계기의 홀수번째 단의 출력 주파수 채널이 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 기지국 및 상기 주파수 변환 중계기와 상기 이동 통신 단말기 간의 통신은 하드 핸드오프를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 하드 핸드오프는 압축 모드를 이용할 수 있으며, 상기 하드 핸드오프는 NCHO(Network Controlled Handoff; 네트워크 관리 핸드오프), MAHO(Mobile Assisted Handoff; 단말기 보조관리 핸드오프) 또는 MCHO(Mobile Controlled Handoff; 단말기 관리 핸드오프) 일 수 있고, 상기 이동 통신 단말기는 상기 기지국의 상기 기준 주파수 채널 또는 상기 주파수 변환 중계기의 상기 출력 주파수 채 널에 서로 독립적으로 튜닝되는 2개의 송수신기를 포함할 수 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에 있어서 주파수 변환 중계 시스템의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 주파수 변환 중계 시스템은 기지국(210) 및 주파수 변환 중계기(220)로 구성된다. 또한, 통신을 수행하는 이동국(200, 230)을 포함할 수 있다.

기지국(210)은 이동 통신을 위해 하나의 셀을 담당한다. 즉, 이동 업무를 담당하는 하나의 무선국을 의미한다.

주파수 변환 중계기(220)는 기지국 대향 안테나를 통하여 기지국(210)으로부터 기준 주파수 채널 FA1으로 입력 신호를 수신한다. 그리고 기준 주파수 채널 FA1과는 동일 주파수 할당 대역 내의 다른 채널인 변환 주파수 채널 FA2로 변환하고서, 이동국 대향 안테나를 통하여 이동국(230)으로 변환 주파수 채널 FA2로 출력 신호를 전송한다. 그리고 이동국 대향 안테나를 통하여 이동국(230)으로부터 변환 주파수 채널 FA2로 입력 신호를 수신하고, 이를 기지국(210)과 통신 가능한 주파수인 기준 주파수 채널 FA1으로 주파수 변환한 후 기지국 대향 안테나를 통하여 기지국(210)으로 전송한다.

여기서, 이동 통신 서비스를 위한 주파수 대역 할당은 주파수 자원의 공평한 분배와 관리를 위해 국가기관에서 담당하고 있다. 대한민국에서 셀룰러의 경우 Tx 대역이 869 ~ 894MHz, Rx 대역이 824 ~ 849MHz이고, 개인휴대통신(PCS)의 경우 Tx 대역이 1840 ~ 1870MHz, Rx 대역이 1750 ~ 1780 MHz이다. 그리고 할당받은 각 주파수 대역 내에서 셀룰러의 경우 1.23MHz 간격을 가지는 주파수 채널이 18채널 있으며, 개인휴대통신의 경우 1.25MHz 간격을 가지는 주파수 채널이 21채널 있다. 본 발명의 주파수 대역 할당이나 주파수 채널 간격 등에서의 상술한 대한민국의 기준 이외에도 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. 그리고 상술한 기준 주파수 채널의 FA1에서 변환 주파수 채널의 FA2로 변환하는 것은 동일한 셀룰러 시스템 내에서 또는 동일한 개인휴대통신 시스템 내에서 FA1을 포함하는 주파수 채널에서 FA2를 포함하는 주파수 채널로 채널이 변환되었음을 의미하는 것이다.

여기서, 주파수 변환 중계기(220)에서 기지국 대향 안테나에서 송수신되는 신호의 주파수 채널과 이동국 대향 안테나에서 송수신되는 신호의 주파수 채널이 각각 FA1과 FA2로 다르기 때문에 종래 중계기를 포함하는 시스템에서 중요하게 고려해야 하였던 발진 문제는 원천적으로 해결이 가능하다.

상술한 원리를 이용하면 중계기에서 기지국 대향 안테나롤 송수신되는 신호의 주파수와 이동국 대향 안테나로 송수신되는 신호의 주파수를 다르게만 하면 발진 문제가 더 이상 생기지 않게 되므로 하나의 기지국이 서비스할 수 있는 셀 커버 리지의 확대가 가능하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 다단 주파수 변환 중계 시스템은 기지국(310) 및 n(n ≥1, 자연수) 단의 주파수 변환 중계기(321, 322, 323, ‥, 324)로 구성된다.

주파수 변환 중계기(321, 322, 323, ‥, 324)는 n 개가 존재하며, 각 단의 주파수 변환 중계기는 기지국 대향 안테나를 통하여 동일 주파수 할당 대역 내에서 송수신하는 신호의 주파수인 입력 주파수 채널과는 다른 채널인 출력 주파수 채널을 이동국 대향 안테나를 통하여 송수신하는 신호의 주파수 채널로 사용한다.

첫번째 단의 주파수 변환 중계기(320)는 기지국(310)으로부터 신호를 수신하므로 기지국 대향 안테나를 통한 신호의 입력 주파수 채널이 기지국(310)의 기준 주파수 채널인 FA1이고, FA1과는 동일 주파수 할당 대역 내에서 다른 채널인 출력 주파수 채널 FA2로 이동국 대향 안테나를 통한 신호의 주파수 채널을 변환한다. 이후 두번째 단의 주파수 변환 중계기(322)는 첫번째 단의 주파수 변환 중계기(320)로부터 기지국(310)의 신호를 수신하게 되는 바 기지국 대향 안테나를 통하여 송수신하는 신호는 첫번째 단의 주파수 변환 중계기(320)를 통한 신호이다. 따라서, 두번째 단의 주파수 변환 중계기(322)의 입력 주파수 채널은 첫번째 단의 주파수 변환 중계기(320)의 출력 주파수 채널 FA2가 된다. 두번째 단의 주파수 변환 중계기(322)는 이를 다시 변환하여 주파수 채널이 FA3인 변환 주파수 채널을 만들어 두번째 단의 주파수 변환 중계기(322)의 이동국 대향 안테나를 통하여 송수신되는 신호의 주파수 채널로 사용한다. 이러한 과정이 반복되어서 n번째 단의 주파수 변환 중계기(326)는 기준 주파수 채널 FA (n-1) 이 변환 주파수 채널 FA(n)으로 변환된다.

여기서, 각 주파수 변환 중계기(321, 322, 323, ‥, 324)는 이동국 대향 안테나를 통해서 변환 주파수 채널을 통해 각각의 이동국(301, 302, 303, ‥, 304)과 통신을 수행할 수 있다. 그리고 기존에 중계기가 하나 밖에 없어서 셀의 커버리지가 도 3의 zone 1 이었던 것에 비해서 주파수 변환 중계기를 사용한 경우에 셀의 커버리지가 zone 2 까지 확장될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템에서 각 주파수 변환 중계기마다의 주파수 할당 예시도이다.

도 4를 참조하면, 주파수 변환 중계기 #1(321)은 기지국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호와 이동국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 있다. 여기서, 기지국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 사용하는 주파수 채널을 FA1이라고 한다. 주파수 변환 중계기 #1(321)에서는 이동국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 사용하는 주파수 채널은 본 발명의 상술한 원리에 따라 동일한 주파수 대역 내에서 주파수 채널 FA1에서 FA2로 변환한 채널이다. FA2는 동일 주파수 대역 내에서 FA1이 아닌 다른 채널이면 상관없다.

그리고 주파수 변환 중계기 #2(322)는 기지국 대향 안테나를 통해 주파수 변환 중계기 #1(321)로부터 오는 신호를 수신하게 되는 바 기지국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 사용하는 주파수 채널은 FA2가 된다. 주파수 변환 중계기 #2(322) 내에서 다시 이동국 대향 안테나를 통해 신호를 송수신하고자 할 때 기지 국 대향 안테나를 통해 송수신한 신호의 주파수 채널인 FA2을 변환하여 FA3의 채널을 사용하게 된다. 이후 주파수 변환 중계기 #n(324)까지 상술한 과정이 반복된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템의 구성도이다. 도 5를 참조하면, 다단 주파수 변환 중계 시스템은 기지국(510) 및 n(n ≥1) 단의 주파수 변환 중계기(521, 522, 523, ‥, 524)로 구성된다.

도 3에 도시된 바와 거의 동일하고, 차이점은 주파수 변환 중계기에서 변환하는 주파수 채널이 FA1과 FA2만 있는 것이다. 도 3에서 도시된 것처럼 n개의 주파수 채널을 사용하는 것이 아니라, 한 번 사용한 주파수 채널을 일정 거리만큼 떨어진 지역에서 몇 번이고 재사용할 수 있는 주파수 재사용 개념을 활용하여 FA1과 FA2를 교대로 사용한다. 이를 통해 셀 커버리지의 확장 효과를 가지면서도 주파수 채널의 사용은 FA1과 FA2만 사용하게 되어 주파수 스펙트럼 효율을 극대화하게 되어 가입자의 수용량을 증대시키는데 이득이 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템에서 각 주파수 변환 중계기마다의 주파수 할당 예시도이다.

도 6을 참조하면, 주파수 변환 중계기 #1(521)에서의 주파수 채널 변환은 도 4에서 상술한 바와 동일하다. 즉, 주파수 변환 중계기 #1(521)에서 기지국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 사용하는 기준 주파수 채널은 FA1이고, 이동국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 사용하는 변환 주파수 채널은 FA2이다. 그리고 주파수 변환 중계기 #2(522)는 기지국 대향 안테나를 통해 주파수 변환 중계기 #1(521)로부터 오는 신호를 수신하게 되는 바 기지국 대향 안테나를 통해 송수신하는 신호가 사용하는 주파수 채널은 FA2가 된다. 주파수 변환 중계기 #2(522) 내에서 다시 이동국 대향 안테나를 통해 신호를 송수신하고자 할 때 기지국 대향 안테나를 통해 송수신한 신호의 주파수 채널인 FA2을 변환하는데, 이 때 새로운 주파수 채널이 아닌 기준 주파수 채널 FA1의 채널을 사용하게 된다. 이로 통해 주파수 채널을 2채널만 사용하게 되어 주파수 스펙트럼 효율의 극대화를 가져올 수 있다.

상술한 다단 주파수 변환 중계 시스템이 동작을 하기 위해서는 기지국, 주파수 변환 중계기 및 이동국에 요구되는 사항이 있다. 통신을 수행하는 이동국은 기지국이 직접 서비스하는 범위 내에서는 기준 주파수 채널로 통신을 수행하고, 주파수 변환 중계기가 서비스하는 범위 내에서는 변환 주파수 채널로 통신을 수행해야 하는 바, 이동국이 통신을 유지하면서 기지국의 서비스 커버리지에서 주파수 변환 중계기에 의해 확장된 서비스 커버리지로 이동하게 되는 경우 기지국과 중계기 간에 동일한 주파수를 사용하지 아니하므로 통신 중 주파수의 변화에서도 통신이 끊기지 아니하도록 하드 핸드오프가 가능해야 한다.

CDMA(Code Division Mutiple Access; 코드분할다중접속) 이동 통신 시스템에서는 한 사업자의 모든 기지국이 같은 주파수를 사용할 수 있어 핸드오프시 주파수를 변환하지 않는 소프트 핸드오프가 가능하다는 것은 잘 알려진 사실이다. 소프트 핸드오프란, 이동국이 기지국들 간의 경계부에 있을 때 즉, 홈 기지국의 커버리지를 벗어나 인접 기지국의 커버리지로 진입하려 할 때, 통화 주파수를 변경하지 않 고 동일한 주파수를 사용하여 처음 기지국 및 인접 기지국과 동시에 송수신하다가, 홈 기지국의 신호 감도가 기준값 이하로 떨어지면 그 기지국과의 연결은 끊고 나머지 기지국을 통하여 통화를 계속 유지할 수 있도록 하는 방법이다. 이에 반해, 하드 핸드오프는 현재 기지국과 인접 기지국에서의 주파수가 서로 달라 동시에 송수신이 불가능하여 현재 기지국에서의 통신을 끊고 인접 기지국으로 새로이 통신을 연결하는 방법이다.

상술한 핸드오프 중 소프트 핸드오프를 사용하면, 아날로그 시스템에서의 고질적인 문제점인 순단 현상을 제거하여 자연스러운 핸드오프가 가능하게 되고, 낮은 호 손실률 및 높은 통화 품질을 유지하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 망 설계의 경제성 및 투자의 효율성이란 관점에서 통화 밀도에 따라 인접 기지국들 간에 서로 다른 갯수의 주파수를 할당하는 경우가 많으며 즉, 인접 기지국들 간의 사용 주파수가 상이한 경우가 발생하는데, 이러한 경우 홈 기지국의 특정 통화 주파수를 사용하던 이동국이 그와 동일한 통화 주파수를 구비하고 있지 않은 인접 기지국으로 이동하는 경우에는 소프트 핸드오프가 적용될 수 없으며, 이러한 경우에는 주파수간 하드 핸드오프를 행하여야 한다.

상술한 핸드오프의 제어 방식으로 NCHO(Network Controlled Handoff; 네트워크 관리 핸드오프), MAHO(Mobile Assisted Handoff; 단말기 보조관리 핸드오프), 그리고 MCHO(Mobile Controlled Handoff; 단말기 관리 핸드오프)의 세가지 유형이 있다. NCHO는 기지국을 포함한 네트워크가 단말기로부터 무선 채널 품질을 관리하는 방식으로서, 무선 채널 품질이 임계값(threshold) 이하로 떨어져서 단말기의 핸 드오프가 필요하다고 판단되면 네트워크가 단말로 핸드오프를 지시한다. MAHO 방식은 현재 단말이 위치하는 셀의 기지국과 그 인접 기지국의 무선 채널 품질을 단말이 측정하여 기지국에게 주기적으로 이를 알려주고, 기지국이 단말의 핸드오프 필요여부를 결정하여 핸드오프가 필요한 경우 단말로 핸드오프를 지시한다. 여기서, 핸드오프 필요여부는 무선 채널 품질, 현재 및 인접 기지국의 트래픽 상태 등을 고려하여 결정되며, 핸드오프가 필요한 경우 네트워크 노드가 핸드오프를 수행한다. MCHO는 단말이 무선 채널의 품질을 측정하여 핸드오프가 필요하다고 판단되는 경우, 단말이 핸드오프를 시도하여 수행하는 방식으로, 핸드오프 요청 메시지는 후보 기지국으로 직접 전달되는데, 단말이 기지국에게 무선 채널 품질을 알려줄 필요가 없으므로 신호 처리 부하가 줄어들고 핸드오프 처리시간이 다른 방식이 비해 매우 짧다.

따라서, 다단 주파수 변환 중계 시스템을 구성하는 이동국은 상술한 NCHO, MAHO 또는 MCHO 방식에 의한 핸드오프가 가능한 이동 통신 단말기이면 된다.

또한, 다단 주파수 변환 중계 시스템에서 하드 핸드오프를 구현하기 위하여 압축모드를 이용할 수 있다.

도 7은 일반적인 압축 모드 전송(compressed mode transmission)구조를 나타낸 설명도이다. 도 7을 참조하면, 압축 프레임(720)에서 트랜스미션 갭(Transmission Gap : 이하 'TG'라고 함) 구간 동안은 데이터의 전송이 허용되지 않는다. 대신 압축 프레임(720)에서 TG 구간 이외의 슬롯 영역에서의 전송 전력을 정상 프레임(710)에서의 전력보다 높게 함으로써, 정상 프레임(710)에서와 프레임 에러 확률을 동일하게 유지할 수 있다.

도 7에서 도시된 압축 모드를 이용하여 단일 수신기 구조를 가지는 이동국은, 순방향 링크인 경우 핸드오프 상황에서, 현재 연결 중인 주파수 채널을 FA1, 인접 기지국의 새로운 주파수 채널을 FA2라고 할 때, 새로운 주파수 채널 FA2의 신호 세기를 탐색할 수 있게 된다. 즉, TG 구간 동안에는 현재 통화 설정 중인 FA1의 주파수 채널을 끊고 주파수 채널을 FA2로 바꿔 FA2의 신호 세기를 측정한 후, TG 구간이 끝나면서 다시 FA1 주파수 통화 채널을 복조할 수 있다. 이동국은 핸드오프 상황 발생시 현재의 통화 설정을 완전히 차단하기 전에 순방향 링크의 새로운 주파수 채널 FA2를 감시하는 것이 가능하며, FA2의 동기 채널 및 공통 파일롯 채널을 이용하여 타켓 기지국으로부터 송신되는 순방향 링크의 동기를 획득할 수 있어, 현재의 통화 설정을 끊고 새로운 주파수 채널 FA2로 하드 핸드오프를 하더라도 순방향 링크의 통화 단절이 생기지 않게 된다.

또한, 다단 주파수 변환 중계 시스템을 구성하는 이동국에서 하드 핸드오프를 구현하기 위하여 이중 수신기를 이용할 수 있다.

이중 수신기란, 제1 송수신기와 연결된 제1 안테나와 제2 송수신기와 연결된 제2 안테나를 구비하고 있으며, 제1 송수신기 및 제2 송수신기는 송신 및 수신에 관해서 서로 독립적으로 작동 가능하다. 제1 송수신기가 제1 안테나를 통하여 현재 통신중인 기지국과 기준 주파수로 연결되어 있는 동안 제2 송수신기가 제2 안테나를 통하여 인접 기지국의 주파수를 검색할 수 있으며, 현재 통신중인 기지국에서의 신호의 세기가 특정 값 이하로 낮아지게 되면 제2 송수신기를 이용하여 인접 기지 국과 다른 주파수로 통신이 계속 이어지는 것이 가능하므로 하드 핸드오프가 가능하다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 바다의 선박 내에서 상술한 다단 주파수 변환 시스템을 사용할 수 있다. 육지의 높은 지대에 위치한 기지국에서 전파를 기준 주파수 채널 FA1으로 하여 송출하면, 바다의 선박 내에 위치한 중계기에서는 전파를 수신하고서는 주파수 채널을 FA2로 변환하고 전파를 증폭하여 선박 내에 위치한 단말기로 송출한다. 또한, 한 선박에서 다른 선박으로 중계기를 통하여 셀 커버리지의 확장이 가능하게 된다. 이는 통화수가 적으면서도 셀 커버리지는 넓을 것을 요구하는 산악지역이나 강 등에서도 상술한 방법으로 사용할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다단 주파수 변환 중계 시스템에 의하면 중계기의 입력 주파수와 출력 주파수를 다르게 함으로써 중계기에서의 발진을 방지할 수 있다.

또한, 이동 통신 시스템에 있어서 기지국의 셀 커버리지를 획기적으로 확장 시킬 수 있다.

또한, 기존 대역 변환 중계 장비에서 필수적인 DU(주 중계장치)의 사용이 없더라도 중계기에서 발진을 방지할 수 있다.

또한, 디지털 처리 기술을 이용한 고가의 장비를 사용할 필요가 없다.

또한, 통화수가 적으면서도 셀 커버리지는 넓게 잡아야 하는 산악지역이나 강,바다 등에서 사용되면 매우 효과적이다.

Claims (6)

1. 중계 시스템에 있어서,

   기준 주파수 채널로 이동 통신을 담당하는 기지국; 및

   수신한 입력 신호의 입력 주파수 채널과는 서로 다른 채널로 상기 입력 주파수 채널을 변환한 출력 주파수 채널을 통해 출력 신호를 송출하는 주파수 변환 중계기-여기서, 상기 입력 주파수 채널과 상기 출력 주파수 채널은 동일 주파수 할당 대역 내에 있음-를 포함하되,

   상기 주파수 변환 중계기는 n(n ≥2) 개가 있고, 1단의 주파수 변환 중계기의 상기 입력 주파수 채널은 상기 기지국으로부터 수신하는 신호의 상기 기준 주파수 채널이며, 순차적으로 전단의 주파수 변환 중계기의 상기 출력 주파수 채널이 후단의 주파수 변환 중계기의 상기 입력 주파수 채널이고, 상기 기지국은 상기 기준 주파수 채널을 통해 이동 통신 단말기와 통신이 가능하며 상기 주파수 변환 중계기는 상기 출력 주파수 채널을 통해 상기 이동 통신 단말기와 통신이 가능함을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기지국의 기준 주파수 채널과 상기 주파수 변환 중계기의 짝수번째 단 의 출력 주파수 채널이 동일하고, 상기 주파수 변환 중계기의 홀수번째 단의 출력 주파수 채널이 동일한 것을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 기지국 및 상기 주파수 변환 중계기와 상기 이동 통신 단말기 간의 통신은 하드 핸드오프를 이용하는 것을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 하드 핸드오프는

   압축 모드를 이용한 핸드오프인 것을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 하드 핸드오프는

   NCHO(Network Controlled Handoff; 네트워크 관리 핸드오프), MAHO(Mobile Assisted Handoff; 단말기 보조관리 핸드오프) 또는 MCHO(Mobile Controlled Handoff; 단말기 관리 핸드오프) 인 것을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템.
6. 제3항에 있어서, 상기 이동 통신 단말기는

   상기 기지국의 상기 기준 주파수 채널 또는 상기 주파수 변환 중계기의 상기 출력 주파수 채널에 서로 독립적으로 튜닝되는 2개의 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 주파수 변환 중계 시스템.

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