KR101243333B1 - 롱텀에볼루션 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치 - Google Patents

롱텀에볼루션 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 롱텀에볼루션 시스템(이하 LTE 시스템이라 한다)에서 중계기의 커버리지를 유연하게 조절할 수 있는 장치를 제공한다.
　　　　　　　이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치는 LTE(LONG TERM EVOLUTION) 시스템에서 중계기의 송신 전력을 조절하는 장치에 있어서, 중계기의 IF/RF 수신기를 통해 수신된 수신 신호의 싱크신호를 검출하는 싱크신호 검출기; 상기 싱크신호 검출기를 통해 검출한 싱크신호의 전력 크기를 측정하는 싱크신호 전력 측정기; 상기 싱크신호 전력 측정기를 통해 측정한 싱크신호의 전력 크기를 기초로 상기 중계기의 커버리지를 일정하게 유지하기 위한 상기 중계기의 증폭기 이득을 산정하고, 산정된 이득에 따라 상기 중계기의 증폭기를 제어하는 증폭 제어기;를 포함한다.
이를 통해, 유선 또는 무선 중계기에서 중계기의 커버리지를 효율적으로 조절할 수 있다.

Description

롱텀에볼루션 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치{APPARATUS FOR REGULATING TRNASMISSION POWER OF REPEATER IN LONG TERM EVOLUTION SYSTEM}
본 발명은 롱텀에볼루션 시스템(이하 LTE 시스템이라 한다)에서 중계기의 커버리지를 유연하게 조절할 수 있는 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 기지국의 커버리지(COVERAGE)를 확장하기 위해 유선 또는 무선 중계기를 이용한다. 또한, 기지국으로부터 중계기로 수신되는 신호의 세기는 시간에 따라 달라질 수 있다. 즉, 서비스하는 통신 단말기의 수 또는 전송하는 트래픽의 양 또는 채널 페이딩에 따라 기지국으로부터 중계기로 수신되는 신호의 세기는 달라질 수 있다. 그리고, 일반적으로 중계기는 기지국으로부터 받은 신호 세기에 상관없이 일정한 송신 전력을 전송한다. 도 1은 기지국과 중계기와 단말기를 포함하는 일반적인 이동통신 시스템을 도시하고 있다.
중계기는 통신이 가능한 일정한 범위를 가지는데 이를 커버리지(COVERAGE)라고 한다. 셀 플래닝(CELL PLANNING) 관점에서 중계기의 커버리지를 일정하게 유지하는 것은 매우 중요한 사항이다. 즉, 중계기의 커버리지가 넓어지는 경우에는 인접한 커버리지 간의 간섭으로 인해 통신 품질이 저하되는 문제점이 있고, 커버리지가 좁아지는 경우에는 서비스가 불가능한 영역이 발생하는 문제점이 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중계기의 커버리지가 소정의 범위 내에서(커버리지 1과 커버리지 2 사이) 변화할 수 있다. 도 2는 중계기의 커버리지가 변화하는 것을 도시한 개략도이다.
또한, 실제 커버리지를 결정하는 것은 신호의 전체 세기가 아니라 특정한 신호(예를 들어 파일럿 신호)의 세기에 의해 결정된다. 따라서 중계기가 일정한 송신 전력을 유지하더라도 중계기 커버리지는 일정하게 유지될 수 없는 문제점이 있다.
즉, 이와 같은 이유로 중계기의 커버리지를 일정하게 유지시키기 위한 방안이 요구되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 제안된 종래 기술(한국공개특허공보 제10-2006-0084761호)은 파일럿 신호 추적을 통해 중계기의 커버리지를 조절하는 것을 기술적 특징으로 하고 있다. 다만, 이러한 종래 기술은 CDMA 신호에 대해서만 국한되어 적용될 수 밖에 없는 문제점이 있다. 즉, CDMA 신호 내에는 파일럿 신호가 코드로 구분되어 있어서 중계기에서 파일럿 신호의 세기를 검출하는 것은 큰 문제가 되지 않았다.
그러나 직교 주파수 분할 다중 기술, 즉OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서는 파일럿이 시간/주파수 상으로 흩어져 있기 때문에 파일럿 신호를 검출하기 위해서 높은 복잡도가 요구된다. 도 3은 OFDM 시스템에서의 파일럿 구조를 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 그래프는 가로 축이 시간이고, 세로축이 주파수이며, R0는 파일럿 신호이다.
즉, 종래 기술에 비해 OFDM 기반 시스템인 LTE의 경우에는 파일럿 신호 역할을 수행하는 reference signal의 주파수 영역 위치가 서브프레임 넘버와 기지국 ID에 따라 변하기 때문에 파일럿(reference)의 위치를 알아내기 위한 추가적인 장치가 요구된다.
특허문헌 1 : 한국공개특허공보 제10-2006-0084761호
본 발명의 일 측면에 따르면, 롱텀에볼루션 시스템(이하 LTE 시스템이라 한다)에서 중계기의 커버리지를 유연하게 조절할 수 있는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치는 LTE(LONG TERM EVOLUTION) 시스템에서 중계기의 송신 전력을 조절하는 장치에 있어서, 중계기의 IF/RF 수신기를 통해 수신된 수신 신호의 싱크신호를 검출하는 싱크신호 검출기; 상기 싱크신호 검출기를 통해 검출한 싱크신호의 전력 크기를 측정하는 싱크신호 전력 측정기; 상기 싱크신호 전력 측정기를 통해 측정한 싱크신호의 전력 크기를 기초로 상기 중계기의 커버리지를 일정하게 유지하기 위한 상기 중계기의 증폭기 이득을 산정하고, 산정된 이득에 따라 상기 중계기의 증폭기를 제어하는 증폭 제어기;를 포함한다.
또한, 상기 싱크신호 검출기는 상기 IF/RF 수신기를 통해 수신된 수신 신호를 상기 싱크신호 대역폭 크기의 저역통과필터(LPF)에 통과시키고, 통과된 신호에서 상기 싱크신호의 타이밍을 추정함으로써 상기 싱크신호를 검출한다.
또한, 상기 싱크신호 검출기는 상기 싱크신호에 포함되는 PSS(Primary Synchronization Signal) 또는 SSS(Secondary Synchronization Signal)의 타이밍 추정을 통해 상기 싱크신호를 검출한다.
또한, 상기 PSS 또는 SSS는 상기 수신 신호인 LTE 신호의 한 프레임 내에서 소정의 시간마다 반복되어 나오는 신호이다.
또한, 상기 싱크신호 전력 측정기는 상기 저역통과필터(LPF)를 통과한 싱크신호의 타이밍 부분의 평균전력을 구하고, 구해진 평균전력 크기를 상기 싱크신호의 전력 크기로 산정한다.
또한, 상기 증폭 제어기는 상기 산정된 싱크신호의 전력 크기(평균전력)와 상기 중계기의 커버리지를 결정하는 소정의 타겟전력을 기초로 상기 증폭기의 이득을 조절한다.
또한, 상기 싱크신호 검출기가 수신하는 수신신호는 상기 중계기의 IF/RF 수신기를 통해 수신된 수신 신호를 디지털 신호로 변환한 신호이다.
또한, 상기 LTE 신호는 하나 이상의 신호를 포함하고, 상기 싱크신호 검출기는 상기 하나 이상의 LTE 신호 각각을 수신하도록 하나 이상 구비된 중계기의 IF/RF 수신기의 각 신호를 전부 수신하고, 상기 증폭 제어기는 상기 LTE 신호 개수에 상응하도록 구비된 증폭기 각각을 제어한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유선 또는 무선 중계기에서 중계기의 커버리지를 효율적으로 조절할 수 있다.
또한, 종래 기술에 비해 LTE 시스템에서 낮은 복잡도로 구현이 가능하다.
또한, scalable bandwidth를 지원하는 LTE 시스템에 유연하게 적용될 수 있다.
또한, 다중의 LTE 신호에 대해 신호 증폭을 통해 다중 LTE 신호의 커버리지를 효과적으로 조절할 수 있다.
　　　　　　　도 1은 기지국과 중계기와 단말기를 포함하는 일반적인 이동통신 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 중계기의 커버리지가 변화하는 것을 도시한 개략도이다.
도 3은 OFDM 시스템에서의 파일럿 구조를 도시한 그래프이다.
도 4는 LTE 시스템의 프레임 구조를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치를 포함하는 중계기를 도시한 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크신호 검출기를 통해 싱크신호 타이밍을 검출하는 것을 도시한 개략도이다.
도 7은 Scalable Bandwidth를 지원하는LTE 시스템을 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치를 포함하는 중계기를 도시한 기능 블록도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치를 포함하는 중계기를 도시한 기능 블록도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치는 LTE 시스템에서 적용되는 것이므로, LTE 시스템에 대해 도 4를 참고하여 이하에서 설명한다.
도 4는 LTE 시스템의 프레임 구조를 도시한 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, LTE 시스템의 하나의 프레임은 하나 이상의 Sub-frame을 포함한다. 또한, Sub-frame은 PSS, SSS, PBCH, PDCCH, 또는 Reference Signal을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치는 LTE 신호 내에 존재하는 Reference Signal과 같이 기지국에서의 송신 전력이 일정한 신호를 이용하여 중계기의 송신 전력을 조절한다.
자세하게는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치는 LTE 신호의 frame 내에서 5msec마다 반복되어 나오는 PSS 또는 SSS를 이용하여 중계기의 송신 전력을 조절한다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치에 대해 도 5 내지 도 6을 통해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치를 포함하는 중계기를 도시한 기능 블록도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크신호 검출기를 통해 싱크신호 타이밍을 검출하는 것을 도시한 개략도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기지국으로부터 신호를 받아 단말기 등에 재전송하는 중계기(1)는 IF/RF 수신기(10), FA 필터(30), 증폭기(50), IF/RF 송신기(70) 및 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 싱크신호 검출기(110), 싱크신호 전력 측정기(130), 증폭 제어기(150)를 포함한다.
싱크신호 검출기(110)는 중계기(1)의 IF/RF 수신기(10)를 통해 기지국(미도시)으로부터 수신된 수신 신호(아날로그 신호 또는 디지털 신호)의 싱크신호를 검출한다. 구체적으로 싱크신호 검출기(110)는 수신 신호를 소정의 대역폭을 가지는 저역통과필터(LPF)에 통과시킴으로써 싱크신호를 검출할 수 있다. 또한, 추가적으로 저역통과필터를 통과한 싱크신호의 타이밍을 검출함으로써 싱크신호를 검출할 수도 있다.
중계기(1)는 기지국에서 송신된 신호를 IF/RF 수신기(10)를 통해 수신하고, 수신된 신호는 싱크신호 검출기(110)로 전송되는데, 도 6에 도시된 바와 같이 싱크신호 검출기(110)는 수신신호를 검출하고자 하는 싱크신호의 대역폭 크기의 저역통과필터(LPF)에 통과시켜 필터링한다.
필터링을 통해 나온 신호는 도 6에 도시된 바와 같이, 싱크신호의 시간에 따른 전력을 나타낸다. 여기서 시간에 따른 싱크신호의 전력이 검출되는 싱크신호로 볼 수 있다.
추가적으로 싱크신호 검출기(110)는 각 싱크신호의 타이밍을 검출할 수 있는데, 도 6에서는 각 싱크신호가5msec 간격을 두고 나타난다.
또한, 검출되는 각 싱크신호는 도 4에서 살펴본 PSS, SSS이다.
또한, 싱크신호 검출기(110)는 저역통과필터 통과를 통해 나온 싱크신호의 타이밍을 검출함으로써 싱크신호를 검출하는데, 대략적인 싱크신호의 타이밍을 검출하는 것만으로도 원하는 싱크신호를 검출할 수 있다(즉, 싱크신호의 타이밍을 rough하게 추정함).
또한, 싱크신호 전력 측정기(130)는 싱크신호 검출기(110)를 통해 검출한 싱크신호의 전력 크기를 측정한다. 즉, 싱크신호 전력 측정기(130)는 싱크신호 검출기(110)를 통해 검출한 싱크신호의 타이밍에 해당하는 부분에 대해 moving average를 구하고 평균 전력을 측정한다. 이렇게 측정된 평균 전력의 크기는 중계기(1)의 IF/RF 수신기(10)를 통해 수신된 신호의 평균 전력 크기를 나타낸다.
또한, 증폭 제어기(150)는 싱크신호 전력 측정기(130)를 통해 측정한 싱크신호의 (평균)전력 크기를 기초로 중계기(1)의 커버리지를 일정하게 유지하기 위한 중계기(1)의 증폭기(50)의 이득을 산정하고, 산정된 이득에 따라 중계기(1)의 증폭기(50)를 제어한다.
여기서 증폭기(50)의 이득은 다음 수학식에 의해 결정된다.
GRepeater = PT / PMA
GRepeater : 증폭기 이득, PT : 타겟전력, PMA : 수신된 신호의 평균 전력
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 Scalable Bandwidth를 지원하는LTE 시스템에서도 적용이 가능하다.
LTE 시스템은 규격 내에 다양한 bandwidth를 지원할 수 있도록 표준화되어 있다. 다만, 신호 대역폭이 다른 LTE 시스템이더라도 싱크신호는 동일한 위치에서 소정의 대역폭을 유지한다. 그래서 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 LTE 시스템의 bandwidth에 관계없이 중계기의 송신 전력을 조절할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 대역폭이 다양한 LTE 신호에 대해서도 PSS, SSS, BCH를 이용하는 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 적용될 수 있다. 도 7은 Scalable Bandwidth를 지원하는LTE 시스템을 도시한 개략도이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 달리, 도 8에 도시된 것과 같이 디지털로 변환된 신호에 대해서도 적용이 가능하다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계기(1)는 A/D 변환기(20)와 D/A변환기(40)를 더 포함하고, 중계기(1)의 IF/RF 수신기(10)를 통해 수신된 기지국 신호가 A/D 변환기를 통해 디지털 신호로 변화된 후 싱크신호 검출기(110)로 전송된다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치를 포함하는 중계기를 도시한 기능 블록도이다.
마지막으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)에 대해 도 9를 기초로 살펴본다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치를 포함하는 중계기를 도시한 기능 블록도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 주파수 영역에서 인접하거나 또는 떨어져 있는 다중의 LTE 신호에 각각에 대해 싱크신호를 검출하고, 전력을 측정하고, 각 증폭기의 이득을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)는 다중의 LTE 신호 각각에 대해 독립적인 증폭 이득을 조절하여 중계기(1)의 커버리지를 소정의 범위로 유지시킬 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, LTE 신호는 하나 이상으로 이루어져 있고, 중계기(1)는 하나 이상의 LTE 신호 각각을 수신하기 위해 하나 이상의 IF/RF 수신기(10-1, 10-2, 10-3), FA 필터(30-1, 30-2, 30-3), 증폭기(50-1, 50-2, 50-3), IF/RF 송신기(70-1, 70-2, 70-3)를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치(100)의 싱크신호 검출기(110)는 하나 이상의 IF/RF 수신기(10-1, 10-2, 10-3) 각각으로부터 수신신호를 전송받는다.
또한, 싱크신호 전력 측정기(130)는 싱크신호 검출기(110)를 통해 검출된 싱크신호의 전력 크기를 측정하고 증폭 제어기(150)로 전송한다.
또한, 증폭 제어기(150)는 하나 이상의 증폭기(50-1, 50-2, 50-3) 각각이 소정의 증폭 이득을 갖고 신호를 증폭하도록 제어한다.
1 : 중계기 10 : IF/RF 수신기
20 : A/D 변환기 30 : FA 필터
40 : D/A 변환기 50 : 증폭기
70 : IF/RF 송신기 100 : 중계기 송신 전력을 조절하는 장치
110 : 싱크신호 검출기 130 : 싱크신호 전력 측정기
150 : 증폭 제어기

Claims (8)

  1. LTE(LONG TERM EVOLUTION) 시스템에서 중계기의 송신 전력을 조절하는 장치에 있어서,
    중계기의 IF/RF 수신기를 통해 수신된 수신 신호를 싱크신호 대역폭 크기의 저역통과필터(LPF)에 통과시키고, 통과된 신호에서 상기 싱크신호의 타이밍을 추정함으로써 상기 싱크신호를 검출하되, 상기 싱크신호에 포함되어 상기 수신 신호인 LTE 신호의 한 프레임 내에서 소정의 시간마다 반복되어 나오는 PSS(Primary Synchronization Signal) 또는 SSS(Secondary Synchronization Signal)의 타이밍 추정을 통해 상기 싱크신호를 검출하는 싱크신호 검출기;
    상기 싱크신호 검출기를 통해 검출한 싱크신호의 전력 크기를 측정하는 싱크신호 전력 측정기;
    상기 싱크신호 전력 측정기를 통해 측정한 싱크신호의 전력 크기를 기초로 상기 중계기의 커버리지를 일정하게 유지하기 위한 상기 중계기의 증폭기 이득을 산정하고, 산정된 이득에 따라 상기 중계기의 증폭기를 제어하는 증폭 제어기;를 포함하는 중계기 송신 전력을 조절하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 싱크신호 전력 측정기는 상기 저역통과필터(LPF)를 통과한 싱크신호의 타이밍 부분의 평균전력을 구하고, 구해진 평균전력 크기를 상기 싱크신호의 전력 크기로 산정하는 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 싱크신호 전력 측정기는 상기 저역통과필터(LPF)를 통과한 싱크신호의 타이밍 부분의 평균전력을 구하고, 구해진 평균전력 크기를 상기 싱크신호의 전력 크기로 산정하고;
    상기 증폭 제어기는 상기 산정된 싱크신호의 전력 크기(평균전력)와 상기 중계기의 커버리지를 결정하는 소정의 타겟전력을 기초로 상기 증폭기의 이득을 조절하는 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 싱크신호 검출기가 수신하는 수신신호는 상기 중계기의 IF/RF 수신기를 통해 수신된 수신 신호를 디지털 신호로 변환한 신호인 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 LTE 신호는 하나 이상의 신호를 포함하고,
    상기 싱크신호 검출기는 상기 하나 이상의 LTE 신호 각각을 수신하도록 하나 이상 구비된 중계기의 IF/RF 수신기의 각 신호를 전부 수신하고,
    상기 증폭 제어기는 상기 LTE 신호 개수에 상응하도록 구비된 증폭기 각각을 제어하는 LTE 시스템에서 중계기 송신 전력을 조절하는 장치.
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