KR101581264B1 - 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 분산 안테나 시스템의 각 리모트 유닛을 통해 신호를 전송함에 있어서 신호지연을 간단하면서도 정확하게 측정하여 보상할 수 있도록 한 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법에 관한 것이다.
본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법은 하나의 MU(Master Unit) 및 여기에 연결된 복수의 RU(Remote Unit) 사이에서 각 RU에 의해 수행되되, MU로부터의 신호지연 측정 명령이 존재하는 경우에 자기가 최종단 RU인지의 여부를 판단하는 (a) 단계; 상기 (a) 단계에서 상기 최종단 RU인 경우에는 측정 명령 데이터를 그대로 전단 RU에 루프백하는 반면에 최종단 RU가 아닌 경우에는 지연시간 측정을 위한 카운트를 시작함과 함께 측정 명령 데이터를 후단 RU에게 전송하는 (b) 단계; 후단 RU로부터 측정 명령 데이터가 수신된 경우에 상기 카운트를 종료하고 자기의 지연시간을 측정하는 (c) 단계 및 상기 (c) 단계에서 측정된 지연시간이 경과한 후에 MU로부터 전달받은 '사용자 데이터등'을 자기의 안테나를 통해 송출하는 (d) 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법{Signal delay compensation method in distributed antenna system}
본 발명은 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법에 관한 것으로, 특히 분산 안테나 시스템의 각 리모트 유닛을 통해 신호를 송출함에 있어서 간단하면서도 정확하게 신호지연을 측정하여 보상할 수 있도록 한 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법에 관한 것이다.
정보 산업의 발달에 따라 다양한 종류의 대용량 데이터를 고속으로 전송할 수 있는 기술이 요구되고 있고, 이를 위해 기존의 셀 내에 다수의 분산 안테나를 두어 음영 지역을 해소하고 커버리지(coverage)를 확장하기 위한 분산 안테나 시스템이 연구되고 있다. 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System; DAS)은 단일 기지국(base station; BS)과 유선 또는 전용 회선으로 연결된 다수의 분산 안테나를 활용한 시스템으로, 기지국은 자기가 서비스하는 셀 내부에 소정 거리 이상 떨어져 위치하는 복수의 안테나를 관리한다.
DAS는 복수의 안테나들이 셀 내에서 소정 거리 이상 떨어져 분산되어 위치한다는 점에서 복수의 기지국 안테나들이 셀 중앙에 집중되어 있는 중앙집중형 안테나 시스템(Centralized Antenna System: CAS)과 구별된다. DAS는 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)과도 구별된다.
DAS는 분산 안테나 유닛(이하 '리모트 유닛'(Remote Unit; RU)이라 한다)들이 유선 또는 전용회선으로 연결되어 있다는 점에서 기지국과 중계국(Remote Station: RS) 사이가 무선으로 연결된 다중 홉 방식의 릴레이 시스템(relay system) 또는 애드혹(ad-hoc) 네트워크와도 구별된다. DAS는 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 DAS는 분산 안테나 유닛들이 동시에 서로 다른 데이터 스트림을 송/수신하여 단일 또는 다중의 이동 단말을 지원할 수 있다는 점에서 일종의 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 시스템으로도 볼 수 있다.
도 1은 일반적인 스타 토폴로지를 갖는 분산 안테나 시스템 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 스타 토폴로지를 갖는 분산 안테나 시스템은 기지국에 위치하는 마스터 유닛(Master Unit; MU) 및 마스터 유닛(MU)과 소정의 통신선로에 의해 연결된 적어도 하나의 리모트유닛 그룹(RU#1, RU#2, RU#3, RU#4)을 포함하여 이루어진다. 도 1의 예에서는 총 4개의 리모트유닛 그룹(RU#1, RU#2, RU#3, RU#4)이 하나의 마스터 유닛(MU)에 연결되어 있고, 각각의 리모트유닛 그룹(RU#1, RU#2, RU#3, RU#4)에는 N개의 리모트 유닛이 구비되어 있는데, 마스터 유닛(MU)과 각각의 리모트유닛 그룹(RU#1, RU#2, RU#3, RU#4)의 리모트 유닛은, 예를 들어 LAN 케이블에 의해 상호 연결될 수 있다.
한편, 분산 안테나 시스템에서 각 리모트 유닛의 안테나 단에서의 송수신 타이밍 오차는 리모트 유닛 사이에 간섭이 있는 환경을 감안하여 최소화하는 것 바람직하다. 예를 들어, FDD(Frequency Division Duplexing) 방식에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 직교성을 손상하지 않는 범위, 예를 들어 CP(Cyclic Prefix) 경계 내에서의 오차는 허용되지만, TDD(Time Division Duplexing)의 경우 ±1.5㎲ 이내(LTE 규격상 로컬 영역에 대한 BS 요구 조건)를 지원해야 한다.
도 2는 분산 안테나 시스템에서 신호지연 요소를 설명하기 위한 도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 분산 안테나 시스템의 리모트유닛 그룹에 속한 각 리모트 유닛(RU#x_1, RU#x_2,…,RU#x_N) 사이의 신호지연 요소는 크게 2가지, 즉 전파 지연(Propagation delay) 및 논리 지연(Logic delay) 요소로 나눌 수 있다. 먼저, 전파 지연은 마스터 유닛(MU)과 리모트 유닛(RU) 또는 리모트 유닛(RU)들 사이의 통신을 위한 케이블 지연을 말하는바, LAN 케이블의 경우에는 통상적으로 15㎝당 1㎱의 지연을 발생시킨다. 다음으로, 논리 지연은 각 리모트 유닛(RU)이 전단으로부터 신호를 받아서 처리한 후에 자기의 안테나를 통해 송출하기까지의 지연을 말한다.
이와 같이 분산 안테나 시스템에서는 그 주변 환경에 따라 리모트유닛 그룹의 개수나 각 리모트유닛 그룹에 속한 리모트 유닛의 개수, 마스터 유닛과 리모트 유닛 또는 각 리모트 유닛을 연결하는 케이블의 길이 등이 상이하고 이에 따라 상이한 시간의 신호지연이 발생할 수 있는바, 종래에는 이를 간단하면서도 정확하게 측정하여 보상할 수 있는 방법이 없다는 문제점이 있었다.
선행기술1: 10-1390183호 등록특허공보(발명의 명칭: 분산안테나시스템의 광중계기에서 시간지연 제어 방법 및 장치) 선행기술2: 10-2001-0076095호 공개특허공보(발명의 명칭: 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법 및 장치)
본 발명의 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 분산 안테나 시스템의 각 리모트 유닛을 통해 신호를 전송함에 있어서 신호지연을 간단하면서도 정확하게 측정하여 보상할 수 있도록 한 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법은 하나의 MU(Master Unit) 및 여기에 연결된 복수의 RU(Remote Unit) 사이에서 각 RU에 의해 수행되되, MU로부터의 신호지연 측정 명령이 존재하는 경우에 자기가 최종단 RU인지의 여부를 판단하는 (a) 단계; 상기 (a) 단계에서 상기 최종단 RU인 경우에는 측정 명령 데이터를 그대로 전단 RU에 루프백하는 반면에 최종단 RU가 아닌 경우에는 지연시간 측정을 위한 카운트를 시작함과 함께 측정 명령 데이터를 후단 RU에게 전송하는 (b) 단계; 후단 RU로부터 측정 명령 데이터가 수신된 경우에 상기 카운트를 종료하고 자기의 지연시간을 측정하는 (c) 단계 및 상기 (c) 단계에서 측정된 지연시간이 경과한 후에 MU로부터 전달받은 '사용자 데이터등'을 자기의 안테나를 통해 송출하는 (d) 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, MU와 각 RU는 LAN 케이블로 연결되고, 각 RU는 양방향 이더넷 트랜시버와 그 연결 상태를 나타내는 LED 램프를 구비하되, 상기 (a) 단계에서 최종단 RU인지 여부의 판단은 LED 램프의 구동 신호에 의거하여 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계에서의 상기 지연시간은 "
Figure 112014120829955-pat00001
"에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
상기 측정 명령 데이터는 상기 '사용자 데이터등'의 선두에 부가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법에 따르면, 분산 안테나 시스템의 각 리모트 유닛을 통해 신호를 송출함에 있어서 실시간으로 간단하면서도 정확하게 신호지연을 측정하여 보상할 수가 있다.
도 1은 일반적인 스타 토폴로지를 갖는 분산 안테나 시스템 구성도.
도 2는 분산 안테나 시스템에서 신호지연 요소를 설명하기 위한 도.
도 3은 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법에 따른 전송 데이터 포맷을 예시적으로 보인 도.
도 5는 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 측정 원리를 설명하기 위한 도.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법은 크게 하나의 MU(Master Unit) 및 여기에 연결, 예를 들어 LAN 케이블 등으로 연결된 복수의 RU(Remote Unit)에 의해 수행될 수 있다. 먼저, MU가 자기에게 연결된 RU(이하 '최초단 RU'라 한다)에 신호지연 측정 명령을 전송(단계 S10)하면, 해당 RU는 측정 명령을 존부를 확인한 후에 측정 명령이 존재하는 경우 다음 단에 또 다른 RU가 존재하는지를 판단(단계 S20)한다.
여기에서 다른 RU의 존부 판단은 이더넷 트랜시버에서 제공하는 상태 표시 신호를 이용할 수 있다. 즉, 모든 RU에는 송신과 수신의 양방향 이더넷 트랜시버와 그 연결 상태를 표시하는 LED 램프가 구비되어 있고, LED 램프는 양방향 이더넷 트랜시버의 두 포트에 모두 LAN 케이블이 연결되었을 때 비로소 점등되는바, 본 발명에 따른 각 RU는 이러한 LED 램프 구동 신호에 의해 자기가 최종단 RU인지의 여부를 판단할 수가 있다.
한편, 측정 명령은 MU와 모든 RU 사이에서 사전에 약속된 위치 및 데이터 값(이하 '명령 데이터'라 한다)을 통해 전달되는데, 이러한 명령 데이터는 MU에 의해 주기적 또는 비주기적으로 RU에 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법에 따른 전송 데이터 포맷을 예시적으로 보인 도로서, (a)는 종래의 전송 데이터 포맷이고, (b)는 본 발명의 보상방법에 따른 전송 데이터 포맷이다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래의 전송 데이터 포맷에 따르면 MU는 전송 인에이블(Tx Enable)이 액티브 상태인 동안 RU에 사용자 데이터와 기타 제어용 데이터(이하 '사용자 데이터등'이라 한다)을 전송하지만, 본 발명에서는 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 이러한 전송 인에이블 액티브 상태 동안에 사용자 데이터 이외에 명령 데이터를 더 전송, 예를 들어 '사용자 데이터등'의 선두에 명령 필드를 추가시켜 전송할 수 있다.
이 경우에 명령 필드는 1 또는 2 바이트 정도의 크기이면 충분하기 때문에 본 발명의 신호지연 보상방법에 따르면, '사용자 데이터등'의 전송에 아무런 영향을 주지 않고도 실시간으로 각 RU에서의 신호지연 시간을 정확하게 측정하여 즉시(실제로는 다음의 '사용자 데이터등'의 전송시) 보상할 수가 있다.
다시 도 3으로 돌아가서, 자기 후단에 다른 RU가 연결된 RU, 즉 최초단 RU 또는 중간단 RU는 전단으로부터 전송된 명령 데이터를 확인한 즉시 신호지연 시간을 측정하기 위한 카운트를 시작함과 함께 전단으로부터 수신한 명령 데이터를 후단으로 바이패스(단계 S30)한다. 여기에서 지연시간 측정과 보상을 함께 수행하는 경우에 각 RU는 자기를 수신으로 하는 '사용자 데이터등'을 추출하여 버퍼에 저장함과 동시에 지연시간 측정용 카운트를 시작한다.
반면에 최종단 RU는 지연시간 측정을 위한 카운트를 수행함이 없이 전단에서 전달받은 명령 데이터를 그대로 전단 RU로 루프백(단계 S40)한다. 이 경우에도 지연시간 측정과 보상을 함께 수행하는 경우에 최종단 RU는 자기 수신의 '사용자 데이터등'만을 추출한 후에 자기의 안테나를 통해 송출한다.
다음으로, 최초단 RU 또는 중간단 RU는 후단 RU로부터 명령 데이터가 수신되는지를 판단(단계 S50)하는데, 수신된 경우에는 그 즉시 지연시간 측정용 카운트를 종료하고 자기의 지연시간을 측정(단계 S60)한다. 여기에서 지연시간 측정은 아래의 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112014120829955-pat00002
한편, 이와 같이 지연시간이 구해지면, 이렇게 구해진 지연시간은 다음의 '사용자 데이터등'의 송출시 즉시 적용될 수 있는바, 도 5는 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 측정 및 보상 원리를 설명하기 위한 도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 측정 및 보상 원리에 따르면, MU에서 명령 데이터를 선두에 실어서 '사용자 데이터등'을 최초단 RU에 전송(단계 S70)하면, 최초단 RU는 자기 수신의 '사용자 데이터등'을 추출하여 버퍼에 저장(단계 S80)한 후에 명령 데이터와 나머지 '사용자 데이터등'을 다음 단의 RU에 바이패스하고 이와 동시에 지연시간 측정을 위한 카운트를 시작한다.
한편, 이렇게 하는 도중에 최종단 RU를 제외한 각 RU는 '사용자 데이터등'을 버퍼에 저장한 시점부터 자기의 지연시간(앞선 단계에서 측정됨)이 도달하였는지를 판단(단계 S90)하는데, 도달한 경우에는 버퍼에 저장된 데이터를 쌓인 순서대로 안테나를 통해 송출(단계 S100)한다.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 하나의 MU(Master Unit) 및 여기에 연결된 복수의 RU(Remote Unit) 사이에서 각 RU에 의해 수행되되,
    MU로부터의 신호지연 측정 명령이 존재하는 경우에 자기가 최종단 RU인지의 여부를 판단하는 (a) 단계;
    상기 (a) 단계에서 상기 최종단 RU인 경우에는 측정 명령 데이터를 그대로 전단 RU에 루프백하는 반면에 최종단 RU가 아닌 경우에는 지연시간 측정을 위한 카운트를 시작함과 함께 측정 명령 데이터를 후단 RU에게 전송하는 (b) 단계;
    후단 RU로부터 측정 명령 데이터가 수신된 경우에 상기 카운트를 종료하고 자기의 지연시간을 측정하는 (c) 단계 및
    상기 (c) 단계에서 측정된 지연시간이 경과한 후에 MU로부터 전달받은 '사용자 데이터등'을 자기의 안테나를 통해 송출하는 (d) 단계를 포함하여 이루어지며,
    MU와 각 RU는 LAN 케이블로 연결되고, 각 RU는 양방향 이더넷 트랜시버와 그 연결 상태를 나타내는 LED 램프를 구비하되, 상기 (a) 단계에서 최종단 RU인지 여부의 판단은 LED 램프의 구동 신호에 의거하여 판단하고,
    상기 측정 명령 데이터는 상기 '사용자 데이터등'의 선두에 부가되는 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서의 상기 지연시간은 "
    Figure 112015102797073-pat00003
    "에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템에서 신호지연 보상방법.
  4. 삭제
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