KR20050120972A - Ｍｉｍｏ 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20050120972A
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Abstract

본 발명은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명은 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템에 있어서, 이동 통신 교환국으로부터 데이터 신호를 수신하는 이동 통신 단말기; 이동 통신 단말기와 기지국 전송기 간의 데이터 송수신을 중계하는 중계기; 이동 통신 단말기 및 다수의 중계기와 통신하는 기지국 전송기 및 데이터 요청 신호를 보낸 이동 통신 단말기의 위치를 파악하여 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 중계기 및 기지국 전송기를 확인하고 확인된 중계기 및 기지국 전송기를 이용하여 데이터 신호를 이동 통신 단말기로 분산 전송하는 기지국 제어기를 포함한다.
본 발명의 의하면, 기지국 제어기가 이동 통신 교환국으로부터 수신된 데이터를 다수의 중계기 및 기지국 전송기를 이용하여 다수의 단말기 안테나가 구비된 이동 통신 단말기로 분산 송신함으로써 데이터 신호 전송 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

ＭＩＭＯ 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템 및 방법{Wireless Data Communication System by Using Multiple Input Multiple Output System and Method Therefor}
본 발명은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 다수의 중계기 또는 기지국 전송기로부터 이동 통신 단말기에 구비된 다수의 단말기 안테나로 데이터를 분산 송신하여 데이터 전송 속도를 향상시키는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이동 통신 단말기의 성능이 향상되면서 이동 통신 단말기를 통한 멀티미디어 서비스가 널리 보급되어 이동 통신 단말기는 사용자간 음성 통화만을 제공하는 단순한 서비스 외에도 데이터 통신 및 멀티미디어 서비스 등의 고품질의 서비스를 제공받게 되었다. 특히 고용량 데이터 전송이 필요한 멀티미디어 데이터를 제공하는 서비스 는 무선 데이터 통신 서비스 제공자와 이동 통신 단말기 사이에 고속의 데이터 전송이 가능해야 양질의 서비스가 가능하기 때문에 이동 통신 단말기 및 무선 데이터 통신 시스템의 발전에 큰 영향을 받고 있다.
도 1은 종래의 무선 데이터 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 무선 데이터 통신 시스템은 이동 통신 단말기(110), 중계기(120), 기지국 전송기(130), 기지국 제어기(140) 및 이동 통신 교환국(150)을 포함한다.
이동 통신 단말기(110)는 이동 통신망을 통하여 상대방과 음성 통화 및 데이터 통신이 가능한 단말기이다.
중계기(120)는 이동 통신 단말기(110)와 기지국 전송기(130) 간의 송수신 데이터를 중계하는 장치이다.
기지국 전송기(130)는 기저 대역 신호 처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신 등을 수행하여 이동 통신 단말기(110)와 직접적으로 연동하는 망 종단(Endpoint) 장치이다. 또한, 기지국 전송기(130)는 이동 통신 단말기(110)와 직접적인 연결을 할 수 없는 경우 중계기(120)와 연결하여 이동 통신 단말기(110)와 데이터를 송수신한다.
기지국 제어기(140)는 기지국 전송기(130)를 제어하며, 이동 통신 단말기(110)에 대한 무선 채널 할당 및 해제, 이동 통신 단말기(110) 및 기지국 전송기(130)의 송신 출력 제어, 셀간 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 및 하드 핸드오프(Hard Handoff) 결정, 트랜스코딩(Transcoding) 및 보코딩(Vocoding), GPS(Global Positioning System) 클럭 분배, 기지국 전송기(130)에 대한 운용 및 유지 보수 등의 기능을 수행한다.
이동 통신 교환국(150)은 이동 통신망이 효율적으로 운용될 수 있도록 하는 통제 기능 및 이동 통신 단말기(110)의 통화 요청 신호에 대해 교환 기능을 수행한다. 즉, 이동 통신 단말기(110)의 기본 및 부가 서비스 처리, 가입자의 착신 및 발신 호 처리, 위치 등록 절차 및 핸드오프 절차 처리, 타망과의 연동 기능 등을 수행한다.
도 1을 참조하면, 종래의 무선 데이터 통신 시스템은 사용자가 이동 통신 단말기(110)를 이용하여 통화 요청 신호나 데이터 요청 신호를 보내면 이동 통신 단말기(110)와 송수신이 가능한 중계기(120) 또는 기지국 전송기(130) 중에서 하나를 택하여 이들 요청 신호를 송신한다. 이때, 이동 통신 단말기(110)의 요청 신호가 중계기(120)로 수신된 경우 중계기(120)는 이 요청 신호를 기지국 전송기(130)로 송신한다. 기지국 전송기(130)로 수신된 요청 신호는 기지국 제어기(140)를 거쳐 이동 통신 교환국(150)으로 수신되고 이동 통신 교환국(150)은 통화 요청 신호인 경우 통화 신호를 데이터 요청 신호인 경우 데이터를 이동 통신 단말기(110)로 송신한다.
이동 통신 교환국(150)에서 송신되는 통화 신호 또는 데이터는 기지국 제어기(140)로 보내지고 기지국 제어기(140)는 현재 이동 통신 단말기(110)에 송수신이 가능한 중계기(120) 또는 기지국 전송기(130) 중에서 한 개를 선택하여 데이터를 이동 통신 단말기(110)로 송신한다.
하지만, 종래의 무선 데이터 통신 시스템에 있어서 중계기(120)는 주로 기지국 전송기(130)가 커버하는 영역, 즉 커버리지를 확장하기 위해 사용되거나, 무선 데이터에 있어서 공간적인 이격 및 시간적인 지연을 줄이기 위한 다이버시티(Diversity) 효과를 얻는 용도로 사용되었다. 그리고 종래의 이동 통신 단말기(110)는 한 개의 단말기 안테나(213)를 구비하였기 때문에 중계기(120) 또는 기지국 전송기(130) 중에서 응답속도가 양호한 하나를 선택하여 데이터를 송수신하였다.
따라서 이동 통신 단말기(110)가 다수의 중계기(120) 및 기지국 전송기(130)의 커버리지 영역에 위치하여도 이동 통신 단말기(110)가 다수의 중계기(120) 및 기지국 전송기(130) 중 하나와 데이터를 송수신하는 경우 나머지 다수의 중계기(120) 및 기지국 전송기(130)는 데이터 송수신 서비스를 제공할 수 있지만 이동 통신 단말기(110)가 데이터 송수신 서비스를 받을 수 없기 때문에 휴지 상태를 유지해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 한 개의 이동 통신 단말기(110)가 한 개의 중계기(120) 또는 기지국 제어기(140)로부터 데이터 송수신 서비스를 받기 때문에 하나의 안테나가 지원할 수 있는 최대 전송 속도 이상을 지원할 수 없다는 한계를 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 다수의 중계기 또는 기지국 전송기로부터 이동 통신 단말기에 구비된 다수의 단말기 안테나로 데이터를 분산 송신하여 데이터 전송 속도를 향상시키는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템에 있어서, 이동 통신 교환국으로부터 데이터 신호를 수신하는 이동 통신 단말기; 이동 통신 단말기와 기지국 전송기 간의 데이터 요청 신호 및 데이터 신호의 송수신을 중계하는 중계기; 이동 통신 단말기 및 다수의 중계기와 통신하는 기지국 전송기 및 이동 통신 단말기로부터 데이터 요청 신호를 수신하면 이동 통신 단말기의 위치를 파악하여 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 중계기를 확인하고 이동 통신 교환국에서 데이터 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신하여 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 중계기 및 기지국 전송기를 이용하여 데이터 신호를 분산 전송하는 기지국 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법에 있어서,
(a) 이동 통신 단말기로부터 데이터 요청 신호가 수신되는지를 판단하는 단계; (b) 이동 통신 단말기로부터 데이터 요청 신호가 있다고 판단되는 경우 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 기지국 및 다수의 중계기를 확인하고 연결하는 단계; 및 (c) 기지국 및 다수의 중계기를 이용하여 데이터 신호를 이동 통신 단말기로 분산하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템의 구성을 간략히 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템은 이동 통신 단말기(210), 중계기(220), 기지국 전송기(230), 기지국 제어기(240) 및 이동 통신 교환국(250)을 포함한다.
본 발명에 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 단말기(210)는 다수의 안테나를 구비하며, 다수의 안테나를 이용하여 다수의 기지국 전송기(230) 및 다수의 중계기(220)와 통신이 가능한 이동 통신 단말기(210)이다. 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기(210)로서는, PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러(Cellular)폰, PCS(Personal Communication Service)폰, 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), CDMA 2000 1X폰 / 1x EV-DO(Data Only)폰 / 1x EV-DV(Data and Voice)폰 / 3X 폰 및 MBS(Mobile Broadband System)폰 등이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중계기(220)는 이동 통신 단말기(210)로부터 통화 요청 신호 또는 데이터 요청 신호를 받아 기지국 전송기(230)로 송신하다. 또한, 중계기(220)는 이동 통신 교환국(250)으로부터 통화 신호 또는 데이터를 수신하여 이동 통신 단말기(210)로 전송한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 전송기(230)는 다수의 전송기 안테나(233)를 포함하며, 다수의 이동 통신 단말기(210) 및 다수의 중계기(220)와 통신이 가능하다. 기지국 전송기(230)는 기저 대역 신호 처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신 등을 수행하여 이동 통신 단말기(210)와 직접적으로 연동하는 망 종단(Endpoint) 장치이다. 여기서, 기지국 전송기(230)는 이동 통신 단말기(210)에서 직접 또는 중계기(220)를 거친 이동 통신 단말기(210)의 통화 요청 신호 또는 데이터 요청 신호를 수신하여 이동 통신 교환국(250)으로 전송한다. 또한, 기지국 전송기(230)는 이동 통신 교환국(250)으로부터 통화 신호 또는 데이터 신호를 수신하여 중계기(220) 또는 이동 통신 단말기(210)로 전송한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 제어기(240)는 기지국 전송기(230)의 동작을 전반적으로 제어하며, 이동 통신 단말기(210)에 대한 무선 채널 할당 및 해제, 이동 통신 단말기(210) 및 기지국 전송기(230)의 송신 출력 제어, 셀간 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 및 하드 핸드오프(Hard Handoff) 결정, 트랜스코딩(Transcoding) 및 보코딩(Vocoding), GPS(Global Positioning System) 클럭 분배, 기지국 전송기(230)에 대한 운용 및 유지 보수 등의 기능을 수행한다. 여기서, 기지국 제어기(240)는 기지국 전송기(230)로부터 전송된 이동 통신 단말기(210)의 통화 요청 신호 또는 데이터 요청 신호를 이동 통신 교환국(250)으로 송신한다. 이때, 기지국 제어기(240)는 이동 통신 단말기(210)로부터 데이터 요청 신호를 수신하면 이동 통신 단말기(210)의 위치를 파악하여 이동 통신 단말기(210)와 송수신 가능한 중계기(220)를 확인하여 연결시키고 이동 통신 교환국(250)으로부터 데이터 요청에 대한 데이터 신호를 받으면 이동 통신 단말기(210)와 연결된 중계기(220) 및 기지국 전송기(230)로부터 데이터 신호를 분산하여 전송한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 교환국(250)은 이동 통신망이 효율적으로 운용될 수 있도록 하는 통제 기능 및 이동 통신 단말기(210)의 통화 요청 신호에 대해 교환 기능을 수행한다. 즉, 이동 통신 단말기(210)의 기본 및 부가 서비스처리, 가입자의 착신 및 발신 호 처리, 위치 등록 절차 및 핸드오프 절차 처리, 타망과의 연동 기능 등을 수행한다. 여기서 이동 통신 교환국(250)은 이동 통신 단말기(210)의 통화 요청 신호 또는 데이터 요청 신호에 따른 통화 신호 또는 데이터 신호를 이동 통신 단말기(210)로 송신한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법을 나타낸 순서도이다.
이동 통신 단말기(210)는 사용자의 명령에 따라 통화 요청 신호나 데이터 요청 신호를 중계기(220)를 거쳐 기지국 전송기(230)로 보내거나 기지국 전송기(230)로 직접 송신한다. 한편 기지국 전송기(230)를 제어하는 기지국 제어기(240)는 이동 통신 단말기(210)로부터 수신되는 요청 신호가 데이터 요청 신호인지를 판단한다(S320).
여기서, 기지국 제어기(240)는 이동 통신 단말기(210)로부터의 요청 신호가 데이터 요청 신호라 판단하면 이동 통신 단말기(210)와 데이터 신호 송수신이 가능한 기지국 전송기(230) 및 중계기(220)를 파악하여 서로 연결시키고 이동 통신 단말기(210)의 데이터 요청 신호를 이동 통신 교환국(250)으로 송신한다(S330).
이동 통신 교환국(250)은 이동 통신 단말기(210)의 데이터 요청 신호에 따른 데이터 신호를 기지국 제어기(240)로 전송하고 기지국 제어기(240)는 단계 S330에서 이동 통신 단말기(210)와 연결 상태를 유지하고 있는 기지국 전송기(230) 및 중계기(220)를 이용하여 데이터 신호를 분산하여 전송한다(S340). 이어서, 기지국 제어기(240)는 이동 통신 단말기(210)로부터 새로운 요청 신호를 기다리다가 이동 통신 단말기(210)로부터 종료 신호를 받게 되면 기지국 전송기 및 다수의 중계기와 이동 통신 단말기(210) 사이의 데이터 송수신을 종료시킨다(S350).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 의하면, 기지국 제어기가 이동 통신 교환국으로부터 수신된 데이터 신호를 다수의 중계기 및 기지국 전송기를 이용하여 다수의 단말기 안테나가 구비된 이동 통신 단말기로 분산 송신함으로써 데이터 전송 속도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 무선 데이터 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템의 구성을 간략히 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법을 나타낸 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110, 210 : 이동 통신 단말기 120, 220 : 중계기
130, 230 : 기지국 전송기 140, 240 : 기지국 제어기
150, 250 : 이동 통신 교환국 213 : 단말기 안테나
233 : 전송기 안테나

Claims (5)

  1. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템에 있어서,
    이동 통신 교환국으로부터 데이터 신호를 수신하는 이동 통신 단말기;
    상기 이동 통신 단말기와 상기 기지국 전송기 간의 상기 데이터 요청 신호 및 상기 데이터 신호의 송수신을 중계하는 중계기;
    상기 이동 통신 단말기 및 상기 다수의 중계기와 통신하는 기지국 전송기 및
    상기 이동 통신 단말기로부터 상기 데이터 요청 신호를 수신하면 상기 이동 통신 단말기의 위치를 파악하여 상기 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 상기 중계기를 확인하고 상기 이동 통신 교환국에서 상기 데이터 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신하여 상기 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 상기 중계기 및 상기 기지국 전송기를 이용하여 데이터 신호를 분산 전송하는 기지국 제어기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이동 통신 단말기는
    PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러(Cellular)폰, PCS(Personal Communication Service)폰, 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), CDMA 2000 1X폰 / 1x EV-DO(Data Only)폰 / 1x EV-DV(Data and Voice)폰 / 3X 폰 및 MBS(Mobile Broadband System)폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기지국 제어기는
    상기 기지국 전송기의 동작을 전반적으로 제어하며, 이동 통신 단말기에 대한 무선 채널 할당 및 해제, 이동 통신 단말기 및 기지국 전송기의 송신 출력 제어, 셀간 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 및 하드 핸드오프(Hard Handoff) 결정, 트랜스코딩(Transcoding) 및 보코딩(Vocoding), GPS(Global Positioning System) 클럭 분배, 기지국 전송기에 대한 운용 및 유지 보수를 하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 시스템.
  4. MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법에 있어서,
    (a) 이동 통신 단말기로부터 데이터 요청 신호가 수신되는지를 판단하는 단계;
    (b) 상기 이동 통신 단말기로부터 상기 데이터 요청 신호가 있다고 판단되는 경우 상기 이동 통신 단말기와 송수신 가능한 기지국 및 다수의 중계기를 확인하고 연결하는 단계; 및
    (c) 상기 기지국 및 상기 다수의 중계기를 이용하여 데이터 신호를 이동 통신 단말기로 분산하여 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법은
    (d) 이동 통신 단말기로부터 데이터 신호 전송 종료 신호를 받으면 데이터 전송을 중단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템을 이용한 무선 데이터 통신 방법.
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